TWI398706B - Transparent electrode film and electronic equipment - Google Patents
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Description
本發明係關於透明電極膜及使用其之液晶顯示器等電子機器。
眾所周知液晶顯示裝置之電極回路、畫素電極等使用銦錫氧化物(ITO)當作透明導電膜。特別是液晶顯示裝置中為了顯示動畫,液晶分子的高速應答是必要的,因此追求提升透明導電膜之介電率。此外,為了清楚顯示色彩鮮豔之影像,高效率使用背光是必要的。因此亦追求提升透明電極膜之穿透率。然而,並沒有滿足高介電率、高穿透率之透明電極膜。
以ITO為代表之先前的透明電極膜,因為折射率小,與折射率的平方成比例之介電率無法充分提高,因此無法提升液晶分子之驅動速度。
再者,已知有銦鋅氧化物(IZO)膜、銦錫鋅氧化物(ITZO)膜可取代銦錫氧化物膜而為透明導電膜(例如專利文獻1)。
專利文獻1:特開平07-235219號公報
本發明之目的,係提供一種高介電率且高穿透率之透明電極膜及使用此透明電極膜之電子機器。
本發明者們專心致力研究之結果,藉由將銦錫鋅氧化物膜或銦鋅氧化物膜極端薄膜化,驚異的發現可提高折射率而完成本發明。
依據本發明提供以下之透明電極膜等。
1. 由含有銦、鋅及錫之氧化物所構成,膜厚25 nm以下之透明電極膜。
2. 由含有銦及鋅之氧化物所構成,膜厚30 nm以下之透明電極膜。
3. 如1所記載之原子比為I n/(In+Zn+Sn)=0.4~0.95,Zn/(In+Zn+Sn)=0.01~0.59,Sn/(In+Zn+Sn)=0.01~0.59之透明電極膜。
4. 如2所記載之原子比為I n/(In+Zn)=0.5~0.95,Zn/(In+Zn)=0.05~0.5,之透明電極膜。
5. 如1~4任一項所記載之透明電極膜,其中前述氧化物為非晶質。
6. 如1~5任一項所記載之透明電極膜,其中折射率在波長300~800 nm的範圍為1.9以上。
7. 電子機器的至少一部分具有以如1~6任一項所記載之透明電極膜所構成之電器回路。
8. 如7所記載之電子機器,其中前述電子機器為液晶顯示器。
依據本發明,可以提供高介電率且高穿透率之透明電極膜及使用此透明電極膜之電子機器。
因為本發明之透明電極膜折射率大,可以提高與其平
方成比例之介電率,因此可以提高液晶分子之應答性。因此,顯示動畫時可以提供高應答性之液晶顯示器。
此外,因為本發明之透明電極膜的膜厚較薄,可提高穿透率,因此能夠提供一種可顯示鮮明且色彩鮮艷之液晶顯示器。
本發明之透明電極膜係含有銦、鋅及錫之氧化物,或銦及鋅之氧化物所構成。氧化物最好為非晶質。若不為非晶質,則薄膜可能無法均一。
透明電極膜如果係由含有銦、鋅及錫之非晶質氧化物所構成時,其分別較佳之原子比為I n/(In+Zn+Sn)=0.4~0.95、Zn/(In+Zn+Sn)=0.01~0.59、Sn/(In+Zn+Sn)=0.01~0.59,更佳為I n/(In+Zn+Sn)=0.42~0.9、Zn/(In+Zn+Sn)=0.03~0.45,Sn/(In+Zn+Sn)=0.03~0.45。
如果銦之原子比過高,則以硝酸類蝕刻劑蝕刻時,有時蝕刻速度變慢或蝕刻後可能有殘跡,或taperbolt角的調整變困難,或與金屬或合金的密著性降低,或以含磷酸之蝕刻液蝕刻速度A與含草酸之蝕刻液蝕刻速度B相比B/A可能會降低,此外,如果過低時,比阻抗值會變大,當作電極使用時與TCP(Tape Carrier Package)連接部之持久性可能會變差。
如果鋅之原子比過高,則氧氣存在下以熱處理時比阻
抗值會大幅提高,與TCP連接部之持久性可能會變差,此外,如果過低時,有時蝕刻速度變慢或蝕刻後可能有殘跡,或與金屬或合金的密著性可能降低。
如果錫之原子比過高,則有時蝕刻速度變慢或蝕刻後可能有殘跡,或與金屬或合金的密著性可能降低,此外,如果過低時,蝕刻速度變太快難以控制,或氧氣存在下以熱處理時比阻抗值會大幅提高,與TCP連接部之持久性可能會變差。
透明電極膜如果係包含銦及鋅之非晶質氧化物所構成時,其分別之原子比較佳為I n/(In+Zn)=0.5~0.95、Zn/(In+Zn)=0.05~0.5,更佳為I n/(In+Zn)=0.6~0.95、Zn/(In+Zn)=0.05~0.4。
如果銦之原子比過高,則以硝酸類蝕刻劑蝕刻時,有時蝕刻速度變慢或蝕刻後可能有殘跡,或taperbolt角的調整變困難,或與金屬或合金的密著性降低,或以含磷酸之蝕刻液蝕刻速度A與含草酸之蝕刻液蝕刻速度B相比B/A可能會降低,此外,如果過低時,比阻抗值會變大,當作電極使用時與TCP(Tape Carrier Package)連接部之持久性可能會變差。
如果鋅之原子比過高,則氧氣存在下以熱處理時比阻抗值會大幅提高,與TCP連接部之持久性可能會變差,此外,如果過低時,有時蝕刻速度變慢或蝕刻後可能有殘跡,或與金屬或合金的密著性可能降低。
此外,本發明之透明電極膜在無損本發明之範圍,可
以包含數原子%程度之Ga與鑭系重金屬。
本發明之透明電極膜之膜厚,如係由含有銦、鋅及錫之氧化物所構成時,為25 nm以下。較佳為5~25 nm,更佳為10~20 nm。此外,如係由含有銦及鋅之氧化物所構成時,為30 nm以下。較佳為5~30 nm,更佳為10~25 nm。如果膜厚過厚,則折射率可能會變高。此外,如果過薄則比抵抗變大,與TCP連接部之持久性可能會變差。
本發明之透明電極膜之折射率,較佳為波長300~800 nm之範圍係1.9以上,更佳為2.0以上。如未達1.9則介電率可能無法充分提高。
測定折射率之方法如以下實施例所示。
本發明之透明電極膜,可使用於液晶顯示裝置、有機或無機EL顯示裝置、電漿顯示裝置、表面傳導電子發射顯示裝置(SED)等電器回路之至少一部分。特別適用於以高介電率高穿透下之液晶顯示。
本發明之透明電極膜,不但可在玻璃、無機絕緣膜等無機物上,亦可設置在有機基板上與有機膜上。本發明之透明電極膜與多結晶ITO等之結晶性膜一樣,在有機基板與有機膜上較不易產生結晶性之不均,適合使用為有機基板上與有機膜上之透明電極膜。
本發明之透明電極膜,於基板上以含有銦氧化物、錫氧化物、鋅氧化物之必要氧化物為靶材,使用濺鍍法,將該氧化物以水、有機溶劑中懸浮混濁之漿塗佈成膜。較佳為濺鍍成膜。
於玻璃基板上,使用In:Sn:Zn=54原子%:16原子%:30原子%組成之氧化物為靶材,於180℃成膜,O2
分壓3×10-3
Pa(5×10-5
Torr)之條件,膜厚10 nm(實施例1)、20 nm(實施例2)、30 nm(比較例1)、80 nm(比較例2)之In2
O3
-Sn2
O2
-ZnO膜(ITZO膜)以濺鍍裝置成形。成形之ITZO膜以ICP(誘導結合電漿發光)分析進行元素分析之結果,組成與製膜所使用之靶材幾乎相同。
ITZO膜以X射線繞射分析結果,於180℃成膜時,發現ITZO膜乃寬曲線之非晶質膜。
有關所得之ITZO膜,依以下之測定方法計算折射率和穿透率。各膜厚中波長與折射率之關係如圖1所示,各膜厚中波長與穿透率之關係如圖2所示。此外,膜厚與比阻抗值之關係如圖3所示。
以光學式薄膜測定系統(SCI公司Film Tek 4000)測定。
以光學式薄膜測定系統(SCI公司Film Tek 4000)測定。
以光學式薄膜測定系統(SCI公司Film Tek 4000)及膜厚測定計(ULVAC公司Dektak8)測定。
成長膜狀態之ITZO膜的阻抗於大氣中室溫下,以阻抗率計(DIA Instruments公司LORESTA EP)測定。
於玻璃基板上,使用In:Zn=84原子%:16原子%組成之氧化物為靶材,於180℃成膜,在O2
分壓3×10-3
Pa(5×10-5
Torr)之條件下,以濺鍍裝置形成膜厚10 nm(實施例3)、20 nm(實施例4)、30 nm(實施例5)、100 nm(比較例3)之In2
O3
-ZnO膜(IZO膜)。形成之IZO膜以ICP(誘導結合電漿發光)分析進行元素分析之結果,其組成與製膜所使用之靶材幾乎相同。
IZO膜以X射線繞射分析結果,於180℃成膜時,發現IZO膜乃寬曲線之非晶質膜。
就所得之IZO膜,與實施例1同樣評量物性。各膜厚
中波長與折射率之關係如圖4所示,各膜厚中波長與穿透率之關係如圖5所示。
於玻璃基板上,使用In:Sn=91原子%:9原子%組成之氧化物為靶材,於180℃成膜,在O2
分壓3×10-3
Pa(5×10-5
Torr)之條件下,以濺鍍裝置形成膜厚80 nm之In2
O3
-SnO2
膜(ITO膜)。形成之ITO膜以ICP(誘導結合電漿發光)分析進行元素分析之結果,其組成與製膜所使用之靶材幾乎相同。
就所得之ITO膜,與實施例1同樣評量物性。波長與折射率之關係如圖1所示,波長與穿透率之關係如圖2所示。再者,於圖1與圖2中,ITO膜之數據以虛線表示。
本發明之透明電極膜,適合使用為液晶顯示裝置、有機或無機EL顯示裝置、PDP顯示裝置、SED顯示裝置等電子機器之透明電極。
〔圖1]ITZO膜及ITO膜之波長與折射率之關係圖。
〔圖2〕ITZO膜及ITO膜之波長與穿透率之關係圖。
〔圖3〕ITZO膜之膜厚與比阻抗值之關係圖。
〔圖4〕IZO膜之波長與折射率之關係圖。
〔圖5〕IZO膜之波長與穿透率之關係圖。
Claims (7)
- 一種透明電極膜,其係由含有銦、鋅及錫之氧化物所構成,膜厚為25nm以下之透明電極膜,其特徵係原子比為In/(In+Zn+Sn)=0.4~0.95、Zn/(In+Zn+Sn)=0.01~0.59、Sn/(In+Zn+Sn)=0.01~0.59,且折射率在波長300~800nm的範圍內為1.9以上。
- 一種透明電極膜,其係由含有銦及鋅之氧化物所構成,膜厚為30nm以下之透明電極膜,其特徵係原子比為In/(In+Zn)=0.5~0.95、Zn/(In+Zn)=0.05~0.5,且折射率在波長300~800nm的範圍內為1.9以上。
- 如申請專利範圍第1項之透明電極膜,其中原子比為In/(In+Zn+Sn)=0.54~0.9、Zn/(In+Zn+Sn)=0.03~0.45、Sn/(In+Zn+Sn)=0.03~0.45。
- 如申請專利範圍第2項之透明電極膜,其中原子比為In/(In+Zn)=0.6~0.95、Zn/(In+Zn)=0.05~0.4。
- 如申請專利範圍第2項之透明電極膜,其中膜厚為10~25nm。
- 如申請專利範圍第1~5項中任一項之透明電極膜,其中該氧化物為非晶質。
- 一種液晶顯示裝置、有機或無機EL顯示裝置、電漿顯示平板(PDP)顯示裝置或表面傳導電子發射 (SED)顯示裝置,其特徵係具備申請專利範圍第1~6項中任一項之透明電極膜作為電路之至少一部份所成。
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