KR100638134B1 - 컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

컬러 액정 디스플레이나 유기 EL 표시 장치 등을 제조하는 경우에 있어서, 컬러 필터나 유기 EL층 등의 착색층을 투명 기판상의 유효 영역내에만 용이하게 형성할 수 있는 방법을 제공하는 것으로서, 투명 기판 표면의 유효 영역에 차광성 재료에 의해서 소정 패턴 형상의 미세 격벽을 형성하여 비유효 영역에 차광성 재료를 피착시키는 공정과, 착색제와 감광성 수지를 함유하는 복수색의 착색 재료를, 착색 재료를 토출하는 노즐을 투명 기판에 대해 상대적으로 주사하여, 미세 격벽으로 칸막이된 미세 오목부 내에 도포하는 공정과, 투명 기판의 이면측으로부터 노광하여, 미세 오목부 내에 도포된 복수색의 착색 재료를 경화시키는 공정과, 투명 기판의 표면측을 현상하여, 비유효 영역에 도포된 미경화의 착색 재료를 용해시켜 제거하는 공정을 갖는다.

Description

컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법{METHOD OF FORMING COLORED LAYERS OF COLOR IMAGE DISPLAY UNIT}
도 1은 본 발명의 실시 형태의 일례를 도시하고, 컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법에 있어서의 각 공정에 대해서 설명하기 위한 도면으로서, 소정 패턴 형상의 미세 격벽이 형성된 글래스 기판의 사시도이다.
도 2는 마찬가지로, (a)는 도 1의 A부분을 화살표 a방향으로 본 부분 확대 단면도이고, (b)는 도 1의 B부분을 화살표 b방향으로 본 부분 확대 단면도이다.
도 3은 마찬가지로, 연속 토출식에 의해 글래스 기판의 표면에 착색 재료를 도포하는 상태를 도시하는 부분 확대 평면도이다.
도 4는 마찬가지로, 글래스 기판의 표면에 착색 재료를 도포한 상태를 도시하고, (a)는 도 1의 A부분을 화살표 a방향으로 본 부분 확대 단면도이고, (b)는 도 1의 B부분을 화살표 b방향으로 본 부분 확대 단면도이다.
도 5는 마찬가지로, 글래스 기판의 이면측으로부터 노광하는 상태를 도시하고, (a)는 도 1의 A부분을 화살표 a방향으로 본 부분 확대 단면도이고, (b)는 도 1의 B부분을 화살표 b방향으로 본 부분 확대 단면도이다.
도 6은 마찬가지로, 글래스 기판의 표면측을 현상한 상태를 도시하고, (a)는 도 1의 A부분을 화살표 a방향으로 본 부분 확대 단면도이고, (b)는 도 1의 B부분을 화살표 b방향으로 본 부분 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 별도의 실시 형태를 도시하고, 잉크젯식에 의해 컬러 필터를 글래스 기판 상에 형성하는 예에 대해서 설명하기 위한 부분 확대 평면도이다.
도 8은 연속 토출식에 의해 컬러화상 표시장치의 착색층을 형성하는 경우에 있어서의 종래의 문제점을 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 글래스 기판 12, 32 : 유효 영역
14, 34 : 비유효 영역 16, 36 : 차광 격벽
18 : 긴 홈 20, 40 : 차광층
22, 24, 26 : 노즐 28 : 노즐 헤드
30, 30R, 30G, 30B, 42 : 착색 재료 38 : 미세 오목부
본 발명은, 컬러 액정 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD), 유기 EL(ElectroLuminescence) 표시 장치 등의 컬러화상 표시장치에 있어서, 컬러 필터와 같이 투과광을 착색하거나, 유기 EL층과 같이 전압의 인가에 의해서 그 자체가 착색광을 발하기도 하는 착색층을 투명 기판상에 형성하는 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 컬러 액정 디스플레이의 컬러 필터는, 종래, 감광성을 가지는 적색, 녹색 및 청색의 3색 컬러 레지스트를 사용하여, 글래스 기판 상에의 레지스트 도포→프리베이크→노광→현상의 각 공정을 3회 반복함으로써 제작되었다. 그러나, 이 방법은, 공정이 복잡하고, 또한 일련의 단위 공정을 3회 반복할 필요가 있어, 수율도 나쁘고, 액정 디스플레이의 비용이 높아지는 요인의 하나가 된다. 그래서, 최근, 점점 고도화되고 있는 인쇄 기술을 이용하여, 잉크젯식, 연속 토출식 등에 의해 착색 재료를 글래스 기판상에 직접 소정의 패턴으로 도포하는 방법이 시도되고 있다.
또한, 유기 EL 표시 장치의 유기 EL층은, 예를 들면 일본 특개 2002-75640호 공보에 개시되어 있는 바와같이, 인쇄 방식(연속 토출식)에 의해 다음과 같이 하여 글래스 기판 상에 형성되어 있다. 즉, 글래스 기판의 표면에 투명한 전극 재료, 예를 들면 ITO(인듐 주석 산화물)에 의해 소정의 패턴으로 다수개의 스트라이프 형상의 전극을 형성하고, 그 스트라이프 형상의 전극을 각각 둘러싸도록, 전기 절연 재료, 예를 들면 크롬(Cr)이나 드라이 필름 등에 의해 글래스 기판 상에 돌출된 전기 절연성의 격벽을 형성한 후에, 적색, 녹색, 청색의 3색의 유기 EL 재료를 토출하는 3개의 노즐을 구비한 노즐 헤드를, 격벽에 의해서 형성된 스트라이프 형상의 홈에 따라 직선 이동시키면서, 각 노즐로부터 각 색의 유기 EL 재료를 서로 인접한 각 홈에 각각 토출하고, 홈 내에 유기 EL 재료를 흘려넣어 도포하고, 이 동작을, 노즐의 이동 방향과 직교하는 방향으로 글래스 기판을 홈의 3열분씩 피치 이송하면서 반복함으로써, 다수개의 홈에 적색, 녹색, 청색의 3색의 유기 EL 재료가 순서대로 도포된 스트라이프 배열의 유기 EL층이 형성된다.
잉크젯식이나 연속 토출식 등의 인쇄 방식에 의해 컬러 액정 디스플레이의 컬러 필터나 유기 EL 표시 장치의 유기 EL층을 글래스 기판상에 형성하는 방법에서, 특히 연속 토출 방식에서는, 도 8에 평면도를 도시하는 바와같이, 기판(1)의 표면상의, 화소가 형성되는 화상 표시면에 상당하는 유효 영역(2) 외의 비유효 영역(3)에도 착색 재료(4)가 도포되어 버린다는 문제점이 있다. 이러한 문제는, 노즐로부터의 착색 재료의 토출을 개시하는 위치와 종료하는 위치를 정확히 제어하여, 노즐의 이동 속도를 느리게 함으로써, 이를 해결하는 것이 가능한데, 그 경우에는 제어가 매우 어려워지고, 또한 스루 풋이 저하하며, 또한 소요의 막 두께를 가지는 착색층을 얻는 것이 곤란하게 된다는 문제가 발생하여, 오히려 실용적이지 않다.
본 발명은, 이상과 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 컬러 액정 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이나 유기 EL 표시 장치 등의 컬러화상 표시장치를 제조하는 경우에 있어서, 컬러 필터나 유기 EL층 등의 착색층을 투명 기판상의 유효 영역내에만 용이하게 형성할 수 있는, 컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1에 관한 발명은, 투명 기판상에 복수색의 착색 재료를 각각 소정의 패턴으로 피착시켜 착색층을 형성하는, 컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법에 있어서, 투명 기판 표면의, 화상 표시면에 상당하는 유효 영역에 차광성 재료에 의해서 소정 패턴 형상의 미세 격벽을 형성함과 동시에, 투명 기판 표면의, 상기 유 효 영역 이외의 비유효 영역에 차광성 재료를 피착시키는 공정과, 각각 착색제와 감광성 수지를 함유하는 복수색의 착색 재료를, 착색 재료를 토출하는 노즐을 상기 투명 기판에 대해 상대적으로 주사하여, 상기 미세 격벽에 의해서 칸막이된 미세 오목부 내에 착색 재료끼리 혼합하지 않도록 각각 도포하는 공정과, 상기 투명 기판의 이면측으로부터 노광하여, 상기 미세 오목부 내에 도포된 복수색의 착색 재료를 각각 경화시키는 공정과, 상기 투명 기판의 표면측을 현상하여, 상기 비유효 영역에 도포된 미경화의 착색 재료를 용해시켜 제거하는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 관한 발명은, 청구항 1기재의 방법에 있어서, 상기 착색층이 컬러 액정 디스플레이의 컬러 필터인 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 관한 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2기재의 방법에 있어서, 연속 토출식에 의해 상기 착색 재료를 도포하는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 관한 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2기재의 방법에 있어서, 잉크젯식에 의해 상기 착색 재료를 도포하는 것을 특징으로 한다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 최선의 실시 형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1 내지 도 6은, 본 발명의 실시 형태의 일례를 도시하고, 컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법에 있어서의 각 공정에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 본 실시 형태는, 연속 토출식에 의해 컬러 액정 디스플레이의 컬러 필터를 글래스 기판상에 형성하는 예를 나타낸다.
도 1 및 도 2는, 투명한 글래스 기판상에 소정 패턴 형상의 미세 격벽을 형성한 상태를 도시하고, 도 1은 사시도이고, 도 2의 (a)는, 도 1의 A부분을 화살표 a방향으로 본 부분 확대 단면도이고, 도 2의 (b)는, 도 1의 B부분을 화살표 b방향으로 본 부분 확대 단면도이다. 이 예에서는, 1매의 글래스 기판(10)에, 화소가 형성되는 화상 표시면에 상당하는 유효 영역(12)이 4개 형성되어 있다.
유효 영역(12)에는, 도 2의 (a)에 도시하는 바와같이, 차광성 재료에 의해서 소정의 패턴으로 다수개의 미세한 차광 격벽(16)이 형성되어 있고, 인접하는 차광 격벽(16)끼리의 사이에 긴 홈(18)이 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 한편, 유효 영역(12) 이외의 비유효 영역(14)에는, 차광성 재료가 전체에 칠해져, 차광층(20)이 피착 형성되어 있다. 차광성 재료로는, 예를 들면 흑색의 안료나 카본 블랙 등이 배합된 감광성 수지 재료가 사용되고, 스트라이프 형상의 차광 격벽(16)은, 예를 들면 포토리소그래피 기술, 인쇄 기술 등을 이용해 글래스 기판(10)의 표면 상에 형성된다.
다음에, 연속 토출식에 의해 글래스 기판(10)의 표면에 복수색, 예를 들면 적색, 녹색, 청색의 3색의 착색 재료(잉크)를 도포한다. 연속 토출식 도포 장치의 구성에 대해서는, 그 상세한 설명을 생략하지만, 도 3에 부분 확대 평면도를 도시하는 바와같이, 적색, 녹색, 청색의 3색의 착색 재료를 토출하는 3개의 노즐(22, 24, 26)을 가지는 노즐 헤드(28)를 구비하고, 그 노즐 헤드(28)를, 글래스 기판(10) 상에 형성된 긴 홈(18)에 따른 방향(도 1중에 화살표로 표시하는 주사 방향 S)으로 직선 이동시키면서, 각 노즐(22, 24, 26)로부터 착색 재료를 각각 연속하여 토출할 수 있고, 글래스 기판(10)을 얹어 고정하는 스테이지(도시하지 않음) 또는 노즐 헤드(28)를 주사 방향과 직교하는 방향으로 긴 홈(18)의 3열분씩 피치 이송할 수 있는 기구를 구비한 도포 장치가 사용된다. 노즐 헤드(28)에 설치되는 3개의 노즐(22, 24, 26)은, 인접하는 긴 홈(18)끼리의 간격과 동일한 간격으로 배치된다. 착색 재료는, 유기 안료, 무기 안료, 염료 등의 각 색의 착색제와 네거티브형의 감광성 수지를 함유하고 있다. 또한, 혼색을 피하기 위해서, 1개의 노즐 헤드에 단일 노즐을 설치하고, 노즐 헤드를 적색, 녹색, 청색의 각 색에 대해서 별개로 구비한 구성으로서, 각 노즐 헤드를 주사 방향과 직교하는 방향으로 긴 홈(18)의 3열분씩 각각 피치 이송함으로써, 각 색의 착색 재료의 도포를 행하도록 해도 되고, 또한, 긴 홈(18)의 2열분에 상당하는 간격으로 배치된 복수개, 예를 들면 3개의 노즐을 갖는 노즐 헤드를, 적색, 녹색, 청색의 각 색에 대해 별개로 구비한 구성으로 하여, 각 노즐 헤드를 주사 방향과 직교하는 방향으로 긴 홈(18)의 9열분씩 각각 피치 이송함으로써, 각 색의 착색 재료의 도포를 행하도록 해도 된다.
상기한 바와같은 연속 토출식 도포 장치를 사용하여, 도 3에 도시하는 바와같이, 노즐 헤드(28)를 긴 홈(18)에 따라 직선 이동시키면서, 각 노즐(22, 24, 26)로부터 각 색의 착색 재료(30)를, 서로 인접한 각 긴 홈(18) 내로 착색 재료끼리 혼합하지 않도록 각각 토출하고, 긴 홈(18) 내에 착색 재료(30)를 흘려넣어 도포하고, 이 동작을, 노즐(22, 24, 26)의 주사 방향과 직교하는 방향으로 글래스 기판(10)을 긴 홈(18)의 3열분씩 상대적으로 피치 이송하면서 반복한다. 이에 따라, 다수개의 긴 홈(18)에 적색, 녹색, 청색의 3색의 착색 재료가 순서대로 도포되어 간다. 도 4의 (a)는, 도 1의 A부분을 화살표 a방향으로 본 부분 확대 단면도이고, 이 도면에 도시하는 바와같이, 글래스 기판(10)의 표면 상에, 차광 격벽(16)에 의해서 형성된 각 긴 홈(18) 내에 적색의 착색 재료(30R), 녹색의 착색 재료(30G), 청색의 착색 재료(30B)가 순서대로 도포된 스트라이프 배열의 착색층이 형성된다. 한편, 도 4의 (b)는, 도 1의 B부분을 화살표 b방향으로 본 부분 확대 단면도인데, 이 도면에 도시하는 바와같이, 글래스 기판(10)의 비유효 영역(14)에도, 차광층(20)의 표면에 착색 재료(30)가 스트라이프 형상으로 도포된다.
착색 재료의 도포 공정이 종료하면, 도 5의 (a)에 도시하는 바와같이, 글래스 기판(10)의 이면측으로 자외선 등의 광(U)을 조사하고, 글래스 기판(10)을 통해서 긴 홈(18) 내에 도포된 착색 재료(30R, 30G, 30B)를 노광한다. 이에 따라, 착색 재료(30R, 30G, 30B)는, 네거티브형의 감광성 수지를 함유하고 있으므로 광 경화한다. 한편, 도 5의 (b)에 도시하는 바와같이 글래스 기판(10)의 비유효 영역(14)에도 광(U)이 조사되는데, 비유효 영역(14)에는 글래스 기판(10) 상에 차광층(20)이 피착되어 있으므로, 차광층(20)에 의해서 차광되고, 비유효 영역(14)에 있어서의 착색 재료(30)는, 노광되지 않고 경화하지 않는다.
계속해서, 노광 후에 글래스 기판(10)의 표면측을 현상하면, 도 6의 (a)에 도시하는 바와같이, 글래스 기판(10)의 유효 영역(12)에 있어서는, 착색 재료(30R, 30G, 30B)가 경화하고 있으므로, 아무것도 변화하지 않는다. 한편, 도 6의 (b)에 도시하는 바와같이, 글래스 기판(10)의 비유효 영역(14)에 있어서는, 미경화의 착색 재료(30)가 용해하여 제거된다. 이상과 같은 공정에 의해, 글래스 기판(10)의 유효 영역(12)에만 착색 재료(30R, 30G, 30B)가 도포된 스트라이프 형상의 컬러 필터가 형성된다.
또한, 상기한 실시 형태에서는, 4개의 유효 영역(12)이 설치된 글래스 기판(10)에 착색 재료를 도포하도록 했는데, 1개의 유효 영역만을 가지고 그 주위에 비유효 영역이 설치된 글래스 기판에 대해서도, 본 발명의 방법은 동일하게 적용되고, 상기와 동일한 작용 효과가 얻어진다.
또한, 상기한 실시 형태에서는, 연속 토출식에 의해 컬러 액정 디스플레이의 컬러 필터를 글래스 기판 상에 형성하는 방법에 대해 설명했는데, 잉크젯식에 의해 컬러 필터를 글래스 기판 상에 형성하는 경우 등에도, 본 발명은 적용할 수 있다. 즉, 도 7에 글래스 기판의 일부를 확대한 평면도를 도시하는 바와같이, 2점 쇄선 C의 위치에서 구획되는 유효 영역(32)에 있어서의 글래스 기판상에, 차광성 재료에 의해서 차광 격벽(36)(「블랙 매트릭스」라고 불린다)을 형성하고, 차광 격벽(36)으로 구획된 다수의 미세 오목부(38)를 형성하는 동시에, 유효 영역(32) 이외의 비유효 영역(34)에 있어서의 글래스 기판상에, 차광성 재료에 의해서 차광층(40)을 피착 형성한 후에, 잉크젯식 도포 장치를 사용하여, 노즐을 화살표 S로 표시하는 방향으로 주사하면서 착색 재료(42)(잉크)를 미세 오목부(38) 내로 토출하여 착색층을 형성할 때에, 비유효 영역(34)에 착색 재료(42)가 토출되어 부착하는 일이 있어도, 본 발명에 관한 방법을 실행하여 노광·현상 공정을 거침으로써, 비유효 영역(34)에 부착한 착색 재료(42)를 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 본 발명은, 컬러 액정 디스플레이의 컬러 필터를 형성하는 이외에, 유기 EL 표시 장치의 유기 EL 층을 형성하는 경우 등에도 적용할 수 있는 것이다. 그 경우에는, 유기 EL 재료에 감광성 수지를 첨가한 것을 착색 재료로 한다.
청구항 1에 관한 발명의, 컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법에 의하면, 착색제와 감광성 수지를 함유하는 착색 재료를 투명 기판상에 도포 한후, 투명 기판의 이면측으로부터 노광하였을 때에, 투명 기판상의 유효 영역에서의 미세 오목부 내에 도포된 착색 재료는, 투명 기판을 통과해 노광되어 광 경화하고, 한편, 투명 기판상의 비유효 영역에 도포된 착색 재료는, 비유효 영역에 피착된 차광성 재료에 의해 차광되어 노광되지 않으므로 경화하지 않고, 이 때문에, 투명 기판의 표면측을 현상하였을 때에, 비유효 영역에 도포된 미경화의 착색 재료만이 용해되어 제거된다. 따라서, 본 발명에 관한 방법에 의하면, 컬러 액정 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이나 유기 EL 표시 장치 등의 컬러화상 표시장치를 제조하는 경우에 있어서, 컬러 필터나 유기 EL층 등의 착색층을 투명 기판상의 유효 영역 내에만 용이하게 형성할 수 있다.
청구항 2에 관한 발명의 방법에서는, 컬러 액정 디스플레이의 컬러 필터가 투명 기판 상의 유효 영역내에만 용이하게 형성된다.
청구항 3에 관한 발명의 방법에서는, 연속 토출식에 의해, 컬러 액정 디스플레이의 컬러 필터나 유기 EL 표시 장치의 유기 EL층 등의 착색층이 투명 기판상의 유효 영역내에만 용이하게 형성된다.
청구항 4에 관한 발명의 방법에서는, 잉크젯식에 의해, 컬러 액정 디스플레 이의 컬러 필터나 유기 EL 표시 장치의 유기 EL층 등의 착색층이 투명 기판상의 유효 영역내에만 용이하게 형성된다.

Claims (4)

  1. 투명 기판상에 복수색의 착색 재료를 각각 소정의 패턴으로 피착시켜 착색층을 형성하는, 컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법에 있어서,
    투명 기판 표면의, 화상 표시면에 상당하는 유효 영역에 차광성 재료에 의해서 소정 패턴 형상의 미세 격벽을 형성함과 동시에, 투명 기판 표면의, 상기 유효 영역 이외의 비유효 영역에 차광성 재료를 피착시키는 공정과,
    각각 착색제와 감광성 수지를 함유하는 복수색의 착색 재료를, 착색 재료를 토출하는 노즐을 상기 투명 기판에 대해 상대적으로 주사하여, 상기 미세 격벽에 의해서 칸막이된 미세 오목부 내에 착색 재료끼리 혼합하지 않도록 각각 도포하는 공정과,
    상기 투명 기판의 이면측으로부터 노광하여, 상기 미세 오목부 내에 도포된 복수색의 착색 재료를 각각 경화시키는 공정과,
    상기 투명 기판의 표면측을 현상하여, 상기 비유효 영역에 도포된 미경화의 착색 재료를 용해시켜 제거하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는, 컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 착색층이, 컬러 액정 디스플레이의 컬러 필터인, 컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 연속 토출식에 의해 상기 착색 재료가 도포되는, 컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 잉크젯식에 의해 상기 착색 재료가 도포되는, 컬러화상 표시장치의 착색층 형성 방법.
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