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KR100630587B1 - 컬러 필터의 제조 방법, 표시 장치의 제조 방법과 그 제조 장치, 및 전자 기기의 제조 방법 - Google Patents

컬러 필터의 제조 방법, 표시 장치의 제조 방법과 그 제조 장치, 및 전자 기기의 제조 방법 Download PDF

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KR100630587B1
KR100630587B1 KR1020037000966A KR20037000966A KR100630587B1 KR 100630587 B1 KR100630587 B1 KR 100630587B1 KR 1020037000966 A KR1020037000966 A KR 1020037000966A KR 20037000966 A KR20037000966 A KR 20037000966A KR 100630587 B1 KR100630587 B1 KR 100630587B1
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사쿠라다가즈아키
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

기판 상에 반사층과 색층으로 이루어진 복수의 화소를 구비한 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법으로서, 화소가 배치되는 각 화소 영역을 구획하는 구획부를 형성하는 공정과, 각 화소 영역 내에 제 1 액상 재료를 액체방울 토출(吐出)법에 의해 토출하여 반사층을 형성하는 공정과, 각 화소 영역 내에 상기 색층을 형성하는 공정을 구비한다. 이에 의해, 포토리소그래피 공정 등의 번잡한 공정이 불필요해지고, 단시간, 저에너지, 저비용으로 컬러 필터를 제조할 수 있다.
기판, 반사층, 액상 재료, 액체방울, 화소, 구획부

Description

컬러 필터의 제조 방법, 표시 장치의 제조 방법과 그 제조 장치, 및 전자 기기의 제조 방법{PRODUCTION METHOD FOR COLOR FILTER, PRODUCTION METHOD FOR DISPLAY UNIT, PRODUCTION DEVICE FOR DISPLAY UNIT AND PRODUCTION METHOD FOR ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 반사형 컬러 액정 표시 장치 등에 이용되는 컬러 필터의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다. 또한, 상기 컬러 필터를 구비한 표시 장치나 전자 기기의 제조 방법, 및 컬러 필터에 관한 것이다.
최근, 백 라이트가 없어도 주위의 광을 유효하게 이용하여 화상 표시 가능한 반사형 디스플레이 장치의 기술이 개발되고 있어, 박형, 경량 및 저소비 전력화가 우수해지고 있다. 이 반사형 디스플레이는 기판 상에 반사층과 색층이 순차 형성된 컬러 필터를 구비하고 있다.
또한, 반사층을 광투과성을 가진 반투과층으로서 형성한 반투과형 디스플레이 장치도 개발되고 있다. 이 반투과형 디스플레이 장치에 의하면, 밝은 곳에서는 주위의 광을 이용하여 반사형의 장치로서 이용할 수 있고, 어두운 곳에서는 백라이트를 이용하여 투과형의 표시 장치로서 이용할 수 있다.
상술한 반사층을 형성하는 방법으로서, 종래 스퍼터법 또는 진공 증착법 등으로 알루미늄 합금이나 은합금을 성막하는 것이 행해져 왔다.
또한, 일본국 특개평7-19121l호 공보에는, 기판 상에 고(高)반사성의 도전막과, 투명한 도전막을 적층시켜, 도전막과 광도전막을 이용하여, 전자 사진 방식으로 착색 패턴을 형성하고, 도전막은 반사층으로서 이용하는 것이 개시되어 있다.
또한, 일본국 특개평l0-968l1호 공보에는, 기판 상에 적어도 3색의 착색층을, 반사층을 사이에 끼우는 형태로 형성하고, 레이저 조사에 의해 상층부를 증산(蒸散)시켜, 하층의 착색층을 노출시킴으로써, 반사형 컬러 필터를 형성하는 것이 개시되어 있다.
종래의 스퍼터법이나 진공 증착법에 의해 반사층을 형성하는 방법에서는, 기판 표면 처리, 착색층 형성에 이를 때까지 적어도 4회의 포토리소그래피 공정을 필요로 하기 때문에, 막대한 공정수, 시간이 걸려 제조 수율의 저하의 원인이 되고 있었다.
또한, 상기 일본국 특개평7-191211호 공보에 기재된 방법에서는, 포토리소그래피와 비교하여 착색층 형성 시의 공정수는 적지만, 각 착색층 및 블랙 매트릭스의 형성 시에 포토마스크를 필요로 하며, 진공 증착 장치나 코로나 대전기 등의 장치가 별도로 필요하다. 또한, 토너로서 전기 절연성 물질만 이용할 수 없기 때문에, 조건이 제약된다.
또한, 상기 일본국 특개평10-96811호 공보에 기재된 방법에서는, 포토 마스크를 필요로 하고 있지 않지만, 상부 착색층이 하부 착색층의 영향을 받을 가능성이 있다. 더욱이, 레이저광으로 증산시키기 때문에 미세한 패턴 가공이 곤란하다. 또한, 기판 처리면에 약 3㎛의 단차(段差)가 가능하기 때문에, 액정층 두께 차에 의한 휘도 불균일이 생기기 쉽다.
본 발명은 포토리소그래피 공정 등의 번잡한 공정이 불필요해지고, 단시간, 저에너지, 저비용으로 반사형 컬러 필터 및 표시 장치의 제조를 가능하게 하는 방법을 제 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 기판 상에 반사층과 색층으로 이루어지는 복수의 화소를 구비한 컬러 필터의 제조 방법으로서, 상기 화소가 배치되는 각 화소 영역을 구획하는 구획부를 형성하는 공정과, 상기 각 화소 영역 내에 제 1 액상 재료를 액체방울 토출(吐出)법에 의해 토출하여 상기 반사층을 형성하는 공정과, 상기 각 화소 영역 내에 상기 색층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 색층을 형성하는 공정은 제 2 액상 재료를 액체방울 토출법에 의해 토출하는 공정을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 반사층은 광투과성을 가진 반투과 반사층으로 해도 좋다. 상기 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 액상 재료는 광의 산란재를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제조 방법에 있어서, 상기 반사층과 상기 색층 사이에 산란층을 형성하는 공정을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제조 방법에 있어서, 액티브 매트릭스 기판 상에 상기 구획부, 반사층 및 색층을 일체적으로 형성해도 좋다.
본 발명의 표시 장치의 제조 방법은 상기 방법에 의해 제조된 컬러 필터를 이용하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 표시 장치의 제조 방법은 액체방울 토출법에 의해 반사층을 형성하는 공정과, 상기 반사층 상에 EL 소자를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자 기기의 제조 방법은 상기 방법에 의해 제조된 표시 장치를 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상에 반사층을 구비한 표시 장치의 제조 장치로서, 상기 반사층을 형성하기 위한 액상 재료를 상기 기판 상에 액체방울 토출법에 의해 토출하는 토출부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 컬러 필터는 기판 상에 반사층과 색층으로 이루어진 복수의 화소를 구비하고, 상기 각 화소가 배치되는 각 화소 영역을 구획하는 구획부를 구비하고, 상기 반사층 및 상기 색층은 상기 구획부에 의해 다른 화소의 반사층 및 색층과 분리되어 있다.
본 발명의 표시 장치는 상기의 컬러 필터를 구비하고 있고, 본 발명의 전자 기기는 이 표시 장치를 구비하고 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 제조 장치의 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 의한 제조 장치 및 제조 방법에 의해 제조되는 컬러 필터의 부분 단면도이다.
도 3은 제 1 실시 형태에 의한 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 제조 공정 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 컬러 필터를 이용하여 제조되는 컬러 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 컬러 필터의 변형예를 나타내는 요부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 표시 장치 중 일렉트로루미네선스 표시 장치의 요부 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전자 기기의 예를 나타내는 사시도이다.
또한, 도면 중에서 부호 l00은 제조 장치, 200 및 500은 컬러 필터, 300은 컬러 액정 표시 장치(표시 장치)이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
(1. 제조 장치의 구성)
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 제조 장치의 개략 사시도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 제조 장치(100)는 잉크젯 헤드군(1), X방향 구동축(4), Y방향 가이드축(5), 제어 장치(6), 재치대(7), 클리닝 기구부(8), 베이스(9)를 구비하고 있다.
잉크젯 헤드군(1)은 소정색의 잉크를 노즐(토출구)로부터 토출하여 컬러 필터용 기판(101)에 부여하는 잉크젯 헤드(후술)를 구비하고 있다.
재치대(7)는 이 제조 장치에 의해서 잉크를 부여하는 컬러 필터용 기판(101)을 재치하는 것으로, 이 기판(101)을 기준 위치에 고정하는 기구를 구비한다.
X방향 구동축(4)에는 X방향 구동 모터(2)가 접속되어 있다. X방향 구동 모 터(2)는 스텝 모터 등이고, 제어 장치(6)로부터 X축 방향의 구동 신호가 공급되면, X방향 구동축(4)을 회전시킨다. X방향 구동축(4)이 회전되면, 잉크젯 헤드군(1)이 X축 방향으로 이동한다.
Y방향 가이드축(5)은 베이스(9)에 대하여 움직이지 않게 고정되어 있다. 재치대(7)는 Y방향 구동 모터(3)를 구비하고 있다. Y방향 구동 모터(3)는 스텝 모터등이고, 제어 장치(6)로부터 Y축 방향의 구동 신호가 공급되면, 재치대(7)를 Y축 방향으로 이동시킨다.
제어 회로(6)는 잉크젯 헤드군(1)의 각 헤드에 잉크방울의 토출 제어용 전압을 공급한다. 또한, X방향 구동 모터(2)에 잉크젯 헤드군(1)의 X축 방향의 이동을 제어하는 구동 펄스 신호를, Y방향 구동 모터(3)에 재치대(7)의 Y축 방향의 이동을 제어하는 구동 펄스 신호를 공급한다.
클리닝 기구부(8)는 잉크젯 헤드군(1)을 클리닝하는 기구를 구비하고 있다. 클리닝 기구부(8)에는 도시되지 않은 Y방향의 구동 모터를 구비한다. 이 Y방향의 구동 모터의 구동에 의해, 클리닝 기구부(8)는 Y방향 가이드축(5)을 따라 이동한다. 클리닝 기구부(8)의 이동도 제어 장치(6)에 의해서 제어된다.
(2. 컬러 필터의 구성)
도 2는 본 발명의 실시 형태에 의한 제조 장치 및 제조 방법에 의해 제조되는 컬러 필터의 부분 단면도이다. 도 2의 (a)는 제 1 실시 형태이고, 도 2의 (b)는 제 2 실시 형태를 나타낸다.
컬러 필터(200)는 기판(12) 상에 매트릭스 형상으로 나열된 화소를 구비하 고, 화소와 화소의 경계선은 차광성의 구획부(14)에 의해서 구획되어 있다. 화소 하나하나에는 적(R), 녹(G), 청(B) 중 어느 하나의 잉크가 도입되어 있다. 적, 녹, 청의 배치는 이른바 모자이크 배열이라도 좋고, 스트라이프 배열, 델타 배열 등, 기타의 배치로 해도 상관없다.
도 2의 (a)에 나타낸 제 1 실시 형태에서는, 기판(12) 상의 구획부(14)가 형성되어 있지 않은(제거된) 부분에, 반사층(22), 산란층(21), 색층(20)이 적층되어 있다. 반사층(22)은 은, 알루미늄 또는 은 합금, 알루미늄 합금 등으로 구성된다. 반사층은 광투과성을 가지고 있지 않은 것으로 해도 좋고, 광투과성을 가지는 반투과 반사층으로 해도 좋다. 산란층은 TiO2 등의 금속 산화물을 코팅한 운모 등으로 이루어지고, 광을 산란시켜 산란 특성을 높이는 기능을 가진다. 반사층 및 산란층 에서의 반사 특성 내지 산란 특성은 R, G, B의 색마다 바꾸어 색 밸런스를 조정해도 좋다. 구획부(l4) 및 색층(20) 상면에는 도시되지 않은 오버코트층 등이 형성된다.
도 2의 (b)에 나타낸 제 2 실시 형태에서는, 기판(12) 상의 구획부(14)가 형성되어 있지 않은 부분에, 반사층(22) 및 색층(20)이 적층되어 있다. 특히 이 실시 형태에서는, 반사층(22)은 대략 구형의 알루미나 또는 티타니아 등으로 이루어진 비즈(23)를 구비하고 있다. 이 비즈는 반사층(22)의 표면 형상에 요철을 부여하여 광을 산란시켜, 반사층(22)의 산란 특성을 향상시킨 것이다. 비즈의 입경은 서브 마이크로미터로부터 수 마이크로미터 정도가 바람직하다.
(3. 컬러 필터의 제조 방법)
도 3은 제 1 실시 형태에 의한 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 제조 공정 단면도이다.
(3-1. 구획부 형성 공정)
판 두께 0.7mm, 세로 47cm, 가로 37cm의 무알칼리 유리로 이루어지는 투명 기판(12)의 표면을, 열농황산에 과산화 수소수를 1중량% 첨가한 세정액으로 세정하고, 순수한 물로 린스한 후, 에어 건조를 행하여 청정 표면을 얻는다. 이 표면에, 스퍼터법에 의해 크롬막에 의한 금속층을 평균 0.2㎛의 막두께로 형성한다.
이 기판을 핫 플레이트 상에서, 80℃로 5분간 건조시킨 후, 금속층의 표면에 스핀 코트에 의해 포토레지스트층을 형성한다. 이 기판 표면에 필요한 매트릭스 패턴 형상을 묘화(描畵)한 마스크 필름을 밀착시키고, 자외선으로 노광을 행한다. 다음에, 이것을 수산화칼륨을 8중량%의 비율로 포함하는 알칼리 현상액에 침지시켜서 미노광 부분의 포토레지스트를 제거하여, 레지스트층을 패터닝한다. 계속하여, 노출한 금속층을 염산을 주성분으로 하는 에칭액으로 에칭 제거한다. 이와 같이 하여 소정의 매트릭스 패턴을 가지는 차광층(블랙 매트릭스)(16)을 얻을 수 있다(도 3: S1).
이 기판 상에, 네거티브형의 투명 아크릴계의 감광성 수지 조성물을 역시 스핀 코트법으로 더 도포한다. 이것을 100℃로 20분간 프리 베이크한 후, 소정의 매트릭스 패턴 형상을 묘화한 마스크 필름을 이용하여 자외선 노광을 행한다. 미노광 부분의 수지를 역시 알칼리성의 현상액으로 현상하고, 순수한 물로 린스한 후 스핀 건조한다. 최종 건조로서의 애프터 베이크를 200℃로 30분간 행하고, 수지부를 충분히 경화시킴으로써 뱅크층(17)이 형성되고, 차광층(16) 및 뱅크층(l7)으로 이루어진 구획부(14)가 형성된다(도 3 : S2).
(3-2. 반사층 및 산란층 형성 공정)
다음으로, 구획부(14)로 구획되어 형성된 모든 화소 영역에, Ag 콜로이드 분산액을 액체방울 토출법, 특히 여기에서는 잉크젯 방식에 의해 도포한다. 잉크젯 헤드에는 피에조압전효과를 응용한 정밀 헤드를 사용하고, 미세한 액체방울을 각 화소 영역에 예를 들면 10방울씩 토출한다. 도포 후 베이크하여 건조시킴으로써 반사층(22)이 형성된다(도 3 : S3).
여기에서, 제 1 실시 형태에 의한 컬러 필터(도 2의 (a))의 제조 방법에서는, Ag 콜로이드 분산액의 도포, 건조 및 베이크 후, TiO2나 Fe2O3 등의 금속 산화물을 코팅한 백운모를 분산질로 한 분산액을 잉크젯에 의해 모든 화소 영역에 도포한다. 도포 후 베이크하여 건조시킴으로써 산란층(21)이 형성된다(도 3 : S4).
또한, 제 2 실시 형태에 의한 컬러 필터(도 2의 (b))의 제조 방법에서는, 반사층을 형성하기 위한 Ag 콜로이드 분산액의 도포에 앞서, 알루미나 또는 티타니아 등의 비즈를 각 화소 영역에 잉크젯법 등에 의해 도입해 둔다. 이에 의해, Ag 콜로이드 분산액을 잉크젯 토출하여 베이크한 때에 비즈의 영향에 의해 요철을 가짐으로써 산란 작용을 구비한 반사층(22)이 형성된다. 또한, 미리 비즈를 Ag 콜로이드 분산액에 함유시켜 잉크젯 토출해도 상관없다. 또한, Ag 콜로이드 분산액을 잉 크젯 토출한 후에 상기 비즈를 화소 영역 내에 넣는 것으로 해도 좋다. 이 제 2 실시 형태에서는 산란층(21)의 형성(S4)은 행하지 않는다.
(3-3. 잉크 도입 공정)
다음에, 반사층(22) 또는 산란층(21) 상에, 상기 제 1(적), 제 2(녹), 제 3(청)의 각 잉크를 액체방울 토출법, 특히 여기에서는 잉크젯 방식에 의해 도입한다. 적, 녹, 청의 3색의 잉크는 미리 조건 설정된 프로그램에 따라 동시에 도포되어 소정의 배색 패턴이 형성된다.
잉크로서는, 예를 들면 폴리우레탄 수지 올리고머에 무기 안료를 분산시킨 후, 저비점(低沸点) 용제로서 시클로헥사논 및 초산 부틸을, 고비점(高沸点) 용제로서 부틸칼비톨아세테이트를 가하고, 게다가 비이온계 계면활성제 0.01중량%를 분산제로서 첨가하고, 점도 6∼8센티푸아즈로 한 것을 이용한다.
다음에, 도포한 잉크를 건조시킨다. 우선, 자연 분위기 중에서 3시간 방치하여 잉크층의 세팅을 행한 후, 80℃의 핫 플레이트 상에서 40분간 가열하고, 마지막으로 오븐 중에서 200℃로 30분간 가열하여 잉크의 경화 처리를 행하여 색층(20)이 얻어진다(도3 : S5).
(4. 표시 장치의 구성)
도 4는 본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 컬러 필터를 이용하여 제조되는 표시 장치인 컬러 액정 표시 장치의 단면도이다. 이 컬러 액정 표시 장치(300)는 상기 각 실시 형태의 방법에 의해 제조된 컬러 필터(200)를 이용하여 제조되므로, 포토리소그래피 공정 등의 복잡한 공정이 불필요해지고, 단시간, 저에너지, 저 비용으로 제조할 수 있다.
이 컬러 액정 표시 장치(300)는 컬러 필터(200)와 대향 기판(338)을 조합하고, 양자간에 액정 조성물(337)을 봉입함으로써 구성되어 있다. 표시 장치의 주위에는 액정 봉입 실링재(34)가 형성되어 있다. 컬러 필터의 색층(20) 상에는 오버코트층(328)이 형성되고, 오버코트층(328) 상에는 컬러 필터의 각 색층에 대응하여 화소 전극(322)이 형성되어 있다. 또한, 대향 기판(338)의 컬러 필터에 대향하는 면에는 공통 전극(332)이 형성되고, 형태에 따라 TFT 등의 스위칭 소자가 형성되어 있다.
컬러 필터(200)와 대향 기판(338)의 대향하는 각각의 면에는 배향막(326, 336)이 형성되어 있다. 이들 배향막(326, 336)은 러빙 처리되어 있고, 액정 분자를 일정 방향으로 배열시킬 수 있다. 또한, 대향 기판(338)의 외측의 면에는, 편광판(339)이 접착되어 있다. 반사층(22)이 반투과성을 가지는 반투과층으로서 형성되는 경우에는, 컬러 필터의 기판(12)측에도 편광판(도시하지 않음)을 접착시킨다.
이렇게 하여 형성된 반사형 액정 표시 장치(300)는 대향 기판(338)측으로부터 입사한 광의 투과량을 액정(337)에 인가되는 전압에 의해 제어하여 소망하는 화상을 표시한다. 반사층(22)이 광투과성을 가지는 반투과형 액정 표시 장치에서는, 밝은 장소에서는 대향 기판(338)측으로부터 입사한 광을 이용하고, 어두운 장소에서는 컬러 필터(200)측에 설치된 백라이트에 의한 광을 이용하여, 액정(337)에 의해 광의 투과량을 제어하여 소망하는 화상을 표시한다.
또한, 본 발명의 표시 장치는 상기 컬러 액정 표시 장치에 한정되지 않고, 광의 투과량을 제어하는 다른 소자, 예를 들면 포토크로믹 소자나 일렉트로크로믹 소자 등을 이용한 표시 장치이어도 좋다.
(5. 액티브 매트릭스 기판 상의 컬러 필터)
도 5는 컬러 필터의 변형예를 나타내는 요부 단면도이다. 이 컬러 필터(500)는 기판(512) 상에 매트릭스 형상으로 형성된 TFT(박막 트랜지스터)(530)등의 액티브 소자를 구비하고 있다. 또한, 이와 같이 액티브 소자가 매트릭스 형상으로 형성된 기판을 액티브 매트릭스 기판으로 한다. 이 TFT(530) 상에는 절연막(540)이 형성되고, 절연막(540) 상에, 구획부(5l4), 반사층(522) 및 색층(520)이 일체적으로 형성되어 있다. 이와 같이 TFT 상에 색층 등을 형성하여 일체의 컬러 필터로 한 것을, CFonTFT(TFT 상의 컬러 필터)로 칭한다. 또한, 액티브 소자는 TFT에 한하지 않고 TFD(박막 다이오드) 등이어도 좋다.
TFT(530)는 게이트 절연막(532)에 신호 전압을 인가하는 게이트 전극(531)과, 게이트 절연막(532) 상에 형성된 실리콘막(533)과, 상기 신호 전압에 의해 실리콘막(533)에 형성되는 채널을 통해, 전류를 흘리는 소스 전극(534) 및 드레인 전극(535)을 구비하고 있다. 이 TFT(530)는 이른바 역스태그형의 구조를 가지고 있지만 다른 구조이어도 상관없다.
절연막(540) 상에는 화소를 구획하기 위한 구획부(514)가 직접 형성되어 있다. 각 화소 내에는 절연막(540) 상에 반사층(522)이 직접 형성되어 있고, 반사층(522) 상에 색층(520), 화소 전극(550)이 순차 적층되어 있다. 화소 전극(550)은 ITO 등의 투명 재료로 형성한다. TFT(530)의 드레인 전극(535)과 화소 전극(550)의 도통을 취하기 위해, 절연막(540) 및 색층(520)을 관통하는 스루홀이 형성되고, 이 스루홀 내에 도전성 물질(551)이 충전된다.
다음에, 이 컬러 필터(500)의 제조 방법의 예를 간단하게 설명한다. 우선, 유리 등의 기판(512) 상면에, 게이트 전극(531) 및 이에 접속되는 도시하지 않은 신호선을 금속 등의 도전성 재료로 패턴 형성한다. 이들 게이트 전극(531) 등의 도전성 재료가 형성된 기판(512)의 상면 전체에, 질화 실리콘 등의 게이트 절연막(532)을 형성한다. 그리고, 게이트 절연막(532) 상에 비정질 실리콘 층을 형성하고 이것을 소정 형상으로 패터닝함으로써 실리콘막(533)을 형성한다. 마지막으로, 실리콘막(533) 및 게이트 절연막(532) 상의 소정 위치에 소스 전극(534) 및 드레인 전극(535)을 형성함으로써 TFT(530)를 형성할 수 있다.
다음에, TFT(530) 전체를 피복하도록 절연막(540)을 예를 들면 폴리이미드 수지 등에 의해 형성한다. 절연막(540) 상면은 후에 형성하는 반사층(522)의 품질을 향상시키기 위해 가능한 한 평탄한 것이 바람직하다.
절연막(540) 상에 화소를 구획하는 구획부(514)를 소정 형상으로 형성한다. 구획부(514)의 재료에는 예를 들면 불소계 수지가 이용된다. 또한, 절연막(540)에, 드레인 전극(535)과 통하는 스루홀을 예를 들면 포토리소그래피에 의해 형성한다.
다음에, 반사층(522)이 되는 재료를 함유한 액체, 예를 들면 은 콜로이드액을 구획부(514)에 의해서 구획한 각 화소 영역에 액체방울 토출법, 특히 여기에서 는 잉크젯법에 의해 토출한다. 각 화소 영역에 도입된 액체는, 건조, 베이크를 거쳐 반사층(522)이 된다. 이 반사층(522)에는 광을 산란시키는 특성을 가지게 해도 좋다. 반사층(522) 상에 도시되지 않은 산란층을 설치해도 좋다.
다음에, 색층(520)이 되는 재료를 함유한 액체, 특히 여기에서는 잉크를 각 화소 영역 내에 액체방울 토출법, 특히 여기에서는 잉크젯법에 의해 토출한다. 또한 건조 및 베이크를 행함으로써 색층을 형성한다.
또한, 절연막(540)에 스루홀을 설치할 때와 동일한 포토마스크를 이용하여 색층(520)의 에칭을 행하고, 절연막(540)에 설치한 스루홀과 동일한 위치에 색층(520)의 스루홀을 형성한다. 그리고, 이들 스루홀 내에 도전성 물질(551)을 충전한다. 색층(520) 및 도전성 물질(551)이 형성된 화소 내에 투명 재료로 이루어지는 화소 전극(550)을 형성함으로써 본 실시 형태의 컬러 필터가 완성된다.
또한, 색층(520), 반사층(522) 및 절연막(540)의 에칭이 모두 한 공정으로 가능한 경우에는, 이들 각 층을 형성하고 나서, 드레인 전극에 통하는 스루홀을 단번에 형성해도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는 반사층(522)이 도전성 재료인 은으로 구성되어 있다. 따라서, 드레인 전극(535)과 반사층(522)의 도통 및 반사층(522)과 화소 전극(550)의 도통을 취하기 위해서는, 절연막(540) 및 색층(520)에 형성되는 스루홀이 동일한 위치가 아니어도 좋다.
(6. EL 표시 장치)
도 6에는 본 발명의 표시 장치 중 일렉트로루미네선스 표시 장치의 요부 단 면도를 나타낸다. 이 도 6에는 3개의 화소가 도시되어 있다. 표시 장치(301)는 기체(基體)(302) 상에 TFT 등의 회로 등이 형성된 회로 소자부(314)와, 기능층(410)이 형성된 발광 소자부(311)가 순차로 적층되어 구성되어 있다.
이 표시 장치는 이른바 탑 이미션형으로 구성되어 있다. 즉, 기능층(410)으로부터 음극(312)측으로 발한 광이 음극(3l2)을 투과하여 음극(312) 상측으로 출사된다. 또한, 기능층(410)으로부터 기체(302) 측으로 발한 광이 화소 전극(411)에 의해 반사되어 음극(312)을 투과하여 음극(312) 상측으로 출사된다.
(6-1. 회로 소자부)
회로 소자부(3l4)에는 기체(302) 상에 실리콘 산화막으로 이루어진 하부 보호막(302c)이 형성된다. 이 하부 보호막(302c) 상에 다결정 실리콘으로 이루어진 섬 형상의 반도체막(441)이 형성되어 있다. 또한, 반도체막(441)에는 소스 영역(441a) 및 드레인 영역(441b)이 고농도 P이온 주입에 의해 형성되어 있다. 또한, P가 도입되지 않은 부분이 채널 영역(441c)으로 되어 있다. 또한, 회로 소자부(314)에는 하부 보호막(302c) 및 반도체막(441)을 덮는 투명한 게이트 절연막(442)이 형성되고, 게이트 절연막(442) 상에는 게이트 전극(443)(주사선)이 형성된다. 게이트 전극(443) 및 게이트 절연막(442) 상에는 투명한 제 1 층간 절연막(444a)과 제 2 층간 절연막(444b)이 형성되어 있다. 게이트 전극(443)은 반도체막(441)의 채널 영역(441c)에 대응하는 위치에 설치되어 있다.
또한, 제 1, 제 2층간 절연막(444a, 444b)을 관통하여, 반도체막(441)의 소스, 드레인 영역(44la, 441b)에 각각 접속되는 컨택트홀(445, 446)이 형성되어 있 다.
그리고, 제 2 층간 절연막(444b) 상에는, 고반사 재료로 이루어지는 화소 전극(411)이 소정의 형상으로 패터닝되어 형성되고, 한쪽의 컨택트홀(445)이 이 화소 전극(411)에 접속되어 있다.
또한, 다른 한쪽의 컨택트홀(446)이 전원선(403)에 접속되어 있다. 이와 같이 하여, 회로 소자부(314)에는 각 화소 전극(411)에 접속된 동일한 모양의 박막 트랜지스터(423)가 형성되어 있다.
(6-2. 발광 소자부)
발광 소자부(311)는 복수의 화소 전극(411) 상의 각각에 적층된 기능층(4l0)과, 각 화소 전극(4l1) 및 기능층(410)을 인접하는 화소 전극(4l1) 및 기능층(410)으로부터 구획하는 구획부(412)와, 기능층(410) 상에 형성된 음극(312)을 주체(主體)로 하여 구성되어 있다. 이들 화소 전극(제 l 전극)(411), 기능층(4l0) 및 음극(312)(대향 전극)에 의해 발광 소자가 구성되어 있다.
여기서, 화소 전극(411)은 평면으로 보아 대략 사각형으로 형성되어 있다. 이 화소 전극(411)의 길이는 50∼200nm의 범위가 바람직하고, 특히 l50nm 정도가 좋다. 화소 전극(411)은 여기에서는 양극으로서 이용하기 위해, 예를 들면 Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Ta, W, Au 등과 같은 일함수가 크고, 반사율이 높은 금속 재료가 이용된다. 각 화소 전극(4l1)은 구획부(412)에 의해서 구획된 각 화소 영역 내에, 상기 반사율이 높은 금속 재료를 함유하는 액체를 액체방울 토출법, 특히 여기에서는 잉크젯법에 의해 토출하고 건조 및 베이크하여 얻을 수 있다.
구획부(412)는 기체(302)측에 위치하는 무기물 뱅크층(412a)(제 1 뱅크층)과 기체(302)로부터 이격되어 위치하는 유기물 뱅크층(412b)(제 2 뱅크층)이 적층되어 구성되어 있다.
무기물 뱅크층(412a)은 예를 들면 SiO2, TiO2 등의 무기 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 무기물 뱅크층(4l2a)의 막 두께는 50∼200nm의 범위가 바람직하고, 특히 150nm 정도가 좋다.
또한, 유기물 뱅크층(412b)은 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 내열성, 내용매성이 있는 재료로 형성되어 있다. 이 유기물 뱅크층(412b)의 두께는 0.1∼3.5㎛의 범위가 바람직하고, 특히 2㎛ 정도가 좋다.
(6-3. 기능층)
기능층(410)은 화소 전극(411) 상에 적층된 정공 주입/수송층(4l0a)과, 정공 주입/수송층(410a)상에 인접하여 형성된 발광층(410b)으로 구성되어 있다.
정공 주입/수송층(4l0a)은 정공을 발광층(410b)에 주입하는 기능을 가짐과 동시에, 정공을 정공 주입/수송층(410a) 내부에서 수송하는 기능을 가진다. 이러한 정공 주입/수송층(410a)을 화소 전극(411)과 발광층(410b) 사이에 설치함으로써, 발광층(410b)의 발광 효율, 수명 등의 소자 특성이 향상된다. 또한, 발광층(410b)에서는 정공 주입/수송층(410a)으로부터 주입된 정공과, 음극(312)으로부터 주입되는 전자가 발광층에서 재결합하여 발광이 얻어진다. 또한, 정공 주입/수송층(410a)은 화소 전극(411) 상의 평탄부(410a1) 외에, 구획부(412)를 따라 형성되는 주연부(410a2)를 가지고 있어도 좋다.
발광층(410b)은 적색으로 발광하는 적색 발광층(410b1), 녹색으로 발광하는 녹색 발광층(41Ob2), 및 청색으로 발광하는 청색 발광층(410b3)의 3종류를 가지며, 이들이 예를 들면 스트라이프 배열되어 있다.
(6-4. 음극)
음극(312)은 발광 소자부(311)의 전면에 형성되어 있고, 화소 전극(411)과 쌍을 이루어 기능층(410)에 전류를 흘리는 역할을 한다. 이 음극(312)은 예를 들면, ITO 등의 투명한 도전체로 구성되어 있다. 이 때, 발광층에 가까운 측에는 일함수가 낮은 재료를 설치하는 것이 바람직하다.
음극(312) 상에는 보호막이 형성된다. 보호막 상면이 평탄하게 형성되는 것이 발광 특성의 균일성을 위해서 바람직하다.
(7. 전자 기기의 구성)
다음으로, 상기 표시 장치를 구비한 전자 기기의 구체적인 예에 대하여 설명한다. 이들 전자 기기는 상기 실시 형태의 표시 장치를 표시부로서 이용하여 제조하므로, 포토리소그래피 공정 등의 복잡한 공정이 불필요해지고, 단시간, 저에너지, 저비용으로 제조할 수 있다.
도 7의 (a)는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 부호 600은 휴대 전화 본체를 나타내고, 부호 601은 상기 표시 장치를 이용한 표시부를 나타내고 있다.
도 7의 (b)는 워드프로세서, 노트북 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도시한 바와 같이, 상기 표시 장치를 이용한 표시부(702)가 정보 처리 장치(700)에 설치되어 있다. 또한, 정보 처리 장치(700)는 키보드 등의 입력부(701)를 구비하고 있다.
이 정보 처리 장치(700)는 표시 정보 처리 회로, 클록 발생 회로 등의 각종 회로나, 이러한 회로에 전력을 공급하는 전원 회로 등으로 이루어지는 표시 신호 생성부를 포함하는 정보 처리 장치 본체(703)를 구비하고 있다. 표시 장치에는, 예를 들면 입력부(701)로부터 입력된 정보 등에 기초하여 표시 신호 생성부에 의해서 생성된 표시 신호가 공급됨으로써 표시 화상이 형성된다.
도 7의 (c)는 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 부호 800은 시계 본체를 나타내고, 부호(80l)는 상기 표시 장치를 이용한 표시부를 나타내고 있다.
이들 전자 기기를 제조하는데는 구동 IC(구동 회로)를 구비한 표시 장치를 구성하고, 이 표시 장치를, 휴대 전화, 휴대형 정보 처리 장치, 손목시계형 전자 기기에 조립하면 좋다.
본 실시 형태에 따른 표시 장치가 조립된 전자 기기로서는, 퍼스널 컴퓨터에 한하지 않고, 휴대형 전화기, 전자 수첩, 페이저, POS 단말, IC 카드, 미니 디스크 플레이어, 액정 프로젝터, 및 엔지니어링 ·워크스테이션(EWS), 워드 프로세서, 텔레비젼, 뷰 파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 전자 탁 상 계산기, 카 내비게이션 장치, 터치 패널을 구비한 장치, 시계, 게임 기기 등 각종 전자 기기를 들 수 있다.
본 발명에 의하면, 포토리소그래피 공정 등의 번잡한 공정이 불필요해지고, 단시간, 저에너지, 저비용으로 컬러 필터의 제조를 가능하게 하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 기판 상에 반사층과 색층(色層)으로 이루어진 복수의 화소를 구비한 컬러 필터의 제조 방법으로서,
    상기 화소가 배치되는 각 화소 영역을 구획하는 구획부를 형성하는 공정과,
    상기 각 화소 영역 내에 제 l 액상 재료를 압전 효과를 이용한 잉크젯 헤드로부터 토출하여 상기 반사층을 형성하는 공정과,
    상기 각 화소 영역 내에 상기 색층을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 색층을 형성하는 공정은 제 2 액상 재료를 압전 효과를 이용한 잉크젯 헤드로부터 토출하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층은 광투과성을 가지는 반투과 반사층으로 하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 액상 재료는 광의 산란재를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필 터의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층과 상기 색층 사이에 산란층을 형성하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    액티브 매트릭스 기판 상에 상기 구획부, 반사층 및 색층을 일체적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 기재된 방법에 의해 제조된 컬러 필터를 이용하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  8. 압전 효과를 이용한 잉크젯 헤드로부터 액상 재료를 토출하여 반사층을 형성하는 공정과,
    상기 반사층 상에 EL 소자를 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 기재된 방법에 의해 제조된 표시 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 제조 방법.
  10. 기판 상에 반사층을 구비한 표시 장치의 제조 장치로서,
    상기 반사층을 형성하기 위한 액상 재료를 상기 기판 상에 압전 효과를 이용한 잉크젯 헤드에 의해 토출하는 토출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 장치.
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  12. 삭제
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