JPWO2009025285A1 - カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、液晶表示装置、製造装置 - Google Patents
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- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/28—Adhesive materials or arrangements
Abstract
Description
しかしSiO2膜は線膨張係数が透明電極(例えばITO)と大きく異なるため、透明電極がSiO2膜から剥離しやすいという問題があった。
しかし、SiO2ターゲットを使用する場合は、DC(直流)電源やAC(交流)電源を使用すると放電が安定しないため、RF(高周波)電源が使用される。通常、この後成膜される透明導電膜(ITO)をスパッタ成膜する場合、ACもしくはDC電源が使用されるが、RF電源とは設置方法が異なるため、SiO2成膜用と透明導電膜(ITO)成膜用でチャンバを分離する必要があった。
本発明はカラーフィルタの製造方法であって、真空槽内部に、SnO2を主成分とする第一のターゲットと、透明導電材料を主成分とする第二のターゲットとを配置し、前記真空槽内部に少なくともスパッタガスを含む成膜雰囲気を形成し、前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気と前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気とを接続しておき、前記樹脂層が露出する前記透明基板を前記真空槽内部に配置した状態で、前記第一のターゲットをスパッタリングして、前記無機保護膜を形成し、前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気と前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気とを接続した状態で、前記第二のターゲットをスパッタリングして、前記透明電極を形成するカラーフィルタの製造方法である。
本発明はカラーフィルタの製造方法であって、化学構造中に酸素原子を含有する酸化ガスが添加された前記成膜雰囲気を形成し、前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧と、前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧とを等しくした状態で、前記第一、第二のターゲットをスパッタリングするカラーフィルタの製造方法である。
本発明はカラーフィルタの製造方法であって、化学構造中に酸素原子を含有する酸化ガスが添加された前記成膜雰囲気を形成し、前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧を、前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧よりも高くした状態で、前記第一、第二のターゲットをスパッタリングするカラーフィルタの製造方法である。
本発明はカラーフィルタの製造方法であって、前記透明電極は、In2O3と、ZnOのいずれか一方又は両方を含有するカラーフィルタの製造方法である。
本発明はカラーフィルタであって、透明基板と、前記透明基板の表面に配置され、着色された樹脂膜を有する樹脂層と、前記樹脂層の表面上に配置され、SnO2を主成分とする無機保護膜と、前記無機保護膜の表面に密着配置された透明電極とを有し、前記透明電極はパターニングされたカラーフィルタである。
本発明はカラーフィルタであって、前記無機保護膜の比抵抗は、前記透明電極の比抵抗の10倍以上であるカラーフィルタである。
本発明は、カラーフィルタと、画素電極基板とが貼り合わされた液晶表示装置であって、前記カラーフィルタは、透明基板と、前記透明基板の表面に配置され、着色された樹脂膜を有する樹脂層と、前記樹脂層の表面上に配置され、SnO2を主成分とする無機保護膜と、前記無機保護膜の表面に密着配置された透明電極とを有し、前記透明電極はパターニングされ、前記画素電極基板は、基板と、前記基板表面上に形成された画素電極とを有し、前記透明電極と、前記画素電極とが、液晶を挟んで対向するように貼りあわされた液晶表示装置である。
本発明は液晶表示装置であって、前記無機保護膜の比抵抗は、前記透明電極の比抵抗の10倍以上である液晶表示装置である。
本発明は製造装置であって、真空槽と、前記真空槽内部にそれぞれ配置された第一、第二のターゲットと、前記第一、第二のターゲットに電圧を印加する電源と、前記真空槽内部にスパッタガスと、化学構造中に酸素原子を含む酸化ガスを供給するガス導入系とを有し、前記第一のターゲットはSnO2を主成分とし、前記第二のターゲットは透明導電材料を主成分とする製造装置である。
本発明は製造装置であって、前記第二のターゲットは、前記透明導電材料として、In2O3と、ZnOのいずれか一方又は両方を含有する製造装置である。
本発明は上記のように構成されており、第一、第二のターゲットに印加する電圧を直流電圧にすれば、製造装置の電源として、AC電源やRF電源よりも安価なDC電源を用いることが可能な上、装置構造も簡易になり、製造装置にかかるコストが安くなる。
第一のターゲットに、5B族元素と5A族元素のいずれか一方又は両方を添加すればn型の半導体となる。第一のターゲットに、3A族元素と3B族元素のいずれか一方又は両方を添加すればp型の半導体となる。
尚、SnO2は酸素欠損でn型となるため、正孔と自由電子が潰し合う3A、3B族元素よりも、5A、5B族元素の方が本発明に適している。
SnO2は透明性が高い上、透明導電材料(例えばITO、ZnO、IZO)との線膨張係数の差がSiO2に比べて小さい。
基本的には主成分の金属よりも1価多い不純物元素を添加し、n型半導体とするが、In2O3−ZnOのみ、アモルファス化の目的で1価少ないZnを添加する。
第一、第二のターゲット55、56の間には仕切りが無く、ガス供給系58からスパッタガスを供給すると、第一、第二のターゲット55、56は、同じガス供給系58から供給されるガスに曝される。
図1(a)の符号19は処理対象物の一例を示している。処理対象物19はプラスチック基板やガラス基板からなる透明基板11と、透明基板11の表面上には配置された樹脂層22とを有している。
成膜室5内部を真空排気しながら、ガス供給系58から酸化ガス(ここでは酸素ガス)とスパッタガス(例えばAr、Kr、Xe等)を供給し、成膜雰囲気を形成する。
第一のターゲット55はSnO2を主成分とし、不純物元素としてSbが添加されることで導電性が高くなっている。
第一、第二のターゲット55、56表面上の成膜雰囲気を同じにしてスパッタリングを行うと、第一のターゲット55の不純物元素を酸化しきれず、無機保護膜21の比抵抗は最大とならない。
処理対象物19を製造装置1外部へ取り出した後、酸素を含有する雰囲気(例えば大気)下で200℃以上に加熱して透明電極23をアニール化するか、アニール化せずに、そのまま透明電極23のパターニングを行う。
レジスト膜28には、後述する画素電極と対向すべき位置に窓開け部29が形成されており、該窓開け部29の底面には透明電極23が露出している。
不純物元素は、元素単体で第一のターゲット55に添加してもよいが、酸化物(例えばSb203)や窒化物として添加することもできる。
逆に、第二のターゲット56をスパッタリングして透明電極23を成膜する場合、酸素分圧が高すぎると透明電極23の電気抵抗が上がる。
SnO2を主成分とし、不純物元素としてSb203が添加された第一のターゲット55と、In2O3を主成分とし、添加元素としてSnO2が添加された第二のターゲット56を、上記図2の成膜室5内部に配置し、加熱室3と成膜室5とを高真空雰囲気に維持したまま、処理対象物19を加熱室3で加熱せずに成膜室5に搬入した。
Arガスと酸素ガスを成膜室5内に供給しながら、第一、第二のターゲット55、56に直流電圧を印加し、上記図1(b)、(c)に示した工程で、樹脂層22表面にSnO2を主成分とする無機保護膜21(膜厚50Å)と、ITOを主成分とする透明電極23(膜厚1500Å)とを、無加熱条件で成膜したものを実施例1の評価基板とした。
実施例1と同じ条件で作成した評価基板を、大気雰囲気で1時間加熱してアニール処理をし、実施例2の評価基板とした。
加熱室3と成膜室5に設けたヒーターで処理対象物19を250℃に加熱して、無機保護膜21と透明電極23の成膜を行った以外は、上記実施例1と同じ条件で実施例3の評価基板を作成した。
第一のターゲット55をSiO2を主成分とするものに変え、第一のターゲット55に印加する電圧を直流から高周波(RF)電圧に変えた以外は、上記実施例1と同じ条件で比較例1の評価基板を作成した。尚、比較例1と、後述する比較例2、3の無機保護膜はSiO2を主成分とする。
尚、実施例1〜3の無機保護膜の成膜速度は、比較例1〜3の無機保護膜の成膜速度の約3倍であり、SnO2を主成分とする無機保護膜は、SiO2を主成分とする無機保護膜に比べて成膜効率が高いことが分かる。
比較例1の評価基板を、大気雰囲気で1時間加熱してアニール処理をし、比較例2の評価基板とした。
無機保護膜と透明電極の成膜の際、実施例3と同じ加熱条件で処理対象物を加熱した以外は、上記比較例1と同じ条件で比較例3の評価基板を作成した。
実施例1〜3、比較例1〜3の評価基板について、透明電極23の表面に粘着テープを貼付した後、その粘着テープを剥離し、無機保護膜21から剥離した透明電極23の有無を調べた。尚、成膜後密着性試験は、後述するエッチング試験を行う前の評価基板について実施した。
実施例1〜3、比較例1〜3の各評価基板の外観を、エッチング前と、エッチング後に、実体顕微鏡で観察し、透明電極23や無機保護膜21(SnO2薄膜及びSiO2薄膜)の剥離の有無を調べた。
エッチングは、シュウ酸系エッチング液、塩鉄系エッチング液、王水系エッチング液の3種類のエッチング液(液温40℃)に、実施例1〜3、比較例1〜3の評価基板を浸漬して行った。尚、成膜時や成膜後に加熱をした評価基板(実施例2、3、比較例2、3)は、透明電極がポリ化(多結晶化)していると推測され、これらの評価基板については、アモルファスITO薄膜を想定したシュウ酸系エッチング液を用いたエッチングを実施しなかった。下記表1の「−」はエッチングを実施しなかったことを示す。
同じSiO2を主成分としても、加熱せずに成膜した比較例1は剥離が起こらなかったから、加熱によってITOがポリ化するときの応力と、加熱による膨張量の差の複合的な要因により、剥離が起こったと推測される。
ITOは真空雰囲気で加熱成膜することで、ITOの粒子が互いにくっつきながら成長するため、最も結晶が成長する。それに対し、無加熱成膜を行った後、大気雰囲気の加熱(アニール)では、粒子そのものの結晶化は進むが、粒子が互いにくっつかないため、加熱成膜に比べると、あまり結晶が成長しない。
従って、SnO2を主成分とする無機薄膜を形成する本願のカラーフィルタの製造方法は、透明電極を真空雰囲気中で加熱成膜し、その構成材料を結晶化させる場合の剥離防止に特に有効である。
ガラス基板表面に、実施例1〜3、比較例1〜3で無機保護膜を成膜した時と同じ条件で、SnO2薄膜又はSiO2薄膜の単膜(厚さ1000Å)をそれぞれ成膜し、参考例1〜6の評価基板を作成した。加熱条件と、無機保護膜の材料との組合せを下記表2に記載する。
Claims (11)
- 透明基板と、前記透明基板の表面上に配置された樹脂層と、前記樹脂層の表面上に配置された無機保護膜と、前記無機保護膜の表面に配置され、パターニング工程によって開口が形成された透明電極とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
前記パターニングは、SnO2を主成分とする前記無機保護膜の表面に、前記透明電極を形成した状態で、
前記透明電極に、前記無機保護膜の溶解速度が、前記透明電極の溶解速度よりも遅いエッチング液を接触させて前記開口を形成し、前記開口の底面に前記無機保護膜の表面を露出させるカラーフィルタの製造方法。 - 真空槽内部に、SnO2を主成分とする第一のターゲットと、透明導電材料を主成分とする第二のターゲットとを配置し、
前記真空槽内部に少なくともスパッタガスを含む成膜雰囲気を形成し、前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気と前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気とを接続しておき、
前記樹脂層が露出する前記透明基板を前記真空槽内部に配置した状態で、前記第一のターゲットをスパッタリングして、前記無機保護膜を形成し、
前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気と前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気とを接続した状態で、前記第二のターゲットをスパッタリングして、前記透明電極を形成する請求項1記載のカラーフィルタの製造方法。 - 化学構造中に酸素原子を含有する酸化ガスが添加された前記成膜雰囲気を形成し、
前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧と、前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧とを等しくした状態で、前記第一、第二のターゲットをスパッタリングする請求項2記載のカラーフィルタの製造方法。 - 化学構造中に酸素原子を含有する酸化ガスが添加された前記成膜雰囲気を形成し、
前記第一のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧を、前記第二のターゲットの表面上の前記成膜雰囲気に含有される前記酸化ガスの分圧よりも高くした状態で、前記第一、第二のターゲットをスパッタリングする請求項2記載のカラーフィルタの製造方法。 - 前記透明電極は、In2O3と、ZnOのいずれか一方又は両方を含有する請求項1記載のカラーフィルタの製造方法。
- 透明基板と、
前記透明基板の表面に配置され、着色された樹脂膜を有する樹脂層と、
前記樹脂層の表面上に配置され、SnO2を主成分とする無機保護膜と、
前記無機保護膜の表面に密着配置された透明電極とを有し、
前記透明電極はパターニングされたカラーフィルタ。 - 前記無機保護膜の比抵抗は、前記透明電極の比抵抗の10倍以上である請求項6記載のカラーフィルタ。
- カラーフィルタと、画素電極基板とが貼り合わされた液晶表示装置であって、
前記カラーフィルタは、透明基板と、
前記透明基板の表面に配置され、着色された樹脂膜を有する樹脂層と、
前記樹脂層の表面上に配置され、SnO2を主成分とする無機保護膜と、
前記無機保護膜の表面に密着配置された透明電極とを有し、
前記透明電極はパターニングされ、
前記画素電極基板は、基板と、前記基板表面上に形成された画素電極とを有し、
前記透明電極と、前記画素電極とが、液晶を挟んで対向するように貼りあわされた液晶表示装置。 - 前記無機保護膜の比抵抗は、前記透明電極の比抵抗の10倍以上である請求項8記載の液晶表示装置。
- 真空槽と、
前記真空槽内部にそれぞれ配置された第一、第二のターゲットと、
前記第一、第二のターゲットに電圧を印加する電源と、
前記真空槽内部にスパッタガスと、化学構造中に酸素原子を含む酸化ガスを供給するガス導入系とを有し、
前記第一のターゲットはSnO2を主成分とし、
前記第二のターゲットは透明導電材料を主成分とする製造装置。 - 前記第二のターゲットは、前記透明導電材料として、In2O3と、ZnOのいずれか一方又は両方を含有する請求項10記載の製造装置。
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