JP5159558B2 - Manufacturing method of display device - Google Patents
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Description
本発明は、液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイなどに代表される表示装置(薄型電子表示装置)の製造方法に関するものである。詳細には、本発明は、酸化物透明導電膜と反射電極用のAl合金膜が直接接続されてなる構造を備えた表示装置の製造方法であって、該Al合金膜のパターニング時のアルカリ腐食を有効に抑制できるものである。以下では、液晶ディスプレイを代表例として挙げて説明するが、これに限定する趣旨ではない。 The present invention relates to a method for manufacturing a display device (thin electronic display device) represented by a liquid crystal display, an organic electroluminescence (EL) display, or the like. Specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a display device having a structure in which an oxide transparent conductive film and an Al alloy film for a reflective electrode are directly connected, and alkaline corrosion during patterning of the Al alloy film. Can be effectively suppressed. In the following, a liquid crystal display will be described as a representative example, but the present invention is not limited to this.
液晶ディスプレイは、液晶パネルの背後に設置された照明装置(バックライト)からの光を光源として用いる透過型表示装置と、反射電極を備え、周囲光を用いる反射型表示装置と、透過型と反射型の両タイプを兼ね備えた半透過型表示装置と、に大別される。 A liquid crystal display includes a transmissive display device that uses light from a lighting device (backlight) installed behind a liquid crystal panel as a light source, a reflective display device that includes ambient light, and a transmissive and reflective type. And a transflective display device having both types.
このうち、半透過型表示装置は、バックライトの光を透過させる機能と、表示装置の表面からの入射光(周囲光)を反射電極で反射する機能の両機能を備えており、昼間は周囲光を利用して消費電力を節約し、室内や夜間では、必要に応じバックライトを使用して表示を行うなど、使用環境に応じて透過モードによる表示と反射モードによる表示を行うことができる。 Of these, the transflective display device has both the function of transmitting the light of the backlight and the function of reflecting the incident light (ambient light) from the surface of the display device with the reflective electrode. Power can be saved by using light, and display in the transmissive mode and in the reflective mode can be performed according to the usage environment, such as using a backlight when necessary indoors or at night.
図1を参照しながら、代表的な半透過型液晶表示装置の構成および動作原理を説明する。尚、図1は、後記する特許文献2に開示された図2に対応する。 With reference to FIG. 1, the configuration and operation principle of a typical transflective liquid crystal display device will be described. FIG. 1 corresponds to FIG. 2 disclosed in Patent Document 2 described later.
図1に示すように、半透過型液晶表示装置11は、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下「TFT」と呼ぶ。)基板21と、TFT基板21に対向して配置された対向基板15と、TFT基板21と対向基板15との間に配置され、光変調層として機能する液晶層23とを備えている。対向基板15は、カラーフィルター(図示せず)を含み、カラーフィルター上には、透明な共通電極13が形成されている。一方、TFT基板21は、画素電極19および、スイッチング素子や走査線信号線を含む配線部(図示せず)を有している。 As shown in FIG. 1, a transflective liquid crystal display device 11 includes a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) substrate 21, a counter substrate 15 disposed to face the TFT substrate 21, and a TFT A liquid crystal layer 23 is provided between the substrate 21 and the counter substrate 15 and functions as a light modulation layer. The counter substrate 15 includes a color filter (not shown), and a transparent common electrode 13 is formed on the color filter. On the other hand, the TFT substrate 21 has a pixel electrode 19 and a wiring portion (not shown) including switching elements and scanning line signal lines.
図1に示す通り、画素電極19の画素領域Pは、透過領域Aと反射領域Cとから構成されており、透過領域Aは透明画素電極(酸化物透明導電膜)19aを、また反射領域Cは透明画素電極19aと反射電極19bを備えている。透過モードでは、TFT基板21の下部に配置されたバックライト41の光Fを光源として使用する。バックライト41から出射した光は、透明画素電極19aおよび透過領域Aを介して液晶層23に入射し、透明画素電極19aと共通電極13との間に形成される電界によって、液晶層23における液晶分子の配列方向が制御されるしくみとなっている。一方、反射モードでは、外部の自然光または人工光(周囲光)Bが光源として利用される。対向基板15に入射した周囲光Bは、反射電極19bで反射され、反射電極19bと共通電極13との間に形成される電界によって、液晶層23における液晶分子の配列方向が制御されるしくみとなっている。 As shown in FIG. 1, the pixel region P of the pixel electrode 19 is composed of a transmissive region A and a reflective region C. The transmissive region A includes a transparent pixel electrode (oxide transparent conductive film) 19a and a reflective region C. Comprises a transparent pixel electrode 19a and a reflective electrode 19b. In the transmissive mode, the light F of the backlight 41 disposed below the TFT substrate 21 is used as a light source. The light emitted from the backlight 41 enters the liquid crystal layer 23 through the transparent pixel electrode 19a and the transmission region A, and the liquid crystal in the liquid crystal layer 23 is generated by an electric field formed between the transparent pixel electrode 19a and the common electrode 13. It is a mechanism to control the molecular orientation. On the other hand, in the reflection mode, external natural light or artificial light (ambient light) B is used as a light source. Ambient light B incident on the counter substrate 15 is reflected by the reflective electrode 19b, and the arrangement direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 23 is controlled by the electric field formed between the reflective electrode 19b and the common electrode 13. It has become.
透明画素電極19aは、可視光領域に高い透過性を有する酸化物透明導電膜から形成されており、代表的には、酸化インジウム(In2O3)中に酸化錫(SnO)が10質量%程度含まれる酸化インジウム錫(ITO)や、酸化インジウム中に酸化亜鉛が10質量%程度含まれる酸化インジウム亜鉛(IZO)などの酸化物透明導電膜から形成されている。 The transparent pixel electrode 19a is formed of an oxide transparent conductive film having high transparency in the visible light region, and typically, 10% by mass of tin oxide (SnO) in indium oxide (In 2 O 3 ). It is formed from an oxide transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO) contained to a certain extent and indium zinc oxide (IZO) containing about 10% by mass of zinc oxide in indium oxide.
また、反射電極19bは、反射率の高い金属材料で構成されている。反射率のみを考慮すれば、Ag(銀)が理想的な材料であるが、薄型電子表示装置においては、作製プロセスにおける水分吸着や大気暴露などによる異常酸化を抑制する観点からや材料コスト低減の観点から、純AlやAl−Ni合金などのAl合金(以下、これらをまとめて「Al系合金」と呼ぶ。)が典型的な材料として用いられている。Al系合金は、電気抵抗率も低いため、配線材料として極めて有用である。 The reflective electrode 19b is made of a metal material having a high reflectance. Considering only the reflectance, Ag (silver) is an ideal material. However, in thin electronic display devices, it is possible to reduce material costs from the viewpoint of suppressing abnormal oxidation due to moisture adsorption or atmospheric exposure in the manufacturing process. From the viewpoint, Al alloys such as pure Al and Al—Ni alloys (hereinafter collectively referred to as “Al-based alloys”) are used as typical materials. Al-based alloys are extremely useful as wiring materials because of their low electrical resistivity.
しかしながら、酸化物透明導電膜と反射電極用Al系合金膜をこの順に積層後、Al系合金膜をパターニングするため、フォトレジストのアルカリ現像液である水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(TMAH)に浸漬させると、腐食が発生することが判明した。特に、酸化物透明導電膜のパターン端でこの腐食が著しい傾向にあることがわかった。 However, after laminating the oxide transparent conductive film and the Al-based alloy film for the reflective electrode in this order, the Al-based alloy film is immersed in tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (TMAH), which is an alkaline developer of photoresist, in order to pattern the Al-based alloy film. It was found that corrosion occurred. In particular, it has been found that this corrosion tends to be remarkable at the pattern edge of the oxide transparent conductive film.
上記腐食は、電解質溶液であるTMAH水溶液が、Al系合金膜に生成したピンホールや貫通粒界に沿って酸化物透明導電膜との界面まで浸入し、電気的に接触している酸化物透明導電膜とAl系合金膜のうち、電極電位の低いAl系合金膜が腐食されて溶出し、酸化物透明導電膜が黒化する、いわゆるガルバニック腐食である。 The above corrosion is caused by the TMAH aqueous solution, which is an electrolyte solution, penetrating into the interface with the oxide transparent conductive film along the pinholes and penetrating grain boundaries generated in the Al-based alloy film and electrically contacting the oxide transparent This is so-called galvanic corrosion in which an Al-based alloy film having a low electrode potential is corroded and eluted out of the conductive film and the Al-based alloy film, and the oxide transparent conductive film is blackened.
ガルバニック腐食は、上記ITO膜などの酸化物透明導電膜とAl系合金膜のように、異種金属間の電極電位差が大きい場合に生じるといわれている。TMAH水溶液中のAg/AgCl標準電極に対する電極電位は、下記表1に示す通り、アモルファス−ITO(a−ITO)が約−0.17V、ポリ−ITO(p−ITO)が約−0.19Vであるのに対し、純Alは約−1.93Vと非常に低い。 Galvanic corrosion is said to occur when the electrode potential difference between dissimilar metals is large, such as an oxide transparent conductive film such as the ITO film and an Al alloy film. As shown in Table 1 below, the electrode potential for the Ag / AgCl standard electrode in the TMAH aqueous solution is about -0.17 V for amorphous-ITO (a-ITO) and about -0.19 V for poly-ITO (p-ITO). On the other hand, pure Al is very low at about -1.93V.
表示装置において、上記の様なガルバニック腐食が生じると、様々な不具合、例えば酸化物透明導電膜の黒化、それによる画素の黒化、配線細り・断線などのパターン形成不良、Al系合金膜と酸化物透明導電膜との接触抵抗の増大、それによる表示(点灯)不良などが生じる。 When the galvanic corrosion as described above occurs in the display device, various defects such as blackening of the oxide transparent conductive film, resulting in blackening of the pixels, pattern formation defects such as wiring thinning and disconnection, and Al-based alloy film An increase in contact resistance with the oxide transparent conductive film, resulting in display (lighting) failure, and the like.
よって従来の表示装置においては、前記図1に示す通り、反射電極19bを構成するAl系合金膜と、透明画素電極19aを構成するITO膜やIZO膜などの酸化物透明導電膜との間に、上記表1に示す通り、ITO膜との電極電位差がAl系合金膜よりも小さいMo等からなるバリアメタル層51が形成されている。例えば特許文献1や特許文献2では、Al系合金膜と酸化物透明導電膜との間にMoやCrなどのバリアメタル層51を介在させている。しかしながら、バリアメタル層を介在させる方法は、製造工程が煩雑になって生産コストの上昇を招くなどの問題がある。 Therefore, in the conventional display device, as shown in FIG. 1, between the Al-based alloy film constituting the reflective electrode 19b and the oxide transparent conductive film such as the ITO film and the IZO film constituting the transparent pixel electrode 19a. As shown in Table 1, a barrier metal layer 51 made of Mo or the like having an electrode potential difference with the ITO film smaller than that of the Al-based alloy film is formed. For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, a barrier metal layer 51 such as Mo or Cr is interposed between an Al-based alloy film and an oxide transparent conductive film. However, the method of interposing the barrier metal layer has problems such as a complicated manufacturing process and an increase in production cost.
そこで、バリアメタル層の形成を省略でき、Al系合金膜を透明画素電極に直接接触させることの可能な「ダイレクトコンタクト技術」が検討されている。ダイレクトコンタクト技術では、高い表示品位の表示装置が得られるように、電極材料であるAl系合金膜と透明画素電極との接触抵抗が低く、かつ耐熱性に優れていることが要求される。 In view of this, a “direct contact technique” in which the formation of the barrier metal layer can be omitted and the Al-based alloy film can be brought into direct contact with the transparent pixel electrode has been studied. The direct contact technology is required to have a low contact resistance between the Al-based alloy film, which is an electrode material, and the transparent pixel electrode, and to have excellent heat resistance so that a display device with high display quality can be obtained.
本願出願人も、本発明のように酸化物透明導電膜と反射電極用Al合金膜が直接接続された構造を有する表示装置を対象とするものではないが、関連のダイレクトコンタクト技術として、特許文献3に記載の方法を提案している。特許文献3には、Au、Ag、Zn、Cu、Ni、Sr、Ge、Sm、およびBiよりなる群から選ばれる少なくとも一種の合金元素を0.1〜6原子%含むAl合金膜の配線材料が開示されている。 The applicant of the present application is not intended for a display device having a structure in which an oxide transparent conductive film and an Al alloy film for a reflective electrode are directly connected as in the present invention. 3 is proposed. Patent Document 3 discloses an Al alloy film wiring material containing 0.1 to 6 atomic% of at least one alloy element selected from the group consisting of Au, Ag, Zn, Cu, Ni, Sr, Ge, Sm, and Bi. Is disclosed.
上記のAl合金膜を用いれば、当該Al合金膜と透明画素電極との界面に導電性の合金元素含有析出物が形成され、酸化アルミニウム等の絶縁物質の生成が抑制されるため、接触抵抗を低減することができる。また、合金元素の添加量が上記範囲内であれば、Al合金自体の電気抵抗率も低く抑えられる。更に、上記のAl合金膜にNd、Y、Fe、Coの少なくとも一種の合金元素を更に添加すれば、ヒロック(コブ状の突起物)の生成が抑えられ、耐熱性が向上する。上記合金元素の析出物は、基板上にAl合金膜をスパッタリング法などによって成膜した後、150〜400℃(好ましくは200〜350℃)で15分〜1時間程度加熱(アニーリング)処理することによって得られる。 If the Al alloy film is used, a conductive alloy element-containing precipitate is formed at the interface between the Al alloy film and the transparent pixel electrode, and generation of an insulating material such as aluminum oxide is suppressed. Can be reduced. Moreover, if the addition amount of the alloy element is within the above range, the electrical resistivity of the Al alloy itself can be kept low. Furthermore, if at least one alloy element of Nd, Y, Fe, Co is further added to the Al alloy film, generation of hillocks (cove-like projections) can be suppressed, and heat resistance can be improved. The alloy element precipitate is formed by forming an Al alloy film on the substrate by sputtering or the like, and then heating (annealing) at 150 to 400 ° C. (preferably 200 to 350 ° C.) for 15 minutes to 1 hour. Obtained by.
この様な成分組成のAl合金膜を反射電極に採用すれば、前記表1に示す通り、ITO膜との電極電位差は純Al膜よりも小さくなるが、それでもMo等と比較して電極電位差は大きく、ガルバニック腐食を十分に抑えることは難しい。よって、酸化物透明導電膜と反射電極用Al合金膜が直接接続された構造を有する表示装置の製造方法として、製造工程での腐食環境下における腐食を十分に抑制すべく、独自の方法を確立する必要があると考える。
本発明の目的は、酸化物透明導電膜(例えばITO膜等)の上に反射電極用のAl合金膜が直接接続された構造を有する表示装置(例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等)の製造過程において、TMAH水溶液などのアルカリ現像液に曝された場合に、上記Al合金膜の腐食を有効に抑制することのできる表示装置の製造方法を提供することにある。また本発明は、純アルミニウムと同等の反射率を示すと共に高耐熱性をも示す反射電極を備えた、表示装置の製造方法を提供することも目的とする。 An object of the present invention is to manufacture a display device (for example, a liquid crystal display or an organic EL display) having a structure in which an Al alloy film for a reflective electrode is directly connected to an oxide transparent conductive film (for example, an ITO film). The present invention provides a method of manufacturing a display device capable of effectively suppressing corrosion of the Al alloy film when exposed to an alkaline developer such as a TMAH aqueous solution. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a display device including a reflective electrode that exhibits a reflectance equivalent to that of pure aluminum and also exhibits high heat resistance.
本発明に係る表示装置の製造方法とは、酸化物透明導電膜の上に反射電極用のAl合金膜が直接接続されてなる構造を備えた表示装置の製造方法であって、基板上に前記酸化物透明導電膜を形成する第1の工程と、前記酸化物透明導電膜を150℃以上に5分間以上加熱して結晶質とする第2の工程と、前記酸化物透明導電膜上に前記Al合金膜を形成する第3の工程とを包含し、前記Al合金膜は、Niを0.1〜4原子%含有するAl合金からなるところに特徴を有する。 The method for manufacturing a display device according to the present invention is a method for manufacturing a display device having a structure in which an Al alloy film for a reflective electrode is directly connected on an oxide transparent conductive film. A first step of forming an oxide transparent conductive film, a second step of heating the oxide transparent conductive film to 150 ° C. or more for 5 minutes or longer to form a crystalline state, and the oxide transparent conductive film on the oxide transparent conductive film And a third step of forming an Al alloy film, wherein the Al alloy film is characterized by being made of an Al alloy containing 0.1 to 4 atomic% of Ni.
前記Al合金膜は、更に、La、Mg、Cr、Mn、Ru、Rh、Pt、Pd、Ir、Ce、Pr、Gd、Tb、Dy、Nd、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Y、Fe、Co、Sm、Eu、Ho、Er、Tm、Yb、およびLuよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を合計で0.1〜2原子%含有するAl合金からなるものであってもよい。 The Al alloy film further includes La, Mg, Cr, Mn, Ru, Rh, Pt, Pd, Ir, Ce, Pr, Gd, Tb, Dy, Nd, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Made of an Al alloy containing 0.1 to 2 atomic% in total of at least one element selected from the group consisting of W, Y, Fe, Co, Sm, Eu, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu It may be.
更に、第4の工程として、前記Al合金膜にパターニングを施す工程を包含し、該パターニングを、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて行う場合に、本発明の効果が存分に発揮される。 Further, the fourth step includes a step of patterning the Al alloy film, and when the patterning is performed using an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution, the effects of the present invention are fully exhibited.
本発明には、上記方法で製造された表示装置であって、酸化物透明導電膜の上に反射電極用のAl合金膜が直接接続されてなる構造を備え、かつ前記酸化物透明導電膜が結晶質であるところに特徴を有する表示装置も含まれる。 The present invention is a display device manufactured by the above method, comprising a structure in which an Al alloy film for a reflective electrode is directly connected on an oxide transparent conductive film, and the oxide transparent conductive film comprises A display device characterized by being crystalline is also included.
本発明によれば、表示装置の製造過程において、酸化物透明導電膜(例えばITO膜)の上に形成された反射電極用Al合金膜のパターニングの際に、該Al合金膜がTMAH水溶液等のアルカリ現像液に曝されても腐食が抑制され、結果として、酸化物透明導電膜と反射電極を構成するAl合金膜との接触抵抗低減等を達成できる。また、本発明の表示装置は、純アルミニウムと同等の反射率および高耐熱性を示す反射電極を備えている。よって表示装置として、従来よりも性能のより高い液晶ディスプレイや有機ELディスプレイを提供することができる。 According to the present invention, during patterning of an Al alloy film for a reflective electrode formed on an oxide transparent conductive film (for example, an ITO film) in the manufacturing process of a display device, the Al alloy film is made of a TMAH aqueous solution or the like. Corrosion is suppressed even when exposed to an alkali developer, and as a result, reduction in contact resistance between the oxide transparent conductive film and the Al alloy film constituting the reflective electrode can be achieved. In addition, the display device of the present invention includes a reflective electrode exhibiting the same reflectance and high heat resistance as pure aluminum. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display or an organic EL display having higher performance than conventional display devices.
本発明者らは、反射電極が、Alを主成分(組成比で94原子%以上)とするAl合金膜からなり、かつ酸化物透明導電膜上に直接接続した構造を有する表示装置の製造過程において、反射電極用Al合金膜のパターニング時の、フォトレジストのアルカリ現像液(TMAH水溶液等)によるAl合金膜の腐食(ガルバニック腐食)を有効に抑制すべく鋭意研究を重ねてきた。そして本願出願人は、既に、上記反射電極用Al合金膜の成膜時に基板を所定の条件で加熱するか、または、Al合金膜の成膜後、該Al合金膜を所定の条件で加熱することにより、ガルバニック腐食を抑制する技術を提案している(特願2007−335004号)。上記技術では、更に、反射電極用Al合金膜として、Al−Ni系を中心とした多元系Al合金材を用いることで、純Al膜に匹敵する導電性および反射率と、純Al膜では望めない優れた耐熱性を兼備できることも示している。 The present inventors have manufactured a display device in which the reflective electrode is made of an Al alloy film containing Al as a main component (composition ratio of 94 atomic% or more) and directly connected on the oxide transparent conductive film. In this study, the inventors have conducted extensive research to effectively suppress the corrosion (galvanic corrosion) of the Al alloy film caused by the alkaline developer of the photoresist (TMAH aqueous solution or the like) during the patterning of the Al alloy film for the reflective electrode. The applicant of the present invention has already heated the substrate under predetermined conditions when forming the Al alloy film for the reflective electrode, or after heating the Al alloy film, heated the Al alloy film under the predetermined conditions. Therefore, a technique for suppressing galvanic corrosion has been proposed (Japanese Patent Application No. 2007-33004). In the above technique, the Al alloy film for the reflective electrode is made of a multi-component Al alloy material centering on Al-Ni, so that the conductivity and reflectivity comparable to the pure Al film and the pure Al film can be expected. It also shows that it can combine excellent heat resistance.
本発明者らは、この様な技術を提案した上で更に、上記腐食を確実に抑制するための別の手段についても検討を行った。上述した通り、ガルバニック腐食は、TMAH水溶液が反射電極用Al合金膜に形成されたピンホールや貫通粒界を通じ、酸化物透明導電膜と反射電極の界面まで浸入することにより生じる。よって、反射電極に生じるピンホールや貫通粒界を抑制し、TMAH水溶液が酸化物透明導電膜と反射電極の界面に浸入しないようにすることで、ガルバニック腐食を抑制する、との着想のもと、その達成手段について検討したところ、上記Al合金膜成膜時の基板となる酸化物透明導電膜を結晶質とすれば、その上に形成されるAl合金膜が、緻密化すること(具体的には、結晶粒が微細になったり、ピンホールレスとなる等)がわかった。 In addition to proposing such a technique, the present inventors further studied another means for reliably suppressing the corrosion. As described above, the galvanic corrosion occurs when the TMAH aqueous solution penetrates to the interface between the oxide transparent conductive film and the reflective electrode through pinholes and through grain boundaries formed in the Al alloy film for the reflective electrode. Therefore, the idea of suppressing galvanic corrosion by suppressing pinholes and through-grain boundaries generated in the reflective electrode and preventing the TMAH aqueous solution from entering the interface between the transparent oxide conductive film and the reflective electrode. As a result of studying the means for achieving the above, if the oxide transparent conductive film which becomes the substrate when forming the Al alloy film is made crystalline, the Al alloy film formed on the oxide conductive film becomes dense (specifically In other words, it was found that the crystal grains became fine or pinholeless).
このことを、図2を用いて説明する。図2(a)は、非晶質(アモルファス)である酸化物透明導電膜とその上に形成されたAl合金膜(反射電極)の模式断面図である。この図2(a)に示す通り、酸化物透明導電膜が非晶質(アモルファス)であると、Al合金膜の成膜初期過程にスパッタ粒子の成長核があまり形成されず、該成長核の密度が小さくなるため、形成されるAl合金膜がポーラスな膜質となり、ピンホールや貫通粒界が形成され易くなると考えられる。これに対し、図2(b)は、結晶質である酸化物透明導電膜とその上に形成されたAl合金膜(反射電極)の模式断面図であるが、この図2(b)に示す通り、酸化物透明導電膜が結晶質であると、Al合金膜の成膜初期過程で上記成長核が多く形成され、該成長核の密度が高くなるため、形成されるAl合金膜は、ピンホールや貫通粒界の抑制された緻密なものとなると考えられる。尚、図2(a)における酸化物透明導電膜中の点線はアモルファス状態であることを、また図2(b)中の酸化物透明導電膜中の点線は多結晶状態であることを視覚的に表現したものである。 This will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of an amorphous oxide transparent conductive film and an Al alloy film (reflecting electrode) formed thereon. As shown in FIG. 2 (a), when the oxide transparent conductive film is amorphous, the growth nuclei of sputtered particles are not formed so much during the initial film formation process of the Al alloy film. Since the density is reduced, the formed Al alloy film has a porous film quality, and it is considered that pinholes and through grain boundaries are easily formed. On the other hand, FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of a crystalline oxide transparent conductive film and an Al alloy film (reflecting electrode) formed thereon, which is shown in FIG. 2B. As described above, when the oxide transparent conductive film is crystalline, many of the growth nuclei are formed in the initial process of forming the Al alloy film, and the density of the growth nuclei is increased. It is considered that the holes and through grain boundaries are suppressed and become dense. Note that the dotted line in the oxide transparent conductive film in FIG. 2A is in an amorphous state, and the dotted line in the oxide transparent conductive film in FIG. 2B is visually in a polycrystalline state. It is expressed in
この様に、ピンホールや貫通粒界の抑制されたAl合金膜が反射電極用として形成されることにより、該Al合金膜のパターニング工程でのTMAHによるレジスト現像時に、該Al合金膜のガルバニック腐食を抑制できる。また、上記の通り、酸化物透明導電膜を結晶化することで、酸化物透明導電膜の表面電位が変動して、仕事関数が増加[=反射電極(Al合金膜)との電極電位差が縮小]するため、上記ガルバニック腐食を抑制する効果が得られることもわかった。 Thus, by forming an Al alloy film with suppressed pinholes and through grain boundaries for the reflective electrode, galvanic corrosion of the Al alloy film during resist development by TMAH in the patterning process of the Al alloy film. Can be suppressed. In addition, as described above, by crystallizing the oxide transparent conductive film, the surface potential of the oxide transparent conductive film fluctuates and the work function increases [= the electrode potential difference with the reflective electrode (Al alloy film) decreases. Therefore, it was also found that the effect of suppressing the galvanic corrosion can be obtained.
上記結晶化の程度については、X線回折、電子線回折での回折パターンにより、結晶質/非晶質の判別を行うことができる。具体的には、後述する実施例に示す通り、例えばITO膜の場合、回折角30°と35°にピークが確認されたものは結晶質と判断し、回折角30°と35°にピークは確認されないが、回折角32°あたりにブロードなピークが確認されるものについては非晶質と判断した。 The degree of crystallization can be determined as crystalline / amorphous based on diffraction patterns in X-ray diffraction and electron beam diffraction. Specifically, as shown in the examples to be described later, for example, in the case of an ITO film, it is determined that a crystal having a peak at diffraction angles of 30 ° and 35 ° is crystalline, and peaks at diffraction angles of 30 ° and 35 ° Although not confirmed, those having a broad peak around a diffraction angle of 32 ° were judged to be amorphous.
そして、酸化物透明導電膜の上記結晶化を具現化するため、更に検討したところ、表示装置の製造方法において、
基板上に前記酸化物透明導電膜を形成する第1の工程と;
前記酸化物透明導電膜を、150℃以上に5分間以上加熱して結晶質とする第2の工程と;
前記酸化物透明導電膜上に前記Al合金膜を形成する第3の工程と;
を包含すればよいことを見出した。この様に本発明の方法は、酸化物透明導電膜を150℃以上に5分間以上加熱して結晶質とした後、該酸化物透明導電上にAl合金膜を形成する点に特徴がある。上記加熱は200℃以上で行うことが好ましい。一方、上記加熱温度が高すぎても、下層部の平坦な膜の変質・損傷を招くため、加熱温度は400℃以下とするのがよい。より好ましくは350℃以下である。
And, in order to embody the above crystallization of the oxide transparent conductive film, further examination, in the manufacturing method of the display device,
A first step of forming the oxide transparent conductive film on a substrate;
A second step in which the transparent oxide conductive film is heated to 150 ° C. or higher for 5 minutes or longer to be crystalline;
A third step of forming the Al alloy film on the oxide transparent conductive film;
It was found that it should be included. As described above, the method of the present invention is characterized in that after the oxide transparent conductive film is heated to 150 ° C. or higher for 5 minutes or longer to be crystalline, an Al alloy film is formed on the oxide transparent conductive film. The heating is preferably performed at 200 ° C. or higher. On the other hand, even if the heating temperature is too high, the flat film in the lower layer is deteriorated and damaged. Therefore, the heating temperature is preferably 400 ° C. or lower. More preferably, it is 350 degrees C or less.
また、上記温度での加熱の時間が短すぎても、十分に結晶化が図れないことから、上記温度での加熱時間は5分間以上(好ましくは10分間以上)とする。一方、加熱時間が長すぎても製造時間が増大し、スループットの低下を招くことから、上記温度での加熱時間は60分間以下(より好ましくは30分間以下)とすることが好ましい。 In addition, even if the heating time at the above temperature is too short, sufficient crystallization cannot be achieved. Therefore, the heating time at the above temperature is set to 5 minutes or more (preferably 10 minutes or more). On the other hand, if the heating time is too long, the manufacturing time increases and the throughput is lowered. Therefore, the heating time at the above temperature is preferably 60 minutes or less (more preferably 30 minutes or less).
加熱雰囲気は、真空(例えば、真空度≦3×10−4Pa)、または窒素雰囲気等とすればよい。 The heating atmosphere may be a vacuum (for example, a degree of vacuum ≦ 3 × 10 −4 Pa), a nitrogen atmosphere, or the like.
酸化物透明導電膜としては、ITO膜、IZO膜、ITZO膜等、幾つか種類があるが、本発明の方法が、上記条件で加熱して酸化物透明導電膜の結晶化を図る点に特徴を有していることから、酸化物透明導電膜として、上記条件で加熱することにより結晶化が促進される特性を有するものがよい。この様な観点からは、加熱による結晶化がIZO膜よりも十分に促進されるITO膜やITZO膜が好ましい。 There are several types of oxide transparent conductive films such as ITO film, IZO film, ITZO film, etc., but the method of the present invention is characterized in that the oxide transparent conductive film is crystallized by heating under the above conditions. Therefore, it is preferable that the oxide transparent conductive film has a characteristic that crystallization is promoted by heating under the above conditions. From such a viewpoint, an ITO film or an ITZO film in which crystallization by heating is more sufficiently promoted than the IZO film is preferable.
前記第2の工程は、酸化物透明導電膜の結晶性向上を目的に行う加熱であってもよいし、他の目的で行う加熱が、上記温度・時間を満たすものであってもよい。他の目的で行う加熱として、酸化物透明導電膜にパターニングを施した後、反射電極として、例えば液晶セル内部拡散反射膜を製造する工程の一部で加熱する場合が挙げられる。 The second step may be heating performed for the purpose of improving the crystallinity of the oxide transparent conductive film, or heating performed for another purpose may satisfy the above temperature and time. As heating performed for other purposes, after patterning the oxide transparent conductive film, as the reflective electrode, for example, heating may be performed in a part of a process of manufacturing a liquid crystal cell internal diffuse reflective film.
ここで、液晶セル内部拡散反射膜について説明する。従来より、反射電極として導電性金属からなる鏡面反射膜が用いられており、この鏡面反射膜が反射板としての機能と電極としての機能を兼ね備えているが、この反射膜の表面を鏡面でなく凹凸とし、拡散反射としての機能を持たせることで、反射機能をより高める場合がある。この様に表面が凹凸の反射電極を用いれば、前方散乱板や透過型拡散ホログラムなどを不要とすることができる。その結果、前方散乱板を併用する場合に問題となる、前方散乱板と反射膜の間のガラス基板の存在による視差や入射光の後方散乱によるコントラスト低下を回避することができる。 Here, the liquid crystal cell internal diffuse reflection film will be described. Conventionally, a specular reflective film made of a conductive metal has been used as a reflective electrode, and this specular reflective film has both a function as a reflector and a function as an electrode, but the surface of the reflective film is not a mirror surface. In some cases, the reflection function is further enhanced by providing irregularities and the function of diffuse reflection. If a reflective electrode having an uneven surface is used in this way, a front scattering plate, a transmission type diffusion hologram, or the like can be eliminated. As a result, it is possible to avoid parallax due to the presence of the glass substrate between the front scattering plate and the reflection film, and a decrease in contrast due to back scattering of incident light, which becomes a problem when the front scattering plate is used together.
反射電極の表面に凹凸を形成する方法としては、例えば、
(1)加熱やサンブラスト等により金属薄膜の表面を荒らす方法、
(2)金属と熱膨張率の異なる有機薄膜を加熱しながら金属薄膜を形成することにより微細な凹凸(しわ)を得る方法、
(3)SiO2等の無機薄膜に凹凸上のテーパーエッチングを施し、その上に金属薄膜を形成する方法、
(4)感光性樹脂等を用いて凹凸形状を有する絶縁層を作製し、その上に金属薄膜を形成する方法等が挙げられ、実用的には(4)の方法が用いられている。
As a method of forming irregularities on the surface of the reflective electrode, for example,
(1) A method of roughening the surface of a metal thin film by heating or sun blasting,
(2) A method of obtaining fine irregularities (wrinkles) by forming a metal thin film while heating an organic thin film having a different thermal expansion coefficient from that of the metal,
(3) A method of forming a metal thin film thereon by subjecting an inorganic thin film such as SiO 2 to taper etching on the unevenness,
(4) An insulating layer having a concavo-convex shape is prepared using a photosensitive resin and the like, and a method of forming a metal thin film on the insulating layer, and the method (4) is practically used.
(4)の具体的な方法として、次の様な方法が挙げられる。まず、感光性樹脂をスピンコートし、円形状のパターン孔があいたフォトマスクを用いて露光、現像することにより、円形状凸部パターンを有する絶縁層を形成する。その後、パターン上端角部を加熱することにより軟化させ丸みを持たせる。さらに同じ感光性樹脂を、上記円形状凸部パターン上にスピンコートし、露光、現像した後、ドレイン電極上にコンタクトホールを形成する、その上に酸化物透明導電膜、反射電極(Al合金膜)を順次形成することにより、液晶セル内部拡散反射膜が得られる。 Specific methods of (4) include the following methods. First, a photosensitive resin is spin-coated, and exposure and development are performed using a photomask having a circular pattern hole to form an insulating layer having a circular convex pattern. Thereafter, the upper corner portion of the pattern is heated to soften and round. Further, the same photosensitive resin is spin-coated on the circular convex pattern, exposed and developed, and then a contact hole is formed on the drain electrode. An oxide transparent conductive film and a reflective electrode (Al alloy film) are formed thereon. ) Are sequentially formed to obtain a liquid crystal cell internal diffuse reflection film.
この場合、上記他の目的で加熱を行う場合として、上記反射電極(Al合金膜)を酸化物透明導電膜上に成膜するときに、ステージ(酸化物透明導電膜)を加熱した状態で該Al合金膜の成膜を行うことが挙げられる。 In this case, as a case where heating is performed for the other purpose, when the reflective electrode (Al alloy film) is formed on the oxide transparent conductive film, the stage (oxide transparent conductive film) is heated in the state. For example, an Al alloy film is formed.
本発明は、上記のように酸化物透明導電膜を形成後、該酸化物透明導電膜を上記条件で加熱し結晶質としてから、該酸化物透明導電膜上にAl合金膜を形成するところに最大の特徴があり、第2の工程におけるその他の条件は特に問わない。また、酸化物透明導電膜を形成する第1の工程や、酸化物透明導電膜上にAl合金膜を形成する第3の工程は、公知の方法を適切に選択して採用すればよい。 In the present invention, after forming an oxide transparent conductive film as described above, the oxide transparent conductive film is heated under the above conditions to be crystalline, and then an Al alloy film is formed on the oxide transparent conductive film. There is the greatest feature and other conditions in the second step are not particularly limited. Moreover, what is necessary is just to select and employ | adopt a well-known method appropriately for the 1st process of forming an oxide transparent conductive film, and the 3rd process of forming an Al alloy film on an oxide transparent conductive film.
尚、第3の工程において、上述した特願2007−335004号で提案している通り、所定の条件でAl合金膜の成膜時に基板を加熱するか、または、第3の工程の後、即ちAl合金膜の成膜後に、該Al合金膜を所定の条件で加熱することによって、ガルバニック腐食をより確実に抑制することもできる。 In the third step, as proposed in Japanese Patent Application No. 2007-33004 mentioned above, the substrate is heated at the time of forming the Al alloy film under a predetermined condition, or after the third step, that is, After the Al alloy film is formed, the galvanic corrosion can be more reliably suppressed by heating the Al alloy film under predetermined conditions.
本発明は、上記第1の工程、第2の工程、および第3の工程を含むものであり、例えば第1の工程で形成した酸化物透明導電膜に、公知の方法でパターニングを施してから、第2の工程として、該パターニングされた酸化物透明導電膜を上記条件で加熱し、次いで、第3の工程の通りAl合金膜を成膜してから、形成されたAl合金膜にパターニングを施す方法が挙げられる。 The present invention includes the first step, the second step, and the third step. For example, the oxide transparent conductive film formed in the first step is patterned by a known method. As a second step, the patterned oxide transparent conductive film is heated under the above conditions, and then an Al alloy film is formed as in the third step, and then the formed Al alloy film is patterned. The method of giving is mentioned.
上記第1〜3の工程以外の工程については、特に問わず、通常の方法を採用することができる。 About processes other than the said 1st-3rd process, a normal method can be employ | adopted regardless of especially.
尚、本発明は、反射電極用のAl合金膜を形成後(即ち、酸化物透明導電膜とAl合金膜を直接接続させる状態とした後)、第4の工程として、該Al合金膜にパターニングを施すべくTMAH水溶液に曝す場合に、その効果が存分に発揮される。パターニングのその他の条件(レジストの種類や、エッチングの方法等)については、通常の方法を採用すればよい。 In the present invention, after the Al alloy film for the reflective electrode is formed (that is, after the oxide transparent conductive film and the Al alloy film are directly connected), the Al alloy film is patterned as the fourth step. When exposed to an aqueous solution of TMAH in order to perform the treatment, the effect is fully exhibited. For other patterning conditions (resist type, etching method, etc.), a normal method may be employed.
本発明では、反射電極用Al合金膜として、Niを0.1〜4原子%含有するAl合金からなるものを用いる。Niは、酸化物透明導電膜との接触抵抗の低減作用を有するほか、耐熱性の向上作用も有している。Al合金膜にNiを添加することによって、酸化物透明導電膜との接触抵抗が低下する理由は、Al合金膜と酸化物透明導電膜の界面(接触界面)に、Alの拡散を防止し得るNi含有析出物が形成されるためと考えられる。 In the present invention, the Al alloy film for the reflective electrode is made of an Al alloy containing 0.1 to 4 atomic% of Ni. Ni has an effect of reducing contact resistance with the oxide transparent conductive film, and also has an effect of improving heat resistance. The reason why the contact resistance with the oxide transparent conductive film is reduced by adding Ni to the Al alloy film is that Al diffusion can be prevented at the interface (contact interface) between the Al alloy film and the oxide transparent conductive film. This is probably because Ni-containing precipitates are formed.
Ni含有量は、上述した接触抵抗の低減作用および耐熱性向上作用を有効に発揮させるため、0.1原子%以上とする。一方、Ni含有量が4原子%を超えると、Al合金膜の反射率および電気抵抗率が低くなり、実用に供し得なくなる。そこでAl合金膜中のNi含有量を、0.1原子%以上(好ましくは0.2原子%以上)、4原子%以下(好ましくは2.0原子%以下)と定めた。本発明において、Al合金膜の残部は、Alおよび不可避不純物からなる。 The Ni content is set to 0.1 atomic% or more in order to effectively exhibit the above-described contact resistance reducing effect and heat resistance improving effect. On the other hand, if the Ni content exceeds 4 atomic%, the reflectance and electrical resistivity of the Al alloy film are lowered and cannot be put to practical use. Therefore, the Ni content in the Al alloy film is determined to be 0.1 atomic% or more (preferably 0.2 atomic% or more) and 4 atomic% or less (preferably 2.0 atomic% or less). In the present invention, the balance of the Al alloy film is made of Al and inevitable impurities.
更には、La、Mg、Cr、Mn、Ru、Rh、Pt、Pd、Ir、Ce、Pr、Gd、Tb、Dy、Nd、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Y、Fe、Co、Sm、Eu、Ho、Er、Tm、Yb、およびLuよりなる群(グループX)から選択される少なくとも一種の元素(第3元素)を合計で0.1〜2原子%含有させたAl合金膜を用いてもよい。 Furthermore, La, Mg, Cr, Mn, Ru, Rh, Pt, Pd, Ir, Ce, Pr, Gd, Tb, Dy, Nd, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Y, Fe , Co, Sm, Eu, Ho, Er, Tm, Yb, and at least one element selected from the group consisting of Lu (group X) (third element) is contained in a total amount of 0.1 to 2 atomic%. An Al alloy film may be used.
上記グループXの元素は、Al合金膜の耐熱性向上に寄与する元素(耐熱性向上元素)である。詳しくは、グループXの少なくとも1種を含有させることによって、加熱時に、Al合金膜表面のヒロック(コブ状の突起物)の形成を有効に防止することができる。これらの元素は、単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。 The group X element is an element that contributes to improving the heat resistance of the Al alloy film (heat resistance improving element). Specifically, the inclusion of at least one of group X can effectively prevent the formation of hillocks (cove-like projections) on the surface of the Al alloy film during heating. These elements may be used alone or in combination of two or more.
このような耐熱性向上作用を十分に発揮させるには、グループXに属する元素の含有量を合計で0.1原子%以上とするのが好ましく、より好ましくは合計で0.2原子%以上である。しかし、グループXに属する元素の含有量が過剰になると、Al合金膜自体の電気抵抗率が上昇する。そこで、グループXに属する元素の含有量は合計で2原子%以下とするのがよく、より好ましくは合計で0.8原子%以下である。 In order to sufficiently exhibit such heat resistance improving effect, the total content of elements belonging to Group X is preferably 0.1 atomic% or more, more preferably 0.2 atomic% or more in total. is there. However, when the content of elements belonging to group X becomes excessive, the electrical resistivity of the Al alloy film itself increases. Therefore, the total content of elements belonging to Group X is preferably 2 atomic percent or less, and more preferably 0.8 atomic percent or less.
高耐熱性および低電気抵抗率を併せて実現させること等を考慮すると、グループXに属する元素の中でも、La、Gd、TbおよびMnが好ましく、Laがより好ましい。 In consideration of realizing high heat resistance and low electrical resistivity together, among the elements belonging to Group X, La, Gd, Tb and Mn are preferable, and La is more preferable.
Al合金膜の成膜方法としては、代表的には、スパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法が挙げられる。スパッタリング法とは、基板と、形成しようとする薄膜と同種の材料から構成されるスパッタリングターゲット(ターゲット材)との間でプラズマ放電を形成し、プラズマ放電によってイオン化した気体をターゲット材に衝突させることによってターゲット材の原子をたたき出し、基板上に積層させて薄膜を作製する方法である。スパッタリング法は、真空蒸着法やアークイオンプレーティング(AIP:Arc Ion Plating)法と異なり、ターゲット材と同じ組成の薄膜を形成できるという
メリットを有している。特に、スパッタリング法で成膜されたAl合金膜は、平衡状態で固溶し得ないNdなどの合金元素を固溶でき、薄膜として優れた性能を発揮するなどの利点を有している。ただし、本発明は上記に限定する主旨ではなく、Al合金膜の成膜方法に通常用いられる方法を適宜採用することができる。
A typical method for forming the Al alloy film is a sputtering method using a sputtering target. In the sputtering method, a plasma discharge is formed between a substrate and a sputtering target (target material) made of the same material as the thin film to be formed, and a gas ionized by the plasma discharge is caused to collide with the target material. In this method, atoms of the target material are knocked out and stacked on a substrate to produce a thin film. Unlike the vacuum vapor deposition method and the arc ion plating (AIP) method, the sputtering method has an advantage that a thin film having the same composition as the target material can be formed. In particular, an Al alloy film formed by a sputtering method has an advantage that it can dissolve an alloy element such as Nd that cannot be dissolved in an equilibrium state, and exhibits excellent performance as a thin film. However, the gist of the present invention is not limited to the above, and a method usually used for a method of forming an Al alloy film can be appropriately employed.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and appropriate modifications are made within a range that can meet the above and the following purposes. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.
(実験例1)
基板(無アルカリ硝子板、板厚0.7mm、4インチサイズ)上に、酸化物透明導電膜(透明画素電極)として、SnOを約10質量%含むITO膜(膜厚:約50nm)をスパッタリング法によって形成した。このときのスパッタリング条件は、アルゴン雰囲気下、圧力:約3mTorrとした。次いで、フォトリソグラフィー、エッチングを順次行って、ITO膜にパターニングを施した。
(Experimental example 1)
An ITO film (thickness: about 50 nm) containing about 10% by mass of SnO is sputtered on a substrate (non-alkali glass plate, thickness 0.7 mm, 4 inch size) as an oxide transparent conductive film (transparent pixel electrode). Formed by law. The sputtering conditions at this time were set to a pressure of about 3 mTorr under an argon atmosphere. Next, photolithography and etching were sequentially performed to pattern the ITO film.
次に、パターニングを施したITO膜に対し、加熱を施した試料と加熱を施さない試料を用意した。加熱を施す場合は、200℃で1時間保持する加熱を行った。加熱雰囲気は窒素雰囲気とした。 Next, a heated sample and a non-heated sample were prepared for the patterned ITO film. When heating was performed, heating was performed at 200 ° C. for 1 hour. The heating atmosphere was a nitrogen atmosphere.
上記ITO膜の上に、反射電極として、純Al膜、またはAl−2原子%Ni−0.35原子%La合金膜(以下、「Al−2Ni−0.35La膜」という)をスパッタリング法により形成した。膜厚は、いずれの場合も約100nmとした。スパッタリング条件は、基板温度:室温、アルゴン雰囲気下、圧力:約2mTorrとした。 A pure Al film or an Al-2 atomic% Ni-0.35 atomic% La alloy film (hereinafter referred to as “Al-2Ni-0.35 La film”) is formed as a reflective electrode on the ITO film by a sputtering method. Formed. The film thickness was about 100 nm in all cases. The sputtering conditions were a substrate temperature: room temperature, an argon atmosphere, and a pressure: about 2 mTorr.
次いで、純Al膜またはAl−2Ni−0.35La膜にレジストを塗布し露光した後、2.38質量%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(TMAH、東京応化工業株式会社製現像液:NMD−W)に1分間浸漬する現像を実施し、露光部のレジストをエッチング除去してから、光学顕微鏡によるパターン観察を実施してガルバニック腐食の発生状況を観察した。ガルバニック腐食率は、基板(面積:10cm×10cm)3枚の任意の5視野(1視野のサイズ:200μm×200μm)の腐食箇所(黒色部分)の面積率を測定し、その平均値(ガルバニック腐食率)を求めた。 Next, after applying a resist to a pure Al film or an Al-2Ni-0.35La film and exposing it, a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (TMAH, developer manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd .: NMD-W) ) Was developed for 1 minute, and the resist in the exposed portion was removed by etching. Then, the pattern was observed with an optical microscope to observe the occurrence of galvanic corrosion. The galvanic corrosion rate is determined by measuring the area ratio of the corroded portion (black part) of any five visual fields (size of one visual field: 200 μm × 200 μm) on three substrates (area: 10 cm × 10 cm), and calculating the average value (galvanic corrosion). Rate).
そして、ガルバニック腐食率が3面積%以下の場合を、腐食が抑制されていると評価した。 And when the galvanic corrosion rate was 3 area% or less, it evaluated that corrosion was suppressed.
その結果を図3に示す。図3は、純Al膜またはAl−Ni−La合金膜のガルバニック腐食率を加熱の有無別に示したグラフである。この図3から、純Al膜を成膜した場合は、加熱の有無に関係なくガルバニック腐食が著しいのに対し、Al−2Ni−0.35La膜を形成した場合には、腐食が抑えられ、特に、ITO膜を加熱してから上記Al−2Ni−0.35La膜を成膜することで、黒点がほぼ皆無となっていることがわかる。 The result is shown in FIG. FIG. 3 is a graph showing the galvanic corrosion rate of a pure Al film or an Al—Ni—La alloy film according to the presence or absence of heating. From FIG. 3, when a pure Al film is formed, galvanic corrosion is remarkable regardless of the presence or absence of heating, whereas when an Al-2Ni-0.35La film is formed, corrosion is suppressed. It can be seen that when the Al-2Ni-0.35La film is formed after heating the ITO film, there are almost no black spots.
上記Al−2Ni−0.35La膜を成膜した場合について、ITO膜(酸化物透明導電膜)の加熱を施した場合と施していない場合の光学顕微鏡写真を、図4(a)、図4(b)として示す。この図4の写真から、ITO膜の加熱を行わない場合には黒点が存在しているのに対し、上記条件でITO膜を加熱することによって、黒点がほぼ皆無となっていることがわかる。 When the Al-2Ni-0.35La film is formed, optical micrographs when the ITO film (oxide transparent conductive film) is heated and not heated are shown in FIGS. Shown as (b). From the photograph of FIG. 4, it can be seen that black spots exist when the ITO film is not heated, whereas the black spots are almost completely eliminated by heating the ITO film under the above conditions.
図5に(a)加熱していない非晶質のITO膜と(b)加熱して得られた結晶質のITO膜の、それぞれの断面を撮影した透過型電子顕微鏡写真を示す。この図5(a)(b)を比較すると、図5(b)の結晶質のITO膜の断面には、筋状の粒界が確認できるのに対し、図5(a)の非晶質のITO膜の断面には、上記筋状の粒界が確認できない。 FIG. 5 shows transmission electron micrographs of the cross sections of (a) an unheated amorphous ITO film and (b) a crystalline ITO film obtained by heating. 5A and 5B, a streak-like grain boundary can be confirmed in the cross section of the crystalline ITO film in FIG. 5B, whereas the amorphous structure in FIG. The streak-like grain boundary cannot be confirmed in the cross section of the ITO film.
結晶質/非晶質の判別は、X線回折による純粋な結晶質相及び非晶質相のピーク強度の比から行った。X線回折は、リガク製RINT1500X線回折装置を用い、測定範囲:10〜90°の条件で行った。その結果、図5(b)の様な結晶質のITO膜では、回折角30°と35°にピークが確認されたのに対し、図5(a)の様な非晶質のITO膜では、回折角30°と35°にピークは確認されず、回折角32°あたりにブロードなピークが確認された。 The distinction between crystalline and amorphous was made from the ratio of the peak intensity of the pure crystalline phase and the amorphous phase by X-ray diffraction. X-ray diffraction was performed using a RINT 1500 X-ray diffractometer manufactured by Rigaku under conditions of a measurement range of 10 to 90 °. As a result, in the crystalline ITO film as shown in FIG. 5B, peaks were observed at diffraction angles of 30 ° and 35 °, whereas in the amorphous ITO film as shown in FIG. No peaks were observed at diffraction angles of 30 ° and 35 °, and broad peaks were observed at a diffraction angle of 32 °.
(実験例2)
酸化物透明導電膜(ITO膜)の加熱を、100℃、150℃、200℃、250℃の4パターンで行う以外は、実験例1と同様にして試料を作製し、実験例1と同様にしてガルバニック腐食率を求めた。酸化物透明導電膜(ITO膜)の加熱を、150℃、200℃、250℃で行った場合の結果を図6に示す。図6は、純Al膜またはAl−2Ni−0.35La合金膜のガルバニック腐食率を、加熱の温度別に示したグラフである。この図6から、純Al膜の場合は、ガルバニック腐食率が加熱温度にほとんど関係なく著しいのに対し、Al−2Ni−0.35La膜の場合は、加熱温度が150℃の場合で2.0%に抑えられ、加熱温度が200℃、250℃の場合は、いずれも0.0%となっていることがわかる。尚、上記加熱の温度が100℃の場合は、純Al膜ではガルバニック腐食率が60%を超え、またAl−2Ni−0.35La膜の場合でも、ガルバニック腐食率が5%程度と高くなった。
(Experimental example 2)
A sample was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the transparent oxide conductive film (ITO film) was heated in four patterns of 100 ° C., 150 ° C., 200 ° C., and 250 ° C. The galvanic corrosion rate was obtained. FIG. 6 shows the results when heating the oxide transparent conductive film (ITO film) at 150 ° C., 200 ° C., and 250 ° C. FIG. 6 is a graph showing the galvanic corrosion rate of a pure Al film or an Al-2Ni-0.35La alloy film according to heating temperature. From FIG. 6, the galvanic corrosion rate is remarkable regardless of the heating temperature in the case of the pure Al film, whereas in the case of the Al-2Ni-0.35La film, the galvanic corrosion rate is 2.0 when the heating temperature is 150 ° C. When the heating temperature is 200 ° C. and 250 ° C., it can be seen that both are 0.0%. When the heating temperature was 100 ° C., the galvanic corrosion rate exceeded 60% in the pure Al film, and the galvanic corrosion rate increased to about 5% even in the case of the Al-2Ni-0.35La film. .
(実験例3)
酸化物透明導電膜として、ITO膜の代わりに、酸化インジウムに酸化亜鉛を10質量%程度含む酸化インジウム亜鉛(IZO)膜を成膜した以外は、実験例1と同様にして試料を作製し、実験例1と同様にしてガルバニック腐食率を求めた。その結果を図7示す。
(Experimental example 3)
As an oxide transparent conductive film, a sample was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that an indium zinc oxide (IZO) film containing about 10% by mass of zinc oxide in indium oxide was formed instead of the ITO film. The galvanic corrosion rate was determined in the same manner as in Experimental Example 1. The result is shown in FIG.
図7は、純Al膜またはAl−2Ni−0.35La合金膜のガルバニック腐食率を加熱の有無別に示したグラフである。この図7から、酸化物透明導電膜としてITO膜の代わりにIZO膜を用いた場合、酸化物透明導電膜(IZO膜)の加熱によるAl−2Ni−0.35La膜の腐食率の下がり代が、前記図3のITO膜の場合よりも小さいことがわかる。このことから、Al合金膜成膜時の基板となる酸化物透明導電膜としてITO膜を用いる方が、本発明の効果がより十分に発揮されることがわかる。 FIG. 7 is a graph showing the galvanic corrosion rate of a pure Al film or an Al-2Ni-0.35La alloy film according to the presence or absence of heating. From FIG. 7, when an IZO film is used as the transparent oxide conductive film instead of the ITO film, the reduction rate of the corrosion rate of the Al-2Ni-0.35La film due to heating of the transparent oxide conductive film (IZO film) is reduced. It can be seen that it is smaller than the case of the ITO film of FIG. From this, it can be seen that the use of the ITO film as the oxide transparent conductive film serving as the substrate when forming the Al alloy film exhibits the effect of the present invention more sufficiently.
尚、IZO膜を成膜した場合に、加熱を施すことで、腐食率が4.0%から2.7%に下がっているが、これは、IZO膜の表面が加熱されることにより、表面凹凸が小さくなったり酸化されるなどIZO膜の表面状態が変化した結果、反射電極(Al合金膜)との電極電位差が小さくなったためと考えられる。 In addition, when the IZO film is formed, the corrosion rate decreases from 4.0% to 2.7% by heating, but this is because the surface of the IZO film is heated. This is probably because the electrode potential difference from the reflective electrode (Al alloy film) has decreased as a result of changes in the surface state of the IZO film, such as the unevenness being reduced or being oxidized.
11 半透過型液晶表示装置
13 共通電極
15 対向基板
19 画素電極
19a 透明画素電極(酸化物透明導電膜)
19b 反射電極
21 TFT基板
23 液晶層
41 バックライト
51 バリアメタル層
P 画素領域
A 透過領域
B 周囲光(自然光または人工光)
C 反射領域
F バックライトからの光
11 transflective liquid crystal display device 13 common electrode 15 counter substrate 19 pixel electrode 19a transparent pixel electrode (oxide transparent conductive film)
19b Reflective electrode 21 TFT substrate 23 Liquid crystal layer 41 Backlight 51 Barrier metal layer P Pixel region A Transmission region B Ambient light (natural light or artificial light)
C Reflection area F Light from backlight
Claims (3)
基板上に前記酸化物透明導電膜を形成する第1の工程と、
前記酸化物透明導電膜を150℃以上に5分間以上加熱して結晶質とする第2の工程と、
前記酸化物透明導電膜上に前記Al合金膜を形成する第3の工程と、
更に、第4の工程として、前記Al合金膜にパターニングを施す工程とを包含し、
該パターニングを、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて行い、かつ
前記Al合金膜は、Niを0.1〜4原子%含有するAl合金からなることを特徴とする表示装置の製造方法。 A manufacturing method of a display device having a structure in which an Al alloy film for a reflective electrode is directly connected on an oxide transparent conductive film,
A first step of forming the oxide transparent conductive film on a substrate;
A second step of heating the oxide transparent conductive film to 150 ° C. or more for 5 minutes or more to form a crystalline state;
A third step of forming the Al alloy film in the transparent conductive oxide film,
Furthermore, the fourth step includes a step of patterning the Al alloy film ,
The patterning is performed using an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution, and the Al alloy film is made of an Al alloy containing 0.1 to 4 atomic% of Ni.
酸化物透明導電膜の上に反射電極用のAl合金膜が直接接続されてなる構造を備え、かつ前記酸化物透明導電膜が結晶質であることを特徴とする表示装置。 A display device manufactured by the method according to claim 1 or 2 ,
A display device comprising a structure in which an Al alloy film for a reflective electrode is directly connected on an oxide transparent conductive film, and the oxide transparent conductive film is crystalline.
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