• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1981002073A1
    申请号:PCT/DE1981/000011
    申请日:1981-01-12
    公开日:1981-07-23
    发明作者:H Schumann；J Bernhardt
    申请人:Siemens Ag；H Schumann；J Bernhardt；
    IPC主号:G02F1-00
    专利说明:
    [0001] Transparente Leitschicht, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
    [0002] Die Erfindung betrifft eine leitende Schicht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und bezieht sich außerdem auf Fertigungstechniken und Verwendungsmöglichkeiten für diesen Leiter. Eine solche In2O3:Sn-Elektrode, hergestellt aus flüchtigen metallorganischen Verbindungen in einem CVD-Verfahren, wird in "Thin Solid Films" 29 (1975) 155 beschrieben.
    [0003] Durchsichtige Elektrodenbeläge bestehen in aller Regel aus einem dotierten Indium- oder Zinnoxid. Diese Werkstoffe ermöglichen Schichten, die bei einer Dicke im Bereich einiger 102 nm Transmissionsgrade > 80 % und
    [0004] Flächenwiderstandswerte < 50 Ω/♢ aufweisen und damit die an sie gestellten Anforderungen im allgemeinen erfüllen. In einigen Fällen werden jedoch von der Elektrode Eigenschaften verlangt, die man - im Rahmen der bisher bekannten Präparationstechniken - mit Materialien auf Indiumoxid- oder Zinnoxidbasis nicht erreichen kann. So sollte beispielsweise die Heizschicht auf der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs über einen Flächenwiderstand <10 Ω/♢ verfügen, und bei hochmultiplexbaren Flüssigkristallanzeigen braucht man Dünnschichtelektroden, die auch bei Stärken von wenigen.10 nm Flächenwiderstandswerte um 50 Ω/♢ aufweisen. Hinzukommt, daß die bisher entwickelten Herstellungsverfahren für Indiumoxid- oder Zinnoxidüberzüge - chemische Dampfabscheidung bzw. Aufsputtern mit anschließendem Herausätzen der Εlektrodenstruktur - recht aufwendig sind und überdies so hohe Prozeßtemperaturen erfordern, daß man häufig auf teuere Substrate angewiesen ist. Dieser Nachteil fällt vor allem dann ins Gewicht, wenn es darum geht, preiswerte Massenartikel wie Fenster- Scheiben oder elektrooptische Displays in einer serienfertigungsgerechten Weise zu beschichten. Darüberhin- aus ist bereits heute abzusehen, daß sich Indium und Zinn in den kommenden Jahren erheblich verteuern werden, da ihr Verbrauch ständig zunimmt und die Vorräte begrenzt sind.
    [0005] Ausgehend von dieser Situation liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leitschicht anzugeben, die sichtbares Licht wenig absorbiert, auch dann noch gut leitet, wenn ihre Dicke im Vergleich zu den Wellenlängen des Lichts klein ist, und zudem eine Elektrodenfertigung ermöglicht, die ohne einen Ätzschritt auskommt und das Substrat thermisch nicht allzusehr belastet. Diese Aufgabe wird durch eine Leitschicht mit den Mermalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die in einer erfindungsgemäßen Leitschicht enthaltenen Erden sind definitionsgemäß Oxide der Elemente der dritten Nebengruppe also des Scandiums, Yttriums sowie des Lanthans und der Elemente der Lanthanoidenreihe (Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thullium, Ytterbium, Lutetium).
    [0006] Die Erfindung geht von der Beobachtung aus, daß auch die hier vorgeschlagenen Übergangselemente in ihren Oxiden Halbleitereigenschaften haben und dabei beachtliche Leitfähigkeitswerte erreichen können. Der Leitungsmechanismus solcher Halbleiter ist vermutlich der gleiche wie bei einem Halbleiter auf Indiumoxidbasis: Eine elektronische Fremdleitung entsteht durch Störstellen im Gitter, also im wesentlichen durch fehlende Sauerstoffatome oder durch eingebrachte Fremdatome, bei denen die höherwertigen als Donatoren und die Atome mit geringerer Wertigkeit als Akzeptoren wirken. Die Seltenerdmetalle und ihre Oxide sind im reinen Zustand an sich sehr teure Substanzen, und zwar vor allem deshalb, weil sie in der Natur stets als Gemische vorliegen und sich nur sehr schwer voneinander trennen lassen. Eine solche Trennung ist für die vorgeschlagene Leitschicht glücklicherweise nicht erforderlich, da sich die einzelnen Seltenen Erden, wie herausgefunden worden ist, bezüglich der hier relevanten Kriterien praktisch nicht unterscheiden. Es hat sich außerdem gezeigt, daß man die Seltenerdmetalle bzw. deren Gemische ohne weiteres in metallorganische Verbindungen überführen kann, die - je nach Dampfdruck und Lδslichkeit - verschiedene Aufbringtechniken erlauben: Außer dem CVD-Verfahren auch Tauch-, Sprüh- und Schleudertechniken sowie die sogenannte "RollenbeSchichtung" ("Roller-Coating"), mit der dünne Elektroden gleich in ihren endgültigen Konturen aufgedruckt werden können. Die thermische Oxida- tion der metallorganischen Verbindungen läßt sich - abhängig von der Art des verwendeten Gemischs - bei Temperaturen zwischen 50 °C und 500 °C und in Zeiträumen zwischen 10 Min. und 5 Std. durchführen. Im Ergebnis erhält man eine auch preislich attraktive Alternative zu den bisher gebräuchlichen Transparent-Elektroden-Werkstoffen, deren Kostenvorteil in Zukunft noch stärker zu Buche schlagen dürfte, da die Seltenerdmetalle entgegen ihrer Bezeichnung durchaus nicht selten sind.(Der Gehalt an Sc, Y, La, Ce, Nd, Yb in der festen Erdrinde liegt bei 10-2 bis 10-3 %; Pr, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Lu kommen etwa so häufig wie Sn vor, nämlich zu 10-3 bis 10 % ; der Anteil an Tm beträgt 10 -4 bis 10-5 %; In hat eine Häufigkeit zwischen
    [0007] 10-5 und 10-6 %) .
    [0008] Bei der vorgeschlagenen Leitschicht wird die Leitung normalerweise durch Dotierung mit einem Element anderer Wertigkeit hervorgerufen. Dabei spielt es grundsätzlich keine Rolle, ob die Seltenerdmetalle Teil des regulären Wirtsgitters sind oder als Verunreinigung fungieren. Am günstigsten gestalten sich die Verhältnisse, wenn die Seltenen Erden mit Zinnoxid kombiniert werden. Gute Resultate erhält man aber auch, wenn man statt Zinnoxid ein Oxid des Germaniums oder Cadmiums verwendet. Unter Umständen reicht es sogar aus, die Leitschicht ausschließlich aus Seltenen Erden zusammenzusetzen; denn einzelne Seltenerdmetalle (Cer, Europium und Ytterbium) können unterschiedliche Wertigkeiten aufweisen. Aus diesem Grund sollte es prinzipiell auch möglich sein, die Leitschicht aus dem Oxid eines einzigen, in verschiedenen Wertigkeitszuständen vorliegenden Selten- erdmetalles zu bilden.
    [0009] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun- gen der Erfindung, insbesondere bequeme Herstellungsverfahren sowie Anwendungen, bei denen die Vorzüge der vorgeschlagenen Leitschicht besonders zur Geltung kommen, sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.
    [0010] Der Lösungsvorschlag soll nun an Hand mehrerer Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur näher erläutert werden. Die Figur zeigt in einem schematisch gehaltenen Seitenschnitt eine reflektiv betriebene Flüssigkristallanzeige mit einer Sieben-Segment-Zifferndarstellung. Das Display enthält im einzelnen einen vorderen Linearpolari- sator 1, eine vordere Trägerplatte 2, eine hintere Trägerplatte 3, einen hinteren, zum vorderen gekreuzten Linearpolarisator 4 sowie einen Reflektor 6. Die beiden Platten werden durch einen Rahmen 7 dicht miteinander verbunden. Die vom Rahmen und den beiden Platten begrenzte Kammer ist mit einer Flüssigkristallschicht 8 gefüllt. Die Platten 2, 3 tragen auf ihren einander zugewandten Flächen jeweils leitfähige Beläge (Vorderelektrode aus getrennt ansteuerbaren Segmentelektroden 9, durchgehende Rückelektrode 11) sowie Orientierungs- schichten 12, 13. Die Flüssigkristallzelle arbeitet nach dem Prinzip der sogenannten "Drehzelle", das ausführlich in der DE-AS 21 58 563 beschrieben wird.
    [0011] Die Elektroden sind entsprechend den Erfordernissen des Einzelfalles ausgebildet. Dabei stehen im Rahmen der Erfindung eine Vielzahl von Materialkombinationen und Verfahrensvarianten zur Verfügung. Diese Vielfalt soll im Folgenden an Hand einiger Beispiele veranschaulicht werden.
    [0012]
    [0013] Brauchbare Leitschichten ergeben sich, wenn man bei diesen Beispielen jeweils folgendermaßen vorgeht:
    [0014] Die beiden Verbindungen werden unter Inertgasatmosphäre (Argon) in jeweils 50 ml Lösungsmittel gelöst. Vom dominierenden Bestandteil löst man jeweils 2 g, vom dotierenden Bestandteil die entsprechend geringere Menge. Dann werden unter Argon Glasplatten in die Lösung getaucht. Anschließend werden die Platten an Luft bei 130 °C getrocknet und danach unter gleichzeitiger Einwirkung von Wasserdampf und Sauerstoff auf 400 °C erhitzt.
    [0015] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die geschilder- ten Ausführungsbeispiele. So braucht man nicht in jedem Fall von Substanzen in Form gelöster metallorganischer Verbindungen auszugehen; denkbar sind beispielsweise auch CVD-Verfahren, bei denen das zu verdampfende Material in einem festen oder gasförmigen Zustand vorliegt. Im übrigen finden die vorgeschlagenen Leitschichten nicht nur als Dünnschichtelektroden von Flüssigkristallanzeigen Verwendung, sondern bieten sich stets dort an, wo eine wirtschaftlich herstellbare Transparent-Elektrode benötigt wird.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Transparente Leitschicht, enthaltend ein Oxid eines Elements aus der dritten Gruppe des Periodensystems, d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß das Oxid eine Seltene Erde ist.
    2. Leitschicht nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß sie verschiedene Seltenen Erden enthält.
    3. Leitschicht nach Anspruch 1 oder 2, d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß sie außerdem noch ein Oxid eines Metalles aus der zweiten oder vierten Gruppe des Periodensystems enthält.
    4. Leitschicht nach Anspruch 3, d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß das Metall Cadmium, Zinn oder Germanium ist.
    5. Leitschicht nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g ek e nn z e i c hn e t , daß sie außerdem noch
    Aluminiumoxid, Galliumoxid oder Indiumoxid enthält.
    6. Verfahren zur Herstellung einer Leitschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a du r c h g e k e nn z e i c h n e t , daß man zunächst wenigstens von dem Seltenerdmetall und vorzugsweise von allen Metallen, die in der fertigen Leitschicht als Oxide vorliegen, eine metallorganische Verbindung herstellt, wobei die Verbindung des Seltenerdmetalls die allgemeine Formel
    Cp3Ln, Cp2LnR1, CpLnR1R2, LnR1R2R3 oder LnR1R2R3.Lm hat ( 1 ≤ m ≤ 3; Cp = C5H5; Ln = Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd,
    Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu; R1,R2,R3 = Alkyl,
    Aryl, Allyl, Amin, Alkoxid, Carboxylat, Cyano, Cl, Br,
    J, Organosilyl, Organogermyl, Organostannyl, wobei die Reste R 1,R2,R3 gleich oder unterschiedlich sein können;
    L = Tetrahydrofuran, Äther, Diglym, Amin, Organo-Phos- phin), daß man anschließend die metallorganische (n) Verbindung (en) in einem organischen Lösungsmittel löst und schließlich die so erhaltene Lösung auf ein Sub- strat aufbringt und durch Erhitzen die organischen Bestandteile der Lösung austreibt sowie das (die) Metall (e) in seine (ihre) Oxid (e) überführt.
    7.Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß dann, wenn in der fertigen Leitschicht auch ein Oxid von Aluminium, Gallium, Germanium, Indium oder Cadmium vorliegt und dieses Oxid aus einer anderen Verbindung entstanden ist, diese Verbindung die allgemeine Formel A1R1R2R3, GaR1R2R3, GeR1R2R3R4, InR1R2R3 bzw. CdR1R2 hat, mit R1,R2,R3,R4 = Alkyl, Aryl, Alköxid, Allyl, Amin, Carboxylat, CN, wobei die Reste R 1,R2,R3,R4 gleich oder unterschiedlich sein können.
    8. Verwendung einer Leitschicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 als Elektrode eines passiven elektro optischen Displays, insbesondere einer Flüssigkristallanzeige.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    JP6356303B2|2018-07-11|半導体装置
    JP5697723B2|2015-04-08|導電膜及び電極
    TWI570935B|2017-02-11|半導體裝置
    Minami et al.2000|Highly transparent and conductive rare earth-doped ZnO thin films prepared by magnetron sputtering
    KR101398332B1|2014-05-22|반도체 박막, 그의 제조 방법 및 박막 트랜지스터
    Zhang et al.2000|Indium tin oxide films prepared by radio frequency magnetron sputtering method at a low processing temperature
    Nayak et al.2008|Spin-coated Ga-doped ZnO transparent conducting thin films for organic light-emitting diodes
    EP0071865B1|1985-10-23|Glaskörper versehen mit einer Alkali-Diffusion verhindernden Siliziumoxidschicht
    Minami et al.1996|Preparation of transparent and conductive In2O3–ZnO films by radio frequency magnetron sputtering
    JP3996229B2|2007-10-24|アルカリ金属拡散バリヤー層
    JP3797317B2|2006-07-19|透明導電性薄膜用ターゲット、透明導電性薄膜およびその製造方法、ディスプレイ用電極材料、有機エレクトロルミネッセンス素子
    US6585871B1|2003-07-01|Method of film deposition on substrate surface and substrate produced by the method
    EP0035766B1|1988-11-02|Elektrochromer Spiegel
    EP0253713B1|1995-09-20|Elektrochromes Fensterglas mit variabler Transmission
    Minami1999|Transparent and conductive multicomponent oxide films prepared by magnetron sputtering
    US7442627B2|2008-10-28|Transparent conductive layer forming method, transparent conductive layer formed by the method, and material comprising the layer
    CN100576596C|2009-12-30|具有定向发光的机械柔韧的有机场致发光器件
    TWI478347B|2015-03-21|A thin film transistor, a thin film transistor substrate, and an image display device, and an image display device, and a semiconductor device
    TWI254080B|2006-05-01|Transparent conductive thin film, process for producing the same, sintered target for producing the same, and transparent, electroconductive substrate for display panel, and organic electroluminescence device
    CN100572325C|2009-12-23|氧化物烧结体、溅射靶材、透明导电性薄膜及其制造方法
    US6686489B2|2004-02-03|Metal organic precursors for transparent metal oxide thin films and method of making same
    CA2352522C|2004-12-07|Phosphor thin film and its fabrication process and el panel
    FI112555B|2003-12-15|Elektroluminoiva laite, menetelmä sen valmistamiseksi ja elektroluminoivien laitteiden järjestelmä
    TWI429775B|2014-03-11|Sputtering target, oxide semiconductor film and semiconductor device
    EP1929559B1|2015-07-15|Verfahren zum verhindern der sauerstoff- und feuchtigkeitsverschlechterung einer einrichtung und resultierende einrichtung
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0044326A1|1982-01-27|
    DE3001125A1|1981-07-16|
    EP0032397A1|1981-07-22|
    JPS56106221A|1981-08-24|
    US4370028A|1983-01-25|
    JPS56501902A|1981-12-24|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    GB1082308A|1964-01-20|1967-09-06|Atomic Energy Commission|Rare earth etc. suboxides|EP0184945A2|1984-12-13|1986-06-18|United Kingdom Atomic Energy Authority|Material für Raumfahrzeuge|DE2238429B2|1971-08-11|1976-01-08|Ing. C. Olivetti & C., S.P.A., Ivrea, Turin ||
    US3786486A|1971-08-11|1974-01-15|Olivetti & Co Spa|Multiplex driving circuit|
    US3728008A|1971-12-01|1973-04-17|Olivetti & Co Spa|Liquid crystal display|
    US3854793A|1972-06-27|1974-12-17|Bell Telephone Labor Inc|Liquid crystal cells|
    US3973057A|1975-03-07|1976-08-03|Rca Corporation|Method of preparing a liquid crystal display|
    JPS644162B2|1978-02-22|1989-01-24|Seiko Epson Corp||
    GB2026190B|1978-07-07|1982-11-10|Hitachi Ltd|Liquid crystal display device|
    US4261650A|1978-12-18|1981-04-14|International Business Machines Corporation|Method for producing uniform parallel alignment in liquid crystal cells|US4530857A|1983-05-13|1985-07-23|M&T Chemicals Inc.|Glass container hot end coating formulation and method of use|
    US4643531A|1984-02-15|1987-02-17|Canon Kabushiki Kaisha|Liquid crystal panel having an organic indium and/or organic zirconium orientation film|
    US4647156A|1984-04-12|1987-03-03|Casio Computer Co., Ltd.|Liquid crystal device|
    JPS6130994U|1984-07-28|1986-02-25|||
    NL8402498A|1984-08-14|1986-03-03|Philips Nv|Beeldweergeefcel.|
    US4752501A|1987-07-01|1988-06-21|General Motors Corporation|Method for forming patterned tin oxide thin film element|
    DE3925970A1|1989-08-05|1991-02-07|Hoechst Ag|Elektrisch leitfaehige polymere und ihre verwendung als orientierungsschicht in fluessigkristall-schalt- und -anzeigeelementen|
    DE4015869A1|1990-05-17|1991-11-21|Nokia Unterhaltungselektronik|Hochaufloesende passiv angesteuerte fluessigkristallanzeige|
    DE4141528C2|1991-12-17|1995-04-06|Nokia Unterhaltungselektronik|Flüssigkristallzelle mit Streifenelektroden und Orientierungsschichten|
    US5698262A|1996-05-06|1997-12-16|Libbey-Owens-Ford Co.|Method for forming tin oxide coating on glass|
    JP4138681B2|2003-03-06|2008-08-27|日東電工株式会社|ねじれ傾斜配向フィルムの製造方法|
    法律状态:
    1981-07-23| AK| Designated states|Designated state(s): JP US |
    1981-07-23| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): CH DE FR GB NL SE |
    1981-07-27| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1981900335 Country of ref document: EP |
    1982-01-27| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1981900335 Country of ref document: EP |
    1983-09-19| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1981900335 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]