專利名稱：帶透明導(dǎo)電膜的基板及其圖案形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合用于平板顯示器(FPD)的帶透明導(dǎo)電膜的基板。
背景技術(shù)：
主要被用于FPD的透明電極的以氧化銦為主要成分的透明導(dǎo)電膜以往通過采用光刻法的濕法蝕刻法進(jìn)行圖案形成(例如參照專利文獻(xiàn)1)。但是，隨著基板的大型化，采用濕法蝕刻法的圖案形成產(chǎn)生光刻法中使用的大型掩模的制作困難和工序數(shù)多導(dǎo)致成本上升的問題。因此，逐漸開始使用以激光直接在基板上形成圖案的激光圖案形成法。激光圖案形成法中，通過激光使透明導(dǎo)電膜蒸發(fā)來進(jìn)行圖案形成，但作為以往所用的以氧化銦為主要成分的透明導(dǎo)電膜之一的摻錫氧化銦(ITO)膜不易蒸發(fā)，為使其蒸發(fā)，需要以高激光輸出功率慢慢地進(jìn)行掃描，存在生產(chǎn)性低的問題。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開平7-64112號(hào)公報(bào)發(fā)明的揭示本發(fā)明的目的在于提供生產(chǎn)性高且適合于激光圖案形成的帶透明導(dǎo)電膜的基板和使用該基板的平板顯示器以及前述帶透明導(dǎo)電膜的基板的圖案形成方法。
本發(fā)明提供帶透明導(dǎo)電膜的基板，它是在玻璃基板上形成以氧化銦為主要成分的透明導(dǎo)電膜而成的帶透明導(dǎo)電膜的基板玻璃，該透明導(dǎo)電膜表面的平均疇直徑在150nm以下。
本發(fā)明還提供前述透明導(dǎo)電膜為非晶質(zhì)的前述帶透明導(dǎo)電膜的基板，前述透明導(dǎo)電膜用作激光圖案形成用途的前述帶透明導(dǎo)電膜的基板，前述透明導(dǎo)電膜通過濺射法于成膜時(shí)的基板溫度在250℃以下的條件下形成的前述帶透明導(dǎo)電膜的基板，以及將前述帶透明導(dǎo)電膜的基板進(jìn)行激光圖案形成后、在300℃以上的溫度下進(jìn)行熱處理而成的帶透明導(dǎo)電膜的基板。
另外，本發(fā)明提供將上述帶透明導(dǎo)電膜的基板通過激光進(jìn)行圖案形成的帶透明導(dǎo)電膜的基板的圖案形成方法。
通過使用本發(fā)明的帶透明導(dǎo)電膜的基板，能夠以低激光輸出功率、高精度地進(jìn)行圖案形成，生產(chǎn)性良好。本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜能夠以低激光輸出功率進(jìn)行圖案形成，因此能夠幾乎不損傷玻璃基板地進(jìn)行圖案形成，生產(chǎn)性和品質(zhì)良好。
此外，由于可以以低激光輸出功率有效地進(jìn)行圖案形成，因此可以在同樣的激光輸出功率下提高掃描速度，提高生產(chǎn)性。此外，通過圖案形成后進(jìn)行熱處理，可以形成適合于FPD的具有導(dǎo)電性和透明性的圖案形成了的透明導(dǎo)電膜。
附圖的簡(jiǎn)單說明

圖1為以往例的ITO膜表面的SEM圖像。
圖2為實(shí)施例1的ITO膜表面的SEM圖像。
圖3為實(shí)施例2的ITO膜表面的SEM圖像。
圖4為本發(fā)明的帶透明導(dǎo)電膜的基板的截面圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式如圖4所示，本發(fā)明的帶透明導(dǎo)電膜的基板1為在玻璃基板10上形成了以氧化銦為主要成分的透明導(dǎo)電膜20的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所用的玻璃基板為鈉鈣玻璃、高應(yīng)變點(diǎn)玻璃和無堿玻璃等，沒有特別限定，由于可以維持作為FPD的特性，較好是無堿玻璃。
從透明性和耐久性的角度來看，玻璃基板的厚度較好是0.4～5mm。玻璃基板的平均表面粗糙度Ra較好是0.1～10nm，更好是0.1～5nm，特別好是0.1～1nm。此外，從透明性的角度來看，玻璃基板的可見光透射率(按照J(rèn)IS-Z8722(1994年)測(cè)定)較好是在80％以上。
以氧化銦為主要成分的透明導(dǎo)電膜中，氧化銦的含量在透明導(dǎo)電膜中較好是在80質(zhì)量％以上，從透明性和導(dǎo)電性的角度來看，具體可以例舉ITO(摻銦氧化錫)膜和IZO(摻鋅氧化銦)膜等。從化學(xué)穩(wěn)定性的角度來看，特別好是ITO膜。此外，從導(dǎo)電性和透明性的角度來看，前述透明導(dǎo)電膜的膜厚較好是50～500nm，特別是100～300nm。
以氧化銦為主要成分的透明導(dǎo)電膜的可見光透射率(按照J(rèn)IS-Z8722(1994年)測(cè)定)在70％以上、特別是80％以上時(shí)，在用作透明電極的情況下可以維持透明性，是理想的。此外，以氧化銦為主要成分的透明導(dǎo)電膜的電阻率在0.001Ωcm以下、特別是0.0005Ωcm以下時(shí)，可以維持作為透明電極的電阻值，是理想的。
為了使平坦度良好等目的，可以在前述透明導(dǎo)電膜的基板側(cè)形成底膜。前述底膜的材料可以例舉二氧化硅、氧化鋯、氧化鈦等。設(shè)置這樣的底膜的情況下，本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜也可以容易地進(jìn)行激光圖案形成，是理想的。
前述透明導(dǎo)電膜的特征在于，透明導(dǎo)電膜表面的平均疇直徑在150nm以下，特別是在100nm以下。另外，在150nm以下時(shí)，也包括疇過于細(xì)小而無法觀察的情況。在這里，疇是指以掃描型電子顯微鏡圖像觀察膜表面時(shí)，可以確認(rèn)的構(gòu)成膜的最小單元(以下稱為顆粒)多個(gè)聚集的區(qū)域。
圖1～3為通過掃描型電子顯微鏡觀察以不同條件形成的ITO膜的表面而得到的SEM圖像。形成條件在后進(jìn)行說明。圖1中，細(xì)小的顆粒多個(gè)聚集而形成疇，疇以不同的大小形成。另外，平均疇直徑可以通過任意取10個(gè)SEM圖像中拍出的疇，分別算出最長(zhǎng)徑和最短徑的平均值，取10個(gè)的平均值而求得。圖1中的平均疇直徑為185nm。雖然理論上并不清楚，但這樣的導(dǎo)電膜在圖案形成中需要高激光輸出功率。
但是，圖2和圖3中疇變小，圖2中平均疇直徑在100nm以下，圖3中無法對(duì)疇進(jìn)行觀察。雖然理論上并不清楚，但推測(cè)這樣的導(dǎo)電膜存在原子間的鍵合弱的部分，變得容易蒸發(fā)，所以可以以低激光輸出功率足以進(jìn)行圖案形成。疇小而無法觀察的膜可以以低輸出功率進(jìn)行圖案形成，是特別理想的。
前述透明導(dǎo)電膜較好是非晶質(zhì)的。如果透明導(dǎo)電膜為非晶質(zhì)的，則可以以低激光輸出功率進(jìn)行圖案形成，在生產(chǎn)性方面是理想的。
作為激光圖案形成的條件，激光的波長(zhǎng)較好是350～1070nm，因?yàn)榇嬖谠摬ㄩL(zhǎng)區(qū)域的高功率激光發(fā)生裝置。此外，從高精度的圖案形成的角度來看，激光直徑較好是5～200μm。此外，從圖案形成速度的角度來看，激光的照射能量較好是0.5～1mJ。從圖案形成速度的角度來看，照射時(shí)間較好是1～10秒。作為激光，具體可以優(yōu)選使用YAG激光器的基頻光(1064nm)或倍頻光(532nm)。本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜可以以10W以下的激光輸出功率進(jìn)行激光圖案形成，是特別理想的。
通常，為了進(jìn)行激光圖案形成，ITO膜需要1mJ以上的激光能量，但通過使用本發(fā)明的ITO膜，可以通過0.2mJ以上、不到1mJ的激光能量進(jìn)行激光圖案形成。此外，通過使ITO膜為非晶質(zhì)的，可以通過0.7mJ以下的更低的激光能量進(jìn)行激光圖案形成。由于可以這樣通過0.2～0.7mJ的低能量進(jìn)行激光圖案形成，可以生產(chǎn)性良好且不損傷玻璃基板地進(jìn)行圖案形成，是理想的。
此外，如果激光能量大至一定值以上，可能會(huì)損傷玻璃基板，因此激光能量較好是不到1mJ。
透明導(dǎo)電膜的制造方法沒有特別限定，從膜厚等性能的均質(zhì)性和生產(chǎn)性的角度來看，較好是濺射法。透明導(dǎo)電膜為ITO膜的情況下，可以通過使用ITO作為靶材來形成ITO膜。此外，使用濺射法的情況下，成膜時(shí)的基板溫度較好是20～250℃，更好是20～200℃，以20～100℃的基板溫度可以形成非晶質(zhì)的膜，故是特別理想的。
非晶質(zhì)的膜用于FPD的情況下，大多不透明且導(dǎo)電性不足，但通過圖案形成后進(jìn)行加熱的簡(jiǎn)易處理可恢復(fù)透明性和導(dǎo)電性，因此是理想的。前述加熱的溫度較好是300～600℃，較好是在氧氣氛中、特別是大氣中進(jìn)行。本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜即使是如上所述的非晶質(zhì)的膜，也可以通過這樣的熱處理良好地用于FPD用途。
本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜優(yōu)選用作FPD的透明電極。作為FPD，可以例舉等離子顯示板(PDP)、液晶顯示裝置(LCD)、場(chǎng)致發(fā)光顯示器(ELD)、場(chǎng)致發(fā)射顯示器(FED)等。
實(shí)施例以下，示例實(shí)施例，但并不局限于此。
例1作為玻璃基板，使用PDP用高應(yīng)變點(diǎn)玻璃(旭硝子制PD200，厚度2.8mm，可見光透射率90％)。使用靶材整體中含有10質(zhì)量％的氧化錫的ITO靶材，在玻璃基板上通過濺射法形成ITO膜。成膜時(shí)的基板溫度為200℃。濺射氣體主要使用氬氣，添加微量的氧氣，使電阻率達(dá)到最小。膜的組成與靶材同等。
透明導(dǎo)電膜的膜厚、可見光透射率、電阻率、膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、平均疇直徑和該ITO膜的采用激光的蒸發(fā)能量比示于表1。此外，形成的透明導(dǎo)電膜的表面的SEM圖像示于圖2。
評(píng)價(jià)方法如下。
(1)透明導(dǎo)電膜的膜厚通過探針式臺(tái)階儀DEKTAK-3030(SLOAN公司制)進(jìn)行測(cè)定。
(2)可見光透射率使用稱為可見光透射率測(cè)定儀(305型，朝日分光公司制)的裝置，通過JIS-Z8772(1994年)的方法進(jìn)行測(cè)定。
(3)電阻率通過四探針法用LORESTA IP裝置(三菱化學(xué)公司制)測(cè)定薄層電阻值，根據(jù)該薄層電阻值和膜厚的積計(jì)算。另外，表1中的“E-4”是指10的-4次冪。
(4)膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)使用ITO膜的X射線衍射圖譜(リガク制X射線衍射裝置UltimaIII)，將不出現(xiàn)衍射峰的ITO膜作為非晶質(zhì)的。
(5)平均疇直徑通過掃描型電子顯微鏡的SEM圖像進(jìn)行。任意取10個(gè)SEM圖像中拍出的疇，分別算出最長(zhǎng)徑和最短徑的平均值，作為10個(gè)的平均值算出。
(6)采用激光的蒸發(fā)能量比使用PDP激光修復(fù)裝置(清和光學(xué)制作所制LRV-1612)，條件為激光波長(zhǎng)532nm、激光直徑90μm、1次的照射能量0.2mJ、照射時(shí)間1秒。反復(fù)進(jìn)行激光照射至ITO膜蒸發(fā)消失，將該累計(jì)能量作為ITO膜的蒸發(fā)所需的能量，作為蒸發(fā)能量。另外，將同一ITO膜的不同的5點(diǎn)的蒸發(fā)能量平均而求得。
例1中的蒸發(fā)能量為0.2×3.5(5點(diǎn)的照射次數(shù)的平均)＝0.7mJ。另外，蒸發(fā)能量比是指將例3設(shè)為1時(shí)的值，如后所述，例3的蒸發(fā)能量為1mJ，所以蒸發(fā)能量比＝0.7mJ/1mJ＝0.7。
在這里，“蒸發(fā)消失”是指激光所照射的位置的膜通過肉眼無法看到，其它例子也同樣。
例2除了將例1中的成膜時(shí)的基板溫度設(shè)為100℃，將ITO膜的膜厚設(shè)為130nm之外，與例1同樣地操作，形成ITO膜。與例1同樣地對(duì)膜進(jìn)行評(píng)價(jià)，其結(jié)果示于表1。此外，形成的透明導(dǎo)電膜表面的SEM圖像示于圖3。
接著，除了將照射次數(shù)設(shè)為1次之外，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行激光圖案形成。例2中的蒸發(fā)能量為0.2×1(5點(diǎn)的照射次數(shù)的平均)＝0.2mJ。此外，蒸發(fā)能量比＝0.2mJ/1mJ＝0.2。
例3
除了將例1中的成膜時(shí)的基板溫度設(shè)為300℃，將ITO膜的膜厚設(shè)為130nm之外，與例1同樣地操作，形成ITO膜。與例1同樣地對(duì)膜進(jìn)行評(píng)價(jià)，其結(jié)果示于表1。此外，形成的透明導(dǎo)電膜表面的SEM圖像示于圖1。
接著，除了將照射次數(shù)設(shè)為5次之外，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行激光圖案形成。例3中的蒸發(fā)能量為0.2×5(5點(diǎn)的照射次數(shù)的平均)＝1mJ。
此外，在例1～3的情況下，玻璃基板上都沒有發(fā)現(xiàn)激光產(chǎn)生的損傷，或者發(fā)現(xiàn)損傷，但程度輕微而不會(huì)影響性能。
由表1可知，以200℃以下的基板溫度形成的例1的ITO膜為小的疇(平均疇直徑100nm)，ITO膜以與例3相比的蒸發(fā)能量比0.7的輸出功率蒸發(fā)。特別是實(shí)施例2的沒有疇的非晶質(zhì)膜容易蒸發(fā)，ITO膜以與例3相比的蒸發(fā)能量比0.2的輸出功率蒸發(fā)，適合于激光圖案形成。
本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜與以往例相比電阻率稍大，但激光圖案形成后，通過以300℃以上的溫度進(jìn)行熱處理，電阻率下降，可得到與通常的ITO膜接近的電阻率和透明性。另外，本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜需要熱處理的情況下，較好是另外設(shè)置熱處理工序，但也可以利用后續(xù)工序的加熱處理工序、例如電介質(zhì)燒結(jié)工序。
表1

產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的帶透明導(dǎo)電膜的基板可以容易地進(jìn)行激光圖案形成，特別是可以用作FPD用的基板。
另外，在這里引用2004年12月21日提出申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2004-369294號(hào)的說明書、權(quán)利要求書、附圖和摘要的所有內(nèi)容作為本發(fā)明說明書的揭示。
權(quán)利要求
1.帶透明導(dǎo)電膜的基板，它是在玻璃基板上形成以氧化銦為主要成分的透明導(dǎo)電膜而成的帶透明導(dǎo)電膜的基板，其特征在于，該透明導(dǎo)電膜表面的平均疇直徑在150nm以下。
2.如權(quán)利要求1所述的帶透明導(dǎo)電膜的基板，其特征在于，前述透明導(dǎo)電膜為非晶質(zhì)的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的帶透明導(dǎo)電膜的基板，其特征在于，前述透明導(dǎo)電膜被用作激光圖案形成用途。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的帶透明導(dǎo)電膜的基板，其特征在于，前述透明導(dǎo)電膜的膜厚為50～500nm。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的帶透明導(dǎo)電膜的基板，其特征在于，前述透明導(dǎo)電膜的可見光透射率在70％以上。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的帶透明導(dǎo)電膜的基板，其特征在于，前述透明導(dǎo)電膜的電阻率在0.001Ωcm以下。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的帶透明導(dǎo)電膜的基板，其特征在于，前述透明導(dǎo)電膜的基板側(cè)具有底膜。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的帶透明導(dǎo)電膜的基板，其特征在于，前述透明導(dǎo)電膜通過濺射法以成膜時(shí)的基板溫度在250℃以下的溫度形成。
9.帶透明導(dǎo)電膜的基板，其特征在于，權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的帶透明導(dǎo)電膜的基板進(jìn)行激光圖案形成而得到。
10.如權(quán)利要求9所述的經(jīng)激光圖案形成的帶透明導(dǎo)電膜的基板，其特征在于，以300～600℃的溫度熱處理而得到。
11.平板顯示器，其特征在于，使用權(quán)利要求9或10所述的經(jīng)激光圖案形成的帶透明導(dǎo)電膜的基板。
12.帶透明導(dǎo)電膜的基板的圖案形成方法，其特征在于，將權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的帶透明導(dǎo)電膜的基板通過激光進(jìn)行圖案形成。
13.如權(quán)利要求12所述的圖案形成方法，其特征在于，前述激光的激光能量為0.2mJ以上，不到1mJ。
14.如權(quán)利要求12所述的圖案形成方法，其特征在于，前述激光的激光能量為0.2～0.7mJ。
全文摘要
本發(fā)明提供生產(chǎn)性高且適合于激光圖案形成的帶透明導(dǎo)電膜的基板。作為在玻璃基板上形成以氧化銦為主要成分的透明導(dǎo)電膜而成的帶透明導(dǎo)電膜的基板、特征在于該透明導(dǎo)電膜表面的平均疇直徑在150nm以下的帶透明導(dǎo)電膜的基板，以及前述透明導(dǎo)電膜為非晶質(zhì)的前述帶透明導(dǎo)電膜的基板。前述透明導(dǎo)電膜通過濺射法以200℃以下的成膜時(shí)的基板溫度形成的前述帶透明導(dǎo)電膜的基板。
文檔編號(hào)H01J17/04GK101080785SQ20058004359
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月21日
發(fā)明者赤尾安彥, 花田彰太郎, 馬場(chǎng)建郎 申請(qǐng)人:旭硝子株式會(huì)社