JP2002358830A - 透明導電膜及び該透明導電膜付き基板を用いた紫外光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性を向上させると共に、３８０ｎｍより
短い波長の光を効率よく透過させることができる透明導
電膜及び該透明導電膜付き基板を用いた紫外光ランプを
提供する。 【解決手段】 紫外光ランプ（紫外線ランプ）１０は、
互いに対向して配された一対のガラス基板１，２（透明
基板）と、ガラス基板１，２の各内側面に成膜された透
明電極５，６と、透明電極５，６がそれぞれ成膜された
ガラス基板１，２をそれらの間に放電空間４が形成され
るように接着する低融点ガラス製のフリット３とから成
る。透明電極５，６は、インジウムを主成分とする被蒸
発物質を用いてイオンプレーティング法によりガラス基
板１，２に成膜されて成り、さらに、光透過率が波長４
００ｎｍで８５％以上、波長３５０ｎｍで７０％以上で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明導電膜及び該
透明導電膜付き基板を用いた紫外光ランプに関し、特
に、紫外光を透過する透明導電膜及び該透明導電膜付き
基板を用いた紫外光ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、フラットパネルディスプレイ等
で使われる基板には、透明電極として、酸化インジウム
（Ｉｎ₂Ｏ₃）にスズ（Ｓｎ）が添加された酸化インジウ
ムスズ（Indium Tin Oxide：以下「ＩＴＯ」という。）
から成る透明導電膜が成膜されている。この透明導電膜
（ＩＴＯ膜）は、電気伝導率や可視光領域における光透
過性が高いので、照明ランプ等の分野で用いられてい
る。斯かるＩＴＯ膜の成膜方法としては、従来から真空
蒸着法、スパッタリング法等が知られている。

【０００３】一方、従来の平型の紫外光ランプは、図５
に示すように、互いに対向して配された一対のガラス基
板１，２と、該ガラス基板１，２の内側面に成膜された
金属電極５０とを備える。これらの金属電極５０は、紫
外光を遮るので紫外光が効率よく放出されず、これらの
金属電極５０に代えて透明電極の使用が検討されてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＩＴＯ膜は、光吸収端波長が３１０ｎｍ付近にあり（例
えば、特開平１２−０９０７４５号公報）、このため、
３８０ｎｍより波長の長い光、すなわち可視光を効率よ
く透過させることができるが、３８０ｍｍより波長の短
い光、すなわち紫外光であるＩ線（波長３６５ｎｍ）を
効率よく透過させることができず、紫外光ランプの電極
として用いられることはなかった。

【０００５】本発明の目的は、導電性を向上させると共
に、３８０ｎｍより短い波長の光を効率よく透過させる
ことができる透明導電膜及び該透明導電膜付き基板を用
いた紫外光ランプを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の透明導電膜は、インジウム（Ｉｎ）
を主成分とする被蒸発物質を用いてイオンプレーティン
グ法により透明基板の表面に成膜される透明導電膜にお
いて、前記透明導電膜は、光透過率が波長４００ｎｍで
８５％以上、波長３５０ｎｍで７０％以上であることを
特徴とする。

【０００７】請求項１記載の透明導電膜によれば、イン
ジウム（Ｉｎ）を主成分とする被蒸発物質を用いてイオ
ンプレーティング法により透明基板に成膜されており、
透明導電膜は、光透過率が波長４００ｎｍで８５％以
上、波長３５０ｎｍで７０％以上であるので、可視光領
域から紫外光領域に及ぶ広い範囲で光透過性を確保する
ことができ、導電性を向上させると共に、３８０ｎｍよ
り短い波長の光を効率よく透過させることができる。

【０００８】上記目的を達成するために、請求項２記載
の紫外光ランプは、請求項１記載の透明導電膜が表面に
成膜された透明基板を有することを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の紫外光ランプによれば、請
求項１記載の透明導電膜が表面に成膜された透明基板を
有するので、紫外光を効率よく放出することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明者等は、上記目的を達成す
べく鋭意研究を行った結果、インジウム（Ｉｎ）を主成
分とする被蒸発物質を用いてイオンプレーティング法に
より透明基板の表面に成膜される透明導電膜において、
該透明導電膜は、光透過率を波長４００ｎｍで８５％以
上、波長３５０ｎｍで７０％以上とすることにより、導
電性を向上させると共に、３８０ｎｍより短い波長の光
を効率よく透過させることができ、可視光領域から紫外
光領域に及ぶ広い範囲で光透過性を確保することがで
き、さらに、紫外光ランプは、前記透明導電膜が表面に
成膜された透明基板を有することにより、紫外光を効率
良く放出することができることを見いだした。

【００１１】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は、本発明の実施の形態に係る紫外光
ランプの構成を示す概略断面図である。

【００１３】図１において、紫外光ランプ（紫外線ラン
プ）１０は、互いに対向して配された一対のガラス基板
１，２（透明基板）と、ガラス基板１，２の各内側面に
成膜された透明電極５，６と、透明電極５，６がそれぞ
れ成膜されたガラス基板１，２をそれらの間に放電空間
４が形成されるように接着する低融点ガラス製のフリッ
ト３とから成る。透明電極５，６は、酸化インジウム
（Ｉｎ₂Ｏ₃）にスズ（Ｓｎ）が添加されたＩＴＯ膜（透
明導電膜）である。透明電極５と透明電極６との間は、
それぞれリード端子７，８を介して交流パルス電圧を印
可する交流パルス電源９が接続されている。放電空間４
には、アルゴン（Ａｒ）ガスと水銀（Ａｇ）が１００
０：１ｍｏｌ％の割合で混合され、３．９×１０²Ｐａ
（３Ｔｏｒｒ）の圧力で封入されている。

【００１４】ＩＴＯに用いられる酸化インジウムは、一
般に、ｂｉｘｂｙｔｅ型の立方晶構造をもつ半導体で、
広い光学的バンドギャップ（約３．７ｅＶ）を持ち、３
８０〜７８０ｎｍの可視光領域で良好な透過性能を示
す。その構造内に電気的には活性な酸素空孔を有し、そ
れが多数の伝導電子（キャリア）を供給し、縮退した良
好な電気伝導体となる。さらに、スズ（Ｓｎ）を添加す
ると、キャリア密度が増加する。この場合、３価のイン
ジウムイオンサイトに４価のスズイオンが置換してドナ
ーになると考えられている。その結果、波長３８０ｎｍ
以下の紫外光領域では、Ｂｕｒｓｔｅｉｎ−Ｍｏｓｓ効
果と呼ばれる現象により、キャリア密度の増加によって
光学的なバンドギャップが広がり、光吸収端波長がわず
かに短波長側にシフトすることが知られている（「透明
導電膜の技術」：日本学術振興会編）。

【００１５】ＩＴＯ膜中のキャリア密度を大きくするに
は、キャリアの発生源の１つであるＳｎをＩＴＯ膜中の
適正位置に添加すること（添加されたＳｎはＳｎ⁴⁺とし
てＩｎ³⁺と置換し、１個のキャリアを生成する）、及び
発生したキャリアがＩＴＯ膜中の欠陥によりトラップさ
れないことが重要である。ＳｎをＩＴＯ膜中の適正位置
に添加するには、成膜の際、蒸発粒子に反応が十分にで
きるだけのエネルギーを与える必要がある。また、キャ
リアをトラップする欠陥をＩＴＯ膜中に形成しないため
には、成膜中にＩＴＯ膜へダメージを与えないようガス
粒子のエネルギーが小さい方が望ましい。

【００１６】透明電極５，６は、後述する図２のイオン
プレーティング装置を用いてイオンプレーティング法に
よりガラス基板１，２に成膜される。イオンプレーティ
ング法は、スパッタリング法とは異なり、蒸発粒子が高
密度プラズマを通過するため蒸着粒子のイオン化及び活
性化が促進され、Ｓｎ⁴⁺がＩｎ³⁺の適正位置に収まるこ
とができる。また、成膜中のガス粒子のＩＴＯ膜への加
速電圧は、スパッタリング法では数百ｅｖに達すること
によりＩＴＯ膜中に欠陥が多く生じてしまうのに対し、
イオンプレーティング法では約２０ｅＶと小さくＩＴＯ
膜中の欠陥が少なくなる。したがって、イオンプレーテ
ィング法はスパッタリング法に比べてキャリア密度の高
い（キャリア密度７×１０²⁰ｃｍ^-3以上）ＩＴＯ膜を得
ることができる。

【００１７】図２は、イオンプレーティング法を実行す
るイオンプレーティング装置の内部構造図である。

【００１８】図２において、１１はソーダライム等から
成るガラス基板である。成膜室となる真空容器１８の一
方の側壁には排気口１９が設けられ、他方の側壁には筒
状部２０が設けられている。そして、該筒状部２０には
圧力勾配型のプラズマガン２２が装着されると共に該筒
状部２０の周囲には収束コイル２１が配設されている。

【００１９】プラズマガン２２は、電磁石コイル２３が
内蔵されて筒状部２０に接続された第２の中間電極２４
と、環状永久磁石２５が内蔵されて前記第２の中間電極
２４と並設された第１の中間電極２６と、陰極２７と、
該陰極２７と前記第１の中間電極２６との間に介在され
た円筒状のガラス管２８とを備えている。

【００２０】電磁石コイル２３は電源２９により励磁さ
れ、収束コイル２１は電源３０により励磁される。な
お、電源２９及び電源３０は、共に可変電源とされてい
る。

【００２１】第２及び第１の中間電極２４、２６は夫々
垂下抵抗器３１、３２を介して可変電圧型の主電源３３
の一端（正側）に接続され、該主電源３３の他端（負
側）は陰極２７に接続されている。また、主電源３３に
はスイッチ３６を介して補助放電電源３４及び垂下抵抗
器３５が並列接続されている。

【００２２】また、ガラス管２８の内部には陰極２７に
固着されたＭｏ（モリブデン）からなる円筒部材３７
と、Ｔａ（タンタル）からなるパイプ３８と、該パイプ
３８の先方であって前記円筒部材３７に固着されたＬａ
Ｂ₆からなる円盤状部材３９とが設けられ、放電ガス
（例えば、所定量の酸素を含有したアルゴンガス）が矢
印Ｂ方向からパイプ３８を介しプラズマガン２２の内部
に供給される。

【００２３】真空容器１８の底部には、タブレット（被
蒸発物質）としてのＩＴＯ焼結体４０を収容する主ハー
ス４１が配設され、また主ハース４１には補助ハース４
２が周設されている。主ハース４１は熱伝導率の良好な
導電性材料、例えば、銅で形成されると共にプラズマガ
ン２２からのプラズマビームが入射する凹部を有し、さ
らに主電源３３の正側に接続されて陽極を形成し、プラ
ズマビームを吸引する。

【００２４】補助ハース４２も主ハース４１と同様、熱
伝導率の良好な銅等の導電性材料で形成されると共に、
環状永久磁石４３及び電磁石４４が収容され、該電磁石
４４は可変電源であるハースコイル電源４５により励磁
される。すなわち、補助ハース４２は、主ハース４１を
囲む環状容器内に環状永久磁石４３と電磁石４４とを同
軸上に積層して配設されると共に、電磁石４４はハース
コイル電源４５に接続され、環状永久磁石４３によって
形成される磁界と電磁石４４によって形成される磁界と
が重畳するように構成されている。この場合、環状永久
磁石４３により発生する中心側の磁界の向きと電磁石４
４の中心側の磁界の向きとが同一方向とされ、ハースコ
イル電源４５の電圧を変化させることにより、電磁石４
４に供給される電流を変化可能にしている。

【００２５】また、補助ハース４２も垂下抵抗器４６を
介して主ハース４１と同様、主電源３３の正側に接続さ
れて陽極を構成している。

【００２６】なお、真空容器１８の上部には加熱ヒータ
４７が配設され、該加熱ヒータにより、ガラス基板１０
を所定温度に加熱する。

【００２７】このように構成されたイオンプレーティン
グ装置においては、酸化スズ（ＳｎＯ₂）の含有率が４
〜６質量％とされたインジウム（Ｉｎ）を主成分とする
ＩＴＯ焼結体４０を主ハース４１の凹部に収容し、プラ
ズマガン２２の陰極２７側から放電ガスがパイプ３８に
供給されると、主ハース４１との間で放電が生じ、これ
によりプラズマビームが生成される。このプラズマビー
ムは環状永久磁石２５及び電磁石コイル２３により収束
され、収束コイル２１と補助ハース４２内の環状永久磁
石４３及び電磁石４４により決定される磁界に案内され
て主ハース４１に到達する。

【００２８】そして、主ハース４１に収容されているＩ
ＴＯ焼結体４０はプラズマビームにより加熱されて蒸発
し、蒸発粒子はプラズマビームによりイオン化され、加
熱ヒータ４７により加熱されているガラス基板１１にＩ
ＴＯ膜が成膜される。

【００２９】上記実施の形態によれば、ＳｎＯ₂が添加
されたＩｎを主成分とするタブレットを図２の装置を用
いてイオンプレーティング法によりガラス基板１，２に
ＩＴＯ（透明電極５，６）を成膜するので、導電性を向
上させると共に、３８０ｎｍより短い波長の光を効率よ
く透過させることができる。さらに、イオンプレーティ
ング法により表面に透明電極５，６が成膜されたガラス
基板１，２を用いて紫外光ランプ１０を作製することに
より、紫外光を効率よく放出することができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００３１】本発明者等は、ＳｎＯ₂を５質量％添加し
たＩＴＯ焼結体をタブレットとして用い、下記作製条件
で図２のイオンプレーティング装置によりガラス基板
１，２上に膜厚９３ｎｍのＩＴＯを成膜して実施例を作
製すると共に、該実施例を用いて分光透過スペクトルを
測定した。図３にその測定結果を示す。

【００３２】〔作製条件〕 基板温度：２００℃ 放電電流：１５０Ａ 真空容器１８内にＯ₂ガス１０ｍｏｌ％からなるＡｒと
の混合ガスを圧力０．３９Ｐａとなるように導入し、陰
極２７からＩＴＯ焼結体４０がセットされた主ハース４
１（陰極）へ電圧を印加して放電を発生させ、１５０Ａ
の電流を流してＩＴＯ焼結体４０を蒸発させてガラス基
板上に成膜した。

【００３３】作製された実施例におけるＩＴＯ膜は比抵
抗１５０μΩ・ｃｍ、キャリア密度２×１０²¹ｃｍ^-3で
あり、その基礎吸収端波長は２８０ｎｍであった。光透
過率は、図３に示すように波長４００ｎｍで９０％、波
長３５０ｎｍで８３％であった。この結果、ＩＴＯ膜
は、光透過率が波長４００ｎｍで８５％以上、波長３５
０ｎｍで７０％以上であるので、可視光領域から紫外光
領域に及ぶ広い範囲で光透過性を確保することができ
る。

【００３４】また、このＩＴＯ膜を用いて図１の紫外光
ランプ１０を作製した結果、該紫外光ランプ１０は、放
電空間４で発生した波長３６５ｎｍの紫外光を８８％放
出することができた。

【００３５】一方、本発明者等は、ＳｎＯ₂：１０質量
％からなるＩｎ₂Ｏ₃をターゲットとして用い、下記スパ
ッタリング条件で直流スパッタリング装置によりガラス
基板１，２上に膜厚９３ｎｍのＩＴＯを成膜して比較例
を作製すると共に、該比較例を用いて分光透過スペクト
ルを測定した。図４にその測定結果を示す。

【００３６】〔スパッタリング条件〕 スパッタリングガス：Ａｒ＋Ｏ₂（但し、Ｏ₂：１ｍｏｌ
％） スパッタリングガスのガス圧：０．３９Ｐａ（３ｍＴｏ
ｒｒ） 基板温度：２００℃ 供給電力：６００Ｗ スパッタリングされた比較例におけるＩＴＯ膜は比抵抗
２００μΩ・ｃｍ、キャリア密度７×１０²⁰ｃｍ^-3であ
り、その基礎吸収端波長は３００ｎｍであった。光透過
率は、図４に示すように波長４００ｎｍで８５％、波長
３５０ｎｍで６５％であった。

【００３７】また、このＩＴＯ膜を用いて実施例と同様
に紫外光ランプ１０を作製した結果、該紫外光ランプ１
０は、放電空間で発生した波長３６５ｍｍの紫外光を６
９％しか放出することができなかった。

【００３８】上記実施の形態では、図１に示すようにガ
ラス基板１，２に透明電極５，６がそれぞれ成膜された
紫外光ランプ１０について説明したが、これに限られ
ず、例えば、ガラス基板１上に透明電極５，６が成膜さ
れたものでもよい。

【００３９】また、上記実施例では、ガラス基板１，２
上に膜厚が９３ｎｍのＩＴＯを成膜したものについて説
明したが、この膜厚に限られず、例えば、９３〜４５０
ｎｍの範囲で成膜されたものでもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１記
載の透明導電膜によれば、インジウム（Ｉｎ）を主成分
とする被蒸発物質を用いてイオンプレーティング法によ
り透明基板に成膜されており、透明導電膜は、光透過率
が波長４００ｎｍで８５％以上、波長３５０ｎｍで７０
％以上であるので、可視光領域から紫外光領域に及ぶ広
い範囲で光透過性を確保することができ、導電性を向上
させると共に、３８０ｎｍより短い波長の光を効率よく
透過させることができる。

【００４１】請求項２記載の紫外光ランプによれば、請
求項１記載の透明導電膜が表面に成膜された透明基板を
有するので、紫外光を効率よく放出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る紫外光ランプの構成
を示す概略断面図である。

【図２】イオンプレーティング法を実行するイオンプレ
ーティング装置の内部構造図である。

【図３】実施例の分光透過スペクトルを示す図である。

【図４】比較例の分光透過スペクトルを示す図である。

【図５】従来の紫外光ランプの構成を示す概略断面図で
ある。

【符号の説明】 １，２，１１ ガラス基板 ３ フリット ４ 放電空間 ５，６ 透明電極 ７，８ リード端子 ９ 交流パルス電源 １０ 紫外光ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 AA09 AA24 BA45 BC09 BD00 CA04 DB05 5C043 AA02 AA13 BB01 CC08 CD08 DD37 EA12 EB11 5G307 FA01 FB01 FC10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インジウム（Ｉｎ）を主成分とする被蒸
   発物質を用いてイオンプレーティング法により透明基板
   の表面に成膜される透明導電膜において、 前記透明導電膜は、光透過率が波長４００ｎｍで８５％
   以上、波長３５０ｎｍで７０％以上であることを特徴と
   する透明導電膜。
2. 【請求項２】 請求項１記載の透明導電膜が表面に成膜
   された透明基板を有することを特徴とする紫外光ラン
   プ。