JPH09221340A

JPH09221340A - 透明導電膜付基板

Info

Publication number: JPH09221340A
Application number: JP2363796A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Anzaki; 利明安崎; Hideaki Saito; 英昭斉藤
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】５オーム／平方以下の低抵抗にすると、透明電
極による顕著な段差が形成されるので、ラビングなどに
よる液晶の配向処理においてこの段差部周辺で配向不良
が生じる。【解決手段】透明基板上に、基板側から反射防止層、銀
主成分の金属層、導電性反射防止兼保護層をこの順に積
層した透明導電膜が被覆された透明導電膜付基板で、導
電性反射防止兼保護層を、基板側の酸化亜鉛または酸化
錫を主成分とする層と非基板側の酸化インジウムを主成
分とする層の２層構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子やプラ
ズマ表示素子などの薄型表示素子に用いられる透明導電
膜付基板に関し、とりわけ大面積で高精細、高速応答の
薄型表示装置に好適に用いられる透明導電膜付基板に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示素子に用いられる透明導
電膜付基板としては、少量の錫を含有する酸化インジウ
ム（ＩＴＯと略記）をガラス基板表面に被覆したものが
用いられている。この基板のＩＴＯ透明導電膜を所定形
状の透明電極にパターン加工したものは、可視光の透過
性が優れているが、透明導電膜の抵抗率は１０^ー4Ωｃｍ
オーダーという大きな値を有するため、表示面積を大き
く、また、表示の高精細化、高速応答化を実現するため
には、透明電極の膜厚を厚くしなければならないという
問題があった。

【０００３】透明導電膜の膜厚が厚くなると、高精細な
形状の電極を歩留りよく形成することが困難になり、ま
た液晶表示素子内部に透明電極による顕著な段差が形成
されるので、ラビングなどによる液晶の配向処理におい
てこの段差部周辺で配向不良が生じるという問題があっ
た。この問題を解決するために、抵抗率の小さい銀の薄
膜を導電層とし、透過率の向上をはかるために、この銀
層をＩＴＯなどの導電性反射防止層で挟んだ３層構造の
透明電極が、液晶表示用透明電極として特開昭６３−１
８７３９９号公報や特開平７ー１１４８４１号公報に開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導電層
に銀の薄膜を用いる前記従来の技術は、透明性（可視光
線透過率）と低抵抗特性を併せ有するが、実用上の耐湿
熱性が必ずしも十分でないという問題点があった。本発
明は、従来技術が有する上記問題点を解決するためにな
されたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、透明基板上に、基板側から反射防止層、銀が主成分
である金属層、導電性反射防止兼保護層がこの順に積層
されてなる透明導電膜が被覆された透明導電膜付基板に
おいて、前記導電性反射防止兼保護層を、基板側の酸化
亜鉛を主成分とする層と非基板側の酸化インジウムを主
成分とする層の２層構成としたことを特徴とする液晶表
示用透明導電膜付基板である。

【０００６】請求項２に記載の発明は、透明導電膜とし
て、基板側から反射防止層、銀が主成分である金属層、
導電性反射防止兼保護層がこの順に積層されてなる透明
導電膜が被覆された透明導電膜付基板において、前記導
電性反射防止兼保護層を、基板側の酸化錫を主成分とす
る層と非基板側の酸化インジウムを主成分とする層の２
層構成としたことを特徴とする液晶表示用透明導電膜付
基板である。

【０００７】本発明に用いることのできる透明基板とし
ては、ソーダライムシリカ組成のガラスや硼珪酸ガラス
（無アルカリガラス）などの公知のガラス基板はもちろ
ん、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やアクリル
（ＰＭＭＡ）などのプラスチック基板やプラスチックフ
ィルム、さらにはこれらの透明基板表面上にカラー表示
を目的としたカラーフイルタなどを設けた基板を例示す
ることができる。

【０００８】本発明においては、可視光線に対する透明
性および低い面積抵抗を確保する上で、反射防止層１の
膜厚を１０〜２００ｎｍとするのが好ましく、銀が主成
分である金属層２の膜厚を５〜１００ｎｍとするのが好
ましく、さらに導電性反射防止兼保護層３を構成する基
板側の保護層４と非基板側の保護層５の膜厚総和を、１
０〜２００ｎｍとするのが好ましい。

【０００９】導電性反射防止兼保護層の基板側の酸化亜
鉛または酸化錫を主成分とする層の膜厚は、５ｎｍ以上
とするのが好ましく、非基板側の酸化インジウムを主成
分とする層の膜厚は５ｎｍ以上とするのが好ましい。導
電性反射防止兼保護層の基板側の酸化亜鉛または酸化錫
を主成分とする層の膜厚が２ｎｍより薄くなると本発明
の透明導電膜の耐湿熱性が低下するので好ましくなく、
非基板側の酸化インジウムを主成分とする層の膜厚が２
ｎｍより薄くなると本発明の透明導電膜の耐アルカリ性
が低下するので好ましくないため、耐湿熱性及び耐アル
カリ性の両特性を併せ有するようにするには、それぞれ
の層の膜厚を上記下限値より大きくするのが好ましい。
また導電性反射防止兼保護層の基板側の層の膜厚は、１
００ｎｍを越えないことが可視光の反射防止作用の観点
から好ましく、導電性反射防止兼保護層の非基板側の層
の膜厚も、同様の観点から１００ｎｍを越えないことが
好ましい。

【００１０】本発明においては、導電性反射防止兼保護
層の総膜厚は、透過率を考慮して反射防止層の膜厚及び
屈折率と金属層の膜厚及び屈折率とに関連して決められ
るが、耐湿熱性および耐アルカリ性の両特性を実用的に
満足し得るようにするためには、基板側の層の膜厚を５
〜１００ｎｍ、非基板側の膜厚を５〜１００ｎｍとする
のが好ましく、さらにそれぞれの膜厚を２０〜８０ｎ
ｍ、１０〜６０ｎｍにするのが好ましい。

【００１１】本発明の導電性反射防止兼保護層を構成す
る基板側の層は、本発明の基板が高温高湿性の環境に晒
されたときに、耐水性及び銀層との密着性に優れ、銀層
が水分と反応し凝集劣化するのを防止する耐湿熱性向上
層として作用し、かつ光の干渉作用による反射防止層と
しても作用する層であり、その材料としては酸化亜鉛を
主成分とした酸化物、酸化錫を主成分とした酸化物、ま
たはそれらの酸化物を主成分とする複合酸化物で構成さ
れる。本発明の透明導電膜８の面積抵抗は、主として銀
主成分からなる金属層により得られるが、金属層の保護
層が、その透明性と高温高湿に対する銀層の保護性能を
有していると同時に、導電性を有していることが好まし
い。この場合、この保護層の好ましい導電性は約５００
０Ω/□以下である。このような理由から、少量のアル
ミニウムを含有させた酸化亜鉛（一般にＺｎＯ：Ａｌや
ＡＺＯと略記され本願ではＡＺＯと略記）、少量のアン
チモンを含ませた酸化錫（ＳｎＯ2：Ｓｂと略記）が好
ましい。

【００１２】上記導電性を得る観点から、酸化亜鉛に含
ませるアルミニウムの含有量は重量換算で１〜５％が好
ましく、１．５〜３％とするのがさらに好ましい。ま
た、酸化錫に含ませるアンチモンの含有量は１〜１０％
が好ましく、２〜６％とするのがさらに好ましい。これ
らの膜材料の成膜時の蒸発源となるスパッタリングター
ゲットや蒸着用ソースは、一般的には主成分の金属酸化
物粉体と少量含有成分の金属酸化物粉体の、混合物の圧
縮焼結体として準備される場合が多い。

【００１３】本発明における導電性反射防止兼保護層を
構成する非基板側の層としては、ＩＴＯが、銀主成分の
金属層および基板側の層をアルカリ性の環境において保
護し、また酸化亜鉛や酸化錫を主成分とする基板側の層
とほぼ同じ屈折率である１．８〜２．２を有するので、
可視光の反射防止作用が発揮でき、さらに導電性がよ
く、酸による電極加工が容易に行えるという観点から好
ましい。

【００１４】本発明の反射防止層の材料としては、酸化
ネオジウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化カ
ドミウム、酸化アンチモン、五酸化タンタル、酸化ビス
マス、二酸化チタニウム、酸化アルミニウム、二酸化珪
素やこれらの混合物からなる透明な複合酸化物、さらに
酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、ＩＴＯ、アンチモ
ンを含ませた酸化錫、アルミニウムを含ませた酸化亜鉛
などの導電性透明酸化物やこれらの混合物からなる導電
性複合酸化物を用いることができる。

【００１５】本発明に用いることができる銀主成分の金
属層は、銀からなる層や銀に抵抗を著しく劣化させない
程度に耐湿熱性を向上させるためにパラジウム、金、銅
などの金属を含ませることができる。このときの金属層
の体積抵抗率は１０μΩｃｍ以下とするのが好ましい。

【００１６】本発明の銀主成分の金属層は、さらに導電
性反射防止材料よりなる導電性反射防止層６をｎ（ｎ≧
１）層挿入することにより基板側に近い層から基板側か
ら遠い層のｎ＋１層の金属層に分割することができる。
これにより、金属の層を分割しない場合に比べ、ほぼ同
じ面積抵抗であれば、より高い透過率の透明導電膜付き
基板とすることができる。この導電性反射防止層に用い
ることができる導電性透明酸化物としては、酸化亜鉛、
酸化錫、酸化インジウムからなる群から選ばれた少なく
とも１種を主成分とするものが用いることができ、好ま
しくは少量のアルミニウムを含有させた酸化亜鉛、少量
のアンチモンを少量含有させた酸化錫、ＩＴＯが適用で
きる。これらのうち耐湿熱性をよくするという観点から
酸化亜鉛にアルミニウムを含有させた酸化物および酸化
錫にアンチモンを含有させた酸化物が好ましい。この複
数の導電性反射防止層は、必ずしも同じ厚みでなくてよ
く、光学特性等の特性により適時定められる。また、前
記金属層を分割する場合は、それぞれの分割された金属
層の膜厚の総和が１００ｎｍ以下とするか、または本透
明導電膜付基板全体の垂直可視光透過率が５０％以上と
することが表示装置用透明導電膜付基板として好まし
い。

【００１７】本発明の透明導電膜の各層は、スパッタリ
ング、真空蒸着、イオンプレーテイングなどの公知の真
空薄膜の形成方法で成膜することができる。成膜後必要
により、大気中、非酸化性雰囲気中あるいは真空中で、
基板が劣化しない程度の温度に加熱してもよい。

【００１８】

【発明の実施の態様】耐湿熱性および耐アルカリ性の大
きさで評価される化学的耐久性、基板込みの可視光透過
率の高さで評価される透明性、シート抵抗の低さで評価
される電気的特性、透明導電膜のパターン加工の際のエ
ッチング加工のし易さと面内のエッチングの均一性で評
価される電極加工性などの観点から、本発明のとりわけ
好ましい実施態様としてのシート抵抗値である約３．５
Ω/□以下２．５Ω/□以上の範囲でかつ可視光透過率約
８０％以上である特性を有する本発明の好ましい透明導
電膜付基板のとしては、ガラス基板／ＩＴＯ層３０〜６
０ｎｍ／銀層７〜２０ｎｍ／ＡＺＯ層２０〜５０ｎｍ／
ＩＴＯ層５〜４０ｎｍの積層構造や、ガラス基板／ＡＺ
Ｏ層３０〜６０ｎｍ／銀層７〜２０ｎｍ／ＡＺＯ層２０
〜５０ｎｍ／ＩＴＯ層５〜４０ｎｍの積層構造が上げら
れる。またシート抵抗値で約２．５Ω/□以下で可視光
透過率６０％以上である特性を有する本発明の透明導電
膜付基板の好ましい例としては、基板／ＩＴＯ層３０〜
６０ｎｍ／銀層７〜３０ｎｍ／ＩＴＯ層６０〜１００ｎ
ｍ／銀層７〜３０ｎｍ／ＡＺＯ層２０〜５０ｎｍ／ＩＴ
Ｏ層５〜４０ｎｍの積層構造や基板／ＡＺＯ層３０〜６
０ｎｍ／銀層７〜３０ｎｍ／ＡＺＯ層６０〜１００ｎｍ
／銀層７〜３０ｎｍ／ＡＺＯ層２０〜５０ｎｍ／ＩＴＯ
層５〜４０ｎｍの積層構造が上げられる。

【００１９】以下に実施例により本発明を説明する。実施例１縦４００ｍｍ横３００ｍｍ厚さ０．７ｍｍの単純マトリ
ックス液晶表示用ソーダライムシリカ組成のガラス板を
洗浄した後、アルカリパッシベーション用二酸化珪素膜
を珪フッ化水素酸溶液を用いる公知の方法で３０ｎｍ形
成し、本発明のの透明基板７として用いた。つぎにスパ
ッタリングターゲットとして１０重量％の酸化錫を含む
酸化インジウム、２重量％の酸化アルミニウムを含む酸
化亜鉛、銀、酸化アンチモンを４％含有する酸化錫をそ
れぞれ用いて、アルゴンまたはアルゴンに少量の酸素を
混入したスパッタリングガスによるＤＣスパッタリング
法により、表１に示す銀を１層とする種々の積層構成の
透明導電膜付基板を作成した。得られた４種の透明導電
膜付基板の膜構成と耐湿熱性及び耐アルカリ性、透過
率、面積抵抗を測定したものを表１に比較例１とともに
まとめて示す。表１の実施例１（４サンプル）および実
施例１に対応する比較例１（５サンプル）から、本発明
の実施例１のいずれも、耐アルカリ性及び耐湿熱性を併
せ有することが分かる。また、これらの透明導電膜付基
板の透明導電膜を電極幅７０μｍ、電極間隔１５μｍの
ストライプ状透明電極になるように、酸を含む水溶液か
らなるエッチング液により電極のパターン加工をし、良
好の電極加工が得られた。

【００２０】

【表１】

【００２１】実施例２本発明の基板として、実施例１と同じ基板を用いた。実
施例１で行ったのと同様のスパッタリング法により、銀
層を２層に分割した構成の透明導電膜付基板を２種作成
した。この基板の膜構成と耐湿熱性及び耐アルカリ性、
透過率、面積抵抗を測定したものを表１に、比較例２と
ともにまとめて示す。本発明の実施例２はいずれも、耐
アルカリ性及び耐湿熱性を併せ有し、かつ低抵抗で高透
過率であることが分かる。この基板の透明導電膜を電極
幅７０μｍ、電極間隔１５μｍのストライプ状透明電極
になるように、酸を含む水溶液からなるエッチング液に
より電極のパターン加工をした。

【００２２】

【発明の効果】本発明の透明導電膜は、従来の導電性反
射防止兼保護層を銀層を高温高湿環境から保護する酸化
亜鉛または酸化錫を主成分とする層と前記銀層及び層を
アルカリ性の環境から保護する酸化インジウムを主成分
とする層との２層構成としたため、良好な耐湿性と良好
な耐アルカリ性を兼ね備えた超低抵抗の透明導電膜とす
ることができる。これにより、化学的耐久性の優れた高
透過率、超低抵抗の透明導電膜付基板を得ることができ
る。また、本発明の透明導電膜付基板をすくなくとも一
方の透明基板として用いることにより、高精細で大型の
表示ができる液晶表示素子を得ることができる。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の透明導電膜付基板の一実施例
の断面を模式的に表した図である。

【図２】図２は、本発明の透明導電膜付基板の他の実施
例の断面を模式的に表した図である。

【図３】図３は、本発明の液晶表示装置の一実施例の断
面模式図である。

【図４】図４は、従来の技術の透明導電膜付基板の断面
を模式的に表した図である。

【符号の説明】

１：反射防止層２：銀が主成分である金属層３：導電性反射防止兼保護層４：導電性反射防止兼保護層を構成する基板側の層５：導電性反射防止兼保護層を構成する非基板側の層６：導電性反射防止層７：透明基板８：透明導電膜１０：本発明の透明導電膜付基板１１：本発明の液晶表示装置１２：従来の技術の透明導電膜付基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に、前記基板側から反射防止
層、銀が主成分である金属層、導電性反射防止兼保護層
がこの順に積層されてなる透明導電膜が被覆された透明
導電膜付基板において、前記導電性反射防止兼保護層
を、基板側の酸化亜鉛を主成分とする層と非基板側の酸
化インジウムを主成分とする層の２層構成としたことを
特徴とする液晶表示用透明導電膜付基板。
【請求項２】透明基板上に、前記基板側から反射防止
層、銀が主成分である金属層、導電性反射防止兼保護層
がこの順に積層されてなる透明導電膜が被覆された透明
導電膜付基板において、前記導電性反射防止兼保護層
を、基板側の酸化錫を主成分とする層と非基板側の酸化
インジウムを主成分とする層の２層構成としたことを特
徴とする液晶表示用透明導電膜付基板。
【請求項３】前記２層構成の層の基板側の層を少量のア
ルミニウムを含有する酸化亜鉛の層とし、前記２層構成
の層の非基板側の層を少量の錫を含有する酸化インジウ
ムの層としたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示用透明導電膜付基板。
【請求項４】前記２層構成の基板側の層を少量のアンチ
モンを含有する酸化錫の層とし、前記２層構成の非基板
側の層を少量の錫を含有する酸化インジウムの層とした
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示用透明導電
膜付基板。
【請求項５】前記銀主成分の金属層を、ｎ層（ｎは１以
上の整数）の導電性反射防止層により、基板側に近い金
属層から基板側から遠い金属層へｎ＋１層に分割し、こ
の導電性反射防止層を、少量のアルミニウムを含有させ
た酸化亜鉛、少量のアンチモンを含有させた酸化錫およ
び少量の錫を含有させた酸化インジウムのいずれかとし
たことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の
液晶表示用透明導電膜付基板。
【請求項６】前記銀主成分の金属層を分割する導電性反
射防止層の層数ｎが１である請求項５に記載の液晶表示
用透明導電膜付基板。
【請求項７】前記反射防止層を、酸化インジウムを主成
分とする層とした請求項１乃至６のいずれかに記載の液
晶表示用透明導電膜付基板。
【請求項８】前記反射防止層を、酸化亜鉛を主成分とす
る層としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか
に記載の液晶表示用透明導電膜付基板。
【請求項９】前記反射防止層を、酸化錫を主成分とする
層としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに
記載の液晶表示用透明導電膜付基板。
【請求項１０】２枚の透明導電膜付基板をその透明導電
膜が対向するように、前記基板の周辺部において接着剤
で接着して基板間に密閉空間を形成し、前記密閉空間に
液晶を封入した液晶表示装置であって、前記基板のうち
の少なくとも一方を、請求項１乃至９のいずれかに記載
の透明導電膜付基板としたことを特徴とする液晶表示装
置。