DE2940789C2 - Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für Flüssigkristalldisplays - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für Flüssigkristalldisplays

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Karl-Josef Dipl.-Phys. 8751 Haibach Becker
Reinhard 6326 Romrod Born
Norbert Dipl.-Phys. Dr. 8757 Karlstein Rücker
Michael Dipl.-Phys. Dr. 6454 Bruchköbel Sellschopp
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für Flüssigkristalldisplays, das aus einem transparenten Träger besteht, auf dem eine teiltranspa
rente, unvollständig oxidierte. Oxide des indiums und
des Zinns enthaltende Schicht unter vermindertem Druck in Gegenwart von Sauerstoff niedergeschlagen wird, wobei zur Erzeugung eines Musters in der
teiltransparenten Schicht durch Ätzen zur Verwendung des Bauteils als Elektrode danach die Restschicht durch Tempern in sauerstoffhaltiger Atmosphäre vollständig transparent gemacht wird.
Aus Vakuumtechnik, 26 (1977), Seiten 108 bis 115, ist
ίο es bekannt, bei Flüssigkristalldisplays Anwendung findende teiltransparente, unvollständig oxidierte Schichten durch Kathodenzerstäubung von Targeis aus 81 Mol-% Indium und 19 Mol-% Zinn Ln einer Argon-Sauerstoff-Atmosphäre bei einem Sauerstoffpartialdruck 2,5 ■ 10~3 und 3 · 10~2mbar herzustellen. Diese Schichten sind leicht ätzbar innerhalb von 30 Sekunden und weisen eine durch Tempern zu beseitigende optische Absorption auf. Der Absorptionsgrad ist sehr kritisch von den Verfahrensparametern abhängig.
Nach Thin Solid Films, 13 (1972), Seiten 281 -284, besitzen durch Kathodenzerstäubung von Targets aus 90 Mol-% Indium(III)-oxid und 10 Mol-% Zinn(IV)-oxid erhaltene Schichten mit Schichtdicken unterhalb von lOOOÄ einen zu hohen und sowohl vor als auch nach dem Tempern unkontrollierbaren, nicht einstellbaren elektrischen Widerstand.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für Flüssigkristalldisplays der eingangs charakterisierten Art zu schaffen, das zu einer teiltransparenten, gegen Flüssigkristalle chemisch widerstandsfähigen Schicht mit stabilem, möglichst niedrigem elektrischen Widerstand führt und dessen Bedingungen relativ leicht einzuhalten sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Herstellung gegen Flüssigkristalle widerstandsfähiger Schichten zunächst eine Mischung aus 75 — 95 Mol-% Indium(III)-oxid und 5-25 Mol-% Zinn(IV)-oxid mit einem Reduktionsmittel unter zur teüweisen, aber nicht zur vollständigen Reduktion der Oxide ausreichenden Bedingungen behandelt, das erhaltene Gemisch aus einem Tiegel aus reduzierend wirkendem Werkstoff in einer Sauerstoff-Atmosphäre bei einem Druck von 6,7 · 10~5 bis 4,0 · 10-3mbar vakuumverdampft und dieser Dampf mit einer Aufdampfrate von etwa 0,1 bis 1,5 nm/s auf dem Träger niedergeschlagen wird.
Vorteilhafterweise wird während des Verdampfens die Saugleistung der Vakuumpumpe vermindert, vorzugsweise auf ein Viertel bis ein Zehntel der normalen Saugleistung.
Besonders bewährt hat es sich, ein durch Behandlung einer Mischung aus 90 Mol-% Indium(IH)-oxid und 10 Mol-% Zinn(IV)-oxid mit einem Reduktionsmittel, vorzugsweise Wasserstoff, erhaltenes Gemisch zu verdampfen.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteile weisen gegenüber den durch Kathodenzerstäubung hergestellten eine größere chemische Beständigkeit gegenüber Flüssigkristallen auf.
Auch bei Schichtdicken unterhalb von 1000 Ä besitzen sie einen Flächenwiderstand von weniger als 500 Ohm/Quadrat.
Sie lassen sich leicht ätzen; die Ätzzeit beträgt, wenn mit achtprozentiger Salzsäure und bei Raumtemperatur gearbeitet wird, 2 — 3 Sekunden und ist damit etwa zehnmal kürzer als bei durch Kathodenzerstäubung hergestellten Schichten.
Die Umwandlung der teiltransparenten in die vollständig transparente Schicht erfolgt durch Tempern in sauersioffhaltiger Atmosphäre bei 400-4500C. Die getemperten Schichten besitzen eine optische Transmission von mehr als 85% bei 550 nm.
Es war überraschend, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bauteile bzw. Schichten mit den gewünschten Eigenschaften erhalten werden können. Durch Verdampfen von nicht erfindungsgemäß behandelten Indium(HI)-oxid/Zinn(IV)-oxid-Mischungen aus einem Graphittiegel wurden Schichten mit guter Ätzbarkeit, aber hohem elektrischen Widerstand und nicht reproduzierbaren Eigenschaften im Bereich kleiner Schichtdicken, z. B. 25 nm, erhalten.
Beim Verdampfen nicht vorbehandelter Indium(III)-oxid/Zinn(IV)-oxid-Mischungen werden Schichten erhalten, deren Flächenwiderstände zwar von Charge zu Charge abnehmen, jedoch den Wert von etwa 1000 Ohm/Quadrat nicht unterschreiten. Mit vorreduzierten Gemischen werden Flächenwiderstände von weniger als 500 Ohm/Quadrat und von der dritten oder vierten Charge ab von weniger als 300 Ohm/Quadrat erzielt.
Außer den mit Wasserstoff als Reduktionsmittel behandelten Mischungen aus Indium(III)-oxid und Zinn(lV)-oxid können auch mit anderen geeigneten Reduktionsmitteln, z. B. mit Kohlenstoff oder Kohlenmonoxid, behandelte Mischungen verdampft werden.
Bevorzugte Tiegelwerkstoffe sind Graphit und Tantal.
Der Träger kann aus jedem bekannten und
geeigneten transparenten Material bestehen; bevorzugt werden Glas und Kunststoffe. Die Temperatur des zu bedampfenden Trägers kann bis zu 2000C betragen; vorzugsweise liegt sie jedoch bei Raumtemperatur.
In dem folgenden Ausfühningsbeispiel wird die Herstellung eines Bauteils für Flüssigkristalldisplays beschrieben.
Beispiel
Eine Mischung aus 90 Mol-% In2Oi und 10 Mol-% SnO2 wird im Wasserstoff-Strom für eine Stunde (Strömungsgeschwindigkeit 100 l/h) auf 3000C gehalten. Dann wird das erhaltene Gemisch in ein Verdampferschiffchen aus Graphit eingebracht und der Vakuumkessel auf ein Vakuum von 2,7 · 10~5mbar abgepumpt Anschließend wird Sauerstoff bis zu einem Druck von 5,3 - 10-" mbar eingeleitet und das Gemisch auf einen im Abstand von 0,6 m von dem Verdampfer angeordneten, Raumtemperatur aufweisenden Träger aus Glas mit einer Aufdampfrate von etwa 0,2 nm/s aufgedampft, bis eine Schichtdicke von 25 nm erreicht ist
Aufdampfrai° und Schichtdicke werden mit einem Schwingquarz kontrolliert
AnschlieSend wird in die aufgedampfte, teiltransparente Schicht des erhaltenen Bauteils unter Verwendung von achtprozentiger Salzsäure bei Raumtemperatur ein Muster eingeätzt und durch hs'bständiges Tempern im Luftuinwälzofen bei 400-4500C die teiltransparente Restschicht vollständig transparent gemacht.

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für Flüssigkristalldisplays, das aus einem transparenten Träger besteht, auf dem eine teiltransparente, unvollständig oxidierte. Oxide des Indiums und des Zinns enthaltende Schicht unter vermindertem Druck in Gegenwart von Sauerstoff niedergeschlagen wird, wobei nach Erzeugung eines Musters in der teiltransparenten Schicht durch Ätzen zur Verwendung des Bauteils als Elektrode danach die Restschicht durch Tempern in sauerstoffhaltiger Atmosphäre vollständig transparent gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung gegen Flüssigkristalle widerstandsfähiger Schichten zunächst eine Mischung aus 75 — 95 Mol-% Indium(III)-oxid und 5-25 Mol-% Zinn(IV)-oxid mit einem Reduktionsmittel unter zur teilweisen, aber nicht zur vollständigen Reduktion der Oxide ausreichenden Bedingungen behandelt, das erhaltene Gemisch aus einem Tiegel aus reduzierend wirkendem Werkstoff in einer Sauerstoff-Atmosphäre bei einem Druck von 6,7 · 10~5 bis 4,0-10-3mbar vakuumverdampft und dieser Dampf mit einer Aufdampfrate von 0,1 bis 1,5 nm/s auf dem Träger niedergeschlagen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Verdampfens die Saugleistung der Vakuumpumpe vermindert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleistung auf ein Viertel bis ein Zehntel der normalen Leistung vermindert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Behandlung einer Mischung aus 90 Mol-% Indium(I I I)-oxid und 10 Mol-% Zinn(IV)-oxid erhaltenes Gemisch verdampft wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Behandlung der Mischung ein gasförmiges Reduktionsmittel verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Reduktionsmittel Wasserstoff verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Reduktionsmittel Kohlenmonoxid verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel !einteiliger Kohlenstoff verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Tiegel ein Graphittiegel verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Tiegel ein Tantaltiegel verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht mit einer Schichtdicke von weniger als 1000 A niedergeschlagen wird.
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DE3151557A1 (de) * 1981-12-28 1983-07-21 SWF-Spezialfabrik für Autozubehör Gustav Rau GmbH, 7120 Bietigheim-Bissingen Elektrooptische anzeigevorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
JPS60179702A (ja) * 1984-02-28 1985-09-13 Seiko Instr & Electronics Ltd 多色表面着色体の製造方法

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