JP2011197015A - 表示装置用基板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射層をパターニングするためのレジスト剥離工程において反射層にダメージが発生するのを抑制することができる表示装置用基板及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】表示領域に反射層が設けられた表示装置用基板であって、上記表示装置用基板は、端子領域を除いて上記表示領域よりも外側の領域で、かつ上記反射層と同じ面側に配置されるパターン膜を有し、上記パターン膜は、上記反射層の材料とイオン化のしやすさが同じ材料、又は、上記反射層の材料よりもイオン化しやすい材料を含む表示装置用基板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置用基板及び液晶表示装置に関する。より詳しくは、反射層を備える反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置に好適な表示装置用基板及び液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、バックライト等の光源を利用して画像表示を行う透過型液晶表示装置と、外光を反射して画像表示を行う反射型液晶表示装置と、光源及び外光の両方を利用して画像表示を行う半透過型液晶表示装置とに区分される。このうち、反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置に比べて消費電力が少ないという利点がある。

反射型表示装置及び半透過型液晶表示装置は、アルミ（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等の反射率の高い金属材料を用いて形成される反射層を有する。反射層は、通常、高精度のパターニングを容易に実現できるフォトリソグラフィ法を用いて形成される。

また、反射層の形成に関して、透明電極と反射電極との電食反応を抑制する技術として、画素の透過表示領域に設けられた透明電極に隣接して、表示領域の周囲に帯状の形状を有する保護膜パターンを配置する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。更に、接続電極と反射電極との電池反応を抑制する技術として、接続電極を感光性樹脂で覆った状態で反射電極のパターニングを行う方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００８−９０８２号公報 特開平１１−７２８０７号公報

しかしながら、フォトリソグラフィ法により反射層を形成する方法では、反射層をパターニングするためのレジストをレジスト剥離液により除去する工程（レジスト剥離工程）の後、反射層に消失（溶解）等のダメージが発生することがあった。

図６は、レジスト剥離工程後の従来の表示装置用基板を示す平面模式図である。図７は、レジスト剥離工程後の従来の表示装置用基板の画素を示す断面模式図である。従来の表示装置用基板において、Ａｌ等から形成された反射層１２８を、反射層１２８の下層に配置されたＭｏ等から形成された導電性保護膜１２７と同様にパターニングしたとしても、パターニングされた反射層１２８は、図７に示すように、レジスト剥離工程後では、周辺から数μｍ程度大きくシフトしてしまっていた。すなわち、反射層１２８の本来残るべき周辺部が消失（溶解）してしまっていた。導電性保護膜１２７は、反射層１２８の現像工程において、反射層１２８のピンホール等を通ってＩＴＯ等から形成された透明導電膜１２６と反射層１２８とが同時に現像液に接することによって発生する腐食（ガルバニック腐食）を防止するために設けられている。したがって、反射層１２８の消失（ダメージ）は、反射層１２８の現像工程における透明導電膜１２６及び反射層１２８の間の局部電池に起因するものではないと思われる。また、従来の表示装置用基板では、図５に示すように、複数の画素が設けられた表示領域１１１の全域で均等に反射層１２８にダメージが発生するのではなく、表示領域１１１を囲むように設けられた額縁領域１１２及び端子領域１１３に近い、表示領域１１１の周辺Ｐにおいて特に顕著に反射層１２８にダメージが発生していた。すなわち、反射層１２８のダメージは、表示領域１１１の周辺、なかでも、表示領域１１１の四隅から進行していた。

また、特許文献１、２は、上述したレジスト剥離工程での反射層のダメージを抑制するものではなかった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、反射層をパターニングするためのレジスト剥離工程において反射層にダメージが発生するのを抑制することができる表示装置用基板及び液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らが反射層をパターニングするためのレジスト剥離工程において反射層にダメージが発生するのを抑制することができる表示装置用基板及び液晶表示装置について種々検討したところ、従来の表示装置用基板では、レジスト剥離工程において、反射層と、ドライバＩＣチップやフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の実装部材とを接続するための実装用パッド（接続電極）との間で電池反応が起こっているのではないかと考えた。

上述のように、反射層は、通常、アルミニウムから形成され、実装用パッドは、通常、ＩＴＯから形成される。また、基板上の全面に形成された反射層及び保護膜は、現像工程において共にパターニングされ、反射層及び保護膜のレジストが設けられていない領域は、現像工程後に除去される。すなわち、現像工程後のレジスト剥離工程において、ＩＴＯから形成される実装用パッドは、露出した状態にある。更に、反射層と実装用パッドとは、ソース配線やゲート配線を介して電気的に接続され得る状態にある。これにより、従来の表示装置用基板は、レジスト剥離工程において図８に示すような回路を構成すると考えられる。図８は、レジスト剥離工程において反射層と実装用パッドとで形成される回路を示す模式図である。図８において、Ｅは起電力（反射層と実装用パッドとの電位差）、Ｒは抵抗（配線抵抗等）、Ｃはゲート配線又はソース配線とドレイン配線とで構成されるコンデンサ成分の容量を示し、電解液としての機能を有する剥離液に表示装置用基板を浸したとき（レジストの剥離を実施したとき）がスイッチを入れた状態に対応する。このような回路において、スイッチを入れた瞬間や切った瞬間には、電圧や電流が不安定な状態になる過渡現象が発生する。

図９はスイッチを入れた瞬間の過渡現象発生時に通過する電流と時間の関係を示すグラフである。図９のグラフにおいて、横軸は時間ｔを示し、縦軸は通過する電流Ｉを示している。スイッチを入れた瞬間には、起電力Ｅを抵抗Ｒで割った電流が流れる。時間が経過するにつれてコンデンサ成分Ｃが充電されることで、電流Ｉが小さくなっていく。このように、反射層と実装用パッドとの間に発生する過渡現象に起因して、レジスト剥離工程において反射層及び実装用パッドの間に電池反応が発生し、反射層にダメージが発生したと思われる。

また、この過渡現象は、容量Ｃの電位が平衡状態となるまでの極めて短い時間の反応であり、更に、過渡現象による電子のやり取り（反応量）は、反射層と相手電極（ここでは、端子領域の実装用パッドが相当）との距離に依存する。したがって、このことが、図５で示したように、表示領域１１１の周辺Ｐにおいて特に顕著に反射層１２８にダメージが発生した一因であると思われる。

そこで、本発明者らが更に検討した結果、レジスト剥離工程における反射層の消失（溶解）を抑制するためのパターン膜を基板上に設けることに着目した。そして、表示領域及び端子領域を除く領域に、イオン化のしやすさが反射層と同じ材料か、反射層よりもイオン化しやすい材料を用いて形成されたパターン膜を配置することにより、レジスト剥離工程において反射層にダメージが発生するのを抑制することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、表示領域に反射層が設けられた表示装置用基板であって、上記表示装置用基板は、端子領域を除いて上記表示領域よりも外側の領域で、かつ上記反射層と同じ面側に配置されるパターン膜を有し、上記パターン膜は、上記反射層の材料とイオン化のしやすさが同じ材料、又は、上記反射層の材料よりもイオン化しやすい材料を含む表示装置用基板である。これにより、レジスト剥離工程において、反射層よりもパターン膜に優先的にダメージを与え、反射層にダメージが発生するのを抑制することができる。

なお、本明細書において、反射層は、光を反射する機能（反射機能）を少なくとも有するものである。反射層は、液晶層に電圧を印加する電極としての機能（電極機能）を更に有する反射電極であってもよい。反射電極の構成は特に限定されず、例えば、反射機能及び電極機能を有する単層からなる構造、反射機能及び電極機能を有する層と電極機能を有する層とが積層された構造、反射機能及び電極機能を有する層と電極機能を有する層との間に導電性保護膜が配置された構造等であってもよい。

また、イオン化のしやすさは、レジスト除去工程で使用する剥離液中でのイオン化のしやすさであればよい。イオン化のしやすさを判断する方法としては、例えば、銀−塩化銀電極を基準電極（参照電極）とした薄膜材料（パターン膜の材料）の電位測定を行う方法が挙げられる。図１０は、薄膜材料の電位測定の方法を示す模式図である。図１０に示すように、電解液５０中に、基準電極５１と、薄膜材料５２とを浸し、両者の電位差を測定することで、イオン化のしやすさを判断することができる。電解液５０は、電解質を含む溶液であればよく、その種類は特に限定されないが、基準電極５１の内部液（参照液）と同じ種類の溶液を用いることが好ましい。これにより、基準電極５１の内部液の汚染を抑制することができる。

ここで、電界液５０に３．３ｍｏｌ／ｌのＫＣｌ溶液を、基準電極５１に銀−塩化銀電極（ＨＳ−２０５Ｃ、東亜ＤＫＫ社）を使用し、薄膜材料５２としてＡｌ、Ｍｏ、ＩＴＯを測定した結果を表１に示す。表１は、常温（２５℃）で測定した場合の結果である。また、測定は、電圧計の＋側を薄膜材料５２に接続し、−側を基準電極５１に接続して行った。

表１に示すように、Ａｌ、Ｍｏ、ＩＴＯの中では、Ａｌの電位が最も低いため、Ａｌが最もイオン化しやすい材料であるといえる。このように、イオン化のしやすさは、基準電極との電位差を測定することによって判断することができる。したがって、イオン化のしやすさは、薄膜材料の標準電極電位の大小によって判断することもできる。

また、イオン化のしやすさが同じであるとは、イオン化のしやすさが実質的に同じであればよく、本発明の効果を奏することができる程度にイオン化のしやすさが近似していればよい。すなわち、パターン膜の材料のイオン化のしやすさは、反射層の材料のイオン化のしやすさと多少異なっていてもよい。

パターン膜は、端子領域を除いて上記表示領域よりも外側の領域に配置されればよく、通常、表示領域の周囲に設けられる額縁領域に配置することができる。

本発明の表示装置用基板の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
本発明の表示装置用基板における好ましい形態について以下に詳しく説明する。なお、以下に示す各形態は、適宜組み合わされてもよい。

上記パターン膜は、上記表示領域の四隅の外側に配置されることが好ましい。上述したように、反射層のダメージは、表示領域の四隅から進行する。したがって、パターン膜が表示領域の四隅の外側に配置されることで、反射層のダメージの発生を効率よく抑制することができる。

上記パターン膜は、上記表示領域を囲むように配置されることが好ましい。これにより、反射層のダメージの発生を表示領域の全域に渡って抑制することができる。パターン膜は表示領域を囲むように配置されていればよく、その平面形状は特に限定されないが、表示領域の外周に沿った平面形状であることが好ましい。これにより、パターン膜を形成する領域を狭くし、挟額縁化を実現することができる。

上記パターン膜の平面形状は、ストライプパターン及びドットパターンの少なくとも一方を含むことが好ましい。これにより、反射層のダメージの発生をより抑制することができる。反射層やパターン膜のダメージ（溶出）は、パターンの表面（基板表面に対して略水平な面）よりも端面（基板表面に対して略垂直な面）で起こりやすい。したがって、パターン膜の平面形状は、ストライプパターン及びドットパターンの少なくとも一方を含むことで、パターン膜の端面の面積が大きくなり、反射層のダメージの発生をより抑制することができる。これらのパターンは、規則的に配置されてもよいし、不規則に配置されてもよい。

上記パターン膜は、上記反射層と同じ材料を含んでもよい。これにより、反射層とパターン膜とを同一の工程で形成することができ、工程数の増加を抑制することができる。

本発明はまた、前記表示装置用基板を備える液晶表示装置でもある。反射層のダメージの発生が抑制された表示装置用基板を備えることにより、製造歩留りを向上し、コストダウンを実現することができる。

本発明の表示装置用基板及び液晶表示装置によれば、反射層をパターニングするためのレジスト剥離工程において反射層にダメージが発生するのを抑制することができる表示装置用基板及び液晶表示装置を提供することができる。

以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

（実施形態１）
実施形態１の半透過型液晶表示装置は、互いに対向するアクティブマトリクス基板（表示装置用基板）及びカラーフィルタ基板を備える。アクティブマトリクス基板及びカラーフィルタ基板は、シール剤によって貼り合わせられるとともに、両基板の間には液晶分子を含む液晶材料が充填され、液晶層（液晶セル）が形成されている。

図１は、実施形態１のアクティブマトリクス基板を示す平面模式図である。実施形態１のアクティブマトリクス基板は、平面視したときに、表示領域１１と、表示領域１１を囲むように配置された額縁領域１２と、額縁領域１２の外側に隣接して設けられた端子領域１３を備える。額縁領域１２には、表示領域１１と端子領域１３とを連絡する引き回し配線が配置されるとともに、表示領域１１を囲むようにリング状に配置されたパターン膜１４が配置されている。パターン膜１４は、連続した帯状のパターンであり、表示領域１１の外周に沿った平面形状を有する。端子領域１３には、ＩＣチップのバンクやＦＰＣの接続端子等と引き回し配線とを接続するための実装用パッドが配置されている。表示領域１１には複数の画素が配置されている。パターン膜１４は、フローティング状態であり、電極や配線として機能しない部材である。

表示領域１１に配置される画素の断面模式図を用いて実施形態１のアクティブマトリクス基板をより詳細に説明する。図２は、実施形態１のアクティブマトリクス基板の画素を示す断面模式図である。図２に示すように、実施形態１のアクティブマトリクス基板は、基板２０上に、ソース電極２１及びドレイン電極２２に接続された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２３を有し、それらを覆ってパッシベーション膜２４及び層間絶縁膜２５が配置されている。層間絶縁膜２５上には、透明導電膜２６、導電性保護膜２７及び反射層２８が基板２０側からこの順に配置され、コンタクトホール２９を介して透明導電膜２６、導電性保護膜２７及び反射層２８とドレイン電極２２とが電気的に接続されている。

本実施形態によれば、パターン膜１４を額縁領域１２に配置することで、反射層２８のダメージの発生を抑制することができる。また、パターン膜１４が表示領域１１を囲むように額縁領域１２にリング状に配置されることで、従来はダメージが発生しやすかった表示領域１１の四隅を含む表示領域１１全体の反射層２８のダメージの発生を抑制することができる。更に、パターン膜１４が表示領域１１の外周に沿った平面形状を有することで、額縁領域１２を狭くすることができ、挟額縁化を実現することができる。そして、パターン膜１４が連続した帯状のパターンであることから、高精度なパターニングを行う必要がないため、パターン膜１４を容易に形成することができる。

以下、実施形態１のアクティブマトリクス基板の製造方法について説明する。まず、ガラス基板等の透明な基板２０上に、従来公知の方法を用いて、ＴＦＴ２３、ソース電極２１、ドレイン電極２２、保護膜２４、層間絶縁膜２５及びコンタクトホール２９を形成した。次に、透明な導電性材料を基板２０の全面に成膜した後、透明導電膜２６及び実装用パッドが配置される領域を覆うようにレジストをパターニングし、エッチング液を用いてエッチングを行うことで、透明導電膜２６及び実装用パッドを形成した。透明な導電性材料は、酸化インジウムと酸化スズとの化合物であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物であるＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）膜等を用いることができ、本実施形態では、ＩＴＯを用いた。透明導電膜２６及び実装用パッドを形成する際の現像液は、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）が２．３８重量％含有されたアルカリ水溶液を用いた。透明導電膜２６及び実装用パッドの膜厚は１００ｎｍであった。その後、アミン系の剥離液を用いて透明導電膜２６及び実装用パッド上のレジストを除去した。このように、透明導電膜２６及び実装用パッドを同一の材料を用いて同時に形成することで、工程数の増加を抑制することができた。

次に、透明導電膜２６と同程度の標準電極電位を有する金属材料（本実施形態では、Ｍｏ）を基板２０の全面に成膜してから、反射率が高い金属材料をその上に成膜し、熱処理を行った。反射率が高い金属材料としては、Ａｌ、Ａｇ等を用いることができ、本実施形態では、Ａｌを用いた。次に、反射層２８及びパターン膜１４が配置される領域を覆うようにレジストをパターニングし、現像液を用いてエッチングを行うことで、導電性保護膜２７、反射層２８及びパターン膜１４を形成した。これにより、反射層２８が透明導電膜２６と重なるとともに、反射層２８及びパターン膜１４が導電性保護膜２７と同一の平面形上を有するようにパターニングされた。反射層２８及びパターン膜１４を形成する際の現像液としては、ＴＭＡＨが２．３８重量％含有されたアルカリ水溶液を用いた。導電性保護膜２７の膜厚は５０ｎｍであった。反射層２８及びパターン膜１４の膜厚は１００〜２００ｎｍであればよく、本実施形態では１００ｎｍであった。パターン膜１４の幅は略１．０ｍｍであった。また、基板２０を平面視したときに、パターン膜１４及び表示領域１１の間の距離と、パターン膜１４及び端子領域１３の間の距離とは、どちらも略１．０ｍｍであった。このように、反射層２８及びパターン膜１４を同一の材料を用いて同時に形成することで、工程数の増加を抑制することができた。

なお、本実施形態では反射層２８及びパターン膜１４を同一の材料（本実施形態ではＡｌ）を用いて形成したが、反射層２８とパターン膜１４とは異なる材料を用いて形成してもよい。パターン膜１４の材料としては、反射層２８の材料と同等又はそれ以上のイオンのなりやすさを有する材料であればよく、反射層２８の材料に併せて適宜選択すればよい。

最後に、アミン系の剥離液を用いて反射層２８及びパターン膜１４上のレジストを除去することで、実施形態１のアクティブマトリクス基板を作製した。上述したように、反射層２８と実装用パッドとは異なる材料で形成されることから、剥離液によってレジストを除去する際に反射層２８のダメージが発生することが懸念される。しかしながら、本実施形態では、パターン膜１４によって反射層２８のダメージの発生を抑制することにより、このような懸念を解消することができた。

その後、従来公知の方法を用いて、カラーフィルタ基板の作製、アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板との貼り合わせ、液晶材料の充填を行うことで、実施形態１の液晶表示装置を作製した。

上記のような工程を経て実際に作製した液晶表示装置においては、パターン膜１４を額縁領域１２に配置することで、レジストを除去する際の反射層２８のダメージの発生が抑制され、反射層２８がダメージを受ける領域を縮小することができた。一方、パターン膜１４にはダメージが発生しており、周辺部が溶解していた。すなわち、パターン膜１４の端部は、導電性保護膜２７の端部よりも内側に後退していた。このようにして、液晶表示装置の製造歩留りを向上することができた。

（実施形態２）
図３は、実施形態２のアクティブマトリクス基板を示す平面模式図である。図３に示すように、本実施形態では、ドット１４ａが複数集まって規則的に並んだドットパターンをパターン膜として用いた。ドット１４ａの材料、膜厚は、図１に示したパターン膜１４と同一であった。また、ドット１４ａの幅は略２０μｍであり、ドット１４ａが配置される間隔は略１０μｍであった。このようなドットパターンをパターン膜として用いることで、反射層のダメージの発生をより抑制することができた。したがって、実際に作製した液晶表示装置においては、反射電極のダメージの発生がより抑制され、反射層がダメージを受ける領域をより縮小することができた。その結果、液晶表示装置の製造歩留りをより向上することができた。

以下、実施形態２の変形例について説明する。

図４は、実施形態２の別のアクティブマトリクス基板を示す平面模式図である。図４に示すように、ドット１４ａは必ずしも規則的に並ぶ必要はなく、ドット１４ａが不規則に並んだドットパターンをパターン膜として用いてもよい。このようなドットパターンをパターン膜として用いても、反射層のダメージの発生をより抑制し、反射層がダメージを受ける領域をより縮小することができる。その結果、液晶表示装置の製造歩留りをより向上することができる。

図５は、実施形態２の別のアクティブマトリクス基板を示す平面模式図である。図５に示すように、複数の帯状パターン１４ｂが規則的に並んだストライプパターンをパターン膜として用いてもよい。帯状パターン１４ｂの材料、膜厚は、図１に示したパターン膜１４と同一である。このようなストライプパターンをパターン膜として用いても、反射層のダメージの発生をより抑制し、反射層がダメージを受ける領域をより縮小することができる。その結果、液晶表示装置の製造歩留りをより向上することができる。

以上、実施形態１及び２の半透過型液晶表示装置を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、反射型液晶表示装置に本発明を適用してもよい。

実施形態１のアクティブマトリクス基板を示す平面模式図である。 実施形態１のアクティブマトリクス基板の画素を示す断面模式図である。 実施形態２のアクティブマトリクス基板を示す平面模式図である。 実施形態２の別のアクティブマトリクス基板を示す平面模式図である。 実施形態２の別のアクティブマトリクス基板を示す平面模式図である。 レジスト剥離工程後の従来の表示装置用基板を示す平面模式図である。 レジスト剥離工程後の従来の表示装置用基板の画素を示す断面模式図である。 レジスト剥離工程において反射層と実装用パッドとで形成される回路を示す模式図である。 スイッチを入れた瞬間の過渡現象発生時に通過する電流と時間の関係を示すグラフである。 薄膜材料の電位測定の方法を示す模式図である。

符号の説明

１１、１１１：表示領域
１２、１１２：額縁領域
１３、１１３：端子領域
１４：パターン膜
１４ａ：ドット
１４ｂ：帯状パターン
２０：基板
２１：ソース電極
２２：ドレイン電極
２３：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
２４：パッシベーション膜
２５：層間絶縁膜
２６、１２６：透明導電膜
２７、１２７：導電性保護膜
２８、１２８：反射層
２９：コンタクトホール
５０：電解液
５１：基準電極
５２：薄膜材料

Claims (6)

1. 表示領域に反射層が設けられた表示装置用基板であって、
   該表示装置用基板は、端子領域を除いて該表示領域よりも外側の領域で、かつ該反射層と同じ面側に配置されるパターン膜を有し、
   該パターン膜は、該反射層の材料とイオン化のしやすさが同じ材料、又は、該反射層の材料よりもイオン化しやすい材料を含むことを特徴とする表示装置用基板。
2. 前記パターン膜は、前記表示領域の四隅の外側に配置されることを特徴とする請求項１記載の表示装置用基板。
3. 前記パターン膜は、前記表示領域を囲むように配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置用基板。
4. 前記パターン膜の平面形状は、ストライプパターン及びドットパターンの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置用基板。
5. 前記パターン膜は、前記反射層と同じ材料を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置用基板。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の表示装置用基板を備えることを特徴とする液晶表示装置。

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