JPH08211399A - 液晶表示パネル用フィルム透明電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＩＴＯの透明導電性薄膜を、フィルム基板上に
スパッタリングにより形成することで、液晶表示パネル
用のフィルム透明電極を製造する際の、膜特性向上およ
び生産性向上。 【構成】フィルム基板を連続的に走行させる機構を有す
るスパッタリング装置を使用し、スパッタリングターゲ
ットとしてのＩＴＯターゲットに接続した直流電源から
直流電力を供給して、膜厚が１０〜１６０ｎｍあるいは
表面抵抗値が１０〜５００Ω／□であるＩＴＯ薄膜を、
膜厚分布が±１０％以内、かつ表面抵抗値分布が±１５
％以内、さらに可視光線透過率分布が±３％以内の特性
を有するように、ＩＴＯ薄膜とフィルム基板を対象に、
可視光線透過率と抵抗値をモニターして、スパッタリン
グガス流量あるいはスパッタリングガス中の酸素濃度の
いずれかを制御しながらスパッタリングを継続させて、
ＩＴＯ薄膜を連続的に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＴＯ（すなわちイン
ジウム−スズ酸化物）の透明導電性薄膜を、フィルム基
板上にスパッタリングにより形成することで、液晶表示
パネル用のフィルム透明電極を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示素子は、より薄葉化、よ
り軽量化、より大型化、任意の形状化、曲面表示対応等
の高度な要求がある。特にポケベルや携帯電話や電子手
帳及びペン入力機器等の身につけて携帯するいわゆる個
人情報端末機器の利用の拡大につれて、従来のガラス基
板に替わってプラスチックを基板とする液晶表示パネル
が検討され、一部で実用化されはじめた。こうしたプラ
スチック基板は、ガラス基板に比較して軽量化・薄葉化
の要望を満たし、液晶表示パネルの視認性向上を果たし
てくれる。また、プラスチック基板の中でも、シート形
状のリジットな基板でなくフレキシビリティに優れるフ
ィルム状の基板は本用途に好適に用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のプラスチック基
板は光学特性と透明導電性の点においては、ガラス基板
に劣っていた。特に光学特性においては、ガラス基板は
本質的に光学等方的であるのに対し、プラスチック基板
はその保有する複屈折に起因するリターデイションが表
示品位を著しく損なうという課題を有していた。近年、
フィルム製膜技術の向上と基材成形技術の向上によりＳ
ＴＮ表示基板においてもガラス基板と遜色無いレベルの
表示が可能な液晶表示パネルがプラスチック基板におい
ても可能となってきた。

【０００４】一方、透明導電性については、ガラス基板
の場合２００℃近くの基板温度をかけて製膜するため
に、透明性・導電性供にＩＴＯ薄膜として最高特性のも
のが得られている。しかるに、プラスチック基板の場合
にはガラス基板対比の耐熱性が低いことから十分な特性
の透明導電性薄膜が得られているとは言えなかった。シ
ート形状のリジットな基板の場合には更に、熱膨張・吸
湿膨張などに起因する基板の反り等も課題となってい
た。

【０００５】フレキシブルなフィルムを基板として用い
た場合には、反りなどの矯正は比較的簡単であるが、広
幅で連続的にスパッタリングなどの方法を用いて製膜さ
れる場合に、長さ方向と幅方向で均一に良好な特性の透
明導電性薄膜の形成が困難であった。

【０００６】本発明はこうした課題を解決して、液晶表
示パネル用フィルム基板として十分な特性を有する透明
導電性薄膜を、経済的な観点から、具体的には大面積で
均一性に優れた光学特性、機械特性、電気特性及び信頼
性を有する液晶表示パネル用透明電極基板として、ガラ
ス基板対比十分なコスト競争力のある方法手段で実現す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示パネル
用フィルム透明電極は、ＩＴＯ（すなわちインジウム−
スズ酸化物）の透明導電性薄膜を、フィルム基板上にス
パッタリングにより形成することで、液晶表示パネル用
のフィルム透明電極を製造する方法において、フィルム
基板を連続的に走行させる機構を有するスパッタリング
装置を使用し、スパッタリングターゲットとしてのＩＴ
Ｏターゲットに接続した直流電源から直流電力を供給し
て、膜厚が１０〜１６０ｎｍあるいは表面抵抗値が１０
〜５００Ω／□であるＩＴＯ薄膜を、膜厚分布が±１０
％以内、かつ表面抵抗値分布が±１５％以内、さらに可
視光線透過率分布が±３％以内の特性を有するように、
ＩＴＯ薄膜とフィルム基板を対象に、可視光線透過率と
抵抗値をモニターして、スパッタリングガス流量あるい
はスパッタリングガス中の酸素濃度のいずれかを制御し
ながらスパッタリングを継続させて、ＩＴＯ薄膜を連続
的に形成することを特徴としている。

【０００８】すなわち、広幅で連続的にフィルム上にＩ
ＴＯによる透明導電性薄膜を形成する際に、薄膜の特性
である可視光線透過率と導電性を直接モニターしプロセ
スにフィードバックをかけることによりかかる特性の均
一性に優れた液晶表示パネル用フィルム透明電極を工業
的に得ることが可能となる。

【０００９】ここで液晶表示パネル用としてのフィルム
基板に用いられるフィルムの材料としては、厚さが７０
〜３００μｍ程度の光学等方性を有するポリマーフィル
ムが用いられる。これらのポリマーフィルムの例として
は、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルフォ
ンフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリエステルカ
ーボネートフィルム、ポリアリレートフィルム及びアモ
ルファスポリオレフィンフィルム等が好適に用いられ
る。

【００１０】そしてこれらのフィムの光学特性として
は、リターデイション値が可視光線５９０ｎｍの測定値
として２０ｎｍ以下であることが好ましく、かかる特性
を有するべく溶融押出し法あるいは溶液製膜法で製膜さ
れたフィルムであることが好ましい。しかるに、かかる
フィルムは基本的に非晶質の特性を有し液晶表示パネル
用フィルム基板として要求される、酸素バリアー性や水
分バリアー性を保有していない。これらの要求特性を満
たすために、かかるフィルム上にコーティング法や蒸着
あるいはスパッタリング法でバリアー性を付与する機能
を有する層を積層し、また液晶パネル製造プロセスで使
用される各種薬品や各種溶剤に耐えるハードコート層な
ども積層して使用される。

【００１１】こうした液晶表示パネル用としてのフィル
ム基板には、ガラス基板にみられるように液晶の配向を
阻害しないような表面平滑性が求められる。このため
に、最外層の表面平滑性はＲａ値として２００ｎｍ以下
の平坦性が要求され、この結果としてフィルムのハンド
リング、特に連続走行させる時に各種の工夫が必要とな
る。

【００１２】しかしながら平滑性の高いフィルムは一般
的に滑り性が非常に悪く、またフィルム同士の貼り付き
によるブロッキング等の障害を起こしやすい。これらは
大気中ではもちろんのこと、フィルム間及びフィルムと
ロールの接触する界面に空気の介在がなくなる真空中で
は更に大きな課題となる。これらの課題を解決する方策
として、フィルム基板のＩＴＯ薄膜を形成する側とは反
対側の面に、弱粘着性を有するマスキングフィルムを貼
りつけて、フィルムの背面に滑り性を付与することが好
ましい。

【００１３】こうしたマスキングフィルムの材料として
は、弱粘着加工されたポリオレフィンフィルム、エチレ
ンビニールアセテート共重合体フィルムあるいはポリエ
ステルフィルムなどから選択して用いることができる。

【００１４】かかるマスキングフィルムは、スパッタリ
ング中にフィルム基板ごとＩＴＯプロセス制御のための
可視光線透過率を測定するために、できるだけ透明性に
優れたものが好ましいが、選択の基準として可視光線で
のヘイズ値が５％以下であることが好ましい。また、か
かるマスキングフィルムの剥離力は軽いことが好まし
く、例えば５０ｇ／ｃｍ以下であること、及び弱粘着材
の層から液晶パネル製造プロセスで害のあるアルカリ金
属イオンや有害な有機添加物を含んでいないことが好ま
しい。

【００１５】また、マスキングフィルムを貼りつけたま
ま真空プロセスにかかるフィルム基板を投入するため
に、気泡などの巻き込みがあると、真空中で大きく膨ら
みスパッタリングプロセスの障害となるため、フィルム
基板とマスキングフィルムは均一な圧力で気泡などの巻
き込みができないように貼り合わせておくことが好まし
い。

【００１６】なお、得られる透明導電性薄膜の特性は、
スパッタリングの条件設定とＩＴＯターゲットの材質に
よってほぼ決定されてしまう。ＩＴＯターゲットとして
は種々のインジウム−スズ酸化物の混合比率の材料が市
販されているが、材料の安定性の観点からはスズが５〜
１５ｍｏｌ％インジウムに混合されたインジウム−スズ
酸化物をターゲットとして用いることが好ましい。スズ
の量を増加させると、透明導電性薄膜の安定性つまり環
境安定性は増加するが可視光線透過率は低下する傾向が
見られる。また、スズの増加にともなって耐エッチング
性も向上する。これらの観点から、可視光線透過率を良
好にする場合にはスズが５ｍｏｌ％含有される材料を、
また耐環境性を良好にする場合にはスズが１０ｍｏｌ％
含有される材料をターゲットとして用いることが好まし
い。

【００１７】またＩＴＯターゲットとした場合にはその
ターゲットの充填度、つまりＩＴＯの真の密度を１立方
ｃｍ当たり７．１５ｇとした場合に対する、相対密度の
比（充填度（％）＝相対密度／真の密度×１００）が、
得られるＩＴＯ透明導電薄膜の特性とスッパタリングの
効率に影響を与える。充填度は高い方が、単位時間当り
のスパッタリング速度は向上し、かつ特性の安定したＩ
ＴＯ透明導電薄膜を得ることが可能となるが、反面ター
ゲットの欠け等による異常放電の発生等の頻度の高まり
と、ターゲット価格の高価格化という経済的なデメリッ
トを有している。これらの観点から少なくともターゲッ
トの充填度は８５％以上が好ましく用いられる。そして
さらに安定性の観点と信頼性の点では９０％以上の充填
度が特に好ましく、９３％以上であればさらにより好ま
しく用いることができる。そして充填度の高いＩＴＯタ
ーゲットを得る方法としてはホットプレス法とコールド
プレス法の２つの方法があるが、本発明の目的からはど
ちらの方法でも好適に用いることができる。

【００１８】そしてこうしたターゲットに投入する電力
は、スッパタリングの速度を決定すると供にカソード周
辺の加熱、ターゲットおよびフィルム基板の温度等を決
定する因子となる。投入電力を定量的に把握するため
に、本発明においてはターゲットの総面積で投入電力を
割った値を投入電力密度と定義する。ここでの総面積と
はターゲットのスパッタされる面の長辺と短辺の積であ
る。厳密にはターゲット内に形成されるエロージョンの
面積で規格化すべきであるが、エロージョンの面積は時
間と供に立体的要素を含めて変化するために、かえって
誤差を招きやすいこととターゲットの使用効率の経済的
見地からエロージョンサイズにできるだけ近いサイズの
ターゲットが選ばれるのが通例であることから、この投
入電力密度は略的を得たパラメーターとなる。

【００１９】本発明においてこの投入電力密度は、少な
くとも１平方ｃｍ当たり０．５Ｗ以上を投入することが
スパッタリングの速度と得られるＩＴＯの膜質の点から
好ましく、上限値としてはターゲットとバッキングプレ
ートとの貼り合わせ状態、冷却効率、バッキングプレー
トの受ける応力と機械強度のバランス、カソードの冷却
効率と構造およびスパッタリングされたＩＴＯが積層さ
れるフィルム基板の冷却効率で決定されるべきである
が、通例として１平方ｃｍ当たり６Ｗ以下の投入電力で
用いられることが好ましく、一般的には１平方ｃｍ当た
り４Ｗ以下の投入電力密度で使用されることが好まし
い。

【００２０】またターゲットの厚さは、スパッタリング
時の使用効率と投入電力による熱衝撃による割れの発生
とバッキングプレートにかかる冷却水の水圧による割れ
の発生のバランスにより選ばれるべきであるが、使用効
率の観点からは厚い方が好ましく、割れを防ぐ点からは
薄い方が好ましい。これらのバランスをとって最低限の
厚さとして５ｍｍ以上の厚みのターゲットを用いること
が好ましい。ターゲットの冷却水の配管の工夫及びバッ
キングプレートの強度及びターゲットの製造上の均一性
が十分に確保される場合にはターゲットの厚みは８ｍｍ
以上が使用効率の点から好ましく用いることができる。
ただし、ターゲット成形の観点と機械強度の観点から最
大でも１２ｍｍ以下の厚みが好ましい範囲である。

【００２１】また、本発明で使用されるターゲットのサ
イズであるが、フィルムの幅方向に対しては、十分なサ
イズの余裕を有するターゲットを用いることが好まし
い。ターゲットのサイズを大きくすることは、経済的な
点からは好ましいことではないが、フィルムの幅方向の
特性の均一性を確保する点からはできるだけ大きなサイ
ズのターゲットを用いることが好ましいが、少なくとも
フィルムの幅の長さよりも４０ｃｍ以上長いターゲット
を用いることで好適な幅方向のＩＴＯ膜厚の均一性と特
性の均一性を得ることができる。この場合其々のフィル
ムの端部よりも２０ｃｍ以上づつターゲットの方が長い
ことを意味している。幅方向のより均一な特性を得る目
的で、ターゲットとフィルム基板との間にスパッタリン
グされた粒子の分布を規制するマスクを設けてさらに膜
厚分布の均一性を高めることも可能である。

【００２２】ターゲットのフィルム走行方向のサイズは
大きい方が、スパッタリング速度を向上させるためには
好ましいが、ターゲットにかかる前記応力やスパッタ中
にフィルムを保持するクーリングドラム直径との相関に
よる、斜めスパッタリング成分との相関及びターゲット
の経済的利用率の観点から４０ｃｍ以下であることが好
ましい条件である。

【００２３】この様なサイズの関係を有するターゲット
とフィルム幅を用いることにより、幅方向の膜厚均一性
と特性の安定性が、ターゲットとフィルム基板間に挿入
するマスクの開口率を大きく設定しても、また複雑な形
状の開口部を有するマスクとせずに達成可能となり、結
果として付着効率などのターゲット利用率を逆に高める
ことができる。

【００２４】なお、ターゲットのサイズがフィルムの幅
にしたがって大型化する場合には、ターゲットは必ずし
も１枚で形成されていなくともかまわない。つまり小さ
なサイズのターゲットをスパッタリング圧力の放電可能
ギャップ以下の隙間を持たせてで敷きつめることによ
り、いかなるサイズのターゲットも作成することができ
る。ターゲットは一般にバッキングプレートと呼ばれる
支持板に低融点金属材料を以て貼り合わせて使用される
が、支持板には無酸素銅の加工されたものあるいは燐青
銅の加工されたものが用いられ、低融点金属材料として
は金属インジウムを成分として含有する材料を用いるこ
とができる。

【００２５】ところで、スパッタリングターゲットをス
パッタリングする際に一般的にマグネトロンカソードが
使用される。マグネトロンカソードは磁場によりプラズ
マをターゲット近傍に綴じ込め、有効なスパッタリング
速度を生みだすと供に、基板への電子衝撃を弱め基板上
に形成されるスパッタリング薄膜の特性を劣化させない
役割を有している。

【００２６】一般的に磁場強度をあげるとプラズマの閉
じ込めが強くなり、ターゲットのエロージョン領域が狭
まる。磁場強度が下がるとターゲットのエロージョンが
拡大するが、反面プラズマの空間領域への拡大により基
板に与えるプラズマダメージの影響が無視できなくな
る。ターゲットエロージョン面積は直接的には、スパッ
タリング速度とターゲットの有効利用率に関係してお
り、磁場強度の設定は膜特性とスパッタリングの経済性
に大きな影響を与える。

【００２７】これらはカソードの設計、特にカソードの
磁気回路の設計によって決定されるが、本発明において
は、今まで記したＩＴＯターゲットのサイズと材料特性
と併せて、カソードの磁場強度の好ましい範囲を例示し
ておく。磁場強度の測定方法は使用前の５ｍｍ厚のター
ゲットを設定した上で、そのターゲットのエロジョン中
心部位置でのターゲットに接した部位の水平磁界を、ガ
ウスメーターで測定して２８ｍＴ以下であることが好ま
しく、下限として１０ｍＴ以上であることが好ましい。

【００２８】スパッタリング時にスパッタゾーンを通過
するフィルム基板はプラズマによる熱輻射により表面温
度が上昇する。この現象を緩和するためには、クーリン
グドラムによりスパッタ中のフィルム基板を保持しつ
つ、フィルム基板のＩＴＯ薄膜を形成する側とは反対の
面から、フィルム基板の冷却を実施することが好まし
い。フィルム基板の温度が上昇すると、フィルム基板の
表面性などに悪影響がでると供にフィルムからの急激な
脱ガス等によりスパッタ条件の維持が困難になる場合が
ある。また、基板温度が上昇するとスパッタリングされ
たＩＴＯ薄膜に結晶化等の現象が生じてしまう怖れがあ
る。

【００２９】すなわち、ガラス基板の場合には結晶化し
たＩＴＯ薄膜が好ましく用いられるが、フィルム基板の
ようにフレキシブルな基板にＩＴＯ薄膜を形成して液晶
基板として利用する場合には、結晶化したＩＴＯよりも
アモルファス状態のＩＴＯであることが好ましい。一般
にＩＴＯを結晶化させるとフレキシビリティが不足し、
折り曲げ等のパネル組立工程での断線率が上昇する。こ
の場合に結晶化とは、ＩＴＯが完全に結晶化している場
合のみならず、部分的に微結晶がアモルファスのＩＴＯ
の中に混在して存在する場合も含められる。

【００３０】これらの結晶化を防止するためには、基板
温度の上昇を防止する必要がありそのためには、スパッ
タリング中に基板を冷却する機能を有するクーリングド
ラムの温度を温度を８０℃以下に設定する必要がある。
これらの条件は、クーリングドラム中に流す冷却水の温
度を８０℃以下に設定するすることによって達成するこ
とができる。

【００３１】スパッタリング中の厳密なフィルム基板の
表面温度は測定が不可能であり、擬似的にクーリングド
ラムの温度をフィルム基板の温度として定めるものとす
る。また、フィルムの基板温度は、投入電力によっても
影響を受けるため、総合的なスパッタリング機器の固有
特性も含めて考慮に入れれば、スパッタリング中のクー
リングドラムの温度は、スパッタリングされるＩＴＯ薄
膜が結晶化しない範囲として定めることが正しい表現で
あり、代表的な数字として８０℃と定めておくものとす
る。

【００３２】なおＩＴＯ薄膜の結晶化の評価はスパッタ
リングされたＩＴＯ薄膜を有するフィルム基板を、フィ
ルム基板のみ溶解しＩＴＯを溶解しない溶媒（例えばメ
チレンクロライドなど）に浸積してフィルム基板を溶解
せしめ、分離されたＩＴＯ薄膜をメッシュですくいあげ
て、透過型の電子顕微鏡で観察することにより判断され
る。あるいは、確認のためにＸ線デフラクトメーターで
判断することも可能であるが、ＩＴＯ薄膜が非常に薄い
場合、例えば２０ｎｍ以下とか、結晶化の程度が低い場
合には十分なＳ／Ｎが採れないので、透過型電子顕微鏡
での観察を実施して判断することが好ましい。

【００３３】ところで前述のスパッタリングのカソード
は、クーリングドラムの直径にもよるが、スパッタリン
グの効率を向上させる場合には１基のみならず複数個の
カソードを配置して利用することもできる。かかる場合
には、各々のカソードが個別に独立に制御可能なように
ガス配管系と電源を設定しておく必要がある。通常の配
置を考えた場合にはクーリングドラムに対し其々９０度
の角度をおいて３基の配置が少なくとも可能である。

【００３４】ＩＴＯのスパッタ条件を制御するために
は、スパッタ投入電力、スパッタリング圧力、導入ガス
量、フィルム基板温度スパッタリング導入ガス量中の酸
素濃度及びスパッタリングターゲット上の磁場強度等を
制御する必要がある。また外乱として、連続的に供給さ
れるフィルムに含まれる空気及び水分等の影響を排除し
て連続的に最適なスパッタリング条件を維持する必要が
ある。

【００３５】これらの条件からスパッタリングの状態を
常にモニターする必要がある。モニターするパラメータ
ーとしては、ＩＴＯ膜厚、光透過率及び電気導電性が考
えられる。ＩＴＯターゲットのスパッタ特性としては投
入電力を一定に保てば略一定の状態が保たれるために、
多少の膜厚のバラツキを許容すれば連続的にある範囲の
なかに収めることが可能であり、膜特性として重要な可
視光線透過率と電導電性つまり抵抗値がモニターできれ
ばプロセスを連続的に安定に最適範囲のなかに制御する
ことができる。この際に、フィードバックをかけるスパ
ッタリング制御因子としては、スパッタリングガス流量
あるいはスパッタリングガス中の酸素濃度であり、マス
フローメーターによりこれらのパラメーターは制御する
ことが可能である。

【００３６】その際に、かかるモニターの結果を有効に
フィードバックするためには、ＩＴＯターゲットにスパ
ッタリングガスを供給する配管系において、マスフロー
メーターをＩＴＯターゲットのフィルム幅方向の一定区
間毎に独立して設置する。そしてマスフローメーターを
用いて各区間毎に独立に、スパッタリングガスとしての
アルゴンと酸素の混合ガスの流量と酸素濃度を制御する
ことが好ましい。これらはある程度の試行錯誤によっ
て、スパッタリング装置の特性とカソードの固有特性を
考慮しながら設定する必要がある。

【００３７】スパッタリングガスは一般的なアルゴンと
酸素の混合ガスを利用するが酸素の混合比として、０．
１％オーダーのレベルの酸素濃度を制御する機能がある
ことが好ましい。

【００３８】またスパッタリング中のＩＴＯ導電薄膜が
積層されたフィルム基板の可視光透過率の測定装置とし
ては種々の構成が考えられるが、まずモニターを設置す
る場所としてスパッタリングゾーンの最も近い場所でフ
ィルムがモニターされることが、フィードバックの効率
から言って好ましい。一般的にはクーリングドラムから
剥離されたフィルムがワインダーに向かって走行する部
分に設置することが好ましい。

【００３９】モニターに使われる構成としては、光源と
特定波長を透過するバンドパスフィルター及び光強度を
計測するセンサーがあれば基本的には機能を満足させる
ことができる。市販の部材を利用する場合には例えば大
塚電子（株）製の商品名ＰＨＯＴＡＬ−ＭＣＰＤ−１０
００等を使用すれば任意の波長領域での連続的な測定が
可能であり、好適に利用することができる。かかる装置
を利用する場合には、あらかじめフィルム基板の可視光
線透過率を計測しておき、ＩＴＯ積層後の可視光線透過
率と比較することにより、間便にプロセス制御を実施す
ることができる。

【００４０】また、抵抗値のモニターの方法としては、
よく知られる非接触の抵抗値モニターである渦電流によ
る抵抗値モニターあるいは、触針式とか導電性のロール
を保有する接触式の抵抗値モニターを利用することがで
きる。これらを使用する際にはフィルムの幅全体からの
抵抗値を測定することになるために、あらかじめ切りだ
して測定される表面抵抗値Ω／□との相関を十分に把握
しておく必要がある。

【００４１】これらのモニターの状態をスパッタリング
中計測記録機に接続して連続的にあるいは間歇的にモニ
ターを実施することにより、スパッタリングの状態が酸
化側にあるのか還元側にあるのかを把握することが可能
となり、スパッタリングガス流量あるいはスパッタリン
グガス中の酸素濃度を微妙にフィードバックさせること
により、常に最適なスパッタリング状態の維持が可能で
ある。

【００４２】かかる、スパッタリング状態のモニターの
ためには最低限フィルムの幅方向のセンター位置でのモ
ニターが必要であるが、フィルムの幅が広くなった時に
は少なくとも可視光線透過率モニターはフィルムの幅方
向に３０ｃｍ以下の間隔で配置してフィルムの幅方向の
均一性をモニターすることが好ましい。

【００４３】ＩＴＯターゲットに接続してスパッタリン
グの電力を供給する電源としては直流電源を用いること
が好ましい。しかるに、直流電源を用いたスパッタリン
グを実施すると、ＩＴＯターゲットの表面に発生するウ
ィスカーあるいはノジュールといった突起の発生と、Ｉ
ＴＯターゲットの表面上体の変化に起因した異常放電を
発生しやすい。小さな異常放電はトラブルの主因とはな
らないが、アークを伴うような大きな異常放電は、時に
はターゲット表面を破壊したりスパッタされた薄膜が形
成されているフィルム表面に異常な突起上の付着物を生
じさせたりする。このため、直流電源には異常放電防止
機能を備えた電源を使用することが好ましい。

【００４４】スパッタリングされて形成されたＩＴＯ透
明電極は液晶表示パネル用途に使用される場合には、種
々の要求特性がある。前述のようにＩＴＯ薄膜が、結晶
化していないこと、すなわち結晶を全く含まないアモル
ファス構造を有していることは、その一つであるが、信
頼性の点でＩＴＯ薄膜の抵抗値変化も重要なパラメータ
ーとなる。

【００４５】ＩＴＯ薄膜は一般的によく知られるように
ｎ型半導体の性質を有しており、導電性をつかさどるキ
ャリアーは電子がその役割を果たしている。キャリアー
である電子を形成する源はドーピングされているスズと
スパッタリング中にＩＴＯ薄膜中に形成される酸素欠陥
がその大きな供給源といわれている。

【００４６】そしてＩＴＯ薄膜の抵抗値の変化はアモル
ファス薄膜の場合には酸素欠陥の量、つまり薄膜が酸化
過剰状態にあるのか、過還元状態にあるのかによって大
きく異なることになる。しかるに信頼性の高いＩＴＯ薄
膜とは、抵抗値変化の少ないＩＴＯ薄膜のことであり、
評価方法としては表面抵抗値を測定する方法に準じてサ
ンプルを切りだし、銀ペイントで対向する両辺に測定電
極を形成し初期の抵抗値をΩ／□の単位で測定し、然る
のち１３０℃に加熱されたオーブン中で４時間の熱処理
を施し、同様の方法で処理後の抵抗値をΩ／□の単位で
測定する。処理後の抵抗値を初期の抵抗値で割った値が
０．８〜１．５倍の範囲に入っていることが、液晶表示
パネル用フィルム透明電極として信頼性が高いＩＴＯ薄
膜ということができる。

【００４７】これは本来であればＩＴＯ薄膜のキャリア
ー密度とキャリアー移動度と酸素の化学量論数で定義す
べきであるが、ＩＴＯの導電機構は複雑であり一義的に
上記パラメーターでＩＴＯ薄膜の物性を説明し定義する
ことは困難である。上記の様に信頼性に優れた抵抗値変
化の少ないＩＴＯ薄膜は、スパッタリングプロセスにお
いてＩＴＯ薄膜の膜厚、可視光線透過率および抵抗値に
よって、酸化還元状態を制御し最適化を図ることによっ
て達成されるものである。

【００４８】このことは使用するスパッタリング装置の
固有特性と使用するターゲットの材料物性およびスパッ
タリング条件が複雑に絡み合って決定されており、ＩＴ
Ｏスパッタリングプロセスの十分な理解と多少の試行錯
誤によって最適制御パラメーターの決定が可能となり、
その結果として信頼性に足るＩＴＯ薄膜が形成できるこ
とを意味している。その得られた最適条件を継続して実
施することにより、連続的なフィルムに大面積にわたっ
て均一なＩＴＯ薄膜が初めて形成可能となり、そのため
には最適プロセスの維持のために可視光線透過率と抵抗
値にモニターによって、プロセス制御パラメーターであ
るスパッタリングガス流量あるいはスパッタリングガス
中の酸素濃度を最適制御し長時間にわたって、最適なス
パッタリング条件を維持することが初めて可能となるわ
けである。

【００４９】かかるＩＴＯ薄膜は表面抵抗値を決定する
比抵抗も重要な特性となる。この特性としては７００μ
Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。比抵抗値がこの値
より大きいことはＩＴＯ薄膜の特性が最適条件よりずれ
ていることを示唆しており、下限値としてはＩＴＯがア
モルファス薄膜の場合には３００μΩ・ｃｍ以下とはな
り得ない。この範囲でできるだけ小さな比抵抗値を実現
するようにプロセスを制御する必要がある。

【００５０】ＩＴＯ薄膜が、前述のように結晶化してい
ないことは、液晶パネルとして実装段階での断線率の低
減と接続および信頼性の向上に効果があるのみならず、
液晶パネルとして利用する際にパターニング工程のエッ
チングの切れ味の良さおよびエッチング残査の低減に有
効である。エッチング性の良さの評価としては、塩化第
２鉄：塩酸：水＝１：１：１０の水溶液にＩＴＯ薄膜付
きのフィルム基板を浸積し、１分後には完全溶解してい
ることなどで評価することができる。一般的に結晶化し
たＩＴＯ薄膜よりもアモルファスのＩＴＯ薄膜の方がエ
ッチングされやすい特性がある。この結果、エッチング
後もエッチング残査の殆ど無い良好なエッチング特性を
有するＩＴＯ薄膜を得ることができる。

【００５１】またかかる液晶表示パネル用フィルム透明
電極を液晶パネル組立プロセスに採用する場合には、Ｉ
ＴＯ薄膜側の面を凸にカールした基板であることが好ま
しい。ＩＴＯ薄膜側の面を凸にカールすることはＩＴＯ
薄膜が圧縮応力を受けていることを意味しており、引っ
張り応力を受けているＩＴＯ薄膜よりも耐クラック性が
高く断線などのトラブルが生じにくく、より好適に液晶
表示パネル基板として用いることができる。ＩＴＯ薄膜
を凸にしてカールするフィルム基板は使用するフィルム
基板の、熱膨張率、熱収縮率と湿度膨張率などを考慮す
る必要はあるが、主にスパッタリングプロセスのスパッ
タリングガス圧で制御することができる。

【００５２】

【実施例１】ビスフェノール成分がビスフェノールＡだ
けからなる平均分子量３７０００のポリカーボネート樹
脂（帝人化成（株）製の商品名「Ｃ−１４００」）をメ
チレンクロライドに２０重量％溶解した溶液をダイコー
ティング法により厚さ１７５μｍのポリエステルフィル
ム上に流延させ、然る後乾燥炉を通過せしめて残留溶媒
が１２重量％近くになった時、ポリエステルフィルムか
ら剥離せしめて温度１２０℃の乾燥炉中で、縦横の張力
をバランスせしめて残留溶媒が０．１３％になる迄乾燥
させた。得られたフィルムの厚みは１０２μｍであり幅
方向の膜厚ムラは±３μｍであった。フィルムのヘイズ
値はヘイズメーターの測定値で０．５％であった。

【００５３】寸法安定性は１２０℃１時間の熱処理後は
０．０３％であり、１５０℃３０分の熱処理後は０．０
８％であった。５９０ｎｍにおけるリターデイション値
は幅方向で８±２ｎｍであり、フィルムの走行方向にむ
いた遅相軸のバラツキは±８度であった。

【００５４】かかるフィルム上にプライマー層として信
越化学製の商品名「ＰＣ７Ａ」をメチルイソブチルケト
ンと酢酸ｎブチルが１／１の混合溶媒で希釈した塗液を
用い、バリアーコート層としてポリビニールアルコール
樹脂（クラレ製の商品名「ＰＶＡ−１１７」）を十分に
熱水で洗浄して、不純物として含有される酢酸ソーダを
ｐｐｍレベルまで除去した後、精製水に溶解した塗液を
用い、プライマーはマイヤーバーコーターで、バリアー
コートはリバースロールコーターで連続的に塗工乾燥せ
しめ、其々厚さが０．５μｍと３μｍのプライマー層と
バリアーコート層をポリカーボネートフィルム上に積層
せしめた。かかるバリアーコート層の上に、日本精化製
の商品名「ＮＳ−２４５１」ハードコート剤をイソプロ
ピルアルコールで希釈した塗液を用いてリバースロール
コーターで塗工乾燥せしめて厚さ８μｍのハードコート
層を形成した。コーターでの乾燥条件はプライマー層、
バリアー層とハードコート層乾燥温度は其々１３０℃、
１３０℃と１３５℃である。かかる工程を其々２度繰り
返すことにより。ポリカーボネートフィルムの両側にプ
ライマー層、バリアー層とハードコート層の積層構成を
作成した。

【００５５】得られた積層体の一方の面にサンエー化学
製の商品名「ＰＡＫ２」をラミネートした。ラミネート
が均一になるようにラミネーターのラミネートロールを
４０℃に加熱して気泡を巻き込まないようにラミネート
した。ラミネートされたフィルム基板の可視光線全光線
透過率は９０％であった。

【００５６】ラミネートされたフィルムの反対面にプラ
イマー層として日本曹達製の商品名「アトロンＮＳｉ」
をイソプロピルアルコールで希釈して、マイクログラブ
アコーターを用いて塗工乾燥せしめて厚さ６０ｎｍのプ
ライマー層を形成した。かかるプライマー層上に透明導
電薄膜であるインジウムースズ酸化物薄膜層を形成し
た。インジウム−スズ酸化物薄膜層はフィルムの連続ス
パッタ装置に、かかる処理済みのフィルムをセットし
１．３ｍＰａの圧力迄排気した後、アルゴン／酸素＝９
８．５／１．５の混合比の混合ガスを導入し０．２７Ｐ
ａの圧力でスパッタリングを行なった。

【００５７】スパッタリングターゲットは、三井金属鉱
山製のインジウム／スズ＝９０／１０モル比で充填度が
９０％のインジウムースズ酸化物ターゲットを用いて投
入電力密度を１平方ｃｍ当たり１ＷのＤＣスパッタリン
グを行なった。基板温度は６０℃に設定し、得られるＩ
ＴＯ薄膜の膜厚が２５ｎｍになるようにフィルム速度を
設定した。ターゲットはひとつのクーリングドラムに対
して３個配置可能となっているが、本実施例において
は、ＩＴＯターゲットを１基のみセットして動作させ
た。接続したＤＣ電源はアドバンストエナジー社製の商
品名「ＤＣマグネトロンドライブＭＤＸ−１０」と異常
放電防止のための商品名「ＳＰＡＲＣ−ＬＥ」を所定ど
おり設定した。

【００５８】可視光線透過率測定には大塚電子製の商品
名「ＰＨＯＴＡＬ，ＭＣＰＤ−１０００」をフィルムの
幅９０ｃｍに対して幅方向に検知ヘッドを３０ｃｍおき
に３個セットした。抵抗値を検出するヘッドは通常の４
端子の検出ヘッドをフィルムの幅方向のセンター位置に
セットした。４端子ヘッドを用いるとフィルムの走行時
には抵抗値の測定は不可能であるがフィルムを停止させ
４端子ヘッドを上げ下げすることで測定は可能である。

【００５９】ターゲットのサイズは、フィルムの幅方向
に１５０ｃｍでありフィルムの走行方向に２５．５ｃｍ
であり、ターゲットの厚みは使用前に８ｍｍである。タ
ーゲットは同一サイズの分割された８枚のターゲットを
バッキングプレート上で接合したタイプである。

【００６０】スパッタの経過とともに透過率モニターの
値が上昇し、抵抗値も低下する傾向が見られたために、
スパッタリングのガス流量は初期値の８００ｓｃｃｍを
維持させたまま酸素濃度の絞り込みを段階的に実施した
結果スパッタ終了時のスパッタガス中のアルゴン／酸素
＝９８．８／１．２であった。

【００６１】長さ方向に４５０ｍ連続してスパッタした
結果、得られたＩＴＯ薄膜の特性は、膜厚が２５ｎｍ±
８％の範囲に、可視光線透過率（５５０ｎｍ）が８５％
±２％の範囲に、初期抵抗値が２４０Ω／□±２５Ω／
□の範囲に入っており特性の均一性が非常に高かった。

【００６２】スパッタ開始直後、中間部とスパッタ終了
部の３箇所を切りだして初期抵抗値を計測後１３０℃で
４時間の熱処理を実施した結果抵抗値の変化は、其々
１．２１，１．３０，１．１９であった。また得られた
ＩＴＯ薄膜を透過型の電子顕微鏡サンプルとして観察し
た結果全体がアモルファス構造であることが確認され
た。得られたフィルムはＩＴＯ薄膜側を凸にカールして
おり、１０ｃｍ角のサンプルでの最大カールは約１２ｍ
ｍであった。

【００６３】所定のエッチング液である塩化第２鉄：塩
酸：水＝１：１：１０の溶液に浸積した場合に３０秒間
で完全に溶解したことが、インジウムを目的元素とした
蛍光Ｘ線法にて確認された。

【００６４】

【実施例２】藤森工業（株）製の商品名「アモレックス
ＡＭ３５００」を基板として用い、スパッタリングター
ゲットのインジウム／スズ＝９５／５モル比で充填密度
が９２％のインジウム−スズ酸化物ターゲットを用いる
以外は、実施例１と全く同様のスパッタリングプロセス
でＩＴＯ薄膜を連続的に形成した。「アモレックスＡＭ
３５００」にはマスキングフィルムが基板の一方の面に
貼り合わされており、反対の面にＩＴＯ薄膜を形成し
た。フィルム基板の幅は９００ｍｍであり、長さは４０
０ｍであった。

【００６５】スパッタリング時の傾向も実施例１と同様
な、時間とともに透過率が上がってゆく傾向を示し、抵
抗値が下がる傾向にあったためスパッタリングガス中の
酸素濃度を絞る操作を段階的に実施した結果最終的には
スパッタガス中のアルゴン／酸素＝９８．７／１．３で
あったスパッタリング中の制御も実施例１と同様に実施
した結果以下の特性を有するＩＴＯ薄膜を有効幅８８０
ｍｍ、長さ３５０ｍにわたって略均一な特性で得ること
ができた。

【００６６】すなわちＩＴＯ薄膜膜厚＝３４ｎｍ±８
％、表面抵抗値＝１８０Ω／□±２０Ω／□、比抵抗値
＝６２０μΩ・ｃｍ以下、可視光線透過率＝８４％±１
％（全光線透過率）、加熱抵抗値変化＝１．０５〜１．
２８（１３０℃ ４時間）、薄膜構造＝アモルファス構
造、カール＝８ｍｍ以下（ＩＴＯ薄膜面凸）、エッチン
グ特性＝４０秒間で完全溶解。

【００６７】

【発明の効果】本発明は以上詳述したように、光学特
性、機械特性、電気特性及び信頼性に優れ、良好な表示
品位を有するフィルム液晶表示パネルを実現する液晶表
示パネル用フィルム透明電極を、均一性良く、大面積に
わたって連続的に製造することができる。

【００６８】すなわち液晶表示パネル用に用いられるフ
ィルム透明電極を、連続的に均一な特性を有するように
スパッタリングプロセスを制御することにより、液晶表
示パネル用フィルム透明電極として信頼性、エッチング
性およびプロセス作業性に優れた特性を有するフィルム
基板を大面積で、ガラス基板に対して十分にコスト競争
力のある方法手段で得ることができる。

【００６９】かかる優れた特性を有する該透明電極は液
晶表示装置はもちろんのこと、透明面発熱体、アナログ
入力タッチパネル及び有機ＥＬ用透明電極等に利用する
ことができる。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＴＯ（すなわちインジウム−スズ酸化
   物）の透明導電性薄膜を、フィルム基板上にスパッタリ
   ングにより形成することで、液晶表示パネル用のフィル
   ム透明電極を製造する方法において、フィルム基板を連
   続的に走行させる機構を有するスパッタリング装置を使
   用し、スパッタリングターゲットとしてのＩＴＯターゲ
   ットに接続した直流電源から直流電力を供給して、膜厚
   が１０〜１６０ｎｍあるいは表面抵抗値が１０〜５００
   Ω／□であるＩＴＯ薄膜を、膜厚分布が±１０％以内、
   かつ表面抵抗値分布が±１５％以内、さらに可視光線透
   過率分布が±３％以内の特性を有するように、ＩＴＯ薄
   膜とフィルム基板を対象に、可視光線透過率と抵抗値を
   モニターして、スパッタリングガス流量あるいはスパッ
   タリングガス中の酸素濃度のいずれかを制御しながらス
   パッタリングを継続させて、ＩＴＯ薄膜を連続的に形成
   することを特徴とする液晶表示パネル用フィルム透明電
   極の製造方法。
2. 【請求項２】 フィルム基板のＩＴＯ薄膜を形成する側
   とは反対の面に、真空中のフィルム走行を滑らかにする
   機能を有するマスキングフィルムを貼り合わせたまま、
   スパッタリングすることを特徴とする請求項１記載の液
   晶表示パネル用フィルム透明電極の製造方法。
3. 【請求項３】 ＩＴＯターゲットとしてはＩＴＯの充填
   度が９０％以上である物を用い、ターゲット全面積に対
   する直流電源からの投入電力密度を１平方ｃｍ当たり
   ０．５Ｗ以上でスパッタリングすることを特徴とする請
   求項１〜２のいずれかに記載の液晶表示パネル用フィル
   ム透明電極の製造方法。
4. 【請求項４】 ＩＴＯターゲットとしては使用前の厚み
   が５ｍｍ以上である物を用いることを特徴とする請求項
   １〜３記載のいずれかに記載の液晶表示パネル用フィル
   ム透明電極の製造方法。
5. 【請求項５】 ＩＴＯターゲットとしては、スパッタリ
   ングされるフィルム基板の幅よりも、幅が４０ｃｍ以上
   広い物を用いることを特徴とする請求項１〜４記載のい
   ずれかに記載の液晶表示パネル用フィルム透明電極の製
   造方法。
6. 【請求項６】 ＩＴＯターゲットとしては、フィルム走
   行方向の長さが４０ｃｍ以下の物を用い、ＩＴＯターゲ
   ット上で測定されるスパッタリングエロージョン中心部
   の水平方向の磁界を２８ｍＴ以下の条件にしてスパッタ
   リングすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに
   記載の液晶表示パネル用フィルム透明電極の製造方法。
7. 【請求項７】 スパッタリング中はフィルム基板のＩＴ
   Ｏ薄膜を形成する側とは反対の面に、温度制御を行うた
   めのクーリングドラムを接触させ、かつクーリングドラ
   ムの温度は８０℃以下にすることを特徴とする請求項１
   〜６のいずれかに記載の液晶表示パネル用フィルム透明
   電極の製造方法。
8. 【請求項８】 マスフローメーターをＩＴＯターゲット
   のフィルム幅方向の一定区間毎に独立して設置し、マス
   フローメーターを用いて各区間毎に独立に、スパッタリ
   ングガスとしてのアルゴンと酸素の混合ガスの流量と酸
   素濃度を制御することを特徴とした請求項１〜９のいず
   れかに記載の液晶表示パネル用フィルム透明電極の製造
   方法。
9. 【請求項９】 スパッタリングされたＩＴＯ薄膜の透過
   率をモニターする可視光線透過率測定機を、フィルム基
   板の幅方向に３０ｃｍ以下の間隔で配置して、フィルム
   の幅方向の状態をモニターすることを特徴とする請求項
   １〜８のいずれかに記載の液晶表示パネル用フィルム透
   明電極の製造方法。
10. 【請求項１０】 ＩＴＯターゲットに接続する直流電源
    としては、スパッタリングの際の異常放電発生を抑制す
    る機能を備えた物を用いるを特徴とする請求項１〜９の
    いずれかに記載の液晶表示パネル用フィルムの製造方
    法。
11. 【請求項１１】 ＩＴＯ薄膜としては、結晶を全く含ま
    ないアモルファス構造を有し、１３０℃で４時間の熱処
    理を施したときに表面抵抗値の変化が熱処理前の初期抵
    抗値の０．８〜１．５倍になる物を、スパッタリングに
    よって形成することを特徴とする請求項１〜１０のいず
    れかに記載の液晶表示パネル用フィルム透明電極の製造
    方法。
12. 【請求項１２】 ＩＴＯ薄膜としては、比抵抗値が７０
    ０μΩ・ｃｍ以下であり、かつ塩化第２鉄と塩酸と水の
    溶液（塩化第２鉄：塩酸：水＝１：１：１０）に浸積し
    た際に１分間以内に完全溶解する物を、スパッタリング
    によって形成することを特徴とする請求項１〜１１のい
    ずれかに記載の液晶表示パネル用透明電極の製造方法。
13. 【請求項１３】 液晶表示パネル用透明電極がＩＴＯ薄
    膜側を凸にしてカールするように、ＩＴＯ薄膜を形成す
    ることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の
    液晶表示パネル用透明電極の製造方法。