ＩＴＯ透明導電膜の成膜方法およびＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板
【課題】低抵抗で平滑なＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板を得ることを課題とする
【解決手段】ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用い、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度が９０℃〜１６０℃であり、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜１．６ｋＷ／ｃｍ２である成膜方法である。また、ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用いられ、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜３ｋＷ／ｃｍ２であり、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度上昇が５０℃以下であるＩＴＯ透明の成膜方法。
【解決手段】ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用い、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度が９０℃〜１６０℃であり、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜１．６ｋＷ／ｃｍ２である成膜方法である。また、ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用いられ、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜３ｋＷ／ｃｍ２であり、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度上昇が５０℃以下であるＩＴＯ透明の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイに用いられるＩＴＯ透明導電膜が形成されたカラーフィルター基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明導電膜は光を通しかつ電気を流す特徴から、フラットパネルディスプレイ、タッチパネル、太陽電池において欠かすことができない重要な部材となっており、特に酸化スズを数ｗｔ％含む酸化インジウム（ＩＴＯ）は、透明導電膜で最も有名なものである。
【０００３】
フラットパネルディスプレイに用いられるＩＴＯ透明導電膜の多くは、真空成膜法で形成される。
【０００４】
ＩＴＯ透明導電膜を真空成膜法で成膜する方法としては、イオンプレーティング法、スパッタリング法、蒸着法等の方法があり、なかでもスパッタリング法が最も一般的な手法である。スパッタリング法で成膜されるＩＴＯ透明導電膜に関して、基板を３００℃以上に加熱して成膜することにより、抵抗値が２×１０−４Ω・ｃｍ以下のＩＴＯ透明導電膜の得られることが特許文献１に記載されている。
【０００５】
また、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法でＩＴＯ透明導電膜を成膜した場合は、成膜粒子のエネルギーが高いことから、基板の加熱温度が２００℃程度の比較的低い温度で、抵抗値が低いＩＴＯ透明導電膜が得られることが開示されている（特許文献２）。
【０００６】
ディスプレイで、ＲＧＢの光の３原色を発光させる際には、電子線や紫外線をこれらの光を発光する蛍光体に照射したり、白色光を原光として目的の波長以外の光を吸収することで目的の波長の光を発色するカラーフィルターを使用したりする。このカラーフィルターの一部には、有機高分子材料が用いられる（非特許文献１）。これをガラスなどの透明な基板に所定の間隔で塗布するが、その上に透明導電膜であるＩＴＯを成膜する際に、カラーフィルター付きの基板を加熱しすぎると、有機高分子であるカラーフィルターの表面や内部から、作製時に残留したガス、有機高分子の分解生成ガス、また、表面に吸着した水分などが成膜雰囲気中に放出され、ガラス基板などの無機材料でなる基板を用いる場合に比較し、特性の良いＩＴＯ透明導電膜が安定して得られにくい。また、カラーフィルター上には、表面を平滑にするための有機高分子からなるオーバーコート層が積層されることが多く、このオーバーコート層からの同様なガス放出もＩＴＯ透明導電膜の抵抗を増す一因となっている。このため、カラーフィルター付きの基板を加熱して、ＩＴＯ透明導電膜を成膜する場合、低抵抗のＩＴＯ透明導電膜を得ることは困難であった。
【０００７】
プラズマガンを使用するイオンプレーティング法も、カラーフィルター上にＩＴＯ膜を成膜すると抵抗が低い膜が得られることが特許文献３に記載されているが、基板温度を１８０℃以上に加熱すると、先に指摘したようにカラーフィルターの表面や内部から、フィルム作製時に残留したガス、過熱による有機高分子の分解生成ガス、また、表面に吸着した水分などが成膜雰囲気中にガス放出されて、抵抗率が２．０×１０−４Ｐａを下回る、極めて低抵抗なＩＴＯ膜は成膜できないといった問題があった。
【特許文献１】特開平９−１７１１８８号公報
【特許文献２】特開２０００−１７４３０号公報
【特許文献３】特許２６５７２０６
【非特許文献１】佐々木学“液晶カラーフィルター”、電子材料２００４年８月号別冊、ｐ６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、カラーフィルター上に成膜したＩＴＯ透明導電膜において、低抵抗で平滑なＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法は、カラーフィルターが設けられている基板上にＩＴＯ透明導電膜を成膜する方法において、ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用いられ、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度が９０℃〜１６０℃であり、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜１．６ｋＷ／ｃｍ２であることを特徴とするＩＴＯ透明の成膜方法である。
【００１０】
また、本発明のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法は、カラーフィルターが設けられている基板上にＩＴＯ透明導電膜を成膜する方法において、ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用いられ、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜３ｋＷ／ｃｍ２であり、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度上昇が５０℃以下であることを特徴とするＩＴＯ透明の成膜方法である。
【００１１】
また、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板の表面平滑性を示す算術平均粗さＲａ（ＩＴＯ）が、カラーフィルターが設けられた基板の算術平均粗さＲａ（ＣＦ）に対して、Ｒａ（ＩＴＯ）−Ｒａ（ＣＦ）≦１ｎｍであることを特徴とする、前述のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法によるＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板である。
【００１２】
また、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗が１．２×１０―４〜２．０×１０―４Ω・ｃｍの範囲であることを特徴とする前述のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法によるＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ＩＴＯ透明導電膜が低抵抗で平滑性に優れ、液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子などのフラットパネルディスプレイの高性能化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すように、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３は、カラーフィルターが設けられた基板２の表面にＩＴＯ透明導電膜１が成膜されてなるものである。
【００１５】
カラーフィルターが設けられた基板２は、図２に示すような構成である。通常、液晶用や有機ＥＬ用などのディスプレイデバイスに用いられるカラーフィルターは、ソーダライムガラスなどのガラス基板２ａの上に、表示コントラストの向上やＴＦＴの誤動作防止のためのブラックマトリックス２ｂをパターン配置し、その上にＲｅｄ（Ｒ）、Ｇｒｅｅｎ（Ｇ）、Ｂｌｕｅ（Ｂ）のＲＧＢ３色のカラー有機高分子を塗り分けてカラー画素２ｃとし、さらにその上に、透明な有機高分子でなるオーバーコート層２ｄが塗布された構造になっている。
【００１６】
ガラス基板２ａとしては、比較的安価なソーダライムガラスが主として用いられるが、ＴＦＴ素子などに用いられる場合には無アルカリガラスなども使用される。
【００１７】
ブラックマトリックス２ｂには金属クロムがこれまで主に用いられてきたが、表示モードの多様化と環境問題に関連して、最近では樹脂材が用いられるケースが増加している。
また、カラー画素２ｃには、ポリビニルアルコール系、顔料や染料を分散したアクリル系などが用いられる。また、その上に形成するオーバーコート層２ｄは、カラー高分子による画素で生じた段差を平滑化するためにあり、アクリル系やエポキシ系の有機高分子が、２〜３μｍの厚みで形成される。
【００１８】
さらに、必要に応じて、化学的耐久性やＩＴＯとの密着性を改善するために、その上に厚さが３０ｎｍ程度の薄いシリカ膜、酸化窒化シリコン膜が保護膜２ｅとして形成されることがある。
【００１９】
カラーフィルターが設けられた基板２に成膜されるＩＴＯ透明導電膜１は、酸化インジウムにスズを酸化物換算で５〜１０ｗｔ％添加したものである。スズの添加量が酸化物換算で５ｗｔ％未満の場合は、ＩＴＯ透明導電膜中のキャリヤ濃度が低くなり、１０ｗｔ％を越える場合は、キャリヤの移動度が小さくなるため、どちらの場合も導電性が低下するので、スズの添加量は酸化物換算で、５〜１０ｗｔ％とすることが好ましい。
【００２０】
ＩＴＯ透明導電膜は、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法を用いて、より好ましくは、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法を用いて成膜する。
【００２１】
該アークプラズマ蒸着法は、真空チャンバー内に向けてプラズマビームを生成する圧力勾配型プラズマガンと、プラズマビームの横断面を収縮させる磁石及び環状の収束コイルを備え、プラズマビームにより真空チャンバー内に配置した基板上に薄膜を形成する成膜法であり、例えば、図３に概略を示す成膜装置を用いる。
【００２２】
図３に示す成膜装置は、真空チャンバー４と、真空チャンバー４の側壁に取り付けられた圧力勾配型プラズマガン５と、真空チャンバー４の底部に配置したルツボ６と、真空チャンバー４の上部に配置した基板支持ホルダー７等によって構成されている。
【００２３】
ルツボ６は、カーボン製のものを使用することが望ましい。圧力勾配型プラズマガン５には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いることが望ましい。圧力勾配型プラズマガン５は、Ｔａ製のパイプ８とＬａＢ６製の円盤９とで構成された複合陰極であり、Ｔａ製のパイプ８の内部に放電用アルゴンガス１０を導入した際に、加熱されたＴａ製のパイプ８とＬａＢ６製の円盤９から熱電子が放出され、プラズマビーム１１を形成する。
【００２４】
圧力勾配型プラズマガン５の内部は、真空チャンバー４より常に圧力が高く保たれており、高温に曝されたTaやＬａＢ６が酸素ガスや蒸発ガスによる酸化などの劣化を防ぐ構造になっている。
【００２５】
また、基板支持ホルダー７の上部には、基板加熱用ヒーター１２と温度計１３が配置されている。基板加熱用ヒーター１２は、成膜するカラーフィルターが設けられた基板２を所定温度に保持するために設けられるもので、温度計１３の測定値をもとに基板加熱ヒーター１２の出力を制御している。カラーフィルターが設けられた基板２は、成膜時の温度が９０℃〜１６０℃になるように、基板加熱ヒーター１２の出力を制御する。基板加熱ヒーター１２には、ランプ型ヒーターを用いることが好ましい。
真空チャンバー４の側壁には酸素ガス供給ノズル１４が配置されており、この酸素ガス供給ノズル１４には、マスフローコントローラ（図示せず）を介して酸素ガス１５が供給される。また、真空チャンバー４には真空排気装置１６が接続されており、真空計１７の値をもとに真空排気装置１６を稼働し、真空チャンバー４の内部を所定の圧力（真空度）に維持される。
【００２６】
図３に示す成膜装置を用いて、次の手順で本発明に関わるＩＴＯ透明導電膜１を成膜する。
【００２７】
カーボン製のルツボ６に、粒状のＩＴＯ原料１８を充填し、このルツボ６を真空チャンバー４の底部にセットする。ＩＴＯ原料１８は、ルツボに入れるため粒状であることが好ましいが、その形状を特に限定するものではない。
【００２８】
ＩＴＯ透明導電膜１を成膜するカラーフィルターが設けられた基板２を基板支持ホルダー７に取り付けた後、真空チャンバー４の内部の圧が約５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気することが望ましい。また、同時に、カラーフィルターが設けられた基板２を所定の温度に加熱して、表面に吸着したガスや内部から放出されるガスを除去することがこのましい。
【００２９】
排気後、図示しないマスフローコントローラーを用いて流量を１０〜４０ｓｃｃｍに制御した放電用アルゴンガス１０を、圧力勾配型プラズマガン５を通して真空チャンバー４に供給する。
【００３０】
次に、酸素ガス１５をガス供給ノズル１４から真空チャンバー４に所定量供給するとともに、真空排気装置１６で真空チャンバー４の内部の圧力を０．０８〜０．２Ｐａの圧力に調整する。
【００３１】
次に、圧力勾配型プラズマガン５を作動させ、プラズマビーム１１をルツボ６内のＩＴＯ原料１８に収束させ、ＩＴＯが昇華する温度にＩＴＯ原料１８を加熱する。プラズマビーム１１をルツボ６中のＩＴＯ原料１８に収束させるために、収束コイル１９や磁石２０などを使用する。ここで、ＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が１、６ｋＷ／ｃｍ2以下あるいは３ｋＷ／ｃｍ2以下なるように、収束コイルに流れる電流を調整する。この際、蒸発したＩＴＯ原料１８が基板に付着しないように、シャッター板２２を閉じておく。プラズマビームの単位面積あたりの投入出力が１、６ｋＷ／ｃｍ2以下とする場合は、カラーフィルターが設けられている基板２の温度を１６０℃以下にして、ＩＴＯ透明導電膜の抵抗を小さいものを作製する場合に適しており、プラズマビームの単位面積あたりの投入出力が３ｋＷ／ｃｍ2以下とする場合は、カラーフィルターが設けられた基板２の温度上昇が５０℃以下にして、抵抗の均一なＩＴＯ透明導電膜を成膜する場合に適している。
【００３２】
プラズマビーム１１によって加熱したＩＴＯ原料１８の蒸発が安定化した後、所定時間、シャッター２２が開かれ、カラーフィルターが設けられた基板２にＩＴＯが堆積する。シャッター２２が開いてＩＴＯが成膜される時間は、最大で２分程度で、通常は１分程度である。
【００３３】
プラズマビーム１１によって加熱・蒸発したＩＴＯ原料１８と導入された酸素ガス１５は、プラズマ雰囲気２１によってイオン化される。ＩＴＯ原料１８はイオン化した粒子となる。該イオン化した粒子は、プラズマ雰囲気２１のもつプラズマポテンシャルと、カラーフィルターが設けられた基板２のもつフローティングポテンシャルとの電位差によってカラーフィルターが設けられた基板２に向かって加速され、約２０eＶという大きなエネルギーをもってカラーフィルターが設けられた基板２の下表面に到達・堆積し、低抵抗（比抵抗が１．２×１０―４〜２．０×１０―４Ω・ｃｍ）のＩＴＯ透明導電膜１が成膜される。
【００３４】
プラズマガンを使用するイオンプレーティング法では、ＩＴＯ原料１８を蒸発させるためにプラズマビーム１１でＩＴＯ原料１８を高温に加熱するため、高温になったＩＴＯ原料１８からの輻射熱によって基板の温度が上昇する。特にカラーフィルターが設けられた基板２では、黒色のブラックマトリックス２ｂにより熱輻射を吸収しやすく、基板２の温度が上昇しやすい。ＩＴＯ透明導電膜１を成膜するカラーフィルターが設けられた基板２の最高到達温度が９０℃を下回る場合には、ＩＴＯ透明導電膜が結晶化せずＩＴＯ透明導電膜の抵抗値が２．０×１０―４Ω・ｃｍを超え、良好なデバイスとして用いるには厚膜化する必要が生じ、透過率の減衰などの問題が生じる。カラーフィルターが設けられた基板２の成膜時の最高到達温度が９０℃以上であれば、ＩＴＯ透明導電膜の抵抗値は下がって導電性がよくなるので、カラーフィルターが設けられた基板２の成膜時の温度は９０℃以上とすることが好ましい。
【００３５】
さらに、カラーフィルターが設けられた基板２の最高到達温度が１６０℃を超える温度で成膜すると、有機高分子であるカラー画素やオーバーコート層の表面や内部から、作製時に残留したガス、分解生成ガスが生じやすく、また、高分子の硬度も柔らかくなり、その結果、膜にクラックが生じて透明導電膜としての機能を果たさず、デバイスとして用いることが困難である。
【００３６】
ＩＴＯ原料１８を蒸発させる際にＩＴＯ原料１８に照射するプラズマの単位面積あたりの投入出力が１．６ｋＷ／ｃｍ２以下とするのは、プラズマの単位面積あたりの投入出力が１．６ｋＷ／ｃｍ２を超すと、ＩＴＯ原料１８の温度が著しく高温になって、１６０℃を越えてしまうので、好ましくない。なお、投入出力が０．５ｋＷ／ｃｍ２より小さくなると、ＩＴＯ原料の蒸発が不十分となり、ＩＴＯ透明導電膜を形成する速度が低下するので、投入出力を０．５ｋＷ／ｃｍ２以上とすることが望ましい。
特に、成膜時のカラーフィルターが設けられた基板２の温度の上昇が５０℃を超えると、有機高分子からなるカラーフィルターやオーバーコート層を劣化させたり、これらの有機物の内部からのガス放出が生じたり、また、ＩＴＯの厚さ方向に特性が不均一な膜が生じる。
【００３７】
ＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビームの投入出力が３ｋＷ／ｃｍ２を超える、もしくはプラズマビームの投入電流が４０Ａ／ｃｍ２を超えると、輻射熱は著しく増加し、成膜時のカラーフィルターが設けられた基板２の温度の上昇が５０℃を超え、やはり有機高分子からなるカラーフィルターやオーバーコート層を劣化させたり、これらの有機物の内部からのガス放出が生じたり良好なＩＴＯ膜付きカラーフィルター基板となり得ない。従って、温度上昇を５０℃以下とするために、ＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビームの投入出力は、３ｋＷ／ｃｍ２以下とすることが望ましい。
【００３８】
このようにして成膜されるＩＴＯ透明導電膜の表面平滑性を示す算術平均粗さＲａ（ＩＴＯ）は、カラーフィルターが設けられた基板の算術平均粗さＲａ（ＣＦ）に対して、Ｒａ（ＩＴＯ）−Ｒａ（ＣＦ）≦１ｎｍとなるものが得られる。なお、表面の算術平均粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１ に定義されている値で、表面の凹凸を測定して得られる粗さ曲線から算出される。
【００３９】
通常、スパッタリング法で得られるＩＴＯ透明導電膜では、導電性を増すために成膜時の基板の温度を３００℃程度として成膜するとＲａは５ｎｍ程度と凹凸の著しいものになるので、平滑な膜を得るためには、基板の温度を１００℃程度に下げて成膜する必要があるが、基板の温度を１００℃とした場合、膜の導電性は著しく低下する。
【００４０】
本発明のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ガラスほど耐熱性のないカラーフィルターを設けた基板に、優れた導電性と平滑性とをあわせ持つＩＴＯ透明導電膜が形成されたものであり、液晶素子や有機ＥＬ素子などのディスプレイデバイスに好適に用いることができる。
【００４１】
なお、図３の成膜装置は、カラーフィルターを設けた基板にＩＴＯを１枚ずつ成膜処理するバッチ式の成膜装置であるが、カラーフィルターを設けた基板を連続的に成膜室に搬送してＩＴＯ膜の連続生産を可能としたインライン式の成膜装置でも作製することが可能である。
【実施例１】
【００４２】
以下に本発明の実施例を述べる。実施例および比較例とも図３に示す成膜装置を用いてＩＴＯ透明導電膜を成膜した。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例および比較例ともに、表面の粗さ特性を原子間力顕微鏡によって測定し、算術平均粗さを算出した。
実施例１
ＩＴＯ原料１８には、（株）高純度化学研究所製のＩＴＯ粉粒体（Ｓｎの含有量は酸化物換算で５ｗｔ％）を使用した。これを、カーボン製のルツボ６に充填し、真空チャンバー４の底部に設置した。
【００４３】
サイズ３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍｔのソーダライムガラスを基板とするカラーフィルターが施された基板２を、カラーフィルターが施された面を下にして、基板支持ホルダー７に設置した。この後、真空チャンバー内の圧力が４．０×１０−４Ｐａに達するまで、真空排気装置１６で約１０分間排気した。
カラーフィルターが設けられた基板２を１１０℃に加熱したのち、圧力勾配型プラズマガン５に放電用アルゴンガスを２５ｓｃｃｍ流し、さらに、酸素ガス供給ノズル１４より酸素ガスを２５ｓｃｃｍ流した。次に圧力勾配型プラズマガン５の出力が２．５ｋＷになるまで徐々に電力を印加し、圧力勾配型プラズマガン５からプラズマビーム１１を発生させてＩＴＯ原料１８に照射し、ＩＴＯ原料１８を加熱して蒸発させた。
【００４４】
なお、圧力勾配型プラズマガン５には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いた。このとき、真空チャンバー４の内部の圧力が０．１５Ｐａとなるように真空排気装置１６の排気を制御しつつ、収束コイル１９に流す電流を調整し、ＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビーム１１の照射面積が３ｃｍ２になるようにした。この時、ＩＴＯ原料１８に投入されるプラズマビーム１１の単位面積あたり投入出力は０．８ｋＷ／ｃｍ２であった。
【００４５】
プラズマビーム１１の照射、真空チャンバー４内部の圧力、およびＩＴＯ原料１８の蒸発が安定した後、シャッター２２を６３秒間開け、カラーフィルターが設けられた基板２にＩＴＯ透明導電膜１を成膜した。
【００４６】
なお、成膜する基板は成膜時に加熱されたＩＴＯ原料１８からの輻射熱を受けて温度が上昇するが、この成膜直後のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板２の温度は１４５℃で、成膜前に比べて３５℃上昇していた。
【００４７】
得られたＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３の外観は良好で、目視検査ではクラックなどの外観不良はなかった。
【００４８】
ＩＴＯ透明導電膜１の厚さは１５７ｎｍであり、ＩＴＯ透明導電膜１のシート抵抗値は９．２Ω／□で、比抵抗は１．４×１０−４Ω・ｃｍと、抵抗の低い膜であった。
【００４９】
このＩＴＯ透明導電膜１の表面の算術平均粗さＲａ（ＩＴＯ）は１．３ｎｍであり、成膜前のカラーフィルターのＲａ（ＣＦ）（＝０．５ｎｍ）に対し、０．８ｎｍの増加であった。
【００５０】
比較例１
カラーフィルターが施された基板２を加熱しないで、その他は全て実施例１と同様にしてＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３を作製した。
【００５１】
ＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３の外観は良好で、目視検査ではクラックなどの外観不良はなかった。成膜直前の基板の温度は２７℃、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は７０℃で、成膜前に比べて温度が４３℃上昇していた。
【００５２】
このＩＴＯ透明導電膜１の表面の算術平均粗さＲａ（ＩＴＯ）は０．６ｎｍであり、成膜前のカラーフィルターのＲａ（ＣＦ）（＝０．５ｎｍ）に対し、わずかに０．１ｎｍの増加で非常に平滑な膜であった。しかし一方では、ＩＴＯ透明導電膜１の厚さは１５５ｎｍであり、ＩＴＯ透明導電膜１のシート抵抗値は３９Ω／□で、比抵抗は６×１０−４Ω・ｃｍと抵抗が高く導電性に乏しい膜であった。
【００５３】
比較例２
カラーフィルターが施された基板２を１９０℃に加熱した以外は、全て実施例１と同様にしてＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３の作製を試みた。しかし、カラーフィルターが施された基板２の加熱温度で、カラーフィルターが施された基板２を構成する有機高分子からガス放出されたため、真空排気装置１６を２０分間作動させたが、真空チャンバー４内部の圧力が５．０×１０−４Ｐａに到達せず、１．５×１０−３Ｐａの圧力の状態でプラズマガン圧力勾配型プラズマガン５を作動させた。
【００５４】
作製されたＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３は、顕微鏡観察により微細なクラックが観察され、使用することができないものであった。
【００５５】
なお、本比較例では、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は２１５℃で、成膜前に比べて温度が２５℃上昇していた。
【００５６】
比較例３
実施例１とは、プラズマビーム１１の収束コイル１９に流れる電流を、ＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビーム１１の照射面積が１．５ｃｍ２になるように調整した他は、全て実施例１と同様にしてＩＴＯ透明導電膜を成膜した。
【００５７】
なお、ＩＴＯ原料１８に投入されるプラズマビーム１１の単位面積あたり投入出力は１．７ｋＷ／ｃｍ２であった。
【００５８】
作製されたＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３の外観は、顕微鏡観察によると微細なクラックがわずかに生じており、使用できるものではなかった。
【００５９】
本比較例では、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は１６５℃で、成膜前に比べて温度が５５℃上昇していた。
【００６０】
比較例４
実施例１とは、圧力勾配型プラズマガン５の出力を７．５ｋＷにし、さらにプラズマビームの収束コイル電流を調整してＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビーム１１の照射面積が３ｃｍ２になるようにした他は、全て実施例１と同様にしてＩＴＯ透明導電膜を成膜した。この時、ＩＴＯ原料１８に投入されるプラズマビームの単位面積あたり投入出力は２．５ｋＷ／ｃｍ２であった。
【００６１】
得られたＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３の外観は、顕微鏡観察ではクラックが生じており、透明導電膜としては不完全なものであった。なお、今回の成膜では、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は１９５℃で、成膜前に比べて温度が８５℃上昇していた。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】カラーフィルターが設けられた基板に成膜したＩＴＯ透明導電膜の構成を示す断面の概略図である。
【図２】カラーフィルターが設けられた基板の構成を示す断面の概略図である。
【図３】プラズマガンを用いたイオンプレーティング法（圧力勾配型プラズマガンを使用する活性化反応蒸着法）の装置概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ ＩＴＯ透明導電膜
２ カラーフィルターが設けられた基板
２ａ ガラス基板
２ｂ ブラックマトリックス
２ｃ カラー画素
２ｄ オーバーコート層
２ｅ 保護膜
３ ＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板
４ 真空チャンバー
５ 圧力勾配型プラズマガン
６ ルツボ
７ 基板支持ホルダー
８ Ｔａ製のパイプ
９ ＬａＢ６製の円盤
１０ 放電用アルゴンガス
１１ プラズマビーム
１２ 基板加熱用ヒーター
１３ 温度計
１４ 酸素ガス供給ノズル
１５ 酸素ガス
１６ 真空排気装置
１７ 真空計
１８ ＩＴＯ原料１８
１９ 収束コイル
２０ 磁石
２１ プラズマ雰囲気
２２ シャッター板
２３ 放電用電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイに用いられるＩＴＯ透明導電膜が形成されたカラーフィルター基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明導電膜は光を通しかつ電気を流す特徴から、フラットパネルディスプレイ、タッチパネル、太陽電池において欠かすことができない重要な部材となっており、特に酸化スズを数ｗｔ％含む酸化インジウム（ＩＴＯ）は、透明導電膜で最も有名なものである。
【０００３】
フラットパネルディスプレイに用いられるＩＴＯ透明導電膜の多くは、真空成膜法で形成される。
【０００４】
ＩＴＯ透明導電膜を真空成膜法で成膜する方法としては、イオンプレーティング法、スパッタリング法、蒸着法等の方法があり、なかでもスパッタリング法が最も一般的な手法である。スパッタリング法で成膜されるＩＴＯ透明導電膜に関して、基板を３００℃以上に加熱して成膜することにより、抵抗値が２×１０−４Ω・ｃｍ以下のＩＴＯ透明導電膜の得られることが特許文献１に記載されている。
【０００５】
また、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法でＩＴＯ透明導電膜を成膜した場合は、成膜粒子のエネルギーが高いことから、基板の加熱温度が２００℃程度の比較的低い温度で、抵抗値が低いＩＴＯ透明導電膜が得られることが開示されている（特許文献２）。
【０００６】
ディスプレイで、ＲＧＢの光の３原色を発光させる際には、電子線や紫外線をこれらの光を発光する蛍光体に照射したり、白色光を原光として目的の波長以外の光を吸収することで目的の波長の光を発色するカラーフィルターを使用したりする。このカラーフィルターの一部には、有機高分子材料が用いられる（非特許文献１）。これをガラスなどの透明な基板に所定の間隔で塗布するが、その上に透明導電膜であるＩＴＯを成膜する際に、カラーフィルター付きの基板を加熱しすぎると、有機高分子であるカラーフィルターの表面や内部から、作製時に残留したガス、有機高分子の分解生成ガス、また、表面に吸着した水分などが成膜雰囲気中に放出され、ガラス基板などの無機材料でなる基板を用いる場合に比較し、特性の良いＩＴＯ透明導電膜が安定して得られにくい。また、カラーフィルター上には、表面を平滑にするための有機高分子からなるオーバーコート層が積層されることが多く、このオーバーコート層からの同様なガス放出もＩＴＯ透明導電膜の抵抗を増す一因となっている。このため、カラーフィルター付きの基板を加熱して、ＩＴＯ透明導電膜を成膜する場合、低抵抗のＩＴＯ透明導電膜を得ることは困難であった。
【０００７】
プラズマガンを使用するイオンプレーティング法も、カラーフィルター上にＩＴＯ膜を成膜すると抵抗が低い膜が得られることが特許文献３に記載されているが、基板温度を１８０℃以上に加熱すると、先に指摘したようにカラーフィルターの表面や内部から、フィルム作製時に残留したガス、過熱による有機高分子の分解生成ガス、また、表面に吸着した水分などが成膜雰囲気中にガス放出されて、抵抗率が２．０×１０−４Ｐａを下回る、極めて低抵抗なＩＴＯ膜は成膜できないといった問題があった。
【特許文献１】特開平９−１７１１８８号公報
【特許文献２】特開２０００−１７４３０号公報
【特許文献３】特許２６５７２０６
【非特許文献１】佐々木学“液晶カラーフィルター”、電子材料２００４年８月号別冊、ｐ６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、カラーフィルター上に成膜したＩＴＯ透明導電膜において、低抵抗で平滑なＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法は、カラーフィルターが設けられている基板上にＩＴＯ透明導電膜を成膜する方法において、ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用いられ、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度が９０℃〜１６０℃であり、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜１．６ｋＷ／ｃｍ２であることを特徴とするＩＴＯ透明の成膜方法である。
【００１０】
また、本発明のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法は、カラーフィルターが設けられている基板上にＩＴＯ透明導電膜を成膜する方法において、ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用いられ、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜３ｋＷ／ｃｍ２であり、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度上昇が５０℃以下であることを特徴とするＩＴＯ透明の成膜方法である。
【００１１】
また、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板の表面平滑性を示す算術平均粗さＲａ（ＩＴＯ）が、カラーフィルターが設けられた基板の算術平均粗さＲａ（ＣＦ）に対して、Ｒａ（ＩＴＯ）−Ｒａ（ＣＦ）≦１ｎｍであることを特徴とする、前述のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法によるＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板である。
【００１２】
また、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗が１．２×１０―４〜２．０×１０―４Ω・ｃｍの範囲であることを特徴とする前述のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法によるＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ＩＴＯ透明導電膜が低抵抗で平滑性に優れ、液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子などのフラットパネルディスプレイの高性能化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すように、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３は、カラーフィルターが設けられた基板２の表面にＩＴＯ透明導電膜１が成膜されてなるものである。
【００１５】
カラーフィルターが設けられた基板２は、図２に示すような構成である。通常、液晶用や有機ＥＬ用などのディスプレイデバイスに用いられるカラーフィルターは、ソーダライムガラスなどのガラス基板２ａの上に、表示コントラストの向上やＴＦＴの誤動作防止のためのブラックマトリックス２ｂをパターン配置し、その上にＲｅｄ（Ｒ）、Ｇｒｅｅｎ（Ｇ）、Ｂｌｕｅ（Ｂ）のＲＧＢ３色のカラー有機高分子を塗り分けてカラー画素２ｃとし、さらにその上に、透明な有機高分子でなるオーバーコート層２ｄが塗布された構造になっている。
【００１６】
ガラス基板２ａとしては、比較的安価なソーダライムガラスが主として用いられるが、ＴＦＴ素子などに用いられる場合には無アルカリガラスなども使用される。
【００１７】
ブラックマトリックス２ｂには金属クロムがこれまで主に用いられてきたが、表示モードの多様化と環境問題に関連して、最近では樹脂材が用いられるケースが増加している。
また、カラー画素２ｃには、ポリビニルアルコール系、顔料や染料を分散したアクリル系などが用いられる。また、その上に形成するオーバーコート層２ｄは、カラー高分子による画素で生じた段差を平滑化するためにあり、アクリル系やエポキシ系の有機高分子が、２〜３μｍの厚みで形成される。
【００１８】
さらに、必要に応じて、化学的耐久性やＩＴＯとの密着性を改善するために、その上に厚さが３０ｎｍ程度の薄いシリカ膜、酸化窒化シリコン膜が保護膜２ｅとして形成されることがある。
【００１９】
カラーフィルターが設けられた基板２に成膜されるＩＴＯ透明導電膜１は、酸化インジウムにスズを酸化物換算で５〜１０ｗｔ％添加したものである。スズの添加量が酸化物換算で５ｗｔ％未満の場合は、ＩＴＯ透明導電膜中のキャリヤ濃度が低くなり、１０ｗｔ％を越える場合は、キャリヤの移動度が小さくなるため、どちらの場合も導電性が低下するので、スズの添加量は酸化物換算で、５〜１０ｗｔ％とすることが好ましい。
【００２０】
ＩＴＯ透明導電膜は、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法を用いて、より好ましくは、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法を用いて成膜する。
【００２１】
該アークプラズマ蒸着法は、真空チャンバー内に向けてプラズマビームを生成する圧力勾配型プラズマガンと、プラズマビームの横断面を収縮させる磁石及び環状の収束コイルを備え、プラズマビームにより真空チャンバー内に配置した基板上に薄膜を形成する成膜法であり、例えば、図３に概略を示す成膜装置を用いる。
【００２２】
図３に示す成膜装置は、真空チャンバー４と、真空チャンバー４の側壁に取り付けられた圧力勾配型プラズマガン５と、真空チャンバー４の底部に配置したルツボ６と、真空チャンバー４の上部に配置した基板支持ホルダー７等によって構成されている。
【００２３】
ルツボ６は、カーボン製のものを使用することが望ましい。圧力勾配型プラズマガン５には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いることが望ましい。圧力勾配型プラズマガン５は、Ｔａ製のパイプ８とＬａＢ６製の円盤９とで構成された複合陰極であり、Ｔａ製のパイプ８の内部に放電用アルゴンガス１０を導入した際に、加熱されたＴａ製のパイプ８とＬａＢ６製の円盤９から熱電子が放出され、プラズマビーム１１を形成する。
【００２４】
圧力勾配型プラズマガン５の内部は、真空チャンバー４より常に圧力が高く保たれており、高温に曝されたTaやＬａＢ６が酸素ガスや蒸発ガスによる酸化などの劣化を防ぐ構造になっている。
【００２５】
また、基板支持ホルダー７の上部には、基板加熱用ヒーター１２と温度計１３が配置されている。基板加熱用ヒーター１２は、成膜するカラーフィルターが設けられた基板２を所定温度に保持するために設けられるもので、温度計１３の測定値をもとに基板加熱ヒーター１２の出力を制御している。カラーフィルターが設けられた基板２は、成膜時の温度が９０℃〜１６０℃になるように、基板加熱ヒーター１２の出力を制御する。基板加熱ヒーター１２には、ランプ型ヒーターを用いることが好ましい。
真空チャンバー４の側壁には酸素ガス供給ノズル１４が配置されており、この酸素ガス供給ノズル１４には、マスフローコントローラ（図示せず）を介して酸素ガス１５が供給される。また、真空チャンバー４には真空排気装置１６が接続されており、真空計１７の値をもとに真空排気装置１６を稼働し、真空チャンバー４の内部を所定の圧力（真空度）に維持される。
【００２６】
図３に示す成膜装置を用いて、次の手順で本発明に関わるＩＴＯ透明導電膜１を成膜する。
【００２７】
カーボン製のルツボ６に、粒状のＩＴＯ原料１８を充填し、このルツボ６を真空チャンバー４の底部にセットする。ＩＴＯ原料１８は、ルツボに入れるため粒状であることが好ましいが、その形状を特に限定するものではない。
【００２８】
ＩＴＯ透明導電膜１を成膜するカラーフィルターが設けられた基板２を基板支持ホルダー７に取り付けた後、真空チャンバー４の内部の圧が約５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気することが望ましい。また、同時に、カラーフィルターが設けられた基板２を所定の温度に加熱して、表面に吸着したガスや内部から放出されるガスを除去することがこのましい。
【００２９】
排気後、図示しないマスフローコントローラーを用いて流量を１０〜４０ｓｃｃｍに制御した放電用アルゴンガス１０を、圧力勾配型プラズマガン５を通して真空チャンバー４に供給する。
【００３０】
次に、酸素ガス１５をガス供給ノズル１４から真空チャンバー４に所定量供給するとともに、真空排気装置１６で真空チャンバー４の内部の圧力を０．０８〜０．２Ｐａの圧力に調整する。
【００３１】
次に、圧力勾配型プラズマガン５を作動させ、プラズマビーム１１をルツボ６内のＩＴＯ原料１８に収束させ、ＩＴＯが昇華する温度にＩＴＯ原料１８を加熱する。プラズマビーム１１をルツボ６中のＩＴＯ原料１８に収束させるために、収束コイル１９や磁石２０などを使用する。ここで、ＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が１、６ｋＷ／ｃｍ2以下あるいは３ｋＷ／ｃｍ2以下なるように、収束コイルに流れる電流を調整する。この際、蒸発したＩＴＯ原料１８が基板に付着しないように、シャッター板２２を閉じておく。プラズマビームの単位面積あたりの投入出力が１、６ｋＷ／ｃｍ2以下とする場合は、カラーフィルターが設けられている基板２の温度を１６０℃以下にして、ＩＴＯ透明導電膜の抵抗を小さいものを作製する場合に適しており、プラズマビームの単位面積あたりの投入出力が３ｋＷ／ｃｍ2以下とする場合は、カラーフィルターが設けられた基板２の温度上昇が５０℃以下にして、抵抗の均一なＩＴＯ透明導電膜を成膜する場合に適している。
【００３２】
プラズマビーム１１によって加熱したＩＴＯ原料１８の蒸発が安定化した後、所定時間、シャッター２２が開かれ、カラーフィルターが設けられた基板２にＩＴＯが堆積する。シャッター２２が開いてＩＴＯが成膜される時間は、最大で２分程度で、通常は１分程度である。
【００３３】
プラズマビーム１１によって加熱・蒸発したＩＴＯ原料１８と導入された酸素ガス１５は、プラズマ雰囲気２１によってイオン化される。ＩＴＯ原料１８はイオン化した粒子となる。該イオン化した粒子は、プラズマ雰囲気２１のもつプラズマポテンシャルと、カラーフィルターが設けられた基板２のもつフローティングポテンシャルとの電位差によってカラーフィルターが設けられた基板２に向かって加速され、約２０eＶという大きなエネルギーをもってカラーフィルターが設けられた基板２の下表面に到達・堆積し、低抵抗（比抵抗が１．２×１０―４〜２．０×１０―４Ω・ｃｍ）のＩＴＯ透明導電膜１が成膜される。
【００３４】
プラズマガンを使用するイオンプレーティング法では、ＩＴＯ原料１８を蒸発させるためにプラズマビーム１１でＩＴＯ原料１８を高温に加熱するため、高温になったＩＴＯ原料１８からの輻射熱によって基板の温度が上昇する。特にカラーフィルターが設けられた基板２では、黒色のブラックマトリックス２ｂにより熱輻射を吸収しやすく、基板２の温度が上昇しやすい。ＩＴＯ透明導電膜１を成膜するカラーフィルターが設けられた基板２の最高到達温度が９０℃を下回る場合には、ＩＴＯ透明導電膜が結晶化せずＩＴＯ透明導電膜の抵抗値が２．０×１０―４Ω・ｃｍを超え、良好なデバイスとして用いるには厚膜化する必要が生じ、透過率の減衰などの問題が生じる。カラーフィルターが設けられた基板２の成膜時の最高到達温度が９０℃以上であれば、ＩＴＯ透明導電膜の抵抗値は下がって導電性がよくなるので、カラーフィルターが設けられた基板２の成膜時の温度は９０℃以上とすることが好ましい。
【００３５】
さらに、カラーフィルターが設けられた基板２の最高到達温度が１６０℃を超える温度で成膜すると、有機高分子であるカラー画素やオーバーコート層の表面や内部から、作製時に残留したガス、分解生成ガスが生じやすく、また、高分子の硬度も柔らかくなり、その結果、膜にクラックが生じて透明導電膜としての機能を果たさず、デバイスとして用いることが困難である。
【００３６】
ＩＴＯ原料１８を蒸発させる際にＩＴＯ原料１８に照射するプラズマの単位面積あたりの投入出力が１．６ｋＷ／ｃｍ２以下とするのは、プラズマの単位面積あたりの投入出力が１．６ｋＷ／ｃｍ２を超すと、ＩＴＯ原料１８の温度が著しく高温になって、１６０℃を越えてしまうので、好ましくない。なお、投入出力が０．５ｋＷ／ｃｍ２より小さくなると、ＩＴＯ原料の蒸発が不十分となり、ＩＴＯ透明導電膜を形成する速度が低下するので、投入出力を０．５ｋＷ／ｃｍ２以上とすることが望ましい。
特に、成膜時のカラーフィルターが設けられた基板２の温度の上昇が５０℃を超えると、有機高分子からなるカラーフィルターやオーバーコート層を劣化させたり、これらの有機物の内部からのガス放出が生じたり、また、ＩＴＯの厚さ方向に特性が不均一な膜が生じる。
【００３７】
ＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビームの投入出力が３ｋＷ／ｃｍ２を超える、もしくはプラズマビームの投入電流が４０Ａ／ｃｍ２を超えると、輻射熱は著しく増加し、成膜時のカラーフィルターが設けられた基板２の温度の上昇が５０℃を超え、やはり有機高分子からなるカラーフィルターやオーバーコート層を劣化させたり、これらの有機物の内部からのガス放出が生じたり良好なＩＴＯ膜付きカラーフィルター基板となり得ない。従って、温度上昇を５０℃以下とするために、ＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビームの投入出力は、３ｋＷ／ｃｍ２以下とすることが望ましい。
【００３８】
このようにして成膜されるＩＴＯ透明導電膜の表面平滑性を示す算術平均粗さＲａ（ＩＴＯ）は、カラーフィルターが設けられた基板の算術平均粗さＲａ（ＣＦ）に対して、Ｒａ（ＩＴＯ）−Ｒａ（ＣＦ）≦１ｎｍとなるものが得られる。なお、表面の算術平均粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１ に定義されている値で、表面の凹凸を測定して得られる粗さ曲線から算出される。
【００３９】
通常、スパッタリング法で得られるＩＴＯ透明導電膜では、導電性を増すために成膜時の基板の温度を３００℃程度として成膜するとＲａは５ｎｍ程度と凹凸の著しいものになるので、平滑な膜を得るためには、基板の温度を１００℃程度に下げて成膜する必要があるが、基板の温度を１００℃とした場合、膜の導電性は著しく低下する。
【００４０】
本発明のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板は、ガラスほど耐熱性のないカラーフィルターを設けた基板に、優れた導電性と平滑性とをあわせ持つＩＴＯ透明導電膜が形成されたものであり、液晶素子や有機ＥＬ素子などのディスプレイデバイスに好適に用いることができる。
【００４１】
なお、図３の成膜装置は、カラーフィルターを設けた基板にＩＴＯを１枚ずつ成膜処理するバッチ式の成膜装置であるが、カラーフィルターを設けた基板を連続的に成膜室に搬送してＩＴＯ膜の連続生産を可能としたインライン式の成膜装置でも作製することが可能である。
【実施例１】
【００４２】
以下に本発明の実施例を述べる。実施例および比較例とも図３に示す成膜装置を用いてＩＴＯ透明導電膜を成膜した。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例および比較例ともに、表面の粗さ特性を原子間力顕微鏡によって測定し、算術平均粗さを算出した。
実施例１
ＩＴＯ原料１８には、（株）高純度化学研究所製のＩＴＯ粉粒体（Ｓｎの含有量は酸化物換算で５ｗｔ％）を使用した。これを、カーボン製のルツボ６に充填し、真空チャンバー４の底部に設置した。
【００４３】
サイズ３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍｔのソーダライムガラスを基板とするカラーフィルターが施された基板２を、カラーフィルターが施された面を下にして、基板支持ホルダー７に設置した。この後、真空チャンバー内の圧力が４．０×１０−４Ｐａに達するまで、真空排気装置１６で約１０分間排気した。
カラーフィルターが設けられた基板２を１１０℃に加熱したのち、圧力勾配型プラズマガン５に放電用アルゴンガスを２５ｓｃｃｍ流し、さらに、酸素ガス供給ノズル１４より酸素ガスを２５ｓｃｃｍ流した。次に圧力勾配型プラズマガン５の出力が２．５ｋＷになるまで徐々に電力を印加し、圧力勾配型プラズマガン５からプラズマビーム１１を発生させてＩＴＯ原料１８に照射し、ＩＴＯ原料１８を加熱して蒸発させた。
【００４４】
なお、圧力勾配型プラズマガン５には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いた。このとき、真空チャンバー４の内部の圧力が０．１５Ｐａとなるように真空排気装置１６の排気を制御しつつ、収束コイル１９に流す電流を調整し、ＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビーム１１の照射面積が３ｃｍ２になるようにした。この時、ＩＴＯ原料１８に投入されるプラズマビーム１１の単位面積あたり投入出力は０．８ｋＷ／ｃｍ２であった。
【００４５】
プラズマビーム１１の照射、真空チャンバー４内部の圧力、およびＩＴＯ原料１８の蒸発が安定した後、シャッター２２を６３秒間開け、カラーフィルターが設けられた基板２にＩＴＯ透明導電膜１を成膜した。
【００４６】
なお、成膜する基板は成膜時に加熱されたＩＴＯ原料１８からの輻射熱を受けて温度が上昇するが、この成膜直後のＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板２の温度は１４５℃で、成膜前に比べて３５℃上昇していた。
【００４７】
得られたＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３の外観は良好で、目視検査ではクラックなどの外観不良はなかった。
【００４８】
ＩＴＯ透明導電膜１の厚さは１５７ｎｍであり、ＩＴＯ透明導電膜１のシート抵抗値は９．２Ω／□で、比抵抗は１．４×１０−４Ω・ｃｍと、抵抗の低い膜であった。
【００４９】
このＩＴＯ透明導電膜１の表面の算術平均粗さＲａ（ＩＴＯ）は１．３ｎｍであり、成膜前のカラーフィルターのＲａ（ＣＦ）（＝０．５ｎｍ）に対し、０．８ｎｍの増加であった。
【００５０】
比較例１
カラーフィルターが施された基板２を加熱しないで、その他は全て実施例１と同様にしてＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３を作製した。
【００５１】
ＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３の外観は良好で、目視検査ではクラックなどの外観不良はなかった。成膜直前の基板の温度は２７℃、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は７０℃で、成膜前に比べて温度が４３℃上昇していた。
【００５２】
このＩＴＯ透明導電膜１の表面の算術平均粗さＲａ（ＩＴＯ）は０．６ｎｍであり、成膜前のカラーフィルターのＲａ（ＣＦ）（＝０．５ｎｍ）に対し、わずかに０．１ｎｍの増加で非常に平滑な膜であった。しかし一方では、ＩＴＯ透明導電膜１の厚さは１５５ｎｍであり、ＩＴＯ透明導電膜１のシート抵抗値は３９Ω／□で、比抵抗は６×１０−４Ω・ｃｍと抵抗が高く導電性に乏しい膜であった。
【００５３】
比較例２
カラーフィルターが施された基板２を１９０℃に加熱した以外は、全て実施例１と同様にしてＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３の作製を試みた。しかし、カラーフィルターが施された基板２の加熱温度で、カラーフィルターが施された基板２を構成する有機高分子からガス放出されたため、真空排気装置１６を２０分間作動させたが、真空チャンバー４内部の圧力が５．０×１０−４Ｐａに到達せず、１．５×１０−３Ｐａの圧力の状態でプラズマガン圧力勾配型プラズマガン５を作動させた。
【００５４】
作製されたＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３は、顕微鏡観察により微細なクラックが観察され、使用することができないものであった。
【００５５】
なお、本比較例では、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は２１５℃で、成膜前に比べて温度が２５℃上昇していた。
【００５６】
比較例３
実施例１とは、プラズマビーム１１の収束コイル１９に流れる電流を、ＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビーム１１の照射面積が１．５ｃｍ２になるように調整した他は、全て実施例１と同様にしてＩＴＯ透明導電膜を成膜した。
【００５７】
なお、ＩＴＯ原料１８に投入されるプラズマビーム１１の単位面積あたり投入出力は１．７ｋＷ／ｃｍ２であった。
【００５８】
作製されたＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３の外観は、顕微鏡観察によると微細なクラックがわずかに生じており、使用できるものではなかった。
【００５９】
本比較例では、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は１６５℃で、成膜前に比べて温度が５５℃上昇していた。
【００６０】
比較例４
実施例１とは、圧力勾配型プラズマガン５の出力を７．５ｋＷにし、さらにプラズマビームの収束コイル電流を調整してＩＴＯ原料１８に照射されるプラズマビーム１１の照射面積が３ｃｍ２になるようにした他は、全て実施例１と同様にしてＩＴＯ透明導電膜を成膜した。この時、ＩＴＯ原料１８に投入されるプラズマビームの単位面積あたり投入出力は２．５ｋＷ／ｃｍ２であった。
【００６１】
得られたＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板３の外観は、顕微鏡観察ではクラックが生じており、透明導電膜としては不完全なものであった。なお、今回の成膜では、成膜直後のカラーフィルター基板の温度は１９５℃で、成膜前に比べて温度が８５℃上昇していた。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】カラーフィルターが設けられた基板に成膜したＩＴＯ透明導電膜の構成を示す断面の概略図である。
【図２】カラーフィルターが設けられた基板の構成を示す断面の概略図である。
【図３】プラズマガンを用いたイオンプレーティング法（圧力勾配型プラズマガンを使用する活性化反応蒸着法）の装置概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ ＩＴＯ透明導電膜
２ カラーフィルターが設けられた基板
２ａ ガラス基板
２ｂ ブラックマトリックス
２ｃ カラー画素
２ｄ オーバーコート層
２ｅ 保護膜
３ ＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板
４ 真空チャンバー
５ 圧力勾配型プラズマガン
６ ルツボ
７ 基板支持ホルダー
８ Ｔａ製のパイプ
９ ＬａＢ６製の円盤
１０ 放電用アルゴンガス
１１ プラズマビーム
１２ 基板加熱用ヒーター
１３ 温度計
１４ 酸素ガス供給ノズル
１５ 酸素ガス
１６ 真空排気装置
１７ 真空計
１８ ＩＴＯ原料１８
１９ 収束コイル
２０ 磁石
２１ プラズマ雰囲気
２２ シャッター板
２３ 放電用電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルターが設けられている基板上にＩＴＯ透明導電膜を成膜する方法において、ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用いられ、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度が９０℃〜１６０℃であり、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜１．６ｋＷ／ｃｍ２であることを特徴とするＩＴＯ透明の成膜方法。
【請求項２】
カラーフィルターが設けられている基板上にＩＴＯ透明導電膜を成膜する方法において、ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用いられ、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜３ｋＷ／ｃｍ２であり、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度上昇が５０℃以下であることを特徴とするＩＴＯ透明の成膜方法。
【請求項３】
ＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板の表面平滑性を示す算術平均粗さＲａ（ＩＴＯ）が、カラーフィルターが設けられた基板の算術平均粗さＲａ（ＣＦ）に対して、Ｒａ（ＩＴＯ）−Ｒａ（ＣＦ）≦１ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法によるＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板。
【請求項４】
ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗が１．２×１０―４〜２．０×１０―４Ω・ｃｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法によるＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板。
【請求項１】
カラーフィルターが設けられている基板上にＩＴＯ透明導電膜を成膜する方法において、ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用いられ、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度が９０℃〜１６０℃であり、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜１．６ｋＷ／ｃｍ２であることを特徴とするＩＴＯ透明の成膜方法。
【請求項２】
カラーフィルターが設けられている基板上にＩＴＯ透明導電膜を成膜する方法において、ＩＴＯ透明導電膜の成膜にプラズマガンを用いるイオンプレーティング法が用いられ、ＩＴＯ原料に照射するプラズマビームの単位面積あたりの投入出力が０．５〜３ｋＷ／ｃｍ２であり、ＩＴＯ透明導電膜を成膜されるときのカラ−フィルターが設けられた基板の温度上昇が５０℃以下であることを特徴とするＩＴＯ透明の成膜方法。
【請求項３】
ＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板の表面平滑性を示す算術平均粗さＲａ（ＩＴＯ）が、カラーフィルターが設けられた基板の算術平均粗さＲａ（ＣＦ）に対して、Ｒａ（ＩＴＯ）−Ｒａ（ＣＦ）≦１ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法によるＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板。
【請求項４】
ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗が１．２×１０―４〜２．０×１０―４Ω・ｃｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＴＯ透明導電膜の成膜方法によるＩＴＯ透明導電膜付きカラーフィルター基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１６４８１７（Ｐ２００６−１６４８１７Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５６３２８（Ｐ２００４−３５６３２８）
【出願日】平成１６年１２月９日（２００４．１２．９）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月９日（２００４．１２．９）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
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