JPH0874033A

JPH0874033A - 液晶表示用電極

Info

Publication number: JPH0874033A
Application number: JP21008294A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hayashi; 篤林; Kazuo Sato; 一夫佐藤; Hiroyuki Fujita; 浩之藤田; Yutaka Wakayama; 裕若山
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】【構成】透明導電膜からなる電極を有するプラスチック
基板を用いた液晶表示用電極において、該透明導電膜は
Ｇａが添加されたＺｎＯ膜であることを特徴とする液晶
表示用電極。【効果】製造の過程において、酸素ガス、基板加熱が不
要であるとともに、導電性、パターニング性が優れ、基
板に用いるプラスチック材料の制約もない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示用電極に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、以前から計器類等の小
型インジケーターとして広く使用されてきているが、最
近、微細化技術等の進歩によりカラー液晶表示素子の開
発が進み、ブラウン管の問題である表示画面の軽量化、
薄板化を可能にする技術として、最も有望視されてい
る。実際に、小型テレビや携帯用パソコンの画像表示用
には急速に普及してきている。現在のところ、ガラス基
板上に液晶表示素子を作製してパネル化する方法が主で
あるが、最近、ガラス基板に比べて、加工性が容易なこ
と、軽量であること、変形が可能なこと、割れにくいこ
と、安価なことなどからプラスチック基板が注目されは
じめてきている。

【０００３】一方、従来、液晶表示用電極のガラス基板
上に形成する電極用透明導電膜としては、比抵抗が低い
という理由からＳｎが添加されたＩｎ₂ Ｏ₃ （ＩＴＯ）
膜が一般的である。しかし、プラスチック基板にＩＴＯ
膜を用いる場合にはいくつかの課題が発生する。

【０００４】ＩＴＯ膜は高い導電率を得るためには、成
膜時に基板温度を上げる必要があるので、成膜工程が複
雑になるだけでなく、この高い基板温度に耐え得るプラ
スチック材料しか使用できず、適応できる材料に制限が
ある。

【０００５】また、パターニングによる電極作製の際に
透明導電膜のエッチングを行うが、ＩＴＯ膜は化学的安
定性が高いので、エッチング剤としてＦｅＣｌ₂ などの
還元剤を含んだ強酸を用いる必要がある。このため、こ
のような強いエッチング剤に耐え得るプラスチック基板
を使用しなくてはならない。

【０００６】さらにＩＴＯ膜は、成膜温度によって得ら
れる結晶性が異なるために、成膜条件によってエッチン
グ速度が変化したり、成膜後に発生する比較的大きい膜
の内部応力の影響でエッチング速度にばらつきが出たり
して、パターニングのシャープネスが得られにくい。

【０００７】そして、プラスチックに直接ＩＴＯ膜を形
成した場合、基板との密着強度が低いだけでなく、成膜
雰囲気として必要な酸素ガスのプラズマによりプラスチ
ック基板表面が劣化する等の問題があった。

【０００８】これらの問題を克服するためにプラスチッ
ク基板表面に特殊な下地処理を施す手法が検討されてい
る。例えば、プラスチック基板の耐エッチング剤性、耐
水性、ガスバリア性や、ＩＴＯ膜との密着性向上を目的
に、プラスチック基板表面に金属酸化膜を形成し、その
後さらに電極用透明導電膜のＩＴＯ膜を成膜することが
提案されている（特公昭５４−１２６０２号公報）。し
かし、膜構成が複雑になり、製造工程も増加するという
問題が予想される。

【０００９】ところで、ＩＴＯ膜は、高価なＩｎが主成
分であることから材料コストが高く、可能ならば他の安
価な透明導電膜への転換が望まれている。ＩＴＯ膜以外
の透明導電膜としてはＺｎＯ膜、ＳｎＯ₂ 膜が知られて
いる。

【００１０】ＺｎＯ膜は低温成膜では比抵抗が高いた
め、低抵抗化を目的にＡｌ、Ｉｎ、Ｂ等の添加が試みら
れているが、１×１０^-3Ωｃｍ程度の比抵抗しか得られ
ていない。そこで、透明性、導電性を向上させることを
目的に、成膜後に真空中での熱処理を施す方法もある
が、製造工程が複雑になりコストアップにもつながる。
以上の理由からＺｎＯ膜は液晶表示用電極の電極用透明
導電膜として使用は困難と考えられている。

【００１１】また、ＳｎＯ₂ 膜は高導電率を得るために
は基板温度が高いＣＶＤ法を用いる必要があるので、現
在のところ、プラスチック基板上の液晶表示用電極の電
極用透明導電膜への適用は困難と考えられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、基板に用い
るプラスチック材料の制約を受けない液晶表示用電極の
提供を目的とする。また、導電性、パターニング性に優
れ、加工コスト、生産性にも優れた液晶表示用電極の提
供を目的とする。さらに、基板と膜との密着性が高く、
基板表面を劣化させる酸素ガスを用いずに形成可能な液
晶表示用電極の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明導電膜か
らなる電極を有するプラスチック基板を用いた液晶表示
用電極において、該透明導電膜はＧａが添加されたＺｎ
Ｏ膜であることを特徴とする液晶表示用電極を提供す
る。

【００１４】本発明で用いるＧａが添加されたＺｎＯ
（以下、ＧＺＯという）膜は、室温成膜でも結晶性の高
い良質な透明導電膜であるので、従来のＺｎＯ膜で必要
な高透過率、低抵抗を発現するための成膜後の膜の真空
熱処理が不要である。したがって、生産装置を単純化で
きると同時に、加熱によるプラスチック基板へのダメー
ジを回避することができる。そのため、プラスチック基
板の材料としては、ポリエステル、ポリエーテルスルホ
ン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリアリレート
等の汎用プラスチック材料が使用できる。

【００１５】ＧＺＯ膜とプラスチック基板との密着性を
向上させるためにＳｉＯ₂ 等の無機下地処理を施すこと
もできるが、本発明におけるＧＺＯ膜はアルゴン雰囲気
中で成膜できるため、酸素ガスプラズマによる劣化がな
く、プラスチック基板上に直接成膜することもできる。

【００１６】プラスチック基板上に成膜されたＧＺＯ膜
は常温の弱酸液で容易にエッチングできるので、パター
ニング性に優れ、また、パターニングの工程で基板のプ
ラスチックを劣化させることがない。

【００１７】ＧＺＯ膜中のＧａの含有割合は、導電性や
膜の内部応力の点から、ＧａとＺｎの金属原子の総和に
対して０．５原子％以上２０原子％以下が好ましい。

【００１８】ＧＺＯ膜の作成方法は、高周波スパッタリ
ング法、ＤＣスパッタリング法、真空蒸着法、化学気相
成長法、そのほか任意の成膜技術で製造できるが、基板
への密着性が高く、Ｇａ添加量を制御しやすいことから
スパッタリング法を用いて形成することが好ましい。

【００１９】スパッタリング法の場合、原料のターゲッ
トとしては金属、酸化物どちらも成膜可能であるが、本
発明で提供する機能を充分に発揮するためには、Ｇａが
添加されたＺｎＯの焼結体をターゲットとすることが最
も好ましい。

【００２０】ＧＺＯの焼結体は導電性があるので、生産
機として比較的安価なＤＣスパッタリング法によって、
大面積成膜及び７ｎｍ／秒以上の高い成膜速度が実現可
能であり、生産性の向上が期待できる。

【００２１】

【作用】ＧＺＯ膜は低温成膜においてもＩＴＯ膜と同等
以上に低抵抗化できるとともに、不活性ガスのみの雰囲
気で成膜できるので、酸素ガスのような反応ガスが存在
しないために反応の制御の問題がなく、各種特性の安定
した膜形成ができる。

【００２２】このため、成膜時の基板加熱及びプラズマ
化した反応ガスによって、プラスチック基板の透過率等
の種々の特性を劣化させることなく透明導電膜の形成が
可能となる。

【００２３】また、本発明におけるＧＺＯ膜は、パター
ニングの際のエッチング工程で、エッチング溶液として
弱酸溶液が使用できるため、プラスチック基板を腐食さ
せることなく電極をパターニングできる。これらの理由
から本発明のＧＺＯ膜を電極用透明導電膜とした場合、
適応できるプラスチック基板の材料の範囲を広げること
ができる。

【００２４】さらに、成膜方法としてＤＣスパッタリン
グ法を用いた場合には、安価な成膜装置が使用でき、か
つ成膜速度が速くなるため、コストダウンができる。ま
た、原料も、高価なＩＴＯと比較してＺｎＯ系は安価で
あるため、材料費のコストダウンもできる。

【００２５】

【実施例】

［実施例１及び比較例１〜２］３０ｃｍ×２６ｃｍで、
厚み０．４ｍｍのポリカーボネート樹脂基板上に、基板
温度が２５℃と１００℃の場合について、ＤＣスパッタ
リング法により、約３００ｎｍの各種透明導電膜を形成
した。いずれの場合も、得られた透明導電膜の組成は用
いたターゲットの組成とほぼ同一であった。なお、比較
例１においては、基板上に直接成膜すると、膜剥離が生
じたため、下地膜としてＳｉＯ₂ 膜を形成した。

【００２６】このときの成膜条件及び得られた膜の比抵
抗と成膜速度を表１に示す。投入可能な最大電力密度及
び最大成膜速度も測定し、表１に示した。表中に示すタ
ーゲットにおける添加金属の添加割合は、ターゲット中
の全金属原子の総和に対する量である。また、比較例１
におけるスパッタリング雰囲気中のＯ₂ の量は、Ａｒと
Ｏ₂ の総和に対して１体積％である。

【００２７】［実施例２及び比較例３］実施例１及び比
較例１において、基板温度１００℃で成膜されたＧＺＯ
膜及びＩＴＯ膜について、その各透明導電膜上にフォト
リソグラフィ法を用いてパターンを作製し、表２に示し
た各条件でエッチングを行い、その後レジストを除去し
て、各透明導電膜のエッチング速度、パターニング性及
び基板のダメージを調べた。結果を表２に示す。

【００２８】［実施例３〜４及び比較例４〜５］３０ｃ
ｍ×２６ｃｍで、厚み０．４ｍｍのポリカーボネート樹
脂基板上に、ＤＣスパッタリング法により、ＧＺＯ膜、
ＩＴＯ膜、及びＡｌ添加ＺｎＯ（以下、ＡＺＯという）
膜をそれぞれ膜厚約３００ｎｍで成膜した。なお、用い
たターゲットの組成はそれぞれ表１の場合と同じであ
る。基板温度は、ＧＺＯ膜については室温及び１００
℃、ＩＴＯ膜及びＡＺＯ膜については１００℃とした。

【００２９】成膜後、弱酸性エッチング溶液により、所
定の電極形状にパターニングした。この電極付きポリカ
ーボネート樹脂基板でＴＮ型液晶表示用電極を作製し
た。

【００３０】得られた液晶表示用電極について信頼性を
評価するべく、耐熱耐湿試験前後及びＤＣ通電試験前後
の１ｋＨｚにおける容量周波数特性、すなわち比誘電率
ε′、の変化を測定した。また、耐熱耐湿試験前後及び
ＤＣ通電試験前後の交流電流値（μＡ）の変化を測定し
た。該交流の電圧は、ｓｉｎ波、３２Ｈｚ、３Ｖ_P-Pで
ある。なお、耐熱耐湿試験条件は、８０℃、ＲＨ９０
％、５００時間であり、ＤＣ通電試験条件は、５Ｖ、５
００時間である。これらの結果を表３に示す。

【００３１】表３よりわかるように、ＧＺＯ膜を用いた
本発明の液晶表示用電極は、１００℃以下の低温成膜に
おいても、耐熱耐湿試験前後及びＤＣ通電試験前後の容
量周波数特性と交流電流値の変化率が小さく、信頼性に
優れている。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】

【発明の効果】本発明の液晶表示用電極は、製造の過程
において、酸素ガスが不要であり、また、基板加熱も不
要であり、かつ、高い導電性を有する。したがって、製
造プロセスが単純化でき、生産に望ましい安定した形成
条件が得られる。

【００３６】また、本発明の液晶表示用電極は、基板と
膜との密着性が高く、パターニング性が優れるととも
に、基板に用いられるプラスチック材料の制約もない。

【００３７】また、スパッタリング法を用いれば、ター
ゲットに導電性があるため、直流スパッタリングによる
大面積基板への成膜ができる。

【００３８】さらに既存の透明導電膜に比較してもその
形成速度が充分に大きいので、生産性を大幅に向上させ
ることができる。

【００３９】また、原料費が従来のＩＴＯ膜に比べて安
価なため、高速成膜と併せて安価な液晶表示用電極の作
成が可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若山裕神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明導電膜からなる電極を有するプラスチ
ック基板を用いた液晶表示用電極において、該透明導電
膜はＧａが添加されたＺｎＯ膜であることを特徴とする
液晶表示用電極。
【請求項２】前記透明導電膜におけるＧａの含有割合
は、ＧａとＺｎの金属原子の総和に対して０．５原子％
以上２０原子％以下であることを特徴とする請求項１の
液晶表示用電極。
【請求項３】前記透明導電膜は、Ｇａが添加されたＺｎ
Ｏの焼結体をターゲットとして用いてスパッタリング法
により形成されたものであることを特徴とする請求項１
又は２の液晶表示用電極。