JP2014182252A - Transparent electrode substrate, color filter and display unit - Google Patents
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Abstract
Description
液晶ディスプレイＴＦＴパネルやタッチパネルセンサー、有機ＥＬディスプレイ、照明の電極基板などに用いられる透明基板上に着色画素、平滑層等の有機膜面に、スパッタリング法により形成されたＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）透明導電膜を設けた透明電極基板に関する。 Transparent ITO (Indium Tin Oxide) formed on the surface of organic films such as colored pixels and smooth layers on transparent substrates used for liquid crystal display TFT panels, touch panel sensors, organic EL displays, lighting electrode substrates, etc. The present invention relates to a transparent electrode substrate provided with a conductive film.
ディスプレイで、ＲＧＢの光の３原色の表示を得る際に、白色光を原光として目的の波長以外の光を吸収することで目的の波長の光を発色するカラーフィルタを使用する。 When a display of three primary colors of RGB light is obtained on a display, a color filter that uses white light as primary light and absorbs light other than the target wavelength to generate light of the target wavelength is used.
このカラーフィルタとして、有機高分子材料が用いられており、ガラスなどの透明な基板に所定の間隔でＲＧＢからなる着色画素、ブラックマトリックス、平滑層、有機膜を順次形成し、その上に透明導電膜であるＩＴＯを成膜する。 As this color filter, an organic polymer material is used, and a colored pixel composed of RGB, a black matrix, a smooth layer, and an organic film are sequentially formed on a transparent substrate such as glass at predetermined intervals, and a transparent conductive material is formed thereon. An ITO film is formed.
この時に、カラーフィルタ付きの基板を加熱しすぎると、有機高分子であるカラーフィルタの表面や内部から、作製時に残留したガス、有機高分子の分解生成ガス、また、表面に吸着した水分などが成膜雰囲気中に放出され、ガラス基板などの無機材料でなる基板を用いる場合に比較し、特性の良いＩＴＯ透明導電膜が安定して得られにくい。 At this time, if the substrate with the color filter is heated too much, the gas remaining from the production, the decomposition product gas of the organic polymer, the moisture adsorbed on the surface, etc. from the surface or inside of the color filter which is an organic polymer. Compared to the case of using a substrate made of an inorganic material such as a glass substrate that is released into the film forming atmosphere, it is difficult to stably obtain an ITO transparent conductive film having good characteristics.
また、カラーフィルタ、タッチパネル、有機ＥＬ照明等の上には、表面を平滑にするための有機高分子からなる平滑層、オーバーコート等の有機層が積層されることが多く、この有機層からの同様なガス放出もＩＴＯ透明導電膜の抵抗を増す一因となっている。このため、カラーフィルタ付きの基板を加熱して、ＩＴＯ透明導電膜を成膜する場合、低抵抗のＩＴＯ透明導電膜を得ることは困難であった。 Also, an organic layer such as a smooth layer made of an organic polymer for smoothing the surface and an overcoat is often laminated on the color filter, touch panel, organic EL lighting, etc. A similar outgassing contributes to increasing the resistance of the ITO transparent conductive film. For this reason, when the ITO transparent conductive film is formed by heating the substrate with the color filter, it has been difficult to obtain a low resistance ITO transparent conductive film.
透明導電膜のグレインサイズを規定する提案が成されているが、透明基板の着色画素を形成していない側の面に透明導電膜を形成したカラーフィルタの提案であり、有機膜上に明導電膜を設けたものではない（特許文献１）。 A proposal has been made to define the grain size of the transparent conductive film, but it is a proposal for a color filter in which a transparent conductive film is formed on the surface of the transparent substrate where no colored pixels are formed. A film is not provided (Patent Document 1).
カラーフィルタ等の有機膜上にＩＴＯを成膜する場合、有機膜からの水分の影響を受け、スパッタリング法により成膜されたＩＴＯのシート抵抗値が高くなり、導電性が悪くなる現象が見られることが問題点として挙げられている。 When ITO is formed on an organic film such as a color filter, there is a phenomenon in which the sheet resistance value of ITO formed by sputtering is increased due to the influence of moisture from the organic film, resulting in poor conductivity. This is a problem.
例えば、１０００ÅのＩＴＯ膜をスパッタリング法を用いてガラス上に形成する場合、一般的に、そのシート抵抗は２０〜３０Ω／□程度になる。一方、有機膜の上にＩＴＯを形成する場合、そのシート抵抗値は５０〜８０Ω／□程度にまで上昇することが確認された。 For example, when a 1000 ＩＴＯ ITO film is formed on glass using a sputtering method, the sheet resistance is generally about 20 to 30 Ω / □. On the other hand, when ITO was formed on the organic film, it was confirmed that the sheet resistance value increased to about 50 to 80Ω / □.
この時の有機膜について、２５℃から２３０℃まで約４０分かけて昇温し、さらに２３０℃で３０分保持したときに検出された水分量として、昇温脱離ガス分析により定量したところ、５０ｐｐｍ程度の水分が含まれていたことが分った。 The organic film at this time was heated from 25 ° C. to 230 ° C. over about 40 minutes and further quantified by temperature-programmed desorption gas analysis as the amount of water detected when held at 230 ° C. for 30 minutes. It was found that about 50 ppm of water was contained.
透明基板上のカラーフィルタ等の有機膜面に、スパッタリング法により形成されたＩＴＯ透明導電膜を設けた透明電極基板において、例え、有機膜からの水分の影響があっても、ＩＴＯの導電性の悪化が無く、ガラス上に設けられたＩＴＯと同程度の導電性を有する透明電極基板を提供することにある。 In a transparent electrode substrate in which an ITO transparent conductive film formed by sputtering is provided on the surface of an organic film such as a color filter on the transparent substrate, even if there is an influence of moisture from the organic film, the ITO conductive film An object of the present invention is to provide a transparent electrode substrate which is not deteriorated and has the same conductivity as ITO provided on glass.
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、透明基板上の有機膜面に、スパッタリング法により形成されたＩＴＯ透明導電膜を設けた透明電極基板であって、
前記有機膜中に酸化チタンの微粒子を分散させたことを特徴とする透明電極基板である。
As a means for solving the above problems, the invention according to claim 1 is a transparent electrode substrate in which an ITO transparent conductive film formed by a sputtering method is provided on an organic film surface on a transparent substrate,
A transparent electrode substrate in which fine particles of titanium oxide are dispersed in the organic film.
また、請求項２に記載の発明は、前記酸化チタン微粒子の、前記有機膜の固形分に対する配合比率が、０．５〜２．３であることを特徴とする請求項１に記載の透明電極基板である。 The invention according to claim 2 is characterized in that the blending ratio of the titanium oxide fine particles to the solid content of the organic film is 0.5 to 2.3. It is a substrate.
また、請求項３に記載の発明は、前記酸化チタン微粒子が、アナターゼ結晶系であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透明電極基板である。 The invention according to claim 3 is the transparent electrode substrate according to claim 1 or 2, wherein the titanium oxide fine particles are anatase crystal system.
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の透明電極基板を用いたことを特徴とするカラーフィルタである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a color filter using the transparent electrode substrate according to any one of the first to third aspects.
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とするディスプレイである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a display using the color filter according to the fourth aspect.
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の透明電極基板を用いたことを特徴とするタッチパネルセンサーである。 The invention described in claim 6 is a touch panel sensor using the transparent electrode substrate according to any one of claims 1 to 3.
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のタッチパネルセンサーを用いたことを特徴とするディスプレイである。 A seventh aspect of the present invention is a display using the touch panel sensor according to the sixth aspect.
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の透明電極基板を用いたことを特徴とする有機ＥＬディスプレイである。 The invention according to claim 8 is an organic EL display using the transparent electrode substrate according to any one of claims 1 to 3.
また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の透明電極基板を用いたことを特徴とする有機ＥＬ照明である。 The invention according to claim 9 is an organic EL illumination characterized by using the transparent electrode substrate according to any one of claims 1 to 3.
本は発明により、水分を含有するカラーフィルタ等の有機膜面に、スパッタリング法によりＩＴＯ透明導電膜を設けても、導電性の悪化が無く、ガラス上に設けられたＩＴＯと同程度の導電性を有する透明電極基板を提供することができる。 According to the present invention, even when an ITO transparent conductive film is provided by sputtering on the surface of an organic film such as a color filter containing moisture, the conductivity is not deteriorated and is as high as that of ITO provided on glass. A transparent electrode substrate can be provided.
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の有機膜５上にＩＴＯ透明導電膜６を形成した透明電極基板を示しており、透明基板１上に、ブラックマトリックス２、ＲＧＢ原色の着色画素３を持ち、平滑層４、その上に酸化チタン７が分散された有機膜５を積層し、ＩＴＯ透明導電膜６がスパッタリング法により形成されている。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a transparent electrode substrate in which an ITO transparent conductive film 6 is formed on an organic film 5 of the present invention. The transparent substrate 1 has a black matrix 2 and colored pixels 3 of RGB primary colors on the transparent substrate 1. An organic film 5 in which titanium oxide 7 is dispersed is laminated thereon, and an ITO transparent conductive film 6 is formed by a sputtering method.
この時、平滑層４、オーバーコート層、保護層としての有機膜５を用いずに、ＲＧＢ３原色の着色画素３を持つ有機膜５に直接ＩＴＯ透明導電膜６がスパッタリング法により積層形成してもよく、その場合には、ＲＧＢ３原色の着色画素３に酸化チタン７を分散させる。同様に、平滑層に、酸化チタン７を分散させても良いが、オーバーコート層、保護層としの有機膜５に酸化チタン７を加えた方が好適である。 At this time, the ITO transparent conductive film 6 may be directly laminated on the organic film 5 having the colored pixels 3 of the RGB three primary colors by the sputtering method without using the organic film 5 as the smooth layer 4, the overcoat layer, and the protective layer. In that case, titanium oxide 7 is dispersed in the colored pixels 3 of the RGB three primary colors. Similarly, titanium oxide 7 may be dispersed in the smooth layer, but it is preferable to add titanium oxide 7 to organic film 5 as an overcoat layer and a protective layer.
ＩＴＯ透明導電膜６を成膜されるときの、ブラックマトリックス２、ＲＧＢ原色の着色画素３を持つカラーフィルタが設けられた基板の温度が９０℃〜１６０℃であり、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜１．６ｋＷ／ｃｍ２である。 When the ITO transparent conductive film 6 is formed, the temperature of the substrate provided with the color filter having the black matrix 2 and the colored pixels 3 of the RGB primary colors is 90 ° C. to 160 ° C., and the plasma beam is applied to the ITO material. The input power per unit area is 0.5 to 1.6 kW / cm 2 .
酸化チタン７の微粒子が分散されている有機膜５上のＩＴＯは、ガラス上へ形成する場合とほぼ同等の導電性を得ることができる。酸化チタン７を導入することにより、電子移動度を高めることが可能となり、その結果シート抵抗値（表面抵抗率）を向上させることが可能となる。 The ITO on the organic film 5 in which the fine particles of titanium oxide 7 are dispersed can obtain approximately the same conductivity as when formed on glass. By introducing titanium oxide 7, the electron mobility can be increased, and as a result, the sheet resistance value (surface resistivity) can be improved.
有機膜５上へのＩＴＯ透明導電膜６の形成においては、有機膜５からの水分の影響により、ＩＴＯの結晶格子が変質してしまうが、酸化チタン７の影響により、ＩＴＯの結晶格子の変質を抑え、導電性を高めることができる。以下、実施例に基づき詳細に説明する。 In forming the ITO transparent conductive film 6 on the organic film 5, the ITO crystal lattice is altered by the influence of moisture from the organic film 5, but the ITO crystal lattice is altered by the influence of the titanium oxide 7. And the conductivity can be increased. Hereinafter, it demonstrates in detail based on an Example.
カルボキシル基を含有した感光性透明アクリル樹脂中に、酸化チタン７微粒子を分散させた材料を準備した。このとき、酸化チタン７含有量により、屈折率が正の相関を示し、全光線透過率が不の相関を示すことが確認されており、要望特性にあわせて含有量を調整できる。アクリル樹脂と酸化チタン７の固形分比が１：１のサンプルを準備した。 A material was prepared by dispersing titanium oxide 7 fine particles in a photosensitive transparent acrylic resin containing a carboxyl group. At this time, it has been confirmed that the refractive index shows a positive correlation and the total light transmittance shows a non-correlation depending on the titanium oxide 7 content, and the content can be adjusted according to desired characteristics. A sample having an acrylic resin and titanium oxide 7 solid content ratio of 1: 1 was prepared.
酸化チタン７微粒子を分散させた有機膜５上に、スパッタリング装置を用いて１０００Åの厚みのＩＴＯ透明導電膜６を形成した。 An ITO transparent conductive film 6 having a thickness of 1000 mm was formed on the organic film 5 in which titanium oxide 7 fine particles were dispersed using a sputtering apparatus.
＜比較１＞
比較として実施例１にて用いた、カルボキシル基を含有した感光性透明アクリル樹脂中に、酸化チタン７微粒子を分散させず、感光性透明アクリル樹脂単体にて成形した有機膜５上に、スパッタリング装置を用いて、１０００Åの厚みのＩＴＯ透明導電膜６を形成した。
<Comparison 1>
As a comparison, a sputtering apparatus was used on the organic film 5 formed of the photosensitive transparent acrylic resin alone without dispersing the titanium oxide 7 fine particles in the photosensitive transparent acrylic resin containing a carboxyl group used in Example 1. Was used to form an ITO transparent conductive film 6 having a thickness of 1000 mm.
＜比較２＞
比較として実施例１にて用いた、有機膜５を形成せずに、透明基板１としてガラス基板に直接１０００Åの厚みのＩＴＯ透明導電膜６を形成した。
<Comparison 2>
As a comparison, the ITO transparent conductive film 6 having a thickness of 1000 mm was directly formed on the glass substrate as the transparent substrate 1 without forming the organic film 5 used in Example 1.
＜ＩＴＯのシート抵抗値の測定＞
ＩＴＯのシート抵抗値を四探針法を用いて測定した。その結果を図２に示す。酸化チタン７微粒子を分散させた有機膜５上に形成したＩＴＯ透明導電膜６のシート抵抗値は８０．４Ω／□であり、粒子を含まない有機膜５上に形成したＩＴＯ透明導電膜６よりもシート抵抗値は２４．９Ω／□であり、大幅にシート抵抗値を低くすることができ、ガラス上に成膜したＩＴＯ透明導電膜６のシート抵抗値である２１．９Ω／□とほぼ同等のシート抵抗値を得ることができた。
<Measurement of sheet resistance value of ITO>
The sheet resistance value of ITO was measured using the four probe method. The result is shown in FIG. The sheet resistance value of the ITO transparent conductive film 6 formed on the organic film 5 in which the titanium oxide 7 fine particles are dispersed is 80.4Ω / □, and the ITO transparent conductive film 6 formed on the organic film 5 not containing particles The sheet resistance value is 24.9 Ω / □, which can greatly reduce the sheet resistance value, and is almost equivalent to 21.9 Ω / □, which is the sheet resistance value of the ITO transparent conductive film 6 formed on glass. The sheet resistance value can be obtained.
＜電子移動度およびキャリア濃度の測定＞
ホール効果測定装置を用いて、ＩＴＯ透明導電膜６の電子移動度およびキャリア濃度の測定した。その結果を図３、図４に示す。酸化チタン７微粒子を分散させた有機膜５上のＩＴＯ透明導電膜６においては、電子移動度がガラス上のＩＴＯ透明導電膜６よりもさらに高い数値となった。これは、酸化チタン７の影響により、ＩＴＯ透明導電膜６がより電気を流し易い状態になったことを示唆している。
<Measurement of electron mobility and carrier concentration>
The electron mobility and carrier concentration of the ITO transparent conductive film 6 were measured using a Hall effect measuring device. The results are shown in FIGS. In the ITO transparent conductive film 6 on the organic film 5 in which the titanium oxide 7 fine particles are dispersed, the electron mobility is higher than that of the ITO transparent conductive film 6 on the glass. This suggests that the ITO transparent conductive film 6 is in a state in which electricity can easily flow due to the influence of the titanium oxide 7.
しかし、キャリア濃度については、透明基板１であるガラス上のＩＴＯ透明電極膜６よりは低い結果となった。これは、有機膜５からの脱離ガス（水分）の影響により、ＩＴＯ透明電極膜６の結晶性が損なわれてしまってる可能性を示している。 However, the carrier concentration was lower than that of the ITO transparent electrode film 6 on the glass as the transparent substrate 1. This indicates a possibility that the crystallinity of the ITO transparent electrode film 6 may be impaired due to the influence of desorbed gas (moisture) from the organic film 5.
次に、ＸＲＤによるＩＴＯ透明電極膜６の結晶格子の分析を行った。図５に、比較例１の測定結果を示す。有機膜５（酸化チタン無し）上ＩＴＯの結晶格子は、（２２２）面に対して（４００）面の強度が強く、（４１１）面の強度が弱いことが特徴的である。それに対し、図６に示す実施例１の酸化チタン７を分散した有機膜５上のＩＴＯ透明導電膜６におけるＸＲＤの結果では、図７に示した比較例２の透明基板１であるガラス上に形成したＩＴＯ透明導電膜６の結晶格子のＸＲＤの結果とほぼ同等のデータが得られていると考えられる。 Next, the crystal lattice of the ITO transparent electrode film 6 was analyzed by XRD. In FIG. 5, the measurement result of the comparative example 1 is shown. The ITO crystal lattice on the organic film 5 (without titanium oxide) is characterized in that the strength of the (400) plane is strong and the strength of the (411) plane is weak with respect to the (222) plane. On the other hand, in the result of XRD in the ITO transparent conductive film 6 on the organic film 5 in which the titanium oxide 7 of Example 1 shown in FIG. 6 is dispersed, the glass which is the transparent substrate 1 of Comparative Example 2 shown in FIG. It is considered that almost the same data as the XRD result of the crystal lattice of the formed ITO transparent conductive film 6 is obtained.
ホール効果、ＸＲＤ結晶格子の評価結果より、有機膜５からの水分の発生により、ＩＴＯ透明導電膜６の結晶性が変質してしまうが、酸化チタン７を導入することにより、この変質を抑え、良好な導電性を確保できると考えられる。 From the Hall effect and XRD crystal lattice evaluation results, the generation of moisture from the organic film 5 causes the crystallinity of the ITO transparent conductive film 6 to change. By introducing titanium oxide 7, this deterioration is suppressed, It is considered that good conductivity can be secured.
１・・・透明基板
２・・・ブラックマトリックス
３・・・着色画素
４・・・平滑層
５・・・有機膜
６・・・ＩＴＯ透明導電膜
７・・・酸化チタン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent substrate 2 ... Black matrix 3 ... Colored pixel 4 ... Smooth layer 5 ... Organic film 6 ... ITO transparent conductive film 7 ... Titanium oxide
Claims (9)
前記有機膜中に酸化チタンの微粒子を分散させたことを特徴とする透明電極基板。 A transparent electrode substrate provided with an ITO transparent conductive film formed by sputtering on the organic film surface on the transparent substrate,
A transparent electrode substrate in which fine particles of titanium oxide are dispersed in the organic film.
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