(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、有彩色に着色され、逆テーパ状の断面を有する複数のストライプ状レリーフパターンと、
上記レリーフパターン間に形成され、一方のレリーフパターンのテーパ部に接するようにレリーフパターンの延伸方向と平行に形成されるストライプ状の金属パターンと、
上記レリーフパターン上にレリーフパターンの延伸方向と平行に形成され、上記金属パターンと該金属パターンの延伸方向にわたって接するストライプ状の透明電極と
を少なくとも有するカラーフィルタ上に発光媒体、陰極を順次積層したことを特徴とする単純マトリックス駆動ＥＬディスプレイ。
【請求項２】
請求項１に記載の単純マトリックス駆動ＥＬディスプレイのカラーフィルタ上に金属パターンの延伸方向とほぼ垂直な方向に延びるストライプ状の隔壁パターンを有することを特徴とする単純マトリックス駆動ＥＬディスプレイ。
【請求項３】
基板上に、有彩色に着色され、逆テーパ状の断面を有する複数のストライプ状レリーフパターンを形成する工程、
上記レリーフパターンを有する基板上に金属薄膜を膜付けをする工程、
上記金属薄膜を、一方のテーパ部に接し、かつ、他方のテーパ部からは切り離すようにパターニングし、上記レリーフパターン間に一方のレリーフパターンのテーパ部に接するようにレリーフパターンの延伸方向と平行に金属パターンを形成する工程、
上記レリーフパターン上に、透明電極を膜付けすると同時にパターンニングし、上記金属パターンと該金属パターンの延伸方向にわたって接するストライプ状の透明電極を形成する工程、
上記基板上にストライプ状のレリーフパターン、金属パターン、透明電極が形成されたカラーフィルター上に発光媒体、陰極を順次積層する工程、
を含むことを特徴とする単純マトリックス駆動ＥＬディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用・業務用の情報表示端末としての有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ( 以下、有機ELディスプレイ) もしくは液晶ディスプレイに用いることができるバス電極付きカラーフィルタ及びその製造方法に係わるものであり、エッチング液による透明電極パターンニング工程などの製造工程を極力省いたことを特徴とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ELディスプレイと液晶ディスプレイは、その軽量性・省スペース・低消費電力等の利点から、将来ブラウン管( 以下CRT)に変わるフラットパネルディスプレイとして次第に普及しつつあり、近年の大画面化と高精細化技術の進展により、いずれCRT に取って替わるものとして期待されている。
【０００３】
有機ELディスプレイの構造は、透明陽極と陰極との間に有機薄膜からなる発光媒体を挟み込んだ構造をしており、その例として、特開昭63-264692 号公報に開示されているような正孔輸送層、電子注入発光層を積層した２層構造や、特開平2-216790号公報に開示されているような正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層を積層した３層構造などがある。
【０００４】
ここで、有機ELディスプレイのカラー化の手法としては、発光媒体をＲ、Ｇ、Ｂに発光させる手法と、発光媒体は白色に発光させるものの、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを透過させ、Ｒ、Ｇ、Ｂに着色させる手法がある。
【０００５】
なお、陽極材料としては、正孔注入輸送層とのエネルギー障壁差が小さく、かつ透光性が高いことが必要であり、一般にはインジウムと錫の酸化物( 以下ITO)やマグネシウムと亜鉛の酸化物が使われている。
【０００６】
他方、液晶ディスプレイは、例えばネマチック液晶やスメクチック液晶を使う単純マトリックス駆動の場合、ストライプ状電極が互いに直交した対向基板の間に上記液晶を挟み込んだ構造をしている。
【０００７】
ここで、液晶ディスプレイのカラー化の手法としては、バックライトを白色に発光させるものの、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを透過させ、Ｒ、Ｇ、Ｂに着色させる手法がある。
【０００８】
なお、電極としては、通常20Ω/cm2程度の抵抗率を有するITO が使われている。
【０００９】
いずれのディスプレイでも、表示内容の大面積化・大容量化を実現する為には、電極のパターン幅を狭くし、配線を長くする必要がある。しかしながら、上述のITO 電極は、電気抵抗が一般の良導電性金属、例えば銅、アルミニウム、クロム、銀に比べて高い為、電圧信号の遅延効果により輝度ムラが生じたり、発熱や消費電力の増加といった問題がある。
【００１０】
このため、 ITO電極の電気抵抗を下げるために、今まで多くの技術が開示されている。特開平10-106751 号公報では、ストライプ状のITO 透明電極をパターンニングし、両側面にITO より電気抵抗の低い金属パターンを並列的に併設することにより、電気抵抗が1/10になるとの記載がある。しかし、この方法では、ITO と金属パターンの段差による有機薄膜の段差切れを防止するために、金属パターンの膜厚をITO パターンの膜厚の約７割程度に設定しなければならず、より一層の低抵抗化を図ることは困難である。
【００１１】
特開平2-63019 号公報では、まずアルミニウムをストライプ状にパターンニングする。その後絶縁膜を全面に塗布し、フォトリソ法により逆テーパ状のスルーホールがアルミニウム上に形成されるようにパターンニングする。次いで、ITO をスパッタリング法により成膜することにより、スルーホールを通してITO とアルミニウムを接触させる。最後に、エッチング液を用いてITO をパターンニングする技術が開示されている。こうしたバス電極付きITO 電極とすることで、電気抵抗が1/100 〜1/300 になるとの記載がある。しかし、上述の通り、金属膜、絶縁膜、ITO 膜それぞれにおいて、成膜後パターンニングする工程が必要であり、製造工程が複雑という問題がある。
【００１２】
特開平9-230318号公報では、ガラス基板上に金属をストライプ状にパターンニングした後、各金属配線間を絶縁物で平坦に埋める。ついで、ITO を成膜後、エッチング液によりパターンニングしている。しかしこの方法では、ITO パターンの端が金属配線の端から少しでもずれると問題が生じる。はみ出した場合、カラー化した際に混色という問題が生じる。逆方向にずれた場合には、ITO をパターンニングする際に用いるエッチング液により、金属配線に腐食が起こるという問題が生じる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決する為になされたものであり、その課題とするところは、低抵抗のバス電極付きカラーフィルタ及びエッチング液による透明電極パターンニング工程などの製造工程を極力省いたその製造方法、並びにそれを使用した単純マトリックス駆動ディスプレイ及び単純マトリックス駆動液晶ディスプレイを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板上に、有彩色に着色され、逆テーパ状の断面を有する複数のストライプ状レリーフパターンと、上記レリーフパターン間に形成され、一方のレリーフパターンのテーパ部に接するようにレリーフパターンの延伸方向と平行に形成されるストライプ状の金属パターンと、上記レリーフパターン上にレリーフパターンの延伸方向と平行に形成され、上記金属パターンと該金属パターンの延伸方向にわたって接するストライプ状の透明電極とを少なくとも有するカラーフィルタ上に発光媒体、陰極を順次積層したことを特徴とする単純マトリックス駆動ＥＬディスプレイである。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の単純マトリックス駆動ＥＬディスプレイのカラーフィルタ上に金属パターンの延伸方向とほぼ垂直な方向に延びるストライプ状の隔壁パターンを有することを特徴とする単純マトリックス駆動ＥＬディスプレイである。
【００１８】
更に、請求項３に記載の発明は、  基板上に、有彩色に着色され、逆テーパ状の断面を有する複数のストライプ状レリーフパターンを形成する工程、上記レリーフパターンを有する基板上に金属薄膜を膜付けをする工程、上記金属薄膜を、一方のテーパ部に接し、かつ、他方のテーパ部からは切り離すようにパターニングし、上記レリーフパターン間に一方のレリーフパターンのテーパ部に接するようにレリーフパターンの延伸方向と平行に金属パターンを形成する工程、上記レリーフパターン上に、透明電極を膜付けすると同時にパターンニングし、上記金属パターンと該金属パターンの延伸方向にわたって接するストライプ状の透明電極を形成する工程、上記基板上にストライプ状のレリーフパターン、金属パターン、透明電極が形成されたカラーフィルター上に発光媒体、陰極を順次積層する工程、を含むことを特徴とする単純マトリックス駆動ＥＬディスプレイの製造方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のカラーフィルタの製造工程を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本発明に用いる基板１としては、透光性の絶縁性基板、例えば、石英基板、ガラス基板、プラスチック基板等を用いることができる。
【００２１】
まず、基板１上にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等の有彩色の中から選択された、１色の顔料又は染料と、好ましくはUV吸収性物質を分散させたネガ型であるレジスト２を塗布・乾燥する( 図１(a) 参照) 。ここで、UV吸収性物質としては、ベンゾフェノン系、フェニルサリチル酸系、シアノアクリレート系、ベンゾトリアゾール系、シュウ酸アニリド系などの有機物の他、ガラス粉、酸化セリウム粉などの無機物も使用できる。
【００２２】
次に、適切なピッチのストライプ状パターンが形成されたフォトマスクを用いてUV露光を行うと、レジストの表面から一定の深さ部分までは感光するが、それ以下の部分は未感光のまま残る。この状態で現像を行うと、表面の感光部分は溶解されずに残るが未感光の部分は除去されるため、条件を選べば逆テーパ形状の断面を有するレリーフパターン３を得ることができる。なお、逆テーパ形状を良好にするためには、レジストにUV吸収性物質を含めることが好ましい。
【００２３】
前記工程を、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）について行うことにより基板上に複数のストライプ状のレリーフパターンが完成する( 図１(b) 参照) 。
【００２４】
次に、上記レリーフパターン３を有する基板１上に金属薄膜４を蒸着法、鍍金法により膜付けする( 図１(c) 参照) 。そして、金属薄膜４の上にレジスト５を塗布し( 図１(d) 参照) 、所定のフォトリソグラフィ法によってレジストパターン６を形成してから( 図１(e) 参照) 、エッチングすることによって、上記金属薄膜４を、一方のテーパ部(3A)から切り離し、かつ、他方のテーパ部(3B)にはほぼ接するように、上記レリーフパターン３の間にパターンニングし、金属パターン７を形成する( 図１(f) 参照) 。以下、この金属パターン７をバス電極と呼ぶ。
【００２５】
バス電極に用いる導電性材料としては、Ni, Cu, Cr, Fe, Co, Au, Ag, Pt, Rh, Pb, Sn又はこれらの金属元素を１成分以上含む合金から選ばれたものであることが好ましい。
【００２６】
バス電極の両端間の電気抵抗は、できるだけ低いことが望ましい。その電気抵抗値は、1000Ω以下であることが望ましく、さらに言えば100 Ω以下であることが望ましい。また、バス電極の幅はディスプレイの開口率を確保するため、１画素の最大幅の1/2 以下であることが望ましく、さらに言えば1/4 以下であることが望まく、かつ、十分な電気抵抗を確保するために、1/20以上であることが望ましい。
【００２７】
バス電極の高さは、通常0.1 μｍ以上で形成することが望ましく、逆テーパ状のレリーフパターンの高さと揃えることが望ましい。また、バス電極が光の放射方向を制限し視野角を狭くすることを防ぐために、50μｍ以下の高さに形成することが望ましい。
【００２８】
例えば、幅100 μｍに対して2 ×10-6Ω/cm の抵抗率を持つ銅を主体とした金属を用いて、長さ7cm のバス電極を形成する場合、バス電極の幅を画素幅の1/4 の25μｍ、高さを5 μｍとすると、バス電極の両端間の電気抵抗値は10Ω程度となる。この値は、ITO パターンのみの抵抗値に比べて数百分の一である。
【００２９】
また、バス電極と基板との接触部分に吸光性物質からなる層を予め形成することにより、この部分が外光の反射を防止する機能とブラックストライプとしての機能をも有し、ELディスプレイのコントラストを向上することが可能となる。
【００３０】
次に、透明導電膜であるITO をスパッタリング法で形成する。ここで、上記透明導電膜としては、ITO や酸化インジウム亜鉛複合酸化物、酸化亜鉛アルミニウムなどが使用できる。図１(f)(g)からわかるように、金属パターンが一方のテーパ部(3A)から切り離され、かつ、他方のテーパ部(3B)には接しているため、ITO 膜は形成されると同時にパターンニングされ、透明電極８が形成される。これにより、金属パターンと透明電極に段差が無いため、段差切れを防ぐことができる。また、ITO のパターンニング工程を省くことができるため、ITO をエッチングする際に用いるエッチング液によってバス電極が腐食されるのを避けることができる。
【００３１】
ここまでが、請求項１記載のカラーフィルタ及び請求項５記載の製造方法であり、完成したバス電極付きカラーフィルタの斜視図を図１(h) に示す。
【００３２】
更に、レリーフパターン間の隙間９をネガ型レジスト等で穴埋めすることが好ましい。
【００３３】
さらに、バス電極付きカラーフィルタを用いた有機ELディスプレイ（請求項３）の製造工程について図２を用いて説明する。
【００３４】
カラーフィルタ上にレジスト層１０を形成し（図２(a) 参照）、フォトリソグラフィ法により、金属パターンの延伸方向( 図１(h) 中の矢印Ａ方向) とほぼ垂直方向( 図１(h) 中の矢印Ｂ方向) に延びるストライプ状の隔壁パターン( 図２(b) 参照) を形成する。この方法では、図１(g) のレリーフパターン間の隙間９を、隔壁パターンを形成するレジストで穴埋めすることができるため、穴埋め工程を省くことができる。なお、上記隙間の幅は1 〜500 μｍであることが望ましい。
【００３５】
この「工」字型の隔壁パターンは、有機ELディスプレイの陰極を膜付けすると同時に分離するための隔壁である（特願平10-117236,特願平10-247412 号) 。その形成原理を図３に基づいて説明する。
【００３６】
基板１９上に顔料又は染料、好ましくは更にUV吸収性物質を混合したネガ型のレジスト層１８を形成し、適切なピッチのストライプ状のパターンが形成されたフォトマスク１６を用いてUV露光１５を行う( 図３(a) 参照) 。この時、レジストの表面から一定の深さの部分までは感光するが( 感光部１７形成) 、UV光がレジストに吸収されるために深部まで到達できずに下部は未感光のまま残る。この状態で現像を行うと、表面の感光部は溶解されずに残るが、未感光の部分は除去される( 図３(b) 参照) 。表面層より下の部分は、すべて未感光部であるためサイドから現像が進行し、順テーパのすそが形成される( 図３(c) 参照) 。また条件を選ぶことにより、ひさしよりもすそが長い「工」字型の隔壁パターン２０を形成することが可能となる( 図３(d) 参照) 。
【００３７】
この隔壁パターンが形成された基板上に、正孔輸送層及び電子輸送発光層から成る発光媒体、第二電極ラインとなる金属陰極を順次真空蒸着し、封止層で封止することにより、ELディスプレイを作製することができる( 図２(c)、(d) 参照) 。なお、発光媒体には無機発光材料を用いることもできる。
【００３８】
また、本発明のカラーフィルタを用いた液晶ディスプレイ（請求項４）の製造工程について説明する。
【００３９】
カラーフィルタ上にレジスト層を形成し、フォトリソグラフィ法により、金属パターンの延伸方向とほぼ垂直方向に延びるストライプ状の隔壁パターンを形成する（請求項２）。この方法では、図１(g) のレリーフパターン間の隙間９を、隔壁パターンを形成するレジスト１０で穴埋めすることができるため、穴埋め工程を省くことができる。次にカラーフィルタと背面基板と重ね合わせ、加熱することにより隔壁パターンにより両者を接着させ、液晶を注入、周囲を封止することにより、液晶ディスプレイを作成することができる。なお、隔壁パターンを設けること無く、ビーズでカラーフィルタと背面基板との間隔を保ち、液晶を注入、周囲を接着、封止することによっても、液晶ディスプレイを作成することができる。
【００４０】
【実施例】
［カラーフィルタの製造］
ガラスの基板上に、赤色顔料とUV吸収性物質とを分散させたネガ型のレジストを塗布・乾燥し、レジスト層を形成した。
【００４１】
次に、ピッチ300 μｍ、幅20μｍのストライプ状のパターンが形成されたフォトマスクを用いて、レジスト層をUV露光した後、現像を行って逆テーパ状の断面を有するストライプ状のレリーフパターンを形成した。
【００４２】
顔料を緑色、青色と変更し、上記工程を繰り返して、複数のストライプ状のレリーフパターンを形成した。
【００４３】
次に、逆テーパ状の断面を有するストライプ状のレリーフパターンを形成したガラス基板上に、スパッタリングでテーパ部とほぼ同じ厚み3 μｍのCuからなる金属薄膜を形成した。
【００４４】
次に、金属薄膜の上に、レジスト層を形成し、フォトマスクを介してUV露光した後、現像を行うことにより、レジストパターンを形成した。
【００４５】
次に、金属薄膜をエッチングしてから、レジストパターン６を除去して、金属パターンを一方のテーパ部から切り離し、かつ、他方のテーパ部には接着するように、上記レリーフパターン間にパターンニングされたバス電極を形成した。
【００４６】
次に、透明電極としてITO をスパッタリングにより0.1 μｍ膜付けした。この時、基板上には逆テーパ状の断面を有するストライプ状のレリーフパターンがあるため、透明電極が形成されると同時に、テーパ部で透明電極が切断され、自然にパターンニングされた。
【００４７】
更に、カラーフィルタ上に、前記金属パターンの延伸方向と同一平面上に、隔壁形成材料を塗布し、フォトリソグラフィ法によりパターニングし、金属パターンとほぼ垂直方向に延びるストライプ状の「 工」 字型の隔壁パターン( 特願平10-117236 、特願平10-247412 号) を形成し、隔壁パターン付のバス電極付きカラーフィルタを完成した。なお、隔壁形成材料がレリーフパターン間の隙間を穴埋めした状態となっていた。
【００４８】
［ＥＬディスプレイの製造］
上記隔壁パターン付のカラーフィルタの上に、正孔輸送層及び電子輸送発光層から成る発光媒体、第二電極ラインとなる金属の陰極を順次真空蒸着し、封止層で封止し有機ELディスプレイを作製した。
【００４９】
［液晶ディスプレイの製造］
上記隔壁パターン付のカラーフィルタと背面基板と重ね合わせ、加熱することにより隔壁パターンにより両者の間隔を保ちながら接着させ、ネマチック液晶を注入、周囲を封止することにより、液晶ディスプレイを作製した。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、レリーフパターン間に、電気抵抗の低い金属パターン（金属バス電極）を透明電極ラインと並列的に併設することにより、透明電極の電気抵抗を透明電極のみの場合の数百分の一に下げることができる。また、透明電極と金属パターンに段差がないため、段差切れも防ぐことができる。
【００５１】
また、請求項２に記載の発明によれば、透明電極を膜付けすると同時にパターンニングすることができ、透明電極のパターンニング工程を省くことができる。
【００５２】
また、請求項３に記載の発明によれば、電気抵抗の低いバス電極を有するELディスプレイを得ることができる。
【００５３】
また、請求項４に記載の発明によれば、電気抵抗の低いバス電極を有する液晶ディスプレイを得ることができる。
【００５４】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載のカラーフィルタを容易に製造することができる。
【００５５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタの製造方法を示す説明図である。
【図２】本発明のカラーフィルタをＥＬディスプレイに用いた場合の説明図である。
【図３】「工」字型の隔壁パターンの形成原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１    基板
２    レジスト層
３    レリーフパターン
３Ａ  レリーフパターンのテーパがバス電極と接しない側
３Ｂ  レリーフパターンのテーパがバス電極と接する側
４    金属薄膜
５    レジスト層
６    レジストパターン
７    金属パターン（バス電極）
８    透明電極
９    レリーフパターン間の隙間
１０    隔壁パターン
１１    レリーフパターン
１２    発光媒体
１３    陰極
１４    封止層
１５    UV露光光
１６    フォトマスク
１７    感光部
１８    レジスト層
１９    基板
２０    隔壁パターン
【図１】
0003903639.tif 000002
【図２】
0003903639.tif 000003
【図３】
0003903639.tif 000004