JPH02153325A - 表示電極基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アクティブマトリクス型カラー表示装置に用
いられる表示電極基板の製造方法に関する。

従来の技術 ガラスなどの絶縁基板上に、薄膜トランジスタ（Ｔｂ１
ｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　：以下、ＴＰＴ
と略称する）をマトリクス状に配列して形成した表示電
極基板を用いるアクティブマトリクス型の液晶表示装置
の場合、液晶の応答速度が速く、また表示電極基板とし
て使用される絶縁基板の面積に制約がなく反射型、透過
型のいずれにも適用できるなどの利点を有するため、大
容量の表示装置として有望視されている。

第３図は、そのようなアクティブマトリクス型のカラー
液晶表示装置における表示パネルでの従来、の回路構成
を概略的に示す回路図である。第３図においてソースパ
スラインＳｔ、Ｓ２．・・・（以下、任意のソースパス
ラインは符号Ｓで表す）は信号線となるパスラインであ
り、ゲートパスラインＱｌ、Ｇ２．Ｇ３．・・・（以下
、任意のゲートパスラインは符号Ｇで表す）は走査線と
なるバスラインであって、これらは絶縁基板上において
互いに直角に立体交差するように配列して形成されてい
る。カラー液晶表示装置の各絵素に対応けけられるＴＦ
Ｔｌ、絵素電極２、カラーフィルタ３は、上記絶縁基板
上のソースパスラインＳとゲートパスラインＧの各交差
部ごとにそれぞれ形成され、ＴＦＴ　１のソース電極は
ソースパスラインＳに、ゲート電極はゲートパスライン
（］に、ドレイン電極は絵素電極２にそれぞれ接続され
ている。また、各絵素電極２上にはカラーフィルタ３が
形成され、さらに絶縁基板上全体に配向膜が形成されて
表示電極基板が構成される。これとは別に、ガラスなど
からなる絶縁基板上全体に対向電極４が形成され、さら
にその上に配向膜が形成されて対向基板が構成される。

上記表示電極基板と対向基板とは互いの配向膜形成面が
向かい合うように対向配置され、これら基板間に液晶層
５を介在させることによって第３図に示すようにカラー
液晶表示装置の表示パネルが構成される。

上記表示パネルにおいて、各ソースパスラインＳとゲー
トパスラインＧに選択的に電圧を印加すると、選択され
たＴＦＴＩがオン動作し、ソースバスライＳに印加され
た電圧は選択されたＴＦＴｌを介して対応する絵素重陽
２に供給され、その絵素電極２と対向電極４とで挟まれ
た液晶層５の部分に電圧が印加されて液晶層５がオン・
オフ駆動し、カラーフィルタ３の色調に応じた色表示が
行われる。

第４［１？は、上述した表示電極基板の具体的な構造の
一部を拡大して示す断面図である。第４図において、絶
縁基板６上には、まずＴＦＴＩのゲート電極７（ゲート
パスラインＧも含む）がＴａ（タンタル）ＷＡなどによ
って形成され、さらにその上にＴ　ａ　２０　ｓ　（酸
化タンタル〉膜、５ｉＮｘ（窒化シリコン）膜などから
なるゲート絶縁膜８が形成される。またゲート絶縁１１
！８上には、１−８ｉ（真性半導体非晶質シリコン）な
どの半導体ＷＡ９が形成され、さらにその上にＴｉ（チ
タン）１ｇ！やｎ”−３ｉ（ｎ型半導体非晶質シリコン
）層などからなるソース電極１０εｉ、１０ｂ（ソース
パスラインＳも含む）とドレイン電極１１ａ、ｌｌｂと
が選択的に形成され、これによってａ−３ｉ（半導体非
晶質シリコン）を用いたＴＦＴｌが構成されている。つ
いで、ＩＴＯ（インジウムｎ酸化物）膜などからなる絵
素電極２が、その一部をドレイン電極１１ａ、１ｉｔ−
上に重ねて形成され、この絵素電極２上にはカラーフィ
ルタ３が、また他の部分にはＳｉＮｘ膜などからなる保
護膜１２が形成され、その上面全体に図示しない配向膜
が形成される。

表示電極基板におけるカラーフィルタ３の形成にあたっ
ては、良好な多色表示を実現するという観点から、絵素
電極２のパターンに対してカラーフィルタ３のパターン
が位置ずれしないように形成することが必要である。そ
のカラーフィルタ３の形成方法としては、オフセット印
刷法のほか、フォトプロセスによってゼラチンをパター
ン化しこれを染色する方法などがあるが、オフセット印
刷法の場合、パターンが微細になってくると隣きうカラ
−フィルタ３同士が重なり合ったり、パターン間に隙間
が生じるなどパターン精度の点で問題がある。一方、ゼ
ラチン染色方法の場合には、フォトプロセスによってパ
ターン化するためパターン精度に関しては問題がないが
、３色のカラーフィルタ３を形成するのにフォ■・プロ
セスを３回繰返さなければならないので、プロセスが非
常に複雑になる。

第４図に示す表示電極基板では、これらの方法によらず
電着法によってカラーフィルタ３を形成した場きを示し
ている。すなわち、この電着法は、水溶性高分子樹脂と
水に不溶の顔料とを水に含ませた電＠液中に、カラーフ
ィルタ３形成前の表示電極基板を浸漬し、同じく電＠液
中に別に浸漬した対向電極と表示電極基板の絵素電極２
との間に一定の電圧を印加することによって、絵素電極
２上に高分子樹脂と顔料とからなるカラーフィルタ３を
析出・形成させるものである。この電着法の場合には、
絵素電極２上に選択的にカラーフィルタ３が形成される
のでパターン精度も良く、また製造工程も簡単である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、電着法によってカラーフィルタ３を形成
した上記表示電極基板の場合には、第４図に示すように
絵素電極２上にカラーフィルタ３が重なるので、この表
示電極基板と先述した対向基板との間に液晶層５を介在
させて構成される表示パネルにおいて、絵素電極２に印
加される電圧はカラーフィルタ３によって電圧降下して
液晶層５に加わることになり、その電圧降下分だけ液晶
層５の駆動が弱まり良好な表示コントラストを得ること
ができないという問題点を有する。

このような問題点を解決する１つの対策として、カラー
フィルタ３の膜厚をできるだけ薄くするが、あるいはカ
ラーフィルタ３の誘導率をできるだけ大きくすればよい
ことが、以下の理由によって明らかである。

すなわち、第５図に概略的な断面図で示す表示パネルに
おいて、表示電極基板側の絵素電極２上に形成されたカ
ラーフィルタ３に生じる容量をＣｃｒ、そのカラーフィ
ルタ３上および対向基板側の対向型Ｗ！４上に形成され
たそれぞれの配向膜１３に生じる容量をＣＰ　Ｉ　、表
示電極基板と対向基板との間に介在する液晶層５に生じ
る容量をＣＬＣとすると、その表示パネルの等価回路は
第６図に示すように表される。また、絵素電極２と対向
電極４の間に印加される電圧をＶａｐｐ（液晶層５にか
かる実効電圧を■Ｌｃとすると、第６ｒｆｊＵに示す等
価回路から、実効電圧Ｖ　Ｌｌｅは と表される。ここで、カラーフィルタ３の膜厚および誘
電率をそれぞれｄ　ｃ　ｒ　＋　εＣ１、配向ｌ１１３
の膜厚および誘電率をそれぞれｃｌｐ＋＋　ε、Ｉ、液
晶層５の層厚および誘電率をそれぞれａｔ、Ｃ，εＬＣ
とすると、第１式は 　ｔｃ と置換えることができる。第２式から明らかなように、
表示パネル全体にががるＶａｐｐＺに対して液晶層５に
かかる実効電圧Ｖｉ、ｃの占める比率は、カラーフィル
タ３の誘電率ε。、が大きくなるほど、またカラーフィ
ルタ３の膜厚ｄｃｙが薄くなるほど大きくなる。

第７図は、カラーフィルタ３の膜厚を１．０μｒｎとし
たときのカラーフィルタ３の誘電率ε。、とＶ　Ｌｃ／
　Ｖ　ａｐｐＺの関係を示すグラフである。ただし、ε
ＬＣ（液晶分子の長袖方向の誘電率ε、、）　＝８．６
ｄｔｃ＝５．ｕｒｎ εｐ　Ｉ＝　４ ｄｐ＋＝０．０６．ｕｒｒ＋ とする。

しかしながら、上述した電着法では、電着液に用いるこ
とのできる高分子樹脂は、アクリル酸またはメタアクリ
ル酸とそのエステルとの共重合体、カルボキシル基を導
入したアルキド樹脂、エポキシ樹脂とマレイン酸の付加
物、カルボキシル基を導入したポリブタジェン樹脂など
に限られており、したがって現在のところカラーフィル
タ３の誘電率εＣ１としては５程度の値が上限であり、
第７図のグラフからして表示パネル全体にかがる電圧Ｖ
ａｐｐｆのうち約７割の電圧しか液晶層５にかからない
ことになる。

また、カラーフィルタ３の膜厚についても、十分な色濃
度を確保する必要上から、その膜厚を極端に薄くするこ
とはできない、すなわち、上述した従来の表示電極基板
の場合、カラーフィルタ３の膜厚や誘電率を選択するこ
とによっては、カラーフィルタ３に起因する表示コント
ラストの低下を改善することはできない。

したがって、本発明の目的は、カラーフィルタの形成を
精度よく簡単な工程によって行うことができ、かつ良好
な表示コントラストを得ることのできる表示電極基板の
製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、絶縁基板上に、各絵素に対応する絵素電極お
よびカラーフィルタと、各絵素電極に接続された薄膜ト
ランジスタとが形成されるアクティブマートリクス型カ
ラー表示装置の表示電極基板の製造方法において、 前記絶縁基板上に、薄膜トランジスタと、各薄膜トラン
ジスタにそれぞれ接続されたカラーフィルタ形成用電極
とを形成した後、 前記カラーフィルタ形成用電極を用いてカラーフィルタ
を形成し、 さらに、前記カラーフィルタ上に、前記薄膜トランジス
タに接続された絵素電極を形成することを特徴とする表
示電極基板の製造方法である。

作　　用 本発明に従えば、いわゆる電着法を用いて電着用ダミー
電極にカラーフィルタが析出・形成されるので、カラー
フィルタの形成工程が簡単でカラーフィルタのパターン
精度が向上する。また、カラーフィルタ形成後に、その
カラーフィルタの上に絵素電極が形成されるため、絵素
電極に印加される電圧がカラーフィルタによって電圧降
下せず、表示コントラストを低下させることがない。

実施例 第１図は本発明の一実施例である表示電極基板の製造方
法の各工程を示す説明図である。

この製造方法は、アクティブマトリクス型のカラー液晶
表示装置に用いられる表示電極基板の製造方法であって
、第１図（５ｔ）に示す工程では絶縁基板２６上にＴＦ
Ｔ２１および電着用ダミー電極３２が形成されたあと、
まず絶縁基板２６上の全面にＳｉＮｘからなるＴＦＴ２
１用の保護膜４２が堆積形成され、ついでその保護ｗＡ
４２上の全面にフォトレジスト４３が塗布され、さらに
電着用ダミー電極３２およびＴＦＴ２１のドレイン電極
３１ａ、３１ｂの一部に対応するフォトレジスト４３の
各部が選択的に除去され、このフォトレジスト４３のパ
ターンをマスクとして下部の医護膜４２が部分的にエツ
チングされ、これによってドレイン電極３１ａ、３１ｂ
の一部および電着用ダミー電極３２が露出させられる。

ＴＦＴ２１および＠着用ダミー電極３２の形成は、従来
の表示電極基板におけるＴＦＴおよび絵素電極の形成と
同様にして行われる。すなわち、絶縁基板２６上にＴＦ
Ｔ２１のゲート電ｆｉｉ２７（ゲートパスラインも含め
て）がＴａ膜などによって形成され、さらにその上にＴ
ａｚＯｓ膜、ＳｉＳｉＮｘ１ｌなどからなるゲー）・絶
縁膜２８が形成される。またゲート絶縁膜２８上には１
−３ｉなどの半導体膜２つが形成され、さらにその上に
Ｔｉ［やｎ”−３ｉｌｌなどからなるソース電ｆ！＋３
０ａ、３０ｂ（ソースパスラインも含む）とドレイン電
極３１ａ、３１ｂとが選択的に形成され、これによって
ａ−９ｉを用いたＴＦＴ２１が構成される。ついで、Ｉ
ＴＯ膜などからなる電着用ダミー電極３２が、その−部
をトレイン電極３１ａ、３１ｂ上に重ねて形成される。

この電着用ダミー電極３２は後の工程で電着法によって
カラーフィルタ２３を形成するときの電極となるもので
島って、従来の表示電極基板における絵素電極と同一の
パターンに形成される。

次に、第１１１１ｍ（ｂ）に示す工程では、ドレイン電
極３１ａ、３１ｂの露出するスルホール部Ａがフォトレ
ジスト４４によって被覆される。

上記工程を経た半製品の表示電極基板５０は、次の第１
図（Ｃ）に示す工程において、第２図に示す電着槽４５
に満たされた電着液４６に浸漬され、電着法によるカラ
ーフィルタ２３の形成が行われる。すなわち、電着液４
６中には別に対向電極４７が浸漬され、この対向電極４
７と上記表示電極基板のＴＦＴ２１のソース電ｆ！ｆｉ
ｉ３０ａ、３０ｂとの間に直流電源４８を接続すること
によって、ソースＴ：、極３０ｚｔ、３０ｂに正電圧（
たとえば３ＯＶ＞が印加される一方、ＴＦＴ２１のゲー
ト電極２７には別の直流電源４つを接続することによっ
て、ＴＦＴ２１をオン状態にする正電圧（たとえば２０
■）がゲート電極２７に印加される。このとき、ソース
電極３０ａ、３０ｂに印加される正電圧がＴＦＴ２１を
経て電着用ダミー電ｌｌＦ！３２に及び、電着液４６中
の高分子樹脂および７１を料が電着用ダミー電極３２に
引寄せられ、そのダミー電極３２上に第１［］（Ｃ）に
示すように着色高分子樹脂膜からなるカラーフィルタ２
３が析出・形成される。ここでは、電着液４６に溶融さ
せる高分子樹脂として、アニオン型の高分子樹脂が用い
られる、アニオン型の高分子樹脂はカルボキシル基を多
く含んでおり、上記電着作用の際、水溶液中で解離して
いるカルボキシルアニオン Ｒ−Ｃｏｏ−が次に示す反応式に従ってダミー電極３２
に引寄せられ、上述したカラーフィルタ２３が形成され
る。

２８ｚＯ−４８”＋０２ｔ　＋４ｅ−−−・（３）Ｒ，
Ｃｏｏ−＋Ｈ”　→Ｒ−ＣＯＯＨ（析出）　　　　　　
・−（４）この場合の電着液４６は、下記の組成から成
る液体を含む。

さらに、顔亨１は、下記の重量比でエチレングリコール
中に分散され、この後、下記の重量比によって上述した
液体と水との溶液に混きされ、電着液４６が作成される
。

液体　　　　　　　　　　　　　　＝１０水　　　　　
　　　　　　　　　　　　　：１２０エチレングリコー
ル　　　　　　　：２０顔料　　　　　　　　　　　　
　　　：１上記型着工程は、赤、緑、青の各色の電着液
４６に分けて行われる。すなわち、赤色の電着液４６を
用いる場合には、赤色表示用の絵素に対応するＴＰＴ２
１が選択的にオン状態にされて、そのＴＦＴ２１に接続
されたダミー電極３２上に赤色のカラーフィルタ２３が
形成され、緑色の電着液４６を用いる渇きには、緑色表
示用の絵素に対応するＴＦＴ２１が選択的にオン状態に
されて、そのＴＦＴ２１に接続されたダミー電極３２上
に緑色のカラーフィルタ２３が形成され、さらに青色の
電着液４６を用いる場合には、青色表示用の絵素に対応
するＴＰＴ２１が選択的にオン状態にされて、そのＴＰ
Ｔ２１に接続されたダミー電極３２上に緑色のカラーフ
ィルタ２３が形成される。

次に、第１１２１（ｄ）に示す工程では、ドレイン電極
３１ａ、３１ｂのスルホール部Ａを被覆していたフォト
レジスト４４が剥離され、このあと全面に再度ＩＴＯ膜
が堆積形成され、そのＩ　ＴＯＪｌｉの一部をパターン
化して残すことによって上記カラーフィルタ２３上にそ
れぞれ絵素電極５２が形成される。

このようにして得られた表示電極基板は、さらにその表
面に配向膜を形成された後、対向基板とで液晶層を挾ん
で液晶表示パネルに組立てられる。

この表示電極基板の場き、液晶表示パネルに組立てられ
た状態において、絵素電極５２と液晶層との間にカラー
フィルタ２３が介在しないので、絵素電極５２に印加さ
れる電圧はカラーフィルタ２３によって電圧降下するこ
となく、そのまま液晶層に印加されることになる。

なお、上述した電着工程において電着液４６の高分子樹
脂としてカチオン型の高分子樹脂を用いることもできる
が、この場かには高分子樹脂に添加される中和剤（一般
的には酸性化合物）のためにＩＴＯ膜などからなる上述
したダミー電極３２が電着によって黒褐色の不透明な材
料に変質してしまうため、適当でない。

発明の効果 以上のように、本発明の表示電極基板の製造方法によれ
ば、ダミー電極上に電着法によってカラーフィルタを形
成したあと、そのカラーフィルタの上に薄膜トランジス
タに接続された絵素電極を形成するようにしたので、絵
素電極に印加される電圧がカラーフィルタによって電圧
降下せず良好な表示コントラストが得られるとともに、
電着法によってカラーフィルタが形成されるので製造工
程が簡単でカラーフィルタのパターン精度も向上するな
どの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である表示電極基板の製造方
法の各工程を示す断面図、第２図はその製造方法におけ
る電着工程を示す説明図、第３図は従来の表示電極基板
を用いたアクティブマトリクス型カラー液晶表示装置の
表示パネルの回路構成を示す回路図、第４図はその表示
電極基板の一部を拡大して示す断面図、第５図はその表
示電極基板を用いたアクティブマトリクス型カラー液晶
表示装置の表示パネルの概略的な構成を示す断面図、第
６図はその表示パネルの等価回路を示す回路図、第７図
はその表示パネルにおけるカラーフィルタの誘電率と液
晶層への印加電圧側なとの関係を示すグラフである。 ２１・・・ＴＰＴ、２３・・カラーフィルタ、２６・・
・絶縁基板、３２・・・電着用ダミー電極、５２・・・
絵素１！極 代理人　　弁理士　画数　圭一部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁基板上に、各絵素に対応する絵素電極およびカラー
   フィルタと、各絵素電極に接続された薄膜トランジスタ
   とが形成されるアクティブマトリクス型カラー表示装置
   の表示電極基板の製造方法において、 前記絶縁基板上に、薄膜トランジスタと、各薄膜トラン
   ジスタにそれぞれ接続されたカラーフィルタ形成用電極
   とを形成した後、 前記カラーフィルタ形成用電極を用いてカラーフィルタ
   を形成し、 さらに、前記カラーフィルタ上に、前記薄膜トランジス
   タに接続された絵素電極を形成することを特徴とする表
   示電極基板の製造方法。