JPH11200033A - 透明導電膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透明導電膜の表面改質処理を、煩雑な処理工程
を経ることなく、また廃液処理をする必要もなく、簡略
な方法により行うことができ、しかも表面改質処理後の
透明導電膜が均一な化学組成を有し耐久性に優れている
透明導電膜を得ることのできる方法を提供すること。 【解決手段】透明基材上にスパッタリング法により酸化
インジウムと酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜を製膜
した後、逆スパッタリング法により該透明導電膜の表層
部を除去することにより、表面改質された透明導電膜を
製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネルな
どの表示用機器や光学機器に用いる透明導電膜の製造方
法に関する。さらに詳しくは、透明導電膜全体の化学組
成の均一性が良好で、耐久性に優れた透明導電膜の簡略
な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルや、エレクトロルミネッ
センス物質を用いた発光パネルなどの表示用機器、光学
機器においては、その表示部や光線透過部に透明導電膜
が用いられている。たとえば、液晶表示パネルにおいて
は、液晶とその表裏面に対向させて透明導電膜を設けた
透明基材ならびに液晶の周縁に配置されたシール材から
構成され、液晶駆動回路からの電気信号をこの透明導電
膜を介して液晶に印加することにより、液晶表示を行う
ことができるようにしてある。そして、液晶駆動回路か
らの電気配線の端子を透明導電膜と接続するに際して
は、カーボン粒子や銀などの金属粒子を含む導電性接着
材を用いて行うので、これら透明導電膜と導電性接着剤
との間の接着強度を充分に高めることが、この液晶表示
を精度よく行う上で重要である。また、この液晶表示パ
ネルの周縁部に用いるシール材と透明導電膜との間の接
着強度を高めることも、液晶表示の精度向上をはかる上
で重要である。

【０００３】このような要請に応えるため、例えば特開
昭５８−２２３６２５号公報には、透明基材上に製膜し
た酸化インジウムと酸化錫を主成分とする透明導電膜の
表面を、アルカリ溶液により表面処理した後、酸を含有
する処理液でさらに処理して、良好なオーミック接触の
得られる透明導電膜を得る方法が提案されているが、こ
の方法による場合、酸やアルカリ溶液による処理工程の
ほか、水洗工程や乾燥工程など煩雑な工程を経て製造さ
れることから、製品の歩留りの低下を招き、また、これ
ら表面処理に用いたアルカリ溶液および酸溶液の廃液処
理や洗浄排水処理のため、多大の設備費や用役費を要
し、これらが製造コストの上昇の要因になるという難点
がある。また、特開昭６２−１５３８３０号公報では、
透明基材を酸性の腐食液に浸漬する方法を提案している
が、この場合にも、ここで用いる腐食液はその取扱いに
危険性を伴うほか、その廃液処理や洗浄排水の処理のた
めに多大の設備費や用役費を要するという問題がある。

【０００４】さらに、これら酸やアルカリ溶液による表
面処理による場合、透明導電膜の構成成分の酸やアルカ
リ溶液への溶解速度の違いに基づき、表面処理後の透明
導電膜の表層部の化学組成が透明導電膜内部の化学組成
とは異なるほか、その表面の形態が粗面化されたものと
なる。これら表層部の化学組成の変化や表面の粗面化
は、透明導電膜の劣化の要因となる。そして、この劣化
の進展にともなって、導電性接着剤やシール材との接着
強度の低下や透明導電膜の内部と表層部との境界領域に
おける電気抵抗の増大を招くという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のこの
ような透明導電膜の製膜後の表面改質処理を、煩雑な工
程を経ることなく、また廃液処理を必要としない簡略な
方法によって、透明導電膜と導電性接着剤との間の接着
強度および透明導電膜とシール材との間の接着強度を長
期間維持することのできる耐久性に優れた透明導電膜を
製造する方法を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、透明基材上にス
パッタリング法によって製膜した透明導電膜に逆スパッ
タリングを施して透明導電膜の表層部を除去すれば、煩
雑な工程を経ることなく、また廃液処理も必要としない
簡略な方法で表面改質処理を行うことができるうえ、こ
のようにして得られる透明導電膜はその表層部と内部の
化学組成が実質的に同一であることから、劣化の要因が
なく耐久性の高いものであるということを見出し、これ
ら知見に基づいて本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明の要旨は、下記のとおり
である。 （１）透明基材上に、スパッタリング法により酸化イン
ジウムと酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜を製膜した
後、逆スパッタリング法により該透明導電膜の表層部を
除去することを特徴とする透明導電膜の製造方法。 （２）前記スパッタリング法および逆スパッタリング法
における操作を、マグネトロンスパッタリング装置を用
いて行う、前記（１）記載の透明導電膜の製造方法。 （３）前記スパッタリング法による製膜条件を、プラズ
マ出力０．３〜４Ｗ／ｃｍ² 、製膜時間５〜１２０分間
とし、かつ前記逆スパッタリング法による透明導電膜表
層部の除去処理条件を、プラズマ出力３０Ｗ〜２Ｋｗ、
処理時間０．１〜５分間とする、前記（１）または
（２）記載の透明導電膜の製造方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の方法において用いる透明
基材としては、従来から用いられているガラス基板や高
い透明性を有する合成樹脂製のフィルムやシートが用い
られる。このような合成樹脂としては、ポリカーボネー
ト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂
などが好適に用いられる。

【０００９】つぎに、この透明基材上に製膜する酸化イ
ンジウムと酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜として
は、例えば特開平６−１８７８３２号公報や特開平６−
２３４５６５号公報に記載されている透明導電膜を用い
ることができる。すなわち、この透明導電膜を前記透明
基材上に製膜する場合には、インジウム化合物と亜鉛化
合物を、さらに必要に応じてドープ金属化合物を加え、
これらを混合して仮焼し、その仮焼物を成形して焼成す
ることにより得られたターゲットを用い、スパッタリン
グ法によって、前記透明基材上にＩｎ₂ Ｏ₃ とＺｎＯと
を主成分とする透明導電膜を形成させる方法を採用すれ
ばよい。

【００１０】この透明導電膜は、Ｉｎ₂ Ｏ₃ とＺｎＯの
みからなる透明導電膜であってもよいが、これら２成分
に対して、原子比で０．２以下の配合割合のドープ金属
を含有するものであってもよい。このようなトープ金属
としては、スズ、アルミニウム、アンチモン、ガリウ
ム、セレンなどを用いることができる。これらドープ金
属は、その金属化合物を原料調合工程においてインジウ
ム化合物と亜鉛化合物とに配合しておくことにより、ド
ープ金属を含有した酸化インジウムと酸化亜鉛を主成分
とするターゲットが得られる。そして、このようなター
ゲットを用いてスパッタリングを行えば、そのターゲッ
トと同一組成の透明導電膜が得られる。

【００１１】このようにして得られる透明導電膜の組成
は、ＩｎとＺｎの原子比〔Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）〕が
０．２〜０．９、より好ましくは０．４５〜０．８５で
ある。そして、その膜厚は、２００〜６０００オングス
トローム、好ましくは６００〜２０００オングストロー
ムである。この透明導電膜を透明基材上にスパッタリン
グ法により製膜するにあたっては、マグネトロンスパッ
タリング装置が好適に用いられる。そして、この装置を
用いてスパッタリングにより製膜する際の条件として
は、ターゲットの表面積や透明導電膜の膜厚によりプラ
ズマの出力は変動するが、通常、このプラズマ出力を、
ターゲットの表面積１ｃｍ² あたり０．３〜４Ｗの範囲
とし、製膜時間を５〜１２０分間とすることにより、上
記の膜厚を有する透明導電膜が得られる。

【００１２】このようにして製膜した透明導電膜は、そ
の内部と表層部との間において、化学組成を異にしてお
り、殊にその極表層部では、内部の化学組成に較べて、
ＺｎＯの含有割合が低くなっている。この表層部は、透
明導電膜の膜厚により若干異なるが、膜表面から５０オ
ングストローム以下、実質的には１０〜３０オングスト
ロームの深さまでの領域である。このように表層部の化
学組成が、内部の化学組成と異なっていると、透明導電
膜としての性能低下をもたらす要因となるため、この部
分を除去し、透明導電膜全体として均一な化学組成を有
する透明導電膜を得ることが必要となる。

【００１３】そこで、本発明においては、上記透明導電
膜表層部を逆スパッタリング法により除去して、表面改
質後の透明導電膜の表層部と内部の化学組成に実質的な
差異のない均一な化学組成とすることによって、透明導
電膜としての性能低下の要因を除くとともに、導電性接
着剤やシール材との接着強度を長期間にわたって安定的
に維持することのできる透明導電膜を得るようにするの
である。この逆スパッタリングを行う際の操作条件は、
スパッタリング装置のプラズマ出力を３０Ｗ〜２Ｋｗ、
処理時間を０．１〜５分間の範囲において、逆スパッタ
リングによって除去する透明導電膜表層部の深さを考慮
して適宜選定すればよい。これは、このプラズマ出力を
３０Ｗ未満としたり、処理時間を０．１分間未満とした
場合には、前記表面改質効果が充分に得られず、また、
プラズマ出力が２Ｋｗを超えるか、処理時間が５分間を
超える条件下に行うと、透明導電膜の表面荒れを招くよ
うになるからである。

【００１４】さらに、前記透明基材上へのスパッタリン
グ法による製膜と、ここで得られた透明導電膜の逆スパ
ッタリング法による表面改質処理とは、同一の装置、た
とえばマグネトロンスパッタリング装置によって、逆ス
パッタリングに際しては電圧を逆に印加し、操作条件を
変更するだけで実施することができるので、表面改質処
理のための設備費をかける必要がなくなり、一連の生産
工程に組み込むことができる。したがって、透明導電膜
の生産とその表面改質処理を、簡略な操作により、しか
も効率よく実施することができる。

【００１５】もっとも、前記透明基材上に製膜する透明
導電膜は、スパッタリング法による製膜のほか、エレク
トロンビーム蒸着法やイオンプレーティング法によって
製膜したものであってもよい。ところで、この場合に
は、これらを一連の生産工程に組み込むと設備費が高く
なり、製造コストの上昇を招くことになる。このよう
に、透明基材上にスパッタリング法により製膜した透明
導電膜に逆スパッタリング法による表面改質処理を施す
ことによって得られた表面処理透明導電膜は、従来法で
の酸、アルカリ溶液による表面処理を施して得られた表
面処理透明導電膜において見られた、処理液に対する透
明導電膜の構成成分毎の溶解速度の違いに基づく表層部
の化学組成の変化や粗面化は見られず、これらに起因す
る透明導電膜の導電性低下や導電性接着剤、シール材と
の接着強度の低下を招くことのない、耐久性に優れたも
のである。

【００１６】したがって、本発明の方法によって得られ
る表面改質された透明導電膜は、液晶表示パネルやエレ
クトロルミネッセンス物質を用いた発光パネルなどの表
示機器、各種の光学機器類における透明電極に適用する
ことにより、これら機器類の性能向上と長期的な安定的
使用に寄与することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例により本発明をさらに
詳しく説明する。 〔実施例１〕透明基材として、厚さ１００ミクロンのポ
リカーボネートフィルムを用い、その表面に、ＺｎとＩ
ｎの原子比〔Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）〕を０．１５に調製
したＩｎ₂ Ｏ₃ −ＺｎＯターゲットを用いて、マグネト
ロンスパッタリング装置により透明導電膜の成膜をし
た。この場合のスパッタリング条件は、プラズマ出力を
ターゲット表面積に対し１Ｗ／ｃｍ² とし、製膜時間を
４０分間とした。

【００１８】得られた透明導電膜は、その厚みが２４０
０オングストロームであり、非晶性で透明性が高く、表
面抵抗が２０Ω/ □のものであった。また、この透明導
電膜の化学組成をオージェにより分析した結果、極表層
部におけるＺｎとＩｎの原子比〔Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚ
ｎ）〕は０．０５であるのに対し、内部におけるＺｎと
Ｉｎの原子比〔Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）〕は０．１５であ
り、極表層部においては内部よりもＺｎの含有割合が低
いことが確認された。

【００１９】つぎに、上記マグネトロンスパッタリング
装置の正極と負極を切替え、またプラズマ出力を１００
Ｗ、処理時間を２分間に変更して、透明導電膜の表面に
逆スパッタリングを施した。逆スパッタリングを施した
後の透明導電膜についてもその化学組成を測定した結
果、表層部におけるＺｎとＩｎの原子比と、内部におけ
るＺｎとＩｎの原子比〔Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）〕は、い
ずれも０．１５であり、実質的に同一組成を有するもの
であることが確認された。

【００２０】ついで、この表面改質処理した透明導電膜
の表面に、フォトプロセスによりパターニングをした。
パターンの形状は、ライン間隔０．０５ｍｍ、ライン幅
０．４５ｍｍの直線状とし、これらを１２０本平行に配
列した。つぎに、エッチング液として２重量％濃度の塩
酸水溶液を用いて、エッチング処理を施すことにより、
透明電極を形成した。ついで、この透明電極の形成され
たポリカーボネートフィルムの透明電極面側の周縁にシ
ール材を接着した後、透明電極面上に下記の化学構造単
位を繰返し単位として有する高分子強誘電性液晶を塗布
し、さらにその直上に、別の透明電極付きポリカーボネ
ートフィルムを、その透明電極面が液晶塗布面に接する
ように、かつ、下側の透明電極のパターンと上側の透明
電極のパターンが直交するように重ね合わせて接合する
ことにより、液晶セルを作成した。そして、この液晶セ
ル端部の透明電極の端子に、液晶駆動回路からの配線の
結線用端子を導電性接着剤（ヒートシールコネクタ）に
より接合した。

【００２１】

【化１】

【００２２】このようにして作成した液晶表示パネルに
おいて、液晶駆動回路から電気信号を送信し、その応答
速度と画面のコントラストについて評価し、これにより
透明導電膜の性能の確認をした。さらに、この透明導電
膜の耐久性についての評価は、上記液晶表示パネルを温
度６０℃、湿度９０％の環境下に２４０時間放置した後
の応答速度とコントラストの評価結果を、耐久テスト前
の評価結果と対比することにより行った。この結果、耐
久テスト前後の応答速度とコントラストの評価結果に実
質的な差異は認められなかった。

【００２３】〔比較例１〕実施例１で行った逆スパッタ
リング操作を行わなかった他は、実施例１と同様にし
て、液晶表示パネルを作成した。ついで、実施例１と同
様に液晶表示パネルの表示性能の確認をした結果、３本
のライン上に、応答速度とコントラストの低下が見られ
た。さらに、実施例１と同様に耐久テストを行った後の
表示性能の確認結果では、このような欠陥数が１２本に
増加した。

【００２４】〔実施例２〕実施例１で用いたポリカーボ
ネートフィルムに代えて、ガラス板を透明基材に用いた
他は、実施例１と同様にして、パターン化した透明電極
付きのガラス板を得た。この透明電極付きのガラス板の
表面に、８−ヒドロキシキノリノアルミニウム錯体系の
有機エレクトロルミネッセンス物質を真空蒸着し、その
上にマグネシウム−銀系の電極を成膜して封止し発光パ
ネルを作成した。ついで、この透明電極に通電して、発
光パネルの発光状態を観察した結果、安定した発光状態
を示すことが確認された。さらに、この発光パネルつい
て実施例１と同一条件下に耐久テストを行った後、再
度、発光状態を観察した結果、耐久テスト前の発光状態
に比較して何らの変化も観察されなかった。

【００２５】〔比較例２〕透明導電膜の逆スパッタリン
グの操作を行わなかった他は、実施例２と同様にした。
得られた発光パネルの発光状態を観察した結果、数個の
画素が他のものよりも暗く欠陥を有するものであること
が確認された。さらに、この発光パネルの耐久テスト後
の発光状態を観察したところ、欠陥画素数が３倍に増加
した。

【００２６】

【発明の効果】本発明の方法によれば、従来法における
透明導電膜の表面改質処理のための煩雑な処理工程を経
ることなく、また廃液処理も必要としない、簡略な方法
で表面改質を行うことができるとともに、このようにし
て得られる透明導電膜はその表層部と内部の化学組成が
実質的に同一であることから劣化の要因がなく、耐久性
の高い透明導電膜を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/1343 Ｇ０２Ｆ 1/1343 Ｈ０１Ｂ 1/08 Ｈ０１Ｂ 1/08 13/00 ５０３ 13/00 ５０３Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基材上に、スパッタリング法により
   酸化インジウムと酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜を
   製膜した後、逆スパッタリング法により該透明導電膜の
   表層部を除去することを特徴とする透明導電膜の製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記スパッタリング法および逆スパッタ
   リング法における操作を、マグネトロンスパッタリング
   装置を用いて行う請求項１記載の透明導電膜の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記スパッタリング法による製膜条件を
   プラズマ出力０．３〜４Ｗ／ｃｍ² 、製膜時間５〜１２
   ０分間とし、かつ前記逆スパッタリング法による透明導
   電膜表層部の除去処理条件をプラズマ出力３０Ｗ〜２Ｋ
   ｗ、処理時間０．１〜５分間として行う請求項１または
   ２記載の透明導電膜の製造方法。