KR102103905B1 - 액정 표시 장치 및 표시 장치용 기판 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정 표시 장치(1)는, 표시 장치용 기판(12)과 어레이 기판(10)을 대향시키고 액정층(11)을 개재하여 접합함으로써 형성된다. 상기 표시 장치용 기판(12)은, 투명 기판(17) 상에, 복수의 화소 개구부(2)를 갖는 블랙 매트릭스(BM)와, 투명 수지층(20)을 구비하고, 상기 어레이 기판(10)은, 상기 복수의 화소 개구부(2)의 각각에 대응하는 복수의 능동 소자(3)와, 상기 복수의 능동 소자(3)와 전기적으로 접속되는 구리 배선(24)을 구비하며, 관찰자 측으로부터의 평면에서 보아, 상기 구리 배선(24)의 적어도 일부 상에 중첩되어, 구리의 반사율이 높은 광파장 영역에서 저투과율을 나타냄과 함께, 상기 구리의 반사율이 낮은 광파장 영역에서 고투과율을 나타내는 투과율 특성을 갖는 색 조정층(18)을 구비하는, 액정 표시 장치.

Description

액정 표시 장치 및 표시 장치용 기판 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND DISPLAY DEVICE SUBSTRATE}

본 발명은 구리 배선을 포함하는 액정 표시 장치 및 표시 장치용 기판에 관한 것이다.

본 출원은 2013년 4월 30일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-095723호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 본 명세서에 원용한다.

액정 표시 장치 또는 유기 EL 표시 장치에서는, 화질을 향상시킬 목적으로, TFT(박막 트랜지스터) 등의 능동 소자와 전기적으로 접속되는 배선으로서, 알루미늄 배선이 아니라 구리 배선을 사용하는 기술이 검토되고 있다.

예를 들어 특허문헌 1(일본 특허 공개 평10-307303호 공보)은, 구리 배선을 알칼리성 산화성 용액으로 형성하는 기술을 개시하고 있다. 특허문헌 2(일본 특허 공개 제2011-135061호 공보)는, 산화물 반도체를 사용하여 형성된 능동 소자의 배선으로, 구리 배선을 사용하는 기술을 개시하고 있다.

일본 특허 공개 평10-307303호 공보 일본 특허 공개 제2011-135061호 공보

구리 배선을 구비하는 액정 표시 장치에 있어서는, 이 구리 배선에 의하여 광이 반사되어 표시 품질이 저하되는 경우가 있다. 상기 특허문헌 1, 2에 있어서는, 색재 또는 안료를 사용하여 구리 배선의 반사색을 억제하여, 표시색을 최적화하는 기술이 개시되어 있지 않다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 색재 또는 안료를 사용하여 구리 배선의 반사색을 억제하여, 표시색을 최적화하는 액정 표시 장치 및 표시 장치용 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 형태에 있어서, 액정 표시 장치는, 표시 장치용 기판과 어레이 기판을 대향시키고 액정층을 개재하여 접합함으로써 형성된다. 표시 장치용 기판은, 투명 기판 상에, 복수의 화소 개구부를 갖는 블랙 매트릭스와, 투명 수지층을 구비한다. 어레이 기판은, 복수의 화소 개구부의 각각에 대응하는 복수의 능동 소자와, 복수의 능동 소자와 전기적으로 접속되는 구리 배선을 구비한다. 액정 표시 장치는, 관찰자 측으로부터의 평면에서 보아, 구리 배선의 적어도 일부 상에 중첩되어, 구리의 반사율이 높은 광파장 영역에서 저투과율을 나타냄과 함께, 구리의 반사율이 낮은 광파장 영역에서 고투과율을 나타내는 투과율 특성을 갖는 색 조정층을 더 구비한다.

또한 액정 표시 장치는, 투명 기판과, 복수의 화소 개구부를 가짐과 함께 상기 투명 기판 상에 설치된 블랙 매트릭스와, 투명 수지층을 구비하는 표시 장치용 기판과, 액정층과, 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 대응하는 복수의 능동 소자와, 상기 복수의 능동 소자와 전기적으로 접속되는 구리 배선을 구비하고, 상기 액정층을 개재하여 상기 표시 장치용 기판에 대향하도록 접합된 어레이 기판과, 관찰자로부터 본 평면에서 보아, 상기 구리 배선의 적어도 일부 상에 중첩되어, 구리의 반사율이 높은 광파장 영역에서 저투과율을 나타냄과 함께, 상기 구리의 반사율이 낮은 광파장 영역에서 고투과율을 나타내는 투과율 특성을 갖는 색 조정층을 구비해도 된다.

또한 액정 표시 장치는, 투명 기판과, 복수의 화소 개구부를 가짐과 함께 상기 투명 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스층과, 투명 수지층을 구비하는 표시 장치용 기판과, 액정층과, 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 대응하는 복수의 능동 소자와, 상기 복수의 능동 소자와 전기적으로 접속되는 구리 배선을 구비하고, 상기 액정층을 개재하여 상기 표시 장치용 기판에 대향하도록 접합된 어레이 기판과, 상기 표시 장치용 기판 상기 블랙 매트릭스층에 적층되어 블랙 매트릭스를 구성하고, 평면에서 보아, 상기 구리 배선의 적어도 일부 상에 중첩되어, 구리의 반사율이 높은 광파장 영역에서 저투과율을 나타냄과 함께, 상기 구리의 반사율이 낮은 광파장 영역에서 고투과율을 나타내는 투과율 특성을 갖는 색 조정층을 구비해도 된다.

상기 제1 형태에 있어서, 구리 배선은, 평면에서 보아, 복수의 화소 개구부에 위치하는 부분을 포함하는 것으로 해도 된다. 색 조정층의 패턴의 적어도 일부는, 평면에서 보아, 구리 배선의 패턴 중 블랙 매트릭스와 중첩되지 않는 부분 상에 중첩된다.

상기 제1 형태에 있어서, 색 조정층은 투명 기판과 투명 수지층 사이에 형성되어도 된다.

상기 제1 형태에 있어서, 액정 표시 장치는 투명 기판과 블랙 매트릭스 사이에 밀착 개선 수지층을 더 구비해도 된다. 블랙 매트릭스의 패턴과 밀착 개선 수지층의 패턴은, 평면에서 보아, 동일한 형상을 갖는 것으로 해도 된다.

상기 제1 형태에 있어서, 색 조정층의 적어도 일부는, 투명 기판과 블랙 매트릭스 사이와, 블랙 매트릭스와 투명 수지층 사이 중 적어도 하나에 구비되는 것으로 해도 된다.

상기 제1 형태에 있어서, 표시 장치용 기판은, 복수의 화소 개구부의 각각에 할당되는 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터를 더 구비해도 된다.

상기 제1 형태에 있어서, 블랙 매트릭스는 차광성 색재의 주재로서 유기 안료를 포함하는 것으로 해도 된다.

상기 제1 형태에 있어서, 액정 표시 장치는, 평면에서 보아, 표시부와, 표시부를 둘러싸는 프레임부를 구비해도 된다. 프레임부는 차광성 색재의 주재로서 카본을 포함하는 것으로 해도 된다.

본 발명의 제2 형태에 있어서, 표시 장치용 기판은, 구리 배선을 구비하는 어레이 기판과 대향하고 또한 액정층을 개재하여 접합된다. 표시 장치용 기판은, 투명 기판 상에, 복수의 화소 개구부를 갖는 블랙 매트릭스 및 복수의 화소 개구부의 각각에 할당되는 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터와, 투명 수지층을 구비한다. 표시 장치용 기판은, 관찰자 측으로부터의 평면에서 보아, 구리 배선의 적어도 일부 상에 중첩되어, 구리의 반사율이 높은 광파장 영역에서 저투과율을 나타냄과 함께, 구리의 반사율이 낮은 광파장 영역에서 고투과율을 나타내는 투과율 특성을 갖는 색 조정층을 더 구비한다.

또한 표시 장치용 기판은, 구리 배선을 구비하는 어레이 기판과 대향하고 또한 액정층을 개재하여 접합되는 표시 장치용 기판이며, 투명 기판과, 복수의 화소 개구부를 가짐과 함께 상기 투명 기판 상에 설치된 블랙 매트릭스와, 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 할당되는 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터와, 투명 수지층과, 관찰자로부터 본 평면에서 보아, 상기 구리 배선의 적어도 일부 상에 중첩되어, 구리의 반사율이 높은 광파장 영역에서 저투과율을 나타냄과 함께, 상기 구리의 반사율이 낮은 광파장 영역에서 고투과율을 나타내는 투과율 특성을 갖는 색 조정층을 구비해도 된다.

또한 표시 장치용 기판은, 구리 배선을 구비하는 어레이 기판과 대향하고 또한 액정층을 개재하여 접합되는 표시 장치용 기판이며, 투명 기판과, 복수의 화소 개구부를 가짐과 함께 상기 투명 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 할당되는 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터와, 투명 수지층과, 상기 블랙 매트릭스층에 적층되고, 관찰자로부터 본 평면에서 보아, 상기 구리 배선의 적어도 일부 상에 중첩되어, 구리의 반사율이 높은 광파장 영역에서 저투과율을 나타냄과 함께, 상기 구리의 반사율이 낮은 광파장 영역에서 고투과율을 나타내는 투과율 특성을 갖는 색 조정층을 구비해도 된다.

상기 제2 형태에 있어서, 색 조정층은 블랙 매트릭스와 적색 필터와 녹색 필터와 청색 필터보다도 액정층의 근처에 형성되어도 된다.

상기 제2 형태에 있어서, 표시 장치용 기판은 투명 기판과 블랙 매트릭스 사이에 밀착 개선 수지층을 더 구비해도 된다.

상기 제2 형태에 있어서, 색 조정층의 적어도 일부는, 투명 기판과 블랙 매트릭스와의 경계면에 블랙 매트릭스와 거의 같은 패턴으로 형성되어도 된다.

상기 제2 형태에 있어서, 투명 기판 상에 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터가 형성된다. 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터 상에 블랙 매트릭스가 형성된다.

상기 제2 형태에 있어서, 색 조정층은, 대략 광의 파장 620㎚에서의 투과율이 대략 30％ 이상 80％ 이하인 것으로 해도 된다.

상기 제2 형태에 있어서, 밀착 개선 수지층은 반투명 수지층인 것으로 해도 된다.

상기 제2 형태에 있어서, 밀착 개선 수지층은, 대략 광의 파장 550㎚에서의 투과율이 대략 30％ 이상 95％ 이하인 것으로 해도 된다.

상기 제2 형태에 있어서, 밀착 개선 수지층은 카본을 포함하는 것으로 해도 된다.

상기 제2 형태에 있어서, 색 조정층은 주된 주재로서 알루미늄 프탈로시안 안료를 포함하는 것으로 해도 된다.

상기 제2 형태에 있어서, 블랙 매트릭스는 차광성 색재의 주재로서 유기 안료를 포함하는 것으로 해도 된다.

상기 제2 형태에 있어서, 표시 장치용 기판은, 평면에서 보아, 표시부와, 표시부를 둘러싸는 프레임부를 구비해도 된다. 프레임부는 차광성 색재의 주재로서 카본을 포함하는 것으로 해도 된다.

본 발명의 형태에 있어서는, 색재 또는 안료를 사용하여 구리 배선의 반사색을 억제하여, 표시색을 최적화하는 액정 표시 장치 및 표시 장치용 기판을 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 어레이 기판을 관찰자로부터 본 일례를 도시하는 평면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판을 관찰자로부터 본 일례를 도시하는 평면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 제1 단면의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 제2 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 제2 단면의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 구리의 반사율의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6은 색 조정층의 광 투과 특성의 예를 나타내는 그래프이다.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 8은 제3 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 9는 제4 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 어레이 기판을 관찰자로부터 본 일례를 도시하는 평면도이다.
도 10은 제4 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 11은 제5 실시 형태에 따른 컬러 필터 기판을 관찰자로부터 본 일례를 도시하는 평면도이다.
도 12는 제5 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 13은 제5 실시 형태에 따른 컬러 필터 기판의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 14는 제5 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스 및 컬러 필터를 배향막측에서 본 일례를 도시하는 평면도이다.
도 15는 제6 실시 형태에 따른 색 조정층 감광성 레지스트 2를 사용하여 형성된 색 조정층의 광 투과 특성의 예를 나타내는 그래프이다.
도 16은 제6 실시 형태에 따른 색 조정층 감광성 레지스트 3을 사용하여 형성된 색 조정층의 광 투과 특성의 예를 나타내는 그래프이다.
도 17은 제6 실시 형태에 따른 색 조정층 감광성 레지스트 4를 사용하여 형성된 색 조정층의 광 투과 특성의 예를 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한 이하의 설명에 있어서, 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 기능 및 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략하거나, 또는 필요한 경우에만 설명을 행한다.

각 실시 형태에 있어서는, 특징적인 부분에 대해서만 설명하고, 통상의 액정 표시 장치의 구성 요소와 차이가 없는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

각 실시 형태에 있어서는, 액정 표시 장치의 표시 단위가 하나의 화소(또는 회소)인 경우를 설명한다. 그러나 표시 단위는 하나의 서브 픽셀이어도 되고, 그 외에도 복수의 픽셀 수(화소 수)가 표시 단위를 구성해도 되며, 임의로 정의된 픽셀이나 화소가 표시 단위를 구성해도 된다. 화소는, 적어도 2개의 평행인 변을 갖는 다각형인 것으로 한다.

평면에서 보아, 화소의 가로 방향은, 관찰자의 우안과 좌안의 배열 방향과 평행으로 한다.

평면에서 보아, 화소의 가로 방향과 수직인 방향은, 화소의 세로 방향으로 한다.

각 실시 형태는 액정 표시 장치를 예로 들어 설명하지만, 유기 EL 표시 장치와 같은 다른 표시 장치에 대해서도 마찬가지이다.

[제1 실시 형태]

본 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 초기 배향이 수직 배향인 액정 분자를 구비하고, 노멀리 블랙의 특성을 갖는 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치는, 액정 표시 패널의 표면 및 이면에, 대략 90°의 크로스 니콜의 관계에 있는 편광판을 구비한다. 본 실시 형태에 있어서는, 액정 표시 장치에 구비되는 편광판 및 위상차판의 설명을 생략한다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치는 마이너스 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 구비하는 것으로 한다.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 어레이 기판을 관찰자로부터 본 일례를 도시하는 평면도이다.

액정 표시 장치(1)는 화소 개구부(2)에 있어서, 능동 소자(3)와, 소스선(4)과, 게이트선(5)과, 보조 용량선(6)과, 연선(33a)을 구비한다.

능동 소자(3)는, 예를 들어 박막 트랜지스터이다. 능동 소자(3)는, 예를 들어 산화물 반도체에 의하여 형성되는 투명 채널층(31), 소스 전극(32), 게이트 전극, 드레인 전극(33)을 구비한다. 산화물 반도체는 인듐, 갈륨, 아연으로 구성되어도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 능동 소자(3)는 화소 개구부(2)의 코너부에 구비된다. 도 1의 예에서는, 능동 소자(3)는 화소 개구부(2)의 좌측 상방에 배치되어 있다.

소스선(4)은 화소 개구부(2)의 측변부에 배치되어 있으며, 세로 방향으로 연장된다. 소스선(4)은 능동 소자(3)의 소스 전극(32)에 대하여 전기적으로 접속된다.

게이트선(5)은 화소 개구부(2) 상변부 및 하변부에 배치되어 있으며, 가로 방향으로 연장된다. 게이트선(5)은 능동 소자(3)의 게이트 전극에 대하여 전기적으로 접속된다.

보조 용량선(6)은 가로 방향으로 연장되어, 화소 개구부(2)의 거의 중앙부를 가로지르듯이 배치된다.

화소 전극(7)은 액정 표시 장치(1)의 어레이 기판에 형성된 도전성 산화막이며, 예를 들어 투명 도전막(ITO, Indium Tin Oxide)으로 한다. 화소 전극(7)은 화소 개구부(2)에 구비된다. 화소 전극(7)은 능동 소자(3)의 드레인 전극(33) 및 드레인 전극(33)의 연선(33a)을 통하여, 예를 들어 화소 중앙부의 콘택트 홀(8)로부터 액정 구동 전압이 공급된다. 화소 전극(7)은 보조 용량선(6)과의 사이에서, 액정 구동을 위한 보조 용량을 갖는 것으로 해도 된다.

예를 들어 유리 등의 투명 기판 상에, 복수의 능동 소자(3), 연선(33a), 소스선(4), 게이트선(5), 보조 용량선(6), 화소 전극(7)이 형성되고, 이것에 의하여, 예를 들어 1920×1080의 화소를 갖는 어레이 기판이 형성된다.

관찰자로부터 보면, 제1 층에 소스선(4), 능동 소자(3)의 소스 전극(32) 및 드레인 전극(33), 연선(33a)이 배치되고, 제1 층 아래의 제2 층에 능동 소자(3)의 게이트 전극, 게이트선(5), 보조 용량선(6)이 배치된다.

소스선(4)은, 예를 들어 티타늄 상에 구리를 형성한 2층 구조로 한다. 본 실시 형태에 있어서는, 게이트선(5), 보조 용량선(6), 연선(33a)도, 예를 들어 티타늄 상에 구리를 형성한 2층 구조로 한다.

도 2는, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)의 컬러 필터 기판을 관찰자로부터 본 일례를 도시하는 평면도이다. 이 도 2는, 컬러 필터 기판 중, 상기 도 1에 도시되어 있는 화소 개구부(2)에 중첩되는 부분에 상당한다.

컬러 필터 기판(표시 장치용 기판)에 형성되는 블랙 매트릭스 BM(블랙 매트릭스층)은, 평면에서 보아, 상기 도 1에 도시되는 소스선(4), 게이트선(5), 능동 소자(3)를 덮는 위치에 형성된다.

색 조정층(18)은, 평면에서 보아, 블랙 매트릭스 BM, 보조 용량선(6) 및 연선(33a) 상에서 중첩되도록 배치된다.

또한 색 조정층(18)은 블랙 매트릭스 BM 아래에 배치되어도 된다. 색 조정층(18)은 블랙 매트릭스 BM(블랙 매트릭스층)에 직접 접하도록 형성되어도 된다. 블랙 매트릭스의 구조로서, 색 조정층(18) 및 블랙 매트릭스층에 의하여 구성된 2층 구조가 채용되어도 된다.

도 3은 액정 표시 장치(1)의 제1 단면의 일례를 도시하는 도면이며, 상기 도 1 및 도 2의 A-A' 단면에 상당한다.

액정 표시 장치(1)는 액정 패널(9)을 구비한다. 액정 패널(9)은, 어레이 기판(10)과, 액정층(11)과, 컬러 필터 기판(12)을 구비한다. 어레이 기판(10)과 컬러 필터 기판(12)은 액정층(11)을 개재하여 마주 보고 있다.

어레이 기판(10)은, 투명 기판(13)과, 절연층(투명 수지)(14a 내지 14c)과, 능동 소자(3)와, 연선(33a)과, 화소 전극(15)과, 배향막(16)을 구비한다.

투명 기판(13)으로서는, 예를 들어 유리판이 사용된다.

투명 기판(13)의 제1 평면(액정층(11)을 향하는 면) 상에는 절연층(14a)이 형성된다. 절연층(14a) 상에는 능동 소자(3)의 게이트 전극(34)이 형성된다. 게이트 전극(34)이 형성된 절연층(14a) 상에는 절연층(14b)이 형성된다. 절연층(14b) 상에는 능동 소자(3)의 소스 전극(32) 및 드레인 전극(33), 드레인 전극(33)의 연선(33a)이 형성된다. 소스 전극(32), 드레인 전극(33), 연선(33a)이 형성된 절연층(14b) 상에는 절연층(14c)이 형성된다. 절연층(14c) 상에는 화소 전극(15)이 형성된다.

어레이 기판(10)의 배향막(16)은 액정층(11)의 근처에 위치한다. 어레이 기판(10)의 투명 기판(13)의 제2 평면(제1 평면과는 반대의 면)은 액정 표시 장치(1)의 내부에 면하고 있다.

컬러 필터 기판(12)은, 투명 기판(17)과, 색 조정층(18)과, 블랙 매트릭스 BM과, 컬러 필터(19)와, 오버코트층(투명 수지층)(20)과, 대향 전극(공통 전극)(21)과, 배향막(22)을 구비한다.

투명 기판(17)으로서는, 예를 들어 유리가 사용된다.

투명 기판(17)의 제1 평면(액정층(11)을 향하는 면) 상에는 색 조정층(18)이 형성된다. 색 조정층(18) 상에는 블랙 매트릭스 BM이 형성된다. 색 조정층(18) 및 블랙 매트릭스 BM이 형성된 투명 기판(17) 상에는 컬러 필터(19)가 형성된다. 컬러 필터(19)는 화소마다, 적색 필터 RF, 녹색 필터 GF, 청색 필터 BF 중 어느 하나가 배치된다. 컬러 필터(19) 상에는 오버코트층(20)이 형성된다. 오버코트층(20) 상에는 대향 전극(21)이 형성된다. 대향 전극(21) 상에는 배향막(22)이 형성된다.

컬러 필터 기판(12)의 배향막(22)은 액정층(11)의 근처에 위치한다. 컬러 필터 기판(12)의 투명 기판(17)의 제2 평면(제1 평면과는 반대의 면)은 관찰자를 향하는 면이다.

액정층(11)의 액정 분자는, 본 실시 형태에 있어서는 초기 수직 배향이고, 마이너스 유전율 이방성을 갖는다.

도 3에서, 능동 소자(3)의 트랜지스터 구조는 보텀 게이트 구조를 예로 들어 도시하고 있다. 그러나 능동 소자(3)의 트랜지스터 구조는, 톱 게이트 구조, 더블 게이트 구조, 듀얼 게이트 구조 또는 보텀 콘택트 구조 등이어도 된다.

도 4는 액정 표시 장치(1)의 제2 단면의 일례를 도시하는 도면이며, 상기 도 1 및 도 2의 B-B' 단면에 상당한다.

어레이 기판(10)의 절연층(14b) 상에 소스선(4)과 연선(33a)이 형성된다. 소스선(4)과 연선(33a)이 형성된 절연층(14b) 상에 절연층(14c)이 형성된다.

컬러 필터(19) 상에는 오버코트층(20)이 형성된다.

상기 도 1 내지 도 4에 있어서, 소스 전극(32), 드레인 전극(33), 게이트 전극(34), 소스선(4), 게이트선(5), 보조 용량선(6), 연선(33a) 등의 메탈 배선은, 티타늄층(23)과 구리층(24)(구리 배선)을 포함하는 2층 구조로 한다.

능동 소자(3)의 투명 채널층(31)(채널층)의 산화물은, 갈륨(Ga), 인듐(In), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 주석(Sn), 이트륨(Y), 게르마늄(Ge)으로부터 선택되는 2종 이상의 혼합 산화물로 한다. 2종 이상 또는 3종 이상의 복합 산화물로 형성된 투명 채널층(31)은 비정질 상태로 된다. 투명 채널층(31) 형성 후 또는 투명 채널층(31)의 패턴 형성 후에, 대략 250℃ 이상 500℃ 이하의 범위 내의 열처리가 행해져 복합 산화물이 결정화됨으로써, 트랜지스터의 각각의 전기 특성을 안정화하고 또한 균질화할 수 있다. 레이저 광으로의 어닐링을, 동일한 기판에 형성된 복수의 트랜지스터(투명 채널층(31))의 일부에 실시함으로써, 복수의 트랜지스터 사이에서, 예를 들어 역치 전압 Vth 등 전기 특성을 변화시킬 수 있다. 복합 산화물의 열처리 조건은, 대략 500℃ 이상의 고온 영역이 바람직하다. 소스 전극(32), 드레인 전극(33), 게이트 전극(34), 소스선(4), 게이트선(5), 보조 용량선(6), 연선(33a) 등을 형성하는 메탈인 구리의 내열성에 제한을 받는다. RTA(Rapid Thermal Anneal) 방법에 의하여 500° 이상에서 열처리를 단시간에 행할 수 있다.

상술한 바와 같이 능동 소자(3)는 투명 채널층(31)을 상기 복합 산화물로 하고, 소스 전극(32), 드레인 전극(33), 게이트 전극(34) 등의 금속 배선을 티타늄층(23)과 구리층(24)의 2층 구성으로 하고 있다. 티타늄은 몰리브덴 또는 텅스텐 등과 같은 고융점 금속으로 대체할 수 있다.

도 4에 도시되는 게이트선(4) 및 연선(33a)은 절연층(14b) 상에, 예를 들어 대략 막 두께 8㎚의 티타늄층(23)과 대략 막 두께 250㎚의 구리층(24)에 의하여 형성된다. 절연층(14a 내지 14c)은, 예를 들어 질화실리콘, 산화실리콘 또는 이들 재료의 혼합물로 형성되어도 된다. 절연층(14a 내지 14c)은, 예를 들어 질화실리콘과 투명 수지의 2층으로 해도 된다.

종래의 액정 표시 장치에 대하여 구리 배선을 사용했을 경우, 구리 배선에 의하여 광 반사가 발생한다.

도 5는 구리의 반사율의 일례를 나타내는 그래프이다. 이 그래프의 종축은 반사율(％)을 나타낸다. 횡축은 광의 파장(㎚)을 나타낸다. 구리의 반사율은, 광의 파장이 낮은 파장 영역에서 낮고, 광의 파장이 높은 파장 영역에서 높다. 예를 들어 구리의 반사율은, 대략 550㎚ 이후의 장파장측에서 높은 반사율을 갖는다. 종래의 액정 표시 장치에 있어서, 예를 들어 능동 소자(3)로부터의 연선(33a)은 화소 개구부(2)에 위치하기 때문에, 이 연선(33a)이 구리인 경우에, 표시색에 구리의 광 반사 고유의 붉은 느낌이 더해진다. 보조 용량선(6)이 구리인 경우에도, 마찬가지로 표시색에 구리의 광 반사 고유의 붉은 느낌이 더해진다.

본 실시 형태에 있어서, 구리는 대략 3％ 미만의 이종 금속 또는 불순물을 함유해도 된다. 구리에 첨가되어도 되는 이종 금속으로서는, 예를 들어 마그네슘, 알루미늄, 인듐, 주석이 있다. 이러한 이종 금속의 첨가량이 적을수록 구리의 반사율은 바람직한 상태로 된다.

이에 비하여 본 실시 형태에 있어서는, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 색 조정층(18)이 형성된다. 이 색 조정층(18)과 블랙 매트릭스 BM은 2층 구성을 갖는다.

본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1)의 화소에 있어서, 색 조정층(18)의 패턴의 적어도 일부는, 평면에서 보아, 보조 용량선(6), 연선(33a) 등과 거의 같은 형상으로 형성된다.

도 6은 색 조정층(18)의 광 투과 특성의 예를 나타내는 그래프이다. 이 그래프의 종축은 투과율(％)을 나타낸다. 횡축은 광의 파장(㎚)을 나타낸다.

본 실시 형태에 있어서, 색 조정층(18)의 투과율은, 광의 파장이 낮은 파장 영역에서 높고 광의 파장이 높은 파장 영역에서 낮다. 따라서 상기 도 5에서 나타나는 구리의 반사율의 특성과, 도 6에서 나타나는 색 조정층(18)의 투과율 특성은, 광의 파장 변화에 대하여 역의 상관 관계를 갖는다. 예를 들어 색 조정층(18)의 투과율은, 대략 광파장 430㎚ 이상 550㎚ 미만의 범위에서 고투과율이다. 색 조정층(18)의 투과율은, 대략 550㎚ 이상 700㎚ 이하의 범위에서 광을 흡수하는 특징을 가지며, 저투과율이다. 이 투과율 특성은, 일반적으로 시안이라 호칭되는 컬러 필터의 투과율 특성에 가깝다. 컬러 필터에서 통상 채용되는 청색 필터는, 대략 500㎚ 이상 550㎚ 미만의 파장 영역에도 흡수 영역을 갖는다. 구리의 박막은 녹색의 광파장 영역보다도 단파장 영역에서 반사가 약해진다. 이 때문에, 주된 색재로서 청색 색재를 포함하는 색 조정층 또는 밀착 개선 수지층이 형성되는 경우에는, 녹색의 반사 성분이 너무 낮아져, 구리의 광 반사 고유의 적색의 보상에는 적합하지 않다. 여기서 주된 색재란, 색 조정층 또는 밀착 개선 수지층에 분산 또는 첨가되는 색재 총량에 대한 질량 비율이 50％ 이상인 색재로 한다. 그러나 청색 색재를 색 조정층에 포함시키는 경우에도, 색 조정층의 적색의 파장 영역에서의 투과율을 대략 30％ 이상 또는 40％ 이하로 함으로써, 거의 시안색으로 할 수 있다.

또한 색 조정층(18)의 투과율 특성은, 구리의 반사율 대신 구리 배선의 반사율 특성과 역상관 관계로 해도 된다.

도 2 내지 도 4의 각각의 화소 개구부(2)에는, 평면에서 보아, 적색 필터 RF, 녹색 필터 GF, 청색 필터 BF가 구비된다. 이들 적색 필터 RF, 녹색 필터 GF, 청색 필터 BF를 구비하는 컬러 필터(19)는 생략되어도 된다. 적색 필터 RF, 녹색 필터 GF, 청색 필터 BF를 포함하는 컬러 필터(19)가 생략되는 경우에는, 적색, 녹색, 청색의 각각으로 발광하는 컬러 LED 광원을 구비하는 백라이트 유닛이, 액정 표시 장치(1)의 어레이 기판(10)의 이면에 구비된다. 컬러 LED 광원을 구비하는 백라이트 유닛이 사용되는 경우, 화소마다의 액정층(11)과 각 색의 컬러 LED 광원은 시분할 구동되며, 이것에 의하여 컬러 표시가 실현된다. 적색, 녹색, 청색의 각각으로 발광하는 유기 EL 표시 장치가 사용되는 경우에도 컬러 필터(19)는 생략된다.

색 조정층(18)의 색재 또는 막 두께는 후술한다. 또한 후술하는 제2 및 제3 실시 형태에 따른 색 조정층(18)의 투과율 특성은, 상기 도 6의 투과율 특성보다도, 대략 광파장 550㎚ 이상 700㎚ 이하의 범위의 흡수가 적어 보다 높은 투과율이어도 된다. 따라서 후술하는 제2 및 제3 실시 형태에 있어서는, 색 조정층(18)의 막 두께를 얇게 할 수 있다.

색 조정층(18)은 자외선 흡수제를 포함하는 것으로 해도 된다. 색 조정층(18)에 자외선 흡수제가 첨가되었을 경우, 액정 패널(9) 내에서의 자외선의 재반사를 완화시켜, 산화물 반도체가 사용된 트랜지스터의 역치 전압 Vth의 변동을 방지할 수 있다. 자외선 흡수제로서는, 예를 들어 벤조트리아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물, 살리실산계 화합물, 쿠마린계 화합물 등이 사용된다. 이들 자외선 흡수제에, 예를 들어 힌더드아민계 화합물과 같은 광 안정화제 또는 소광제(예를 들어 1중항 산소 소광제)가 첨가되어도 된다.

본 실시 형태에 있어서, 대략 광파장 550㎚ 이상 700㎚ 이하의 가시광 영역에 흡수를 갖는 것은, 대략 광파장 550㎚보다 단파장측인 대략 430㎚ 이상 550㎚ 미만의 투과율이, 대략 광파장 550㎚ 이상 700㎚ 이하의 투과율을 상회하는 투과율 특성을 의미하며, S자와 같은 투과율 특성을 의미한다. 전형적으로는, 색 조정층(18)으로서 보색의 시안 필터를 사용할 수 있다. 그러나 색 조정층(18)으로서는, 구리의 반사색인 붉은 느낌을 상쇄하는 다른 컬러 필터를 사용해도 된다. 상기 도 6에서는, 4가지 대표적인 투과율 특성이 나타나 있다.

구리의 반사율이 높아지는 광파장 영역 중 대표적 광파장이 620㎚인 경우, 색 조정층(18)의 투과율은 대략 광파장 30％ 이상 80％ 이하의 범위에 포함되어도 된다.

구리의 반사율이 높은 영역의 대표 파장을 대략 620㎚라 하는 경우, 색 조정층(18)의 투과율은 대략 30％ 이상 80％ 이하의 범위여도 된다.

색 조정층(18)이 보다 액정층(11)에 가까운 블랙 매트릭스 BM 상에 형성되는 경우, 색 조정층(18)은, 색재의 첨가량을 저감시켜 대략 40％ 이상 80％ 이하의 투과율로 해도 된다. 40％ 이상의 투과율은 광학 농도 환산으로 0.4 이하로 된다.

색 조정층(18)의 대략 620㎚ 근방의 투과율이, 예를 들어 대략 30％ 미만과 같이 너무 낮아지면, 반사색은 붉은 느낌을 뛰어넘어 푸른 느낌이 너무 강해진다. 색 조정층(18)의 대략 620㎚ 근방의 투과율이, 예를 들어 대략 85％를 초과하여 높은 경우, 구리의 반사색의 보정이 불충분해져 반사색에 붉은 느낌이 남는 경우가 있다.

후술하는 밀착 개선 수지층은 투명 기판(17)과 블랙 매트릭스 BM의 계면에 형성되기 때문에, 가시 영역에서 뉴트럴한 반사색인 것을 우선할 수 있다. 그 때문에, 대표적 광파장이 대략 550㎚인 경우의 투과율은 대략 30％ 이상 95％ 이하의 범위로 해도 된다.

또한 본 실시 형태에 있어서, 투과율은, 액정 표시 장치(1)에 사용되는 투명한 무알칼리 유리를 레퍼런스로 한다.

반사율은 산화마그네슘 표준 백색판의 반사율을 레퍼런스로 한다.

본 실시 형태에 있어서는, 복수의 능동 소자(3)에의 전기 신호를 전달하는 구리 배선을 구비하는 액정 표시 장치(1)에 있어서, 구리의 반사색이 나타나는 것을 억제할 수 있다.

구리 배선으로부터의 반사광은, 백라이트 유닛으로부터의 출사광의 내부 반사광, 또는 액정 표시 장치(1)의 표시면에 입사되는 외부광의 재반사광을 포함한다.

본 실시 형태에 있어서는, 구리 배선의 반사색에 기초하는 표시색의 변화, 및 구리 배선을 사용한 액정 표시 장치(1) 내로부터의 반사광 및 액정 패널(9) 내에서의 재반사광의 영향을 해소할 수 있다. 또한 본 실시 형태에 있어서는, 편광판 등과 같은 액정 패널(9)의 구성 부재의 영향을 해소할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 액정 패널(9)의 셀 갭 등의 광학 조건에 따라 약간의 붉은 느낌을 띤 액정 표시 장치(1)의 흑색 표시(액정 구동 전압 오프 시의 표시)의 품질을 개선할 수 있다.

따라서 본 실시 형태에 있어서는, 색재 또는 안료를 사용하여 구리 배선의 반사색을 억제할 수 있어, 표시색을 최적화할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 도전율이 높은 구리 배선을 구비함으로써, 고속이며 응답 불균일이 없는 액정 표시 장치(1)를 실현할 수 있다.

[제2 실시 형태]

본 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 실시 형태의 변형예에 대하여 설명한다.

도 7은 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1A)의 일례를 도시하는 단면도이다.

액정 표시 장치(1A)의 컬러 필터 기판(12A)에 있어서는, 컬러 필터(19) 상에 오버코트층(20a)이 형성된다. 오버코트층(20a) 상에 색 조정층(18a)이 형성된다. 색 조정층(18a)이 형성된 오버코트층(20a) 상에 오버코트층(20b)이 형성된다. 오버코트층(20b) 상에 대향 전극(21)이 형성된다. 색 조정층(18a)의 패턴의 적어도 일부는, 평면에서 보아, 구리 배선(24)의 패턴 중 블랙 매트릭스 BM과 중첩되지 않는 부분에 중첩된다(블랙 매트릭스 BM과 중첩되지 않는 부분에 위치함). 바꾸어 말하면, 평면에서 보아, 색 조정층(18a)(색 조정층(18a)의 패턴)은, 구리 배선인 연선(33a)에 중첩되도록 위치하고 있다. 또한 색 조정층(18a)은, 평면에서 보아, 블랙 매트릭스 BM과 중첩되지 않는 부분인 보조 용량선(6)에 중첩되어 있다.

본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1A)는, 투명 기판(17)과 블랙 매트릭스 BM의 계면에 색 조정층(18)이 형성된다.

색 조정층(18a)은, 평면에서 보아, 블랙 매트릭스 BM과, 컬러 필터(19) 및 오버코트층(20a)을 개재하여 중첩되는 위치에 형성된다. 또한 색 조정층(18a)은, 평면에서 보아, 화소 개구부(2)에 있어서, 컬러 필터(19)(도 7에서는 녹색 필터 GF)와, 오버코트층(20a)을 개재하여 대향하는 위치에 형성된다.

색 조정층(18a)은, 관찰자로부터 본 평면에서 보아, 소스선(4) 및 연선(33a)을 덮도록 배치된다.

색 조정층(18, 18a)의 주된 역할은, 연선(33a) 및 소스선(4) 등에 포함되는 구리 배선으로부터의 경사 방향을 포함하는 반사광 및 재반사광에 기초하는 붉은 느낌을 완화하는 데 있다.

또한 후술하는 제4 실시 형태에서 설명되는 바와 같이, 색 조정층(18, 18a)은 시안색의 안료를 사용하여 착색되어도 된다. 또한 색 조정층(18, 18a)은 대략 18질량％ 이하의 카본 색재가 첨가됨으로써, 블랙 매트릭스 BM의 액정 패널(9A)의 외부로의 반사광을 억제할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 색 조정층(18a)의 위치를 연선(33a) 및 소스선(4) 등의 구리 배선의 위치에 근접시킬 수 있기 때문에, 구리 배선으로부터의 재반사광을 효율적으로 억제할 수 있다.

[제3 실시 형태]

본 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 및 제2 실시 형태의 변형예에 대하여 설명한다.

도 8은 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1B)의 일례를 도시하는 단면도이다.

색 조정층(18)은, 컬러 필터 기판(12)에 있어서의 투명 기판(17)과 블랙 매트릭스 BM의 계면에 형성된다.

또한 색 조정층(18b)은, 어레이 기판(10B)에 있어서의 소스선(4)에 포함되는 구리 배선과, 연선(33a)에 포함되는 구리 배선 상에 형성된다.

어레이 기판(10B)에 있어서는, 절연층(14c) 상에 절연층(14d)이 형성된다. 절연층(14d) 상에 색 조정층(18b)이 형성된다. 색 조정층(18b)이 형성된 절연층(14d) 상에 절연층(14e)이 형성된다. 절연층(14e) 상에 화소 전극(15)이 형성된다. 화소 전극(15)이 형성된 절연층(14e) 상에 배향막(16)이 형성된다.

어레이 기판(10B)에 있어서의 색 조정층(18b)은, 평면에서 보아, 즉, 표시면에 수직인 방향에 있어서, 소스선(4), 연선(33a) 상에 절연층(14c, 14d)을 개재하여 중첩되도록 형성된다.

절연층(14c, 14d)에 스루홀이 형성되어 있으며, 화소 전극(15)은 드레인 전극(33)의 연선(33a)과 전기적으로 접속되어도 된다.

본 실시 형태에 있어서는, 색 조정층(18b)이, 막 두께 방향에 있어서, 상기 실시 형태와 비교하여 구리 배선과 가장 가까운 위치에 형성된다. 이 때문에, 경사 방향의 반사광 성분이 표시면으로부터 출사되는 것을 방지할 수 있다.

[제4 실시 형태]

본 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 내지 제3 실시 형태의 변형예에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에 있어서, 배향막(16, 22)에 대한 배향 처리는 광 배향을 사용하고 있지만, 러빙 등 기계적 배향을 사용해도 된다. 배향막(16, 22)의 배향 방향은 편광판의 광축에 대하여 대략 15° 경사진 각도를 갖는다. 이하에 있어서, 편광판 및 위상차판의 설명은 생략한다.

본 실시 형태에 있어서, 액정 분자는 마이너스 유전율 이방성을 갖는 것으로 해도 되고, 플러스 유전율 이방성을 갖는 것으로 해도 된다.

도 9는, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1C)의 어레이 기판(10C)을 관찰자로부터 본 일례를 도시하는 평면도이다.

어레이 기판(10C)은, 소스선(4), 게이트선(5), 보조 용량선(61)을 구비한다.

소스선(4)은 화소 개구부(2)의 측변부에 배치되어 있으며, 세로 방향으로 연장된다. 소스선(4)은 능동 소자(3)의 소스 전극(32)에 대하여 전기적으로 접속된다.

게이트선(5)은 화소 개구부(2)의 하변부에 배치되어 있으며, 가로 방향으로 연장된다. 게이트선(5)은 능동 소자(3)의 게이트 전극(34)에 대하여 전기적으로 접속된다.

보조 용량선(61)은 화소 개구부(2)의 상변부에 배치되어 있으며, 가로 방향으로 연장된다. 보조 용량선(61)은 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 대략 막 두께 8㎚의 티타늄층(23)과 대략 막 두께 250㎚의 구리층(24)에 의하여 형성된다.

본 실시 형태에 있어서는, 소스선(4)보다도 위의 층에 공통 전극(25)이 형성된다. 공통 전극(25)보다도 위의 층에 빗살형 화소 전극(26)이 형성된다.

화소 전극(26)은 도 9에 도시된 바와 같이 세로 방향으로 축을 갖는 빗살형 패턴으로서 형성된다.

능동 소자(3)는 화소의 좌측 하방부에 형성된다. 능동 소자(3)의 투명 채널층(31)은, 예를 들어 막 두께 대략 30㎚의 IGZO(등록 상표, 인듐 산화물, 갈륨 산화물, 아연 산화물의 혼합 산화물)로 해도 된다.

공통 전극(25)은 보조 용량선(61)과 콘택트 홀(81)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 공통 전극(25)과 화소 전극(26)은 절연층을 개재하여 보조 용량을 갖는 것으로 해도 된다.

도 10은 액정 표시 장치(1C)의 일례를 도시하는 단면도이며, 상기 도 9의 C-C' 단면에 상당한다.

본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1C)의 액정 패널(9C)은, 어레이 기판(10C)과 컬러 필터 기판(12C)이 액정층(11)을 개재하여 대향한다.

어레이 기판(10C)은, 투명 도전막(ITO)인 공통 전극(25), 화소 전극(26)을 구비한다.

어레이 기판(10C)의 투명 기판(13)의 제1 평면(액정층(11)을 향하는 면) 상에 절연층(14a)이 형성된다. 절연층(14a) 상에 소스선(4)이 형성된다. 소스선(4)이 형성된 절연층(14a) 상에 절연층(14b)이 형성된다. 절연층(14b) 상에 공통 전극(25)이 형성된다. 공통 전극(25)이 형성된 절연층(14b) 상에 절연층(14c)이 형성된다. 절연층(14c) 상에 빗살형 화소 전극(26)이 형성된다. 화소 전극(26)이 형성된 절연층(14c) 상에 배향막(16)이 형성된다.

어레이 기판(10C)의 배향막(16)은 액정층(11)의 근처에 위치한다. 어레이 기판(10C)의 투명 기판(13)의 제2 평면(제1 평면과는 반대의 면)은 액정 표시 장치(1C)의 내부에 면하고 있다.

컬러 필터 기판(12C)의 투명 기판(17)의 제1 평면(액정층(11)을 향하는 면) 상이며, 평면에서 보아, 화소의 경계부에 밀착 개선 수지층(27)이 형성된다. 밀착 개선 수지층(27) 상에 블랙 매트릭스 BM이 형성된다. 블랙 매트릭스 BM 상에 색 조정층(18c)이 형성된다. 밀착 개선 수지층(27), 블랙 매트릭스 BM, 색 조정층(18c)이 형성된 투명 기판(17) 상에는 컬러 필터(19)가 형성된다. 컬러 필터(19) 상에는 오버코트층(20)과 배향막(22)이 형성된다.

컬러 필터 기판(12C)의 배향막(22)은 액정층(11)의 근처에 위치한다. 컬러 필터 기판(12C)의 투명 기판(17)의 제2 평면(제1 평면과는 반대의 면)은 관찰자를 향하는 면이다.

예를 들어 밀착 개선 수지층(27)은 반투명 수지로 해도 된다. 밀착 개선 수지층(27)은 카본을 포함하는 반투명 수지로 해도 된다.

블랙 매트릭스 BM은, 각각 대략 막 두께 0.3㎛의 색 조정층(18c)과 밀착 개선 수지층(27) 사이에서 끼움 지지된다.

통상, 블랙 매트릭스 BM은, 액정의 배향에 악영향을 주지 않기 위하여, 예를 들어 대략 1.5㎛ 이하의 박막으로 형성된다. 블랙 매트릭스 BM은 높은 차광성을 가지며, 카본 등과 같은 차광성 색재의 함유율이 높다. 블랙 매트릭스 BM은, 고형비의 질량％로 대략 40％ 이상 60％ 이하의 카본을 함유한다. 이 때문에, 노광 및 현상을 포함하는 포토리소그래피 공정에 있어서 박리를 발생시키기 쉽다. 본 실시 형태에 따른 색 조정층(18c) 또는 밀착 개선 수지층(27)에 포함되는 색재 또는 안료의 비율은 대략 35％ 이하로 해도 된다. 이것에 의하여, 고농도의 카본을 포함하는 블랙 매트릭스 BM의 현상 시의 박리를 해소할 수 있다.

밀착 개선 수지층(27)에 포함되는 색재는, 시안색을 나타내는 안료의 조합으로 해도 된다.

본 실시 형태에 있어서, 색 조정층(18c)은, 블랙 매트릭스 BM 상면 및 하면을 끼움 지지하는 구성을 갖는 것으로 해도 된다.

또한 본 실시 형태에서 예시된 각종 막 두께 등의 수치는 이에 한정되지 않으며, 적절히 변경 가능하다.

[제5 실시 형태]

본 실시 형태에 있어서는, 상기 제4 실시 형태의 변형예에 대하여 설명한다.

도 11은, 본 실시 형태에 따른 컬러 필터 기판을 관찰자로부터 본 일례를 도시하는 평면도이다.

이 도 11에서는, 적색 필터 RF, 녹색 필터 GF, 청색 필터 BF 및 블랙 매트릭스 BM이 도시되어 있다.

도 12는 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1D)의 일례를 도시하는 단면도이다.

도 13은 본 실시 형태에 따른 컬러 필터 기판(12D)의 일례를 도시하는 단면도이다.

본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(1D)의 컬러 필터 기판(12D)은 표시부(28)와 프레임부(29)를 구비한다.

컬러 필터 기판(12D)의 투명 기판(17)의 제1 평면(액정층(11)을 향하는 면) 상에 컬러 필터(19)가 형성된다. 컬러 필터(19) 상이며, 평면에서 보아, 화소의 경계부에 블랙 매트릭스 BM이 형성된다. 블랙 매트릭스 BM 상에 색 조정층(18c)이 형성된다. 블랙 매트릭스 BM 및 색 조정층(18c)이 형성된 컬러 필터(19) 상에 오버코트층(20) 및 배향막(22)이 형성된다.

컬러 필터 기판(12D)의 배향막(22)은 액정층(11)의 근처에 위치한다. 컬러 필터 기판(12D)의 투명 기판(17)의 제2 평면(제1 평면과는 반대의 면)은 관찰자를 향하는 면이다.

블랙 매트릭스 BM에 사용되는 차광 부재는, 후술하는 차광성 레지스트 2가 사용된다. 이 차광성 레지스트 2는 투명 수지에 복수 종의 유기 안료를 혼합 분산하여 형성되며, 가시 영역에 대하여 차광성을 갖는다. 색 조정층(18c)은, 예를 들어 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 대략 400㎚ 이상 550㎚ 미만의 광파장 영역보다도 대략 550㎚ 이상 700㎚ 이하의 광파장 영역에서 흡수성을 갖는다.

본 실시 형태에 있어서, 블랙 매트릭스 BM의 위치는, 컬러 필터 기판(12D)의 구성 요소 중, 오버코트층(20) 및 배향막(22)을 제외하고 액정층(11)에 가장 가까운 위치에 배치된다. 이 위치에 블랙 매트릭스 BM을 형성함으로써, IPS(In-Plane-Switching) 구동 방식(수평 배향의 액정 분자를 사용한 횡전계 방식)의 액정 표시 장치(1D)에 있어서, 인접 화소로부터의 혼색을 억제할 수 있다.

IPS 구동 방식의 액정 표시 장치(1D)에 있어서는, 액정 분자의 가로 방향의 동작 전반 거리가 길어, 인접하는 화소가 오프 상태(구동 전압 인가 없음)인 경우에도, 구동 전압이 온 상태인 화소 영향을 받아 광 누설을 일으키기 쉽다. 바꾸어 말하면, 블랙 매트릭스 BM의 위치를 액정층(11)의 근처로 하는 것은, 인접 화소 구동 시의 크로스 토크에 의한 광 누설을 억제할 수 있다. 대략 300ppi(pixels per inch) 또는 400ppi 이상의 고정밀 액정 표시 장치에 있어서는, 큰 화소에서는 발생하기 어려웠던 경사 방향의 광 누설을 인접 화소에 끼치기 쉽다. 블랙 매트릭스 BM의 위치를 액정층(11)에 가깝게 함으로써, 화소의 미세화에 의하여 발생하는 경사 방향의 광 누설을 더 억제할 수 있다.

블랙 매트릭스 BM은 투명 수지에 복수 종의 유기 안료를 혼합 분산함으로써 형성되며, 광의 가시 영역에 있어서 차광성을 갖는다. 액정층(11)에 가까운 위치에 블랙 매트릭스 BM이 형성되는 경우, 카본 색재를 포함하는 블랙 매트릭스의 비유전율은 높아진다. 이 때문에, 카본 색재를 포함하는 블랙 매트릭스 BM 근방에 있어서는, 액정층(11)에 인가되는 구동 전압의 등전위선이 왜곡되어 광 누설이 발생하기 쉽다. 따라서 본 실시 형태에 따른 컬러 필터 기판(1D)에 있어서는, 차광성 색재의 주재를 유기 안료로 하는 것이 바람직하다.

도 14는, 본 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스 BM 및 컬러 필터(19)를 배향막(22)로부터 본 일례를 도시하는 평면도이다.

프레임부(29)는, 광학 농도 대략 4.5의 카본 색재의 차광층과, 광학 농도 대략 1.0의 안료 색재의 2층으로 구성된다.

블랙 매트릭스 BM은 상술한 바와 같이, 안료 색재를 포함하는 차광층의 단층 구성으로 컬러 필터(19)(적색 필터 RF, 녹색 필터 GF, 청색 필터 BF) 상에 형성되어 있다.

또한 컬러 필터(19) 또는 안료 색재의 차광층의 얼라인먼트에 필요한 얼라인먼트 마크는, 카본 색재의 차광층 형성 시에 카본 색재의 차광층과 동일한 재료로 동일한 공정에서 형성된다. 프레임부(29)는, 액정 표시 장치(1D)의 이면에 구비되는 백라이트로부터의 광을 충분히 차광할 필요가 있으며, 예를 들어 4 이상의 광학 농도가 요구되고 있다. 차광성 색재가 안료인 블랙 매트릭스 BM은 근적외 영역의 적외선을 투과시키기 때문에, 카본 색재로 형성된 얼라인먼트 마크는 근적외광과 근적외 카메라를 사용하여 얼라인먼트할 수 있다. 카본 색재를 사용하여 형성된 얼라인먼트 마크는 근적외광을 투과시키기 어렵다.

[제6 실시 형태]

본 실시 형태에 있어서는, 상기 각 실시 형태에서 설명된 표시 장치용 기판(어레이 기판(10, 10B, 10C) 및 컬러 필터 기판(12, 12A, 12C, 12D))에서 사용되는 재료에 대하여 설명한다.

(색 조정층(18, 18a, 18b, 18c) 및 밀착 개선 수지층(27)용 색재 중 적어도 하나를 구성하는 층에 대하여)

이하에, 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c) 및 밀착 개선 수지층(27) 중 적어도 하나를 구성하는 층에 적용되는 색재를 나타낸다.

본 실시 형태에 따른 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c) 및 밀착 개선 수지층(27) 중 적어도 하나를 구성하는 층에 적용되는 안료의 분광 특성은, 대략 분광 커브의 보텀이 들떠 있고 또한 시안색이라 호칭되는 브로드한 높은 투과율을 갖는 것으로 해도 된다. 이러한 분광 특성을 갖는 안료는, 예를 들어 유기 안료를 조합하여 제작된다. 이에 비하여, 청색이라 호칭되며, 단파장측에 투과율이 높은 부분을 갖는 분광 특성의 색 조정층은 적당치 않다. 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c) 및 밀착 개선 수지층(27) 중 적어도 하나를 구성하는 층의 투과 영역은, 대략 청색과 녹색의 2가지 투과 영역에 걸친(속한) 것이 바람직하다. 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c) 및 밀착 개선 수지층(27) 중 적어도 하나를 구성하는 층은, 녹색의 투과 피크에 대응하는 광파장 대략 550㎚ 이상 700㎚ 이하의 가시광 영역, 즉, 구리의 높은 반사율의 영역에서 흡수 성능을 갖는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c)의 반값(예를 들어 피크 투과율의 절반의 투과율에 대응하는 광파장)이 대략 550㎚보다 장파장측에 있는 것이 바람직하다.

예를 들어 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c) 및 밀착 개선 수지층(27) 중 적어도 하나를 구성하는 층은, 광학 농도가 대략 0.4 이하인 소량의 카본을 색재로서 포함하는 것으로 해도 된다. 예를 들어 밀착 개선 수지층(27)이, 광학 농도가 대략 0.4 이하인 소량의 카본을 포함하는 경우, 투명 기판(17)에서 본 블랙 매트릭스 BM의 광의 반사에 의한 간섭색 등에 의한 착색을 억제할 수 있어, 뉴트럴한 반사색을 표시할 수 있다.

색 조정층(18, 18a, 18b, 18c) 및 밀착 개선 수지층(27) 중 적어도 하나를 구성하는 층의 색재로서 알루미늄 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 아연 프탈로시아닌 등이 사용된다. 이들 프탈로시아닌 안료는, 프탈로시아닌 구조를 갖는 브롬(Br)과 염소(Cl)의 양으로 색조를 조정할 수 있다. 알루미늄 프탈로시아닌 안료는, 대략 400㎚ 내지 550㎚의 광의 파장 영역을 초과하는 브로드한 투과 영역을 갖기 때문에, 시안색을 재현하는 색재로서 사용된다. 알루미늄 프탈로시아닌 안료로서는, 예를 들어 일본 특허 제3837037호 공보에서 설명되고 있는 안료를 적용할 수 있다. 구리 프탈로시아닌 안료로서는, 예를 들어 C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36을 사용할 수 있다. 아연 프탈로시아닌 안료로서는, 예를 들어 C.I. 피그먼트 그린 58을 사용할 수 있다. 상기 색재는, 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c)의 주된 색재로서, 투명 수지를 포함하는 고형비의 질량％에 대하여 대략 5질량％ 이상 35질량％ 이하의 범위로 첨가되어도 된다. 조정되는 광의 파장은 가시 영역으로 한다. 구리 반사색 억제의 관점에서, 조정되는 광은, 예를 들어 대략 광파장 620㎚에서 대략 광학 농도 0.5 미만인 것이 바람직하다. 조정되는 광은, 예를 들어 대략 광파장 620㎚에서 대략 광학 농도 0.5 이상으로 되면, 첨가된 색재의 색이 너무 강하여 역효과로 된다.

구리의 높은 반사율의 영역에 흡수 성능을 갖게 하기 위하여, 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c) 및 밀착 개선 수지층(27) 중 적어도 하나를 구성하는 층에 소량의 블루 안료를 첨가해도 된다. 블루 안료로서는, 예를 들어 C.I. 피그먼트 블루 15:3, C.I. 피그먼트 블루 15:4, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 그린 7, C.I. 피그먼트 그린 36, C.I. 피그먼트 그린 58을 사용할 수 있다. 이들 보조 안료는 상기 프탈로시아닌 안료의 색을 조정하기 위하여 첨가할 수 있다.

색 조정층(18, 18a, 18b, 18c)은 주지의 포토리소그래피법에 의하여, 예를 들어 대략 막 두께 0.1㎛ 이상 0.8㎛ 이하로 형성된다. 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c)이 대략 0.8㎛보다 두꺼워지면, 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c)과 블랙 매트릭스 BM의 합계 막 두께가 너무 두꺼워져 액정의 배향에 악영향을 끼친다. 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c)이 대략 0.8㎛보다 두껍고 또한 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c) 및 밀착 개선 수지층(27) 중 적어도 하나를 구성하는 층의 투과율이 높은 경우, 투명 기판(17)과 블랙 매트릭스 BM 사이에서 광의 무지개 빛 간섭이 발생하기 쉬워 표시 품위를 저하시킨다. 대략 0.1㎛ 이하의 얇은 막 두께는 막 두께 정밀도의 확보가 어렵다. 감광성 수지 조성물에 사용되는 수지, 중합성 단량체, 광중합 개시제, 용제 등은 후술한다. 컬러 필터(19)의 적색 필터 RF, 녹색 필터 GF, 청색 필터 BF에 사용되는 안료 등에 대해서도 후술한다.

(색 조정층 레지스트 조정의 예)

<색 조정층 감광성 레지스트 1>

색 조정층 감광성 레지스트 1은, A. 착색재로서 알루미늄 프탈로시아닌과 C.I. 피그먼트 블루 15:4의 질량비 81/19의 혼합물을 35질량부, B. 알칼리 가용성 수지로서 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체(공중합 중량비=15/70/15, Mw=28,000)를 60질량부, C. 다관능성 단량체로서 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트를 40질량부, D. 광중합 개시제로서 2,2'-비스(2,4-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸을 10질량부, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논을 10질량부, 용제로서 3-에톡시프로피온산에틸을 1100질량부 혼합하여 조제한다.

색 조정층(18, 18a, 18b, 18c)의 투과율은, 용제의 첨가량을 조정하는 것에 의한 막 두께의 조정, 주된 색재인 알루미늄 프탈로시아닌의 안료 비율의 조정, 후술하는 안료의 소량 첨가로 조정할 수 있다. 상기 도 6에서는, 색 조정층 감광성 레지스트 1을 사용하여 형성된 색 조정층의 대표적인 투과율 특성(1a, 1b, 1c, 1d)이 나타나 있다. 상기 도 6에 나타낸 바와 같은 투과율 특성(1a, 1b, 1c, 1d)은, 착색제의 농도 또는 색 조정층의 막 두께를 조정함으로써 조정 가능하다.

<색 조정층 감광성 레지스트 2>

색 조정층 감광성 레지스트 2는, A. 착색재로서 C.I. 피그먼트 블루 15:3의 단체(單體) 안료(33질량부)를 포함한다. 색 조정층 감광성 레지스트 2에 있어서의 다른 요소인 B. 알칼리 가용성 수지, C. 다관능 단량체, D. 광중합 개시제는, 상기 색 조정층 감광 레지스트 1과 마찬가지로 한다.

도 15는, 색 조정층 감광성 레지스트 2를 사용하여 형성된 색 조정층의 광 투과 특성의 예를 나타내는 그래프이다.

이 도 15에서는, 색 조정층 감광성 레지스트 2를 사용하여 형성된 색 조정층의 대표적인 투과율 특성(2a, 2b, 2c, 2d)이 나타나 있다. 도 15에 나타난 바와 같은 투과율 특성(2a, 2b, 2c, 2d)은, 착색재의 농도 또는 색 조정층의 막 두께를 조정함으로써 조정 가능하다.

<색 조정층 감광 레지스트 3>

색 조정층 감광성 레지스트 3은, A. 착색재로서 C.I. 피그먼트 그린 7과 C.I. 피그먼트 블루 15:3의 질량비 50/50의 혼합물을 35질량부, B. 알칼리 가용성 수지로서 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체(공중합 중량비=15/70/15, Mw=28,000)를 60질량부, C. 다관능성 단량체로서 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트를 40질량부, D. 광중합 개시제로서 2,2'-비스(2,4-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸을 10질량부, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논을 10질량부, 용제로서 3-에톡시프로피온산에틸을 1100질량부 혼합하여 조제한다.

도 16은, 색 조정층 감광성 레지스트 3을 사용하여 형성된 색 조정층의 광 투과 특성의 예를 나타내는 그래프이다.

이 도 16에서는, 색 조정층 감광성 레지스트 3을 사용하여 형성된 색 조정층의 대표적인 투과율 특성(3a, 3b, 3c, 3d)이 나타나 있다. 도 16에 나타낸 바와 같은 투과율 특성(3a, 3b, 3c, 3d)은, 착색재의 농도 또는 색 조정층의 막 두께를 조정함으로써 조정 가능하다.

<색 조정층 감광성 레지스트 4>

색 조정층 감광성 레지스트 4는, A. 착색재로서 알루미늄 프탈로시아닌, C.I. 피그먼트 블루 15:4, C.I. 피그먼트 옐로우 138의 혼합물을 35질량부로 하여 사용한다. 색 조정층 감광성 레지스트 4에 있어서의 다른 요소인 B. 알칼리 가용성 수지, C. 다관능 단량체, D. 광중합 개시제는, 상기 색 조정층 감광 레지스트 1과 마찬가지로 한다.

도 17은, 색 조정층 감광성 레지스트 4를 사용하여 형성된 색 조정층의 광 투과 특성의 예를 나타내는 그래프이다.

이 도 17에서는, 색 조정층 감광성 레지스트 4를 사용하여 형성된 색 조정층의 대표적인 투과율 특성(4a, 4b, 4c, 4d)이 나타나 있다. 도 17에 나타낸 바와 같은 투과율 특성(4a, 4b, 4c, 4d)은, 착색재의 농도 또는 색 조정층의 막 두께를 조정함으로써 조정 가능하다.

수지, 개시제, 단량체 등은 후술하는 다양한 재료로부터 선택된다. 가시 영역의 넓은 범위에서 균일하게 투과율을 낮추기 위하여, 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c)은, 차광성 색재의 카본을, 전체 색재에서의 고형비 10질량％ 이하의 양으로 첨가해도 된다. 바꾸어 말하면, 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c)에 차광성 색재의 카본을 소량 첨가함으로써, 블랙 매트릭스 BM 표면으로부터의 반사광을, 가시 영역의 넓은 범위에서 대략 0.5％ 이하로 억제할 수 있다.

(밀착 개선 수지층 레지스트 조정의 일례)

비스페놀플루오렌형 에폭시 수지(신닛테쓰 스미킨 가가쿠사 제조의 「V259-ME」 고형분 56.1％) 16.48g에 대하여, 디펜타에리트리톨펜타/헥사아크릴레이트 혼합물(닛폰 가야쿠사 제조의 「KAYARAD DPHA」) 2.02g, 광중합 개시제(ADEKA사 제조의 「NCI-831」) 0.21g, 카본 블랙(카본 색재)의 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 분산액(고형분 26.0％, 고형분 중의 카본 블랙 농도 75.0질량％) 9.69g 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 71.59g을 첨가하고 잘 교반하여, 밀착 개선 수지층 레지스트 100g(고형분 14.0％, 카본 블랙 농도 13.5질량％, 광학 농도 1.0/㎛)이 제작된다.

상기 각 실시 형태에 있어서, 밀착 개선 수지층(27)의 경막 후의 막 두께는 대략 0.3㎛으로 한다. 실효적인 광학 농도는 대략 0.3으로 한다.

(감광성 수지 조성물)

본 실시 형태의 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c) 및 밀착 개선 수지층(27)은, 적어도 수지, 중합성 단량체, 광중합 개시제 및 용제를 함유하는 감광성 수지 조성물에 차광성 색재 또는 안료를 첨가하여 제작된다. 적색 필터 RF, 녹색 필터 GF, 청색 필터 BF를 포함하는 컬러 필터(19)는, 감광성 수지 조성물에 후술하는 안료를 첨가하여 착색시켜도 된다.

<수지>

수지로서는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트 등의 알킬아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트, 환상 시클로헥실아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 스티렌 등 중에서 3 내지 5종류 정도의 단량체를 사용하여 합성한, 분자량 5000 내지 100000 정도의 수지가 사용된다.

아크릴계 수지의 일부에 불포화 2중 결합을 부가한 수지로서, 상기 아크릴 수지, 이소시아네이트기와 1개 이상의 비닐기를 갖는 이소시아네이트에틸아크릴레이트, 메타크릴로일이소시아네이트 등의 화합물을 반응시켜 얻어지는, 산가 50 이상 150 이하의 감광성 공중합체가, 내열성, 현상성 등의 관점에서 바람직하게 사용된다.

수지로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 폴리카르복실산글리시딜에스테르, 폴리올폴리글리시딜에스테르, 지방족 또는 지환식 에폭시 수지, 아민에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 디히드록시벤젠형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지와 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 에폭시(메트)아크릴레이트 등의 통상의 광중합 가능한 수지, 카르도 수지도 사용할 수 있다.

<중합성 단량체>

광중합성 단량체로서는, 예를 들어 에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 헥산디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 글리세린디(메트)아크릴레이트, 글리세린트리(메트)아크릴레이트, 글리세린테트라(메트)아크릴레이트, 테트라트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트 등이 사용된다. 이들 성분은 단독 또는 혼합물로서 사용된다. 광중합성 단량체로서, 예를 들어 각종 변성 (메트)아크릴레이트, 우레탄(메트)아크릴레이트 등을 사용할 수도 있다. 특히 2중 결합 당량이 작아 고감도화를 달성할 수 있는 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트가 적절히 사용된다.

광중합성 단량체의 함유량으로서는, 감광성 수지 조성물의 고형분 중 대략 5중량％ 이상 20중량％ 이하인 것이 바람직하다. 광중합성 단량체의 함유량은, 보다 바람직하게는 대략 10중량％ 이상 15중량％ 이하의 범위이다. 광중합성 단량체의 함유량이 이 범위인 경우, 감광성 수지 조성물의 감도, 현상 속도를, 생산상 적합한 수준으로 조정할 수 있다. 광중합성 단량체의 함유량은, 대략 5중량％ 미만인 경우, 흑색 감광성 수지 조성물의 감도는 부족하다.

<광중합 개시제>

광중합 개시제로서 종래 공지된 화합물이 적절히 사용되어도 된다. 광중합 개시제로서는 옥심에스테르 화합물이 사용되는 것이 바람직하다. 옥심에스테르 화합물은, 광을 투과시키지 않는 흑색 감광성 수지 조성물에 사용되는 경우에 고감도화를 실현할 수 있다.

옥심에스테르계 화합물의 구체예로서는, 2-(O-벤조일 옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온, 1-(O-아세틸 옥심)-1-[9-에틸-6-(2-메틸 벤조일)-9H-카르바졸-3-일]에타논(둘 다 BASF 저팬사 제조) 등이 사용된다.

광중합 개시제의 함유량은, 감광성 수지 조성물의 고형분 중 대략 0.5중량％ 이상 10.0중량％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 대략 1.0중량％ 이상 대략 5.0중량％ 이하의 범위이다. 광중합 개시제의 함유량이 대략 1중량％ 미만인 경우, 감광성 수지 조성물의 감도가 부족하다. 광중합 개시제의 함유량이 대략 10중량％보다 큰 경우, 블랙 매트릭스의 패턴 선폭이 너무 굵어진다.

본 실시 형태에 사용되는 감광성 수지 조성물에는, 상기 광중합 개시제와 함께, 다른 광중합 개시제를 병용할 수 있다.

다른 광중합 개시제로서는, 4-페녹시디클로로아세토페논, 4-t-부틸-디클로로아세토페논, 디에톡시아세토페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온 등의 아세토페논계 화합물, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계 화합물, 벤조페논, 벤조일벤조산, 벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 아크릴화벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물, 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤 등의 티오크산톤계 화합물, 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-피페로닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피페로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진계 화합물, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥시드, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드 등의 포스핀계 화합물, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 에틸안트라퀴논 등의 퀴논계 화합물, 보레이트계 화합물, 카르바졸계 화합물, 이미다졸계 화합물, 티타노센계 화합물 등이 사용된다. 이들 광중합 개시제는 1종, 또는 필요에 따라 임의의 비율로 2종 이상 혼합하여 사용된다. 다른 광중합 개시제의 함유량은, 감광성 수지 조성물의 고형분 중 대략 0.1중량％ 이상 1중량％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 대략 0.2중량％ 이상 0.5중량％ 이하의 범위이다.

<용제>

용제로서는, 메탄올, 에탄올, 에틸셀로솔브, 에틸셀로솔브아세테이트, 디글라임, 시클로헥사논, 에틸벤젠, 크실렌, 아세트산이소아밀, 아세트산n아밀, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 트리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 액체 폴리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 락트산에스테르, 에틸에톡시프로피오네이트 등이 사용된다.

<차광성 색재>

본 실시 형태에 따른 차광성 색재로서는 카본 블랙(각 실시 형태에서는 카본이라고도 표기된다)이 바람직하다. 카본 블랙으로서는 램프 블랙, 아세틸렌 블랙, 서멀 블랙, 채널 블랙 또는 퍼니스 블랙 등이 사용되어도 된다.

<안료>

적색 필터 RF의 형성에 사용되는 적색 안료로서는, 예를 들어 C.I. Pigment Red 7, 9, 14, 41, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 81:1, 81:2, 81:3, 97, 122, 123, 146, 149, 168, 177, 178, 179, 180, 184, 185, 187, 192, 200, 202, 208, 210, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 246, 254, 255, 264, 272, 279 등이 사용되어도 된다. 적색 필터 RF의 색상을 조정하기 위하여, 적색 안료와, 황색 안료와 주황색 안료와 중 적어도 한쪽을 병용해도 된다.

황색 안료로서는, C.I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36:1, 37, 37:1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 86, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 125, 126, 127, 128, 129, 137, 138, 139, 144, 146, 147, 148, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 199, 213, 214 등이 사용되어도 된다.

주황색 안료로서는, C.I. Pigment Orange 36, 43, 51, 55, 59, 61, 71, 73 등이 사용되어도 된다.

녹색 필터 GF를 형성하기 위한 녹색 안료로서는, 예를 들어 C.I. Pigment Green 7, 10, 36, 37, 58 등이 사용되어도 된다. 녹색 필터 GF의 색상을 조정하기 위하여 녹색 안료와 황색 안료가 병용되어도 된다. 황색 안료로서는, 적색 필터 RF의 색상을 조정하기 위하여 병용 가능한 황색 안료를 적절히 사용해도 된다.

청색 필터 BF를 형성하기 위한 청색 안료로는, 예를 들어 C.I. 피그먼트 블루 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 64 등이 사용되어도 된다. 청색 필터 BF의 색상을 조정하기 위하여 청색 안료와 자색 안료가 병용되어도 된다. 자색 안료의 구체예로서는 C.I. 피그먼트 바이올렛 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50 등이 사용되어도 된다.

상기 나열된 안료는 색 조정층(18, 18a, 18b, 18c)의 색재로서 사용되어도 된다. 이하에 있어서, C.I. Pigment Yellow 139는 Y139, C.I. 피그먼트 블루 15:6은 B15:6, C.I. 피그먼트 바이올렛 23은 V23이라 약기하는 경우가 있다.

(프레임부(29)에 적용되는 차광성 레지스트 1의 예)

액정 표시 장치(1D)에 있어서는, 프레임부에 높은 차광성이 요구된다. 이 때문에 차광성 색재의 주재는 카본인 것이 바람직하다.

또한 카본을 차광성 색재의 주재로 하는 프레임부(29)는 비유전율이 높다. 이 때문에 프레임부(29)는, 막 두께 방향에 있어서, 액정층으로부터 먼 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

하기 조성의 혼합물이 균일하게 교반 혼합되고 비즈 밀 분산기로 교반되어, 흑색 페이스트가 제작된다. 혼합물의 조성은 질량부로 표시된다.

카본 안료 20부

분산제 8.3부

구리 프탈로시아닌 유도체 1.0부

프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 71부

상기 흑색 페이스트를 사용하여, 하기의 조성의 혼합물이 균일해지도록 교반 혼합되고 대략 5㎛의 필터로 여과되어, 차광층(18)에 적용되는 차광성 레지스트 1이 조제된다. 본 실시 형태에 있어서 레지스트란, 카본 또는 유기 안료를 포함하는 감광성 착색 조성물을 가리킨다.

흑색 페이스트 25.2부

아크릴 수지 용액 18부

디펜타에리트리톨펜타 및 헥사아크릴레이트 5.2부

광중합 개시제 1.2부

증감제 0.3부

레벨링제 0.1부

시클로헥사논 25부

프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 25부

본 실시 형태에 있어서, 흑색 레지스트 1 또는 컬러 레지스트에 있어서의 주된 색재(안료)란, 그 레지스트에 포함되는 색재(안료)의 전체 질량비(％)에 대하여50％를 초과하는 색재를 의미한다. 예를 들어 흑색 레지스트 1은 카본이 색재의 100％를 차지하여, 카본이 주된 색재로 된다. 또한 카본을 주된 색재로 하는 흑색 레지스트 1에서는, 그 색조 또는 반사색을 조정하기 위하여, 전체 질량비에서 10％ 이하를 기준으로 하여 적색, 황색, 청색 등의 유기 안료를 첨가해도 된다. 목적으로 하는 도포 막 두께는 시클로헥사논 등의 용제 첨가량으로 조정할 수 있다.

(제5 실시 형태의 블랙 매트릭스 BM에 적용되는 차광성 레지스트 2의 예)

제5 실시 형태는, IPS 또는 FFS(Fringe Field Switching)라 호칭되는 구동 방식의 액정 표시 장치(1D)이다.

IPS 구동 방식의 액정 표시 장치(1D)는 초기 수평 배향의 액정 분자를 구비하고, 또한 어레이 기판(10C)의 화소 전극(26)이 배열되는 평면 상에서 액정 분자의 회전 동작을 행하게 한다. 따라서 액정 분자의 회전 동작에 영향을 미치지 않도록 블랙 매트릭스 BM은 낮은 비유전율인 것이 바람직하다.

블랙 매트릭스 BM의 비유전율을 낮게 하기 위해서는, 카본을 사용하지 않거나 또는 카본 첨가량을 저감시키고, 차광성 레지스트가 복수의 유기 안료 주체의 조합을 포함하는 것으로 하면 된다.

컬러 레지스트(착색 조성물)가 제작되기 전에, 안료는 수지 또는 용액 중에 분산되어 안료 페이스트(분산액)가 제작된다. 예를 들어 황색 안료 Y139 단체를 수지 또는 용액에 분산시키기 위해서는, 황색 안료 Y139의 7부(질량부)에 대하여 이하의 재료가 혼합된다.

아크릴 수지 용액(고형분 20％) 40부

분산제 0.5부

시클로헥사논 23.0부

또한 적색, 자색, 청색 등의 다른 안료에 대해서도, 동일한 수지 또는 용액에 분산되어 안료 분산 페이스트가 제작되어도 된다.

이하에, 상기 안료 분산 페이스트에 기초하여 차광성 레지스트 2를 제작하기 위한 조성비를 예시한다.

Y139 페이스트 13부

B15:6 페이스트 5부

V23 페이스트 20부

아크릴 수지 용액 14부

아크릴 단량체 4.2부

개시제 0.7부

증감제 0.4부

시클로헥사논 27부

PGMAC 11부

상기 조성비에 의하여, 제3 실시 형태에 따른 블랙 매트릭스에 사용되는 차광성 레지스트 2가 형성된다.

액정 표시 장치(1D)에서는, 흑색 표시(액정 구동 전압 오프 상태일 때의 표시)로 편광판 등의 다른 액정 패널 구성 요소의 영향에 따라, 또는 액정 셀의 셀 갭 등의 광학 조건에 따라, 흑색 표시가 약간의 붉은 느낌을 띠는 경우가 있다. 관찰자는 붉은 느낌을 띤 흑색 표시보다도 한색계(약간 푸른 느낌이 있음)의 흑색 표시를 선호한다.

상기 각 실시 형태에 따른 표시 장치용 기판은, 상기와 같이 구리 배선에 기초하여 발생하는 붉은 느낌을 해소할 수 있다. 또한 예를 들어 알루미늄 배선 등, 구리 배선이 아닌 다른 재질로 형성되는 배선을 구비하는 액정 표시 장치에 대해서도, 상기 각 실시 형태를 적용해도 된다.

상기 각 실시 형태에 따른 액정 표시 장치는, 수직 배향 및 종전계의 VA(Virtical Alig㎚ent), 그리고 수평 배향 및 횡전계의 IPS 중 어느 액정 구동 방식이어도 되고, 다른 액정 구동 방식이어도 된다. 다른 액정 구동 방식으로서는, 예를 들어 ECB(Electrically Controlled Birefringence), FFS, OCB(Optically Compensated Bend) 또는 블루 페이즈 등이 사용된다.

상기 각 실시 형태에 따른 표시 장치용 기판은, 구리 배선을 포함하는 액정 표시 장치 및 유기 EL 표시 장치에 적용할 수 있다.

상기 각 실시 형태는 발명의 취지가 변동되지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 적용할 수 있다. 상기 각 실시 형태는 자유로이 조합하여 사용할 수 있다.

1, 1A 내지 1D: 액정 표시 장치
2: 화소 개구부
3: 능동 소자
31: 투명 채널층
32: 소스 전극
33: 드레인 전극
33a: 연선
34: 게이트 전극
4: 소스선
5: 게이트선
6, 61: 보조 용량선
7: 화소 전극
8, 81: 콘택트 홀
BM: 블랙 매트릭스
9, 9A, 9C: 액정 패널
10, 10B: 어레이 기판
11: 액정층
12, 12A, 12C, 12D: 컬러 필터 기판(표시 장치용 기판)
13: 투명 기판
14a 내지 14e: 절연층
15, 26: 화소 전극
16, 22: 배향막
17: 투명 기판
18, 18a 내지 18c: 색 조정층
19: 컬러 필터
RF: 적색 필터
GF: 녹색 필터
BF: 청색 필터
20, 20a, 20b: 오버코트층(투명 수지층)
21: 대향 전극
23: 티타늄층
24: 구리층(구리 배선)
25: 공통 전극
27: 밀착 개선 수지층
28: 표시부
29: 프레임부

Claims (19)

1. 표시 장치용 기판과 어레이 기판을 대향시키고 액정층을 개재하여 접합함으로써 형성되는 액정 표시 장치에 있어서,
   상기 표시 장치용 기판은, 투명 기판 상에, 복수의 화소 개구부를 갖는 블랙 매트릭스와, 투명 수지층을 구비하고,
   상기 어레이 기판은, 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 대응하는 복수의 능동 소자와, 상기 복수의 능동 소자와 전기적으로 접속되는 구리 배선을 구비하며,
   상기 액정 표시 장치는, 관찰자 측으로부터의 평면에서 보아, 상기 구리 배선의 적어도 일부 상에 중첩되어, 구리의 반사율이 높은 광파장 영역에서 저투과율을 나타냄과 함께, 상기 구리의 반사율이 낮은 광파장 영역에서 고투과율을 나타내는 투과율 특성을 갖는 색 조정층을 더 구비하고,
   상기 구리 배선은, 상기 평면에서 보아, 상기 복수의 화소 개구부에 위치하는 부분을 포함하며,
   상기 색 조정층은,
   상기 표시 장치용 기판의, 상기 투명 기판과 상기 블랙 매트릭스 사이와, 상기 블랙 매트릭스와 상기 투명 수지층 사이 중 적어도 하나와,
   상기 어레이 기판에서 상기 구리 배선과 상기 액정층 사이에 구비되며,
   상기 색 조정층의 패턴의 적어도 일부는, 상기 평면에서 보아, 상기 구리 배선의 패턴 중 상기 블랙 매트릭스와 중첩되지 않는 부분 상에 중첩되는, 액정 표시 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 투명 기판과 상기 블랙 매트릭스 사이에 밀착 개선 수지층을 더 구비하고,
   상기 블랙 매트릭스의 패턴과 상기 밀착 개선 수지층의 패턴은, 상기 평면에서 보아, 동일한 형상을 갖는, 액정 표시 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 표시 장치용 기판은, 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 할당되는 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터를 더 구비하는, 액정 표시 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 블랙 매트릭스는 차광성 색재의 주재로서 유기 안료를 포함하는, 액정 표시 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 평면에서 보아, 표시부와, 상기 표시부를 둘러싸는 프레임부를 구비하고,
   상기 프레임부는 차광성 색재의 주재로서 카본을 포함하는, 액정 표시 장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제

Images