專利名稱：高反射率可見光反射構(gòu)件和用其的液晶顯示器背光燈部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于反射可見光光源所用的反射構(gòu)件，特別是涉及適宜作為畫面對角是28英寸以上的大型平面液晶顯示器背光燈(backlight)部件所用的反射板或者背面投影電視所用的反射構(gòu)件的可見光反射構(gòu)件。
背景技術(shù)：
在用于反射可見光光源的反射板中，有涂布白色涂料或者含有漫射玻璃珠的漫反射板、金屬研磨板或在基板上層疊金屬原子而薄膜化的反射板。
這些可見光反射板被廣泛地使用于液晶顯示用背光燈部件、背面投影電視的反射板、室內(nèi)熒光燈用反射板、CD、DVD等的記錄介質(zhì)的反射層、車載用、室內(nèi)用反射鏡等各種用途中。
漫反射板的優(yōu)點(diǎn)在于，因漫反射，反射光無方向性，例如可以使液晶顯示面內(nèi)的亮度的不均小，但是由于反射光無方向性，在壁面等上消失的光也多，光的利用率差。因此，例如在畫面對角是30英寸的平板顯示器中、為了得到亮度，需要至少使用12只以上的CCFL，作為結(jié)果，有電耗增加的缺點(diǎn)。為了使CCFL(冷陰極熒光燈)的使用只數(shù)盡量少，以減少耗電量，要求可以控制光反射方向(光定向性)、利用效率高的反射板。
另外，在背面投影電視中，為了提高畫面的亮度和降低耗電量，要求具有高定向性的反射板。
為了使反射光具有定向性，需要使用由金屬面產(chǎn)生的反射。自然科學(xué)證實(shí)，金屬的反射板，光的入射方向與對反射面的垂線形成的角、即光的入射角和、光的出射方向與對反射面的垂線形成的角、即出射角相等，根據(jù)反射面的設(shè)計(jì)可以自由地控制反射方向。
對可見光區(qū)域的反射使用鋁或銀。由于銅或金吸收其自體具有的低波長光，所以其結(jié)果反射光帶色而不佳。若比較鋁和銀，例如據(jù)報(bào)導(dǎo)，在由蒸鍍沉積的薄膜中，550nm的波長時(shí)的反射率，銀是98％、鋁是91％左右。如此銀顯示比鋁高的反射率。
但是，存在由蒸鍍成膜的銀有在可見光區(qū)域中，在低波長側(cè)的反射率低的問題。例如，據(jù)報(bào)道，波長430nm時(shí)的銀和鋁的反射率分別是95％和92％?？梢悦黠@看出，雖然與鋁的反射率相比，銀的反射率的值本身高，但是若與銀的550nm波長的反射率相比，卻相對地低。另外，銀與鋁相比其缺點(diǎn)在于耐久性差。也就是說，存在暴露于大氣中時(shí)容易進(jìn)行氧化或硫化反應(yīng)、導(dǎo)致反射率降低的問題點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供比現(xiàn)有的銀薄膜反射板特別是在可見光低波長側(cè)的反射率高而且耐久性優(yōu)良的可見光反射構(gòu)件或者反射薄膜。
本發(fā)明的另一目的在于，提供在可見光低波長側(cè)的反射率高、而且耐久性優(yōu)良的可見光反射構(gòu)件或者反射薄膜的制造方法。
本發(fā)明的另一目的在于，提供適宜于大型平板液晶顯示器背光燈部件所用的反射板那樣的大型反射板的耐久性優(yōu)良的高反射率可見光反射板或者反射薄膜。
另外，本發(fā)明的另一目的在于，提供用于背面投影電視的反射板的耐久性優(yōu)良的高反射率可見光反射板或者反射薄膜。
本發(fā)明人等在反復(fù)銳意研究銀的面方位和可見光反射率的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，在銀薄膜上通過使特定的氮化物薄膜即氮化硅在銀上成膜，反射率幾乎不降低，而且反射率隨時(shí)間無變化。另外還發(fā)現(xiàn)，用濺射法形成銀薄膜時(shí)，通過控制對基板的離子照射能，在較多地保留銀晶體的(111)面方位的銀薄膜中可見光的，特別是400nm左右的低的藍(lán)色側(cè)波長區(qū)域中的反射率提高。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可以得到包括在基板上形成的銀薄膜和、在上述銀薄膜上形成的氮化硅膜的反射構(gòu)件。
上述銀薄膜是以(111)面作為主要面方位的銀薄膜，優(yōu)選上述銀薄膜的99％以上由以(111)面作為主要面方位的銀薄膜構(gòu)成。
另外，優(yōu)選銀薄膜對于波長430nm具有96％以上的反射率。
優(yōu)選上述銀薄膜的膜厚是100nm至350nm范圍內(nèi)的膜厚。
另外，優(yōu)選氮化硅膜的膜厚在5nm至8nm的范圍內(nèi)。
優(yōu)選上述基板在使用塑料材料的情況下是0.7mm～2mm厚的塑料材料。
可以使上述基板用可撓性的某樹脂的反射構(gòu)件制成薄膜。優(yōu)選上述基板是可撓性的某樹脂的情況下為40μ以上的厚度。
優(yōu)選上述銀薄膜通過由惰性氣體的等離子體產(chǎn)生的靶銀試料的濺射而形成，對于惰性氣體優(yōu)選使用氬氣或者氙氣。
在上述銀薄膜形成之前，向上述基板上照射等離子體中的氬離子，進(jìn)行基板表面的清洗。
上述氮化硅膜，通過供給等離子體用氣體和氨的混合氣體而生成等離子體、由等離子體激勵(lì)硅烷氣體，并用該激勵(lì)的硅烷氣體與氨的CVD法成膜。
本發(fā)明人等還發(fā)現(xiàn)以(200)面為主要面方位的銀薄膜在可見光的低波長側(cè)反射率提高的事實(shí)。
根據(jù)本發(fā)明，可以得到反射構(gòu)件，其特征在于是以(200)面為主要面方位的銀薄膜。
優(yōu)選(200)面取向與(100)面取向之比為500以上。
優(yōu)選以(200)面為主要取向的銀的晶體薄膜形成于結(jié)晶(晶體)性基板之上。作為結(jié)晶性基板，優(yōu)選Si基板。
另外，以(200)面為主要面方位的銀薄膜可以加熱基板而形成。
根據(jù)本發(fā)明，可以得到以下特征的背光燈部件將包括在基板上形成的銀薄膜和在上述銀薄膜上形成的氮化硅膜的反射構(gòu)件，使用于液晶顯示器背光燈部件的反射構(gòu)件中。
另外，根據(jù)本發(fā)明，可以得到以下特征的投影型液晶顯示裝置將包括在基板上形成的銀薄膜和在上述銀薄膜上形成的氮化硅膜的反射構(gòu)件，使用于投影型液晶顯示裝置的反射構(gòu)件中。
作為投影型液晶顯示裝置可以適用于背面投影型液晶顯示裝置。
另外，根據(jù)本發(fā)明，可以得到反射構(gòu)件的形成方法，其特征在于，在包括在基板上形成的銀薄膜和在上述銀薄膜上形成的氮化硅膜的反射構(gòu)件的制造方法中，通過由惰性氣體等離子體產(chǎn)生的靶銀試料的濺射而形成銀薄膜。
另外，優(yōu)選使上述氮化硅膜，通過供給等離子體用氣體和氨的混合氣體而生成等離子體、由等離子體激勵(lì)硅烷氣體、并用該激勵(lì)的硅烷氣體與氨的CVD成膜。
另外，根據(jù)本發(fā)明，可以得到以下為特征的反射構(gòu)件的制造方法在包括在基板上形成的銀薄膜、和在上述銀薄膜上形成的氮化硅膜的反射構(gòu)件的制造方法中，使用包括設(shè)置在處理室內(nèi)的靶及基板載置臺(tái)、供給上述靶的第1直流電源、借助于靶將高頻供給處理室內(nèi)部的高頻電源、和將生成等離子體的氣體供給上述處理室的機(jī)構(gòu)的RF-DC結(jié)合型濺射裝置，向設(shè)置在上述靶上的銀試料和上述載置臺(tái)的空間供給惰性氣體而生成等離子體，并通過上述銀的濺射在上述基板表面上形成銀薄膜。
調(diào)整上述第1直流電源和上述高頻電源的輸出功率，控制在上述基板上沉積的銀的成膜速度和離子照射量而形成銀薄膜。
優(yōu)選作為上述惰性氣體使用氬氣或者氙氣。
借助于上述基板載置臺(tái)供給第2直流電源，設(shè)定由等離子體電位和基板電壓的差值規(guī)定的氬照射能。
優(yōu)選上述氬照射能是15eV以下。
優(yōu)選將作為對成膜的1個(gè)銀原子的氙離子照射量的規(guī)格化離子照射量在1至3的范圍內(nèi)成膜。
另外，根據(jù)本發(fā)明可以得到具有以下特征的反射構(gòu)件的制造方法在上述銀薄膜形成后，使用具有將由微波激勵(lì)的等離子體簇射狀放射的上層簇射板(shower plate)和下層簇射板的微波等離子體處理裝置，通過用由上述上層簇射板供給的氬氣和氨氣生成等離子體，與由上述下層簇射板供給的硅烷氣體的反應(yīng)，在上述銀薄膜上形成氮化硅膜，其中所述下層簇射板，在上述上層簇射板的下層與載置臺(tái)對向配置、以使具有供給反應(yīng)性氣體的多個(gè)噴嘴的配管形成規(guī)定的開口部的方式格狀排列。
優(yōu)選上述氮化硅膜形成后，在使等離子體激勵(lì)的狀態(tài)下停止硅烷氣體的供給，生成大量的NH基，照射上述氮化硅膜，形成牢固的硅-氮結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明，通過在基板上形成較多地保留銀晶體的(111)面方位的取向的銀薄膜，可以實(shí)現(xiàn)高鏡面反射率。另外，在銀薄膜上通過使特定的氮化物薄膜、即氮化硅在銀上成膜，反射率幾乎不降低，可以實(shí)現(xiàn)耐蝕性優(yōu)良的可見光反射構(gòu)件。
另外，根據(jù)本發(fā)明，通過用銀的濺射使銀薄膜成膜，在可見光的低波長區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)高反射率。
再有，在本發(fā)明中，通過在基板上成膜包含較多(200)面方位的取向的銀晶體，從而也可以實(shí)現(xiàn)高反射率。


圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施例的可見光反射構(gòu)件的剖面圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施中使用的RF-DC結(jié)合型濺射裝置的模式圖。
圖3是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例中的銀薄膜的反射率的光的波長依存性的測定結(jié)果的圖。
圖4是表示由本發(fā)明第1實(shí)施例得到的銀薄膜的反射率的膜厚依存性的圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中用于氮化硅膜成膜的微波等離子體處理裝置的模式圖。
圖6是表示由本發(fā)明的第1實(shí)施例得到的可見光反射構(gòu)件的膜剛形成后，在100℃的純水中煮沸3小時(shí)和在高溫高濕度下試驗(yàn)1000小時(shí)后的反射率的圖。
圖7是本發(fā)明的第2實(shí)施例的可見光反射構(gòu)件的剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明第2實(shí)施例中的銀薄膜的波長430nm的光的反射率和規(guī)格化離子照射量的依存性的圖。
圖9是表示使用氬氣、氪氣、氙氣的情況下，本發(fā)明的第2實(shí)施例的規(guī)格化離子照射量和比電阻的關(guān)系的圖。
圖10是表示本發(fā)明第2實(shí)施例中銀薄膜形成后，形成由氮化硅構(gòu)成的表面保護(hù)膜而制成的反射構(gòu)件的各波長的反射率和劣化加速試驗(yàn)的結(jié)果的圖。
圖11是表示由一般的蒸鍍裝置成膜的銀薄膜和本發(fā)明的第2實(shí)施例中成膜的銀薄膜的來自銀的面方位的峰值，和第2實(shí)施例中制成的反射構(gòu)件的表面保護(hù)膜形成前、及表面保護(hù)膜形成后、及劣化加速試驗(yàn)(100℃的純水中煮沸3小時(shí))后的X射線衍射解析的結(jié)果的圖。
圖12是本發(fā)明的第3實(shí)施例的可見光反射構(gòu)件的剖面圖。
圖13是以處理室壓力作為參數(shù)表示波長430nm的光的反射率的規(guī)格化離子照射量依存性的圖。
圖14是表示本發(fā)明的第3實(shí)施例中銀薄膜形成后形成由氮化硅構(gòu)成的表面保護(hù)膜而制成的反射構(gòu)件的各波長的反射率和劣化加速試驗(yàn)的結(jié)果的圖。
圖15是表示使用本發(fā)明的可見光反射構(gòu)件的大型平板液晶顯示的背光燈部件的實(shí)施例的模式圖。
圖16是表示使用本發(fā)明的可見光反射構(gòu)件的背面投影電視的實(shí)施例的模式圖。
圖17是第4實(shí)施例的可見光反射構(gòu)件的剖面圖。
圖18是表示第4實(shí)施例中的銀膜的反射率及X射線衍射強(qiáng)度的成膜基板溫度依存性的圖。
圖19表示第4實(shí)施例中的銀膜的(200)取向與(111)取向的峰值強(qiáng)度比的成膜基板溫度依存性。
圖20是表示第4實(shí)施例中的在室溫下成膜時(shí)和在200℃下成膜時(shí)的反射率的波長依存性的圖。
圖中100、700、1200、1700-反射構(gòu)件，101、701、1201、1701-基板，102、702、1202、1702-銀薄膜，103、703、1203、1703-氮化硅膜，200-RF-DC結(jié)合型濺射裝置，201-處理室，202-銀靶，204-基板，205-高頻電源，208-靶用直流電源，500-等離子體CVD用微波處理裝置，503-被處理基板，504-保持臺(tái)，506-上層簇射板，1501、1502-冷陰極熒光燈，1503-漫射板，1506-反射構(gòu)件，1520-背光燈部件，1600-背面投影液晶顯示器，1603、1605-可見光反射構(gòu)件，1606-投影屏，2011-基板用直流電源，2015-載置臺(tái)(臺(tái))，5015-導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物(下層簇射板)。
具體實(shí)施例方式
以下，用實(shí)施例說明本發(fā)明。
(實(shí)施例1)參照圖1，本發(fā)明第1實(shí)施例的可見光反射板100具有在基板101的表面上形成的反射層102。圖示的基板101，由具有0.7～2mm厚度的塑料材料(具體地說是環(huán)烯烴聚合物)形成?；宀幌薅ㄓ诃h(huán)烯烴聚合物，也可以使用金屬、玻璃、陶瓷和其它塑料材料?；宓拇笮?、厚度不作規(guī)定，但是考慮作為基板的強(qiáng)度時(shí)，如果是具有樹脂那樣的可撓性，優(yōu)選是40μm以上厚度的基板。如果是金屬或玻璃、陶瓷材料，優(yōu)選是100μm以上的厚度的基板。基板由平面或者曲面而形成。為了由其實(shí)質(zhì)的平坦部或者曲面部規(guī)定光的方向性，優(yōu)選其表面光潔度是可見光區(qū)域低波長側(cè)波長的400nm的1/10的40nm以下，更優(yōu)選是波長的1/20的20nm以下。在反射層102上形成有由氮化硅構(gòu)成的表面保護(hù)膜103。
圖1的反射層102是用圖2所示的RF-DC結(jié)合型濺射裝置成膜的銀薄膜。用圖2順次說明銀成膜順序。在處理室201中安裝有銀靶202和、在銀靶的背面用于有效地激勵(lì)等離子體的磁鐵203，銀靶202借助于匹配器206連接有高頻電源205。高頻電源的頻率從2MHz～200MHz之間選擇，但是從用高密度可以使低電子溫度的等離子體激勵(lì)這點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選盡可能高的頻率。在本實(shí)施例中，將頻率取為100MHz。銀靶202除了與上述高頻電源連接以外，借助于高頻濾波器207還連接有靶用直流電源208，可以向上述銀靶施加直流電壓。通過調(diào)節(jié)該靶用直流電源208和高頻電源205的輸出功率，可以控制向被處理基板沉積的銀的成膜速率和離子照射量。
用由吸氣孔連接處理室201的未圖示的渦輪泵和在其下游串聯(lián)連接的未圖示的干式真空泵使處理室201的內(nèi)部排氣為減壓狀態(tài)。
將厚度2mm的環(huán)烯烴基板204送入借助于閘閥(gate valve)與處理室201連接的進(jìn)料室(未圖示)中，使進(jìn)料室減壓后，打開閘閥，安裝在臺(tái)2015上。臺(tái)2015和基板204的表面用未圖示的鋁制的爪連接，即使基板是絕緣物，從開始沉積銀的瞬間起也可以將基板施加用直流電源2012的電壓施加到銀表面。
將基板送入處理室后，由氣體供給口2010以380cc/分的比例向處理室導(dǎo)入氬氣，將處理室內(nèi)的壓力取為12mTorr(毫乇)。例如導(dǎo)入的氣體中含有的雜質(zhì)混入銀薄膜中時(shí)，反射率降低。因此，優(yōu)選導(dǎo)入的氬氣的純度盡可能地高。在本實(shí)施例中，使用水分濃度1ppb以下的氬氣。
使銀成膜之前，為了除去附著在基板表面的水分或有機(jī)物等，優(yōu)選進(jìn)行基板表面的清洗。因此，在本實(shí)施例中，通過對銀靶施加50W的高頻功率2分鐘、激勵(lì)等離子體2014、向基板表面照射氬離子而除去表面的水分或有機(jī)物。
進(jìn)行清洗后，通過將高頻功率為100W、在靶用的直流電源上為-150V，在基板用直流電源上為+30V來施加20秒，將對成膜的1個(gè)銀原子的氬離子照射量即規(guī)格化離子照射量設(shè)定為1.6，將由等離子體電位和基板電壓的差值規(guī)定的氬離子照射能設(shè)定為15eV，在基板上成膜銀，并從進(jìn)料室取出基板。銀的膜厚用掃描電子顯微鏡確認(rèn)時(shí)為130nm。
圖3(a)和(b)是表示用根據(jù)上述的方法，改變基板用直流電源的電壓而沉積了130nm的銀薄膜的反射率的光的波長依存性的測定結(jié)果。以等離子體電位和基板偏壓電位的差值規(guī)定離子照射能，當(dāng)提高基板偏壓時(shí)，等離子體照射能減少。由于等離子體電位在基板偏壓為-20V、+20V、+30V時(shí)分別成為+30V、+40V、+45V，所以離子照射能分別成為50eV、20eV、15eV。由該結(jié)果明顯看出，基板用直流電源的電壓是+30V、即氬離子照射能是15eV以下時(shí)，反射率顯示高的值。
圖4表示銀薄膜的反射率(波長430nm、550nm、700nm)的膜厚依存性。膜厚可以通過改變成膜時(shí)間來控制。由圖4可以看出，膜厚在100nm以下時(shí)，反射率降低，膜厚只要在100～350nm之間，反射率就穩(wěn)定。因此，考慮使用的銀的成本，優(yōu)選膜厚是100nm～300nm之間。
然后，將形成銀薄膜的基板從RF-DC結(jié)合型濺射裝置中取出，使用圖5所示的等離子體CVD用微波等離子體處理裝置形成氮化硅的表面保護(hù)膜。另外，在本實(shí)施例中，形成銀薄膜的裝置和形成表面保護(hù)膜的裝置獨(dú)立，銀成膜后，在氮化膜成膜之前一度在大氣下暴露，優(yōu)選使兩裝置組合化，進(jìn)行不在大氣下暴露的連續(xù)的成膜。
用圖5順次說明成膜順序。圖示的微波等離子體處理裝置具有借助于多個(gè)排氣口501排氣的處理室502，在上述處理室502中配置有保持被處理基板503的保持臺(tái)504。為了使處理室502均勻地排氣，處理室502在保持臺(tái)504的周圍規(guī)定環(huán)狀的空間，多個(gè)排氣口501按照與空間連通那樣等間隔、即對被處理基板503軸對稱地排列。通過這樣排列排氣口501，可以使處理室502均勻地從排氣口501排氣。
在處理室502的上方與保持臺(tái)504的處理基板503相對應(yīng)的位置上，借助于密封圈507安裝有作為處理室502的外壁的一部分，由低微波介質(zhì)損耗(介質(zhì)損耗在1×10-4以下)的電介質(zhì)的鋁構(gòu)成，形成多個(gè)開口部、即氣體放出孔505的板狀的簇射板506。另外，在處理室502內(nèi)簇射板506的外側(cè)、即相對于簇射板506與保持臺(tái)504相反側(cè)，借助于另一個(gè)的密封圈509安裝有由微波介質(zhì)損耗小的(介質(zhì)損耗在1×10-4以下)電介質(zhì)的鋁構(gòu)成的蓋板508。簇射板506的上面和蓋板508之間，形成有填充等離子體激勵(lì)氣體的空間5010。也就是說，由于在上述蓋板508中上述蓋板508的上述簇射板506側(cè)的面上形成許多突起物5011，同時(shí)上述蓋板508的周邊也形成有突起達(dá)至與上述突起物5011同一面的突起環(huán)5012，所以在上述簇射板506和上述蓋板508之間形成上述空間5010。上述氣體放出孔505配置在上述空間5010內(nèi)。
在簇射板506的內(nèi)部形成有設(shè)在處理室502的外壁上的與等離子體激勵(lì)氣體供給口5013連通的等離子體激勵(lì)氣體供給通路5014。供給等離子體激勵(lì)氣體供給口5013的氬氣或氪氣或氙氣等的等離子體激勵(lì)氣體，借助于上述空間5010從供給通路5014供給氣體放出孔505，導(dǎo)入到處理室502內(nèi)。
在蓋板508的與簇射板506連接的面的相反的面上，設(shè)置有用于等離子體激勵(lì)的發(fā)射微波的輻射線隙縫天線(radial line slot antenna)。輻射線隙縫天線的結(jié)構(gòu)是用被開口了許多縫隙的厚度0.3mm的銅板5016和鋁板5019夾住由氧化鋁構(gòu)成的慢波板5018，而且中央配置用于供給微波的同軸波導(dǎo)管5020。
由微波電源(未圖示)產(chǎn)生的2.45GH的微波借助于單向波導(dǎo)管·匹配器(都未圖示)，供給上述同軸波導(dǎo)管5020，在上述慢波板5018內(nèi)從中央向周邊由上述縫隙5017向上述蓋板508側(cè)發(fā)射的同時(shí)傳播。作為其結(jié)果，實(shí)質(zhì)上微波從配置許多的縫隙5017均勻地向蓋板508側(cè)發(fā)射。發(fā)射的微波借助于上述蓋板506、上述空間5010或者上述突起物5011、上述簇射板506被導(dǎo)入上述處理室2中，通過電離等離子體激勵(lì)氣體，生成高密度等離子體。
在圖示的等離子體處理裝置中，在處理室502中簇射板506和被處理基板503之間配置有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015。該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015借助于外部處理氣源(未圖示)在處理室502形成的處理氣體通路5022形成有供給處理氣體的許多噴嘴5023。噴嘴將供給的處理氣體放射到導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015和被處理基板503之間的空間中。在與導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015鄰接的噴嘴之間形成有在上述簇射板506的上述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015側(cè)面、由擴(kuò)散可以有效地通過由微波激勵(lì)的等離子體的大的開口部5024。
從具有這樣結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015借助于噴嘴將處理氣體放射到上述空間的情況下，用流入上述空間的等離子體激勵(lì)被放射的處理氣體。但是，由于來自上述簇射板506的等離子體激勵(lì)氣體從簇射板506和導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015之間的空間，向?qū)w結(jié)構(gòu)物5015和被處理基板503之間的空間流動(dòng)，所以處理氣體返回簇射板506和導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015之間的空間的成分少，由于通過在高密度等離子體下暴露的由過度離解的氣體分子的分解少，而且即使處理氣體是沉積性氣體，也難以發(fā)生由向簇射板506的沉積造成的微波導(dǎo)入效率的劣化等，所以可以是高質(zhì)量的基板處理。
在本實(shí)施例中，首先，將用于基板表面的清洗的被處理基板503設(shè)置在保持臺(tái)504上后，以400cc/分的比例從板狀的簇射板506的氣體放出孔505導(dǎo)入氬氣，以120cc/分的比例從上述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015的噴嘴向上述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015和被處理基板503之間的空間導(dǎo)入氬氣，用未圖示的壓力調(diào)整閥，將處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為200mTorr。然后，向同軸波導(dǎo)管5020導(dǎo)入2.45GHz的微波2KW，通過輻射線隙縫天線的許多縫隙5017將微波功率實(shí)質(zhì)上均勻地導(dǎo)入處理室502的內(nèi)部，使氬離子激勵(lì)30秒。由于氬離子以低能的離子照射能照射，所以可以除去銀表面的水分或有機(jī)物。
然后，不消除等離子體，即不停止由簇射板506的放出孔505和上述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015的噴嘴的氬氣的導(dǎo)入及微波功率，而是連續(xù)地追加，以40cc/分的比例由簇射板506的放出孔505導(dǎo)入氨氣20秒，并以20cc/分的比例從上述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)物5015的噴嘴導(dǎo)入硅烷氣20秒。壓力設(shè)定為200mTorr。通過向低電子溫度的擴(kuò)散等離子體空間導(dǎo)入硅烷氣體，抑制硅烷氣體的過度離解，沉積8nm高質(zhì)量的氮化硅。然后，為了使氮化硅的最表面形成牢固的硅-氮結(jié)合，不消除等離子體，僅停止硅烷氣體的導(dǎo)入，使氬氣和氨氣的等離子體激勵(lì)30秒。藉此，通過產(chǎn)生大量NH基(radical)，照射到被處理基板，在基板最表面形成牢固的硅-氮結(jié)合，形成了表面保護(hù)膜。
另外，變化成膜時(shí)間而變化沉積的氮化硅的膜厚的結(jié)果，將氮化硅膜厚取為5nm、8nm、10nm、15nm的情況下的波長430nm的光的反射率分別為96.5％、96.2％、94.0％、90.0％，可以明顯看出，如果氮化硅的膜厚越厚反射率越低。因此，只要可以得到由氮化硅產(chǎn)生的對銀的耐腐蝕性的保護(hù)效果，氮化硅的膜厚就可以盡量的薄，為了得到96％以上的反射率，優(yōu)選在8nm左右以下。
將這樣形成的圖1所示的反射構(gòu)件的各波長、即藍(lán)(430nm)、綠(550nm)、紅(700nm)的剛形成后的反射率和2次劣化加速試驗(yàn)后、即100℃的純水煮沸3小時(shí)、和在高溫高濕度(溫度60℃、濕度90％)下試驗(yàn)1000小時(shí)后的反射率分別示于圖6。如該圖表明那樣，反射率全部不劣化。
另外，氮化硅保護(hù)膜為5nm的情況下，在100℃的純水煮沸3小時(shí)，其波長430nm的光的反射率從96.5％稍微劣化為96.2％，另外在無保護(hù)膜的情況下，100℃的純水煮沸僅進(jìn)行10分鐘，反射率就成為90％以下，同時(shí)可以確認(rèn)，由保護(hù)膜產(chǎn)生的耐性的提高是明顯的。
(實(shí)施例2)參照附圖對本發(fā)明的第2實(shí)施例進(jìn)行說明。另外，與第1實(shí)施例重復(fù)的部分適宜地省略其說明。
參照圖7，本發(fā)明的第2實(shí)施例的可見光反射部700，具有在基板701的表面上形成的反射層702。圖示的基板701由具有0.7～2nm厚度的塑料材料(具體地說是環(huán)烯烴聚合物)形成。在反射層702上形成有由氮化硅構(gòu)成的表面保護(hù)膜703。
圖示的反射層702是以(111)面作為主要的面方位的銀薄膜。以(111)面作為主要的面方位的銀薄膜使用圖2所示的RF-DC結(jié)合型濺射裝置成膜。在本實(shí)施例中，基板表面清洗和銀成膜時(shí)用氙氣代替了氬氣。另外，使基板直流電壓形成電浮游狀態(tài)而進(jìn)行了銀成膜。使基板電位成為電浮游狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要基板用直流電源，與成本削減有關(guān)，并且基板大型化時(shí)可以確保穩(wěn)定的基板電位。
圖8表示使用氬氣、氪氣、氙氣的情況下波長430nm的光的反射率和規(guī)格化離子照射量的依存性。使用氙氣規(guī)格化離子照射量為2左右時(shí)，顯示高的反射率。
另外，圖9表示使用氬氣、氪氣、氙氣的情況下規(guī)格化離子照射量和比電阻的關(guān)系。離子照射量為1～2左右時(shí)，銀的大部分值顯示1.59μΩcm。因此，本實(shí)施方式將規(guī)格化離子照射量設(shè)定為2來形成了銀薄膜。
圖10表示銀薄膜形成后形成由氮化硅構(gòu)成的表面保護(hù)膜而制成的反射構(gòu)件的各波長的反射率和劣化加速試驗(yàn)結(jié)果。如圖10所示，本實(shí)施方式可以實(shí)現(xiàn)了高反射率、完全不發(fā)生劣化的反射構(gòu)件。
圖11(a)表示由一般的蒸鍍裝置成膜的膜厚130nm的銀薄膜和本實(shí)施例成膜的銀薄膜的X射線衍射解析的結(jié)果。另外該圖11的(b)一并表示本實(shí)施例中制成的反射構(gòu)件的表面保護(hù)膜形成前、和表面保護(hù)膜形成后及劣化加速試驗(yàn)(純水100℃煮沸3小時(shí))后的結(jié)果。如由圖表明的那樣，可以明顯看出，本實(shí)施例中得到的銀薄膜的99％以上具有(111)面，與其相對，由蒸鍍得到的銀的(111)面方位在95％以下，除了(111)面以外，還具有(200)面、(311)面及(222)面。另外，可以確認(rèn)，表面保護(hù)膜形成后和劣化加速試驗(yàn)后，銀也具有99％以上的(111)面。這樣，可以實(shí)現(xiàn)完全不發(fā)生劣化的反射構(gòu)件。
(實(shí)施例3)參照附圖對本發(fā)明的第3實(shí)施例進(jìn)行說明。另外，與第1和第2實(shí)施方式重復(fù)的部分適宜地省略說明。
圖12所示的本發(fā)明的第3實(shí)施例的可見光反射部1200，具有在基板1201的表面上形成的反射層1202。圖示的基板1201由具有0.7～2nm厚度的塑料材料(具體地說是環(huán)烯烴聚合物)形成。在反射層1202上形成有由氮化硅構(gòu)成的表面保護(hù)膜1303。
圖示的反射層1202是以(111)面作為主要的面方位的銀薄膜。以(111)面作為主要的面方位的銀薄膜，使用圖2所示的RF-DC結(jié)合型濺射裝置成膜。在本實(shí)施例中，將基板送至處理室后，以790cc/分的比例將氬氣由氣體供給口210導(dǎo)入處理室，使處理室內(nèi)的壓力成為30mTorr，成膜了銀薄膜。
圖13表示處理室壓力為12mTorr、20mTorr、30mTorr的情況下，波長430nm的光的反射率和規(guī)格化離子照射量的依存性?；咫娢怀孰姼∮螤顟B(tài)。壓力為20mTorr和30mTorr時(shí)、用氬氣使基板電位形成電浮游狀態(tài)的情況下，規(guī)格化離子照射量為1～2左右時(shí)可以得到高的反射率。在本實(shí)施例中，將處理室壓力取為30mTorr、將規(guī)格化離子照射量設(shè)定為1.6而形成了銀薄膜。因氬氣比氙氣成本低而優(yōu)選。
圖14表示銀薄膜形成后形成由氮化硅構(gòu)成的表面保護(hù)膜而制成的反射構(gòu)件的各波長的反射率和劣化加速試驗(yàn)結(jié)果。如圖14所示，本實(shí)施方式可以實(shí)現(xiàn)高反射率、完全不發(fā)生劣化的反射構(gòu)件。
(實(shí)施例4)接著對本發(fā)明的第4實(shí)施例進(jìn)行說明。另外，與上述實(shí)施例重復(fù)的部分適當(dāng)省略說明。
圖17作為第4實(shí)施例的可見光反射板，基板1701采用了Si。表面保護(hù)膜1703為氮化硅的膜。反射膜1702是銀膜，但在本實(shí)施例中反射膜的銀的晶體結(jié)構(gòu)主要具有(200)面的取向。
將2英寸直徑的純銀作為靶，將25mm×25mm的Si晶片作為成膜基板，Ar壓力12mTorr、靶DC為-150V，作為RF供給100W的100MHz的高頻，使Si基板浮游并加熱，通過濺射而成膜為300nm厚度。
調(diào)查了通過改變基板加熱溫度而得到的反射膜的特性。圖18是表示該特性的圖，右縱軸表示波長430nm中的其反射率。從該圖可以看出通過加熱可以提高短波長的反射率，特別是在100℃以上可以看到改善。
進(jìn)而，在該圖18中示出了所得到的銀膜的X射線衍射的峰值強(qiáng)度(左縱軸)的基板溫度依存性。這些峰值是來自取向?yàn)?200)面及(100)面的峰值強(qiáng)度。
認(rèn)為在基板100℃以上反射率提高是因?yàn)?200)面的取向增強(qiáng)的緣故。
圖19表示(200)面的取向與(111)面的取向的峰值強(qiáng)度比的溫度依存性。根據(jù)圖18及圖19可知優(yōu)選尤其能看到反射率的改善的100℃下的(200)面的取向相對于(111)面的取向之比約為500，以該比為500以上的方式成膜。
另外，圖20表示在室溫下成膜時(shí)與在200℃下成膜時(shí)的反射率的波長依存性?？芍c在室溫下成膜時(shí)相比，在200℃下的成膜中(200)面的取向增強(qiáng)，短波長側(cè)的反射率降低減少。
銀濺射膜通過提高基板溫度，從而濺射粒子到達(dá)基板后接受熱能量而遷移，變得在(200)面容易取向。特別是，在Si基板等結(jié)晶性基板中受到基板取向的影響，變得在(200)面容易取向，伴隨于此認(rèn)為反射率也提高。
此外，在上述實(shí)施例中，采用了Si基板，但即使在非晶質(zhì)材料的基板例如玻璃基板的情況下，通過提高基板溫度來提高銀的晶體結(jié)構(gòu)(200)面的取向的比率，從而可以提高反射率。
(實(shí)施例5)參照圖15說明使用本發(fā)明的可見光反射構(gòu)件的大型平板液晶顯示器的背光燈部件的實(shí)施例。圖示的背光燈部件1520備有陰極熒光燈(CCFL)1501、1502、在CCFL1501、1502的上部設(shè)置間隔而確定位置的漫射板1503、對漫射板1503的表背面涂敷的漫射涂料1504、1505。另外，本發(fā)明的可見光反射構(gòu)件1506，以夾住CCFL1501、1502而與漫射板1503對向的方式配置，這里，為了使制造的反射構(gòu)件具有光定向性，在由具有復(fù)制了數(shù)微米寬的鋸齒狀刻紋的菲涅耳結(jié)構(gòu)的塑料材料形成的基板上，形成了由銀薄膜構(gòu)成的反射構(gòu)件和由氮化硅構(gòu)成的表面保護(hù)膜。另外，不言而喻，為了具有光定向性，也可以使用具有菲涅耳結(jié)構(gòu)以外的表面形狀的基板。但是，面結(jié)構(gòu)優(yōu)選為以下結(jié)構(gòu)無論基板面的哪個(gè)部分都可以在銀膜及氮化硅膜的成膜時(shí)接受離子照射，等離子體也進(jìn)入基板面的凹凸部分而與基板面的全部部分接觸。
在圖示的背光燈部件1520中，如箭頭所示那樣，來自互相鄰接的CCFL1501、1502的光被反射構(gòu)件1506反射。另外，由于由該可見光反射構(gòu)件1506的菲涅耳結(jié)構(gòu)進(jìn)行與凹面鏡同等的反射，并由于反射光不擴(kuò)散而入射到漫射板1503上，所以可以得到與上層同樣明亮的全面的光。因此，圖示的背光燈部件是最適宜于大型平板液晶顯示器背光燈部件用反射板。另外，可以比歷來減少CCFL必要的數(shù)量，有助于顯示器的節(jié)能化。
(實(shí)施例6)參照圖16說明使用本發(fā)明的可見光反射構(gòu)件的背面投影電視1600的實(shí)施例。由高壓水銀燈構(gòu)成的光源1601發(fā)出的光，借助于液晶面板1602變換成由藍(lán)、綠、紅構(gòu)成的光束。光束由第1可見光反射構(gòu)件1603反射，入射到投射鏡1604。這里，第1可見光反射構(gòu)件1603具有由環(huán)烯烴聚合物構(gòu)成的基板、由銀薄膜構(gòu)成的反射層和由氮化硅構(gòu)成的表面保護(hù)層。由投射鏡1604放大的光束通過第2可見光反射構(gòu)件1605入射到投影屏幕1606上，轉(zhuǎn)換成圖像。這里，第2可見光反射構(gòu)件1605具有由環(huán)烯烴聚合物構(gòu)成的基板、由銀薄膜構(gòu)成的反射層和由氮化硅構(gòu)成的表面保護(hù)層。由本實(shí)施例的背面投影電視因反射構(gòu)件造成的光的損失減少，所以可以實(shí)現(xiàn)電視圖像的亮度的提高和低耗電化。
關(guān)于本發(fā)明的反射膜，在實(shí)施例5及6中，雖然針對向平板顯示器的背光燈、背面投影電視的適用進(jìn)行了說明，但并未限于向這些的應(yīng)用，也可以適用于車輛用前大燈的反射膜、投影燈用反射膜、鏡面投影式光刻機(jī)(mirror projection aligner)用反射膜、多重反射光學(xué)設(shè)備用反射膜。
權(quán)利要求
1.一種反射構(gòu)件，其特征在于，包括在基板上形成的銀薄膜和在上述銀薄膜上形成的氮化硅膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述銀薄膜是以(111)面作為主要面方位的銀薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述銀薄膜的99％以上是以(111)面作為主要面方位的銀薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述銀薄膜在波長430nm時(shí)具有96％以上的反射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述銀薄膜的膜厚是100nm至350nm范圍的膜厚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述氮化硅膜的膜厚在5nm至8nm的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述基板是0.7mm～2mm厚的塑料材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述基板是可撓性的某樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述基板具有40μ以上的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9的任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述銀薄膜通過由惰性氣體的等離子體產(chǎn)生的靶銀試料的濺射而形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述惰性氣體是氬氣。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述惰性氣體是氙氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的反射構(gòu)件，其特征在于，對上述基板照射等離子體中的氬離子并進(jìn)行基板表面的清洗后形成上述銀薄膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～13的任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件，其特征在于，上述氮化硅膜，通過供給等離子體用氣體和氨的混合氣體而生成等離子體、由等離子體激勵(lì)硅烷氣體，并用該激勵(lì)的硅烷氣體與氨的CVD法成膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射構(gòu)件，其特征在于，所述銀薄膜是以(200)面為主要面方位的銀薄膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的反射構(gòu)件，其特征在于，所述銀薄膜包含(100)面的取向，(200)面取向與所述(100)面取向之比為500以上。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的反射構(gòu)件，其特征在于，所述基板為Si基板或非晶質(zhì)材料。
18.一種背光燈部件，其特征在于，液晶顯示器背光燈部件的反射構(gòu)件中使用了權(quán)利要求1～17的任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的背光燈部件，其特征在于，上述基板是具有菲涅耳結(jié)構(gòu)的基板。
20.一種投影型液晶顯示裝置，其特征在于，投影型液晶顯示裝置的反射構(gòu)件使用權(quán)利要求1～17的任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的投影型液晶顯示裝置是背面投影型。
22.一種車輛用前大燈用反射鏡，其中采用了權(quán)利要求15或16中任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件。
23.一種投影儀用反射鏡，其中采用了權(quán)利要求15或16中任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件。
24.一種鏡面投影式光刻機(jī)用反射鏡，其中采用了權(quán)利要求15或16中任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件。
25.一種多重反射光學(xué)設(shè)備用反射鏡，其中采用了權(quán)利要求15或16中任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件。
26.一種反射構(gòu)件的制造方法，包括在基板上形成的銀薄膜和在上述銀薄膜上形成的氮化硅膜的反射構(gòu)件，該制造方法中，通過由惰性氣體的等離子體產(chǎn)生的靶銀試料的濺射而形成銀薄膜。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的反射構(gòu)件的制造方法，其特征在于，上述氮化硅膜通過供給等離子體用氣體和氨的混合氣體而生成等離子體、由等離子體激勵(lì)硅烷氣體，并用該激勵(lì)的硅烷氣體與氨的CVD法成膜。
28.一種反射構(gòu)件的制造方法，包括在基板上形成的銀薄膜和在上述銀薄膜上形成的氮化硅膜的反射構(gòu)件，該制造方法中，使用包括設(shè)置在處理室內(nèi)的靶及基板載置臺(tái)、供給到上述靶的第1直流電源、借助于靶將高頻供給處理室內(nèi)部的高頻電源、和將生成等離子體的氣體供給上述處理室的裝置的RF-DC結(jié)合型濺射裝置，向設(shè)置在上述靶上的銀試料和上述載置臺(tái)的空間供給惰性氣體而生成等離子體，通過上述銀的濺射在上述基板表面上形成銀薄膜。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的反射構(gòu)件的制造方法，其特征在于，調(diào)整上述第1直流電源和上述高頻電源的輸出功率，控制在上述基板上沉積的銀的成膜速度和離子照射量而形成銀薄膜。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的反射構(gòu)件的制造方法，其特征在于，作為上述惰性氣體使用氬氣。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的反射構(gòu)件的制造方法，其特征在于，在上述基板表面形成銀薄膜之前，在處理室內(nèi)生成氬的等離子體，向上述基板表面照射氬離子，對基板表面進(jìn)行清洗。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的反射構(gòu)件的制造方法，其特征在于，借助于上述基板載置臺(tái)供給第2直流電源，設(shè)定由等離子體電位和基板電壓的差值規(guī)定的氬照射能。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的反射構(gòu)件的制造方法，其特征在于，上述氬照射能是15eV以下。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的反射構(gòu)件的制造方法，其特征在于，作為上述惰性氣體使用氙氣。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的反射構(gòu)件的制造方法，其特征在于，使作為對成膜的1個(gè)銀原子的氙離子照射量的規(guī)格化離子照射量在1至3的范圍內(nèi)成膜。
36.根據(jù)權(quán)利要求28～34中任一項(xiàng)所述的反射構(gòu)件的制造方法，其特征在于，上述銀薄膜形成后，使用具有使由微波激勵(lì)的等離子體簇射狀地放射的上層簇射板、和以在上述上層簇射板的下層與載置臺(tái)對向配置、使具有供給反應(yīng)性氣體的多個(gè)噴嘴的配管形成規(guī)定的開口部的方式格狀排列的下層簇射板的微波等離子體處理裝置，通過由上述上層簇射板供給的氬氣和氨氣生成等離子體、與由上述下層簇射板供給的硅烷氣體的反應(yīng)，在上述銀薄膜上形成氮化硅膜。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的反射構(gòu)件的制造方法，其特征在于，上述氮化硅膜形成后，在使等離子體激勵(lì)的狀態(tài)下停止硅烷氣體的供給，生成大量的NH基，照射上述氮化硅膜，形成牢固的硅-氮結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明提供由在基板上形成的銀薄膜和在上述銀薄膜上形成的氮化硅保護(hù)膜構(gòu)成的反射構(gòu)件。銀薄膜是以(111)面作為主要面方位的銀薄膜。優(yōu)選銀薄膜是其99％以上為以(111)面作為主要面方位的銀薄膜。銀薄膜的膜厚在100nm～350nm的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)B60R1/02GK1904653SQ20061010578
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月26日
發(fā)明者大見忠弘, 后藤哲也, 關(guān)伸彰, 池田智, 新倉高一 申請人:東北大學(xué), 株式會(huì)社未來視野