JPS6355523A - 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抵抗素子を組み合わ
せた多色表示装置の製造方法に関し、特に非線形抵抗素
子を有する画素ＴＬ電極上カラーフィルターを形成した
多色表示装置の製造方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明はカラーフィルタ−と非線形抵抗素子を組み合わ
せた多色表示装置において、非線形抵抗素子と接続した
画素電極を電着用電極として高分子電着法により画素電
極上にカラーフィルターを形成した多色表示装置の製造
方法であり、従来の製造方法と比べ、画素電極とカラー
フィルターとの位置ズレがない高品質な表示装置が極め
て簡便に製造可能な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〕

液晶表示装置の表示容量を増やす目的で、ＴＦ−Ｔｇｔ
膜トシトランジスターリコン単結晶上に形成したＭＯＳ
）ランシスターなどによる３端子素子アクティブマトリ
クス液晶表示装置や、非線形抵抗素子を各液晶画素と直
列に設けた２端子素子アクティブマトリクス液晶表示装
置が脚光を浴びているが、２端子素子アクテイブマトリ
クスは３＃ｉ子素子アクテイブマトリクスと比較して形
成膜数が少なく、フォトエツチング工程数が少なく、さ
らにパターニング精度が比較的粗くて良いなどの特徴が
あり、低コストの大面積表示に適している。

この２＠子素子アクティブマトリクス表示装置のカラー
化のためには、第１図の如（非線形抵抗素子６と接続し
た画素電極４上に３原色（赤、緑、青色）のカラーフィ
ルター層７，８．９を形成し、液晶を光シヤツターとし
てカラーフィルターを選択的に開示することによりカラ
ー表示を行う方式が、最も簡便で且つ自由な色調を得る
ことができる。上記多色表示装置を製造する場合に問題
となるのはカラーフィルター製造工程であり、従来法と
して印刷法とフォリングラフィー法が発明されている。

前者はオフセット印刷を利用して画素電極上に印刷でカ
ラーフィルター層を形成する方法である。その製造工程
を第２図に示す。

後者は第３図の如（ゼラチン等光怒光性の樹脂を基板上
に塗布後フォトエツチングにより第１色目の部分のみ残
して染色し、以降その操作を繰り返すことによりカラー
フィルター層を形成する方法である。但し、この方法で
は既に着色された部分が次の染色工程によって２度染め
されないように防染工程を入れる必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のカラーフィルター製造工程は、それぞれ次の
問題点を有している。

すなわち印刷法は、微細な六ターンでの位置精度が悪く
画素Ｔ：、極４との位置ズレが生じてしまい、表示品質
を低下させてしまう。また、充分な色調を有するカラー
フィルターを得るためには膜厚が３ミクロン以上必要な
ため、画素電極上に高抵抗の！＠　１ｍ膜を形成するこ
とになってしまい、駆動電圧を高くしないと表示されな
いという欠点を有する。一方フオドリソグラフィー法は
、位置精度も高く、カラーフィルター〇膜厚も１．０〜
１．５　ミクロンで充分な色調を呈することが可能だが
、第３図の如く工程が複雑であり、カラーフィルターの
コストがかなり高くなってしまう。

本発明は、上記問題点を解決し、位置精度が高り、′ｐ
ｉ膜で充分で色調を得ることができ、製造工程が単純で
ローコスト化が可能なカラーフィルター製造工程を持つ
多色表示装置の製造方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者とは既にＸＹ単純マトリクス液晶表示装置用カ
ラーフィルターの製造方法として高分子電着法を発明し
た（特開昭５９−１１４５７２号公報）、これは透明電
極を’Ｃ着用電極として透明電極上にＴＬ着によりカラ
ーフィルターを形成する方法であり、簡便な工程で高品
質なカラーフィルターを製造することができる。

今回本発明者らは、非線形抵抗素子と介して電着を行っ
た場合にも従来と同様高品質なカラーフィルターが形成
可能、な事を見出した。すなわち、第１図の信号入力用
電極５に通電して電着することにより、非線形抵抗素子
６を介して画素電極４上にカラーフィルターＮ７を形成
することができ、信号入力用電極を選択して、異なる色
の電着塗料での電着を繰り返せば、複数の例えば赤、緑
、青色のカラーフィルターが容易に形成される。従って
本発明によれば、画素電極とカラーフィルターとの位置
ズレは全くな（、また製造工程も極めて簡便であり、高
品質で安価で多色表示装置を提供することが可能となる
。

〔作用〕

高分子電着法によるカラーフィルター層の形成は、水溶
性高分子が電気化学的に不溶化し、電極上に析出してく
る現象を応用したものである。用いる高分子の種類によ
ってアニオン型（高分子材料に親水性基としてカルボキ
シル基を導入）とカチオン型（アミノ基を導入）があり
、例えばアニオン型の電極表面への不溶性高分子膜の析
出の反応を第５図に示す。この高分子水溶液中に色素を
分散させておけ゛ば、着色膜（カラーフィルター）が形
成される。従って第５図の反応が生じるだけの電気量を
流してやれば、電着によってカラーフィルター層が形成
できる。

一方非線形抵抗素子の電圧−電流特性の１例を第６図に
示す。すなわちこの場合には１２Ｖ以上の電圧を印加す
ることにより充分な電流を流すことができる。

従って、第１図の信号入力電極５に非線形抵抗素子６の
闇値電圧以上の充分な電圧を印加することにより、画素
電極４に充分な電気量を流すことができ、電着により画
素電極４上へのカラーフィルターの形成が可能となる。

これは非線形抵抗素子を用いた２端子素子アクティブマ
トリクス液晶表示装置であれば下記のどの方式でも同様
の理由により適用可能である。

■バリスタ一方式 ■金属−絶縁膜−金属（ＭＩＭ）方式 ■ダイオード方式 以下実施例を用いて本発明によるカラーフィルターを用
いた多色表示装置の製造方法について具体的に説明する
。

〔実施例１〕 ■　非線形抵抗素子基板の製造 第１図の如く、ガラス基板１上に酸化スズ、酸化インジ
ウム等からなる透明電極４が形成される。

次いでＴ。○、よりなる非線形抵抗素子６、その上にＴ
、よりなる信号入力用電極５が形成される。

このとき信号入力用電極５の端子は第４図ｔａ＋の如く
該電極と接続する画素電極上に形成するカラーフィルタ
ーの色に対応して長さを異ならせる。

■　電着工程 下記組成のアニオン型電着浴を作製する。

非線形抵抗素子基板を第４図Ｔｏｌの如く導電剤１２で
１色目に電着すべき端子を短絡させて、上記浴に浸漬し
、非線形抵抗素子基板を陽極として導電剤１２より給電
を行う。このときの印加電圧は４０Ｖとし、非線形抵抗
素子を介さない通常の電着より１０Ｖ高（した。

基板を引き上げ、水洗を行う。

■　硬化工程 電着により形成したカラーフィルターＮ７中のポリエス
テル樹脂とメラミン樹脂を焼付けにより縮合反応を行わ
せ硬化させる。焼付けは空気中１７５℃で３０分行えば
、カラーフィルター層は完全に硬化し、第４図中）の如
き基板が得られる。

硬化したカラーフィルター層は完全な絶縁膜になってお
り、再び電着浴中に浸漬、通電しても再電着は起こらな
い。従って２色目、３色目は顔料を緑色、青色に変えた
電着浴を用い、第４図（Ｃ）。

ｆｄｌの如く導電剤１３．１４によって短絡させて電着
、硬化を繰り返すことにより、第４図ｆｄ）の如く画素
電極上に赤色、緑色、青色カラーフィルター層７゜８．
９を形成することができる。

なお、緑色、青色電着浴で電着時の電着電圧は非線形抵
抗素子を介さない通常の電着よりＩＯＶ高（した。この
ことにより、カラーフィルター層７゜８．９は膜厚１．
５μｍの均一な膜になった。

次いで、第１図の透明電極２を有する対向基板１と、上
記カラーフィルターを形成した非線形抵抗素子から第１
図の如く多色表示装置を作製したところ、画素電極とカ
ラーフィルターの位置ズレがないため表示品位の高い、
充分な色調を有する多色表示装置が得られた。

〔実施例２〕 実施例１における電着浴を下記組成のカチオン型電着浴
とした。

非線形抵抗素子基板を陰極として、電着電圧を非線形抵
抗素子を介さない通常の電着よりＩＯＶ高くして、実施
例１と同様に電着、硬化を行い、多色表示装置を作製し
たところ、実施例１と同様の効果が得られた。

〔実施例３〕 実施例１における非線形抵抗素子６をシランガスアンモ
ニアガス、窒素ガス等の混合ガスによるプラズマＣｖＤ
法によるシリコン窒化膜とし、信号入力用電極５をＣ，
、Ａ、とした、以下実施例１と同様に多色表示装置を作
製したところ、実施例１に比べＩ１２厚均−性がさらに
高（、表示品位の向上した多色表示装置が得られた。こ
れは非線形抵抗素子の安定性がＴａ１ｌｓより高いため
と思われる。シリコンを主成分とするアモルファス材料
であれば、アモルファスシリコン、シリコン酸化膜、シ
リコン窒化膜、シリコン窒化酸化膜のいずれでも同様な
効果が得られた。

〔実施例４〕 実施例１．　３の非線形抵抗素子基板の構造の場合は、
信号入力用電極を電着用給電端子として用いるため、該
電極上にもカラーフィルター層が形成されてしまう、し
かも非線形抵抗素子を介さない電着になるため、形成さ
れるカラーフィルター層の膜厚は画素電極上のカラーフ
ィルター層より厚くなってしまい、多色表示装置を作製
する場合の液晶の配向処理、基板間のギャップ制御に困
難をきたす可能性が生じる。

上記問題解決のために、第７図の如く信号入力用電極５
にｓｉｏｇ絶縁ＩＰＪ１５を形成した。その結果カラー
フィルター層は画素電極４上にのみ形成され、上記問題
を除去することができた。

絶８！膜としては、５（Ｎｘ　、Ａｊ！ｇｏｓ、ＰＳＧ
等無機化合物でも、ＰＨ、シリコン化合物等、有機化合
物でも同様な効果が得られた。

〔発明の効果〕

以上実施例で具体的に示したように、本発明による多色
表示装置の製造方法は極めて簡便であり、多色化のため
の複数色のカラーフィルターの製造において防染等の特
別な手段を用いる必要がない。

また、そのカラーフィルターは堅牢で、画素電極との位
置ズレのないものであり、高い表示品位と信頼性を実現
できるものである。しかも信号入力用電極を電着用給電
端子として使用でき、電着のために非線形抵抗素子基板
の構造を変更する必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は非線形抵抗素子を用いた多色液晶表示装置の縦
断面図、第２図（ａ）〜（ｄｌ及び第３図ｉａｌ〜（「
）は従来の多色表示装置用カラーフィルター製造工程を
説明するための工程図と各工程での非線形抵抗素子基板
の状態を示す縦断面図である。第４図＋ａｌおよび（ｂ
）〜（ｄ）は本発明によるカラーフィルター製造工程図
と各工程での非線形抵抗素子基板の状態を示す上面図で
ある。第５図は、本発明に用いた高分子電着法の１実施
例であるアニオン型電着の原理図、第６図は本発明を説
明するための非線形抵抗素子の電圧−電流特性図である
。また、第７図は本発明の他の実施例の非線形抵抗素子
基板の縦断面図である。 １・・・透明基板　　　　２・・・透明電極３・・・液
晶　　　　　　４・・・画素電極５・・・信号入力用電
極 ６・・・非線形抵抗素子 ？、８．９・・・カラーフィルター層 １０・・・感光性樹脂　　　１１・・・防染膜１２、１
３．１４・・・導電剤　　　１５　・・・絶縁膜以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 冷色液＆表ホ［、ｌ／）、暇爵面図 第１［２Ｉ （ａ＞ Ｅ口刷渚によるかラーフィルター製造ｘＪｌ洸哨図フォ
トリソブウフィーシ六（Ｃよるカフーフィルター製造工
Ｖ！説チ■口第　３Ｉ￥１ 第４図 第５図　　　　　　第６ｆｆｌ］ 本発明の把の実施イ列の１腺藺抗素子基板の叔直面図第
７図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）カラーフィルターと非線形抵抗素子を組み合わせ
   た多色表示装置の製造方法において、非線形抵抗素子と
   接続された画素電極を電着用電極として高分子電極法に
   より選択的に着色層を形成し、以後その操作を繰り返す
   ことによってカラーフィルターを形成することを特徴と
   する多色表示装置の製造方法。
2. （２）前記非線形抵抗素子への信号入力用電極を電着用
   給電端子として用いたことを特徴とする特許請求範囲の
   第１項記載の多色表示装置の製造方法。
3. （３）前記信号入力用電極の端子部の長さが、該信号入
   力用電極と接続する画素電極上に形成するカラーフィル
   ターの色に対応して異なっていることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の多色表示装置の製造方法。
4. （４）前記信号入力用電極上に絶縁膜を形成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の多色表示装置の
   製造方法。
5. （５）前記非線形抵抗素子が、シリコンを主な成分とす
   るアモルファス材料からなること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。