(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に、少なくともカラーフィルタ、オーバーコート層が形成され、該オーバーコート層上にＴＦＴ素子、透明画素電極が形成された液晶表示装置用電極板の製造方法において、該ＴＦＴ素子の形成に際し、
１）オーバーコート層上にゲート電極を形成し、該ゲート電極上にプラズマＣＶＤを用いてカラーフィルタの耐熱温度以下の温度でシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）を成膜し、
２）パルスレーザーによって水素減圧下で該シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）をアニールしてゲート絶縁膜を形成し、
３）該ゲート絶縁膜上に光アシストプラズマＣＶＤを用いてカラーフィルタの耐熱温度以下の温度でアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜を成膜し、
４）パルスレーザーによって水素減圧下で該アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜をアニールして半導体層を形成し、
５）該半導体層上にパシベーション層、オーミック層、ソース電極、およびドレイン電極を形成し、
ＴＦＴ素子を形成することを特徴とする液晶表示装置用電極板の製造方法。
【請求項２】
前記シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）の成膜において、全成膜時間の後１／３時間の水素濃度は、前２／３時間の水素濃度１に対し水素濃度１／３〜１／２で成膜することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用電極板の製造方法。
【請求項３】
前記ガラス基板がシリコン基板であることを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の液晶表示装置用電極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用電極板に関するものであり、特に、基板上のカラーフィルタ、オーバーコート層上にＴＦＴ素子が形成された液晶表示装置用電極板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同一基板上にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチング素子とカラーフィルタを形成することは、対向基板の簡略化や、双方の電極板を貼り合わせる際の位置ずれや寸法ずれを防ぐ意味からも望ましいことと考えられ、この構成を実現する試みが為されてきた。しかしながら、例えば、ＴＦＴ素子と透明画素電極が形成された電極板上にカラーフィルタを形成するといった構成の場合においては、カラーフィルタの存在に起因する諸々の不具合が発生していた。
【０００３】
すなわち、透明画素電極と対向電極との間にカラーフィルタが加わるので新たな電圧損失が発生し、液晶駆動の応答性の劣化を招くという問題が生じる。
そこで、電圧損失を防ぐためカラーフィルタ上に透明画素電極を設けると、透明画素電極とＴＦＴ素子との導通はスルーホールを介して行うことになり、工程が煩雑なものとなる。
【０００４】
一方、例えば、カラーフィルタが形成された電極板上にＴＦＴ素子と透明画素電極を形成するといった構成の場合においては、プラズマＣＶＤを用いてシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）を成膜する際に、基板温度は通常３００℃〜３５０℃の高温で成膜するが、カラーフィルタが既に形成されてあるので、基板温度は２５０℃以上には上げないで成膜することになる。
基板温度が２５０℃以下では、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）やアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜の性能は良好なものとはならず、従って、良好な特性のＴＦＴ素子は得られない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものあり、カラーフィルタが形成されたガラス基板上にＴＦＴ素子と透明画素電極を形成するといった構成の液晶表示装置用電極板の製造において、耐熱性のない顔料を用いたカラーフィルタであっても、すなわち、カラーフィルタを変色、或いは褪色させない低い基板温度で成膜し、ＴＦＴ素子を形成しても、ＴＦＴ素子の特性の低下を少なくすることのできる液晶表示装置用電極板の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラス基板上に、少なくともカラーフィルタ、オーバーコート層が形成され、該オーバーコート層上にＴＦＴ素子、透明画素電極が形成された液晶表示装置用電極板の製造方法において、該ＴＦＴ素子の形成に際し、
１）オーバーコート層上にゲート電極を形成し、該ゲート電極上にプラズマＣＶＤを用いてカラーフィルタの耐熱温度以下の温度でシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）を成膜し、
２）パルスレーザーによって水素減圧下で該シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）をアニールしてゲート絶縁膜を形成し、
３）該ゲート絶縁膜上に光アシストプラズマＣＶＤを用いてカラーフィルタの耐熱温度以下の温度でアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜を成膜し、
４）パルスレーザーによって水素減圧下で該アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜をアニールして半導体層を形成し、
５）該半導体層上にパシベーション層、オーミック層、ソース電極、およびドレイン電極を形成し、
ＴＦＴ素子を形成することを特徴とする液晶表示装置用電極板の製造方法である。
【０００７】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用電極板の製造方法において、前記シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）の成膜において、全成膜時間の後１／３時間の水素濃度は、前２／３時間の水素濃度１に対し水素濃度１／３〜１／２で成膜することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用電極板の製造方法である。
【０００８】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用電極板の製造方法において、前記ガラス基板がシリコン基板であることを特徴とする液晶表示装置用電極板の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による液晶表示装置用電極板の製造方法によって製造した液晶表示装置用電極板の一実施例を示す部分断面図である。図１に示すように、この液晶表示装置用電極板は、ガラス基板（１１）上に、ブラックマトリックス（２１）、カラーフィルタ（２０）、オーバーコート層（４１）が順次に形成され、オーバーコート層（４１）上にＴＦＴ素子（３０）、及び透明画素電極（３１）が形成されたものである。
ＴＦＴ素子（３０）は、ゲート電極（３３）、ゲート絶縁膜（３４）、半導体層（３５）、パシベーション層（３６）、オーミック層（３７）、ソース電極（３８）、およびドレイン電極（３９）で構成されている。
また、ドレイン電極（３９）は透明画素電極（３１）に接続している。
【００１０】
カラーフィルタ（２０）に用いる色素としては、染料よりも耐熱性に優れる顔料が用いられる。この顔料を分散させる媒体は、カラーフィルタの骨格成分となる樹脂であり、この樹脂は耐熱性のある樹脂が望ましい。具体的には、耐熱温度２３０〜２５０℃のアクリレート樹脂やポリイミド樹脂が挙げられる。
【００１１】
また、オーバーコート層（４１）は、カラーフィルタ表面の段差や微細な凹凸を緩和するため、また、カラーフィルタからの溶出物を遮蔽するためのものであって、表面の平坦化、及び溶出物の遮蔽をすることで、この上に形成されるＴＦＴ素子や、透明画素電極の特性に好結果をもたらす。
オーバーコート層の材料としては、カラーフィルタに用いられる樹脂と同様の耐熱性樹脂のほか、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）等の透明無機物質を用いることができる。
耐熱性樹脂の上に透明無機物質を積層する複層構造にしたオーバーコート層であっても良い。
【００１２】
ＴＦＴ素子（３０）の形成は、先ず、オーバーコート層上に形成したゲート電極（３３）上にゲート絶縁膜（３４）を形成する。
ゲート絶縁膜（３４）の形成は、下方にあるカラーフィルタを変色、或いは褪色させないように、カラーフィルタの耐熱温度以下の基板温度で、プラズマＣＶＤを用いてシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）を成膜し、この膜を水素減圧下、カラーフィルタの耐熱温度以下の基板温度で、パルスレーザーによってアニールして形成する。
【００１３】
プラズマＣＶＤを用いてシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）を成膜する際に、基板温度は通常、３００℃〜３５０℃で成膜するが、カラーフィルタを変色、或いは褪色させないように、カラーフィルタの耐熱温度以下の２５０℃以下の基板温度で成膜するので、シリコン窒化膜（ＳｉＮx ）は水素濃度の高いものとなりシリコン窒化膜（ＳｉＮx ）の性能は良好なものではない。
本発明におけるアニールは、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）の成膜後に水素減圧下で、パルスレーザーによってアニールするものであり、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）表面の水素濃度を低くし、良好な性能に近づける。
【００１４】
パルスレーザーとしては、例えば、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）、或いはＱスイッチ付きＹＡＧレーザーの第３高調波（波長３３０ｎｍ近辺）などの短波長のパルスレーザーを用いる。
短波長を用いるのは、膜の内部にまでエネルギーが入り内部までが加熱されてしまうのを回避するためである。また、パルスにすることにより、膜の表面のみを加熱及び冷却することができる。すなわち、短波長のパルスレーザーを用い、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）の表面のみを温度３５０℃〜４００℃に上昇させるものである。
【００１５】
また、本発明においては、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）の成膜において、全成膜時間の後１／３時間の水素濃度は、前２／３時間の水素濃度１に対し水素濃度１／３〜１／２で成膜することを特徴とする。
前記のように、基板温度２５０℃以下で成膜したシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）の水素濃度は高く、このままパルスレーザーによってアニールを行うと、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）が突沸して剥がれてしまうことがある。このようなシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）の剥離を回避するために、予め、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）の表層の水素濃度を低くしておくことが好ましい。
【００１６】
次に、ゲート絶縁膜（３４）の形成に続き、ゲート絶縁膜（３４）上に半導体層（３５）を形成する。
半導体層（３５）の形成は、下方にあるカラーフィルタを変色、或いは褪色させないように、カラーフィルタの耐熱温度以下の基板温度で、光アシストプラズマＣＶＤを用いてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜を成膜し、この膜を水素減圧下、カラーフィルタの耐熱温度以下の基板温度で、パルスレーザーによってアニールして形成する。
【００１７】
アシストする光源としては、例えば、低圧水銀灯の波長１８５ｎｍ、或いは波長２５４ｎｍの紫外線、または、例えば、キセノンのエキシマＵＶランプ（波長１７２ｎｍ）、ＫｒＣｌ（波長２２１ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）などの単一波長のエキシマレーザーが用いられる。
【００１８】
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜の成膜は、基板温度２５０℃以下で、上記アシストする光の照射下で行われるが、膜の性能は十分に良好なものではない。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜の成膜後に、水素減圧下でパルスレーザーによってアニールすることにより、良好な性能に近づけたものとする。
パルスレーザーとしては、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）へのアニールに用いるパルスレーザーと同様のものが用いられる。
【００１９】
次に、パシベーション層（３６）、オーミック層（３７）、ソース電極（３８）、およびドレイン電極（３９）を形成し、ＴＦＴ素子を得る。
【００２０】
尚、前記シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）の形成後、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜の成膜時に、全成膜時間の前１／４時間は光アシストプラズマＣＶＤで成膜し、後３／４時間は光アシストなしのプラズマＣＶＤで成膜することによって、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜へのアニールが不要な場合もある。
【００２１】
【実施例】
以下に、本発明による液晶表示装置用電極板の製造方法の実施例を説明する。＜実施例１＞
（感光性着色組成物の調製）
アクリル樹脂（メタクリル酸２０部、ブチルアクリレート３０部、ブチルメタクリレート５０部をエチルセロソルブ３００部に溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル０．７部を加えて７０℃、５時間反応により得られたアクリル樹脂）を樹脂濃度２０％になるようにエチルセロソルブで希釈した。
【００２２】
この希釈樹脂５０ｇに対し顔料１２．３ｇ、分散剤１．３ｇ、溶剤としてシへキサノン３６．４ｇを添加して３本ロールで十分混練して赤の着色樹脂（ペースト）を作製した。同様に希釈樹脂４５ｇに対して顔料１５ｇ、分散剤１．１ｇ、溶剤としてシクロへキサノン３８．９ｇを添加して３本ロールで十分混練して緑の着色樹脂（ペースト）を作製した。そして、さらに希釈樹脂５０ｇに対し顔料９．５ｇ、分散剤１．０ｇ、溶剤としてシクロへキサノン３９．５ｇを添加して３本ロールで十分混練して青の着色樹脂（ペースト）を作製した。
【００２３】
以下に顔料を示す。
［赤用］
顔料（チバスペシャルティ社製：クロモフタルレッドＡ３Ｂ（Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７）１２．３ｇ。
［緑用］                                          ・
顔料リオノールグリーン６Ｙ−５０１（東洋インキ製造（株）製：Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６）１５．Ｏｇ。
［青用］
顔料リオノールブルーＬ６７００Ｆ（ＢＡＳＦ社製：Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６）９．５ｇ。
【００２４】
各着色樹脂（ペースト）５０ｇに対してジペンタエリスリトールペンタアクリト５ｇ、２−メチルー１−（４−（メチルチオ）フエニル）−２−モルホリノープロパン−１−オン０．８ｇ、メトキシスチリルトリアジン０．２ｇ、さらに、先に合成した希釈樹脂３ｇ、さらにプロピレングリコールジメチルアセテート４１ｇを加えて良く攪拌し各色の感光性着色組成物とした。
【００２５】
（カラーフィルタの作製）
先ず、ブラックマトリックスが形成されたガラス基板（１１）上に赤色の感光性着色組成物をスピンコートし乾燥させた。７０℃２０分プレベーク後、液晶表示素子の１画素と同じ画素サイズのマスクを用いて４００ｍＪ／ｃｍ2 露光した。２．５％炭酸ナトリウムの水溶液で現像し水洗し、さらに水洗、乾燥後２３０℃３０分でベーク乾燥して赤色のパターンを得た。ベーク後の膜厚は１．２μｍであった。
【００２６】
次に、緑色の感光性着色組成物をスピンコートし乾燥させた。以下赤色と同様のプロセスにて膜厚１．２μｍの緑色のパターンを得た。さらに、青色の感光性着色組成物をスピンコートし乾燥させた。以下前色と同様のプロセスにて膜厚１．２μｍの青色のパターンを得、赤色、緑色、青色のパターンで構成するカラーフィルタ（２０）をブラックマトリックス（２１）が形成されたガラス基板（１１）上に作製した。
【００２７】
（液晶表示装置用電極板の作製）
次に、ガラス基板（１１）上のアクリレート樹脂を樹脂成分とするカラーフィルタ（２０）上に、アクリル系樹脂のオーバーコート層（４１）を形成し、この上にクロムのゲート電極（３３）と、ＩＴＯ（酸化インジウム−スズ）の透明画素電極（３１）をパターン形成した。
【００２８】
次に、図３に示すブロック図に従い、第一成膜室（５２）にてシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）をプラズマＣＶＤで厚さ０．５μｍに形成した。
ここでは、基板温度は２３０℃、水素を１７０ｓｃｃｍ、水素で希釈した１０％シラン（ＳｉＨ4：１０％、Ｈ2：９０％）を流量５０ｓｃｃｍ、同じく水素希釈のアンモニアを流量３４ｓｃｃｍで反応室内に供給し、圧力１ｔｏｒｒ、負荷電力１８０Ｗ、堆積速度０．１ｎｍ／ｓｅｃにて８０分間の成膜を行った。
この８０分間の成膜時間の内、前半の６０分間は上記条件にて、また、後半の２０分間は上記条件における水素を略１／３とした条件にて成膜を行った。
【００２９】
この際、２３０℃という低温成膜を実現するため、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ、４００Ｗ）により形成した水素ラジカル（Ｈ*）（水素２０ｓｃｃｍ）をＳｉＮｘのプラズマＣＶＤ中に導入した。これは、図２に示すように、発振器（７１）からのマイクロ波を導波管（７２）に導き、この導波管（７２）の途中から水素を供給することで水素ラジカルを生成し、これをＣＶＤチャンバー（７３）内で主にガラス基板に向けて供給するものである。
【００３０】
次に、第一アニール室（５３）にて水素減圧下（０．１ｔｏｒｒ）、パルスレーザーによるアニールを行った。シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）の表面のみ温度が３５０℃〜４００℃に上昇するよう、短波長のパルスレーザーの照射にて行いゲート絶縁膜（３４）を形成した。
パルスレーザーとしては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）を用いた。
【００３１】
次に、第二成膜室（５４）にてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜を光アシストプラズマＣＶＤにて厚さ０．０５μｍに形成した。ここでは、基板温度は２３０℃、光アシストの光源として低圧水銀灯（波長１８５ｎｍ）、水素で希釈した１０％シラン（ＳｉＨ4：１０％、Ｈ2：９０％）を流量３００ｓｃｃｍで反応室内に供給し、圧力１ｔｏｒｒ、負荷電力６０Ｗ、堆積速度０．１ｎｍ／ｓｅｃにて成膜を行った。
【００３２】
次に、第二アニール室（５５）にて水素減圧下（０．１ｔｏｒｒ）、パルスレーザーによるアニールを行った。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜の表面のみ温度が３５０℃〜４００℃に上昇するよう、短波長のパルスレーザーの照射にて行い半導体層（３５）を形成した。
パルスレーザーとしては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）を用いた。
【００３３】
続いて、第三成膜室（５６）にてシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）のパシベーション層（３６）を同様にしてプラズマＣＶＤで厚さ０．５μｍに形成した。この際にも、水素ラジカル（Ｈ*）（水素２０ｓｃｃｍ）をＳｉＮｘのプラズマＣＶＤ中に導入した。
ここでは、ＴＦＴ素子のゲート電極（３３）と、ソース電極（３８）、ドレイン電極（３９）が重なる部分の界面が特性上重要であるため、上記のようにゲート絶縁膜（３４）とアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層は必ず連続形成し、パシベーション層（３６）も続いて連続形成することが望ましい。
【００３４】
この後、フォトレジストをパターン耐蝕膜とする反応性イオンエッチングをＣＦ4ガス中にて行ってゲート絶縁膜（３４）、アモルファスシリコン層、およびパシベーション層（３６）を所望のパターンとした。
続いて、フォトレジストをパターン耐蝕膜とし、パシベーション層（３６）に、同様に反応性イオンエッチングをＣＦ4ガス中にて行って長方形のスルーホールを２箇所形成し、ここにオーミック層（３７）をプラズマＣＶＤにて厚さ０．０５μｍに形成した。
【００３５】
ここで、基板温度は２３０℃、水素を１５０ｓｃｃｍと、水素で希釈した１０％シラン（ＳｉＨ4：１０％、Ｈ2：９０％）を流量３００ｓｃｃｍ、水素希釈１０００ｐｐｍのＰＨ3を流量９０ｓｃｃｍで反応室内に供給し、圧力１ｔｏｒｒ、負荷電力６０Ｗ、堆積速度０．０６ｎｍ／ｓｅｃにて成膜を行った。
次いでソース電極（３８）とドレイン電極（３９）を金属アルミニウム膜にて厚さ０．８μｍにスパッタリングにて成膜し、ウエットエッチングにてパターン形成した。
【００３６】
このあと、全面にポリイミドの配向膜を塗布し、ラビング工程を経て、対向電極板と対向させて位置合わせをしながら貼り合わせ、液晶を両電極板の間に注入し、密封して液晶表示装置とした。得られた液晶表示装置は、欠陥画素や色ムラなどは発生せず高品位な画面が得られた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、カラーフィルタが形成されたガラス基板上にＴＦＴ素子を形成する際に、ゲート電極上にプラズマＣＶＤを用いてカラーフィルタの耐熱温度以下の温度でシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）を成膜し、該シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）をパルスレーザーによって水素減圧下でアニールしてゲート絶縁膜を形成し、該ゲート絶縁膜上に光アシストプラズマＣＶＤを用いてカラーフィルタの耐熱温度以下の温度でアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜を成膜し、該アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜をパルスレーザーによって水素減圧下でアニールして半導体層を形成し、該半導体層上にパシベーション層、オーミック層、ソース電極、およびドレイン電極を形成してＴＦＴ素子を形成するので、カラーフィルタを変色、或いは褪色させない低い基板温度で成膜し、ＴＦＴ素子を形成しても、ＴＦＴ素子の特性の低下を少なくすることのできる液晶表示装置用電極板の製造方法となる。
【００３８】
また、本発明は、上記液晶表示装置用電極板の製造方法において、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）の成膜の際に、全成膜時間の後１／３時間の水素濃度は、前２／３時間の水素濃度１に対し水素濃度１／３〜１／２で成膜するので、パルスレーザーによるアニールを行ってもシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）が突沸して剥がれることのない液晶表示装置用電極板の製造方法となる。
【００３９】
また、本発明は、上記液晶表示装置用電極板の製造方法において、ガラス基板に代わりシリコン基板を用いることにより、反射型液晶表示装置用として好適な電極板の製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置用電極板の製造方法によって製造した液晶表示装置用電極板の一実施例を示す部分断面図である。
【図２】本発明に用いる水素ラジカル供給部を示す説明図である。
【図３】実施例１におけるＴＦＴ素子の形成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１１・・ガラス基板
１２・・対向基板
２０・・カラーフィルタ
２１・・ブラックマトリックス
３１・・透明画素電極
３３・・ゲート電極
３４・・ゲート絶縁膜
３５・・半導体層
３６・・パシベーション層
３７・・オーミック層
３８・・ソース電極
３９・・ドレイン電極
４１・・オーバーコート層
５０・・基板搬出入室
５１・・ロードロック室
５２・・第一成膜室
５３・・第一アニール室
５４・・第二成膜室
５５・・第二アニール室
５６・・第三成膜室
５７・・アンロードロック室
７１・・発振器
７２・・導波管
７３・・ＣＶＤチャンバー
【図１】
0004010180.tif 000002
【図２】
0004010180.tif 000003
【図３】
0004010180.tif 000004