KR102234874B1

KR102234874B1 - 실드층, 실드층의 제조 방법, 및 산화물 스퍼터링 타깃

Info

Publication number: KR102234874B1
Application number: KR1020207025509A
Authority: KR
Inventors: 리에 모리; 고 야마구치
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2021-03-31
Also published as: TWI781315B; TW202003886A; JP2019194352A; KR20200108096A; JP6705526B2

Abstract

액정 디스플레이 패널 (10) 에 배치 형성되는 실드층 (20) 으로서, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Si 및 불가피 불순물 금속 원소로 된 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 또, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, 추가로 Zr 을 1 원자％ 이상 32 원자％ 이하의 범위에서 함유하고 있어도 된다.

Description

실드층, 실드층의 제조 방법, 및 산화물 스퍼터링 타깃

본 발명은, 디스플레이 패널에 있어서, 대전 방지를 위해서 배치 형성되는 실드층, 이 실드층의 제조 방법, 및 이 실드층의 제조 방법에 사용되는 산화물 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.

본원은, 2018년 4월 26일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2018-085459호, 및 2019년 3월 29일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2019-068393호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, 및 터치 패널 등의 디스플레이 패널에 있어서는, 액정 소자나 유기 EL 소자 등의 대전에 의한 오동작을 방지하기 위해서, 실드층을 배치 형성하고 있다. 특히, 인셀형의 터치 패널에 있어서는, 상기 서술한 실드층에는, 외부로부터의 노이즈는 배제하면서, 터치 신호를 패널 내부의 센서 부분에 도달시키는 작용도 요구된다.

또, 이 실드층에 있어서는, 디스플레이 패널의 시인성을 확보하기 위해서, 가시광의 투과성이 높은 것도 요구된다.

여기서, 예를 들어, 특허문헌 1 에 있어서는, 상기 서술한 실드층으로서, ITO 막, IZO 막을 들고 있다.

이 특허문헌 1 에 있어서는, 액정 소자 위에 배치된 유리 기판의 표면에, 편광 필름이 배치 형성되어 있고, 이 편광 필름 위에, 상기 서술한 실드층이 적층된 구조로 되어 있다.

또, 특허문헌 2 에 있어서는, 산화인듐주석 (ITO) 에, 7.2 ∼ 11.2 at％ 의 규소 (Si) 를 함유시킨 투명 도전막이 제안되어 있다.

US 2013/0329171 A1 일본 공개특허공보 2013-142194호

그런데, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 실드층으로서 ITO 막 및 IZO 막을 사용한 경우에는, 가시광에서의 투과율이 낮기 때문에, 황색미를 띠는 것처럼 보여, 시인성이 열화될 우려가 있었다.

또, 특허문헌 2 에 기재된 투명 도전막에 있어서는, 저항치가 높고, 또한 광의 투과성이 우수하기는 하지만, 내환경성이 불충분하여, 사용 환경 하에 있어서, 저항치나 투과성이 열화될 우려가 있었다.

또한, 상기 서술한 실드층에 있어서는, 디스플레이 패널의 사용 상황에 따라, 고온 고습 환경 하에서 사용한 경우에 있어서도, 저항치 및 투과율이 변화되지 않도록, 우수한 내환경성 (내열성, 내습성) 이 요구된다.

여기서, 상기 서술한 ITO 막 및 IZO 막은, 결정질이 되기 쉽기 때문에, 고온 고습 환경 하에서 사용한 경우에, 수분 등의 부식성 물질이 막 내부에 침입하기 쉬워, 저항치 및 투과율이 변화될 우려가 있었다.

본 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 가시광의 투과율이 높고, 또한 저항치가 충분히 높고, 나아가 우수한 내환경성 (내열성, 내습성) 을 갖는 실드층, 실드층의 제조 방법, 및 산화물 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 실드층은, 디스플레이 패널에 배치 형성되는 실드층으로서, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Si 및 불가피 불순물 금속 원소로 된 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 실드층에 의하면, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Si 및 불가피 불순물 금속 원소로 된 산화물로 구성되어 있으므로, 가시광의 투과율이 우수하고, 또한 충분한 높은 저항치를 갖게 된다.

또한, 본 발명의 실드층은, 비정질이 되기 쉽기 때문에, 수분 등의 부식성 물질이 막 내부에 잘 침입하지 않아, 고온 고습 환경 하에서 사용한 경우에 있어서도, 저항치 및 투과율이 크게 변화되지 않아, 우수한 내환경성 (내열성, 내습성) 을 가지고 있다.

또, 본 발명의 실드층은, 물 및 알코올에 대한 내성을 가지고 있는 점에서, 물 및 알코올 등으로 청정한 경우여도, 투과율이나 저항치가 크게 변화되는 경우가 없다.

여기서, 본 발명의 실드층에 있어서는, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, 추가로 Zr 을 1 원자％ 이상 32 원자％ 이하의 범위에서 함유하고 있어도 된다.

이 경우, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, Zr 의 함유량이 1 원자％ 이상으로 되어 있으므로, 실드층의 내구성이 더욱 향상된다. 또, 경도가 높아져, 긁힌 상처 등에 대해 강해진다.

한편, Zr 의 함유량이 32 원자％ 이하로 제한되어 있으므로, 굴절률이 증대되는 것을 억제할 수 있어, 불필요한 반사의 발생을 억제하는 것이 가능해져, 가시광의 투과율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

또, 본 발명의 실드층에 있어서는, 두께가 7 ㎚ 이상 25 ㎚ 이하의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 실드층의 두께가 7 ㎚ 이상으로 되어 있으므로, 내구성을 충분히 향상시킬 수 있다.

한편, 실드층의 두께가 25 ㎚ 이하로 되어 있으므로, 투과율 및 저항치를 충분히 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 실드층에 있어서는, 파장 550 ㎚ 에 있어서의 투과율이 95 ％ 이상인 것이 바람직하다.

이 경우, 파장 550 ㎚ 에 있어서의 투과율이 95 ％ 이상으로 되어 있으므로, 가시광의 투과율이 우수하다. 이 때문에, 시인성이 우수한 디스플레이 패널을 구성하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 실드층에 있어서는, 시트 저항이 1E ＋ 7 Ω/□ 이상 5E ＋ 10 Ω/□ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.

이 경우, 시트 저항이 1E ＋ 7 Ω/□ 이상 5E ＋ 10 Ω/□ 이하의 범위 내로 되어 있으므로, 정전기나 노이즈를 유효하게 제거하여, 디스플레이 내부의 터치 센서가 터치 신호를 적확하게 검지하는 것이 가능해진다.

또한 시트 저항 (단위 : Ω/□ (Ω/sq.)) 의 수치에 대해서는, JIS X 0210-1986 에 기초하여, 수치 A × 10^B 를, AE ＋ B (B 가 양수인 경우) 의 형식으로 하여 나타냈다.

본 발명의 실드층의 제조 방법은, 상기 서술한 실드층을 제조하는 실드층의 제조 방법으로서, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Si 및 불가피 불순물 금속 원소로 된 산화물로 이루어지는 산화물 스퍼터링 타깃을 사용하여, 스퍼터 장치 내에 산소를 도입하여 스퍼터 성막을 실시하는 구성으로 되어 있고, 도입하는 산소량에 대해, 산소/아르곤의 유량비를 0.03 이하로 하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성의 실드층의 제조 방법에 의하면, In 을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Si 및 불가피 불순물 금속 원소로 된 산화물로 이루어지는 산화물 스퍼터링 타깃을 사용하여, 스퍼터 장치 내에 산소를 도입하여 스퍼터 성막을 실시하고 있으므로, 가시광의 투과율이 높고, 또한 저항치가 충분히 높은 실드층을 성막할 수 있다.

또, 도입하는 산소량에 대해, 산소/아르곤의 유량비를 0.03 이하로 하고 있으므로, 성막된 실드층의 저항치가 지나치게 높아지는 것을 억제할 수 있다.

여기서, 본 발명의 실드층의 제조 방법에 있어서는, 상기 산화물 스퍼터링 타깃이, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, 추가로 Zr 을 1 원자％ 이상 32 원자％ 이하의 범위에서 함유하고 있어도 된다.

이 경우, 상기 산화물 스퍼터링 타깃이, 추가로 Zr 을 1 원자％ 이상 32 원자％ 이하의 범위에서 함유하고 있으므로, 가시광의 투과율을 확보한 채로, 경도가 단단하여, 내구성이 우수한 실드층을 성막하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 실드층의 제조 방법에 있어서는, 상기 실드층의 시트 저항을 1E ＋ 7 Ω/□ 이상 5E ＋ 10 Ω/□ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 실드층의 시트 저항을 1E ＋ 7 Ω/□ 이상 5E ＋ 10 Ω/□ 이하의 범위 내로 함으로써, 정전기나 노이즈를 유효하게 제거하여, 디스플레이 내부의 터치 센서가 터치 신호를 적확하게 검지하는 것이 가능한 실드층을 제조하는 것이 가능해진다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃은, 상기 서술한 실드층의 제조 방법에 있어서 사용되는 것을 특징으로 한다.

이 구성의 산화물 스퍼터링 타깃에 의하면, 스퍼터 장치 내에 산소/아르곤의 유량비를 0.03 이하로 하여 산소를 도입하여 스퍼터 성막함으로써, 상기 서술한 실드층을 성막할 수 있다.

본 발명에 의하면, 가시광의 투과율이 높고, 또한 저항치가 충분히 높고, 나아가 우수한 내환경성 (내열성, 내습성) 을 갖는 실드층, 실드층의 제조 방법, 및 산화물 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태인 실드층을 구비한 액정 디스플레이 패널의 일례를 나타내는 설명도이다.

이하에, 본 발명의 일 실시형태인 실드층, 및 실드층의 제조 방법에 대해, 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태인 실드층은, 액정 디스플레이 패널, 유기 EL 디스플레이 패널, 및 터치 패널 등의 디스플레이 패널에 있어서, 대전 방지를 위해서 배치 형성되는 것이다. 본 실시형태에 있어서는, 액정 디스플레이 패널에 배치 형성된 것으로서 설명한다.

먼저, 본 실시형태인 실드층 (20) 을 구비한 액정 디스플레이 패널 (10) 을, 도 1 을 사용하여 설명한다.

이 액정 디스플레이 패널 (10) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 유리 기판 (11) 과, 제 2 유리 기판 (12) 과, 이들 제 1 유리 기판 (11) 과 제 2 유리 기판 (12) 사이에 배치 형성된 액정층 (13) 을 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 이들 제 1 유리 기판 (11) 및 제 2 유리 기판 (12) 은, 무알칼리 유리로 되어 있고, Na 를 함유하지 않는 것으로 되어 있다.

또한, 제 1 유리 기판 (11) 및 제 2 유리 기판 (12) 을 무알칼리 유리로 구성함으로써, 알칼리 성분이 액정층이나 TFT 에 혼입되는 것을 억제할 수 있어, 디스플레이 성능의 열화를 회피할 수 있다.

그리고, 제 2 유리 기판 (12) 위에, 본 실시형태인 실드층 (20) 이 배치 형성되어 있다.

이 실드층 (20) 위에, 편광 필름 (15) 이 배치 형성되고, 이 편광 필름 (15) 위에 보호막 (16) 이 형성되어 있다.

이 때, 실드층 (20) 을 형성한 후, 다음 공정으로 진행될 때까지 동안에 어떠한 원인으로 실드층 (20) 표면이 오염된 경우, 실드층 (20) 의 표면을, 물이나 알코올 등으로 세정하는 경우가 있다. 이 때문에, 상기 서술한 실드층 (20) 에는, 물이나 알코올에 대한 내성도 필요해진다.

여기서, 본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서는, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Si 및 불가피 불순물 금속 원소로 된 산화물로 이루어진다.

또한, 본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서는, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, 상기 서술한 In 에 더하여, 추가로 Zr 을 1 원자％ 이상 32 원자％ 이하의 범위에서 함유하고 있어도 된다.

또, 본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서는, 그 두께 (t) 가 7 ㎚ 이상 25 ㎚ 이하의 범위 내로 되어 있다.

또한, 본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서는, 파장 550 ㎚ 에 있어서의 투과율이 95 ％ 이상으로 되어 있다.

또, 본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서는, 저항치가 1E ＋ 7 Ω/□ 이상 5E ＋ 10 Ω/□ 이하의 범위 내로 되어 있다.

여기서, 실드층 (20) 의 조성, 두께, 특성 등을, 상기 서술한 바와 같이 규정한 이유에 대해 설명한다.

(In)

In 과 Si 의 산화물로 이루어지는 실드층 (20) 에 있어서, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 의 함유량이 60 원자％ 미만인 경우에는, 실드층 (20) 으로서 필요한 도전성을 확보할 수 없을 우려가 있다. 한편, In 의 함유량이 80 원자％ 를 초과하는 경우에는, 단파장의 투과율이 저하되어, 시인성이 저하될 우려가 있다.

이상으로부터, 본 실시형태에 있어서는, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 의 함유량을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하의 범위 내로 하고 있다.

또한, 실드층 (20) 의 도전성을 더욱 확보하기 위해서는, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 의 함유량의 하한을 62 원자％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 64 원자％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 가시광의 투과율이 저하되는 것을 확실하게 억제하기 위해서는, In 의 함유량의 상한을 78 원자％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

(Zr)

본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서는, 금속 성분으로서, In, Si 이외에 Zr 을 함유하고 있어도 된다.

여기서, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, Zr 의 함유량을 1 원자％ 이상으로 함으로써, 실드층 (20) 의 내구성을 향상시킬 수 있음과 함께, 경도가 단단해져, 긁힌 상처에 강해진다. 한편, Zr 의 함유량을 32 원자％ 이하로 함으로써, 굴절률이 증대되는 것을 억제할 수 있어, 불필요한 반사의 발생을 억제할 수 있으므로, 가시광의 투과율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

이상으로부터, 본 실시형태에 있어서 Zr 을 함유하는 경우에는, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, Zr 의 함유량을 1 원자％ 이상 32 원자％ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 또한, Zr 을 불가피 불순물 금속 원소로서 함유하는 경우에는, 그 함유량은 1 원자％ 미만이어도 된다.

또한, 실드층 (20) 의 내구성을 더욱 향상시키기 위해서는, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, Zr 의 함유량의 하한을 2 원자％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 3 원자％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 굴절률이 증대되는 것을 억제하여 투과율이 저하되는 것을 더욱 억제하기 위해서는, Zr 의 함유량의 상한을 28 원자％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 25 원자％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

(두께)

본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서, 그 두께 (t) 가 7 ㎚ 이상인 경우에는, 실드층 (20) 의 내구성을 충분히 확보할 수 있다. 한편, 실드층 (20) 의 두께 (t) 가 25 ㎚ 이하인 경우에는, 가시광의 투과성 및 저항치를 충분히 확보하는 것이 가능해진다.

이상으로부터, 본 실시형태에 있어서는, 상기 서술한 실드층 (20) 의 두께 (t) 를, 7 ㎚ 이상 25 ㎚ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

또한, 실드층 (20) 의 내구성을 더욱 향상시키기 위해서는, 실드층 (20) 의 두께 (t) 의 하한을 8 ㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 10 ㎚ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 가시광의 투과성 및 저항치를 더욱 확보하기 위해서는, 실드층 (20) 의 두께 (t) 의 상한을 20 ㎚ 이하로 하는 것이 바람직하고, 18 ㎚ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

(투과율)

본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서, 파장 550 ㎚ 에 있어서의 투과율이 95 ％ 이상으로 되어 있는 경우에는, 충분한 투과율을 확보할 수 있어, 시인성이 우수한 액정 디스플레이 패널 (10) 을 구성하는 것이 가능해진다.

이상으로부터, 본 실시형태의 실드층 (20) 에 있어서는, 파장 550 ㎚ 에 있어서의 투과율을 95 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 시인성이 더욱 우수한 액정 디스플레이 패널 (10) 을 구성하기 위해서는, 본 실시형태인 실드층 (20) 의 파장 550 ㎚ 에 있어서의 투과율은 97 ％ 이상인 것이 바람직하고, 98 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

(저항치)

본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서, 저항치가 1E ＋ 7 Ω/□ 이상 5E ＋ 10 Ω/□ 이하인 경우에는, 정전기나 노이즈를 유효하게 제거할 수 있어, 디스플레이 내부의 터치 센서가 터치 신호를 검지하는 것을 방해하지 않는다.

이상으로부터, 본 실시형태에 있어서는, 상기 서술한 실드층 (20) 의 저항치를, 1E ＋ 7 Ω/□ 이상 5E ＋ 10 Ω/□ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

또한, 보다 확실하게 정전기나 노이즈를 제거하고, 터치 신호를 패널 내부의 센서 부분에 도달시키기 위해서는, 실드층 (20) 에 있어서의 저항치의 하한을 3E ＋ 7 Ω/□ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 5E ＋ 7 Ω/□ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또, 저항치의 상한을 9E ＋ 9 Ω/□ 이하로 하는 것이 바람직하고, 5E ＋ 9 Ω/□ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

다음으로, 상기 서술한 본 실시형태인 실드층 (20) 을 제조하는 실드층의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 실시형태의 실드층의 제조 방법에 있어서는, 상기 서술한 실드층 (20) 에 대응하는 조성의 산화물 스퍼터링 타깃을 사용한다.

이 산화물 스퍼터링 타깃은, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Si 및 불가피 불순물 금속 원소로 된 산화물의 소결체로 이루어진다. 또한, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, 추가로 Zr 을 1 원자％ 이상 32 원자％ 이하의 범위에서 함유하고 있어도 된다. 또한, Zr 을 불가피 불순물 금속 원소로서 함유하는 경우에는, 그 함유량은 1 원자％ 미만이어도 된다.

여기서, 이 산화물 스퍼터링 타깃은, 이하와 같이 하여 제조된다.

먼저, 원료 분말로서, In₂O₃ 분말과, SiO₂ 분말과, 필요에 따라 ZrO₂ 분말을 준비한다.

In₂O₃ 분말은, 순도가 99.9 질량％ 이상, 평균 입경이 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.

SiO₂ 분말은, 순도가 99.8 질량％ 이상, 평균 입경이 0.2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.

ZrO₂ 분말은, 순도가 99.9 질량％ 이상, 평균 입경이 0.2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, ZrO₂ 분말의 순도는, Fe₂O₃, SiO₂, TiO₂, Na₂O 의 함유량을 측정하고, 잔부가 ZrO₂인 것으로 하여 산출된 것이다. 본 실시형태의 ZrO₂ 분말에 있어서는, HfO₂ 를 최대로 2.5 mass％ 함유하는 경우가 있다.

이들 산화물 분말을, 소정의 조성비가 되도록 칭량하고, 분쇄 혼합 장치를 사용하여 혼합하여, 혼합 원료 분말을 준비한다. 여기서, 혼합 원료 분말은, 비표면적 (BET 비표면적) 을 11.5 ㎡/g 이상 13.5 ㎡/g 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

얻어진 혼합 원료 분말을, 성형형에 충전하여 가압함으로써, 소정 형상의 성형체를 얻는다.

이 성형체를 전기로 내에 장입하고, 가열하여 소결한다. 이 때, 유지 온도를 1300 ℃ 이상 1600 ℃ 이하의 범위 내, 유지 시간을 2 시간 이상 10 시간 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 또, 전기로 내에는, 산소를 도입하는 것이 바람직하다.

그리고, 전기로 내에서 600 ℃ 까지, 200 ℃/시간 이하의 냉각 속도로 냉각시키고, 그 후, 실온까지 노랭하여, 소결체를 전기로 내로부터 꺼낸다.

얻어진 소결체에 대해 기계 가공을 실시하여, 소정 사이즈의 산화물 스퍼터링 타깃이 제조된다.

다음으로, 이 산화물 스퍼터링 타깃을 사용하여, 제 2 유리 기판 (12) 의 표면에, 실드층 (20) 을 성막한다.

상기 서술한 산화물 스퍼터링 타깃을 배킹재에 접합하여 스퍼터 장치 내에 장착하고, 스퍼터 장치 내부를 진공 분위기로 한 후, Ar 가스와 산소 가스를 도입하여 스퍼터 가스압을 조정하고, 스퍼터 성막을 실시한다.

이 때, 스퍼터 장치 내에 도입하는 산소량에 대해서는, 산소/아르곤의 유량비를 0.03 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.02 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 산소/아르곤의 유량비의 하한에 대해서는, 특별히 제한은 없지만, 0.002 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 범위에서 산소를 도입함으로써, 보다 바람직한 저항치를 갖는 실드층을 성막하는 것이 가능해진다.

이상과 같은 구성으로 된 본 실시형태인 실드층 (20) 에 의하면, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Si 및 불가피 불순물 금속 원소로 된 산화물로 구성되어 있으므로, 가시광의 투과율이 우수하고, 또한 충분한 높은 저항치를 가지고 있어, 액정 디스플레이 패널 (10) 에 있어서의 실드층 (20) 으로서 충분히 기능하게 된다.

또, 본 실시형태인 실드층 (20) 은, 비정질이 되기 쉽기 때문에, 수분 등의 부식성 물질이 막 내부로 잘 침입하지 않아, 고온 고습 환경 하에서 사용한 경우에 있어서도, 저항치 및 투과율이 크게 변화되지 않아, 우수한 내환경성 (내열성, 내습성) 을 가지고 있다.

또, 물 및 알코올과 접촉한 경우여도, 투과율이나 저항치가 크게 변화되지 않기 때문에, 실드층 (20) 을 형성한 후, 다음 공정으로 진행될 때까지 동안에 어떠한 원인으로 실드층 (20) 표면이 오염된 실드층 (20) 을 물 및 알코올로 세정해도, 실드층 (20) 이 열화되는 경우가 없다.

또, 본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, 추가로 Zr 을 1 원자％ 이상 32 원자％ 이하의 범위에서 함유하고 있는 경우에는, 실드층 (20) 의 내구성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다. 또, 실드층 (20) 의 경도가 높아져, 긁힌 상처 등에 대해 강해진다. 또, 굴절률이 증대되는 것을 억제할 수 있어, 불필요한 반사의 발생을 억제할 수 있으므로, 가시광의 투과율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, ZrO₂ 분말이 HfO₂ 를 최대로 2.5 mass％ 함유하는 경우가 있기 때문에, 실드층 (20) 에 있어서도 Hf 를, Zr 에 대해 금속 성분의 원자비로 최대 1.7 ％ 함유하는 경우가 있다.

또, 본 실시형태에 있어서, 실드층 (20) 의 두께가 7 ㎚ 이상으로 되어 있는 경우에는, 실드층 (20) 의 내구성을 충분히 향상시킬 수 있다.

한편, 실드층 (20) 의 두께가 25 ㎚ 이하로 되어 있는 경우에는, 실드층 (20) 의 가시광의 투과율 및 저항치를 충분히 확보할 수 있다. 따라서, 액정 디스플레이 패널 (10) 에 있어서의 실드층 (20) 으로서 특히 적합하다.

또한, 본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서, 파장 550 ㎚ 에 있어서의 투과율이 95 ％ 이상으로 되어 있는 경우에는, 가시광의 투과율이 우수하여, 액정 디스플레이 패널 (10) 의 시인성을 확보할 수 있다.

또, 본 실시형태인 실드층 (20) 에 있어서, 저항치가 1E ＋ 7 Ω/□ 이상 5E ＋ 10 Ω/□ 이하로 되어 있는 경우에는, 정전기나 노이즈를 유효하게 제거할 수 있어, 디스플레이 내부의 터치 센서가 터치 신호를 검지하는 것을 방해하지 않는다.

본 실시형태인 실드층 (20) 의 제조 방법에 의하면, In 을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하의 범위에서 함유하는 산화물로 이루어지는 산화물 스퍼터링 타깃을 사용하여, 스퍼터 장치 내에 산소를 도입하여 스퍼터 성막을 실시하고 있으므로, 가시광의 투과율이 높고, 또한 저항치가 충분히 높은 실드층 (20) 을 안정적으로 성막할 수 있다.

또, 도입하는 산소량에 대해, 산소/아르곤의 유량비를 0.03 이하로 하고 있으므로, 성막된 실드층 (20) 의 저항치가 지나치게 높아지는 것을 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태인 실드층 (20) 의 제조 방법에 있어서, 상기 산화물 스퍼터링 타깃이, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, 추가로 Zr 을 1 원자％ 이상 32 원자％ 이하의 범위에서 함유하는 경우에는, 가시광의 투과율을 확보한 채로, 경도가 단단하여, 내구성이 우수한 실드층 (20) 을 성막하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.

예를 들어, 본 실시형태에서는, 도 1 에 나타내는 액정 디스플레이 패널 (10) 에 형성된 실드층 (20) 을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 다른 구조의 액정 디스플레이 패널에 형성된 것이어도 되고, 유기 EL 디스플레이, 및 터치 패널 등의 다른 디스플레이 패널에 형성된 것이어도 된다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이 제조된 산화물 스퍼터링 타깃을 사용하여 성막하는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 그 밖의 제조 방법으로 제조된 스퍼터링 타깃을 사용하여 성막해도 된다.

실시예

이하에, 본 발명의 유효성을 확인하기 위해서 실시한 확인 실험의 결과에 대해 설명한다.

＜산화물 스퍼터링 타깃＞

원료 분말로서, 산화인듐 분말 (In₂O₃ 분말 : 순도 99.9 질량％ 이상, 평균 입경 1 ㎛) 과, 산화실리콘 분말 (SiO₂ 분말 : 순도 99.8 질량％ 이상, 평균 입경 2 ㎛) 과, 필요에 따라, 산화지르코늄 분말 (ZrO₂ 분말 : 순도 99.9 질량％ 이상, 평균 입경 2 ㎛) 을 준비하였다. 그리고, 이것들을, 표 1 에 나타내는 배합비가 되도록 칭량하였다.

또한, 산화지르코늄 분말 (ZrO₂ 분말) 의 순도는, Fe₂O₃, SiO₂, TiO₂, Na₂O 의 함유량을 측정하고, 잔부가 ZrO₂인 것으로 하여 산출된 것으로, HfO₂ 를 최대로 2.5 mass％ 함유하는 경우가 있다.

칭량한 각 원료 분말을, 분쇄 매체인 직경 0.5 ㎜ 의 지르코니아 볼 및 용매 (니혼 알코올 판매 주식회사 제조 솔믹스 A-11) 와 함께, 비즈 밀 장치에 투입하고, 분쇄·혼합하였다. 또한, 분쇄·혼합 시간은 1 시간으로 하였다.

분쇄·혼합 후, 지르코니아 볼을 분리 회수하고, 원료 분말과 용매를 함유하는 슬러리를 얻었다. 얻어진 슬러리를 가열하고, 용매를 제거하여 혼합 분말을 얻었다.

다음으로, 얻어진 혼합 분말을, 내경 200 ㎜ 의 금형에 충전하고, 150 ㎏/㎠ 의 압력으로 프레스함으로써, 직경 200 ㎜, 두께 10 ㎜ 의 원판 형상의 성형체를 제작하였다.

얻어진 성형체를, 전기로 (노 내 용적 27000 ㎤) 에 장입하고, 매분 4 ℓ 의 유량으로 산소 가스를 도입하면서, 소성 온도 1400 ℃ 에서 7 시간 유지하는 것에 의해 소성하여, 소결체를 제조하였다.

소성 후, 계속해서 산소 가스를 도입하면서 전기로 내에서 600 ℃ 까지, 130 ℃/시간의 냉각 속도로 냉각시켰다. 그 후, 산소 가스의 도입을 중지시키고, 실온까지 노 내에서 냉각시켜, 소결체를 전기로로부터 꺼냈다.

얻어진 소결체에 대해 기계 가공을 실시하여, 직경 152.4 ㎜, 두께 6 ㎜ 의 원판 형상의 산화물 스퍼터링 타깃을 제조하였다.

＜실드층 (산화물막) 의 성막＞

산화물 스퍼터링 타깃을 무산소동제의 배킹 플레이트에 솔더링하고, 이것을 마그네트론식의 스퍼터 장치 (주식회사 쇼와 진공 SPH-2307) 내에 장착하였다.

이어서, 진공 배기 장치로 스퍼터 장치 내를 7 × 10^-4 Pa 이하까지 배기한 후, 표 1 의 「스퍼터시의 산소량」의 란에 기재한 산소/아르곤의 유량비가 되도록, Ar 가스와 산소 가스를 도입하고, 스퍼터 가스압을 0.67 Pa 로 조정하고, 1 시간의 프리 스퍼터를 실시하여, 타깃 표면의 가공층을 제거하였다. 이 때의 산소 가스와의 유량은 표 1 에 기재한 조건으로 하고, 전력은 DC 615 W 로 하였다. 또한, 산소/아르곤의 유량비는, 산소 유량 (sccm) 과 아르곤 유량 (sccm) 의 비로 하였다.

이 후, 진공 배기 장치에 의해, 스퍼터 장치 내를 7 × 10^-4 Pa 이하까지 배기한 후, 상기의 프리 스퍼터와 동일 조건에서 스퍼터 성막을 실시하여, 가로세로 50 ㎜ 의 무알칼리 유리 기판 상에, 표 1 에 기재된 두께의 실드층 (산화물막) 을 성막하였다. 이 때의 기판과 타깃의 거리를 60 ㎜ 로 하였다.

그리고, 얻어진 실드층 (산화물막) 의 조성, 투과율, 저항치, 굴절률, 경도, 항온항습 시험 후의 투과율 및 저항치를, 이하와 같이 하여 평가하였다. 또, 산화물막의 결정성에 대해 확인하였다.

(산화물막의 조성)

상기 서술한 산화물막을 산으로 용해시켜 얻어진 용액을, 애질런트 테크놀로지 주식회사 제조 유도 플라즈마 발광 분광 (ICP-OES) 장치 (Agilent 5100) 에 의해 분석하고, 각 산화물막의 In 농도, Zr 농도 및 Si 농도를 측정하였다. 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 한 막의 조성을 표 1 에 나타낸다.

(투과율)

분광 광도계 (니혼 분광 주식회사 제조 V-550) 를 사용하여, 가시광의 대표 파장의 투과율로서 파장 550 ㎚ 의 광의 투과율을 측정하였다.

(단파장의 투과율)

분광 광도계 (니혼 분광 주식회사 제조 V-550) 를 사용하여, 가시광의 단파장역의 투과율로서 파장 350 ㎚ 의 광의 투과율을 측정하고, 파장 550 ㎚ 의 투과율에 대한 파장 350 ㎚ 의 투과율의 상대치 = 350 ㎚ 의 투과율/550 ㎚ 의 투과율을 산출하였다.

파장 550 ㎚ 의 투과율에 대한 파장 350 ㎚ 의 투과율의 상대치가 0.85 이상인 경우를 「○」, 0.85 미만인 경우를 「×」로 하였다.

(저항치)

저전압 인가/누설 전류 측정 방식에 의해 측정하였다. 측정 장치는, 미츠비시 케미컬 아날리테크 주식회사 제조 하이레스타를 사용하였다.

(굴절률)

산화물막의 굴절률을, 분광 엘립소미터를 사용하여, 입사 각도 75°, 측정 파장 550 ㎚ 로 측정하였다.

(경도)

상기 서술한 스퍼터 조건에서, 유리 기판 (코닝사 제조 EAGLE-XG) 에, 막 두께 500 ㎚ 로 하여 산화물막을 성막하였다. 이 산화물막에 대해, 압입 하중을 25 mgf 로 하고, 초미소 압입 경도 시험기 (에이오닉스 주식회사 제조 ENT-1100a) 를 사용하여 측정하였다. 또한, 성막한 유리 기판은, 27 ℃ 의 장치 내에 세트하여 1 시간 경과한 후에, 경도 측정을 실시하였다. 또, 경도는, 10 점 측정의 평균치를 표 2 에 기재하였다.

(항온항습 시험)

온도 60 ℃, 상대 습도 90 ％ 의 항온항습 조건 하에서 240 시간 유지하는 항온항습 시험 1 과, 온도 85 ℃, 상대 습도 85 ％ 의 항온항습 조건 하에서 240 시간 유지하는 항온항습 시험 2 를 실시하였다. 항온항습 시험 1 후 및 항온항습 시험 2 후에, 상기 서술한 바와 같이 하여, 파장 550 ㎚ 의 투과율, 저항치를 측정하였다.

(막의 결정성)

본 발명예 11 과 종래예 1 의 조건에서 30 ㎚ 의 막 두께로 형성한 산화물막에 대해, XRD 분석을 실시하고, 산화물막의 결정성에 대해 확인하였다. 그 결과, 종래예 1 에 있어서는, 산화물막이 결정질인 것이 확인되었다. 이에 반해, 본 발명예 11 에 있어서는, 산화물막이 비정질이었다.

실드층으로서 ITO 막을 성막한 종래예 1 에 있어서는, 초기의 파장 550 ㎚ 의 투과율, 파장 550 ㎚ 의 투과율에 대한 파장 350 ㎚ 의 투과율의 상대치, 및 저항치가 불충분하였다. 또, 항온항습 시험 1 및 항온항습 시험 2 후에, 저항치의 변동이 확인되고 있어, 내환경성이 불충분하였다.

실드층으로서 IZO 막을 성막한 종래예 2 에 있어서는, 초기의 파장 550 ㎚ 의 투과율, 파장 550 ㎚ 의 투과율에 대한 파장 350 ㎚ 의 투과율의 상대치, 및 저항치가 불충분하였다. 또, 항온항습 시험 1 및 항온항습 시험 2 후에, 저항치의 변동이 확인되고 있어, 내환경성이 불충분하였다.

실드층으로서 ITO-Si 막을 성막한 종래예 3 에 있어서는, 항온항습 시험 2 후에, 투과율 및 저항치의 변동이 확인되고 있어, 내환경성이 불충분하였다.

실드층 (산화물막) 의 In 함유량이 본 발명의 범위보다 적은 비교예 1 에 있어서는, 저항치가 지나치게 높아져서, 실드층으로서 필요한 도전성을 확보할 수 없었다.

실드층 (산화물막) 의 In 함유량이 본 발명의 범위보다 많은 비교예 2 에 있어서는, 단파장의 투과율이 저하되었다. 또, 항온항습 시험 1 및 항온항습 시험 2 후에, 투과율의 변동이 확인되고 있어, 내환경성이 불충분하였다.

실드층 (산화물막) 의 Zr 함유량이 본 발명의 범위보다 많은 비교예 3 에 있어서는, 굴절률이 커졌다.

이에 반해, In, Zr 의 함유량이 본 발명의 범위 내로 된 실드층 (산화물막) 에 있어서는, 투과율이 충분히 높고, 또한 저항치가 적정한 범위 내로 되어 있어, 실드층으로서 특히 적합한 것이 확인되었다. 또, 항온항습 시험 1 및 항온항습 시험 2 후에 있어서도, 투과율 및 저항치가 크게 변동되지 않았다.

또, Zr 을 함유하는 본 발명예 1 ∼ 4, 6 ∼ 17 에 있어서는, Zr 을 함유하지 않는 본 발명예 5 에 비해, 막의 경도가 향상되는 것이 확인되었다.

또한, 두께를 20 ㎚ 이하로 한 본 발명예 1 ∼ 10, 12 ∼ 17 에 있어서는, 파장 550 ㎚ 의 투과율에 대한 파장 350 ㎚ 의 투과율의 상대치가 0.85 이상으로, 단파장에 있어서도 높은 투과율을 구비하는 것이 확인되었다.

이상으로부터, 본 발명예에 의하면, 가시광의 투과율이 높고, 또한 저항치가 충분히 높고, 나아가 우수한 내환경성 (내열성, 내습성) 을 갖는 실드층을 제공 가능한 것이 확인되었다.

산업상 이용가능성

10 : 액정 디스플레이 패널
11 : 제 1 유리 기판
12 : 제 2 유리 기판
13 : 액정층
15 : 편광 필름
16 : 보호막
20 : 실드층

Claims

디스플레이 패널에 배치 형성되는 실드층으로서,
금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하의 범위에서 함유하고, 잔부가 Si 및 불가피 불순물 금속 원소로 된 산화물로 이루어지고,
시트 저항이 1E ＋ 7 Ω/□ 이상 5E ＋ 10 Ω/□ 이하의 범위 내이고,
두께가 7 ㎚ 이상 25 ㎚ 이하의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 실드층.
제 1 항에 있어서,
금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, 추가로 Zr 을 1 원자％ 이상 32 원자％ 이하의 범위에서 함유하는 것을 특징으로 하는 실드층.
제 1 항에 있어서,
파장 550 ㎚ 에 있어서의 투과율이 95 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 실드층.
제 2 항에 있어서,
파장 550 ㎚ 에 있어서의 투과율이 95 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 실드층.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 실드층을 제조하는 실드층의 제조 방법으로서,
금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, In 을 60 원자％ 이상 80 원자％ 이하 함유하고, 잔부가 Si 및 불가피 불순물 금속 원소로 된 산화물로 이루어지는 산화물 스퍼터링 타깃을 사용하여,
스퍼터 장치 내에 산소를 도입하여 스퍼터 성막을 실시하는 구성으로 되어 있고, 도입하는 산소량에 대해, 산소/아르곤의 유량비를 0.03 이하로 하고,
상기 실드층의 시트 저항을 1E ＋ 7 Ω/□ 이상 5E ＋ 10 Ω/□ 이하의 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는 실드층의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 산화물 스퍼터링 타깃이, 금속 성분의 합계를 100 원자％ 로 하여, 추가로 Zr 을 1 원자％ 이상 32 원자％ 이하의 범위에서 함유하는 것을 특징으로 하는 실드층의 제조 방법.
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