(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂａの酸化物を含むガラス基板の表面を強酸で処理し、該ガラス基板の表面に含まれるＢａを浸出させて該ガラス基板の表面に、Ｂａが欠乏した変質層を形成する工程と、
前記変質層の表面上に金属膜を堆積するとともに、前記変質層内のＢａの抜けた跡に、Ｂａの代わりに、前記金属膜を形成する金属を含有させて、元の変質層の厚さ部分に、導電性を有する透明導電層を形成する工程と、
前記透明導電層上の金属膜を部分的に除去して前記透明導電層を露出させる工程とを含むことを特徴とする透明電極基板の作製方法。
【請求項２】
露出した透明導電層をパターニングし、該透明導電層の露出した領域に、相互に絶縁された複数の透明画素電極を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の透明電極基板の作製方法。
【請求項３】
前記強酸が、過酸化水素水を添加した硫酸、加熱した硝酸、及び加熱した塩酸からなる群より選択された少なくとも１つの酸であることを特徴とする請求項１または２に記載の透明電極基板の作製方法。
【請求項４】
前記透明導電層を露出させる工程では、前記金属膜からなる制御端子及び制御線を残して、前記透明導電層上の金属膜が部分的に除去し、
露出した透明導電層をパターニングして前記透明画素電極を形成する工程では、該透明画素電極を、前記制御端子及び制御線の双方から絶縁して形成することを特徴とする請求項２に記載の透明電極基板の作製方法。
【請求項５】
請求項１に記載の透明電極基板の作製方法を用いて、Ｂａの酸化物を含むガラス基板と、前記ガラス基板の一方の表面上に相互に離隔して複数個形成され、該ガラス基板からＢａを浸出させ、代わりに他の金属を含有させて導電性が付与された透明画素電極と、前記ガラス基板上に前記透明画素電極の各々に対応して形成されており、一対の電流端子と該一対の電流端子間の電流路の開閉制御を行う制御端子とを有し、一方の電流端子が、対応する透明画素電極に接続されたスイッチング素子と、前記ガラス基板上に形成され、前記スイッチング素子の他方の電流端子に信号電圧を印加するための信号線と、前記ガラス基板上に形成され、前記スイッチング素子の制御端子に制御信号を印加するための制御線とを備えた透明電極基板と、該透明電極基板における前記ガラス基板の前記一方の表面に対向するように配置された他の透明基板と、前記他の透明基板の対向面上に形成された透明共通電極と、前記ガラス基板と他のガラス基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置を製造する液晶表示装置の製造方法であって、
Ｂａの酸化物を含むガラス基板の表面を強酸で処理し、該ガラス基板の表面に含まれるＢａを浸出させて該ガラス基板の表面に、Ｂａが欠乏した変質層を形成する工程と、
前記変質層の表面上に金属膜を堆積するとともに、前記変質層内のＢａの抜けた跡に、Ｂａの代わりに、前記金属膜を形成する金属を含有させて、元の変質層の厚さ部分に、導電性を有する透明導電層を形成する工程と、
前記透明導電層上の金属膜を部分的に除去して、該金属膜からなる制御端子及び制御線を残し、前記透明導電層を露出させる工程と、
露出した透明導電層をパターニングし、該透明導電層の露出した領域に、前記制御端子及び制御線の双方から絶縁された複数の透明画素電極を形成する工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
さらに、前記スイッチング素子の前記一方の電流端子と前記透明画素電極とを電気的に接続し、前記透明画素電極にＡｌもしくはＡｌ合金が直接接触する配線を形成する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明電極基板の作製方法及び該透明電極基板の作製方法を用いた液晶表示装置の製造方法に関し、特に前記液晶表示装置が、スイッチング素子を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置である液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の透明画素電極は、透明基板の表面上にＴＦＴを形成した後、基板全面にインジウムすずオキサイド（ＩＴＯ）膜を堆積し、このＩＴＯ膜をパターニングすることにより形成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置の製造コスト削減のために、製造方法の簡略化による工程数の削減が望まれている。従来の液晶表示装置の作成方法では、ＩＴＯ膜の成膜及びパターニングといった透明画素電極を形成するための独立した工程が必要である。このため、工程数の削減には限界がある。
【０００４】
本発明の目的は、製造工程数の削減が可能な透明電極基板の作製方法及びアクティブマトリクス型の液晶表示装置の製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、Ｂａの酸化物を含むガラス基板の表面を強酸で処理し、該ガラス基板の表面に含まれるＢａを浸出させて該ガラス基板の表面に、Ｂａが欠乏した変質層を形成する工程と、前記変質層の表面上に金属膜を堆積するとともに、前記変質層内のＢａの抜けた跡に、Ｂａの代わりに、前記金属膜を形成する金属を含有させて、元の変質層の厚さ部分に、導電性を有する透明導電層を形成する工程と、前記透明導電層上の金属膜を部分的に除去して前記透明導電層を露出させる工程とを含む透明電極基板の作製方法が提供される。
【０００６】
本発明の他の観点によると、本発明の前記透明電極基板の作製方法を用いて、Ｂａの酸化物を含むガラス基板と、前記ガラス基板の一方の表面上に相互に離隔して複数個形成され、該ガラス基板からＢａを浸出させ、代わりに他の金属を含有させて導電性が付与された透明画素電極と、前記ガラス基板上に前記透明画素電極の各々に対応して形成されており、一対の電流端子と該一対の電流端子間の電流路の開閉制御を行う制御端子とを有し、一方の電流端子が、対応する透明画素電極に接続されたスイッチング素子と、前記ガラス基板上に形成され、前記スイッチング素子の他方の電流端子に信号電圧を印加するための信号線と、前記ガラス基板上に形成され、前記スイッチング素子の制御端子に制御信号を印加するための制御線とを備えた透明電極基板と、該透明電極基板における前記ガラス基板の前記一方の表面に対向するように配置された他の透明基板と、前記他の透明基板の対向面上に形成された透明共通電極と、前記ガラス基板と他のガラス基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置を製造する液晶表示装置の製造方法であって、Ｂａの酸化物を含むガラス基板の表面を強酸で処理し、該ガラス基板の表面に含まれるＢａを浸出させて該ガラス基板の表面に、Ｂａが欠乏した変質層を形成する工程と、前記変質層の表面上に金属膜を堆積するとともに、前記変質層内のＢａの抜けた跡に、Ｂａの代わりに、前記金属膜を形成する金属を含有させて、元の変質層の厚さ部分に、導電性を有する透明導電層を形成する工程と、前記透明導電層上の金属膜を部分的に除去して、該金属膜からなる制御端子及び制御線を残し、前記透明導電層を露出させる工程と、露出した透明導電層をパターニングし、該透明導電層の露出した領域に、前記制御端子及び制御線の双方から絶縁された複数の透明画素電極を形成する工程とを含む液晶表示装置の製造方法が提供される。
【０００８】
透明画素電極を形成するための透明導電層の堆積を行うことなく、透明画素電極を形成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して本発明の実施例による液晶表示装置の製造方法を説明する。
【００１０】
図１（Ａ）に示す工程において、Ｂａの酸化物を含むアルミノ硼珪酸ガラス基板１の表面を、過酸化水素水を添加した硫酸で処理し、Ｂａを浸出（リーチング）させる。ガラス基板１から硫酸中にＢａが溶解し、表面にＢａの欠乏した変質層２が形成される。なお、過酸化水素水を添加した硫酸以外の強酸、例えば１２０℃程度に加熱した硝酸または塩酸等を用いてもよい。
【００１１】
図１（Ｂ）に示す工程において、変質層２の表面上に、例えばスパッタリング等により厚さ約１５０ｎｍのＣｒ膜３を堆積する。変質層２内のＢａの抜けた跡にＣｒが入り込み、元の変質層２の厚さ部分に透明導電層２ａが形成される。なお、透明導電層を形成し得るＣｒ以外の金属、例えばＴｉ、Ｍｏ、Ｔａ等の遷移金属やＡｌ等を用いてもよい。
【００１２】
図１（Ｃ）に示す工程において、ＴＦＴのゲート電極を形成すべき領域をレジストパターン４で覆い、Ｃｒ膜３を部分的にエッチングしてゲート電極３ａを残す。Ｃｒ膜のエッチングは、例えば、硝酸と硝酸第２セリウムアンモニウムの混合水溶液を用いて行う。
【００１３】
この時、図１（Ｃ）に示す断面以外の領域において、図の横方向に延在する複数の制御線も同時に形成する。ゲート電極３ａは、対応する１本の制御線に連続する。Ｃｒ膜３のパターニング後、レジストパターン４を除去する。
【００１４】
図１（Ｄ）に示す工程において、ＴＦＴのゲート電極３ａ、制御線（図示せず）、及び透明画素電極を形成すべき領域をレジストパターン５で覆う。レジストパターン５をエッチングマスクとし、エッチャントとして例えば弗酸を用いて透明導電層２ａを部分的にエッチングする。ゲート電極３ａと制御線の双方から絶縁された透明画素電極２ｂが形成される。ゲート電極３ａの下には透明導電層２ｃが残る。
【００１５】
透明導電層２ａのパターニング後、レジストパターン５を除去する。なお、ゲート電極３ａ上に、図１（Ｃ）の工程で用いたレジストパターン４をそのまま残し、さらにレジストパターン５を形成して透明導電層２ａをパターニングしてもよい。
【００１６】
図１（Ｅ）に示す工程において、基板全面を覆うように、ＳｉＮからなる厚さ約４００ｎｍのゲート絶縁膜６、アモルファスシリコンからなる厚さ約３０ｎｍのチャネル層７、及びＳｉＮからなる厚さ約１２０ｎｍのチャネル保護膜８をこの順番に堆積する。
【００１７】
ゲート絶縁膜６の堆積は、例えば、原料ガスとして流量２２０ｓｃｃｍのＳｉＨ4 、流量３９００ｓｃｃｍのＮＨ3 、及び流量２０００ｓｃｃｍのＮ2 を用い、圧力を２１３．３Ｐａ、高周波電力を２５００Ｗ、基板温度を３２０℃としたプラズマ励起型化学気相成長（ＰＥ−ＣＶＤ）により行う。
【００１８】
チャネル層７の堆積は、例えば、原料ガスとして流量１２０ｓｃｃｍのＳｉＨ4 、流量１０００ｓｃｃｍのＨ2 を用い、圧力を１７３．３Ｐａ、高周波電力を１２０Ｗ、基板温度を３１０℃としたＰＥ−ＣＶＤにより行う。
【００１９】
チャネル保護膜８の堆積は、例えば、原料ガスとして流量１６０ｓｃｃｍのＳｉＨ4 、流量９００ｓｃｃｍのＮＨ3 、及び流量２０００ｓｃｃｍのＮ2 を用い、圧力を２１３．３Ｐａ、高周波電力を２１００Ｗ、基板温度を３２０℃としたＰＥ−ＣＶＤにより行う。
【００２０】
図２（Ａ）に示す工程において、チャネル保護膜８をパターニングし、ゲート電極３ａにほぼ対応する領域にチャネル保護膜８ａを残す。チャネル保護膜８のエッチングは、例えば、流量２００〜３００ｓｃｃｍのＣＦ4 もしくはＳＦ6 と流量１００〜１５０ｓｃｃｍのＯ2 を用い、圧力を１Ｔｏｒｒ、高周波電力を２００〜８００Ｗとしたドライエッチングにより行う。
【００２１】
図２（Ｂ）に示す工程において、Ｐがドープされてｎ+ 型にされたアモルファスシリコンからなる厚さ約３０ｎｍのソース／ドレイン層を基板全面に堆積する。このソース／ドレイン層とチャネル層７の２層を同時にパターニングし、ゲート電極３ａ及びその両側近傍領域の上方に、チャネル領域７ａ及びソース／ドレイン層９を形成する。この２層のエッチングは、例えば、エッチングガスとして流量２００〜３００ｓｃｃｍ混合比１：１のＳＦ6 ＋Ｃｌ2 を用い、圧力０．３Ｔｏｒｒ、高周波電力２００〜８００Ｗの条件としたドライエッチングにより行う。
【００２２】
ゲート絶縁膜６に、透明画素電極２ｂの上面の一部を露出させるコンタクトホール１１を形成する。コンタクトホール１１の形成は、流量２００〜３００ｓｃｃｍのＣＦ4 もしくはＳＦ6 と流量１００〜１５０ｓｃｃｍのＯ2 を用い、圧力を１Ｔｏｒｒ、高周波電力を２００〜８００Ｗとしたドライエッチングにより行う。
【００２３】
図２（Ｃ）に示す工程において、下層のＴｉ及び上層のＡｌからなる積層構造を有するＴｉ／Ａｌ配線層を基板全面に堆積する。このＴｉ／Ａｌ配線層とソース／ドレイン層９を以下のようにパターニングする。
【００２４】
ソース／ドレイン層９をチャネル保護膜８ａのほぼ中央で図の左右に分離し、透明画素電極２ｂの反対側に位置するドレイン領域９Ｄと透明画素電極２ｂ側に位置するソース領域９Ｓを形成する。Ｔｉ／Ａｌ配線層により、ソース領域９Ｓと透明画素電極２ｂとを接続するソース配線１０Ｓ、ドレイン領域９Ｄを覆うドレイン電極１０Ｄ、及びドレイン電極１０Ｄに連続し図の紙面に垂直な方向に延在する信号線１０Ｌが形成される。
【００２５】
Ｔｉ／Ａｌ層及びソース／ドレイン層９のエッチングは、例えば、エッチングガスとして流量２００〜３００ｓｃｃｍ混合比１：１のＣｌ2 ＋ＢＣｌ3 を用い、圧力０．１Ｔｏｒｒ、高周波電力１．１〜１．５ｋＷの条件としたドライエッチングにより行う。
【００２６】
図２（Ｃ）に示す工程の後、ＳｉＮからなる厚さ約３３０ｎｍの保護膜を堆積し、この保護膜の上に配向膜を形成する。保護膜の堆積は、例えば、原料ガスとして流量１６０ｓｃｃｍのＳｉＨ4 、流量１０００ｓｃｃｍのＮＨ3 、及び流量２１００ｓｃｃｍのＮ2 を用い、圧力を２１３．３Ｐａ、高周波電力を２０００Ｗ、基板温度を２５０℃としたＰＥ−ＣＶＤにより行う。
【００２７】
図３は、上記実施例による液晶表示装置の概略を示す部分平面図である。図３の一点鎖線Ａ−Ａにおける断面図が、図２（Ｃ）に対応する。複数の制御線３Ｌが図３の横方向に延在し、複数の信号線１０Ｌが縦方向に延在している。制御線３Ｌと信号線１０Ｌの交差箇所に対応してＴＦＴ２０が配置されている。相互に隣接する２本の制御線３Ｌと２本の信号線１０Ｌによって囲まれた領域に透明画素電極２ｂが配置されている。ＴＦＴ２０のゲート、ドレイン、及びソースは、それぞれ対応する制御線３Ｌ、信号線１０Ｌ、及び透明画素電極２ｂに接続されている。
【００２８】
上記実施例によると、アルミノ硼珪酸ガラス基板の表面を強酸で処理して変質させ、この変質層に導電性を付与して透明画素電極が得られる。このため、従来、透明画素電極として用いられていたＩＴＯ膜の堆積を行う工程を省略することができる。
【００２９】
上記実施例では、図２（Ｃ）に示す工程において、ＴＦＴのソース領域９Ｓと透明画素電極２ｂとの接続を、ＴｉとＡｌを積層したソース配線１０Ｓにより接続しているが、ソース配線１０ＳをＡｌもしくはＡｌ合金の単層膜としてもよい。透明画素電極としてＩＴＯを用い、ＩＴＯ膜とＡｌとを直接接触させると、電気陰性度の差による電池効果によりＩＴＯが還元され、透明画素電極が黒化してしまう場合があった。本実施例の場合には、透明画素電極とＡｌとの電位陰性度の差が比較的小さいため、透明画素電極にＡｌを直接接触させてもこのような問題は生じにくい。Ａｌの単層膜にすることにより、より低抵抗化が可能になる。
【００３０】
上記実施例では、ガラス基板としてアルミノ硼珪酸ガラスを用いた場合を説明したが、表面に導電性を付与し得る変質層が形成されるガラス基板であればその他の基板を用いてもよい。例えば、硼珪酸ガラス等を用いてもよい。
【００３１】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＩＴＯ膜の成膜を行うことなく透明画素電極を形成することができる。このため、製造工程及び製造コストの削減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するための基板断面図である。
【図２】本発明の実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するための基板断面図である。
【図３】本発明の実施例による液晶表示装置の概略を示す部分平面図である。
【符号の説明】
１  ガラス基板
２  変質層
２ａ、２ｃ  透明導電層
２ｂ  透明画素電極
３  Ｃｒ膜
３ａ  ゲート電極
３Ｌ  制御線
４、５  レジストパターン
６  ゲート絶縁膜
７  チャネル層
８、８ａ  チャネル保護膜
９  ソース／ドレイン層
９Ｄ  ドレイン領域
９Ｓ  ソース領域
１０Ｄ  ドレイン電極
１０Ｓ  ソース配線
１０Ｌ  信号線
１１  コンタクトホール
２０  ＴＦＴ
【図１】
0003865823.tif 000002
【図２】
0003865823.tif 000003
【図３】
0003865823.tif 000004