JPH10161093A

JPH10161093A - 液晶表示素子用配線基板の製造方法および液晶表示素子

Info

Publication number: JPH10161093A
Application number: JP31826296A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kishimoto; 和之岸本; Hisashi Akiyama; 久秋山; Hideji Saneyoshi; 秀治実吉
Original assignee: UK Government; Sharp Corp
Current assignee: UK Government; Sharp Corp
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】低抵抗の金属配線を有する配線基板を、液晶
の配向乱れの原因となる段差が透光性基板の表面に形成
されないように製造する。【解決手段】ガラス基板１上に塗布したフォトレジス
ト２１にパターン２１ａ…を形成し、ガラス基板１にエ
ッチングを施して溝１ａ…を形成する。スパッタリング
または蒸着により、ガラス基板１および金属配線層１６
…の両方に密着性が良好な導電性材料２２を成膜する。
溝１ａの側面（曲面状の部分）に形成された導電性材料
２２をイオン衝撃で除去し、平坦な導電性中間層１５を
形成する。このとき、溝１ａ…の側面上の導電性材料２
２は、薄いために他の部分より先に除去される。電解メ
ッキにより溝１ａ…内に金属配線層１６…を形成する。
導電性中間層１５が溝１ａの底部に平坦に形成されるの
で、金属配線層１６は、溝１ａ…の側面に沿って成膜さ
れる両側縁が僅かに盛り上がるが、ほぼ平坦に形成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画素に電圧を印加
するための電極の配線抵抗を低下させる金属配線を有
し、特に大型の液晶表示素子に好適な配線基板の製造方
法およびその配線基板を備えた液晶表示素子に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、一般に、対向して配さ
れる一対の透光性基板間に液晶層が介在される液晶セル
を有している。上記透光性基板には、所定のパターンに
形成された透明電極が液晶層に電圧を印加するために設
けられている。

【０００３】このような液晶表示装置は、コンピュータ
などの情報機器やテレビジョンなどの映像機器のディス
プレイとしての利用が進められている。近年では、これ
に対応するように大画面化の要求が高まり、その要求に
対して各種の開発が行われている。

【０００４】ところが、液晶表示装置の大型化に伴い、
透明電極の配線抵抗により印加電圧の波形が歪むという
不都合が生じる。このような不都合を解消するには、配
線抵抗が低くなければならない。このため、透明電極を
形成する透明導電膜に代えて抵抗の低い金属配線を用
い、さらに膜厚を大きくする必要がある。しかしなが
ら、大きい膜厚の金属配線を用いると、透光性基板上に
大きな段差が形成されるので、その段差部分において液
晶の配向が乱れ、それにより表示品位が低下してしま
う。

【０００５】このような液晶の配向乱れを防ぐには、金
属配線を透光性基板に埋設することが考えられる。例え
ば、本願出願人が先に出願した特願平７−２８７６７１
号には、透光性基板にエッチングによって溝を形成し、
その溝に導電体を透光性基板と同一平面をなすように埋
設することが記載されている。上記の導電体として金属
配線を透光性基板に埋設すれば、上記のような不都合を
解消することができる。

【０００６】また、J. Electrochem. Soc.,140,No.8,Au
gust 1993, p2410-2414 には、金属配線を基板上にパタ
ーニングした後、ＳｉＯ₂をＬＰＤ(Liquid-phase depo
sition) 法によって金属配線以外の部分に成膜して、基
板表面を平坦化する方法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特願平７−
２８７６７１号に記載された技術を用いて、金属配線を
透光性基板に埋設する場合、形成される金属配線の膜厚
がせいぜい１μｍである。このため、より大型の液晶パ
ネルを作製するには抵抗が高く、金属配線の膜厚が不十
分である。

【０００８】金属配線を１μｍ以上の膜厚に形成するに
は、スパッタリングや蒸着法のみでは、成膜速度やコス
トの面で実用上問題がある。したがって、このような問
題を解決するには、メッキなどの厚膜化プロセスが別途
必要になる。しかしながら、このような膜厚化プロセス
を採用すると、金属配線を透光性基板と同一平面をなす
ように埋設することが非常に困難になる。

【０００９】また、図６（ａ）に示すように、ガラスや
プラスチックのような材料からなる透光性基板３１にエ
ッチングを施す場合、透光性基板３１が結晶構造を持た
ないため、透光性基板３１が等方的にエッチングされて
いく。このため、透光性基板３１には、両側に曲面（テ
ーパ面）を有する溝３１ａ…が形成される。

【００１０】このような溝３１ａ…に金属を成膜する場
合、溝３１ａ…の形状を反映して膜が成長するので、図
６（ｂ）に示すように、両側縁に盛り上がり部３２ａ…
を有する金属配線３２…が形成される。この結果、金属
配線３２…が透光性基板３１とともに平坦面を形成する
ように金属配線３２…を設けることができなくなる。

【００１１】しかも、上記の方法では、金属配線３２…
の膜厚を大きくするために溝３１ａ…を深く形成するほ
ど、溝３１ａ…のテーパ面が大きくなる。それゆえ、盛
り上がり部３２ａ…も大きくなってしまう。

【００１２】一方、J. Electrochem. Soc.に記載された
方法では、平坦な金属配線を得ることができるものの、
ＳｉＯ₂の成膜速度が非常に遅い（２０ｎｍ／ｈ）。こ
のため、例えば、２μｍの厚みの膜を得ようとするに
は、１００ｈもの時間を要する。また、この方法では、
化学反応によって膜を成長させるため、溶液の温度や溶
液中の各成分の濃度が成膜速度に影響を及ぼす。それゆ
え、成膜に供する溶液に厳密な管理が要求されるといっ
た問題がある。

【００１３】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、液晶の配向乱れの原因となる段差が透光性
基板の表面に現れない低抵抗の金属配線を短時間で形成
する方法およびそのような金属配線が形成された透光性
基板を有する液晶表示素子を提供することを目的として
いる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の液晶表示素子用配線基板の製造方法は、少なくとも金
属配線と透明導電膜とからなる所定パターンの電極を透
光性基板上に形成する液晶表示素子用配線基板の製造方
法において、上記の課題を解決するために、以下の第１
ないし第４の工程、すなわち、（１）上記透光性基板上
に所定パターンの溝を形成する第１工程と、（２）上記
溝の部分にのみ上記透光性基板と上記金属配線とに密着
する材料からなる導電性中間層を形成する第２工程と、
（３）上記導電性中間層を平坦化する第３工程と、
（４）平坦化された上記導電性中間層上の上記溝内に金
属メッキにより上記金属配線を形成する第４工程とを含
んでいることを特徴としている。

【００１５】上記の方法では、第１工程で得た溝におい
て、第２工程により形成された導電性中間層が第３工程
により平坦化されるので、第４工程でメッキにより形成
される金属配線の両側縁が大きく盛り上がることはなく
なる。これにより、金属配線の表面がほぼ平坦になるの
で、金属配線を透光性基板と同一平面をなすように形成
することができる。

【００１６】また、導電性中間層が透光性基板と金属配
線とに密着する材料からなるので、透光性基板上に直接
金属配線が形成される構成に比べて、金属配線が基板上
に強固に固定される。

【００１７】さらに、メッキの成膜速度がスパッタリン
グや蒸着のそれに比べて速いことから、設備や材料に要
するコストが安い。それゆえ、メッキは、比較的大きい
膜厚が要求される金属配線を形成するのに適している。

【００１８】上記の方法における第２工程は、請求項２
に記載のように、金属、金属酸化物または金属と金属酸
化物との組み合わせにより上記導電性中間層を形成する
ことが好ましい。このように、金属、金属酸化物または
金属と金属酸化物との組み合わせから、透光性基板の材
料と金属配線の材料との双方に良好な密着性を示す材料
を選択することができる。

【００１９】請求項１または２の方法における第３工程
は、請求項３に記載のように、イオン衝撃により上記溝
の側面に形成された上記導電性中間層を除去することが
好ましい。このように、イオン衝撃を用いれば、導電性
中間層の表面を削ることにより導電性中間層を除去する
ので工程数が少ない。

【００２０】請求項１または２の方法における第３工程
は、請求項４に記載のように、リフトオフにより上記溝
の側面に形成された上記導電性中間層を除去することが
好ましい。このように、リフトオフを用いれば、イオン
衝撃を用いるよりも工程数が多くなるものの、イオン衝
撃のように導電性中間層の表面を削らないので、導電性
中間層を厚めに成膜しなくてもよい。また、リフトオフ
は、イオン衝撃のように装置を汚染することがないの
で、それだけ保守に手間がかからない。

【００２１】請求項１ないし４のいずれかの方法では、
請求項５に記載のように、第４工程におけるメッキ処理
を電解メッキ法により行うことが好ましい。このよう
に、電解メッキ法を用いれば、導電体すなわち導電性中
間層の上にのみ金属をメッキすることができる。

【００２２】請求項５の方法では、請求項６に記載のよ
うに、上記メッキ処理に銅メッキ液を用いることが好ま
しい。これにより、金属配線が銅により形成される。銅
は、銀に次いで抵抗率が低く、かつ銀や金に比べてコス
トがかからない。

【００２３】請求項１ないし６のいずれかの方法におけ
る上記第４工程は、請求項７に記載のように、１〜６μ
ｍの厚みで上記金属配線を形成することが好ましい。金
属配線の厚さ（膜厚）は、金属配線を形成する金属の抵
抗率と、必要とされる配線抵抗値とで決定される。大型
（４０インチ程度）の液晶表示素子の場合、配線抵抗
は、シート抵抗値でいえば０．０１〜０．０３Ω／□程
度必要とされる。

【００２４】したがって、金属配線として適した金属の
最低の抵抗率が２μΩｃｍであれば、膜厚は０．７〜２
μｍとなる。また、金属配線として適した金属の最高の
抵抗率が６μΩｃｍであれば、膜厚は２〜６μｍとな
る。したがって、膜厚の範囲は０．７〜６μｍとなる
が、１μｍより薄い膜は、スパッタリングにより形成す
ることができるので、メッキを用いる場合の膜厚の好適
な範囲は１〜６μｍに定められる。

【００２５】本発明の請求項８に記載の液晶表示素子
は、少なくとも金属配線と透明導電膜とからなる所定パ
ターンの電極を有する一対の透光性基板と、対向して配
される上記透光性基板の間に形成される液晶層とを備え
た液晶表示素子において、上記の課題を解決するため
に、上記透光性基板に設けられた所定パターンの溝に上
記透光性基板と上記金属配線とに密着する材料により平
坦に形成された導電性中間層を備え、上記金属配線が上
記導電性中間層上の上記溝内に金属メッキにより形成さ
れていることを特徴としている。

【００２６】上記の液晶表示素子では、金属配線が平坦
な導電性中間層上に金属メッキにより形成されているの
で、金属配線の両側縁が大きく盛り上がることはなくな
る。このように、金属配線の表面がほぼ平坦になるの
で、金属配線を透光性基板と同一平面をなすように形成
することができる。

【００２７】また、導電性中間層が透光性基板と金属配
線とに密着する材料からなるので、透光性基板上に直接
金属配線が形成される構成に比べて、金属配線が基板上
に強固に固定される。

【００２８】さらに、メッキの成膜速度がスパッタリン
グや蒸着のそれに比べて速いことから、設備や材料に要
するコストが安い。それゆえ、メッキは、比較的大きい
膜厚が要求される金属配線を形成するのに適している。

【００２９】上記液晶表示素子における上記導電性中間
層は、請求項９に記載のように、金属、金属酸化物また
は金属と金属酸化物との組み合わせにより形成されてい
ることが好ましい。これにより、金属、金属酸化物また
は金属と金属酸化物との組み合わせから、透光性基板の
材料と金属配線の材料との双方に良好な密着性を示す材
料を選択することができる。

【００３０】請求項８または９の液晶表示素子における
上記金属配線は、請求項１０に記載のように、電解メッ
キ法により形成されていることが好ましい。電解メッキ
法によれば、導電体すなわち導電性中間層の上にのみ金
属をメッキすることができる。

【００３１】請求項１０の液晶表示素子における上記金
属配線は、請求項１１に記載のように、銅メッキにより
形成されていることが好ましい。これにより、金属配線
が銅により形成される。銅は、銀に次いで抵抗率が低
く、かつ銀や金に比べてコストがかからない。

【００３２】請求項８ないし１１に記載のいずれかの液
晶表示素子における上記金属配線は、１〜６μｍの厚み
に形成されていることが好ましい。このような厚みで金
属メッキにより金属配線が形成されることにより、前述
のように、大型の液晶表示素子に適した配線抵抗値を得
ることができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１ないし図５に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００３４】本実施の形態に係る液晶表示素子は、図３
に示すように、互いに対向する２枚のガラス基板１・２
を透光性基板として備えている。なお、透光性かつ絶縁
性を有しておれば、ガラス基板１・２の代わりにポリメ
チルメタクリレートのように樹脂からなる基板を用いて
もよい。

【００３５】ガラス基板１の表面には、例えばインジウ
ム錫酸化物（一般にＩＴＯと称される）からなる複数の
信号電極３…（透明導電膜）が互いに平行に配置され、
さらにその上に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ₂）から
なる透明な絶縁膜４が積層される。

【００３６】一方、ガラス基板２の表面には、例えばＩ
ＴＯからなる複数の透明な走査電極５…（透明導電膜）
が信号電極３…と直交するように互いに平行に配置され
ている。これらの走査電極５…は、ＳｉＯ₂などからな
る透明な絶縁膜６で被覆されている。

【００３７】上記の絶縁膜４・６上には、ラビング処理
などの一軸配向処理が施された配向膜７・８がそれぞれ
形成されている。配向膜７・８としては、ポリイミド、
ナイロン、ポリビニルアルコールなどの有機高分子から
なる膜やＳｉＯ₂斜方蒸着膜が用いられる。

【００３８】上記のようにして信号電極３…、絶縁膜４
および配向膜７が形成されたガラス基板１と、走査電極
５…、絶縁膜６および配向膜８が形成されたガラス基板
２は、一定の間隔（セルギャップ）をおいて対向するよ
うにシール剤９で貼り合わされている。そのガラス基板
１・２の間に形成される空隙には、液晶１０が充填され
て液晶層を形成している。液晶１０は、シール剤９に設
けられた図示しない注入口から注入され、その注入口が
封止剤１１で封止されることにより封入される。

【００３９】ガラス基板１・２は、偏光軸が互いに直交
するように配置された２枚の偏光板１２・１３で挟まれ
ている。また、表示面積が広い場合には、セルギャップ
が一定となるように、配向膜７・８の間にスペーサ１４
…が配置される。

【００４０】上記の信号電極３…および走査電極５…が
対向する各方形の領域により、図示しない画素領域が形
成されている。この画素領域においては、信号電極３と
走査電極５とに電圧が印加されると、液晶１０の分子の
配向状態が切り替わることにより、表示状態を明と暗と
で変化させて表示を行うようになっている。

【００４１】また、ガラス基板１には、信号電極３…の
下面側に、導電性中間層１５…および金属配線層１６…
が埋設されている。一方、図示はしないが、ガラス基板
２にも、走査電極５…の下面側に、導電性中間層１５…
および金属配線層１６…と同様の導電性中間層および金
属配線層が埋設されている。

【００４２】金属配線をなす金属配線層１６…は、導電
性中間層１５上にメッキ（電解メッキ）により形成され
ている。また、金属配線層１６…は、ガラス基板１と同
一平面をなすようにほぼ平坦に形成されている。金属配
線層１６を形成する材料としては、コストおよび抵抗率
の点で銅が好適であるが、銀、金、ニッケルなどでもよ
い。ただし、銀および金は、コストが高くなるという欠
点があり、ニッケルは、抵抗率が高いので、所望の配線
抵抗値を得るには６μｍより厚く成膜しなければならな
いという欠点がある。これに対し、銅は、銀に次いで抵
抗率が低く、銀および金に比較して安価である。

【００４３】導電性中間層１５は、ガラス基板１と金属
配線層１６との密着性を補うために設けられる層であ
り、スパッタリングまたは蒸着により形成される。一般
に、ガラス基板１・２のような透光性基板は、金属配線
層１６を形成するために用いられる金属材料（特に銅）
との密着性が良くない。このため、導電性中間層１５
は、ガラス基板１と金属配線層１６の双方に密着性の良
好な金属、金属酸化物または金属と金属酸化物との組み
合わせにより形成されている。

【００４４】金属としては、ニッケル、クロムなどが好
適であり、金属酸化物としては、ＩＴＯ、酸化錫などが
好適である。また、金属酸化物により形成される薄膜
は、透光性基板との密着性は良好であるが、メッキによ
り金属配線層１６を形成する金属材料との密着性はそれ
ほど良好ではない。一方、スパッタリングや蒸着により
形成された金属薄膜は、上記の金属材料との密着性が良
好である。そこで、金属と金属酸化物とを組み合わせた
導電性中間層１５によって、ガラス基板１・２と金属配
線層１６との密着性をより向上させることができる。

【００４５】なお、ガラス基板１・２の材料および金属
配線層１６…の材料に応じて導電性中間層１５…の材料
を適宜選択すれば、導電性中間層１５…とガラス基板１
・２および金属配線層１６…との密着性を良好にするこ
とができる。

【００４６】また、図４に示すように、導電性中間層１
５と銅で形成される金属配線層１６…との間およびその
金属配線層１６…の表面には、酸化されにくい金属から
なるコーティング層１７・１８が形成されることが好ま
しい。銅は、酸化されやすいので、難酸化性のコーティ
ング層１７・１８によりコーティングされることによ
り、酸化が防止される。

【００４７】コーティング層１７は、導電性中間層１５
…と同様に、スパッタリングまたは蒸着により形成され
る。一方、コーティング層１８は、金属配線層１６…と
同様に、メッキにより形成される。コーティング層１７
・１８の形成用材料としては、コーティング層１７が導
電性中間層１５を兼ねるとともに、スパッタリングまた
は電解メッキの両方で成膜が可能であるニッケルが好適
である。その他の材料としては、銀が挙げられる。しか
しながら、銀は、導電性中間層１５としての適性がニッ
ケルより劣ると考えられ、かつニッケルよりも高価であ
るという不都合がある。

【００４８】ここで、ガラス基板１に導電性中間層１５
…および金属配線層１６…を形成する方法について説明
する。本実施の形態では、導電性中間層１５…および金
属配線層１６…を形成するために、イオン衝撃を用いる
方法およびリフトオフを用いる方法を採用している。

【００４９】なお、以下には、導電性中間層１５…およ
び金属配線層１６…をガラス基板１上に形成する方法を
説明するが、ガラス基板２についても同様に形成するの
で、便宜上その説明を省略する。

【００５０】イオン衝撃を用いる方法では、まず、図１
（ａ）に示すように、ガラス基板１上にフォトレジスト
２１を塗布し、導電性中間層１５…および金属配線層１
６…を形成する領域に所定のパターニングを施して信号
電極３…に平行なパターン２１ａ…を形成する。次に、
図１（ｂ）に示すように、フォトレジスト２１を介して
ガラス基板１をエッチングする。その結果、ガラス基板
１には、両側に曲面状のテーパ面を有する溝１ａ…が形
成される。

【００５１】続いて、図１（ｃ）に示すように、スパッ
タリングや蒸着により導電性材料２２を成膜する。この
とき、導電性材料２２として金属と金属酸化膜とを組み
合わせて用いる場合は、ガラス基板１との密着性の良い
金属酸化膜を先に成膜し、その上に金属を成膜する。導
電性材料２２が成膜された結果、溝１ａ…の全面が導電
性材料２２により覆われる。溝１ａ…内の導電性材料２
２は、導電性中間層１５をなしている。

【００５２】その後、溝１ａ…のテーパ面（側面）に形
成された導電性材料２２をイオン衝撃により除去するこ
とにより、図１（ｄ）に示すように導電性中間層１５を
平坦化する。この工程において、導電性材料２２の膜厚
はイオン衝撃により全体に薄くなるが、溝１ａ…の側面
上の導電性材料２２は、フォトレジスト２１上および溝
１ａ…の底面（平坦面）上の導電性材料２２より薄いた
め、先に除去される。

【００５３】さらに、図１（ｅ）に示すように、フォト
レジスト２１とともにその上の導電性材料２２をリフト
オフにより除去する。また、図１（ｆ）に示すように、
電解メッキにより溝１ａ…内に銅などを成膜することに
より、金属配線層１６…を形成する。そして、図１
（ｇ）に示すように、ガラス基板１上に金属配線層１６
…を覆うように、透明導電膜すなわち信号電極３…を形
成する。

【００５４】溝１ａ…内では、金属配線層１６の下地層
である導電性中間層１５が平坦な底面および側面の一部
の上に平坦に形成されている。これにより、金属配線層
１６は、溝１ａ…の側面に沿って成膜される両側縁が僅
かに盛り上がってはいるが、ほぼ平坦に形成される。

【００５５】上記のようなイオン衝撃を用いる方法で
は、後述するリフトオフを用いる方法より工程数を少な
くすることができる。しかしながら、イオン衝撃によれ
ば、導電性材料２２を全面にわたってその表面から削っ
ていくので、リフトオフを用いる方法と同様の厚みで導
電性材料２２を成膜すると、導電性中間層１５…が薄く
形成されてしまう。したがって、導電性中間層１５…を
所望の厚みに形成するには、導電性材料２２を厚めに成
膜しておく必要がある。また、イオン衝撃装置は、イオ
ン衝撃により汚染されるので、清掃、整備などの保守に
手間がかかる。

【００５６】一方、リフトオフを用いる方法では、図２
（ａ）（ｂ）に示すように、まず、イオン衝撃を用いる
方法と同様に、ガラス基板１上にパターン２１ａ…を有
するフォトレジスト２１を形成し、ガラス基板１をエッ
チングする（図１（ａ）（ｂ）参照）。その結果、ガラ
ス基板１には、両側に曲面状のテーパ面を有する溝１ａ
…が形成される。

【００５７】次いで、図２（ｃ）に示すように、フォト
レジスト２１を剥離し、図２（ｄ）に示すように、再び
フォトレジスト２３を塗布する。そして、このフォトレ
ジスト２３の溝１ａ…の底面上の部分のみ除去するよう
に、フォトレジスト２３をパターニングする。

【００５８】続いて、図２（ｅ）に示すように、スパッ
タリングや蒸着により導電性材料２２を成膜する。さら
に、図２（ｆ）に示すように、フォトレジスト２３とと
もにその上の導電性材料２２をリフトオフにより除去す
る。この結果、溝１ａ…の底面上のみに導電性材料２２
が残されて、導電性中間層１５が形成される。このよう
な導電性中間層１５は、垂直に切り立った両側端を有す
る板状になっている。

【００５９】その後は、イオン衝撃を用いる方法と同様
にして、図２（ｇ）に示すように電解メッキにより金属
配線層１６…を形成する。そして、図２（ｈ）に示すよ
うにガラス基板１上に金属配線層１６…を覆うように、
透明導電膜すなわち信号電極３…を形成する。

【００６０】溝１ａ…内では、金属配線層１６の下地層
である導電性中間層１５が溝１ａの底面上にのみ平坦に
形成されている。これにより、金属配線層１６は、溝１
ａ…の側面に沿って成膜される両側縁が僅かに凹んでは
いるが、ほぼ平坦に形成される。

【００６１】上記のようなリフトオフを用いる方法で
は、前述のイオン衝撃を用いる方法より工程数が多くな
るものの、イオン衝撃のように導電性材料２２の表面を
削らないので、導電性材料２２を厚めに成膜しておく必
要はない。また、リフトオフ装置は、イオン衝撃のよう
に汚染されることがないので、清掃、整備などの保守に
手間がかからない。

【００６２】また、イオン衝撃およびリフトオフを用い
るそれぞれの方法では、金属配線層１６…を電解メッキ
により形成している。電解メッキによれば、導電体の上
にだけメッキされるので、溝１ａ…の底面に形成された
導電性中間層１５…に選択的に金属配線層１６…を形成
することができる。

【００６３】なお、他のメッキ法として無電解メッキが
あるが、これでは導電性中間層１５…上の選択的なメッ
キを行うことは困難である。

【００６４】ところで、金属配線層１６の厚さは、金属
配線層１６の材料となる金属の抵抗率と必要とされる配
線抵抗値とによって決定される。配線抵抗は、４０イン
チ程度の大型の液晶表示素子の場合、後述するように、
シート抵抗値でいえば０．０１〜０．０３Ω／□必要と
される。

【００６５】ここで、抵抗率をρ〔μΩｃｍ〕とし、金
属配線層１６の膜厚をｄ〔ｃｍ〕とすれば、シート抵抗
ｒ〔Ω／□〕は、ｒ＝ρ／ｄと表されるので、ρおよびｒが決まれば、ｄ＝ρ／ｒにより必要なｄが求められる。

【００６６】金属として銅を採用して金属配線層１６を
形成した場合、ρ＝２〔μΩｃｍ〕であった。したがっ
て、この抵抗率ρを下限値とすれば、ｒ＝０．０１〔Ω
／□〕であるとき、ｄは、上式により、ｄ＝２〔μΩｃｍ〕／０．０１〔Ω／□〕＝２００×１０^-6〔ｃｍ〕＝２〔μｍ〕となる。また、ｒ＝０．０３〔Ω／□〕であるとき、ｄ
は、上式により、ｄ＝２〔μΩｃｍ〕／０．０３〔Ω／□〕≒０．７〔μ
ｍ〕となる。

【００６７】金属として銅を採用し、上記の金属配線層
１６の形成に用いたメッキ液と異なるメッキ液を用いて
別の金属配線層１６を形成した場合、ρ＝６〔μΩｃ
ｍ〕であった。したがって、この抵抗率ρを上限値とす
れば、ｒ＝０．０１〔Ω／□〕であるとき、ｄは、上式
により、ｄ＝６〔μΩｃｍ〕／０．０１〔Ω／□〕＝６〔μｍ〕となる。また、ｒ＝０．０３〔Ω／□〕であるとき、ｄ
は、上式により、ｄ＝６〔μΩｃｍ〕／０．０３〔Ω／□〕＝２〔μｍ〕となる。

【００６８】上記の計算により、必要とされるｄは０．
７〜６μｍの範囲の値となる。ただし、１μｍより薄い
範囲では、メッキによらずとも、スパッタリングなどの
成膜方法で金属配線層１６を形成することができる。し
たがって、メッキにて金属配線層１６を形成する場合、
ｄは１〜６μｍの範囲の値となる。

【００６９】金属配線層１６の抵抗値が高いと、駆動電
圧（液晶印加電圧）の波形に歪が生じて液晶を所望通り
に駆動できない。このため、必要なシート抵抗値を前述
のように０．０１〜０．０３Ω／□に定めているが、こ
のように定められるのは以下の手順による。

【００７０】まず、ある条件（画面サイズ、セルの構
成、駆動方法および液晶の物性値）において、駆動電圧
の波形がどの程度歪むかを計算によりシミュレーション
する。シミュレーションにより、例えば、歪みの小さい
図５（ａ）に示すような波形と、歪みの大きい図５
（ｂ）に示すような波形とが得られると、その波形を実
際に液晶セルに印加する。その結果、図５（ａ）に示す
波形では駆動できるが、図５（ｂ）に示す波形では駆動
できないことが分かった。

【００７１】なお、図５（ａ）（ｂ）において、−２０
Ｖから２０Ｖの範囲で変化する交流波形は、走査電極に
印加される電圧を表し、−ｔ₀からｔ₀の期間で６０Ｖ
の振幅を有する波形は、信号電極に印加される電圧を表
している。また、ｔ₀＝１７．３６μｓである。

【００７２】上記のシミュレーションに基づいて、図５
（ａ）または図５（ｂ）に示す波形が得られるときの金
属配線層１６の抵抗値を算出する。そして、駆動可能な
図５（ａ）の波形での抵抗値と駆動不可能な図５（ｂ）
の波形での抵抗値との間で必要とされる抵抗値を選ぶ。
さらに、金属配線層１６の形状から、必要とされるシー
ト抵抗値を算出する。

【００７３】このように、上記の手順における計算が、
多くの変数（上記の条件）を含み、複雑であることか
ら、単純に最適なシート抵抗値を求めることは困難であ
る。したがって、上記の手順で得られたシート抵抗値
は、液晶表示素子が実際に使用されるいくつかの条件下
で駆動が正常に行われるようなおおよその値として定め
られる。

【００７４】

【実施例】続いて、導電性中間層１５…および金属配線
層１６…を形成する具体例について以下の通り説明す
る。

【００７５】〔実施例１〕本実施例では、前述のイオン
衝撃を用いた方法にしたがって導電性中間層１５…およ
び金属配線層１６…を形成する。

【００７６】まず、ソーダライムガラスからなるガラス
基板１に、フォトレジスト２１を塗布し、パターニング
を施すことにより（図１（ａ））、幅９μｍ、ピッチ１
２０μｍのストライプ状のパターン２１ａ…を露光によ
りフォトレジスト２１に形成した。次いで、フォトレジ
スト付きのガラス基板１を１５％のバッファードフッ酸
（ダイキン工業製の半導体用バッファードフッ酸：品番
１１０）に１５分間浸漬することにより、深さ５．５μ
ｍ、幅２０μｍの溝１ａ…をガラス基板１に形成した
（図１（ｂ））。

【００７７】なお、バッファードフッ酸とは、フッ酸と
フッ化アンモニウムとの混合物である。

【００７８】ガラス基板１を洗浄および乾燥した後、導
電性材料２２としてスパッタリングによりＩＴＯを３０
ｎｍ成膜し、さらにその上に銅を４００ｎｍ成膜した
（図１（ｃ））。その後、アルゴンイオン衝撃を、アル
ゴン分圧３×１０^-3Ｔｏｒｒ、出力３００Ｗで１５分間
行って、溝１ａ…内に形成された導電性中間層１５を平
坦化した（図１（ｄ））。さらに、リフトオフにより、
フォトレジスト２１とその上の導電性材料２２とを除去
した（図１（ｅ））。

【００７９】電解メッキプロセスでは、まず、希塩酸に
ガラス基板１を浸漬して、銅（導電性中間層１５…）の
表面に形成される酸化膜を除去し、純水洗浄の後、活性
化処理を行った。その後、（株）高純度化学研究所製の
銅メッキ液Ｃ−１００ＥＰ中で、メッキ温度５５℃、電
流密度１４．６ｍＡ／ｃｍ²で１６分間電解メッキを行
って金属配線層１６…を形成した（図１（ｆ））。そし
て、従来のプロセスによって信号電極３…を形成した
（図１（ｇ））。

【００８０】上記のようにして得られた金属配線層１６
…は、両側縁が僅かに盛り上がるだけであり、ガラス基
板１とともにほぼ同一平面を形成していた。この金属配
線層１６…の抵抗率は２．６μΩｃｍであり、シート抵
抗は４．７×１０^-3Ω／□であった。

【００８１】なお、導電性中間層１５の平坦化に際して
は、イオン衝撃の条件を最適化することにより、導電性
中間層１５の平坦性をより高めることができる。例え
ば、イオン衝撃の時間を長くするほど導電性材料２２を
より削ることができるので、イオン衝撃の時間を長めに
設定すれば、溝１ａ…の側面に成膜された導電性材料２
２を確実に除去することができる。

【００８２】〔比較例〕本比較例では、前記の実施例１
と同じ条件で導電性中間層を形成し、アルゴンイオン衝
撃を行わずに、図１（ｃ）に示す状態から、実施例１と
同じ条件で電解銅メッキを行った。この結果得られた導
電性中間層は、両側縁が大きく盛り上がり、溝からガラ
ス基板の表面に大きくはみ出していた（図６（ｂ）参
照）。

【００８３】〔実施例２〕本実施例では、前述のリフト
オフを用いた方法にしたがって導電性中間層１５…およ
び金属配線層１６…を形成する。

【００８４】まず、実施例１と同様にして、ソーダライ
ムガラスからなるガラス基板１に、深さ６μｍの溝１ａ
…を形成した後（図２（ｂ））、フォトレジスト２１を
剥離した（図２（ｃ））。次いで、フォトレジスト２３
を塗布し、上記のフォトレジスト２１をパターニングす
る際に用いたマスクを用いてフォトレジスト２３を露光
することにより、溝１ａ…の底面のみ露出するようにパ
ターニングを行った（図２（ｄ））。続いて、実施例１
と同様にして導電性材料２２を成膜し（図２（ｅ））、
リフトオフによって不要な導電性材料２２を除去して平
坦な導電性中間層１５…を形成した（図２（ｆ））。

【００８５】電流密度（１８ｍＡ／ｃｍ²）と時間（２
０分間）とが異なる以外は実施例１と同じ条件で電解メ
ッキを行って銅からなる金属配線層１６…を形成した
（図２（ｇ））。さらに、リフトオフにより、そして、
従来のプロセスによって信号電極３…を形成した（図２
（ｈ））。

【００８６】上記のようにして得られた金属配線層１６
…は、両側縁が僅かに凹むだけであり、ガラス基板１と
ともにほぼ同一平面を形成していた。この金属配線層１
６…の抵抗率は２．６μΩｃｍであり、シート抵抗は
４．３×１０^-3Ω／□であった。

【００８７】〔実施例３〕本実施例では、実施例１と同
様にして、ソーダライムガラスからなるガラス基板１を
２枚用意し、それぞれに深さ２μｍの溝１ａ…をした
（図１（ｂ））。次いで、一方のガラス基板１に導電性
材料２２としてＩＴＯ（金属酸化物）を１００ｎｍ成膜
し、他方のガラス基板１に導電性材料２２としてニッケ
ル（金属）を１００ｎｍ成膜した（図１（ｃ））。さら
に、それぞれのガラス基板１に対し、実施例１と同様に
して、アルゴンイオン衝撃およびリフトオフを行って導
電性中間層１５…を形成した（図１（ｅ））。

【００８８】そして、実施例１と電流密度（１０ｍＡ／
ｃｍ²）と時間（８分間）とが異なる以外は同じ条件で
電解メッキを行って銅からなる金属配線層１６…を形成
した（図１（ｆ））。

【００８９】いずれのガラス基板１においても、上記の
ようにして形成された金属配線層１６…は、実施例１で
得られた金属配線層１６…と同様、平坦な表面形状をな
している。

【００９０】なお、実施例１ないし３と比較例において
得られた金属配線層１６…の盛り上がり量または凹み量
は、表１のように計測された。実施例１ないし３と比較
例では、溝１ａの深さが統一されていないが、表１にお
いては、比較を容易にするため、溝１ａの深さを６μｍ
に統一した場合の計測値を記載している。

【００９１】

【表１】

【００９２】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に記載
の液晶表示素子用配線基板の製造方法は、透光性基板上
に所定パターンの溝を形成する第１工程と、その溝の部
分にのみ上記透光性基板と上記金属配線とに密着する材
料からなる導電性中間層を形成する第２工程と、上記導
電性中間層を平坦化する第３工程と、平坦化された上記
導電性中間層上の上記溝内に金属メッキにより上記金属
配線を形成する第４工程とを含んでいる。

【００９３】このように、導電性中間層が平坦化される
ので、メッキにより形成される金属配線の両側縁が大き
く盛り上がることはなくなる。これにより、金属配線を
透光性基板と同一平面をなすように形成することができ
る。また、導電性中間層が透光性基板と金属配線とに密
着する材料からなるので、金属配線が基板上に強固に固
定される。さらに、比較的大きい膜厚が要求される金属
配線を形成するために、成膜速度の速いメッキを用いて
いるので、設備や材料に要するコストを低下させること
ができる。したがって、低抵抗の金属配線を透光性基板
上に平坦かつ短時間に形成することができるという効果
を奏する。

【００９４】本発明の請求項２に記載の液晶表示素子用
配線基板の製造方法は、上記請求項１に記載の製造方法
において、上記第２工程が、金属、金属酸化物または金
属と金属酸化物との組み合わせにより上記導電性中間層
を形成する。

【００９５】これにより、金属、金属酸化物または金属
と金属酸化物との組み合わせから、透光性基板の材料と
金属配線の材料との双方に良好な密着性を示す材料を選
択することができる。したがって、金属配線の固定性を
より向上させることができるという効果を奏する。

【００９６】本発明の請求項３に記載の液晶表示素子用
配線基板の製造方法は、上記請求項１または２に記載の
製造方法において、上記第３工程が、イオン衝撃により
上記溝の側面に形成された上記導電性中間層を除去す
る。

【００９７】このように、イオン衝撃を用いれば、導電
性中間層の表面を削ることにより導電性中間層を除去す
るので工程数が少ない。したがって、液晶表示素子用配
線基板の製造プロセスの簡略化を図ることができるとい
う効果を奏する。

【００９８】本発明の請求項４に記載の液晶表示素子用
配線基板の製造方法は、上記請求項１または２に記載の
製造方法において、上記第３工程が、リフトオフにより
上記溝の側面に形成された上記導電性中間層を除去す
る。

【００９９】このように、リフトオフを用いれば、イオ
ン衝撃を用いるよりも工程数が多くなるものの、イオン
衝撃のように導電性中間層の表面を削らないので、導電
性中間層を厚めに成膜しなくてもよい。また、リフトオ
フは、イオン衝撃のように装置を汚染することがないの
で、それだけ保守に手間がかからない。したがって、材
料の浪費を防止し、かつ保守性を向上させることができ
るという効果を奏する。

【０１００】本発明の請求項５に記載の液晶表示素子用
配線基板の製造方法は、上記請求項１ないし４のいずれ
かに記載の製造方法において、上記第４工程におけるメ
ッキ処理を電解メッキ法により行う。

【０１０１】このように、電解メッキ法を用いれば、導
電体の上にのみ金属をメッキすることができる。したが
って、導電性中間層の上に選択的に金属配線を形成する
ことができるという効果を奏する。

【０１０２】本発明の請求項６に記載の液晶表示素子用
配線基板の製造方法は、上記請求項５に記載の製造方法
において、上記メッキ処理に銅メッキ液を用いる。

【０１０３】これにより、金属配線が銅により形成され
る。銅は、銀に次いで抵抗率が低く、かつ銀や金に比べ
てコストがかからない。したがって、液晶表示素子用配
線基板を安価に製造することができるという効果を奏す
る。

【０１０４】本発明の請求項７に記載の液晶表示素子用
配線基板の製造方法は、上記請求項１ないし６のいずれ
かに記載の製造方法において、上記第４工程が１〜６μ
ｍの厚みで上記金属配線を形成する。

【０１０５】これにより、大型の液晶表示素子に好適な
配線抵抗を確保することができ、かつメッキに適した膜
厚で金属配線を形成することができる。したがって、表
示品位の良好な大型の液晶表示素子を容易に提供するこ
とができるという効果を奏する。

【０１０６】本発明の請求項８に記載の液晶表示素子
は、透光性基板に設けられた所定パターンの溝に上記透
光性基板と上記金属配線とに密着する材料により平坦に
形成された導電性中間層と、上記導電性中間層上の上記
溝内に金属メッキにより形成されている金属配線とを備
えている構成である。

【０１０７】このように、金属配線が平坦な導電性中間
層上に金属メッキにより形成されているので、金属配線
は両側縁が大きく盛り上がることがなくなる。これによ
り、金属配線を透光性基板と同一平面をなすように形成
することができる。また、導電性中間層が透光性基板と
金属配線とに密着する材料からなるので、金属配線が基
板上に強固に固定される。さらに、比較的大きい膜厚が
要求される金属配線が、成膜速度の速いメッキにより形
成されるので、設備や材料に要するコストを低下させる
ことができる。したがって、低抵抗の金属配線を透光性
基板上に平坦かつ短時間に形成することができるという
効果を奏する。

【０１０８】本発明の請求項９に記載の液晶表示素子
は、上記請求項８に記載の液晶表示素子において、上記
導電性中間層が、金属、金属酸化物または金属と金属酸
化物との組み合わせにより形成されている構成である。

【０１０９】これにより、金属、金属酸化物または金属
と金属酸化物との組み合わせから、透光性基板の材料と
金属配線の材料との双方に良好な密着性を示す材料を選
択することができる。したがって、金属配線の固定性を
より向上させることができるという効果を奏する。

【０１１０】本発明の請求項１０に記載の液晶表示素子
は、上記請求項８または９に記載の液晶表示素子におい
て、上記金属配線が電解メッキ法により形成されている
構成である。

【０１１１】このように、電解メッキ法を用いれば、導
電体の上にのみ金属をメッキすることができる。したが
って、導電性中間層の上に選択的に金属配線を形成する
ことができるという効果を奏する。

【０１１２】本発明の請求項１１に記載の液晶表示素子
は、上記請求項１０に記載の液晶表示素子において、上
記金属配線が銅メッキにより形成されている構成であ
る。

【０１１３】これにより、金属配線が銅により形成され
る。銅は、銀に次いで抵抗率が低く、かつ銀や金に比べ
てコストがかからない。したがって、液晶表示素子用配
線基板を安価に製造することができるという効果を奏す
る。

【０１１４】本発明の請求項１２に記載の液晶表示素子
は、上記請求項８ないし１１のいずれかに記載の液晶表
示素子において、上記金属配線が、１〜６μｍの厚みに
形成されている構成である。

【０１１５】これにより、大型の液晶表示素子に好適な
配線抵抗を確保することができ、かつメッキに適した膜
厚で金属配線を形成することができる。したがって、表
示品位の良好な大型の液晶表示素子を容易に提供するこ
とができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る液晶表示素子にお
いてガラス基板に導電性中間層および金属配線層を形成
する方法を示す工程図である。

【図２】本発明の実施の一形態に係る液晶表示素子にお
いてガラス基板に導電性中間層および金属配線層を形成
する他の方法を示す工程図である。

【図３】本発明の実施の一形態に係る液晶表示素子の構
造を示す断面図である。

【図４】図３の液晶表示素子における導電性中間層およ
び金属配線層の構造の一例を示す断面図である。

【図５】金属配線層の必要とされるシート抵抗をシミュ
レーションにて決定する際に用いる液晶印加電圧の波形
を示す波形図である。

【図６】従来の液晶表示素子においてガラス基板に金属
配線を形成する方法を示す工程図である。

【符号の説明】

１・２ガラス基板（透光性基板）１ａ溝３信号電極（透明導電膜）５走査電極（透明導電膜）１０液晶（液晶層）１５導電性中間層１６金属配線層（金属配線）

フロントページの続き (71)出願人 390040604 イギリス国ＴＨＥＳＥＣＲＥＴＡＲＹＯＦＳＴＡＴＥＦＯＲＤＥＦＥＮＣＥＩＮＨＥＲＢＲＩＴＡＮＮＩＣＭＡＪＥＳＴＹ’ＳＧＯＶＥＲＮＭＥＮＴＯＦＴＨＥＵＮＥＴＥＤＫＩＮＧＤＯＭＯＦＧＲＥＡＴＢＲＩＴＡＩＮＡＮＤＮＯＲＴＨＥＲＮＩＲＥＬＡＮＤイギリス国ハンプシャージーユー14 ０エルエックスファーンボローアイヴェリーロード（番地なし）ディフェンスエヴァリュエイションアンドリサーチエージェンシー (72)発明者岸本和之大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者秋山久大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者実吉秀治大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも金属配線と透明導電膜とからな
る所定パターンの電極を透光性基板上に形成する液晶表
示素子用配線基板の製造方法において、上記透光性基板上に所定パターンの溝を形成する第１工
程と、上記溝の部分にのみ上記透光性基板と上記金属配線とに
密着する材料からなる導電性中間層を形成する第２工程
と、上記導電性中間層を平坦化する第３工程と、平坦化された上記導電性中間層上の上記溝内に金属メッ
キにより上記金属配線を形成する第４工程とを含んでい
ることを特徴とする液晶表示素子用配線基板の製造方
法。
【請求項２】上記第２工程は、金属、金属酸化物または
金属と金属酸化物との組み合わせにより上記導電性中間
層を形成することを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示素子用配線基板の製造方法。
【請求項３】上記第３工程は、イオン衝撃により上記溝
の側面に形成された上記導電性中間層を除去することを
特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子用配
線基板の製造方法。
【請求項４】上記第３工程は、リフトオフにより上記溝
の側面に形成された上記導電性中間層を除去することを
特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子用配
線基板の製造方法。
【請求項５】上記第４工程におけるメッキ処理を電解メ
ッキ法により行うことを特徴とする請求項１ないし４の
いずれかに記載の液晶表示素子用配線基板の製造方法。
【請求項６】上記メッキ処理に銅メッキ液を用いること
を特徴とする請求項５に記載の液晶表示素子用配線基板
の製造方法。
【請求項７】上記第４工程は、１〜６μｍの厚みで上記
金属配線を形成することを特徴とする請求項１ないし６
のいずれかに記載の液晶表示素子用配線基板の製造方
法。
【請求項８】少なくとも金属配線と透明導電膜とからな
る所定パターンの電極を有する一対の透光性基板と、対
向して配される上記透光性基板の間に形成される液晶層
とを備えた液晶表示素子において、上記透光性基板に設けられた所定パターンの溝に上記透
光性基板と上記金属配線とに密着する材料により平坦に
形成された導電性中間層を備え、上記金属配線が、上記
導電性中間層上の上記溝内に金属メッキにより形成され
ていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項９】上記導電性中間層は、金属、金属酸化物ま
たは金属と金属酸化物との組み合わせにより形成されて
いることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】上記金属配線が電解メッキ法により形成
されていることを特徴とする請求項８または９に記載の
液晶表示素子。
【請求項１１】上記金属配線が銅メッキにより形成され
ていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示素
子。
【請求項１２】上記金属配線が、１〜６μｍの厚みに形
成されていることを特徴とする請求項８ないし１１のい
ずれかに記載の液晶表示素子。