JPWO2018029886A1 - 透明導電層付き基板、液晶パネル及び透明導電層付き基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗の経時変化の少ない透明導電層付き基板、液晶パネル及び透明導電層付き基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一形態に係る透明導電層付き基板として、基板と、透明導電層とを具備する。前記透明導電層は、前記基板上に設けられ、酸化スズと、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかと、を含む透明導電層付き基板が提供される。これにより、この透明導電層付き基板においては、抵抗の経時変化が少なくなる。

Description

本発明は、透明導電層付き基板、液晶パネル及び透明導電層付き基板の製造方法に関する。

液晶パネル基板に対して水平方向成分の電界を発生させて液晶を駆動させる、いわゆる横電界駆動方式（ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式またはＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式）を採用したインセル型の液晶パネルは、次のような構造を有する。例えば、この構造は、カラーフィルタ基板と、液晶を駆動する液晶駆動用電子回路と指タッチを感知する感知センサ用電極とを有する対向基板と、これらの間に設けられた液晶とを具備する。

このような液晶パネルにおいては、カラーフィルタ基板に電極が形成されておらずカラーフィルタが帯電し、表示動作の誤動作が生じていた。この帯電を防止するために、カラーフィルタが形成されていないカラーフィルタ基板の面に、高抵抗の酸化インジウムスズを主材料としケイ素を含む透明導電層を設ける技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特許第５８５５９４８号公報

しかしながら、酸化インジウムスズを主成分としケイ素を含む透明導電層は、その表面で酸化インジウムスズが露出する。このため、この透明導電層は、耐候性または耐薬品性が劣り、その抵抗が経時変化しやすい。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、抵抗の経時変化の少ない透明導電層付き基板、液晶パネル及び透明導電層付き基板の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る透明導電層付き基板は、基板と、透明導電層とを具備する。
前記透明導電層は、前記基板上に設けられ、酸化スズと、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかと、を含む。
これにより、この透明導電層付き基板においては、抵抗の経時変化が少なくなる。

上記の透明導電層付き基板において、前記酸化ニオブ、前記酸化タンタル及び前記酸化アンチモンの少なくともいずれかの含有率は、前記透明導電層において５ｗｔ％以上１５％ｗｔ以下であってもよい。
これにより、この透明導電層付き基板においては、酸化物が還元されにくく、透明導電層の高抵抗状態が維持される。

上記の透明導電層付き基板において、前記透明導電層のシート抵抗は、１×１０^７（Ω／ｓｑ．）以上１×１０^１０（Ω／ｓｑ．）以下であってもよい。
前記透明導電層の透過率は、波長５５０ｎｍにおいて９８．５％以上であってもよい。
このような高い光透過率の透明導電層付き基板をインセル型の液晶パネルに用いることにより、カラーフィルタの帯電が抑制され、さらに液晶パネルにおける光透過率が著しく減少しないことになる。

上記の透明導電層付き基板において、前記透明導電層の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であってもよい。
これにより、この透明導電層付き基板においては、適切な抵抗及び透過率を有する透明導電層が基板上に設けられる。

上記の透明導電層付き基板において、前記透明導電層は、窒素を含有してもよい。
これにより、この透明導電層付き基板においては、透明導電層の抵抗が窒素の添加量により調整される。

上記の透明導電層付き基板において、前記基板は、透明基板とカラーフィルタとを有してもよい。
前記透明基板は、前記透明導電層と前記カラーフィルタとの間に設けられてもよい。
これにより、カラーフィルタへの帯電が透明導電層によって抑制される。

また、本発明の一形態に係る液晶パネルは、透明導電層付き基板と、対向基板と、液晶とを具備する。
前記透明導電層付き基板は、第１の面と第２の面とを有する第１の透明基板と、透明導電層と、カラーフィルタとを有する。透明導電層は、前記第１の面上に設けられ、酸化スズと、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかとを含む。カラーフィルタは、前記第２の面上に設けられる。
前記対向基板は、第２の透明基板と、前記第２の透明基板上に設けられた感知センサ用電極及び液晶駆動用電子回路とを有する。
前記液晶は、前記透明導電層付き基板と前記対向基板との間に設けられ、前記液晶駆動用電子回路によって駆動制御される。
これにより、この液晶パネルにおいては、透明導電層によってカラーフィルタの帯電が防止される。さらに、この透明導電層において、抵抗の経時変化が少ない。その結果、液晶パネルにおいてタッチ感知機能の経時変化が少なく、信頼性がさらに高くなる。

上記の液晶パネルにおいて、前記酸化ニオブ、前記酸化タンタル及び前記酸化アンチモンの少なくともいずれかの含有率は、前記透明導電層において５ｗｔ％以上１５％ｗｔ以下であってもよい。
これにより、液晶パネルの透明導電層付き基板においては、酸化物が還元されにくく、透明導電層の高抵抗状態が維持される。

上記の液晶パネルにおいて、前記透明導電層のシート抵抗は、１×１０^７（Ω／ｓｑ．）以上１×１０^１０（Ω／ｓｑ．）以下であってもよい。
前記透明導電層の透過率は、波長５５０ｎｍにおいて９８．５％以上であってもよい。
このような高い光透過率の透明導電層付き基板をインセル型の液晶パネルに用いることにより、カラーフィルタの帯電が抑制され、さらに液晶パネルにおける光透過率が著しく減少しないことになる。

上記の液晶パネルにおいて、前記透明導電層の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であってもよい。
これにより、この液晶パネルにおいては、適切な抵抗及び透過率を有する透明導電層が透明基板上に設けられる。

上記の液晶パネルにおいて、前記透明導電層は、窒素を含有してもよい。
これにより、この液晶パネルにおいては、透明導電層の抵抗が窒素の添加量により調整される。

また、本発明の一形態に係る透明導電層付き基板の製造方法では、酸化スズと、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかと、を含むターゲット材であって、前記ターゲット材における前記酸化ニオブ、前記酸化タンタル及び前記酸化アンチモンの少なくともいずれかの含有率が５ｗｔ％以上１５％ｗｔ以下である前記ターゲット材を用いられる。酸素分圧が０．００５Ｐａ以上０．０５Ｐａ以下のアルゴンと酸素の混合ガス雰囲気下で、基板上に、酸化スズと、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかとを含む透明導電層が成膜される。
このような混合ガス雰囲気下で透明導電層を成膜することにより、所望の高抵抗の透明導電層が得られる。さらに、透明導電層における酸化物の還元が抑制され、抵抗の経時変化の少ない透明導電層が得られる。

上記の透明導電層付き基板の製造方法において、前記混合ガスに窒素を含有させ、前記窒素の分圧が０．０２５Ｐａ以上０．１Ｐａ以下で前記透明導電層を成膜してもよい。
これにより、この透明導電層付き基板においては、透明導電層の抵抗が窒素の添加量により調整される。

以上述べたように、本発明によれば、抵抗の経時変化の少ない透明導電層付き基板、液晶パネル及び透明導電層付き基板の製造方法が提供される。

本実施形態に係る液晶パネルを示す概略的断面図である。 酸化スズと酸化ニオブとを含むターゲット材を用いた場合の酸素流量と、透明導電層のシート抵抗との関係を示す概略的グラフ図である。 比較例としてのＩＴＯからなるターゲット材を用いた場合の酸素流量と、ＩＴＯ層のシート抵抗との関係を示す概略的グラフ図である。 アルゴン及び酸素の混合ガスに窒素を添加した場合の窒素流量と、透明導電層のシート抵抗との関係を示す概略的グラフ図である。 透明導電層の光透過率を示す概略的グラフ図である。 透明導電層のシート抵抗の経時変化を示す概略的グラフ図である（その１）。 透明導電層のシート抵抗の経時変化を示す概略的グラフ図である（その２）。 透明導電層の耐食性を示す概略的グラフ図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、以下に示される数値、図、グラフは例示であり、例示されたものに限定されない。

本実施形態では、ＦＦＳ方式を採用したインセル型のタッチパネル機能付きの液晶パネルを例示するが、これに限定されない。例えば、本実施形態に係る液晶パネルは、ＩＰＳ方式の液晶パネルにも適用でき、液晶パネルを構成する一対の基板のうち、一方の基板に液晶駆動用電子回路及び感知センサ用電極が設けられ、他方の基板には電極は形成されずカラーフィルタが形成された構成にも適用可能である。

［液晶パネル］
図１は、本実施形態に係る液晶パネルを示す概略的断面図である。
図１に示す液晶パネル１は、画像を表示する機能と、タッチパネル機能とを兼ね備える。液晶パネル１は、透明導電層付き基板１０と、対向基板２０と、液晶４０と、偏光板５０と、カバーガラス６０と、偏光板５１とを具備する。図１の例では、Ｚ軸方向において、偏光板５１、対向基板２０、液晶４０、透明導電層付き基板１０、偏光板５０及びカバーガラス６０がこの順に積層されている。液晶４０内には、スペーサ４１が設けられている。

液晶パネル１において、偏光板５１にバックライトが入射する。また、液晶パネル１において、カバーガラス６０を通して画像が視認される。また、液晶パネル１においては、カバーガラス６０を指７０等でタッチすることにより、タッチ操作を行うことができる。以下に、液晶パネル１における各部材の構成について詳細に説明する。

透明導電層付き基板１０は、透明導電層１２と、カラーフィルタ基板１４とを有する。カラーフィルタ基板１４は、透明基板１１（第１の透明基板）と、カラーフィルタ１５とを含む。透明基板１１は、透明導電層１２とカラーフィルタ１５との間に設けられている。透明基板１１は、例えば、ガラス基板である。透明導電層１２は、液晶パネル１において、例えば、帯電防止層として機能する。

透明導電層１２は、透明基板１１の表面１１ａ（第１の面）上に設けられている。透明導電層１２は、酸化スズ（ＳｎＯ_２）と、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_３、またはＮｂ_２Ｏ_５）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_３、またはＴａ_２Ｏ_５）及び酸化アンチモン（Ｓｂ_２Ｏ_３、またはＳｂ_２Ｏ_５）の少なくともいずれかと、を含む。

例えば、透明導電層１２は、主成分としての酸化スズと、副成分としての酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかとからなる。ここで、透明導電層１２には、ターゲット材の製造過程において導入される、微量なアルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の元素が含まれる場合がある。透明導電層１２に、微量元素（Ａｌ、Ｚｒ等）が含まれたり、含まれなかったりしても、本実施形態では、実質的に同じ効果が得られる。なお、副成分としては、上記の酸化物のほか、第３族元素のいずれかの酸化物であってもよい。

また、透明導電層１２において、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかの含有率は、５ｗｔ％以上１５％ｗｔ以下である。酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかの含有率が５ｗｔ％より小さくなると、例えば、透明導電層１２の抵抗が低くなり好ましくない。一方、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかの含有率が１５ｗｔ％より大きくなると、例えば、成膜時に使用するターゲット材が割れやすくなり好ましくない。

このような酸化物で構成される透明導電層１２のシート抵抗は、例えば、１×１０^７（Ω／ｓｑ．）以上１×１０^１０（Ω／ｓｑ．）以下である。透明導電層１２のシート抵抗が１×１０^７（Ω／ｓｑ．）より小さくなると、例えば、タッチ操作時のタッチ信号が透明導電層１２により遮蔽され好ましくない。一方、透明導電層１２のシート抵抗が１×１０^１０（Ω／ｓｑ．）より大きくなると、例えば、透明導電層１２の除電機能が低下し好ましくない。

透明導電層１２のシート抵抗は、透明導電層１２に含まれる酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかの含有率を変化させることで調整することができる。あるいは、このシート抵抗は、例えば、成膜時に透明導電層１２に導入する酸素の量を変化させることで調整することができる。また、このようなシート抵抗を有する透明導電層１２の透過率は、波長５５０ｎｍにおいて９８．５％以上である。

透明導電層１２が設けられた液晶パネル１においては、透明導電層１２が耐候性または耐薬品性に優れ、透明導電層１２に含まれる酸化物が還元されにくい。これにより、透明導電層１２の抵抗が高抵抗状態（１×１０^７（Ω／ｓｑ．）以上１×１０^１０（Ω／ｓｑ．）以下）で長時間にわたり維持される。この結果、液晶パネル１においては、タッチ操作時のタッチ感知が安定し、カラーフィルタ１５の帯電が抑制される。さらに、液晶パネル１においては、透明導電層１２における光の透過率が高くなり、液晶パネルにおける光透過率が著しく減少せず、液晶パネル１における画像がより鮮明に視認できる。すなわち、液晶パネル１の動作信頼性は、より向上する。

また、透明導電層１２の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。透明導電層１２の厚さが５ｎｍより小さくなると、例えば、透明導電層１２のシート抵抗が上記の範囲よりも高くなり、透明導電層１２の除電機能が低減するので好ましくない。透明導電層１２の厚さが１５ｎｍよりも大きくなると、例えば、透明導電層１２の透過率が低下するので好ましくない。

また、透明導電層１２には、窒素（Ｎ）が含有されてもよい。窒素は、例えば、不純物元素として、透明導電層１２に含有されている。透明導電層１２のシート抵抗は、例えば、窒素の添加量を変化させることで調整することができる。例えば、透明導電層１２の成膜時には、成膜時に導入する酸素の割合を透明導電層１２が還元しない程度に調整し、透明導電層１２のシート抵抗を成膜時に導入する窒素の割合を酸素の割合とは独立して制御することにより調整することができる。

仮に、透明導電層をＩＴＯ（Indium Tin Oxide）層単体で構成した場合には、ＩＴＯ層の耐候性または耐薬品性の低さから、時間の経過によってＩＴＯ層のシート抵抗が低くなっていく。これにより、ＩＴＯ層単体で構成された液晶パネルでは、タッチ感知機能が経時的に劣化していく。これは、ＩＴＯ層に含まれる酸素が経時的に脱離し（いわゆる酸素の抜け）、そのシート抵抗が経時的に低くなると考えられる。さらに、この理由として、貼り合わせ基板にＩＴＯを成膜すると、アニール処理を充分に行うことができず、結晶性の高いＩＴＯ層を形成することができないことがある。また、ＩＴＯ層にＳｉを添加された単体層においても、ＩＴＯが単体層表面に露出するので同様の現象が起こり得る。

また、ＩＴＯ層に含まれる酸素が経時的に脱離する現象を防止するために、ＩＴＯ層に、酸素の脱離を抑制するキャップ層を設ける方法が考えられる。しかし、ＩＴＯ層上にキャップ層が設けられた積層体は、単層体に比べて層数が増加し、積層体自体の光透過率が低くなる。この積層体の光透過率を上昇させる方法として、キャップ層を反射防止層として機能させる方法がある。しかし、反射防止層は、比較的厚く形成する必要があり、この方法を採用すると、製造コストが上昇してしまう。

このように、液晶パネルにおいては、上記の透明導電層１２を用いることが好ましい。

カラーフィルタ１５は、透明基板１１の表面１１ｂ（第２の面）上に形成される。カラーフィルタ１５は、黒色樹脂などで格子状に形成されたブラックマトリクスと、ブラックマトリクスの開口部を埋めるように、例えば、ストライプ状に形成された赤色着色層、緑色着色層、青色着色層とからなる。カラーフィルタ１５上には図示しない配向膜が形成されている。

格子状のブラックマトリックスにより形成される開口部はサブ画素に対応し、１つの画素は、赤色サブ画素、緑色サブ画素及び青色サブ画素の３つのサブ画素によって構成される。

対向基板２０は、透明基板２１（第２の透明基板）と、感知センサ用電極及び液晶駆動用電子回路を備える機能層２２を有する。透明基板２１は、例えば、ガラス基板である。

透明基板２１は、表面２１ａと、表面２１ｂを有する。機能層２２は、透明基板２１の表面２１ｂ上に設けられている。また、機能層２２上には図示しない配向膜が形成されている。

液晶駆動用電子回路は、液晶４０を駆動するものである。感知センサ用電極は、感知センサの一部を構成し、カバーガラス６０表面上でのタッチ操作を感知するものである。

機能層２２は、画素電極と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）と、ゲートラインと、信号ラインと、共通電極と、共通電極駆動用ラインと、感知センサ用駆動ラインと、感知センサ用検出ラインとを有する。

液晶駆動用電子回路は、画素電極と、ＴＦＴと、ゲートラインと、信号ラインと、共通電極と、共通電極駆動用ラインからなる。これら液晶駆動用電子回路は、液晶パネルに電気的に接続する図示しない駆動回路基板に設けられる駆動制御回路によって駆動制御される。

感知センサ用電極は、感知センサ用駆動ラインと、感知センサ用検出ラインと、共通電極からなる。感知センサは、これら感知センサ用電極とタッチ位置検出制御回路とからなり、タッチ位置検出制御回路は液晶パネルに電気的に接続する図示しない駆動回路基板に設けられる。感知センサを設けることにより、液晶パネルはタッチパネル機能を備える。液晶駆動用に用いられる共通電極は感知センサ用電極としても機能する。

このように対向基板２０には、液晶パネル１の表示画面に表示する画像を生成する液晶駆動用電子回路と、液晶パネル１の表面上の指７０やタッチペン等の器具によるタッチを感知する感知センサの一部が設けられている。

透明基板２１の水平面をＸＹ平面とすると、ゲートラインと信号ラインとは層間絶縁膜を介してそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に設けられ、その交差部毎にＴＦＴ及び櫛歯状の画素電極が設けられる。ＴＦＴを構成するゲート電極はゲートラインと電気的に接続され、ＴＦＴを構成するソース、ドレインはそれぞれ信号ラインと画素電極に電気的に接続される。

共通電極は、１画素毎に対応して島状に複数形成される。ＴＦＴ、共通電極、画素電極は、それぞれ透明基板２１側からＴＦＴ、層間絶縁膜、共通電極、層間絶縁膜、画素電極の順に積層された構成となっている。

共通駆動用ラインは、共通電極と電気的に接続し、信号ライン、ソース及びドレインと同じ層で形成される。

感知センサ用駆動ラインは、ゲート電極及びゲートラインと同じ層でＸ軸方向に複数形成される。感知センサ用駆動ラインは、一部の共通電極と電気的に接続し、感知センサ用駆動電極に接続された共通電極は、感知センサの駆動電極として機能する。感知センサ用駆動電極は、図示しないタッチ位置検出制御回路に接続されており、このタッチ位置検出制御回路は、タッチ位置検出用の駆動信号を出力する。

感知センサ用検出ラインは、ソース及び信号ラインと同じ層でＹ軸方向に複数形成される。感知センサ用検出ラインは、感知センサ用駆動ラインと電気的に接続していない他の共通電極と電気的に接続し、感知センサ用検出ラインに接続された共通電極は、感知センサの検出電極として機能する。感知センサ用駆動ラインは、図示しないタッチ位置検出制御回路に接続されており、このタッチ位置検出制御回路は、感知センサ用検出ラインから送られてきた検出信号を受信する。そして、受信した検出信号を解析することによってタッチ位置の座標を算出する。

液晶パネル１において、表示段階では、液晶駆動用電子回路により横電界が形成されて液晶４０が駆動し、液晶パネル１に画像を表示させる。タッチ段階では、指が表示面に近づくことにより、感知センサの駆動電極と検出電極との間の容量が減少するので、この容量の変化を感知センサによって検出することにより指のタッチ位置を特定する。

液晶４０は、透明導電層付き基板１０のカラーフィルタ１５と対向基板２０との間に設けられている。カラーフィルタ１５と対向基板２０との間隙は、スペーサ４１によって保持される。カラーフィルタ１５が形成されている透明基板１１の表面１１ｂは、対向基板２０の機能層２２が設けられた透明基板２１の表面２１ｂに対向している。液晶４０の駆動は、液晶駆動用電子回路によって制御される。また、カバーガラス６０は、図示しない粘着層によって偏光板５０と固定されている。

［透明導電層の製造方法］
液晶パネル１の構成要素である透明導電層付き基板１０の製造方法について図１を参照しながら説明する。

例えば、ブラックマトリクス、赤色着色層、緑色着色層及び青色着色層からなるカラーフィルタ１５が透明基板１１の表面１１ｂに形成されたカラーフィルタ基板１４が準備される。

次に、カラーフィルタ１５が形成されていない透明基板１１の表面１１ａに透明導電層１２が形成される。透明導電層１２は、例えば、ＤＣスパッタリング法で形成される。ＤＣスパッタリング法としては、マグネトロンＤＣスパッタリング方式が採用されてもよい。または、透明導電層１２は、例えば、ＡＣスパッタリング法で形成されてもよい。ＡＣスパッタリング法としては、マグネトロンＡＣスパッタリング方式が採用されてもよい。ＡＣスパッタリング法によれは、導電性のターゲット材を用いたとき、高抵抗状態の透明導電層１２を形成（反応性スパッタリング）する際に、アノードが確保できて、生産性に優れる。

ターゲット材としては、酸化スズと、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかと、を含むターゲット材が用いられる。例えば、ターゲット材は、主成分としての酸化スズと、副成分としての酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかとからなる。ここで、ターゲット材には、ターゲット材の製造過程において、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の微量の元素が導入される場合がある。ターゲット材に、微量元素（Ａｌ、Ｚｒ等）が含まれたり、含まれなかったりしても、本実施形態では実質的に同じ効果が得られる。

ターゲット材における酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかの含有率は、５ｗｔ％以上１５％ｗｔ以下である。以下には、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの中、酸化ニオブを含むターゲット材を用いた場合を例示する。ここで、ターゲット材における酸化ニオブの含有率は、例えば、１０ｗｔ％である。

例えば、酸化スズと酸化ニオブとを含むターゲット材が用いられ、ＤＣスパッタリング装置内で、透明基板１１の表面１１ａに透明導電層１２が形成される。透明導電層１２の厚さは、例えば、１０ｎｍである。成膜条件は、以下の通りである。

ターゲット材：酸化スズ／酸化ニオブ（１０ｗｔ％）
放電ガス：アルゴン（Ａｒ）／酸素（Ｏ_２）
ガス全圧：０．１Ｐａ以上１．０Ｐａ以下
アルゴン分圧：０．２Ｐａ（流量４０ｓｃｃｍ）
酸素分圧：０．００５Ｐａ（流量１．０ｓｃｃｍ）以上０．０５Ｐａ（１０ｓｃｃｍ）以下、好ましくは、０．００５Ｐａ（流量１．０ｓｃｃｍ）以上０．０１３Ｐａ（流量２．５ｓｃｃｍ）以下
基板温度：２５℃設定

仮に、透明導電層として高抵抗状態のＩＴＯ層単体を形成する場合には、成膜時に混合ガス中の酸素分圧を高くして酸素をＩＴＯ層内に多く導入させる必要がある。しかし、この方法では、ＩＴＯ層内に酸素が多く導入され、酸素が経時的に脱離し、そのシート抵抗が経時的に低くなってしまう。

これに対し、本実施形態では、混合ガス中の酸素分圧を高くせずとも、高抵抗状態の透明導電層１２が得られるターゲット材を用いている。この理由は、次の図２で説明される。

図２は、酸化スズと酸化ニオブとを含むターゲット材を用いた場合の酸素流量と、透明導電層のシート抵抗との関係を示す概略的グラフ図である。

図２の横軸は、成膜時における酸素の流量（ｓｃｃｍ）であり、縦軸は、透明導電層１２のシート抵抗（Ω／ｓｑ．）である。図２には、透明導電層１２を大気中に室温で放置した場合と、１２０℃で６０分、大気中に放置した場合の結果が示されている。ここで、矢印Ａは、所望の高抵抗状態（１×１０^７（Ω／ｓｑ．）以上１×１０^１０（Ω／ｓｑ．））の範囲を意味する。この範囲は一例であり、高抵抗状態は、矢印Ａで示す範囲に限らない。

図２に示すように、透明導電層１２を大気中に室温で放置する場合（△）には、酸素流量が１．０ｓｃｃｍ以上２．５ｓｃｃｍ以下の範囲で、流量が１．５ｓｃｃｍのときに透明導電層１２のシート抵抗が極小になる。そして、この極小値（１×１０^８（Ω／ｓｑ．））は、所望の高抵抗状態の範囲内に収まっている。

また、透明導電層１２を１２０℃で６０分、大気中に放置した場合（○）には、酸素流量が１．０ｓｃｃｍ以上２．５ｓｃｃｍ以下の範囲で、流量が２．５ｓｃｃｍのときに透明導電層１２のシート抵抗が極小になる。そして、この極小値（１×１０^７（Ω／ｓｑ．））は、所望の高抵抗状態の範囲内にある。比較のために、ＩＴＯからなるターゲット材を用いた場合の酸素流量と、ＩＴＯ層のシート抵抗との関係を以下に説明する。

図３は、比較例としてのＩＴＯからなるターゲット材を用いた場合の酸素流量と、ＩＴＯ層のシート抵抗との関係を示す概略的グラフ図である。

図３に示すように、ＩＴＯからなるターゲット材を用いた場合には、所望の高抵抗状態のＩＴＯ層を得るために、酸化スズと酸化ニオブとを含むターゲット材を用いた場合に比べて、酸素の流量（酸素分圧）を高くする必要がある。例えば、ＩＴＯ層に、４．５ｓｃｃｍ以上の酸素を導入している。但し、このようなＩＴＯ層では、酸素が経時的に脱離する場合がある。

これに対し、酸化スズと酸化ニオブとを含むターゲット材を用いた場合には、混合ガス中の流量（酸素分圧）を高くせずとも、所望の高抵抗状態の透明導電層１２が得られる。つまり、酸化スズと酸化ニオブとを含むターゲット材を用いれば、酸素を過剰に透明導電層１２内に導入しなくても、所望の高抵抗状態の透明導電層１２が形成される。換言すれば、酸化スズと酸化ニオブとを含むターゲット材を用いれば、ＩＴＯ層を形成する場合に比べて、少ない量の酸素を透明導電層１２に導入することで高抵抗状態の透明導電層１２が得られる。

これにより、透明導電層１２においては、酸化物の還元が長時間にわたり抑制され、高抵抗状態が長時間にわたり維持される。この結果、液晶パネル１は、タッチ感度の劣化がなく、帯電による誤動作が少なく、動作信頼性が高い液晶パネルになる。なお、酸化スズと酸化ニオブとを含むターゲット材を用いた場合、酸素の流量が１ｓｃｃｍ（分圧０．００５Ｐａ）より小さくなると、例えば、透明導電層１２の光透過率が上昇し好ましくない。また、酸化スズと酸化ニオブとを含むターゲット材を用いた場合、酸素の流量が１０ｓｃｃｍ（分圧０．０５Ｐａ）より大きくなると、例えば、透明導電層１２に酸素が多く導入され、透明導電層１２から酸素が経時的に脱離しやすくなり好ましくない。

また、上記の混合ガス（Ａｒ／Ｏ_２）には、さらに窒素（Ｎ_２）が含有されて、透明導電層１２が形成されてもよい。この場合、透明導電層１２には、例えば、窒素（Ｎ）が不純物元素として導入される。成膜条件は、以下の通りである。

ターゲット材：酸化スズ／酸化ニオブ（１０ｗｔ％）
放電ガス：アルゴン（Ａｒ）／酸素（Ｏ_２）／窒素（Ｎ_２）
ガス全圧：０．１Ｐａ以上１．０Ｐａ以下
アルゴン分圧：０．２Ｐａ（流量４０ｓｃｃｍ）
酸素分圧：０．００５Ｐａ（流量１．０ｓｃｃｍ）以上０．０５Ｐａ（１０ｓｃｃｍ）以下、好ましくは、０．００５Ｐａ（流量１．０ｓｃｃｍ）以上０．０１３Ｐａ（流量２．５ｓｃｃｍ）以下
窒素分圧：０．０２５Ｐａ（流量５．０ｓｃｃｍ）以上０．１Ｐａ（流量２０ｓｃｃｍ）以下
基板温度：２５℃設定

図４は、アルゴン及び酸素の混合ガスに窒素を添加した場合の窒素流量と、透明導電層のシート抵抗との関係を示す概略的グラフ図である。

図４の横軸は、成膜時における窒素の流量（ｓｃｃｍ）であり、縦軸は、透明導電層１２のシート抵抗（Ω／ｓｑ．）である。図４には、透明導電層１２を１２０℃で６０分、大気中に放置した場合の結果が示されている。

図４に示すように、混合ガス（Ａｒ／Ｏ_２）に添加した窒素の流量が変化すると、透明導電層１２のシート抵抗が所望の高抵抗状態の範囲内で変化する。例えば、窒素の流量を５ｓｃｃｍ以上２０ｓｃｃｍ以下の範囲で増加させると、透明導電層１２のシート抵抗が窒素流量の増加に応じて増加する。つまり、窒素の流量を調整することにより、透明導電層１２のシート抵抗を制御することができる。

例えば、本実施形態においては、透明導電層１２の成膜時に、透明導電層１２が還元されにくい程度に、混合ガス（Ａｒ／Ｏ_２）中の酸素の割合が調整されて透明導電層１２が形成される。一例として、透明導電層１２が１２０℃で６０分、大気中に放置される場合には、酸素流量が２．５ｓｃｃｍに調整される。そして、この成膜時には、酸素の割合とは独立して、窒素の割合を調整することにより、透明導電層１２のシート抵抗を所定の抵抗に制御することができる。

これにより、酸化物の還元が長時間にわたり確実に抑制され、さらに、窒素の添加量によって所望のシート抵抗に調整された透明導電層１２が得られる。

なお、成膜方法の例示では、カラーフィルタ基板１４に透明導電層１２が形成されている。本実施形態においては、予めカラーフィルタ基板１４と対向基板２０とを対向させ、カラーフィルタ基板１４と対向基板２０との間に液晶４０が注入された後、カラーフィルタ基板１４に透明導電層１２が形成されてもよい。この場合においても、透明導電層１２の成膜条件は同じである。

［透明導電層の評価］
図５は、透明導電層の光透過率を示す概略的グラフ図である。
図５の横軸は、波長（ｎｍ）であり、縦軸は、光透過率（％）である。

また、図５には、透明導電層１２を１２０℃で６０分、大気中に放置した場合の結果が示されている。図５における成膜条件は、以下の通りである。

ターゲット材：酸化スズ／酸化ニオブ（１０ｗｔ％）
放電ガス：アルゴン（Ａｒ）／酸素（Ｏ_２）／窒素（Ｎ_２）
ガス全圧：０．１Ｐａ以上１．０Ｐａ以下
アルゴン分圧：０．２Ｐａ（流量４０ｓｃｃｍ）
酸素分圧：０．０１３Ｐａ（流量２．５ｓｃｃｍ）
窒素分圧：０Ｐａ（流量０ｓｃｃｍ）以上０．１Ｐａ（流量２０ｓｃｃｍ）以下
基板温度：２５℃設定

図５に示すように、窒素分圧を０Ｐａ（流量０ｓｃｃｍ）以上０．１Ｐａ（流量２０ｓｃｃｍ）以下の範囲で変化させた上記の成膜条件では、いずれの成膜条件でも透明導電層１２の光透過率スペクトルは、略同じライン上に乗っている。例えば、窒素分圧を０Ｐａ（流量０ｓｃｃｍ）以上０．１Ｐａ（流量２０ｓｃｃｍ）以下の範囲で変化させた上記の成膜条件では、透明導電層１２の透過率は、波長４００ｎｍにおいて９４．０％以上であり、波長５５０ｎｍにおいて９８．５％以上であり、波長７００ｎｍにおいて９９．４％以上になる。このように、本実施形態では、高い光透過率を有する透明導電層１２が得られている。

図６及び図７は、透明導電層のシート抵抗の経時変化を示す概略的グラフ図である。
図６、７の横軸は、時間（ｈ）であり、縦軸は、シート抵抗（Ω／ｓｑ．）である。
図６には、透明導電層１２を室温で、大気中に放置した場合の結果が示されている。
図７には、透明導電層１２を６０℃、水蒸気９０ＲＨ％下で放置した場合の結果が示されている。図６、７における成膜条件は、以下の通りである。

ターゲット材：酸化スズ／酸化ニオブ（１０ｗｔ％）
放電ガス：アルゴン（Ａｒ）／酸素（Ｏ_２）／窒素（Ｎ_２）
ガス全圧：０．１Ｐａ以上１．０Ｐａ以下
アルゴン分圧：０．２Ｐａ（流量４０ｓｃｃｍ）
酸素分圧：０．０１３Ｐａ（流量２．５ｓｃｃｍ）
窒素分圧：０Ｐａ（流量０ｓｃｃｍ）以上０．０５Ｐａ（流量１０ｓｃｃｍ）以下
基板温度：２５℃設定

図６及び図７に示すように、透明導電層１２を大気中または恒温恒湿条件下に放置しても、透明導電層１２のシート抵抗が２００時間以上にわたり所望の高抵抗状態で維持されている。このように、本実施形態によれば、帯電防止層として、経時劣化の少ない透明導電層１２を得ることができる。

図８は、透明導電層の耐食性を示す概略的グラフ図である。
図８において、横軸は、透明導電層１２及びＩＴＯ層をリン硝酢酸に浸漬させた時間（ｍｉｎ）であり、縦軸は、シート抵抗（Ω／ｓｑ．）である。
成膜条件は、以下の通りである。成膜時の酸素分圧については、透明導電層１２及びＩＴＯ層のシート抵抗が１×１０^８（Ω／ｓｑ．）以上１×１０^１０（Ω／ｓｑ．）以下に収まるように調整されている。

透明導電層１２の成膜条件：
ターゲット材：酸化スズ／酸化ニオブ（１０ｗｔ％）
放電ガス：アルゴン（Ａｒ）／酸素（Ｏ_２）
ガス全圧：０．２１Ｐａ
アルゴン分圧：０．２Ｐａ（流量４０ｓｃｃｍ）
膜厚：１０ｎｍ
基板温度：２５℃設定

ＩＴＯ層の成膜条件：
ターゲット材：酸化インジウム／酸化スズ（１０ｗｔ％）
放電ガス：アルゴン（Ａｒ）／酸素（Ｏ_２）
ガス全圧：０．２３Ｐａ
アルゴン分圧：０．２Ｐａ（流量４０ｓｃｃｍ）
膜厚：１０ｎｍ
基板温度：２５℃設定

図８に示すように、ＩＴＯ層においては、成膜直後のシート抵抗が２．１×１０^９（Ω／ｓｑ．）であった。この後、ＩＴＯ層がリン硝酢酸に１０分間浸漬されると、ＩＴＯ層の膜厚が減少し、シート抵抗が２．５×１０^１４（Ω／ｓｑ．）にまで上昇した。

これに対し、透明導電層１２においては、成膜直後のシート抵抗が２．０×１０^８（Ω／ｓｑ．）であった。この後、透明導電層１２は、リン硝酢酸に浸漬されたものの、膜厚減少がＩＴＯ層に比べて抑制された。例えば、リン硝酢酸に透明導電層１２が５分間浸漬された後のシート抵抗は、２．８×１０^８（Ω／ｓｑ．）となり、１０分間浸漬された後のシート抵抗は、３．１×１０^８（Ω／ｓｑ．）となり、２０分間浸漬された後のシート抵抗は、２．３×１０^８（Ω／ｓｑ．）となった。このように、透明導電層１２においては、リン硝酢酸に浸漬させてもＩＴＯ層ほどのシート抵抗の増加がおきなかった。つまり、透明導電層１２の酸に対する耐食性は、ＩＴＯ層の酸に対する耐食性に比べて高い。

また、成膜温度が２５℃の成膜条件では、透明導電層１２及びＩＴＯ層は、一般的に、非晶質層になる。ここで、ＩＴＯ層においては、高温アニール処理を施すことにより、結晶性が良好になり、その耐食性が増すことが知られている。しかし、液晶パネルは、スリミング処理により薄くされ、加熱されると液晶中の空気膨張により割れてしまう。従って、結晶性のよいＩＴＯ層を液晶パネルに設けることができない。

これに対して、本実施形態では、カラーフィルタ基板１４上に透明導電層１２を室温のまま成膜できる。そして、透明導電層１２が非晶質であっても、その耐食性が高いため、信頼性の高い液晶パネルが実現する。また、液晶パネル１では、透明導電層１２に対する高温アニール処理が不要になり、製造プロセスがより簡略化される。

また、表１には、透明導電層の硬度の比較が示されている。

表１において、アニール処理の条件は、大気雰囲気で２４０℃、４０分である。また、「ＨＭ」は、マルテンス硬さである。「ＨＩＴ」は、ナノインデンテーション硬さである。「ＨＶ」は、ビッカース硬さである。膜厚は、１０００ｎｍである。

表１に示すように、透明導電層１２のマルテンス硬さ、ナノインデンテーション硬さ及びビッカース硬さは、ＩＴＯ層のそれらよりも増加している。これにより、透明導電層１２を備えた液晶パネル１の耐久性は、より向上する。

例えば、透明導電層１２のビッカース硬さ（ＨＶ）が増加したことにより、ＩＴＯ層を用いた場合に比べて、耐傷性が優れる。

このほか、透明導電材としては、酸化亜鉛、酸化チタンがある。しかし、酸化亜鉛層のリン硝酢酸に対する耐性は、透明導電層１２に比べて劣ることが分かっている。一方、酸化チタン層の屈折率は、透明導電層１２に比べて高く、酸化チタン層と酸化チタン層に接触する層との界面でより光反射がおきやすくなる。

以上説明したように、本実施形態によれば、長期にわたって動作特性が安定した、透明導電層付き基板１０、液晶パネル１が得られる。また、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

１…液晶パネル
１０…透明導電層付き基板
１１…透明基板
１１ａ、１１ｂ…表面
１２…透明導電層
１４…カラーフィルタ基板
１５…カラーフィルタ
２０…対向基板
２１…透明基板
２１ａ、２１ｂ…表面
２２…機能層
４０…液晶
４１…スペーサ
５０、５１…偏光板
６０…カバーガラス
７０…指

Claims (13)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられ、酸化スズと、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかとを含む透明導電層と
   を具備する透明導電層付き基板。
2. 請求項１に記載の透明導電層付き基板であって、
   前記酸化ニオブ、前記酸化タンタル及び前記酸化アンチモンの少なくともいずれかの含有率は、前記透明導電層において５ｗｔ％以上１５％ｗｔ以下である
   透明導電層付き基板。
3. 請求項１または２に記載の透明導電層付き基板であって、
   前記透明導電層のシート抵抗は、１×１０^７（Ω／ｓｑ．）以上１×１０^１０（Ω／ｓｑ．）以下であり、
   前記透明導電層の透過率は、波長５５０ｎｍにおいて９８．５％以上である
   透明導電層付き基板。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の透明導電層付き基板であって、
   前記透明導電層の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である
   透明導電層付き基板。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の透明導電層付き基板であって、
   前記透明導電層は、窒素を含有する
   透明導電層付き基板。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の透明導電層付き基板であって、
   前記基板は、透明基板と、カラーフィルタとを有し、
   前記透明基板は、前記透明導電層と前記カラーフィルタとの間に設けられている
   透明導電層付き基板。
7. 第１の面と第２の面とを有する第１の透明基板と、前記第１の面上に設けられ、酸化スズと、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかとを含む透明導電層と、前記第２の面上に設けられたカラーフィルタとを有する透明導電層付き基板と、
   第２の透明基板と、前記第２の透明基板上に設けられた感知センサ用電極及び液晶駆動用電子回路とを有する対向基板と、
   前記透明導電層付き基板と前記対向基板との間に設けられ、前記液晶駆動用電子回路によって駆動制御される液晶と
   を具備する液晶パネル。
8. 請求項７に記載の液晶パネルであって、
   前記酸化ニオブ、前記酸化タンタル及び前記酸化アンチモンの少なくともいずれかの含有率は、前記透明導電層において５ｗｔ％以上１５％ｗｔ以下である
   液晶パネル。
9. 請求項７または８に記載の液晶パネルであって、
   前記透明導電層のシート抵抗は、１×１０^７（Ω／ｓｑ．）以上１×１０^１０（Ω／ｓｑ．）以下であり、
   前記透明導電層の透過率は、波長５５０ｎｍにおいて９８．５％以上である
   液晶パネル。
10. 請求項７〜９のいずれか１つに記載の液晶パネルであって、
    前記透明導電層の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である
    液晶パネル。
11. 請求項７〜１０のいずれか１つに記載の液晶パネルであって、
    前記透明導電層は、窒素を含有する
    液晶パネル。
12. 酸化スズと、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかと、を含むターゲット材であって、前記ターゲット材における前記酸化ニオブ、前記酸化タンタル及び前記酸化アンチモンの少なくともいずれかの含有率が５ｗｔ％以上１５％ｗｔ以下である前記ターゲット材を用い、酸素分圧が０．００５Ｐａ以上０．０５Ｐａ以下のアルゴンと酸素の混合ガス雰囲気下で、基板上に、酸化スズと、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化アンチモンの少なくともいずれかとを含む透明導電層を成膜する
    透明導電層付き基板の製造方法。
13. 請求項１２に記載の透明導電層付き基板の製造方法であって、
    前記混合ガスに窒素を含有させ、前記窒素の分圧が０．０２５Ｐａ以上０．１Ｐａ以下で前記透明導電層を成膜する
    透明導電層付き基板の製造方法。

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