JPH11337917A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板上のアクティブ素子の特性を著しく劣化さ
せ表示装置全体では画素欠陥不良の大きな原因であっ
た、ガラス基板に付着する有機物系の不純物が完全に除
去できないという課題を解決する液晶表示装置の製造方
法を提供する。 【解決手段】アクティブ素子を用いた液晶表示装置の素
子基板製造工程において、原料ガラス基板の硫酸による
表面洗浄後に、酸素プラズマ洗浄処理により有機物の除
去を行う。その後、有機物系の不純物がない基板に、下
地膜をスパッタすることでそれ以降の膜の安定化をはか
ることができ、アクティブ素子の特性不良の発生を抑え
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置にお
けるアクティブ素子の特性を向上及び均一化させるため
の製造方法方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置のアクティブ素子が
形成される素子基板の製造工程では、ガラス基板表面を
硫酸での洗浄後直ちに下地膜を形成し、アクティブ素子
製造工程に投入していた。

【０００３】下地膜形成の主目的は、次工程で成膜され
アクティブ素子を構成する、例えばタンタル膜等の導電
膜とガラス基板との密着性を向上することである。

【０００４】下地膜は直接アクティブ素子を構成してい
ないために、この様な洗浄方法で十分と考えられてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
下地膜成膜前の洗浄では、次のような問題点を有する。

【０００６】例えば、硫酸での洗浄方法では、ガラス基
板に付着する有機物系の不純物を完全には除去できず、
この不純物はアクティブ素子の下層に残る場合がある。
これらは製造工程中の基板にかかる応力等により下地膜
に微少な剥離を起こし、アクティブ素子の特性を著しく
劣化させる要因となっていた。これは液晶表示装置全体
では画素欠陥不良の大きな原因であった。すなわち、結
果としては歩留りを落とし製造コストの増加となってい
た。

【０００７】本発明の目的は、製造工程の初期である下
地膜の成膜前の段階で有機物系不純物の除去を実施し製
造歩留りを上げることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置の
製造方法は、複数のアクティブ素子が形成される素子基
板と前記素子基板に対向して配置される対向基板とから
なる一対の基板と、前記一対の基板間に挟持される液晶
層とを含む液晶表示装置の製造方法において、前記アク
ティブ素子を形成する前に、前記素子基板を酸洗浄する
工程と、前記素子基板をプラズマ洗浄する工程と、を含
んでなることを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、ガラス基板の硫酸による
表面洗浄後に、プラズマ洗浄処理を導入しているため、
有機物系不純物の完全な除去ができるものである。その
後、下地膜を形成してからアクティブ素子製造工程に投
入するので、アクティブ素子の下層側には不純物がな
く、アクティブ素子の特性は均一に良好になり、液晶表
示装置全体では画素欠陥不良を大きく低減させることが
できる。その結果歩留まりが大きく向上できるものであ
る。

【００１０】また、前記アクティブ素子は第１の導電
層、絶縁体層及び第２の導電層が積層され構成される２
端子型非線形素子であることを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、その特性が、アクティブ
素子の下層の不純物の影響を受けやすい、積層構造の２
端子型非線形素子において、特に効果的である。

【００１２】また、前記素子基板をプラズマ洗浄する工
程の後、該素子基板に絶縁性を有する下地膜を形成する
工程を含むことを特徴とする。

【００１３】本発明によれば、有機系の不純物が除去さ
れた基板上に下地膜が形成されるため、その後のアクテ
ィブ素子形成工程において、アクティブ素子の特性は均
一に良好になり、液晶表示装置全体では画素欠陥不良を
大きく低減させることができる。

【００１４】また、前記素子基板をプラズマ洗浄する工
程は、酸素によるプラズマ洗浄であることを特徴とす
る。

【００１５】本発明の構成によれば、洗浄工程における
不純物の除去性能が高く、また、透明基板の親水性を高
めることができるため、後の工程における基板処理に好
適である。

【００１６】また、前記素子基板をプラズマ洗浄する工
程は、ヘリウムによるプラズマ洗浄であることを特徴と
する。

【００１７】本発明によれば、比較的低分子量の物質で
あるので、透明基板に対するダメージが少ない。

【００１８】また、前記素子基板をプラズマ洗浄する工
程は、アルゴンによるプラズマ洗浄であることを特徴と
する。

【００１９】本発明によれば、分子量の大きい物質であ
るので、有機物以外も除去することができ、洗浄効率を
高めることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２１】図１はアクティブ素子として、２端子型非
線形素子を形成する場合の素子基板の製造工程を示す平
面図である。

【００２２】まず、素子基板の製造工程投入までの間
に、素子基板１０上に有機物ａが付着している場合があ
るため、ガラスからなる素子基板１０を硫酸で表面洗浄
したのち、酸素（Ｏ_２）のプラズマ洗浄処理Ｐで表面洗
浄を行う。本工程では、硫酸洗浄のみでは除去できない
有機物の除去を行うものである。

【００２３】この、素子基板上に付着する可能性のある
有機物としては、作業者の指紋による油脂や、透明基板
の搬送過程の緩衝用部材として用いられるポリプロピレ
ンやポリスチレン等の発泡材等がある。

【００２４】プラズマ洗浄処理においては、チャンバー
内に素子基板１０をセットして、Ｏ_２ガスを導入した
後、素子基板を載置した下部電極とそれに対向して配置
される上部電極との間に高周波電界を印加することによ
りＯ_２ガスが励起され、基板上の異物である有機物ａが
除去されることとなる。

【００２５】なお、プラズマ洗浄処理は、ヘリウム（Ｈ
ｅ）、アルゴン（Ａｒ）等でも行うことができる。Ａｒ
は、比較的安価であり、分子量の大きい物質であるの
で、有機物以外も除去することができ、洗浄効率を高め
ることができる。Ｈｅは、高価ではあるが、比較的低分
子量の物質であるので、透明基板に対するダメージを少
なくすることができる。Ｏ_２は、有機物の除去性能が高
く、また、透明基板の親水性を高めることができる。

【００２６】この有機物の除去にあたって導入するガス
及び、プラズマ洗浄処理の条件は、所望の除去効率や透
明基板の材質、その後の工程との関係によって選択する
ことが可能である。

【００２７】次に、硫酸洗浄、プラズマ洗浄処理による
有機物除去を経た透明基板に対し、アクティブ素子が形
成される。

【００２８】まず、下地膜としてタンタル（Ｔａ）の膜
を５０ｎｍ程度の膜厚でスパッタリング法により成膜す
る。その後熱酸化法により酸化タンタル膜１１を形成す
る。この膜は、次に形成する、素子を構成するＴａの層
と基板との密着性を向上させるために形成するものであ
る。

【００２９】この下地膜は、タンタル酸化物をＲＦスパ
ッタリングによって直接成膜してもよく、また、Ｔａを
Ａｒ／Ｏ_２ガスを用いてリアクティブスパッタリングに
より成膜したり、Ｔａを基板上に形成後、陽極酸化法に
よりその表面を酸化させ下地酸化タンタル膜としてもよ
い。

【００３０】次に、下地膜である酸化タンタル膜１１上
に、２端子型非線形素子の第１の導電層を構成するＴａ
の膜を１２０〜１８０ｎｍ程度スパッタリング法により
成膜し、例えば図２に示すように、所定の形状にパター
ニングを行い配線層１２を形成する。この配線層１２に
はその延長に沿って配置された画素領域毎に対応した、
素子部分となる第１電極部１２ａが形成される。なお、
図２に示した断面図は、図１の工程３に示したＡ−Ａ線
における断面図である。

【００３１】次に、クエン酸水溶液などからなる化成液
（電解液）中において、電極部１２ａを含む配線層１２
に陽極酸化を施し、その表面に陽極酸化膜１２ｂを形成
する。

【００３２】この後、上記素子基板１０の熱処理を、不
活性ガス中において３００〜４５０℃で２時間程度の条
件下で実施し、その後空気中で急冷する。この熱処理工
程によって、２端子型非線形素子の電流-電圧特性等の
特性を所望のものとすることができる。

【００３３】このように処理した素子基板１０の表面上
に、クロム（Ｃｒ）をスパッタリング法により約１００
ｎｍ程度の厚さに成膜し、一部が陽極酸化膜１２ｂ上に
重なるようにパターニングを行い、第２の導電層となる
第２電極部１３を形成する。この第１の導電層１２ａ、
陽極酸化膜１２ｂ及び、第２の導電層１３が積層された
部分が、２端子型非線形素子部分１４となっている。

【００３４】ここで、第２の導電層として、インジウム
−スズ酸化物（ＩＴＯ）を用いてもよい。第２の導電層
としてＩＴＯを用いた場合は、次に述べる画素電極も同
時に形成することができ素子基板の製造工程の一部が省
略可能となる。

【００３５】最後にＩＴＯをスパッタリング法により約
５０ｎｍ程度の厚さに成膜し、パターニングを行って第
２電極部１３の上に重なるように画素電極１５を形成す
る。

【００３６】このようにして形成された素子基板１０を
一方の基板とした液晶表示装置の部分的な構造を図３に
示す。

【００３７】素子基板１０は、シール材、スペーサ（図
示せず）を介してもう一方の基板、対向基板２０と接合
されている。この対向基板２０の内面上（図では下面
側）には、モザイク型のカラーフィルター層２１が形成
されており、このカラーフィルター層２１の赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色間にブラックマトリクス２２
が形成されている。また、カラーフィルター層２１上に
形成された保護膜（図示せず）上には、例えばＩＴＯな
どにより対向電極２３が素子基板の配線層１２と交差す
る方向にストライプ状に形成されている。

【００３８】素子基板１０および対向基板２０上には、
図示はしないが配向膜が形成されており、これらの配向
膜の間に液晶層およびスペーサ等（図示せず）が配置さ
れている。また、素子基板１０および対向基板２０の互
いに対向する面と反対側の面には、それぞれ偏光板３
０，３１が貼り付けられている。

【００３９】この構造において、駆動回路（図示せず）
により対向電極２３および２端子型非線形素子に接続さ
れた配線層１２に駆動信号が印加される。これにより、
２端子型非線形素子が駆動され、液晶の配向状態が制御
されて表示が行われる。

【００４０】なお、本実施形態において、アクティブ素
子として２端子型非線形素子を例に挙げて説明したが、
これに限るものではなく、例えばアクティブ素子として
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を
形成する液晶表示装置の製造方法にも、本発明は適用で
き同様の作用効果を得ることができるものである。

【００４１】以上述べた本発明の一実施形態による工程
と、従来の工程とにより、４インチの液晶表示装置（４
４２×２３８画素）を制作し、画素欠陥数を比較したと
ころ、従来では平均０．１７５個であったが、本発明で
は０．１５５個となった。

【００４２】これは、工程投入直後に有機物を含む不純
物を除去することにより、アクティブ素子の下側には不
純物がなくなり、素子特性を均一に良好に出来たことに
よるものである。

【００４３】したがって、液晶表示装置全体では画素欠
陥不良を激減させ、その結果歩留まりが大きく向上で
き、製造コストを引き下げることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に記載された２端子型非線形素
子を含む画素の拡大平面図である。

【図２】本発明の実施例の２端子型非線形素子の素子基
板の製造工程を示す図である。

【図３】本発明の実施例に記載された液晶表示装置の部
分断面図である。

【符号の説明】

１０・・・素子基板 １１・・・酸化タンタル膜 １２・・・配線層 １２ａ・・・第１電極部 １２ｂ・・・陽極酸化膜 １３・・・第２電極部 １４・・・２端子型非線形素子部 １５・・・画素電極 ２０・・・対向基板 ２３・・・対向電極

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のアクティブ素子が形成される素子基
   板と前記素子基板に対向して配置される対向基板とから
   なる一対の基板と、前記一対の基板間に挟持される液晶
   層とを含む液晶表示装置の製造方法において、 前記アクティブ素子を形成する前に、 前記素子基板を酸洗浄する工程と、 前記素子基板をプラズマ洗浄する工程と、 を含んでなることを特徴とする液晶表示装置の製造方
   法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記アクティブ素子は
   第１の導電層、絶縁体層及び第２の導電層が積層され構
   成される２端子型非線形素子であることを特徴とする液
   晶表示装置の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１において、前記素子基板をプラズ
   マ洗浄する工程の後、該素子基板に絶縁性を有する下地
   膜を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置
   の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１において、前記素子基板をプラズ
   マ洗浄する工程は、 酸素によるプラズマ洗浄であることを特徴とする液晶表
   示装置の製造方法。
5. 【請求項５】請求項１において、前記素子基板をプラズ
   マ洗浄する工程は、 ヘリウムによるプラズマ洗浄であることを特徴とする液
   晶表示装置の製造方法。
6. 【請求項６】請求項１において、前記素子基板をプラズ
   マ洗浄する工程は、 アルゴンによるプラズマ洗浄であることを特徴とする液
   晶表示装置の製造方法。