JP4964369B2 - Ag合金薄膜の形成方法および情報表示素子 - Google Patents
Ag合金薄膜の形成方法および情報表示素子 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ情報表示素子やプラズマアドレス情報表示素子、TFT液晶情報表示素子等の情報表示素子において、電極線やリード線として用いられるAg合金薄膜の形成方法および情報表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
PDP(プラズマディスプレイパネル)にはDC駆動タイプとAC駆動タイプとが知られているが、放電の安定性や長期信頼性の観点から、AC駆動タイプのものが主流となり、既に市販されている。
【0003】
このうち、AC駆動タイプのPDPの構造について、図7を参照しながら簡単に説明する。なお、この図および以下の図1、図3および図5は、図の上方の基板を90°回転させて示している。
【0004】
このPDPは、フロントパネル9とバックパネル10とが組み合わされて構成されている。フロントパネル9は。ガラス基板1a上に透明電極2とバス電極3からなる一対の表示電極、誘電体4および保護膜5が順次形成されている。バックパネル10は、ガラス基板1b上にストライプ状のアドレス電極8が設けられ、このアドレス電極8に隣接するように隔壁6が形成されている。さらに、各セル毎に赤、緑、青の蛍光材料7がアドレス電極8上に塗布されている。蛍光材料としては、赤には(Y,Ga)BO3:Eu、緑にはZn2iIO4:Mn、青にはBaMgAl14O23:Eu等が用いられる。フロントパネル9とバックパネル10とは、数百μmのギャップで結合され、両パネルと隔壁で囲まれた空間にNe+Xeの混合ガスが封入されている。
【0005】
次に、このように構成されたPDPの動作原理について、図8を参照しながら説明する。このPDPは、一対の表示電極とこれに直交するアドレス電極8との3種類の電極を有している。一方の表示電極は共通に結線されてドライバーで駆動され、他方の表示電極は表示に使用されると共に情報を書き込むときのスキャン電極としても使用される。アドレス電極は情報を書き込むときにのみ使用されている。アドレス時は1本のスキャン電極とアドレス電極の間で放電が発生するが、アドレス電極には同時に1セル分の放電電流しか流れない。また、電圧はアドレス電極の電位とスキャン電極の電位との組み合わせにより決まり、低電圧での駆動が可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のPDPにおいて、透明電極以外の電極材料としては、Cr/Cu/CrまたはAg等が用いられている。しかしながら、Cr/Cu/Crを用いた場合には3層を形成する必要があり、また、エッチングが複雑になり、さらに、毒性の強いCrを用いているという問題がある。
【0007】
一方、Agは電気伝導度もよく、毒性にも問題はない。しかし、従来では、スパッタリングもしくは蒸着にてAg薄膜を形成する場合には、成膜時に加熱しないため80℃〜100℃程度、さらに低い場合には30℃〜50℃程度であり、Ag薄膜とガラス基板や酸化物との密着性が悪いという問題点を有している。
【0008】
本発明は、このような従来技術の課題を解決するべくなされたものであり、基板とAg合金薄膜との密着性を向上させることができるAg合金薄膜の形成方法およびその方法を用いて電極線やリード線を形成した信頼性の高い情報表示素子を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のAg合金薄膜の形成方法は、基板上にスパッタリング法によりAg合金薄膜を形成する方法であって、該基板上にインジウム錫酸化物またはインジウム亜鉛酸化物からなる透明導電膜を成膜した後、基板温度を150℃以上200℃未満にして該透明導電膜上にAg合金薄膜を成膜することを特徴とする。
上記構成によれば、基板温度を高くし、しかも、基板とAg合金薄膜との間に透明導電膜を設けているので、基板とAg合金薄膜との密着性を向上させることが可能となる。これは、基板とAg合金薄膜の密着性よりも、基板と透明導電膜との密着性や透明導電膜とAg合金薄膜の方が密着性が良いからである。
また、上記構成によれば、透明導電膜としてインジウム錫酸化物を用いることにより、透過率をほとんど低下させることがなく、また、透明導電膜としてインジウム亜鉛酸化物を用いることにより、Ag合金と同じエッチング液を用いてエッチング可能である。
【0010】
前記Ag合金薄膜の膜厚が1μm以上5μm以下であるのが望ましい。
【0011】
Ag合金薄膜の膜厚が1μm未満の場合には抵抗が高くなるおそれがあり、5μmを超える膜厚にするのは現実的ではないからである。
【0014】
前記Ag合金薄膜がAgPdCu合金からなるのが望ましい。
【0015】
上記構成によれば、耐候性が高く、マイグレーションの無い電極線やリード線が得られる。
【0018】
本発明の情報表示素子は、2枚の基板と絶縁体からなる隔壁とに囲まれた空間に放電ガスが封入され、放電に必要な電極線が形成されたプラズマ部を有するプラズマ情報表示素子において、該電極線が本発明のAg合金薄膜の形成方法により形成されていることを特徴とする。
【0019】
上記構成によれば、基板とAg合金薄膜の密着性が向上し、長期信頼性に優れたプラズマ情報表示素子を実現可能である。
【0020】
本発明の情報表示素子は、2枚の基板と絶縁体からなる隔壁とに囲まれた空間に放電ガスが封入され、放電に必要な電極線が形成されたプラズマアドレス部を有するプラズマ基板と、カラーフィルター層が設けられたカラーフィルター基板との間に液晶層が挟持されたプラズマアドレス情報表示素子において、該電極線が本発明のAg合金薄膜の形成方法により形成されていることを特徴とする。
【0021】
上記構成によれば、基板とAg合金薄膜の密着性が向上し、長期信頼性に優れたプラズマアドレス情報表示素子を実現可能である。
【0022】
本発明の情報表示素子は、TFT素子が設けられたTFT基板とカラーフィルター層が設けられたカラーフィルター基板との間に液晶層が挟持されたTFT液晶情報表示素子において、該TFT素子に接続されたリード線が本発明のAg合金薄膜の形成方法により形成されていることを特徴とする。
【0023】
上記構成によれば、基板とAg合金薄膜の密着性が向上し、長期信頼性に優れたTFT液晶情報表示素子を実現可能である。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0025】
(実施形態1)
本実施形態では、プラズマ情報表示素子(PDP)について説明する。図1は本発明の一実施形態であるプラズマ情報表示素子の構成を説明するための図である。
【0026】
このPDPは、フロントパネル9とバックパネル10とが組み合わされて構成されている。フロントパネル9は、ガラス基板1a上に透明電極2とバス電極3からなる一対の表示電極、誘電体4および保護膜5が順次形成されている。バックパネル10は、ガラス基板1b上にストライプ状のアドレス電極8が設けられ、このアドレス電極8に隣接するように隔壁6が形成されている。さらに、各セル毎に赤、緑、青の蛍光材料7がアドレス電極8上に塗布されている。蛍光材料としては、赤には(Y,Ga)BO3:Eu、緑にはZn2iIO4:Mn、青にはBaMgAl14O23:Eu等が用いられる。フロントパネル9とバックパネル10とは、数百μmのギャップで結合され、両パネルと隔壁で囲まれた空間にNe+Xeの混合ガスが封入されている。
【0027】
次に、このように構成されたPDPの動作原理について、図2を参照しながら説明する。このPDPは、一対の表示電極とこれに直交するアドレス電極8との3種類の電極を有している。一方の表示電極は共通に結線されてドライバーで駆動され、他方の表示電極は表示に使用されると共に情報を書き込むときのスキャン電極としても使用される。アドレス電極は情報を書き込むときにのみ使用されている。アドレス時は1本のスキャン電極とアドレス電極の間で放電が発生するが、アドレス電極には同時に1セル分の放電電流しか流れない。また、電圧はアドレス電極の電位とスキャン電極の電位との組み合わせにより決まり、低電圧での駆動が可能である。
【0028】
本実施形態において、透明電極2としてはITO、バス電極3およびアドレス電極8としてはAg合金、具体的にはAg(0.9wt%)Pd(1wt%)Cu(フルヤ金属製)を用いている。
【0029】
本実施形態において、表示電極の作製は、まず、透明ガラス基板上に厚み 150nmのITO膜をスパッタリングにより成膜し、レジスト塗布、露光、現像およびエッチングを行ってパターニングする。次に、Ag(0.9wt%)Pd(1wt%)Cu(フルヤ金属製)ターゲットを用いて、基板温度200℃でスパッタリングにより厚み3μmのAg合金薄膜を成膜し、レジスト塗布、露光、現像およびエッチングを行ってパターニングする。これ以降の情報表示素子の作製工程は、従来から一般的に用いられている情報表示素子の作製工程と同様に行うことが可能である。
【0030】
ここで、Ag合金薄膜をスパッタリングにより成膜する際の基板温度と密着力との関係を示す指標となるテストを行った結果を下記表1に示す。サンプルとしては上述したようなパネル構造を考慮して、ガラス/ITO(厚み250nm)/Ag(0.9wt%)Pd(1wt%)Cu(厚み3μm)とし、ビニールテープおよびガムテープによるピーリングテストとドライバーによる引っ掻きテストを行った。
【0031】
【表1】
ビニールテープによるピーリングテスト、ガムテープによるピーリングテストおよびドライバーによる引っ掻きテストの順にテストが過酷になっていくが、基板温度を上昇させることにより密着力が向上することが分かる。さらに、別のテストにより、ビニールピーリングテストで問題が無ければエッチング時に剥がれが生じないことが確認されているため、スパッタリング時に基板温度を150℃以上にすることにより十分な密着力が得られることが分かる。なお、本願発明者らは、基板温度が600℃未満であれば、ITO膜に透明度減少や抵抗率変化等の問題が生じないことを確認している。
【0032】
本実施形態では、基板とAg合金薄膜の密着性を向上させて信頼性の高いプラズマ情報表示素子を作製することができた。さらに、Ag合金としてAg(0.9wt%)Pd(1wt%)Cuを用いることにより、耐候性が高く、かつ、マイグレーションの無い電極線が得られた。また、透明電極の材料をITOにすることにより、光透過率をほとんど低下させることなく、効率の良いプラズマ放電を行うことが可能となった。
【0033】
なお、アドレス電極は光を透過させる必要が無いため、上面の電極のように透明電極+バス電極の組み合わせにする必要はなく、また、Ag合金以外の材料を用いることも可能である。
【0034】
(実施形態2)
本実施形態では、プラズマアドレス情報表示素子(PALC)について説明する。図3は本発明の一実施形態であるプラズマアドレス情報表示素子の構成を説明するための図である。なお、この図ではプラズマアドレス部を透明薄板基板22で分割している。
【0035】
このPALCは、カラー部が形成された平面基板(CF基板)15とプラズマアドレス部が形成された平面基板(PL基板)16との間に液晶材料20が注入された構造になっており、さらには図4に示すようにバックライト24を有している。
【0036】
CF基板15は、偏光板17、板厚0.5mm〜2.0mmのガラスからなる透明基板1a、カラーフィルター18、ITOからなる透明電極19および高分子膜からなる配向膜から構成されている。一方、PL基板16は、偏光板17、板厚0.5mm〜3.0mmのガラスからなる透明基板1b、隔壁6、電極23、誘電体4および保護膜5が順次形成され、さらに、板厚10μmカラーフィルター100μmのガラスからなる透明薄板基板22および高分子膜からなる配向膜から構成されている。透明基板1、隔壁6および透明薄板基板22に囲まれた空間には不活性ガスとしてXeが約4000Paのガス圧で封入されている。CF基板15とPL基板16の間隔はビーズ等からなるスペーサー21によって保持されている。
【0037】
次に、このように構成されたPALCにおけるプラズマアドレス部の動作原理について、図4を参照しながら説明する。このPALCにおいて、情報の書き込みおよび保持を行う際には、まず、電極23間に100V〜500Vの電圧を印加することにより放電を起こす。次に、カラー部の透明電極19に0V〜+100V以下の電圧Edを印加することにより情報を書き込み、放電を止めることにより透明薄板基板22の界面をマイナスに帯電させて、情報を保持する。プラスに帯電させる場合には、カラー部の透明電極19に−100V〜0Vの電圧Edを印加する。
【0038】
本実施形態において、透明導電膜としてはITO(図示せず、必ずしも必要ではない)、電極23としてはAg合金、具体的にはAg(0.9wt%)Pd(1wt%)Cu(フルヤ金属製)を用いている。
【0039】
本実施形態において、電極線の作製は、まず、透明ガラス基板上にITO膜をスパッタリングにより成膜し、レジスト塗布、露光、現像およびエッチングを行ってパターニングする。次に、Ag(0.9wt%)Pd(1wt%)Cu(フルヤ金属製)ターゲットを用いて、基板温度250℃でスパッタリングにより厚み3μmのAg合金薄膜を成膜し、レジスト塗布、露光、現像およびエッチングを行ってパターニングする。これ以降の情報表示素子の作製工程は、従来から一般的に用いられている情報表示素子の作製工程と同様に行うことが可能である。
【0040】
本実施形態では、基板とAg合金薄膜の密着性を向上させて信頼性の高いプラズマアドレス情報表示素子を作製することができた。さらに、Ag合金としてAg(0.9wt%)Pd(1wt%)Cuを用いることにより、耐候性が高く、かつ、マイグレーションの無い電極線が得られた。
【0041】
(実施形態3)
本実施形態では、TFT液晶情報表示素子について説明する。図5は本発明の一実施形態であるTFT液晶情報表示素子の構成を説明するための図である。
【0042】
このTFT液晶情報表示素子は、カラー部が形成された平面基板(CF基板)25とTFT素子が形成された平面基板(TFT基板)26との間に液晶材料20が注入された構造になっており、さらには図6に示すようにバックライト24を有している。
【0043】
CF基板25は、偏光板17、板厚0.5mm〜2.0mmのガラスからなる透明基板1a、カラーフィルター18、ITOからなる透明電極19および高分子膜からなる配向膜から構成されている。一方、TFT基板26は、偏光板17、板厚0.5mm〜3.0mmのガラスからなる透明基板1b、液晶に電圧を印加して駆動するためのTFT27および駆動電極28が形成されている。さらに、各絵素のTFTを駆動させるためのリード線がマトリクス状に形成され、リード線はカラーフィルター18の黒枠部分でマスクされている。CF基板25とTFT基板26の間隔はビーズ等からなるスペーサー21によって保持されている。
【0044】
次に、このように構成されたTFT液晶情報表示素子におけるTFTの動作原理について、図6を参照しながら説明する。このTFT液晶情報表示素子において、TFTは一般のトランジスタと同様に、ソース、ゲートおよびドレインを有している。TFTがオフの状態では液晶に電圧が印加されず、オンの状態では液晶にゲート/ドレイン間の電圧Vgが印加される。
【0045】
本実施形態において、リード線としては、ガラスとAg合金との密着性を向上させるために、In2O3+ZnOおよびAg合金、具体的にはAg(0.9wt%)Pd(1wt%)Cu(フルヤ金属製)を積層して用いている。
【0046】
本実施形態において、リード線の作製は、まず、透明ガラス基板上に厚み150μmのIn2O3+ZnOをスパッタリングにより成膜し、続いて、Ag(0.9wt%)Pd(1wt%)Cu(フルヤ金属製)ターゲットを用いて、基板温度250℃でスパッタリングにより厚み3μmのAg合金薄膜を成膜し、レジスト塗布、露光、現像およびエッチングを行ってパターニングする。これ以降の情報表示素子の作製工程は、従来から用いられている一般的な情報表示素子の作製工程と同様に行うことが可能である。
【0047】
本実施形態では、基板とAg合金薄膜の密着性を向上させて信頼性の高いプラズマアドレス情報表示素子を作製することができた。また、Ag合金としてAg(0.9wt%)Pd(1wt%)Cuを用いることにより、耐候性が高く、かつ、マイグレーションの無い電極線が得られた。さらに、透明導電膜としてIn2O3+ZnOを用いることにより、Ag合金と同じエッチング液を用いてエッチングすることができた。
【0048】
なお、上記各実施形態ではAg合金薄膜の材料としてAgPdCuを用いたが、Ag−Pd、Ag−Ru−Cu、Ag−Pd−Ti、Ag−Pd−Cr等を用いることも可能である。
【0049】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のAg合金薄膜の形成方法によれば、基板温度を150℃以上にすることにより、基板とAg合金薄膜との密着性を向上させることができるので、電気伝導度が高く、毒性にも問題がないAg合金薄膜を用いて、長期信頼性に優れた電極線やリード線を作製することができる。また、Ag合金薄膜としてAgPdCu合金を用いることにより、耐候性が高く、マイグレーションの無い電極線やリード線を得ることができる。
【0050】
さらに、基板とAg合金薄膜との間に透明導電膜を設けることにより、基板とAg合金薄膜との密着性をより一層向上させることができる。この透明導電膜としてインジウム錫酸化物を用いることにより、光透過率をほとんど低下しないようにすることができるので、表示特性に与える影響を少なくすることができる。また、この透明導電膜としてインジウム亜鉛酸化物を用いることにより、Ag合金と同じエッチング液を用いてエッチングすることができるので、製造工程が複雑になることはない。
【0051】
本発明の情報表示素子によれば、基板とAg合金薄膜の密着性が向上し、長期信頼性に優れた電極線を有するプラズマ情報表示素子を実現することができる。また、本発明の他の情報表示素子によれば、基板とAg合金薄膜の密着性が向上し、長期信頼性に優れたプラズマアドレス情報表示素子を実現することができる。さらに、本発明の他の情報表示素子によれば、基板とAg合金薄膜の密着性が向上し、長期信頼性に優れたTFT液晶情報表示素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1のプラズマ情報表示素子の構成を説明するための図である。
【図2】実施形態1のプラズマ情報表示素子の動作原理を説明するための図である。
【図3】実施形態2のプラズマアドレス情報表示素子の構成を説明するための図である。
【図4】実施形態2のプラズマアドレス情報表示素子の動作原理を説明するための図である。
【図5】実施形態3のTFT液晶情報表示素子の構成を説明するための図である。
【図6】実施形態3のTFT液晶情報表示素子の動作原理を説明するための図である。
【図7】従来のプラズマ情報表示素子の構成を説明するための図である。
【図8】従来のプラズマ情報表示素子の動作原理を説明するための図である。
【符号の説明】
1a、1b 基板
2、19 透明電極
3 バス電極
4 誘電体
5 保護膜
6 隔壁
7 蛍光材料
8 アドレス電極
9 フロントパネル
10 バックパネル
15、25 CF基板
16 PL基板
17 偏光板
18 カラーフィルター
20 液晶材料
21 スペーサー
22 透明薄板基板
23 電極
24 バックライト
26 TFT基板
27 TFT
28 駆動電極
Claims (6)
- 基板上にスパッタリング法によりAg合金薄膜を形成する方法であって、
該基板上にインジウム錫酸化物またはインジウム亜鉛酸化物からなる透明導電膜を成膜した後、基板温度を150℃以上200℃未満にして該透明導電膜上にAg合金薄膜を成膜することを特徴とするAg合金薄膜の形成方法。 - 前記Ag合金薄膜の膜厚が1μm以上5μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のAg合金薄膜の形成方法。
- 前記Ag合金薄膜がAgPdCu合金からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のAg合金薄膜の形成方法。
- 2枚の基板と絶縁体からなる隔壁とに囲まれた空間に放電ガスが封入され、放電に必要な電極線が形成されたプラズマ部を有するプラズマ情報表示素子において、
該電極線が請求項1または請求項2に記載のAg合金薄膜の形成方法により形成されていることを特徴とする情報表示素子。 - 2枚の基板と絶縁体からなる隔壁とに囲まれた空間に放電ガスが封入され、放電に必要な電極線が形成されたプラズマアドレス部を有するプラズマ基板と、カラーフィルター層が設けられたカラーフィルター基板との間に液晶層が挟持されたプラズマアドレス情報表示素子において、
該電極線が請求項1または請求項2に記載のAg合金薄膜の形成方法により形成されていることを特徴とする情報表示素子。 - TFT素子が設けられたTFT基板とカラーフィルター層が設けられたカラーフィルター基板との間に液晶層が挟持されたTFT液晶情報表示素子において、
該TFT素子に接続されたリード線が請求項1または請求項2に記載のAg合金薄膜の形成方法により形成されていることを特徴とする情報表示素子。
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