(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極基板の作製方法であって、
同一面側に有機絶縁膜からなる有機絶縁膜領域と無機絶縁膜からなる無機絶縁膜領域とを有する該電極基板において、該有機絶縁膜領域にプラズマ処理を行う工程と、
該有機絶縁膜領域および該無機絶縁膜領域に接して透明導電膜を形成する工程と、
該有機絶縁膜領域および該無機絶縁膜領域に接する該透明導電膜を同時にエッチングする工程と、
を包含する電極基板の作製方法。
【請求項２】
前記有機絶縁膜領域にプラズマ処理を行う工程は、前記無機絶縁膜領域にも同時にプラズマ処理を行う工程を含む、請求項１に記載の電極基板の作製方法。
【請求項３】
前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理、Ａｒプラズマ処理、ＣＦ4プラズマ処理の群から選択されるいずれかである、請求項１に記載の電極基板の作製方法。
【請求項４】
前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理の後にＡｒプラズマ処理を行う工程を含む、請求項１に記載の電極基板の作製方法。
【請求項５】
前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理の後にＣＦ4プラズマ処理を行う工程を含む、請求項１に記載の電極基板の作製方法。
【請求項６】
前記プラズマ処理は、前記有機絶縁膜上の表面粗さの自乗平均を１．０ｎｍ以下にする、請求項１に記載の電極基板の作製方法。
【請求項７】
前記エッチング工程の後に、透明導電膜を熱処理する工程をさらに包含する、請求項１に記載の電極基板の作製方法。
【請求項８】
前記熱処理を１５０℃〜２２０℃で行う、請求項７に記載の電極基板の作製方法。
【請求項９】
電極基板であって、
表面粗さの自乗平均が１．０ｎｍ以下である有機絶縁膜からなる有機絶縁膜領域と、
該有機絶縁膜と同一面側に設けられる無機絶縁膜からなる無機絶縁膜領域と、
該有機絶縁膜領域と該無機絶縁膜領域にそれぞれ接する透明導電膜と、
を備える電極基板。
【請求項１０】
前記有機絶縁膜の表面粗さの自乗平均が０．２８ｎｍ以上１．０ｎｍ以下である、請求項９に記載の電極基板。
【請求項１１】
請求項９に記載の電極基板を含む液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極基板およびその作製方法、ならびに、電極基板を備える液晶表示装置に関する。さらに詳しくは、無機絶縁膜からなる無機絶縁膜領域および有機絶縁膜からなる有機絶縁膜領域の両方に接する透明導電膜が形成される電極基板およびその作製方法、ならびに、電極基板を備える液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）を含む透明導電膜は、光を透過させ，且つ、光を制御する電極として利用可能である。そのような特性を有する透明導電膜を使用した電極基板は、エレクトロルミネセンス表示装置などの表示装置だけでなくタッチパネル、太陽電池などの用途への実用化が進められている。
【０００３】
有機絶縁膜および無機絶縁膜の両方の上に透明導電膜を形成した電極基板を使用した表示装置として液晶表示装置が挙げられる。液晶表示装置は、ＣＲＴに替わるフラットパネルディスプレイの一つとして盛んに研究が行われており、とくに消費電力が小さく、薄型であるという特徴を活かして、電池駆動の超小型テレビやノートブック型のパーソナルコンピュータの表示装置としてすでに実用化されている。ここでは、有機絶縁膜および無機絶縁膜の両方の上に透明導電膜を形成した電極基板を使用した表示装置としての具体例として液晶表示装置を説明する。
【０００４】
図１は液晶表示装置１００の基本的な構成を模式的に示す。液晶表示装置１００は、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す）をスイッチング素子に用いたアクティブマトリクス型ＴＦＴアレイタイプであり、これは高表示品質が望まれる場合に有利である。
【０００５】
図１に示されるように液晶表示装置１００は、上側基板１０２と下側基板（電極基板）１０１との間に液晶層（図示せず）が設けられており、液晶層が上側基板１０２上の上側電極１０４と下側基板１０１上の複数の画素電極１０３とにより制御されるようになっている。下側基板１０１において、複数の画素電極１０３のそれぞれはスイッチング素子（ＴＦＴ）１０８を介してソース配線１０５に接続され、ＴＦＴ１０８のゲートはゲート配線１０６にそれぞれ接続されている。
【０００６】
図２は液晶表示装置の下側基板１０１（電極基板）の上面図を示す。ここで、液晶表示装置として、透過型アクティブマトリクスの液晶表示装置を想定している。ただし、液晶表示装置は、透過型に限定されず、透過／反射両用型液晶表示装置の透過領域も同様に考えることができる。
【０００７】
電極基板１０１は、絶縁性基板２０とその上に形成される構成要素全体を指す。電極基板１０１は、表示領域１５０および周辺領域１６０の２つの領域に分けられる。図２において、表示領域１５０を斜線で示す。表示領域１５０では、複数の画素電極１０３および複数の各画素電極１０３を制御する複数のＴＦＴ１０８が設けられる。画素電極１０３は透明導電膜により形成される。電極基板１０１を透過型液晶表示装置に使用する場合、絶縁性基板２０の少なくとも一部を透明材料で形成し、表示側の反対側からの光（一般に光源）を利用して表示を行うために電極を透明導電膜により形成することで、光の透過および制御を行う。
【０００８】
一方、周辺領域１６０には、複数のゲート接続端子部１１０、複数のソース接続端子部１２０、複数のコモン接続端子部１３０が設けられる。各ゲート接続端子部１１０、ソース接続端子部１２０、コモン接続端子部１３０にそれぞれ対応するゲート配線１０５、ソース配線１０６、コモン配線１０７が、周辺領域１６０から表示領域１５０にわたって形成されている。本明細書において、ゲート接続端子部１１０、ソース接続端子部１２０、コモン接続端子部１３０を総称して、周辺端子部と名付ける。
【０００９】
図３は、電極基板１０１の表示領域１５０を拡大した上面図を示す。図３において、破線で囲まれる領域が１つの画素電極１０３に相当する。各ゲート配線１０５と各コモン配線１０７とはそれぞれ平行に設けられ、各ゲート配線１０５および各コモン配線１０７とそれぞれ直交するように複数のソース配線１０６がそれぞれ設けられている。図３に示されるように、各ゲート配線１０５と各ソース配線１０６とのそれぞれの交差部では、各ゲート配線１０５およびソース配線１０６は、スイッチング素子であるＴＦＴ１０８のゲート電極またはソース電極と少なくとも接続するように分岐されている。ＴＦＴ１０８のドレイン電極に接続される接続電極４８はコモン配線１０７と一部が重なるように設けられ、さらに、接続電極４８とコモン配線１０７とが重なる領域の一部にコンタクトホール５０が設けられる。
【００１０】
図４は、図３のＡ−Ａ’線に沿った電極基板１０１の表示領域１５０の断面図を示す。図４において、左側（Ａ側）にＴＦＴ１０８、右側（Ａ’側）にコンタクトホール５０が示される。ここで、図４のＡ側をＴＦＴ部、Ａ’側をコンタクトホール部とよぶ。
【００１１】
ＴＦＴ部において、絶縁性基板２０上にゲート配線１０５の分岐部分が形成され、ゲート絶縁膜４４がそれらを覆うように設けられている。ゲート絶縁膜４４としてはシリコンナイトライド（ＳｉＮx）が使用され得る。ゲート絶縁膜４４上にアモルファス半導体層４５が形成され、アモルファス半導体層４５の左側上方にソース電極４６ａ、アモルファス半導体層４５の右側上方にドレイン電極４６ｂが形成される。ソース電極４６ａはソース配線１０６と接続され、ドレイン電極４６ｂは接続電極４８と接続されている。このように形成されたＴＦＴ１０８は透明材料からなる有機絶縁膜４９で覆われ、平坦化された有機絶縁膜４９は透明導電膜からなる画素電極１０３で覆われている。
【００１２】
コンタクト部において、絶縁性基板２０上にコモン配線１０７が形成され、ゲート絶縁膜４４がそれらを覆うように設けられている。ゲート絶縁膜４４は接続電極４８で覆われている。コンタクトホール部において、接続電極４８上に有機絶縁膜４９が形成され、有機絶縁膜４９は画素電極１０３で覆われている。ただし、接続電極４８と画素電極１０３とが直接的に接続するコンタクトホール５０が設けられている。
【００１３】
電極基板１０１の表示領域１５０を上述したように形成することで、主に２つの利点により高開口率が得られる。第１の理由は、表面が平坦化された有機絶縁膜４９上に画素電極１０３が形成されるので、画素電極１０３の段差部分により生じていた液晶層内の液晶分子（図示せず）の配向乱れによる表示不良（ドメイン現象）を無くすことができ、液晶層内の表示有効面積を増やすことができるためである。第２の理由は、０．３μｍから２μｍの比較的膜厚の厚い有機絶縁膜４９を形成して、その上に画素電極１０３を形成することによって、有機絶縁膜１０３の基板側にあるゲート配線１０５・ソース配線１０６と上面側（表示側）にある画素電極１０３との間の電気的短絡を生じることがないためである。したがって、表示を目視する側から見た場合、ゲート配線１０５・ソース配線１０６などの配線にオーバーラップさせるような広い面積で画素電極１０３を形成することが可能となる。
【００１４】
一方、周辺端子部では、実装部材との接続不良などを生じるリワーク時の信頼性が欠けるため、一般的に、電極となる無機絶縁膜上に透明導電膜が形成される。透明導電膜の形成は、周辺端子部の電極が酸化し、その結果、電極が高抵抗化することを防ぐ。周辺端子部の電極材料を有機絶縁膜上に形成することも考えられるが、有機絶縁膜の上に透明導電膜を形成することは、信頼性の観点から好ましいものではない。
【００１５】
透明導電膜の成膜後のエッチングは、一般にウエットエッチングを行う。なぜなら、ドライエッチングを行うと有機絶縁膜が変質し、絶縁性が脆化してしまうからである。また、電極基板を液晶表示装置に適用する場合、ドライエッチングに起因して液晶層が汚染され、表示品位の劣化が引き起こされる可能性がある。したがって、本明細書において、特に言及しない限り「エッチング」はウエットエッチングを意味する。
【００１６】
上述したように有機絶縁膜および無機絶縁膜の両方の上に形成された透明導電膜をエッチングする場合、同時にエッチングすることができるように考えられるが、実際には両者のエッチングシフトは異なる。本明細書において、エッチングシフトとは、エッチングによって除去される膜の長さを意味する。また、単位時間あたりのエッチングシフトを「エッチングレート」と規定する。有機絶縁膜上の透明導電膜と無機絶縁膜上の透明導電膜とを実質的に同じサイズで設計して、同じようなエッチングを行う場合、エッチングシフトが異なることにより、両者の透明導電膜の大きさにずれが生じる。すなわち、エッチングレートが異なる。したがって、透明導電膜をエッチングした際に、図５に示すように、一方の透明導電膜の設計寸法と仕上寸法との間に差が生じてしまう。したがって、有機絶縁膜上の透明導電膜と無機絶縁膜上の透明導電膜は、同時にエッチングすることができない。
【００１７】
ここで、図６を参照して、図２に示す液晶表示装置の電極基板の作製方法を説明する。図６は、工程（ａ）〜（ｇ）によりＴＦＴ部の画素電極１０３、ゲート接続端子部１１０・コモン接続端子部１３０、ソース接続端子部１２０（図２参照）を形成する方法を示す。図６では、ＴＦＴ部の画素電極１０３の形成工程を示すが、画素電極１０３の形成工程はＴＦＴ部に特に限定されるものではなく、表示領域１５０内の画素電極１０３は同じように形成されると考えられる。
【００１８】
工程（ａ）において、透明導電膜１５５（例えばＩＴＯ）を、ＴＦＴ部および周辺領域１６０（図２参照）の周辺端子部に同時に成膜する。
【００１９】
ＴＦＴ部の画素電極１０３となる透明導電膜１５５は、平坦に形成された有機絶縁膜４９上に形成される。
【００２０】
ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０では、絶縁性基板２０上にゲート配線１０５またはコモン配線１０７を形成し、ゲート配線１０５またはコモン配線１０７の上の中央部を除去した状態で、無機絶縁膜１４４が形成される。ゲート配線１０５またはコモン配線１０７の上の中央部は電極１５４が設けられている。電極１５４上には、安定した接続抵抗をもつ透明電極１５７となる透明導電膜１５５を成膜する。
【００２１】
ソース接続端子部１２０では、絶縁性基板２０を覆うように無機絶縁膜１４４を形成し、無機絶縁膜１４４上にソース配線１０６を設けて，それらを覆うように、透明電極１５７となる透明導電膜１５５を成膜する。
【００２２】
工程（ｂ）において、周辺端子部のフォトレジストパターニングを行う。周辺端子部において、透明導電膜１５５を残す部分（すなわち、透明電極１５７を形成する部分）上に第１のレジスト１６５を形成する。第１のレジスト１６５は、例えば、東京応化製のノボラック樹脂のポジ型レジストを用いる。工程（ｂ）の際、ＴＦＴ部の透明導電膜１５５上全面に第１のレジスト１６５を形成する。
【００２３】
工程（ｃ）において、ウエットエッチングを行い、周辺端子部の不必要な透明導電膜１５５を除去する。
【００２４】
工程（ｄ）において、第１のレジスト１６５を剥離する。この時、周辺端子部において透明導電膜１５５よりなる透明電極１５７が形成される一方で、ＴＦＴ部の透明導電膜１５５は全面に形成されたままである。
【００２５】
工程（ｅ）において、画素電極１０３のフォトレジストパターニングを行う。透明導電膜１５５を残す部分（すなわち、画素電極１０３となる部分）上に第２のレジスト１６７を形成する。第２のレジスト１６７は、例えば、東京応化製のノボラック樹脂のポジ型レジストを用いる。工程（ｅ）の際、周辺端子部全面に第２のレジスト１６７を形成する。
【００２６】
工程（ｆ）において、ウエットエッチングを行い、ＴＦＴ部の不必要な透明導電膜１５５を除去する。
【００２７】
工程（ｇ）において、第２のレジスト１６７を剥離することで、画素電極１０３が形成される。
【００２８】
このように、電極基板１０１は形成されるが、上述したように、無機絶縁膜１４４上の透明導電膜１５５のエッチング（図６の（ｃ））と有機絶縁膜４９上の透明導電膜１５５のエッチング（図６の（ｆ））とは、それぞれエッチングレートが異なるため別々に行う必要がある。
【００２９】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、有機絶縁膜上に形成された透明導電膜と無機絶縁膜上に形成される透明導電膜を同時に精度良くエッチングすることができる、電極基板およびその作製方法、ならびにそのような電極基板を備えた液晶表示装置を提供することである。
【００３０】
本発明は上記課題を克服するためにプラズマ処理行う。
【００３１】
ここで、液晶表示装置の電極基板にプラズマ処理を用いた従来例として以下のものが挙げられる。
【００３２】
特開平９−１５２６２５号公報は、有機絶縁膜と透明導電膜との密着性を良好にするために、有機絶縁膜を形成した後、酸素プラズマ処理を行い、その後、透明導電膜を成膜する製造方法を開示している。
【００３３】
また、特開平１１−２８３９３４号公報は、表示の品質の面から有機絶縁膜のコンタクトホールを介した上層の画素電極と下層のドレイン電極との電気的接続を良好にするために、樹脂表面をＣＦ4＋Ｏ2などのガスでプラズマ処理する方法を開示している。しかし、ＣＦ4＋Ｏ2の混合ガスを用いて有機絶縁膜上をプラズマ処理すると、有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングレートが大きくなる。そのため、有機絶縁膜上の透明導電膜と無機絶縁膜上の透明導電膜とは同時にエッチングを行うことができない。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明の電極基板の作製方法は、同一面側に有機絶縁膜からなる有機絶縁膜領域と無機絶縁膜からなる無機絶縁膜領域とを有する該電極基板において、該有機絶縁膜領域にプラズマ処理を行う工程と、該有機絶縁膜領域および該無機絶縁膜領域に接して透明導電膜を形成する工程と、該有機絶縁膜領域および該無機絶縁膜領域に接する該透明導電膜を同時にエッチングする工程と、を包含する。
【００３５】
前記有機絶縁膜領域にプラズマ処理を行う工程は、前記無機絶縁膜領域にも同時にプラズマ処理を行う工程を含んでもよい。
【００３６】
前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理、Ａｒプラズマ処理、ＣＦ4プラズマ処理の群から選択されるいずれかであってもよい。
【００３７】
前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理の後にＡｒプラズマ処理を行う工程を含んでもよい。
【００３８】
前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理の後にＣＦ4プラズマ処理を行う工程を含んでもよい。
【００３９】
前記プラズマ処理は、前記有機絶縁膜上の表面粗さの自乗平均を１．０ｎｍ以下にしてもよい。
【００４０】
前記エッチング工程の後に、透明導電膜を熱処理する工程をさらに包含してもよい。
【００４１】
前記熱処理を１５０℃〜２２０℃で行ってもよい。
【００４２】
本発明の電極基板は、表面粗さの自乗平均が１．０ｎｍ以下である有機絶縁膜からなる有機絶縁膜領域と、該有機絶縁膜と同一面側に設けられる無機絶縁膜からなる無機絶縁膜領域と、該有機絶縁膜領域と該無機絶縁膜領域にそれぞれ接する透明導電膜と、を備える。
【００４３】
前記有機絶縁膜の表面粗さの自乗平均が０．２８ｎｍ以上１．０ｎｍ以下であってもよい。
【００４４】
前記有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であってもよい。
【００４５】
前記有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であってもよい。
【００４６】
本発明の液晶表示装置は、上記に記載の電極基板を含む。
【００４７】
【発明の実施の形態】
本願発明者らは、上記の課題を解決するために、すなわち、無機絶縁膜からなる無機絶縁膜領域に接する透明導電膜と、有機絶縁膜からなる有機絶縁膜領域に接する透明導電膜のエッチングレートを同程度にするために、透明導電膜の成膜前に適切な条件下でプラズマ処理を行えばよいことを見出した。
【００４８】
尚、ここでいう有機絶縁膜領域とは、透明導電膜に接する層または膜として、例えば、図１１に示される有機絶縁膜４９、図１７に示される有機絶縁膜１４４９が形成された領域、または、図１８に示されるプラスチック基板１４２０において、無機絶縁膜が形成されていない領域を示す。また、無機絶縁膜領域とは、透明導電膜に接する層または膜として、図１１に示される無機絶縁膜１４４、図１７または図１８に示される無機絶縁膜が形成された領域を示す。
【００４９】
図７は、透明導電膜を形成する前に電極基板全体にプラズマ処理を行った場合の、ウエットエッチング時間（分）とエッチングシフト（μｍ）との関係を示すグラフである。ここで、プラズマ処理のガスとしてＣＦ4、酸素、Ａｒを用いる。また、透明導電膜としてＩＴＯを使用する。図７のグラフにおいて、ＣＦ4プラズマ処理、酸素プラズマ処理、Ａｒプラズマ処理を行った結果を◆、■、▲で、また、それらの線形補間を太線、破線、点線でそれぞれ示す。また、図７のグラフにおいて、無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトの結果を●で、その線形補間を細線で示す。なお、無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトは、無機絶縁膜表面をプラズマ処理してもしなくても大きな差はない。
【００５０】
ウエットエッチング時間が３分の場合、プラズマ処理のガスがＣＦ4、酸素、Ａｒのいずれであっても、有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトは１．０μｍ以下であり、無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフト（約０．５μｍ）との差は小さい。したがって、使用するガスはＣＦ4、酸素、Ａｒのいずれでもよい。
【００５１】
ウエットエッチング時間がある程度長い場合（例えば、５分）、プラズマ処理のガスとして酸素を使用すると、エッチングシフトの増加が大きい（約３．２μｍ）ため無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトとの差が大きくなり、同時にエッチングを行うことができなくなる。プラズマ処理のガスがＣＦ4、Ａｒの場合はウエットエッチング時間が５分であっても、エッチングシフトの増加がそれほど大きくないため、同時にエッチングを行うことができる。
【００５２】
また、図７のグラフから無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトのウエットエッチング時間に対する変化は有機絶縁膜の場合と比べてそれほど大きくないことが分かる。一般に無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトの変化は有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトの変化より小さく、また、本願の実験条件程度の範囲では、無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトは１．０μｍ以下である。
【００５３】
図８は、プラズマ処理時間と有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトとの関係を示すグラフである。プラズマ処理に用いるガスがＣＦ4、Ａｒ、酸素の結果をそれぞれ◆、■、▲で示す。いずれのガスを用いても、プラズマ処理時間が長くなるほどエッチングシフトは大きくなる。ただし、酸素プラズマ処理の場合、プラズマ処理時間の増加に対するエッチングシフトの増加が著しく大きいのに対し、ＣＦ4プラズマ処理、または、Ａｒプラズマ処理の場合、プラズマ処理時間の増加に対するエッチングシフトの増加はそれほど大きくない。プラズマ処理が３０秒ほどである場合、ＣＦ4、Ａｒ、酸素のいずれのガスを用いてもエッチングシフトは１．０μｍ以下であり、無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトとの差が小さく、無機絶縁膜上の透明導電膜と同時にエッチングすることができる。しかし、プラズマ処理時間が長くなる場合、酸素プラズマ処理を行った有機絶縁膜上の透明導電膜は無機絶縁膜上の透明導電膜と同時にエッチングをすることができない。
【００５４】
図９は、プラズマ処理により形成される有機絶縁膜表面の表面粗さ（ｎｍ）の自乗平均（ＲＭＳ）とエッチングシフト（μｍ）との関係を示すグラフである。図９のグラフにおいて、Ｏ2−１８０は酸素プラズマ処理を１８０秒間行ったことを示し、Ａｒ−３０はＡｒプラズマ処理を３０秒間行ったことを示す。ウエットエッチングの時間は１８０秒とした。表面粗さの測定はセイコーインスツルメンツ（株）のＳＰＡ５００にて行った。この時、タッピングモード（ＤＦＭ）にて測定し、カンチレバーの強度は２０Ｎ／Ｍにて設定した。
【００５５】
図９のグラフからわかるように、プラズマ処理のガスの種類にかかわらず表面粗さのＲＭＳが大きくなるにつれてエッチングシフトが大きくなる傾向がある。表面粗さのＲＭＳを１．０ｎｍ以下にすると、エッチングシフトを１．０μｍ以下に抑えることができる。その結果、ウエットエッチング時間が１８０秒の場合における無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトに近づけることができ、有機絶縁膜上の透明導電膜と無機絶縁膜上の透明導電膜を同時にエッチングすることができる。
【００５６】
また、Ａｒプラズマ処理を３０秒行うことで、透明導電膜１０３と接続電極４８との電気的接続が良好であることが確認されている。その条件下での表面粗さのＲＭＳは０．２８ｎｍである。
【００５７】
また、透明導電膜を成膜した後、熱処理を行う（例えば、１５０℃以上２２０℃以下の温度、より好ましくは２００℃以上２２０℃以下）ことで、エッチングシフトはさらに低下する。例えば、Ａｒプラズマ処理を行った有機絶縁膜の上に透明導電膜を成膜した後、さらに熱処理を行う場合、熱処理を行わない場合と比べてエッチングシフトは約０．１５μｍだけ小さくなる。また、ＣＦ4プラズマ処理を行った有機絶縁膜の上に透明導電膜を成膜した後、さらに熱処理を行う場合は、熱処理を行わない場合と比べてエッチングシフトは約０．０５μｍだけ小さくなる。
【００５８】
図７および図８に示されるように、ウエットエッチング時間およびプラズマ処理時間の増加とともにエッチングシフトは増加するため、エッチングシフトが小さくなるように、プラズマ処理をした有機絶縁膜上の透明導電膜に熱処理をすることは好ましい。
【００５９】
本発明による電極基板の適用例として液晶表示装置を、従来技術の電極基板を適用した液晶表示装置と対比して説明する。ただし、液晶表示装置は、単なる例示にすぎず、本発明は有機絶縁膜および無機絶縁膜の両方の上に透明導電膜を形成した電極基板であればどのような形態であっても適用できる。例えば、エレクトロルミネッセンス素子において、発光領域内では有機絶縁体からなる基板上に陽極として透明導電膜を形成し、他方、端子領域においては無機絶縁体上に透明導電膜を形成するような場合にも本発明を適用することができる。
【００６０】
図１０の工程（Ｉ）〜（ＩＶ）は、本発明による表示領域１５０（図１参照）および周辺領域１６０の周辺端子部（ゲート・コモン接続端子部、ソース接続端子部）におけるプラズマ処理および透明導電膜の形成工程を示す。これらの工程は、図６の工程（ａ）の透明導電膜１５５を形成する前の工程に対応している。
【００６１】
また、表示領域１５０は、図４と同様に、ＴＦＴ部（Ａ側）およびコンタクトホール部（Ａ’側）の両方を図示する。
【００６２】
図１０の工程（Ｉ）では、表示領域において、ＴＦＴ１０８を覆うように有機絶縁膜４９を形成し、コンタクトホール部において、コンタクトホール５０を形成するために有機絶縁膜５０の一部を除去する。
【００６３】
ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０において、絶縁性基板２０上にゲート配線１０５またはコモン配線１０７を形成し、それらを覆うように無機絶縁膜１４４、電極１５４を形成する。
【００６４】
ソース接続端子部１２０において、絶縁性基板２０上に無機絶縁膜１４４を形成し、その上にソース配線１０６が形成される。
【００６５】
表示領域１５０に形成される有機絶縁膜４９としては例えば感光性樹脂が使用される。有機絶縁膜４９はスピン塗布法によって塗布され、フォトリソ工程にて露光され、その後、アルカリ性溶液にて現像される。それにより、接続電極４８を露出するように有機絶縁膜４９の一部を除去し、コンタクトホール５０を形成する。続いて有機絶縁膜４９に対して硬化のために２００℃で熱処理を行う。
【００６６】
工程（ＩＩ）において、表示領域１５０、ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０、ソース接続端子部１２０に酸素プラズマ処理を行う。酸素プラズマ処理は、例えば９０００ｓｃｃｍ、３０００ｍＴｏｒｒにて３０秒間行う。
【００６７】
工程（ＩＩＩ）において、表示領域１５０、ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０、ソース接続端子部１２０上にＣＦ4プラズマ処理またはＡｒプラズマ処理を行う。
【００６８】
ＣＦ4プラズマ処理は、例えば、ＣＦ4ガス４００ｓｃｃｍ、７０ｍＴｏｒｒの雰囲気で、Ｐｏｗｅｒ１０００Ｗにて３０秒間行われる。また、Ａｒプラズマ処理は、Ａｒガス２９０ｓｃｃｍ、１．７Ｐａの雰囲気で、ＲＦＰｏｗｅｒ１．０ｋＷにて３０秒間行われる。
【００６９】
工程（ＩＶ）において、表示領域１５０、ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０、ソース接続端子部１２０上に、後に画素電極１０３または透明電極１５７となる透明導電膜１５５を成膜する。透明導電膜１５５の成膜温度は、例えば有機絶縁膜４９としてアクリル系樹脂を用いている場合、アクリル系樹脂の熱脆化を懸念して、２００℃で成膜する。有機絶縁膜４９として他の材料を用いても、同様の温度で成膜することが好ましい。透明導電膜の成膜は、例えば、枚葉型スパッタ装置を用いて、８００〜１２００Åの厚さで行う。この時の成膜条件の一例は、スパッタガスとしてＯ2、Ａｒ混合ガスを、ターゲットとしてＩｎ2Ｏ3（ＳｎＯ2を５％〜１０％含む）を用い、ガス流量を１００ｓｃｃｍ、ガス圧を０．７Ｐａ、電力を１．３ｋＷと設定する。
【００７０】
図１０に示される工程では、酸素プラズマ処理（工程（ＩＩ））の後にＣＦ4プラズマ処理またはＡｒプラズマ処理（工程（ＩＩＩ））が行われるが、上述したように、単に酸素プラズマ処理だけ、すなわち図１０の工程（ＩＩ）後、工程（ＩＩＩ）を行うことなく工程（ＩＶ）を行ってもよい。或いは酸素プラズマ処理を行わずＣＦ4プラズマ処理またはＡｒプラズマ処理が行う、すなわち図１０の工程（Ｉ）の後、工程（ＩＩ）を行うことなく、工程（ＩＩＩ）、工程（ＩＶ）と続けてもよい。
【００７１】
ただし、酸素プラズマ処理（工程（ＩＩ））を行うことで、コンタクトホール５０のコンタクト抵抗を低減することができる。これは、酸素プラズマ処理により、コンタクトホールに残る残さ、エッチング処理によっても残る材料等を有効に除去されるからである。
【００７２】
上述したようにプラズマ処理を行うことで、図１１の工程（ａ）〜（ｄ）に示されるように有機絶縁膜４９および無機絶縁膜１４４上にそれぞれ、画素電極１０３および透明電極１５７が形成される。本発明による電極基板を作製する方法を示す図１１は、従来の電極基板の形成方法を説明する図６に対応する。
【００７３】
具体的には、図１１の工程（ａ）において、表示領域１５０内の有機絶縁膜４９上、ならびに周辺領域１６０の無機絶縁膜１４４上に透明導電膜１５５を成膜する。
【００７４】
工程（ｂ）において、画素電極および周辺端子部のフォトレジストパターニングを行う。周辺端子部において、透明導電膜１５５を残す部分（すなわち、画素電極１０３または透明電極１５７を形成する部分）上にレジスト１６９を形成する。レジスト１６９は、例えば、東京応化製のノボラック樹脂のポジ型レジストを用いる。
【００７５】
工程（ｃ）において、ウエットエッチングを行い、画素電極および周辺端子部の不必要な透明導電膜１５５を除去する。ウエットエッチングは、例えば４０℃の第２塩化鉄をウエットエッチング液として、１８０秒間行う。エッチング液としては、液温４０℃のＦｅＣｌ3とＨＣｌの混合液が使用される。
【００７６】
工程（ｄ）において、レジスト１６９を剥離する。この時、周辺端子部において透明導電膜１５５よりなる透明電極１５７が形成され、表示領域１５０内において画素電極１０３が形成される。
【００７７】
すなわち、本発明により、図６に示す工程（ｂ）〜（ｄ）と（ｅ）〜（ｇ）とを同時に行うことができる。したがって、製造プロセスが短縮され、その結果、製造コストを下げ、また、製造現場の生産能力を向上させることができる。さらに、フォトレジストパターニング工程が減少するため、パターン不良による歩留まり低下を回避することができ、また、レジストおよび剥離液の使用量が減少する。さらに、有機絶縁膜を剥離液に晒す回数が減少するため、有機絶縁膜の膨潤を少なくすることができ、その結果、パネルの品質信頼性が向上する。
【００７８】
また、ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０において、電極１５４を成膜し、プラズマ処理を行った後に透明導電膜１５５を形成することで、電極１５４と透明導電膜１５５（後の透明電極１５７）とのコンタクト抵抗が低減する。
【００７９】
図１２は、ＣＦ4プラズマ処理時間と、ゲート・コモン接続端子部１１０、１３０における電極１５４と透明導電膜１５５（後の透明電極１５７）の間のコンタクト抵抗との関係を示すグラフである。図１２から、ＣＦ4プラズマ処理を３０秒以上行うことにより、コンタクト抵抗は３桁ほど減少し、安定したコンタクト抵抗が得られることがわかる。また、このことは、ＣＦ4プラズマ処理だけでなく、酸素プラズマ処理またはＡｒプラズマ処理の場合も同様の効果を得ることができる。
【００８０】
また、上述した熱処理を、透明電極１５７となる透明導電膜１５５を成膜した後に行うことで、透明導電膜１５５の結晶性が向上し、無機絶縁膜１４４上の透明電極１５７の抵抗が低減し、その結果、無機絶縁膜１４４上の配線抵抗も低減する。
【００８１】
図１３は、透明導電膜を成膜した後の熱処理のアニール温度（℃）と、無機絶縁膜１４４上の透明導電膜１５５よりなる透明電極１５７の単位面積当たりの抵抗（シート抵抗）（Ω／□）の変化を示す。図１３より、熱処理を行うことでシート抵抗が低減することが理解される。
【００８２】
本実施の形態のようにＣＦ4プラズマ処理またはＡｒプラズマ処理を行った場合、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光装置）などの分析装置により成分分析を行うと、有機絶縁膜の表面層に混入している、プラズマ処理に用いたガスを検出することが可能である。
【００８３】
透明導電膜の結晶粒径を制御することで、有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングレートと無機絶縁膜上の透明導電膜とのエッチングレートとを近づけることができる。
【００８４】
図１４は、透明導電膜をウエットエッチングする時間（分）とエッチングシフト（μｍ）との関係を示すグラフである。図１４のグラフにおいて、有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が約４０ｎｍの場合の結果を●、およびその線形補間を太線で示す。また、無機絶縁膜上の透明導電膜の結果を■、およびその線形補間を細線で示す。ここで、有機絶縁膜としてアクリル樹脂、透明導電膜としてＩＴＯ、無機絶縁膜としてＳｉＮxを使用した。図１４のグラフに示されるように、エッチング時間が３〜５分の場合、有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトは、１．５μｍより小さく、無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトは１．０μｍより小さい。したがって、有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトと無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトとの差が比較的小さいため、所定のエッチング時間で有機絶縁膜上の透明導電膜と無機絶縁膜上の透明導電膜とを同時にエッチングすることが可能である。
【００８５】
図１４のグラフでは、有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径は約４０ｎｍの場合を示したが、結晶粒径の範囲が２０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲であれば、同様に、有機絶縁膜上の透明導電膜と無機絶縁膜上の透明導電膜とのエッチングシフトの差は小さいため、両者を同時にエッチングすることができる。
【００８６】
比較のために、有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が約１００ｎｍの場合の透明導電膜をウエットエッチングする時間（分）とエッチングシフト（μｍ）との関係を示すグラフを図１５に示す。図１５に示されるように、有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトは、エッチング時間が３分〜５分の場合、２．０μｍ以上であり、有機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトは、無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフトと比べて大きく、その差も大きい。したがって、両者を同時にエッチングすることは困難である。
【００８７】
透明導電膜の成膜前にプラズマ処理を行うことで、結晶粒径を制御することができる。透明導電膜の成膜前に酸素プラズマ処理またはＣＦ4プラズマ処理を長時間行うと、有機絶縁膜表面が荒れるため、結晶粒径が大きくなる傾向がある。また、透明導電膜の成膜前にＡｒプラズマ処理を行うと有機絶縁膜表面の粗さが緩和されるため、結晶粒径が小さくなる傾向がある。
【００８８】
図１６は、有機絶縁膜上の透明導電膜のウエットエッチング時間とエッチングシフトとの関係を示すグラフである。有機絶縁膜としてアクリル樹脂、透明導電膜としてＩＴＯを使用し、ウエットエッチング時間は３．０分とした。図１６に示されるように、有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であれば、エッチングシフトは１．０μｍ以下であり、無機絶縁膜上の透明導電膜のエッチングシフト（約０．２μｍ、図１４参照）との差が小さいため、所定のエッチング時間で同時エッチングができる。また、有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の場合、電極として機能するために好適な電気抵抗を有している。有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であれば、さらにエッチングシフトが小さいため、有機絶縁膜上の透明導電膜の制御性は改善される。また、発明者らは、有機絶縁膜上の透明導電膜表面の結晶粒径が６０ｎｍ以上の場合、図１５に示されるようにエッチングシフトは大きく増大し、有機絶縁膜上の透明導電膜と無機絶縁膜上の透明導電膜とのエッチングレートが大きく異なるため、同時エッチングパターニングができなくなることを確認している。
【００８９】
また、逆に有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が２０ｎｍより小さい場合、透明導電膜の粒径が小さすぎて電気抵抗が高くなり、結果として電極として有効に機能しなくなる。また、このように透明導電膜の抵抗が大きい電極基板を液晶表示装置に適用すると、表示領域の画素電極、および、周辺領域のゲート接続端子部、コモン接続端子部、ソース接続端子部の電気抵抗が増加する。とくに、周辺領域のゲート接続端子部、コモン接続端子部、ソース接続端子部の電気抵抗の増加は、高精細・大型液晶表示装置を製造する際に望ましくない。
【００９０】
図１７の工程（ａ）〜（ｅ）を参照して本発明の概略を模式的に説明する。
【００９１】
工程（ａ）において、絶縁性基板１４２０上に、無機絶縁膜１４４４を形成する。絶縁性基板１４２０として、透明ガラスのほかにプラスチック基板を使用できる。プラスチック基板の材料としてポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリレート、ポリエチレンなどが使用される。無機絶縁膜１４４４としては、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮxまたはＴａＯ2を使用し、５００〜５０００Åの厚さで形成する。
【００９２】
工程（ｂ）において、絶縁性基板１４２０上の別の領域に有機絶縁膜１４４９を形成する。有機絶縁膜１４４９としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどを使用し、１００Å〜１ｍｍの厚さで形成する。
【００９３】
その後、プラズマ処理を行う。プラズマ処理のガスとして、Ａｒ、ＣＦ4、酸素が使用できる。
【００９４】
工程（ｃ）において、透明導電膜１４５５をスパッタなどで、絶縁性基板１４２０、無機絶縁膜１４４４、有機絶縁膜１４４９を覆うように成膜する。透明導電膜１４５５として、ＩＴＯを使用してもよい。透明導電膜１４５５は、厚さ５００〜３０００Åで形成する。
【００９５】
工程（ｄ）において、フォトレジスト１４６５をパターニングした後、ウエットエッチングを行い、透明導電膜１４５５のパターニングを行う。フォトレジスト１４６５はノボラック樹脂を使用してもよく、ウエットエッチングのエッチング液として、ＦｅＣｌ3とＨＣｌの混合液またはＨＢｒを使用してもよい。
【００９６】
工程（ｅ）において、無機絶縁膜１４４４、有機絶縁膜１４４９上に所望の形状の透明導電膜１４５５が形成され、電極基板１７００が完成する。この時、無機絶縁膜１４４４上の透明導電膜１４５５と有機絶縁膜１４４９上の透明導電膜１４５５とのエッチングシフトの差は、２μｍ以下であることが望ましいが、これに限定されない。
【００９７】
無機絶縁膜１４４４、有機絶縁膜１４４９の成膜方法は、材料によって適切に選択される。具体的な方法としては、凸版印刷、スクリーン印刷、スピンコータなどがある。また、成膜後、さらに熱処理または紫外線照射を行ってもよい。
【００９８】
このように形成された透明導電膜１４５５と無機絶縁膜１４４４の密着性ならびに透明導電膜１４５５と有機絶縁膜１４４９との密着性は、ピールテストの結果、良好であることがわかった。
【００９９】
上述の説明では、絶縁性基板１４２０上に無機絶縁膜１４４４および有機絶縁膜１４４９を形成する電極基板１７００を示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、図１８に示すように、絶縁性基板１４２０としてプラスチック基板を使用し、その一部の領域に無機絶縁膜１４４４を形成し、無機絶縁膜１４４４とプラスチック基板１４２０上の一部に透明導電膜１４５５を形成する電極基板１８００も範囲に含む。このような電極基板１８００は、無機絶縁膜１４４４上にスイッチング素子等を含む集積回路を組み込み、透明導電膜１４５５は制御を行う電極だけでなく配線としても利用可能である。
【０１００】
【発明の効果】
本発明によれば、透明導電膜の成膜前に適切な条件でプラズマ処理（例えば、Ａｒプラズマ処理、ＣＦ4プラズマ処理、酸素プラズマ処理）を行うことにより、有機絶縁膜領域に接するように形成された透明導電膜と無機絶縁膜領域に接するように形成された透明導電膜を同時にエッチング処理でき、工程の短縮が可能となる。これにより、電極および液晶表示装置の製造コストを低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示装置の構成を模式図である。
【図２】電極基板の上面図である。
【図３】図２の電極基板の表示領域の拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図５】設計寸法と仕上寸法との差をあらわす図である。
【図６】従来の電極基板の作製方法を説明する図である。
【図７】ウエットエッチング時間とエッチングシフトとの関係を示すグラフである。
【図８】プラズマ処理時間とエッチングシフトとの関係を示すグラフである。
【図９】有機絶縁膜上の表面粗さとエッチングシフトとの関係を示すグラフである。
【図１０】透明導電膜を形成する前のプラズマ処理を説明する図である。
【図１１】本発明による電極基板の作製方法を説明する図である。
【図１２】ＣＦ4プラズマ処理時間とコンタクト抵抗との関係を示すグラフである。
【図１３】アニール温度とシート抵抗との関係を示すグラフである。
【図１４】有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が約４０ｎｍの場合のエッチング時間とエッチングシフトとの関係を示すグラフである
【図１５】有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径が約１００ｎｍの場合のエッチング時間とエッチングシフトとの関係を示すグラフである。
【図１６】有機絶縁膜上の透明導電膜の結晶粒径とエッチングシフトとの関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の電極基板作製の概略を説明する図である。
【図１８】本発明の別の実施形態による電極基板を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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