JPH0283533A - 液晶表示装置及びそれに用いる電極基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車用計器盤及びＯＡ機器などに使用する
液晶表示体パネルの導体構成及び形成技術と、それを用
いた液晶表示装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、マンマシーンインターフェースとしてグラフィッ
ク表示が広く用いられるようにな９、これに伴って自動
車の計器盤にも液晶表示装置が使用されるようになシ、
カラー液晶表示素子の実用化に伴って更に加速される傾
向にある。

ところで、このような液晶表示装置（以下、液晶表示パ
ネルという）では、そのパネル状の形態をいかし、その
電極基板の一方を拡張させた上で、この拡張した部分に
駆動用の電子回路素子（ＬＳＩ）を直接搭載し、両者を
モジュール化したものが知られている。なお、上記の技
術については、例えば特開昭５６−５０５６８号公報な
どに開示がある。

そこで、このような液晶パネルの従来例について第３図
によって説明する。

この第３図は従来の液晶表示装置の縦断面図であシ、ガ
ラス基板１及び電極基板であるガラス基板２によって構
成された液晶表示パネルを示し、ガラス基板２の上には
、液晶表示パネルを駆動するためのＬＳＩ４が半田ボー
ルを用いたフリップチップ法により、配線回路に実装さ
れている。この液晶表示部の画素電極（透明導電膜、Ｉ
ＴＯ膜）７、画素電極７とＬＳＩの端子間の金属配置　
０．）５、及びＬＳＩの端子と外部との接続用端子間の
金属配線（■）６は同一導体材料が用いられる。また、
この第５図において、５はガラス基板１と２の間に挟持
されている液晶８を封止している封止剤である。なお、
この第３図には省略しであるが、実際には保護用の樹脂
がＬＳＩ４を覆って設けである。

次に、第４図は、第５図の金属配線５のＡ　−Ａ’線の
断面を示した断面図である。金属配線５及び６としては
抵抗が小さいこと、ＩＴＯとの密着性がよいこと及びＬ
ＳＩを搭載することから、半田付性がよいことが要求さ
れる。これに対処するために、金属配線５としては、例
えばＣｒ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｃｒなどの多層膜が用いられて
いる。まず、透明導電膜（ＩＴＯ）７の上に密着性のよ
いＣｒ膜９を形成し、その上に高温高湿下で強いＮ１膜
１０、半田付性のよいＣｕ膜１１、更にその上に半田流
れ防止膜であるＣｒ膜１２を形成していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記し九ような従来の液晶表示素子の金属配線の形成は
、蒸着法及びスパッタリング法などのドライプロセスに
よって金属膜を多層に積層し、その後ホトエツチングに
よシ所定の形状にバターニングしていた。し念がって、
従来方法では、作製工程が長く、かつホトエツチング技
術を採用していることから、コストが非常に高く、かつ
プロセスが複雑な問題があった。

本発明は、金属配線の形成にドライプロセスを用いるこ
となく、直接ＩＴＯ上に化学メッキ法で金属膜を形成し
、かつ密着性の大きい導体を提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

、上記目的は、透明導電膜からなる画素電極上に、化学
メッキ法によって化学Ｎｉメッキ膜、その上に耐食性金
属の化学メッキ膜、更にその上に化学ＣＵ　　メッキ膜
を積層して金属導体を形成することによシ、達成される
。

すなわち、本発明は、所定の間隙を有して対向配置され
た一対の基板と、側基板の対向面にそれぞれ設けられた
一体の電極と、両電極間に案内された表示体を備え、一
方の基板を拡張し、その部分に金属導体を配線し、その
上に集積回路を実装した液晶表示装置において、該金属
導体は、透明導電膜からなる画素電極上に、化学Ｎｉメ
ッキ膜、その上に耐食性金属の化学メッキ膜、更にその
上に化学Ｃｕメッキ膜が積層されたものであることを特
徴とする液晶表示装置、に関する。また、透明導電膜か
らなる画素電極上に１化学Ｎｉメッキ膜、その上に耐食
性金属の化学メッキ膜、更にその上に化学Ｃｕメッキ膜
からなる金属導体を積層した液晶表示装置用電極基板、
及びその装造方法、に関する。

次に、まず、本発明に至った経過を説明する。

ＩＴＯ上に直接メッキする方法としては、電気メッキあ
るいは化学メッキ法がある。しかし、所定の形状に作表
されたＩ’ｆ’Ｏパターン上にメッキすることを考えた
場合は、Ｉ’ｒＯパターンの形状を考慮すると電気メッ
キよりも化学メッキ法が非常に有利である。

そこで、本発明者らは、Ｉ’Ｉ’Ｏ上にまず化学メッキ
法でＮ１膜を形成することについて検討した。

その結果、ＩＴＯ上を塩化第一スズ及び塩化バラジュウ
ム溶液により活性化処理することよ５　、　Ｎｉ膜が形
成できる。その際の化学ニッケルメッキ液組成としては
、塩化ニッケルα１　ｎｏ１／ｌ、次亜リン酸ナトリウ
ムｌ１１　ｍｏｌ／Ｚ　ｓ酢酸ナトリウムＩ１５ｍｏｘ
／ｌであり、水素イオン濃度（ｐＨ）を４．０に調整し
た。この液のメッキ速度は１５μｍ／ｈ　（メッキ温度
８０℃）である。そこで、まず本発明者らは、Ｎ１膜の
シート抵抗を調べた結果、約１μｍの膜厚においても第
５図に示すように１Ω／口でらシ、それ以上の膜厚にし
てもめ、まシ低下しないことがわかった。更に、膜厚を
厚くした場合、　Ｎｉ膜がはく離する傾向が認められた
。導体のシート抵抗としてはＬＳＩの高周波下における
ノイズを考えた場合、α０３Ω／口以下が望ましい。更
に、ＬＳＩの接続端子の半田付性を考えるとＮ１膜はあ
まりよくない。そこで、シート抵抗を小さくすること及
び半田付性の向上を目的にＮ１膜上に化学メッキ法でＣ
ｕ膜を形成することについて検討した。しかし、Ｎ１膜
（α４μｍ）上にＣｕ　　膜を形成すると、ふくれが発
生した。化学鋼メッキ液組成としては、硫酸鋼１０Ｆ／
ｊ、エチレンジアミンテト２酢酸ナトリウム５０　ｔ／
ｌ、ポリエチレングリコール２０　ｄ　／　ｔ　１ジピ
リジル５０■／１１ホルマリｙ　５　ｍｇｔ　／　ｔ、
塩化第二スズ９１／ｌでアシ、この溶液を水素イオン濃
度（ｐＨ）１２．９（か性ソーダで調整）にして用いた
。この際のＣｕメッキ速度は５　Ａｍ／　ｈ　（メッキ
温度７０℃）である。そこでふくれの原因について調べ
たところ、第６図のモデル図（示すよりにＮ１膜のピン
ホールを通して、銅メッキ液が下地膜であるＩＴＯとＮ
１膜との界面に侵入し、密着性を低下させ、Ｃｕ膜の応
力によシふくれを発生させていることがわかった。Ｎ１
膜のピンホールをなくするためには、Ｎ１膜厚を厚くす
る方法が考えられる。そζで、Ｎ１膜厚をα５〜２．０
μｍの間で変化させ、その上にＣｕ膜を形成した結果、
ふくれの発生は少なくなる傾向にあるが、皆無にするこ
とはできなかった。Ｎ１膜厚を厚くするに従って、ピン
ホールは少なくなるがＮ１膜の応力が大きくなる。した
がって、小さなふくれはなくなるが、逆に大きなふくれ
が発生することがわかった。

そこで、本発明者らは、上記の事実に基づいて種々検討
し九結呆、Ｎｉ膜のピンホールをうめる方法として、　
Ｎｉ膜上にＡｕ膜、８！１膜又はＡｇ膜等の耐食性金属
膜を化学メッキする方法を採ることＫより、第７図に示
すようにピンホールがなくなるのではないかと考えた。

まず、ＩＴＯ上に（Ｌ４μｍのＮ１膜を形成し、その上
にｌ　１０〜ａ　１５６ｍ０Ａｕ膜を形成した。　Ａｕ
　＃　ｈ市販されている置換型の化学メッキ液を用い、
メッキ温度８０Ｃで形成し比。その結果、約［Ｌ１０／
ｊｍ程度でピンホールは皆無になることがわかった。ま
た、α１μｍのＡｕ膜でピンホールを埋めることができ
るＮ１膜厚はα４μｍ以上であることがわかった。

次いで、Ｎ１−Ａｕ（ＣＬ４−１１　Ｏａｍ　）　　膜
ノシート抵抗を測定したところ１Ω／口であシ、目標の
α０５Ω１０を満足していなかった。さらに、Ｎ１−Ａ
ｕ膜は、半田付の段階で上層のＡｕが半田にくわれてし
まい、密着性が低下する問題がある。したがって、Ｎｉ
−Ａｕの２７１膜では目標を達成しない。

そこで、Ｎｉ−Ａｕ膜の上に化学メッキ法でＣｕ膜を形
成し次ところ、上述のふくれは全くなくなシ、かつ（Ｌ
　８　ＡｍのＣＵ膜を形成することにより、シート抵抗
も第８図に示すようにα０３Ω／口以下になることがわ
かった。

以上説明したように、　Ｎｉ−Ａｕ−Ｃｕからなる３層
膜を透明導電膜からなる画素電極上に形成することによ
って、密着性の問題及びシート抵抗性の問題は解決し、
化学メッキ法により電極基板を形成することができた。

なお、上記説明では、中間膜としてＡｕ膜で説明したが
、　Ａｕ膜以外にａｎ膜及びＡｇ膜等の耐食耐金属を用
いても同様な結果が得られる。また、上記それぞれの金
属の化学メッキ法も、上記の方法に限定されることはな
く、他の化学メッキ法でも前記の金属膜が形成されるも
のならどのような方法でもよい。さらに、本発明では、
前記の金属の３層膜が画素電極上に形成されていればよ
く、５層の金属膜厚の上に更に他の金属膜層が積場され
ていてもよいことは当然のことである。

次に、本発明者らは、前記化学メッキ法で形成した５層
膜の密着性の向上について検討した。

まず、化学メッキ法で得られたＮｉ−Ａｕ−Ｃｕ　（α
５−（Ｌ１２−１８μｍ）Ｈに半田付を行い密着力を調
べたところ、５０〜１００　Ｉｎ９／■２と非常に小さ
いことがわかった。そして、はく離は主にＩＴＯとＮ１
膜、Ｎ１膜とＡｕ膜との界面で起こっていることが確認
された。そこで、まず化学メッキする前の皮膜の表面処
理法について検討したが、大きな向上は認められなかっ
た。次で、ＩＴＯとＮ１膜、Ｎ１ｍとＡｕとの相互拡散
をはかれば向上するのではないかと考え、密着力と熱処
理温度との関係を調べた。その結果を第９図に示す。第
９図は、横軸に熱処理温度ＣＣ）を、縦軸に密着強度（
ｋｇ／ｍりを採り、熱処理時間６０分で、大気中（白丸
）と真空中５　ｘ　１０＝　Ｔｏｒｒ　（黒丸）の雰囲
気下に分けて調べた結果である。この図から明らかなよ
うに、密着力は熱処理温度とともに向上し、かつ真空中
の方が低温で密着力が向上する。密着力は、真空中で熱
処理温度１２０℃で６００ｆ／１Ｉ１１意であシ、この
値は、ＩＴＯとＮ１膜、Ｎ１膜とＡｕ膜との間のはく離
ではなく、ガラス基板が破壊する値であることがわかっ
た。

また、製造工程によっては、熱処理を液晶封入後にしな
ければならない場合がある。このような場合は、熱処理
温度としてはできるだけ低い方がよいことになる。第１
０図は、横軸に熱処理時間（ｍｉｎ　）を縦軸に密着強
度（ｋｌｉＦ／、、りを採シ、真空中５×１０″″’　
Ｔｏｒｒにおいて熱処理温度９０℃と１２０℃における
関係を調べたものである。これから明らかなように、９
０℃で２時間熱処理すれば、所望の密着強度が得られる
ことがわかった。

液晶が耐えられる最高温度は、１２０℃以下であること
を考えれば、上記の場合は９０℃で２時間の熱処理が最
適である。

第９図及び第１０図から明らかなように、熱処理を液晶
封入前に行う場合は、大気中でも真空中でも行うことが
でき、大気中で行う場合は、熱処理温度１５０℃以上で
１時間で十分である。真空下で行う場合の圧力としては
、１０′″”　Ｔｏｒｒ以下が望ましい。

そして、熱処理を行うことによ５．ＩＴＯとＮ１膜、Ｎ
１膜とＡｕ膜、Ａｕ膜とＣｕ膜との相互拡散が起こシ、
密着力が向上する。特に、Ｎ１膜とＣｕ膜との間に形成
されたＡｕ膜はふくれを防止する役目ばかりでなく、密
着力向上の役目を持っている。

Ａｕ膜はＮ１膜及びＣＵ模膜中容易に拡散し、Ｎ１とＣ
ｕ膜との密着性向上に役立っている。第１１図にＮＬ−
Ａｕ−Ｃｕ　３層膜の真空中熱処理前後における膜厚方
向のＩＭＡ分析結果を示す。横軸はスパッタリング時間
（式）を縦軸はイオン強度（任意時間）を採り、熱処理
温度は大気中で１５０℃、６０分のものである。これか
ら明らかなように、ＡｕがＮ１及びＣＵ模膜中拡散して
いることがわかる。

また、ＩＴＯとＮ１膜との間にも同様な拡散現象が起こ
っていることがわかる。

また、画素電極の一部に化学メッキする場合は、メッキ
する部分以外はホトレジスト膜で保護する常法が適用で
きる。

〔実施例〕

以下に、本発明を実施例によシ具体的に説明する。

実施例１ 本発明を第１図及び第２図に基づいて説明する。

第１図は本発明の液晶パネルの一実施例を示す縦断面図
で、この第１図において１．２はガラス基板、５は封止
剤、４は駆動用ＬＳＩ、５は金属配線、８は液晶である
。

そこで、第２図に基づいて本発明における金属配線５の
形成プロセスを説明すると次の通シである。まず、基板
２上に画素電極になるＩＴＯ膜７を所定の形状にパター
ニングする。なお、とのＩＴＯ膜は画素電極になると同
時に、化学メッキする下地膜になる。次に、ＩＴＯ膜７
の表面を活性化処理をする。この活性化処理溶液は塩化
第１スズ及び塩化バラジュウム溶液である。活性化処理
を施こした後、化学メッキ法でＮ１膜１５をα５μｍ形
成する。この際の化学メッキ液は、塩化ニッケルー次亜
リン酸ナトリウム−酢酸ナトリウム系溶液で、液温９０
℃であシ、メッキ速度は１４μｍ／　ｈである。との上
に、置換型の化学メッキ法でＡｕ層膜４を形成する。こ
の際のＡｕ膜の膜厚は（Ｌｌ〜１１５　Ａｍである。こ
のＡｕ層膜４により、ＮＩＭｑのピンホール中にＡｕが
メッキされ、ピンホールが皆無になる。次に、その上Ｋ
ＣＬＩ膜１５を形成する。°化学銅メッキ液としては、
硫鍍銅１０１／ｌ、エチレンジアミンテトラ酢酸ナトリ
ウムＳ　Ｏｆ　／　ｔ、ポリエチレングリコール２〇−
／ｌ、ジピリジル５ａｍｇ／ｌ、ホルマリン３■／１％
塩化第二スズ９９／ｌであシ、か性ソーダで水素イオン
濃度（ｐＨ）１２．９になるように調整する。メッキ速
度は２．５μｍ／ｈ　（液温７０℃）である。Ｃｕ膜の
膜厚は１μｍ以上あれば、シート抵抗α０５Ω１０以下
になシ、高周波下での使用を満足する。

次に、化学メッキ法でＮｉ−Ａｕ−Ｃｕ　５層膜が形成
されたガラス基板２を真空中で熱処理をする。真空熱処
理条件としては真空度５　ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒ、熱
処理温度１２０℃及び熱処理時間６０分である。

これによ、ｐ、ＩＴＯｌＮｉ、Ａｕ及びＣｕ膜間の相互
拡散が起こシ、密着性が向上する。このようにして、本
発明の導体形成が完了する。

上記実施例において、　Ａｕ膜の代りに、Ｓｎ膜又はＡ
ｇ膜を化学メッキ法により形成すると、同様の結果が得
られ友。

実施例２ 本発明の他の実施例を第１２図に示す。実施例１と同じ
方法で、ガラス基板２の上に、画素電極７を形成した後
、その上に化学メッキ法でＮ１膜１５、Ａｕ層膜４、Ｃ
Ｕ膜１５を形成する。ついで、液晶表示部１６を形成す
る。このようにして、作製した液晶表示素子を真空中で
９０℃、１２０分の熱処理を行う。この方法をと２るこ
とによシ、液晶にダメージを与えることな（、Ｎｉ−Ａ
ｕ−Ｃｕ５層膜の密着性の向上を図ることができる。

実施例Ｓ 本発明の他の実施例を第１５図〜第１５図に示す。本発
明は多くの文字・画像を表示するマトリクス構造を有す
る液晶表示素子に本発明の電極形成法を適用したもので
ある。一般に多くの文字・画像表示に対処するためには
、リード電極１７を微細にする必要があるが、それに伴
なってリード電極１７の電気抵抗が大きくな夛、電圧降
下のために画素電極７にかかる電圧は接続端子１８が高
く、それに遠ざかるに従って低くなシ、表示むらが発生
し、画質が悪くなる原因が生ずる。

そこで、リード電極の抵抗を小さくするため、本発明の
化学メッキ法によるＮｉ−Ａｕ−Ｃｕ　５層膜を適用す
る。まず、ガラス基板２の上に画素電極（透明導電膜）
７を形成する。、この画素電極７は、第１４図に第１５
図のＡ　−Ａ’断面図として示すように、リード電極１
７の構成要素の一つになる。

次に、画素電極７の一部分とリード電極の一つである透
明導電膜上にＮ１膜１３、Ａｕ層膜４、Ｃｕ膜１５を形
成する。これによシ、リード電極１７の抵抗は小さくな
る。また、第１５図に第１５図の接続端子１８のＢ　−
Ｂ’断面を示すが、この部分はＮｉ−Ａｕ−Ｃｕ　Ｓ層
膜が形成され、半田付けが可能になる。なお、画素電極
７の一部分に化学メッキする場合は、メッキする以外の
部分はホトレジスト膜で採掘する方法を採用した。この
ようにして、Ｎｉ−Ａｕ−Ｃｕ　Ｓ層膜を形成した後、
真空中で熱処理し、密着性を向上させる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、液晶表示装置用電極基板の金属導体の
形成に化学メッキ法を採用し、かつその金属導体の構成
を化学Ｎｉメッキ膜、その上に耐食性金属の化学メッキ
膜、更にその上に化学Ｃｕメッキ膜としたことＫより、 ＋１）　　膜形成を化学メッキ法によシ行ったことによ
夕、工程が簡略化され低コストになる。

１２）　　中間増に耐食性金属を用いたことによｆｉ、
Ｎｉ膜のピンホールがなくなシ、前記５層膜の信頼性か
向上する。

等の効果があった。

また、得られ之３層膜を熱処理することによって、３層
膜の界面に相互拡散層を形成することにより、膜相互間
の密着性が向上した。

さらに、上記熱処理を真空中で行うと、大気中の熱処理
に比較して低温で密着性が向上する。この原因は明らか
でないが、真空中熱処理の場合、膜界面に酸素の影響が
少なくなることから、界面の酸化物生成が起こらないこ
とが拡散の度合に影響しているものと推定される。また
、真空中で熱処理する効果としては、５層膜の表面層で
あるＣｕ膜が酸化されないことから、シート抵抗性が小
さくかつ半田付性がよい利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す液晶表示装置の縦断面
図、第２図は第１図の金属導体製造工程図、第３図は従
来の液晶表示装置の縦断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ
″線断面図、第５図は化学Ｎｉメッキ膜のシート抵抗図
、第６図は化学Ｎｉ−Ｃｕメッキ２層膜のふくれモデル
図、第７図は化学Ｎｉメッキ膜のピンホールの穴埋めモ
デル図、第８図は化学Ｃｕメッキ膜のシート抵抗図、第
９図及び１ｇ１０図は熱処理による密着強度図、第１１
図はＮｉ−Ａｕ−Ｃｕ　５層膜のＩＭＡ分析結果を示す
グラフ、第１２図は本発明の他の実施例を示す工程図、
第１３図は本発明の他の実施例を示す概要図、第１４図
は第１５図のＡ　−Ａ’線断面図、第１５図は第１５図
のＢ　−Ｂ’線断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・電極基板用ガラス基板、
５・・・封止剤、４・・・ＬＳＩ、５・・・金属配線０
．）、６・・・金属配線（ｆｆ）、７・・・画素電極（
透明導電膜、ＩＴＯ膜）、８−・液晶、９　＝　Ｃｒ膜
０．）、１０−・・Ｎ１膜、１１−Ｃｕ膜、１２　＝　
Ｃｒ膜（Ｉ［）、１５・・・化学旧メッキ膜、１４−・
化学Ａｕメッキ膜、１５・・・化学Ｃｕメッキ膜、１６
・・・液晶表示部、１７・・・リード電極、１Ｂ・・・
、接続端子特許出願人　株式会社　日立裏作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の間隙を有して対向配置された一対の基板と、
   両基板の対向面にそれぞれ設けられた一体の電極と、両
   電極間に案内された表示体を備え、一方の基板を拡張し
   、その部分に金属導体を配線し、その上に集積回路を実
   装した液晶表示装置において、該金属導体は、透明導電
   膜からなる画素電極上に、化学Ｎｉメッキ膜、その上に
   耐食性金属の化学メッキ膜、更にその上に化学Ｃｕメッ
   キ膜が積層されたものであることを特徴とする液晶表示
   装置。 ２、前記金属導体が三層膜である請求項１記載の液晶表
   示装置。 ３、前記三層膜の界面に相互拡散層を有する請求項２記
   載の液晶表示装置。 ４、耐食性金属の化学メッキ膜がＡｕ、Ｓｎ又はＡｇか
   らなる金属膜である請求項１〜５のいずれか１項に記載
   の液晶表示装置。 ５、透明導電膜からなる画素電極上に、化学Ｎｉメッキ
   膜、その上に耐食性金属の化学メッキ膜、更にその上に
   化学Ｃｕメッキ膜からなる金属導体を積層した液晶表示
   装置用電極基板。 ６、金属導体が画素電極の一部に用いられる請求項５記
   載の電極基板。 ７、金属導体は膜厚がＮｉ０．４０μｍ、耐食性金属の
   化学メッキ膜０．１０μｍ、及びＣｕ０．８μｍ以上で
   ある金属膜からなる請求項５記載の電極基板。 ８、耐食性金属の化学メッキ膜がＡｕ、、Ｓｎ又はＡｇ
   からなる金属膜である請求項５〜７のいずれか１項に記
   載の電極基板。 ９、透明導電膜からなる画素電極上に、化学メッキ法に
   よつて順次化学Ｎｉメッキ膜、その上に耐食性金属の化
   学メッキ膜、更にその上に化学Ｃｕメッキ膜を積層して
   金属導体を形成することからなる液晶表示装置用電極基
   板の製造方法。 １０、上記金属導体を大気中あるいは真空中で熱処理す
   ることを特徴とする請求項９記載の電極基板の製造方法
   。 １１、画素電極の一部に、化学メッキ法によつて金属導
   体を形成する場合、マスキング材としてホトレジスト膜
   を用いることを特徴とする請求項９記載の電極基板の製
   造方法。