KR20060096292A

KR20060096292A - 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법, 액정장치의 제조 방법, 및 전자 기기

Info

Publication number: KR20060096292A
Application number: KR1020060017996A
Authority: KR
Inventors: 게이 히루마
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2006-09-11
Also published as: TW200641974A; KR100837674B1; US20060198945A1; JP2006243218A; CN100403132C; CN1834757A; KR20080036567A; TWI326892B; JP4247717B2

Abstract

배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법으로서, 상기 액체 재료에 소정의 용해 파라미터를 갖는 희석액을 첨가함으로써 상기 액체 재료를 희석하고, 상기 희석액은 상기 액체 재료의 용해 파라미터와 대략 동일한 용해 파라미터를 갖는 용매이다.

액적 토출 헤드, 액적 토출 장치, 제어 장치, 배향막

Description

배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법, 액정 장치의 제조 방법, 및 전자 기기{DILUTION METHOD FOR LIQUID MATERIAL USED FOR FORMING AN ALIGNMENT FILM, MANUFACTURING METHOD FOR LIQUID-CRYSTAL DEVICE, AND ELECTRONIC EQUIPMENT}

도 1은 액적 토출 장치의 개략 구성을 나타낸 사시도.

도 2는 피에조 방식에 의한 액상체(液狀體)의 토출 원리를 설명하는 도면.

도 3은 액정 장치의 등가회로도.

도 4는 도 3의 액정 장치에 대해서 화소 구조를 나타낸 평면도.

도 5는 도 3의 액정 장치의 요부(要部)를 나타낸 단면도.

도 6은 도 3의 액정 장치의 제조 방법에 대해서 일례를 나타낸 공정 설명도.

도 7은 본 발명에 따른 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

301 : 액적 토출 헤드 302 : X축 방향 구동 모터

303 : Y축 방향 구동 모터 304 : X축 방향 구동축

305 : Y축 방향 가이드축 307 : 스테이지

308 : 클리닝 기구 309 : 베이스

315 : 히터 CONT : 제어 장치

IJ : 액적 토출 장치 P : 기판

본 발명은 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법, 액정 장치의 제조 방법, 및 전자 기기에 관한 것이다.

디스플레이나 표시 광원(光源) 등으로서 사용되는 전기 광학 장치가 알려져 있다. 전기 광학 장치의 제조 공정은 기체(基體)로 되는 물체(예를 들어 기판) 위에 재료를 배치하는 공정을 포함한다. 재료의 배치 기술은 품질이나 기능과 밀접하게 관계되기 때문에, 상기 각 장치의 성능 향상을 달성하는데 중요하다.

물체 위에 재료를 배치하는 기술로서, 토출 헤드에 설치된 노즐을 통하여 액체 재료를 액적으로서 토출하는 방법(액적 토출법, 잉크젯법)이 있다. 이 액적 토출법은 스핀 코팅법 등의 다른 일반적인 도포 기술에 비하여 액체 재료의 소비에 낭비가 적고, 물체 위에 배치하는 액체 재료의 양이나 위치의 제어를 행하기 쉽다는 이점(利點)이 있다.

일본국 공개특허2001-42330호 공보는, 전기 광학 장치의 일종인 액정 장치의 제조 과정에서, 배향막 형성 재료를 함유하는 액상체를 액적 토출법을 이용하여 기판 위에 배치하는 기술을 개시하고 있다. 이 기술에서는 부틸세로솔브 등의 알코올계 용제(溶劑)를 첨가한 액체 재료를 사용하고 있다.

부틸세로솔브 등의 알코올계 용제를 첨가한 액체 재료는 백탁(白濁)이나 고 형분 석출(析出)이 생기기 쉽다. 이러한 백탁이나 고형분 석출은 토출 헤드의 노즐에 막힘이 생기는 원인이 된다.

본 발명은 액적 토출법에 적합한 액체 재료의 희석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법은, 상기 액체 재료에 소정의 용해 파라미터를 갖는 희석액을 첨가함으로써 상기 액체 재료를 희석하고, 상기 희석액으로서, 상기 액체 재료와 대략 동일한 용해 파라미터를 갖는 용매를 사용한다.

본 발명에 의하면, 액체 재료의 용해 파라미터와 대략 동일한 용해 파라미터를 갖는 용매를 희석액으로서 사용함으로써, 백탁이나 고형분 석출을 방지할 수 있다. 그 결과, 액적 토출법에서의 토출 헤드의 막힘에 의한 토출 불량이 방지된다. 또한, 고형분 석출이 방지됨으로써, 액체 재료의 고형분 농도의 관리가 용이해진다.

본 발명의 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법에서는, 상기 액체 재료의 용해 파라미터를 σi로 하고, 상기 용매의 용해 파라미터를 σs로 할 때, 그 비(比) σs/σi는 0.8 이상 1.2 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법에서는, 상기 비 σs/σi는 0.9 이상 1.1 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법에서는, 상기 액체 재료는 복수 종류의 용매를 함유하고, 상기 희석액은 상기 액체 재료에 함유되는 상기 복수 종류의 용매 중 상기 액체 재료에 가장 가까운 용해 파라미터를 갖는 용매인 것이 바람직하다.

본 발명의 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법에서는, 상기 희석액은 상기 액체 재료와 대략 동일한 용해 파라미터를 갖는 동시에 상기 액체 재료에 함유되지 않는 용매인 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 장치의 제조 방법은, 상술한 희석 방법을 이용하여 희석된 액체 재료를 액적 토출법을 이용하여 기판 위에 배치한다.

이것에 의하면, 고품질의 액정 장치를 제조할 수 있다.

본 발명의 전자 기기는 상술한 제조 방법에 의해 제조된 액정 장치를 구비한다.

이 전자 기기에 의하면, 품질의 향상을 달성할 수 있다.

이하, 본 발명에 대해서 설명한다.

(배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법)

본 발명의 액체 재료의 희석 방법에서는, 액체 재료의 용해 파라미터와 동일한 정도의 용해 파라미터를 갖는 용매를 희석액으로서 사용한다.

여기서, e는 분자의 응집(凝集) 밀도 에너지, E는 몰증발열, V는 분자 용적(1㏖이 차지하는 부피), X는 몰분률로 할 때, 용해 파라미터 σ는 이하의 식 (1)로 나타낼 수 있다. 또한, 혼합 용매의 용해 파라미터 σmix는 이하의 식 (3)으로 나 타낼 수 있다.

여기서, 액체 재료의 용해 파라미터에 가까운 용해 파라미터를 갖는 용매를 희석액으로서 사용함으로써, 백탁이나 고형분 석출을 방지할 수 있다. 그 희석액은 그 액체 재료에 함유되는 용제일 수도 있고, 그 액체 재료에 함유되지 않는 용제일 수도 있다.

액체 재료의 용해 파라미터를 σi, 용매의 용해 파라미터를 σs로 할 때, 그 비 σs/σi는 0.8 이상 1.2 미만인 것이 바람직하고, 0.9 이상 1.1 미만인 것이 보다 바람직하다. σs/σi가 0.8 미만 또는 1.2 이상이면, 액체 재료에 용매를 첨가했을 때에 백탁이나 고형분 석출이 생기기 쉽기 때문에 바람직하지 않다. 또한, σs/σi가 0.9 이상 1.1 미만이면, 액체 재료에 용매를 첨가했을 때의 백탁이나 고형분 석출이 보다 확실하게 방지된다.

액체 재료의 대표적인 예로서, 주(主)고형분으로서의 폴리이미드(PI)와, 용매로서의 γ-부티로락톤과 부틸세로솔브를 함유하는 것이 있다. 용해 파라미터는 액체 재료: 0.39, γ-부티로락톤: 0.4, 부틸세로솔브: 0.3이다.

γ-부티로락톤은 고형분(폴리이미드)을 용해시키는 기능을 갖는다. 부틸세로솔브는 액체 재료의 표면장력을 제어하는 기능을 갖는다.

이 액체 재료에 γ-부티로락톤을 첨가한 경우의 결과를 이하의 표 1에 나타내고, 부틸세로솔브를 첨가한 경우의 결과를 이하의 표 2에 나타낸다(처리 온도: 23℃, 첨가율은 중량%).

또한, 원래의 액체 재료의 점도를 46mPa.s로 하고, 원래의 액체 재료의 고형분 농도(중량%)를 4wt%로 하고, 원래의 액체 재료의 γ-부티로락톤의 성분 농도(중량%)를 80wt%로 하고, 원래의 액체 재료의 부틸세로솔브의 성분 농도(중량%)를 1Owt%로 하며, 용매의 나머지 1Owt%를 다른 성분으로 했다.

(표 1)

γ-부티로락톤

첨가율(%)	용매에 액체 재료를 첨가했을 때의 변화
2	석출되지 않았다. 백탁도 발생하지 않았다.
3	석출되지 않았다. 백탁도 발생하지 않았다.
4	석출되지 않았다. 백탁도 발생하지 않았다.
5	석출되지 않았다. 백탁도 발생하지 않았다.
10	석출되지 않았다. 백탁도 발생하지 않았다.

(표 2)

부틸세로솔브

첨가율(%)	용매에 액체 재료를 첨가했을 때의 변화
2	-
3	석출되지 않았다. 백탁도 발생하지 않았다.
4	석출되지 않았다. 상청액(上淸液)이 하얗게 탁해졌다.
5	PI가 석출되었다. 교반에 의해 용해되었다.
10	PI가 석출되었다. 교반에 의해 용해되었다.

표 1 및 표 2로부터 명확히 알 수 있듯이, 상기 액체 재료(σ=0.39)에 γ-부티로락톤(σ=0.4)을 첨가한 경우에는, 백탁이나 고형분 석출이 발생하지 않은 것에 대하여, 부틸세로솔브(σ=0.3)를 첨가한 경우에는, 첨가율의 증가에 따라 백탁이나 고형분(폴리이미드: PI) 석출이 발생했다.

또한, 상기 액체 재료(σ=0.39)에 N-N디메틸아세트아미드(σ=0.37)를 첨가한 경우에는, 백탁이나 고형분 석출이 발생하지 않음이 확인되었다.

(액적 토출 장치)

다음으로, 액적 토출법에 사용되는 액적 토출 장치(잉크젯 장치)에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 사용하는 각 도면에서는 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해, 각 부재의 축척을 적절히 변경하고 있다.

상기 희석법을 이용함으로써, 액적 토출법을 이용하여 액체 재료를 토출하는 경우에 있어서, 막힘에 의한 토출 불량을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 고형분 석출이 방지됨으로써, 액체 재료의 고형분 농도의 관리가 용이해진다.

도 1은 액적 토출 장치의 개략 구성을 나타낸 사시도이다.

이 액적 토출 장치(IJ)는 액적 토출 헤드의 노즐로부터 액체 재료를 액적 형상으로 토출하는 것이며, 액적 토출 헤드(301), X축 방향 구동축(304), Y축 방향 가이드축(305), 제어 장치(CONT), 스테이지(307), 클리닝 기구(308), 베이스(base)(309), 및 히터(315) 등을 포함하여 구성된다.

스테이지(307)는 이 액적 토출 장치(IJ)에 의해 액체 재료가 배치되는 기판(P)을 지지하는 것으로서, 기판(P)을 기준 위치에 고정시키는 고정 기구(도시 생략)를 구비하고 있다.

액적 토출 헤드(301)는 복수의 토출 노즐을 구비한 멀티 노즐 타입의 액적 토출 헤드이며, 길이 방향과 Y축 방향이 일치한다. 복수의 토출 노즐은 액적 토출 헤드(301)의 하면(下面)에 Y축 방향으로 나란히 일정 간격에 의해 설치되어 있다. 액적 토출 헤드(301)의 토출 노즐로부터는 스테이지(307)에 지지되어 있는 기판(P)에 대하여 액체 재료가 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, 액적 토출 헤드(301)는 X축 방향으로 이동한다.

Y축 방향 가이드축(305)은 베이스(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 이동시킨다.

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

클리닝 기구(308)는 액적 토출 헤드(301)를 클리닝하는 것이다. 클리닝 기구(308)에는 Y축 방향의 구동 모터(도시 생략)가 구비되어 있다. 이 Y축 방향의 구동 모터의 구동에 의해, 클리닝 기구는 Y축 방향 가이드축(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 전원 투입 및 차단도 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다.

액적 토출 장치(IJ)에서는, 액적 토출 헤드(301)와 기판(P)을 지지하는 스테이지(307)가 상대적으로 주사 이동하면서 액적 토출 헤드(301)로부터 기판(P)에 대하여 액체 재료를 액적 형상으로 토출한다. 액적 토출 헤드(301)의 토출 노즐은 비(非)주사 방향인 Y축 방향으로 일정 간격에 의해 나란히 설치되어 있다(X축 방향: 주사 방향, Y축 방향: 비주사 방향). 또한, 도 1에서는, 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 교차시키도록 할 수도 있다.

이와 같이 하면, 액적 토출 헤드(301)의 각도를 조정함으로써, 노즐 사이의 피치를 조절할 수 있다. 또한, 기판(P)과 노즐면의 거리를 임의로 조절할 수 있게 할 수도 있다.

도 2는 피에조 방식에 의한 액체 재료의 토출 원리를 설명하기 위한 액적 토출 헤드의 개략 구성도이다.

도 2에 있어서, 액체 재료를 수용하는 액체실(321)에 인접하여 피에조 소자(322)가 설치되어 있다. 액체실(321)에는 액체 재료를 수용하는 재료 탱크를 포함하는 액체 재료 공급계(323)를 통하여 액체 재료가 공급된다. 피에조 소자(322)는 구동 회로(324)에 접속되어 있으며, 이 구동 회로(324)를 통하여 피에조 소자(322)에 전압을 인가하고, 피에조 소자(322)를 변형시켜 액체실(321)을 탄성 변형시킨 다. 그리고, 이 탄성 변형 시의 내용적 변화에 의해 노즐(325)로부터 액체 재료가 토출되게 되어 있다. 이 경우, 인가 전압의 값을 변화시킴으로써, 피에조 소자(322)의 왜곡량을 제어할 수 있다.

또한, 인가 전압의 주파수를 변화시킴으로써, 피에조 소자(322)의 왜곡 속도를 제어할 수 있다. 피에조 방식에 의한 액적 토출은 재료에 열을 가하지 않기 때문에, 재료의 조성(組成)에 영향을 주기 어렵다는 이점을 갖는다.

(액정 장치)

다음으로, 상술한 액적 토출 장치를 이용하여 제조되는 액정 패널(디바이스) 및 상기 액정 패널을 구비하는 액정 장치(전기 광학 장치)에 대해서 설명한다.

도 3, 도 4 및 도 5에 나타낸 액정 장치는 스위칭 소자로서 TFT(Thin Film Transistor) 소자를 사용한 액티브 매트릭스 타입의 투과형 액정 표시 장치이다. 도 3은 투과형 액정 표시 장치의 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소에서의 스위칭 소자, 신호선 등의 등가회로도이다. 도 4는 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소 그룹 구조를 나타낸 요부 평면도이다. 도 5는 도 4의 A-A'선 단면도이다. 또한, 도 5에서는, 도시 상측이 광입사 측, 도시 하측이 시인(視認) 측(관찰자 측)인 경우에 대해서 도시하고 있다. 또한, 각 도면에서는 각층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해, 각층이나 각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다.

본 실시예의 액정 장치에 있어서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소에는 화소 전극(9)과, 상기 화소 전극(9)으로의 통전(通電) 제어를 행하기 위한 스위칭 소자인 TFT 소자(30)가 각각 형성되어 있다. 또한, 화상 신호가 공급되는 데이터선(6a)이 상기 TFT 소자(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선(6a)에 기입하는 화상 신호(S1, S2, …, Sn)는 이 순서에 의해 선순차(線順次)로 공급되거나, 또는 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)에 대하여 그룹마다 공급된다.

또한, 주사선(3a)이 TFT 소자(30)의 게이트에 전기적으로 접속되어 있으며, 복수의 주사선(3a)에 대하여 주사 신호(G1, G2, …, Gm)가 소정의 타이밍에서 펄스적으로 선순차에 의해 인가된다. 또한, 화소 전극(9)은 TFT 소자(30)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있으며, 스위칭 소자인 TFT 소자(30)를 일정 기간만 온(on)함으로써, 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화상 신호(S1, S2, …, Sn)를 소정의 타이밍에서 기입한다.

화소 전극(9)을 통하여 액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호(S1, S2, …, Sn)는 후술하는 공통 전극과의 사이에서 일정 기간 유지된다. 액정은, 인가되는 전압 레벨에 의해 분자 집합의 배향이나 질서가 변화됨으로써, 광을 변조하여 계조 표시를 가능하게 한다. 여기서, 유지된 화상 신호가 누설되는 것을 방지하기 위해, 화소 전극(9)과 공통 전극 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)이 부가된다.

다음으로, 도 4에 의거하여 본 실시예의 액정 장치의 요부의 평면 구조에 대해서 설명한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, TFT 어레이 기판 위에 인듐 주석 산화물(Indium Tin 0xide, 이하 ITO로 약기(略記)함) 등의 투명 도전성 재료로 이루어지는 사각형 형상의 화소 전극(9)(점선부(9A)에 의해 윤곽을 나타냄)이 복수 매트릭스 형상으로 설치되어 있고, 화소 전극(9)의 종횡의 경계를 따라 데이터선(6a), 주사선(3a) 및 용량선(3b)이 각각 설치되어 있다. 본 실시예에 있어서, 각 화소 전극(9)을 둘러싸도록 배열 설치된 데이터선(6a), 주사선(3a), 용량선(3b) 등이 형성된 영역이 화소이다. 복수의 화소가 TFT 어레이 기판 위에 형성되어 있다. 액정 장치는 매트릭스 형상으로 배치된 화소마다 표시를 행한다. 그리고, 각 화소 전극(9)을 둘러싸는 데이터선(6a), 주사선(3a), 용량선(3b) 등이 형성된 종횡의 격자 형상으로 형성된 영역이 화상의 표시를 행하지 않는 비(非)표시 영역(U)으로 되어 있다.

데이터선(6a)은 TFT 소자(30)를 구성하는 예를 들어 폴리실리콘막으로 이루어지는 반도체층(1a) 중 후술하는 소스 영역에 콘택트 홀(5)을 통하여 전기적으로 접속되어 있고, 화소 전극(9)은 반도체층(1a) 중 후술하는 드레인 영역에 콘택트 홀(8)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 반도체층(1a) 중 후술하는 채널 영역(도면 중 좌측으로 올라가는 사선 영역)에 대향하도록 주사선(3a)이 배치되어 있고, 주사선(3a)은 채널 영역에 대향하는 부분에서 게이트 전극으로서 기능한다.

용량선(3b)은 주사선(3a)을 따라 대략 직선상으로 연장되는 본선부(本線部)(즉, 평면으로부터 보아 주사선(3a)을 따라 형성된 제 1 영역)와, 데이터선(6a)과 교차하는 개소로부터 데이터선(6a)을 따라 전단(前段) 측(도면 중의 상방(上方))으로 돌출된 돌출부(즉, 평면으로부터 보아 데이터선(6a)을 따라 연장 설치된 제 2 영역)를 갖는다. 그리고, 도 4 중, 우측으로 올라가는 사선으로 나타낸 영역에는 복수의 제 1 차광막(11a)이 설치되어 있다.

다음으로, 도 5에 의거하여 본 실시예의 액정 장치의 단면(斷面) 구조에 대해서 설명한다.

도 5는 상술한 바와 같이 도 4의 A-A'선 단면도이며, TFT 소자(30)가 형성된 영역의 구성에 대해서 나타낸 단면도이다. 본 실시예의 액정 장치에서는, TFT 어레이 기판(10)과 이것에 대향 배치되는 대향 기판(20) 사이에 액정층(50)이 삽입되어 있다.

액정층(50)은 예를 들어 일종(一種) 또는 복수 종류의 네마틱(nematic) 액정을 혼합시킨 액정이다. 액정층(50)은 한 쌍의 배향막(40, 60) 사이에서 배향막(40, 60)에 의해 배향되어 있다. TFT 어레이 기판(10)은 석영 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판 본체(10A)를 갖고 있다.

기판 본체(10A)에 있어서, 액정층(50)이 배치되는 기판 본체(10A) 위에는 TFT 소자(30), 화소 전극(9), 및 배향막(40)이 형성되어 있다. 대향 기판(20)은 유리나 석영 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판 본체(20A)를 갖고 있다. 대향 기판(20)에 있어서, 액정층(50)이 배치되는 기판 본체(20A) 위에는 공통 전극(21) 및 배향막(60)이 형성되어 있다. 그리고, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)의 간격은 스페이서(spacer)(15)를 통하여 유지되어 있다.

TFT 어레이 기판(10)에 있어서, 기판 본체(10A)의 액정층(50)이 배치되는 면에는 화소 전극(9)이 설치되어 있다. 각 화소 전극(9)에 인접하는 위치에는 각 화소 전극(9)을 스위칭 제어하는 화소 스위칭용 TFT 소자(30)가 설치되어 있다. 화 소 스위칭용 TFT 소자(30)는 LDD(Lightly Doped Drain)(1O) 구조를 갖고 있으며, 주사선(3a), 상기 주사선(3a)으로부터의 전계(電界)에 의해 채널이 형성되는 반도체층(1a)의 채널 영역(1a'), 주사선(3a)과 반도체층(1a)을 절연하는 게이트 절연막(2), 데이터선(6a), 반도체층(1a)의 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c), 반도체층(1a)의 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e)을 구비하고 있다.

상기 주사선(3a) 위 및 게이트 절연막(2) 위를 포함하는 기판 본체(10A) 위에는, 고농도 소스 영역(1d)에 이어지는 콘택트 홀(5) 및 고농도 드레인 영역(1e)에 이어지는 콘택트 홀(8)이 개구된 제 2 층간절연막(4)이 형성되어 있다. 즉, 데이터선(6a)은 제 2 층간절연막(4)을 관통하는 콘택트 홀(5)을 통하여 고농도 소스 영역(1d)에 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 데이터선(6a) 위 및 제 2 층간절연막(4) 위에는, 고농도 드레인 영역(1e)에 이어지는 콘택트 홀(8)이 개구된 제 3 층간절연막(7)이 형성되어 있다. 즉, 고농도 드레인 영역(1e)은 제 2 층간절연막(4) 및 제 3 층간절연막(7)을 관통하는 콘택트 홀(8)을 통하여 화소 전극(9)에 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 액정층(50)이 배치되는 기판 본체(10A) 위에 있어서, 화소 스위칭용 TFT 소자(30)가 형성된 영역에는 제 1 차광막(11a)이 형성되어 있다. 제 1 차광막(11a)은 TFT 어레이 기판(10)을 투과하고, TFT 어레이 기판(10)의 도시 하면(下面)(TFT 어레이 기판(10)과 공기의 계면(界面))에서 반사되어, 액정층(50)에 되돌아가는 광이 적어도 반도체층(1a)의 채널 영역(1a'), 저농도 소스 영역(1b) 및 저농 도 드레인 영역(1c)에 입사하는 것을 방지한다.

또한, 제 1 차광막(11a)과 화소 스위칭용 TFT 소자(30) 사이에는, 화소 스위칭용 TFT 소자(30)를 구성하는 반도체층(1a)을 제 1 차광막(11a)으로부터 전기적으로 절연하기 위한 제 1 층간절연막(12)이 형성되어 있다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, TFT 어레이 기판(10)에 제 1 차광막(11a)을 설치하는 것에 더하여, 콘택트 홀(13)을 통하여 제 1 차광막(11a)은 전단(前段) 또는 후단(後段)의 용량선(3b)에 전기적으로 접속하도록 구성되어 있다.

또한, 액정층(50)이 배치되는 TFT 어레이 기판(10)의 최표면(最表面) 즉 화소 전극(9) 및 제 3 층간절연막(7) 위에는, 전압 무(無)인가 시에서의 액정층(50) 내의 액정 분자 배향을 제어하는 배향막(40)이 형성되어 있다. 따라서, 이러한 TFT 소자(30)를 구비하는 영역에서는, TFT 어레이 기판(10)의 액정층(50)이 배치되는 표면 즉 액정층(50)의 삽입면에는 복수의 요철(凹凸) 내지 단차(段差)가 형성된 구성으로 되어 있다.

한편, 액정층(50)이 배치되는 기판 본체(20A) 위에 있어서, 데이터선(6a), 주사선(3a), 화소 스위칭용 TFT 소자(30)의 형성 영역에 대향하는 영역 즉 각 화소부의 개구 영역 이외의 영역에는 제 2 차광막(23)이 형성되어 있다. 제 2 차광막(23)은 입사광이 화소 스위칭용 TFT 소자(30)의 반도체층(1a)의 채널 영역(1a')이나 저농도 소스 영역(1b), 저농도 드레인 영역(1c)에 침입하는 것을 방지한다.

또한, 액정층(50)이 배치되는 기판 본체(20A)에는, 그 대략 전면(全面)에 걸쳐 ITO 등으로 이루어지는 공통 전극(21)이 형성되어 있다. 액정층(50)이 배치되 는 공통 전극(21)의 표면에는 전압 무인가 시에서의 액정층(50) 내의 액정 분자 배향을 제어하는 배향막(60)이 형성되어 있다.

(액정 장치의 제조 방법)

다음으로, 상기 액정 장치의 제조 방법에 대해서 그 예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 실시예의 액정 장치의 제조 방법에 대해서 그 프로세스 플로(flow)를 나타내는 설명도이다. 즉, 본 제조 방법은 한 쌍의 기판에 배향막을 형성하고, 이 배향막에 러빙(rubbing) 처리를 실시하여, 한쪽 기판에 대하여 프레임 형상 밀봉재를 형성한 후, 이 밀봉재 프레임 내에 액정을 적하(滴下)하여 다른쪽 기판을 접합시킨다. 이하, 각 플로에 대해서 상세(詳細)를 설명한다.

우선 도 6 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 유리 등으로 이루어지는 하측의 기판 본체(10A) 위에 TFT 소자(30) 등을 구성하기 위해, 차광막(11a), 제 1 층간절연막(12), 반도체층(1a), 채널 영역(1a'), 저농도 소스 영역(1b), 저농도 드레인 영역(1c), 고농도 소스 영역(1d), 고농도 드레인 영역(1e), 축적 용량 전극(1f), 주사선(3a), 용량선(3b), 제 2 층간절연막(4), 데이터선(6a), 제 3 층간절연막(7), 콘택트 홀(8), 화소 전극(9)을 형성한다(스텝 S1).

다음으로, 기판 본체(10A) 위에 상술한 액적 토출 장치(IJ)를 이용하여 배향막을 형성하기 위한 액체 재료를 도포하여 배향막(40)을 형성한다(스텝 S2).

그 후, 배향막(40)에 소정의 방향으로 러빙 처리를 실시하여, TFT 어레이 기판(10)을 제조한다(스텝 S3). 또한, 기판 본체(20A) 위에도 차광막(23), 공통 전 극(21), 배향막(60)을 형성하고, 또한 상기 배향막(60)에 소정의 방향으로 러빙 처리를 실시하여 대향 기판(20)을 제조한다.

다음으로, 상기 대향 기판(20) 또는 TFT 어레이 기판(10) 위에 프레임 형상의 밀봉재를 형성한다(스텝 S4). 또한, 밀봉재로서는 자외선 경화 수지 등을 사용할 수 있고, 이것을 인쇄법 등에 의해 프레임 형상으로 형성하는 것으로 하고 있으며, 액정 주입구를 갖지 않는 폐구(閉口) 프레임 형상으로 형성한다.

이 때, 소정의 기판 간격을 유지하기 위해, 밀봉재 중에 스페이서(15)를 분산시켜 소정의 기판 간격을 유지하게 할 수도 있다.

다음으로, 밀봉재를 형성한 TFT 어레이 기판(10) 위에 상기 액정 장치의 액정층(50) 두께에 알맞은 소정량의 액정을 적하한다(스텝 S6). 그 후, 액정을 적하한 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)을 액정을 사이에 삽입하도록 접합시키고, 또한 TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20)의 외면(外面) 측에 도시하지 않은 위상차판, 편광판 등의 광학 필름을 접합시켜, 도 5에 나타낸 셀 구조를 구비하는 표시 장치인 액정 장치가 제조된다.

상기 액정 장치에서는, 액적 토출법(잉크젯법)을 이용하여 기판 본체(10A, 20A) 위에 액체 재료를 배치한다. 즉, 상술한 액적 토출 장치(IJ)(도 1 참조)를 이용하여 배향막 형성 재료를 함유하는 액상의 액체 재료를 토출·건조시킴으로써, 기판 본체(10A, 20A) 위에 배향막(40, 60)이 형성된다.

본 예에서는 상기 희석법을 이용하여 액체 재료를 희석하고, 액체 재료의 점도(粘度) 등의 조제(調製)를 행한다. 그 때문에, 액적 토출법을 이용하여 액체 재 료를 토출하는 경우에 있어서, 막힘에 의한 토출 불량이 방지된다. 액적 토출이 안정적으로 실행됨으로써, 고정밀도의 재료 배치에 의해 품질이 높은 액정 장치가 제조된다.

또한, 본 예에서는 액적 토출법에 의해 배향막 등을 형성하기 때문에, 플렉소(Flexo)법에 비하여 재료 사용량이나 배액량(排液量)을 대폭으로 삭감할 수 있어 에너지 절약 효과가 높고, 또한 기판의 대형화에도 용이하게 대응할 수 있으며, 보다 고품질의 막을 제막(製膜)하는 것이 가능하다.

(전자 기기)

도 7의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 전자 기기의 실시형태 예를 나타내고 있다.

본 예의 전자 기기는 상기 액정 장치를 표시 수단으로서 구비하고 있다.

도 7의 (a)는 휴대전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 7의 (a)에 있어서, 부호 1000은 휴대전화 본체를 나타내고, 부호 1001은 상기 액정 장치를 이용한 표시부를 나타낸다.

도 7의 (b)는 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 7의 (b)에 있어서, 부호 1100은 시계 본체를 나타내고, 부호 1101은 상기 액정 장치를 이용한 표시부를 나타낸다.

도 7의 (c)는 워드프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 7의 (c)에 있어서, 부호 1200은 정보처리 장치, 부호 1202는 키보드 등의 입력부, 부호 1204는 정보처리 장치 본체, 부호 1206은 상기 액정 장치를 이용한 표시부를 나타낸다.

도 7의 (a) 내지 (c)에 나타낸 각각의 전자 기기는 상기 액정 장치를 표시 수단으로서 구비하고 있기 때문에, 표시 불균일이 없는 고품질의 전자 기기를 얻을 수 있다.

상기 각 실시형태의 액정 장치는 상기 전자 기기에 한정되지 않아, 전자북, 퍼스널 컴퓨터, 디지털 스틸 카메라, 영상 모니터, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 카 네비게이션 장치, 소형 무선 호출기(pager), 전자 수첩, 전자 계산기, 워드프로세서, 워크스테이션, 텔레비전 전화, POS 단말, 터치 패널을 구비한 기기 등의 화상 표시 수단으로서 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 전자 기기는 저렴하면서 신뢰성이 우수한 것으로 된다.

이상 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 적합한 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명이 이러한 예에 한정되지는 않는다. 상술한 예에서 나타낸 각 구성 부재의 모든 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 의거하여 다양하게 변경 가능하다.

본 발명에 의하면, 액적 토출법에 적합한 액체 재료의 희석 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 고품질의 액정 장치를 제조할 수 있다.

Claims

배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법으로서,

상기 액체 재료에 소정의 용해 파라미터를 갖는 희석액을 첨가함으로써 상기 액체 재료를 희석하고,

상기 희석액은 상기 액체 재료의 용해 파라미터와 대략 동일한 용해 파라미터를 갖는 용매인 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 액체 재료의 용해 파라미터를 σi로 하고, 상기 용매의 용해 파라미터를 σs로 할 때, 그 비(比) σs/σi는 0.8 이상 1.2 미만인 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 비 σs/σi는 0.9 이상 1.1 미만인 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 액체 재료는 복수 종류의 용매를 함유하고,

상기 희석액은 상기 액체 재료에 함유되는 상기 복수 종류의 용매 중 상기 액체 재료의 용해 파라미터에 가장 가까운 용해 파라미터를 갖는 용매인 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 희석액은 상기 액체 재료와 대략 동일한 용해 파라미터를 갖는 동시에 상기 액체 재료에 함유되지 않는 용매인 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법.
제 1 항에 기재된 희석 방법을 이용하여 희석된 액체 재료를 액적 토출법을 이용하여 기판 위에 배치하는 액정 장치의 제조 방법.
제 6 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 액정 장치를 구비하는 전자 기기.