JP3860745B2 - 液晶表示装置および金属膜基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に重なり合う２枚の薄膜を有する金属膜基板、および第１電極と腐食防止膜とが相互に重なり合う構造を有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等のオフィスオートメーション（Office Automation:略称OA）機器のポータブル化が進んでいるため、ＯＡ機器に多く使用されている平板型の表示装置の低コスト化が重要な課題となってきている。平板型の表示装置は、電極がそれぞれ形成された一対の基板を用いて電気光学特性を有する表示媒体を挟む構造を有し、上記電極間に電圧を引加することによって、上記表示媒体の電気光学特性に変化を与えて表示を行う構成である。このような表示媒体としては、液晶、エレクトロルミネッセンス、プラズマ、またはエレクトロクロミックなどが使用されている。特に、表示媒体として液晶を用いる平板型の表示装置、いわゆる液晶表示装置（Liquid Crystal Display;略称LCD）は、低い消費電力で表示が可能であるために、最も実用化が進んでいる。
【０００３】
液晶表示装置の表示モードおよび駆動法について考える。超挨れネマティック（Super Twisted Nematic;略称STN）モードをはじめとする表示モードを用いる単純マトリックス駆動方式は、最も低コスト化を実現できる部類に属する。しかしながら、情報のマルチメディア化が今後進むに連れて、表示装置の高解像度化、高コントラスト化、多階調化、および広視野角化が要求されるようになるので、単純マトリックス駆動方式では対応が困難であると考えられる。そこで、表示性能の点から、個々の画素にスイッチング素子を設けることによって駆動可能な走査線の本数を増加することが可能なアクティブマトリックス駆動方式が提案され、主流となってきている。そして、上述の走査線本数の増加等の技術によって、表示装置の高解像度化、高コントラスト化、多階調化、および高視野角化が達成されつつある。
【０００４】
上記アクティブマトリックス駆動方式の液晶表示装置では、マトリックス状に設けられた画素電極と、該画素電極の近傍を通る走査線とが、スイッチング素子であるアクティブ素子を介して電気的に接続されている。アクティブ素子としては、金属−絶縁体−金属（Metal Insulator Metal;略称ＭＩＭ）素子に代表される２端子の非線型素子、または薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor;略称ＴＦＴ）に代表される３端子の非線形素子がある。液晶表示装置に現在使用されているアクティブ素子の代表格は、薄膜トランジスタである。
【０００５】
また近年、低消費電力化の要求がよりいっそう高まっているため、背面光源を常に必要とする透過型液晶表示装置に代わって、反射型液晶表示装置および反射／透過型液晶表示装置の生産ならびに開発が盛んである。反射型液晶表示装置では、従来よりも明るい表示を得るために反射電極の面積を拡大させており、さらには、入射光を従来よりも散乱させるために、複数の凹凸を形成した樹脂膜上に、アルミニウム（Ａｌ）の薄膜を、反射電極として形成している。また、映像信号を送る配線と液晶駆動用の集積回路とを接続するための端子部分には、製造工程内の後ろ側の工程において酸化による接続部分の高低抗化を防止する等の目的のため、透明電極部分等の材料として用いられるインジウム−錫酸化物（略称ＩＴＯ）が用いられている。
【０００６】
しかしながら上述した構成を有する従来の反射型液晶表示装置には、以下に記載するような問題がある。すなわち、上述のように複数の凹凸を形成した樹脂膜状にアルミニウムの薄膜を成膜して反射電極を形成する場合、特に量産工程では、マスクデポ等の特殊な成膜手段を用いなければ、アルミニウム薄膜を部分的に成膜することは困難である。このため現行では、反射電極形成工程に先立って、透明電極および上述した配線と集積回路との接続用の端子部分等のようなＩＴＯ薄膜から形成される部品が液晶パネル上に先に形成され、次いで該液晶パネルの表面全体にアルミニウム薄膜を成膜して、該アルミニウム薄膜をパターニングしている。ところが、アルミニウム薄膜をパターニングする際に、下記のような問題が生ずる。
【０００７】
基板上にＩＴＯ薄膜とアルミニウム薄膜が積層された状態で、アルミニウム薄膜を所定の形状にエッチングする場合、フォトリソエ程を利用することになる。この際、アルミニウム薄膜上にレジスト膜を形成するために、露光処理および現像処理を行う。この現像処理中にアルカリ系の現像液を使用することによって、いわゆる電食が発生する。電食とは、ＩＴＯ薄膜とアルミニウム薄膜との間で電池が構成されてしまい、アルミニウム薄膜とＩＴＯ薄膜とが腐食および溶解する現象である。
【０００８】
電食の問題を解決するために、本件出願人は、特開平１１−２８１９９３公報において、アルミニウム薄膜とＩＴＯ薄膜との間にモリブテンを含む保護膜を成膜して、反射電極を２層構造にする技術を提案している。これによって、アルミニウム薄膜からなる反射電極とＩＴＯ薄膜からなる接続用の端子電極とが接触した状態でレジスト膜の現像が行われることが防止されるので、電食は発生することがない。特開平１１−２８１９９３公報によれば、アルミニウム薄膜およびモリブテン薄膜の２層は連続して成膜することが可能であり、また、リン酸、硝酸、酢酸および水からなる混合液によって２層同時にエッチングすることが可能である。このため、モリブテンを含む保護膜を液晶表示装置に追加しても、製造工程数が増加しない。
【０００９】
しかしながら、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜とでは、応力が異なる。このため、モリブテン薄膜とアルミニウム薄膜との積層膜からなる反射電極では、アルミニウム薄膜およびモリブテン薄膜の膜厚の組合わせによっては、内部ストレスが非常に大きくなるため、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜との界面で剥れが生じる。図３は、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜との積層構造を有する反射電極において、アルミニウム薄膜に剥れが生じた部分を、光学顕微鏡で見た状態を示す図である。このようにアルミニウム薄膜に剥れが生じると、反射電極の反射率が低下することがある。
【００１０】
アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜とからなる２層構造の薄膜部品の膜剥れの問題は、反射電極だけでなく走査線およびスイッチング素子にも発生している。たとえば液晶表示装置において、表示画面の大画面化および高精細化に伴って、走査線の長さが長くなり、さらに画素の開口率がほぼ一定値に保たれるならば、走査線の幅が細くなる。これらによって、表示画面が大画面化および高精細化するほど、走査線の抵抗が高抵抗化する。
【００１１】
走査線の高抵抗化を防止するために、金属のなかでも抵抗値が低いアルミニウムが、走査線の材料として用いられている。また、スイッチング素子内の走査線との接続部分は、走査線と同様に、アルミニウムで形成されていることが多い。しかしながら、走査線の材料にアルミニウムを単独で用いると、液晶表示装置の製造工程中の熱処理工程において、ヒロックと呼ばれる凸状欠陥がアルミニウム薄膜に生じるため、走査線と信号線との層間絶縁性が大きく悪化する。
【００１２】
アルミニウム薄膜のヒロックを防止する技術として、アルミニウム薄膜を用いる薄膜部品を、アルミニウム薄膜上に高融点金属膜を積層した構造にする技術が有る。具体的には、上記薄膜部品を、第１層にアルミニウムを用い、第２層にアルミニウム−タンタル化合物（ＡｌＴａ）とクロム（Ｃｒ）とモリブテン（Ｍｏ）とのうちのいずれか１種類の材料をそれぞれ用いる２層構造にする。これらの薄膜部品におけるヒロックに起因するアルミニウム薄膜の剥れの発生状況を比較する場合、モリブテン薄膜とアルミニウム薄膜とが積層された薄膜部品が、ヒロック発生防止に適していることが知られている。これは、モリブテン薄膜とアルミニウム薄膜とが積層された薄膜部品では、熱処理工程中の状態変化が弾性的であるために、各々の膜のストレスが緩和でき、アルミニウム薄膜の剥れが起こりにくいからである。
【００１３】
また、特開平１１−１４５４８６号公報では、ＷＳｉ（タングステン−珪素化合物）膜をショットキー金属膜として複数の金属膜が積層されたゲート電極を備えた電解効果型の半導体装置において、ゲート電極の剥れを抑制する技術を提案している。上記半導体装置のゲート電極は、タングステン膜とＷＳｉ膜との２層構造、またはＴｉＮ（窒化チタン）膜とタングステン膜とＷＳｉ膜との３層構造になっている。上記公報では、ゲート電極の積層された各金属膜の応カと膜厚とを掛けた数値の合計が、４．２×１０5ｄｙｎ／ｃｍを越えないように、半導体装置を設計することによって、ゲート電極の剥れを抑制している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、液晶表示装置においては、走査線とスイッチング素子と反射電極とに、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜との積層構造が採用されている。従来技術では、アルミニウム薄膜を含む積層構造を有する薄膜部品において、ヒロックを確実に防止するための具体的な構成、たとえばアルミニウム薄膜の膜厚とモリブテン薄膜の膜厚との関係は、明らかになっていない。特開平１１−１４５４８６号公報は、ＷＳｉ膜を含む積層構造のゲート電極の剥れを防止する技術を開示している。しかしながら、アルミニウム薄膜を含む積層構造を有する薄膜部品の膜剥れを防止する技術は、特開平１１−１４５４８６号公報にはまったく開示されていない。
【００１５】
本発明の目的は、アルミニウム薄膜の膜剥れを生じさせない金属膜基板および液晶表示装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１基板および第２基板と、
第１基板と第２基板との間に封入される液晶材料からなる液晶層と、
アルミニウムを含む導電性材料から形成され、第１基板と液晶層との間に介在されている第１電極と、
液晶層を介して第１電極と対向する第２電極と、
モリブテンを含む材料から形成され、第１基板と第１電極との間に介在されている腐食防止膜であって、かつ、腐食防止膜の応力と腐食防止膜の膜厚との積に対する第１電極の応力と第１電極の膜厚との積の比が３．１以上１０．２以下になるように成膜されている腐食防止膜とを含むことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１７】
本発明に従えば、アルミニウムを含む第１電極とモリブテンを含む腐食防止膜とが第１基板上に積層される構成の液晶表示装置において、腐食防止膜の応力と腐食防止膜の膜厚との積に対する第１電極の応力と第１電極の膜厚との積の比が、３．１以上１０．２以下に選ばれる。これによって、第１電極および腐食防止膜のストレスバランスがそれぞれ保たれるので、アルミニウムを含む第１電極の剥れを確実に防止することができる。したがって液晶表示装置は、電食を確実に防止しつつ、第１電極の反射率の低下を防止することができる。さらには、設計寸法通りの液晶表示装置の製造が可能になる。
【００１８】
また本発明は、前記第１電極の膜厚が、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、液晶表示装置において、アルミニウムを含む第１電極の膜厚が３０ｎｍ未満の場合、反射板を兼ねる第１電極の光の反射率が低下する。また、前記第１電極の膜厚が２００ｎｍを超える場合、第１電極形成工程中のエッチング処理に要する時間が長くなる。これらの理由に基き、第１電極の膜厚は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
また本発明は、前記腐食防止膜の膜厚が、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、液晶表示装置において、モリブテンを含む腐食防止膜の膜厚が５０ｎｍ未満の場合、アルミニウムを含む第１電極に起因する電食を充分に防止することが困難である。また腐食防止膜の膜厚が１５０ｎｍを超える場合、第１電極および腐食防止膜の少なくとも一方に膜剥れが起き易くなる。これらの理由に基き、腐食防止膜の膜厚は、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
また本発明は、基板と、
アルミニウムを含む材料から形成され、基板上に成膜されている第１薄膜と、モリブテンを含む材料から形成され、第１薄膜と少なくとも一部分が重なる第２薄膜であって、かつ、第２薄膜の応力と第２薄膜の膜厚との積に対する第１薄膜の応力と第１薄膜の膜厚との積の比が３．１以上１０．２以下になるように成膜されている第２薄膜とを含むことを特徴とする金属膜基板である。
【００２３】
本発明に従えば、アルミニウムを含む第１薄膜とモリブテンを含む第２薄膜とが基板上に積層されている構成の金属膜基板において、第２薄膜の応力と第２薄膜の膜厚との積に対する第１薄膜の応力と第１薄膜の膜厚との積の比が、３．１以上１０．２以下に選ばれる。これによって、第１薄膜および第２薄膜のストレスバランスがそれぞれ保たれるので、アルミニウムを含む第１薄膜の剥れが確実に防止される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である液晶表示装置１の概略的な構成を示す断面図である。図２は、図１の液晶表示装置１の第１基板３側の部分の概略的な構成を示す平面図である。図１と図２とを合わせて説明する。
【００２５】
図１の液晶表示装置１は、基本的には、第１基板３、第２基板４、液晶層５、第１電極７、第２電極８、および腐食防止膜９を、最低限含む。第１基板３および第２基板４は、相互に平行に、間隔を空けて配置される。液晶層５は、第１基板３と第２基板４との間に封入される液晶材料から形成される。第１電極７は、アルミニウムを含む導電性材料から形成されており、かつ、第１基板３と液晶層５との間に介在されている。第２電極８は、液晶層５を介して第１電極７と対向する。腐食防止膜９は、モリブテンを含む導電性材料から形成され、かつ、第１電極７と第１基板３との間に介在されている。腐食防止膜９の応力ＦＭｏと腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏとの積に対する第１電極７の応力ＦＡｌと第１電極７の膜厚ＷＡｌとの積の比が、３．１以上１０．２以下になるように、第１電極７および腐食防止膜９がそれぞれ成膜されている。図１の例では、第１電極７はアルミニウム単体から形成され、第１電極７の膜厚ＷＡｌが１００ｎｍ（＝１０００Å）に選ばれている。また腐食防止膜９はモリブテン単体から形成され、腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏが５０ｎｍ（＝５００Å）に選ばれている。
【００２６】
図１の液晶表示装置１は、具体的には、三端子素子である薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いるアクティブマトリクス駆動方式を採用しており、かつ、第１電極７が反射板を兼ねる構成の反射型の液晶表示装置である。図１の液晶表示装置１の具体的な構成は、以下の通りである。図１の液晶表示装置１は、具体的には、上述の構成部品の他に、第１配向膜１１、第２配向膜１２、複数本の走査線１３、複数本の信号線１４、複数個のスイッチング素子１５、および層間絶縁膜１６をさらに含む。第１電極７および腐食防止膜９は、スイッチング素子１５と同数個用意されている。なお、図２では、第１基板３と第１配向膜１１との間に配置される全部品だけ、すなわち、第１電極７、走査線１３、信号線１４、およびスイッチング素子１５、および層間絶縁膜１６だけを記し、他の部品は省略している。
【００２７】
第１基板３および第２基板４のうち、少なくとも第２基板４は、透光性を有する。第１基板３および第２基板４は、たとえばガラスで実現されるような絶縁性材料から形成されている。第２電極８は、第２基板４と液晶層５との間に配置され、かつ、液晶層５を介して全ての第１電極７と対向する大きさを有する。第１配向膜１１は、第１基板３と液晶層５との間に介在されており、かつ、第１基板３と液晶層５との間に配置される全ての部品７，１１，１３〜１６のうちで液晶層５に最近接している。第２配向膜１２は、第２基板４と液晶層５との間に介在されており、かつ、第２基板４と液晶層５との間に配置される全ての部品８，１２のうちで液晶層５に最近接している。
【００２８】
複数本の走査線１３は、長さ方向が相互に平行になり、かつ隣合う２本の走査線１３の間に所定の間隔が空くように、第１基板３の液晶層５側の一方面上に配置される。複数本の信号線１４は、長さ方向が相互に平行になり、かつ隣合う２本の信号線１４の間に所定の間隔が空くように、第１基板３の一方面上に配置される。走査線１３と信号線１４とは、第１基板３の一方面の法線方向から見て、相互に直交している。走査線１３と信号線１４とは、絶縁膜等を用いて、１本ずつ、相互に電気的に絶縁されている。第１基板３の一方面の法線方向から見て全走査線１３と全信号線１４とによって構成される格子によって区切られた行列状の複数の各区画内、すなわち行列状に並ぶ複数の各画素領域内に、複数個のスイッチング素子１５が１つずつ配置される。
【００２９】
第１基板３の液晶層５側の一方面上には、全走査線１３と全信号線１４と全スイッチング素子１５を覆うように、層間絶縁膜１６が形成されている。層間絶縁膜１６の液晶層５側の表面には、複数の凹凸部が形成されている。層間絶縁膜１６は、たとえば、感光性樹脂を用いて形成されている。腐食防止膜９および第１電極７は、層間絶縁膜１６の上に、順次形成されている。このため、第１電極７の表面は、滑らかな凹凸形状を有する。全腐食防止膜９および全第１電極７は、前記行列状に並ぶ複数の各画素領域内に、１つずつ配置される。
【００３０】
隣合う２本の走査線１３と隣合う２本の信号線１４とで区切られた単一の画素領域内において、該画素領域内に位置する第１電極７は、該画素領域を囲む２本の信号線１４の内のいずれか一方信号線１４と、該画素領域に配置される１つのスイッチング素子１５を介して、電気的に接続される。具体的には、前記画素領域内において、層間絶縁膜１６にコンタクトホール１７が形成されており、層間絶縁膜１６の一方面側の第１電極７は、層間絶縁膜１６の他方面側のスイッチング素子１５の端子と、層間絶縁膜１６のコンタクトホール１７を介して電気的に接続されている。前記画素領域内のスイッチング素子１５は、該画素領域を囲む２本の走査線１３のうちのいずれか１本と、電気的に接続されている。
【００３１】
単一のスイッチング素子１５である薄膜トランジスタは、ゲート電極２１、ゲート絶縁層２２、半導体層２３、２つのｎ型半導体層２４，２５、ソース電極２６、およびドレイン電極２７を含む。端子電極であるゲート電極２１とソース電極２６とドレイン電極２７とは、三端子素子である薄膜トランジスタの端子を兼ねており、たとえばタンタル（Ｔａ）等の導電体材料からから形成されている。ゲート絶縁層２２は、たとえば窒素−珪素化合物（ＳｉＮｘ）等の絶縁性材料から形成されている。半導体層２３は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の半導体材料から形成されている。各ｎ型半導体層２４，２５は、ｎ型のアモルファスシリコン（ｎ型ａ−Ｓｉ）等のｎ型半導体材料からそれぞれ形成されている。
【００３２】
ゲート電極２１は、たとえば、走査線１３から凸状に分岐している部分から形成されており、絶縁性を有する第１基板３上に直接配置されている。ゲート絶縁層２２は、走査線１３およびゲート電極２１を覆い、走査線１３とゲート電極２１とを他の部品７，９，１４，２３〜２７から電気的に絶縁している。半導体層２３は、ゲート絶縁層２２を介してゲート電極２１の上に配置されており、かつ、ソース電極２６およびドレイン電極２７とゲート電極２１との間に介在される。２つのｎ型半導体層２４，２５のうちのいずれか一方のｎ型半導体層２４は、ソース電極２６と半導体層２３との間に介在される。２つのｎ型半導体層２４，２５のうちのいずれか他方のｎ型半導体層２５は、ドレイン電極２７と半導体層２３との間に介在される。
【００３３】
ソース電極２６は、たとえば、信号線１４から凸状に分岐された部分から形成されている。ドレイン電極２７は、層間絶縁膜１６のコンタクトホール１７と腐食防止膜９とを介して、第１電極７と電気的に接続される。図１のスイッチング素子１５は、エッチングストッパ２８をさらに含む。エッチングストッパ２８は、スイッチング素子１５の製造工程に際し、２つのｎ型半導体層２４，２５の形成工程、およびソース電極２６およびドレイン電極２７の形成工程において、半導体層２３を保護している。
【００３４】
腐食防止膜９は、モリブテンを含むため、アルミニウムを含む第１電極７に係る耐電食機能を備えている。腐食防止膜９は、上述したように、第１電極７とスイッチング素子１５の端子との間にも介在されている。腐食防止膜９を備えることによって、図１の液晶表示装置１において、第１電極７が腐食防止膜９以外の他の金属部品と直接接することが無くなるため、アルミニウムに起因する電食の発生が防止される。
【００３５】
図１の液晶表示装置１は、アルミニウムを含む材料から形成される第１薄膜である第１電極７と、モリブテンを含む材料から形成される第２薄膜である腐食防止膜９との構成に特徴がある。前記第１薄膜と前記第２薄膜との積層構造を有する薄膜部品の構成について、以下に述べる。
【００３６】
一般に、２種類の薄膜が１枚ずつ積層された２層構造の薄膜部品において、２種類の薄膜は、膜応力に起因する力を互いに及ぼしあう。膜応力に起因する力は、２種類の薄膜の接合面に平行な方向の応力と該接合面に垂直な方向の膜厚との積で表される。２種類の薄膜の接合界面の単位面積当りに、上述の膜応力に起因する力が加わると考えられる。つまり、２種類の薄膜のうちの一方薄膜において応力が小さくても膜厚が厚ければ、該一方薄膜が２種類の薄膜のうちの他方薄膜に与える力は大きくなる。したがって、２種類の各薄膜の界面の状態が相互に等しいと仮定すれば、２種類の薄膜の密着性は薄膜毎の応力と厚さとの積に依存し、該積が所定の限界値を越えた場合に薄膜の剥れが生じると考えられる。
【００３７】
図１の液晶表示装置１においては、アルミニウムを含む材料から形成されて反射板を兼ねる第１電極７と、モリブテンを含む材料から形成される腐食防止膜９とが、第１基板３上に積層されているため、第１電極７と腐食防止膜９とが２層構造を有する薄膜部品を形成している。第１電極７と腐食防止膜９との界面で薄膜の剥れが生じると、剥れ発生後の第１電極７の反射率が剥れ発生前の第１電極７の反射率よりも低下する。
【００３８】
本件出願人は、２層構造の薄膜部品における上述したような薄膜剥れの理由に着目し、半導体基板上に形成されたアルミニウムを含む第１の薄膜とモリブテンを含む第２の薄膜とが１枚ずつ積層された２層構造の薄膜部品において、各薄膜の膜厚ＷＡｌ，ＷＭｏと各薄膜の応力ＦＡｌ，ＦＭｏと薄膜の剥れの有無との関係を、各薄膜の膜厚ＷＡｌ，ＷＭｏを変えつつ実験的に求めた。以後、アルミニウムを含む第１の薄膜を「アルミニウム薄膜」と略称し、モリブテンを含む第２の薄膜を「モリブテン薄膜」と略称する。モリブテン薄膜は、アルミニウム薄膜と基板との間に介在される。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
表１は、アルミニウム薄膜およびモリブテン薄膜それぞれにおいて、薄膜の膜厚ＷＡｌ，ＷＭｏ〔単位０．１×ｎｍ（＝Å）〕と、薄膜の応力ＦＡｌ，ＦＭｏ〔単位:０．１×Ｎ／ｍ2(=dynes/cm2)〕と、薄膜の応力と薄膜の膜厚との積〔単位:０．１×Ｎ／ｍ(=dynes/cm)〕との関係を示す。以後、薄膜の応力と該薄膜の膜厚との積を「応力膜厚積」と略称する。表２は、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜とを積層した薄膜部品において、膜厚の組合わせに応じたヒロックの発生状況と、アルミニウム薄膜の膜厚ＷＡｌと、モリブテン薄膜の膜厚ＷＭｏと、モリブテン薄膜の応力膜厚積に対するアルミニウム薄膜の応力膜厚積の比とを示す。以後、モリブテン薄膜の応力膜厚積に対するアルミニウム薄膜の応力膜厚積の比を、「Ａｌ／Ｍｏ比」と略称する。表２において、「○」はヒロックが完全に無い状態を指し、「△」はヒロックが殆ど確認されない状態を指し、「×」はヒロックが確認された状態を指す。各薄膜の応力ＦＡｌ，ＦＭｏの方向は、どちらも張力である。応力測定は、ＴＥＮＣＯＬＥ社製の段差計を用いて、円板法によって行った。Ａｌ／Ｍｏ比は、次式に基づいて計算した。
Ａｌ／Ｍｏ比＝（ＦＡｌ×ＷＡｌ）÷（ＦＭｏ×ＷＭｏ） …（１）
【００４２】
表１および表２に示す結果を参照すると、Ａｌ／Ｍｏ比が３．１以上１０．２以下の範囲内の値である場合、ヒロックは確認されないことがわかる。すなわち、Ａｌ／Ｍｏ比が３．１以上１０．２以下の範囲内の値であれば、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜との積層構造を有する薄膜部品において、アルミニウム薄膜の剥れが生じない。したがって、図１の液晶表示装置１において、アルミニウムを含む材料から形成される第１電極７とモリブテンを含む腐食防止膜９とを、腐食防止膜９の応力膜厚積に対する第１電極７の応力膜厚積の比が３．１以上１０．２以下になるように構成すれば、第１電極７の剥れを防止することができるため、反射率の低下を防止することができる。
【００４３】
図１の液晶表示装置１において、アルミニウムを含む第１電極７の膜厚ＷＡｌが３０ｎｍ（＝３００Å）未満の場合、反射板を兼ねる第１電極７の光の反射率が、実用上充分な最低反射率よりも低下する。また、前記第１電極７の膜厚ＷＡｌが２００ｎｍ（＝２０００Å）を超える場合、アルミニウムを含む薄膜をエッチングして第１電極７を形成する工程において、エッチング処理に要する時間が、実用上許容される最長加工時間よりも長くなる。これらの理由に基き、第１電極７の膜厚ＷＡｌは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
また図１の液晶表示装置１において、モリブテンを含む腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏが５０ｎｍ（＝５００Å）未満の場合、アルミニウムを含む第１電極７に起因する電食を充分に防止することが困難である。また腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏが１５０ｎｍ（＝１５００Å）を超える場合、モリブテンを含む腐食防止膜９の応力増加に起因して、第１電極７および腐食防止膜９の少なくとも一方に膜剥れが起き易くなる。これらの理由に基き、腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏは、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
上述した図１の液晶表示装置１において、第１電極７の膜厚ＷＡｌは１００ｎｍに選ばれ、腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏは５０ｎｍに選ばれている。この結果、腐食防止膜９の応力膜厚積に対する第１電極７の応力膜厚積の比は５．１８になり、上述したＡｌ／Ｍｏ比の許容範囲内に含まれる。これによって、図１の液晶表示装置１の第１電極７の剥れは確実に防止される。また、第１電極７の膜厚ＷＡｌは上述した第１電極７の膜厚ＷＡｌの好ましい範囲に含まれているため、図１の液晶表示装置１は、第１電極７の反射率を実用上充分な程度に保ちつつ、エッチング処理に要する時間の増大を抑制することができる。さらにまた、腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏは上述した腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏの好ましい範囲に含まれているため、図１の液晶表示装置１は、電食を充分に抑制しつつ、腐食防止膜９の応力増加に起因する膜剥れを確実に防止することができる。
【００４６】
本実施の形態の液晶表示装置１は、これらの他、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変形実施が可能である。また、図１の液晶表示装置１の各構成部品の詳細な構成および動作は、同じ効果が得られるならば、上述の構成および動作に限らず、他の構成および動作によって実現されてもよい。たとえば、図１の液晶表示装置１は薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス駆動方式を採用しているが、これに限らず、ＭＩＭ素子等の２端子素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式を採用していても良い。
【００４７】
さらにまた、上述した２層構造の薄膜部品における両薄膜の応力ＦＡｌ，ＦＭｏおよび膜厚ＷＡｌ，ＷＭｏの関係は、図１の液晶表示装置１に限らず、アルミニウム薄膜およびモリブテン薄膜を積層した薄膜部品を含む金属膜基板に適用可能である。すなわち、アルミニウムを含む材料から形成される第１薄膜と、モリブテンを含む材料から形成される第２薄膜とが基板上に形成されており、かつ第２薄膜の少なくとも一部分が第１薄膜と重なる金属板基板において、第２薄膜の応力ＦＭｏと第２薄膜の膜厚ＷＭｏとの積に対する第１薄膜の応力ＦＡｌと第１薄膜の膜厚ＷＡｌとの積の比が３．１以上１０．２以下になるように、第１薄膜と第２薄膜とがそれぞれ形成されることが好ましい。これによって、第１薄膜および第２薄膜のストレスバランスがそれぞれ保たれるので、アルミニウムを含む第１薄膜の剥れが確実に防止される。
【００４８】
このような金属板基板は、たとえば、２層構造の配線が基板上に形成されている金属板基板であって、該配線の基板側の１層目がアルミニウムを含む材料から形成されており、該配線の上側の２層目がモリブテン等の高融点金属を含む材料から形成されている構成の金属板基板である。これによって上記金属膜基板は、配線の抵抗の増加を抑制しつつヒロックを防止すると共に、膜剥れを確実に防止することができる。このような構成の配線は、液晶表示装置１に限らず、液晶以外の他の表示媒体を用いる平板型表示装置、または、集積回路等が積載される配線基板に採用されてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、アルミニウムを含む第１電極と基板との間にモリブテンを含む腐食防止膜が介在される構成の液晶表示装置において、腐食防止膜の応力と腐食防止膜の膜厚との積に対する第１電極の応力と第１電極の膜厚との積の比が３．１以上１０．２以下になるように、第１電極と腐食防止膜とが成膜されている。これによって、第１電極の剥れを確実に防止することができるので、電食を確実に防止しつつ、第１電極の反射率の低下を防止することができる。さらには、設計寸法通りの液晶表示装置を製造することができる。
【００５０】
また本発明によれば、上述の液晶表示装置において、アルミニウムを含む第１電極の膜厚は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下に選ばれる。これによって、前記液晶表示装置は、反射板を兼ねる第１電極の反射率を実用上充分な程度に確保しつつ、第１電極加工時のエッチング処理に要する時間を実用上充分な程度に抑制することができる。
【００５１】
さらにまた本発明によれば、上述の液晶表示装置において、モリブテンを含む腐食防止膜の膜厚は、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下に選ばれる。これによって、前記液晶表示装置は、アルミニウムを含む薄膜部品に起因する電食を充分に防止しつつ、モリブテンを含む薄膜部品の応力増加に起因する膜剥れを充分に防止することができる。
【００５２】
また以上のように本発明によれば、アルミニウムを含む第１薄膜とモリブテンを含む第２薄膜が基板上に積層されている構成の金属膜基板において、第２薄膜の応力と第２薄膜の膜厚との積に対する第１薄膜の応力と第１薄膜の膜厚との積の比が３．１以上１０．２以下になるように、第１薄膜と第２薄膜とが成膜されている。これによって、第１薄膜および第２薄膜のストレスバランスがそれぞれ保たれるので、第１薄膜の剥れを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である液晶表示装置１の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】図１の液晶表示装置１の第１基板３側の平面図である。
【図３】従来技術において、アルミニウム薄膜の剥れの発生状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 液晶表示装置
３ 第１基板
４ 第２基板
５ 液晶層
７ 第１電極
８ 第２電極
９ 腐食防止膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に重なり合う２枚の薄膜を有する金属膜基板、および第１電極と腐食防止膜とが相互に重なり合う構造を有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等のオフィスオートメーション（Office Automation:略称OA）機器のポータブル化が進んでいるため、ＯＡ機器に多く使用されている平板型の表示装置の低コスト化が重要な課題となってきている。平板型の表示装置は、電極がそれぞれ形成された一対の基板を用いて電気光学特性を有する表示媒体を挟む構造を有し、上記電極間に電圧を引加することによって、上記表示媒体の電気光学特性に変化を与えて表示を行う構成である。このような表示媒体としては、液晶、エレクトロルミネッセンス、プラズマ、またはエレクトロクロミックなどが使用されている。特に、表示媒体として液晶を用いる平板型の表示装置、いわゆる液晶表示装置（Liquid Crystal Display;略称LCD）は、低い消費電力で表示が可能であるために、最も実用化が進んでいる。
【０００３】
液晶表示装置の表示モードおよび駆動法について考える。超挨れネマティック（Super Twisted Nematic;略称STN）モードをはじめとする表示モードを用いる単純マトリックス駆動方式は、最も低コスト化を実現できる部類に属する。しかしながら、情報のマルチメディア化が今後進むに連れて、表示装置の高解像度化、高コントラスト化、多階調化、および広視野角化が要求されるようになるので、単純マトリックス駆動方式では対応が困難であると考えられる。そこで、表示性能の点から、個々の画素にスイッチング素子を設けることによって駆動可能な走査線の本数を増加することが可能なアクティブマトリックス駆動方式が提案され、主流となってきている。そして、上述の走査線本数の増加等の技術によって、表示装置の高解像度化、高コントラスト化、多階調化、および高視野角化が達成されつつある。
【０００４】
上記アクティブマトリックス駆動方式の液晶表示装置では、マトリックス状に設けられた画素電極と、該画素電極の近傍を通る走査線とが、スイッチング素子であるアクティブ素子を介して電気的に接続されている。アクティブ素子としては、金属−絶縁体−金属（Metal Insulator Metal;略称ＭＩＭ）素子に代表される２端子の非線型素子、または薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor;略称ＴＦＴ）に代表される３端子の非線形素子がある。液晶表示装置に現在使用されているアクティブ素子の代表格は、薄膜トランジスタである。
【０００５】
また近年、低消費電力化の要求がよりいっそう高まっているため、背面光源を常に必要とする透過型液晶表示装置に代わって、反射型液晶表示装置および反射／透過型液晶表示装置の生産ならびに開発が盛んである。反射型液晶表示装置では、従来よりも明るい表示を得るために反射電極の面積を拡大させており、さらには、入射光を従来よりも散乱させるために、複数の凹凸を形成した樹脂膜上に、アルミニウム（Ａｌ）の薄膜を、反射電極として形成している。また、映像信号を送る配線と液晶駆動用の集積回路とを接続するための端子部分には、製造工程内の後ろ側の工程において酸化による接続部分の高低抗化を防止する等の目的のため、透明電極部分等の材料として用いられるインジウム−錫酸化物（略称ＩＴＯ）が用いられている。
【０００６】
しかしながら上述した構成を有する従来の反射型液晶表示装置には、以下に記載するような問題がある。すなわち、上述のように複数の凹凸を形成した樹脂膜状にアルミニウムの薄膜を成膜して反射電極を形成する場合、特に量産工程では、マスクデポ等の特殊な成膜手段を用いなければ、アルミニウム薄膜を部分的に成膜することは困難である。このため現行では、反射電極形成工程に先立って、透明電極および上述した配線と集積回路との接続用の端子部分等のようなＩＴＯ薄膜から形成される部品が液晶パネル上に先に形成され、次いで該液晶パネルの表面全体にアルミニウム薄膜を成膜して、該アルミニウム薄膜をパターニングしている。ところが、アルミニウム薄膜をパターニングする際に、下記のような問題が生ずる。
【０００７】
基板上にＩＴＯ薄膜とアルミニウム薄膜が積層された状態で、アルミニウム薄膜を所定の形状にエッチングする場合、フォトリソエ程を利用することになる。この際、アルミニウム薄膜上にレジスト膜を形成するために、露光処理および現像処理を行う。この現像処理中にアルカリ系の現像液を使用することによって、いわゆる電食が発生する。電食とは、ＩＴＯ薄膜とアルミニウム薄膜との間で電池が構成されてしまい、アルミニウム薄膜とＩＴＯ薄膜とが腐食および溶解する現象である。
【０００８】
電食の問題を解決するために、本件出願人は、特開平１１−２８１９９３公報において、アルミニウム薄膜とＩＴＯ薄膜との間にモリブテンを含む保護膜を成膜して、反射電極を２層構造にする技術を提案している。これによって、アルミニウム薄膜からなる反射電極とＩＴＯ薄膜からなる接続用の端子電極とが接触した状態でレジスト膜の現像が行われることが防止されるので、電食は発生することがない。特開平１１−２８１９９３公報によれば、アルミニウム薄膜およびモリブテン薄膜の２層は連続して成膜することが可能であり、また、リン酸、硝酸、酢酸および水からなる混合液によって２層同時にエッチングすることが可能である。このため、モリブテンを含む保護膜を液晶表示装置に追加しても、製造工程数が増加しない。
【０００９】
しかしながら、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜とでは、応力が異なる。このため、モリブテン薄膜とアルミニウム薄膜との積層膜からなる反射電極では、アルミニウム薄膜およびモリブテン薄膜の膜厚の組合わせによっては、内部ストレスが非常に大きくなるため、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜との界面で剥れが生じる。図３は、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜との積層構造を有する反射電極において、アルミニウム薄膜に剥れが生じた部分を、光学顕微鏡で見た状態を示す図である。このようにアルミニウム薄膜に剥れが生じると、反射電極の反射率が低下することがある。
【００１０】
アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜とからなる２層構造の薄膜部品の膜剥れの問題は、反射電極だけでなく走査線およびスイッチング素子にも発生している。たとえば液晶表示装置において、表示画面の大画面化および高精細化に伴って、走査線の長さが長くなり、さらに画素の開口率がほぼ一定値に保たれるならば、走査線の幅が細くなる。これらによって、表示画面が大画面化および高精細化するほど、走査線の抵抗が高抵抗化する。
【００１１】
走査線の高抵抗化を防止するために、金属のなかでも抵抗値が低いアルミニウムが、走査線の材料として用いられている。また、スイッチング素子内の走査線との接続部分は、走査線と同様に、アルミニウムで形成されていることが多い。しかしながら、走査線の材料にアルミニウムを単独で用いると、液晶表示装置の製造工程中の熱処理工程において、ヒロックと呼ばれる凸状欠陥がアルミニウム薄膜に生じるため、走査線と信号線との層間絶縁性が大きく悪化する。
【００１２】
アルミニウム薄膜のヒロックを防止する技術として、アルミニウム薄膜を用いる薄膜部品を、アルミニウム薄膜上に高融点金属膜を積層した構造にする技術が有る。具体的には、上記薄膜部品を、第１層にアルミニウムを用い、第２層にアルミニウム−タンタル化合物（ＡｌＴａ）とクロム（Ｃｒ）とモリブテン（Ｍｏ）とのうちのいずれか１種類の材料をそれぞれ用いる２層構造にする。これらの薄膜部品におけるヒロックに起因するアルミニウム薄膜の剥れの発生状況を比較する場合、モリブテン薄膜とアルミニウム薄膜とが積層された薄膜部品が、ヒロック発生防止に適していることが知られている。これは、モリブテン薄膜とアルミニウム薄膜とが積層された薄膜部品では、熱処理工程中の状態変化が弾性的であるために、各々の膜のストレスが緩和でき、アルミニウム薄膜の剥れが起こりにくいからである。
【００１３】
また、特開平１１−１４５４８６号公報では、ＷＳｉ（タングステン−珪素化合物）膜をショットキー金属膜として複数の金属膜が積層されたゲート電極を備えた電解効果型の半導体装置において、ゲート電極の剥れを抑制する技術を提案している。上記半導体装置のゲート電極は、タングステン膜とＷＳｉ膜との２層構造、またはＴｉＮ（窒化チタン）膜とタングステン膜とＷＳｉ膜との３層構造になっている。上記公報では、ゲート電極の積層された各金属膜の応カと膜厚とを掛けた数値の合計が、４．２×１０5ｄｙｎ／ｃｍを越えないように、半導体装置を設計することによって、ゲート電極の剥れを抑制している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、液晶表示装置においては、走査線とスイッチング素子と反射電極とに、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜との積層構造が採用されている。従来技術では、アルミニウム薄膜を含む積層構造を有する薄膜部品において、ヒロックを確実に防止するための具体的な構成、たとえばアルミニウム薄膜の膜厚とモリブテン薄膜の膜厚との関係は、明らかになっていない。特開平１１−１４５４８６号公報は、ＷＳｉ膜を含む積層構造のゲート電極の剥れを防止する技術を開示している。しかしながら、アルミニウム薄膜を含む積層構造を有する薄膜部品の膜剥れを防止する技術は、特開平１１−１４５４８６号公報にはまったく開示されていない。
【００１５】
本発明の目的は、アルミニウム薄膜の膜剥れを生じさせない金属膜基板および液晶表示装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１基板および第２基板と、
第１基板と第２基板との間に封入される液晶材料からなる液晶層と、
アルミニウムを含む導電性材料から形成され、第１基板と液晶層との間に介在されている第１電極と、
液晶層を介して第１電極と対向する第２電極と、
モリブテンを含む材料から形成され、第１基板と第１電極との間に介在されている腐食防止膜であって、かつ、腐食防止膜の応力と腐食防止膜の膜厚との積に対する第１電極の応力と第１電極の膜厚との積の比が３．１以上１０．２以下になるように成膜されている腐食防止膜とを含むことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１７】
本発明に従えば、アルミニウムを含む第１電極とモリブテンを含む腐食防止膜とが第１基板上に積層される構成の液晶表示装置において、腐食防止膜の応力と腐食防止膜の膜厚との積に対する第１電極の応力と第１電極の膜厚との積の比が、３．１以上１０．２以下に選ばれる。これによって、第１電極および腐食防止膜のストレスバランスがそれぞれ保たれるので、アルミニウムを含む第１電極の剥れを確実に防止することができる。したがって液晶表示装置は、電食を確実に防止しつつ、第１電極の反射率の低下を防止することができる。さらには、設計寸法通りの液晶表示装置の製造が可能になる。
【００１８】
また本発明は、前記第１電極の膜厚が、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、液晶表示装置において、アルミニウムを含む第１電極の膜厚が３０ｎｍ未満の場合、反射板を兼ねる第１電極の光の反射率が低下する。また、前記第１電極の膜厚が２００ｎｍを超える場合、第１電極形成工程中のエッチング処理に要する時間が長くなる。これらの理由に基き、第１電極の膜厚は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
また本発明は、前記腐食防止膜の膜厚が、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、液晶表示装置において、モリブテンを含む腐食防止膜の膜厚が５０ｎｍ未満の場合、アルミニウムを含む第１電極に起因する電食を充分に防止することが困難である。また腐食防止膜の膜厚が１５０ｎｍを超える場合、第１電極および腐食防止膜の少なくとも一方に膜剥れが起き易くなる。これらの理由に基き、腐食防止膜の膜厚は、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
また本発明は、基板と、
アルミニウムを含む材料から形成され、基板上に成膜されている第１薄膜と、モリブテンを含む材料から形成され、第１薄膜と少なくとも一部分が重なる第２薄膜であって、かつ、第２薄膜の応力と第２薄膜の膜厚との積に対する第１薄膜の応力と第１薄膜の膜厚との積の比が３．１以上１０．２以下になるように成膜されている第２薄膜とを含むことを特徴とする金属膜基板である。
【００２３】
本発明に従えば、アルミニウムを含む第１薄膜とモリブテンを含む第２薄膜とが基板上に積層されている構成の金属膜基板において、第２薄膜の応力と第２薄膜の膜厚との積に対する第１薄膜の応力と第１薄膜の膜厚との積の比が、３．１以上１０．２以下に選ばれる。これによって、第１薄膜および第２薄膜のストレスバランスがそれぞれ保たれるので、アルミニウムを含む第１薄膜の剥れが確実に防止される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である液晶表示装置１の概略的な構成を示す断面図である。図２は、図１の液晶表示装置１の第１基板３側の部分の概略的な構成を示す平面図である。図１と図２とを合わせて説明する。
【００２５】
図１の液晶表示装置１は、基本的には、第１基板３、第２基板４、液晶層５、第１電極７、第２電極８、および腐食防止膜９を、最低限含む。第１基板３および第２基板４は、相互に平行に、間隔を空けて配置される。液晶層５は、第１基板３と第２基板４との間に封入される液晶材料から形成される。第１電極７は、アルミニウムを含む導電性材料から形成されており、かつ、第１基板３と液晶層５との間に介在されている。第２電極８は、液晶層５を介して第１電極７と対向する。腐食防止膜９は、モリブテンを含む導電性材料から形成され、かつ、第１電極７と第１基板３との間に介在されている。腐食防止膜９の応力ＦＭｏと腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏとの積に対する第１電極７の応力ＦＡｌと第１電極７の膜厚ＷＡｌとの積の比が、３．１以上１０．２以下になるように、第１電極７および腐食防止膜９がそれぞれ成膜されている。図１の例では、第１電極７はアルミニウム単体から形成され、第１電極７の膜厚ＷＡｌが１００ｎｍ（＝１０００Å）に選ばれている。また腐食防止膜９はモリブテン単体から形成され、腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏが５０ｎｍ（＝５００Å）に選ばれている。
【００２６】
図１の液晶表示装置１は、具体的には、三端子素子である薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いるアクティブマトリクス駆動方式を採用しており、かつ、第１電極７が反射板を兼ねる構成の反射型の液晶表示装置である。図１の液晶表示装置１の具体的な構成は、以下の通りである。図１の液晶表示装置１は、具体的には、上述の構成部品の他に、第１配向膜１１、第２配向膜１２、複数本の走査線１３、複数本の信号線１４、複数個のスイッチング素子１５、および層間絶縁膜１６をさらに含む。第１電極７および腐食防止膜９は、スイッチング素子１５と同数個用意されている。なお、図２では、第１基板３と第１配向膜１１との間に配置される全部品だけ、すなわち、第１電極７、走査線１３、信号線１４、およびスイッチング素子１５、および層間絶縁膜１６だけを記し、他の部品は省略している。
【００２７】
第１基板３および第２基板４のうち、少なくとも第２基板４は、透光性を有する。第１基板３および第２基板４は、たとえばガラスで実現されるような絶縁性材料から形成されている。第２電極８は、第２基板４と液晶層５との間に配置され、かつ、液晶層５を介して全ての第１電極７と対向する大きさを有する。第１配向膜１１は、第１基板３と液晶層５との間に介在されており、かつ、第１基板３と液晶層５との間に配置される全ての部品７，１１，１３〜１６のうちで液晶層５に最近接している。第２配向膜１２は、第２基板４と液晶層５との間に介在されており、かつ、第２基板４と液晶層５との間に配置される全ての部品８，１２のうちで液晶層５に最近接している。
【００２８】
複数本の走査線１３は、長さ方向が相互に平行になり、かつ隣合う２本の走査線１３の間に所定の間隔が空くように、第１基板３の液晶層５側の一方面上に配置される。複数本の信号線１４は、長さ方向が相互に平行になり、かつ隣合う２本の信号線１４の間に所定の間隔が空くように、第１基板３の一方面上に配置される。走査線１３と信号線１４とは、第１基板３の一方面の法線方向から見て、相互に直交している。走査線１３と信号線１４とは、絶縁膜等を用いて、１本ずつ、相互に電気的に絶縁されている。第１基板３の一方面の法線方向から見て全走査線１３と全信号線１４とによって構成される格子によって区切られた行列状の複数の各区画内、すなわち行列状に並ぶ複数の各画素領域内に、複数個のスイッチング素子１５が１つずつ配置される。
【００２９】
第１基板３の液晶層５側の一方面上には、全走査線１３と全信号線１４と全スイッチング素子１５を覆うように、層間絶縁膜１６が形成されている。層間絶縁膜１６の液晶層５側の表面には、複数の凹凸部が形成されている。層間絶縁膜１６は、たとえば、感光性樹脂を用いて形成されている。腐食防止膜９および第１電極７は、層間絶縁膜１６の上に、順次形成されている。このため、第１電極７の表面は、滑らかな凹凸形状を有する。全腐食防止膜９および全第１電極７は、前記行列状に並ぶ複数の各画素領域内に、１つずつ配置される。
【００３０】
隣合う２本の走査線１３と隣合う２本の信号線１４とで区切られた単一の画素領域内において、該画素領域内に位置する第１電極７は、該画素領域を囲む２本の信号線１４の内のいずれか一方信号線１４と、該画素領域に配置される１つのスイッチング素子１５を介して、電気的に接続される。具体的には、前記画素領域内において、層間絶縁膜１６にコンタクトホール１７が形成されており、層間絶縁膜１６の一方面側の第１電極７は、層間絶縁膜１６の他方面側のスイッチング素子１５の端子と、層間絶縁膜１６のコンタクトホール１７を介して電気的に接続されている。前記画素領域内のスイッチング素子１５は、該画素領域を囲む２本の走査線１３のうちのいずれか１本と、電気的に接続されている。
【００３１】
単一のスイッチング素子１５である薄膜トランジスタは、ゲート電極２１、ゲート絶縁層２２、半導体層２３、２つのｎ型半導体層２４，２５、ソース電極２６、およびドレイン電極２７を含む。端子電極であるゲート電極２１とソース電極２６とドレイン電極２７とは、三端子素子である薄膜トランジスタの端子を兼ねており、たとえばタンタル（Ｔａ）等の導電体材料からから形成されている。ゲート絶縁層２２は、たとえば窒素−珪素化合物（ＳｉＮｘ）等の絶縁性材料から形成されている。半導体層２３は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の半導体材料から形成されている。各ｎ型半導体層２４，２５は、ｎ型のアモルファスシリコン（ｎ型ａ−Ｓｉ）等のｎ型半導体材料からそれぞれ形成されている。
【００３２】
ゲート電極２１は、たとえば、走査線１３から凸状に分岐している部分から形成されており、絶縁性を有する第１基板３上に直接配置されている。ゲート絶縁層２２は、走査線１３およびゲート電極２１を覆い、走査線１３とゲート電極２１とを他の部品７，９，１４，２３〜２７から電気的に絶縁している。半導体層２３は、ゲート絶縁層２２を介してゲート電極２１の上に配置されており、かつ、ソース電極２６およびドレイン電極２７とゲート電極２１との間に介在される。２つのｎ型半導体層２４，２５のうちのいずれか一方のｎ型半導体層２４は、ソース電極２６と半導体層２３との間に介在される。２つのｎ型半導体層２４，２５のうちのいずれか他方のｎ型半導体層２５は、ドレイン電極２７と半導体層２３との間に介在される。
【００３３】
ソース電極２６は、たとえば、信号線１４から凸状に分岐された部分から形成されている。ドレイン電極２７は、層間絶縁膜１６のコンタクトホール１７と腐食防止膜９とを介して、第１電極７と電気的に接続される。図１のスイッチング素子１５は、エッチングストッパ２８をさらに含む。エッチングストッパ２８は、スイッチング素子１５の製造工程に際し、２つのｎ型半導体層２４，２５の形成工程、およびソース電極２６およびドレイン電極２７の形成工程において、半導体層２３を保護している。
【００３４】
腐食防止膜９は、モリブテンを含むため、アルミニウムを含む第１電極７に係る耐電食機能を備えている。腐食防止膜９は、上述したように、第１電極７とスイッチング素子１５の端子との間にも介在されている。腐食防止膜９を備えることによって、図１の液晶表示装置１において、第１電極７が腐食防止膜９以外の他の金属部品と直接接することが無くなるため、アルミニウムに起因する電食の発生が防止される。
【００３５】
図１の液晶表示装置１は、アルミニウムを含む材料から形成される第１薄膜である第１電極７と、モリブテンを含む材料から形成される第２薄膜である腐食防止膜９との構成に特徴がある。前記第１薄膜と前記第２薄膜との積層構造を有する薄膜部品の構成について、以下に述べる。
【００３６】
一般に、２種類の薄膜が１枚ずつ積層された２層構造の薄膜部品において、２種類の薄膜は、膜応力に起因する力を互いに及ぼしあう。膜応力に起因する力は、２種類の薄膜の接合面に平行な方向の応力と該接合面に垂直な方向の膜厚との積で表される。２種類の薄膜の接合界面の単位面積当りに、上述の膜応力に起因する力が加わると考えられる。つまり、２種類の薄膜のうちの一方薄膜において応力が小さくても膜厚が厚ければ、該一方薄膜が２種類の薄膜のうちの他方薄膜に与える力は大きくなる。したがって、２種類の各薄膜の界面の状態が相互に等しいと仮定すれば、２種類の薄膜の密着性は薄膜毎の応力と厚さとの積に依存し、該積が所定の限界値を越えた場合に薄膜の剥れが生じると考えられる。
【００３７】
図１の液晶表示装置１においては、アルミニウムを含む材料から形成されて反射板を兼ねる第１電極７と、モリブテンを含む材料から形成される腐食防止膜９とが、第１基板３上に積層されているため、第１電極７と腐食防止膜９とが２層構造を有する薄膜部品を形成している。第１電極７と腐食防止膜９との界面で薄膜の剥れが生じると、剥れ発生後の第１電極７の反射率が剥れ発生前の第１電極７の反射率よりも低下する。
【００３８】
本件出願人は、２層構造の薄膜部品における上述したような薄膜剥れの理由に着目し、半導体基板上に形成されたアルミニウムを含む第１の薄膜とモリブテンを含む第２の薄膜とが１枚ずつ積層された２層構造の薄膜部品において、各薄膜の膜厚ＷＡｌ，ＷＭｏと各薄膜の応力ＦＡｌ，ＦＭｏと薄膜の剥れの有無との関係を、各薄膜の膜厚ＷＡｌ，ＷＭｏを変えつつ実験的に求めた。以後、アルミニウムを含む第１の薄膜を「アルミニウム薄膜」と略称し、モリブテンを含む第２の薄膜を「モリブテン薄膜」と略称する。モリブテン薄膜は、アルミニウム薄膜と基板との間に介在される。
【００３９】
【表１】
【表２】
表１は、アルミニウム薄膜およびモリブテン薄膜それぞれにおいて、薄膜の膜厚ＷＡｌ，ＷＭｏ〔単位０．１×ｎｍ（＝Å）〕と、薄膜の応力ＦＡｌ，ＦＭｏ〔単位:０．１×Ｎ／ｍ2(=dynes/cm2)〕と、薄膜の応力と薄膜の膜厚との積〔単位:０．１×Ｎ／ｍ(=dynes/cm)〕との関係を示す。以後、薄膜の応力と該薄膜の膜厚との積を「応力膜厚積」と略称する。表２は、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜とを積層した薄膜部品において、膜厚の組合わせに応じたヒロックの発生状況と、アルミニウム薄膜の膜厚ＷＡｌと、モリブテン薄膜の膜厚ＷＭｏと、モリブテン薄膜の応力膜厚積に対するアルミニウム薄膜の応力膜厚積の比とを示す。以後、モリブテン薄膜の応力膜厚積に対するアルミニウム薄膜の応力膜厚積の比を、「Ａｌ／Ｍｏ比」と略称する。表２において、「○」はヒロックが完全に無い状態を指し、「△」はヒロックが殆ど確認されない状態を指し、「×」はヒロックが確認された状態を指す。各薄膜の応力ＦＡｌ，ＦＭｏの方向は、どちらも張力である。応力測定は、ＴＥＮＣＯＬＥ社製の段差計を用いて、円板法によって行った。Ａｌ／Ｍｏ比は、次式に基づいて計算した。
Ａｌ／Ｍｏ比＝（ＦＡｌ×ＷＡｌ）÷（ＦＭｏ×ＷＭｏ） …（１）
【００４２】
表１および表２に示す結果を参照すると、Ａｌ／Ｍｏ比が３．１以上１０．２以下の範囲内の値である場合、ヒロックは確認されないことがわかる。すなわち、Ａｌ／Ｍｏ比が３．１以上１０．２以下の範囲内の値であれば、アルミニウム薄膜とモリブテン薄膜との積層構造を有する薄膜部品において、アルミニウム薄膜の剥れが生じない。したがって、図１の液晶表示装置１において、アルミニウムを含む材料から形成される第１電極７とモリブテンを含む腐食防止膜９とを、腐食防止膜９の応力膜厚積に対する第１電極７の応力膜厚積の比が３．１以上１０．２以下になるように構成すれば、第１電極７の剥れを防止することができるため、反射率の低下を防止することができる。
【００４３】
図１の液晶表示装置１において、アルミニウムを含む第１電極７の膜厚ＷＡｌが３０ｎｍ（＝３００Å）未満の場合、反射板を兼ねる第１電極７の光の反射率が、実用上充分な最低反射率よりも低下する。また、前記第１電極７の膜厚ＷＡｌが２００ｎｍ（＝２０００Å）を超える場合、アルミニウムを含む薄膜をエッチングして第１電極７を形成する工程において、エッチング処理に要する時間が、実用上許容される最長加工時間よりも長くなる。これらの理由に基き、第１電極７の膜厚ＷＡｌは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
また図１の液晶表示装置１において、モリブテンを含む腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏが５０ｎｍ（＝５００Å）未満の場合、アルミニウムを含む第１電極７に起因する電食を充分に防止することが困難である。また腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏが１５０ｎｍ（＝１５００Å）を超える場合、モリブテンを含む腐食防止膜９の応力増加に起因して、第１電極７および腐食防止膜９の少なくとも一方に膜剥れが起き易くなる。これらの理由に基き、腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏは、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
上述した図１の液晶表示装置１において、第１電極７の膜厚ＷＡｌは１００ｎｍに選ばれ、腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏは５０ｎｍに選ばれている。この結果、腐食防止膜９の応力膜厚積に対する第１電極７の応力膜厚積の比は５．１８になり、上述したＡｌ／Ｍｏ比の許容範囲内に含まれる。これによって、図１の液晶表示装置１の第１電極７の剥れは確実に防止される。また、第１電極７の膜厚ＷＡｌは上述した第１電極７の膜厚ＷＡｌの好ましい範囲に含まれているため、図１の液晶表示装置１は、第１電極７の反射率を実用上充分な程度に保ちつつ、エッチング処理に要する時間の増大を抑制することができる。さらにまた、腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏは上述した腐食防止膜９の膜厚ＷＭｏの好ましい範囲に含まれているため、図１の液晶表示装置１は、電食を充分に抑制しつつ、腐食防止膜９の応力増加に起因する膜剥れを確実に防止することができる。
【００４６】
本実施の形態の液晶表示装置１は、これらの他、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変形実施が可能である。また、図１の液晶表示装置１の各構成部品の詳細な構成および動作は、同じ効果が得られるならば、上述の構成および動作に限らず、他の構成および動作によって実現されてもよい。たとえば、図１の液晶表示装置１は薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス駆動方式を採用しているが、これに限らず、ＭＩＭ素子等の２端子素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式を採用していても良い。
【００４７】
さらにまた、上述した２層構造の薄膜部品における両薄膜の応力ＦＡｌ，ＦＭｏおよび膜厚ＷＡｌ，ＷＭｏの関係は、図１の液晶表示装置１に限らず、アルミニウム薄膜およびモリブテン薄膜を積層した薄膜部品を含む金属膜基板に適用可能である。すなわち、アルミニウムを含む材料から形成される第１薄膜と、モリブテンを含む材料から形成される第２薄膜とが基板上に形成されており、かつ第２薄膜の少なくとも一部分が第１薄膜と重なる金属板基板において、第２薄膜の応力ＦＭｏと第２薄膜の膜厚ＷＭｏとの積に対する第１薄膜の応力ＦＡｌと第１薄膜の膜厚ＷＡｌとの積の比が３．１以上１０．２以下になるように、第１薄膜と第２薄膜とがそれぞれ形成されることが好ましい。これによって、第１薄膜および第２薄膜のストレスバランスがそれぞれ保たれるので、アルミニウムを含む第１薄膜の剥れが確実に防止される。
【００４８】
このような金属板基板は、たとえば、２層構造の配線が基板上に形成されている金属板基板であって、該配線の基板側の１層目がアルミニウムを含む材料から形成されており、該配線の上側の２層目がモリブテン等の高融点金属を含む材料から形成されている構成の金属板基板である。これによって上記金属膜基板は、配線の抵抗の増加を抑制しつつヒロックを防止すると共に、膜剥れを確実に防止することができる。このような構成の配線は、液晶表示装置１に限らず、液晶以外の他の表示媒体を用いる平板型表示装置、または、集積回路等が積載される配線基板に採用されてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、アルミニウムを含む第１電極と基板との間にモリブテンを含む腐食防止膜が介在される構成の液晶表示装置において、腐食防止膜の応力と腐食防止膜の膜厚との積に対する第１電極の応力と第１電極の膜厚との積の比が３．１以上１０．２以下になるように、第１電極と腐食防止膜とが成膜されている。これによって、第１電極の剥れを確実に防止することができるので、電食を確実に防止しつつ、第１電極の反射率の低下を防止することができる。さらには、設計寸法通りの液晶表示装置を製造することができる。
【００５０】
また本発明によれば、上述の液晶表示装置において、アルミニウムを含む第１電極の膜厚は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下に選ばれる。これによって、前記液晶表示装置は、反射板を兼ねる第１電極の反射率を実用上充分な程度に確保しつつ、第１電極加工時のエッチング処理に要する時間を実用上充分な程度に抑制することができる。
【００５１】
さらにまた本発明によれば、上述の液晶表示装置において、モリブテンを含む腐食防止膜の膜厚は、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下に選ばれる。これによって、前記液晶表示装置は、アルミニウムを含む薄膜部品に起因する電食を充分に防止しつつ、モリブテンを含む薄膜部品の応力増加に起因する膜剥れを充分に防止することができる。
【００５２】
また以上のように本発明によれば、アルミニウムを含む第１薄膜とモリブテンを含む第２薄膜が基板上に積層されている構成の金属膜基板において、第２薄膜の応力と第２薄膜の膜厚との積に対する第１薄膜の応力と第１薄膜の膜厚との積の比が３．１以上１０．２以下になるように、第１薄膜と第２薄膜とが成膜されている。これによって、第１薄膜および第２薄膜のストレスバランスがそれぞれ保たれるので、第１薄膜の剥れを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である液晶表示装置１の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】図１の液晶表示装置１の第１基板３側の平面図である。
【図３】従来技術において、アルミニウム薄膜の剥れの発生状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 液晶表示装置
３ 第１基板
４ 第２基板
５ 液晶層
７ 第１電極
８ 第２電極
９ 腐食防止膜
Claims (4)
- 第１基板および第２基板と、
第１基板と第２基板との間に封入される液晶材料からなる液晶層と、
アルミニウムを含む導電性材料から形成され、第１基板と液晶層との間に介在されている第１電極と、
液晶層を介して第１電極と対向する第２電極と、
モリブテンを含む材料から形成され、第１基板と第１電極との間に介在されている腐食防止膜であって、かつ、腐食防止膜の応力と腐食防止膜の膜厚との積に対する第１電極の応力と第１電極の膜厚との積の比が３．１以上１０．２以下になるように成膜されている腐食防止膜とを含むことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第１電極の膜厚が、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
- 前記腐食防止膜の膜厚が、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
- 基板と、
アルミニウムを含む材料から形成され、基板上に成膜されている第１薄膜と、モリブテンを含む材料から形成され、第１薄膜と少なくとも一部分が重なる第２薄膜であって、かつ、第２薄膜の応力と第２薄膜の膜厚との積に対する第１薄膜の応力と第１薄膜の膜厚との積の比が３．１以上１０．２以下になるように成膜されている第２薄膜とを含むことを特徴とする金属膜基板。
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