KR100286064B1 - 칼라필터를 구비한 전기광학장치 - Google Patents

Abstract

스페이서(13)와 단부(6)의 압력에도 견디기 충분하게 경화된 칼라 필터(3)용 상부 피복(4,6)이 충분한 스텝 피복이 가능하도록 경사진다. 이 상부 피복은 플렉소그라프 프레싱 방법에 의해 얻어질 수 있다.

Description

칼라 필터를 구비한 전기 광학 장치

제1도는 본 발명에 따른 표시 장치의 일부를 개략적으로 도시하는 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

5 : 상부 피복 8 : 지지판

9 : 전극

본 발명은 적어도 일부가 상부 피복으로 피복된 칼라 필터를 갖는 기판을 구비하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 또한 그러한 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

상술한 칼라 필터는, 예컨대 액정 표시 장치와 같은 전기광학 표시 장치에 사용되어도 좋지만, 또한 예컨대 화상을 촬상하기 위한 전하 결합 소자 등에 사용되어도 좋다. 그러한 칼라 필터는 통상의 칼라 픽셀 패턴을 구비하고 있지만, 또한 소위 "블랙 매트릭스"를 구비하여도 좋다.

서두에서 상술된 유형의 장치는 예컨대 미국 특허 제4,744,637호에 기재된 액정 표시 소자에 사용되고 있다. 이 특허에는 지금까지 통상적으로 되어 있는 상부 피복에 비해, UV 조사에 민감하지 않고, 전극이 후속 공정에서 설치될 때, 거의 굴곡이 되지 않도록 하는 열 팽창 계수를 갖는 상부 피복에 대해 기재하고 있다. 만족할만한 결과가 SiO₂를 포함하는 상부 피복으로 명백히 달성되지만, 아크릴 포토세팅(photosetting) 수지가 사용되는 경우에는 굴곡이 심하게 발생한다.

특히, 이런 유형의 상부 피복이, 액정 표시 소자에 사용되는 때, 많은 조건을 만족해야만 한다.

예컨대, 이와같은 상부 피복은 후속 제조 스텝에 대해 내성을 가지고 있어야한다. 그 후속 스텝으로는, 예컨대 산화 인듐 주석과 같은 투명한 도체 트랙을 설치하는 것이 있다. 이 상부 피복은 사용된 에칭 재료에 대해 내성을 가지고 있어야 하고, 또한 사용된 온도에서 상부 피복 및/또는 칼라 필터에 굴곡이 없어야 한다. 산화 인듐 주석의 이 증착에 사용된 온도는, 도체 트랙의 저항이 그 때 최소로 되기 때문에, 높은 온도(180° - 200°)로 선택하는 것이 좋다.

또한, 이 상부 피복은, 이미 다른 접속 트랙이 기판의 그 영역에 예컨대 글래스 상의 칩(chip-on-glass) 접속을 위해 존재하고 있기 때문에, 실제 표시 부분을 초과하여 연장되지 않는 것이 좋다. 그 때문에, 상부 피복이 패턴 처리될 수 있다면 유리하다. 따라서, 상부 피복은 갑자기 종료되어서는 안된다. 그 이유는 그 때 단부를 초과하여 연장되는 도체 트랙의 단부 영역에 균열이 발생할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 상부 피복은 액정층 두께를 결정하는 스페이서에 의한 톱니와 같은 홈(indentation)에도 견딜 수 있어야 한다.

본 발명의 한 목적은 상술한 요구를 가능한 충분히 만족하는 상부 피복을 제공하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 장치는, 상부 피복이 형성된 경화 아크릴 수지를 포함하고, 그 단부의 적어도 1부분에서 두께가 격감하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 그러한 경도(硬度)와, 스크래치(scratch)에 대해 내성을 갖는 중합가능한 수지의 상부 피복을 플렉소그래프(flexographic) 기술 또는 예컨대 스탬프 기술의 사용으로 제공할 수 있다는 인식을 토대로 하고 있다.

이러한 점에서, 아크릴 수지를 갖는 상부 피복의 사용이 EP-A 제0266218호에 공지되어 있다는 점을 주목하라. 그러나, 이 경우는 열경화성(thermosetting)의 수지에 관계된 것이고, 경사 단부의 제조에 대해서는 어떤 것도 설명하고 있지 않다.

상부 피복의 패턴 처리는, 예컨대 에폭시 및 폴리마이드(polymide) 수지에 대해서는 충분히 가능하지만, 그것에 의해 발생된 층은 스페이서의 압력에 의해 손상될 수 있고, 또는 어느 정도의 흠(indentation)에 의해 영향을 (그 위치에도 의존할 수 있지만) 받을 수 있을 정도로 약하기 때문에(soft), 액정층의 두께 변화를 초래하게 된다. 또한, 그러한 층은 전극의 설치와 같이 상기 후속하는 공정 스텝(온도, 에칭제)에 가끔 내성이 약해지곤 한다.

상부 피복은 그 단부에서 30°보다 작은 경사로 감소하는 것이 좋고, 실제로 1° 내지 2°의 경사가 실현되고 있다.

전체적으로 살펴보면, 칼라 필터의 외측의 상부 피복은, 기판 또는 공정 파라미터에 따라, 약간 반대 방향으로 연장하여도 좋은 경사 각도에서 국부적으로 변화할 수 있으며, 이 반대 방향으로 변화하는 경사는 거의 통상적으로 2° 이하로 되어 있다.

상기 상부 피복은, 아크릴 수지 중합에 의해 제조되고, 적어도 4H의 연필의 경도(hardness)를 갖는 것이 양호하다. 이 목적을 위해, 아크릴 수지로서, 트리-메틸올 프로판 트리아크릴레이트(tri-methylol propanetriacrylate), 펜타-에리트리톨 트리아클리레이트(penta-erithrytol triacrylate) 및 펜타-에리트리톨 테트라-아크릴레이트(penta-erithrytol tetra-acrylate)가 사용된다.

상부 피복을 구비한 기판은 또한 액정 표시 소자 이외의 전기광학 표시 소자에 사용되어도 좋다.

본 발명의 제조 방법은, 기판을 클리닝 스텝에서 클리닝 처리한 후, 칼라 필터 영역에 상부 피복용 재료를 도포하고, 그 상부 피복을 패턴 처리한 후, 상부 피복용 재료를 UV 조사에 의해 경화 처리하는 것을 특징으로 한다.

클리닝 스텝은 산소 플라즈마 처리 또는 UV 오존 처리이어도 좋다.

상기 재료는 플렉소그래픽 압축 방법 또는 스탬프 기술의 사용으로 패턴 처리된다.

상기 재료가 패턴 처리된 후, 경화되기 까지는 5 내지 10 분의 시간이 걸리며, 이것은 양호하게는 불활성 분위기 내에서 일어난다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이들 양상 및 다른 양상에 대해 상세하게 설명한다.

제 1 도는 글래스, 석영 또는 다른 적절한 재료의 제 1 지지판(2)을 갖는 표시 장치(1)의 일부를 개략적으로 도시하고 있다. 이 예에서는, 픽셀에 대응하는 칼라 셀(적(R), 녹(G), 청(B))을 포함하는 칼라 필터(3)가 통상의 액정 기술 방법으로 지지판(2) 상에 형성된다. 더욱이, 이 칼라 필터는 이른바 "블랙 매트릭스"를 갖고 있어도 좋다.

칼라 필터(3)는 본 발명에 따라 중합 아크릴 수지로 되어 있고, 예컨대 1°내지 2°의 경사로, 단부(영역 6) 영역에서 두께가 격감하는 상부 피복(5)을 구비하고 있다. 그러한 상부 피복의 제조 공정을 이하에서 상세히 설명한다.

상부 피복(5)은 예컨대 투명한 산화 인듐 주석(ITO) 전극으로 구성된 메탈리제이션(metallization) 패턴(7)을 그 위에 구비하고 있다. 메탈리제이션 패턴이 제공되기 전에 SiO₂의 얇은 층이 증착된다. 본 발명에 따른 장치에서, 산화 인듐 주석은 상부 피복(5)이 굴곡이 되지 않게 비교적 높은 온도에서 증착된다(필요하다면 어니얼링된다). 그러한 높은 증착 온도는 ITO 전극이 꽤 낮은 저항을 갖도록 한다. ITO 층을 패턴 처리하는 것에 사용하기에 가능한 에칭 배스(etching baths)는 상부 피복(5)에 침투하지 못한다.

이 장치는 또한 픽셀을 한정하는 전극(9)이 그 위에 형성된 제 2 지지판(8)을 구비하고, 전극(9)과 메탈리제이션 패턴(7)은 크로스 바 시스템을 구성하며, 그 교점에서 픽셀을 한정하거나(수동 구동), 전극(9)이 스위칭 소자와, 구동 및 데이터 라인의 시스템에 의해 구동되는 화상 전극을 구성하기 때문에(능동 구동), 후자의 경우, 전극(7)은 1개의 평탄한 구조를 가지고 있어도 좋다.

액정 재료층(11)은 2개의 지지판(2,8) 사이에 존재하고, 필요한 경우에 보호 /배향층(10)을 갖는다. 2개의 지지판은 시일링 단부(12)와 스페이서(13)에 의해 서로 거의 일정한 거리로 유지된다. 이 장치는 또한 통상의 방법으로 편광자, 반사기 등을 구비하여도 좋다.

단부 영역(영역6)에서, 상부 피복은, 메탈리제이션 패턴(7)이 나쁜 스텝 피복으로 인한 파손의 위험이 없이 상기 영역에 형성될 수 있도록, 격감한다.

본 발명의 상부 피복(5, 6)은 강하므로(hard)(이에 의해 스크래치 내성을 갖는다), 스페이서(13)의 영역에 의해 이 층에 흠(indentation)이 생길 위험이 없어지게 된다.

상부 피복(5, 6)은 아래와 같이 제조된다. 기본 재료는, 예컨대 글래스 판으로, 그 위에는, 칼라 필터(4)와, 필요하다면, 실제 표시 부분의 외측에, 예컨대 글래스 상의 칩 어셈블리(chip-on-glass assembly)를 위한 전부 다른 메탈리제이션 트랙이 설치된다. 이들 다른 메탈리제이션 트랙의 충분한 접촉을 보장하기 위해, 상부 피복(5,6)을 패턴 처리하는 것이 바람직하다.

상부 피복을 충분하게 고착하기 위해, 기판(2) 및 칼라 필터(3)는 예컨대 짧은 산소 플라즈마 처리(10-20초) 전에 클리닝 처리되며, 짧은 산소 플라즈마 처리를 UV 오존처리(0.5-10분)로 대체하는 것도 가능하다.

이어서, 상부 피복 패턴(5)이 플렉소그래프 기법에 의해 형성된다. 프레스 (press) 처리를 위한 재료, 이 예에서는 아크릴 수지가, 설치하기 위한 패턴을 갖는 러버(rubber)형의 판을 통해 글래스 판 위에 형성된다. 아크릴 수지(예컨대, 트리메틸올 프로판 트리아세테이트)는, 이 재료가 프레스 처리를 위한 정확한 점도 (粘度)를 갖는 비율로, 모노머(monomer) 및 디이머(dimer)를 구비하고 있다. 이 플렉소그래프 기법을 가능하게 하기 위해, 용제(溶劑)는 사용되지 않는다. 그러므로, 다른 프레스(press) 처리용으로 가능한 보조 재료가 추가되어도 좋다(계면활성제, UV 개시제).

러버 형의 판 대신에 스탬프가 사용되어도 좋다.

최대의 층 두께는, 프레스 처리 직후, 0.5 내지 3(micrometers)이다.

다음에, 상기 층을 단시간(5-10분) 동안 그 상태로 두면, 어느 거리까지 자유롭게 흐르기 때문에, 부분(6)을 형성한다. 최종적으로, 층(5,6)은 UV 조사에 의해 경화되고, 그 때 산소는 제거된다. 산소의 존재는, 폴리머 중합과 폴리머의 교차 결합(cross-linking)에 의해 층(5,6)을 약하게 하고, 상술한 단점을 가지게 된다. 이렇게 하여 얻어진 아크릴 수지는 표시 장치의 후속 제조 공정 스텝(고온, 프레싱, 각종 에칭제)에도 충분한 내성을 갖게 될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정된 것은 물론 아니고 각종 변형이 가능하다. 예컨대, 액정 효과를 토대로 하지 않고 다른 표시 장치가 그러한 기판 상에 설치될 수 있고, 상부 피복은 또한 다른 칼라 필터, 예컨대 CCD용으로 사용될 수 있다.

Claims (5)

1. 칼라 요소들(4)의 배열을 갖는 칼라 필터(3)를 구비한 제 1 기판(2)으로서, 상기 칼라 필터(3)의 표면은 경화된 아크릴 수지를 포함한 보호층(6)을 적어도 부분적으로 구비하는, 상기 제 1 기판(2)과, 제 2 기판(8), 및 상기 2개의 기판 사이에 배치된 전기 광학 매체(11)를 구비하는 전기 광학 장치(1)에 있어서, 상기 보호층(6)은, 상기 칼라 필터(3)의 주변 단부의 외측부에 상기 제 1 기판(2)에 대해 경사진 표면을 가지고 있어, 상기 보호층의 두께가 상기 칼라 필터(3)의 상기 주변 단부로부터 외측 방향으로 감소하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 보호층(6)은 두께가 최대 30°의 경사로 감소하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
3. 제1 또는 2항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 트리-메틸올 프로판 트리아크릴레이트(tri-methylol propanetriacrylate), 펜타-에리트리톨 트리아클리레이트(penta-erithrytol triacrylate) 및 펜타-에리트리톨 테트라-아크릴레이트(penta-erithrytol tetra-acrylate)를 포함하는 그룹에서 적어도 1개의 대표적인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
4. 제1 또는 제2항에 있어서, 상기 보호층(6)은 메탈리제이션 패턴(7)을 수반하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
5. 제1 또는 제2항에 있어서, 상기 보호층(6)은 플렉소그래픽 프레싱 (flexographic pressing) 방법 또는 스탬프에 의해서 패턴 처리된 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.

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