JP5504633B2 - 多層配線構造体、その製造方法、および表示装置 - Google Patents
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Description
(1)基板と、前記基板上に形成された、エネルギーを付与することにより表面自由エネルギーが変化する材料を含有する濡れ性変化層と、前記濡れ性変化層上にパターン形成された導電層と、互いに隣接した前記導電層間を絶縁分離する層間絶縁膜と、を有し、前記濡れ性変化層における前記層間絶縁膜の形成領域が、前記層間絶縁膜の形成されない領域に比べ相対的に高い表面自由エネルギーを有する高表面自由エネルギー領域であり、前記高表面自由エネルギー領域は、その表面における純水の接触角が35度以上90度以下の範囲内であることを特徴とする多層配線構造体。
前記薄膜トランジスタ基板に対向配置された電気泳動表示素子と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
前記濡れ性変化層上に導電層をパターン形成する工程と、
前記濡れ性変化層に、前記導電層で覆われた領域に比べ相対的に高い表面自由エネルギーを有する高表面自由エネルギー領域を形成する工程と、
絶縁性ペーストを用いて、前記パターン形成された導電層間を絶縁分離する層間絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする多層配線構造体の製造方法。
本実施の形態では、絶縁性バンクを印刷するにあたって、スイッチング素子として電極層、絶縁膜層および半導体層を具備するボトムゲート型薄膜トランジスタ(TFT回路基板)の端子部を例にとって説明する。図5Aに示すように、このTFT回路基板11は、互いに交差する方向に配設された選択線13および信号線15と、選択線13に接続されたゲート電極17と、このゲート電極17上に形成され信号線15に接続されたソース電極19と、このソース電極19と対をなすドレイン電極21と、これらソース電極19およびドレイン電極21の間に形成された活性層23とを有している。図5Bは、TFT回路基板11上へコンタクトホール25を有する層間絶縁膜27を形成した平面図である。また、図5Cは、コンタクトホール25を有する層間絶縁膜27上へ画素電極29を配置した平面図である。図5Dには、TFT回路基板11上に、コンタクトホール25を有する層間絶縁膜27が形成され、画素電極29が前記コンタクトホール25を介してドレイン電極21と接続されたアクティブマトリクス駆動型のTFT回路基板11の断面図を示す。なお、本実施例においては、TFT回路基板11のドレイン電極21を出力電極とした。
TFT回路基板11は、例えば下記のような工程で作製することができる。
まず、基板上に形成された導体層をフォトリソグラフィー・エッチングでパターン化して、ゲート電極17を形成する。ゲート電極17となる導体層は、金属膜の真空蒸着(Cr、Ni−Cr)、酸化物電極、透光性酸化物電極(ITO、ZNO、Al、SnO2)等で構成され、通常のフォトリソグラフィー・エッチングでゲート電極パターンを得る。尚、ゲート電極17は、導電性高分子(PEDOT/PSS、ポリアニリンなど)を印刷して形成してもよいし、あるいは、ナノ金属粒子が分散したインクを用いたインクジェット印刷法によって、必要な部位にパターン形成してもよい。
次に、プラズマ化学気相成長(PE−CVD)でSiO2膜を形成し、ゲート絶縁膜31とする。ゲート絶縁膜31の材料としては、無機絶縁膜であれば、SiO2の他にも、例えばSi3N4、SiONなどを使用することができる。また、有機絶縁膜であれば、例えばパリレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリアクリロニトリル、ポリイミドなどを用いてもよい。また、これらのうち2つ以上の材料を組み合わせて使用しても良い。ゲート絶縁膜31の作製法は特に制限はなく、例えばスパッタリング法、CVD法、プラズマCVD法、蒸着法、スピンコーティング法、ディッピング法等が挙げられる。
次に、下記の構造式(I)で示されるポリイミド樹脂をゲート絶縁膜31の上にスピンコート塗布し、焼成して、厚さ100nmの濡れ性変化層を形成した。
γS=γSL+γLcosθ … (1)
ここで、γSは固体の表面張力、γSLは固体と液体の界面張力、γLは液体の表面張力である。
次に、インクジェット法を用いて、濡れ性変化層上の高表面自由エネルギー領域(1)に電極インク(電極材料には、金ナノ粒子を水系の溶液に分散したものを用いた。以下、「金ナノインク」と記す)を描画し、200℃のオーブンで焼成してソース・ドレイン電極パターンを形成した。
トランジスタの活性層として、熱蒸着法を用いてペンタセンを形成した。活性層を形成するための有機材料としては、ペンタセンの他に、例えばアントラセン、フタロシアニン等の有機低分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子等の公知の有機半導体を用いることも可能である。
TFT回路基板上のドレイン電極と画素電極を電気的に接続するため、コンタクトホールを有する層間絶縁膜をスクリーン印刷で形成した。絶縁性ペーストとしては、公知のものを用いることができる。このとき、TFT素子の活性層に使用したペンタセンにダメージを与えない有機溶剤が用いられたペーストを使用することが好ましい。また、スクリーン版としては、スクリーンメッシュに乳剤を塗布してコンタクトホールパターンとなるよう露光・現像した一般的なスクリーン版を用いることができる。なお、コンタクトホールをφ100μmよりも小さくしたい場合は、クロス印刷法等を用いることができる。なお、クロス印刷法は、例えば、特開2003−100204号公報等によって公知の手法である。
以上のようにして作製されたアクティブマトリクス駆動型TFT回路基板の端子部に、本発明方法を用いて層間絶縁膜と実装引き出し配線を形成した。以下の実施例においては、ソース信号線の接続部は1ブロックあたり200本のソース信号群が配列され、ソース信号線の接続端子ブロックは4ブロックとなる。層間絶縁膜および実装引出し配線の印刷方向は、ソース信号線群と平行方向に4ブロック分まとめて行なう。なお、ゲート選択線群の接続端子ブロックは、同様に3ブロックとなり、レイアウトの都合に合わせて適宜配置すると良い。また、ゲート端子ブロックとソース端子ブロックに対して、1つのスクリーンマスクで層間絶縁膜および実装引出し配線を形成しても良い。その手順を図6Aおよび図6Bに示した。すなわち、まず、基板41上に電極配線である導電層45が形成されたTFTの端子部40の印刷領域Pの表面にエネルギーを付与した後、スクリーン印刷法によってライン状パターンに層間絶縁膜47を形成した(この工程の詳細については後述する)。次に、コンタクトホール(図示省略)となるように、その上から平坦膜48をラインパターン端にそれぞれ形成した。次に、導電性厚膜ペーストを用いて印刷することにより、実装引出し配線49を形成し、端子部40を厚膜化した。
TFT回路基板のゲート選択線とソース信号線の接続端子部は、ゲート電極線とソース電極線を延伸して、実装回路基板と中継接続するための端子となっている。また、信号線の端子部には、濡れ性変化層が形成されている。端子部40の層間絶縁膜47を形成する領域に、前述のようなパターンが描画されたフォトマスク越しに、波長254nmのDeepUV光を照射し、濡れ性変化層上に高表面自由エネルギー領域(2)を形成した。前記濡れ性変化層は、TFT回路基板の薄膜層の一つとして形成されていても良いし、層間絶縁膜形成前の工程で配置されていても良い。
微細なライン状のパターン印刷を目的とするには、ステンレスメッシュ密度は#400以上のものが好ましく、さらに好ましくは#500を使用するのが良い。本実施例においては、平織り#500のステンレスメッシュで乳剤厚が25μmのスクリーン版を使用した。スクリーン版作製技術が進歩すれば、十分な強度の細線メッシュで版作製が可能で開口率を低減してペースト吐出を抑制できるため、さらなる高密度パターンの形成が期待できる。
前述のペースト組成物の構成材料に加え、必要があれば分散剤、可塑剤、粘度調整剤などを添加することによって、ペースト安定性や柔軟性を向上させることができ、安定した印刷プロセスが得られる。
次に、厚膜化した端子部40とフレキシブルプリント基板とを電気的に接続し、表示パネルに電気泳動素子を用いた電気泳動表示パネル(電気泳動表示装置)50について説明する。
[アクティブマトリクス駆動型TFT回路基板]
前述のような800×600素子からなるアクティブマトリクス駆動型TFT回路基板を準備した。この回路基板のソース信号線の端子部は、配列ピッチが100μmで1ブロックに200本の電極層が形成されている。
ソース信号線の端子部上に形成された濡れ性変化層であるポリイミドを、波長254nmのDeepUV光を照射して高表面自由エネルギー領域(2)を形成した。UV照射前のポリイミド表面に対する水の接触角は95度であり、UV照射後の高表面自由エネルギー領域となったポリイミド表面に対する水の接触角は85度であった。
次に、高表面自由エネルギー領域となったポリイミド表面へ層間絶縁膜を形成した。層間絶縁膜を形成するための絶縁性ペーストは、ポリビニルブチラール樹脂15質量部をブチルセロソルブ50質量部へ溶解したビヒクルへ、35質量部のシリカ微粒子を分散させたものを用いた。得られた絶縁性ペーストをブルックフィールド型粘度計のNo.14スピンドルで計測したところ、10rpmでの粘度は200[Pa・s]となった。
層間絶縁膜を形成後の端子部を厚膜化するため、第2の層間絶縁膜を前記層間絶縁膜の両端に平坦膜として形成し、コンタクトホールを形成した。印刷条件、ペーストは層間絶縁膜を形成する際と同様のものを用いた。このようにして形成されたコンタクトホール内には、ソース信号線の電極表面が配置されている。このコンタクトホール上へ、導電性厚膜ペーストを用いてスクリーン印刷で実装引出し配線を形成した。
上記のようにして得られたアクティブマトリクス駆動型TFT回路基板上へ電気泳動表示パネルを張り合わせた後、厚膜化したソース信号線の端子部上にACFがあらかじめ積層されたFPCを熱圧着することで、アクティブマトリクス駆動型TFT回路基板へ電気信号を入力できるようにした。このようにして作製した表示パネルの対向電極を駆動装置に接続し、アクティブマトリクス駆動型TFT回路基板のゲート選択線とソース信号線に電気信号を入力して動作テストを行ったところ、均一な表示コントラストおよび解像度を得ることができた。
実施例1と同様にして端子部の層間絶縁膜を作製した。ただし、濡れ性変化層であるポリイミド表面には、特にエネルギー付与するための工程を行なっていない。
実施例1と同様にして端子部の層間絶縁膜を作製した。ただし、濡れ性変化層であるポリイミド表面を、純水の接触角が95度(低表面自由エネルギーの状態)から35度の範囲になるように表面自由エネルギー制御していき、各々の場合に対して実施例1と同様のスクリーン版と絶縁性ペーストを用いて端子部に層間絶縁膜を形成した。
以下のi)〜iii)の点で異なる以外は、実施例1と同様にして電気泳動表示パネルの端子部を作製した。
i) 絶縁性ペーストの溶剤配合量を調整し、粘度を変更した。
ii) ペースト質量に対してブチルセロソルブを添加して粘度を下げた。
iii) ペーストの溶剤を蒸散させて固形分濃度を上げた。
1a:版枠
1b:印刷面
2a,2b:パターン開口部
3:基板
5:ペースト
7:スキージ
8:感光性乳剤
9:スクリーンメッシュ
11:TFT回路基板
13:選択線
15:信号線
17:ゲート電極
19:ソース電極
21:ドレイン電極
23:活性層
25:コンタクトホール
27:層間絶縁膜
29:画素電極
40:端子部
41:基板
43:濡れ性変化層
45:導電層
47:層間絶縁膜
48:平坦膜
49:実装引出し配線
Claims (7)
- 基板と、前記基板上に形成された、エネルギーを付与することにより表面自由エネルギーが変化する材料を含有する濡れ性変化層と、前記濡れ性変化層上にパターン形成された導電層と、互いに隣接した前記導電層間を絶縁分離する層間絶縁膜と、を有し、
前記濡れ性変化層における前記層間絶縁膜の形成領域が、前記層間絶縁膜の形成されない領域に比べ相対的に高い表面自由エネルギーを有する高表面自由エネルギー領域であり、
前記高表面自由エネルギー領域は、その表面における純水の接触角が35度以上90度以下の範囲内であることを特徴とする多層配線構造体。 - 前記層間絶縁膜が、スクリーン印刷法で形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載の多層配線構造体。
- 前記濡れ性変化層の高表面自由エネルギー領域は、その表面における純水の接触角が40度以上85度以下の範囲内であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の多層配線構造体。
- フレキシブルプリント基板と電気的に接続される領域を有し、該領域が請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の多層配線構造体によって形成された薄膜トランジスタ基板と、
前記薄膜トランジスタ基板に対向配置された電気泳動表示素子と、
を備えたことを特徴とする表示装置。 - 基板上に、エネルギーを付与することにより表面自由エネルギーが変化する材料を含有する濡れ性変化層を形成する工程と、
前記濡れ性変化層上に導電層をパターン形成する工程と、
前記濡れ性変化層に、前記導電層で覆われた領域に比べ相対的に高い表面自由エネルギーを有する高表面自由エネルギー領域を形成する工程と、
絶縁性ペーストを用いて、前記パターン形成された導電層間を絶縁分離する層間絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする多層配線構造体の製造方法。 - 前記絶縁性ペーストの粘度が100[Pa・s]以上250[Pa・s]以下の範囲内であることを特徴とする請求項5に記載の多層配線構造体の製造方法。
- 前記濡れ性変化層へのエネルギー付与を紫外線照射により行うことを特徴とする請求項5又は6に記載の多層配線構造体の製造方法。
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