JP2004131747A

JP2004131747A - 表示デバイス用銀合金及びこの銀合金を用いて形成した電極膜または反射膜を使用する表示デバイス

Info

Publication number: JP2004131747A
Application number: JP2002294462A
Authority: JP
Inventors: Juichi Shimizu; 清水　寿一
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】低電気抵抗を有し、非金属材料との密着性、耐食性に優れ、かつ、高反射率、高い熱安定性を有する、各種表示デバイスの電極膜または反射膜として用いられるのに好適な銀合金、およびこの銀合金薄膜を電極膜として用いることにより高精細の表示が可能な表示デバイスを提供する。
【解決手段】本発明による表示デバイス用銀合金は、Ａｇを主成分とし、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｗ，Ｒｕ，Ｎｉからなる群より選択される１種以上の元素を０．００１〜０．１質量％含み、残部が不可避不純物からなる。さらに、Ｚｎ，Ｍｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｉｎからなる群より選択される１種以上の元素を０．１〜５重量％含むことが好ましい。当該銀合金をターゲットとして用いて形成した膜を、各種表示デバイスの電極膜または反射膜として用いることができる。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイなどの各種表示デバイスに用いられる銀合金およびこの銀合金の薄膜を電極膜や反射膜として用いた表示デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、有機エレクトロ・ルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイなどの各種表示デバイスにおいては、表示デバイスの回路を構成するために電極膜が用いられている。また、反射型液晶ディスプレイなどでは、表示部の明るさを確保するために、反射膜が用いられている。これらの膜には、主としてスパッタリング法などの手段を用いて形成される金属薄膜が用いられており、従来は主として純ＡｌまたはＡｌ合金の薄膜が用いられてきた。
【０００３】
近年、表示デバイスには、より高精細で明るい表示が要求されてきている。そのため、狭いライン幅で電気回路を構成できる電気抵抗の低い電極膜が求められている。また、表示部の明るさを向上させるために、高反射率の反射膜も求められている。Ａｇは、電気抵抗が最も低い金属で、かつ、可視光域での反射率が最も高い金属であり、上記の要求に対して最適な材料である。
【０００４】
しかし、純Ａｇ薄膜は、熱安定性が悪く、加熱による組織変化が大きいため、微細電気配線を形成したときに断線などの不具合が発生しやすいという問題がある。また、反射膜に用いたときも、反射率にムラが発生しやすいという問題がある。さらに、純Ａｇ薄膜には、硫化に対する耐食性が低い、非金属材料との密着力が比較的低いという問題も有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記点に鑑みて、低電気抵抗かつ高反射率を有し、さらに高い熱安定性を有する、各種表示デバイスの電極膜や反射膜として用いられるのに好適な銀合金、およびこの銀合金薄膜を電極膜や反射膜として用いることにより高精細の表示が可能な表示デバイスを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による表示デバイス電極膜銀合金は、次の組成を有する。すなわち、Ａｇを主成分とし、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｗ，Ｒｕ，Ｎｉからなる群より選択される１種以上の元素を０．００１〜０．１質量％含み、残部が不可避不純物からなる。
【０００７】
さらに、Ｚｎ，Ｍｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｉｎからなる群より選択される１種以上の元素を０．１〜５重量％含むことが好ましい。
【０００８】
上記の銀合金をターゲットとして用い、マグネトロンスパッタリング法により形成した膜を、各種表示デバイスの電極膜として用いることができる。
【０００９】
一方、本発明による表示デバイス反射膜銀合金は、Ａｇを主成分とし、Ｙ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍからなる群より選択される１種以上の元素を０．００１〜０．１質量％含み、残部が不可避不純物からなる。
【００１０】
さらに、Ｚｎ，Ｍｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｉｎからなる群より選択される１種以上の元素を０．１〜５重量％含むことが好ましい。
【００１１】
上記の銀合金をターゲットとして用い、マグネトロンスパッタリング法により形成した膜を、各種表示デバイスの反射膜として用いることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
一般的に、純Ａｇに各種元素を添加すると熱安定性は向上するが、同時に合金の電気抵抗が上昇し、反射率は低下する傾向を示す。本発明のＣａ以下の各添加元素は、ごく微量の添加で所望の熱安定性を得られるものであり、その結果、低電気抵抗、高反射率、高熱安定性を同時に達成することが可能となる。
【００１３】
本発明による合金は、熱安定性が高いために、スパッタ時の膜中の結晶粒が微細化されるとともに、加熱されてもこの微細結晶組織が維持されるため、電気配線中での断線が起こりにくいという特徴を有する。
【００１４】
また、反射膜に用いた場合にも安定に微細結晶粒径が得られるために、安定して高反射率を得ることができる。
【００１５】
さらに、これらの添加元素によって、ターゲット中の結晶粒径も微細化されるため、スパッタリングレートが均一化され、その結果、膜の厚さが均一化され、さらに反射率も均一化されるという効果が得られる。
【００１６】
本発明において、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｗ、Ｒｕ、Ｎｉは、銀合金の熱安定性を向上させる作用を有する添加元素である。また、これらの元素は、若干ながら膜の密着性を向上させる効果も有する。これらの元素の添加量を０．００１〜０．１質量％の範囲とするのは、０．００１質量％未満ではその濃度が低すぎるため十分な添加効果を得られず、逆に０．１質量％を超えると合金の耐食性が低下するためである。
【００１７】
なお、本発明では、以下の元素を添加することが好ましい。Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｕは、耐食性を向上させる効果を有する元素であり、特にＳを含む環境での膜の腐食を抑える働きをする。また、Ｓｎ、Ｉｎは、膜の密着性を向上させる元素である。なお、これらの元素の添加量を０．１〜５質量％の範囲とするのは、０．１質量％未満ではその濃度が低すぎるため添加効果が得られず、逆に５質量％を超えると電気抵抗が上昇するため、低価格なＡｌ膜に対して性能の優位性がなくなるためである。
【００１８】
本発明による表示デバイスは、これらの銀合金薄膜を電極膜として用いることにより、高精細な表示を達成できる。また、反射膜として用いることにより、明るい表示も達成できる。
【００１９】
なお、本発明は、薄膜を構成するＡｇ合金の組成を規定したものであるが、薄膜の形成に用いられるスパッタリングターゲットの組成についても同等に用いることができる。
【００２０】
【実施例】
［実施例］
試験に用いたターゲットは、真空溶解炉を用いた溶解鋳造法、ないしはホットプレスを用いた粉末冶金法により作製した。原料として、９９．９〜９９．９９９％の純度を有するＡｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｗ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｉｎの塊もしくは粉末を用いた。
【００２１】
試験で使用した本発明によるターゲットの組成を表１に示す（実施例１〜３３）。特性評価用の薄膜試料は、これらのターゲットを用いてマグネトロンスパッタ法により形成した。形成した膜の組成がターゲット組成とほぼ同等であることを化学分析により確認した。
【００２２】
膜の電気抵抗、反射率、熱安定性、密着性、耐食性は、１０ｃｍ×１０ｃｍのガラス基板上に形成した３０００Åの膜で評価した。電気抵抗の測定は、フォトエッチングにより幅５０μｍ、長さ１０ｍｍの膜を形成した後、直流４端子法を用いて測定した。
【００２３】
反射率の測定は、分光光度計により波長６５０ｎｍを用いて、１つの試料中の３０点の異なる場所に対して実施した。反射率の絶対値は、その３０点の測定結果の平均値として求めた。反射率の均一性は、３０点の測定結果の最大値と最小値の差を求め、差が小さいほど均一性が良好と評価した。
【００２４】
膜の熱安定性については、同様に形成した膜５０本分について、５００℃で１０分間の熱処理を施した後の電気抵抗を測定し、抵抗値が３０％以上増加した割合が少ないほど良好と評価した。
【００２５】
密着性については、同様に形成した膜５０本分について、カプトンテープを貼り付けた後に引き剥がし試験を実施し、一部でも膜の剥離を起こした試料の割合が少ないほど良好と評価した。
【００２６】
耐食性については、ＺｎＳ粉末中に室温で１時間保持した後、膜の反射率を測定し、反射率の低下率が小さいほど耐食性が良好と評価した。
【００２７】
以上の試験により得られた評価結果を表２に示す。その結果から、本発明による銀合金を用いることにより、低電気抵抗で、高反射率を有し、密着性、耐食性にもそれぞれ優れ、かつ、熱を受けても膜の性能が低下しにくいＡｇ合金膜を得られることがわかる。
【００２８】
また、本発明による銀合金薄膜を電極膜として用いた液晶ディスプレイにおいては、高精細な表示が得られた。さらに、この薄膜を反射膜として用いることでさらに明るい表示を得ることができた。
【００２９】
［比較例］
純Ａｇ（比較例３４）、Ｃａを０．２質量％添加したもの（比較例３５）、Ｃｅを０．２質量％添加したもの（比較例３６）、Ｃａ０．０５質量％およびＭｇ６．０質量％添加したもの（比較例３７）、Ｃｅ０．０５質量％およびＩｎ６．０質量％添加したもの（比較例３８）をターゲットとして特性評価用の薄膜試料をマグネトロンスパッタ法により形成した。形成した膜の組成がターゲット組成とほぼ同等であることを化学分析により確認した。これらについて、実施例と同様に試験・評価を行った。その組成を表１に、評価を表２にそれぞれ示す。
【００３０】
その結果、純Ａｇ薄膜では、熱安定性が悪く、反射率の均一性に劣り、さらに非金属材料との密着性が低かった。また、ＣａまたはＣｅを０．２質量％と本発明より多く添加したものは、耐食性が低かった。さらに、ＣａとＣｅの添加量は本発明の範囲であるが、ＭｇまたはＩｎを６．０質量％と本発明より多く添加したものは、低電気抵抗を達成できず、反射率も低下していた。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明による銀合金を用いて作製される表示デバイス用電極膜は、低電気抵抗および高反射率を有し、さらに高い熱安定性を示し、非金属材料との密着性もよく、耐食性にも優れている。よって、本発明による銀合金薄膜を電極膜または反射膜として用いることにより、高精細かつ明るい表示が可能な表示デバイスを提供できる。

Claims

Ａｇを主成分とし、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｗ，Ｒｕ，Ｎｉからなる群より選択される１種以上の元素を０．００１〜０．１質量％含み、残部が不可避不純物からなる表示デバイス電極膜用銀合金。
さらに、Ｚｎ，Ｍｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｉｎからなる群より選択される１種以上の元素を０．１〜５重量％含む請求項１に記載の表示デバイス電極膜用銀合金。
添加元素がＣａとＳｎ，ＣｅとＩｎ，ＳｒとＺｎ，ＢａとＭｇ，ＹとＡｕ，ＬａとＰｄ，ＰｒとＣｕ，ＮｄとＳｎ，ＳｍとＩｎ，ＥｕとＰｄ，ＺｒとＡｕ，ＣｒとＩｎとＺｎ，ＷとＲｕとＡｕとＰｄ，ＮｉとＡｕとＣｕの組合せからなる群より選択される請求項２に記載の表示デバイス電極膜用銀合金。
請求項１〜３に係る銀合金をターゲットとして用いて形成した電極膜を有する表示デバイス。
Ａｇを主成分とし、Ｙ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍからなる群より選択される１種以上の元素を０．００１〜０．１質量％含み、残部が不可避不純物からなる表示デバイス反射膜用銀合金。
さらに、Ｚｎ，Ｍｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｉｎからなる群より選択される１種以上の元素を０．１〜５重量％含む請求項５に記載の表示デバイス反射膜用銀合金。
添加元素がＹとＡｕ，ＰｒとＣｕ，ＮｄとＳｎ，ＳｍとＩｎの組合せからなる群より選択される請求項６に記載の表示デバイス反射膜用銀合金。
請求項１または２に係る銀合金をターゲットとして用いて形成した反射膜を有する表示デバイス。