JPH10282907A

JPH10282907A - 電極基板

Info

Publication number: JPH10282907A
Application number: JP9247097A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Fukuyoshi; 健蔵福吉; Osamu Koga; 修古賀; Akihiko Furuya; 明彦古屋
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】酸化インジウムあるいは酸化スズを基材とする
混合酸化物薄膜にて銀合金薄膜を挟持する構成の導電膜
を基板上に備える電極基板において、低抵抗で高耐湿性
でありながら、電極の接続に不都合のない電極板を提供
する。【解決手段】酸化インジウムあるいは酸化スズを基材と
する混合酸化物薄膜にて銀合金薄膜を挟持する構成の導
電膜を基板上に備える電極基板において、混合酸化物薄
膜の厚み方向に、インジウムあるいはスズの濃度が異な
っていることを特徴とする電極基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
装置やプラズマディスプレイ装置等の出力表示装置、あ
るいは、表示画面から直接入力を行う入出力表示装置、
または、太陽電池等に使用される、透明電極の形成され
た基板、もしくは、反射電極の形成された電極基板に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス、プラスチックフィルム等の基板
上に、可視光線を透過する電極形状の透明電極が設けら
れた電極基板は、液晶ディスプレイ装置等の各種表示装
置（表示画面）の表示用電極や、この表示装置の表示画
面から直接入力できる入出力電極等に広く使用されてい
る。

【０００３】また、反射電極は、反射型の液晶表示装置
において、透明電極と相対する一方の光反射性の電極と
してその採用が検討されつつある。透明電極としては、
酸化インジウムに酸化スズを添加した混合酸化物である
ＩＴＯの薄膜が広く利用されており、その比抵抗は、お
よそ 2×10^-4Ω・ｃｍである。また、ＩＴＯの膜膜が 2
00nmのとき、その面積抵抗は10Ω／□となるものであ
る。

【０００４】近年、これより若干性能の良いＩＴＯも市
販され始めたが、その面積抵抗は膜厚 300nmで、約 5Ω
／□であり、比抵抗はおよそ 1.5×10^-4Ω・ｃｍとなっ
ている。

【０００５】一方、１９８２年、日本で開催された第７
回ＩＣＶＭにおいて、熱線反射膜として、銀薄膜の表裏
面にＩＴＯ薄膜または酸化インジウム薄膜（ＩＯ薄膜）
を積層して構成される、３層構造の透明導電膜が提案さ
れている。この３層構造の透明導電膜は、およそ 5Ω／
□程度の低い面積抵抗を有しており、その高い導電性を
生かして、上記透明電極への応用が期待された。

【０００６】ところで、上記ディスプレイ装置や入出力
装置においては、近年、画素密度を増大させて緻密な画
面を表示することが求められ、これに伴って上記透明電
極パターンの緻密化が要求されており、例えば 100μｍ
程度のピッチで上記透明電極の端子部を構成することが
要求されている。

【０００７】また、液晶ディスプレイ装置において、基
板に液晶駆動用ＩＣが直接に接続される方式（ＣＯＧ方
式）においては、配線の引き廻しが、幅20〜50μｍとい
う細線となる部分があり、従来にない高度のエッチング
加工適性と高い導電性（低い抵抗率）が要求されてい
る。

【０００８】また、その一方で、表示画面の大型化も求
められているものである。このような大型画面化にあた
り、上述したような緻密パターンの透明電極を形成し、
しかも液晶に十分な駆動電圧を印加できるようにするた
めには、上記透明電極として4.5Ω／□以下という高い
導電性を備えた透明電極を適用する必要があった。

【０００９】また、これに加えてＳＴＮ液晶等を利用し
た単純マトリクス駆動方式の液晶表示装置において、１
６階調以上の多階調表示を行う場合には、 3Ω／□以下
というさらに低い面積抵抗が要求されている。

【００１０】しかしながら、第７回ＩＣＶＭにおいて提
案された上記３層構造の透明電極においても、高々 5Ω
／□程度の面積抵抗が得られるに過ぎず、十分な導電性
が確保できないという問題があった。なお、上記３層構
造の透明電極の銀薄膜の厚さを、例えば16〜18nm程度に
厚くすることにより、その面積抵抗を約３Ω／□に低下
させることは可能といえる。しかし、銀薄膜の厚さを厚
くした場合、可視光線透過率（特に波長 610nm程度の長
波長側の可視光線透過率）が75％程度まで低下し、透明
電極としての機能が損なわれてしまうという問題が生じ
るものである。

【００１１】さらに、上記３層構造の透明電極、すなわ
ち、ＩＴＯと銀薄膜との積層構造においては、水分の存
在下で反応を生じやすく、特にその界面を中心として銀
の凝集やＩＴＯの破壊をもたらしやすい。結果として、
容易に視認できるシミ状の欠陥が生じるものであり、表
示欠陥や透明電極の断線等が生じるという欠点をもって
いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、ＩＴＯ
と銀薄膜との積層構造において問題であった低い耐湿性
を解消するため、特願平 7-88797号に示す技術を提案し
た。当技術、すなわち、耐湿性および透過率を向上させ
るため、混合酸化物は、酸化インジウムに酸化セリウム
等を添加した混合酸化物とし、かつ、銀合金において
は、銀に銅等を添加した銀合金とする技術により、高耐
湿性の透明導電膜を得ることができるものである。

【００１３】当技術による構成では、耐湿性向上と透過
率向上のため、酸化セリウムを例えば10〜40％程度添加
する必要があるものである。しかるに、酸化インジウム
に対し、多くの酸化セリウムを添加した混合酸化物に
て、銀合金の薄膜を挟持する構成では、混合酸化物であ
る酸化物薄膜の導電性が大きく低下するものである。

【００１４】その結果、液晶表示装置の駆動電極として
は表面抵抗が高くなり、ＴＡＢ（ポリイミドフィルムに
銅の配線パターンを加工したフィルム）等への電気的接
続が極めて不安定なものとなっていた。

【００１５】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その課題とするところは、低抵抗で
高耐湿性でありながら、電極の接続に不都合のない電極
基板を提供するところにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を行ったものであり、その結果、
上記課題を解決するための手段として、ＴＡＢ等との電
気的接続を行う面側に、導電性の高い酸化物層を配設
し、また、銀合金薄膜と接する面側には、高耐湿性の酸
化物層を配設せしめることを提案するものである。より
具体的には、導電性に富む酸化インジウムや酸化スズの
組成比を、銀合金薄膜に接する側の酸化物では低く設定
し、また、外側の酸化物では高く設定するものである。

【００１７】すなわち、請求項１に係わる発明は、酸化
インジウムあるいは酸化スズを基材とする混合酸化物薄
膜にて銀合金薄膜を挟持する構成の導電膜を、基板上に
備える電極基板において、混合酸化物薄膜の厚み方向に
インジウムあるいはスズの濃度が異なっていることを特
徴とする。

【００１８】また、請求項２に係わる発明は、銀合金薄
膜を挟持する少なくも片側の混合酸化物薄膜が、インジ
ウムあるいはスズの濃度の異なる２つの層よりなり、か
つ、銀合金薄膜と接しない最外層の混合酸化物のインジ
ウムあるいはスズの濃度を高くするよう配設したことを
特徴とする。

【００１９】本発明の電極基板に形成されている導電膜
は、混合酸化物で挟持されている銀合金薄膜の膜厚を薄
く形成することにより、透過率の高い透明電極として使
用できる。また逆に、銀合金薄膜の膜厚を厚く形成する
ことにより、反射率の高い反射電極として使用でき、反
射電極は、反射型の液晶表示装置や、エレクトロルミネ
ッセンス（ＥＬ）の電極として用いることが可能であ
る。

【００２０】すなわち、請求項３の発明は、透明電極に
係わり、銀合金薄膜の膜厚を 7〜25nmの範囲とすること
を特徴とするものである。また、請求項4 の発明は、反
射電極に係わり、銀合金薄膜の膜厚を50〜 200nmの範囲
とすることを特徴とするものである。

【００２１】透明電極として、銀合金薄膜の膜厚が 7nm
に満たない場合、銀合金薄膜が不連続の膜となり、連続
した均質な膜になりにくい。また、光学特性および導電
性とも劣った透明電極になる。さらに、銀合金薄膜の膜
厚が25nmの膜厚では、 550nmの光波長において80％前後
の透過率の透明電極となるが、これを大きく超えると透
過率が低くなり、透明電極として好ましくない。

【００２２】また、銀合金薄膜は、反射電極として 200
nmを超える膜厚で形成しても良いが、 200nmを超える膜
厚に設定しても、光の反射率はこれより高くならないた
め、200nmを超えて厚く設定する必要はない。

【００２３】銀合金薄膜は、銀に、金、銅、パラジウ
ム、プラチナ等の貴金属を添加した銀合金にて形成する
と、混合酸化物で銀合金薄膜を挟持する３層の導電膜の
信頼性を向上せしめることができる。例えば、上記貴金
属の添加量が、 5at％（アトミックパーセント）以下で
あれば、導電膜の光透過率（あるいは光反射率）や導電
性に大きな影響を与えずに、３層構成の導電膜を、高信
頼性かつ基板との高い密着性をもって提供できる。

【００２４】すなわち、請求項５に係わる発明は、銀合
金薄膜が、銀に、金、銅、パラジウム、プラチナの１種
以上を添加した銀合金であることを特徴とする。

【００２５】また、銀合金には、酸化物との密着力をさ
らに向上させるため、金属のインジウムやスズ、アルミ
ニウム、マグネシウム等の金属、また、ニッケル等の遷
移金属を少量（例えば、 2at％以下）加えても良い。

【００２６】銀への金、銅、パラジウム、プラチナの添
加量は、前述したように、光学特性（光透過率あるいは
光反射率）や導電性に影響の少ないない範囲で、総量で
6at％（アトミックパーセント）以下が望ましい。な
お、金は銀と完全固溶するため、20at％程度まで添加し
ても光学特性にはさほど大きな影響を与えにくい。これ
ら貴金属の銀への添加は、 0.3at％程度の少量でも効果
が見られ始めるが、耐湿性向上の観点からは、それぞれ
0.5at％以上が好ましく、低い面積抵抗（高い導電性）
を確保するためには、それぞれ 3at％以下が好ましい。

【００２７】銀合金薄膜を挟持する３層構成の導電膜で
は、銀合金薄膜の両側の混合酸化物の基材には、良導体
である酸化インジウムや酸化スズが好ましい。酸化亜鉛
を基材として用いても良いが、耐酸性、耐アルカリ性の
点で劣るため、前２者が好ましい。

【００２８】また、３層構成の導電膜の耐湿性を向上さ
せる目的で、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ等の
高融点の遷移金属の酸化物、Ｃｅ等のランタン系金属の
酸化物、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｓｉ等の半金属の酸化物等を、前
記基材に添加することが好ましい。その中でも特に、酸
化セリウム（ＣｅＯ₂）の基材への添加は、高い耐薬品
性と高屈折率を兼ね備えるため好ましい。すなわち、請
求項６の発明は、混合酸化物薄膜が、酸化セリウムを含
有することを特徴とするものであり、混合酸化物薄膜に
酸化セリウムを含有させ高屈折率とすることで、透明電
極として透過率を向上させることが出来る。

【００２９】なお、酸化インジウムや酸化スズの基材に
は、酸化セリウムの他に、上述した金属酸化物を添加し
た、混合酸化物薄膜としても良い。

【００３０】基材である酸化インジウムへ酸化セリウム
を添加する場合、基材中のセリウムの割合を、 1〜50at
％（アトミックパーセント）とすることが好ましく、特
に 3〜40at％が好ましい。すなわち、基材へ酸化セリウ
ムを40at％を超えて添加すると、混合酸化物薄膜の成膜
に用いるスパッタリングターゲットの加工において、タ
ーゲットにクラックが発生しやすくなるためである。

【００３１】なお、基材中の酸化セリウムの割合は、以
下の（数１）で求めたものであり、（数１）中の、（Ｃ
ｅ元素）および（Ｉｎ元素）の記述は、各々、セリウム
元素およびインジウム元素のアトミックパーセント（at
％）であり、両者とも酸素元素をノーカウントとしてい
る。

【００３２】

【数１】

【００３３】本発明の電極基板は、透過型または反射型
の表示装置用電極基板としていずれにも使用できる。例
えば、反射型の表示装置用電極基板として用いる場合、
電極を形成する基板は、ガラス、プラスチック等の透明
な基板、または、白色、黒色等、その他の色に着色され
た透明あるいは不透明な基板であっても良い。さらに、
基板自体が、電気回路、太陽電池、あるいはアモルファ
スシリコン、ポリシリコン、ＭＩＭ（ダイオード素子）
等の半導体素子が形成された基板であっても良く、ある
いは、偏光素子、回折格子、光散乱膜、λ／４板、もし
くは位相差フィルム等の光学機能をもった基板であって
も良い。さらに、予めカラーフィルターを形成した基板
であっても良い。

【００３４】また、本発明の３層構成の導電膜は、低抵
抗であるため、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＭＩＭ
（ダイオード素子）等の素子の信号線やバスライン等に
使用出来、これらの画素電極と兼用することも可能であ
る。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態の例
を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００３６】＜実施例１＞図１に示すように、当（実施
例１）に係わる透過型の電極基板14は、厚さ 0.7mmのガ
ラス基板10上に順次積層された、酸化スズ基材の第１層
混合酸化物15（膜厚34nm）、第２層混合酸化物16（膜厚
8nm）と、銀合金薄膜12（膜厚16nm）、さらに第３層混
合酸化物17（膜厚 8nm）、第４層混合酸化物18（膜厚37
nm）とで、その主要部が構成されている。

【００３７】ここで、当（実施例１）の第１層混合酸化
物15と第３層混合酸化物17は、基材である酸化スズに、
酸化インジウムを添加している。すなわち、金属スズお
よび金属インジウム換算（酸素元素はノーカウントとす
る）で、それぞれスズ99at％（アトミックパーセン
ト）、インジウム 1at％（アトミックパーセント）とし
た、酸化スズリッチ（酸化スズの量が多い）の組成とし
ている。なお、当（実施例１）では、混合酸化物への添
加酸化物は酸化インジウムを 1at％としたが、これに変
えて、酸化アンチモン等の他のドーパントを必要量加え
ても構わない。

【００３８】また、第２層混合酸化物16と第４層混合酸
化物18は、酸化スズ基材に、酸化セリウム、酸化ガリウ
ムを、それぞれ金属元素換算（酸素元素はノーカウント
とする）で、スズ80at％、セリウム10at％、ガリウム10
at％の組成の混合酸化物とした。さらに、銀合金薄膜12
は、銀97at％、金 2at％、銅 1at％の組成の銀合金とし
た。

【００３９】次いで、上記５層の構成の透明電極11は、
以下の製造プロセスで形成したものである。すなわち、
まず、洗浄したガラス基板10の表面（図１において透明
電極11を形成する面側）に、通常のフォトリソグラフィ
ーの手法で、ネガパターン形状のレジストパターンを形
成した。

【００４０】次いで、スパッタリング装置により、真空
中で連続してガラス基板10上に、第１層混合酸化物、第
２層混合酸化物、銀合金薄膜、第３層混合酸化物、第４
層混合酸化物を積層成膜した。なお、各層を形成する際
に、装置中に導入する酸素ガスの量を調整して、成膜を
行ったものである。

【００４１】次いで、ガラス基板10をスパッタリング装
置から取り出し、前記レジストパターン全面に紫外線光
を照射した後、有機アルカリ系の剥膜液を用いてレジス
トパターンを除去し、透明電極11のパターンとした。し
かる後、ガラス基板10に 220℃にて１時間の熱処理を行
い、電極基板14とした。

【００４２】こうして得られた電極基板14の面積抵抗は
約３Ω／□であり、合計膜厚 103nmで計算した比抵抗
は、約 3.1×10^-5Ω・ｃｍと極めて良好な導電性を持つ
ことが分かった。また、波長 550nmでの光透過率は、約
９４％であった。

【００４３】当（実施例１）の電極基板14上の透明電極
に、ポリイミドフィルムに銅の配線パターンが加工形成
されたＴＡＢと呼称されるフィルム（ 480本の配線部を
有する）を、ニッケルの金属微粒子を分散した異方性導
電膜を介して実装テストを行ったところ、 480本の配線
部分での導通不良は見られず、良好な電気的接続を得て
いた。

【００４４】＜比較例１＞次いで、上記（実施例１）と
の比較のため、図３に示すように、電極基板34を形成し
た。その際、基材である酸化スズに、酸化セリウム、酸
化ガリウムを、スズ80at％、セリウム10at％、ガリウム
10at％の組成となるよう添加し、混合酸化物として用い
たものである。上記混合酸化物を用い、（実施例１）と
ほぼ同じ製造プロセスにて、厚さ 0.7mmのガラス基板30
上に、混合酸化物層36（膜厚42nm）、銀合金薄膜32（膜
厚16nm）、混合酸化物層37（膜厚45nm）を順次積層成膜
することで３層構成の透明電極31を形成して、当（比較
例１）の電極基板34とした。

【００４５】上記（実施例１）と同様に、（比較例１）
の電極基板34に、ＴＡＢでの実装テストを行ったとこ
ろ、 480本の配線接続中、約半数に近い 225本の導通不
良が発生した。

【００４６】＜実施例２＞図２に示すように、当（実施
例２）に係わる反射型の電極基板24は、厚さ 0.7mmのガ
ラス基板20上に順次積層された、第１層混合酸化物25
（膜厚20nm）、銀合金薄膜22（膜厚 120nm）、さらに第
２層混合酸化物27（膜厚10nm）、第３層混合酸化物28
（膜厚65nm）とで、その主要部が構成されている。

【００４７】ここで、第１層混合酸化物25と第２層混合
酸化物27は、基材とする酸化インジウムに、酸化セリウ
ム、酸化スズ、酸化チタンを添加している。また、混合
酸化物の組成は、金属元素換算のアトミックパーセント
（酸素元素はノーカウントとする）にて、それぞれ、イ
ンジウム76.5at％、セリウム20at％、スズ 3at％、チタ
ン 0.5at％としたものである。また、酸化インジウムを
基材とする第３層混合酸化物28にも酸化セリウム、酸化
スズ、酸化チタンを添加しており、混合酸化物の組成
は、金属元素換算のアトミックパーセント（酸素元素は
ノーカウントとする）にて、それぞれ、インジウム92.5
at％、セリウム 5at％、スズ 3at％、チタン 0.5at％と
したものである。

【００４８】次いで、上記４層構成の反射電極21は、以
下の製造プロセスで形成した。まず、洗浄したガラス基
板20の表面を有機アルカリ系の界面活性剤と水とで洗浄
した後、真空槽（スパッタリング装置）内に収容し、逆
スパッタリングと呼称されるプラズマ処理を施した後、
さらに表面を洗浄処理した。次に、ガラス基板20を真空
槽中から取り出さず、加熱を行わないスパッタリング法
にて、第１層混合酸化物、銀合金薄膜、第２層混合酸化
物、第３層混合酸化物を、ガラス基板20上に順次積層成
膜した。

【００４９】次いで、上記４層構成の反射電極21上に、
反射電極形状のレジストパターン（ポジパターン）をフ
ォトリソグラフィーの手法にて形成した後、パターン外
の露出部を硫酸−硝酸系エッチング液によりエッチング
した。次いで、レジスト剥膜後、 220℃、１時間のアニ
ーリング（熱処理）を施し、反射電極24とした。

【００５０】こうして得られた反射電極21の面積抵抗は
約0.28Ω／□であった。また、合計膜厚 215nmとして計
算した比抵抗は、 6.0×10^-6Ω・ｃｍとなった。

【００５１】当（実施例２）の電極基板24の反射電極21
上に、ポリイミドフィルムに銅の配線パターンが加工形
成されたＴＡＢと呼称されるフィルム（ 480本の配線部
を有する）を用い、ニッケルの金属微粒子を分散した異
方性導電膜を介して実装テストを行ったところ、 480本
の配線部分での導通不良は見られず、良好な電気的接続
が得られた。

【００５２】＜比較例２＞次いで、（実施例２）との比
較のため、図４に示すように、電極基板44を形成した。
その際、基材である酸化インジウムに、酸化セリウム、
酸化チタンを、それぞれ金属元素換算（酸素元素はノー
カウントとする）で、インジウム76.5at％、セリウム20
at％、スズ 3at％、チタン 0.5at％の組成となるよう添
加し、混合酸化物として用いたものである。上記混合酸
化物を用い、（実施例１）とほぼ同じ製造プロセスに
て、厚さ 0.7mmのガラス基板40上に、第１層混合酸化物
46（膜厚20nm）、銀合金薄膜42（膜厚120nm）、さらに
第２層混合酸化物47（膜厚75nm）を順次積層成膜しする
ことで３層構成の透明電極41を形成して、当（比較例
２）の電極基板44とした。

【００５３】当（比較例２）にて、上述した（実施例
２）と同じくＴＡＢでの実装テストを行ったところ、 4
80本の配線接続中、 6本の導通不良が発生した。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、導電性の高い酸化物の
組成比を高くすることにより、実装での接続に重要な電
極表面の酸化物を、従来のＩＴＯと呼ばれる透明電極と
比較して、１桁〜２桁良好な比抵抗を持つ導電膜とする
ことができる。すなわち、十分な電極の実装性と、高い
耐湿性を持つ実用レベルの高い電極基板を提供すること
ができる。また、本発明の電極基板は、基板材料の選択
や、混合酸化物薄膜および銀合金薄膜の膜厚を調整する
ことにより、反射防止膜、電磁波シールド膜、あるいは
太陽電池向けの透明電極、反射膜として広い応用ができ
るものであり、本発明は実用上優れているといえる。

【００５５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電極基板の一実施例を示す説明図。

【図２】本発明の電極基板の他の実施例を示す説明図。

【図３】従来の電極基板の一例を示す説明図。

【図４】従来の電極基板の他の例を示す説明図。

【符号の説明】

10、20、30、40 基板 11、31 透明電極 21、41 反射電極 14、24、34、44 電極基板 12、22、32、42 銀合金薄膜 15、16、17、18 混合酸化物 25、27、28 混合酸化物 36、37、46、47 混合酸化物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化インジウムあるいは酸化スズを基材と
する混合酸化物薄膜にて銀合金薄膜を挟持する構成の導
電膜を、基板上に備える電極基板において、混合酸化物
薄膜の厚み方向に、インジウムあるいはスズの濃度が異
なっていることを特徴とする電極基板。
【請求項２】銀合金薄膜を挟持する少なくとも片側の混
合酸化物薄膜が、インジウムあるいはスズの濃度の異な
る２つの層よりなり、かつ、最外層の混合酸化物のイン
ジウムあるいはスズの濃度が高くなるよう配設したこと
を特徴とする請求項１に記載の電極基板。
【請求項３】銀合金薄膜の膜厚が、 7〜25nmの範囲にあ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の電極基
板。
【請求項４】銀合金薄膜の膜厚が、50〜 200nmの範囲に
あることを特徴とする請求項１または２に記載の電極基
板。
【請求項５】銀合金薄膜が、銀に、金、銅、パラジウム
あるいはプラチナを１種以上添加した銀合金であること
を特徴とする請求項１、２、３または４に記載の電極基
板。
【請求項６】混合酸化物薄膜が、酸化セリウムを含有す
ることを特徴とする請求項１、２、３、４または５に記
載の電極基板。