JP3464473B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
に形成された透明導電層のパターニング加工をレーザー
光によって行うものであり、カラー液晶ディスプレイの
分野に広く使われる。
型、低消費電力の薄型ディスプレイとして、現在のCR
Tを用いたテレビジョン等の表示装置に取って変わろう
としている。現在、TN(ツイステッド ネマチック)
液晶、STN(スーパーツイステッドネマチック)液晶
に技術が発達し、ワードプロセッサー、投影機、液晶テ
レビの分野にわたって広く使われている。
プレイに使うカラーフィルタは種々の原因により歩留り
が低く、たいへん高価なものとなっている。例えば、単
純マトリクス型液晶ディスプレイでは、カラーフィルタ
と対応して電極を細線に加工する必要があり、加工が困
難である。従って、歩留の高いカラーフィルタの作製法
が要求されている。
る従来のカラーフィルタ基板は図3に示すとおり、ガラ
ス基板上(1)上に、赤色層(2−1)、緑色層(2−
2)、青色層(2−3)およびブラックマトリクス(2
−4)よりなるカラーフィルター層(2)を形成後、平
坦化層(3)、透明導電層(5)を積層した構造をして
いる。透明導電層(5)は、フォトリソグラフィーによ
りパターニング加工され、R(赤)G(緑)B(青)各
色にあたる電極を形成する。
法、膜厚の関係から、平坦化層を均一に形成することは
難しい。そのため、この平坦化層(3)の上の透明導電
層(5)をフォトリソグラフィーにてパターニングする
場合、カラーフィルター上の凹凸でレジストに照射され
る紫外線の強度が均一にならずに、加工エッジ部がシャ
ープな直線にならないことが生じる。その程度がひどい
とディスプレイとしたときに横ショートが発生したり、
それを考慮して十分なエッチングを施すと、駆動電極部
が減少するため、配線抵抗の増加、開口率の低下、カラ
ーフィルターで期待していた画素部より電極面積の方が
小さくなるために起こる色抜け等が発生し、歩留りを低
下させる原因となっていた。
用されることから、樹脂と透明導電層材料たとえばIT
O(酸化インジュームスズ)では応力差が大きく密着性
が悪いため、レジストを用いたパターニングの場合、現
像、エッチング、剥離の各工程で樹脂−電極間に溶液が
残りやすく、透明導電層がはがれやすかった。そのた
め、きれいなパターンは得られないなどの問題があっ
た。
率、解像度等を満足させるには、被照射面の高さ方向の
凹凸の大きさよりも長い焦点深度をもつレーザーによる
加工が有効とされているが、平坦化層が透明導電層加工
時に、同時に加工されて深い溝を作ってしまう欠点があ
った。
ーザー光を吸収しやすく、かつ、融点、沸点も低いこと
に起因しており、その後工程で、これらの層の上に形成
される配向膜の厚さに大きなバラツキをもたらし、かつ
透明導電層の有無による段差が大きくなるため、ディス
クリネーション等の配向欠陥の原因となっていた。
メカニズムを究明した結果に基づくものであり、図1に
示すように、透光性基板(1)上に、RGB−BLのカ
ラーフィルタ層(2)、その層上にフィルター上面を平
坦化する樹脂よりなる平坦化層(3)、その平坦化層上
にレーザー光に対する保護層(4)、更にこの保護層上
に透明導電層(5)を設けたものである。
GB−BLのカラーフィルタ層(2)を形成し、その層
上に、フィルターを平坦化する樹脂よりなる平坦化層
(3)を形成し、その平坦化層上にレーザー光に対する
保護層(4)を形成し、更にこの保護層上に透明導電層
(5)を設けたのち、レーザー光を照射して部分的に透
明導電層(5)を除去し、かつ保護層で不所望の溝の形
成を防止するものである。
レーザー、例えばKrFエキシマレーザーを用いる透明
導電層の加工は、レーザー光を、加工される透明導電膜
に照射し、前記透明導電膜に吸収するエネルギーにより
該導電層を液化、気化させるという工程となる。これ
が、一瞬のうちに行われているため、加工される透明導
電層の下地となる層は、透明導電層より高い耐熱性を有
する物質であることが望まれる。
に温度の問題だけではなく光の吸収性も問題となる。下
地となる層のレーザー光の波長の吸収率が大きいと、透
明導電層加工後にレーザー光によって、下地の層が加工
されてしまう。そのため、当該レーザー光の波長に対し
て、吸収率が小さく、反射率が大きい物質であることが
望まれる。
イロン、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂等、比較
的厚く塗れる樹脂が使用される。
SiO2 ,Al2 O3 ,Ta2 O5,WO2 等の無機酸
化膜か、紫外光レーザーを反射しやすく吸収しにくいM
gF 2 ,CaF2 等の膜を使用するが、透明導電層より
も高い耐熱性するものや使用するレーザー光を吸収しに
くいものであれば、ここに上げた材料に限らない。
護層)を形成するため、そのままでは相互の膜どうしの
高い密着性は得にくい。そこで密着性向上のため、平坦
化層に物理的処理を施し、膜特に表面を活性化状態に
し、その上に無機膜を形成すると、無機膜の密着性は向
上する。物理的処理すなわに活性化処理としてはプラズ
マ処理、紫外線処理、コロナ放電等がある。この他の手
法でも効果が同じであれば、ここに上げた方法に限らな
い。
等の材料で構成されるが、最終的に透明導電層となるも
のであれば、任意に選択使用できる。
透明導電層の加工を行う際に、保護層が、レーザー光に
よる平坦化層への不所望の溝の形成を防止し透明導電層
のみが加工される。
い、高融点、沸点の透明導電層に対しては、レーザー加
工を平坦化層に対して比較的選択性のある保護層付近に
とどめておき、酸処理にて、図2に示すように保護層
(4)と残渣を同時に取り除き、横ショートを防ぐこと
ができる。
上に、顔料をポリイミドに分散させた樹脂を用いたカラ
ーフィルタ赤色層(2−1)を形成後フォトリソグラフ
ィーでパターンを形成した。同様に、カラーフィルタ緑
色層(2−2)、青色層(2−3)を順次形成し、さら
にブラックマトリクス(2−4)を同様の方法で形成
し、カラーフィルタ層(2)を積層した。平坦化層
(3)としてポリイミドをスピンコート法で4μmの厚
さで塗布し、保護層(4)としてSiO2 膜をスパッタ
法で0.16μm積層し、透明導電層(5)としてIT
O膜をスパッタ法で0.20μm積層し、表1層構造1
に示す構成の基板を得た。
1の層構造4に示す構成の基板を作製した。この2つの
基板を洗浄し、直線状のレーザースクライブ加工を行っ
た。レーザー加工は、波長248nm、パワー密度30
0mJ/cm2 のKrFエキシマレーザー光を用いて、
1つの直線につき1ショット照射した。
m、長さ300mm、焦点深度は0.2mmでありカラ
ーフィルターの凹凸である500nmより十分に大きい
形状に加工されている。1度のレーザ光照射で長さ30
0mmの加工をしている。
保護層を設けた基板、表2の層構造4が保護層を設けな
かった基板の、レーザースクライブ加工断面の凹凸の様
子を、段差測定機、断面SEMで測定した結果である。
保護層を設けない基板は、図4に示すように、ポリイミ
ド層(3)に深く切れ込んで2μm以上となりブラック
のカラーフィルターにも達するほどであった。
り、ITO膜厚分の0.20μmの段差で溝が止まっ
た。また、絶縁抵抗値も1×1011Ω以上と、十分な値
となった。
結果、保護層を設けない基板で作製したものは、ディス
クリネーション等の発生により不良となったが、保護層
を設けた基板で作製したものは、画素内に欠陥がなく良
好な特性を示した。又、保護層にAl2 O3 、WO2 、
MgF2 、CaF2 を設けたものも同等の結果が得られ
た。
法で作製し、平坦化層としてポリイミドをスピンコート
法で4μmの厚さで塗布した。保護層はRFスパッタ法
でタンタル膜を0.10μm積層後、陽極酸化法により
透明な酸化膜(Ta2 O5 )にして用いた。透明導電層
はスパッタ法でITO膜を0.20μm積層し、表1の
層構造3に示す構成の基板を得た。
ニリデン(以下 p−VDF)をスピンコートによって
0.4μm設けた、表1の層構造5に示す構成の基板を
作製した。この2つの基板を洗浄し、直線状のレーザー
スクライブ加工を行った。レーザー加工は、波長193
nm、パワー密度150mJ/cm2 のArFエキシマ
レーザー光を用いて、1つの直線につき、2ショット照
射した。
m、長さ300mm、焦点深度は0.2mmでありカラ
ーフィルターの凹凸である500nmより十分に大きい
形状に加工されている。1度のレーザ加工(2ショッ
ト)で長さ300mmの加工をしている。
保護層にTa2 O5 を設けた基板、表2の層構造5が保
護層にフッ化ビニリデンを設けた基板の、レーザースク
ライブ加工断面の凹凸の様子を、段差測定機、断面SE
Mで測定した結果である。
に示すとおり、ポリイミド層に深く切れ込んで1μm以
上となりブラックのカラーフィルターにも達するほどで
あった。保護層にTa2 O5 を設けた基板は、図1に示
すように、ITO膜厚分の0.20μmの段差でぴたり
と溝が止まっている。また、絶縁抵抗値も1×1011Ω
以上と、十分な値となった。
結果、保護層にフッ化ビニリデン(VDF)を設けた基
板で作製したものは、ディスクリネーション等の発生に
より不良となったが、保護層にTa2 O5 を設けた基板
で作製したものは、画素内に欠陥がなく良好な特性を示
した。
法で作製し、平坦化層としてポリイミドをスピンコート
法で4μmの厚さで塗布し、高圧水銀ランプ、20mW
/cm2 、2min、の紫外線(UV)照射処理により
平坦化層表面の活性化処理を行い、保護層としてSiO
2 膜をスピンコート法で0.10μm積層し、透明導電
層としてZnO膜をスパッタ法で0.17μm積層し、
表1の層構造2に示す構成の基板を得た。
を行わない、表1の層構造6に示す構成の基板を作製し
た。
ースクライブ加工を行った。レーザー加工は、波長24
8nm、パワー密度300mJ/cm2 のKrFエキシ
マレーザー光を用いて、1つの直線につき、1ショット
照射した。
m、長さ300mm、焦点深度は0.2mmでありカラ
ーフィルターの凹凸である500nmより十分に大きい
形状に加工されている。1度のレーザ光照射で長さ30
0mmの加工をしている。
活性化処理を行った基板、表2の層構造6が平坦化層に
活性化処理を行わなかった基板の、レーザースクライブ
加工断面の凹凸の様子を、段差測定機、断面SEMでみ
た結果である。断面形状は、図1に示したように、どち
らも保護層上で溝が止まっており、満足のいくものであ
るが、絶縁抵抗値において、1×108 Ωと十分な値が
得られていない。これは、溝中にZnOの残渣が残った
結果であった。
い、残渣の除去を行った。HFは、水で10倍に希釈
し、10秒間基板を浸した。
る活性化処理を行った基板、表2の層構造61が平坦化
層に活性化処理を行わなかった基板の、レーザースクラ
イブ加工、酸処理後の断面の凹凸の様子を、段差測定
機、断面SEMで測定した結果である。
2に示すとおり、SiO2 が溝形状にそってきれいに除
去されたが、平坦化層にUV処理を行わなかった基板で
は、図6に示すとおり、溝幅が広がった。
結果、平坦化層に活性化処理を行わなかった基板で作製
したものは、白抜け等の発生により不良となったが、平
坦化層に活性化処理を行った基板で作製したものは、画
素内に欠陥がなく良好な特性を示した。また平坦化層の
活性化処理として、紫外線照射処理の他に、プラズマ処
理、又は、コロナ放電を行なっても同等の効果が得られ
た。
用いて作製した、ディスプレイの構成を示すと以下のと
おりである。 配向膜厚 50nm ラビング 240゜ セル厚 5.5μm 液晶 メルク社製ZLI−2293 カイラル材 S−811添加 デューティ比 1:240 コントラスト比 20 画素数 640×3×480=921600pixels フロント偏光板下に補償板を2枚入れて、白黒モードにした。 フルカラー16階調
し基板に予めレーザ保護層を形成することで、カラーフ
ィルタ基板のレーザ加工による作製を容易にし、高開口
率、高歩留りを実現できた。また、カラーディスプレイ
製造工程での不良発生の低減を促し、工業上有益な効果
を得ることができた。
概略図。
概略図。
略図。
略図。
略図。
略図。
Claims (9)
- 【請求項1】カラーフィルタ基板を有する表示装置であ
って、 前記カラーフィルタ基板は、基板の上方に、カラーフィ
ルタ層、平坦化層、保護層、透明導電層を順次積層した
後、該透明導電層をレーザー光を用いてパターニングす
ることによって作製され、 前記保護層は、前記透明導電層よりレーザー光を吸収し
にくく、かつ反射率が大きい材料からなることを特徴と
する表示装置。 - 【請求項2】カラーフィルタ基板を有する表示装置であ
って、 前記カラーフィルタ基板は、基板の上方に、カラーフィ
ルタ層、平坦化層、保護層、透明導電層を順次積層した
後、該透明導電層をレーザー光を用いてパターニングす
ることによって作製され、 前記保護層は、Ta 2 O 5 、WO 2 、MgF 2 、CaF 2 の
いずれか一つを含むことを特徴とする表示装置。 - 【請求項3】カラーフィルタ基板を有する表示装置であ
って、 前記カラーフィルタ基板は、基板の上方に、カラーフィ
ルタ層、平坦化層、保護層、透明導電層を順次積層した
後、該透明導電層をレーザー光を用いたパターニングに
より、溝を介して複数に分割することによって作製さ
れ、 前記保護層は、前記透明導電層よりレーザー光を吸収し
にくく、かつ反射率が大きい材料からなり、 前記溝中には、前記透明導電層を構成する材料の残渣が
存在していないことを特徴とする表示装置。 - 【請求項4】カラーフィルタ基板を有する表示装置であ
って、 前記カラーフィルタ基板は、基板の上方に、カラーフィ
ルタ層、平坦化層、保護層、透明導電層を順次積層した
後、該透明導電層をレーザー光を用いたパターニングに
より、溝を介して複数に分割することによって作製さ
れ、 前記保護層は、前記透明導電層より耐熱性が高い材料か
らなり、 前記溝中には、前記透明導電層を構成する材料の残渣が
存在していないことを特徴とする表示装置。 - 【請求項5】カラーフィルタ基板を有する表示装置であ
って、 前記カラーフィルタ基板は、基板の上方に、カラーフィ
ルタ層、平坦化層、保護層、透明導電層を順次積層した
後、該透明導電層をレーザー光を用いたパターニングに
より、溝を介して複数に分割することによって作製さ
れ、 前記保護層は、SiO 2 、Al 2 O 3 、Ta 2 O 5 、WO 2 、
MgF 2 、CaF 2 のいずれか一つを含み、 前記溝中には、前記透明導電層を構成する材料の残渣が
存在していないことを特徴とする表示装置。 - 【請求項6】請求項1乃至5のいずれか一項において、
前記平坦化層は、ポリイミド、ナイロン、ポリビニルア
ルコール、又はアクリル樹脂のいずれか一つを含むこと
を特徴とする表示装置。 - 【請求項7】請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記平坦化層の表面は、活性化処理がなされていること
を特徴とする表示装置。 - 【請求項8】請求項1乃至7のいずれか一項において、
前記平坦化層は、スピンコート法によって塗布形成され
たことを特徴とする表示装置。 - 【請求項9】請求項1乃至8のいずれか一項において、
前記基板は、透光性基板であることを特徴とする表示装
置。
Priority Applications (1)
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JP2002175100A JP3464473B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | 表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002175100A JP3464473B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | 表示装置 |
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JP3464473B2 true JP3464473B2 (ja) | 2003-11-10 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002175100A Expired - Fee Related JP3464473B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | 表示装置 |
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CN110120623B (zh) * | 2018-02-05 | 2021-06-08 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 密封件及发光装置 |
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2002
- 2002-06-14 JP JP2002175100A patent/JP3464473B2/ja not_active Expired - Fee Related
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