(57)【要約】【課題】ＬＣＤ、ＥＬの構成部材であるカラーフィルタや有機エレクトロルミネッセンスの有機膜が分解しない低温プロセスで、加熱スパッタにより得られる透明導電膜と同等の特性を有する透明導電膜の形成が可能な製造方法を提供する。【解決手段】スパッタリング法を用いた透明導電膜の製造方法であって、基板上にスパッタリング法を用いてプレ透明導電膜を形成し、アニーリング処理によって、前記プレ透明導電膜を結晶化させ、さらに、前記結晶化したプレ透明導電膜上に、透明導電膜をエピタキシャル成長させて透明導電膜を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリング法を用いた透明導電膜の製造方法であって、
基板上にスパッタリング法を用いてプレ透明導電膜を形成し、アニーリング処理によって、前記プレ透明導電膜を結晶化させ、
さらに、前記結晶化したプレ透明導電膜上に、透明導電膜をエピタキシャル成長させて透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電膜の製造方法。
【請求項２】
前記アニーリング処理温度が２３０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項３】
前記プレ透明導電膜の形成基板温度が１００℃以下で、前記エピタキシャル成長させる透明導電膜の形成基板温度が１７０℃以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の透明導電膜の製造方法を用いて形成された透明導電膜を有することを特徴とする透明導電基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶ディスプレイ等の表示デバイスや太陽電池等の有機膜上への透明導電膜の形成に使用できる、透明導電膜の製造方法と透明導電基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置（ＬＣＤ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｅｄ  Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイは、その省エネルギーでありかつ省スペースであるという特徴により、カーナビゲーションシステム、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ用モニタ及びカラーテレビジョン受像機、携帯電話、モバイルゲーム機などに搭載されて、表示装置の大型化、高精細化の要求が高まっている。
【０００３】
表示装置の大型化は配線のストライプが長くなることを意味し、高精細化はストライプが細くなることを意味する。このため、ストライプ端点間の抵抗値が大きくなり、電圧降下を生じるので、ＬＣＤの場合には、液晶分子の適切なスイッチングが機能しなくなる場合が出てしまう。
【０００４】
透明電極の電気抵抗は電池の直列抵抗損失として作用し、特に大面積の素子に対してはその変換効率に大きく影響を与えるため、透明電極の抵抗率を低下させることが求められている。
【０００５】
ＬＣＤ、ＥＬの主要構成部材であるカラーフィルタは、一般的に、画素領域を画定するブラックマトリックス（ＢＭ）と呼ばれる遮光部と、該画素領域に配置された着色層をガラスやプラスチックといった光透過性の基板上に形成させたものであり、有機膜が使われることが多い。
【０００６】
また、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）を構成する正孔輸送層や発光層に関しても、同様に有機膜が使われることが多い。
【０００７】
透明導電膜は、近年の液晶ディスプレイの急速な発展とともに、様々な成膜法によって低抵抗化の試みがなされてきた。有機膜上への透明導電膜の形成は、ガラス基板への形成とは異なり、膜形成時の温度を低く抑える必要がある。
【０００８】
パルスレーザー蒸着法を用いることが提案されている。しかしながら、低抵抗であるＩＴＯ薄膜が得られるが、基板温度を５００〜１０００℃と高くする必要があり、カラーフィルタやＯＬＥＤに使用されるＩＴＯとすると、有機膜が分解してしまう（特許文献１）。
【０００９】
また、有機膜へのダメージを抑え、低抵抗の透明導電膜を得るために、３回以上に分けて断続的にスパッタリングし、３層以上のスパッタ層の積層体として形成される提案がなされているが、有機膜を低温化させるために成膜効率が非常に悪くなってしまう（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−８９８４６号公報
【特許文献２】特開２００６−１６４７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ＬＣＤ、ＥＬの構成部材であるカラーフィルタや有機エレクトロルミネッセンスの有機膜が分解しない低温プロセスで、加熱スパッタにより得られる透明導電膜と同等の特性を有する透明導電膜の形成が可能な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、スパッタリング法を用いた透明導電膜の製造方法であって、
基板上にスパッタリング法を用いてプレ透明導電膜を形成し、アニーリング処理によって、前記プレ透明導電膜を結晶化させ、
さらに、前記結晶化したプレ透明導電膜上に、透明導電膜をエピタキシャル成長させて透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電膜の製造方法である。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、前記アニーリング処理温度が２３０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電膜の製造方法である。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、前記プレ透明導電膜の形成基板温度が１００℃以下で、前記エピタキシャル成長させる透明導電膜の形成基板温度が１７０℃以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透明導電膜の製造方法である。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の透明導電膜の製造方法を用いて形成された透明導電膜を有することを特徴とする透明導電基板である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、有機膜からなるＬＣＤのカラーフィルタや、ＯＬＥＤに使用される有機膜が分解しないプロセスで、十分な導電特性や透過率特性を持った透明導電膜を、カラーフィルタや正孔輸送層、発光層の特性にダメージを与えない低温にて製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本願発明の透明導電膜の製造方法を示した工程概念図である。
【図２】本願発明の透明導電膜の製造方法における透明導電膜の形成状態を示した概念図である。
【図３】本願発明の透明導電基板が用いられたＬＣＤの断面概念図である。
【図４】本願発明の透明導電基板が用いられた有機ＥＬの断面概念図である。
【図５】実施例、比較例の電気伝導率、移動度を比較した測定結果である。
【図６】実施例、比較例の透明導電膜の透過率を比較した測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本願発明の透明導電膜の製造工程を示しており、カラーフィルタ６等の有機膜が形成された基板をプレスパッタリング室１１に搬入し、ここで、透明導電膜用のターゲット１４をスパッタリングにより、カラーフィルタ６上に、プレ透明導電膜２１を形成する。次にアニーリング室１２に送られ、ヒーター１５により有機膜が耐えられる温度まで昇温させ、プレ透明導電膜２１を結晶化させる。
【００１９】
続いて、プレスパッタリング室１１よりも高い温度に設定されたスパッタリング室１３に送られ、スパッタリングにより、アニーリングプレ透明導電膜上にエピタキシャル成長
させ、透明導電膜１が形成させる。
【００２０】
図２は、図１に示した製造工程における透明導電膜を拡大して示している。カラーフィルタ６に形成されたプレ透明導電膜２１はアニーリングにより、結晶成長し、アニーリングプレ透明導電膜２２となる。スパッタリング室１３において、アニーリングプレ透明導電膜２２の結晶面上に透明導電膜がエピタキシャル成長し、本願発明の透明導電膜１が形成される。
【００２１】
図３は本願発明の透明導電基板が用いられたＬＣＤの断面であり、透明基板３上に、有機膜である、赤、青、緑、必要に応じてさらに加えられるカラー画素２とブラックストライプ４が、複数配置されたカラーフィルタ６上に透明導電膜が形成されたものと、駆動回路が形成されたＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板７上に透明導電膜が形成されたものとの間に液晶を侠持させた構造となっている。
【００２２】
よって、透明導電膜は有機膜からなるカラー画素２やブラックストライプ４の上に形成されるため、形成時に熱かかかり過ぎると、カラー画素２やブラックストライプ４が変質や変色してしまい、製品として機能しなくなる。
【００２３】
図４、は本願発明の透明導電基板が用いられた有機ＥＬの断面であり、駆動回路が形成されたＴＦＴ基板７上に、金属陰極１０が設けられ、その上に発光層９、さらに正孔輸送層８、透明導電膜１が積層された構成となっている。よって透明導電膜は有機膜からなる発光層９、正孔輸送層８上に形成れるため、形成時に熱かかかり過ぎると、発光層９、正孔輸送層８が変質してしまい、製品として機能しなくなる。
【００２４】
透明電極材料にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｄｏｐｅｄ  ＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｄｏｐｅｄ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）などがあり、それぞれ低温にて形成する必要がある。
【実施例】
【００２５】
プレスパッタ室１１の温度を１００℃として、基板上に、真空スパッタによりＩＴＯを２００Åの膜厚に成膜した。ＩＴＯターゲットは、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に酸化スズ（ＳｎＯ２）を添加したものを用い、プレスパッタ室１１内を３．３〜５．３×１０−１Ｐａの真空度にした。
【００２６】
次に２３０℃で、Ｎ２ガスを導入した後、真空度を３．３〜５．３×１０−１Ｐａとしたアニール室１２に６０ｍｉｎ放置して、スパッタされたＩＴＯ膜を結晶化させた。続いてスパッタ室１３温度を１７０℃とし真空度を一度２．５〜４．０×１０−３Ｐａにした後に、３．３〜５．３×１０−１Ｐａの真空度に戻し、２層目のＩＴＯを２８００Å積層した。
【００２７】
成膜したＩＴＯをＸ線回折装置（ＸＲＤ：Ｘ-Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）にて測定したところ、結晶化していることが分かった。
【００２８】
＜比較例１＞
アニール処理を行わないこと以外は実施例と同じ条件とし、まず、スパッタ室温度を１００℃として、基板上に、真空スパッタによりＩＴＯを２００Åの膜厚に成膜した。アニール処理を行わずに、スパッタ室１３温度を１７０℃として、２層目のＩＴＯを２８００Å積層した。成膜したＩＴＯをＸ線回折装置にて測定したところ、結晶化の度合いが低いことが分かった。
【００２９】
＜比較例２＞
スパッタ室１３温度を１７０℃として、基板上に、真空スパッタによりＩＴＯを３０００Åの膜厚に成膜した。成膜したＩＴＯをＸ線回折装置にて測定したところ、結晶化の度合いが低いことが分かった
＜ＩＴＯ特性評価＞
ＩＴＯの特性の評価として、シート抵抗（Ω/□）、電気伝導率（Ｓ/ｍ）、キャリア濃度（/ｃｍ３）、移動度（ｃｍ２/Ｖｓ）、透過率（５５０ｎｍ）（％）について測定した。
【００３０】
測定は、ホール効果測定装置ＨＬ５５００ＰＣ（日本バイオ・ラッドラボラトリーズ社製）を用い、測定環境は２１．７℃、５２％ＲＨで行った。その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
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導電膜としての特性であるシート抵抗、電気伝導率（Ｓ/ｍ）、キャリア濃度（/ｃｍ３）、移動度（ｃｍ２/Ｖｓ）に関しては、下地のプレ透明導電膜２１（２００Å）を２３０℃の温度で６０分間アニーリング処理し、続いて行うスパッタによる透明導電膜をエピタキシャル成長させた透明導電膜1は導電性が高いことが解った。
【００３２】
図５に示す様に、移動度と電気伝導率を見ると、アニーリング処理により結晶化度高めた実施例は、アニーリング処理を行っていない比較例と別の直線となり、アニーリング処理の効果であることが解る。
【００３３】
また図６は可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）での透過率を比較したものであるが青、緑の領域で、アニーリング処理を行った実施例は透過率が高いことが解った。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・透明導電膜
２・・・カラー画素
３・・・透明基板
４・・・ブラックストライプ
５・・・液晶
６・・・カラーフィルタ
７・・・ＴＦＴ
８・・・正孔輸送層
９・・・発光層
１０・・・金属陰極
１１・・・プレスパッタリング室
１２・・・アニーリング室
１３・・・スパッタリング室
１４・・・ターゲット
１５・・・ヒーター
２１・・・プレ透明導電膜
２２・・・アニーリングプレ透明導電膜
３１・・・ＬＣＤ
３２・・・有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013216925.tif 000006
【図４】
2013216925.tif 000007
【図５】
2013216925.tif 000008
【図６】
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