JP5150382B2

JP5150382B2 - 表示装置用パネル、液晶表示装置、配線形成方法

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Publication number: JP5150382B2
Application number: JP2008164263A
Authority: JP
Inventors: 進崎尾; 正仁鈴木; 日出夫竹井
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-06-24
Also published as: JP2010008465A

Description

本発明は金属微粒子を用いた配線形成方法に関する。

金属微粒子は、融点よりも低温で焼結できることが知られており、金属微粒子を分散させた印刷液を配線膜通りのパターンに塗布し、低温で焼成して配線膜を形成できるので、高温に加熱できない基板に対する有力な配線形成手段として注目されている。
また、インクジェットヘッドやディスペンサーで配線膜を直接描画できるため、写真工程やエッチング工程が不要であり、基板をエッチング液やエッチングガスに曝す必要がないことから、ダメージレスの配線形成を行なうことが可能である。

しかし、低温焼成で配線膜を形成するため、配線膜と下層の膜との接着性が悪く、配線膜が剥離しやすいという問題がある。
特に、Ａｇ微粒子やＣｕ微粒子による配線膜は、下部配線表面のＭｏＮ層や、ガラス基板表面のＳｉＮ層との接着性が悪い。

Ａｇ微粒子やＣｕ微粒子による配線膜は、酸化マンガン膜との接着性が強いことが知られているが、下部配線と表面に酸化マンガン膜を形成し、その表面にＡｇ微粒子やＣｕ微粒子による上部配線膜を形成して下部配線膜と上部配線膜とを電気的に接続する場合、酸化マンガン膜が高抵抗であるため、コンタクト抵抗が上昇するという問題がある。
Ａｇ粒子やＣｕ粒子による配線膜は下記文献に記載されている。
特開２００５−１２３５７８号公報

本発明は金属微粒子による配線膜の接着性を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、基板と、表面にＭｏＮ層が形成され、前記基板上に配置された下部配線膜と、銀又は銅のいずれか一方を含有し、一部が前記下部配線膜上に位置する上部配線膜と、Ｉｎ酸化物を含有する無機接着膜とを有し、前記下部配線膜と前記上部配線膜の間には、底面が前記ＭｏＮ層と密着し、表面が前記上部配線膜と密着する前記無機接着膜が配置された表示装置用パネルである。
また、本発明は、前記基板表面に形成されたＳｉＮ層を有し、前記上部配線膜の一部は前記ＳｉＮ層上に位置し、前記ＳｉＮ層と前記上部配線膜の間には、底面が前記ＳｉＮ層と密着し、表面が前記上部配線膜と密着する前記無機接着膜が配置された表示装置用パネルである。
また、本発明は、前記下部配線膜は、表面に前記ＭｏＮ層が形成された低抵抗金属層を有する表示装置用パネルである。
また、本発明は、上記いずれかの表示装置用パネルを有する液晶表示装置である。
また、本発明は、基板上に低抵抗金属層と該低抵抗金属層上に配置されたＭｏＮ層とを有する下部配線膜を形成する下部配線膜形成工程と、Ｉｎ微粒子が含有された第一の印刷液を前記下部配線膜の一部表面上に塗布する第一の塗布工程と、前記基板を酸素ガスを含有する焼成雰囲気中で加熱し、塗布された前記第一の印刷液によってＩｎ酸化物を含有する無機接着膜を形成する第一の焼成工程と、銀微粒子又は銅微粒子のいずれか一方又は両方が含有された第二の印刷液を前記無機接着膜表面を含む領域に塗布する第二の塗布工程と、前記基板を加熱し、塗布された前記第二の印刷液によって上部配線膜を形成する第二の焼成工程を有する配線形成方法である。
また、本発明は、前記基板表面の一部領域にはＳｉＮ層が露出された配線形成方法であって、前記第一の塗布工程では、前記下部配線膜の一部表面と前記ＳｉＮ層の一部表面に前記第一の印刷液を塗布し、前記下部配線膜と前記ＳｉＮ層表面に前記無機接着膜を形成し、前記第二の塗布工程では、前記下部配線膜表面の前記無機接着膜と、前記ＳｉＮ層表面の前記無機接着膜との表面に前記第二の印刷液を塗布する配線形成方法である。
また、本発明は、前記第一の印刷液が配置されたインクジェットヘッドから前記第一の印刷液の液滴を吐出し、前記下部配線膜の一部表面と前記ＳｉＮ層の一部表面上に着弾させることで、前記第一の印刷液を塗布する配線形成方法である。

インジウム酸化物を主成分とする薄膜は、ＭｏＮ層やＳｉＮ層等の窒化膜、及び、Ａｇを主成分とする配線膜やＣｕを主成分とする配線膜との密着性が高いので、ＭｏＮ層やＳｉＮ層上にインジウム酸化物を主成分とする無機接着膜を形成し、その表面にＡｇやＣｕを主成分とする上部配線膜を形成すると上部配線膜が剥離しなくなる。

図５の符号３０は、インクジェット方式の第一の印刷装置であり、本発明の処理対象物である基板５は、先ず、この第一の印刷装置３０の台３２上に配置される。
基板５のうち、図１(ａ)〜(ｄ)は接続領域５ａの断面図、図２(ａ)〜(ｄ)は配線領域５ｂの断面図である。

基板５中の接続領域５ａでは、ガラス基板１０上に下部配線膜１１が形成されており、後述する上部配線膜１４との接続が行なわれる領域である。配線領域５ｂは、ガラス基板１０上に配置されたＳｉＮ層１２の表面が露出され、ＳｉＮ層１２表面に上部配線膜１４が引き回される領域である。

図１(ａ)を参照し、下部配線膜１１は三層構造であり、下層のＭｏＮ層２１と、中間層の低抵抗金属層２２と、上層のＭｏＮ層２３とが密着して配置されている。表面にはＳｉＮ層１２が形成されており、下部配線膜１１上では、ＳｉＮ層１２に部分的に開口２７が形成され、開口２７の底面に、下部配線膜１１のＭｏＮ層２３の表面が露出されている。図３(ａ)は図１(ａ)の平面図である。

基板５に上部配線膜１４を形成する工程を説明する。
第一の印刷装置３０の台３２上には印刷ヘッド３３が配置されており、台３２の外側には液供給系３６が配置されている。
液供給系３６には、直径が数ｎｍ〜数十ｎｍのインジウム微粒子が溶剤中に分散された第一の印刷液が蓄液されている。印刷ヘッド３３は液供給系３６に接続されており、液供給系３６から第一の印刷液が供給されるようになっいる。

印刷ヘッド３３の台３２に対面する表面には複数の吐出孔３４が設けられており、印刷ヘッド３３内部の圧電素子に電圧を印加すると、第一の印刷液の液滴が各吐出孔３４から所定量吐出されるようになっている。
第一の印刷装置３０には基板移動機構が設けられており、基板移動機構を動作させると基板５は台３２上を移動できるようにされている。

印刷ヘッド３３は台３２の中央付近に配置されており、基板５が台３２の一端から他端に移動すると、印刷ヘッド３３の真下を通過する。
印刷ヘッド３３の吐出孔３４の真下に基板５が位置したところで、印刷ヘッド３３から第一の印刷液を吐出させると、第一の吐出液は基板５の表面に着弾する。

基板５表面で、第一の吐出液を着弾させる印刷領域は予め設定されており、基板５と印刷ヘッド３３を相対的に移動させ(ここでは基板５を移動させる)、印刷領域の真上に位置する吐出孔３４から第一の印刷液を吐出させ、他の領域上の吐出孔からは吐出させないことで、予め設定された印刷領域上にだけ第一の吐出液を着弾させることができる。

基板５の下部配線膜１１が配置された接続領域５ａでは、第一の印刷液の液滴を、開口２７の内部と、開口２７の縁に近い外周に着弾させ、開口２７と同じ大きさか、図１(ｂ)、図３(ｂ)に示すように、開口２７の幅よりも広い幅の第一の印刷液層２８を形成する。形成された第一の印刷液層２８により、開口２７底面の下部配線膜１１表面は覆われる。
下部配線膜１１が配置されていない配線領域５ｂでは、後工程で上部配線膜１４が形成される経路と同じ経路上に第一の印刷液を着弾させ、図２(ｂ)、図４(ｂ)に示すように、ＳｉＮ層１２の表面上に第一の印刷液層２８を形成する。

次に、第一の印刷液層２８が形成された基板５を、酸素を含有する焼成雰囲気(例えば大気雰囲気)中で加熱し、第一の印刷液層２８に含有される溶剤(有機溶剤)を蒸発・除去すると共に、第一の印刷液層２８中のインジウム微粒子を酸素と反応させると、インジウム微粒子は酸化して酸化インジウムとなり、第一の印刷液層２８と同じ位置に、ほぼ同じ大きさの酸化インジウムの薄膜から成る無機接着膜が形成される。図１(ｃ)〜図４(ｃ)の符号１３は無機接着膜を示している。無機接着膜１３の底面はＳｉＮ層１２又はＭｏＮ層２３と接触している。

第一の印刷液層２８から無機接着膜１３を形成する際には、第一の印刷液層２８が形成された基板５を第一の印刷装置３０上に配置して大気雰囲気中で加熱してもよいし、焼成炉中に搬入して酸素ガスを含有する雰囲気中で加熱して溶剤の乾燥除去とインジウムの酸化及び薄膜化を行なってもよい。

無機接着膜１３が形成された基板５は、第二の印刷装置(不図示)に搬入する。
第二の印刷装置の液供給系には、溶剤中に銀微粒子が分散された第二の印刷液が配置され、印刷ヘッドから第二の印刷液の液滴が吐出される点を除いて第一の印刷装置３０と同じ構成であり、第二の印刷装置の説明は省略する。

基板５表面で第二の吐出液が着弾される印刷領域も予め設定されており、第二の印刷装置により、印刷ヘッドと基板５を相対的に移動させながら、設定された領域に向けて第二の吐出液を吐出して着弾させ、第二の印刷液の印刷領域上に第二の印刷液層が形をする。

次いで、酸素を含有しない非酸化雰囲気中で基板５を加熱し、第二の印刷液層中の溶剤(有機溶剤)の乾燥・除去と、銀微粒子の焼成が行なうと図１(ｄ)〜図４(ｄ)に示すように、銀薄膜から成る上部配線膜１４が形成される。図１(ｄ)〜図４(ｄ)の符号６は、上部配線膜１４が形成された表示装置用パネルを示している。

この表示装置用パネル６では、上部配線膜１４の底面には無機接着膜１３が配置され、上部配線膜１４の底面は無機接着膜１３と接触しており、上部配線膜１４は、開口２７上に位置する部分で無機接着膜１３を介して下部配線膜１１と電気的に接続されている。上部配線膜１４が剥離しないので、この表示装置用パネル６を用いた液晶表示装置の信頼性は高い。

上記実施例では、上部配線膜１４はＡｇ微粒子が分散された第二の印刷液から形成された銀薄膜であるが、銅微粒子が分散された第二の印刷液によって形成した銅薄膜を用いることもできる。要するに、主成分が金属の銀又は銅の薄膜を上部配線に用いることができる。

また、上記無機接着膜１３は、インジウム微粒子が分散された第一の印刷液から形成された酸化インジウム薄膜であるが、インジウム微粒子と錫微粒子が分散された第一の印刷液から形成したＩＴＯ薄膜を用いることもできる。また、マンガン微粒子が分散された第一の印刷液を吐出し、酸化マンガンの薄膜で構成された無機接着膜を用いることもできる。

酸化インジウムや酸化マンガンを主成分とする無機接着膜１３は、ＭｏＮ層２３と、ＳｉＮ層１２と、Ａｇ薄膜やＣｕ薄膜から成る上部配線膜１４との接着力(密着力)が強いので、上部配線膜１４が剥離することはない。

下部配線膜１１は、Ａｌ薄膜から成る低抵抗層２２をＭｏＮ層２１、２３で挟む構造であったが、Ｃｕ薄膜から成る低抵抗金属層２２をＭｏＮ層２１、２３で挟む構造でもよい。要するに、ＭｏＮ層２３が表面に露出する低抵抗の導電性薄膜であれば、無機接着膜１３との接着力が強いので本発明の下部配線膜１１として用いることができる。
酸化インジウムを主成分とする無機接着膜１３は導電性を有しているので、上部配線膜１４と下部配線膜１１との間に配置しても導通性を損なうことはない。

Ｉｎ微粒子を含む第一の印刷液(アルバックマテリアル(株)製Ｉｎナノメタルインク)を用い、下部配線のＭｏＮ層とＳｉＮ層上に線状(幅５０μｍ)に印刷して大気雰囲気下２２０℃で焼成して無機接着膜を形成し、その表面にＡｇ微粒子を含む第二の印刷液(アルバックマテリアル(株)製Ａｇナノメタルインク)を印刷し、大気雰囲気下２２０℃で焼成して無機接着膜上に上部配線膜を形成した。Ｉｎ微粒子に替え、Ｍｎ微粒子を用いて同様に上部配線膜を形成した。

比較のため、下部配線膜中のＭｏＮ層とＳｉＮ層上にＡｇ微粒子を含む第二の印刷液(アルバックマテリアル(株)製Ａｇナノメタルインク)を印刷し、大気雰囲気下２２０℃で焼成して上部配線膜を形成した。
接触抵抗の測定結果と上部配線膜を所定長さに切断し、接着テープを貼付して剥がすクロスカットテストの結果とを下記表１に示す。

比較例では２５カ所全部が剥離している。ＭｎＯｘから成る無機接着膜は剥離箇所は無いが、接触抵抗が高い。

(ａ)〜(ｄ)：本発明の基板の下部配線膜と上部配線膜とを接続する接続領域を説明するための断面図 (ａ)〜(ｄ)：本発明の基板の上部配線を引き回す配線領域を説明するための断面図 (ａ)〜(ｄ)：接続領域の平面図 (ｂ)〜(ｄ)：配線領域の平面図本発明に用いることができる一例の印刷装置

符号の説明

５……基板
６……表示装置用パネル
１１……下部配線膜
１２……ＳｉＮ層
１３……無機接着膜
１４……上部配線膜
２１、２３……ＭｏＮ層
２２……低抵抗金属層

Claims

基板と、
表面にＭｏＮ層が形成され、前記基板上に配置された下部配線膜と、
銀又は銅のいずれか一方を含有し、一部が前記下部配線膜上に位置する上部配線膜と、
Ｉｎ酸化物を含有する無機接着膜とを有し、
前記下部配線膜と前記上部配線膜の間には、底面が前記ＭｏＮ層と密着し、表面が前記上部配線膜と密着する前記無機接着膜が配置された表示装置用パネル。
前記基板表面に形成されたＳｉＮ層を有し、
前記上部配線膜の一部は前記ＳｉＮ層上に位置し、
前記ＳｉＮ層と前記上部配線膜の間には、底面が前記ＳｉＮ層と密着し、表面が前記上部配線膜と密着する前記無機接着膜が配置された請求項１記載の表示装置用パネル。
前記下部配線膜は、表面に前記ＭｏＮ層が形成された低抵抗金属層を有する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の表示装置用パネル。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の表示装置用パネルを有する液晶表示装置。
基板上に低抵抗金属層と該低抵抗金属層上に配置されたＭｏＮ層とを有する下部配線膜を形成する下部配線膜形成工程と、
Ｉｎ微粒子が含有された第一の印刷液を前記下部配線膜の一部表面上に塗布する第一の塗布工程と、
前記基板を酸素ガスを含有する焼成雰囲気中で加熱し、塗布された前記第一の印刷液によってＩｎ酸化物を含有する無機接着膜を形成する第一の焼成工程と、
銀微粒子又は銅微粒子のいずれか一方又は両方が含有された第二の印刷液を前記無機接着膜表面を含む領域に塗布する第二の塗布工程と、
前記基板を加熱し、塗布された前記第二の印刷液によって上部配線膜を形成する第二の焼成工程を有する配線形成方法。
前記基板表面の一部領域にはＳｉＮ層が露出された請求項５記載の配線形成方法であって、
前記第一の塗布工程では、前記下部配線膜の一部表面と前記ＳｉＮ層の一部表面に前記第一の印刷液を塗布し、前記下部配線膜と前記ＳｉＮ層表面に前記無機接着膜を形成し、
前記第二の塗布工程では、前記下部配線膜表面の前記無機接着膜と、前記ＳｉＮ層表面の前記無機接着膜との表面に前記第二の印刷液を塗布する請求項５記載の配線形成方法。
前記第一の印刷液が配置されたインクジェットヘッドから前記第一の印刷液の液滴を吐出し、前記下部配線膜の一部表面と前記ＳｉＮ層の一部表面上に着弾させることで、前記第一の印刷液を塗布する請求項６記載の配線形成方法。