JPH1150230A - Ito膜の製造方法、及び、電極基板とその製造方法 - Google Patents

Ito膜の製造方法、及び、電極基板とその製造方法

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JPH1150230A
JPH1150230A JP20764397A JP20764397A JPH1150230A JP H1150230 A JPH1150230 A JP H1150230A JP 20764397 A JP20764397 A JP 20764397A JP 20764397 A JP20764397 A JP 20764397A JP H1150230 A JPH1150230 A JP H1150230A
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JP
Japan
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ito film
film
ito
color filter
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Takeshi Okada
岡田  健
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明基板上に樹脂製のカラーフィルタと有機
保護膜を形成した上に、200℃までの低温で低抵抗な
ITO膜を形成する。 【解決手段】 ITO膜を形成する前に、被成膜基板の
表面をプラズマエッチング処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーテレビ、パ
ーソナルコンピュータ、パチンコ遊戯台等に使用されて
いるカラー液晶ディスプレイに好適に使用されるカラー
フィルタを有する電極基板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの発達、
特に携帯用パーソナルコンピュータの発達に伴い、液晶
ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要
が増加する傾向にある。
【0003】液晶パネルには、画素電極として透明導電
膜が用いられている。透明導電膜としては一般にIn2
3 、In23 −SnO2 (ITO)、F又はSbを
ドープしたSnO3 、In、Al、Si等をドープした
ZnO、CdInO4 、CdSnO4 等がある。このう
ちフラットディスプレイに用いられるものとしては、一
般にITOである。
【0004】透明電極として使用されるITO膜には、
各種の特性が要求されるが、最近の画面の大面積化、高
密度化に伴い、ITO膜が液晶を駆動するための電極と
して使用される場合には低抵抗であることが最も重要な
要件となっている。
【0005】数百本という多数の線状のパターンのIT
O膜からなる透明電極を有するSTN方式によるカラー
液晶表示装置の場合には、ITO膜には特に低い電気抵
抗を有することが求められるが、最近のパーソナルコン
ピュータなどのカラー液晶表示装置において主流となっ
ているTFT方式の液晶表示装置で画面が200mm×
300mm程度の大きなものにおいては、画面の周辺部
と中心部との間に電位差を生じるために、抵抗を20Ω
/□以下にすることが要求されている。
【0006】一方、スパッタリング等の薄膜形成方法で
製造されたITO膜の特性は、その成膜条件によって異
なることが知られている。スパッタリングによって析出
するITO膜は基板の温度によって析出物の結晶形態が
異なっており、低抵抗膜を得るためには析出面を300
℃〜350℃に加熱する必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガラス
基板のような耐熱性を有する基材の表面に直接ITO膜
を成膜する場合には上記温度にまで基板を加熱すること
に何ら問題はないが、カラーフィルタを形成した基板に
ITO膜を成膜する場合には、カラーフィルタとその上
に通常形成される保護膜が一般に有機物であるために、
250℃程度の温度が限界であって、上記した300〜
350℃といった高温にまで加熱することは不可能であ
る。
【0008】そこで、ITO膜を厚くすることで実質的
な電気抵抗を小さくする手段が考慮されるが、従来の方
法で得られるITO膜は内部応力が大きいため、カラー
フィルタや保護膜上に0.2μm厚以上のITO膜を形
成すると、カラーフィルタや保護膜にクラックが発生し
たり、細かいしわが発生してITO膜が断線することが
あり、また、光の透過率が低下するので、ITO膜の膜
厚は0.2μm未満とする必要があり、膜厚を厚くする
ことによる低抵抗化には限界があった。
【0009】また、近年、ノート型パーソナルコンピュ
ータのディスプレイ等小型ディスプレイとしてのニーズ
から画像表示部以外の小型化、いわゆる挟額縁化が進め
られ、こういった観点からもITO膜の低抵抗化による
薄膜化又は細線化が求められている。
【0010】本発明の目的は、上記問題点を解決し、高
温加熱が不可能な基板上に200℃以下の低温で低抵抗
なITO膜を形成する方法を提供することにあり、当該
方法によって、カラーフィルタ上に低抵抗で薄膜化及び
細線化が可能なITO膜からなる透明電極を形成し、よ
り小型或いは大面積のカラー液晶表示装置を提供するこ
とにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、基板上
にITO膜を形成する方法であって、基板表面をプラズ
マエッチング処理した後、ITO膜を成膜することを特
徴とするITO膜の製造方法である。
【0012】また本発明の第二は、透明基板上に少なく
とも樹脂製のカラーフィルタとITOからなる透明電極
とを有する電極基板の製造方法であって、上記ITOを
成膜する前に基板の被成膜面をプラズマエッチング処理
した後ITO膜を形成することを特徴とする電極基板の
製造方法であり、第三は該製造方法により製造したこと
を特徴とする電極基板である。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明は、プラズマエッチング処
理を施した基板表面にITO膜を形成することにより、
200℃以下の低温で形成されるITO膜において低抵
抗化を実現したものである。
【0014】本発明において、プラズマエッチング処理
を施すことにより、その上に形成されるITO膜を低抵
抗化し得る理由としては、次の通りである。
【0015】即ち、プラズマエッチング処理を施すこと
によって、基板表面に吸着するガスを除去することがで
き、さらに表面をより平滑化することができる。よっ
て、プラズマエッチングが施された基板表面において
は、ITO成膜時に基板に吸着したガスによって結晶化
を疎外されることがないため、結晶性の良いITO膜が
得られる。
【0016】また、表面が平滑化されることによって基
板表面での結晶成長時に余分な核形成が行われず、且
つ、表面でのスパッタ粒子の運動が促進されるため、グ
レインサイズの大きい結晶が得られるため、結晶粒界で
の散乱が抑制され低抵抗なITO膜が得られる。
【0017】樹脂基板と薄膜の結合は物理吸着によると
考えられるが、酸素を用いたプラズマエッチングでは金
属−酸素−炭素の配位結合が生じることが期待される。
このため、樹脂基板とを用いた場合には該基板とITO
薄膜との密着性も向上する。
【0018】本発明電極基板の製造方法は、上記技術を
カラーフィルタを有する電極基板にも適用した発明であ
り、当該製造方法により、カラーフィルタや保護膜とい
った高温に耐えない部材の上に低温で低抵抗なITO膜
を形成することができる。
【0019】以下、カラーフィルタを有する電極基板上
にITO膜を形成する場合を挙げて本発明を説明する。
【0020】図1は本発明電極基板の一実施形態の断面
模式図である。図中、1は透明基板、2はブラックマト
リクス、5はカラーフィルタで着色部4と非着色部3か
らなる。6は保護膜、7はITOからなる透明電極であ
る。
【0021】本発明において用いられる透明基板1とし
ては、一般にガラス基板が用いられるが、液晶用の電極
基板としての透明性、機械的強度等の必要特性を有する
ものであればガラス基板に限定されるものではない。
【0022】本実施形態においては、カラーフィルタ5
の各着色部(フィルタ)4間をブラックマトリクス2で
遮光し、色のにじみを防止している。ブラックマトリク
ス2は通常Cr等の金属をパターニングして形成される
が、黒色樹脂をパターニングして形成しても構わない。
また、本実施形態のカラーフィルタ5は後述するインク
ジェット方式により形成した例である。
【0023】本発明にかかるカラーフィルタの形成方法
としては従来用いられている方法で良いが、例えば下記
のような方法が挙げられる。
【0024】第一の方法は染色法であり、透明基板上に
染色用の材料である水溶性高分子材料を塗布し、これを
フォトリソグラフィ工程により所望の形状にパターニン
グした後、得られたパターンを染色浴に浸漬して着色さ
れたパターンを得る。これを3回繰り返すことにより、
R、G、Bの着色層を形成し、カラーフィルタを得る。
【0025】第二の方法は顔料分散法であり、近年染色
法に取って代わりつつある。この方法は、透明基板上に
顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをパターニ
ングすることにより単色パターンを得、この工程を3回
繰り返すことにより、R、G、Bの着色層を形成し、カ
ラーフィルタを得る。
【0026】第三の方法は電着法であり、透明基板上に
透明電極をパターニングし、顔料、樹脂、電解液等の入
った電着塗装液に浸漬して第一の色を電着する。この工
程を3回繰り返してR、G、Bの着色層を形成し、最後
に焼成してカラーフィルタを得る。
【0027】第四の方法は、熱硬化型の樹脂に顔料を分
散させ、印刷を3回繰り返すことによりR、G、Bを塗
り分けた後、樹脂を熱硬化させることにより着色層を形
成し、カラーフィルタを得る。
【0028】第五の方法はインクジェット法であり、図
1に示したカラーフィルタ5はこの方法で形成したもの
である。本方法では透明基板上に、樹脂組成物層を形成
し、必要に応じてプリベークする。該樹脂組成物層は光
照射又は光照射と加熱により硬化可能であり、該硬化に
よりインク吸収性が低下する。
【0029】次に、ブラックマトリクス2により遮光さ
れる部分の樹脂組成物層をフォトマスクを用いて予めパ
ターン露光することにより、該樹脂組成物層の一部を硬
化させて非着色部3を形成し、その後インクジェット方
式によりR、G、Bの各色のインクを付与して所定の領
域の樹脂組成物層を着色し、必要に応じてインクの乾燥
及び樹脂組成物層の硬化を行ない、着色部4を形成す
る。
【0030】以上いずれの方法を用いても、カラーフィ
ルタ上に保護膜を形成するのが一般的である。保護膜と
しては、一般に光或いは加熱により硬化する樹脂組成物
が用いられる。また、上記方法のうち、インクジェット
方式を用いる第五の方法は、1工程で複数色の着色が可
能であり、工程が簡素化されるため好ましい。
【0031】上記のようにして形成された保護膜上に透
明電極としてITO膜を形成するが、それに先立ち、基
板の洗浄を行なう。通常は、超音波洗浄後、表面吸着ガ
スを分解するため、UVオゾン洗浄を行なう。本発明に
おいては、UVオゾン洗浄を行なわなくても保護膜上に
低抵抗のITO膜を形成することができるため、UVオ
ゾン洗浄を省略しても良い。UVオゾン洗浄を行なわな
い場合には、染料を用いたカラーフィルタでは紫外線に
よる色の変化や、カラーフィルタを形成する材料への紫
外線の悪影響を避けることができ、カラーフィルタの密
着性を高めることができるため、好ましい。
【0032】その後、基板側を負電位にバイアスし、基
板表面をプラズマによってエッチング処理する。基板表
面の保護膜やカラーフィルタは有機物の絶縁体であるた
め、直流バイアスでは基板表面が帯電し、エッチング時
に陽極との電位差がなくなり、放電が持続しない場合が
多い。効率的に基板のエッチングを行なうためには、高
周波電圧を使用することが望ましい。
【0033】エッチング処理が終了したら、同一のチャ
ンバー内でターゲットを負電位にバイアスし、保護膜上
にITO膜をスパッタリングによって成膜する。この
時、200℃以下で成膜することにより、保護膜やカラ
ーフィルタを保護することができるが、本発明において
は上記エッチング処理が施されていることにより、低温
で成膜しても電気抵抗の低いITO膜が得られる。尚、
低温でもより低抵抗のITO膜が得られるように、直流
マグネトロンスパッタリングに使用する磁石の磁束密度
を高め、放電電圧を低下させる方法で成膜することが望
ましい。
【0034】
【実施例】
[実施例1]ブラックマトリクスが形成されたガラス基
板上にスピンコーターによりアクリル樹脂、顔料、分散
剤、光重合性モノマー、重合開始剤、希釈溶剤及び添加
剤を配合して製造された感光性着色樹脂組成物を塗布し
て5μm厚のカラーフィルタ層を形成し、その上にスピ
ンコート方式により保護膜としてアクリル樹脂を3μm
厚にコーティングした。
【0035】上記基板を超音波洗浄した後、表面吸着ガ
スを分解するため、UVオゾン洗浄を行ない、スパッタ
装置内に保持した。図2は本実施例で用いたスパッタ装
置の模式図である。図中、9は成膜室、10は排気装
置、11は放電気体供給装置、12はターゲット保持治
具、13はITOターゲット、14は磁石、15はIT
Oを成膜する被成膜基板、16は高周波電源、17は直
流電源である。成膜室9は、排気装置10及び放電体供
給装置11に結合されており、成膜室9内には器壁と電
気的に分離したターゲット保持治具12にITOターゲ
ット13が取り付けられている。
【0036】上記成膜装置内に、上記したカラーフィル
タ及び保護膜を形成したガラス基板を保持し、排気装置
によって充分に成膜室内を排気した後、放電気体供給装
置から所定の分圧のAr及び酸素を供給し、0.5Pa
程度の圧力下で基板を負にバイアスし、13.56kH
zの高周波電圧を印加する。基板表面をほぼ一様にエッ
チングした後、ターゲットに負の直流電圧を印加し、ス
パッタリングを行ない、光透過率を考慮して膜厚が13
0nmになるようにITOを成膜した。上記工程におい
て、ターゲット表面の磁束密度は500Gとした。
【0037】上記のようにして形成したITO膜のシー
ト抵抗と密着性を表1に示す。尚、ここで密着性は、温
度120℃、湿度85%の環境下に12時間放置した状
態でのスコッチテープ法による評価結果である。また、
シート抵抗は4端子法により測定した。
【0038】[実施例2]ブラックマトリクスを形成し
たガラス基板上に、光照射と加熱により硬化しインク吸
収性が低下するアクリル系共重合体からなる樹脂組成物
を塗布し、プリベークして膜厚1μmの樹脂層を形成し
た。次に、ブラックマトリクスにより遮光される部分の
樹脂組成物層をフォトマスクを使用してパターン露光
し、硬化させて非着色部を形成した。その後、インクジ
ェット方式によりR、G、Bの各インクを所定の領域に
付与し、乾燥し、熱硬化して着色層を形成した。その上
に、実施例1と同様にして保護膜を形成した。
【0039】上記カラーフィルタ及び保護膜を形成した
ガラス基板を超音波洗浄のみ行なって、実施例1と同様
にエッチング処理し、ITO膜を成膜した。得られたI
TO膜のシート抵抗と密着性を表1に示す。
【0040】[比較例1]超音波洗浄後に基板をUVオ
ゾン洗浄し、エッチング工程を行なわない以外は、実施
例2と同様にしてITO膜を成膜した。得られたITO
膜のシート抵抗と密着性を表1に示す。
【0041】[比較例2]エッチング工程を行なわない
以外は、実施例2と同様にしてITO膜を成膜した。得
られたITO膜のシート抵抗と密着性を表1に示す。
【0042】
【表1】
【0043】表1から明らかなように、ITO膜を成膜
する前にエッチング処理を施しておくことにより、シー
ト抵抗を大幅に低減することができる。また、UVオゾ
ン洗浄を行なわないことにより、密着性の高いITO膜
が得られることがわかる。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低温でも低抵抗のITO膜を形成することができるた
め、耐熱温度の低い部材の上にも良好に低抵抗のITO
膜を成膜することができる。よって、高温処理ができな
いカラーフィルタや保護膜の上に低抵抗で薄膜化及び細
線化が可能なITO膜からなる透明電極を形成し、より
小型或いは大面積のカラー液晶表示装置を提供すること
が可能となる。
【0045】特に、本発明においてはUV洗浄工程が不
要となるため、紫外線により影響を避けることができ、
密着性の高いITO膜を形成することができ、信頼性の
高い透明電極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電極基板の一実施形態の断面模式図で
ある。
【図2】本発明の実施例で利用したスパッタ装置の模式
図である。
【符号の説明】
1 透明基板 2 ブラックマトリクス 3 非着色部 4 着色部 5 カラーフィルタ 6 保護膜 7 透明電極 9 成膜室 10 排気装置 11 放電気体供給装置 12 ターゲット保持治具 13 ITOターゲット 14 磁石 15 被成膜基板 16 高周波電源 17 直流電源

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にITO膜を形成する方法であっ
    て、基板表面をプラズマエッチング処理した後、ITO
    膜を成膜することを特徴とするITO膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 透明基板上に少なくとも樹脂製のカラー
    フィルタとITOからなる透明電極とを有する電極基板
    の製造方法であって、上記ITOを成膜する前に基板の
    被成膜面をプラズマエッチング処理した後ITO膜を形
    成することを特徴とする電極基板の製造方法。
  3. 【請求項3】 カラーフィルタ上に保護膜を設け、該保
    護膜表面をプラズマエッチング処理する請求項2記載の
    電極基板の製造方法。
  4. 【請求項4】 カラーフィルタをインクジェット方式に
    より形成する請求項2又は3記載の電極基板の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 透明電極形成工程前にUVオゾン洗浄を
    行なわない請求項2〜4いずれかに記載の電極基板の製
    造方法。
  6. 【請求項6】 透明基板上に少なくとも樹脂製のカラー
    フィルタとITOからなる透明電極とを有し、請求項2
    〜5のいずれかの製造方法により製造されたことを特徴
    とする電極基板。
  7. 【請求項7】 カラーフィルタの各フィルタ間を遮光す
    るブラックマトリクスを有する請求項6記載の電極基
    板。
JP20764397A 1997-08-01 1997-08-01 Ito膜の製造方法、及び、電極基板とその製造方法 Withdrawn JPH1150230A (ja)

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Cited By (2)

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KR20010078862A (ko) * 2001-05-02 2001-08-22 조육형 산화물 증착 플라스틱 필름의 연속 열처리 방법 및 시스템
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