JP4693401B2 - Method for forming ITO transparent conductive film and color filter substrate with ITO transparent conductive film - Google Patents
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Description
本発明は、フラットパネルディスプレイに用いられるITO透明導電膜が形成されたカラーフィルター基板に関する。 The present invention relates to a color filter substrate on which an ITO transparent conductive film used for a flat panel display is formed.
透明導電膜は光を通しかつ電気を流す特徴から、フラットパネルディスプレイ、タッチパネル、太陽電池において欠かすことができない重要な部材となっており、特に酸化スズを数wt%含む酸化インジウム(ITO)は、透明導電膜で最も有名なものである。 The transparent conductive film is an important member indispensable in flat panel displays, touch panels, and solar cells due to the characteristics of passing light and flowing electricity. In particular, indium oxide (ITO) containing several wt% of tin oxide is It is the most famous transparent conductive film.
フラットパネルディスプレイに用いられるITO透明導電膜の多くは、真空成膜法で形成される。 Many of the ITO transparent conductive films used for flat panel displays are formed by a vacuum film forming method.
ITO透明導電膜を真空成膜法で成膜する方法としては、イオンプレーティング法、スパッタリング法、蒸着法等の方法があり、なかでもスパッタリング法が最も一般的な手法である。スパッタリング法で成膜されるITO透明導電膜に関して、基板を300℃以上に加熱して成膜することにより、抵抗値が2×10−4Ω・cm以下のITO透明導電膜の得られることが特許文献1に記載されている。
As a method for forming the ITO transparent conductive film by a vacuum film forming method, there are a method such as an ion plating method, a sputtering method, and a vapor deposition method, and the sputtering method is the most common method. Regarding the ITO transparent conductive film formed by sputtering, the ITO transparent conductive film having a resistance value of 2 × 10 −4 Ω · cm or less can be obtained by forming the film by heating the substrate to 300 ° C. or higher. It is described in
また、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法でITO透明導電膜を成膜した場合は、成膜粒子のエネルギーが高いことから、基板の加熱温度が200℃程度の比較的低い温度で、抵抗値が低いITO透明導電膜が得られることが開示されている(特許文献2)。 In addition, when an ITO transparent conductive film is formed by an ion plating method using a plasma gun, since the energy of the film formation particles is high, the resistance value is low at a relatively low temperature of about 200 ° C. It is disclosed that an ITO transparent conductive film having a low thickness can be obtained (Patent Document 2).
ディスプレイで、RGBの光の3原色を発光させる際には、電子線や紫外線をこれらの光を発光する蛍光体に照射したり、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ーを使用したりする。このカラーフィルターの一部には、有機高分子材料が用いられる(非特許文献1)。これをガラスなどの透明な基板に所定の間隔で塗布するが、その上に透明導電膜であるITOを成膜する際に、カラーフィルター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ーの表面や内部から、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。また、カラーフィルター上には、表面を平滑にするための有機高分子からなるオーバーコート層が積層されることが多く、このオーバーコート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、カラーフィルター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。 When emitting three primary colors of RGB light on a display, irradiate phosphors emitting these lights with electron beams or ultraviolet rays, or absorb light other than the target wavelength using white light as the primary light. Or use a color filter that produces light of the desired wavelength. An organic polymer material is used for a part of the color filter (Non-Patent Document 1). This is applied to a transparent substrate such as glass at a predetermined interval, but when an ITO film as a transparent conductive film is formed thereon, if the substrate with a color filter is heated too much, the color that is an organic polymer When a substrate made of an inorganic material such as a glass substrate is released from the surface or inside of the filter, gas remaining during production, organic polymer decomposition product gas, or moisture adsorbed on the surface is released into the film formation atmosphere. Compared to the above, it is difficult to stably obtain an ITO transparent conductive film having good characteristics. In addition, an overcoat layer made of an organic polymer for smoothing the surface is often laminated on the color filter, and a similar outgassing from the overcoat layer also increases the resistance of the ITO transparent conductive film. It is a factor. 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.
プラズマガンを使用するイオンプレーティング法も、カラーフィルター上にITO膜を成膜すると抵抗が低い膜が得られることが特許文献3に記載されているが、基板温度を180℃以上に加熱すると、先に指摘したようにカラーフィルターの表面や内部から、フィルム作製時に残留したガス、過熱による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ガス放出されて、抵抗率が2.0×10−4Paを下回る、極めて低抵抗なITO膜は成膜できないといった問題があった。
本発明は、カラーフィルター上に成膜したITO透明導電膜において、低抵抗で平滑なITO透明導電膜付きカラーフィルター基板を得ることを課題とする。 An object of the present invention is to obtain a smooth color filter substrate with an ITO transparent conductive film having a low resistance in an ITO transparent conductive film formed on a color filter.
本発明のITO透明導電膜の成膜方法は、カラーフィルターが設けられている基板上にITO透明導電膜を成膜する方法において、ITO透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用いられ、ITO透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルター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であることを特徴とするITO透明導電膜の成膜方法である。
The ITO transparent conductive film forming method of the present invention is a method of forming an ITO transparent conductive film on a substrate on which a color filter is provided, and an ion plating method using a plasma gun for forming the ITO transparent conductive film. When the ITO transparent conductive film is formed, the temperature of the substrate provided with the color filter is 90 ° C. to 160 ° C., and the input power per unit area of the plasma beam irradiated to the ITO raw material is 0 A method for forming an ITO transparent conductive film , wherein the film thickness is from 0.5 to 1.6 kW / cm 2 .
また、本発明のITO透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ITO透明導電膜付きカラーフィルター基板の表面平滑性を示す算術平均粗さRa(ITO)が、カラーフィルターが設けられた基板の算術平均粗さRa(CF)に対して、Ra(ITO)−Ra(CF)≦1nmであることを特徴とする、前述のITO透明導電膜の成膜方法によるITO透明導電膜付きカラーフィルター基板である。 The color filter substrate with an ITO transparent conductive film of the present invention has an arithmetic average roughness Ra (ITO) indicating the surface smoothness of the color filter substrate with the ITO transparent conductive film, and the arithmetic average roughness of the substrate provided with the color filter. The color filter substrate with an ITO transparent conductive film according to the above-described ITO transparent conductive film forming method, wherein Ra (ITO) -Ra (CF) ≦ 1 nm with respect to the thickness Ra (CF).
また、本発明のITO透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ITO透明導電膜の比抵抗が1.2×10―4〜2.0×10―4Ω・cmの範囲であることを特徴とする前述のITO透明導電膜の成膜方法によるITO透明導電膜付きカラーフィルター基板である。 In the color filter substrate with an ITO transparent conductive film of the present invention, the specific resistance of the ITO transparent conductive film is in the range of 1.2 × 10 −4 to 2.0 × 10 −4 Ω · cm. This is a color filter substrate with an ITO transparent conductive film formed by the above-described ITO transparent conductive film forming method.
本発明のITO透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ITO透明導電膜が低抵抗で平滑性に優れ、液晶表示素子や有機EL表示素子などのフラットパネルディスプレイの高性能化に寄与することができる。 In the color filter substrate with an ITO transparent conductive film of the present invention, the ITO transparent conductive film has low resistance and excellent smoothness, and can contribute to high performance of flat panel displays such as liquid crystal display elements and organic EL display elements.
図1に示すように、本発明のITO透明導電膜付きカラーフィルター基板3は、カラーフィルターが設けられた基板2の表面にITO透明導電膜1が成膜されてなるものである。
As shown in FIG. 1, a
カラーフィルターが設けられた基板2は、図2に示すような構成である。通常、液晶用や有機EL用などのディスプレイデバイスに用いられるカラーフィルターは、ソーダライムガラスなどのガラス基板2aの上に、表示コントラストの向上やTFTの誤動作防止のためのブラックマトリックス2bをパターン配置し、その上にRed(R)、Green(G)、Blue(B)のRGB3色のカラー有機高分子を塗り分けてカラー画素2cとし、さらにその上に、透明な有機高分子でなるオーバーコート層2dが塗布された構造になっている。
The
ガラス基板2aとしては、比較的安価なソーダライムガラスが主として用いられるが、TFT素子などに用いられる場合には無アルカリガラスなども使用される。 As the glass substrate 2a, relatively inexpensive soda lime glass is mainly used, but when used for a TFT element or the like, alkali-free glass or the like is also used.
ブラックマトリックス2bには金属クロムがこれまで主に用いられてきたが、表示モードの多様化と環境問題に関連して、最近では樹脂材が用いられるケースが増加している。
また、カラー画素2cには、ポリビニルアルコール系、顔料や染料を分散したアクリル系などが用いられる。また、その上に形成するオーバーコート層2dは、カラー高分子による画素で生じた段差を平滑化するためにあり、アクリル系やエポキシ系の有機高分子が、2〜3μmの厚みで形成される。
Metal chrome has been mainly used for the black matrix 2b until now, but recently, cases of using resin materials are increasing in relation to diversification of display modes and environmental problems.
For the color pixel 2c, a polyvinyl alcohol type or an acrylic type in which pigments or dyes are dispersed is used. Further, the overcoat layer 2d formed thereon is for smoothing the level difference caused by the color polymer pixel, and an acrylic or epoxy organic polymer is formed with a thickness of 2 to 3 μm. .
さらに、必要に応じて、化学的耐久性やITOとの密着性を改善するために、その上に厚さが30nm程度の薄いシリカ膜、酸化窒化シリコン膜が保護膜2eとして形成されることがある。 Further, if necessary, a thin silica film or silicon oxynitride film having a thickness of about 30 nm may be formed as a protective film 2e to improve chemical durability and adhesion with ITO. is there.
カラーフィルターが設けられた基板2に成膜されるITO透明導電膜1は、酸化インジウムにスズを酸化物換算で5〜10wt%添加したものである。スズの添加量が酸化物換算で5wt%未満の場合は、ITO透明導電膜中のキャリヤ濃度が低くなり、10wt%を越える場合は、キャリヤの移動度が小さくなるため、どちらの場合も導電性が低下するので、スズの添加量は酸化物換算で、5〜10wt%とすることが好ましい。
The ITO transparent
ITO透明導電膜は、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法を用いて、より好ましくは、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法を用いて成膜する。 The ITO transparent conductive film is formed using an ion plating method using a plasma gun, more preferably using an arc plasma deposition method using a pressure gradient type holocathode plasma gun.
該アークプラズマ蒸着法は、真空チャンバー内に向けてプラズマビームを生成する圧力勾配型プラズマガンと、プラズマビームの横断面を収縮させる磁石及び環状の収束コイルを備え、プラズマビームにより真空チャンバー内に配置した基板上に薄膜を形成する成膜法であり、例えば、図3に概略を示す成膜装置を用いる。 The arc plasma deposition method includes a pressure gradient type plasma gun that generates a plasma beam toward the inside of the vacuum chamber, a magnet that contracts the cross section of the plasma beam, and an annular focusing coil, and is arranged in the vacuum chamber by the plasma beam. For example, a film forming apparatus schematically shown in FIG. 3 is used.
図3に示す成膜装置は、真空チャンバー4と、真空チャンバー4の側壁に取り付けられた圧力勾配型プラズマガン5と、真空チャンバー4の底部に配置したルツボ6と、真空チャンバー4の上部に配置した基板支持ホルダー7等によって構成されている。
3 is a
ルツボ6は、カーボン製のものを使用することが望ましい。圧力勾配型プラズマガン5には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いることが望ましい。圧力勾配型プラズマガン5は、Ta製のパイプ8とLaB6製の円盤9とで構成された複合陰極であり、Ta製のパイプ8の内部に放電用アルゴンガス10を導入した際に、加熱されたTa製のパイプ8とLaB6製の円盤9から熱電子が放出され、プラズマビーム11を形成する。
The
圧力勾配型プラズマガン5の内部は、真空チャンバー4より常に圧力が高く保たれており、高温に曝されたTaやLaB6が酸素ガスや蒸発ガスによる酸化などの劣化を防ぐ構造になっている。
The inside of the pressure gradient
また、基板支持ホルダー7の上部には、基板加熱用ヒーター12と温度計13が配置されている。基板加熱用ヒーター12は、成膜するカラーフィルターが設けられた基板2を所定温度に保持するために設けられるもので、温度計13の測定値をもとに基板加熱ヒーター12の出力を制御している。カラーフィルターが設けられた基板2は、成膜時の温度が90℃〜160℃になるように、基板加熱ヒーター12の出力を制御する。基板加熱ヒーター12には、ランプ型ヒーターを用いることが好ましい。
真空チャンバー4の側壁には酸素ガス供給ノズル14が配置されており、この酸素ガス供給ノズル14には、マスフローコントローラ(図示せず)を介して酸素ガス15が供給される。また、真空チャンバー4には真空排気装置16が接続されており、真空計17の値をもとに真空排気装置16を稼働し、真空チャンバー4の内部を所定の圧力(真空度)に維持される。
In addition, a substrate heating heater 12 and a thermometer 13 are disposed above the
An oxygen gas supply nozzle 14 is disposed on the side wall of the
図3に示す成膜装置を用いて、次の手順で本発明に関わるITO透明導電膜1を成膜する。
The ITO transparent
カーボン製のルツボ6に、粒状のITO原料18を充填し、このルツボ6を真空チャンバー4の底部にセットする。ITO原料18は、ルツボに入れるため粒状であることが好ましいが、その形状を特に限定するものではない。
A
ITO透明導電膜1を成膜するカラーフィルターが設けられた基板2を基板支持ホルダー7に取り付けた後、真空チャンバー4の内部の圧が約5×10−4Pa以下になるまで排気することが望ましい。また、同時に、カラーフィルターが設けられた基板2を所定の温度に加熱して、表面に吸着したガスや内部から放出されるガスを除去することがこのましい。
After the
排気後、図示しないマスフローコントローラーを用いて流量を10〜40sccmに制御した放電用アルゴンガス10を、圧力勾配型プラズマガン5を通して真空チャンバー4に供給する。
After the evacuation, the discharge argon gas 10 whose flow rate is controlled to 10 to 40 sccm using a mass flow controller (not shown) is supplied to the
次に、酸素ガス15をガス供給ノズル14から真空チャンバー4に所定量供給するとともに、真空排気装置16で真空チャンバー4の内部の圧力を0.08〜0.2Paの圧力に調整する。
Next, a predetermined amount of oxygen gas 15 is supplied from the gas supply nozzle 14 to the
次に、圧力勾配型プラズマガン5を作動させ、プラズマビーム11をルツボ6内のITO原料18に収束させ、ITOが昇華する温度にITO原料18を加熱する。プラズマビーム11をルツボ6中のITO原料18に収束させるために、収束コイル19や磁石20などを使用する。ここで、ITO原料18に照射されるプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が1.6kW/cm2以下になるように、収束コイルに流れる電流を調整する。この際、蒸発したITO原料18が基板に付着しないように、シャッター板22を閉じておく。このとき、カラーフィルターが設けられている基板2の温度を160℃以下にすることにより、ITO透明導電膜の抵抗を小さくする。
Next, the pressure gradient
プラズマビーム11によって加熱したITO原料18の蒸発が安定化した後、所定時間、シャッター22が開かれ、カラーフィルターが設けられた基板2にITOが堆積する。シャッター22が開いてITOが成膜される時間は、最大で2分程度で、通常は1分程度である。
After the evaporation of the ITO
プラズマビーム11によって加熱・蒸発したITO原料18と導入された酸素ガス15は、プラズマ雰囲気21によってイオン化される。ITO原料18はイオン化した粒子となる。該イオン化した粒子は、プラズマ雰囲気21のもつプラズマポテンシャルと、カラーフィルターが設けられた基板2のもつフローティングポテンシャルとの電位差によってカラーフィルターが設けられた基板2に向かって加速され、約20eVという大きなエネルギーをもってカラーフィルターが設けられた基板2の下表面に到達・堆積し、低抵抗(比抵抗が1.2×10―4〜2.0×10―4Ω・cm)のITO透明導電膜1が成膜される。
The
プラズマガンを使用するイオンプレーティング法では、ITO原料18を蒸発させるためにプラズマビーム11でITO原料18を高温に加熱するため、高温になったITO原料18からの輻射熱によって基板の温度が上昇する。特にカラーフィルターが設けられた基板2では、黒色のブラックマトリックス2bにより熱輻射を吸収しやすく、基板2の温度が上昇しやすい。ITO透明導電膜1を成膜するカラーフィルターが設けられた基板2の最高到達温度が90℃を下回る場合には、ITO透明導電膜が結晶化せずITO透明導電膜の抵抗値が2.0×10―4Ω・cmを超え、良好なデバイスとして用いるには厚膜化する必要が生じ、透過率の減衰などの問題が生じる。カラーフィルターが設けられた基板2の成膜時の最高到達温度が90℃以上であれば、ITO透明導電膜の抵抗値は下がって導電性がよくなるので、カラーフィルターが設けられた基板2の成膜時の温度は90℃以上とすることが好ましい。
In the ion plating method using a plasma gun, since the
さらに、カラーフィルターが設けられた基板2の最高到達温度が160℃を超える温度で成膜すると、有機高分子であるカラー画素やオーバーコート層の表面や内部から、作製時に残留したガス、分解生成ガスが生じやすく、また、高分子の硬度も柔らかくなり、その結果、膜にクラックが生じて透明導電膜としての機能を果たさず、デバイスとして用いることが困難である。
In addition, if the
ITO原料18を蒸発させる際にITO原料18に照射するプラズマの単位面積あたりの投入出力が1.6kW/cm2以下とするのは、プラズマの単位面積あたりの投入出力が1.6kW/cm2を超すと、ITO原料18の温度が著しく高温になって、160℃を越えてしまうので、好ましくない。なお、投入出力が0.5kW/cm2より小さくなると、ITO原料の蒸発が不十分となり、ITO透明導電膜を形成する速度が低下するので、投入出力を0.5kW/cm2以上とすることが望ましい。
特に、成膜時のカラーフィルターが設けられた基板2の温度の上昇が50℃を超えると、有機高分子からなるカラーフィルターやオーバーコート層を劣化させたり、これらの有機物の内部からのガス放出が生じたり、また、ITOの厚さ方向に特性が不均一な膜が生じる。
The input power per unit area of plasma irradiated to the ITO
In particular, when the temperature rise of the
ITO原料18に照射されるプラズマビームの投入出力が3kW/cm2を超える、もしくはプラズマビームの投入電流が40A/cm2を超えると、輻射熱は著しく増加し、成膜時のカラーフィルターが設けられた基板2の温度の上昇が50℃を超え、やはり有機高分子からなるカラーフィルターやオーバーコート層を劣化させたり、これらの有機物の内部からのガス放出が生じたり良好なITO膜付きカラーフィルター基板となり得ない。従って、温度上昇を50℃以下とするために、ITO原料18に照射されるプラズマビームの投入出力は、3kW/cm2以下とすることが望ましい。
When the input power of the plasma beam irradiated to the ITO
このようにして成膜されるITO透明導電膜の表面平滑性を示す算術平均粗さRa(ITO)は、カラーフィルターが設けられた基板の算術平均粗さRa(CF)に対して、Ra(ITO)−Ra(CF)≦1nmとなるものが得られる。なお、表面の算術平均粗さは、JIS B0601 に定義されている値で、表面の凹凸を測定して得られる粗さ曲線から算出される。 The arithmetic average roughness Ra (ITO) indicating the surface smoothness of the ITO transparent conductive film formed in this way is expressed by Ra (CF) with respect to the arithmetic average roughness Ra (CF) of the substrate provided with the color filter. ITO) —Ra (CF) ≦ 1 nm is obtained. The arithmetic average roughness of the surface is a value defined in JIS B0601, and is calculated from a roughness curve obtained by measuring surface irregularities.
通常、スパッタリング法で得られるITO透明導電膜では、導電性を増すために成膜時の基板の温度を300℃程度として成膜するとRaは5nm程度と凹凸の著しいものになるので、平滑な膜を得るためには、基板の温度を100℃程度に下げて成膜する必要があるが、基板の温度を100℃とした場合、膜の導電性は著しく低下する。 In general, an ITO transparent conductive film obtained by a sputtering method has a rough surface with a roughness of about 5 nm when Ra is formed at a substrate temperature of about 300 ° C. in order to increase conductivity. In order to obtain the film, it is necessary to lower the substrate temperature to about 100 ° C., but when the substrate temperature is 100 ° C., the conductivity of the film is remarkably lowered.
本発明のITO透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ガラスほど耐熱性のないカラーフィルターを設けた基板に、優れた導電性と平滑性とをあわせ持つITO透明導電膜が形成されたものであり、液晶素子や有機EL素子などのディスプレイデバイスに好適に用いることができる。 The color filter substrate with an ITO transparent conductive film of the present invention is a substrate provided with a color filter that is not as heat resistant as glass, on which an ITO transparent conductive film having excellent conductivity and smoothness is formed, It can be suitably used for display devices such as liquid crystal elements and organic EL elements.
なお、図3の成膜装置は、カラーフィルターを設けた基板にITOを1枚ずつ成膜処理するバッチ式の成膜装置であるが、カラーフィルターを設けた基板を連続的に成膜室に搬送してITO膜の連続生産を可能としたインライン式の成膜装置でも作製することが可能である。 3 is a batch-type film forming apparatus in which ITO is formed on a substrate provided with a color filter one by one, but the substrate provided with the color filter is continuously placed in the film forming chamber. It can also be produced by an in-line type film forming apparatus that has been transported to enable continuous production of ITO films.
以下に本発明の実施例を述べる。実施例および比較例とも図3に示す成膜装置を用いてITO透明導電膜を成膜した。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例および比較例ともに、表面の粗さ特性を原子間力顕微鏡によって測定し、算術平均粗さを算出した。
実施例1
ITO原料18には、(株)高純度化学研究所製のITO粉粒体(Snの含有量は酸化物換算で5wt%)を使用した。これを、カーボン製のルツボ6に充填し、真空チャンバー4の底部に設置した。
Examples of the present invention will be described below. The ITO transparent conductive film was formed into a film using the film-forming apparatus shown in FIG. In addition, this invention is not limited to a following example.
In both examples and comparative examples, the surface roughness characteristics were measured by an atomic force microscope, and the arithmetic average roughness was calculated.
Example 1
As the ITO
サイズ370mm×470mm、厚さ0.4mmtのソーダライムガラスを基板とするカラーフィルターが施された基板2を、カラーフィルターが施された面を下にして、基板支持ホルダー7に設置した。この後、真空チャンバー内の圧力が4.0×10−4Paに達するまで、真空排気装置16で約10分間排気した。
カラーフィルターが設けられた基板2を110℃に加熱したのち、圧力勾配型プラズマガン5に放電用アルゴンガスを25sccm流し、さらに、酸素ガス供給ノズル14より酸素ガスを25sccm流した。次に圧力勾配型プラズマガン5の出力が2.5kWになるまで徐々に電力を印加し、圧力勾配型プラズマガン5からプラズマビーム11を発生させてITO原料18に照射し、ITO原料18を加熱して蒸発させた。
A
After heating the
なお、圧力勾配型プラズマガン5には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いた。このとき、真空チャンバー4の内部の圧力が0.15Paとなるように真空排気装置16の排気を制御しつつ、収束コイル19に流す電流を調整し、ITO原料18に照射されるプラズマビーム11の照射面積が3cm2になるようにした。この時、ITO原料18に投入されるプラズマビーム11の単位面積あたり投入出力は0.8kW/cm2であった。
As the pressure gradient
プラズマビーム11の照射、真空チャンバー4内部の圧力、およびITO原料18の蒸発が安定した後、シャッター22を63秒間開け、カラーフィルターが設けられた基板2にITO透明導電膜1を成膜した。
After the irradiation of the plasma beam 11, the pressure inside the
なお、成膜する基板は成膜時に加熱されたITO原料18からの輻射熱を受けて温度が上昇するが、この成膜直後のITO透明導電膜付きカラーフィルター基板2の温度は145℃で、成膜前に比べて35℃上昇していた。
The temperature of the substrate on which the film is formed is increased by receiving radiant heat from the ITO
得られたITO透明導電膜付きカラーフィルター基板3の外観は良好で、目視検査ではクラックなどの外観不良はなかった。
The appearance of the obtained
ITO透明導電膜1の厚さは157nmであり、ITO透明導電膜1のシート抵抗値は9.2Ω/□で、比抵抗は1.4×10−4Ω・cmと、抵抗の低い膜であった。
The thickness of the ITO transparent
このITO透明導電膜1の表面の算術平均粗さRa(ITO)は1.3nmであり、成膜前のカラーフィルターのRa(CF)(=0.5nm)に対し、0.8nmの増加であった。
The arithmetic average roughness Ra (ITO) of the surface of the ITO transparent
比較例1
カラーフィルターが施された基板2を加熱しないで、その他は全て実施例1と同様にしてITO透明導電膜付きカラーフィルター基板3を作製した。
Comparative Example 1
A
ITO透明導電膜付きカラーフィルター基板3の外観は良好で、目視検査ではクラックなどの外観不良はなかった。成膜直前の基板の温度は27℃、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は70℃で、成膜前に比べて温度が43℃上昇していた。
The appearance of the
このITO透明導電膜1の表面の算術平均粗さRa(ITO)は0.6nmであり、成膜前のカラーフィルターのRa(CF)(=0.5nm)に対し、わずかに0.1nmの増加で非常に平滑な膜であった。しかし一方では、ITO透明導電膜1の厚さは155nmであり、ITO透明導電膜1のシート抵抗値は39Ω/□で、比抵抗は6×10−4Ω・cmと抵抗が高く導電性に乏しい膜であった。
The arithmetic average roughness Ra (ITO) of the surface of the ITO transparent
比較例2
カラーフィルターが施された基板2を190℃に加熱した以外は、全て実施例1と同様にしてITO透明導電膜付きカラーフィルター基板3の作製を試みた。しかし、カラーフィルターが施された基板2の加熱温度で、カラーフィルターが施された基板2を構成する有機高分子からガス放出されたため、真空排気装置16を20分間作動させたが、真空チャンバー4内部の圧力が5.0×10−4Paに到達せず、1.5×10−3Paの圧力の状態でプラズマガン圧力勾配型プラズマガン5を作動させた。
Comparative Example 2
The production of the
作製されたITO透明導電膜付きカラーフィルター基板3は、顕微鏡観察により微細なクラックが観察され、使用することができないものであった。
The produced
なお、本比較例では、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は215℃で、成膜前に比べて温度が25℃上昇していた。 In this comparative example, the temperature of the color filter substrate immediately after film formation was 215 ° C., which was 25 ° C. higher than before the film formation.
比較例3
実施例1とは、プラズマビーム11の収束コイル19に流れる電流を、ITO原料18に照射されるプラズマビーム11の照射面積が1.5cm2になるように調整した他は、全て実施例1と同様にしてITO透明導電膜を成膜した。
Comparative Example 3
Example 1 is the same as Example 1 except that the current flowing through the converging
なお、ITO原料18に投入されるプラズマビーム11の単位面積あたり投入出力は1.7kW/cm2であった。
The input power per unit area of the plasma beam 11 input to the ITO
作製されたITO透明導電膜付きカラーフィルター基板3の外観は、顕微鏡観察によると微細なクラックがわずかに生じており、使用できるものではなかった。
The external appearance of the produced
本比較例では、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は165℃で、成膜前に比べて温度が55℃上昇していた。 In this comparative example, the temperature of the color filter substrate immediately after film formation was 165 ° C., which was 55 ° C. higher than before film formation.
比較例4
実施例1とは、圧力勾配型プラズマガン5の出力を7.5kWにし、さらにプラズマビームの収束コイル電流を調整してITO原料18に照射されるプラズマビーム11の照射面積が3cm2になるようにした他は、全て実施例1と同様にしてITO透明導電膜を成膜した。この時、ITO原料18に投入されるプラズマビームの単位面積あたり投入出力は2.5kW/cm2であった。
Comparative Example 4
In the first embodiment, the output of the pressure
得られたITO透明導電膜付きカラーフィルター基板3の外観は、顕微鏡観察ではクラックが生じており、透明導電膜としては不完全なものであった。なお、今回の成膜では、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は195℃で、成膜前に比べて温度が85℃上昇していた。
The appearance of the obtained
1 ITO透明導電膜
2 カラーフィルターが設けられた基板
2a ガラス基板
2b ブラックマトリックス
2c カラー画素
2d オーバーコート層
2e 保護膜
3 ITO透明導電膜付きカラーフィルター基板
4 真空チャンバー
5 圧力勾配型プラズマガン
6 ルツボ
7 基板支持ホルダー
8 Ta製のパイプ
9 LaB6製の円盤
10 放電用アルゴンガス
11 プラズマビーム
12 基板加熱用ヒーター
13 温度計
14 酸素ガス供給ノズル
15 酸素ガス
16 真空排気装置
17 真空計
18 ITO原料18
19 収束コイル
20 磁石
21 プラズマ雰囲気
22 シャッター板
23 放電用電源
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19
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