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技術 カラーフィルタ形成方法または発光素子層形成方法またはこれらを利用したカラー表示装置の製造方法またはカラー表示装置

出願人 三洋電機株式会社
発明者 松岡英樹前田和之
出願日 2008年6月16日 (13年6ヶ月経過) 出願番号 2008-156951
公開日 2008年11月13日 (13年1ヶ月経過) 公開番号 2008-276243
状態 特許登録済
技術分野 光学フィルタ 液晶4(光学部材との組合せ) 液晶5(電極、アクティブマトリックス) 液晶4(光学部材との組合せ) エレクトロルミネッセンス光源
主要キーワード 方向側辺 画素スペース 畝形状 方向側壁 離間部分 駆動電源ライン 字型パターン 環状パターン
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図面 (17)

課題

基板カラーフィルタ下層には、各画素電極表示データ電圧を供給するためのTFT、及びTFTに表示データ信号走査信号を供給する配線が形成されている。このため、カラーフィルタのパターニングに際し、下層の配線やTFTの導電層浸食されたり、酸化され易いという問題がある。

解決手段

カラー表示装置素子基板となる基板上に、ゲートライン、TFT及びデータラインを形成した後、データラインを覆う畝状保護絶縁層を形成する。この基板に、転写フィルム上のカラーフィルター層を、保護絶縁層延在方向に(列方向)に沿って移動するローラによって圧着する。列方向にカラーフィルタの転写が進むので、保護絶縁層間に形成される画素スペースからガスを進行方向に追い出しながら、基板とカラーフィルターを隙間なく密着させることが可能となる。

概要

背景

小型で薄型表示装置として、現在、液晶表示装置などの平面表示装置が急速に普及している。このような平面表示装置において、例えば液晶表示装置(LCD)では、対向面側にそれぞれ電極の形成された第1及び第2基板間に液晶封入されて構成されており、さらに、カラー表示を行うLCDは、各画素に対応するR,G,Bいずれかのカラーフィルタを形成し、画素ごとの表示色を制御している。

図1は、各画素に、画素電極に接続される薄膜トランジスタ(TFT)などのスイッチ素子を形成し、このスイッチ素子によって各画素における表示を制御するアクティブマトリクス型LCDの回路構成を示している。このようなアクティブ型LCDでは、第1基板にTFT及び画素電極が形成され、これと対向する第2基板に共通電極が形成されている。カラーアクティブマトリクスLCDでは、このような構成にさらにカラーフィルタを設けるが、従来、このカラーフィルタは、上記共通電極の形成される第2基板上に形成することが多かった。

このように第2基板にカラーフィルタを形成する場合、第1基板との位置合わせずれを考慮しなければならず、そのため第2基板上に位置ずれ対策としてブラックマトリクスを形成する必要がある。しかし、このブラックマトリクスはLCDの開口率を低下させる大きな原因となり、開口率向上の要求が強いLCDにおいて改善が望まれていた。

そこで、上述のようなブラックマトリクスをなくし開口率を向上させるため、現在、スイッチ素子の形成基板(第1基板)にカラーフィルタを形成するいわゆるオンチップカラーフィルタ構成のLCDが提案されている。オンチップカラーフィルタ構成であれば、第1基板に対する第2基板の張り合わせ位置ずれを考慮してブラックマトリクスを設ける必要はなくなるからである。

図2
は、アクティブマトリクス型LCDのオンチップカラーフィルタの構成を示す図である。第1基板10には、上記図1
のようにマトリクス状データラインと、ゲートライン(図2では不図示)が形成されており、これらの交点付近にはTFT(図2では不図示)2が形成される。基板上にはゲートラインとTFTとが先ず形成され、これらを覆って形成された絶縁膜の上に、上記データライン30と、画素ごとにカラーフィルタ50が形成されている。カラーフィルター50上には、コンタクトホールを介してTFTと接続されたITO(Indium Tin
Oxide)などからなる画素電極20が形成されている。このような第1基板10は、表面に共通電極82が形成された第2基板80と、間に液晶層70をはさんで対向して貼り合わされ、共通電極82と画素電極20とによって画素ごとに液晶層70への印加電圧を制御して液晶を駆動しカラー表示を行う。このようなオンチップカラーフィルタを採用することにより、明るいカラー表示を行うことが可能となる。

上述のようなオンチップカラーフィルタを採用することで、色にじみの問題を緩和することは可能となるが、R,G,Bの各色のカラーフィルタを対応する画素に作り込むには、一旦基板全面に形成した各カラーフィルタを必要な画素位置のみ残し、不要な画素位置からエッチング除去する工程を要する。そして、この工程がR,G,Bカラーフィルタにそれぞれ施される。

概要

基板のカラーフィルタの下層には、各画素電極に表示データ電圧を供給するためのTFT、及びTFTに表示データ信号走査信号を供給する配線が形成されている。このため、カラーフィルタのパターニングに際し、下層の配線やTFTの導電層浸食されたり、酸化され易いという問題がある。カラー表示装置素子基板となる基板上に、ゲートライン、TFT及びデータラインを形成した後、データラインを覆う畝状保護絶縁層を形成する。この基板に、転写フィルム上のカラーフィルター層を、保護絶縁層延在方向に(列方向)に沿って移動するローラによって圧着する。列方向にカラーフィルタの転写が進むので、保護絶縁層間に形成される画素スペースからガスを進行方向に追い出しながら、基板とカラーフィルターを隙間なく密着させることが可能となる。

目的

上記課題を解決するために、この発明では、下層の配線などに悪影響を与えることなく輪郭シャープなオンチップカラーフィルタを形成することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

転写フィルムに設けられたカラーフィルタ層被転写基板転写するカラーフィルタ形成方法であり、被転写基板は、所定方向複数本並んで延びる配線及び該配線を覆い畝状基板から突出形成された保護絶縁層を備え、前記保護絶縁層を所定方向にのみ延在して形成し、押圧機構によって前記転写フィルム上のカラーフィルタ層を前記被転写基板に圧着し、さらに、該押圧機構を前記保護絶縁層の延在方向に沿って移動し、前記被転写基板上に前記カラーフィルタ層を転写することを特徴とするカラーフィルタ形成方法。

請求項2

液状カラーフィルタ材料を被転写基板に吐出するカラーフィルタ形成方法であり、被転写基板は、所定方向に複数本並んで延びる配線及び該配線を覆い畝状に基板から突出形成された保護絶縁層を備え、前記保護絶縁層を所定方向にのみ延在して形成し、吐出機構から前記液状のカラーフィルタ材料を吐出し、該吐出機構を前記保護絶縁層の延在方向に沿って相対的に移動させ、前記被転写基板上に前記カラーフィルタ層を形成することを特徴とするカラーフィルタ形成方法。

請求項3

基板上に、複数のスイッチ素子、該複数のスイッチ素子のうち対応するスイッチ素子にデータ信号を供給するデータライン、前記対応するスイッチ素子に選択信号を供給する選択ライン、前記対応するスイッチ素子に直接または間接的に接続される画素電極、及び該画素電極の下方に形成されたカラーフィルタと、を備えるカラー表示装置の製造方法であって、基板上に前記選択ライン、前記スイッチ素子及び前記データラインを形成した後、列方向に延びる前記データラインのみ、それぞれ覆い畝状に基板から突出する保護絶縁層を形成し、押圧機構によって転写フィルム上のカラーフィルタ層を前記基板に圧着し、さらに、該押圧機構を前記保護絶縁層の延在方向に沿って移動し、前記基板上に前記カラーフィルタ層を転写することを特徴とするカラー表示装置の製造方法。

請求項4

請求項3に記載のカラー表示装置の製造方法において、前記カラーフィルタの転写前、前記画素電極と前記スイッチ素子とを層間で電気的に接続するコンタクトホールの形成領域周辺に、カラーフィルタブロック層を形成し、該カラーフィルタブロック層と前記保護絶縁層との間には、カラーフィルタ転写時に列方向へ雰囲気ガスを追い出すための通路が確保されていることを特徴とするカラー表示装置の製造方法。

請求項5

請求項3または請求項4に記載のカラー表示装置の製造方法において、前記カラー表示装置は、前記画素電極に印加するデータ信号に対応した電圧によって液晶を制御するカラー液晶表示装置であることを特徴とするカラー表示装置の製造方法。

請求項6

請求項3または請求項4に記載のカラー表示装置の製造方法において、前記カラー表示装置は、エレクトロルミネッセンス素子を各画素に備え、前記画素電極は、該エレクトロルミネッセンス素子の第1電極であり、該第1電極に供給されるデータ信号に対応した電力に応じて前記エレクトロルミネッセンス素子の発光強度を制御するカラーエレクトロルミネッセンス表示装置であることを特徴とするカラー表示装置の製造方法。

請求項7

カラー表示装置において、基板上には、マトリクス配置された複数のスイッチ素子と、列方向に延び対応する前記スイッチ素子にデータ信号を供給する複数のデータラインと、行方向に延び対応する前記スイッチ素子に選択信号を供給する複数の選択ラインと、前記データライン及び前記選択ラインによって区画される画素領域に配置され、対応する前記スイッチ素子を介して直接的に又は間接的にデータ信号が供給される画素電極と、前記データラインのみを覆って前記基板から突出形成された保護絶縁層と、を備え、さらに、前記保護絶縁層を列方向の両側辺として構成された画素スペース内に、各画素に割り当てられた色であって、前記保護絶縁層が延在する列方向に沿って一方の終端画素から他方の終端画素に向かって形成されたカラーフィルタが形成されていることを特徴とするカラー表示装置。

請求項8

対向配置される第1及び第2基板の間に液晶が封入されて構成されるカラー表示装置において、前記第1基板上には、マトリクス配置された複数のスイッチ素子と、列方向に延び対応する前記スイッチ素子にデータ信号を供給する複数のデータラインと、行方向に延び対応する前記スイッチ素子に選択信号を供給する複数の選択ラインと、前記データライン及び前記選択ラインによって区画される画素領域に配置され、対応する前記スイッチ素子を介してデータ信号が供給され、対向する第2基板上の電極との間で液晶を駆動する画素電極と、前記データラインのみを覆って形成された保護絶縁層と、を備え、さらに、前記保護絶縁層を列方向の両側辺として構成された各画素スペースに、各画素に割り当てられた色であって、前記保護絶縁層が延在する列方向に沿って一方の終端画素から他方の終端画素に向かって形成されたカラーフィルタが形成されていることを特徴とするカラー表示装置。

請求項9

請求項7または請求項8に記載のカラー表示装置において、さらに、前記画素電極と前記スイッチ素子とを層間で電気的に接続するコンタクトホールの形成領域と、前記保護絶縁層を列方向側辺とする画素スペースとの間にカラーフィルタブロック層を備えることを特徴とするカラー表示装置。

請求項10

請求項7から請求項9のいずれか一つに記載のカラー表示装置において、前記保護絶縁層は、その上面高さが、前記カラーフィルタの上面と同程度又は上面以上となる厚さを備えることを特徴とするカラー表示装置。

請求項11

請求項7から請求項10のいずれか一つに記載のカラー表示装置は、前記画素電極に印加するデータ信号に対応した電圧によって液晶を制御するカラー液晶表示装置であることを特徴とするカラー表示装置。

請求項12

請求項7に記載のカラー表示装置は、エレクトロルミネッセンス素子を各画素に備え、前記画素電極は、該エレクトロルミネッセンス素子の第1電極であり、該第1電極に供給されるデータ信号に対応した電力に応じて前記エレクトロルミネッセンス素子の発光強度を制御するカラーエレクトロルミネッセンス表示装置であることを特徴とするカラー表示装置。

請求項13

カラー表示装置において、基板上に、マトリクス状に複数の画素領域が構成され、各画素領域には、少なくとも、データラインと選択ラインとに接続されたスイッチ素子と、前記スイッチ素子を介して直接的に又は間接的にデータ信号が供給される画素電極と、が配置され、割り当てられた色が異なり隣接する画素領域間境界を通るように前記データラインが延在する方向にのみ形成された畝状絶縁層を、列方向の両側壁として構成された画素スペース内に、割り当てられた色であって、前記畝状絶縁層が延在する列方向に沿って一方の終端画素から他方の終端画素に向かって形成されたカラーフィルタが形成されていることを特徴とするカラー表示装置。

技術分野

0001

この発明は、カラーフィルタ形成方法、特に、カラー液晶表示装置カラーエレクトロルミネッセンス表示装置などにおいて、データラインスイッチ素子及び画素電極等を形成する基板に、さらにカラーフィルタ或いは発光素子層を形成する方法あるいはこれら表示装置に関する。

背景技術

0002

小型で薄型の表示装置として、現在、液晶表示装置などの平面表示装置が急速に普及している。このような平面表示装置において、例えば液晶表示装置(LCD)では、対向面側にそれぞれ電極の形成された第1及び第2基板間に液晶封入されて構成されており、さらに、カラー表示を行うLCDは、各画素に対応するR,G,Bいずれかのカラーフィルタを形成し、画素ごとの表示色を制御している。

0003

図1は、各画素に、画素電極に接続される薄膜トランジスタ(TFT)などのスイッチ素子を形成し、このスイッチ素子によって各画素における表示を制御するアクティブマトリクス型LCDの回路構成を示している。このようなアクティブ型LCDでは、第1基板にTFT及び画素電極が形成され、これと対向する第2基板に共通電極が形成されている。カラーアクティブマトリクスLCDでは、このような構成にさらにカラーフィルタを設けるが、従来、このカラーフィルタは、上記共通電極の形成される第2基板上に形成することが多かった。

0004

このように第2基板にカラーフィルタを形成する場合、第1基板との位置合わせずれを考慮しなければならず、そのため第2基板上に位置ずれ対策としてブラックマトリクスを形成する必要がある。しかし、このブラックマトリクスはLCDの開口率を低下させる大きな原因となり、開口率向上の要求が強いLCDにおいて改善が望まれていた。

0005

そこで、上述のようなブラックマトリクスをなくし開口率を向上させるため、現在、スイッチ素子の形成基板(第1基板)にカラーフィルタを形成するいわゆるオンチップカラーフィルタ構成のLCDが提案されている。オンチップカラーフィルタ構成であれば、第1基板に対する第2基板の張り合わせ位置ずれを考慮してブラックマトリクスを設ける必要はなくなるからである。

0006

図2
は、アクティブマトリクス型LCDのオンチップカラーフィルタの構成を示す図である。第1基板10には、上記図1
のようにマトリクス状にデータラインと、ゲートライン図2では不図示)が形成されており、これらの交点付近にはTFT(図2では不図示)2が形成される。基板上にはゲートラインとTFTとが先ず形成され、これらを覆って形成された絶縁膜の上に、上記データライン30と、画素ごとにカラーフィルタ50が形成されている。カラーフィルター50上には、コンタクトホールを介してTFTと接続されたITO(Indium Tin
Oxide)などからなる画素電極20が形成されている。このような第1基板10は、表面に共通電極82が形成された第2基板80と、間に液晶層70をはさんで対向して貼り合わされ、共通電極82と画素電極20とによって画素ごとに液晶層70への印加電圧を制御して液晶を駆動しカラー表示を行う。このようなオンチップカラーフィルタを採用することにより、明るいカラー表示を行うことが可能となる。

0007

上述のようなオンチップカラーフィルタを採用することで、色にじみの問題を緩和することは可能となるが、R,G,Bの各色のカラーフィルタを対応する画素に作り込むには、一旦基板全面に形成した各カラーフィルタを必要な画素位置のみ残し、不要な画素位置からエッチング除去する工程を要する。そして、この工程がR,G,Bカラーフィルタにそれぞれ施される。

発明が解決しようとする課題

0008

ところが、第1基板のこれらカラーフィルタの下層には、上述のように各画素電極に表示データ電圧を供給するためのTFT、及びTFTに表示データ信号走査信号を供給する配線が形成されている。このため、カラーフィルタのパターニングに際し、下層の配線やTFTの導電層浸食されたり酸化され易いという問題が起きる。

0009

特に、表示画素間境界にはデータライン、ゲートラインが配されていることが多く、とりわけ、図2に示すようにデータラインは、浸食、酸化を受けやすい高導電率のAlが用いられていることが多く、その上、図2に示すように、画素毎にパターニングされるカラーフィルタの隣接画素との境界に位置する。オンチップカラーフィルタ構造において、ネガ型フォトレジスト材料に顔料混入したカラーフィルタ材料を用いた場合、該カラーフィルタを露光し、現像することでカラーフィルタを所望の形状とすることができる。しかし、データラインは、このカラーフィルタパターニングのためのアルカリ現像液等に晒され、劣化しやすいという問題がある。

0010

上記課題を解決するために、この発明では、下層の配線などに悪影響を与えることなく輪郭シャープなオンチップカラーフィルタを形成することを目的とする。

0011

また他の目的は、転写方式によるオンチップカラーフィルタ形成時において、下層の配線などに悪影響を与えることなく、かつ、転写時にカラーフィルタと基板とに隙間ができることを確実に防止する方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0012

本発明では、転写フィルムに設けられたカラーフィルタ層又は発光素子層を被転写基板に転写する方法において、被転写基板は、所定方向複数本並んで延びる配線及び該配線を覆い畝状に基板から突出形成された保護絶縁層を備え、押圧機構によって前記転写フィルム上のカラーフィルタ層又は発光素子層を前記被転写基板に圧着し、さらに、該押圧機構を前記保護絶縁層の延在方向に沿って移動し、前記被転写基板上に前記カラーフィルタ層を転写する。

0013

本発明の他の態様では、基板上に、複数のスイッチ素子、該スイッチ素子にデータ信号を供給する複数のデータライン、対応する前記スイッチ素子に選択信号を供給する複数の選択ライン、対応する前記スイッチ素子に直接又は間接的に接続される画素電極、及び該画素電極の下方に形成されたカラーフィルタと、を備えるカラー表示装置の製造方法であって、基板上に前記選択ライン、前記スイッチ素子及び前記データラインを形成した後、列方向に延びる前記データラインをそれぞれ覆い畝状に基板から突出する保護絶縁層を形成し、押圧機構によって転写フィルム上のカラーフィルタ層を前記基板に圧着し、さらに、該押圧機構を前記保護絶縁層の延在方向に沿って移動し、前記基板上に前記カラーフィルタ層を転写する。

0014

本発明の他の態様では、基板上に、複数の画素を有し、各画素は、第1電極と第2電極との間に発光素子層を備えた発光素子と、データラインと選択ラインとに接続されたスイ
ッチ用トランジスタと、駆動電源と前記発光素子との間に接続され前記スイッチ用トランジスタを介してデータラインから供給されるデータ信号に応じて、駆動電源から前記発光素子に供給する電力を制御する素子駆動用トランジスタと、を有するカラー表示装置の製造方法であって、基板上に、列方向に延びる前記データラインを形成した後、該データラインを覆い畝状に基板から突出する保護絶縁層を形成し、並んで延びる前記保護絶縁層によって挟まれた領域において基板上に形成されている前記発光素子の第1電極の上に、押圧機構によって、転写フィルム上の発光素子層を該第1電極に圧着し、さらに、該押圧機構を前記保護絶縁層の延在方向に沿って移動し、前記第1電極上に前記発光素子層を転写する。

0015

本発明では、データライン等の配線が保護絶縁層で覆われているので、例えばR,G,Bなどのカラーフィルタやこれらの色の発光機能を備える発光素子層を順に基板上に形成していく際、配線がカラーフィルタの処理液外気などに晒されて劣化することを防止できる。そして、保護絶縁層は、配線を覆って列方向に畝状に形成されているのでカラーフィルタなどの転写時、基板上には、この保護絶縁層を列方向の両側壁とする各画素スペースが構成されている。本発明では、このの延在方向(列方向)に向かって転写していくことで、上記画素スペースから雰囲気ガスを列方向前方に追い出しながらカラーフィルタなどを基板との間に隙間なく埋め込んでいくことができる。

0016

本発明の他の態様は、上記押圧機構によるカラーフィルタ層又は発光素子層の転写ではなく、液状カラーフィルタ材料を被転写基板に吐出するカラーフィルタ形成方法であり、被転写基板に所定方向に複数本並んで延びる配線及び該配線を覆い畝状に基板から突出形成された保護絶縁層を備え、吐出機構から液状カラーフィルタ材料又は発光素子材料を吐出し、該吐出機構を前記保護絶縁層の延在方向に沿って相対的に移動させ、前記被転写基板上に前記カラーフィルタ層又は発光素子層を形成する。

0017

このように吐出機構からは液状のカラーフィルタ材料や発光素子材料が吐出さるが、保護絶縁層を側壁と利用し、この保護絶縁層によって構成された画素スペースに該材料を吐出させるため、液状材料を用いても側壁の外側、つまり隣の列の画素スペースに材料が流れるなどを確実に防止できる。さらに、保護絶縁層の延在方向にこの吐出機構を相対的に移動させるので、異なる色の材料が付着する可能性が一段と低くなり、かつ突設された保護絶縁層と基板平面との角部にも材料層を確実に形成できる。また、吐出機構から対応する画素スペースに選択的に対応する色の材料を滴下することが可能である。このように選択的な吐出を行えば不要な領域に材料層が形成されないため、そのような材料層を除去する工程が不要であると共に、材料費の削減に寄与できる。

0018

本発明の他の態様では、上記カラー表示装置又はその製造方法において、前記画素電極と前記スイッチ素子とを層間で電気的に接続するコンタクトホールの形成領域と、前記保護絶縁層を列方向側辺とする画素スペースとの間にカラーフィルタブロック層を備える。

0019

このカラーフィルタブロック層は、カラーフィルタの転写前、前記画素電極と前記スイッチ素子とを層間で電気的に接続するコンタクトホールの形成領域周辺に形成し、この該カラーフィルタブロック層と前記保護絶縁層との間には、カラーフィルタ転写時に列方向へ雰囲気ガスを追い出すための通路が確保されている。

0020

カラーフィルタは厚く、また一旦形成されると除去しにくい材質であることが多いので、上記カラーフィルタブロック層を備えることで、表示品質に重大な影響を与える画素電極とスイッチ素子とのコンタクト領域周辺に、予めカラーフィルタ材料が形成時入り込み難い構成とできる。

0021

また、カラーフィルタブロック層の形成領域においても、列方向に雰囲気ガスを追い出しながらカラーフィルタを転写していくことができ、この領域付近でも基板にカラーフィルタが密着するように埋め込むことができる。そして、このカラーフィルタブロック層の存在により、厚くまた一旦形成されると除去しにくい材質が多用されるカラーフィルタをコンタクト領域周辺に入り込み難くできる。
本発明の他の態様では、カラー表示装置において、基板上には、マトリクス配置された複数のスイッチ素子と、列方向に延び対応する前記スイッチ素子にデータ信号を供給する複数のデータラインと、行方向に延び対応する前記スイッチ素子に選択信号を供給する複数の選択ラインと、前記データライン及び前記選択ラインによって区画される画素領域に配置され、対応する前記スイッチ素子を介してデータ信号が供給される画素電極と、前記データラインを覆って形成された保護絶縁層と、を備え、さらに、前記保護絶縁層を列方向の両側辺として構成された画素スペース内に、各画素に割り当てられた色のカラーフィルタが形成されている。

0022

また、本発明の他の態様では、対向配置される第1及び第2基板の間に液晶が封入されて構成されるカラー表示装置において、前記第1基板上には、マトリクス配置された複数のスイッチ素子と、列方向に延び対応する前記スイッチ素子にデータ信号を供給する複数のデータラインと、行方向に延び対応する前記スイッチ素子に選択信号を供給する複数の選択ラインと、前記データライン及び前記選択ラインによって区画される画素領域に配置され、対応する前記スイッチ素子を介してデータ信号が供給され、対向する第2基板上の電極との間で液晶を駆動する画素電極と、前記データラインを覆って形成された保護絶縁層と、を備え、さらに、前記保護絶縁層を列方向の両側辺として構成された各画素スペースに、各画素に割り当てられた色のカラーフィルタが形成されている。

0023

本発明の別の態様では上記カラー表示装置において、前記保護絶縁層は、その上面高さが、前記カラーフィルタの上面と同程度又は上面以上となる厚さを備える。

0024

以上のように、本発明では、カラーフィルタがデータラインの形成領域付近に設けられるが、データラインが保護絶縁層で覆われているため、各画素に、対応するR,G,Bなどのカラーフィルタを順に形成する際に、データラインがカラーフィルタの処理液や外気などに晒されて劣化することを防止できる。

0025

また、この保護絶縁層が列方向に延びるデータラインを覆うため、列方向において保護絶縁層によって両側辺が規定された各スペースが構成され、このスペース内にカラーフィルタを上述のように埋め込んだり滴下によって形成すれば、異なる色のカラーフィルタが配される隣接画素間での混色防止が容易となる。特に、保護絶縁層を充分な厚さとすることで、この保護絶縁層によって各画素の列方向側壁を形成でき、保護絶縁層を乗り越えて異なる色のカラーフィルタが隣接画素領域内に入り込むのを防止できる。

0026

もちろん本発明では、カラーフィルタを画素電極側に設ける構成であるから、例えば液晶表示装置においては、カラーフィルタと、透過光個別制御する画素電極との距離が小さく、観察者に隣接画素での透過光が認識されてしまうことを防止できる。

0027

本発明の他の態様では、上記カラー表示装置は、エレクトロルミネッセンス素子を各画素に備え、前記画素電極は、該エレクトロルミネッセンス素子の第1電極であり、該第1電極に供給されるデータ信号に対応した電力に応じて前記エレクトロルミネッセンス素子の発光強度を制御するカラーエレクトロルミネッセンス表示装置である。

0028

本発明の他の態様では、基板上に、複数の画素を有し、各画素は、第1電極と第2電極との間に発光素子層を備えた発光素子と、データラインと選択ラインとに接続されたスイ
ッチ用トランジスタと、駆動電源と前記発光素子との間に接続され前記スイッチ用トランジスタを介してデータラインから供給されるデータ信号に応じて、駆動電源から前記発光素子に供給する電力を制御する素子駆動用トランジスタと、を有し、列方向に延びる前記データラインを少なくとも覆って保護絶縁層が形成され、前記保護絶縁層を列方向の両側辺として構成された画素スペース内に、前記複数の画素のうちの対応する画素の割り当てられた色の発光機能を備える発光素子層が形成されている。

0029

このように本発明では、エレクトロルミネッセンス素子を各画素に備えるカラー表示装置のカラーフィルタ層や発光素子層の形成にあたり上述のようにデータラインを覆う保護絶縁層を境に隣接列の画素形成領域を隔て、転写方式やいわゆるインクジェット方式を採用することで、液晶表示装置と同様、隣接する他の色が割り当てられた画素間で材料が混ざることによる混色が防止でき、色純度が高く、色再現性に優れたカラー発光表示装置を得ることができる。

0030

また、本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子を各画素に備えるカラー表示装置において、前記保護絶縁層は、その上面高さが、前記発光素子層の上面と同程度又は上面以下の厚さを備える。

0031

発光素子層の上には例えば複数の画素共通のエレクトロルミネッセンス素子の第2電極が形成されるため、上記保護絶縁層の厚さを上記のような関係とすれば、第2電極の形成面をできるだけ平坦にすることができる。また発光素子層の抵抗が比較的高いことが多いので、保護絶縁層の高さが多少低くても、ショートなどの問題が起きない。

0032

本発明の他の態様では、カラー表示装置において、基板上に、マトリクス状に複数の画素領域が構成され、各画素領域には、少なくとも、データラインと選択ラインとに接続されたスイッチ素子と、前記スイッチ素子を介して直接的に又は間接的にデータ信号が供給される画素電極と、が配置され、割り当てられた色が異なり隣接する画素領域間の境界を通るように形成された畝状絶縁層を、列方向の両側壁として構成された画素スペース内に、割り当てられた色のカラーフィルタが形成されている。

0033

本発明の他の態様では、カラー表示装置において、基板上に、複数の画素を有し、各画素は、第1電極と第2電極との間に発光素子層を備えた発光素子と、データラインと選択ラインとに接続されたスイッチ用トランジスタと、駆動電源と前記発光素子との間に接続され前記スイッチ用トランジスタを介してデータラインから供給されるデータ信号に応じて、駆動電源から前記発光素子に供給する電力を制御する素子駆動用トランジスタと、を有し、割り当てられた色が異なり隣接する画素の境界を通るように形成された畝状絶縁層を、列方向の両側壁として構成された各画素スペース内に、割り当てられた色の発光機能を備える発光素子層が形成されている。

0034

以上のように、畝状絶縁層を、割り当てられた色が異なり隣接する画素(画素領域の境界を通るように配置し、この畝状絶縁層を列方向の両側壁として構成された画素スペース内にそれぞれ割り当てられた色のカラーフィルタや発光素子層が形成された構成を採用することによっても、これらカラーフィルタや発光素子層を他の色との混色なく形成することが容易となる。また、これらカラーフィルタや発光素子層の形成方法は、上述のような転写方式や、吐出方式などが採用可能であり、いずれの場合にも異なる色材料の混入などを確実かつ容易に防止できる。

発明の効果

0035

この発明によれば、配線を覆う畝状の保護絶縁層の延在方向にカラーフィルタの転写あるいはカラーフィルタ材料の吐出形成を進める。これにより、転写進行方向または吐出装
置進行方向に雰囲気ガスを追い出しながら、隙間なく保護絶縁層間にカラーフィルタや発光素子層を埋め込むように形成していくことが可能となる。

0036

また、配線を保護絶縁層で覆った上でカラーフィルタを形成するので、カラーフィルタのパターニング工程において配線が処理液や外気などに晒されて劣化することを防止できる。

0037

さらに、畝状に保護絶縁層を形成するので、該絶縁層が隣接画素間の境界壁となり、境界付近で異なる色のカラーフィルタ材料或いは発光素子層が混合することを確実に防止できる。

0038

また、この発明によれば、データラインを保護絶縁層で覆うことで、色にじみの少ないオンチップカラーフィルタ方式を採用しながら、カラーフィルタ形成工程におけるデータラインの劣化を防止し、かつ、保護絶縁層を境界とする隣接画素間で、異なる色のカラーフィルタ材料が混合することを確実に防止することができる。従って、表示品質の高いカラー表示が可能となる。

0039

さらに、この発明では、上記畝状に形成された保護絶縁層を画素形成領域の境界壁として利用し、ここに有機EL素子の発光素子材料などを、上記転写や吐出などの方法を用いて形成することで他の色の材料の混入なく、発光素子層を形成することができる。

発明を実施するための最良の形態

0040

以下、図面を用いてこの発明の好適な実施の形態(以下実施形態という)について説明する。
(実施形態1)
本実施形態1においては、カラー表示装置等に採用されるカラーフィルタ層の形成方法として、転写フィルムに設けられたカラーフィルタ層を被転写基板に転写する転写方式を採用する。また、本実施形態では、転写に先だって被転写基板上に、所定方向に複数本並んで延びる配線及び該配線を覆い畝状に基板から突出する保護絶縁層を形成する。このような被転写基板に対し、押圧機構として、例えば転写ローラを用い、この転写ローラによってローラ転写フィルムに形成されたカラーフィルタ層を圧着するとともに、この保護絶縁層の延在方向に向かってローラを移動することにより、カラーフィルタ層を正確に保護絶縁層によって区画された画素領域に転写する。

0041

被転写基板は、例えば液晶表示装置の第1基板や、エレクトロルミネッセンス表示装置の素子基板などであり、基板上には、カラーフィルタ、複数のスイッチ素子(例えばTFT)、TFTにデータ信号を供給する複数のデータライン、対応するTFTスイッチ素子に選択信号を供給する複数のゲートライン、TFTに接続された画素電極等が形成される。

0042

以下、オンチップカラーフィルタを備えた本実施形態1に係るカラーLCDについて図面を参照して説明する。図3は、実施形態1に係るカラーLCDの平面構成図4は、図3のA−A線に沿った断面構成図5図3のB−B線に沿ったTFT付近の断面構成を示している。

0043

第1基板10には、図3に示すように、行方向にゲートライン11、列方向にデータライン30が形成され、これらの交点付近にそれぞれTFT1が形成されている。TFT1は、ゲート電極11と、2つの導電領域ソース及びドレイン領域)及びチャネル領域を有し、レーザアニールなどによって多結晶化されたシリコン(p−Si)層などからなる能動層16を備える。

0044

ここで、ゲート電極11は、図5に示すように、TFT能動層16よりも下層に形成され、TFT1はボトムゲートタイプのTFTとして形成されている。また、本実施形態では、能動層16が行方向にまっすぐ延びたゲートライン11を横切るパターンに形成されていて、ゲートライン11の能動層16と重なる位置が各TFT1のゲート電極として機能し、ゲートライン11がゲート電極を兼用している。

0045

ゲートライン(ゲート電極)11を覆う基板全面にはゲート絶縁膜12が形成され、このゲート絶縁膜12上に、上述のように図3に示すパターンの能動層16が形成され、その上には基板全面を覆う層間絶縁膜14が形成されている。

0046

図5に示すように、能動層16のドレイン領域16dは、層間絶縁膜14を貫通するコンタクトホールC1を介して、層間絶縁膜14上に形成されたデータライン30に接続される。また、ソース領域16sは、層間絶縁膜14及び平坦化絶縁層18を貫通するコンタクトホールC2を介し、平坦化絶縁層18上に形成される画素電極20に接続される。

0047

データライン30は、導電率の高い材料、例えばアルミニウム(Al)を用いて基板上列方向に複数並んで形成され、上述のようにコンタクトホールC2にて、下層にあるTFT1のドレイン領域16dに接続される。ここで、本実施形態では、高精細なカラー表示を実現する目的のため、図3に示すように、同一色の画素が行毎に位置がずれた、いわゆるデルタ配列が採用されている。このため、データライン30は、一直線状に列方向に延びるのではなく、行毎に位置のずれた画素の間隙をぬうようにして延びている。もちろん、本発明はデルタ配列には限られず、同一色が列方向にずれることなく並ぶストライプ配列でもよく、この場合、データライン30は、画素間を一直線上に列方向に延びることとなる。

0048

本実施形態1において、データライン30は、厚い保護絶縁層32によって覆われている。この保護絶縁層32は、異なる色のカラーフィルタが配される隣接画素間を隔てる障壁言い換えると、各画素のカラーフィルタ形成領域の側壁として機能する。別の言い方をするとすると、この保護絶縁層32は、列方向において隣接する異なる色が割り当てられた画素領域をそれぞれ分けている。

0049

また、保護絶縁層32は、各画素領域内にカラーフィルタを形成する工程に際して使用される処理液(感光性カラーフィルタのアルカリ現像液等)や外気などからデータライン30を保護し、データラインの断線、ショートを防いでいる。カラーフィルタフィルタ形成側壁として機能させるため保護絶縁層32は、図4に示すようにカラーフィルタ50と上面位置が同程度となるような厚さ(高さ)とすることが好ましい。一例としてデータライン30の厚さが0.5μm、R、G、Bのカラーフィルタがそれぞれ1.5μm〜2μmの場合、保護絶縁層32は、1μm程度又はそれ以上の厚さとすればよい。このように1μm前後と厚い絶縁膜を形成するためには、上記アルカリ現像液への耐性を備えると共に、光硬化型アクリル樹脂など、厚い膜を形成するのに適した絶縁材料を用いることが好適である。なお、保護絶縁層32は、基板全面に上記アクリル樹脂層などを形成した後に、選択的に除去することで図4のようにデータラインを覆う畝形状とする。

0050

保護絶縁層32を形成した後、カラーフィルタを形成する。図6は、本実施形態に係るカラーフィルタの転写方法を示している。

0051

カラーフィルタ転写時、被転写基板となる第1基板10上には、ゲートライン(ゲート電極)11、TFT1、データライン30、及び保護絶縁層32が形成されている。そして、上述のように保護絶縁層32は、データライン30を覆うと共に列方向に畝状に延び
、隣接する保護絶縁層32間に各画素スペースが構成されている。

0052

表面に形成されたカラーフィルタ層42が、このような被転写基板に当接するように配置され、転写フィルム40の上側に配された転写ローラ46によって、カラーフィルタ層42が第1基板10に圧着される。そして、このような圧着状態を維持しながら転写ローラ46を保護絶縁層32(データライン30)の延在方向に向かって移動させる。このように保護絶縁層32の延在方向に沿って転写ローラ46を移動させることで、画素スペース内から雰囲気ガスを進行方向に追い出しながら、カラーフィルタ層42が転写されていく。

0053

R,G,B全てのカラーフィルタを対応する画素に形成するには、1色づつカラーフィルタを順に基板上に形成していく必要がある。図7は、R,G,Bをこの順に対応する画素に形成していく場合のカラーフィルタのパターニング例を概念的に示している。なお、カラーフィルタ材料としては、ネガ型フォトレジスト材料に顔料を混入した材料であり、このような材料を用いた場合、該フィルタ材料を露光・現像することで不要な位置からカラーフィルタ材料が除去されることとなる。

0054

図6
を用いて説明したように、列方向に転写を進めることで、基板全面に図7(a)に示すようにRのカラーフィルタを転写した後、その上方にR画素位置のみ開口したCrなどの露光マスクの形成されたマスク基板を配置し露光する。露光後、現像を行うことで、光の照射されなかったR用画素スペース以外のG用,B用画素スペースに埋め込まれたRのカラーフィルタ50を除去する。次に、Rと同様、図6のようにして、例えばGのカラーフィルタを基板10の全面に転写する。この際、R用画素以外の画素スペースからは、すでにRのカラーフィルタ50が除去されているので、図7(b)のように、G用及びB用画素の保護絶縁層を側壁とするスペース内にG用カラーフィルタ50Gが埋め込まれる。

0055

転写後、R用及びB用の画素位置を覆い、G用画素位置のみ開口した露光マスクを持ち行いて露光を行い、現像することでG用画素位置以外の画素スペースに転写されたカラーフィルタ50Gが除去される。最後にB用カラーフィルタ50Bを基板全面に転写し、図7(c)に示すように露光し、現像すると、残ったB用画素スペースにカラーフィルタ50Bが埋め込まれることとなる。

0056

転写後、R用及びG用の画素位置にレジストを残してエッチングすることで、B用画素スペースに埋め込まれたカラーフィルタ50Gが除去される。最後にB用カラーフィルタ50Bを図6のようにして基板全面に転写すると、残ったB用画素スペースにカラーフィルタ50Bが埋め込まれることとなる。

0057

以上の説明から分かるように、カラーフィルタを第1基板の対応する画素位置にそれぞれ形成するためには、R,G,Bのカラーフィルタ使用の場合、少なくとも3回の現像(エッチング)処理が施される。データラインの形成位置は、列方向における隣接画素間の境界に一致するので、このようなカラーフィルタ形成工程に際し、この位置では、現像液や外気に晒される可能性が高い。

0058

しかし、本実施形態では、このデータライン30が充分な耐性を備えた保護絶縁層32に覆われており、データライン30は、薬液による浸食や酸化等から確実に保護されている。そして、図4に示すように、この保護絶縁層32の高さがカラーフィルタ50の上面と同程度となるように充分厚くしておくことで、転写時、この保護絶縁層32によってR,G,Bのカラーフィルタを各画素領域に分離して埋め込むことが容易となる。従って、隣接画素同士で異なる色のカラーフィルタが混ざることを防止することが可能となる。こ
のため、保護絶縁層32はカラーフィルタ形成時、基板から高く突出した畝形状となるが、カラーフィルタの転写をこの保護絶縁層32の延在方向に沿って進めるので、雰囲気ガスを追い出しながら転写することができ、第1基板に厚いカラーフィルタ50を密着性よく形成することが可能となっている。

0059

以上説明したような方法で、R,G,B各画素位置にカラーフィルタ50を形成した後、基板全面には、上面を平坦にするための平坦化絶縁層18を形成し、さらにこの平坦化絶縁層18上の各画素位置に、ITOなどの透明導電材料を用いた画素電極20が形成される。この画素電極20は、図5に示すように、平坦化絶縁層18及び層間絶縁膜14を貫通して形成したコンタクトホールC2にて、対応するTFT1のソース領域16sと接続され、TFT1を介してデータライン30から供給されるデータ信号を受ける。

0060

また、画素電極20を覆う基板全面には、液晶の初期配向を制御するための配向膜22が形成され、これらが全て形成された第1基板10は、第2基板80と、間に一定の間隙をもって貼り合わされ、第1及び第2基板間に形成される間隙に液晶層70が封入され、カラーLCDセルが得られる。なお、第2基板80の第1基板10との対向面側には、ITOなどからなる共通電極82及び配向膜84が形成されている。第1及び第2基板10、80上の配向膜22、84は、ラビングレスの膜或いはラビング処理された膜である。

0061

次に、カラーフィルタブロック層36について説明する。図5に示すように、画素電極20とTFT能動層16とを接続するためのコンタクトホールC2は、平坦化絶縁層18と層間絶縁膜14の両方を開口するのでアスペクト比が大きく、また、コンタクト不良が表示不良に大きな影響を及ぼす。一方で、カラーフィルタは厚く、また一旦形成されると除去しにくい材質である。このため、本実施形態では、カラーフィルタ転写工程の前に、コンタクトホールC2形成領域の近くにカラーフィルタブロック層36を設け、カラーフィルタ転写時、コンタクトホールC2の近くに、カラーフィルタ材料が入り込み難い構造を実現している。

0062

カラーフィルタブロック層36は、コンタクトホールC2の周辺に、充分な厚さ(カラーフィルタの上面と同程度の高さ)で形成される。また、このカラーフィルタブロック層36は、側壁となる保護絶縁層32との間に、転写時前方へ追い出される雰囲気ガスの通路38を確保するように保護絶縁層32から離間して配置している。このブロック層36は、一例として、図6のようなL字型パターンとすることができ、このL字パターンの行方向に延びる辺が保護絶縁層32から離間されている。このようにすれば、転写時、離間部分に雰囲気ガスを追い出す通路38を確保できる。なお、コンタクトホールC2形成領域にカラーフィルタが入り込むことを防止する上で、ブロック層36のL字パターンの列方向の辺は、L字の行方向の辺から、転写進行方向に向かって延びるように配置することが好適である。ブロック層36のパターンは、図示するようなL字パターンには限られず、列方向への通路38を確保していれば、コンタクトホールC2の周囲を3方位から囲むU字パターンや、全方位から取り囲み中央が開口した環状パターンとすることができる。また、効果は低くなるが、行方向に延びる直線パターンとしても良い。

0063

また、このブロック層36は、列方向に畝を構成する上記保護絶縁層32と同時に同一材料を用いて形成することで、充分な厚さに、かつ工程増加を最小限に抑えて形成することができる。また、必ずこのブロック層36を形成しなければならない訳ではなく、必要に応じて省略してもよい。

0064

以上の説明において、説明したTFT1の能動層16は、図3に示すようにまっすぐ延びたゲートライン11を2回跨いでおり、電気的にダブルゲート構造となっている。しかし、TFT1の形状は、図3のような形状には限られず、また、ダブルゲートでなくシン
グルゲートであっても良い。また、図5では、能動層の下層にゲート電極の存在するボトムゲートTFTを例に挙げているが、ゲート電極が能動層の上層にあるトップゲートTFTの場合であっても、カラーフィルタの転写方式に変わりはない。
(実施形態2)
以上の実施形態1では、カラー液晶表示装置を例に説明したが、本実施形態2では、有機EL素子などを各画素に表示素子として採用したカラーEL表示装置に、実施形態1と同様なオンチップカラーフィルタ層を適用している。以下図面を用いて説明する。なお、以下において、対応する部分には同一符号を付し説明は簡略化する。図8は、各画素に有機EL素子500を個別に制御するスイッチ素子を備えたいわゆるアクティブマトリクス型有機EL表示装置の各画素の等価回路構成を示している。

0065

図8に示すように、有機EL表示装置の各画素は、一例として、有機EL素子500、第1TFT(スイッチング用薄膜トランジスタ)100、第2TFT(素子駆動用薄膜トランジスタ)及び保持容量Csをそれぞれ備えている。第1TFT100は、そのゲートが行方向に延びるゲートライン(GL)310に接続され、nch型TFTで構成される場合、ドレインがデータ信号が供給されるデータライン(DL)300に接続され、ソースは保持容量Csの第1電極及び第2TFT200のゲートに接続されている。なお、保持容量Csは、上記第1電極と第2電極とが間に後述するようにゲート絶縁膜を挟んで対向して構成されており、第2電極は、共通の容量ライン(SL)312に接続されている。

0066

第2第2TFT200はpch型TFTで構成される場合、共通の駆動電源Pvddからそれぞれ配線された駆動電源ライン(VL)302にそのソースが接続され、ドレインには、ダイオード構成の有機EL素子500の陽極が接続されている。この第2TFT200のゲートには、選択信号によって第1TFT100がオンしたときにデータライン300から供給され、保持容量Csによって保持されるデータ信号に応じた電圧印加される。そして、第2TFT200は、駆動電源ライン302から有機EL素子500の陽極にゲート電圧に応じた電流を供給し、有機EL素子500は供給電流に応じた強度で発光する。

0067

図9は、本実施形態2に係るカラー有機EL表示装置の各画素の概略断面構成を示している。また、図10は、上記第1TFT100の概略断面構成、図11は、上記第2TFT200と有機EL素子500の概略断面構成を示している。第1及び第2TFT100,200は、ここでは、共にトップゲート構造を備える。また、各TFTの能動層116及び216は、共に、ガラスなどの透明基板101上に形成されたアモルファスシリコン層をレーザアニールによって同時に多結晶化して得られた多結晶シリコン層が用いられている。

0068

まず、第1TFT100は、図10のように能動層116の上にゲート絶縁膜12が形成され、ゲート絶縁膜12の上には、ゲートライン(GL)と一体のゲート電極310が形成されている。なお図10では、この第1TFT100は、ダブルゲート構造が採用されている。能動層116のゲート電極310直下領域はチャネル領域であり、このチャネル領域の両側には不純物がドープされドレイン領域116d、ソース領域116sがそれぞれ形成されている。第1TFT100のソース領域116sは、保持容量Csの第1電極を兼用し、保持容量Csの第2電極は、ゲート絶縁膜12の上に、ゲート電極310と同一材料を用いて同時に形成されている。ゲート電極310及び保持容量Csの第2電極及びゲート絶縁膜12の上には、層間絶縁膜14が形成され、層間絶縁膜14及びゲート絶縁膜12を貫通して形成されたコンタクトホールにおいて、ドレイン電極を兼用するデータライン(DL)300が、第1TFT100のドレイン領域116dと接続されている。また、これらを覆う基板全面には平坦化絶縁層18が形成されている。

0069

第2TFT200においては、図11のように、第1TFT100と同様、ゲート絶縁膜12の上にゲート電極211が形成されており、このゲート電極211は、上記保持容量Csの第1電極と電気的に接続されている。第2TFT200では、層間絶縁膜14及びゲート絶縁膜12を貫通して形成されたコンタクトホールにおいて、駆動電源ライン(VL)302と一体の例えばソース電極が、能動層216のソース領域216sに接続されている。また、これらを覆って形成されている平坦化絶縁層18、層間絶縁膜14及びゲート絶縁膜12を貫通して形成されたコンタクトホールC2においては、ITOなどから構成される有機EL素子500の陽極502と、能動層216のドレイン領域216dとが接続されている。

0070

有機EL素子500は、陽極502、発光素子層510及び陰極520を備えて構成されている。陽極502は、図9に示すように画素毎に個別に形成されており、Alなどの金属から構成される陰極520は、各画素共通で形成されている。発光素子層510は、有機材料を主成分として構成され、少なくとも有機発光材料を含む発光層506を有する。一例として、ここでは、陽極502側から順に、正孔輸送層504、発光層506及び電子輸送層508が積層されている。また、本実施形態2では、発光素子層510のうち、発光層506のみが、陽極502と同様に、各画素で独立したパターンに形成されている。有機EL素子500の各層の材料は本実施形態2において特に限定されず、従来から知られている低分子系有機材料或いは高分子系有機材料の他、同様の機能を備えた新規な材料を用いて形成することができる。一例としてここでは、発光素子層510の各層には低分子系有機材料を採用し、各層は、真空蒸着或いは印刷方法によって形成する。また高分子系有機材料を採用する場合には、例えば後述するようなインクジェット方式にて発光素子層510を形成することができる。もちろん、発光素子層510の形成方法はこれらの方法に限られない。

0071

本実施形態2では、以上のようなアクティブマトリクス型有機EL表示装置において、図9及び図11に示すように、各画素の陽極502の下に形成された平坦化絶縁層18と、層間絶縁膜14との間に、実施形態1と同様に、各画素個別のカラーフィルタ層50を備えている。そして、図9概要を示すように、基板上に列方向に配置される各データライン300を覆って畝状に形成された保護絶縁層32により、カラーフィルタ形成側壁が形成され、この側壁を境として形成された画素領域に、対応するR、G、Bのカラーフィルタ層50がそれぞれ埋め込まれている。なお、図面においては省略しているが、データライン300と平行して該データライン300と同一材料からなる駆動電源ラインVL302が配置されている場合には、同様な保護絶縁層32で覆い、データライン300を覆う保護絶縁層32と、駆動電源ライン302を覆う保護絶縁層32とで区画された画素領域にカラーフィルタ層50を埋め込む。但し、駆動電源ライン302は、全画素共通の層によって構成することもでき、このような場合には、図12に示す通り、データライン300を覆う保護絶縁層32が境になる。

0072

カラーフィルタ層50の形成方法は、実施形態1と同様であり、図12に示すように転写フィルム40に設けられたカラーフィルタ層42を転写ローラ46によって基板101に押しつけ、このローラ46を保護絶縁層の延びる方向に前進させることで、基板上(実際には層間絶縁膜14の上)にカラーフィルタ層50を転写する。

0073

このようにして形成されたカラーフィルタ層50は、隣接列との間に形成された保護絶縁層32が障壁となって分離されているので他の色のカラーフィルタ層50と混じることがなく、各有機EL素子500の陽極502の下にシャープなパターンで形成することが可能である。このように有機EL素子500の形成される基板上にカラーフィルタ層50を設ける場合、各画素の有機EL素子500は、例えば全画素共通の材料を用いることが
できる。図9を例に説明すると、画素毎に個別パターンで形成される発光層506として、例えば白色発光機能を備えた有機材料を用いることが可能である。このような白色発光機能を備えた発光層506に陽極502から正孔輸送層504を介して正孔注入し、陰極520から電子輸送層508を介して電子を注入することで白色の光を得ることができる。そして、この白色光が、透明な陽極502を透過しR,G,Bの各カラーフィルタ層50を通過することで、所望のR,G,Bの光として透明基板101を透過して外部に射出され、フルカラー表示が行われる。また、カラーフィルタ層50が所望の色変換機能を備えていれば、全画素について他の任意の発光色の素子を利用できる。なお、図9では、各画素の有機EL素子500の陽極502は隣接画素に係る有機EL素子500の陽極502との間が第2平坦化絶縁層518によって隔てられている。また、本実施形態2においても、第2TFT200の能動層(216d)と、これに接続される有機EL素子500の陽極502とは非常に深いコンタクトホールC2を介して接続されており、このコンタクトホールC2の形成領域の近くには、図11に示すように、実施形態1と同様にカラーブロック層36を形成しておくことが好適である。
(実施形態3)
図13は、実施形態3に係るカラーフィルタ層51の形成方法を概念的に示している。上述の実施形態1及び2では、図6に示されるように、転写ローラ46を用いて転写フィルム40に形成されたカラーフィルタ層42を基板側に転写し、各画素領域にカラーフィルタ層50を埋め込んでいる。これに対して本実施形態3では、インクジェットプリンタと同様な吐出装置47を用い、液状のカラーフィルタ材料43を画素領域に向けて吐出するインクジェット印刷方式を採用する。但し、畝状に形成されて列方向に各画素領域を隔てる保護絶縁層32を障壁として、カラーフィルタ層51を形成する点は、実施形態1及び2と共通する。

0074

図示する吐出装置47には、ノズルヘッドを備え、ここには小さなノズル孔45が並べられており、各ノズル孔45からは選択的に液状カラーフィルタ材料の滴43を吐出することができる。本実施形態3では、ノズル孔45の並びが、列方向に延びる保護絶縁層32と直交するように、吐出装置47を基板10に対して位置合わせし、保護絶縁層32を隣接列の画素間の隔壁として構成された溝状の画素形成領域に、対応するノズル孔45から選択的に対応する色のカラーフィルタ材料43を吐出する。

0075

同一の色の領域(溝領域)にのみ選択的にノズル孔45から対応する色のカラーフィルタ材料43を吐出すれば、必要最小限のカラーフィルタ材料43によって各画素領域に必要なカラーフィルタ層51を形成することができる。もちろん、上述の図7に示したように、例えば、まず、全領域にR用のカラーフィルタ材料43を吐出し、これを例えばアニールなどにより固化してR用カラーフィルタ層51を形成した後、不要な領域からR用のカラーフィルタ層51を除去し、順次G,B用のカラーフィルタ層51を形成する方法を採用しても良いが、材料費を削減するには、対応する領域にのみノズル孔から対応する色のカラーフィルタ材料43を吐出させることが好ましい。

0076

このようにな方法により、保護絶縁層32を側壁とする画素形成溝領域には液状カラーフィルタ材料43を確実に溜めることができ、この材料を固化させれば十分な厚さのカラーフィルタ層51を得ることができる。また、近接配置される隣接列の異なる色の画素形成領域が、保護絶縁層32によって隔てられている上に、実施形態3では、この吐出装置47は、カラーフィルタ材料43を吐出すると共に、上述の実施形態1及び2と同様に、保護絶縁層32の延在方向(列方向)に移動させる(基板を移動しても良い)。従って、吐出装置47から隣の列の画素形成領域に吐出される異なる色のカラーフィルタ材料43が混入することを確実に防止することができる。
(実施形態4)
実施形態4では、実施形態2において説明したカラー有機EL表示装置などにおいて、
用いられる発光素子層を上記各実施形態で説明したカラーフィルタ層と同様な印刷方法によって形成する。図14は、実施形態4に係るカラー有機EL表示装置の各画素の概略断面構造を示している。なお、この表示装置の各画素の回路構成は上述の図8と共通する。また、図15は、各画素のデータライン300と接続される第1TFT100の形成領域付近の断面構造を示している。

0077

本実施形態4では、図14に示すように、各画素にデータ信号を供給するデータライン300と、このデータライン300と平行して駆動電源ライン302とが保護絶縁層332によって覆われている(図15では駆動電源ライン302は省略)。

0078

この保護絶縁層332は、実施形態1の保護絶縁層32と同様、アクリル樹脂などを用いることで十分な厚さを確保することが可能となっており、データライン300及び駆動電源ライン302を保護すると共に隣接列間で異なる色の画素間を隔てている。なお、駆動電源ライン302については、別の層で各画素共通で形成され、データライン300と同一材料層で構成されない場合がある。この場合には、複数の画素は、列毎にデータライン300を覆う保護絶縁層332によって区画されることとなる。

0079

また、層間絶縁膜14(さらに平坦化絶縁層が形成されていても良い)の上には、図14に示されるように、各有機EL素子500の陽極502が形成されている。そして、この陽極502の列方向の両側部に、上記保護絶縁層332が突設され、隣接列間の画素形成領域を区画している。そして、例えば図12のカラーフィルタ層42に代えて、発光素子層510をそれぞれ構成する(ここでは、正孔輸送層504、発光層506及び電子輸送層508)材料層がそれぞれ接着された転写フィルム40を用い、この転写フィルム40を転写ローラ46で基板101に向かって押圧しながら保護絶縁層332の延在方向に向かって転写フィルム40から基板(陽極502)上と転写する。異なる色を発光する隣接列の画素領域には、対応して異なる材料が接着された転写フィルム40を用い、それぞれ転写する。

0080

このように、十分な厚さの保護絶縁層332を利用して転写方式にて画素形成領域に発光素子層を埋め込む方法を採用することで、隣接列の画素間で異なる発光素子材料を用いる場合においても画素間で材料が混ざることを防止できる。また、この隣接画素の間で明確に発光素子材料が分離される。従って、各有機EL素子500において色純度の高い発光を示すことが可能となる。ここで、発光素子層510は上述のように少なくとも発光材料(発光層)を含み、また発光層は有機EL素子500の発光色が異なる場合には発光色毎に異なる材料が用いられる。従って、少なくとも発光層については、上述のように保護絶縁層332を利用し、割り当てられた色の互いに異なる隣接列間で分離することによる効果が高い。

0081

また、本実施形態4においては、保護絶縁層332は、発光素子層510を形成する際の隣接画素との境を構成するので、各画素の発光素子層510の上面と該保護絶縁層332の上面とがほぼ一致するような厚さとすることが好適である。あまり厚くすると、発光素子層510の上に各画素共通で形成される有機EL素子500の陰極520に段差が発生するため好ましくない。

0082

なお、本実施形態4において、各有機EL素子500の陽極502の下に、図9のように実施形態2のようにしてカラーフィルタ層50を形成し、有機EL素子500の発光素子層510についても同様な保護絶縁層332を側壁として利用した印刷方法によって形成してもよい。

0083

また発光素子層510は、上記実施形態3で説明したようないわゆるインクジェット
式にて印刷形成しても良い。図16は発光素子層510をインクジェット方式にて形成する状態を概念的に示している。

0084

例えば、発光素子層に高分子系発光材料等を用いた場合、図16のように、吐出装置47により、この高分子系発光材料を液体状態にて、いわゆるインクジェット方式で吐出させ、基板上に形成することが可能である。なお、この高分子系発光材料層のみで発光素子層510が構成されることも多い。

0085

このような場合に、上述のように保護絶縁層332はデータライン300を覆って形成されていて、この保護絶縁層332を側壁として同色列毎に区画された画素形成領域に、吐出装置47から発光素子材料430を吐出することで非常に簡単かつにじみなく、発光素子層510を形成することもできる。通常、データライン300(駆動電源ライン302が形成される場合はこのライン302も含む)を境に近接して異なる色の画素が配置されることが多いが、この場合においても、隣の列の画素形成領域に液状の発光素子材料430が流れ出して混ざることは確実に防止される。また、実施形態3と同様に、保護絶縁層332の延在方向(ここでは列方向)に吐出装置47を相対的に移動させることで、例えば他の色の発光素子材料の滴430がノズル孔45から滴下される可能性が低くなり、より一段と他の色の発光素子材料との混在を防止することができる。また、吐出装置47の進行方向と保護絶縁層332の延在方向が一致するので、この保護絶縁層332によって構成された画素形成領域の側壁と基板(陽極502)101の表面との角領域にも確実に発光素子材料430を滴下することができ、発光素子パターン欠けなどを防止することも可能となる。

0086

また、上述のようにノズル孔45から選択的に対応する位置に、同時に、またはR,G,B毎別に、対応するR,G,B等の発光素子材料を吐出形成する方法を採用すれば、発光素子層を形成するのに最低限必要な量の材料によってR,G,Bそれぞれの発光素子層を形成でき、材料費の削減に大きく寄与することができる。

0087

以上の各実施形態においては、保護絶縁層32,332はデータラインを覆って構成されているものとして説明しているが、例えば製造工程の都合により、データラインが保護絶縁層32,332の形成面に露出しない場合などにおいては、必ずしもデータラインを直接覆う必要はない。しかし、この場合にも、上述の保護絶縁層は、畝状絶縁層として、割り当てられた色が異なり、かつ隣接する画素領域の境界を通るように配置され、さらに、この畝状絶縁層は各画素スペースの列方向の両側壁を構成し、この画素スペース内にそれぞれ割り当てられた色のカラーフィルタや発光素子層が形成されることとなる。このような場合においても上述の各実施形態と同様に、カラーフィルタや発光素子層を他の色との混色なく形成することが容易となる。また、これらカラーフィルタや発光素子層の形成方法は、上述のような転写方式や、吐出方式などが採用可能であり、いずれの場合にも異なる色材料の混入などを確実かつ容易に防止できる。例えば、上記図15において、層間絶縁膜14及びデータライン300を覆って図11に示すような平坦化絶縁層18が形成され、その上に有機EL素子500の陽極502が形成される場合などにおいては、データライン300の形成領域の上方に、図15の保護絶縁層332のように十分な高さを備えた畝状絶縁層を形成する。そして、この畝状絶縁層を発光領域の側壁として用いてここにインクジェット方式或いは転写方式によって発光素子層を形成する。

図面の簡単な説明

0088

液晶表示装置の一般的な回路構成を示す図である。
従来のオンチップカラーフィルタ構造を示す図である。
本発明の実施形態1に係るカラー液晶表示装置の第1基板側における平面構成を示す図である。
図3のA−A線に沿った概略断面構成図である。
図4のB−B線に沿った概略断面構成図である。
本発明の実施形態1に係るカラーフィルタ形成方法を説明する図である。
本発明の実施形態1に係るカラーフィルタの形成工程を説明する図である。
本発明の実施形態2に係るアクティブマトリクス型有機EL表示装置の各画素の等価回路を示す図である。
本発明の実施形態2に係るカラー有機EL表示装置の概略断面構造を示す図である。
本発明の実施形態2に係るカラー有機EL表示装置の各画素の構成要素である第1TFT100及び保持容量Csの概略断面構造を示す図である。
本発明の実施形態2に係るカラー有機EL表示装置の各画素の構成要素である第2TFT200及び有機EL素子の概略断面構造を示す図である。
本発明の実施形態2に係るカラー有機EL表示装置の各カラーフィルタの形成方法を説明する図である。
本発明の実施形態3に係るカラーフィルタの形成方法を説明する図である。
本発明の実施形態4に係るカラー有機EL表示装置の概略断面構造を示す図である。
本発明の実施形態4に係るカラー有機EL表示装置の各画素の構成要素である第1TFT100及び保持容量Cs付近の概略断面構造を示す図である。
本発明の実施形態4に係るカラー有機EL表示装置の発光素子層の形成方法の一例を説明する図である。

符号の説明

0089

1 TFT
10 第1基板
11ゲートライン
14層間絶縁膜
16 TFT能動層
16dドレイン領域
16sソース領域
18平坦化絶縁膜
20画素電極
22配向膜
30データライン
32保護絶縁膜
36カラーフィルタブロック層
38通路
40転写フィルム
42カラーフィルタ層
46転写ローラ
47吐出装置
50カラーフィルタ
70液晶層
80 第2基板
82共通電極
84 配向膜
100 第1TFT
116 能動層
200 第2TFT
211ゲート電極
216 能動層
300 データライン
302駆動電源ライン
310 ゲートライン
312容量ライン
430発光素子材料
500有機EL素子
502陽極
504正孔輸送層
506発光層
508電子輸送層
510発光素子層
520 陰極

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