专利名称：附有采用银合金膜的反射电极用薄膜的基板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种反射电极型液晶显示体，特别涉及用于该液晶显示体的附有反射电极用薄膜的基板。
背景技术：
作为液晶显示装置或EL(场致发光)显示装置等的显示装置，采用不用背照光的反射型的显示装置。
在反射型的显示装置中，采用反射电极基板。此外，反射电极基板也被用于太阳电池等。
作为上述反射电极的原材料多采用铝，但又提出了采用耐久性比铝高的、光反射率高的银的提案。作为采用银作为反射型电极材料的先行技术，就以下两个发明进行说明。
在特开平11-44887号公报中，作为具有高性能(高反射率)及高可靠性的显示装置用反射电极基板，公开了由添加从铂、钯、金、镍、铜中选择的一种以上的金属的银合金薄模和在与基板的之间配设的接合层这样的双层结构构成的反射电极。
该电极通过采用以银为主的合金系作为反射电极，能够在抑制腐蚀性的同时保持高反射率，此外，用于合金的金属使用功函数比银高的金属，范围在5at％以下，通过在接合层采用以氧化铟或氧化锡为基材的混合氧化物构成的导电性陶瓷(ITO)，能够提高基板密合性，防止断线。
此外，在特开平7-134300号公报中，作为可显示清晰画面的、不易产生显示缺陷、可靠性优良的反射型液晶显示装置的银系反射电极，报道了通过添加比银容易氧化的金属，能防止因热造成的银凝集，能得到高耐久性的电极。在该发明中，通过在银中添加从镁、铝、钛、锆、铪中选择的1种或2种以上的金属，能够防止银的热氧化，保持反射电极性能。
作为上述公报记载的以往技术的问题点，有通过合金化银降低银特有的高光反射性能的问题。通过合金化银，改进了银的耐久性，而且其耐久性依赖于成为合金的金属的添加量。然而，为了提高银的耐久性，如提高其他金属的添加量，会破坏银的结晶性，降低反射性。另外，如要保证银电极的高反射性，就必须抑制其合金化所用的其他金属的添加量，其结果是银电极的耐久性降低。
此外，上述合金化所用的金属由于是钯或铂等高价金属，如为提高耐久性而增加添加量，会显著增加成本。
此外，如采用银合金电极，由于银的晶粒边界根据添加物而变化，产生因添加物不均而造成的银合金电极的腐蚀性的不均，结果是有使电极加工尺寸不稳定的危险。
因此，本发明的课题是，通过不依合金化所用金属与银的比率(银合金的比率)制作稳定的银结晶，得到具有耐久性和反射率都高的银电极的显示体。
此外，本发明的课题是，提供一种具有即使减少银合金的比率也具有高耐久性的低成本的银电极膜的显示体。
另外，本发明的课题是，通过不依银合金的比率制作具有耐久性的稳定的晶粒，得到具有能获得稳定腐蚀性的银电极的显示体。
发明内容
利用如下构成解决上述本发明的课题。
即，附有采用银合金膜的反射电极用薄膜基板，在基板上形成用稳定银合金的结晶生长的衬底膜，在其上面通过形成银合金系薄膜，不依银合金种类，产生银结晶的稳定生长。结果，在不改变其合金组成的情况下得到稳定结晶的高耐久性的同时，还能够实现反射性能及腐蚀性能的稳定化。该膜优选具有以下特征1.上述衬底膜为由氧化铟及氧化锡构成的复合氧化物。
2.一种膜，其特征在于由氧化铟及氧化锡构成的衬底膜的结晶性按(222)/(400)取向比，在1.0以上。
3.一种膜，其特征在于由氧化铟及氧化锡构成的衬底氧化膜的平均晶粒边界直径为100nm～200nm。
4.一种膜，其特征在于由氧化铟及氧化锡构成的衬底氧化膜的比电阻为100～300μΩcm。
5.上述银合金是含有钯、铂、金、铜、铟、锡、锌、钐(Sm)等中的一种以上元素的合金。
6.一种膜，其特征在于银合金中的银的组成比在97重量％以上。
本发明是着眼于银合金的结晶的稳定性及晶粒边界的再现性完成的发明，以下说明获得该银合金膜性质的理由。
1.银合金膜的结晶的稳定化用于结晶显示体的银合金系的反射电极膜，其特征是反射性能与以往的铝及铝合金系相比特别的高。这种特征是银本身的特征，虽然纯银膜的反射性最好，但是，由于其本身具有易凝集的特性，所以具有在结晶化不充分时，耐久性显著降低的特征。
另外，通过使银合金化之所以能够提高耐久性，是因为即使结晶化不充分，但由于在与使水及氧等凝集的物质接触时，比银容易氧化的原子可夺取该物质，所以能防止银的劣化。
但是，其反射率因银合金中所含的银以外的金属而变化，一般情况下，含量越高反射性越降低。这是因为银本身具有的反射性受微量添加物、即其他金属的阻碍。即，由于为拆毁其他金属原子而产生银的结晶，其形式取决于(1)晶格缺陷和(2)晶粒边界的形成。
因此，为使近似银本身特性的添加物少的银合金也维持高的耐久性，本发明人找出以下使银的非晶质部极力减少的方法。
即，通过在基板上设置衬底膜，使该衬底膜的膜质选择符合促进银的结晶生长的条件的物质，减少银合金的非晶质部分，增大结晶部分。
上述衬底膜采用氧化铟和氧化锡的复合氧化物(ITO)，通过控制该ITO膜的结晶性，控制银系合金的结晶性。
通过在立方晶、米氏符号(222)面和(400)面之内增加银的结晶结构(111)面和晶格常数接近的(222)面，实现银系合金的结晶性的范围。
该(222)面的比率最好按(222)/(400)比，在1.0以上。上述(222)面的上述比率即使是低于1.0值，与在基板上直接成膜相比也能期待结晶化，但其效果不充分。
此外，除结晶面的上述比率以外，衬底膜的结晶度也很重要，当然，在非晶质的ITO膜上不希望银的充分结晶。因此，银结晶的指标之一比电阻优选是在从接近ITO的理论值的100μΩcm到可期望充分结晶的300μΩcm的范围内。
2.晶粒边界的控制根据上述理由，面对衬底膜ITO的(222)面，银的结晶稳定生长。因此，银的晶粒边界的形状受衬底膜ITO的形状的影响。
另外，结晶显示体的反射电极，由于需要通过腐蚀处理进行加工，所以腐蚀性也成为重要的功能。腐蚀由于沿晶粒边界进行，所以晶粒边界的形态和均匀性直接关系到腐蚀的均匀性。因此，为了均匀地腐蚀显示体前面，使基板整面的银的晶粒边界均匀也很重要。
因此，通过在控制衬底膜ITO的结晶性时，也调整ITO的晶粒边界，控制银合金膜的晶粒边界的粒径，能使腐蚀性均匀化。
该晶粒边界的尺寸优选是按平均晶粒边界的长径和短径的平均粒径，在100nm～200nm的范围内(图1)。如在100nm～200nm的范围内，能够改进短波长侧的反射率。如果晶粒边界尺寸过大，银膜表面的起伏增大，结果，由于产生短波长侧的光散乱，产生腐蚀微细化、均匀化与改进反射特性同步进行。
平均粒径如超过200nm，腐蚀容易形成不均质(图2)，此外，平均粒径在100nm以下的情况下，降低衬底膜的结晶性降低的情况增多，此种情况下，耐久性出现问题，所以不优选(图3)。
通过一边控制SiO2氧浓度和ITO总气体量，一边进行成膜，可将ITO颗粒尺寸控制在100nm～200nm。此外，如在上述条件下成ITO膜，也能形成比电阻在100～300μΩcm的膜。
此外，在银的组成比低于97重量％时，银的结晶性崩溃，反射性能降低。所以，要保持良好的反射特性，必须在97重量％以上。
在图1(图1(a)是侧面图，图1(b)是平面图)中，模式显示结晶性良好，晶粒边界小的银合金膜(斑点部分)和(222)多的、晶粒边界小的衬底膜(白底膜)。在此中情况下，(222)衬底ITO的晶格常数约为9.9埃，(111)银的晶格常数约为4.1埃，由于(111)银的晶格常数按(222)衬底ITO的晶格常数的大约1/2匹配，银变得容易结晶，因此能提高银合金的耐久性。此外，由于晶粒边界小，腐蚀图案加工性变好。
在图2(图2(a)是侧面图，图2(b)是平面图)中，模式表示晶粒边界大的银合金膜(斑点部)和晶粒边界大的衬底膜(白底膜)。在此中情况下，结晶良好，耐久性高，但是，由于晶粒边界增大，腐蚀图案加工性差。
在图3(图3(a)是侧面图，图3(b)是平面图)中，模式表示不进行结晶化的银合金膜(斑点部)和不进行结晶化的衬底膜(白底膜)。在此中情况下，结晶化差，容易产生非晶质部的凝集，耐久性低。此外，图案加工性也差。
本发明的显示体，作为彩色STN型的反射电极型液晶显示体或EL显示体，可用作不使用背照光的反射型的显示体。此外，反射电极基板也可用于太阳能电池等。
图1是模式表示具有本发明的银合金电极的晶粒边界小的银合金膜和晶粒边界小的衬底膜的基板的侧面图(图1(a))和平面图(图1(b))。
图2是模式表示具有晶粒边界大的银合金膜和晶粒边界大的衬底膜的基板的侧面图(图2(a))和平面图(图2(b))。
图3是模式表示具有不进行结晶的银合金电极和不进行结晶的衬底膜的基板的侧面图(图3(a))和平面图(图3(b))。
具体实施例方式
以下，说明本发明的实施方式。
用溅射装置在玻璃基板上形成ITO膜，在其上面形成2种银合金(Ag∶Pd＝99.5∶0.5重量％)和(Ag∶Pd＝99∶1重量％)的膜，测定其反射特性和耐热后的反射特性。此外，按上述膜的构成固定底衬ITO的条件，另外变更银合金的成膜条件，评价腐蚀性。以下示出诸条件。
基板碱石灰玻璃板厚0.5t衬底膜ITO(用溅射法成膜)膜厚120nm结晶性(222)/(400)的积分强度比 210.9÷95.1＝2.218比电阻160μΩcm平均粒径143nm银合金Ag/Pd(用溅射法成膜)膜厚200nm压力0.6Pa温度220℃得到的银合金膜的初期反射率和250℃时的环境气氛下放置1小时时的反射率示于表1。
表1
尽管从上述表1得到的银合金中的钯的添加量不同，但耐热反射率(耐热性)基本无差异。因此表明，银合金的比率即使接近纯银，也能得到充分的耐久性(耐凝集性)。
此外，为了解所得银合金的腐蚀性，以压力、温度、放电功率3个参数为标准调整AgPd合金(Ag∶Pd＝99.5∶0.5重量％)的溅射条件，测定了腐蚀时间。其结果示于表2。
在所有条件下，薄厚都为200±10nm。
表2
不管从上述表2得出银合金膜的腐蚀条件如何，腐蚀性都均匀。通过促进银的结晶，能够谋求防止银的凝结，提高银合金电极的耐久性。
此外，即使不增加合金的比率，由于能够提高耐久性，所以能得到反射率接近银的高反射率的银合金电极。
通过控制晶粒边界的粒径，使银晶粒边界的腐蚀性达到均匀，提高其加工性。此外，通过晶粒边界的微细化，也改善短波长侧的反射率。
由于不需要为提高耐久性而添加大量的高价金属，所以能够得到低成本的银合金电极。
权利要求
1.一种附有采用银合金膜的反射电极用薄膜的基板，其特征在于在基板上形成用稳定银合金的结晶生长的衬底膜，在其上面形成银合金系薄膜。
2.如权利要求1记载的附有采用银合金膜的反射电极用薄膜的基板，其特征在于衬底膜为由氧化铟及氧化锡构成的复合氧化物。
3.如权利要求2记载的附有采用银合金膜的反射电极用薄膜的基板，其特征在于由氧化铟及氧化锡构成的衬底膜的平均晶粒边界径为100nm～200nm。
4.如权利要求2记载的附有采用银合金膜的反射电极用薄膜的基板，其特征在于由氧化铟及氧化锡构成的衬底氧化膜的比电阻为100～300μΩcm。
5.如权利要求1～4中任何一项记载的附有采用银合金膜的反射电极用薄膜的基板，其特征在于银合金是含有钯、铂、金、铜、铟、锡、锌、钐(Sm)中的一种以上元素的合金。
6.如权利要求1～5中任何一项记载的采用银合金膜的反射电极用薄膜的基板，其特征在于银合金中的银的组成比在97重量％以上。
全文摘要
在基板上形成用稳定银合金的结晶生长的ITO等衬底膜，在其上面，通过形成银合金系薄膜，产生不依银合金的种类的银结晶的稳定生长。结果表明，银电极能够在不改变其合金组成的情况下得到结晶稳定的高耐久性，同时能够实现反射性能及腐蚀性能的稳定化，通过制作不依银合金比率的具有耐久性的稳定晶粒，能够得到具有可获得稳定腐蚀性的银电极的显示体。
文档编号G02F1/1335GK1493906SQ0315988
公开日2004年5月5日 申请日期2003年9月26日 优先权日2002年10月4日
发明者筏井正博 申请人:日本板硝子株式会社