JP2003207774A - 半透過型液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents
半透過型液晶表示装置およびその製造方法Info
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Abstract
ジストパターンニング時の電池効果を阻止す方法ではモ
リブデンの効果が十分得られない。 【解決手段】 半透過型液晶表示装置およびその製造方
法において、凹凸構造の有機膜上にITO膜、Mo膜、
Al膜を形成する場合に、Mo膜の電池効果抑制作用が
よく発揮できるように、有機膜表面をプラズマ処理した
後に、その表面をあえて洗浄液で洗浄し、その後、IT
O電極の形成、アルミ−モリブデンの2層の積層電極の
形成を行う。
Description
その製造方法に関し、特に半透過型の液晶表示装置およ
びその製造方法に関する。
自ら発光できないため、バックライトが用いられてき
た。即ち、2枚の透明基板に挟まれ中に液晶が封入され
た液晶パネルの裏側にバックライトを配置し、このバッ
クライトからの光を液晶パネルで透過させたり、遮断さ
せたりして液晶パネル表面に文字や絵を表示させてい
た。このタイプの液晶表示装置を一般に透過型液晶表示
装置と呼んでいる。
は、蛍光管やLEDを用いているが、バックライトを設
けることで光源としての消費電力を消耗することにな
る。そこで、携帯機器など電池で動作する機器ではバク
ライトを使用しないで、液晶パネル表面から入射された
外光を、反射板を用いて反射させた反射型液晶表示装置
も提案されてきた。
を使用しないので消費電力は削減出来るという利点はあ
るが、外光がないと使用できないという欠点がある。即
ち、薄暗い所では反射光の強度が十分得られないので認
視性が低下すると言う問題がある。
一部を反射し、バックライトからの光の一部を透過させ
る半透過型液晶表示が提案されている(例えば、特許文
献1参照)。同文献では、画素電極の下地層として凹凸
構造の透明絶縁層を形成し、その凹凸絶縁層の全面上に
透明電極を形成し、その透明電極の上にアルミの反射電
極を選択的に蒸着している。とくに反射電極の蒸着位置
は、凹凸構造のほぼ平坦な部分を避けて形成する、すな
わち透明電極の平坦な部分が光透過部になるように配置
する技術を提案している。
る技術に関連するものもある(例えば、特許文献2およ
び特許文献3参照)。
063]、図1,図2)
029]−[0035]、図4)
079]、図3)
択的に蒸着する技術は、極めて高度な技術が要求され、
しかも高精度な目合わせ技術が要求され、量産向きとは
言えない。選択蒸着の代わりに、全面蒸着後にエッチン
グで選択的に開口部を形成する量産向きの方法も考えら
れるが、高精度な目合わせが要求される点は同じであ
る。また、エッチング処理の新たな問題として、パター
ニング時のフォトレジストを除去する現像液が電解液と
して作用し、反射電極を構成するアルミニウムと透明電
極を構成するインジウム錫酸化物(ITO)との間で電
池反応が生じる問題がある。つまり、透明電極の上に蒸
着でアルミ膜を形成すると、アルミ膜にピンホールなど
の欠陥が残るのは、現在の技術では避けられない。この
ピンホールに上記現像液が入り込むと、アルミと透明電
極が電池反応を起こし、アルミのみならず、透明電極に
も電蝕が発生し、生産歩留まりが低下する問題があっ
た。
緩和できる構成であり、電池反応を抑制しやすい構造の
半透過型液晶表示装置およびその製造方法を提供するこ
とにある。
液晶表示装置では、画素電極領域が反射電極と透明電極
とに分割されている。両電極は下地となる凹凸絶縁膜の
表面改質層の表面に直接形成されている。TFTとの電
気的接続は、透明電極材料より抵抗率の低い反射電極材
料により行われ、この反射電極を通じて透明電極と反射
電極とは同一画素領域内において、同一電位に維持され
る。
画素電極が反射電極領域と透明電極領域に分割され、か
つ両電極が凹凸絶縁体の洗浄された表面改質層上に直接
接するように形成されている。また、凹凸絶縁体の表面
には、表面改質層が形成されており、この表面改質層に
反射電極と透明電極とが直接形成されているため、反射
電極および透明電極と凹凸絶縁体との密着性が良い。と
くに、透明電極および反射電極を形成する直前に、表面
改質層の表面を洗浄液で洗浄しておくことにより、その
上に成膜される透明電極および反射電極の結晶性が向上
し、良品歩留まりが向上する。
て図面を参照して詳細に説明する。
による半透過型液晶表示装置における各画素電極は、透
過部(透明電極領域)と反射部(反射電極領域)とに二
分割されている。各画素電極は、走査線15とデータ線
16とで囲まれる各領域に対応している。1画素分の領
域内には、薄膜トランジスタ(TFT)部17が配置さ
れ、コンタクトホール13を介して反射電極11は、T
FTの電流電極(例えばドレイン電極6)と接続されて
いる。参照数字14は透明電極10と反射電極11との
重なり部を示す。図示の例では、この重なり部14は走
査線15の延在方向と同一方向に延在している。この重
なり部14により、透明電極10と反射電極11とが同
電位に維持される。
画素電極の構成を次に詳細に説明する。透明基板1上に
は、ゲート電極2,ゲート絶縁膜3、半導体層4、ソー
ス電極5およびドレイン電極6、パッシベーション膜7
が設けられている。その上に、画素電極に凹凸を形成す
るための透明な下地膜が形成されている。この下地膜と
しては、レジストに使用するような透明な第1の有機膜
8および透明な第2の有機膜9が形成されている。第2
の有機膜9の表面は、プラズマ処理による表面改質層1
2が形成されている。そして、表面改質層12上に透明
電極10と反射電極11とが形成される。反射電極11
は、後述する理由で2層構造を有する。ここで、透明電
極10としてインジウム錫酸化物(ITO)を用い、不
透明な反射画素電極11としては、モリブデン(Mo)
膜111とアルミ(Al)膜112の2層の積層膜構造
にしている。
で透明部領域と不透明部領域に分けた構成にし、凹凸の
各位置に対応させることをあえて行わないので、透明電
極と反射電極を形成するリソグラフィ工程での精度マー
ジンに余裕がでる。よって、高精度の目合わせ工程を必
要としない半透過型液晶表示装置用のTFT基板が製造
できる。
層12を形成する理由は、画素電極と凹凸絶縁体との密
着性を向上させるためである。さらに、有機膜の表面を
プラズマ処理することでその上層に形成するITO膜の
結晶性が変わり、結晶性が改善されることがTEM(走
査型顕微鏡)観察により確認された。したがって、密着
力の改善はプラズマ処理をすることで改質層の表面粗さ
が粗くなることと膜の結晶性の改善の2点から起きるこ
とを今回突き止めた。またITOの結晶性が変わると、
更に上層に形成されるMo膜の結晶性も変わることがX線
回折により確認された。すなわちプラズマ改質層を形成
すると、ITO上のMoの(100)ピークの半値幅が
狭くなり、結晶性が向上することがわかった。結晶性が
向上するとMo膜が緻密になり反射電極形成時の薬液の
しみ込みを防止する効果が格段に向上する。なお、透明
な有機膜の上に透明画素電極としてのITO膜を形成す
る際に、両者の密着性を向上するために、有機膜表面を
プラズマ処理して改質層を造る技術は、特許文献2(特
開平11−337973号公報)にも教示されている。
だだし、同文献は、平坦な有機膜上に透明電極を形成す
る透過型の液晶表示装置を対象としており、凹凸を有す
る有機膜の言及はないし、反射型や半透過型を対象とす
る液晶表示装置への適用についても言及されていない。
l)−モリブデン(Mo)の積層膜構造にした理由は、
アルミのパターンニングに使用するレジスト形成工程に
於いて、レジスト現像時にアルミとITOとの電池効果
によりITOが消失することを避けるためである。アル
ミとITOとをモリブデンで隔離することにより、電池
効果を防止することができ、かつアルミとモリブデンの
積層膜は、同一のエッチング液(硝酸+酢酸+リン酸+
水)で、両方ともエッチングできる利点がある。このよ
うな技術は特許文献3(特開平11−281993号公
報)に開示されている。なお、同文献では、ITO電極
端子部の形成に適用する場合について開示しているもの
の、ITO画素電極や反射画素電極の形成についての言
及はない。よって、同文献の技術を本発明に適用するこ
とは、本発明を知らない限りは考えられないことであ
る。
6とで囲まれた画素領域内において、画素電極は走査線
に沿った方向に透明電極部と反射電極部に分割されてい
る。そして、透明電極部と反射電極部とは、洗浄液で洗
浄された表面改質層を有する同じ有機膜上に形成されて
いる。以降、本実施の形態の製造方法を説明する。
チック基板などの透明基板1上に、通常の方法で、ゲー
ト電極2、ゲート絶縁膜3、半導体層4、ソース/ドレ
イン電極5、6を形成した後、全面にパッシベーション
膜7を形成して後、TFTのドレインコンタクト13を
開口する。各構成要素の具体例を挙げるならば、ゲート
電極2およびソース/ドレイン電極5、6には、クロム
などを、ゲート絶縁膜3にはシリコン酸化膜などを用い
る。半導体層4としては、アモルファスシリコンやポリ
シリコンなどが採用され、パッシベーション膜7として
は、例えばシリコン窒化膜が使用される。
透明な第1の有機膜を全面に塗布し所望の形状にパター
ンニングした後、焼成して、図4に示すように凸形(例
えば円柱状突起が全面に点在する形状)の透明な有機膜
層8を形成する。その後、この有機膜層8の全面を覆う
ように、感光性アクリル系レジストなどの透明な第2の
有機膜9を塗布する。その後、ドレインコンタクト部1
3を開口した後、有機膜8,9を焼成し、図5に示すよ
うに、表面に凹凸を有する透明な第2の有機膜8,9を
形成する。
粘度より高くしておくことが、図に示す凹凸形状を造り
易いという観点から、より好ましい。以降、単に有機膜
という場合は、この2つの有機膜8,9を含めて意味す
ることとする。
面にプラズマ処理を施した。この条件は、例えば、He
ガスを用い、その流量は100sccmで、圧力は20P
a、パワー密度は0.9w/cm2である。
のプラズマ処理で形成された改質層12の表面を洗浄液
で洗浄する。この洗浄液としては、純水またはアルカリ
薬液(水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)+
界面活性剤)のいずれでも同等の効果があることが分か
った。さらに、オゾン水や機能水、酸洗浄などでも同等
の効果があると思われる。実際の洗浄はインライン工程
での流れ作業の中に組み込まれ、シャワーによる薬液洗
浄を行った。
るが、この照射の有無に関係なく、電池効果を抑えられ
た。従って、出願人は、この洗浄液による追加の洗浄も
良品の再現性を向上させるという本発明の効果をもたら
したと考えている。
示すように、ITO膜10を全面に室温でスパッタして
形成する。そして、レジストをマスクにしてITO膜1
0を図9に示すように、パターンニングし、その後、ア
ニールのための焼成を行い透明電極部10を形成する。
このアニール焼成は、ITO膜を室温でスパッタした場
合に、そのITO膜の抵抗を下げる効果がある。
よびそこから露出する表面改質層の全面にモリブデン膜
111とアルミ膜112を順次成膜する。成膜後、この
アルミ−モリブデンの積層膜11上の全面にレジストを
塗布して、これを露光現像して図11に示すような、透
明電極を露出させるためのレジストパターン18を形成
する。
クにアルミ−モリブデンの積層膜11を公知の方法でエ
ッチング(例えば、燐酸+硝酸+酢酸の混酸で一括エッ
チング)して、図1および図2に示す電極構造を形成し
た。
温でスパッタして形成した例を示したが、室温ではな
く、200℃でITO膜を加熱成膜すれば、アニール工
程を省くことが出来る利点があることを確認できた。
と、アルゴンガスなどの他の不活性ガスを使用する場合
に比べて最適化が可能であることが判明した。
する積層膜における各層の厚みの一例としては、下層の
モリブデンが200nmであり、上層のアルミの厚みは
100nmである。この実施の形態におけるITOの厚
みは50nmとした。
る合金、例えばアルミとネオジウム(Nd)の合金でも
構わない。上記モリブデンもモリブデンを主成分とする
合金で構わない。透明電極もITO膜に限らず、他の透
明電極材料でもよい。例えば、インジウム亜鉛酸化物な
ども使用できる。
像工程において、アルミとITO間での電池効果は見ら
れなかった。プラズマ処理後の改質層12を洗浄液で洗
浄すると何故良いのかの理由は今のところ分かってはい
ないが、再現性良く良品が取れた。
割方向としては走査線15方向に沿ったものを例に示し
たが、図12に示すように、画素電極の分割方向をデー
タ線16に沿った方向としてもよい。
13に示すように、透明電極10と反射電極11がスト
ライプ状に形成されて交互に配置、多分割構成としても
良い。
10と反射電極11が市松模様になっていても良い。こ
うすると、バックライトを使用した時に透過部が分散さ
れる形になるので画像が綺麗に見えやすい。
は、略等しくするか、図13に示すように、透明電極1
0の方の面積を反射電極11の面積よりも大きくするの
が好ましい。その理由としては、野外などでは画像の綺
麗さよりも単に情報を得るために表示が見られれば良
く、一方、綺麗な画像を見るときはバックライトを使用
して室内でみる、という要求があるためである。
膜を重ねる場合は、その間にモリブデンを挿入し、更に
ITOを成膜する前に有機膜表面に改質層を形成し、こ
の改質層を洗浄液で洗浄すれば、アルミパターンニング
マスクに使用するレジストの現像工程での電池効果を抑
えることができ、良品の再現性が向上した。現時点で
は、この電池効果の抑制効果が何故得られるかの理由は
明確には分かっていないが、今後解明していく予定であ
る。
理による洗浄だけでなく、あえて洗浄液を用いた洗浄を
行うことにより、レジスト現像工程でのアルミ−ITO
の電池効果を効果的に抑止できるようになった。これに
より、これまで使用してきた反射型液晶表示装置の製造
方法をほぼそのまま流用できることができるようにな
り、開発コストの削減に大きな寄与ができた。
平面図である。
のフローを示す断面図である。
のフローを示す断面図である。
のフローを示す断面図である。
のフローを示す断面図である。
のフローを示す断面図である。
のフローを示す断面図である。
のフローを示す断面図である。
法のフローを示す断面図である。
法のフローを示す断面図である。
置のTFT基板を示す平面図である。
表示装置のTFT基板を示す平面図である。
表示装置のTFT基板を示す平面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 半透過型液晶表示装置の製造方法の製造
方法において、透明基板上に薄膜トランジスタを形成す
る工程と、前記基板上に有機膜を形成する工程と、前記
有機膜をプラズマ処理して前記有機膜表面に改質層を形
成する工程と、前記プラズマ処理による改質層の表面
を、洗浄液を用いて洗浄する工程と、前記洗浄液で洗浄
された前記改質層の表面に透明電極膜を形成する工程
と、前記透明電極膜を所望の形状にパターンニングし
て、前記改質層を露出させる工程と、前記パターンニン
グされた透明電極膜の表面と前記透明電極から露出する
前記改質層の表面とに反射電極膜を被着する工程と、前
記反射電極膜から前記透明電極膜を露出させるために開
口部を形成するためにレジスト膜を、前記反射電極膜の
全面に被着して露光現像して前記開口部用のレジストマ
スクを形成するする工程と、前記レジストマスクをマス
クにして、前記透明電極膜を前記反射電極膜の開口部か
ら露出させるように前記反射電極膜をパターニングする
工程と、前記レジストマスクを除去する工程とを有する
ことを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法の製
造方法。 - 【請求項2】 前記洗浄液はアルカリ薬液であることを
特徴とする請求項1に記載の半透過型液晶表示装置の製
造方法。 - 【請求項3】 前記プラズマ処理は、ヘリウムガスによ
るプラズマ処理であることを特徴とする請求項1に記載
の半透過型液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記反射電極は2層の積層膜で構成さ
れ、前記積層膜の下層がモリブデンおよびその合金のい
ずれか一方であり、上層がアルミニウムおよびその合金
のいずれか一方であることを特徴とする請求項1に記載
の半透過型液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記透明電極膜はインジウム錫酸化物を
200℃以上の加熱成膜により形成することを特徴とす
る請求項1に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項6】 請求項1に記載の工程を有する製造方法
によって得られた半透過型液晶表示装置において、走査
線とデータ線に囲まれた領域に画素電極を備え、前記画
素電極は透明電極部と反射電極部に分割され、それら透
明電極部と反射電極部は共に、洗浄液で洗浄された前記
有機膜の改質層の上に形成されている。 - 【請求項7】 前記画素電極は前記データ線方向に沿っ
て分割された透明電極部および反射電極部を備えている
ことを特徴とする請求項6に記載の半透過型液晶表示装
置。 - 【請求項8】 前記画素電極は前記走査線線方向に沿っ
て分割された透明電極部および反射電極部を備えている
ことを特徴とする請求項6に記載の半透過型液晶表示装
置。 - 【請求項9】 前記画素電極は市松模様となるように配
置された透明電極部および反射電極部で構成されている
ことを特徴とする請求項6に記載の半透過型液晶表示装
置。 - 【請求項10】 前記透明電極部の面積が前記反射電極
部の面積と実質同一であることを特徴とする請求項6に
記載の半透過型液晶表示装置。 - 【請求項11】 前記透明電極部の面積が前記反射電極
部の面積より大きいことを特徴とする請求項6に記載の
半透過型液晶表示装置。
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JP2001332902 | 2001-10-30 | ||
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