JP2001345023A

JP2001345023A - 電極基板およびその作製方法、ならびに、電極基板を備える液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001345023A
Application number: JP2000403387A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Ogura; 雅史小倉; Takashi Fujikawa; 隆藤川; Yoshiharu Kataoka; 義晴片岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2001-12-14
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP3724787B2

Abstract

(57)【要約】【課題】有機絶縁膜上に形成された透明導電膜と無機
絶縁膜上に形成される透明導電膜を同時に精度良くエッ
チングする。【解決手段】本発明の電極基板の作製方法は、基板上
の所定の領域に無機絶縁膜１４４を形成する工程と、基
板上の別の領域に有機絶縁膜４９を形成する工程と、有
機絶縁膜４９にプラズマ処理を行う工程と、有機絶縁膜
４９上および無機絶縁膜１４４上に透明導電膜１５５を
形成する工程と、有機絶縁膜４９上及び無機絶縁膜１４
４上の透明導電膜１５５を同時にエッチングする工程
と、を包含する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極基板およびそ
の作製方法、ならびに、電極基板を備える液晶表示装置
に関する。さらに詳しくは、無機絶縁膜からなる無機絶
縁膜領域および有機絶縁膜からなる有機絶縁膜領域の両
方に接する透明導電膜が形成される電極基板およびその
作製方法、ならびに、電極基板を備える液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）を含む
透明導電膜は、光を透過させ，且つ、光を制御する電極
として利用可能である。そのような特性を有する透明導
電膜を使用した電極基板は、エレクトロルミネセンス表
示装置などの表示装置だけでなくタッチパネル、太陽電
池などの用途への実用化が進められている。

【０００３】有機絶縁膜および無機絶縁膜の両方の上に
透明導電膜を形成した電極基板を使用した表示装置とし
て液晶表示装置が挙げられる。液晶表示装置は、ＣＲＴ
に替わるフラットパネルディスプレイの一つとして盛ん
に研究が行われており、とくに消費電力が小さく、薄型
であるという特徴を活かして、電池駆動の超小型テレビ
やノートブック型のパーソナルコンピュータの表示装置
としてすでに実用化されている。ここでは、有機絶縁膜
および無機絶縁膜の両方の上に透明導電膜を形成した電
極基板を使用した表示装置としての具体例として液晶表
示装置を説明する。

【０００４】図１は液晶表示装置１００の基本的な構成
を模式的に示す。液晶表示装置１００は、薄膜トランジ
スタ（以下ＴＦＴと記す）をスイッチング素子に用いた
アクティブマトリクス型ＴＦＴアレイタイプであり、こ
れは高表示品質が望まれる場合に有利である。

【０００５】図１に示されるように液晶表示装置１００
は、上側基板１０２と下側基板（電極基板）１０１との
間に液晶層（図示せず）が設けられており、液晶層が上
側基板１０２上の上側電極１０４と下側基板１０１上の
複数の画素電極１０３とにより制御されるようになって
いる。下側基板１０１において、複数の画素電極１０３
のそれぞれはスイッチング素子（ＴＦＴ）１０８を介し
てソース配線１０５に接続され、ＴＦＴ１０８のゲート
はゲート配線１０６にそれぞれ接続されている。

【０００６】図２は液晶表示装置の下側基板１０１（電
極基板）の上面図を示す。ここで、液晶表示装置とし
て、透過型アクティブマトリクスの液晶表示装置を想定
している。ただし、液晶表示装置は、透過型に限定され
ず、透過／反射両用型液晶表示装置の透過領域も同様に
考えることができる。

【０００７】電極基板１０１は、絶縁性基板２０とその
上に形成される構成要素全体を指す。電極基板１０１
は、表示領域１５０および周辺領域１６０の２つの領域
に分けられる。図２において、表示領域１５０を斜線で
示す。表示領域１５０では、複数の画素電極１０３およ
び複数の各画素電極１０３を制御する複数のＴＦＴ１０
８が設けられる。画素電極１０３は透明導電膜により形
成される。電極基板１０１を透過型液晶表示装置に使用
する場合、絶縁性基板２０の少なくとも一部を透明材料
で形成し、表示側の反対側からの光（一般に光源）を利
用して表示を行うために電極を透明導電膜により形成す
ることで、光の透過および制御を行う。

【０００８】一方、周辺領域１６０には、複数のゲート
接続端子部１１０、複数のソース接続端子部１２０、複
数のコモン接続端子部１３０が設けられる。各ゲート接
続端子部１１０、ソース接続端子部１２０、コモン接続
端子部１３０にそれぞれ対応するゲート配線１０５、ソ
ース配線１０６、コモン配線１０７が、周辺領域１６０
から表示領域１５０にわたって形成されている。本明細
書において、ゲート接続端子部１１０、ソース接続端子
部１２０、コモン接続端子部１３０を総称して、周辺端
子部と名付ける。

【０００９】図３は、電極基板１０１の表示領域１５０
を拡大した上面図を示す。図３において、破線で囲まれ
る領域が１つの画素電極１０３に相当する。各ゲート配
線１０５と各コモン配線１０７とはそれぞれ平行に設け
られ、各ゲート配線１０５および各コモン配線１０７と
それぞれ直交するように複数のソース配線１０６がそれ
ぞれ設けられている。図３に示されるように、各ゲート
配線１０５と各ソース配線１０６とのそれぞれの交差部
では、各ゲート配線１０５およびソース配線１０６は、
スイッチング素子であるＴＦＴ１０８のゲート電極また
はソース電極と少なくとも接続するように分岐されてい
る。ＴＦＴ１０８のドレイン電極に接続される接続電極
４８はコモン配線１０７と一部が重なるように設けら
れ、さらに、接続電極４８とコモン配線１０７とが重な
る領域の一部にコンタクトホール５０が設けられる。

【００１０】図４は、図３のＡ−Ａ’線に沿った電極基
板１０１の表示領域１５０の断面図を示す。図４におい
て、左側（Ａ側）にＴＦＴ１０８、右側（Ａ’側）にコ
ンタクトホール５０が示される。ここで、図４のＡ側を
ＴＦＴ部、Ａ’側をコンタクトホール部とよぶ。

【００１１】ＴＦＴ部において、絶縁性基板２０上にゲ
ート配線１０５の分岐部分が形成され、ゲート絶縁膜４
４がそれらを覆うように設けられている。ゲート絶縁膜
４４としてはシリコンナイトライド（ＳｉＮ_x）が使用
され得る。ゲート絶縁膜４４上にアモルファス半導体層
４５が形成され、アモルファス半導体層４５の左側上方
にソース電極４６ａ、アモルファス半導体層４５の右側
上方にドレイン電極４６ｂが形成される。ソース電極４
６ａはソース配線１０６と接続され、ドレイン電極４６
ｂは接続電極４８と接続されている。このように形成さ
れたＴＦＴ１０８は透明材料からなる有機絶縁膜４９で
覆われ、平坦化された有機絶縁膜４９は透明導電膜から
なる画素電極１０３で覆われている。

【００１２】コンタクト部において、絶縁性基板２０上
にコモン配線１０７が形成され、ゲート絶縁膜４４がそ
れらを覆うように設けられている。ゲート絶縁膜４４は
接続電極４８で覆われている。コンタクトホール部にお
いて、接続電極４８上に有機絶縁膜４９が形成され、有
機絶縁膜４９は画素電極１０３で覆われている。ただ
し、接続電極４８と画素電極１０３とが直接的に接続す
るコンタクトホール５０が設けられている。

【００１３】電極基板１０１の表示領域１５０を上述し
たように形成することで、主に２つの利点により高開口
率が得られる。第１の理由は、表面が平坦化された有機
絶縁膜４９上に画素電極１０３が形成されるので、画素
電極１０３の段差部分により生じていた液晶層内の液晶
分子（図示せず）の配向乱れによる表示不良（ドメイン
現象）を無くすことができ、液晶層内の表示有効面積を
増やすことができるためである。第２の理由は、０．３
μｍから２μｍの比較的膜厚の厚い有機絶縁膜４９を形
成して、その上に画素電極１０３を形成することによっ
て、有機絶縁膜１０３の基板側にあるゲート配線１０５
・ソース配線１０６と上面側（表示側）にある画素電極
１０３との間の電気的短絡を生じることがないためであ
る。したがって、表示を目視する側から見た場合、ゲー
ト配線１０５・ソース配線１０６などの配線にオーバー
ラップさせるような広い面積で画素電極１０３を形成す
ることが可能となる。

【００１４】一方、周辺端子部では、実装部材との接続
不良などを生じるリワーク時の信頼性が欠けるため、一
般的に、電極となる無機絶縁膜上に透明導電膜が形成さ
れる。透明導電膜の形成は、周辺端子部の電極が酸化
し、その結果、電極が高抵抗化することを防ぐ。周辺端
子部の電極材料を有機絶縁膜上に形成することも考えら
れるが、有機絶縁膜の上に透明導電膜を形成すること
は、信頼性の観点から好ましいものではない。

【００１５】透明導電膜の成膜後のエッチングは、一般
にウエットエッチングを行う。なぜなら、ドライエッチ
ングを行うと有機絶縁膜が変質し、絶縁性が脆化してし
まうからである。また、電極基板を液晶表示装置に適用
する場合、ドライエッチングに起因して液晶層が汚染さ
れ、表示品位の劣化が引き起こされる可能性がある。し
たがって、本明細書において、特に言及しない限り「エ
ッチング」はウエットエッチングを意味する。

【００１６】上述したように有機絶縁膜および無機絶縁
膜の両方の上に形成された透明導電膜をエッチングする
場合、同時にエッチングすることができるように考えら
れるが、実際には両者のエッチングシフトは異なる。本
明細書において、エッチングシフトとは、エッチングに
よって除去される膜の長さを意味する。また、単位時間
あたりのエッチングシフトを「エッチングレート」と規
定する。有機絶縁膜上の透明導電膜と無機絶縁膜上の透
明導電膜とを実質的に同じサイズで設計して、同じよう
なエッチングを行う場合、エッチングシフトが異なるこ
とにより、両者の透明導電膜の大きさにずれが生じる。
すなわち、エッチングレートが異なる。したがって、透
明導電膜をエッチングした際に、図５に示すように、一
方の透明導電膜の設計寸法と仕上寸法との間に差が生じ
てしまう。したがって、有機絶縁膜上の透明導電膜と無
機絶縁膜上の透明導電膜は、同時にエッチングすること
ができない。

【００１７】ここで、図６を参照して、図２に示す液晶
表示装置の電極基板の作製方法を説明する。図６は、工
程（ａ）〜（ｇ）によりＴＦＴ部の画素電極１０３、ゲ
ート接続端子部１１０・コモン接続端子部１３０、ソー
ス接続端子部１２０（図２参照）を形成する方法を示
す。図６では、ＴＦＴ部の画素電極１０３の形成工程を
示すが、画素電極１０３の形成工程はＴＦＴ部に特に限
定されるものではなく、表示領域１５０内の画素電極１
０３は同じように形成されると考えられる。

【００１８】工程（ａ）において、透明導電膜１５５
（例えばＩＴＯ）を、ＴＦＴ部および周辺領域１６０
（図２参照）の周辺端子部に同時に成膜する。

【００１９】ＴＦＴ部の画素電極１０３となる透明導電
膜１５５は、平坦に形成された有機絶縁膜４９上に形成
される。

【００２０】ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０
では、絶縁性基板２０上にゲート配線１０５またはコモ
ン配線１０７を形成し、ゲート配線１０５またはコモン
配線１０７の上の中央部を除去した状態で、無機絶縁膜
１４４が形成される。ゲート配線１０５またはコモン配
線１０７の上の中央部は電極１５４が設けられている。
電極１５４上には、安定した接続抵抗をもつ透明電極１
５７となる透明導電膜１５５を成膜する。

【００２１】ソース接続端子部１２０では、絶縁性基板
２０を覆うように無機絶縁膜１４４を形成し、無機絶縁
膜１４４上にソース配線１０６を設けて，それらを覆う
ように、透明電極１５７となる透明導電膜１５５を成膜
する。

【００２２】工程（ｂ）において、周辺端子部のフォト
レジストパターニングを行う。周辺端子部において、透
明導電膜１５５を残す部分（すなわち、透明電極１５７
を形成する部分）上に第１のレジスト１６５を形成す
る。第１のレジスト１６５は、例えば、東京応化製のノ
ボラック樹脂のポジ型レジストを用いる。工程（ｂ）の
際、ＴＦＴ部の透明導電膜１５５上全面に第１のレジス
ト１６５を形成する。

【００２３】工程（ｃ）において、ウエットエッチング
を行い、周辺端子部の不必要な透明導電膜１５５を除去
する。

【００２４】工程（ｄ）において、第１のレジスト１６
５を剥離する。この時、周辺端子部において透明導電膜
１５５よりなる透明電極１５７が形成される一方で、Ｔ
ＦＴ部の透明導電膜１５５は全面に形成されたままであ
る。

【００２５】工程（ｅ）において、画素電極１０３のフ
ォトレジストパターニングを行う。透明導電膜１５５を
残す部分（すなわち、画素電極１０３となる部分）上に
第２のレジスト１６７を形成する。第２のレジスト１６
７は、例えば、東京応化製のノボラック樹脂のポジ型レ
ジストを用いる。工程（ｅ）の際、周辺端子部全面に第
２のレジスト１６７を形成する。

【００２６】工程（ｆ）において、ウエットエッチング
を行い、ＴＦＴ部の不必要な透明導電膜１５５を除去す
る。

【００２７】工程（ｇ）において、第２のレジスト１６
７を剥離することで、画素電極１０３が形成される。

【００２８】このように、電極基板１０１は形成される
が、上述したように、無機絶縁膜１４４上の透明導電膜
１５５のエッチング（図６の（ｃ））と有機絶縁膜４９
上の透明導電膜１５５のエッチング（図６の（ｆ））と
は、それぞれエッチングレートが異なるため別々に行う
必要がある。

【００２９】本発明は、このような現状に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、有機絶縁膜上に形成された
透明導電膜と無機絶縁膜上に形成される透明導電膜を同
時に精度良くエッチングすることができる、電極基板お
よびその作製方法、ならびにそのような電極基板を備え
た液晶表示装置を提供することである。

【００３０】本発明は上記課題を克服するためにプラズ
マ処理行う。

【００３１】ここで、液晶表示装置の電極基板にプラズ
マ処理を用いた従来例として以下のものが挙げられる。

【００３２】特開平９−１５２６２５号公報は、有機絶
縁膜と透明導電膜との密着性を良好にするために、有機
絶縁膜を形成した後、酸素プラズマ処理を行い、その
後、透明導電膜を成膜する製造方法を開示している。

【００３３】また、特開平１１−２８３９３４号公報
は、表示の品質の面から有機絶縁膜のコンタクトホール
を介した上層の画素電極と下層のドレイン電極との電気
的接続を良好にするために、樹脂表面をＣＦ₄＋Ｏ₂など
のガスでプラズマ処理する方法を開示している。しか
し、ＣＦ₄＋Ｏ₂の混合ガスを用いて有機絶縁膜上をプラ
ズマ処理すると、有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチン
グレートが大きくなる。そのため、有機絶縁膜上の透明
導電膜と無機絶縁膜上の透明導電膜とは同時にエッチン
グを行うことができない。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明の電極基板の作製
方法は、同一面側に有機絶縁膜からなる有機絶縁膜領域
と無機絶縁膜からなる無機絶縁膜領域とを有する該電極
基板において、該有機絶縁膜領域にプラズマ処理を行う
工程と、該有機絶縁膜領域および該無機絶縁膜領域に接
して透明導電膜を形成する工程と、該有機絶縁膜領域お
よび該無機絶縁膜領域に接する該透明導電膜を同時にエ
ッチングする工程と、を包含する。

【００３５】前記有機絶縁膜領域にプラズマ処理を行う
工程は、前記無機絶縁膜領域にも同時にプラズマ処理を
行う工程を含んでもよい。

【００３６】前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理、
Ａｒプラズマ処理、ＣＦ₄プラズマ処理の群から選択さ
れるいずれかであってもよい。

【００３７】前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理の
後にＡｒプラズマ処理を行う工程を含んでもよい。

【００３８】前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理の
後にＣＦ₄プラズマ処理を行う工程を含んでもよい。

【００３９】前記プラズマ処理は、前記有機絶縁膜上の
表面粗さの自乗平均を１．０ｎｍ以下にしてもよい。

【００４０】前記エッチング工程の後に、透明導電膜を
熱処理する工程をさらに包含してもよい。

【００４１】前記熱処理を１５０℃〜２２０℃で行って
もよい。

【００４２】本発明の電極基板は、表面粗さの自乗平均
が１．０ｎｍ以下である有機絶縁膜からなる有機絶縁膜
領域と、該有機絶縁膜と同一面側に設けられる無機絶縁
膜からなる無機絶縁膜領域と、該有機絶縁膜領域と該無
機絶縁膜領域にそれぞれ接する透明導電膜と、を備え
る。

【００４３】前記有機絶縁膜の表面粗さの自乗平均が
０．２８ｎｍ以上１．０ｎｍ以下であってもよい。

【００４４】前記有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径
が２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であってもよい。

【００４５】前記有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径
が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であってもよい。

【００４６】本発明の液晶表示装置は、上記に記載の電
極基板を含む。

【００４７】

【発明の実施の形態】本願発明者らは、上記の課題を解
決するために、すなわち、無機絶縁膜からなる無機絶縁
膜領域に接する透明導電膜と、有機絶縁膜からなる有機
絶縁膜領域に接する透明導電膜のエッチングレートを同
程度にするために、透明導電膜の成膜前に適切な条件下
でプラズマ処理を行えばよいことを見出した。

【００４８】尚、ここでいう有機絶縁膜領域とは、透明
導電膜に接する層または膜として、例えば、図１１に示
される有機絶縁膜４９、図１７に示される有機絶縁膜１
４４９が形成された領域、または、図１８に示されるプ
ラスチック基板１４２０において、無機絶縁膜が形成さ
れていない領域を示す。また、無機絶縁膜領域とは、透
明導電膜に接する層または膜として、図１１に示される
無機絶縁膜１４４、図１７または図１８に示される無機
絶縁膜が形成された領域を示す。

【００４９】図７は、透明導電膜を形成する前に電極基
板全体にプラズマ処理を行った場合の、ウエットエッチ
ング時間（分）とエッチングシフト（μｍ）との関係を
示すグラフである。ここで、プラズマ処理のガスとして
ＣＦ₄、酸素、Ａｒを用いる。また、透明導電膜として
ＩＴＯを使用する。図７のグラフにおいて、ＣＦ₄プラ
ズマ処理、酸素プラズマ処理、Ａｒプラズマ処理を行っ
た結果を◆、■、▲で、また、それらの線形補間を太
線、破線、点線でそれぞれ示す。また、図７のグラフに
おいて、無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフト
の結果を●で、その線形補間を細線で示す。なお、無機
絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトは、無機絶縁
膜表面をプラズマ処理してもしなくても大きな差はな
い。

【００５０】ウエットエッチング時間が３分の場合、プ
ラズマ処理のガスがＣＦ₄、酸素、Ａｒのいずれであっ
ても、有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトは
１．０μｍ以下であり、無機絶縁膜上の透明導電膜のエ
ッチングシフト（約０．５μｍ）との差は小さい。した
がって、使用するガスはＣＦ₄、酸素、Ａｒのいずれで
もよい。

【００５１】ウエットエッチング時間がある程度長い場
合（例えば、５分）、プラズマ処理のガスとして酸素を
使用すると、エッチングシフトの増加が大きい（約３．
２μｍ）ため無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシ
フトとの差が大きくなり、同時にエッチングを行うこと
ができなくなる。プラズマ処理のガスがＣＦ₄、Ａｒの
場合はウエットエッチング時間が５分であっても、エッ
チングシフトの増加がそれほど大きくないため、同時に
エッチングを行うことができる。

【００５２】また、図７のグラフから無機絶縁膜上の透
明導電膜のエッチングシフトのウエットエッチング時間
に対する変化は有機絶縁膜の場合と比べてそれほど大き
くないことが分かる。一般に無機絶縁膜上の透明導電膜
のエッチングシフトの変化は有機絶縁膜上の透明導電膜
のエッチングシフトの変化より小さく、また、本願の実
験条件程度の範囲では、無機絶縁膜上の透明導電膜のエ
ッチングシフトは１．０μｍ以下である。

【００５３】図８は、プラズマ処理時間と有機絶縁膜上
の透明導電膜のエッチングシフトとの関係を示すグラフ
である。プラズマ処理に用いるガスがＣＦ₄、Ａｒ、酸
素の結果をそれぞれ◆、■、▲で示す。いずれのガスを
用いても、プラズマ処理時間が長くなるほどエッチング
シフトは大きくなる。ただし、酸素プラズマ処理の場
合、プラズマ処理時間の増加に対するエッチングシフト
の増加が著しく大きいのに対し、ＣＦ₄プラズマ処理、
または、Ａｒプラズマ処理の場合、プラズマ処理時間の
増加に対するエッチングシフトの増加はそれほど大きく
ない。プラズマ処理が３０秒ほどである場合、ＣＦ₄、
Ａｒ、酸素のいずれのガスを用いてもエッチングシフト
は１．０μｍ以下であり、無機絶縁膜上の透明導電膜の
エッチングシフトとの差が小さく、無機絶縁膜上の透明
導電膜と同時にエッチングすることができる。しかし、
プラズマ処理時間が長くなる場合、酸素プラズマ処理を
行った有機絶縁膜上の透明導電膜は無機絶縁膜上の透明
導電膜と同時にエッチングをすることができない。

【００５４】図９は、プラズマ処理により形成される有
機絶縁膜表面の表面粗さ（ｎｍ）の自乗平均（ＲＭＳ）
とエッチングシフト（μｍ）との関係を示すグラフであ
る。図９のグラフにおいて、Ｏ₂−１８０は酸素プラズ
マ処理を１８０秒間行ったことを示し、Ａｒ−３０はＡ
ｒプラズマ処理を３０秒間行ったことを示す。ウエット
エッチングの時間は１８０秒とした。表面粗さの測定は
セイコーインスツルメンツ（株）のＳＰＡ５００にて行
った。この時、タッピングモード（ＤＦＭ）にて測定
し、カンチレバーの強度は２０Ｎ／Ｍにて設定した。

【００５５】図９のグラフからわかるように、プラズマ
処理のガスの種類にかかわらず表面粗さのＲＭＳが大き
くなるにつれてエッチングシフトが大きくなる傾向があ
る。表面粗さのＲＭＳを１．０ｎｍ以下にすると、エッ
チングシフトを１．０μｍ以下に抑えることができる。
その結果、ウエットエッチング時間が１８０秒の場合に
おける無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトに
近づけることができ、有機絶縁膜上の透明導電膜と無機
絶縁膜上の透明導電膜を同時にエッチングすることがで
きる。

【００５６】また、Ａｒプラズマ処理を３０秒行うこと
で、透明導電膜１０３と接続電極４８との電気的接続が
良好であることが確認されている。その条件下での表面
粗さのＲＭＳは０．２８ｎｍである。

【００５７】また、透明導電膜を成膜した後、熱処理を
行う（例えば、１５０℃以上２２０℃以下の温度、より
好ましくは２００℃以上２２０℃以下）ことで、エッチ
ングシフトはさらに低下する。例えば、Ａｒプラズマ処
理を行った有機絶縁膜の上に透明導電膜を成膜した後、
さらに熱処理を行う場合、熱処理を行わない場合と比べ
てエッチングシフトは約０．１５μｍだけ小さくなる。
また、ＣＦ₄プラズマ処理を行った有機絶縁膜の上に透
明導電膜を成膜した後、さらに熱処理を行う場合は、熱
処理を行わない場合と比べてエッチングシフトは約０．
０５μｍだけ小さくなる。

【００５８】図７および図８に示されるように、ウエッ
トエッチング時間およびプラズマ処理時間の増加ととも
にエッチングシフトは増加するため、エッチングシフト
が小さくなるように、プラズマ処理をした有機絶縁膜上
の透明導電膜に熱処理をすることは好ましい。

【００５９】本発明による電極基板の適用例として液晶
表示装置を、従来技術の電極基板を適用した液晶表示装
置と対比して説明する。ただし、液晶表示装置は、単な
る例示にすぎず、本発明は有機絶縁膜および無機絶縁膜
の両方の上に透明導電膜を形成した電極基板であればど
のような形態であっても適用できる。例えば、エレクト
ロルミネッセンス素子において、発光領域内では有機絶
縁体からなる基板上に陽極として透明導電膜を形成し、
他方、端子領域においては無機絶縁体上に透明導電膜を
形成するような場合にも本発明を適用することができ
る。

【００６０】図１０の工程（Ｉ）〜（ＩＶ）は、本発明
による表示領域１５０（図１参照）および周辺領域１６
０の周辺端子部（ゲート・コモン接続端子部、ソース接
続端子部）におけるプラズマ処理および透明導電膜の形
成工程を示す。これらの工程は、図６の工程（ａ）の透
明導電膜１５５を形成する前の工程に対応している。

【００６１】また、表示領域１５０は、図４と同様に、
ＴＦＴ部（Ａ側）およびコンタクトホール部（Ａ’側）
の両方を図示する。

【００６２】図１０の工程（Ｉ）では、表示領域におい
て、ＴＦＴ１０８を覆うように有機絶縁膜４９を形成
し、コンタクトホール部において、コンタクトホール５
０を形成するために有機絶縁膜５０の一部を除去する。

【００６３】ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０
において、絶縁性基板２０上にゲート配線１０５または
コモン配線１０７を形成し、それらを覆うように無機絶
縁膜１４４、電極１５４を形成する。

【００６４】ソース接続端子部１２０において、絶縁性
基板２０上に無機絶縁膜１４４を形成し、その上にソー
ス配線１０６が形成される。

【００６５】表示領域１５０に形成される有機絶縁膜４
９としては例えば感光性樹脂が使用される。有機絶縁膜
４９はスピン塗布法によって塗布され、フォトリソ工程
にて露光され、その後、アルカリ性溶液にて現像され
る。それにより、接続電極４８を露出するように有機絶
縁膜４９の一部を除去し、コンタクトホール５０を形成
する。続いて有機絶縁膜４９に対して硬化のために２０
０℃で熱処理を行う。

【００６６】工程（ＩＩ）において、表示領域１５０、
ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０、ソース接続
端子部１２０に酸素プラズマ処理を行う。酸素プラズマ
処理は、例えば９０００ｓｃｃｍ、３０００ｍＴｏｒｒ
にて３０秒間行う。

【００６７】工程（ＩＩＩ）において、表示領域１５
０、ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０、ソース
接続端子部１２０上にＣＦ₄プラズマ処理またはＡｒプ
ラズマ処理を行う。

【００６８】ＣＦ₄プラズマ処理は、例えば、ＣＦ₄ガス
４００ｓｃｃｍ、７０ｍＴｏｒｒの雰囲気で、Ｐｏｗｅ
ｒ１０００Ｗにて３０秒間行われる。また、Ａｒプラズ
マ処理は、Ａｒガス２９０ｓｃｃｍ、１．７Ｐａの雰囲
気で、ＲＦＰｏｗｅｒ１．０ｋＷにて３０秒間行われ
る。

【００６９】工程（ＩＶ）において、表示領域１５０、
ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０、ソース接続
端子部１２０上に、後に画素電極１０３または透明電極
１５７となる透明導電膜１５５を成膜する。透明導電膜
１５５の成膜温度は、例えば有機絶縁膜４９としてアク
リル系樹脂を用いている場合、アクリル系樹脂の熱脆化
を懸念して、２００℃で成膜する。有機絶縁膜４９とし
て他の材料を用いても、同様の温度で成膜することが好
ましい。透明導電膜の成膜は、例えば、枚葉型スパッタ
装置を用いて、８００〜１２００Åの厚さで行う。この
時の成膜条件の一例は、スパッタガスとしてＯ₂、Ａｒ
混合ガスを、ターゲットとしてＩｎ₂Ｏ₃（ＳｎＯ₂を５
％〜１０％含む）を用い、ガス流量を１００ｓｃｃｍ、
ガス圧を０．７Ｐａ、電力を１．３ｋＷと設定する。

【００７０】図１０に示される工程では、酸素プラズマ
処理（工程（ＩＩ））の後にＣＦ₄プラズマ処理または
Ａｒプラズマ処理（工程（ＩＩＩ））が行われるが、上
述したように、単に酸素プラズマ処理だけ、すなわち図
１０の工程（ＩＩ）後、工程（ＩＩＩ）を行うことなく
工程（ＩＶ）を行ってもよい。或いは酸素プラズマ処理
を行わずＣＦ₄プラズマ処理またはＡｒプラズマ処理が
行う、すなわち図１０の工程（Ｉ）の後、工程（ＩＩ）
を行うことなく、工程（ＩＩＩ）、工程（ＩＶ）と続け
てもよい。

【００７１】ただし、酸素プラズマ処理（工程（Ｉ
Ｉ））を行うことで、コンタクトホール５０のコンタク
ト抵抗を低減することができる。これは、酸素プラズマ
処理により、コンタクトホールに残る残さ、エッチング
処理によっても残る材料等を有効に除去されるからであ
る。

【００７２】上述したようにプラズマ処理を行うこと
で、図１１の工程（ａ）〜（ｄ）に示されるように有機
絶縁膜４９および無機絶縁膜１４４上にそれぞれ、画素
電極１０３および透明電極１５７が形成される。本発明
による電極基板を作製する方法を示す図１１は、従来の
電極基板の形成方法を説明する図６に対応する。

【００７３】具体的には、図１１の工程（ａ）におい
て、表示領域１５０内の有機絶縁膜４９上、ならびに周
辺領域１６０の無機絶縁膜１４４上に透明導電膜１５５
を成膜する。

【００７４】工程（ｂ）において、画素電極および周辺
端子部のフォトレジストパターニングを行う。周辺端子
部において、透明導電膜１５５を残す部分（すなわち、
画素電極１０３または透明電極１５７を形成する部分）
上にレジスト１６９を形成する。レジスト１６９は、例
えば、東京応化製のノボラック樹脂のポジ型レジストを
用いる。

【００７５】工程（ｃ）において、ウエットエッチング
を行い、画素電極および周辺端子部の不必要な透明導電
膜１５５を除去する。ウエットエッチングは、例えば４
０℃の第２塩化鉄をウエットエッチング液として、１８
０秒間行う。エッチング液としては、液温４０℃のＦｅ
Ｃｌ₃とＨＣｌの混合液が使用される。

【００７６】工程（ｄ）において、レジスト１６９を剥
離する。この時、周辺端子部において透明導電膜１５５
よりなる透明電極１５７が形成され、表示領域１５０内
において画素電極１０３が形成される。

【００７７】すなわち、本発明により、図６に示す工程
（ｂ）〜（ｄ）と（ｅ）〜（ｇ）とを同時に行うことが
できる。したがって、製造プロセスが短縮され、その結
果、製造コストを下げ、また、製造現場の生産能力を向
上させることができる。さらに、フォトレジストパター
ニング工程が減少するため、パターン不良による歩留ま
り低下を回避することができ、また、レジストおよび剥
離液の使用量が減少する。さらに、有機絶縁膜を剥離液
に晒す回数が減少するため、有機絶縁膜の膨潤を少なく
することができ、その結果、パネルの品質信頼性が向上
する。

【００７８】また、ゲート・コモン接続端子部１１０、
１３０において、電極１５４を成膜し、プラズマ処理を
行った後に透明導電膜１５５を形成することで、電極１
５４と透明導電膜１５５（後の透明電極１５７）とのコ
ンタクト抵抗が低減する。

【００７９】図１２は、ＣＦ₄プラズマ処理時間と、ゲ
ート・コモン接続端子部１１０、１３０における電極１
５４と透明導電膜１５５（後の透明電極１５７）の間の
コンタクト抵抗との関係を示すグラフである。図１２か
ら、ＣＦ₄プラズマ処理を３０秒以上行うことにより、
コンタクト抵抗は３桁ほど減少し、安定したコンタクト
抵抗が得られることがわかる。また、このことは、ＣＦ
₄プラズマ処理だけでなく、酸素プラズマ処理またはＡ
ｒプラズマ処理の場合も同様の効果を得ることができ
る。

【００８０】また、上述した熱処理を、透明電極１５７
となる透明導電膜１５５を成膜した後に行うことで、透
明導電膜１５５の結晶性が向上し、無機絶縁膜１４４上
の透明電極１５７の抵抗が低減し、その結果、無機絶縁
膜１４４上の配線抵抗も低減する。

【００８１】図１３は、透明導電膜を成膜した後の熱処
理のアニール温度（℃）と、無機絶縁膜１４４上の透明
導電膜１５５よりなる透明電極１５７の単位面積当たり
の抵抗（シート抵抗）（Ω／□）の変化を示す。図１３
より、熱処理を行うことでシート抵抗が低減することが
理解される。

【００８２】本実施の形態のようにＣＦ₄プラズマ処理
またはＡｒプラズマ処理を行った場合、ＸＰＳ（Ｘ線光
電子分光装置）などの分析装置により成分分析を行う
と、有機絶縁膜の表面層に混入している、プラズマ処理
に用いたガスを検出することが可能である。

【００８３】透明導電膜の結晶粒径を制御することで、
有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングレートと無機絶
縁膜上の透明導電膜とのエッチングレートとを近づける
ことができる。

【００８４】図１４は、透明導電膜をウエットエッチン
グする時間（分）とエッチングシフト（μｍ）との関係
を示すグラフである。図１４のグラフにおいて、有機絶
縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が約４０ｎｍの場合の結
果を●、およびその線形補間を太線で示す。また、無機
絶縁膜上の透明導電膜の結果を■、およびその線形補間
を細線で示す。ここで、有機絶縁膜としてアクリル樹
脂、透明導電膜としてＩＴＯ、無機絶縁膜としてＳｉＮ
_xを使用した。図１４のグラフに示されるように、エッ
チング時間が３〜５分の場合、有機絶縁膜上の透明導電
膜のエッチングシフトは、１．５μｍより小さく、無機
絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトは１．０μｍ
より小さい。したがって、有機絶縁膜上の透明導電膜の
エッチングシフトと無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチ
ングシフトとの差が比較的小さいため、所定のエッチン
グ時間で有機絶縁膜上の透明導電膜と無機絶縁膜上の透
明導電膜とを同時にエッチングすることが可能である。

【００８５】図１４のグラフでは、有機絶縁膜上の透明
導電膜の結晶粒径は約４０ｎｍの場合を示したが、結晶
粒径の範囲が２０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲であれば、同様
に、有機絶縁膜上の透明導電膜と無機絶縁膜上の透明導
電膜とのエッチングシフトの差は小さいため、両者を同
時にエッチングすることができる。

【００８６】比較のために、有機絶縁膜上の透明導電膜
の結晶粒径が約１００ｎｍの場合の透明導電膜をウエッ
トエッチングする時間（分）とエッチングシフト（μ
ｍ）との関係を示すグラフを図１５に示す。図１５に示
されるように、有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチング
シフトは、エッチング時間が３分〜５分の場合、２．０
μｍ以上であり、有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチン
グシフトは、無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシ
フトと比べて大きく、その差も大きい。したがって、両
者を同時にエッチングすることは困難である。

【００８７】透明導電膜の成膜前にプラズマ処理を行う
ことで、結晶粒径を制御することができる。透明導電膜
の成膜前に酸素プラズマ処理またはＣＦ₄プラズマ処理
を長時間行うと、有機絶縁膜表面が荒れるため、結晶粒
径が大きくなる傾向がある。また、透明導電膜の成膜前
にＡｒプラズマ処理を行うと有機絶縁膜表面の粗さが緩
和されるため、結晶粒径が小さくなる傾向がある。

【００８８】図１６は、有機絶縁膜上の透明導電膜のウ
エットエッチング時間とエッチングシフトとの関係を示
すグラフである。有機絶縁膜としてアクリル樹脂、透明
導電膜としてＩＴＯを使用し、ウエットエッチング時間
は３．０分とした。図１６に示されるように、有機絶縁
膜上の透明導電膜の結晶粒径が２０ｎｍ以上５０ｎｍ以
下であれば、エッチングシフトは１．０μｍ以下であ
り、無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフト（約
０．２μｍ、図１４参照）との差が小さいため、所定の
エッチング時間で同時エッチングができる。また、有機
絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が２０ｎｍ以上５０ｎ
ｍ以下の場合、電極として機能するために好適な電気抵
抗を有している。有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径
が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であれば、さらにエッチン
グシフトが小さいため、有機絶縁膜上の透明導電膜の制
御性は改善される。また、発明者らは、有機絶縁膜上の
透明導電膜表面の結晶粒径が６０ｎｍ以上の場合、図１
５に示されるようにエッチングシフトは大きく増大し、
有機絶縁膜上の透明導電膜と無機絶縁膜上の透明導電膜
とのエッチングレートが大きく異なるため、同時エッチ
ングパターニングができなくなることを確認している。

【００８９】また、逆に有機絶縁膜上の透明導電膜の結
晶粒径が２０ｎｍより小さい場合、透明導電膜の粒径が
小さすぎて電気抵抗が高くなり、結果として電極として
有効に機能しなくなる。また、このように透明導電膜の
抵抗が大きい電極基板を液晶表示装置に適用すると、表
示領域の画素電極、および、周辺領域のゲート接続端子
部、コモン接続端子部、ソース接続端子部の電気抵抗が
増加する。とくに、周辺領域のゲート接続端子部、コモ
ン接続端子部、ソース接続端子部の電気抵抗の増加は、
高精細・大型液晶表示装置を製造する際に望ましくな
い。

【００９０】図１７の工程（ａ）〜（ｅ）を参照して本
発明の概略を模式的に説明する。

【００９１】工程（ａ）において、絶縁性基板１４２０
上に、無機絶縁膜１４４４を形成する。絶縁性基板１４
２０として、透明ガラスのほかにプラスチック基板を使
用できる。プラスチック基板の材料としてポリイミド、
ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリレート、ポリ
エチレンなどが使用される。無機絶縁膜１４４４として
は、例えば、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ_xまたはＴａＯ₂を使用
し、５００〜５０００Åの厚さで形成する。

【００９２】工程（ｂ）において、絶縁性基板１４２０
上の別の領域に有機絶縁膜１４４９を形成する。有機絶
縁膜１４４９としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリ
ル樹脂、ポリカーボネートなどを使用し、１００Å〜１
ｍｍの厚さで形成する。

【００９３】その後、プラズマ処理を行う。プラズマ処
理のガスとして、Ａｒ、ＣＦ₄、酸素が使用できる。

【００９４】工程（ｃ）において、透明導電膜１４５５
をスパッタなどで、絶縁性基板１４２０、無機絶縁膜１
４４４、有機絶縁膜１４４９を覆うように成膜する。透
明導電膜１４５５として、ＩＴＯを使用してもよい。透
明導電膜１４５５は、厚さ５００〜３０００Åで形成す
る。

【００９５】工程（ｄ）において、フォトレジスト１４
６５をパターニングした後、ウエットエッチングを行
い、透明導電膜１４５５のパターニングを行う。フォト
レジスト１４６５はノボラック樹脂を使用してもよく、
ウエットエッチングのエッチング液として、ＦｅＣｌ₃
とＨＣｌの混合液またはＨＢｒを使用してもよい。

【００９６】工程（ｅ）において、無機絶縁膜１４４
４、有機絶縁膜１４４９上に所望の形状の透明導電膜１
４５５が形成され、電極基板１７００が完成する。この
時、無機絶縁膜１４４４上の透明導電膜１４５５と有機
絶縁膜１４４９上の透明導電膜１４５５とのエッチング
シフトの差は、２μｍ以下であることが望ましいが、こ
れに限定されない。

【００９７】無機絶縁膜１４４４、有機絶縁膜１４４９
の成膜方法は、材料によって適切に選択される。具体的
な方法としては、凸版印刷、スクリーン印刷、スピンコ
ータなどがある。また、成膜後、さらに熱処理または紫
外線照射を行ってもよい。

【００９８】このように形成された透明導電膜１４５５
と無機絶縁膜１４４４の密着性ならびに透明導電膜１４
５５と有機絶縁膜１４４９との密着性は、ピールテスト
の結果、良好であることがわかった。

【００９９】上述の説明では、絶縁性基板１４２０上に
無機絶縁膜１４４４および有機絶縁膜１４４９を形成す
る電極基板１７００を示した。しかし、本発明はこれに
限定されるものではなく、図１８に示すように、絶縁性
基板１４２０としてプラスチック基板を使用し、その一
部の領域に無機絶縁膜１４４４を形成し、無機絶縁膜１
４４４とプラスチック基板１４２０上の一部に透明導電
膜１４５５を形成する電極基板１８００も範囲に含む。
このような電極基板１８００は、無機絶縁膜１４４４上
にスイッチング素子等を含む集積回路を組み込み、透明
導電膜１４５５は制御を行う電極だけでなく配線として
も利用可能である。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば、透明導電膜の成膜前に
適切な条件でプラズマ処理（例えば、Ａｒプラズマ処
理、ＣＦ₄プラズマ処理、酸素プラズマ処理）を行うこ
とにより、有機絶縁膜領域に接するように形成された透
明導電膜と無機絶縁膜領域に接するように形成された透
明導電膜を同時にエッチング処理でき、工程の短縮が可
能となる。これにより、電極および液晶表示装置の製造
コストを低減することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示装置の構成を模式図である。

【図２】電極基板の上面図である。

【図３】図２の電極基板の表示領域の拡大図である。

【図４】図３のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。

【図５】設計寸法と仕上寸法との差をあらわす図であ
る。

【図６】従来の電極基板の作製方法を説明する図であ
る。

【図７】ウエットエッチング時間とエッチングシフトと
の関係を示すグラフである。

【図８】プラズマ処理時間とエッチングシフトとの関係
を示すグラフである。

【図９】有機絶縁膜上の表面粗さとエッチングシフトと
の関係を示すグラフである。

【図１０】透明導電膜を形成する前のプラズマ処理を説
明する図である。

【図１１】本発明による電極基板の作製方法を説明する
図である。

【図１２】ＣＦ₄プラズマ処理時間とコンタクト抵抗と
の関係を示すグラフである。

【図１３】アニール温度とシート抵抗との関係を示すグ
ラフである。

【図１４】有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が約４
０ｎｍの場合のエッチング時間とエッチングシフトとの
関係を示すグラフである

【図１５】有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が約１
００ｎｍの場合のエッチング時間とエッチングシフトと
の関係を示すグラフである。

【図１６】有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径とエッ
チングシフトとの関係を示すグラフである。

【図１７】本発明の電極基板作製の概略を説明する図で
ある。

【図１８】本発明の別の実施形態による電極基板を示す
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/312 Ｈ０１Ｌ 21/312 Ｚ５Ｇ３２３ 21/318 21/318 Ｃ特許法第30条第１項適用申請有り 2000年９月25日〜28 日ＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ主催の「20ＴＨＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＤＩＳＰＬＡＹＲＥＳＥＡＲＣＨＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ」において文書をもって発表 (72)発明者片岡義晴大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H090 HA04 HB02X HB07X HC12 HC16 HD03 HD05 2H092 HA04 MA01 MA04 MA17 MA18 MA22 MA23 MA26 MA35 5C094 AA43 AA44 BA03 BA43 CA19 EA04 EA05 EB01 GB10 HA08 5F058 AA10 AB06 AB07 AC01 AC07 AC10 AF04 AG01 AG07 BB06 BB07 BC02 BC03 BC08 BF46 BF47 BH16 BJ01 5G307 FA02 FB01 FC03 5G323 CA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極基板の作製方法であって、同一面側に有機絶縁膜からなる有機絶縁膜領域と無機絶
縁膜からなる無機絶縁膜領域とを有する該電極基板にお
いて、該有機絶縁膜領域にプラズマ処理を行う工程と、該有機絶縁膜領域および該無機絶縁膜領域に接して透明
導電膜を形成する工程と、該有機絶縁膜領域および該無機絶縁膜領域に接する該透
明導電膜を同時にエッチングする工程と、を包含する電
極基板の作製方法。
【請求項２】前記有機絶縁膜領域にプラズマ処理を行
う工程は、前記無機絶縁膜領域にも同時にプラズマ処理
を行う工程を含む、請求項１に記載の電極基板の作製方
法。
【請求項３】前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処
理、Ａｒプラズマ処理、ＣＦ₄プラズマ処理の群から選
択されるいずれかである、請求項１に記載の電極基板の
作製方法。
【請求項４】前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理
の後にＡｒプラズマ処理を行う工程を含む、請求項１に
記載の電極基板の作製方法。
【請求項５】前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理
の後にＣＦ₄プラズマ処理を行う工程を含む、請求項１
に記載の電極基板の作製方法。
【請求項６】前記プラズマ処理は、前記有機絶縁膜上
の表面粗さの自乗平均を１．０ｎｍ以下にする、請求項
１に記載の電極基板の作製方法。
【請求項７】前記エッチング工程の後に、透明導電膜
を熱処理する工程をさらに包含する、請求項１に記載の
電極基板の作製方法。
【請求項８】前記熱処理を１５０℃〜２２０℃で行
う、請求項６に記載の電極基板の作製方法。
【請求項９】電極基板であって、表面粗さの自乗平均が１．０ｎｍ以下である有機絶縁膜
からなる有機絶縁膜領域と、該有機絶縁膜と同一面側に設けられる無機絶縁膜からな
る無機絶縁膜領域と、該有機絶縁膜領域と該無機絶縁膜領域にそれぞれ接する
透明導電膜と、を備える電極基板。
【請求項１０】前記有機絶縁膜の表面粗さの自乗平均
が０．２８ｎｍ以上１．０ｎｍ以下である、請求項９に
記載の電極基板。
【請求項１１】前記有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶
粒径が２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、請求項９に記
載の電極基板。
【請求項１２】前記有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶
粒径が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である、請求項１１に
記載の電極基板。
【請求項１３】請求項９に記載の電極基板を含む液晶
表示装置。