JP2005141250A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反射電極31を構成する金属膜の成膜温度を170℃以下で行うことにより、反射電極31の微細な表面凹凸の平均ピッチを1μm以下に制御し、波長域200nm〜400nmでの反射率を波長400nmでの反射率の90%以上とする。また、反射電極31上に形成される配向膜34の波長域300nm〜600nmの光透過率を95%以上とする。
【選択図】図3
Description
同時に、特に塗布系の層間絶縁膜上に反射電極を形成する反射型液晶表示装置もしくは半透過型液晶表示装置の場合、反射電極にAlとNdの合金を用い、基板を事前に70℃〜170℃の温度に加熱して成膜を行うことにより、塗布系の層間絶縁膜からの出ガスの影響をなくし、反射電極の白濁を防止して高反射率にし、かつ反射電極となる金属膜とスイッチング素子の電極となる下層金属膜との間のコンタクト抵抗の増大を防止できる。
一方、図2、図3に示すように、対向基板20には、透明絶縁性基板20a上に表示領域に対応してカラーフィルタ21と液晶に電圧を印加するための対向電極33が設けられ、周辺部にブラックマトリクス22が設けられている。反射電極31が遮光層も兼ねるので、表示領域にはブラックマトリクスは設けられていない。ブラックマトリクス22は液晶表示装置の見栄えをよくする(黒をより黒らしくし、見栄えを鮮明にさせる)ためのものである。
次に、プラズマCVDにより厚さ300nm〜500nmの窒化シリコン(SiNx)からなるゲート絶縁膜53を成膜し、引き続きプラズマCVDによりゲート絶縁膜53上に厚さ150nm〜300nmのドーピングされていないアモルファスシリコン(a−Si)と厚さ30nm〜50nmのn+型にドーピングされたアモルファスシリコン(n+型a−Si)を成膜し、フォトリソ工程を通してパターンニングし、a−Si層44aとn+型a−Si層44bからなる半導体層44を形成する。a−Si層44aはTFT14の能動層となるものであり、n+型a−Si層44bはドレイン電極42及びソース電極43とa−Si層44aとのオーミックコンタクトを確保するためのものである。(図5(b)、図8(b))
次に、スパッタにより厚さ100nm〜300nmのCr等の金属膜を成膜、フォトリソ工程を通してパターンニングし、ドレイン電極42、ソース電極43、信号線12を形成する。その後、ドレイン電極42、ソース電極43をマスクにしてドライエッチングを行い、ドレイン電極42とソース電極43の間のn+型a−Si層44bを除去する。これは、ドレイン電極42とソース電極43との間をn+型a−Si層13bを介して直接電流が流れるのを防止するためである。ここでも配線材料としては、Crに限らず、MoやAlもしくはAl合金の上下にCr、Mo、Ti等のバリアメタルを形成した積層構造の配線膜のように、抵抗が低く、薄膜形成及びフォトリソグラフィー技術によるパターンニングが容易な材料であればよい。(図5(c)、図8(b))
次に、プラズマCVDにより厚さ100nm〜300nmの窒化シリコンを成膜してパッシベーション膜54を形成し(図8(c))、ソース電極43上のパッシペーション膜54と、走査線端子15、信号線端子16、共通配線端子18の端子部金属膜61上のパッシペーション膜54及びゲート絶縁膜53とをパターニングして、それぞれコンタクトホール55および端子部コンタクトホール62を開口する。このとき、図示していないが、共通配線13の端部上のパッシベーション膜54およびゲート絶縁膜53と、信号線端子16の端子部金属膜61端部上のパッシベーション膜54及びゲート絶縁膜53と、信号線端子16側の信号線12端部上のパッシベーション膜54とを同時にパターンニングして開口する。このパッシベーション膜54は、イオン等の不純物がa−Si層44aに拡散し、TFT14が動作不良を起こすのを防ぐためのものである。(図5(d)、図8(d)) 次に、スパッタにより厚さ40nm〜100nmのITO等の透明導電膜を成膜、フォトリソ工程を通してパターンニングし、走査線端子15、信号線端子16、共通配線端子18の端子部金属膜61上に接続電極63と、共通配線13の端部上に共通配線結束線17(図示せず)と、信号線端子16の端子部金属膜61と信号線12とを接続するための接続電極(図示せず)とを形成する。このとき、表示領域には透明導電膜のパターンは形成しない。従って、ソース電極43にMoやAlもしくはAl合金の上下にMoを積層したような金属膜を用いた場合、ITOのパターニングはシュウ酸等のMoをエッチングしないエッチング液で行う必要がある。ソース電極43にCrやAlもしくはAl合金の上下にCrやTiを積層したような金属膜を用いた場合は、王水系や塩化第2鉄系のエッチング液を用いてもさしつかえない。ここで、表示領域には透明導電膜のパターンは形成しないのは、コンタクトホール55部において、後述するITO−Al間の電池作用による透明導電膜の剥がれの危険性をできるだけ回避するためである。また、走査線端子15、信号線端子16、共通配線端子18の端子部金属膜61上に透明導電膜で接続電極63を形成するのは、COG実装時の端子部での接続信頼性を確保するためである。(図5(d)、図8(e))
次に、例えば、感光性ノボラック樹脂を厚さ1〜3μm塗布し、フォトリソ工程を通しアルカリ現像液でパターニングして、表示領域内部に不規則に第1の絶縁膜51を形成する。第1の絶縁膜51としては、感光性を有さない樹脂又は感光性を有する樹脂のいずれを用いることもでき、感光性を有さない樹脂を用いる場合の形成工程は、基板上への(1)第1の絶縁膜51の塗布、(2)第1の絶縁膜51のパターンニング用レジスト塗布、(3)露光、(4)現像、(5)第1の絶縁膜51のエッチング、(6)レジスト剥離の各工程処理からなる。一方、感光性を有する樹脂を用いる場合の形成工程は、基板上への(1)第1の絶縁膜51の塗布、(2)露光、(3)現像の各工程処理からなり、パターンニング用レジストの塗布、剥離の工程を省略することができる。(図6(a)、図8(e)) 次に、この第1の絶縁膜51に所定の表面形状変換処理を施して、なだらかな凸形状にする。これは、80℃〜200℃程度の温度で熱処理を行うことで、パターン形成後の第1の絶縁膜51表面をメルトさせ、滑らかな形状に変換するものである。表面形状変換処理は熱処理に限定されず、例えば、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)のような薬品による溶融処理等を用いてもよい。表面形状変換処理後、200℃〜250℃程度の温度で再度焼成を行う。(図6(b)、図8(e))
次に、例えば、感光性ノボラック樹脂を厚さ0.3〜1.5μm塗布し、フォトリソ工程を通しアルカリ現像液でパターニングし、200℃〜250℃程度の温度で焼成して、第2の絶縁膜52を形成すると共に、ソース電極43上のパッシベーション膜54に開口されたコンタクトホール55に対応して、画素部コンタクトホール45を形成する。(図6(c)、図8(e))
ここでは、第1の絶縁膜51と第2の絶縁膜52はノボラック系の有機樹脂材料を用いた例を示した。例えば、JSR製のPC403等を用いることができる。しかし、これらの材料は、同じ種類である必要はなく、異なる種類であってもよい。また、ノボラック樹脂のみではなく、アクリル樹脂とポリイミド樹脂、シリコン窒化膜とアクリル樹脂、シリコン酸化膜とポリイミド樹脂等の無機系樹脂と有機系樹脂の組み合わせを用いても、あるいはその逆の組み合わせを用いても、所望の凹凸を形成することができる。
次に、反射電極31となる金属膜の成膜方法について詳細に述べる。スパッタ装置において、図6(c)、図8(e)の状態のTFT基板10をまず加熱室に搬送し、70℃〜170℃の温度に加熱して、1〜2分間程度第1及び第2の絶縁膜に含まれる水分を十分放出させる。次にTFT基板10を成膜室に搬送し、速やかにMo膜とAl−Nd合金膜の成膜を連続して行う。ここで、加熱室と成膜室は異なるチャンバーで独立に真空排気される方が望ましい。これはTFT基板10の塗布系の絶縁膜(第1及び第2の絶縁膜)からの出ガスが、Mo膜やAl−Nd合金膜の膜質や下層の金属膜との間のコンタクト抵抗に悪影響を与えないようにするためである。加熱と成膜が同じチャンバーで行われる場合は、加熱時間を2〜5分程度に長めにとり、基板加熱(保温)の最中にチャンバーを十分排気することが大切である。これにより、白濁のない高反射率のAl−Nd合金膜が得られ、同時にソース電極43と反射電極31の間のコンタクト抵抗を低く安定化できる(後述する)。
この後、図示していないが、走査線端子15部、信号線端子16部、共通配線端子18部に駆動回路となるICチップをCOG実装し、液晶表示装置を完成する。以上のようにして、高反射率で黄変がなく、書き込み不良の問題のない反射型液晶表示装置が得られる。
次に、例えば、感光性ノボラック樹脂からなる絶縁膜71を厚さ2〜4.5μm塗布する。そして、この絶縁膜71を露光、現像して凹凸を形成するが、本実施形態では、フォトマスクとして露光の光を透過する透過領域と、所定の量だけ減衰して透過する半透過領域と、遮光領域とが形成されたハーフトーンマスクを用いることを特徴とする。即ち、凸部を形成する領域72aには遮光領域が対応し、凹部を形成する領域72bには半透過領域が対応し、絶縁膜71を完全に除去する領域72cには透過領域が対応するように位置合わせをして露光を行う。(図9(b))
次に、現像を行い、遮光領域では絶縁膜71はそのまま残り、半透過領域ではある程度絶縁膜71がエッチングされるために、絶縁膜71に所定の凹凸が形成される。なお、絶縁膜71を完全に除去する領域(透過領域72c)の隣には、必ずある程度の膜が残る領域(半透過領域72b)を配置するようにし、絶縁膜71によって急峻な段差が生じないようにしている。このように、露光の際に、ハーフトーンマスクを用いて、長い時間露光するか強い光を当てて、絶縁膜71を完全に感光させて現像にて絶縁膜71を完全に除去する領域、短い時間露光するか弱い光を当てて、絶縁膜71をある程度残す領域、光を当てずに膜を除去しない領域をつくることにより、第1の実施形態の第1の絶縁膜51と第2の絶縁膜52の形成工程を一つの工程で行うことができる。(図9(c))
次に、第1の実形態と同様に、表面形状変換処理を行う。これは、80℃〜200℃程度の温度で熱処理を行うことにより、パターン形成後の絶縁膜71の表面をメルトさせ、滑らかな形状に変換させる。なお、表面形状変換処理では熱処理に限定されず、例えば、薬品による溶融処理等を用いてもよい。表面形状変換処理後、200℃〜250℃程度の温度で再度焼成を行う。(図10(a))
次に、第1の実形態と同様に、スパッタにより厚さ50nm〜200nmのMo膜と厚さ100nm〜300nmのAl−Nd合金膜を順次成膜し、フォトリソ工程を通してパターンニングし、高反射率の反射電極31を形成し、TFT基板を完成させる。高反射率の反射電極31の形成方法は第1の実施形態と全く同様である。(図10(b)、図8(e))
このように、ハーフトーンマスクを用いることにより、凹凸を有する絶縁膜71を一工程で形成することができ、第1の実施形態に比べて工程の削減を図ることができる。
次に、ソース電極43上のパッシべーション膜54と、走査線端子15、信号線端子16、共通配線端子18の端子部金属膜61上のパッシベーション膜54及びゲート絶縁膜53とをパターンニングして、それぞれコンタクトホール55、端子部コンタクトホール62を開口する。このとき、図示していないが、共通配線13の端部上のパッシベーション膜54及びゲート絶縁膜53と、信号線端子16の端子部金属膜61端部上のパッシペーション膜54及びゲート絶縁膜53と、信号線端子16側の信号線12端部上のパッシペーション膜54とを、同時にパターンニングして開口する。(図14(a)、図8(d))
次に、スパッタにより厚さ40nm〜100nmのITO等の透明導電膜を成膜、フォトリソ工程を通してパターンニングし、画素電極81と、走査線端子15、信号線端子16、共通配線端子18の端子部金属膜61上に接続電極63と、共通配線13の端部上に共通配線結束線17(図示せず)と、信号線端子16の端子部金属膜61と信号線12とを接続するための接続電極(図示せず)とを形成する。このとき、透明導電膜の成膜も、第1の実施形態で述べた反射電極31となる金属膜の成膜と同様な方法で行ない、出ガスの影響を避けることが望ましい。また、ソース電極43上の画素部コンタクトホール45上には透明導電膜のパターンは形成しないのも第1の実施形態で述べた通りである。(図14(b)、図8(e))
次に、第1の実施形態と同様に、スパッタにより厚さ50nm〜200nmのMo膜と厚さ100nm〜300nmのAl−Nd合金膜を順次成膜し、フォトリソ工程を通してパターンニングし、高反射率の反射電極31を形成し、TFT基板を完成させる。高反射率の反射電極31の形成方法は第1の実形態と全く同様である。このとき、反射電極31は、各々の画素のソース電極43及び画素電極81と接続され、各々の画素領域の間(走査線11上、及び信号線12上)で除去されると共に、表示領域の外側も合わせて除去される。従って、走査線端子15、信号線端子16、共通配線端子18の各端子部上にはMoとAl−Nd合金膜は残っていない。この事情も、第1の実施形態と全く同様である。また、画素電極81を構成する透明導電膜(ITO膜)の周囲を反射電極31を構成する金属膜(Al−Nd合金/Mo膜)で被覆するようにしているので、フォトリソ工程の現像時に現像液が金属膜を通して透明導電膜の端部からしみ込む危険性がなく(透明導電膜の端部上はフォトレジストが現像されず、金属膜が現像液にさらされることがないため)、ITO−Al間の電池作用による透明導電膜の剥がれを防止することができ、液晶表示装置の点欠陥不良を大幅に低減できる。(図14(c)、図8(e))
以降、第1の実施形態と全く同様にして、液晶表示パネルを製造し(図15)、液晶表示装置を完成する。以上のようにして、高反射率で黄変がなく、書き込み不良の問題のない半透過型液晶表示装置が得られる。
11 走査線
12 信号線
13 共通配線
14 TFT
15 走査線端子
16 信号線端子
17 共通配線結束線
18 共通配線端子
20 対向基板
21 カラーフィルタ
22 ブラックマトリクス
23 シール材
24 封孔材
31 反射電極
32 有機層間絶縁膜
33 対向電極
34 配向膜
35 面内スペーサー
36 液晶
37 1/4波長板
38 偏向板
41 ゲート電極
42 ドレイン電極
43 ソース電極
44 半導体層
45 画素部コンタクトホール
51 第1の絶縁膜
52 第2の絶縁膜
53 ゲート絶縁膜
54 パッシベーション膜
55 コンタクトホール
61 端子部金属膜
62 端子部コンタクトホール
63 接続電極
71 絶縁膜
81 画素電極
91 散乱膜
Claims (3)
- 基板上にバス配線と、前記バス配線に接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続される反射電極を有する液晶表示装置の製造方法において、前記反射電極の成膜時の基板温度を170℃以下とすることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
- 基板上にバス配線と、前記バス配線に接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続される反射電極を有する液晶表示装置の製造方法において、前記反射電極を塗布系の層間絶縁膜上に形成し、その成膜時の基板温度を70℃以上170℃以下とすることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
- 前記反射電極の成膜時の基板加熱を少なくとも成膜前に行うことを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置の製造方法。
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JP2009300636A (ja) | 液晶表示パネルおよびその製造方法 |
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