JP6779672B2 - 透明導電膜付き基板、液晶パネル及び透明導電膜付き基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、透明導電膜付き基板、液晶パネル及び透明導電膜付き基板の製造方法に関する。

従来、画面上のタッチ位置を検出する機能を備えた、タッチパネル付きの液晶表示装置が実現されており、例えば液晶パネルの表示面にタッチパネルを貼りつけてタッチパネル付き液晶表示装置を構成している。最近、表示装置を構成する液晶表示パネル内にタッチパネルの検出電極を組み込んだインセル型の液晶パネルが考えられている。

液晶を駆動させるＩＰＳ（In-Plane Switching）方式やＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式といった、液晶パネル基板に対して水平方向成分の電界を発生させて液晶を駆動させる、いわゆる横電界駆動方式を採用したインセル型の液晶パネルでは、次のような構造をとることが一般的である。すなわち、カラーフィルタ基板と、液晶を駆動させる液晶駆動用電子回路とタッチを感知する感知センサ用電極とを備えた対向基板と、これら基板間に挟持された液晶とを具備する。

このような横電界駆動方式が採用されたインセル型の液晶パネルでは、カラーフィルタ基板に電極が形成されておらずカラーフィルタが帯電し、これにより表示動作の誤動作が生じていた。このような帯電を防止するために、カラーフィルタ基板のカラーフィルタが形成されていない面側に、高抵抗の酸化インジウムスズを主材料としケイ素を含む透明導電膜を設け、帯電を防止することが提案されている（例えば特許文献１参照。）。

特許第５８５５９４８号公報

しかしながら、酸化インジウムスズを主材料としケイ素を含む導電膜は、その表面で酸化インジウムスズが露出するため、耐候性や耐薬品性に問題があり、経時劣化が生じやすい。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、経時劣化の少ない透明導電膜付き基板、液晶パネル及び透明導電膜付き基板を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る透明導電膜付き基板は、基板と、第１の透明導電膜と、第２の透明導電膜を具備する。
上記基板は、第１の面と第２の面を有する。
上記第１の透明導電膜は、上記第１の面上に設けられ、酸化インジウムスズからなる。
上記第２の透明導電膜は、上記第１の透明導電膜上に設けられ、酸化ケイ素と酸化スズとを含む。

本発明のこのような透明導電膜付き基板は、第１の透明導電膜上に第２の透明導電膜が設けられているので、第１の透明導電膜（ＩＴＯ膜）と第２の透明導電膜（ＳＴ膜）とからなる積層膜のシート抵抗の経時変化が少ない。これは、ＩＴＯ膜単層の場合は、ＩＴＯ膜から酸素が抜け出してしまうためシート抵抗の経時変化が著しいのに対し、ＩＴＯ膜とＳＴ膜との積層膜の場合は、ＩＴＯ膜表面での酸素の抜け（酸化物の還元）をＳＴ膜によって抑制でき、その結果、積層膜のシート抵抗の経時変化を少なくすることができるものと考えられる。
尚、第１の透明導電膜（ＩＴＯ膜）は酸化インジウムスズからなるが、これは、酸化インジウムスズを主成分とし、ターゲットの製造過程において混入された微量なＡｌやＺｒ等の元素が含まれたものも含み、本発明の効果が得られればよい。

上記透明導電膜付き基板であって、上記第１の透明導電膜と上記第２の透明導電膜との積層膜のシート抵抗が１×１０^７〜１×１０^１０Ω／□、波長５５０ｎｍにおける透過率が９５％以上であってもよい。このような透明導電膜付き基板をインセル型の液晶パネルに用いることにより、タッチ操作時のタッチ感知を可能としつつ、積層膜によって透明導電膜付き基板側の帯電を防止することができ、安定したタッチパネル機能及び表示特性を有する液晶パネルが得られる。

上記透明導電膜付き基板であって、上記第２の面上にはカラーフィルタが設けられていてもよい。このように、例えば液晶パネル等に用いられるカラーフィルタ基板に適用でき、これを液晶パネルに用いた場合、カラーフィルタへの帯電を積層膜によって防止することができ、帯電による誤動作を防止できる。

上記透明導電膜付き基板であって、上記第１の透明導電膜は１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の膜厚を有し、上記第２の透明導電膜は２０ｎｍ以上５５ｎｍ以下の膜厚を有し、上記第２の透明導電膜の屈折率は１．６〜１．８であってもよい。このような構成とすることにより高透過率を保持し、所望のシート抵抗を示す、シート抵抗の経時変化が少ない、第１の透明導電膜と第２の透明導電膜との積層膜が得られる。

第１の透明導電膜の膜厚が１０ｎｍよりも薄いとシート抵抗が高すぎてしまい、２０ｎｍよりも厚いと積層膜としたときに透過率が低くなる。また、第２の透明導電膜の膜厚が２０ｎｍよりも薄いと、第１の透明導電膜表面の酸素の抜けを抑制するというバリア機能が十分に得られず、５５ｎｍよりも厚いと積層膜としたときに透過率が低くなる。また、ＳＴ膜の屈折率を１．６〜１．８とすることにより高透過率の積層膜が得られる。

本発明の一形態に係る液晶パネルは、カラーフィルタ基板と、対向基板と、液晶とを具備する。
上記カラーフィルタ基板は、第１の面と第２の面とを有する第１の基板と、上記第１の面上に設けられた酸化インジウムスズからなる第１の透明導電膜と上記第１の透明導電膜上に設けられた酸化ケイ素と酸化スズとを含む第２の透明導電膜との積層膜と、上記第２の面上に設けられたカラーフィルタとを備える。
上記対向基板は、第２の基板と、上記第２の基板の一方の面に設けられた感知センサ用電極及び液晶駆動用電子回路とを備える。
上記液晶は、上記カラーフィルタ基板の第２の面と上記対向基板の上記一方の面とが対向するように配置された基板間に挟持され、上記液晶駆動用電子回路に駆動制御される。

本発明のこのような液晶パネルは、積層膜によってカラーフィルタの帯電が防止されるので、帯電による誤動作がない。そして、この積層膜は、第１の透明導電膜（ＩＴＯ膜）上に第２の透明導電膜（ＳＴ膜）が形成されて構成されているので、ＩＴＯ膜表面での酸素の抜け（酸化物の還元）をＳＴ膜が抑制し、その結果、積層膜のシート抵抗の経時変化を少なくすることができる。したがって、タッチ感知機能の経時変化が少ない、信頼性の高い液晶パネルを得ることができる。

上記液晶パネルであって、上記第１の透明導電膜と上記第２の透明導電膜との積層膜のシート抵抗が１×１０^７〜１×１０^１０Ω／□、波長５５０ｎｍにおける透過率が９５％以上であってもよい。これにより、タッチ操作時のタッチ感知を可能としつつ帯電防止の効果を得ることができ、安定した表示特性を有する液晶パネルが得られる

上記液晶パネルであって、上記第１の透明導電膜は１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の膜厚を有し、上記第２の透明導電膜は２０ｎｍ以上５５ｎｍ以下の膜厚を有し、上記第２の透明導電膜の屈折率は１．６〜１．８であってもよい。

このような構成とすることにより高透過率を保持し、所望のシート抵抗を得つつ、シート抵抗の経時変化が少ない、第１の透明導電膜と第２の透明導電膜との積層膜が得られる。第１の透明導電膜の膜厚が１０ｎｍよりも薄いとシート抵抗が高すぎてしまい、２０ｎｍよりも厚いと積層膜としたときに透過率が低くなる。また、第２の透明導電膜の膜厚が２０ｎｍよりも薄いと、第１の透明導電膜からの酸素の抜けを抑制するというバリア機能が十分に得られず、５５ｎｍよりも厚いと積層膜としたときに透過率が低くなる。第２の透明導電膜の屈折率を１．６〜１．８とすることにより透過率の低下を防止することができる。

本発明の一形態に係る透明導電膜付き基板の製造方法は、第１の透明導電膜を成膜し、第２の透明導電膜を成膜する。
上記第１の透明導電膜の成膜は、一方の面にカラーフィルタが設けられた基板の他方の面上に、酸化インジウムスズからなるターゲットを用い、酸素分圧が０．０２２５〜０．０３２５Ｐａのアルゴンと酸素の混合ガス雰囲気下で成膜する。
上記第２の透明導電膜の成膜は、上記第１の透明導電膜上に、ケイ素と酸化スズからなるターゲットを用い、酸素分圧が１．３〜２．７Ｐａのアルゴンと酸素の混合ガス雰囲気下で成膜する。

このような雰囲気下で第１の透明導電膜を成膜することにより、所望の１×１０^７〜１×１０^１０Ω／□という高抵抗のシート抵抗を得るために、酸素が膜中に多く取り込まれた第１の透明導電膜を得ることができる。そして、第２の透明導電膜が第１の透明導電膜上に形成されることにより、第１の透明導電膜表面での酸素の抜け（酸化物の還元）を抑制でき、第１の透明導電膜と第２の透明導電膜との積層膜のシート抵抗の経時変化の少ない透明導電膜付き基板が得られる。

また、上述した酸素分圧の混合ガス雰囲気下で第２の透明導電膜を成膜することにより、所望の屈折率の第２の透明導電膜を成膜することができる。

上記透明導電膜付き基板の製造方法であって、上記第１の透明導電膜の成膜及び上記第２の透明導電膜の成膜は６０℃以下で行われてもよい。このように６０℃以下で成膜されるので、基板にカラーフィルタが形成されていても、カラーフィルタを劣化させることなく、第１の透明導電膜及び第２の透明導電膜を成膜することができる。

以上述べたように、本発明によれば、帯電防止膜として、経時劣化の少ない、ＩＴＯ膜と（第１の透明導電膜）とＳＴ膜（第２の透明導電膜）の積層膜を得ることができ、長期にわたって動作特性が安定した、透明導電膜付き基板、液晶パネル及び透明導電膜付き基板を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る液晶パネルの概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る透明導電膜付き基板及び比較例としての透明導電膜付き基板のシート抵抗の経時変化を示す図である。 本発明の一実施形態に係る透明導電膜付き基板及びカラーフィルタ基板のシート抵抗の経時変化を示す図である。 ＳＴ膜を５５ｎｍとしＩＴＯ膜の膜厚を変えて作製した透明導電膜付き基板のシート抵抗の経時変化を示す。 ＳＴ膜を２０ｎｍとしＩＴＯ膜の膜厚を変えて作製した透明導電膜付き基板のシート抵抗の経時変化を示す。 ＳＴ膜を１０ｎｍとしＩＴＯ膜の膜厚を変えて作製した透明導電膜付き基板のシート抵抗の経時変化を示す。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
本実施形態では、ＦＦＳ方式を採用したインセル型のタッチパネル機能付きの液晶パネルを例に挙げて説明するが、これに限定されない。例えばＩＰＳ方式の液晶パネルにも適用でき、液晶パネルを構成する一対の基板のうち、一方の基板に液晶駆動用電子回路及び感知センサ用電極が設けられ、他方の基板には電極は形成されずカラーフィルタが形成される構成のものに適用可能である。

［液晶パネル］
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶パネル１を概略的に示す断面図である。図１に示すように、液晶パネル１は、所定の間隙をおいて配置された透明導電膜付き基板としてのカラーフィルタ基板１０と、対向基板２０と、液晶４０と、カラーフィルタ基板１０及び対向基板２０を挟むように設けられた一対の偏光板５０及び５１と、カラーフィルタ基板１０側に設けられたカバーガラス６０を具備する。

液晶パネル１は、画像を表示する機能とタッチパネル機能とを有する

図１に示すように、対向基板２０側にはバックライトが配置される。カラーフィルタ基板１０側にはカバーガラス６０が配置され、カバーガラス６０の表面を指７０などでタッチしてタッチ操作が行われる。また、カバーガラス６０側が表示画面となる。

カラーフィルタ基板１０は、第１のガラス基板１１と、カラーフィルタ１５と、帯電防止膜１４を備える。

第１のガラス基板１１は、第１の面１１ａと第２の面１１ｂを有する。

カラーフィルタ１５は、第１のガラス基板１１の第２の面１１ｂ上に形成される。カラーフィルタ１５は、黒色樹脂などで格子状に形成されたブラックマトリクスと、ブラックマトリクスの開口部を埋めるように例えばストライプ状に形成された赤色着色層、緑色着色層、青色着色層とからなる。カラーフィルタ１５上には図示しない配向膜が形成されている。

格子状のブラックマトリックスにより形成される開口部はサブ画素に対応し、１つの画素は、赤色サブ画素、緑色サブ画素及び青色サブ画素の３つのサブ画素によって構成される。

透明導電膜としての帯電防止膜１４は、第１のガラス基板１１の第１の面１１ａ上に設けられている。帯電防止膜１４は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる第１の透明導電膜としてのＩＴＯ膜１２と、酸化ケイ素と酸化スズとを含む第２の透明導電膜としてのＳＴ膜１３との積層膜である。帯電防止膜１４を構成するＩＴＯ膜１２はガラス基板１１の第１の面１１ａ上に形成され、ＳＴ膜１３はＩＴＯ膜１２上に形成される。

帯電防止膜１４は、シート抵抗が１×１０^７〜１×１０^１０Ω／□、波長５５０ｎｍにおける透過率が９５％以上である膜であり、帯電したカラーフィルタ１５の電荷を除電しカラーフィルタ１５の帯電を防止するものである。このように帯電防止膜１４のシート抵抗を設定することにより、帯電防止膜１４は除電機能を持ちつつ、タッチ操作時のタッチ感知が可能となる。

本実施形態においては、帯電防止膜１４をＩＴＯ膜１２とＳＴ膜１３との積層膜により構成している。ＩＴＯ膜単体で帯電防止膜を構成する場合、時間の経過によりＩＴＯ膜のシート抵抗が低くなっていき、タッチ感知機能が劣化してしまう。これは、ＩＴＯ膜に含まれる酸素が抜けていくためにシート抵抗が低くなっていくためと考えられる。これに対し、本実施形態においては、ＩＴＯ膜１２上にＳＴ膜１３を積層することにより、シート抵抗の経時変化が少ない帯電防止膜１４を得ることができた。これは、ＳＴ膜１３がＩＴＯ膜１２表面からの酸素の抜け（酸化物の還元）を抑制し、還元防止膜として機能しているためと考えられる。

ＩＴＯ膜１２は１０〜２０ｎｍの膜厚であることが望ましい。１０ｎｍよりも薄い膜厚であると成膜直後のシート抵抗が所望の抵抗値よりも高くなってしまい、帯電防止膜１４としたときに十分な除電機能を持たせることができない。また、２０ｎｍよりも厚い膜厚であると、ＳＴ膜１３を積層して帯電防止膜１４としたときに透過率が低くなってしまう。

ＳＴ膜１３は２０〜５５ｎｍの膜厚であることが望ましい。２０ｎｍよりも薄いと、ＩＴＯ膜１２からの酸素の抜けを抑制するというバリア機能を十分に得ることができない。また、５５ｎｍよりも厚い膜厚であると透過率が低くなってしまう。また、ＳＴ膜１３の屈折率は１．６〜１．８であることが望ましく、このように屈折率を設定することにより透過率の高い帯電防止膜１４を得ることができる。

このように、ＳＴ膜１３はＩＴＯ膜１２の表面からの酸素抜けを抑制するバリア機能として機能する。ＳＴ膜１３は透明で導電性があり、また成膜時に導入する酸素の割合により屈折率を調整でき、更に低い屈折率を得やすい膜のため、帯電防止膜１４が所望の特性を得るように調整しやすく、ＩＴＯ膜１２に積層する膜として最適である。

対向基板２０は、第２のガラス基板２１と、感知センサ用電極及び液晶駆動用電子回路を備える層２２を備える。

第２のガラス基板２１は、第１の面２１ａと第２の面２１ｂを有する。感知センサ用電極及び液晶駆動用電子回路を備える層２２は、第２のガラス基板２１の一方の面である第２の面２１ｂ上に形成されている。また、感知センサ用電極及び液晶駆動用電子回路を備える層２２上には図示しない配向膜が形成されている。

液晶駆動用電子回路は、液晶４０を駆動するものである。感知センサ用電極は、感知センサの一部を構成し、カバーガラス６０表面上でのタッチ操作を感知するものである。

感知センサ用電極及び液晶駆動用電子回路を備える層２２は、画素電極と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）と、ゲートラインと、信号ラインと、共通電極と、共通電極駆動用ラインと、感知センサ用駆動ラインと、感知センサ用検出ラインとを有する。

液晶駆動用電子回路は、画素電極と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）と、ゲートラインと、信号ラインと、共通電極と、共通電極駆動用ラインからなる。これら液晶駆動用電子回路は、液晶パネルに電気的に接続する図示しない駆動回路基板に設けられる駆動制御回路によって駆動制御される。

感知センサ用電極は、感知センサ用駆動ラインと、感知センサ用検出ラインと、共通電極からなる。感知センサは、これら感知センサ用電極とタッチ位置検出制御回路とからなり、タッチ位置検出制御回路は液晶パネルに電気的に接続する図示しない駆動回路基板に設けられる。感知センサを設けることにより、液晶パネルはタッチパネル機能を備える。液晶駆動用に用いられる共通電極は感知センサ用電極としても機能する。

このように対向基板２０には、液晶パネル１の表示画面に表示する画像を生成する液晶駆動用電子回路と、液晶パネル１の表面上の指７０やタッチペン等の器具によるタッチを感知する感知センサの一部が設けられている。

第２のガラス基板２１の水平面をＸＹ平面とすると、ゲートラインと信号ラインとは層間絶縁膜を介してそれぞれＸ方向、Ｙ方向に設けられ、その交差部毎にＴＦＴ及び櫛歯状の画素電極が設けられる。ＴＦＴを構成するゲート電極はゲートラインと電気的に接続され、ＴＦＴを構成するソース、ドレインはそれぞれ信号ラインと画素電極に電気的に接続される。

共通電極は、１画素毎に対応して島状に複数形成される。ＴＦＴ、共通電極、画素電極は、それぞれガラス基板２１側からＴＦＴ、層間絶縁膜、共通電極、層間絶縁膜、画素電極の順に積層された構成となっている。

共通駆動用ラインは、共通電極と電気的に接続し、信号ライン、ソース及びドレインと同じ層で形成される。

感知センサ用駆動ラインは、ゲート電極及びゲートラインと同じ層でＸ方向に複数形成される。感知センサ用駆動ラインは、一部の共通電極と電気的に接続し、感知センサ用駆動電極に接続された共通電極は、感知センサの駆動電極として機能する。感知センサ用駆動電極は、図示しないタッチ位置検出制御回路に接続されており、このタッチ位置検出制御回路は、タッチ位置検出用の駆動信号を出力する。

感知センサ用検出ラインは、ソース及び信号ラインと同じ層でＹ方向に複数形成される。感知センサ用検出ラインは、感知センサ用駆動ラインと電気的に接続していない他の共通電極と電気的に接続し、感知センサ用検出ラインに接続された共通電極は、感知センサの検出電極として機能する。感知センサ用駆動ラインは、図示しないタッチ位置検出制御回路に接続されており、このタッチ位置検出制御回路は、感知センサ用検出ラインから送られてきた検出信号を受信する。そして、受信した検出信号を解析することによってタッチ位置の座標を算出する。

液晶パネル１において、表示段階では、液晶駆動用電子回路により横電界が形成されて液晶４０が駆動し、液晶パネル１に画像を表示させる。
そして、タッチ段階では、指が表示面に近づくことにより、感知センサの駆動電極と検出電極との間の容量が減少するので、この容量の変化を感知センサにて検出することにより指のタッチ位置を特定する。

液晶４０は、カラーフィルタ基板１０と対向基板２０との間に挟持される。２枚の基板の間隙は、スペーサ４１によって保持される。２枚の基板１０及び２０は、カラーフィルタ基板１０のカラーフィルタ１５が形成されているガラス基板１１の第２の面１１ｂと、対向基板２０の感知センサ用電極及び液晶駆動用電子回路を備える層２２が設けられたガラス基板２１の第２の面２１ｂが対向するように配置される。液晶４０は、液晶駆動用電子回路によって駆動が制御される。

カバーガラス６０は、図示しない粘着層によって偏光板５０と接着固定される。

本実施形態における液晶パネル１は、カラーフィルタ基板１０に所定の範囲の高抵抗シートの帯電防止膜１４が設けられているので、タッチ操作時のタッチ感知が可能で、カラーフィルタ１５の帯電を防止することができ、安定した表示特性を有する液晶パネル１を得ることができる。

更に、帯電防止膜１４は、ＩＴＯ膜１２とＳＴ膜１３の積層膜から構成されているので、ＳＴ膜１３がＩＴＯ膜１２表面からの酸素の抜けを抑制し、帯電防止膜１４のシート抵抗の経時変化を少なくすることができる。したがって、タッチパネル機能の劣化が抑制され、安定したタッチパネル機能を有する液晶パネルが得られる。

［帯電防止膜の評価］
次に、上述したカラーフィルタ基板に成膜される帯電防止膜の評価結果について説明する。以下、図２〜図６を用いて説明するが、いずれのサンプル基板においても、ＩＴＯ膜、ＳＴ膜は次の条件で成膜した膜を用いている。

ＩＴＯ膜は、１０重量％酸化スズ（ＳｎＯ_２）を添加した酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなるターゲットを用い、ＤＣスパッタで、基板温度６０℃で、酸素分圧が０．０２５Ｐａのアルゴンと酸素の混合ガス雰囲気下で成膜した。

ＳＴ膜は、ケイ素（Ｓｉ）が１２ａｔ％、スズ（Ｓｎ）が８８ａｔ％のターゲットを用い、ＤＣスパッタで、基板温度６０℃で、酸素分圧が２．５Ｐａのアルゴンと酸素の混合ガス雰囲気下で成膜した。

また、帯電防止膜の評価はシート抵抗を測定することにより行った。サンプル基板上の透明導電膜のシート抵抗の測定は接触式抵抗測定装置により行い、針状のプローブを膜表面に接触させて測定を行った。積層膜の測定においては、積層膜の膜表面、すなわちＳＴ膜表面にプローブを接触させて測定した。

以下、図を用いて順に評価結果について説明する。

図２は、ガラス基板に、ＩＴＯ膜単層（膜厚１０ｎｍ）、ＳＴ膜単層（膜厚４５ｎｍ、６０ｎｍの２種類）、本実施形態に係るＩＴＯ膜とＳＴ膜の積層膜（ＩＴＯ膜１０ｎｍ、ＳＴ膜２０ｎｍ）をそれぞれ形成したサンプル基板のシート抵抗の経時変化を示す。評価は、大気中、常温放置で行った。

横電界方式のインセル型タッチパネル機能付き液晶パネルの帯電防止膜としては、除電機能を保持しつつ、タッチ感知を可能とするために、シート抵抗が１×１０^７〜１×１０^１０Ω／□のものが望まれる。図中、シート抵抗が１×１０^７〜１×１０^１０Ω／□の領域を点線で囲んでいる。

図２に示すように、ＩＴＯ膜単層では、成膜時は所望のシート抵抗を示すものの、時間経過に伴って著しくシート抵抗がさがっている。尚、ＩＴＯ膜単層では、膜厚に関係なく、時間経過に伴ってシート抵抗がさがっていく傾向にある。

ＳＴ膜単層では、時間経過に伴ってゆるやかではあるがシート抵抗が高くなっていく傾向にあり、所望のシート抵抗値の範囲からはずれてしまう。

一方、ＩＴＯ膜とＳＴ膜との積層膜においては、成膜から１２時間後にシート抵抗が若干低くなるものの、それ以降はほぼ横ばい状態となり、成膜直後からシート抵抗はほとんど変化していない。
このように、ＩＴＯ膜上にＳＴ膜を形成することにより、シート抵抗の経時変化を少なくすることができる。

次に図３を用いて、ＩＴＯ膜とＳＴ膜との積層からなる帯電防止膜を、ガラス基板上に形成した場合と、カラーフィルタ基板上に形成した場合を比較する。

図３に、ガラス基板に本発明に係る帯電防止膜を形成したサンプル基板と、カラーフィルタ基板のカラーフィルタが形成されていない面に帯電防止膜を形成したサンプル基板の、大気中で常温放置した場合のシート抵抗の経時変化を示す。更に、図３に、ガラス基板に帯電防止膜を形成したサンプル基板と、カラーフィルタ基板に帯電防止膜を形成したサンプル基板を、６０℃、湿度９０％の高温多湿環境下で１２０時間放置した場合のシート抵抗値を示す。

横電界方式のインセル型タッチパネル機能付き液晶パネルの帯電防止膜としては、除電機能を保持しつつ、タッチ感知を可能とするために、シート抵抗が１×１０^７〜１×１０^１０Ω／□のものが望まれる。図中、シート抵抗が１×１０^７〜１×１０^１０Ω／□の領域は２本の太い横線に挟まれた領域に相当する。

いずれのサンプル基板も、帯電防止膜として、ＩＴＯ膜１０ｎｍとＳＴ膜２０ｎｍの積層膜を用いた。

図３に示すように、大気中、常温放置の場合、帯電防止膜を形成する基板がガラス基板でもカラーフィルタ基板でも、帯電防止膜のシート抵抗の経時変化はほとんどなく、帯電防止膜に求められるシート抵抗値の範囲内におさまっていた。

また、高温高湿環境下に１２０時間放置した場合においても、ガラス基板でもカラーフィルタ基板でも、帯電防止膜のシート抵抗は帯電防止膜に求められるシート抵抗値の範囲内におさまっていた。

このように、カラーフィルタ基板に帯電防止膜を形成する場合においても、シート抵抗の経時変化が少ない帯電防止膜が得られることが確認された。

図４〜図６は、ＩＴＯ膜とＳＴ膜それぞれの膜厚を変えてガラス基板上に帯電防止膜を成膜して作製したサンプル基板の、帯電防止膜のシート抵抗の経時変化を示す。図中、シート抵抗が１×１０^７〜１×１０^１０Ω／□の領域は２本の太い横線に挟まれた領域に相当する。

図４は、ＳＴ膜の厚みを５５ｎｍ、ＩＴＯ膜の厚みを５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍとして成膜した帯電防止膜のシート抵抗の経時変化を示す。

図４に示すように、ＩＴＯ膜が５ｎｍの帯電防止膜のシート抵抗値は、成膜直後から帯電防止膜に求められるシート抵抗値の範囲外にあり、６０時間経過後においても所望のシート抵抗値の範囲外であった。これに対し、ＩＴＯ膜の厚みが１０ｎｍ、２０ｎｍの帯電防止膜のシート抵抗値は、時間が経っても所望のシート抵抗値の範囲内にあった。

図５は、ＳＴ膜の厚みを２０ｎｍ、ＩＴＯ膜の厚みを５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍとして成膜した帯電防止膜のシート抵抗の経時変化を示す。

図５に示すように、ＩＴＯ膜が５ｎｍの帯電防止膜のシート抵抗値は、成膜直後から帯電防止膜に求められるシート抵抗値の範囲外にあり、６０時間経過後においても所望のシート抵抗値の範囲外であった。これに対し、ＩＴＯ膜の厚みが１０ｎｍ、２０ｎｍの帯電防止膜のシート抵抗値は、時間が経っても所望のシート抵抗値の範囲内にあった。

図６は、ＳＴ膜の厚みを１０ｎｍ、ＩＴＯ膜の厚みを５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍとして成膜した帯電防止膜のシート抵抗の経時変化を示す。

図６に示すように、ＩＴＯ膜が５ｎｍ、１０ｎｍの帯電防止膜のシート抵抗値は、成膜直後から帯電防止膜に求められるシート抵抗値の範囲外にあり、６０時間経過後においても所望のシート抵抗値の範囲外であった。また、ＩＴＯ膜の厚みが２０ｎｍの帯電防止膜においては、シート抵抗値は、時間が経っても所望のシート抵抗値の範囲内にあるものの、所望のシート抵抗値範囲の上限に近いシート抵抗を示している。

図４〜図６に示す結果より、ＳＴ膜の膜厚に係らず、ＩＴＯ膜は１０ｎｍ以上の膜厚が必要であり、これよりも薄いと所望のシート抵抗値よりも高いシート抵抗値となってしまう。
また、ＳＴ膜の膜厚が２０〜５５ｎｍの範囲であれば、膜厚が１０〜２０ｎｍのＩＴＯ膜との積層膜のシート抵抗値は、所望のシート抵抗値の範囲内となる。

したがって、帯電防止膜に求められるシート抵抗及び透過率、酸素抜けを防止するバリア機能を得るために、帯電防止膜を構成するＩＴＯ膜及びＳＴ膜は次のような膜厚とすることが望ましい。

ＩＴＯ膜は１０〜２０ｎｍの膜厚であることが望ましい。１０ｎｍよりも薄い膜厚であると成膜直後のシート抵抗が、所望の抵抗値よりも高くなってしまい、十分な除電機能を持たせることができない。また、２０ｎｍよりも厚い膜厚であると、ＳＴ膜を積層して帯電防止膜としたときに透過率が低くなってしまう。

ＳＴ膜は２０〜５５ｎｍの膜厚であることが望ましい。２０ｎｍよりも薄いと、ＩＴＯ膜からの酸素の抜けを抑制するというバリア機能を十分に得ることができない。また、５５ｎｍよりも厚い膜厚であるとＳＴ膜単体での透過率が低くなってしまう。また、ＳＴ膜の屈折率は１．６〜１．８であることが望ましく、屈折率は、成膜時に導入する酸素の割合により調整することができる。屈折率の低い膜とすることにより高透過率の帯電防止膜を実現することができる。

［カラーフィルタ基板の製造方法］
次に、上述の液晶パネル１を構成するカラーフィルタ基板１０の製造方法について説明する。

まず、ブラックマトリクス、赤色着色層、緑色着色層及び青色着色層からなるカラーフィルタが一方の面（第２の面）に形成されたカラーフィルタ基板を準備する。

次に、カラーフィルタ基板のカラーフィルタが形成されていない他方の面（第１の面）に、ＩＴＯ膜を成膜する。
ＩＴＯ膜は、１０重量％酸化スズ（ＳｎＯ_２）を添加した酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなるターゲットを用い、マグネトロン方式のＤＣスパッタリング装置で、基板温度６０℃、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用いて、１０ｎｍの膜厚に成膜した。アルゴンと酸素の混合ガスは、アルゴン流量を１００ｓｃｃｍ、酸素流量を５ｓｃｃｍの、酸素分圧が０．０２５Ｐａの混合ガスを用いた。
尚、本実施形態においては、ＩＴＯ膜成膜用のターゲットとして酸化スズの添加量が１０重量％のものを用いたが、これに限定されない。例えば５〜１０重量％のものを用いることもでき、好適なＩＴＯ膜の膜厚範囲にあまり影響がない。

本実施形態においては、所望の範囲の高シート抵抗のＩＴＯ膜を得るためにスパッタガスの酸素流量を多くして成膜をしている。スパッタガスとして、酸素分圧が０．０２２５〜０．０３２５Ｐａのアルゴンと酸素の混合ガスを用いることができ、これにより所望の範囲の高シート抵抗のＩＴＯ膜が得られる。

次に、ＩＴＯ膜上にＳＴ膜を成膜する。
ＳＴ膜は、Ｓｉが１２ａｔ％、ＳｎＯが８８ａｔ％のターゲットを用い、マグネトロン方式のＤＣスパッタリング装置で、基板温度６０℃で、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用いて、２０ｎｍの膜厚に成膜した。アルゴンと酸素の混合ガスは、アルゴン流量を３０ｓｃｃｍ、酸素流量を５００ｓｃｃｍの、酸素分圧が２．５Ｐａの混合ガスを用いた。
尚、本実施形態においては、ＳＴ膜成膜用のターゲットとしてＳｉが１２ａｔ％のターゲットを用いたが、これに限定されず、３０ａｔ％程度まで選択可能である。Ｓｉが３２ａｔ％のターゲットを用いた場合でも、同様の効果が得られた。

本実施形態においては、所望の範囲の高シート抵抗を示し、かつ、屈折率が１．６〜１．８となるＳＴ膜を得るためにスパッタガスの酸素流量を調整して成膜をしている。スパッタガスとして、酸素分圧が１．３〜２．７Ｐａのアルゴンと酸素の混合ガスを用いることができ、これにより所望の範囲の高シート抵抗かつ屈折率のＳＴ膜が得られる。

上述のＩＴＯ膜及びＳＴ膜の成膜においては、６０℃という温度条件下で成膜を行っている。これにより、耐熱性の低いカラーフィルタの劣化を防止することができる。

以上により、ＩＴＯ膜とＳＴ膜の積層膜からなる透明導電膜としての帯電防止膜が形成されたカラーフィルタ基板が製造される。

本実施形態で得られた帯電防止膜は、図５に示すように、シート抵抗が、成膜直後では５．７３×１０^９Ω／□、１２時間後では２．３×１０^９Ω／□、６０時間後では１．８５×１０^９Ω／□であり、シート抵抗の経時変化が少なかった。

ここで、本実施形態においては、帯電防止膜としてＩＴＯ膜とＳＴ膜との積層膜を用いているが、帯電防止膜をＳｉＯ_２が添加されたＩＴＯをターゲットとして成膜した単層膜により構成することが考えられる。しかしながら、このようなＩＴＯにＳｉを添加してなる膜においては、ＩＴＯが膜表面に露出するので耐候性や耐薬品性に問題がある。また、ターゲットの成分がそのまま成膜成分に反映されるので、帯電防止膜の抵抗値や透過率等の調整が困難である。

これに対し、本実施形態においては、帯電防止膜としてＩＴＯ膜とＳＴ膜との積層膜を採用しているので、ＩＴＯ膜が露出することがない。また、既存のターゲットを用いてＩＴＯ膜及びＳＴ膜を成膜することができるので、製造が容易である。

上述の実施形態においては、カラーフィルタ基板に帯電防止膜としてＩＴＯ膜とＳＴ膜との積層膜を形成したが、あらかじめカラーフィルタ基板と対向基板とを貼り合わせ、液晶を注入してなる液晶パネルの状態に、本発明の帯電防止膜を形成してもよい。この場合においても、カラーフィルタ基板に帯電防止膜を形成する場合と同じ成膜条件下で帯電防止膜を形成することができる。

以上のように、本実施形態においては、帯電防止膜としてＩＴＯ膜とＳＴ膜との積層膜を用いることにより、シート抵抗の経時変化の少ない帯電防止膜を得ることができる。したがって、このような帯電防止膜を備えたインセル型の静電容量型のタッチパネル機能を備えた液晶パネルは、タッチ感度の劣化がなく、また帯電による誤動作のない、動作信頼性の高いものとなる。

１…液晶パネル
１０…カラーフィルタ基板
１１…第１のガラス基板
１１ａ…第１の面
１１ｂ…第２の面
１２…ＩＴＯ膜
１３…ＳＴ膜
１４…帯電防止膜
２０…対向基板
２１…第２のガラス基板
２１ａ…第１の面
２１ｂ…第２の面
２２…感知センサ用電極及び液晶駆動用電子回路を備える層
４０…液晶

Claims (9)

1. 第１の面と第２の面を有する基板と、
   前記第１の面上に設けられた酸化インジウムスズからなる第１の透明導電膜と、
   前記第１の透明導電膜上に設けられた酸化ケイ素と酸化スズとを含む第２の透明導電膜と
   を具備する透明導電膜付き基板。
2. 請求項１に記載の透明導電膜付き基板であって、
   前記第１の透明導電膜と前記第２の透明導電膜との積層膜のシート抵抗が１×１０^７〜１×１０^１０Ω／□である
   透明導電膜付き基板。
3. 請求項１または２に記載の透明導電膜付き基板であって、
   前記第２の面上にはカラーフィルタが設けられている
   透明導電膜付き基板。
4. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の透明導電膜付き基板であって、
   前記第１の透明導電膜は１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の膜厚を有し、前記第２の透明導電膜は２０ｎｍ以上５５ｎｍ以下の膜厚を有し、前記第２の透明導電膜の屈折率は１．６〜１．８である
   透明導電膜付き基板。
5. 第１の面と第２の面とを有する第１の基板と、前記第１の面上に設けられた酸化インジウムスズからなる第１の透明導電膜と前記第１の透明導電膜上に設けられた酸化ケイ素と酸化スズとを含む第２の透明導電膜との積層膜と、前記第２の面上に設けられたカラーフィルタとを備えるカラーフィルタ基板と、
   第２の基板と、前記第２の基板の一方の面に設けられた感知センサ用電極及び液晶駆動用電子回路とを備える対向基板と、
   前記カラーフィルタ基板の第２の面と前記対向基板の前記一方の面とが対向するように配置された基板間に挟持され、前記液晶駆動用電子回路に駆動制御される液晶と
   を具備する液晶パネル。
6. 請求項５に記載の液晶パネルであって、
   前記第１の透明導電膜と前記第２の透明導電膜との積層膜のシート抵抗が１×１０^７〜１×１０^１０Ω／□である
   液晶パネル。
7. 請求項５又は６に記載の液晶パネルであって、
   前記第１の透明導電膜は１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の膜厚を有し、前記第２の透明導電膜は２０ｎｍ以上５５ｎｍ以下の膜厚を有し、前記第２の透明導電膜の屈折率は１．６〜１．８である
   液晶パネル。
8. 一方の面にカラーフィルタが設けられた基板の他方の面上に、酸化インジウムスズからなるターゲットを用い、酸素分圧が０．０２２５〜０．０３２５Ｐａのアルゴンと酸素の混合ガス雰囲気下で、第１の透明導電膜を成膜し、
   前記第１の透明導電膜上に、ケイ素と酸化スズからなるターゲットを用い、酸素分圧が１．３〜２．７Ｐａのアルゴンと酸素の混合ガス雰囲気下で、第２の透明導電膜を成膜する
   透明導電膜付き基板の製造方法。
9. 請求項８に記載の透明導電膜付き基板の製造方法であって、
   前記第１の透明導電膜の成膜及び前記第２の透明導電膜の成膜は６０℃以下で行われる
   透明導電膜付き基板の製造方法。

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