KR20080003164A - 백색의 색도차를 저감한 표시 장치와 그 제조 방법 - Google Patents

백색의 색도차를 저감한 표시 장치와 그 제조 방법 Download PDF

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KR20080003164A
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마꼬또 아베
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Abstract

화소를 구성하는 투명 도전막을 광이 투과할 때의 투과율의 차에 기인하는 색도차를 저감하는 것을 과제로 한다. 화소를 구성하는 투명 도전막(PXR, PXG, PXB)의 광학 막두께(굴절률(n)과 막두께(d)의 곱(nd))를 화소의 컬러 필터(RF, GF, BF)마다 서로 다르게 한다. 투명 도전막은 ITO 등의 투명 도전막 재료의 미립자를 바인더에 분산한 잉크를 잉크젯 장치의 노즐로 도포하고, 소성하여 형성한다. 막두께는, 잉크의 도포량으로 제어하고, 굴절률은 형성된 투명 도전막에 함유하는 도전성 재료의 미립자와 바인더의 각 굴절률의 체적비로 제어한다.
컬러 화소, 투명 도전막, 광학 막두께, 도전성 재료, 색도차

Description

백색의 색도차를 저감한 표시 장치와 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE HAVING REDUCED WHITE COLOR CHROMATICITY DIFFERENCE, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 표시 장치용 기판의 제1 실시예를 설명하는 액정 패널의 모식 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 표시 장치용 기판의 제5 실시예를 설명하는 액정 패널의 모식 단면도.
도 3은 본 발명의 제조 방법을 적용하는 액정 표현된 장치에서의 제1 기판의 1화소의 구성예를 설명하는 모식 평면도.
도 4는 도 3의 화살표(x)를 따라 취한 모식 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 프로세스를 설명하는 공정도.
도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 프로세스를 설명하는 도 5에 이어지는 공정도.
도 7은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 프로세스를 설명하는 도 6에 이어지는 공정도.
도 8은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 프로세스에서의 요부 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 프로세스에서의 요부 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 프로세스에서의 요부 구성도.
도 11은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 프로세스에서의 요부 구성도.
도 12는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 프로세스에서의 요부 구성도.
도 13은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 프로세스에서의 요부 구성도.
도 14는 본 발명의 액정 표시 장치에서의 화소 전극의 막두께를 색마다 바꾸는 방법을 설명하는 모식도.
도 15는 소성 후의 화소 전극의 막두께와 화소 전극용 잉크 방울의 적하 수의 일례를 설명하는 도면.
도 16은 잉크젯 방식으로 형성하는 화소 전극의 굴절률의 변경 방법을 설명하는 모식 단면도.
도 17은 종래의 액정 표시 장치를 설명하는 패널의 모식 단면도.
도 18은 CIE1931 xy 색도 좌표도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
SUB1 : 제1 기판
SUB2 : 제2 기판
PXR, PXG, PXB : 화소 전극
ORI1 : 제1 배향막
ORI2 : 제2 배향막, 컬러 필터(RF, GF, BF)가 형성되어 있음.
RF, GF, BF : 컬러 필터
AT : 공통 전극(대향 전극)
LC : 액정층
[특허 문헌 1] 일본 특개평4-166915호 공보
본 발명은, 표시 장치에 관한 것으로, 특히 화소마다의 광학 특성의 차이에 기인하는 백색 표시의 색도차를 저감하여 고충실한 색재현성을 실현한 표시 장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.
화소마다 점등을 제어하는 액티브 방식의 플랫 패널형 표시 장치에서는, 표시 패널과 주변 회로 및 필요한 구조 부재를 조합하여 구성된다. 그 표시 패널은, 박막 트랜지스터(TFT)로 대표되는 스위칭 소자(이하, TFT로 설명)와 이 TFT로 구동되는 화소 전극을 갖는 다수의 화소를 절연 기판 상에 행 및 열로 매트릭스 형상으로 배치하여 구성되는 것이 일반적이다.
그리고, 매트릭스 배치된 다수의 TFT를 행마다 선택하는 주사 신호를 공급하는 복수의 게이트 배선과, 선택된 게이트 배선에 접속한 TFT에 표시 데이터를 공급 하는 복수의 데이터 배선은, 상기 행 및 열에 대응하여 매트릭스 형상으로 교차 배치된다. 이들 배선은, 소위 박막 배선이라고 칭해진다. 그리고, 이 각 박막 배선(게이트 배선과 데이터 배선)의 교차부의 각각에 화소가 배치되어 있다. 또한, 표시 장치에 따라서는, 게이트 배선과 데이터 배선 외에 당해 표시 장치의 표시 방식에 따라 필요한 박막 배선을 갖는 것이 있다. 이하의 설명은, 이와 같은 박막 배선에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
화소마다 화소 전극을 구비하는 이러한 종류의 표시 장치의 전형예는 액정 표시 장치로서, 그 외에 유기 EL 표시 장치 등도 알려져 있다. 이하에서는 액정 표시 장치를 예로서 설명한다. 도 17은, 종래의 액정 표시 장치를 설명하는 패널의 모식 단면도이다. 또한, 유기 EL 표시 장치에 대해서도, 투명 전극을 이용하는 점에서는 마찬가지이다.
액정 표시 장치는, 글래스를 바람직한 것으로 하는 절연 평판으로 이루어지는 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2)의 사이에 액정(LC)을 협지하여 구성된다. 제1 기판(SUB1)의 내면에는, 데이터 신호 배선, 주사 신호 배선, 박막 트랜지스터(TFT) 등이 형성되어 있는데, 도시는 생략하였다. 박막 트랜지스터로 온·오프 제어되는 3색(적, 녹, 청)의 화소 전극(PXR, PXG, PXB)이 형성되어 있고, 이들의 상층에 제1 배향막(ORI1)이 성막되어 있다. 이 제1 기판(SUB1)은 박막 트랜지스터 기판(TFT 기판)이라고도 불린다.
한편, 제2 기판(SUB2)의 내면에는, 3색(적, 녹, 청)의 컬러 필터(RF, GF, BF)가 제1 기판(SUB1)의 화소 전극(PXR, PXG, PXB)과 각각 대응하여 형성되어 있 다. 그리고, 컬러 필터(RF, GF, BF)를 덮어 대향 전극(공통 전극)(AT)이 빈틈없이 형성되고, 또한 그 위에 제2 배향막(ORI2)이 성막되어 있다. 이 제2 기판(SUB2)은 컬러 필터 기판(CF 기판)이라고도 불린다.
화소 전극(PXR, PXG, PXB)과 대향 전극(공통 전극)(AT)은 ITO를 바람직한 것으로 하는 투명 도전막으로 형성된다. 그리고, 이들 화소 전극(PXR, PXG, PXB) 및 대향 전극(AT)을 구성하는 투명 도전막의 굴절률, 막두께는 화소에 관계없이 일정하다. 예를 들면, ITO의 경우, 굴절률은 2.0, 막두께를 130㎚로 하였을 때, 투과율은 94.98%이고, CIE1931 xy 색도 좌표 상의 표준 백색에 대하여 색도차는 0.00441로 된다. 도 18에 CIE1931 xy 색도 좌표를 도시한다.
상기 색도차는, 「CIE1931 xy 색도 좌표의 표준색에 대한 좌표 상의 거리」f로 정의된다. 표준 백색은, 전파장역에서 투과율 100%로 되는 스펙트럼으로부터 얻어지는 색도 좌표(xw, yw)=(0.333, 0.333)를 나타낸다. 도 18 상의 임의의 점(x, y)의 색도차는, 좌표(xw, yw)와의 거리(ΔL)로 표현된다. 즉, ΔL={(x-xw)2＋(y-yw)2}1/2이다.
색도차에 관한 일반론으로서 다음의 사실이 알려져 있다. 즉, 색도차가 0.004 이상으로 되면 색의 차이를 인식할 수 있다. 단, 청색(G) 방향에서는 거리 변화에 대한 인지가 둔하고(색도차가 0.004를 초과하여도 색의 차이를 인식하기 어려움), 황색(Y) 방향에서는 인지가 예리하다(색도차가 0.004 이하에서도 색의 차이 를 인식하기 쉬움).
또한, 특허 문헌 1은, 화소를 구성하는 투명 전극의 굴절률, 막두께를 제어하여 광원의 피크 파장에서의 간섭 스펙트럼의 차에 의한 표시 휘도 얼룩을 억제한 액정 표시 장치를 개시한다.
종래의 표시 장치에서는, 화소의 화소 전극, 대향 전극을 구성하는 투명 전극의 굴절률, 막두께는 3색(적, 녹, 청)의 화소에서 동일하게 형성되어 있다. 3색(적, 녹, 청)의 화소의 투명 전극의 투과율이 서로 다르기 때문에, 투명 전극을 투과한 각 색광에는 색도차가 발생하여, 백색 좌표에 오차가 발생한다(착색한다).
본 발명의 목적은, 화소를 구성하는 투명 도전막(투명 전극)을 광이 투과할 때의 3색 화소의 투과율의 차에 기인하는 색도차를 저감하여 고충실한 색재현성을 갖는 화상 표시를 가능하게 한 표시 장치와 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 화소를 구성하는 투명 도전막의 광학 막두께를 화소의 컬러 필터마다 서로 다르게 하였다. 광학 막두께는, 굴절률(n)과 막두께(d)의 곱(nd)으로 표현된다.
투명 도전막은, 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 징크 옥사이드(IZO), 인듐 틴/징크 옥사이드(ITZO) 등의 투명 도전막 재료의 미립자를 바인더에 분산한 잉크를 잉크젯 장치의 노즐로 도포(잉크젯의 경우는 적하라고도 칭함)하고, 그 후 소성하여 형성한다. 원하는 막두께는, 잉크의 도포량(적하 수)으로 제어하고, 굴절률은 형성한 투명 도전막에 함유하는 도전성 재료의 미립자와 바인더의 각 굴절률의 체적비로 제어한다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 실시예의 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은, 본 발명에 따른 표시 장치용 기판의 제1 실시예를 설명하는 액정 패널의 모식 단면도이다. 도시하지 않지만, 이 액정 패널은 글래스를 바람직한 것으로 하는 제1 기판(SUB1)의 주면(내면)에 배선이나 박막 트랜지스터 등의 화소 온·오프 제어 회로가 내장되어 있다. 컬러 화소를 구성하는 3색의 화소는, 제1 기판(SUB1)의 주면에 제1 투명 도전막인 화소 전극(PXR, PXG, PXB)을 갖고 있다. 이들 화소 전극은 ITO이다. 그리고, 화소 전극(PXR, PXG, PXB)을 덮어 제1 배향막(ORI1)이 성막되어 있다.
한편, 마찬가지로 글래스를 바람직한 것으로 하는 제2 기판(SUB2)의 주면에는, 화소 전극(PXR, PXG, PXB)의 각각과 대향하여 각 화소를 구성하는 컬러 필터(RF, GF, BF)가 형성되어 있다. 컬러 필터(RF, GF, BF)를 덮어 제2 투명 도전막인 공통 전극(대향 전극)(AT)이 성막되어 있다. 공통 전극(AT)도 ITO이다. 공통 전극(AT) 위에는 제2 배향막(ORI2)이 형성되어 있다.
제1 배향막(ORI1)과 제2 배향막(ORI2)의 사이에 액정층(LC)이 밀봉되어 액정 표시 패널이 구성되어 있다.
제1 실시예에서는, 3색의 화소 전극(PXR, PXG, PXB)의 막두께 및 굴절률을 서로 다르게 하고 있다. 구체적으로는, 적 화소의 화소 전극(PXR)의 막두께는 160㎚이고 굴절률은 1.9, 녹 화소의 화소 전극(PXG)의 막두께는 130㎚이고 굴절률은 2.1, 청 화소의 화소 전극(PXB)의 막두께는 120㎚이고 굴절률은 1.9이다. 공통 전극(AT)의 막두께와 굴절률은 3색의 화소에 대하여 동일하다.
제1 실시예의 구성에서는, 굴절률은 95.39%, 색도차는 0.00225이다. 이 색도차는 0.004보다도 상당히 작고, 백색의 좌표에서의 변위는 거의 없고, 백 표시에서의 착색은 인식되지 않는다. 이와 관련하여, 도 17에서 설명한 종래 구조 즉, 3색 화소에서 그 화소 전극을 동일한 막두께로 하고, 색도차가 제1 실시예와 동일하게 되도록 설계한 경우의 투과율은 93.61%이고, 이에 대하여 제1 실시예의 투과율은 1.78% 향상되어 있다.
<제2 실시예>
제2 실시예에서는, 도 1의 구조에서, 3색의 화소 전극(PXR, PXG, PXB)의 굴절률을 동일한 2.0으로 하고, 적 화소의 화소 전극(PXR)의 막두께를 150㎚, 녹 화소의 화소 전극(PXG)의 막두께를 140㎚, 청 화소의 화소 전극(PXB)의 막두께를 120㎚로 하였다.
제2 실시예의 구성에서는, 굴절률은 95.34%, 색도차는 0.00257이다. 이 색도차도 0.004보다도 상당히 작고, 백색의 좌표에서의 변위는 거의 없고, 백 표시에서의 착색은 인식되지 않는다. 이와 관련하여, 도 17에서 설명한 종래 구조 즉, 3색 화소에서 그 화소 전극을 동일한 막두께로 하고, 색도차가 제2 실시예와 동일하 게 되도록 설계한 경우의 투과율은 93.82%이고, 이에 대하여 제1 실시예의 투과율은 1.52% 향상되어 있다.
<제3 실시예>
제3 실시예는, 도 17에 도시한 종래예의 구조에서 3색의 화소 전극(PXR, PXG, PXB)의 막두께를 동일하게 하고, 굴절률을 서로 다르게 한 것이다. 구체적으로는, 각 화소의 화소 전극의 막두께는 130㎚로 하고, 적 화소의 화소 전극(PXR)의 굴절률을 2.2, 녹 화소의 화소 전극(PXG)의 굴절률을 1.9, 청 화소의 화소 전극(PXB)의 굴절률을 1.8로 하였다. 공통 전극(AT)의 막두께와 굴절률은 3색의 화소에 대하여 동일하다.
제3 실시예의 구성에서는, 투과율은 95.38%, 색도차는 0.00298이다. 이 색도차도 0.004보다도 상당히 작고, 백색의 좌표에서의 변위는 거의 없고, 백 표시에서의 착색은 인식되지 않는다. 이와 관련하여, 도 17에서 설명한 종래 구조에서 색도차가 제3 실시예와 동일하게 되도록 설계한 경우의 투과율은 94.08%이고, 이에 대하여 제1 실시예의 투과율은 1.30% 향상되어 있다.
<제4 실시예>
제4 실시예는, 도 1에 도시한 제1 실시예의 구조에서, 3색의 화소 전극(PXR, PXG, PXB)의 굴절률을 동일한 1.8로 하고, 적 화소의 화소 전극(PXR)의 막두께를 170㎚, 녹 화소의 화소 전극(PXG)의 막두께를 150㎚, 청 화소의 화소 전극(PXB)의 막두께를 130㎚로 하였다.
제4 실시예의 구성에서는, 굴절률은 95.35%, 색도차는 0.00235이다. 이 색 도차도 0.004보다도 상당히 작고, 백색의 좌표에서의 변위는 거의 없고, 백 표시에서의 착색은 인식되지 않는다. 이와 관련하여, 도 17에서 설명한 종래 구조 즉, 3색 좌표에서 그 화소 전극을 동일한 막두께로 하고, 색도차가 제4 실시예와 동일하게 되도록 설계한 경우의 투과율은 93.68%이고, 이에 대하여 제4 실시예의 투과율은 1.67% 향상되어 있다.
<제5 실시예>
도 2는, 본 발명에 따른 표시 장치용 기판의 제5 실시예를 설명하는 액정 패널의 모식 단면도이다. 도시하지 않지만, 이 액정 패널에서도 글래스를 바람직한 것으로 하는 제1 기판(SUB1)의 주면(내면)에 배선이나 박막 트랜지스터 등의 화소 온·오프 제어 회로가 내장되어 있다. 컬러 화소를 구성하는 3색의 화소는, 제1 기판(SUB1)의 주면에 제1 투명 도전막인 화소 전극(PXR, PXG, PXB)을 갖고 있다. 이들 화소 전극은 ITO이다. 그리고, 화소 전극(PXR, PXG, PXB)을 덮어 제1 배향막(ORI1)이 성막되어 있다.
한편, 마찬가지로 글래스를 바람직한 것으로 하는 제2 기판(SUB2)의 주면에는, 화소 전극(PXR, PXG, PXB)의 각각과 대향하여 각 화소를 구성하는 컬러 필터(RF, GF, BF)가 형성되어 있다. 컬러 필터(RF, GF, BF)를 덮어 제2 투명 도전막인 공통 전극(대향 전극)(AT)이 섬 형상으로 성막되어 있다. 공통 전극(AT)도 ITO이고, 적, 녹, 청 각 색의 섬 형상 공통 전극(ATR, ATG, ATB)은 대응하는 화소 전극(PXR, PXG, PXB)과 대응하고 있다. 또한, 이들 공통 전극(ATR, ATG, ATB)은 표시 패널의 적당한 부분에서 전기적으로 접속된다. 그리고, 공통 전극(ATR, ATG, ATB)을 덮어 제2 배향막(ORI2)이 형성되어 있다.
제1 배향막(ORI1)과 제2 배향막(ORI2)의 사이에 액정층(LC)이 밀봉되어 액정 표시 패널이 구성되어 있다.
제5 실시예에서는, 3색의 화소 전극(PXR, PXG, PXB)의 막두께 및 대응하는 공통 전극(ATR, ATG, ATB)의 막압을 각 색에서 서로 다르게 하고 있다. 도 2에서는 화소 전극(PXR, PXG, PXB)과 공통 전극(ATR, ATG, ATB)의 각 막두께를 각 색에서 동일하도록 하는 두께의 변화로 나타내고 있지만, 이에 한정하는 것은 아니고, 각 색에 대한 전극의 합계 막두께(화소 전극의 막두께＋공통 전극의 막두께)가 서로 다르면 된다. 여기에서는, 적의 화소에 대한 합계 전극 막두께가 170㎚, 녹의 화소에 대한 합계 전극 막두께가 150㎚, 청의 화소에 대한 합계 전극 막두께가 130㎚로 되도록 한다. 3색의 화소 전극(PXR, PXG, PXB) 및 공통 전극(ATR, ATG, ATB)의 굴절률은 1.8로 동일한 것으로 하고 있다.
제5 실시예의 구성에서는, 굴절률은 95.73%, 색도차는 0.00036이다. 이 색도차는 0.004보다도 작고, 백색의 좌표에서의 변위는 거의 없고, 백 표시에서의 착색은 인식되지 않는다. 이와 관련하여, 도 17에서 설명한 종래 구조 즉, 3색 좌표에서 그 화소 전극을 동일한 막두께로 하고, 색도차가 제5 실시예와 동일하게 되도록 설계하는 것은 불가하고, 색도차가 최소(0.00069)로 되는 투과율은 92.36%였다. 이에 대하여 제5 실시예의 투과율은 3.37% 향상되어 있다.
통상, ITO의 굴절률(n)은, 가시 영역 내에서 파장의 증가에 수반하여 점차 작아지도록 하는 파장 분산을 갖는다. 이상의 각 실시예에서는, 설명을 단순화하 기 위하여, 이와 같은 파장 분산을 갖지 않는 가정 상에서 산출하였다. 그러나, 가시광으로서 대국적으로 본 경우, 상기 각 실시예의 설명에 오류는 없다.
다음에, 본 발명의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 발명의 제조 방법을 적용하는 액정 표시 장치에서의 제1 기판의 1화소의 구성예를 설명하는 모식 평면도이다. 또한, 도 4는, 도 3의 화살표(x)를 따라 취한 모식 단면도이다. 도 3에서, 1개의 화소는 2개의 주사 배선(게이트선)(GL)과 2개의 영상 신호 배선(데이터선)(DL)으로 둘러싸인 영역(화소 영역)에 형성된다.
화소의 온·오프를 제어하는 박막 트랜지스터(TFT)는 화소 영역의 모퉁이에 배치된다. 박막 트랜지스터(TFT)는, 게이트선(GL)으로부터 연장하는 게이트 전극(GT), 실리콘 반도체층(SI), 데이터선(DL)로부터 연장하는 소스 전극(SD1), 드레인 전극(SD2)으로 구성된다. 또한, 소스 전극(SD1)과 드레인 전극(SD2)은 표시 동작 중에 교체하는데, 여기서는 혼란을 피하기 위해, 상기한 바와 같이 고정된 표기로 설명한다.
드레인 전극(SD2)은, 콘택트 홀(CH)에 의해 화소 전극(PX)에 접속된다. 또한, 이 구성에서는, 액정의 보유 용량을 형성하기 위한 용량선(CL)이 화소 영역을 횡단하여 형성되어 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 그 배선이나 전극의 일부 또는 전부를 잉크젯 장치를 이용한 도포 인쇄 방식(잉크젯 방식이라고 칭함)으로 형성한다. 이 제조 프로세스의 개요를 도 4에서 설명한다. 우선, 제1 기판(SUB1)의 주면에 게이트선과 게이트 전극의 패턴 홈을 갖는 게이트 뱅크(BNK-G)를 형성하고, 잉크젯 방식으 로 게이트선(GL)과 게이트 전극(GT)을 형성한다. 그 위를 게이트 절연막(GI)으로 피복한다.
실리콘 반도체막을 피복하고, 패터닝하여 박막 트랜지스터의 능동층인 실리콘 반도체층(SI)을 형성한다. 이 때, 실리콘 반도체층의 상층에 n+층을 형성하고, 박막 트랜지스터의 채널로 되는 부분을 제거한다. 소스 전극과 드레인 전극의 패턴 홈에 소스·드레인 뱅크(이하, 소스 뱅크라고 칭함)(BNK-SD)를 형성하고, 잉크젯 방식으로 소스 전극(SD1), 드레인 전극(SD2)을 형성한다.
그 후, 보호막(PAS)을 성막하고, 이 보호막(PAS)에 드레인 전극(SD2)에 이르는 콘택트 홀(CH)을 형성한다. 화소 전극의 영역에 개구를 갖는 화소 뱅크(BNK-P)를 형성하고, 잉크젯 방식으로 화소 전극(PX)을 형성한다. 마지막으로, 도시하지 않은 제1 배향막을 도포하여 제1 기판측의 제조를 완료한다. 또한, 상기한 각 뱅크는 감광성 레지스트를 이용한 포토리소그래피 공정으로 형성하고, 프로세스 완료 후에도 투명성을 유지하는 수지 재료를 이용한다.
다음에, 상기 액정 표시 장치의 제조 프로세스를 도 5∼도 7의 공정도와 도 8∼도 13의 요부 구조도를 참조하여 설명한다. 또한, 도 8은 도 5의 프로세스(P-7) 완료 상태를 도시한 도면으로서, 도 8의 (a)는 화소부 평면도, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 화살표(x)를 따라 취한 단면도이다. 도 9는 도 5의 프로세스(P-11) 완료 상태를 도시한 도면으로서, 도 9의 (a)는 화소부 평면도, 도 9의 (b)는 도 9의 (a)의 화살표(x)를 따라 취한 단면도이다. 도 10은 도 6의 프로세스(P-14) 완료 상태를 도시한 도면으로서, 도 10의 (a)는 화소부 평면도, 도 10의 (b)는 도 10의 (a)의 화살표(x)를 따라 취한 단면도이다. 도 11은 도 6의 프로세스(P-20) 완료 상태를 도시한 도면으로서, 도 11의 (a)는 화소부 평면도, 도 11의 (b)는 도 11의 (a)의 화살표(x)를 따라 취한 단면도이다. 도 12는 도 7의 프로세스(P-24) 완료 상태를 도시한 도면으로서, 도 12의 (a)는 화소부 평면도, 도 12의 (b)는 도 12의 (a)의 화살표(x)를 따라 취한 단면도이다. 도 13은 도 7의 프로세스(P-30) 완료 상태를 도시한 도면으로서, 도 13의 (a)는 화소부 평면도, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)의 화살표(x)를 따라 취한 단면도이다.
도 5에서, 반입한 글래스 기판의 초기 세정을 행하고(P-1), 게이트 뱅크(BNK-G)의 감광성 레지스트를 도포한다(P-2). 게이트선과 게이트 전극(및 용량선)에 따른 패턴의 노광 마스크를 통해 노광하고, 현상하여, 게이트선과 게이트 전극(및 용량선)의 패턴의 홈 부분의 감광성 레지스트를 제거한다(P-3). 잔류한 감광성 레지스트를 소성하여 게이트 뱅크(BNK-G)를 형성한다(P-4).
게이트 뱅크(BNK-G)의 홈을 친액 처리함과 함께 그 외의 부분을 발액 처리하고(P-5), 홈 내에 잉크젯 방식의 노즐로부터 게이트 메탈(게이트선, 게이트 전극용의 금속 입자를 바인더에 분산시킨 잉크)을 토출(적하)하여 도포한다(P-6). 이것을 소성하여 게이트선(GL)과 게이트 전극(GT)(및 용량선(CL))을 형성한다(P-7). 이 상태에서의 화소부의 구조를 도 8에 도시한다.
다음에, 질화 실리콘을 스퍼터 등으로 성막하여 게이트 절연층(GI)을 형성하고, 그 위에 실리콘 반도체(예를 들면, a-Si 및 n+Si)막을 피복하여 형성한다(P-8). 감광성 레지스트를 도포하고, 박막 트랜지스터의 능동층으로 되는 부분에 섬 형상의 실리콘 반도체층을 포토리소그래피 프로세스로 패터닝한다(P-9). a-Si 및 n+Si를 에칭하고(P-10), 감광성 레지스트를 박리 제거한다(P-11). 이 상태에서의 화소부의 구조를 도 9에 도시한다.
감광성 레지스트를 도포하고, 포토리소그래피 프로세스에서 n+Si의 중앙 부분에 채널로 되는 a-Si를 노출시키도록 에칭한다(P-12), (P-13). 그 후, 감광성 레지스트를 박리 제거한다(P-14). 이 상태에서의 화소부의 구조를 도 10에 도시한다.
소스 뱅크(BNK-SD)로 되는 레지스트를 도포하고(P-15), 포토리소그래피 프로세스에서 소스선, 소스 전극, 드레인 전극으로 되는 부분을 노광하고, 현상하여 제거하고(P-16), 소성하여 소스선, 소스 전극, 드레인 전극의 부분에 홈을 갖는 소스 뱅크(BNK-SD)를 형성한다(P-17).
소스 뱅크(BNK-SD)의 홈을 친액 처리하고 그 외의 부분을 발액 처리한다(P-18). 소스 뱅크(BNK-SD)의 홈에 소스선, 소스 전극, 드레인 전극으로 되는 도전성 잉크인 소스 메탈을 잉크젯 방식으로 토출하여 도포한다(P-19). 이것을 소성하여 소스 전극(SD1), 드레인 전극(SD2) 등을 형성한다(P-20). 이 상태에서의 화소부의 구조를 도 11에 도시한다.
다음에, 기판 전면에 질화 실리콘을 스퍼터 등으로 성막하여 보호막(PAS)을 형성한다(P-21). 감광성 레지스트를 도포하고, 포토마스크로 노광하고, 현상하여 보호막(PAS)에 드레인 전극(SD2)에 이르는 콘택트 홀(CH)을 형성한다(P-22), (P-23). 잔류한 감광성 레지스트를 박리 제거한 상태(P-24)를 도 12에 도시한다.
화소 뱅크용의 레지스트를 도포하고(P-25), 포토리소그래피 프로세스에서 노광, 현상하고(P-26), 소성하여(P-27), 화소 전극(PX)의 영역에 개구를 갖는 화소 뱅크(BNK-P)를 형성한다. 화소 전극(PX) 영역의 개구를 친액 처리하고, 그 외의 부분을 발액 처리한다(P-28). 화소 전극(PX) 영역의 개구에 ITO를 바람직한 것으로 하는 투명 도전 재료의 미립자를 바인더에 분산시킨 화소 전극용 잉크를 잉크젯 방식으로 도포한다(P-29). 이것을 소성하여 화소 전극(PX)을 형성한다(P-30). 이 상태에서의 화소부의 구조를 도 13에 도시한다.
도 14는, 본 발명의 액정 표시 장치에서의 화소 전극의 막두께를 색마다 바꾸는 방법을 설명하는 모식도이다. 도 14의 (a)는 잉크젯 방식으로 화소 전극용 잉크를 토출하여 도포하는 상태, 도 14의 (b)에 소성 후의 화소 전극의 구성을 도시한다. 도 14의 (a)에서, 제1 기판(SUB1)의 주면에는 게이트 뱅크(BNK-G), 게이트 절연막(GI), 데이터선(DL), 소스 뱅크(BNK-SD), 보호막(PAS), 화소 뱅크(BNK-P)가 형성되어 있다.
본 발명에서는, 도 14의 (a)와 같이, 잉크젯 장치의 노즐 헤드(JHD)를 S방향으로 주사하면서, 적 화소(R), 녹 화소(G), 청 화소(B)의 각각의 화소 영역에 화소 전극용 잉크 방울(DLP)을 적하하여 도포한다. 도포된 잉크(PXRI, PXGI, PXBI)는 화소 뱅크(BNK-P)에 의해 서로 구획되어 저류된다. 이것을 소성함으로써 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이, 색마다 막두께가 서로 다른 화소 전극(PXR, PXG, PXB)을 형성한다. 이 막두께의 차는, 각 화소의 잉크 방울의 토출량(도포량, 즉 적하 수)으로 소성된 화소 전극이 소요의 막두께로 되도록 제어한다.
도 15는, 소성 후의 화소 전극의 막두께와 화소 전극용 잉크 방울의 적하 수의 일례를 설명하는 도면이다. 이 예에서는, 화소 전극용 잉크로서 바인더에 ITO를 분산한 것을 이용하였다. 적 화소(R), 녹 화소(G), 청 화소(B)의 각각의 화소 전극(PXR, PXG, PXB)의 막두께를, 160㎚, 130㎚, 120㎚로 하는 경우에, 화소 전극용 잉크의 적하 수는, 각각 16 방울, 13 방울, 12 방울이다. 또한, 이 예에서의 화소 전극 영역의 면적은, 약 0.002㎟이다.
도 16은, 잉크젯 방식으로 형성하는 화소 전극의 굴절률의 변경 방법을 설명하는 모식 단면도이다. 도전성 미립자(PC)로서는 ITO를 이용하였다. 화소 전극을 구성하는 투명 도전막의 굴절률은, 그 안에 포함되는 도전성 미립자(PC)와 바인더(BDR)의 각각의 굴절률의 체적비로 된다. 예를 들면, 굴절률 2.0의 도전성 미립자 50%와 굴절률 1.5의 바인더 50% 함유의 투명 도전막의 굴절률은 1.75로 된다. 또한, 굴절률 2.2의 도전성 미립자 80%와 굴절률 1.5의 바인더 20% 함유의 투명 도전막의 굴절률은 2.06이다.
도전성 미립자로서는, ITO 외에 안티몬 함유 산화주석(ATO), 알루미늄 함유 산화아연, 안티몬 함유 산화인듐(AIO) 등의 금속 산화물, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir) 등의 금속으로부터 선택된 1 또는 2 이상을 포함하는 금속 미립자를 이용할 수 있다.
또한, 상기한 바인더로서는, 유기계, 무기계 모두 사용 가능한데, 자외선 경화형 수지, 전자선 경화형 수지, 카티온 중합계 수지, 열경화형 수지, 열가소성 수지 등의 유기계를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 자외선 경화형 수지는 저렴하고 입수가 용이하고, 투명 기재, 특히 투명 플라스틱 기재와의 밀착성이 우수하기 때문에, 본 발명의 바인더로서 바람직하다.
자외선 경화형 수지는, 웨트 코팅에 이용되는 감광성의 수지이면 되며, 예를 들면, 아크릴계, 아크릴우레탄계, 실리콘계, 에폭시계 등의 감광성 수지는 도전성 미립자의 분산성을 손상하지 않는, 등의 이유에서 바람직하다.
이상에서는, 제1 기판에 갖는 제1 투명 전극(화소 전극)에 대한 실시예를 설명하였으나, 제2 기판에 형성하는 제2 투명 전극(대향 전극)의 막두께, 굴절률의 제어에 대해서도 마찬가지이다.
본 발명은, 액정 표시 장치에 한정하지 않고, 유기 EL 표시 장치 등, 표시광이 투명 도전막을 투과하는 구조를 갖는 표시 장치, 그 외의 전자 장치의 색도차의 조정에도 적용 가능하다.
컬러 화소를 구성하는 복수의 화소의 투명 도전막(투명 전극)의 각각을 광이 투과할 때의 당해 투명 도전막 잉크젯의 막두께와 굴절률의 상위에 따른 3색 화소의 투과율의 차에 기인하여 발생시키는 색도차가 저감하여, 고충실한 색재현성을 갖는 화상 표시를 얻을 수 있다.

Claims (18)

  1. 컬러 화소를 구성하는 복수 색의 화소를 갖는 표시 장치에 있어서,
    상기 화소의 각각은, 제1 투명 도전막, 제2 투명 도전막, 컬러 필터, 및 상기 제1 투명 도전막과 상기 제2 투명 도전막의 사이에 협지된 액정층을 갖고,
    상기 화소를 구성하는 상기 제1 투명 도전막과 상기 제2 투명 도전막의 적어도 한쪽은 굴절률과 막두께의 곱으로 표현되는 광학 막두께를 상기 컬러 필터마다 서로 다르게 한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 투명 도전막과 제2 투명 도전막은 잉크젯에 의한 도포와 소성으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 투명 도전막을 형성한 제1 절연 기판과, 상기 제2 투명 도전막을 형성한 제2 절연 기판을 갖고,
    상기 제1 절연 기판에는, 화소마다 당해 화소의 온·오프를 제어하는 박막 트랜지스터를 갖고,
    상기 제2 절연 기판에는, 화소마다 당해 화소의 색에 대응하는 파장의 광을 투과하는 상기 컬러 필터를 갖고,
    상기 제1 투명 도전막과 상기 제2 투명 도전막의 적어도 한쪽은 화소마다 섬 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 화소가 적색, 녹색, 청색의 3색이고,
    상기 섬 형상으로 형성되어 있는 투명 도전막이 상기 3색의 화소의 각각을 구성하는 상기 제1 투명 도전막이고,
    상기 제1 투명 도전막의 각각의 막두께와 굴절률이 서로 다른 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 화소가 적색, 녹색, 청색의 3색이고,
    상기 섬 형상으로 형성되어 있는 투명 도전막이 상기 3색의 화소의 각각을 구성하는 상기 제1 투명 도전막이고,
    상기 제1 투명 도전막의 각각의 막두께가 서로 다르며, 굴절률이 동일한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 화소가 적색, 녹색, 청색의 3색이고,
    상기 섬 형상으로 형성되어 있는 투명 도전막이 상기 3색의 화소의 각각을 구성하는 상기 제1 투명 도전막이고,
    상기 제1 투명 도전막의 각각의 막두께가 동일하며, 굴절률이 서로 다른 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 화소의 각각의 컬러 필터를 RF, GF, BF로 하고,
    상기 컬러 필터(RF, GF, BF)에 대응하는 상기 섬 형상의 제1 투명 도전막을 PXR, PXG, PXB로 하고,
    상기 제1 투명 도전막(PXR, PXG, PXB)의 막두께를 dR, dG, dB로 하고,
    상기 컬러 필터(RF, GF, BF)의 투과 파장역 중심값을 λR, λG, λB(λR＞λG＞λB)로 하고,
    PXR의 파장(λR)에서의 굴절률을 nR, PXG의 파장(λG)에서의 굴절률을 nG, PXB의 파장(λB)에서의 굴절률을 nB로 하였을 때,
    nRdR＞nGdG＞nBdB
    로 되는 굴절률 및 막두께로 한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 화소의 각각의 컬러 필터를 RF, GF, BF로 하고,
    상기 컬러 필터(RF, GF, BF)에 대응하는 상기 섬 형상의 제1 투명 도전막을 PXR, PXG, PXB로 하고,
    상기 제1 투명 도전막(PXR, PXG, PXB)의 막두께를 dR, dG, dB로 하고,
    상기 컬러 필터(RF, GF, BF)의 투과 파장역 중심값을 λR, λG, λB(λR＞λG＞λB)로 하였을 때,
    dR＞dG＞dB
    로 되는 막두께로 한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 화소의 각각의 컬러 필터를 RF, GF, BF로 하고,
    상기 컬러 필터(RF, GF, BF)에 대응하는 상기 섬 형상의 제1 투명 도전막을 PXR, PXG, PXB로 하고,
    상기 제1 투명 도전막(PXR, PXG, PXB)의 막두께를 동일하게 하고,
    상기 컬러 필터(RF, GF, BF)의 투과 파장역 중심값을 λR, λG, λB(λR＞λG＞λB)로 하고,
    PXR의 파장(λR)에서의 굴절률을 nR, PXG의 파장(λG)에서의 굴절률을 nG, PXB의 파장(λB)에서의 굴절률을 nB로 하였을 때,
    nR＞nG＞nB
    로 되는 굴절률 및 막두께로 한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 화소가 적색, 녹색, 청색의 3색이고,
    상기 섬 형상으로 형성되어 있는 투명 도전막이 상기 3색의 화소의 각각을 구성하는 상기 제2 투명 도전막이고,
    상기 제2 투명 도전막의 막두께와 굴절률이 상기 각각의 화소에 대하여 서로 다른 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 화소가 적색, 녹색, 청색의 3색이고,
    상기 섬 형상으로 형성되어 있는 투명 도전막이 상기 3색의 화소의 각각을 구성하는 상기 제1 투명 도전막과 제2 투명 도전막이고,
    상기 제1 투명 도전막과 제2 투명 도전막의 합계의 막두께와 굴절률이 상기 각각의 화소에 대하여 서로 다른 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 제1 투명 도전막과 제2 투명 도전막이 ITO, IZO, ITZO 중의 어느 하나를 주성분으로 한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 절연 기판 상에 거의 동일한 섬 형상으로 형성된 복수의 투명 도전막을 적어도 갖고,
    상기 복수의 투명 도전막의 적어도 3개를 컬러 1화소로 하고, 상기 컬러 1화소 내의 섬 형상 투명 도전막 상에 각각 서로 다른 파장 대역을 갖는 발광층을 적 층한 표시 장치로서,
    컬러 1화소 내의 상기 발광층을 R, G, B로 하고, R, G, B 발광층에 대응하는 섬 형상의 투명 도전막을 ITOR, ITOG, ITOB로 하고, ITOR, ITOG, ITOB의 막두께를 dR, dG, dB로 하고, R, G, B 발광층의 투과 파장역 중심값을 λR, λG, λB로 하고, ITOR의 파장(λR)에서의 굴절률을 nR, TIOG의 파장(λG)에서의 굴절률을 nG, ITOB의 파장(λB)에서의 굴절률을 nB로 한 경우에, 굴절률과 막두께의 곱으로 규정되는 투명 도전막의 광학 막두께가
    nRdR＞nGdG＞nBdB
    로 되도록 소정의 굴절률, 막두께로 형성한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 투명 도전막이 잉크젯에 의한 도포, 소성에 의해 형성된 것인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 독립적으로 온·오프 제어되는 제1 투명 도전막과, 모든 화소에 공통인 대향 전극으로서 기능하는 제2 투명 도전막과, 복수의 상기 제1 투명 도전막과 상기 제2 투명 도전막의 사이에 밀봉된 액정층과, 상기 제2 투명 도전막의 액정층과 반대의 면에 배치되어 서로 다른 색의 광을 투과시키는 컬러 필터를 갖고, 적어도 3개의 화소로 1개의 컬러 화소를 구성하여 컬러 화상을 표시하는 표시 장치의 제조 방법으로서,
    화소의 온·오프 제어를 위한 전극이나 회로를 형성한 제1 절연 기판의 주면에 바인더 분산 도전막 재료 잉크를 상기 제1 투명 도전막의 굴절률과 막두께의 곱으로 표현되는 광학 막두께를 상기 적어도 3개의 화소에서 서로 다르게 함으로써, 투과율을 저하시키지 않고 백색의 색도차를 저감한 표시를 행하는 표시 장치를 제조하는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 절연 기판의 주면에 바인더 분산 도전막 재료 잉크를 잉크젯 도포 방식으로 도포하는 공정과,
    도포된 바인더 분산 도전막 재료 잉크를 소성하여 상기 제1 투명 도전막을 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 잉크젯 도포 방식에 의한 상기 바인더 분산 도전막 재료 잉크와 그 도포량으로 상기 제1 투명 도전막의 굴절률과 막두께의 곱으로 표현되는 광학 막두께를 상기 적어도 3개의 화소에서 서로 다르게 함으로써, 투과율을 저하시키지 않고 백색의 색도차를 저감한 표시를 행하는 표시 장치를 제조하는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 절연 기판에 형성한 화소의 온·오프 제어를 위한 전극이나 회로가 잉크젯 도포 방식에 의한 도전성 재료 잉크의 도포와 소성으로 형성하는 표시 장치 의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1 투명 도전막과 상기 제2 투명 도전막의 형성이 ITO, IZO, ITZO 중의 어느 하나를 주성분으로 하는 바인더 분산 도전막 재료 잉크를 이용하는 표시 장치의 제조 방법.
KR1020060101737A 2006-06-30 2006-10-19 백색의 색도차를 저감한 표시 장치와 그 제조 방법 KR20080003164A (ko)

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