JPH02240250A - 導電性カラーフィルター基板及びコーティング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】 本発明は、透明導電性被膜が形成されたカラーフィルタ
ー付き透明基板、及び該透明導電性被膜の低温コーティ
ング方法に関するものである。 ［従来の技術］ 無機ガラスや有機物フィルムなどの透明基板にコーティ
ングされたＩｎ＊Ｏｓ：Ｓｎ、Ｓｎ０ｗ：Ｆ、ＳｎＯ＊
。 Ｓｂ、　ＺｎＯ：Ａｌなどの酸化物透明電導膜は、液晶
やＥＬなとの表示用デバイスの透明１掻として利用され
ており、その典型例が、錫を添加した酸化インジウム膜
（ＩＴＯ）である、従来、低比抵抗（２Ｘ　１０−’Ω
Ｃ霞）のＩＴＯ膜は、基板上での反応性、および結晶性
を高めるために、無機ガラス基板を３００〜４００℃に
加熱し、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法、あるいは、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタ法によって成膜されている。 方、有機物を基板とする場合や液晶カラーデイスプレー
の基板となるカラーフィルターを付けた無機ガラスにＩ
ＴＯをコーティングする場合にも、ＥＢ蒸着、あるいは
、ＤＣマグネトロンスパッタ法によって成膜されている
。しかし、これらの基板は、２００℃以上に加熱できな
いために、基板上でのインジウムと酸素の反応、結晶化
は十分に行なわれず、低比抵抗のＩＴＯ膜は、実現でき
なかった（≧４　Ｘ　１０−’Ωｃｍ）　、そのため、
基板加熱の代替手法として、イオンブレーティングなど
のプラズマを利用した活性化手法も用いられているが、
ＥＢ蒸着をベースとしたイオンブレーティングやマグネ
トロンスパッタリングは、いわゆるグロー放電を利用し
。 プラズマを形成しているため、ガス、あるいは原料物質
の電離度は１％以下と低く、ＩＴＯなどの透明電導性酸
化物被膜を効率よく形成するのに必要な、化学的に活性
なイオン、中性活性種の数は十分ではない、そのため、
膜質の改善は多少なされるものの、基板を３００〜４０
０℃に加熱した場合のような、低比抵抗で透明な膜はで
きにくい。従って、低いシート抵抗を得るためには、膜
厚を厚くし、かつ透明性を得るために、成膜速度を非常
に遅くしなければならず、高温基板への成膜に比べても
、非常に長い成膜時間を要するという欠点を有していた
。 一方、大型、高解像度の液晶デイスプレーのカラー化が
進展するにつれて、高解像度、高透過率という観点から
透明電極の膜厚に制限が加えられ、更に大型化、応答速
度の観点から透明電極の低抵抗化が必要不可欠になって
おり、従来の低温成膜方法によるＩＴＯ薄膜では、これ
らの要求を満足するのは非常に困難であり、高性能カラ
ー液晶デイスプレー実現に際して大きな障害となってい
る。 【発明の解決しようとする課題］ 本発明の目的は、従来技術の有していた前述の欠点を解
消しようとするものであり、２００℃以下の低温基板に
、透明で比抵抗の低い導電性酸化物被膜を従来に比較し
て、著しく速い成膜速度で成膜できる低温コーティング
方法と該方法によって透明電導性酸化物被膜をコーティ
ングしだ液晶カラーデイスプレー用等のカラーフィルタ
ー基板を新たに提供するものである。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべ（なされたものであ
り、２００℃以下に加熱した低温透明基板に透明電導性
被膜を形成するコーティング方法において、アーク放電
型高密度プラズマを用いた真空蒸着法により、該透明電
導性被膜を形成することを特徴とするコーティング方法
と該方法によって透明電導性酸化物被膜をコーティング
した液晶カラーデイスプレー用のカラーフィルター基板
を新たに提供するものである。 本発明のアーク放電型高密度プラズマの形成方法として
は、密度の非常に高いアーク放電プラズマを発生させる
プラズマガンｌを用いるのが好ましい、かかるアーク放
電プラズマガン１としては、複合陰極型プラズマ発生装
置、又は、圧力勾配型プラズマ発生装置、又は両者を組
み合わせたプラズマ発生装置が好ましい、このようなプ
ラズマ発生装置については、真空第２５巻第１θ号（１
９８２年発行）に記載されている。 複合陰極型プラズマ発生装置とは、熱容量の小さい補助
陰極と、Ｌａ５ｓからなる主陰極とを有し、該補助陰極
に初期放電を集中させ、それを利用して主陰極Ｌａ５ｓ
を加熱し、主陰極ＬａＢａが最終陰極としてアーク放電
を行うようにしたプラズマ発生装置である０例えば第２
図のような装置が挙げられる。補助陰極としてはＷ、Ｔ
ａ、Ｍｏなとの高融点金属のコイル又はバイブ状のもの
が挙げられる。 このような複合陰極型プラズマ発生装置においては、熱
容量の小さな補助陰極５２を集中的に初期放電で加熱し
、初期陰極として動作させ、間接的にＬａＢｍの主陰極
５１を加熱し、最終的にはＬａｖｍの主陰極５１による
アーク放電へと移行させる方式であるので、補助陰極５
２が２５００℃以上の高温になって寿命に影響する以前
にＬａＢｍの主陰極５１が１５００℃〜１８００℃に加
熱され、大電子流放出可能になり、補助陰極５２のそれ
以上の温度上昇が避けられるという点が大きな利点であ
る。 又、圧力勾配型プラズマ発生装置とは、陰極と陽極の間
に中間電極を介在させ、陰極領域をｌ　Ｔｏｒｒ程度に
、そして陽極領域を１０−”Ｔｏｒｒ程度に保って放電
を行うものであり、陽極領域からのイオン逆流による陰
極の損傷がない上に、中間電極のない放電形式のものと
比較して、放電電子流をつくりだすためのキャリアガス
のガス効率が飛躍的に高く、大電流放電が可能であると
いう利点を有している。 複合陰極型プラズマ発生装置と、圧力勾配型プラズマ発
生装置とは、それぞれ上記のような利点を有しており、
両者を組み合わせたプラズマ発生装置、即ち、陰極とし
て複合陰極を用いると共に中間電極も配したプラズマ発
生装置は、上記利点を同時に得ることができるので本発
明のアーク放電プラズマガンｌとして大変好ましい。ま
た、蒸着チャンバー１０の構成としては、空芯コイル２
によって、プラズマガンの軸方向に磁場を形成し、その
際形成する磁場の向きはガンの出力方向とする。さらに
、プラズマガンの軸を中心とし、目的とする蒸着基板６
と反対側に蒸着原料３と蒸着ハース４を配置する。また
、アーク放電プラズマ流９をハース４方向に曲げる目的
で蒸着ハース４の直下に磁石５を配置する。この場合、
プラズマガンから出た磁力線がハース上に効率よく集束
させるために、ハース側からＳ極、Ｎ極となるように磁
石５を配置し、プラズマガン１に対して蒸着ハース４が
正になるように電圧７を印加して、アーク放電プラズマ
流９の中の主に電子流によって蒸着原料３を加熱蒸発さ
せる。また、目的とする蒸着基板６は蒸着ハース４と対
向するように配置する。この時蒸着基板を加熱ヒーター
１１によって加熱してもよく、また、直流あるいはＲＦ
電圧８を印加してもよい０本発明の蒸着装置の一例を図
１にしめす。透明電導膜を得るための蒸着原料３として
は、錫を含んだ酸化インジウム、アンチモンを含んだ酸
化錫、アルミニウムを含んだ酸化亜鉛焼結体等が使用で
きるが、最も比抵抗の低い透明電導膜が得られるという
理由から、錫を０〜１０重量％含んだ酸化インジウム焼
結体が特に望ましい、また、基板としては、普通のガラ
ス基板はもちろんのこと、基板加熱のできない有機フィ
ルムやあらかじめ有機膜をコーティングした無機ガラス
が使用でき、有機膜をコーティングした無機ガラスとし
ては、液晶カラーデイスプレー基板として用いられるカ
ラーフィルターをコーティングしたガラス基板があげら
れる。また、雰囲気ガスとしては、プラズマを効率よ（
発生させるためにアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスの
外に、反応ガスとして酸素ガスをＯ〜５０体積％添加し
てもよい。 ［作用］ 本発明において、使用される高密度プラズマは、アーク
放電を利用しているため、従来のマグネトロンスパッタ
やイオンブレーティングに利用されているグロー放電型
プラズマに比べて、プラズマの密度が５０〜１００倍高
く、ガスの電離度は数十％となり、イオン密度、電子密
度、中性活性主密度も非常に高い、このような高密度の
プラズマ中の主に高密度の電子流によって、蒸着原料を
従来以上に効率よく加熱蒸発させることが可能となり、
従来のコーティング方法と比較して、２〜５倍の高速成
膜を実現できる。更に、蒸発したインジウム、酸素、ア
ルゴンの原子や分子の多（は、蒸着ハース上空の高密度
プラズマ領域を通り反応性の高いイオンや中性の活性種
となる。その結果、基板上での反応性が高まり、基板温
度が２００℃以下でも、比抵抗の低い透明電導膜が従来
よりも高速の成膜速度で実現できる。 【実施例１］ 図１に示すような圧力勾配型のプラズマガンを配置した
蒸着装置を用い、蒸着原料として、錫を７．５重量％添
加した酸化インジウムの焼結体を使用し、２００℃にあ
らかじめ加熱したノンアルカリガラス基板上（旭ガラス
社製ＡＮガラス）にＩＴＯ膜をコーティングした。 まず、チャンバー内をＩ　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ以下に
排気した後、プラズマガンにアルゴンガスを導入し、放
電電流を２５ＯＡに設定し、高密度プラズマを発生させ
る。この後、蒸着圧力がｌ　Ｘ　１０−”ｔｏｒｒ″ｃ
Ｓ５酸素分圧が４０％になるように、アルゴン及び酸素
ガスをチャンバー内に導入する。その後シャッターを開
き、基板静止の状態で、１分間ＩＴＯ膜を成膜した。こ
の時のガン−ハース間の電圧は、６０Ｖであり、成膜中
の基板温度上昇は２００℃以下であった。コーティング
されたＩＴＯ膜の特性は膜厚：　３０００人、比抵抗：
２、ＯＸ１０”’Ωｃｌ１１波長５５０ｎ鵬での透過率
：８２％であった。 【実施例２］ 実施例１に加え、低温基板として耐熱温度２００℃の液
晶デイスプレー用のカラーフィルターをあらかじめコー
ティングしたノンアルカリガラス基板（旭ガラス社製Ａ
Ｎガラス）を使用した場合にも、実施例１と同様に非常
に高性能のＩＴＯ膜特性を得た。この場合、カラーフィ
ルターの劣化等は、発生しなかった。 【発明の効果］ 本発明は、２００℃以上に加熱できない有機フィルムや
有機膜のコーティングされた無機ガラス基板に、マグネ
トロンスパッタリング等の従来の成膜方法に比べ、２〜
５倍の高成膜速度で、従来法による膜と同等か、あるい
は、それ以下の比抵抗を持つ透明電導膜がコーティング
できるという優れた効果を有するだけでなく、透明電極
の膜厚が同じであっても従来方法に比ベシート抵抗が半
分程度と低抵抗の透明電極付き液晶デイスプレー用カラ
ーフィルター基板が実現でき、液晶デイスプレーの応答
性能、解像度を飛躍的に向上できるという効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明のコーティング方法を行なうための装置の
概略断面図、図２は、本発明において用いるアーク放電
プラズマガンの陰極としての複合陰極の一例の断面図で
ある。 １：アーク放電プラズマガン ２：空芯コイル ３：蒸着原料 ４：蒸着ハース ５：Ｍ１石 ６：蒸着基板 ７：プラズマガン電源 ８：基板バイアス電源（直流、またはＲＦ）９二高密度
プラズマ ｌＯ：蒸着チャンバー ｌｌ：加熱ヒーター ５１　：　ＬａＢａ主陰掻 ５２：Ｔａバイブの補助陰極 ５３、陰極を保護するためのＷからなる円板５４：Ｍｏ
からなる円筒 ５５：Ｍｏからなる円板状の熱シールド５６：冷却水 ５７：ステンレスからなる陰極支持台 ５８：ガス導入口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基体上にカラーフィルターを有し、該カラーフィル
   ター上に、アーク放電プラズマガンにより形成されたア
   ーク放電型高密度プラズマを蒸着原料上に集束させるこ
   とによって該蒸着原料を蒸発させる真空蒸着法によって
   形成された透明導電性被膜を有することを特徴とする導
   電性カラーフィルター基板。 ２、２００℃以下に加熱した基体に透明導電性被膜を形
   成するコーティング方法において、アーク放電によって
   発生したアーク放電プラズマ流を蒸着原料上に集束させ
   ることによって蒸着原料を蒸発させ、該蒸着原料の上方
   に配置された透明基体上に該透明導電性被膜を形成する
   ことを特徴とするコーティング方法。