JPS6353520A - 多色表示装置の製造方法 - 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〕 本発明はカラーフィルターと非線形素子を組み合わせた
多色表示装置の製造方法に関し、特に非線形素子を介し
て電圧を印加し、画素電極上に電着によりカラーフィル
ターを形成させた多色表示装置の製造方法の改良に関す
る。

〔発明の概要〕

本発明は非線形素子の少なくとも一端に接続された信号
入力用電極に電圧を印加し、もう一端に接続された画素
電極上に電着によりカラーフィルターを形成する際に、
本来カラーフィルターが不要な信号入力用型掻上にもカ
ラーフィルターが電着されてしまい、画素電極上のカラ
ーフィルターの電着形成やひいては表示装置製造の障害
となるという欠点を除去する事を口約とし、最初に非線
形素子の電圧−電流特性における閾値電圧以下の電圧で
信号電極上のみに絶縁膜を電着形成し、次に閾値電圧以
上の電圧で画素ＴｉＰｊｔ上のみにカラーフィルターを
電着形成した多色表示装置の製造方法を提供するもので
ある。

〔従来の技術〕 第３図（ａｌ、　（＋）１．　ｆｃｌに従来技術の一例
として非線形素子を介して電着によりカラーフィルター
を形成した多色液晶表示装置を示す。なお電着によりカ
ラーフィルターを作成する方法は特開昭５９−１１４５
７２号広報において詳しく開示されている。

第３図（ａ）、（ト）ｌ、　（Ｃ）は非線形素子として
３端子素子であるＴＦＴ構造を取るものであり１９はガ
ラス基板で、その上に酸化スズ、酸化インジウム等の透
明導電膜から成る画素電極２０．　Ｃ，等からなるゲー
ト電極２１、酸化シリコン、窒化シリコン等から成る絶
縁層２２、アモルファスシリコン等から成る半導体層２
３、アルミニウム等から成るソース電極２４とアルミニ
ラ等から成り、画素電極と接続されるドレイン電極２５
を順次形成して行き、ＴＦＴアレイ基牟反を形成する。

２６．２６　’　、２６　”はカラーフィルターで画ｇ
電極２０の上に電着により任意の色で形成する。電着を
する場合、電着性高分子と色素とを含む溶液に入れた電
着浴にＴＦＴアレイ基板を浸漬し、画素電極に電圧を印
加してカラーフィルターを電着する。しかし画素電極に
直接通電する事は画素が微細に分割されているため困難
であるので、信号入力用電極であるソース電極とゲート
Ｔｉ掻に電圧を印加し、ＴＦＴをＯＮ状態とし半導体層
を介して画素電極上に電圧を印加し電着を行う事になる
。

このようにカラーフィルター２６．２６　’　、　２６
　”を形成したＴＦＴアレイ基板と透明電極２７を形成
した対向基板２８間に液晶２９を挟持し、多色液晶表示
装置となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第３図（ａｌ、　（ｂｌ、　ｆａに示したような電着に
よりカラーフィルターを形成した多色液晶表示装置は、
製造方法上電圧を印加した所のみにカラーフィルターが
形成されるため、黴細なカラーフィルターが画素電極上
に位置ズレなく非常に筒便な方法でできるという利点を
有する。しかもカラーフィルターの厚さは加える電圧と
その時間により制御でき、安定した品質を確立できるも
のである。

しかし、第３図ｆａｌ、　（ｂｌ、　（ｃｌに示した多
色液晶表示装置においては、電着のために画素電極に通
電する際、ソース電極とゲート電極に電圧を印加するた
め当然ながらソース電極とゲート電極上にも電着かされ
てしまう。この事を等価回路的に示したのが第４図であ
り、この図においてＴＦＴはゲート電圧によってソース
、ドレイン間の抵抗が変化する３端子非線形砥抗素子１
３とみなせる。非線形抵抗素子はいくらＯＮ状態でもか
なりの抵抗を有しているため、画素電極１４はこの非線
形抵抗を直列に介してしか電圧が印加されない。それに
対してソース電極１５とゲート電極１６に対極１７との
間の電圧がそのまま加わる。そのため電着時の電流の大
部分はソース電極とゲート電極上の電着のために費やさ
れ、画素電極上には薄い膜しか得られない。これを画素
電極上の所定の膜厚が得られるように制御しようとして
も電Ｍ　Ｔ；、　’ＩＮが並列に流れるため、制御が困
難である。またソースＴＬ極とゲート電極にあまりにも
厚い膜が形成されてしまうと、液晶を挟持する間隙のギ
ャップを超えてしまい、ギヤツブ制御に支障をきたした
り、上に配向膜を塗布する際の欠陥の原因となったり、
表示装置製造上に問題を生しる。

〔間Ｓ点を解決するための手段〕

上記のような問題をなくすためにはゲート電極とソース
？ｉｔ　１ｍを電着されないように絶縁膜で覆ってしま
えばよいが、通常の蒸着やスパックなどの方法で絶縁膜
をつけると画素電極上の絶縁膜を取り除くパターニング
工程が必要となり工程を複雑化する。そこで本発明は非
線形素子が電圧−電流特性に閾値を持つ事を利用し、最
初に閾値電圧以下の電圧で不要な部分に電着により絶縁
膜を形成させてしまい、次に閾値電圧以上の電圧を印加
して画素電極上のみに所定の膜厚のカラーフィルターを
電着する事により、筒便な工程で品質のよい多色表示装
置の製造方法を提供するものである。

〔作用〕

電着による高分子層の形成は基本的にはポリマーに００
０Ｈ基やＮ　Ｈｔを付与し、この官能基を中和し、水中
で解離させた（？ｊ電粒子の電気泳動、析出反応に基づ
いている。つまりｃｏｏＨ５をもったポリマーの場合、
アミン等により中和され水溶化したものが、電圧を加え
るとアノード側電極へ電気泳動し、アノード上で下記の
ように水の電気分解により生じたプロトンとの反応を生
し不溶化、析出して（る、このような電着性高分子はア
ニオン電着性高分子と呼ばれる。

２８ｚＯ−→４Ｈ’　＋Ｑ、　　↑４ｅ−＋Ｈ”　　−
→　　　　　（析出） ＣＯＯ−Ｃ０ＯＨ 逆にポリマーにＮＨ！基を持ったものを用い酸で中和、
水）容化させればカソード側に電着できる事となる。こ
のような電着性高分子はカチオン電着性裔れば分子と呼
ばれる。このとき、硬化剤となる成分や色表成分は電着
性高分子に含まれた形で共電着され被膜中に取り込まれ
る。

このように電着により析出した被膜は、ある程度のイオ
ン伝導路を持つため第４図に示したような等価回路の場
合、画素電極に所定の膜厚を得ようとして通電量を増す
と、ゲート電極やソース電極にも多（の電気量が流れる
事となり、画素電極上の膜厚制御が難しくなったり、ゲ
ートＴＬ極やソース電極に非常に厚い膜が付く事となる
。

しかし、電着被膜は電着後、硬化処理を行って強固な膜
にするのが通常である。このように硬化処理をした膜は
もはやイオン伝導路は消失し、すぐれた絶縁膜となる０
本発明者はこれを応用し、先にゲート電極やソース電極
に電着を行い、その被膜を硬化処理し、絶縁膜とした後
に画素電極に通電してカラーフィルターを電着する方法
を発明した。通常、第４図に示される非線形抵抗素子は
ある閾値電圧以下では非常に高い抵抗を有するがそれ以
上ではかなり抵抗が低くなる。そこでゲート電極ソース
電極に閾値電圧以下の電圧を加え電着すると、ゲート電
極とソースＴ１極に加えた電圧に従った膜厚が得られる
が、画素ｘｙｈ橿は非常に高い抵抗が直列に接続されて
いるため、はとんど電圧が加わらない。もしこの電圧が
水の電気分解が起こる電圧以下であれば、まったく画素
電極上には電着されない事となる。こうして得られた電
着膜を熱等により硬化させるとゲート電極、ソース電極
上には絶縁膜が形成されるが、画素電極上には何も形成
されない事になる。その後、ゲート電極とソース電極に
閾（ｉ！！電圧以上の電圧を加え、色素を含む電着浴か
ら画素電極上に順次、カラーフィルターを形成する事に
より、ゲート電極とソース電極上にはもはや再電着は起
こらず、よって画素電極上の通電量を制御し易く、所定
の膜厚が、ゲート電極やソース電極上に厚い膜を形成す
ることなく得られる。

以上、本発明について非線形素子としてＴＦＴを用いた
場合を例に説明したが、他の構造の２端子非線形素子等
でも同様に適用できる事は明らかである。

〔実施例〕

以下、実施例を用いて本発明の効果を具体的に説明する
。

〔実施例１〕 第１図（ａ）、中１．　ｔｅｌは非線形抵抗素子として
ＴＦＴを用いた多色液晶表示装置の本発明により実施例
を示した図である。

１はガラスよりなる基板で、その−７−に酸化スズ、酸
化インジウムよりなる画素電極２、Ｃ１より成るゲート
電極３、窒化シリコンより成る絶縁層４、アモルファス
シリコンより成る半導体層５、アルミニラムより成るソ
ース電極６とアルミニウムより成り画素を掻に接続され
るドレイン電極７を順次形成して行き、ＴＦＴアレイ基
板を形成する。

このＴＦＴの電圧−電流特性をとると第１図ｆｄ）に示
すようなものであった。

このＴＦＴアレイ基板を下記組成のアニオン性電着高分
子からなる電着浴に浸漬し、第１図（ｄｌに示した電圧
−電流特性の閾値電圧以下である＋４ｖをゲート電極３
とソース電極６に１分間印加した。

基板を引き上げ水洗し、１８０℃３０分加熱し、ポリエ
ステルとメラミンを架橋硬化させた所、ゲート電極３と
ソース電極６上に赤色の絶縁膜８が形成され、その膜厚
は０．３μｍであり、画素電極２上には析出物は見られ
なかった。その後、基板を同じ浴に浸漬し、閾値電圧以
上である＋３０Ｖの電圧をゲートＴＬ極３とソース電極
６に１分間加え、水洗、硬化後は画素電極２上にｌｌ２
Ｊ！７−１μｍの赤色カラーフィルターが形成され、ゲ
ート電極、ソース電極上には析出物は見られなかった。

その後、顔料を緑、青にした電着浴について同様の操作
を繰り返してカラーフィルター９，９”、９′″を作成
した。本実施例によるカラーフィルターは電着時にゲー
ト′ｒ４極やソース電極に電流が食われないため、膜厚
制御しやすく、均一な膜が得られた。また、厚膜になる
部分がないため、透明電極１０をつけた対向基板１１と
の間に液晶１２を挟んだ多色液晶表示′２置を作成して
も液晶層の厚みは一定でギヤノブのむらがないものであ
った。

〔比較例１〕 実施例１における閾値電圧以下での電着を省略し、いき
なり電着浴中でゲート電極とソース電極に＋３０Ｖの電
圧を１分間印加したところ、ゲート電極とソース電極上
には１０μｍの膜厚がついたにもかかわらず、画素電極
上には０．５μ鋼の膜厚しか電着されなかった。他は実
施例１と同様に多色液晶表示装置を作成した所、厚膜部
分によるギャップむらが生じた。

〔実施例２〕 実施例１における電着浴を閾値電圧以下の電着に供する
ものを下記組成のカチオン性電着高分子から成るものと
した。

また、カラーフィルターを閾値電圧以上の電着で作成す
るための電着浴を下記組成でｆｊｒｉ料を赤、緑、青に
変えて３種用意した。

以下、実施例】と同様に多色液晶表示装置を作成したと
ころ実施例１と同様の効果を得た。

〔実施例３〕 実施例１における非線形抵抗素子を第２図（ａ）。

（ｂｌ、　＋ｃ＋に示すような２端子のＭ　Ｉ　Ｍ構造
のものとした。第２図ｔａ＋、　（ｂｌ、　（Ｃ１にお
いて、１３はガラス基板で、その上にＴ１からなる信号
入力用電極１４、酸化スズ、酸化インジウムより成る画
素型Ｊ１１５、Ｔ　−ｔ　Ｏｓよりなる非線形抵抗層１
６で信号入力用電極と画素電極の両方に接続されて形成
され、ダイオードマトリクス基板を形成する。この素子
の電圧−電流特性は第２図ｆｄｌに示すようなものであ
った。この７ＩＥ仮を実施例１の電着浴を用い閾値以下
の；圧を＋４■、閾値以上の電圧を＋４０Ｖとし、信号
入力用電極に電圧を印加し、′４ｆＡ縁膜１７とカラー
フィルター１８．１８”、１８”を形成し、多色液晶表
示装置を作成したところ実施例工と同様の効果を得た。

〔実施例４〕 実施例３における信号入力用電極１４を酸化スズ、酸化
インジウムから形成し、非線形抵抗層１６を旧Ｎ、Ｓ、
で構成された窒化シリコンで形成し、以下、実施例３と
同様に多色液晶表示装置を作成したところ、実施例３と
同様の効果が得られた。

〔発明の効果〕 以上、実施例にて具体的に示したように、本発明は非線
形素子の抵抗の電圧依存性を利用し、同じ信号入力用電
極を電着用の電圧印加端子としながらも、加える電圧値
を閾値電圧以下と以上に分ける事により、信号入力用電
極上には絶縁膜、画素電極上にはカラーフィルターが選
択的に形成でき、絶縁膜を形成するために複雑な工程を
導入する必要がない。さらに、信号入力用電極上に最初
に絶縁膜が形成するために、画素電極上へのカラーフィ
ルターの形成を妨害する事なく、安定したフィルター製
造が得られる。また、信ぢ入力用電極上への厚膜の形成
も抑えられるため、多色表示装置を作成する際、配向膜
の形成やギヤノブの均一性に悪影♂を与える事なく、簡
便な方法で安定した品質が得られるものである。なお実
施例でも示したように非、ＶＡ形素子が２端子であるか
３端子であるかは問うものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明によるＴＦＴを用いた多色表示装
置の実施例の上面図。第１図ｆｂｌは第１１２１ｔａ＋
のΔ−Ａ′断面図。第１図（ｅ）は第１図（ａ）のＢ−
Ｉ３　’断面図。第１図（（Ｊ）は本発明に用いたＴＦ
Ｔの電圧−電流特性図。第２図ｔａｌは本発明による２
端子非線形抵抗素子を用いた多色表示装置の実施例の上
面図。第２図（ｂｌは第２図ｆａｔのｃ−ｃ　’断面図
。第２図ｔｅｌは第２図（ａ）のＤ−Ｄ　’断面図。第
２［Ｋ（ｄ）は本発明に用いたＭＩＭの電圧−電流特性
図。第３図（ａ）は従来のＴＦＴを用いた多色表示装置
の一例の上面図、第３図Ｃｂ１は第３図（ａｌのＥ−Ｅ
’断面図。 第３図（Ｃ１は第３図＋ａｌのＦ−Ｆ“断面図。第４図
は電着の等価回路の一例を示す回路図である。 ２．１５．２０・・・画素電極 ３　、６．１４，２Ｌ２４・・・信号入力用電極５．２
３・・・半導体 １６　　・・・非線形抵抗層 ８．１７・・・絶縁層 ９．９　’　、９”、１８．１８　’　、１８１′、２
６．２６　’　、２６”・・・カラーフィルター 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 ＴＦＴと用いにｊ’ｙ乙色示挾１の上面図第１図（ａ） ＴＦＴを用いに％色べ示貸１のＡ−△“訪面図第１図（
ｂ） １２−＼／／Ｔ　　　　　　−− ＴＦＴと用いｒ−ラ色へ小装置のＢ−Ｂ’膚［１）２第
１図（Ｃ） ゲー　ト電、ζコミ、　（；） 第１図（ｄ） 柿＆ｌ形仄４九木子と用いに令色氏ホ装置の上面図第２
図（ａ） ”％　＋　２ 柿、ｖＬ形他耗衆子ε用いｔくシ色改ホに１のｃ−ｃ’
前面図′Ｆ）２図（ｂ） ４１線形樽、［水子と用いたう邑ヘホ装置のＤ−α白面
図第２　図（Ｃン 第２図（ｄ） 従来のＴＦＴと用いに号色六ホ装置の上面凹第　３　図
　（ａン 従来のＴＦＴを用いた令色久ホに直円Ｅ−Ｅ’的面図第
３図（ｂ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）カラーフィルターと非線形素子を組み合わせた多
   色表示装置の製造方法において、最初に基板上に複数の
   非線形素子と非線形素子の一方の端子に接続された画素
   電極と非線形素子の他方の端子に接続された信号入力用
   電極とを形成し、次に該信号入力用電極に非線形素子の
   電圧−電流特性における閾値電圧以下の電圧を印加し、
   少なくとも電着性高分子を含む溶液から電着により信号
   入力電極上に絶縁膜を電着し、その後、信号入力電極に
   閾値に電圧以上の電圧を印加し、電着性高分子と色素と
   を含む溶液から画素電極上に電着によってカラーフィル
   ターを形成する事を特徴とする多色表示装置の製造方法
   。
2. （２）前記、非線形素子がＴＦＴ（薄膜トランジスター
   ）である事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多
   色表示装置の製造方法。
3. （３）前記、非線形素子がＭＩＭ（金属−酸化物−金属
   ）の構造を取る事を特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の多色表示装置の製造方法。
4. （４）前記、非線形素子がＨ、Ｏ、Ｓｉからなるシリコ
   ン酸化膜またはＨ、Ｏ、Ｓｉからなるシリコン窒化膜か
   ら構成されている事を特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の多色表示装置の製造方法。
5. （５）前記、電着性高分子がアニオン電着性高分子であ
   る事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多色表示
   装置の製造方法。
6. （６）前記、電着性高分子がカチオン電着性高分子であ
   る事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多色表示
   装置の製造方法。