JP5104843B2 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
かかる従来のカラーフィルタの製造方法においては、液状物吐出時には基板上の仕切りより上方に盛り上がる程度に液状物を付与する。これを所定温度でベークし乾燥及び硬化させると体積が減り、着色層の高さは仕切りの高さとほぼ同様の高さとなる。
更に、着色層及びバンクの表面は必ずしも平坦ではないため、例えば着色層及びバンクの上に保護層を形成してカラーフィルタとしたものを用いて液晶表示装置を構成する場合に、保護層の表面が平坦にならず、液晶層の分布が平坦にならない場合がある。
また、本発明は、カラーフィルタの表面を平坦にし、その上に形成される液晶層などを均一に分布させることができるカラーフィルタ及び表示装置を提供することを目的とする。
<1−1.第1実施例>
図1は、本発明の1実施形態に係るカラーフィルタの部分拡大図である。図1(a)は平面図であり、図1(b)は図1(a)のB−B’線断面図である。
バンク層17は、フォトリソグラフィーが可能な樹脂層によって構成される。このような感光性樹脂は、必ずしも水に対する接触角が大きい撥水性の優れたもの、あるいは遮光性を有するものである必要はなく、幅広い範囲で選択することができる。バンク層17を構成する樹脂としては、たとえば、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ノボラック系樹脂、カルド系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリビニルアルコールなどを含む感光性樹脂組成物を用いることができる。
図2は、図1の変形例によるカラーフィルタの一部断面図である。このカラーフィルタは、仕切り14を備えており、この仕切り14は遮光層16の上にバンク層17が形成されている点で図1の例と同様であるが、仕切り14を構成するバンク層17のうちで最も外側の部分17’の断面形状が、図1の例と異なっている。
図3は、本発明の1実施形態に係る電気光学装置である表示装置の一例を示す断面図である。ここではカラー液晶表示装置について説明する。このカラー液晶表示装置300は、上記のカラーフィルタ200を用いているので、着色材料の乾燥及び硬化が画素間で均一な条件で行なわれ、各画素における乾燥及び硬化後の着色材料の膜厚が画素間で均一となる。また、このカラー液晶表示装置300は、上記のカラーフィルタ200を用いているので、オーバーコート層21が平坦であるため液晶層37の分布が均一となる。その結果、この液晶表示装置300は、各画素における発光特性が画素間でほぼ均一となり、画質の良好な画像を表示することができる。
図4及び図5は、上記カラーフィルタの製造工程断面図である。この図に基づき、カラーフィルタの製造方法の一例を具体的に説明する。
基板12として、膜厚0.7mm、たて38cm、横30cmの無アルカリガラスからなる平坦な透明基板を用意する(図4:S1)。透明基板12を、アルカリ液で超音波洗浄し、純水でリンスした後、120℃でエア乾燥を行って清浄表面を得る。なお、この透明基板12は、350℃の熱に耐えられ、酸やアルカリ等の薬品に侵されにくく、量産可能であるものが好ましい。透明基板12の材質として、ガラス基板の他、プラスチックフィルム、プラスチックシート等も使用できる。
<3−2a.Cr層スパッタリング>
基板12の表面に、スパッタ法によりクロム膜を含む金属層16’を得る(図4:S2a)。具体的には、クロムをターゲットとし、反応性スパッタリングを行なってCr2O3上にCrが積層された構造とする。Cr2O3及びCrの合計膜厚は平均150nmとする。Cr2O3層を介在させることにより、基板とCr層との密着性が向上する。この金属層16’は後述の工程で所定の区画領域にパターニングされ、開口部を備えるブラックマトリクスとして機能する。尚、ブラックマトリクスの材料はクロムの他、ニッケル、タングステン、タンタル、銅、アルミニウム等でもよい。
この基板をホットプレート上で、80℃で5分間乾燥させた後、金属層16’の表面にポジタイプのフォトレジスト層R1を形成する(図4:S2b)。例えばフォトレジストOFPR−800(東京応化製)を2000〜3000rpmのスピンコートにより形成する。レジスト層の膜厚は1.7μmとする。基板上に形成されたフォトレジスト層はホットプレート上で80℃で5分間乾燥させる。
このフォトレジスト層R1の表面に、所要のマトリクスパターン形状を描画したマスクフィルムを密着させ、紫外線で露光をおこなう。次に、これを、水酸化カリウムを8重量%の割合で含むアルカリ現像液に浸漬して、未露光の部分のフォトレジストを除去し、レジスト層R1をパターニングする(図4:S2c)。開口部の形成パターンは、モザイク配列、デルタ配列、ストライプ配列等、適宜選択してパターニングする。開口部の形状は矩形に限らず、インク滴の形状に合わせて円形状でもよい。
続いて、露出した金属層16’を、塩酸を主成分とするエッチング液でエッチング除去し画素13の開口部を形成する(図4:S2d)。
また、レジストを現像して得られたレジストパターンを有機ストリッパーによる薬液処理又は酸素プラズマ等のアッシング処理にてクロム膜から剥離させ、区画形成されたクロムパターンを基板表面に露出させる。このようにして所定のマトリクスパターンを有する遮光層(ブラックマトリクス)16を得ることができる(図4:S2e)。遮光層16の幅は、およそ20μmである。
<3−3a.バンク材料コーティング>
この基板上に、さらにネガ型の透明アクリル系の感光性樹脂組成物18をやはり2000〜3000rpmのスピンコートで塗布する(図4:S3a)。
この感光性樹脂組成物18を100℃で20分間プレベークした後、所定のマトリクスパターン形状を描画したマスクフィルムを用いて紫外線露光を行なう。未露光部分の樹脂を、やはりアルカリ性の現像液で現像し、純水でリンスした後スピン乾燥する。最終乾燥としてのアフターベークを200℃で30分間行い、樹脂部を十分硬化させることにより、バンク層17が形成され、遮光層16及びバンク層17からなる仕切り14が形成される(図4:S3b)。このバンク層17の役割は、インクを付与すべき各画素13をバンクとして仕切り、隣接する各画素13のインク相互の混色を防止することにある。このバンク層17の膜厚は、平均で2.5μmである。また、バンク層17の幅は、およそ14μmである。
更に、基板12及び仕切り14を以下のようにプラズマ処理することで、基板12には親インク性を与え、仕切り14には撥インク性を与える。仕切り14の上部(バンク層17)は絶縁有機材料で構成され、基板12はガラス等の無機材料で構成されているため、弗素系化合物を含むガスを導入ガスとして基板表面をプラズマ処理することで上記の効果を得る。具体的には、容量結合型のプラズマ処理では、導入ガスを反応室に流し、一方の電極を基板12と接続し、他方の電極を基板12の表面に対向させ、電圧を印加する。
<3−4a.インク導入>
上記開口部が形成された各画素13及びダミー画素13’に、着色材料であるインクをインクジェット方式により導入し、画素及びダミー画素をR、G、Bに着色する(図5:S4a、4b、4c)。仕切り14はその上部が撥インク性処理されているため、インクがバンクを超えて隣の開口部に流れ込んだり、滲んだりすることを防止できる。
次に、塗布したインクを乾燥させる。まず、自然雰囲気中で3時間放置して着色層20のセッティングを行った後、60℃のホットプレート上で40分間加熱する。このプレベークの作業は、赤、緑、青の3色を同時にではなく順次塗布する場合(図5:S4a、4b、4c)には、各色のインクを塗布する毎に行なう。
<3−5a.コーティング>
乾燥が終了すると、インク膜が形成されたカラーフィルタ基板にオーバーコート層21を形成する(図5:S5a)。このオーバーコート層21はフィルタ表面の平滑化の役割をも担う。オーバーコート層21の形成には、スピンコート法、ロールコート法、ディッピング法、インクジェット法等が適用でき、例えば2000〜3000rpmのスピンコートにより、画素13及び仕切り14全体を覆いかつ基板12からの高さが2〜3μmとなるように形成する。オーバーコート層21の組成としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、光熱併用タイプの樹脂、蒸着やスパッタ等で形成された無機材料等を用いることができ、カラーフィルタとして用いる場合の透明性を考慮してその後のITO形成プロセス、配向膜形成プロセス等に耐えうるものであれば使用可能である。
オーバーコート層21をスピンコートしたら、露光及び現像を行ない、当該オーバーコート層21のうち基板周縁の部分を除去する(図5:S5b)。除去された部分には後に端子の取出し部分が形成される。
次に、オーバーコート層21を乾燥させるため、所定の温度(例えば、220℃)で所定の時間(例えば、60分)加熱し、カラーフィルタ200とする。
図6及び図7は、上記カラー液晶表示装置の製造工程断面図である。
カラーフィルタ200のオーバーコート層21の上面に電極層となるITO(Indium Tin Oxide)層22’をスパッタ法、蒸着法等の公知の手法を用いてオーバーコート層21の全面にわたって300nmの厚みに形成する(図6:S6)。更に、ITOの上面にSiO2からなる絶縁膜(図示せず)を反応性スパッタリングにより10nmの厚みに形成する。
<3−7a.フォトレジスト塗布>
次に、上記ITO層22’及び絶縁膜に対して、フォトリソグラフィ工程を行う。このフォトリソグラフィ工程では、まず、基板に形成したSiO2/ITO膜の表面全体にレジストR2を2000〜3000rpmのスピンコーティングで1.7μmの厚さに塗布する(図6:S7a)。
その後、フォトマスクを用いての露光、現像を行って、レジストマスクを形成する(図6:S7b)。
次に、レジストマスクR2をマスクとしてSiO2/ITO膜にエッチングを行って、画素電極22をパターニング形成した後、アルカリ液でレジストマスクを剥離、除去する(図6:S7c)。
次に、基板の表面に配向膜26を形成する。配向膜26は例えばポリイミド等を75nmの厚さにフレキソ印刷し、190℃で焼成して形成する(図6:S8、9)。同様の工程をカラーフィルタ200のみならず対向基板38に対しても行ない、配向膜36を形成する(図示せず)。
次に、上記配向膜を一軸配向処理(ラビング処理)することにより、後に封入される液晶分子を一定方向に配列させる。
次に、配向膜26上にスペーサ31を散布する(図7:S10)。スペーサは粒径3.5μmのものを用いる。
次に、オーバーコート層21上の周縁部にシール材33を印刷する(図7:S11)。このシール印刷工程では、シール材33の一部に途切れ部分を液晶注入口として形成しておく。このシール材の印刷にはスクリーン印刷等の技術を用いることができる。シール材33の印刷後、160℃の温度で焼成する。
次に、カラーフィルタ200と対向基板38を対向させて貼り合わせる(図7:S12)。
このようにして貼り合わせたパネルを、短冊状に切断する。この短冊切断工程では、後で分割されたときに液晶パネルとなる部分が短冊状に一列、繋がった状態になる。
次に、短冊状のパネルの隙間(カラーフィルタ基板200と対向基板38との間の間隙)内に液晶37を注入する(図7:S13)。この注入・封止工程では、パネルを液晶注入装置の処理室内の所定位置に入れる。次に、処理室内を真空引きし、カラーフィルタ200と対向基板38とによって挟まれた間隙内を真空にする。次に、液晶の貯留されている容器を移動させ、液晶注入口が容器内の液晶に浸かった状態とする。この状態で、処理室内を大気開放して真空状態を解除すると、カラーフィルタ200と対向基板38とによって挟まれた間隙内は真空状態のままなので、液晶は、液晶注入口から間隙内に吸引されていく。
次に、カラーフィルタ200および対向基板38の外側表面に、図3に示すように偏光板29及び39をそれぞれ貼り付ける。
次に、本発明の電気光学装置の他の例であるEL(エレクトロルミンセンス)表示装置301について説明する。図8は、本実施形態のEL表示装置の平面模式図及び断面模式図である。
本実施形態のEL表示装置は、ガラス等からなる透明な基体302と、マトリクス状に配置された発光素子と、封止基板を具備している。
基体302は、基体302の中央に位置する表示領域302aと、基体302の周縁に位置して表示領域302aの外側に配置された非表示領域302bとに区画されている。
表示領域302aは、マトリクス上に配置された発光素子によって形成される領域であり、有効表示領域とも言う。また、非表示領域302bには、表示領域302aに隣接するダミー領域302dが形成されている。
また、図8(b)に示すように、発光素子及びバンク部からなる発光素子部311と基体302との間には回路素子部314が備えられ、この回路素子部314に、走査線、信号線、保持容量、スイッチング用の薄膜トランジスタ、駆動用の薄膜トランジスタ423等が備えられている。
また、陰極312は、その一端が基体302上に形成された陰極用配線312aに接続されており、この配線の一端部がフレキシブル基板305上の配線305aに接続されている。また、配線305aは、フレキシブル基板305上に備えられた駆動IC(駆動回路)306に接続されている。
また、図8a及び図8bに示すように、回路素子部314の非表示領域302bには、電源線403R、403G、403Bが配線されている。
また、表示領域302aの両側には、走査側駆動回路405、405が配置されている。この走査側駆動回路405、405はダミー領域302dの下側の回路素子部314内に設けられている。更に回路素子部314内には、走査側駆動回路405、405に接続される駆動回路用制御信号配線405aと駆動回路用電源配線405bとが設けられている。
更に非表示領域302bには検査回路(不図示)が配置されている。この検査回路により、製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査をすることができる。
また、図8bに示すように、発光素子部311上には封止部303が備えられている。この封止部303は、基体302に塗布された封止樹脂603と、封止基板604とから構成されている。封止樹脂603は、熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂等からなり、特に、熱硬化樹脂の一種であるエポキシ樹脂よりなることが好ましい。
図9には、本発明の表示装置における表示領域の断面構造を拡大した図を示す。この図9には3つの画素が図示されている。表示装置301は、基体302上にTFTなどの回路等が形成された回路素子部314と、機能層410が形成された発光素子部311とが順次積層されて構成されている。
回路素子部314には、基体302上にシリコン酸化膜からなる下地保護膜302cが形成される。この下地保護膜302c上に多結晶シリコンからなる島状の半導体膜441が形成されている。なお、半導体膜441には、ソース領域441a及びドレイン領域441bが高濃度Pイオン打ち込みにより形成されている。なお、Pが導入されなかった部分がチャネル領域441cとなっている。
そして、第2層間絶縁膜444b上には、ITO等からなる透明な画素電極411が所定の形状にパターニングされて形成され、一方のコンタクトホール445がこの画素電極411に接続されている。
このようにして、回路素子部314には、各画素電極411に接続された薄膜トランジスタ423が形成されている。
発光素子部311は、複数の画素電極411上の各々に積層された機能層410と、各画素電極411及び機能層410を隣接する画素電極411及び機能層410から区画する仕切り412と、機能層410上に形成された陰極312とを主体として構成されている。これら画素電極(第1電極)411、機能層410及び陰極312(対向電極)によって発光素子が構成されている。
機能層410は、画素電極411上に積層された正孔注入/輸送層410aと、正孔注入/輸送層410a上に隣接して形成された発光層410bとから構成されている。
陰極312は、発光素子部311の全面に形成されており、画素電極411と対になって機能層410に電流を流す役割を果たす。この陰極312は、例えば、カルシウム層とアルミニウム層とが積層されて構成されている。このとき、発光層に近い側の陰極には仕事関数が低いものを設けることが好ましい。
なお、上記の例では、機能層410から発した光が基体302の下側に出射するようになっている(いわゆるボトムエミッション)。これに対し、陰極312として、透明な材料を用いることにより、発光する光を陰極312側から出射させることもできる(いわゆるトップエミッション)。
図10は、本発明の他の実施形態による表示装置であるプラズマ型表示装置の基本概念図、図11はプラズマ型表示装置の分解斜視図を示す。
この実施形態の表示装置500は、前述の実施例と同様のカラーフィルタを備えており、このカラーフィルタ31を観察側に配置して構成されている。表示装置500は、互いに対向して配置されたガラス基板501とカラーフィルタ31と、これらの間に形成された放電表示部510とから概略構成される。カラーフィルタ31は、基板502上に仕切り503及び着色層506が形成され、更にこれらを覆うオーバーコート層507を備えて構成されている。
次に、上記表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。これら電子機器は、上記各実施形態の表示装置を表示部として用いているので、着色材料の乾燥及び硬化が画素間で均一な条件で行なわれ、各画素における乾燥及び硬化後の着色材料の膜厚が画素間で均一となり、画質の良好な画像を表示することができる。
図12(b)は、ワープロ、ノート型パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。
この情報処理装置700は、表示情報出力源、表示情報処理回路、クロック発生回路などの様々な回路や、それらの回路に電力を供給する電源回路などからなる表示信号生成部を含む情報処理装置本体703を備えている。表示装置には、例えば入力部701から入力された情報等に基き表示信号生成部によって生成された表示信号が供給されることによって表示画像が形成される。
これらの電子機器を製造するには、駆動IC(駆動回路)を備えた表示装置を構成し、この表示装置を、携帯電話、携帯型情報処理装置、腕時計型電子機器に組み込めばよい。
(産業上の利用可能性)
(符号の説明)
Claims (7)
- 表示領域と、前記表示領域の外側にダミー画素が形成された表示領域とを備え、少なくとも前記表示領域に複数の発光素子を有する電気光学装置であって、
基体と、
前記基体上に配置された仕切りと、
前記基体上に配置され、前記仕切りにより区画された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の各々は、
前記仕切りの間に配置された画素電極と、
前記画素電極及び前記仕切り上に配置された陰極と、
前記画素電極と前記陰極との間に配置され、少なくとも発光層を有する機能層と、
前記仕切り及び前記陰極上に形成されてるとともに前記仕切りの形成領域よりも外側の領域に形成された保護層と、
を有し、
前記仕切りは、無機物バンク層と、前記無機物バンク層の上に形成された有機物バンク層と、を備え、
前記非表示領域における前記仕切りのうち、最も外側に形成されている仕切りは前記無機物バンク層よりも前記有機物バンク層の方が外側に形成されているとともに、前記無機物バンク層と前記保護層とが隔離されている、
ことを特徴とする電気光学装置。 - 前記保護膜は、前記陰極より外側の領域まで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
- 前記有機物バンク層の膜厚は、前記無機物バンク層の膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の電気光学装置。
- 前記非表示領域にダミー画素が形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記無機物バンク層は、SiO2またはTiO2で形成されており、前記有機物バンク層はアクリル樹脂またはポリイミド樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記発光層は、液滴吐出により形成されたことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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