(57)【要約】【課題】複数の材料を用いることなく、固有の屈折率が適宜調整され、しかも、安価で生産性に優れた透明導電層を有する表示装置を提供する。【解決手段】複数の画素電極３２が内側表面に形成された基板３０と、透明導電層が共通電極３６として内側表面に形成された透明基板３４との間に液晶層３８を介在させ、前記透明基板と前記透明導電層を介して前記液晶層へ照射された光を画像信号により変調するようにした表示装置において、前記透明導電層は、光に対する屈折率を調整するために真空槽内に透明導電層の材料と酸化性ガスとフッ素化炭化水素含有の有機物ガスとを導入してプラズマを立てつつ形成するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素電極が内側表面に形成された基板と、透明導電層が共通電極として内側表面に形成された透明基板との間に液晶層を介在させ、前記透明基板と前記透明導電層を介して前記液晶層へ照射された光を画像信号により変調するようにした表示装置において、
前記透明導電層は、所定の屈折率を得るために透明導電層の材料に酸素とフッ素と炭素を含有してなることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記屈折率は波長が６３３ｎｍの光に対して略１．２〜略２．０の範囲内で調整されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈折率を任意に調整することにより、反射防止効果を高めることができる表示装置（タッチパネルを含む）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置等の各種の表示装置に用いられる反射防止性の透明導電層としては、屈折率と膜厚を制御した複数の薄膜を積層した積層型の反射防止性の透明導電層が知られている。ここで液晶を用いた表示装置の一例について図４を参照して説明する。図４は液晶を用いた一般的な反射型の表示装置を示す構成図である。図４に示すように、３０はシリコンウエハ等よりなる基板であり、この基板３０の内側表面には、縦横に多数の画素電極３２が等ピッチで配列されている。各画素電極３２には、これに印加される画素信号をオンオフ制御する図示しないスイッチング素子が対応させて設けられている。この基板３０に対向させて例えばガラス板等よりなる透明基板３４が設けられ、この内側表面に透明導電層よりなる共通電極３６が設けられている。そして上記画素電極３２と共通電極３６とが対向するようにして両基板３０、３４間に液晶層３８を封入し、表示装置を構成している。この透明電層は、このような反射型の液晶の表示装置のみならず、タッチパネル等の種々の表示装置に用いられる。
上記共通電極３６を構成する透明導電層の具体的な形成方法としては、透明基板上に真空蒸着法やスパッタ法などで高屈折率膜である透明導電膜を乾式形成し、この透明導電膜上に低屈折率な透明膜を、乾式もしくはスプレーコート法やスピンコート法などの湿式形成法によって形成して透明導電層を作成する方法などが知られている。この低屈折率な透明膜の材料としては、酸化珪素やアルミナ（酸化アルミ）等の誘電体材料や金属酸化物が一般的に用いられている。
【０００３】
これは、通常の透明導電層の屈折率が１．８〜２．０と高屈折率であるのに対して、形成される透明基板、例えばガラス基板の屈折率が１．４〜１．６程度と低いために、その屈折率差がガラス基板と透明導電層との界面での反射率を増加させてしまう。同様に、高屈折率である透明導電層と屈折率がほぼ１である空気層との間の界面の反射率の増加も問題となっている。このように、界面における屈折率差を抑制してこの界面反射率を小さくするために上記屈折率の透明膜を用いている。
この界面反射率は、屈折率の異なる二媒体間の界面を透過する光が、界面の反射に伴って光量を損失することに基づいており、界面の透過率Ｔおよび反射率Ｒは二媒体間の屈折率をｎ１、連続する次の媒体の屈折率をｎ２とすれば、次式で表される。
【０００４】
透過率Ｔ＝［４ｎ１ｎ２  ／（ｎ１＋ｎ２）］２
反射率Ｒ＝［（ｎ１−ｎ２）／（ｎ１＋ｎ２）  ］２
ここで反射率Ｒに着目すると、ｎ１とｎ２の差（ｎ１−ｎ２）が大きくなれば反射率Ｒ  が大きくなり、結果として透過率Ｔが小さくなるために、このガラス基板を用いた液晶表示装置やタッチパネル等の表示装置では、表示画面が暗くなってしまう。
【０００５】
また、表示装置に透明導電層で形成された配線パターンが反射率差のために、目視で確認されてしまうという問題がある。さらに、反射型で用いられる液晶表示装置やタッチパネルでは、透明導電層での界面の反射率が大きいことによる主反射光と界面での反射光との間で干渉作用を起こし、セルギャップの不均一性に伴うフリンジパターンが見えてしまうなどの問題がある。
同様に電磁波防止効果や赤外線反射効果を狙った透明導電層付きの産業用透明基板構造では、高屈折率である透明導電層と空気層との反射率Ｒが増大し、透過  率Ｔの低い、暗い透明基板構造となってしまう。
【０００６】
そのために高屈折率である透明導電膜と低屈折率である透明なガラス基板の中間屈折率を持つ誘電体材料や金属酸化物で、中間の透明膜を介在させるように形成する方法が用いられる。さらに反射防止効果を得るためには、同様な屈折率の透明膜の形成を複数回にわたり実施する必要性がある。しかし、その構成は成膜材料の持つ固有屈折率で制限されており、成膜材料の組み合わせと膜厚及び膜数を制御するにとどまっていた。
このような反射防止性の透明導電層の膜構成や薄膜製造方法に関する多くの提案が特許文献１、特許文献２、特許文献３等においてなされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６１−１６８８９９号公報
【特許文献２】
特公平４−１５４４３号公報
【特許文献３】
特開平７−５６００４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように複数の薄膜を用いた多層構造を持つ反射防止性の透明導電層の場合には、薄膜を多層に形成する途中において成膜装置内における成膜材料を交換する必要性があるために、材料の交換の時間を要するのみならず、各成膜材料毎に成膜条件を調整する必要があり、生産性の低下が問題となっている。また、複数の成膜材料が必要であることから、成膜材料の費用が高騰する問題もあった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、複数の材料を用いることなく、固有の屈折率が適宜調整され、しかも、安価で生産性に優れた透明導電層を有する表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、透明導電層の成膜の際に酸化性ガス、不活性ガスと共に、特定のフッ素化炭化水素含有の有機物ガスを導入し、プラズマを用いる反応性蒸着法、またはスパッタ法等を用いることによって、透明基板上に形成させる透明導電層の固有の屈折率を広い範囲に亘って変化させ得ることを見い出し、本発明に至ったものである。
【００１０】
請求項１に係る発明は、複数の画素電極が内側表面に形成された基板と、透明導電層が共通電極として内側表面に形成された透明基板との間に液晶層を介在させ、前記透明基板と前記透明導電層を介して前記液晶層へ照射された光を画像信号により変調するようにした表示装置において、前記透明導電層は、所定の屈折率を得るために透明導電層の材料に酸素とフッ素と炭素を含有してなることを特徴とする表示装置である。
【００１１】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記屈折率は波長が６３３ｎｍの光に対して略１．２〜略２．０の範囲内で調整されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る表示装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る表示装置に用いる透明導電層を形成するため成膜装置を示す概略構成図、図２は光の波長と各試料の反射率との関係を示すグラフ、図３は屈折率の異なる複数の膜よりなる透明導電層の光の波長と反射率との関係を示すグラフである。
まず、本発明の表示装置の一例は先に説明した図４に示すように構成され、本発明の特徴である透明導電層（ここでは共通電極３６に対応する）では、所定の屈折率を得るために透明導電層の材料に酸素とフッ素と炭素を含有してなっている。具体的には真空引き可能になされた真空槽内にてプラズマを立てつつ透明導電層の材料と酸化性ガスとを用いて基板上に形成される透明導電層において、光に対する屈折率を調整するために前記真空槽内にフッ素化炭化水素含有の有機物ガスを導入して形成する。この場合、上記屈折率は、上記屈折率は波長が６３３ｎｍの光に対して略１．２〜略２．０の範囲内で調整されている。また、成膜処理には、不活性ガスと高周波電圧とによりプラズマを発生させ、このプラズマを用いて反応性蒸着法やスパッタ法により透明導電層を基板上に堆積させる。
【００１３】
図１は成膜装置を示しており、透明導電層の材料１０を配置した真空引き可能になされた真空槽２内に供給口Ｇ１〜Ｇ３より酸化性ガス１６や不活性ガス１８と共に、フッ素化炭化水素を含む有機物ガス２０を導入し、反応性蒸着法によって基板として例えば透明基板Ｓ上に透明導電層２２を形成する。反応性蒸着法としては、例えば真空槽２に設置された高周波コイル４に高周波電源６より例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加し、容器８内に収容した透明導電層の材料１０を高周波励起させてプラズマを発生させる方法などが例示される。図中、１２は陰極１４より放出されて材料１０をたたく電子である。この場合、透明導電層２２の材料１０とともに、酸化性ガス１６や有機物ガス２０も同時にイオン化、或いは活性化されるため、有機物ガス２０は、物質イオンとして存在する。上記材料１０に対して対向して配置したホルダ２４で保持される透明基板Ｓは、自動的に負電位となるために電界が生じる。その電界によって、透明導電層の材料のイオンや有機物ガスのイオンは加速されて透明基板Ｓ上に堆積して膜が形成される。その際に、透明導電層の材料１０と有機物とが均質に入り込んだ透明導電層２２となるので、屈折率を変化させて任意の値に調整することができる。
【００１４】
上記反応性蒸着法において、酸化性ガスの流量、不活性ガスの流量、有機物ガスの流量、基板温度、高周波の出力等をそれぞれ適宜調整することにより、成膜レートを制御でき、またこの透明導電層２２中の有機物の組成比を制御することが可能であり、透明導電層２２の特徴である透明性と導電性とを犠牲とすることなく、透明導電層２２の固有の屈折率を必要に応じて自由に調整することができる。
これによって、透明導電層２２の基本特性である透明性と導電性とを損なうことなく、従来固有の値であった屈折率を変化させ、所望の屈折率を有する透明導電層２２の形成が可能となった。このようにして得られた透明導電層２２の波長６３３ｎｍの光に対する屈折率は、略１．２から略２．０の範囲内で任意に形成することができる。
【００１５】
この場合、上記透明導電層２２の材料としては、ＩＴＯ（インジウムと錫の複合酸化物）、インジウム酸化物、錫酸化物、亜鉛酸化物からなる金属酸化物群から選ばれた少なくとも一つの材料が例示される。
また、透明基板Ｓについても、十分な透明性を有することが必要であり、さらにある程度の剛性および表面の平滑性を有していればよく、特に限定されるものではない。この基板Ｓとしては例えば、ガラス板のみならず、ポリエステルフィルム、ポリオレフィンフィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム等の高分子フィルムがあげられる。
【００１６】
さらにまた、上記透明導電層２２を成膜する際に、成膜条件を変化させることによって屈折率を調整できるので、成膜条件を成膜途中で変化させれば同一の材料でありながら屈折率を可変させた複数膜を層状に堆積形成することで、反射防止効果を一層高めた透明導電層を形成できる。真空槽２内へ導入するフッ素化炭化水素ガスは一般式Ｃｎ  Ｆ２ｎ＋２で表される物質を用いることができ、その中の好適なフッ素化炭化水素がＣＦ４  である。その他に、Ｃ２  Ｈ６  、Ｃ３  Ｈ８  等も有効である。また不活性ガスとしてＡｒガスが用いられるが、その他にＨｅ、Ｎｅ、Ｎ２  等も用いることができる。また、形成される透明導電層２２の組成比は、フッ素が０．１ａｔ％以上、炭素が１．０ａｔ以上であることが特徴である。
【００１７】
さらにまた、上記のように形成された透明導電層２２を、液晶表示装置やタッチパネルの表示面に形成することにより、反射防止性を高めることができる。ここで表示装置とは、透明導電層を表示面（装置内面を含む）に用いている液晶表示素子、プラズマディスプレーパネル、エレクトリックルミネッセンス素子、電界電子放出型ディスプレー等を指す。またこの表示装置には、表示素子上に配置して使用される押圧感知式のタッチパネルも含まれ、特に携帯情報端末または、ペンコンピュータ等に用いられるタッチパネルにも適用される。
【００１８】
さらにまた、上記反射防止性の透明導電層２２は表示装置や、産業用透明基板構造にも用いられることで、空気層界面での可視光の反射率を低減しながら電磁波防止効果や赤外線反射効果を得ることができる。尚、表示装置とは、上記表示装置の他に、陰極線管（ＣＲＴ）の表示装置を含む。また、産業用透明基板構造とは、建築材料用ガラスや自動車用ガラスに上記透明導電層２２を形成したものを指す。
【００１９】
［実施例］
次に、本発明の特徴とする透明導電層の実施例として種々形成して評価を行ったので、その評価結果について説明する。
＜実施例１＞
まず、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５２である基板としてガラス基板（例えばコーニング社１７３７材）上に、材料１０であるＩＴＯとフッ素化炭化水素含有の有機物ガスであるＣＦ４  を複合させた透明導電層２２を、膜厚が１／２λ（λ：５５０ｎｍ）となるような設計で形成した。なおＣＦ４  の導入量は一定とし、高周波出力を５段階に変化させて成膜し、試料１〜６とした。それぞれの成膜条件は、表１に示したとおりである。また不活性ガスとしてＡｒガスを試料１〜６の全ての成膜時に流している。なお、屈折率の測定方法は波長６３３ｎｍのレーザ光を用いたエリプソメータで測定した。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１より明らかなように、ＩＴＯを材料として透明導電層２２を形成する際に、ＣＦ４  導入し、且つ印加する高周波出力を変化させることで屈折率を略１．２〜略２．０の範囲内で変化させることができることが判明した。この場合、高周波出力は１００〜５００Ｗの範囲内で変化させている。特に、透明導電層の屈折率は変えられなかったが、本発明では高周波出力を選択することにより透明導電層２２の屈折率を低下させることが可能なことが分かった。さらに、高周波の出力を増やすにつれて、透明導電層２２の屈折率が次第に上昇していくことが分かった。
【００２２】
ここで、試料１は高周波を印加せずにＣＦ４  を導入して成膜された透明導電層である。尚、表１より判断すれば、高周波出力を試料４と試料５との間で適切に選択することにより高周波出力がゼロの試料１と同じ屈折率の透明導電層が得られる。屈折率を変化させるためには高周波を印加することが必要であるが、あまり高周波出力を強くするとイオン化が進み、透明基板との間に強い電界が生じてしまうために試料５のように屈折率が上昇してしまうことが分かる。
上記条件で得られた透明導電層２２が付いたガラス基板の分光反射曲線を図２に示した。この反射率は成膜された面からの反射率を空気中で測定している。この曲線において試料２が最も小さく、そして、試料３、試料４、試料１及び試料５の順序で屈折率が次第に大きくなっており、屈折率が小さな条件ほど界面の反射率を低く押さえられることができる点が判明した。
【００２３】
＜実施例２＞
実施例２として、透明導電層２２を形成する途中において、成膜条件を途中で少しずつ変えながら成膜して屈折率の異なる多層膜構造の透明導電層２２を形成した。これによれば、さらに反射防止特性を向上させることが可能である。一例として、ガラス基板上に透明導電層２２を成膜する際に、ガラス側から、試料５の条件で厚さ１／２λ、試料２の条件で厚さ１／４λの設計で透明導電層２２を形成した。
【００２４】
つまり、透明導電層２２を形成する際に、光学膜厚をモニターしながら、高周波出力を変化させることで、高屈折率のＩＴＯ膜から低屈折率のＩＴＯ膜へと連続して積層して透明導電層２２の構成とした。
この条件で得られた透明導電層２２付きのガラス基板の分光反射曲線を図３に示した。この曲線において、このような高屈折率のＩＴＯ膜と低屈折率のＩＴＯ膜との積層構造の透明導電層２２とすることで、より帯域を広く反射防止効果を高めることができることが分かった。
また上記透明導電層２２は、各種の配線パターンや図４中の画素電極３２としても用いることもでき、例えば透過型の表示装置としても構成することができる。
尚、上記実施例における成膜装置や成膜条件は単に一例を示したに過ぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の表示装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
透明導電層の形成時にフッ素化炭化水素含有の有機物ガスを導入するようにしたので、一定の範囲で任意に選択された屈折率を有する透明導電層を形成することができる。換言すれば、透明導電層の屈折率を一定の範囲内で任意に選択することができる。従って、反射防止性の高い透明導電層を安価に、且つ生産性よく得られ、それを用いた表示装置では均一で明るい表示ができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示装置に用いる透明導電層を形成するため成膜装置を示す概略構成図である。
【図２】光の波長と各試料の反射率との関係を示すグラフである。
【図３】屈折率の異なる複数の膜よりなる透明導電層の光の波長と反射率との関係を示すグラフである。
【図４】液晶を用いた一般的な反射型の表示装置を示す構成図である。
【符号の説明】
２…真空槽、４…高周波コイル、１０…透明導電層の材料、１６…酸化性ガス、１８…不活性ガス、２０…有機物ガス、２２…透明導電層、、３０…基板、３２…画素電極、３４…透明基板、３６…共通電極（透明導電層）、３８…液晶層、Ｓ…透明基板（基板）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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