KR100789872B1

KR100789872B1 - 액정 장치 및 전자 기기

Info

Publication number: KR100789872B1
Application number: KR1020060028894A
Authority: KR
Inventors: 요이치 노다
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2008-01-02
Also published as: TW200705014A; DE602006000229D1; DE602006000229T2; US20060227264A1; EP1710616B1; CN1847937A; EP1710616A1; JP2006292801A; TWI328700B; KR20060107302A

Abstract

본 발명은 표시 품질의 향상과 함께 저비용화에 유리한 멀티 갭 구조를 가진 액정 장치를 제공한다.

본 발명의 액정 장치(100)는 대향 배치되는 한 쌍의 기판(101,102)과, 한 쌍의 기판(101,102) 사이에 배치되는 액정층(103)과, 한 쌍의 기판(101,102)의 적어도 한쪽에 형성된 복수의 색(R,G,B)에 대응하는 복수의 착색층(104R,104G,104B)과, 한 쌍의 기판(101,102)의 한쪽에 형성되고 또한 복수의 색에 대응하는 복수의 전극(109R,109G,109B)을 구비하고, 액정층(103)의 두께의 최적화를 위해, 복수의 전극(109R,109G,109B)의 사이에 막두께 차이가 마련되어 있다.

액정 장치, 멀티 갭 구조

Description

액정 장치 및 전자 기기{LIQUID CRYSTAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}

도 1은 본 발명의 액정 장치의 실시 형태의 일례이며, 멀티 갭 구조를 가진 패시브 매트릭스형의 액정 장치의 단면 구조를 모식적으로 나타내는 도면.

도 2는 복수의 착색층에 막두께 차이가 마련되어 있는 형태를 나타내는 도면.

도 3은 잉크젯법에 바람직하게 사용되는 액적 토출 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도.

도 4는 잉크젯법을 사용하여 복수의 전극을 형성하는 방법의 일례를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 액정 장치의 다른 실시 형태예를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명을 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에 적용한 예를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명을 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에 적용한 다른 예를 나타내는 도면.

도 8은 캡(Cap) 코팅법을 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도 9는 전자 기기의 일례를 나타내는 사시 구성도.

[부호의 설명]

100,150,200,250…액정 장치, 101,102…기판, 103…액정층, 104…칼라 필터, 104R,104G,104B…착색층, 105…뱅크, 106…오버 코팅막, 107…전극(대향 전극), 108,111…배향막, 109R,109G,109B…전극(화소 전극), 110…뱅크, 110a,110b,110c…개구부, 205…TFT 소자.

본 발명은 멀티 갭(gap) 구조를 가진 액정 장치에 관한 것이다.

종래부터, 액정 패널(액정 장치)에서, 적(R), 녹(G), 청(B)의 색마다 액정층의 두께(셀 두께)를 최적화하여 파장 분산에 의한 광의 누설을 억제하는 기술, 소위 멀티 갭(gap) 구조가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2, 3 참조).

[특허문헌 1] 일본 특개평 4-362919호 공보

[특허문헌 2] 일본 특개평 7-175050호 공보

[특허문헌 1] 일본 특개 2003-5213호 공보

종래의 멀티 갭 구조에서는, 셀 두께의 최적화를 위해서, 색마다 칼라 필터의 착색층의 막두께를 제어하거나, 투광성의 화소 전극(ITO 막) 위에 아크릴계 수지막이나 실리콘 산화막 등으로 이루어지는 톱 코팅 막을 형성하여, 그 톱 코팅 막의 두께를 색 마다 제어하고 있다.

그러나, 상기의 착색층의 막두께를 제어하는 기술에는, 안료 농도의 조정에 따른 색좌표 특성의 저하가 발생하기 쉽다는 과제가 있다. 예를 들면, 비교적 두꺼운 착색층을 형성할 때, 다른 착색층과의 명도를 맞추려 하면, 그의 두꺼운 착색층에서의 안료 농도가 묽어지고, 그 결과, 전체의 색좌표가 백(白)에 가까워진다.

또한, 상기의 전극 위에 톱 코팅 막을 형성하는 기술에는, 공정수의 증가를 초래하고, 저비용화를 도모하기 어렵다는 과제가 있다.

본 발명은, 표시 품질의 향상과 함께 저비용화에 유리한 멀티 갭 구조를 가진 액정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 액정 장치는 멀티 갭 구조를 가진 액정 장치로서, 대향 배치되는 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판의 사이에 배치되는 액정층과, 상기 한 쌍의 기판의 적어도 한쪽에 형성된 복수의 색에 대응하는 복수의 착색층과, 상기 한 쌍의 기판의 한쪽에 형성되고 또한 상기 복수의 색에 대응하는 복수의 전극을 구비하고, 상기 복수의 전극 사이에 막두께 차이가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 액정 장치에 의하면, 복수의 색에 대응하는 복수의 전극 사이의 막두께 차이에 의거하여 멀티 갭을 실현할 수 있으므로, 종래의 멀티 갭 구조에서의 색좌표 특성 저하의 과제가 회피된다. 또한, 이 액정 장치에서는, 멀티 갭과 색좌표의 최적화에 의하여, 표시 품질의 향상이 달성된다.

상기의 액정 장치에서, 상기 복수의 전극을 구획하는 뱅크를 더 구비하는 구성으로 할 수 있다.

이 경우, 상기 복수의 전극이, 액상법을 사용하여 형성되어 있는 것이 바람 직하다.

액상법에서는, 액체 재료를 기판 위에 배치하고, 그 막을 열처리 함으로써 도전성의 전극을 얻는다. 액체 재료의 배치 기술로는 액적토출법(잉크젯법), 캡(Cap)코팅법, 스핀 코팅법 등이 있다. 상기 뱅크는 복수의 전극의 액체 재료를 기판 위에 배치할 때의, 배치 영역의 규정에 사용된다. 또한, 액상법의 사용은 제조 프로세스의 간소화나 재료 사용량의 저감화를 도모하기 쉬우므로 제조 비용의 저감에 유리하다.

이 경우, 상기 복수의 전극이, 잉크젯법을 사용하여 형성되어 있는 것이 더 바람직하다.

잉크젯법을 사용함으로써, 배치 영역마다 액체 재료의 양을 변화시키거나, 액체 재료의 농도를 변화시키는 것을 용이하게 실시할 수 있다.

본 발명의 전자 기기는 앞서 기재한 본 발명의 액정 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 우수한 표시 품질을 갖고, 또한 저렴하게 제공 가능한 전자 기기를 얻을 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 액정 장치의 실시 형태의 일례이며, 멀티 갭 구조를 가진 패시브 매트릭스(passive matrix)형의 액정 장치(액정 표시 장치)의 단면 구조를 모식적으로 나타내고 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 액정 장치(100)는 투과형이며, 유리 등으로 이루어지는 대향 배치된 한 쌍의 기판(제1 기판(101), 제2 기판(102)) 사이에, TN(Twisted Nematic) 액정 등으로 이루어지는 액정층(103)이 배치된 구성을 갖는다. 또한, 액정 장치(100)는 액정층에 구동 신호를 공급하기 위한 드라이브 IC나, 광원으로서의 백라이트(모두 도시하지 않음) 등을 구비하고 있다.

제1 기판(101)에는, 그 내면에 칼라 필터(104)가 배열 설치되어 있다. 칼라 필터(104)는 적색(R)의 착색층(104R)과, 녹색(G)의 착색층(104G)과, 청색(B)의 착색층(104B)을 포함하고, 그들의 복수의 착색층(104R,104G,104B)은 기판(101) 평면내에 규칙적으로 배열되어 있다. 또한, 이들 착색층(104R,104G,104B)의 사이에는, 차광 부재 등으로 이루어지는 뱅크(105)가 형성되어 있다. 또한, 칼라 필터(104) 및 뱅크(105) 위에는, 수지 등으로 이루어지는 오버 코팅막(106)이 배열 설치되어 있다.

또한, 그 오버 코팅막(106) 위에는, 투광성의 복수의 전극(107)이 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 복수의 전극(107)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투광성 도전막으로 이루어진다. 또한, 오버 코팅막(106) 위에는 수지 등으로 이루어지는 배향막(108)이 형성되어 있다.

제2 기판(102)에는, 그 내면에, 제1 기판(101)측의 복수의 전극(107)과 교차하도록 하여, 투광성의 복수의 전극(109)(화소전극)이 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 복수의 전극(109)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투광성 도전 재료에 의 해 형성되어 있다. 복수의 전극(109)은 착색층(104R)의 대향 위치에 배치되는 적색(R)에 대응한 전극(109R)과, 착색층(104G)의 대향 위치에 배치되는 녹색(G)에 대응한 전극(109G)과, 착색층(104B)의 대향 위치에 배치되는 청색(B)에 대응한 전극(109B)을 포함한다. 복수의 전극(109R,109G,109B)의 사이에는, 복수의 전극(109R,109G,109B)을 구획하는 뱅크(110)가 형성되어 있다. 즉, 뱅크(110)의 개구부(110a,110b,110c)에 복수의 전극(109R,109G,109B)이 배열 설치되어 있다. 뱅크(110)는 포토리소그래피 등에 의한 패터닝에 의해 기판(102) 위에 일괄하여 형성된 것이다.

또한, 복수의 전극(109R,109G,109B) 및 뱅크(110) 위에는, 수지 등으로 이루어지는 배향막(111)이 형성되어 있다.

또, 제1 기판(101)의 임의의 전극(107)과 제2 기판(102)의 임의의 전극(109) 사이에 전압을 인가함으로써 그것에 응답하여 양(兩)전극(107,109)의 교차 부분의 액정층(103)의 액정 분자의 방향이 변화된다. 또한, 칼라 필터(104) 및 제2 기판 (102)의 각 외면측에는 편광판(도시하지 않음)이 설치되고, 기판(101,102) 끼리의 사이에는, 스페이서와, 액정층(103)을 외기로부터 차단하기 위한 씰링재(모두 도시하지 않음)가 배열 설치되어 있다. 씰링재로는, 예를 들면, 열경화형 또는 광경화형의 수지 등이 사용된다.

또한, 본 예의 액정 장치(100)에는, 제2 기판(102)에서의 복수의 전극(109R,109G,109B) 사이의 막두께 차이에 의거하여 멀티 갭이 실현되어 있다.

즉, R(적색)에 대응하는 전극(109R)의 막두께(tR)와, G(녹색)에 대응하는 전 극(109G)의 막두께(tG)와, B(청색)에 대응하는 전극(109B)의 막두께(tB) 중, 3개의 막두께가 서로 다르거나, 2개의 막두께는 거의 동일하고 또한 그 막두께와 다른 1개의 막두께가 서로 다르다. 또한, 그 막두께 차이에 의거하여, R(적색)에 대응하는 착색층(104R)과 전극(109R) 사이의 액정층(103)의 두께(dR)와, G(녹색)에 대응하는 착색층(104G)과 전극(109G) 사이의 액정층(103)의 두께(dG)와, B(청색)에 대응하는 착색층(104B)과 전극(109B) 사이의 액정층(103)의 두께(dB)의 사이에 차이가 마련되어 있다. 전극(109R(109G,109B))의 막두께(tR(tG,tB))가 비교적 두꺼우면, 그것에 대응하는 액정층(103)의 두께(dR(dG,dB))가 상대적으로 얇고, 반대로, 전극(109R(109G,109B))의 막두께(tR(tG,tB))가 비교적 얇으면, 그것에 대응하는 액정층(103)의 두께(dR(dG,dB))가 상대적으로 두껍다. 예를 들면, tR < tG < tB 이면, dR > dG > dB 이다.

복수의 전극(109R,109G,109B) 사이의 막두께 차이는 액정층(103)의 색(R,G,B) 마다의 최적 두께에 의거하여 결정된다. 액정층의 두께의 최적화에 대해서는, 예를 들면, 일본 특개평4-362919호 공보, 및 일본 특개평7-159770호 공보에 기재된 기술을 원용할 수 있다. 또한, 각 전극(109R,109G,109B)의 막 두께는 소요 도전성이 확보되는 두께 이상으로 설정된다.

이와 같이, 본 예의 액정 장치(100)에서는, 제2 기판(102)에서의 복수의 전극(109R,109G,109B) 사이의 막두께 차이에 의거하여 멀티 갭이 실현되어 있다. 그 때문에, 칼라 필터(104)의 각 착색층(104R,104G,104B)의 형상이나 형성 방법에 관하여 제약이 적고, 각 착색층(104R,104G,104B)의 안료 농도(안료 밀도)나 막두께의 제어에 의해, 색좌표의 최적화를 도모할 수 있다. 또한, 이 액정 장치(100)에서는, 상기 멀티 갭에 의한 광 누설 방지나 색좌표의 최적화 등에 의해, 표시 품질의 향상이 달성된다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 착색층(104R,104G,104B) 사이에 막두께 차이가 마련되어 있는 경우에는, 그것에 의거하여 복수의 전극(109R,109G,109B) 사이의 막두께 차이를 조정하면 좋다.

도 1로 돌아가서, 본 예의 액정 장치(100)에서는, 제2 기판(102)에, 복수의 전극(109R,109G,109B)을 구획하는 뱅크(110)가 더 형성되어 있으므로, 복수의 전극(109R,109G,109B)의 형성에 액상법의 사용이 가능하다. 액상법에서는, 액체 재료를 기판 위에 배치하고, 그 막을 열처리 함으로써 도전성의 전극을 얻는다. 액체재료의 배치 기술로는, 예를 들면, 액적토출법(잉크젯법), 캡 코팅법, 스핀 코팅법 등을 들 수 있다. 상기 뱅크(110)는 복수의 전극(109R,109G,109B)의 액체 재료를 기판(102) 위에 배치할 때의, 배치 영역을 규정하는 칸막이 부재로서 사용된다. 또한, 액상법의 사용은, 제조 프로세스의 간소화나 재료 사용량의 저감화를 도모하기 쉬우므로 제조 비용의 저감에 유리하다. 특히, 잉크젯법을 사용함으로써, 배치 영역마다 액체 재료의 양을 변화시키거나, 액체 재료의 농도를 변화시키는 것을 용이하게 실시할 수 있다.

도 3(a)는 잉크젯법에 바람직하게 사용되는 액적 토출 장치(IJ)의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.

액적 토출 장치(IJ)는, 액적 토출 헤드(301)와, X축 방향 구동축(304)과, Y 축 방향 가이드 축(305)과, 제어 장치(CONT)와, 스테이지(307)와, 클리닝 기구(308)와, 기틀(309)과, 히터(315)를 구비하고 있다.

스테이지(307)는 이 액적 토출 장치(IJ)에 의해 잉크(액체 재료)가 배치되는 기판(P)을 지지하는 것으로서, 기판(P)을 기준 위치에 고정하는 도시하지 않은 고정 기구를 구비하고 있다.

액적 토출 헤드(301)는 복수의 토출 노즐을 구비한 멀티노즐 타입의 액적 토출 헤드이며, 길이 방향과 Y축 방향을 일치시키고 있다. 복수의 토출 노즐은, 액적 토출 헤드(301)의 아랫면에 Y축 방향에 나란히 일정한 간격으로 설치되어 있다. 액적 토출 헤드(301)의 토출 노즐로부터는, 스테이지(307)에 지지되어 있는 기판(P)에 대하여 잉크가 토출된다.

X축 방향 구동축(304)에는, X축 방향 구동 모터(302)가 접속되어 있다. X축 방향 구동 모터(302)는 스테핑 모터 등이며, 제어 장치(CONT)로부터 X축 방향의 구동 신호가 공급되면, X축 방향 구동축(304)을 회전시킨다. X축 방향 구동축(304)이 회전하면, 액적토출 헤드(301)는 X축 방향으로 이동한다.

Y축 방향 가이드 축(305)은 기틀(309)에 대하여 움직이지 않도록 고정되어 있다. 스테이지(307)는 Y축 방향 구동 모터(303)를 구비하고 있다. Y축 방향 구동 모터(303)는 스테핑 모터 등이며, 제어 장치(CONT)로부터 Y축 방향의 구동 신호가 공급되면, 스테이지(307)를 Y축 방향으로 이동한다.

제어 장치(CONT)는, 액적 토출 헤드(301)에 액적의 토출 제어용의 전압을 공급한다. 또한, X축 방향 구동 모터(302)에 액적토출 헤드(301)의 X축 방향의 이동 을 제어하는 구동 펄스 신호를, Y축 방향 구동 모터(303)에 스테이지(307)의 Y축 방향의 이동을 제어하는 구동 펄스 신호를 공급한다.

클리닝 기구(308)는 액적토출 헤드(301)를 클리닝 하는 것이다. 클리닝 기구(308)에는, 도시하지 않은 Y축 방향의 구동 모터가 구비되어 있다. 이 Y축 방향의 구동 모터의 구동에 의해, 클리닝 기구는 Y축 방향 가이드 축(305)을 따라 이동한다. 클리닝 기구(308)의 이동도 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다.

히터(315)는, 여기서는 램프 어닐링에 의해 기판(P)을 열처리하는 수단이며, 기판(P) 위에 도포된 액체 재료에 함유되는 용매의 증발 및 건조를 행한다. 이 히터(315)의 전원의 투입 및 차단도 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다.

액적 토출 장치(IJ)는 액적토출 헤드(301)와 기판(P)을 지지하는 스테이지(307)를 상대적으로 주사하면서 기판(P)에 대하여 액적을 토출한다. 여기서, 이하의 설명에서, X축 방향을 주사 방향, X축 방향과 직교하는 Y축 방향을 비주사 방향으로 한다. 따라서, 액적토출 헤드(301)의 토출 노즐은 비주사 방향인 Y축 방향으로 일정 간격으로 나란히 설치되어 있다. 또한, 도 3(a)에서는, 액적 토출 헤드(301)는 기판(P)의 진행 방향에 대하여 직각으로 배치되어 있지만, 액적 토출 헤드(301)의 각도를 조정하여, 기판(P)의 진행 방향에 대하여 교차되도록 해도 좋다. 이렇게 하면, 액적 토출 헤드(301)의 각도를 조정함으로써, 노즐간의 피치를 조절할 수 있다. 또한, 기판(P)과 노즐면의 거리를 임의로 조절할 수 있도록 해도 좋다.

도 3(b)는 피에조 방식에 의한 액체 재료의 토출 원리를 설명하기 위한 액적 토출 헤드의 개략 구성도이다.

도 3(b)에서, 액체 재료(잉크)를 수용하는 액체실(321)에 인접하여 피에조 소자(322)가 설치되어 있다. 액체실(321)에는, 재료 탱크를 포함하는 액체 재료 공급계(323)를 거쳐서 액체 재료가 공급된다. 피에조 소자(322)는 구동 회로(324)에 접속되어 있고, 이 구동 회로(324)를 거쳐서 피에조 소자(322)에 전압을 인가 하여, 피에조 소자(322)를 변형시켜서 액체실(321)을 탄성 변형시킨다. 또한, 이 탄성 변형 시의 내용적의 변화에 의해 노즐(325)로부터 액체 재료가 토출된다. 이 경우, 인가 전압의 값을 변화시킴으로써, 피에조 소자(322)의 변형량을 제어할 수 있다. 또한, 인가 전압의 주파수를 변화시킴으로써, 피에조 소자(322)의 변형 속도를 제어할 수 있다. 피에조 방식에 의한 액적 토출은 재료에 열을 가하지 않기 때문에, 재료의 조성에 영향을 주기 어렵다는 이점을 갖는다.

도 4는 잉크젯법을 사용하여 도 1의 복수의 전극(109R,109G,109B)을 형성하는 방법의 일례를 도시한 도면이다. 이하, 도 4를 참조하여 상기 전극의 형성 방법에 관하여 설명한다.

우선, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 기체(基體)로 되는 기판(102)을 준비하고, 그 한면 측에 뱅크(110)를 형성한다.

기판(102)로서는, 유리, 석영 유리, Si 웨이퍼, 플라스틱 필름, 금속판 등 각종 재료를 사용할 수 있다. 또한, 이들 각종 소재 기판의 표면에 반도체층, 금속막, 유전체막, 유기막 등이 하지층이나, TFT(박막 트랜지스터) 등의 스위칭 소자가 형성된 것도 포함한다.

뱅크(110)는 기판면을 평면적으로 구획하는 칸막이 부재이며, 이 뱅크의 형성에는 포토리소그래피법이나 인쇄법 등, 임의의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 포토리소그래피법을 사용하는 경우에는, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 다이 코팅, 딥 코팅 등 소정의 방법으로, 기판 위에 형성하는 뱅크의 높이에 맞춰 아크릴 수지 등의 유기계 감광성 재료를 도포하여 감광성 재료층을 형성한다. 또한, 형성하고자 하는 뱅크 형상에 맞춰 감광성 재료층에 대하여 자외선을 조사함으로써, 소정의 개구부(110a,110b,110c)를 구비한 뱅크(110)를 형성한다. 뱅크(110)의 재료로는, 예를 들면, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 올레핀 수지, 멜라민 수지 등의 고분자 재료가 사용된다. 뱅크(110)는 폴리실라잔을 함유하는 액체 재료 등을 사용하여 형성한 무기물의 구조체여도 좋다.

상기 개구부(110a,110b,110c)내로의 재료 잉크의 배치성 향상을 위해서 뱅크(110)에 대하여 발액화 처리가 필요에 따라서 행해진다.

발액화 처리로는, 예를 들면, 대기 분위기 중에서 테트라플루오로메탄을 처리 가스로 하는 플라스마 처리법(CF₄ 플라스마 처리법)을 채용할 수 있다. CF₄ 플라스마 처리의 조건은, 예를 들면 플라즈마 파워가 50kW∼1000kW, 4불화메탄 가스 유량이 50ml/분∼100ml/분, 플라즈마 방전 전극에 대한 기판 반송 속도가 0.5 mm/초∼1020mm/초, 기판 온도가 70℃∼90℃이다. 또한, 처리 가스로는 테트라플루오로메탄(4불화탄소)에 한정되지 않고, 다른 불화탄소계의 가스를 사용할 수도 있다.

이러한 발액화 처리를 함으로써, 뱅크(110)에는, 이것을 구성하는 수지 중에 불소기가 도입되어, 높은 발액성이 부여된다.

또한, 상기 발액화 처리에 앞서, 개구부(110a,110b,110c)의 저면(底面)에 노출된 기판의 표면을 청정화할 목적으로, O₂ 플라즈마를 사용한 애싱 처리나 UV(자외선) 조사 처리가 필요에 따라서 행해진다. 이 처리를 행함으로써, 기판 표면의 뱅크의 잔사를 제거할 수 있고, 발액화 처리 후의 뱅크(110)의 접촉각과 그 기판 표면의 접촉각의 차이를 크게 할 수 있고, 후단의 공정에서 뱅크(110)의 개구부내에 배치되는 액적을 정확히 개구부의 내측에 가두어 둘 수 있다. 또한, 뱅크(110)가 아크릴 수지나 폴리이미드 수지로 이루어지는 것인 경우, CF₄ 플라스마 처리에 앞서 뱅크(110)를 O₂ 플라즈마에 노출시켜 두면, 보다 불소화(발액화)되기 쉬워진다는 성질이 있으므로, 뱅크(110)를 이들 수지 재료로 형성하고 있는 경우에는 CF₄ 플라스마 처리에 앞서 O₂ 애싱 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

상기 O₂ 애싱 처리는, 구체적으로는, 기판에 대하여 플라즈마 방전 전극으로부터 플라즈마 상태의 산소를 조사함으로써 행한다. 처리 조건으로는, 예를 들면, 플라즈마 파워가 50W∼1000W, 산소 가스 유량이 50ml/분∼100ml/분, 플라즈마 방전 전극에 대한 기판의 판 반송 속도가 0.510mm/초∼10mm/초, 기판 온도가 70℃∼90℃이다.

또한, 뱅크(110)에 대한 발액화 처리(CF₄ 플라스마 처리)에 의해, 앞서 행해진 잔사 처리에 의해 친액화된 기판 표면에 대하여 다소는 영향이 있지만, 특히 기 판이 유리 등으로 이루어지는 경우에는, 발액화 처리에 의한 불소기의 도입이 일어나기 어렵기 때문에, 기판의 친액성, 즉 젖음성이 실질상 손상되는 경우는 없다. 또한, 뱅크(110)에 대해서는, 발액성을 가진 재료(예를 들면, 불소기를 가진 수지 재료)에 의해 형성함으로써, 그 발액 처리를 생략하도록 해도 좋다.

다음에, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 뱅크(110)에 설치된 개구부(110a,110b,110c)의 각각에 대하여, 앞의 액적 토출 장치(IJ)의 액적 토출 헤드(301)(도 3 참조)로부터 전극(109R,109G,109B)의 재료 잉크를 적하한다. 예를 들면, ITO, IZO, FTO 등의 투광성 도전 재료의 미립자를 용매(분산매)에 분산시킨 재료 잉크를 사용한다. 이 외에, ITO 미립자와 실리콘 유기 화합물을 함유하는 액체 재료나, ITO 미립자와 인듐 유기 화합물과 주석 유기 화합물을 함유하는 액체 재료를 사용해도 좋다. 이들 액체 재료를 사용함으로써, ITO 미립자끼리 상기 금속 유기 화합물로부터 생성한 SiO₂나 ITO의 매트릭스에 견고하게 접착된 구조의 투광성 도전막을 형성할 수 있고, 소성 온도가 비교적 저온이어도 ITO 미립자가 치밀하게 배치되어, 미립자간에 양호한 도전성이 얻어지는 투광성 도전막을 형성할 수 있다. 재료 잉크의 적하 시에, 뱅크(110)의 표면에 발액성이 부여되고 또한 개구부의 바닥면부의 기판 표면에 친액성이 부여되어 있으면, 토출된 액적의 일부가 뱅크(110)에 실려도, 뱅크 표면에서 튕겨져 개구부내로 미끄러져 들어간다.

또한, 전극(109R,109G,109B)의 재료 배치 시에, 목표로 하는 막두께 차이에 따라, 재료 잉크의 배치량 및/또는 잉크의 농도를 변화시킨다. 즉, 비교적 두꺼운 막두께를 형성하는 영역(뱅크(110)의 개구부(110c))에는, 비교적 다량의 잉크 및/또는 고농도의 잉크를 배치하고, 비교적 얇은 막두께를 형성할 영역(뱅크(110)의 개구부(110a))에는, 비교적 소량의 잉크 및/또는 저농도의 잉크를 배치한다. 잉크젯법을 사용함으로써, 배치 영역마다 액체 재료의 양을 변화시키거나, 액체 재료의 농도를 변화시키는 것을 용이하게 실시할 수 있다.

다음에, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 전극(109R,109G,109B)의 재료 배치 후에, 분산매의 제거를 위해, 필요에 따라서 건조 처리를 행한다. 건조 처리는, 예를 들면, 기판을 가열하는 통상의 핫 플레이트, 전기로 등에 의한 가열 처리에 의해 행할 수 있다. 처리 조건은, 예를 들면, 가열 온도 180℃, 가열 시간 60분간 정도이다. 이 가열은 질소 가스 분위기 하 등, 반드시 대기 중에서 행할 필요는 없다.

또한, 이 건조 처리는 램프 어닐링에 의해 행할 수도 있다. 램프 어닐링에 사용하는 광의 광원으로는, 특히 한정되지 않지만, 적외선 램프, 크세논 램프, YAG 레이저, 아르곤 레이저, 탄산가스 레이저, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, ArCl 등의 엑시머 레이저 등을 광원으로서 사용할 수 있다. 이들 광원은 일반적으로는, 출력 10W∼5000W의 범위의 것을 사용할 수 있지만, 본 예에서는 100W∼1000W의 범위로 충분하다.

이어서, 전극(109R,109G,109B)의 각 재료의 건조막에 대하여 소성 처리(열 처리 및/또는 광 처리)를 행한다.

이 소성 처리는, 미립자간의 전기적 접촉의 향상, 분산매의 완전 제거, 또한 액 중에서의 분산성을 향상시키기 위해서 유기물 등의 코팅제가 도전성 미립자의 표면에 코팅되어 있을 경우에는 그 코팅제의 제거 등을 목적으로 하는 것이다.

이 열 처리 및/또는 광 처리는 통상 대기 중에서 행해지지만, 필요에 따라서, 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스 분위기 중에서 행할 수도 있다. 열 처리 및/또는 광 처리의 처리 온도는, 분산매의 비점(증기압), 분위기 가스의 종류나 압력, 미립자의 분산성이나 산화성 등의 열적 거동, 코팅제의 유무나 양, 기재의 내열 온도 등을 고려하여 적당히 결정된다.

또한, 상기의 소성 처리에 의해, 전극(109R,109G,109B)의 각 재료의 건조막에서의 미립자간의 전기적 접촉이 확보되어 투광성의 도전성막으로 변환된다. 그 결과, 뱅크(110)의 개구부(110a ,110b,110c)에 각각, 막두께 차이가 서로 다른 복수의 전극(109R,109G,109B)이 형성된다.

도 5는 본 발명의 액정 장치의 다른 실시 형태예이며, 액정 장치(액정 표시 장치)의 단면 구조를 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 도 5에서, 도 1에 나타낸 액정 장치(100)와 동일한 기능을 가진 구성 요소는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

도 5에 나타내는 액정 장치(150)는 반투과 반사형이다.

즉, 제1 기판(101)에서, 칼라 필터(104)의 각 착색층(104R,104G,104B)의 저부(底部)에 부분적으로 반사막(120,121,122)이 형성되어 있다. 반사막(120,121,122)은 각각, 광이 투과가능한 개구부(120a,121a,122a)를 가지고 있다.

이 액정 장치(150)에서는, 제2 기판(102)측으로부터의 광의 일부가 반사막 (120,121,122)에서 반사되어서 제2 기판(102)의 외면측으로부터 외부로 사출되는 동시에, 다른 광이 반사막(120,121,122)의 개구부(120a,121a,122a)를 통과하여 제1 기판(101)의 외면측으로부터 외부로 사출된다.

그리고, 이 반투과 반사형의 액정 장치(150)에서도, 도 1의 액정 장치(100)와 마찬가지로, 제2 기판(102)에서의 복수의 전극(109R,109G,109B) 사이의 막 두께 차이에 의거하여 멀티 갭이 실현되어 있다.

도 6은 본 발명을 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에 적용한 예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 6에서, 도 1에 나타낸 액정 장치(100)와 동일한 기능을 가진 구성 요소는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치(200)에서, 복수의 전극(109R,109G,109B)에 대응하여, 기판(102) 위에 TFT 소자(205)가 형성되어 있다.

또한, 이 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치(200)에서도, 도 1의 액정 장치(100)와 마찬가지로, 제2 기판(102)에서의 복수의 전극(109R,109G,109B) 사이의 막두께 차이에 의거하여 멀티 갭이 실현되어 있다.

도 7은 본 발명을 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에 적용한 다른 예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 7에서, 도 6에 나타낸 액정 장치(200)와 동일한 기능을 가진 구성 요소는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

도 7의 액정 장치(250)에서, 도 6의 액정 장치(200)와 마찬가지로, 복수의 전극(109R,109G,109B)에 대응하여, 기판(102) 위에 TFT 소자(205)가 형성되어 있 다.

또한, 이 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치(250)에서도, 도 6의 액정 장치(200)와 마찬가지로, 제2 기판(102)에서의 복수의 전극(109R,109G,109B) 사이의 막두께 차이에 의거하여 멀티 갭이 실현되어 있다.

또한, 이 액정 장치(250)에서는, TFT 소자(205)가 형성된 동일 기판(102) 위에, 막두께 차이가 마련된 복수의 전극(109R,109G,109B)과, 착색층(104R,104G,104B)을 포함하는 칼라 필터(104)가 형성되어 있다. 또한, 대향하는 기판(101)의 전(全)면에 전극(108)(민판막(solid film))이 형성되어 있다.

이 구성에 의해, 전극(108)의 형성 시에, 칼라 필터(104)의 열적 제한을 받는 경우가 없다. 그 때문에, 전극(108)의 형성 방법에 제약이 적어, 액상법 등의 저비용화에 유리한 형성 방법을 사용할 수 있다.

또한, 컬러 필터(104)에 도전 입자를 첨가하여 도전성을 갖게 함으로써 전극(109)과 액정층 사이에 유전체가 들어감에 의한 신호 파형의 무뎌짐을 방지할 수도 있다.

또한, 상기의 예에서는, 액적(액체 재료)를 배치하기 위해서 액적 토출 장치를 사용한 액적 토출법을 채용하고 있지만, 그 외의 방법으로서, 예를 들면 도 8 에 나타내는 바와 같은 캡 코팅법을 채용할 수도 있다. 캡 코팅법은 모세관 현상을 이용한 막형성법으로, 도포액(170)에 슬릿(171)을 꽂고, 그 상태로 도포액면을 상승시키면 슬릿(171)의 상단에 액 솟아오름(172)이 생성된다. 이 액 솟아오름(172)에 대하여 기판(P)을 접촉시켜, 소정의 방향으로 기판(P)을 평행 이동시킴 으로써, 도포액(170)을 기판(P)면에 도포할 수 있다.

또한, 상기의 예에서는, 전극(109R,109G,109B)을 액상법(액적 토출법)을 사용하여 형성하고 있지만, 증착법(CVD법을 포함함)이나 스퍼터법 등의 다른 방법을 사용하여 형성해도 좋고, 또는, 증착법(CVD법을 포함함)이나 스퍼터법과, 액상법을 조합하여 전극(109R,109G,109B)을 형성해도 좋다.

이 경우, 예를 들면, 증착법(CVD법을 포함함)이나 스퍼터법 등을 사용하여 기판의 전(全)면에 투광성의 도전막을 형성하고, 다음에 그 막을 패터닝함으로써 원하는 형상의 전극을 형성하면 좋다.

또한, 상기의 예에서는, 액상법에서의 재료 배치의 칸막이 부재(구획부)로서 기판 위에 뱅크를 형성하고 있지만, 구획부로서 배치 재료에 대하여 발액성을 나타내는 영역을 기판 위에 형성해도 좋다. 발액성을 나타내는 영역의 형성은, 예를 들면, 기판 표면에 자기 조직화 단분자막을 형성하는 방법이나 플라스마 처리를 실시하는 방법, 또는 발액성을 구비한 고분자 화합물을 기판 표면에 도포하는 방법 등을 들 수 있다. 어떠한 발액화 처리에 의해서도, 기판의 표면에 높은 발액성을 부여할 수 있다.

상기의 자기 조직막 형성법에서는, 유기 분자막 등으로 이루어지는 자기 조직화 막을 형성한다.

기판 표면을 처리하기 위한 유기 분자막은 기판에 결합가능한 관능기와, 그 반대측에 친액기 또는 발액기라는 기판의 표면성을 개질하는(표면 에너지를 제어함) 관능기와, 이들 관능기를 연결하는 탄소의 직쇄 또는 일부 분기한 탄소쇄를 구 비하고 있어, 기판에 결합하여 자기 조직화하여 분자막, 예를 들면 단분자막을 형성한다.

자기 조직화 단분자막(SAMs:Self-Assembled Monolayers)은, 고체 표면에 분자를 고정하는 방법으로서 고배향·고밀도 분자층을 형성할 수 있는 방법인 자기 조직화(SA:Self-Assembly)법에 의해 제조되는 막이다. 자기 조직화법은 옹스트롬 오더로 분자의 환경 및 기하학적 배치를 조작할 수 있다. 또한, 자기 조직화 단분자막은 유기 분자의 고정화 기술의 유력한 하나의 수단으로 되어 제조법의 간편성과 분자와 기판간에 존재하는 화학 결합 때문에 막의 열적 안정성도 높아, 옹스트롬 오더의 분자 소자 제조를 위한 중요 기술이다. 또한, 자기 조직화 단분자막은 기본적으로 자기 집합 프로세스이며, 자발적으로 미세 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 자기 조직화 단분자막은 초미소 전자 회로에 사용되는 바와 같은, 치밀하고 고도한 패턴을 간편하게 형성할 수 있다.

상기의 높은 배향성을 가진 화합물로서, 예를 들면, 플루오로알킬실란을 사용함에 의해, 막의 표면에 플루오로알킬기가 위치하도록 각 화합물이 배향되어 자기 조직화막이 형성되어, 막의 표면에 균일한 발액성이 부여된다.

또한, 자기 조직화막을 형성하는 화합물로는 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로데실트리에톡시실란, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로데실트리메톡시실란, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로데실트리클로로실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리에톡시실란, 트리데카플루오르-1,1,2,2-테트라라히드로옥틸트리메톡시실란, 트리데카플루오르-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리클로 로실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란 등의 플루오로알킬실란(이하,「FAS」라 함)을 들 수 있다. 사용 시에는, 하나의 화합물을 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상의 화합물을 조합하여 사용해도 좋다. 또한, FAS를 사용함으로써, 기판과의 밀착성과 양호한 발액성을 얻을 수 있다.

FAS는 일반적으로 구조식 R_nSiX_(4-n)로 표시된다. 여기서 n은 1 이상 3 이하의 정수를 나타내고, X는 메톡시기, 에톡시기, 할로겐 원자 등의 가수분해기이다. 또한, R은 플루오로알킬기이며, (CF₃)(CF₂)_x(CH₂)_y의 (여기서 x는 0 이상 10 이하의 정수를, y는 0 이상 4 이하의 정수를 나타냄) 구조를 갖고, 복수개의 R 또는 X가 Si에 결합해 있는 경우에는, R 또는 X는 각각 전부 동일해도 좋고, 달라도 좋다. X로 나타내는 가수분해기는 가수분해에 의해 실라놀을 형성하여, 기판(유리, 실리콘) 등의 하지의 히드록실기와 반응하여 실록산 결합으로 기판과 결합한다. 한편, R은 표면에 (CF₃) 등의 플루오로기를 갖기 때문에, 기판 등 하지 표면을 젖지 않는(표면 에너지가 낮은) 표면으로 개질한다.

플라즈마 처리법에서는 상압 또는 진공 중에서 기판에 플라즈마 조사한다. 플라스마 처리에 사용하는 가스 종류는, 기판의 표면 재질 등을 고려하여 다양하게 선택할 수 있다. 처리 가스로서는, 예를 들면, 4불화메탄, 퍼플루오로헥산, 퍼플루오로데칸 등을 예시할 수 있다.

또한, 기판의 표면을 발액성으로 가공하는 처리는, 원하는 발액성을 가진 필름, 예를 들면, 4불화에틸렌 가공된 폴리이미드 필름 등을 기판 표면에 점착함에 의해서도 행할 수 있다. 또한, 폴리이미드 필름을 그대로 기판으로서 사용해도 좋다.

또한, 기판 표면이 원하는 발액성보다도 높은 발액성을 가질 경우, 170∼400nm의 자외광을 조사하거나, 기판을 오존 분위기에 노출시킴으로써, 기판 표면을 친액화하는 처리를 행하여 표면의 상태를 제어하면 좋다.

(전자 기기)

도 9는 본 발명에 의한 전자 기기의 일례를 나타내는 사시도이다.

이 도면에 나타내는 휴대 전화(1300)는 본 발명의 액정 표시 장치를 작은 사이즈의 표시부(1301)로서 구비하고, 복수의 조작 버튼(1302), 수화구(1303), 및 송화구(1304)를 구비하여 구성되어 있다.

상기 각 실시 형태의 전기 광학 장치는, 상기 휴대 전화에 한정되지 않고, 전자 북, 퍼스널 컴퓨터, 디지털 스틸 카메라, 영상 모니터, 뷰 파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테입 리코더, 카 네비게이션 장치, 페이저, 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 워크스테이션, 티비 폰, POS 단말, 터치 패널을 구비한 기기 등의 화상 표시 수단으로서 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 전자 기기는 염가이면서 신뢰성이 우수한 것으로 된다.

이상, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 적합한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 관련 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주내에서, 각종 변경예 또는 수정예 에 생각이 미칠 수 있음은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

본 발명에 의하면, 표시 품질의 향상과 함께 저비용화에 유리한 멀티 갭 구조를 갖는 액정 장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims

멀티 갭 구조를 갖는 액정 장치로서,

대향 배치되는 한 쌍의 기판과,

상기 한 쌍의 기판 사이에 배치되는 액정층과,

상기 한 쌍의 기판의 적어도 한쪽에 형성된 복수의 색에 대응하는 복수의 착색층과,

상기 한 쌍의 기판의 한쪽에 형성되고 상기 복수의 색에 대응하는 복수의 전극(109)을 구비하고,

상기 복수의 전극(109) 사이에 막 두께 차이가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제1항에 있어서,

상기 복수의 전극(109)을 구획하는 뱅크를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제2항에 있어서,

상기 복수의 전극(109)이 액상법을 사용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제3항에 있어서,

상기 복수의 전극(109)이 잉크젯법을 사용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 기재의 액정 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.