TWI472830B - 顯示用基板及其製法與顯示裝置 - Google Patents

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TWI472830B
TWI472830B TW98110353A TW98110353A TWI472830B TW I472830 B TWI472830 B TW I472830B TW 98110353 A TW98110353 A TW 98110353A TW 98110353 A TW98110353 A TW 98110353A TW I472830 B TWI472830 B TW I472830B
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Naoki Yamamoto
Hisao Makino
Akira Ujihara
Yoshinori Hirashima
Hiroaki Iwaoka
Hisashi Aoki
Hitoshi Hokari
Motohiko Yoshida
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Casio Computer Co Ltd
Univ Kochi Technology
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Description

顯示用基板及其製法與顯示裝置
本發明係關於一種顯示用基板、此顯示用基板之製法及顯示裝置，其係將所長成之氧化鋅薄膜作為基材，具有可見光區域中具優越之穿透性與導電性的同時，也具有對樹脂基板上之緊貼性為良好的透明導電層。
液晶顯示器或電漿顯示器等之顯示裝置或薄膜太陽電池及觸控面板等之輸入裝置，還有發光二極體等之電子元件內之元件的透明電極已使用ITO膜(添加錫之氧化銦)、添加氟之SnO2 (氧化錫)膜、添加硼、鋁及鎵中任一種之ZnO(氧化鋅)膜等。將添加硼、鋁、鎵等之用以賦與導電性之原子的ZnO膜稱為導電性ZnO膜或添加不純物之ZnO膜。
上述透明電極之中，由於ITO膜之比電阻小至約1～3×10-4 Ω‧cm以下，廣泛使用於液晶顯示裝置等。
然而，由於ITO膜係於氫電漿中被還原而導致黑化現象，例如，如太陽電池製程等之方式，於長成ZnO薄膜之後段步驟，使用藉由化學蒸氣沈積法(CVD)以長成非晶質Si薄膜製程之情形，無法將ITO膜作為電極使用。再者，ITO膜原料之一的銦(In)係高價且量稀少的稀有金屬。
相對於此，添加氟之SnO2 膜，由於其比電阻大至約10-3 Ω‧cm，不適合於尋求高導電性之薄膜。
另一方面，添加不純物之ZnO膜係利用通常之濺射法所製作，此情形下，比電阻約為4～6×10-4 Ω‧cm，較SnO2 膜為小，另外，相較於ITO膜，由於化學性安定，作為使用上述非晶質Si膜的太陽電池電極而被採用。再者，ZnO膜原料的鋅(Zn)廉價，並且資源量也豐富。
為了將添加不純物之ZnO膜泛用於液晶顯示裝置等，使比電阻成為約4～6×10-4 Ω‧cm或此值以下視為必要，膜厚必須成為約120～160nm。
將ZnO透明導電膜作為彩色濾光片層側之共通電極使用的情形下，在被覆成為底層之樹脂的基板上，緊貼性良好之成膜製程將成為必要。
迄今，ZnO膜之成膜係利用直流磁控濺射法的生產裝置已廣泛普及。在素玻璃尺寸方面，該裝置係在成為第10代之大面積基板上的成膜也為可能。
於專利文獻1中，揭示將添加不純物之ZnO膜作為液晶顯示裝置用之透明電極使用。於專利文獻1中，揭示一種透明導電膜，其係在底層基板1上，利用由氧化鋅而成之透明導電層2夾住Ag膜3，並且在最上層之氧化鋅(ZnO)膜上形成ITO膜11(參照專利文獻1、段落[0017]～[0029]及第1圖～第3圖)。另外，揭示底層基板1係使用在玻璃基板10上形成有彩色濾光片層7、丙烯酸樹脂層8及無機中間膜層9之物(參照專利文獻1、段落[0017])。
專利文獻1：日本專利特開平9-291356號公報
然而，於上述專利文獻1所揭示之透明電極中，由於使用Ag膜3而減低穿透率。為了抑制穿透率之減低，必須薄地形成Ag膜3之厚度，此控制係困難的。另外，在最上層使用ITO膜11，但是因為ITO膜11係以稀有金屬之In作為主要材料，價格昂貴。另外，於此專利文獻1中，關於熱處理彩色濾光片層之情形的ZnO膜之片電阻變動，也未表示任何之考量。
如此方式，上述專利文獻1並非僅利用添加不純物之ZnO膜而形成透明導電膜。
本發明係有鑑於上述課題，提供一種顯示用基板、其製造方法及顯示裝置，其係能夠利用ZnO膜以形成透明電極，並且減低對熱處理之特性變化。
本發明人等不斷鑽研的結果，得到如下之見解而完成本發明：在由氧化鋅所形成之透明電極中，藉由在具有彩色濾光片層等之有機樹脂層的基板上作成電阻係數不同的2層以上之層構造，由於不會對有機樹脂層造成損傷(損害)，還有，能夠在可見光區域得到高穿透率、低電阻，並且外觀良好之透明導電膜。
為了達成上述目的，本發明之顯示用基板係具備：支撐基板、在支撐基板上所形成之有機樹脂層、及在有機樹脂層上所形成之透明電極；透明電極係具備：緊貼於有機樹脂層所形成之含有氧化鋅的第1層；與在第1層上所形成之具有層厚度較第1層為厚之含有氧化鋅的第2層；其中，第1層係藉由直流濺射或直流磁控濺射所形成；第2層係藉由高頻濺射、高頻磁控濺射、高頻重疊直流濺射、高頻重疊直流磁控濺射中任一種之濺射所形成。
本發明之顯示用基板的第2構造係具備：支撐基板、在支撐基板上所形成之有機樹脂層、及在有機樹脂層上所形成之透明電極。透明電極係由下列構造所構成：緊貼於有機樹脂層所形成之含有氧化鋅的第1層；與在第1層上所形成之具有電阻係數較第1層為小，並且具有層厚度較第1層為厚之含有氧化鋅的第2層。
若根據本發明，提供一種顯示裝置，其係具備：TFT基板，其係具有有機樹脂層與在有機樹脂層上所形成之第1透明導電層；顯示用基板，其係具有在由有機樹脂層構成之彩色濾光片層、與在彩色濾光片層上所形成之含有氧化鋅之第2透明導電層；及顯示元件，其係介於TFT基板與顯示用基板間；第1透明導電層與第2透明導電層的至少一側係含有緊貼於有機樹脂層或彩色濾光片層所配設的第1層、與在第1層上所積層之具有層厚度較第1層為厚之含有氧化鋅的第2層。
於上述顯示裝置中，第1層係藉由直流濺射或直流磁控濺射所形成；第2層係藉由高頻濺射、高頻磁控濺射、高頻重疊直流濺射、高頻重疊直流磁控濺射中任一種之濺射所形成。
若根據本發明，提供一種顯示裝置，其係具備：TFT基板，其係具有有機樹脂層與在有機樹脂層上所形成之第1透明導電層；及顯示用基板，其係具有在由有機樹脂層構成之彩色濾光片層、與在具有層厚度較在彩色濾光片層上所形成之第1層為厚之含有氧化鋅之第2透明導電層；及顯示元件，其係介於TFT基板與顯示用基板間。
於上述顯示裝置中，第1透明導電層與第2透明導電層係由下列構造所構成：含有緊貼於有機樹脂層或彩色濾光片層所形成的第1層；與在第1層上所形成之具有電阻係數較第1層為小，並且具有層厚度較第1層為厚之含有氧化鋅的第2層。
再者，若根據本發明，提供一種顯示用基板之製法，其係具備：在支撐基板上形成有機樹脂層之步驟；及在有機樹脂層上形成透明電極之步驟；形成透明電極之步驟係含有：藉由直流濺射或直流磁控濺射形成緊貼於有機樹脂層之含有氧化鋅的第1層之步驟；與積層於第1層上而藉由高頻濺射、高頻磁控濺射、高頻重疊直流濺射、高頻重疊直流磁控濺射中任一種之濺射而形成含有氧化鋅的第2層之步驟。
若根據本發明，可以得到一種顯示用基板、其製造方法及顯示裝置，其係藉簡易之構造而與附樹脂之基板的緊貼力強，具備於可見光區域為高穿透率、低電阻、外觀良好之透明導電膜。還有，本發明不僅適用於彩色濾光片，也能夠適用於在其他樹脂基板上之ZnO透明電極。
 [發明之實施形態]
以下，藉由圖面詳細說明本發明之實施形態。在各圖中，針對相同或所對應之構件使用相同的符號。
(顯示用基板)
第1圖係顯示有關第1實施形態之顯示用基板剖面構造的圖形。
顯示用基板1係由支撐基板2、在此支撐基板2上所形成之有機樹脂層3、及在此有機樹脂層3上所形成之由添加不純物之氧化鋅而成的透明電極4所構成；此透明電極4係由下列構造所構成：在有機樹脂層3上，緊貼於有機樹脂層3所形成之第1層5；與積層在第1層5上所形成之第2層6。詳細內容將敘述於後，顯示用基板1係將配向膜印刷於透明電極4上，藉由熱處理加以燒結，熱處理後之透明電極4的電阻係數(也稱為比電阻)係3μΩ‧m～7μΩ‧m。透明電極4的第2層6之電阻係數也較第1層5之電阻係數為低。第2層6之電阻係數較佳為低於7μΩ‧m。第1層5之電阻係數也可以為7μΩ‧m以上。
於此，支撐基板2能夠使用玻璃基板或樹脂基板等。
第1層5及第2層6係為了得到上述之電阻係數而添加鎵或鋁。
第1層5能夠藉由直流濺射或直流磁控濺射而形成。再者，為了得到較第1層5為低的電阻係數，第2層6能夠藉由高頻濺射、高頻磁控濺射、高頻重疊直流濺射、高頻重疊直流磁控濺射中任一種之濺射而形成。
有機樹脂層3係由將顏料添加於丙烯酸酯等之有機樹脂中的紅(R)/綠(G)/藍(B)之彩色濾光片所構成。如此之顯示用基板1能夠用於液晶顯示裝置。
第1層5之膜厚較佳為10～50nm，第2層6之膜厚較佳為60～200nm。另外，此膜厚構造之比例也可以成為相反。彩色濾光片層3側之第1層5與其上所形成之第2層6的膜厚之合計膜厚較佳為100～200nm。
第2圖係顯示顯示用基板1之變形例的顯示用基板10之剖面構造的圖形。
顯示用基板10與第1圖之顯示用基板1不同之處係在於更含有在透明電極4之第2層6上所形成之添加不純物的氧化鋅而成之第3層7，第3層7之電阻係數較第2層6之電阻係數為高。此第3層7之電阻係數係相同於第1層5之電阻係數，也可以為7μΩ‧m以上。
與第1層5同樣地，此第3層7能夠藉由直流濺射或直流磁控濺射而形成添加鎵或鋁之氧化鋅。
由3層構造而成之顯示用基板10之情形，第1層5之膜厚較佳為20～30nm，第2層6之膜厚較佳為60～140nm，再者，第3層7之膜厚較佳為20～30nm。第1層5、第2層6與第3層7之合計膜厚較佳為100～200nm。
第3圖係顯示顯示用基板10之變形例的顯示用基板20之剖面構造的圖形。
顯示用基板20與顯示用基板10不同之處係在於藉由彩色濾光片層3a與緩衝層3b構成有機樹脂層3。緩衝層3b係為了使彩色濾光片層3a之上面成為平坦而形成之層，較宜藉由旋轉塗布法而形成於彩色濾光片層3a上。於此緩衝層3b中，例如能夠使用透明之環氧樹脂或丙烯酸樹脂。另外，緩衝層3b能夠謀求耐熱性或耐藥品性之提高。
(顯示用基板之製法)
由形成於形成顯示用基板之氧化鋅(ZnO)而成之透明電極4，特別能夠使用藉由添加鋁(Al)或鎵(Ga)之ZnO靶所進行之濺射法所長成之ZnO膜。也可以將Al及Ga添加至由氧化鋅而成之由氧化鋅而成之透明電極4。
於此，將添加Al之ZnO稱為AZO，將添加Ga之ZnO稱為GZO，將添加Al及Ga二者之ZnO稱為AGZO。
利用濺射而長成上述透明電極4薄膜之情形下，將ZnO作為靶使用，於靶中，相對於氧化鋁或鎵與氧化鋅之總量而言，氧化鋁或鎵的氧化鋅較佳為含有3～15重量%。
由氧化鋅而成之透明電極4的第1層5能夠藉由直流濺射或直流磁控濺射而形成。再者，為了作成電阻係數較第1層5為低之層，由氧化鋅而成之透明電極4的第2層6能夠藉由高頻濺射、高頻磁控濺射、高頻重疊直流濺射、高頻重疊直流磁控濺射中任一種之濺射所形成。
還有，在被覆有機樹脂層3之支撐基板2上形成上述透明電極4之情形，藉由直流濺射或直流磁控濺射而形成約150nm薄膜之情形下，例如，片電阻高至74.3Ω/□。然而，對有機樹脂層3之損害小。
另一方面，藉由高頻濺射、高頻磁控濺射、高頻重疊直流濺射、高頻重疊直流磁控濺射中任一種之濺射所形成之150nm的薄膜，例如，片電阻低至38.2Ω/□。然而，對有機樹脂層3之損害大。
藉由直流濺射或直流磁控濺射，對有機樹脂層形成由氧化鋅而成之第1層的情形下，對彩色濾光片層等之有機樹脂層3的損害或耐熱性成為良好之理由係如下方式來加以推測。
第4圖係顯示成膜於玻璃基板上之添加鎵的氧化鋅(GZO)膜之升溫脫離特性的圖形，(A)係顯示藉由直流磁控濺射之成膜，(B)係顯示藉由高頻重疊直流磁控濺射之成膜。顯示於第4圖之升溫脫離特性(Thermal Desorption Spectroscopy)係顯示橫軸為溫度、縱軸為強度(任意刻度)。
將GZO膜直接成膜於玻璃基板上之情形下，在最初之升溫過程中，具有應力開始急遽減少之溫度。如第4圖(A)所示，使用直流磁控濺射之情形，此溫度為250℃～300℃；如第4圖(B)所示，使用高頻重疊直流磁控濺射之情形，則為200℃～250℃。
第5圖係顯示基板溫度與GZO膜之殘留壓縮應力關係的特性圖，(A)係顯示藉由直流磁控濺射所得之成膜，(B)係顯示藉由高頻重疊直流磁控濺射所得之成膜。圖之橫軸係表示基板之溫度(℃)、縱軸係表示壓縮應力(GPa)。
於各圖中，基板溫度之變化係進行如下之步驟：
循環(1)：從室溫起增加至500℃。
循環(2)：循環(1)之後，從500℃起降低至室溫。
循環(3)-(4)：循環(2)之後，重複上述循環(1)及循環(2)。
於循環(1)中，隨著基板溫度之上升，壓縮應力將減低；於循環(2)中，隨著基板溫度之減低，壓縮應力將減低。於循環(3)及循環(4)之中，壓縮應力係隨著基板溫度之上升～下降，進行沿著循環(2)之變化的變動。
於此，應注意之點係第5圖(A)之情形，亦即，藉由直流磁控濺射而進行成膜之情形下，基板溫度於250～300℃下，將觀察到顯著的殘留壓縮應力之減低；第5圖(B)之情形，亦即，藉由高頻重疊直流磁控濺射而進行成膜之情形下，將觀察到基板溫度於200～250℃下，顯著的殘留壓縮應力之減低。
由此，得知殘留應力之減少係與鋅之昇華與緊貼有關。另外，若鋅昇華時，預測由氧化鋅而成之透明電極的電阻將增大。因而，藉由直流磁控濺射而長成氧化鋅薄膜之情形，其電阻係數也稍微較高頻重疊直流磁控濺射為高，可以得到耐熱性高的薄膜。認為本發明之有機樹脂層中長成氧化鋅之情形，也將發生同樣之現象。
若根據有關第1實施形態之顯示用基板1之製法，能夠在有機樹脂層3所被覆之支撐基板2上，最初藉由直流濺射或直流磁控濺射而薄地形成由氧化鋅而成之透明電極4的第1層5，接著，藉由使透明電極4之片電阻變小之方式來厚地堆積第2層6，並且形成對有機樹脂層3之損害少的透明電極4。
於藉由濺射法而長成2層或3層構造之透明電極4的薄膜之際，也可以使用相同種類、相同組成之AZO或GZO靶，藉由控制真空處理室內之條件而使具有所謀求之電特性、光學特性等之2層或3層構造的透明電極4可以得到之方式來加以進行。尤其，也能夠使成膜時之濺射電源與直流→高頻→直流組合而可以得到積層膜之方式來進行。此情形下，藉由控制導入真空處理室內之氧等氣體的量，較佳為將膜中之氧含量控制於最適之範圍。
於使用直流濺射或直流磁控濺射之步驟中，也可以使對支撐基板2之水平成分較垂直成分為大之方式，來控制黏附於支撐基板2之粒子對支撐基板2的入射角度成分。
也可以相對地將支撐基板2與各濺射所用之靶配置成同心圓，使支撐基板2予以旋轉的同時，也長成薄膜。
也可以將支撐基板2之面與各濺射所用之靶之面配置成平行，複數次使靶之前面予以移動而長成支撐基板2之面的薄膜。
用於濺射之氣體能夠使用Ar、Kr、Xe中任一種。
(顯示裝置)
第6圖係示意性地顯示根據本發明所得之顯示裝置之顯示部構造的部分剖面圖。
顯示於第6圖之顯示部30係以液晶顯示裝置為例加以顯示。顯示部30係由成為附TFT基板彩色濾光片層之顯示用基板1、TFT基板32、使間隔物34介於顯示用基板1與TFT基板32之間所插入之液晶36所構成。圖示之情形，彩色濾光片層之顯示用基板1也可以使用顯示用基板1之變形例的顯示用基板10、20。
TFT基板32係將各像素電極40連接於玻璃基板38上的TFT 41所形成之基板。圖示之情形下，為了彩色顯示，一像素具有紅、綠及藍之三個TFT 41，在像素電極40之上部配置有紅、綠及藍之彩色濾光片層3r、3g、3b，在各彩色濾光片層3r、3g、3b之邊界配置有黑色遮罩42。圖示之TFT 41係埋入成為控制電極之閘極43，並且具備成為閘絕緣膜之第1絕緣層44，在第1絕緣層44上形成有第2絕緣層45。TFT 41之汲極46係使第2絕緣層45之開口部介於中間而連結於像素電極40。將資料信號施加於TFT 41之源極47。
除了顯示部30之外，液晶顯示裝置係具備下列構造而構成：掃描信號線驅動電路，根據影像資料而用以掃描影像所顯示之顯示部30的掃描信號線；資料信號驅動電路，用以將根據影像資料之顯示信號電壓供應至顯示部30之資料信號線的顯示信號電壓；共通電壓產生電路，用以將既定之電壓外加於顯示部30的共通電極；及控制部，輸出各種控制信號而得到各驅動部的同步等。再者，也可以具備：影像記憶體，用以暫時記憶從外部所輸入而來的影像資料。
還有，針對在TFT基板32與顯示用基板1之間所插入之顯示元件為液晶之情形加以說明，顯示元件也可以為有機EL等液晶以外之顯示元件。
(顯示裝置之製法)
第7圖係顯示由使用顯示用基板1、10、20之液晶而成之顯示裝置製法之一例的流程圖。
如第7圖所示，對向於TFT基板32所配置之顯示用基板1、10、20中，製造形成有彩色濾光片R/G/B之顯示部30(參照第6圖)之情形下，首先，在顯示用基板1(10、20)側，準備在支撐基板2上形成由黑色遮罩42、彩色濾光片層3r、3g、3b而構成之有機樹脂層3及透明電極4的CF用基板(步驟S10)。
另一方面，在TFT基板32側，準備在玻璃基板38上形成TFT 41、第1絕緣層44、第2絕緣層45及像素電極40之TFT基板32(步驟S20)。
接著，分別將CF用基板1及TFT基板32予以洗淨(步驟S11、S21)；乾燥之後，印刷配向膜(步驟S12、S22)，利用紅外線加以燒結而硬化(步驟S13、S23)。此熱處理係於180～250℃之溫度下，進行30～60分鐘。
接著，藉由平磨等，以對經硬化之配向膜實施配向處理(步驟S14、S24)。接著，洗淨各基板1、32(步驟S15、S25)；在TFT基板32上，將密封劑(未以圖示)印刷於其周邊部(步驟S16)；在CF用基板1上，使間隔物34散布於其整個表面而予以附著(步驟S26)。此情形下，也可以將密封劑形成於CF用基板1上，將間隔物34形成於TFT基板32上，或是將密封劑及間隔物34之二者形成於任一側之基板上。
此後之步驟係定出TFT基板32與CF用基板1之位置，隔著密封劑而藉由熱壓黏加以貼合(步驟S101)；將密封劑加以硬化(步驟S102)。
接著，分離成各個液晶胞(步驟S103)；從注入口注入液晶36(步驟S104)。
若注入液晶36之後，使用紫外線硬化型之黏著劑以密封注入口(步驟S105)；照射紫外線以硬化密封劑(步驟S106)。之後必要時，洗淨液晶胞(步驟S107)；構裝驅動用LSI(步驟S108)。
接著，構裝連接於驅動電路基板之FPC(可撓基板)(步驟S109)；分別在TFT基板32之下面與CF用基板1之上面貼附偏光板(步驟S110)；收納於金屬盒內(步驟S111)；安裝背光板(步驟S112)。此後，進行檢查(步驟S113)；若為良品則完成(步驟S114)。
也能夠作成將彩色濾光片3r、3g、3b設置於TFT基板32之液晶顯示裝置。此情形下，雖然未以圖示，準備在支撐基板2上形成黑色遮罩42及透明電極4之物作為CF用基板1。另外，除了準備在顯示於第6圖之玻璃基板38上形成TFT41、第1絕緣層44、及第2絕緣層45之物作為TFT基板32以外，也在第2絕緣層45上形成由彩色濾光片3r、3g、3b而成之有機樹脂層3。
接著，藉由光刻步驟與蝕刻步驟，以將有機樹脂層3之汲極46與像素電極40之成為連接部的區域予以開口。接著，長成透明電極之薄膜，藉由光阻塗布、顯像、蝕刻、光阻洗淨去除等之步驟，以微細加工此長成的透明電極薄膜而形成像素電極40。此後之步驟能夠利用與上述相同的步驟以製作液晶顯示裝置。於此等液晶顯示裝置之製程中，最好考量顯示用基板1及TFT基板32之耐熱性、機械特性等之各種特性而設定製造條件。
[實施例1]
以下，根據實施例以更具體說明本發明。
準備在玻璃基板2之表面上已長成彩色濾光片層(有機樹脂層)3之市售的基板，藉由濺射裝置以在有機樹脂層3上長成由GZO膜而成之透明電極4的薄膜。所用之支撐基板2係無鹼玻璃基板，例如，Corning公司製之玻璃基板2(# 1737)。玻璃基板2之大小為320mm×400mm。濺射裝置係切換DC濺射模式、與將高頻電力DC重疊於DC濺射的DC/RF濺射模式而能夠成膜的裝置。DC/RF模式之情形，DC電力與RF電力之比係設為1：1。RF電力之頻率係設為13.56MHz。
實施例1之顯示用基板1係在上述支撐基板2上所形成之彩色濾光片層3上，依序堆積：20nm之以DC濺射模式成為第1層5之GZO膜、130nm之以DC/RF濺射模式成為第2層6之GZO膜。支撐基板2係加熱至150℃。
[實施例2]
實施例2之顯示用基板10係在相同於實施例1之玻璃基板2上所形成之彩色濾光片層3上，依序堆積：20nm之以DC濺射模式成為第1層5之GZO膜、110nm之以DC/RF濺射模式成為第2層6之GZO膜、20nm之以DC濺射模式成為第3層7之GZO膜。此堆積以外之條件係設為相同於實施例1。
[實施例3]
實施例3之顯示用基板20係在相同於實施例1之玻璃基板2上所形成之彩色濾光片層3a上堆積20nm之緩衝層3b，進一步依序堆積：20nm之以DC濺射模式成為第1層5之GZO膜、110nm之以DC/RF濺射模式成為第2層6之GZO膜、20nm之以DC濺射模式成為第3層7之GZO膜。此堆積以外之條件係設為相同於實施例1。
(比較例1)
比較例1之顯示用基板係在相同於實施例1之玻璃基板2上所形成之彩色濾光片層3上，以DC濺射模式堆積150nm之GZO膜。此堆積以外之條件係設為相同於實施例1。
(比較例2)
比較例2之顯示用基板係在相同於實施例1之玻璃基板2上所形成之彩色濾光片層3上，以DC/RF濺射模式堆積150nm之GZO膜。此堆積以外之條件係設為相同於實施例1。
(比較例3)
比較例3之顯示用基板係在相同於實施例1之玻璃基板2上所形成之彩色濾光片層3上，依序堆積：120nm之以DC/RF濺射模式成為第1層5之GZO膜、20nm之以DC濺射模式成為第2層6之GZO膜。此堆積以外之條件係設為相同於實施例1。
(比較例4)
比較例4之顯示用基板係在相同於實施例1之玻璃基板2上之彩色濾光片層3a上堆積20nm之緩衝層3b，進一步以DC/RF濺射模式堆積150nm之GZO膜。此堆積以外之條件係設為相同於實施例1。
(參考例)
參考例之顯示用基板係在相同於實施例1之玻璃基板2上所形成之彩色濾光片層3上，以DC濺射模式堆積150nm之ITO膜。此堆積以外之條件係設為相同於實施例1。
於成膜後之彩色濾光片層3上，將所長成之GZO膜的片電阻與成膜的構造共同顯示於表1。片電阻(Ω/□)係利用四端子法加以測定。
如表1所示，實施例1～3所形成之GZO膜的片電阻分別為33.8Ω/□、32.7Ω/□、45Ω/□。
另一方面，得知比較例1所形成之GZO膜的片電阻係74.3Ω/□，僅DC濺射模式之情形下，片電阻為高的。
得知比較例2所形成之GZO膜的片電阻係36.4Ω/□，僅DC/RF濺射模式之情形下，片電阻變得較比較例1之情形為低。
比較例3所形成之GZO膜係38.2Ω/□，變得較比較例2些許為高。
比較例4係將緩衝層3b插入彩色濾光片層3上，與比較例2同樣以DC/RF濺射模式形成相同厚度(150nm)之GZO膜的情形，片電阻成為47.1Ω/□，也較比較例2之情形，更為增加。
還有，參照例之ITO膜的片電阻為11.1Ω/□。
得知上述實施例1～3中之長成GZO膜後之片電阻約相同於比較例2之以DC/RF濺射模式所形成之GZO膜單層。
熱處理實施例1～3及比較例1～4之顯示用基板，測定熱處理後之電阻變化。熱處理係於大氣中、230℃之溫度下進行30分鐘。此熱處理係於第7圖之流程圖所示之步驟S23的配向膜硬化步驟中予以處理的一般性加熱條件。於表1中，顯示實施例1～3及比較例1～4之熱處理前及熱處理後的片電阻、熱處理前後的電阻係數變化、對彩色濾光片層3之損害。
電阻變化率係利用下式(1)加以計算：
電阻變化率=(Rs-Ro)/Ro＊100(%)　(1)
其中，Ro係熱處理前之片電阻，Rs係熱處理後之片電阻。
如表1所示，實施例1～3之熱處理後的片電阻及電阻變化率較比較例為小。再者，相對於比較例而言，實施例1、2之情形，對彩色濾光片層3之損害將被改善，插入實施例3之緩衝層3b之情形，損害之問題不會發生。
於表1，若將實施例1～3中之像素電極4的熱處理前之片電阻換算成電阻係數時，分別為2.25μΩ‧m、2.18μΩ‧m、3.00μΩ‧m。亦即，即使考量偏異，也確認熱處理前之像素電極4的電阻係數低於4μΩ‧m。針對於此，若將像素電極4之熱處理後的片電阻換算成電阻係數時，分別為4.03μΩ‧m、3.48μΩ‧m、6.2μΩ‧m。
由上述結果，得知若熱處理後之片電阻設為約3μΩ‧m～7μΩ‧m之範圍較佳，尤以謀求設為3μΩ‧m～5μΩ‧m之範圍內。
在有機樹脂層3上，僅長成第1層5之薄膜，測定其電阻係數後，單獨第1層5之電阻係數為7～9μΩ‧m。因此，明確得知單獨第2層6之電阻係數低於7μΩ‧m。
第8圖係顯示顯示用基板表面之原子力顯微鏡(AFM)像的圖形，(A)係比較例2，(B)係實施例2。各圖係分別表示紅、綠、藍之濾光片上的測定結果，也一併顯示利用原子力顯微鏡所測出之表面粗糙度Ra(nm)及表面彎曲度Rz(nm)。於此，Ra係局部區域之凹凸，面內數nm區域之小的凹凸。表面彎曲度Rz(nm)係面內數10nm區域之凹凸。
由第8圖可明確得知，實施例2之表面粗糙度Ra係於紅、綠、藍之濾光片上，任一種皆變得較比較例2之情形為小，表面平坦性將被改善。
表2係顯示測定實施例2及3與比較例2之顯示用基板表面粗糙度之結果的表格。
由表2可明確得知，實施例2之表面粗糙度Ra較比較例2之情形為小，表面平坦性將被改善，於實施例3及比較例2之比較中，尤其紅色濾光片上之實施例3的表面平坦性將被改善。
第9圖係實施例1之顯示用基板1之剖面的穿透顯微鏡(TEM)像，(A)係顯示低倍率，(B)係顯示高倍率。
由第9圖可明確得知，實施例1之顯示用基板1之情形，沿著彩色濾光片層3之凹凸而形成柱狀之透明電極4，c軸配向性高。
第10圖係比較例2之顯示用基板剖面的穿透顯微鏡(TEM)像，(A)係顯示低倍率，(B)及(C)係顯示高倍率。
由第10圖可明確得知，就比較例2之顯示用基板而言係沿著彩色濾光片層3之凹凸而形成柱狀之透明電極4。然而，如第10圖(C)所示，得知具有透明電極4之柱狀軸向並非垂直的位置，相較於實施例1時，c軸配向性差。
第11圖係顯示顯示用基板剖面中之電子線繞射影像的圖形，(A)係實施例1，(B)係比較例1。
由第11圖可明確得知，相對於比較例1，實施例1之情形，結晶性稍微良好。
第12圖係顯示測定實施例1、比較例2之顯示用基板X線繞射之結果的圖形。於第12圖中，縱軸係顯示X線繞射強度(任意刻度)，利用(100)面繞射強度予以正規化之值。橫軸係角度(。)，亦即，顯示相當於對X線之原子面的2倍入射角θ之角度。測定係在同一平面(in-plane)進行。
得知實施例1中之(101)面繞射強度約為(100)面繞射強度之0.03，相較於比較例2，c軸配向性高。
還有，在彩色濾光片層3上，形成20nm之緩衝層3b後，相同於比較例2，以DC/RF濺射形成150nm之氧化鋅膜的比較例5中，(101)面繞射強度約為(100)面繞射強度之0.2，相較於實施例1之情形，c軸配向性更為紊亂。
第13圖係顯示實施例1～3及比較例2、3、5之(101)面繞射強度與(100)面繞射強度之比((101)/(100))的圖形。
由第13圖可明確得知，(101)面繞射強度與(100)面繞射強度之比係實施例1、2之情形較比較例2、3為小，c軸配向性高。尤其，如實施例1及2，不形成緩衝層3b之情形，(101)面繞射強度/(100)面繞射強度為0.05以下。
得知相同於上述第13圖所示之比較例5，在彩色濾光片層3上形成20nm之緩衝層3b的實施例3情形之(101)面繞射強度與(100)面繞射強度之比約為0.2，相較於實施例1之情形，c軸配向性更為紊亂。
第14圖係根據實施例1、比較例2及實施例3之顯示用基板的歐傑(Auger)電子分光而進行從表面起深度方向元素分析結果的圖形，(A)係實施例1，(B)係比較例2，(C)係實施例3。於第14圖中，縱軸係表示原子濃度(%)、橫軸係表示濺射時間(分鐘)。
於第14圖(A)與(B)中，右側之C(碳)為彩色濾光片層3之構造成分。得知由Zn、O與Ga而成之透明電極4與彩色濾光片層3之界面擴張，實施例1之情形較比較例2些微狹窄。
另一方面，如第14圖(C)所示，得知實施例3之情形下，由Zn、O與Ga而成之透明電極4與緩衝層3b之界面擴張係非常狹窄。
由上述結果，得知實施例1及3之情形下，藉由在彩色濾光片層3上設置第1層5，透明電極4之c軸配向性高。另一方面，在彩色濾光片層3上形成緩衝層3b之情形下，c軸配向性紊亂。
若根據上述實施例及比較例，得知可以得到具備下列特性之顯示用基板1、10、20：實施例之顯示用基板1、10、20係利用簡單構造而使得與附有機樹脂層3之基板的緊貼力強，於可見光區域為高穿透率、低電阻、外觀良好之透明導電膜。
[實施例4] (液晶顯示裝置)
製作使用實施例1～3之顯示用基板1、10、20的顯示裝置。將實施例1～3之顯示用基板1、10、20用於液晶顯示裝置之對向電極側。TFT基板32係使用本發明人等自己所製作之對角為3吋的TFT基板32。用於此TFT基板32之像素電極40的透明電極材料係由ITO所構成。
如第7圖之流程圖所示，將間隔物34插入顯示用基板1與TFT基板32間之後，進行顯示用基板1與TFT基板32之貼合，使密封材硬化。接著，割裂在此基板上所形成之每個液晶胞區域。將液晶36注入如此方式所切開之3吋的各液晶胞，於顯示於流程圖之步驟，製造3吋之顯示部30。
顯示部30係有效顯示區域為對角3吋，由240像素×960像素之矩陣所構成，全部像素數為230×400。
將裝配結束之顯示部30連接於驅動裝置而完成液晶顯示裝置。亮燈確認之結果，使用實施例1～3中任一種顯示用基板1、10、20的液晶顯示裝置皆亮燈。其結果，於顯示部30中，缺陷完全未被確認，將彩色濾光片層3側之由氧化鋅所構成之透明電極4與像素側之透明電極作成ITO電極時之液晶36皆無配向不良。另外，不會發生起因於此之特性不良而正常動作。
若根據上述實施例4，將使用由氧化鋅而成之透明電極4的顯示用基板1、10、20作成對向電極，實現將TFT基板32側之透明電極作成ITO之3吋液晶顯示裝置的亮燈。於此，應強調之點係於將由習知ITO而成之透明電極作成TFT基板32及對向基板之液晶顯示裝置中，將至少一側之顯示用基板1、10、20置換成由氧化鋅所構成之透明電極4。
還有，於上述各實施例中，僅將形成於具有彩色濾光片層3a之支撐基板2上的透明電極4作成由氧化鋅而成之物加以說明，本發明也能夠藉由相同於上述透明電極4之層構造的氧化鋅，以形成在TFT基板32上所形成之像素電極40。另外，不僅是液晶，驅動有機EL等其他顯示元件之透明電極也能夠適用於作為本發明之顯示用基板1、10、20。適用於有機EL之情形下，如第6圖所示，最好進行如下方式：準備在玻璃基板38上，形成有TFT 41、第1絕緣層44及第2絕緣層45之物，在絕緣層45上，形成與上述透明電極4相同層構造之由氧化鋅構成之陽極，將由有機EL構成之發光元件積層於此陽極上，在此有機EL上，形成連接於各自所對應的TFT 41之陰極。
本發明並不受上述實施形態所限定，揭示於申請專利範圍之發明的範圍內，各種之變形為可能，當然此等變形也被本發明所包含。
1、10、20．．．顯示用基板
2．．．支撐基板
3．．．有機樹脂層
3a．．．彩色濾光片層
3b．．．緩衝層
4．．．透明電極
5．．．第1層
6．．．第2層
7．．．第3層
30．．．顯示部
32．．．TFT基板
34．．．間隔物
36．．．液晶
38．．．玻璃基板
40．．．像素電極
41．．．TFT
42．．．黑色遮罩
43．．．閘極
44．．．第1絕緣層
45．．．第2絕緣層
46．．．汲極
47．．．源極
50、52．．．配向膜
第1圖係顯示有關第1實施形態之顯示用基板剖面構造的圖形。
第2圖係顯示顯示用基板變形例之顯示用基板剖面構造的圖形。
第3圖係顯示顯示用基板變形例之顯示用基板剖面構造的圖形。
第4圖係顯示成膜於玻璃基板上之添加鎵的氧化鋅(GZO)膜之升溫脫離特性的圖形，(A)係顯示藉由直流磁控濺射之成膜，(B)係顯示藉由高頻重疊直流磁控濺射之成膜。
第5圖係顯示成膜於玻璃基板上的GZO膜之殘留壓縮應力與基板溫度特性的圖形，(A)係顯示藉由直流磁控濺射所得之成膜，(B)係顯示藉由高頻重疊直流磁控濺射所得之成膜。
第6圖係示意顯示顯示裝置之顯示部構造的部分剖面圖。
第7圖係顯示由使用顯示用基板之液晶而成之顯示裝置製法之一例的流程圖。
第8圖係顯示顯示用基板表面之原子力顯微鏡(AFM)像的圖形，(A)係比較例2，(B)係實施例2。
第9圖係實施例1之顯示用基板剖面的穿透顯微鏡(TEM)像，(A)係顯示低倍率，(B)係顯示高倍率。
第10圖係比較例之顯示用基板剖面的穿透顯微鏡(TEM)像，(A)係顯示低倍率，(B)及(C)係顯示高倍率。
第11圖係顯示顯示用基板剖面中之電子線繞射影像的圖形，(A)係實施例1，(B)係比較例1。
第12圖係顯示測定實施例1、比較例2之顯示用基板X線繞射之結果的圖形。
第13圖係顯示實施例1～3及比較例2、3、5之(101)面繞射強度與(100)面繞射強度之比((101)/(100))的圖形。
第14圖係根據實施例1、比較例2及實施例3之顯示用基板的歐傑(Auger)電子分光而進行從表面深度方向元素分析之結果的圖形，(A)係實施例1，(B)係比較例2，(C)係實施例3。
1．．．顯示用基板
2．．．支撐基板
3．．．有機樹脂層
4．．．透明電極
5．．．第1層
6．．．第2層

Claims (27)

  1. 一種顯示用基板，其特徵係具備：支撐基板、在該支撐基板上所形成之有機樹脂層、及在該有機樹脂層上所形成之透明電極；該透明電極係由下列構造所構成：緊貼於該有機樹脂層所形成之含有氧化鋅的第1層；與在該第1層上所形成之具有層厚度較該第1層為厚之含有氧化鋅的第2層；該第1層係藉由直流濺射或直流磁控濺射所形成；該第2層係藉由高頻濺射、高頻磁控濺射、高頻重疊直流濺射、高頻重疊直流磁控濺射中任一種之濺射所形成，該透明電極係(101)面與(100)面之X線繞射強度的比為0.2以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之顯示用基板，其中該第1層與該第2層係於氧化鋅中添加鎵、鋁、鎵與鋁中之任一種。
  3. 如申請專利範圍第1項之顯示用基板，其中該有機樹脂層係彩色濾光片層。
  4. 如申請專利範圍第3項之顯示用基板，其係具有由該彩色濾光片層與該透明電極之間所形成之有機樹脂而構成之緩衝層，該透明電極係緊貼於緩衝層所形成。
  5. 如申請專利範圍第1項之顯示用基板，其中該透明電極係在該第2層上更含有由藉由直流濺射或直流磁控濺射 所形成之氧化鋅而構成的第3層。
  6. 一種顯示用基板，其特徵係具備：支撐基板、在該支撐基板上所形成之有機樹脂層、及在該有機樹脂層上所形成之透明電極；該透明電極係由下列構造所構成：緊貼於該有機樹脂層所形成之含有氧化鋅的第1層；與在該第1層上所形成之具有電阻係數較該第1層為小，並且具有層厚度較該第1層為厚之含有氧化鋅的第2層，該透明電極係(101)面與(100)面之X線繞射強度的比為0.2以下。
  7. 如申請專利範圍第6項之顯示用基板，其中該第1層與該第2層係於氧化鋅中添加鎵、鋁、鎵與鋁中之任一種。
  8. 如申請專利範圍第6項之顯示用基板，其中該透明電極之電阻係數低於4μΩ‧m。
  9. 如申請專利範圍第6項之顯示用基板，其中該有機樹脂層係含有彩色濾光片層。
  10. 如申請專利範圍第9項之顯示用基板，其係具有由該彩色濾光片層與該透明電極之間所形成之有機樹脂而構成之緩衝層，該透明電極係緊貼於該緩衝層所形成。
  11. 如申請專利範圍第6項之顯示用基板，其中該透明電極係含有由在該第2層上所形成之氧化鋅而構成的第3層，該第3層之電阻係數也較第2層之電阻係數為高。
  12. 如申請專利範圍第6項之顯示用基板，其係具有在該透明電極上所形成之配向膜。
  13. 如申請專利範圍第11項之顯示用基板，其中該透明電極係電阻係數為7μΩ‧m以下。
  14. 如申請專利範圍第13項之顯示用基板，其中該透明電極之該第1層係電阻係數為7μΩ‧m以上。
  15. 一種顯示裝置，其特徵係具備：TFT基板，其係具有有機樹脂層與在該有機樹脂層上所形成之第1透明導電層、如申請專利範圍第1至2、5項中任一項之顯示用基板、及顯示元件，其係介於該TFT基板與該顯示用基板間；該顯示用基板之有機樹脂層為彩色濾光片層，該第1透明導電層與該顯示用基板之透明電極的至少一側係含有緊貼於該有機樹脂層或該彩色濾光片層所配設的第1層、與在該第1層上所積層之具有層厚度較該第1層為厚之含有氧化鋅的第2層；該第1層係藉由直流濺射或直流磁控濺射所形成；該第2層係藉由高頻濺射、高頻磁控濺射、高頻重疊直流濺射、高頻重疊直流磁控濺射中任一種之濺射所形成。
  16. 如申請專利範圍第15項之顯示裝置，其中該透明電極係在該第2層上含有由藉由直流濺射或直流磁控濺射所 形成之氧化鋅而構成的第3層。
  17. 一種顯示裝置，其特徵係具備：TFT基板，其係具有有機樹脂層與在該有機樹脂層上所形成之第1透明導電層、如申請專利範圍第6至8、11至14項中任一項之顯示用基板、及顯示元件，其係介於該TFT基板與該顯示用基板間；該顯示用基板之有機樹脂層含有彩色濾光片層，該第1透明導電層與該顯示用基板之透明電極係由下列構造所構成：含有緊貼於該有機樹脂層或該彩色濾光片層所形成的第1層；與在該第1層上所形成之具有電阻係數較該第1層為小，並且具有層厚度較該第1層為厚之含有氧化鋅的第2層。
  18. 如申請專利範圍第17項之顯示裝置，其中該透明電極係在該第2層上含有由氧化鋅構成的第3層，該第3層之電阻係數也較該第2層之電阻係數為高。
  19. 如申請專利範圍第17項之顯示裝置，其中該透明電極係電阻係數為7μΩ‧m以下。
  20. 如申請專利範圍第17項之顯示裝置，其中該透明電極的該第1層係電阻係數為7μΩ‧m以上。
  21. 一種顯示用基板之製法，其特徵係具備：在支撐基板上形成有機樹脂層之步驟；及在該有機樹脂層上形成透明電極之步驟； 該形成透明電極之步驟係含有：藉由直流濺射或直流磁控濺射而形成緊貼於該有機樹脂層之含有氧化鋅的第1層之步驟；與積層於第1層上而藉由高頻濺射、高頻磁控濺射、高頻重疊直流濺射、高頻重疊直流磁控濺射中任一種之濺射而形成含有氧化鋅的第2層之步驟。
  22. 如申請專利範圍第21項之顯示用基板之製法，其中在該支撐基板上形成有機樹脂層之步驟係含有在該支撐基板上形成彩色濾光片層之步驟。
  23. 如申請專利範圍第22項之顯示用基板之製法，其係在該彩色濾光片層與該透明導電層之間，更含有形成緩衝層之步驟。
  24. 如申請專利範圍第23項之顯示用基板之製法，其係含有在該第2層上進一步藉由直流濺射或直流磁控濺射而形成含有氧化鋅的第3層之步驟。
  25. 如申請專利範圍第21項之顯示用基板之製法，其中於使用該直流濺射或直流磁控濺射之步驟中，使對該支撐基板之水平成分較垂直成分為大之方式，來控制黏附於該支撐基板之粒子對該支撐基板的入射角度成分。
  26. 如申請專利範圍第21至25項中任一項之顯示用基板之製法，其係相對地將該支撐基板與該各濺射所用之靶配置成同心圓，旋轉該支撐基板的同時，也長成薄膜。
  27. 如申請專利範圍第21至25項中任一項之顯示用基板之 製法，其係將該支撐基板之面與該各濺射所用之靶之面配置成平行，複數次使該靶之前面予以移動而長成該支撐基板之面的薄膜。
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