KR20210098955A - 블랙 매트릭스 기판, 및 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치 - Google Patents

블랙 매트릭스 기판, 및 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치 Download PDF

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KR20210098955A
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아츠시 야마우치
겐조 후쿠요시
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Abstract

본 발명의 블랙 매트릭스 기판은, 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 반투과막과, 상기 반투과막의 두께 방향에 있어서, 상기 반투과막과 접촉하도록 상기 반투과막 상에 형성되고, 복수의 제1 개구부를 구비하는 제1 블랙 매트릭스층과, 상기 제1 블랙 매트릭스층을 덮도록 상기 반투과막 상에 형성된 투명 수지층과, 상기 투명 수지층 상에 형성되고, 복수의 제2 개구부를 구비하는 제2 블랙 매트릭스층을 구비하고, 상기 반투과막이 형성된 상기 투명 기판의 면과는 반대측의 면에서 본 평면시에 있어서, 상기 반투과막은, 복수의 상기 제1 개구부와 상기 제1 블랙 매트릭스층에 겹쳐지고, 평면시에 있어서, 복수의 상기 제2 개구부의 위치는, 복수의 상기 제1 개구부의 위치에 대응하고 있다.

Description

블랙 매트릭스 기판, 및 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치
본 발명은, 액정 표시 장치, 마이크로 LED(LED 디스플레이), 및 유기 EL 표시 장치 등에 사용되는 블랙 매트릭스 기판, 또한 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는, LED(Light Emitting Diode)를 광원으로 한 백라이트를 사용하고, 광의 투과·비투과를 전환하는 표시 기능층으로서 액정을 사용하는 표시 장치이다.
근년, 약 5㎛ 내지 100㎛ 사이즈의 LED 칩을 매트릭스상으로 복수 나열한 구성을 갖는 미니 LED라고 호칭되는 직하형의 백라이트를 액정 표시 장치에 사용하는 기술이 주목받고 있다. 미니 LED에서는 통상, 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광의 3종류의 LED 칩이 사용되고 있다.
또한, 표시 화면에 있어서의 표시 부위의 위치에 따라서, 3종류의 LED 칩의 발광 휘도를 부분적으로 조정하거나, 혹은 부분적으로 발광을 정지시키는 로컬 디밍을 병용하는 기술이 주목받고 있다.
이러한 로컬 디밍을 사용하는 액정 표시 장치에 있어서는, 표시 화면에 있어서의 발광을 부분적으로 오프로 할 수 있으므로, 표시의 콘트라스트를 크게 개선할 수 있다. 종래의 액정 표시 장치에서는, 백라이트를 상시 점등으로 하기 때문에, 액정의 흑색 표시 시에 약간의 광 누설이 발생하여, 유기 EL 정도의 콘트라스트를 얻는 것이 곤란하였다.
마이크로 LED는, 약 2㎛ 내지 50㎛ 사이즈의 LED 칩이 매트릭스상으로 배열된 구조를 갖고, 복수의 LED 칩의 각각을 개별 구동함으로써 표시를 행하는 표시 장치이다. 이러한 마이크로 LED는, 액정을 사용하지 않고 표시를 행할 수 있다.
마이크로 LED는, 상술한 미니 LED와 마찬가지로 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광의 3종류의 LED 칩을 사용하는 방식과, 청색 내지 근자외 파장 영역의 광을 발하는 발광 LED 칩 등의 단색 발광 LED 칩만을 사용하는 방식으로 크게 구별된다. 마이크로 LED에 있어서는, 개개의 LED 칩이 표시 기능층의 역할을 한다.
단색 발광 LED 칩을 사용하는 방식에서는, 복수의 단색 발광 LED 칩의 각각에, 발광 파장을 적색, 녹색, 및 청색의 어느 것으로 파장을 변환하는 파장 변환 소자(예를 들어, 양자 도트 등)를 적층함으로써 컬러 표시를 실현하고 있다.
유기 EL이란, 유기 일렉트로루미네센스(Organic Electroluminescence)의 약칭이다. 유기 EL 표시 장치는, 표시 기능층으로서, 유기 화합물 중에 주입된 전자와 정공의 재결합에 의한 발광을 표시에 사용하는 표시 장치이다. 유기 EL 표시 장치는, 적색, 녹색, 및 청색으로 발광하는 3종류의 발광층을 사용하는 방식과, 백색으로 발광하는 백색 발광층에 컬러 필터를 조합하는 방식으로 크게 구별된다.
액정 표시 장치, 마이크로 LED, 및 유기 EL 표시 장치에 있어서는, 모두 표시 기능층으로부터의 출사광이 화소 개구부를 향하는 광의 직선성이 충분히 얻어지고 있지 않았다. 따라서, 인접하는 화소에 대한 미광(경사 출사광)이 발생해 버려, 표시 콘트라스트가 저하되고 있었다.
특히, 화소 사이즈의 미세화가 진행됨에 따라서, 미광에 기인하는 표시 콘트라스트 저하가 문제가 된다. 또한, 표시 장치가 밝은 환경하에서 사용될 때, 외부로부터 표시 장치에 입사하는 입사광에 기인하는 표시 콘트라스트 저하도 문제가 된다.
유기 EL 표시 장치나 마이크로 LED에서는, 외부로부터 표시 장치에 입사하는 입사광에 기인하는 콘트라스트 저하를 피하기 위해, 원 편광판이 사용되고 있다. 유기 EL 표시 장치나 마이크로 LED에 있어서, 원 편광판은, 광 반사성을 갖는 화소 전극에서의 외광의 반사를 제거하여 시인성을 개선할 목적으로, 표시 장치의 상면에 탑재되어 있다. 그러나 원 편광판은 고가이므로, 표시 장치의 구조의 점에서, 원 편광판을 생략하는 것이 강하게 요구되고 있다.
특허문헌 1은, 2층 구성의 블랙 매트릭스를 개시하고 있다(도 1 참조). 그러나 특허문헌 1의 기술은, 나안의 관찰자에 대해 입체 화상을 표시하는 기술이다. 특허문헌 1은, 다양한 표시 기능층을 사용하는 표시 장치에서의 콘트라스트 저하를 과제로 하고 있지 않다. 특허문헌 1에서는, 고가의 원 편광판을 생략하는 구성을 제안하고 있지 않으며, 게다가 블랙 매트릭스의 표면 반사를 억제하는 기술을 개시하고 있지 않다.
특허문헌 2에는, 제1 차광층과 제2 차광층을 사용한 컬러 필터가 기재되어 있다. 그러나 특허문헌 2에서는, 고가의 원 편광판을 생략하는 구성을 제안하고 있지 않으며, 게다가 제1 차광층의 표면 반사를 억제하는 기술을 개시하고 있지 않다. 또한, 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자, 청색 발광 소자를 구비하는 마이크로 LED에서는, 컬러 필터를 필요로 하지 않는다. 또한 마찬가지로, 색 순도를 향상시킨 유기 EL 표시 장치도 컬러 필터를 필요로 하지 않는다. 액정 표시 장치에 있어서도, LED 백라이트의 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광을 순차 점등시켜 표시하는 필드 시퀀셜에서는, 컬러 필터를 필요로 하지 않는다. 특허문헌 2는, 컬러 필터를 구비하지 않는 구성을 고려하고 있지 않다.
그러나 특허문헌 2에 있어서, 제2 차광층이 착색층의 단부를 덮는 특징, 및 청구항 3의 제2 차광층의 폭에 관한 특징은, 특허문헌 1의 도 16에 도시된 컬러 필터와 거의 동일하다. 특허문헌 1에는, 제1 차광층과 제2 차광층의 얼라인먼트의 과제도 기재되어 있다. 특허문헌 2의 제2 차광층에 관한 [0034] 내지 [0036]의 기술도, 예를 들어 특허문헌 1의 [0105] 단락에 기재되어 있다.
일본 특허 제5804196호 공보 일본 특허 제6225524호 공보
본 발명은, 상기한 배경기술이나 과제에 비추어 이루어진 것이며, 고해상화가 더욱 요구되는 액정 표시 장치, 마이크로 LED(LED 디스플레이), 및 유기 EL 표시 장치 등의 표시 장치에 있어서, 표시 콘트라스트를 개선할 수 있는 블랙 매트릭스 기판, 및 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 양태에 관한 블랙 매트릭스 기판은, 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 반투과막과, 상기 반투과막의 두께 방향에 있어서, 상기 반투과막과 접촉하도록 상기 반투과막 상에 형성되고, 복수의 제1 개구부를 구비하는 제1 블랙 매트릭스층과, 상기 제1 블랙 매트릭스층을 덮도록 상기 반투과막 상에 형성된 투명 수지층과, 상기 투명 수지층 상에 형성되고, 복수의 제2 개구부를 구비하는 제2 블랙 매트릭스층을 구비하고, 상기 반투과막이 형성된 상기 투명 기판의 면과는 반대측의 면에서 본 평면시(平面視)에 있어서, 상기 반투과막은, 복수의 상기 제1 개구부와 상기 제1 블랙 매트릭스층에 겹쳐지고, 평면시에 있어서, 복수의 상기 제2 개구부의 위치는, 복수의 상기 제1 개구부의 위치에 대응하고 있다.
본 발명의 제1 양태에 관한 블랙 매트릭스 기판에 있어서, 상기 반투과막은, 안료로서 카본을 함유하고, 가시광에 대한 상기 반투과막의 투과율은, 98％ 내지 60％의 범위 내에 있어도 된다.
본 발명의 제1 양태에 관한 블랙 매트릭스 기판에 있어서, 상기 반투과막은, 카본과, 광학적으로 등방인 미립자와, 상기 카본 및 상기 미립자가 분산된 수지를 갖는 분산체여도 된다.
본 발명의 제1 양태에 관한 블랙 매트릭스 기판에 있어서, 상기 미립자는, 실리카의 미립자여도 된다.
본 발명의 제1 양태에 관한 블랙 매트릭스 기판에 있어서, 상기 수지와, 상기 카본과, 상기 미립자를 포함하는 전고형분을 100질량％로 하여, 상기 카본의 양은, 0.5질량％ 내지 15질량％의 범위 내에 있고, 상기 미립자의 양은, 1질량％ 내지 30질량％의 범위 내에 있어도 된다.
본 발명의 제1 양태에 관한 블랙 매트릭스 기판에 있어서, 상기 제2 블랙 매트릭스층의 선 폭은, 제1 블랙 매트릭스층의 선 폭보다 작아도 된다.
본 발명의 제1 양태에 관한 블랙 매트릭스 기판에 있어서, 상기 제2 블랙 매트릭스층은, 근적외 영역에 대한 광 투과성을 가져도 된다.
상기 제1 블랙 매트릭스층의 복수의 상기 제1 개구부의 각각은, 착색층을 가져도 된다.
본 발명의 제1 양태에 관한 블랙 매트릭스 기판에 있어서, 상기 착색층은, 적색층, 청색층, 및 녹색층이며, 복수의 상기 제1 개구부에 있어서의 3개의 제1 개구부에 대응하도록, 상기 적색층, 상기 녹색층, 및 상기 청색층이 제1 개구부에 마련되어도 된다.
본 발명의 제2 양태에 관한 표시 장치는, 상기 제1 양태에 관한 블랙 매트릭스 기판과, 표시 기능층과, 복수의 능동 소자를 구비하는 어레이 기판을 구비한다.
본 발명은, 고해상화가 더욱 요구되는 액정 표시 장치, 마이크로 LED(LED 디스플레이), 및 유기 EL 표시 장치 등의 표시 장치에 있어서, 표시 콘트라스트를 개선할 수 있는 블랙 매트릭스 기판, 및 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판을 부분적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판을 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 또한 본 발명의 실시 형태에 의해 얻어지는 하나의 효과를 설명하는 도면이다.
도 4는 종래의 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치의 일례를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 도 3에 도시한 블랙 매트릭스 기판과 종래의 블랙 매트릭스 기판을 비교하여 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 또한 본 발명의 실시 형태에 의해 얻어지는 하나의 효과를 설명하는 도면이다.
도 6은 종래의 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치의 일례를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 도 5에 도시한 블랙 매트릭스 기판과 종래의 블랙 매트릭스 기판을 비교하여 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판의 변형예 1을 부분적으로 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판의 변형예 2를 부분적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치를 부분적으로 도시하는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치의 어레이 기판에 마련된 박막 트랜지스터 등의 부재를 부분적으로 도시하는 확대도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치를 부분적으로 도시하는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치를 부분적으로 도시하는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
이하의 설명에 있어서, 동일 또는 실질적으로 동일한 기능 및 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략 또는 간략화하거나, 혹은 필요한 경우에만 설명을 행한다. 각 도면에 있어서는, 각 구성 요소를 도면 상에서 인식할 수 있을 정도의 크기로 하기 위해, 각 구성 요소의 치수 및 비율을 실제의 것과는 적절하게 다르게 하고 있다. 화소수, 화소 개구부의 수, 화소 개구부의 형상은, 이하에 설명하는 도면에 의해 제한되지 않는다. 또한, 본 발명의 실시 형태를 알기 쉽게 설명하기 위해, 단면도나 평면도에서는 표시 장치를 구성하는 부재의 수를 적게 하여 표시 장치의 구조를 설명하는 경우가 있다. 표시 장치를 구성하는 표시 기능층 등의 도시를 간략화하는 경우가 있다.
이하에 설명하는 각 실시 형태에 있어서는 특징적인 부분에 대해 설명하고, 예를 들어 통상의 표시 장치에 사용되고 있는 구성 요소와 본 실시 형태에 관한 표시 장치의 차이가 없는 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
또한, 명세서 중에 있어서, 문언 「평면시(平面視)」란, 반투과막이나 블랙 매트릭스층이 형성되어 있지 않은 투명 기판의 면을, 관찰자가, 법선 방향으로 본 평면시를 의미한다.
또한, 명세서 중에 있어서, 「제1」이나 「제2」 등의 서수사는, 구성 요소의 혼동을 피하기 위해 부여되어 있으며, 수량을 한정하지는 않는다. 제1 투명 수지층이나 제2 투명 수지층은, 단순히 투명 수지층이라고 호칭하는 경우가 있다. 또한, 제1 블랙 매트릭스층과 제2 블랙 매트릭스층은, 단순히 블랙 매트릭스층, 혹은 블랙 매트릭스라고 호칭하는 경우가 있다.
본 발명의 실시 형태에 있어서, 표시 장치가 구비하는 「표시 기능층」에는, LED(Light Emitting Diode)라고 호칭되는 복수의 발광 다이오드 소자, OLED(Organic Light Emitting Diode)라고도 호칭되는 복수의 유기 EL(유기 일렉트로루미네센스) 소자, 혹은 액정층 중 어느 것을 사용할 수 있다.
(제1 실시 형태)
(블랙 매트릭스 기판)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판을 부분적으로 도시하는 단면도이다.
블랙 매트릭스 기판(150)은, 투명 기판(102)과, 투명 기판(102) 상에 형성된 반투과막(10)과, 반투과막(10)의 두께 방향에 있어서 반투과막(10)과 접촉하도록 반투과막(10) 상에 형성된 제1 블랙 매트릭스층(11)과, 제1 블랙 매트릭스층(11)을 덮도록 반투과막(10) 상에 형성된 제1 투명 수지층(21)(투명 수지층)과, 제1 투명 수지층(21) 상에 형성된 제2 블랙 매트릭스층(12)과, 제2 블랙 매트릭스층(12)을 덮도록 제1 투명 수지층(21) 상에 형성된 제2 투명 수지층(22)을 구비한다.
즉, 블랙 매트릭스 기판(150)은, 투명 기판(102) 상에 반투과막(10), 제1 블랙 매트릭스층(11), 제1 투명 수지층(21), 제2 블랙 매트릭스층(12), 및 제2 투명 수지층(22)이 이 순서로 적층된 구조를 갖는다.
도 1에 있어서는, 제2 투명 수지층(22)을 형성하지 않아도 된다.
도 2는 도 1에 도시한 블랙 매트릭스 기판(150)을 도시하는 평면도이며, 반투과막(10)이 형성되어 있지 않은 투명 기판(102)의 면을 본 도면이다. 즉, 도 2는 도 1의 부호 OB로 나타내는 방향에서 블랙 매트릭스 기판(150)을 관찰한 경우의 평면도이다. 이 때문에, 도 2에 있어서는, 반투과막(10)의 하부에, 제1 블랙 매트릭스층(11) 및 제2 블랙 매트릭스층(12)이 겹쳐져 배치되어 있다. 제1 블랙 매트릭스층(11)과 제2 블랙 매트릭스층(12)의 겹쳐짐은, 블랙 매트릭스 기판(150)이 표시 장치에 적용된 경우에 있어서의 유효 표시 영역을 형성한다. 평면시에 있어서, 이 유효 표시 영역을 덮도록 반투과막(10)이 형성되어 있다.
(투명 기판)
블랙 매트릭스 기판(150)에 적용할 수 있는 투명 기판(102)의 재료로서는, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 플라스틱 기판 등 투명한 기판을 사용할 수 있다.
또한, 표시 기능층 및 표시 기능층을 구동하는 어레이 기판과 블랙 매트릭스 기판(150)을 접합하여 표시 장치를 구성하는 경우에는, 어레이 기판 및 블랙 매트릭스 기판(150)의 각각의 기판 재료는 동일한 것이 바람직하다.
특히, 어레이 기판을 구성하는 기판 재료의 열팽창률과, 블랙 매트릭스 기판(150)을 구성하는 기판 재료의 열팽창률이 동일한 것이 바람직하다. 다른 기판 재료를 어레이 기판과 블랙 매트릭스 기판(150)에 사용하는 경우, 열팽창률의 관점에서, 기판의 휨이나 박리 등 문제가 발생할 우려가 있다.
(제1 블랙 매트릭스층, 제2 블랙 매트릭스층)
제1 블랙 매트릭스층(11)은, 복수의 제1 화소 개구부(11S)(제1 개구부)를 갖는다. 제2 블랙 매트릭스층(12)은, 복수의 제2 화소 개구부(12S)(제2 개구부)를 갖는다.
반투과막(10)이 형성된 투명 기판(120)의 면과는 반대측의 면(부호 OB에 의해 표시된 면)에서 본 평면시에 있어서, 반투과막(10)은 복수의 제1 화소 개구부(11S)와 제1 블랙 매트릭스층(11)을 덮도록 겹쳐진다. 평면시에 있어서, 복수의 제2 화소 개구부(12S)의 위치는, 복수의 제1 화소 개구부(11S)의 위치에 대응한다.
(블랙 매트릭스층의 구성 재료)
제1 블랙 매트릭스층(11) 및 제2 블랙 매트릭스층(12)의 구성 재료는, 동일해도 되고, 혹은 달라도 된다. 예를 들어, 제1 블랙 매트릭스층(11) 및 제2 블랙 매트릭스층(12)의 제조 공정에 관하여, 제2 블랙 매트릭스층(12)은 제1 블랙 매트릭스층(11)을 형성한 후에, 통상의 포토리소그래피의 방법으로 형성한다. 이 때문에, 예를 들어 포토리소그래피 공정에 있어서의 투명 기판(102)의 얼라인먼트가 가능하도록 관찰광의 투과율을 높일 수 있다.
제1 블랙 매트릭스층(11) 및 제2 블랙 매트릭스층(12)의 구성 재료로서, 차광성을 갖는 카본이 분산된 알칼리에 가용인 감광성 레지스트를 사용하는 것이 간편하다. 제1 블랙 매트릭스층(11)의 광학 농도(ΔOD)는 2 이상 4 이하이면 된다. 제1 블랙 매트릭스층(11)의 광학 농도를 4 이상으로 해도 되지만, 본 발명의 실시 형태의 구성에서는, 제1 블랙 매트릭스층(11)과 제2 블랙 매트릭스층(12)이 겹쳐지기 때문에, 제1 블랙 매트릭스층(11) 및 제2 블랙 매트릭스층(12)의 각각의 단독의 차광성을 높게 할 필요는 없다. 카본은, 카본 블랙이라고도 호칭된다.
또한, 제2 블랙 매트릭스층(12)은, 근적외 영역에 대한 광 투과성을 가져도 된다. 이 경우, 포토리소그래피 공정에 있어서 투명 기판(102)의 얼라인먼트를 행할 때, 관찰광으로서 근적외 영역도 병용하는 것이 가능해진다. 구체적으로, 제2 블랙 매트릭스층(12)에 사용하는 안료로서, 예를 들어 적색 혹은 황색의 유기 안료와, 청색 혹은 자색의 유기 안료를 첨가하여 근적외광을 투과하는 안료를 사용하면, 근적외 영역의 광을 사용하여 투명 기판(102)의 얼라인먼트를 행하는 것이 가능하다. 유기 안료를 사용하여 가시 영역에 있어서의 차광성을 얻는 경우, 제2 블랙 매트릭스층(12)에 대한 카본의 첨가를 적게 하거나, 혹은 카본의 첨가를 없애도 된다.
혹은, 제1 블랙 매트릭스층(11)을 형성할 때에 기판의 단부면에 형성된 얼라인먼트 마크를 판독하기 위해, 제2 블랙 매트릭스층의 도포 형성 공정에, EBR(Egde Bead Removal) 기술을 사용해도 된다. EBR이란, 레지스트 도포 시에 발생하기 쉬운 기판 단부(단부면)의 레지스트의 비드를 제거하는 기술이다. 예를 들어, 도포된 제2 블랙 매트릭스층 중, 기판 단부에 도포된 부분만을 제거함으로써, 하지인 제1 블랙 매트릭스층(11)을 형성할 때에 단부면에 형성된 얼라인먼트 마크를 판독하는 것이 가능해진다.
제1 블랙 매트릭스층(11) 및 제2 블랙 매트릭스층(12)에 사용하는 카본의 입자경은, 10㎚ 내지 100㎚로 할 수 있다. 바람직하게는, 20㎚ 내지 60㎚이다. 카본을 레지스트에 균일하게 분산시키기 위해, Sp값(용해도 파라미터)이, 예를 들어 10 이상인 분산제를 사용하는 것이 바람직하다. 카본이 레지스트에 균일하게 분산됨으로써, 블랙 매트릭스층의 비유전율을 저하시키기 쉬우므로, 레지스트에 있어서 카본의 분산성을 높이는 것이 바람직하다. 블랙 매트릭스층의 비유전율을 작게 함으로써, 표시 기능층으로서 액정층을 구비한 표시 장치에, 블랙 매트릭스 기판(150)을 유효하게 적용할 수 있다.
(블랙 매트릭스층의 막 두께)
본 발명의 실시 형태에 적용할 수 있는 블랙 매트릭스층의 막 두께는, 특별히 규정하지 않아도 되지만, 예를 들어 표준적인 막 두께로서 1㎛ 내지 2㎛의 범위에서 선택할 수 있다.
(블랙 매트릭스층에 첨가 가능한 무기 재료)
블랙 매트릭스의 레지스트에, 예를 들어 티타늄 블랙 등의 다른 차광성 안료를 첨가해도 된다. 분산성을 개선할 목적으로, 산화티타늄, 탄산칼슘, 실리카 등의 미립자를 레지스트에 첨가해도 된다.
(블랙 매트릭스층의 선 폭)
제1 블랙 매트릭스층(11) 및 제2 블랙 매트릭스층(12)의 각각의 선 폭(BW1, BW2)은 특별히 규정하지 않아도 되지만, 예를 들어 제2 블랙 매트릭스층(12)의 선 폭(BW2)은, 제1 블랙 매트릭스층(11)의 선 폭(BW1)보다 작아도 되고, 선 폭(BW2)과 선 폭(BW1)이 동등해도 된다.
본 발명의 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판(150)은 300ppi 이상, 나아가 500ppi 이상 2000ppi 등의 고해상 화소의 표시 장치에 적용하는 것이 가능하다. 고해상 화소를 갖는 표시 장치에서는, 화소의 개구율이 중요하다. 따라서, 선 폭(BW1)이 최대한 가늘어지도록 제1 블랙 매트릭스층(11)을 형성하는 것이 바람직하다. 제2 블랙 매트릭스층(12)의 선 폭(BW2)이, 제1 블랙 매트릭스층(11)의 선 폭(BW1)보다 넓어지면, 화소의 개구율이 저하되어 바람직하지 않다.
제1 블랙 매트릭스층(11) 및 제2 블랙 매트릭스층(12)의 각각의 선 폭(BW1, BW2)이나 막 두께, 혹은 블랙 매트릭스 기판(150)의 두께 방향에 있어서의 제1 블랙 매트릭스층(11)과 제2 블랙 매트릭스층(12)이 이격되는 거리는, 표시 장치의 화면의 크기나 콘트라스트의 향상의 목적에 따라 바꿀 수 있다.
혹은, 포토리소그래피 공정에 있어서의 얼라인먼트 정밀도를 고려하여, 제2 블랙 매트릭스층(12)의 선 폭(BW2)을 제1 블랙 매트릭스층(11)의 선 폭(BW1)보다 좁게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 얼라인먼트 정밀도가 ±1.5㎛이면, 제2 블랙 매트릭스층(12)의 선 폭(BW2)을 제1 블랙 매트릭스층(11)의 선 폭(BW1)보다, 편측 1.5㎛ 좁게 하면 된다(양측에서 3㎛). 얼라인먼트 허용량을 고려하여, 제2 블랙 매트릭스층(12)의 선 폭(BW2)을 가늘게 한다.
막 두께에 관하여, 제1 블랙 매트릭스층(11)의 막 두께보다 제2 블랙 매트릭스층(12)의 막 두께를 얇게 해도 된다. 제2 블랙 매트릭스층(12)을 형성하는 알칼리 가용성 감광성 레지스트(후술하는 카본 분산체)의 투과율은 조정 가능하다. 제2 블랙 매트릭스층(12)의 레지스트는, 예를 들어 노광 파장에서의 투과율이나 근적외 영역에 있어서의 파장에서의 투과율을 조정할 수 있다. 근적외 영역의 투과율의 조정(후술)에 있어서는, 예를 들어 유기 안료인 황색 안료와 자색 안료 등의 반대색의 안료 등을 혼합하여, 가시 영역에 있어서 "흑"을 얻을 수 있으며, 유기 안료의 적외선에 대한 투과성을 활용할 수 있다.
(반투과막)
반투과막(10)은, 카본과, 광학적으로 등방인 미립자와, 카본 및 미립자가 분산된 수지를 갖는 분산체이다.
반투과막(10)에 사용하는 재료로서는, 기본적으로 상기한 블랙 매트릭스의 재료와 거의 동일한 재료를 적용할 수 있다. 카본을 주된 안료로서 함유하는 수지 분산체로 반투과막(10)을 형성하는 것이 바람직하다. 가시광에 대한 반투과막(10)의 투과율을 98％ 내지 60％의 범위로 하는 것이 바람직하며, 이 투과율의 관점에서, 카본의 수지 분산체에 대한 첨가량을 조정한다.
마이크로 LED나 유기 EL 표시 장치에서는, 발광 소자인 LED 혹은 유기 EL층의 하부에 광 반사성의 전극을 구비하고 있는 경우가 많다. 이러한 구조를 갖는 마이크로 LED나 유기 EL 표시 장치에서는, 광 반사성의 전극에 의한 외부 입사광의 재반사광이, 시인성을 저하시킨다. 통상, 외부 입사광의 재반사광을 없애기 위해, 고가의 원 편광판이 표시 장치에 병용되고 있다. 혹은, 액정 표시 장치의 대부분에서는, 직교 니콜에서의 (편광 축이 직교하는)2매의 편광판을 사용하고 있다. 이러한 원 편광판이나 편광판을 사용하는 경우에는, 분산성을 개선할 목적, 혹은 반투과막의 굴절률을 저하시킬 목적으로, 편광 붕괴를 발생시키지 않고, 광학적으로 등방이며, 또한 가시 영역에 있어서 투명한 무기 미립자를, 반투과막에 첨가하는 것이 바람직하다.
반투과막(10)에는, 광학적으로 등방인 미립자(13)가 분산되어 있다. 광학적으로 등방인 미립자(13)에는, 고형비 18질량％의 실리카 미립자가 적용되어 있다.
또한, 「광학적으로 등방」이란, 본 발명의 실시 형태에 적용되는 투명 미립자가, a축, b축, c축이 각각 동등한 결정 구조를 갖거나, 혹은 아몰퍼스이며, 광의 전파가 결정축 혹은 결정 구조에 영향을 받지 않고 등방인 것을 의미한다. 실리카 미립자는, 비정질 구조(아몰퍼스)를 갖는다. 수지 비즈 등의 수지의 미립자로서, 굴절률을 포함하여 다양한 성질을 갖는 미립자가 알려져 있으며 이들 미립자를 적용할 수 있다. 아크릴, 스티렌, 우레탄, 나일론, 멜라민, 벤조구아나민 등의 수지의 미립자를 사용해도 된다.
광학적으로 등방이며, 또한 가시 영역에 있어서 투명한 무기 미립자의 대표로서, 이산화규소(실리카)의 미립자가 알려져 있다. 실리카의 미립자의 입경은, 예를 들어 5㎚ 내지 300㎚의 범위에서 선택할 수 있다. 가시 영역에 있어서 투명하며, 또한 입경이 다른 2종 이상의 무기 미립자를, 카본과 함께 반투과막(10)에 분산시켜도 된다. 실리카 미립자의 병용은 카본 단체에서는 발생하기 쉬운 2차 입자의 생성을 방해하여, 카본의 분산성을 개선할 수 있다.
또한, 반투과막(10)에 대한 상기 미립자(13)의 첨가는, 반투과막(10)에 광 산란을 부여하기 위한 것은 아니다. 표시 장치에 많이 적용되어 있는 산란막이 입자를 함유하는 경우, 일본 특허 제3531615호 공보의 청구항 1에 기재된 바와 같이, 평균 입경이 1.5㎛ 이상 3.0㎛ 이하인 마이크로미터 단위의 크기의 입자를 사용할 필요가 있다. 즉, 가시 영역 광의 파장보다 큰 입자경을 갖는 입자를 사용하지 않으면, 산란막으로서 적절한 광 산란성이 얻어지지 않는다.
또한, 이산화규소의 굴절률은 카본보다 작으므로, 이산화규소는 반투과막(10)의 굴절률을 낮추는 효과를 갖는다. 낮은 굴절률을 갖는 반투과막(10)은, 반투과막(10)과 제1 블랙 매트릭스층(11)의 계면에 있어서의 광의 반사를 억제하여, 시인성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
예를 들어, 반투과막(10)의 광 투과율이 98％ 내지 95％ 등의 높은 투과율의 영역에 있는 경우는, 제1 블랙 매트릭스층(11)과 반투과막(10)의 계면에 있어서의 광 반사에 간섭에 의한 리플이 발생하는 경우가 있어, 제1 블랙 매트릭스층(11)이 약간 착색되어 관찰되는 경우가 있다. 반사광에 기인하는 이러한 약간의 착색은, 표시 장치의 표시를 오프로 한 흑색 표시일 때에 관찰되기 쉽다.
이에 비해, 실리카 미립자와 카본을 병용하여 반투과막(10)을 형성함으로써, 이러한 리플의 발생을 방지하는 효과가 얻어진다. 상기와 같은 관점에서도, 광학적으로 등방이며, 또한 가시 영역에 있어서 투명한 무기 미립자를 포함하는 반투과막은 유용하다.
또한, 상술한 제2 블랙 매트릭스층(12)의 재료 구성과 같이, 주된 안료 성분으로서 유기 안료를 함유하는 반투과막과 제1 블랙 매트릭스층(11)의 계면에 있어서의 외부 광의 반사광은, 황색으로 착색되어 보이는 경우가 있다.
이에 비해, 주된 안료 성분으로서 카본을 함유하는 반투과막(10)은, 반사광이 편평하고 착색되는 경우는 거의 없다. 반사광이 편평하다는 것은, 400㎚ 내지 700㎚의 가시 영역의 범위에 있어서, 예를 들어 100㎚ 등의 작은 레인지에서, 투과율이 2％ 이상인 요철(변동)이 없고, 거의 직선으로 나타나는 투과율 곡선이 얻어지는 것을 의미한다.
본 발명의 실시 형태에 적용할 수 있는 반투과막(10)의 형성 방법으로서는, 전체면 도포막(유효 표시 영역 내에서 요철을 갖는 패턴이 형성되어 있지 않은 평탄한 막)이 되도록 반투과막(10)을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 간편하게 반투과막(10)을 형성할 수 있다. 반투과막(10)의 막 두께는, 특별히 규정하지 않아도 되지만, 예를 들어 0.5㎛ 내지 1.5㎛의 범위에서 선택할 수 있다. 표시 장치의 화소 개구부의 크기에 맞추어, 반투과막(10)의 일부에 화소 개구부를 마련할 수도 있다.
가시광에 대한 반투과막(10)의 투과율(대표적으로, 광의 파장이 550㎚인 경우의 투과율)은, 98％ 내지 60％의 범위에서 선택할 수 있다. 투과율이 99％ 이상인 반투과막은, 상술한 바와 같이 외광 반사에서의 간섭에 의한 리플이 발생하기 쉬워, 「흑 표시」에 있어서의 표시 품질을 손상시킨다. 반투과막의 투과율이 60％를 하회하면, 표시 장치의 밝기의 저하를 초래하므로 바람직하지 않다. 또한, 투과율이 60％ 미만이 되면, 저반사율이 얻어지지 않는다.
반투과막(10)의 투과율은, 블랙 매트릭스 기판에 사용되는 반투과막의 막 두께에 따라서 98％ 내지 60％의 범위로 조정하면 된다.
또한, 블랙 매트릭스 기판(150)이 상술한 반투과막(10)을 구비함으로써, 투명 기판(102)과 반투과막(10)의 계면에서 0.3％ 내지 1％의 낮은 반사율이 얻어진다.
반투과막(10)에 첨가되는 카본양을 증가시켜 카본 농도를 높게 하면, 반투과막(10)의 굴절률이 높아지고 반투과막(10)의 반사율이 증가한다. 반투과막(10)의 투과율이 60％ 미만이 되면, 굴절률이 높아지고 반사율이 높아진다.
반투과막(10)의 투과율의 조정에 관하여, 반투과막(10)의 분산체를 구성하는 수지, 광학적으로 등방인 미립자(13), 및 카본을 포함하는 전고형분을 100질량％로 한 경우, 카본양은 예를 들어 0.5질량％ 내지 15질량％의 범위에서 선택할 수 있다. 카본양이 0.4질량％ 이하인 반투과막은, 저반사의 효과가 작아지고, 또한 상술한 리플에 의한 간섭색이 발생하기 쉽다. 카본양이, 15질량％를 초과하면, 반투과막의 광학 농도가 높아져, 저반사의 효과가 얻어지기 어려워진다.
또한, 상술한 수지, 미립자(13), 및 카본을 포함하는 전고형분을 100질량％로 한 경우, 실리카 미립자의 첨가량은, 예를 들어 1질량％ 내지 30질량％의 범위에서 선택할 수 있다. 실리카 미립자가 1질량％ 이하이면 리플에 의한 간섭색이 발생하기 쉽다. 카본 및 실리카 미립자의 첨가량이 45질량％ 나아가 50질량％를 초과하면, 후술하는 레지스트의 도포 적성이 저하되기 쉽다. 카본 및 실리카 미립자의 첨가량이 지나치게 적으면, 반투과막에 기대되는 특성이 얻어지지 않는다.
반투과막(10) 혹은 블랙 매트릭스층(11, 12)을 형성할 때에 사용되는 레지스트에 적용할 수 있는 알칼리 가용성 수지로서는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트 등의 알킬아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트, 환상의 시클로헥실아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 스티렌 등으로부터 선택되는 1 내지 5종류 정도의 모노머를 사용하여, 분자량 5000 내지 100000 정도로 합성한 수지를 사용할 수 있다. 또한 에폭시(메트)아크릴레이트 등의 통상의 광 중합 가능한 수지 등도 사용할 수 있다. 패터닝 특성, 내열성이 우수한 카르도 수지를 사용해도 된다.
반투과막(10) 혹은 블랙 매트릭스층(11, 12)을 형성할 때에 사용되는 레지스트에 적용되는 광 중합 개시제로서는, 종래부터 공지인 화합물을 적절하게 사용할 수 있지만, 광을 투과하지 않는 흑색 감광성 수지 조성물에 사용할 때에도 고감도화를 달성할 수 있는 옥심에스테르 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
반투과막(10) 혹은 블랙 매트릭스층(11, 12)을 형성할 때에 사용되는 레지스트에 사용되는 용제는, 예를 들어 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 등을 들 수 있다.
또한, 레지스트의 도포성을 향상시키기 위한 계면 활성제, 기판에 대한 레지스트의 밀착성을 향상시키기 위한 실란 커플링제 등을 병용할 수 있다.
(본 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판에 의해 얻어지는 효과 1)
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판(150)을 구비한 표시 장치(250)를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 또한 본 발명의 실시 형태에 의해 얻어지는 하나의 효과를 설명하는 도면이다.
도 3에 도시하는 표시 장치(250)는, 블랙 매트릭스 기판(150)과 어레이 기판(201)을 대향하도록 접합함으로써 구성되어 있다.
블랙 매트릭스 기판(150)은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 구조를 갖는다. 어레이 기판(201)은, 기판(202)과, 기판(202) 상에 형성된 복수의 반사 전극(121)과, 복수의 반사 전극(121)의 각각에 형성된 유기 EL 등의 발광 소자(122)와, 반사 전극(121)에 접속된 능동 소자를 구비한다. 어레이 기판(201) 상에 있어서 능동 소자는, 매트릭스상으로 배열되어 있고, 도 3에 있어서는 생략되어 있다.
도 4는 종래의 블랙 매트릭스 기판(300)을 구비한 표시 장치(350)를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 도 3에 도시한 블랙 매트릭스 기판과 종래의 블랙 매트릭스 기판을 비교하여 설명하는 도면이다.
블랙 매트릭스 기판(300)은, 도 1 및 도 2에 도시하는 블랙 매트릭스 기판(150)과는 달리, 투명 기판(310) 상에 반투과막이 형성되어 있지 않고, 1층의 블랙 매트릭스층(30)이 투명 기판(310) 상에 형성된 구조를 갖는다. 어레이 기판(301)은, 기판(302)과, 기판(302) 상에 형성된 복수의 반사 전극(31)과, 복수의 반사 전극(31)의 각각에 형성된 유기 EL 등의 발광 소자(32)와, 반사 전극(31)에 접속된 능동 소자를 구비한다. 어레이 기판(301) 상에 있어서 능동 소자는, 매트릭스상으로 배열되어 있고, 도 4에 있어서는 생략되어 있다.
도 3 및 도 4를 참조하는 이하의 설명에 있어서, 반사 전극(121, 31)의 광 반사율은 100％로 하고, 대략 반사 전극(121, 31)으로부터 평행광이 발생하고 있는 것을 전제로 하고 있다(확산광의 발생은 고려하고 있지 않음). 또한, 도 3 및 도 4에 있어서는 모두 편광판을 사용하지 않는 구성을 설명하고, 투명 기판의 표면의 반사 성분을 포함하지 않는 경우를 설명하고 있다. 반사광의 설명을 위해, 편광판 등의 부재는 간략화하고 있다.
또한, 이하에 설명하는 투과율은, 유리 등의 투명 기판을 레퍼런스로 한 경우에 있어서 현미 분광 측정기를 사용한 가시광(400㎚ 내지 700㎚)의 투과율이다.
도 3에 있어서, 표시 장치(250)의 상면으로부터 외부 광(IL1, IL2)이 입사한다(도 1에 있어서의 부호 OB로 나타내는 방향). 예를 들어, 반투과막(10)의 광 투과율이 70％이면, 화소 개구부(205)를 통과한 외부 광(IL1)의 광량은 반투과막(10)에 의해 감소하고, 70％의 광량이 되어 반사 전극(121)에 도달한다. 이 광은 반사 전극(121)에 의해 반사하여 반사광(RL1)이 발생하고, 반사광(RL1)은 반투과막(10)을 투과한다. 반투과막(10)을 투과한 반사광(RL2)의 광량은, 외부 광(IL1)의 광량(100％)에 대해 49％가 되며, 반투과막(10)에 의해 반사광을 억제할 수 있다.
반투과막(10)의 투과율을 설정함으로써 반사광의 광량을 억제하여, 목적으로 하는 시인성이 얻어진다. 발광 소자(122)의 발광 강도에 따라서, 반투과막(10)의 투과율을 조정해도 된다. 또한, 도 3에는 도시되어 있지 않지만, 투명 기판(102)의 외면(102T)에 대해 경사 방향으로 표시 장치(250)의 외부로부터 내부에 입사한 광은, 제1 블랙 매트릭스층(11) 및 제2 블랙 매트릭스층(12)의 적층 구성에 의해 커트된다. 따라서, 상술한 재반사광의 억제보다 우수한 효과가 얻어지며, 시인성을 크게 향상시킬 수 있다.
이에 비해, 도 4에 도시하는 종래의 블랙 매트릭스 기판(300)을 구비한 표시 장치(350)에 있어서는, 반투과막이 형성되어 있지 않으므로, 화소 개구부(305)를 통과한 외부 광(IL3)은, 광량이 감소하는 일 없이 반사 전극(31)에 도달하고, 반사 전극(31)에서 그대로 반사되어, 마찬가지로 광량이 감소하는 일 없이 100％의 광량을 갖는 반사광(RL3)이 발생한다.
또한, 도 3에 도시하는 제1 블랙 매트릭스층(11)에 입사하는 외부 광(IL2)은, 제1 블랙 매트릭스층(11) 상의 반투과막(10)을 왕복하도록 투과하여, 광 흡수된다. 이에 의해, 예를 들어 반사율을 1％ 이하로 억제할 수 있다.
이에 비해, 도 4에 도시하는 반투과막이 형성되어 있지 않은 블랙 매트릭스 기판(300)의 경우, 블랙 매트릭스층(30)과 투명 기판(310)의 계면에 있어서의 반사율은 통상 3％ 정도이다. 도 3에 도시하는 반투과막(10)을 구비하는 구성에서는, 제1 블랙 매트릭스층(11)과 투명 기판(310)의 계면에 있어서의 반사율은, 종래의 1/3 이하가 된다.
(본 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판에 의해 얻어지는 효과 2)
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판(150)을 구비한 표시 장치(250)를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 또한 본 발명의 실시 형태에 의해 얻어지는 하나의 효과를 설명하는 도면이다. 도 5에 도시하는 표시 장치(250)는 도 3에 대응하고 있으므로 표시 장치(250)의 구조의 설명을 생략한다.
도 6은 종래의 블랙 매트릭스 기판(300)을 구비한 표시 장치(350)를 부분적으로 도시하는 단면도이며, 도 5에 도시한 블랙 매트릭스 기판과 종래의 블랙 매트릭스 기판을 비교하여 설명하는 도면이다. 도 6에 도시하는 표시 장치(350)는 도 4에 대응하고 있으므로, 표시 장치(350)의 구조의 설명을 생략한다.
도 5 및 도 6은 발광 소자(122, 32)가 발광한 경우에 있어서, 인접 화소에 대한 광의 영향을 설명하는 설명도이다.
도 5 및 도 6에 있어서, 발광 소자(122, 32)는 마이크로 LED(LED 발광 소자), 유기 EL 소자, 혹은 백라이트로서의 미니 LED를 간략화하여 도시한 소자이다.
도 5에 있어서 발광 소자(122)로부터 출사된 출사광은, 부호 E10, E11, E12, E13, E14로 표시되어 있다. 도 6에 있어서, 발광 소자(32)로부터 출사된 출사광은, 부호 E20, E21, E22, E23, E24로 표시되어 있다.
도 5에 있어서 부호 E10, E11, E13으로 표시된 출사광은, 인접 화소에 영향을 미치는 일 없이, 화소 개구부(205)를 통해 표시 장치(250)의 외부를 향해 정당하게 출사되어, 표시의 역할을 담당한다.
마찬가지로, 도 6에 있어서 부호 E20, E21, E23으로 기재된 출사광은, 인접 화소에 영향을 미치는 일 없이, 화소 개구부(305)를 통해 표시 장치(350)의 외부를 향해 정당하게 출사되어, 표시의 역할을 담당한다.
투명 기판(102)의 외면(102T)에 대해 경사 방향으로 표시 장치(250)의 외부로부터 내부로 광이 입사하는 경우, 광의 입사 시 및 광의 반사 시의 양쪽에 있어서, 도 5에 도시하는 제2 블랙 매트릭스층(12)에 의해 재반사 억제의 효과가 얻어진다. 반투과막(10)의 투과율이 55％ 이상으로 높은 경우라도, 계산값 이상으로 반사광 억제의 효과가 얻어진다.
도 6에서는 도시되어 있지 않지만, 표시 기능층으로서 예를 들어, 액정층이 사용되고, 발광 소자(32)가 백라이트에 구비되는 미니 LED라고 상정하면, 발광 소자(32)로부터 발생한 출사광 E22, E24가 미광으로서 인접 화소로 들어가, 표시 콘트라스트가 저하되는 것을 이해할 수 있다.
도 6에 도시하는 발광 소자(32)가 마이크로 LED 혹은 유기 EL 발광층인 경우라도, 종래의 블랙 매트릭스 기판(300)이 사용되고 있으므로, 마찬가지로 발광 소자(32)로부터 발생한 출사광 E22, E24가 미광으로서 인접 화소로 들어가, 표시 콘트라스트가 저하되는 것을 이해할 수 있다.
이에 비해, 도 5에 도시하는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판(150)을 구비하는 표시 장치(250)에서는, 제2 블랙 매트릭스층(12)이 출사광 E12, E14(미광)를 커트하여, 미광이 인접 화소에 영향을 미치지 않는 것을 이해할 수 있다.
(변형예 1)
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판의 변형예 1을 부분적으로 도시하는 단면도이다. 반투과막(10)에 광학적으로 등방인 미립자(13)가 첨가되어 있지 않은 반투과막이 사용되고 있는 점에서, 도 7에 도시하는 블랙 매트릭스 기판(550)은 도 1에 도시하는 블랙 매트릭스 기판(150)과는 다르다.
이러한 블랙 매트릭스 기판(550)에 의하면, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어질 뿐만 아니라, 반투과막(10)에 미립자(13)가 첨가되어 있지 않으므로, 반투과막(10)의 구조가 간이해져, 블랙 매트릭스 기판의 비용 저감에 기여한다.
(변형예 2)
도 8은 본 발명의 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판의 변형예 2를 부분적으로 도시하는 단면도이다. 적색층(R), 녹색층(G), 및 청색층(B)의 착색층이 마련되어 있는 점에서, 도 8에 도시하는 블랙 매트릭스 기판(650)은 도 1에 도시하는 블랙 매트릭스 기판(150)과는 다르다.
제1 블랙 매트릭스층(11)의 복수의 제1 화소 개구부(11S)의 각각은, 착색층(CF)을 갖는다. 착색층(CF)은 적색층(R), 녹색층(G), 및 청색층(B)으로 구성되어 있다. 3개의 제1 화소 개구부(11S)에 대응하도록, 적색층(R), 녹색층(G), 및 청색층(B)이 제1 화소 개구부(11S)에 마련되어 있다.
특히, 적색층(R), 녹색층(G), 및 청색층(B)은, 제1 투명 수지층(21)과 반투과막(10) 사이에 있어서, 제1 블랙 매트릭스층(11)의 제1 화소 개구부(11S)에 마련되어 있다. 즉, 블랙 매트릭스 기판(650)은, 착색층(CF)을 추가한 블랙 매트릭스 기판(컬러 필터 기판)이다.
이러한 블랙 매트릭스 기판(650)에 의하면, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어질 뿐만 아니라, 컬러 필터 기판으로서의 기능을 갖는 블랙 매트릭스 기판을 실현할 수 있다.
(표시 장치)
상술한 제1 실시 형태, 변형예 1, 및 변형예 2에 관한 블랙 매트릭스 기판(150, 550, 650)이 적용되는 표시 장치를 구성하는 표시 기능층으로서, 액정층, 유기 EL 소자, 및 마이크로 LED 소자에서 선택할 수 있다. 표시 기능층은, 어레이 기판 상에 매트릭스상으로 배열시킨 TFT라고 호칭되는 복수의 박막 트랜지스터(능동 소자)로 구동된다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 표시 장치에 대해 설명하는데, 박막 트랜지스터의 도시를 생략하고 있다. 또한, 제1 실시 형태, 변형예 1, 및 변형예 2와 동일 부재에는 동일 부호를 붙여, 그 설명은 생략 또는 간략화한다.
(제2 실시 형태)
(마이크로 LED 표시 장치)
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 표시 장치를 도시하는 도면이며, 제1 실시 형태의 변형예 1에 관한 블랙 매트릭스 기판(550)이 적용된 마이크로 LED 표시 장치(750)를 부분적으로 도시하는 단면도이다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 마이크로 LED 표시 장치(750)가 구비하는 어레이 기판(501)을 부분적으로 도시하는 확대도이며, 박막 트랜지스터(68)의 위치를 도시하는 도면이다.
어레이 기판(501)의 표면(43) 상에는, 제4 절연층(47)이 형성되어 있다. 제4 절연층(47) 상에는, 박막 트랜지스터(68), 제4 절연층(47) 및 박막 트랜지스터(68)를 덮도록 형성된 제3 절연층(148), 박막 트랜지스터(68)의 채널층(58)에 대향하도록 제3 절연층(148) 상에 형성된 게이트 전극(55), 제3 절연층(148) 및 게이트 전극(55)을 덮도록 형성된 제6 절연층(49), 및 제6 절연층(49)을 덮도록 형성된 제1 평탄화층(96)이 차례로 적층되어 있다.
제1 평탄화층(96), 제6 절연층(49), 및 제3 절연층(148)에는, 박막 트랜지스터(68)의 드레인 전극(56)에 대응하는 위치에 콘택트 홀(93)이 형성되어 있다. 또한, 제1 평탄화층(96) 상에는, 채널층(58)에 대응하는 위치에 뱅크(94)(도 10 참조)가 형성되어 있다. 단면시(斷面視)에 있어서 서로 인접하는 뱅크(94) 사이의 영역에는, 즉, 평면시에 있어서 뱅크(94)에 둘러싸인 영역에는, 제1 평탄화층(96)의 상면, 콘택트 홀(93)의 내부, 및 드레인 전극(56)을 덮도록 반사 전극(89)(화소 전극)이 형성되어 있다. 또한, 반사 전극(89)은 뱅크(94)의 상면에는 형성되어 있지 않아도 된다. 반사 전극(89)은, 도전성의 접합층(77)을 통해 발광 소자(CHIP)의 하부 전극(88)과 전기적으로 접속되어 있다.
콘택트 홀(93)의 내부를 메우도록, 또한 반사 전극(89) 및 발광 소자(CHIP)를 덮도록 제2 평탄화층(95)이 형성되어 있다. 제2 평탄화층(95) 상에는, ITO(Indium Tin Oxide)라고 호칭되는 투명 도전막(76)이 형성되어 있고, 투명 도전막(76)에는 발광 소자(CHIP)를 구성하는 상부 전극(87)이 접속되어 있다. 또한, 투명 도전막(76) 상에는 보조 도체(75)가 형성되어 있고, 투명 도전막(76)은 보조 도체(75)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 투명 도전막(76)의 표면에는, 보조 도체(75)를 덮도록 밀봉층(109)(접착층)이 형성되어 있다. 보조 도체(75)는, 평면시에 있어서, 투명 도전막(76)의 저항값을 감소시키기 위한 도체이다.
뱅크(94)의 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 노볼락 페놀 수지 등의 유기 수지를 사용할 수 있다. 뱅크(94)에는 또한, 산화 실리콘, 산질화 실리콘 등의 무기 재료를 적층해도 된다.
제1 평탄화층(96) 및 제2 평탄화층(95)의 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 벤조시클로부텐 수지, 폴리아미드 수지 등을 사용해도 된다. 저유전율 재료(low-k 재료)를 사용할 수도 있다.
발광 소자(CHIP)는, 상부 전극(87), n형 반도체층(90), 발광층(92), p형 반도체층(91), 및 하부 전극(88)이, 이 순서로 적층된 구조를 갖는다. 바꾸어 말하면, 발광 소자(CHIP)는, 하부 전극(88) 상에 p형 반도체층(91), 발광층(92), n형 반도체층(90), 및 상부 전극(87)이, 이 순서로 적층된 구성을 갖는다. 도 10에 도시하는 바와 같이, LED 발광에 사용되는 전극은, 다른 면에 형성되며, 서로 대향하는 면에 형성되어 있다. 또한, 서로 평행이 되도록 적층되어 있는 n형 반도체층(90) 및 p형 반도체층(91)의 각각에 대향하는 면의 외측에 상부 전극(87) 및 하부 전극(88)이 배치되어 있다. 이러한 구조를 갖는 발광 소자(CHIP)를, 본 실시 형태에서는 수직형 발광 다이오드라고 호칭하고 있다. 단면시에 있어서, LED 구조가, 각뿔 형상 등의 이형인 경우, 본 발명의 수직형 발광 다이오드에 포함하지 않는다. LED 구조에 있어서 편측의 면에 전극이 나열되도록 형성되는 구조, 혹은 수평 방향으로 전극이 나열되도록 형성되는 구조는, 수평형 발광 다이오드라고 칭한다.
컬러 표시를 행하기 위해, 발광 소자(CHIP)로서, 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광의 LED 소자(마이크로 LED)를 사용할 수 있다. 이러한 LED 발광은, 적색, 녹색, 및 청색의 색 순도가 매우 높으므로 컬러 필터를 생략할 수 있다. 혹은, 청색 내지 근자외 파장 영역의 광을 발하는 1종의 LED 소자의 매트릭스를 사용해도 된다. 이 경우, LED 소자로부터 발광되는 청색 내지 근자외 파장 영역의 광을, 가시 영역의 적색, 녹색, 및 청색으로 파장 변환하는 3종류의 양자 도트의 층을 사용하여 컬러 표시가 행해진다.
발광 소자(CHIP)의 형상은, 예를 들어 평면시에 있어서, 한 변의 길이가 2㎛ 내지 50㎛인 정사각형 형상을 적용할 수 있다. 단, 정사각형이나 직사각형 이외의 형상이 적용되어도 된다. 혹은, 한 변의 크기를 50㎛ 이상으로 해도 된다. 또한, 평면시에 있어서, 각각 화소에는, 1개 혹은 2개 이상의 발광 소자를 실장하여 용장성을 부여할 수 있다. 발광 소자(CHIP)의 실장에서는, 예를 들어 정사각형 형상의 발광 소자(CHIP)의 방향을, 90도 단위로 랜덤하게 회전시켜 실장할 수 있다. 랜덤 실장함으로써, LED 결정 성장의 약간의 변동으로부터 발생하는 화면 전체의 색 불균일, 휘도 불균일을 경감할 수 있다.
접합층(77)은, 예를 들어 150℃ 내지 340℃의 온도 범위 내에서, 발광 소자(CHIP)의 하부 전극(88)과 반사 전극(89)을 융착시켜, 전기적인 접속을 할 수 있는 도전성 재료를 적용할 수 있다. 이 도전성 재료에는, 은, 카본, 그래파이트 등의 도전성 골재(conductive filler)를 열플로성 수지에 분산시켜도 된다. 혹은, 접합층(77)을, In(인듐), InBi 합금, InSb 합금, InSn 합금, InAg 합금, InGa 합금, SnBi 합금, SnSb 합금 등, 혹은 이들 금속의 3원계, 4원계인 저융점 금속을 사용하여 형성할 수 있다. 혹은, 이방성 도전막과 같은 두께 방향으로만 전기적 도통을 갖는 재료를 사용해도 된다.
(제3 실시 형태)
(유기 EL 표시 장치)
도 11은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 장치를 도시하는 도면이며, 제1 실시 형태의 변형예 2에 관한 블랙 매트릭스 기판(650)이 적용된 유기 EL 표시 장치(850)를 부분적으로 도시하는 단면도이다.
유기 EL 표시 장치(850)는, 블랙 매트릭스 기판(650)과 유기 EL층(80)을 구비한 어레이 기판(801)을 대향하도록 접합하여 구성되어 있다. 유기 EL층(80)은, 청색 발광의 유기 일렉트로루미네센스의 발광층이다. 블랙 매트릭스 기판(650)은 적색 변환층(CR), 녹색 변환층(CG), 및 청색 변환층(CB) 등의 색 변환층을 구비하고 있다. 색 변환층은, 청색 발광(근자외 영역을 포함해도 됨)을, 이 발광 파장보다 긴 파장의 광, 예를 들어 적색, 녹색, 및 청색의 광으로 변환하는 변환층이다. 색 변환층의 재료에는, 무기 형광체, 형광 염료, 양자 도트 등을 제시할 수 있다.
색 변환층(적색 변환층(CR), 녹색 변환층(CG), 및 청색 변환층(CB))과 반투과막(10) 사이에 컬러 필터를 삽입해도 된다. 색 변환층 중, 청색 변환층(CB)이 생략된 구성이 채용되어도 된다. 또한, 발광색의 색 순도의 개선이 진행되는 유기 EL 표시 장치에서는, 색 변환층을 생략하고 적색, 녹색, 및 청색 등의 컬러 필터를 배치하는 구성으로 할 수 있다.
다음으로, 유기 EL 표시 장치(850)의 구조에 대해 설명한다.
어레이 기판(801)의 기판(802)으로서는, 투명 기판에 한정할 필요는 없고, 예를 들어 적용 가능한 기판으로서, 유리 기판, 세라믹 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 실리콘, 탄화 실리콘이나 실리콘 게르마늄 등의 반도체 기판, 혹은 플라스틱 기판 등을 들 수 있다.
어레이 기판(801)의 기판(802) 상에는, 제4 절연층(47)이 형성되어 있다. 제4 절연층(47) 상에는, 박막 트랜지스터(도시하지 않음), 제4 절연층(47) 및 박막 트랜지스터를 덮도록 형성된 제5 절연층(248), 박막 트랜지스터의 채널층에 대향하도록 제5 절연층(248) 상에 형성된 게이트 전극, 제5 절연층(248) 및 게이트 전극을 덮도록 형성된 제6 절연층(49), 및 제6 절연층(49) 상에 형성된 제1 평탄화층(96)이, 차례로 적층되어 있다.
또한, 기판(802) 상에 형성되는 박막 트랜지스터로서는, 도 10에 도시하는 구조를 갖는 박막 트랜지스터(68)가 채용되어도 된다.
제1 평탄화층(96), 제6 절연층(49), 및 제5 절연층(248)에는, 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 대응하는 위치에 콘택트 홀이 형성되어 있다. 또한, 제1 평탄화층(96) 상에는, 채널층에 대응하는 위치에 뱅크(94)가 형성되어 있다. 단면시에 있어서 서로 인접하는 뱅크(94) 사이의 영역에 있어서는, 즉, 평면시에 있어서 뱅크(94)에 둘러싸인 영역에 있어서는, 제1 평탄화층(96)의 상면, 콘택트 홀(93)의 내부, 및 드레인 전극(156)을 덮도록 하부 전극(189)(화소 전극)이 형성되어 있다. 또한, 하부 전극(189)은 뱅크(94)의 상면에는 형성되어 있지 않아도 된다.
또한, 하부 전극(189), 뱅크(94), 및 제1 평탄화층(96)을 덮도록 홀 주입층(191)이 형성되어 있다. 홀 주입층(191) 상에는, 차례로 발광층(192), 상부 전극(187), 및 밀봉층(195)이 적층되어 있다.
하부 전극(189)(반사 전극)은, 후술하는 바와 같이, 은 혹은 은 합금층이 도전성 산화물층 사이에 끼움 지지된 구성을 갖는다.
하부 전극(189)은, 도전성 금속 산화물층 사이에 은 합금층이 끼움 지지된 3층 적층 구조를 가져도 된다. 상기 복합 산화물층을 도전성 금속 산화물층에 적용하고, 은 합금층의 막 두께를, 예를 들어 100㎚ 내지 250㎚의 범위 내, 혹은 300㎚ 이상의 막 두께로 설정하고, 도전성 금속 산화물층 사이에 은 합금층이 끼움 지지된 3층 적층 구조를 채용해도 된다. 이 경우, 가시광에 대해 높은 반사율을 갖는 하부 전극(189)을 실현할 수 있다. 예를 들어, 은 합금층의 막 두께를, 예를 들어 9㎚ 내지 15㎚의 범위 내로 하여, 가시광 투과성이 있는 3층 적층막을 상부 전극으로서 사용해도 된다. 또한, 도전성 금속 산화물은, 산화인듐 혹은 산화아연의 복합 산화물을 들 수 있다. 도전성 산화물로서 대표적인 ITO(산화인듐 및 산화주석을 포함하는 혼합 산화물)는, 산화물이 은 합금층(혹은 구리 합금층)보다 귀(noble)하다. 이 때문에, 선택적으로 은 합금(혹은 구리 합금층)이 에칭되어 버려, 3층의 선 폭이 다른 것으로 되기 쉽다. 그래서 산화인듐에, 산화아연, 산화갈륨, 산화안티몬 등의 이용성의 산화물을 첨가함으로써 부식 전위를 조정하여, 은 합금층(혹은 구리 합금층)과 부식 전위가 동일한 혼합 산화물층으로 해도 된다. 이들 도전성 금속 산화물 사이에 은 등을 끼움 지지하는 3층 적층막은, 마이크로 LED나 액정 표시 장치의 전극이나 도전 배선으로서 사용할 수 있다.
뱅크(94)의 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 노볼락 페놀 수지 등의 유기 수지를 사용할 수 있다. 뱅크(94)에는 또한, 산화 실리콘, 산질화 실리콘 등의 무기 재료를 적층해도 된다.
제1 평탄화층(96)의 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 벤조시클로부텐 수지, 폴리아미드 수지 등을 사용해도 된다. 저유전율 재료(low-k 재료)를 사용할 수도 있다.
(제4 실시 형태)
(액정 표시 장치)
도 12는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 표시 장치를 도시하는 도면이며, 제1 실시 형태의 변형예 2에 관한 블랙 매트릭스 기판(650)이 적용된 액정 표시 장치(950)를 부분적으로 도시하는 단면도이다.
도 12에 있어서, 편광판을 포함하는 광학 필름이나 확산판 등 광 제어 소자, 배향막 등의 도시는 생략하고 있다.
액정 표시 장치(950)는, 블랙 매트릭스 기판(650)과, 어레이 기판(901)과, 어레이 기판(901) 사이에 배치된 액정층(LC)과, 커버 유리(904)와, 백라이트 유닛(903)을 구비한다. 커버 유리(904)와 블랙 매트릭스 기판(650) 사이에 터치 패널을 추가해도 된다.
도 12에 있어서, 백라이트 유닛(903)은, 5㎛ 내지 100㎛ 사이즈의 LED 칩을 매트릭스상으로 배열한 직하형의 백라이트 유닛(이하, BLU)이며, 미니 LED라고 호칭된다. 미니 LED의 방식에서는, 통상, 액정 표시 장치(950)가 표시하는 영상에 맞추어, 표시 영역에 있어서 BLU의 발광을 부분적으로 떨어뜨리거나, 어두운 발광으로 하거나, 혹은 고휘도로 발광하거나 하는 로컬 디밍의 방법이 채용된다. 또한, 미니 LED에 사용되는 LED 칩 사이즈는, 상기 이외의 사이즈여도 된다.
종래의 액정 표시 장치에서는, 표시 기능층으로서 액정층만을 사용하여 표시면으로부터의 발광(밝기)을 컨트롤하여, 화상 표시를 행한다. 종래의 액정 표시 장치에서는, 영상이 표시되는 동안 백라이트는 점등 상태를 유지하므로, 액정층으로부터의 광 누설이 발생하기 쉽다. 이 때문에, 흑색 표시 상태라도 완전한 흑색 표시로 되지 않아, 콘트라스트가 저하된다는 결점이 있었다. 미니 LED의 방식에서는, 표시되는 영상의 내용에 따라, 예를 들어 표시 영역에 있어서의 발광을 부분적으로 오프로 하여 완전한 흑색 표시를 얻을 수 있다.
미니 LED를 포함하는 LED의 발광 효율은 유기 EL보다 훨씬 양호하다. 완전한 흑색 표시를 얻는 것이 가능한, 로컬 디밍 기술을 포함하는 미니 LED는 유기 EL을 능가할 가능성이 있다.
또한, 미니 LED에 사용하는 LED의 칩 사이즈로서는, 5㎛ 내지 100㎛의 사이즈를 들 수 있지만, 사이니지 등 대형의 표시 장치에서는 100㎛보다 큰 LED 칩을 사용해도 된다.
또한, 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광의 각각 LED 칩을 사용하는 대신에, 백색 발광의 LED 칩에 의한 미니 LED의 BLU와 컬러 필터를 함께 사용해도 된다. 이 경우, BLU 제어가 그 BLU의 배선을 포함하여 간편해진다.
또한, 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광을 시분할로 순차 행하는 필드 시퀀셜 기술을 적용하는 액정 표시 장치에서는 컬러 필터를 생략할 수 있다.
상술한 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판, 혹은 이 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치는 다양한 응용이 가능하다. 상술한 실시 형태에 관한 표시 장치가 적용 가능한 전자 기기로서는, 휴대 전화, 휴대형 게임 기기, 휴대 정보 단말기, 퍼스널 컴퓨터, 전자 서적, 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 헤드 마운트 디스플레이, 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 디지털 오디오 플레이어 등), 복사기, 팩시밀리, 프린터, 프린터 복합기, 자동 판매기, 현금 자동 입출금기(ATM), 개인 인증 기기, 광 통신 기기, IC 카드 등의 전자 디바이스 등을 들 수 있다. 상기한 각 실시 형태는, 자유롭게 조합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 관한 블랙 매트릭스 기판이 탑재된 전자 디바이스에는, 안테나를 더 탑재하여 통신이나 비접촉으로의 수전 급전을 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시 형태를 상기에서 설명해 왔는데, 이들은 본 발명의 예시적인 것이며, 한정하는 것으로서 고려되어서는 안되는 것을 이해해야 한다. 추가, 생략, 치환, 및 그 밖의 변경은, 본 발명의 범위로부터 일탈하는 일 없이 행할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되어 있다고 간주되어서는 안되며, 청구범위에 의해 규정되어 있다.
10: 반투과막
11: 제1 블랙 매트릭스층(블랙 매트릭스층)
12: 제2 블랙 매트릭스층(블랙 매트릭스층)
13: 미립자
21: 제1 투명 수지층
22: 제2 투명 수지층
43: 표면
47: 제4 절연층
49: 제6 절연층
55: 게이트 전극
56: 드레인 전극
58: 채널층
68: 박막 트랜지스터
75: 보조 도체
76: 투명 도전막
77: 접합층
80: 유기 EL층
88: 하부 전극
90: n형 반도체층
91: p형 반도체층
93: 콘택트 홀
94: 뱅크
95: 제2 평탄화층
96: 제1 평탄화층
148: 제3 절연층
156: 드레인 전극
189: 하부 전극
191: 홀 주입층
248: 제5 절연층
750: 마이크로 LED 표시 장치
850: 유기 EL 표시 장치
903: 백라이트 유닛
904: 커버 유리
950: 액정 표시 장치
87, 187: 상부 전극
92, 192: 발광층
102, 310: 투명 기판
109, 195: 밀봉층
205, 305: 화소 개구부
202, 302, 802: 기판
150, 300, 550, 650: 블랙 매트릭스층
250, 350, 750, 850: 표시 장치
201, 301, 501, 801, 901: 어레이 기판
102T: 외면
11S: 제1 화소 개구부
12S: 제2 화소 개구부
31, 89, 121: 반사 전극
32, 122, CHIP: 발광 소자
B: 청색층(착색층)
BW1, BW2: 선 폭
CB: 청색 변환층
CF: 착색층
CG: 녹색 변환층
CR: 적색 변환층
G: 녹색층(착색층)
IL1, IL2, IL3: 외부 광
LC: 액정층
R: 적색층(착색층)
RL1, RL2, RL3: 반사광

Claims (9)

  1. 투명 기판과,
    상기 투명 기판 상에 형성된 반투과막과,
    상기 반투과막의 두께 방향에 있어서, 상기 반투과막과 접촉하도록 상기 반투과막 상에 형성되고, 복수의 제1 개구부를 구비하는 제1 블랙 매트릭스층과,
    상기 제1 블랙 매트릭스층을 덮도록 상기 반투과막 상에 형성된 투명 수지층과,
    상기 투명 수지층 상에 형성되고, 복수의 제2 개구부를 구비하는 제2 블랙 매트릭스층을
    구비하고,
    상기 반투과막이 형성된 상기 투명 기판의 면과는 반대측의 면에서 본 평면시에 있어서, 상기 반투과막은, 복수의 상기 제1 개구부와 상기 제1 블랙 매트릭스층을 덮도록 겹쳐지고,
    평면시에 있어서, 복수의 상기 제2 개구부의 위치는, 복수의 상기 제1 개구부의 위치에 대응하고 있는,
    블랙 매트릭스 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반투과막은, 안료로서 카본을 함유하고,
    가시광에 대한 상기 반투과막의 투과율은, 98％ 내지 60％의 범위 내에 있는,
    블랙 매트릭스 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반투과막은,
    카본과, 광학적으로 등방인 미립자와, 상기 카본 및 상기 미립자가 분산된 수지를 갖는 분산체인,
    블랙 매트릭스 기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 미립자는, 실리카의 미립자인,
    블랙 매트릭스 기판.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 수지와, 상기 카본과, 상기 미립자를 포함하는 전고형분을 100질량％로 하여,
    상기 카본의 양은, 0.5질량％ 내지 15질량％의 범위 내에 있고,
    상기 미립자의 양은, 1질량％ 내지 30질량％의 범위 내에 있는,
    블랙 매트릭스 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 블랙 매트릭스층의 선 폭은, 제1 블랙 매트릭스층의 선 폭보다 작은,
    블랙 매트릭스 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 블랙 매트릭스층은, 근적외 영역에 대한 광 투과성을 갖는,
    블랙 매트릭스 기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 블랙 매트릭스층의 복수의 상기 제1 개구부의 각각은, 착색층을 갖는,
    블랙 매트릭스 기판.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 블랙 매트릭스 기판과,
    표시 기능층과,
    복수의 능동 소자를 구비하는 어레이 기판을
    구비하는, 표시 장치.
KR1020217011985A 2018-12-05 2018-12-05 블랙 매트릭스 기판, 및 블랙 매트릭스 기판을 구비한 표시 장치 KR102644037B1 (ko)

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