JP2017005233A - 平面ディスプレイ又は曲面ディスプレイ向け低反射電極 - Google Patents
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Abstract
Description
また、表示装置においても、金属電極配線は反射率が高く、視認者の肉眼で見えるため、コントラスト比が低下する点から、金属電極配線からの反射が視認されることが課題となる。
[1] 基板上に、前記基板側から順に第1層と、第2層とを備えた積層構造を有する電極であって、
前記基板は屈折率が1.4以上の、樹脂基板又はセラミックス基板であり、
前記第1層はCu膜の一部に窒素及び酸素の少なくとも1種以上が含有されているCu膜であり、
前記第2層はCu膜又はCu合金膜であり、かつ
前記積層構造において、前記基板側から見たときの波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける反射率がいずれも40%以下であることを特徴とする電極。
[2] 前記第1層がニッケルを金属原子比で25原子%以上、70原子%以下含むことを特徴とする前記[1]に記載の電極。
[3] 前記基板と前記第1層の間に透明導電膜を有することを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の電極。
[4] 前記基板と前記第1層の間にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を有することを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の電極。
[5] 前記Cu合金膜がTi、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ta、LaおよびNdからなる群より選択される少なくとも1種以上の元素を含むことを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の電極。
[6] 前記透明導電膜が、少なくともIn及びSnを含む酸化物からなる透明導電膜、少なくともIn及びZnを含む酸化物からなる透明導電膜、又は少なくともIn及びGaを含む酸化物からなる透明導電膜であることを特徴とする前記[3]〜[5]のいずれか1に記載の電極。
[7] 前記第1層及び前記第2層からなる積層配線の電気抵抗率が5μΩ・cm以下であることを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の電極。
[8] 過酸化水素水含有のエッチング液を用いたウェットエッチングが可能なことを特徴とする前記[1]〜[6]のいずれか1に記載の電極。
[9] 前記積層構造において、300℃以上の熱処理後における、前記基板側から見たときの波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける反射率がいずれも40%以下であることを特徴とする前記[1]〜[8]のいずれか1に記載の電極。
[10] 前記第1層の膜厚が50〜100nmである前記[1]又は[2]に記載の電極。
[11] 前記[1]〜[10]のいずれか1に記載の電極を有することを特徴とする表示装置。
[12] 前記[1]〜[10]のいずれか1に記載の電極を有することを特徴とする入力装置。
[13] 前記[1]〜[10]のいずれか1に記載の電極を構成する第1層の成膜に用いられるスパッタリングターゲットであって、
Cu及びNi、又は、一部が窒化されたCu及びNiを主材料として含むことを特徴とするスパッタリングターゲット。
[14] 前記[1]〜[10]のいずれか1に記載の電極を製造する方法であって、
窒素ガスを含む反応性スパッタリング法によって、前記電極を構成する第1層を成膜することを特徴とする電極の製造方法。
図1は、一般的な液晶ディスプレイのTFT電極の構成を模式的に示す概略断面図である。すなわち、図1に示す液晶ディスプレイは、TFT基板(TFTアレイ基板)10を示している。TFTアレイ基板には、ゲート電極12およびソース・ドレイン電極11が搭載されている。
50インチ以上の液晶ディスプレイのゲート電極およびソース・ドレイン電極には主成分にCuを含むCu主配線電極層3と該Cu主配線電極層3の下部にはバリアメタル層2を積層したものが使用されることが多い。Cu主配線電極層は純Cuをそのまま用いられることが多く、バリアメタル層は主に純Moや純Tiといった高融点金属薄膜が使用されることが多い。
次にボトムエミッション型有機EL表示装置における薄膜トランジスタの電極について説明する。
本発明に係る電極は、基板上に、前記基板側から順に第1層と、第2層とを備えた積層構造を有する電極であって、前記基板は屈折率が1.4以上の、樹脂基板又はセラミックス基板であり、前記第1層はCu膜の一部に窒素及び酸素の少なくとも1種以上が含有されているCu膜であり、前記第2層はCu膜又はCu合金膜であり、かつ前記積層構造において、前記基板側から見たときの波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける反射率がいずれも40%以下であることを特徴とする。
かかる構造とすることにより、第1層と第2層を含む積層構造における、基板側から見たときの波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける反射率をいずれも40%以下とすることができる。
図3はボトムエミッション型有機ELディスプレイ(表示装置)のTFTアレイ基板10を模式的に示す概略断面図であり、ゲート電極12およびソース・ドレイン電極11にCu主配線電極層3及び光学調整層5のCu薄膜を用いている。光学調整層5が第1層であり、Cu主配線電極層3が第2層である。
エッチング液は過酸化水素水を主成分とすることが好ましく、過酸化水素水が3%以上であることが好ましい。
図4はボトムエミッション型有機ELディスプレイ(表示装置)のTFTアレイ基板10を模式的に示す概略断面図であり、実施の態様1Aに示した光学調整層5に代わり、Cu反応層7(第1層)及び透明導電膜6により構成される。
図5はボトムエミッション型有機ELディスプレイ(表示装置)のTFTアレイ基板10を模式的に示す概略断面図であり、実施の態様1Aに示した光学調整層5に代わり、Cu反応層7(第1層)及びシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜8により構成される。
基板と第1層との間にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を有することにより、低反射率化の点で好ましくなるものと考えられる。シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜の膜厚は、好ましくは50nm〜400nmである。膜厚は成膜時間により調整することができる。
本発明における第1層は反応性スパッタリング法によって製膜することができる。具体的には、目的とする膜組成のスパッタリングターゲットを用いてスパッタすることにより製膜することができる。すなわち、純Cuのターゲットを用いてAr等の不活性ガスとO2及びN2の少なくともいずれか一方のガスとの混合ガス流通下でスパッタリングすることにより、Cu−O薄膜、Cu−N薄膜、又はCu−O−N薄膜が得られる。
実施の態様1Aにおける第1層(光学調整層)を成膜するためのスパッタリングターゲットとして、純Cuターゲット、またはCu−Ni合金ターゲットを用いる。
実施の態様1B及び1Cにおける第1層(Cu反応層)を成膜するためのスパッタリングターゲットとして、純Cuターゲット、またはCu−Ni合金ターゲットを用いる。
また、Cu膜中のNi添加量は<スパッタリングターゲット例1>と同様に所望のものとすることができる。
窒素ガスや酸素ガスを用いた反応性スパッタリング法である前記<第1層の成膜方法>により第1層を成膜するところに本発明に係る電極の製造方法の要旨を有する。第1層の成膜以外の、第2層の形成や透明導電膜の形成、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜の形成等は、公知の方法に従って公知の条件で行うことができ、本発明に係る電極を製造することができる。
本発明に係る電極は、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどの表示装置(ディスプレイ)の配線(ゲート電極、ソース・ドレイン電極)や、該表示装置の表示画面上に貼り合せて使用されるタッチパネルセンサー等の入力装置の配線(ゲート電極、ソース・ドレイン電極)に好適に用いることができる。
透明基板として無アルカリ硝子板(板厚0.7mm、直径4インチ)を用い、その表面に、DCマグネトロンスパッタリング法により第1層であるCu−Ni−O薄膜を成膜した。ターゲットは直径4インチの円盤型Cuターゲット又はCu−Ni合金ターゲットとし、酸素ガスを成膜装置に導入する反応性スパッタリングを行った。反応性スパッタリング条件は以下のとおりである。
・ガス圧: 3mTorr
・ガス流量比: Ar:O2= 15sccm:15sccm
・スパッタパワー: 500W
・基板温度: 室温
・成膜温度: 室温
・到達真空度: 1×10−6 Torr以下
・ガス圧: 2mTorr
・ガス流量: Ar= 15sccm
・スパッタパワー: 500W(4インチ径ターゲット)
・基板温度: 室温
・成膜温度: 室温
・雰囲気ガス: Arガス
・到達真空度: 1×10−6 Torr以下
得られた積層構造について、ガラス基板側からの反射率測定を行った。第1層であるCu−Ni−O薄膜に含まれる金属組成中のNi添加量と反射率の関係を図6に示した。図6中、「550nm」または「650nm」とはそれぞれ反射率を測定した波長を示し、「asdepo」とは成膜直後(as−deposited)、「350C」とは350℃にて5分間熱処理を行った後の結果であることを示す。
第1層の形成において、酸素ガスを成膜装置に導入する反応性スパッタリングに代えて、窒素ガスを用いた下記条件での反応性スパッタリングを行った以外は、実施例1Aと同様にして、第1層と第2層を形成し、積層構造を得た。
・ガス圧: 5mTorr
・ガス流量比: Ar:N2= 27sccm:27sccm
・スパッタパワー: 500W
・基板温度: 室温
・成膜温度: 室温
・到達真空度: 1×10−6 Torr以下
第1層の形成において、酸素ガスを成膜装置に導入する反応性スパッタリングに代えて、窒素ガス及び酸素ガスを用いた下記条件での反応性スパッタリングを行った以外は、実施例1Aと同様にして、第1層と第2層を形成し、積層構造を得た。第1層形成のスパッタリング条件におけるガス流量比のN2とO2の割合を変えることで、OとNの比が異なる第1層(Cu−Ni−O−N薄膜)を得た。
・ガス圧: 5mTorr
・ガス流量比: Ar:N2:O2= 27sccm:22〜26sccm:1〜5sccm
・スパッタパワー: 500W
・基板温度: 室温
・成膜温度: 室温
2 バリアメタル層
3 Cu主配線電極層
4 半導体層
5 光学調整層
6 透明導電膜
7 Cu反応層
8 シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜
10 TFTアレイ基板
11 ソース・ドレイン電極
12 ゲート電極
20 バックライトユニット
21 有機EL発光層
A 視認者の向き
B 外光の向き
C 反射光の向き
D バックライトユニットからの透過光の向き
E 有機EL発光層からの透過光の向き
Claims (14)
- 基板上に、前記基板側から順に第1層と、第2層とを備えた積層構造を有する電極であって、
前記基板は屈折率が1.4以上の、樹脂基板又はセラミックス基板であり、
前記第1層はCu膜の一部に窒素及び酸素の少なくとも1種以上が含有されているCu膜であり、
前記第2層はCu膜又はCu合金膜であり、かつ
前記積層構造において、前記基板側から見たときの波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける反射率がいずれも40%以下であることを特徴とする電極。 - 前記第1層がニッケルを金属原子比で25原子%以上、70原子%以下含むことを特徴とする請求項1に記載の電極。
- 前記基板と前記第1層の間に透明導電膜を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電極。
- 前記基板と前記第1層の間にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電極。
- 前記Cu合金膜がTi、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ta、LaおよびNdからなる群より選択される少なくとも1種以上の元素を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の電極。
- 前記透明導電膜が、少なくともIn及びSnを含む酸化物からなる透明導電膜、少なくともIn及びZnを含む酸化物からなる透明導電膜、又は少なくともIn及びGaを含む酸化物からなる透明導電膜であることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の電極。
- 前記第1層及び前記第2層からなる積層配線の電気抵抗率が5μΩ・cm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電極。
- 過酸化水素水含有のエッチング液を用いたウェットエッチングが可能なことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電極。
- 前記積層構造において、300℃以上の熱処理後における、前記基板側から見たときの波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける反射率がいずれも40%以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の電極。
- 前記第1層の膜厚が50〜100nmである請求項1又は2に記載の電極。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の電極を有することを特徴とする表示装置。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の電極を有することを特徴とする入力装置。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の電極を構成する第1層の成膜に用いられるスパッタリングターゲットであって、
Cu及びNi、又は、一部が窒化されたCu及びNiを主材料として含むことを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の電極を製造する方法であって、
窒素ガスを含む反応性スパッタリング法によって、前記電極を構成する第1層を成膜することを特徴とする電極の製造方法。
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