JP2001126538A - 透明導電積層体 - Google Patents
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Abstract
く、さらに高分子基板の軟化点温度以下の温度に晒され
た後にも、成膜直後の比抵抗を維持するような透明導電
膜を有する透明導電性積層体を提供することにある。 【解決手段】 高分子基板上にインジウム(In)、錫
(Sn)、亜鉛(Zn)及び酸素原子(O)を主成分と
する透明導電膜が形成されてなる透明導電積層体であっ
て、InとSnの合計原子濃度に対するSn原子濃度が
0.01〜0.1の範囲であり、InとZnの合計原子
濃度に対するZnの原子濃度が0.01〜0.1の範囲
であり、かつSnとZnの原子濃度の合計に対するZn
の原子濃度の比が0.55より大きく1未満の範囲であ
ることを特徴とする透明導電積層体。
Description
透明導電積層体に関し、さらに詳しくは高分子基板の上
に抵抗値が低減され且つ高分子基板の軟化点温度以下の
温度にて熱処理を実施しても当該膜の抵抗値が変化しな
い透明導電膜を設けてなる透明導電積層体に関する。
部には、可視光線透過率が高く、低抵抗な電気特性を有
する透明導電膜が欠かせない。また、近年の携帯移動端
末の急激な小型化・軽量化に伴って、透明電極基板に
も、さらなる軽量な部材が要求されている。そのため、
基板材料としては、ガラスに比べてより軽量な透明高分
子基板材料にIn−Sn−Oを主成分とする膜(以下I
TO膜と記す)を積層した透明導電性フィルムが使用さ
れつつある。
に透明導電膜を形成するには、基板温度を高分子基板の
軟化点温度以下に制御する必要があり、ガラス基板上に
200℃以上もの高温をかけて形成したITO膜のよう
な電気特性を成膜直後から具現化することは、通常の量
産を鑑みた薄膜形成方法においては困難である。
かかる現在も室温程度の低温での低抵抗透明導電膜形成
の研究がなされている。
特開平06−318406号公報や特開平07−235
219号公報にあるようなIn−Zn−Oを主成分とす
る膜(以下IZO膜と記す)が提案されている。IZO
膜はITO膜と異なり、温度に対する構造等の変化が少
なく、さらに構造が非晶質であることより良好なエッチ
ング特性を有する透明導電膜としての用途展開がなされ
ている。
おいて形成されるITO膜の構造及び電気特性は、その
成膜温度に強く依存すると言われており、構造について
言及すると基板温度を室温に保って行った成膜では、結
晶質部と非晶質部が混合した状態、或は非晶質状態の膜
が形成される。そして、電気特性は低温で形成した膜は
成膜直後には抵抗値が著しく低減することはなく、一般
に5〜7×10-4Ω・cmの比抵抗を示す。一方、IZ
O膜は成膜直後から構造は非晶質であり、抵抗値は4.
5×10-4Ω・cm程度と比較的低い。しかし、さらに
抵抗値が低く且つ外来の刺激に対して抵抗値の変化が少
ない透明導電膜は知られていない。そのため、様々な材
料が選定されて、かかる今日においても飽くなき探求が
続けられている。
み、透明導電膜の抵抗値を成膜直後から低減し、さらに
熱処理を行っても低減された抵抗値を維持するような透
明導電膜の存在が望まれている。その一つの方策は、プ
ロセス温度を増加させ、250℃程度の温度で透明導電
膜を形成することである。しかし、高分子基板を用いる
場合には、そのような高い成膜温度を実現することは不
可能である。また、成膜直後の抵抗値が維持されるとい
うことは、熱履歴を与える工程を簡略化する上で効果的
である。
が低く、さらに高分子基板の軟化点温度以下の温度に晒
された後にも、成膜直後の比抵抗を維持するような透明
導電膜を高分子基板上に与えることを目的とするもので
ある。
子基板上に高分子基板の軟化点温度を超えない温度に
て、成膜直後から低抵抗で、且つ高分子基板の軟化点温
度を超えない温度における熱処理を実施しても抵抗値が
変化しないような透明導電膜並びにその製造方法を与え
ることを以下の方法にて実現した。
ウム(In)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)及び酸素原子
(O)を主成分とする透明導電膜が形成されてなる透明
導電積層体であって、InとSnの合計原子濃度に対す
るSn原子濃度が0.01〜0.1の範囲であり、In
とZnの合計原子濃度に対するZnの原子濃度が0.0
1〜0.1の範囲であり、かつSnとZnの原子濃度の
合計に対するZnの原子濃度の比が0.55より大きく
1未満の範囲であることを特徴とする透明導電積層体で
ある。
て順次説明していく。本発明の透明導電積層体は、高分
子基板上に透明導電膜が形成されてなる。
例えばポリエステル系高分子、ポリオレフィン系高分
子、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン2,6
ナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネイト、ポ
リエーテルスルホン、ポリアリレート等の単一成分の高
分子、或いは光学的機能または熱力学的機能を付与する
ために、これらの高分子に第二、第三成分を共重合し
た、共重合高分子を用いることができる。特に、光学用
途にはビスフェノール成分を有する透明性が良好なポリ
カーボネイトが好適である。かかるビスフェノール成分
としては、例えば、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)プロパン(ビスフェノールA)、1,1−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン(ビスフェ
ノールZ)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)
−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、9,9−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビ
ス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン
を挙げることができる。これらは2種類以上組み合わせ
てもよい。すなわちかかるポリカーボネイトは共重合ポ
リカーボネイトでもブレンドでもよい。さらに、新規機
能を発現させるために複数の高分子体をブレンドした高
分子を用いることもできる。さらには、多層の共押出し
高分子フィルムを用いることもできる。
0.4mmのものを使用することができるが、0.1〜
0.2mm程度が液晶等の光学用途としては視認性の観
点より望ましい。
のが好ましく、リターデーデョンが20nm以下、好ま
しくは10nm以下のものが好適である。
ウムを主体とし、酸化錫と酸化亜鉛が添加されたものか
らなり、InとSnの原子濃度の和に対するSnの原子
濃度の比が0.01〜0.1の範囲にあり、InとZn
の原子濃度の和に対するZnの原子濃度の比が0,01
〜0.1の範囲にあり、SnとZnの原子濃度の和に対
するZnの原子濃度の比が、0.55より大きく1未満
の範囲に入るものであり、0.6〜0.9の範囲に入る
ことが望ましい。SnとZnの原子濃度の和に対するZ
nの原子濃度の比が0.55未満の場合、熱処理後に抵
抗値が増大し、本目的を逸脱してしまう。一方、1の場
合、Znの濃度が高くなりすぎることによって、酸・ア
ルカリ薬品に対する耐性が悪くなる。SnとZnの原子
濃度の和に対するZnの原子濃度の比は、好ましくは、
0.55から0.9の範囲である。
ば、DCマグネトロンスパッタリング法、RFマグネト
ロンスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空
蒸着法、パルスレーザーデポジション法、これらを複合
した形成法等を用いることができるが、大面積に対して
均一な膜厚の透明導電膜を形成することを鑑みると、D
Cマグネトロンスパッタリング法が望ましい。
の製膜方法において、本発明では、透明導電膜を製膜す
る直前の真空槽の圧力を1.3×10-4Pa以下とし、次
いで不活性ガス及び酸素を導入する製造方法にて形成す
ることができる。このとき不活性ガスとしてはHe、N
e、Ar、Kr、Xeを用いることができ、原子量の大
きな不活性ガスほど形成される膜へのダメージが少なく
比抵抗が低減されると言われているが、コスト面から考
えてArが望ましい。
は1.3×10-4Pa以下が、真空槽中に残留し、且つ透
明導電膜の特性に影響を与えることが懸念される分子種
の影響を低減できるので望ましい。より望ましくは、4
×10-5Pa以下、より望ましくは2×10-5Pa以下で
ある。また、膜中の酸素量を調整するために分圧に換算
して1×10-4〜1.3×10-2Pa台の酸素を添加し
ても構わない。さらに、酸素の他にO3、N2、N2O、
NH3等を用いることができる。
直前の真空槽中の水の分圧を1.3×10-4Pa以下と
し、次いで不活性ガス及び酸素を導入する製造方法にて
形成することができる。より望ましくは、4×10-5P
a以下、より望ましくは2×10-5Pa以下に水分圧を
制御することが望ましい。水分圧を決定するときには、
差動排気型のインプロセスモニターを用いても良い。ま
たはダイナミックレンジが広く、0.1Pa程度の圧力
下においても計測が可能な四重極質量分析計を用いても
良い。しかし、真空度が1.3×10-5Pa程度から、そ
れより高い場合には、真空度と水分圧は等しいと考える
ことができる。よって、水分圧は真空計の示す圧力で代
表することができる。従って、真空計の値を水分圧と考
えることもできる。
−Sn−Zn−Oを主成分とする焼結ターゲットを用い
ることが望ましいが、In−Sn−Znを主成分とする
合金ターゲットを用いても構わない。
る透明導電膜は、成膜直後から比抵抗が2.5×10-4
〜4.5×10-4Ω・cmと抵抗が小さく、この膜をつ
いで高分子基板のガラス転移温度を超えない温度にて熱
処理を実施しても、比抵抗は2.5×10-4〜4.5×
10-4Ω・cmとほとんど変化しない膜のままである。
これは、抵抗値の低減が、添加しているSnによっても
たらされ、同時に添加しているZnが膜の構造について
支配的であるために実現できたものであると推察してい
る。即ち、高分子基板の軟化点温度程度の温度範囲にて
構造が変化し難いというZnの効果と、抵抗値の低減に
効果があるSnの効果とを上手く協調させることによ
り、このような低比抵抗で抵抗変化の少ない透明導電膜
が具現化できている。
透明導電膜の膜厚は100〜2800Åが好ましい。透
明導電膜の膜厚は、用途によって決定される。しかし、
可撓性が悪化するため、3000Å以上の透明導電膜を
有することは望ましくない。また、100Å未満の膜厚
では、透明導電膜としての機能が著しく悪化するため、
100Å未満の膜厚は望ましくない。よって、透明導電
膜の用途に応じて100〜2800Åの膜厚にすること
が望ましい。
導電膜との密着性の向上、高分子基板の耐久性の向上或
いは、高分子基板のガスバリア能を向上させるために、
高分子基板の片面或いは両面に、少なくとも一層以上か
らなるコーティング層を有していても構わない。このコ
ーティング層は、無機物または有機物またはそれらの複
合材料からなり、その膜厚は好ましくは0.01〜20
μmである。より望ましくは、10mm程度に抑制され
ることが望ましい。コーティング層の形成にはコーター
を用いた塗布法や、スプレー法、スピンコート法、イン
ラインコート法等が用いられることが多いが、この限り
ではない。また、スパッタ法、蒸着法といった、Phy
sical Vapor Deposition(以下
PVD)、或はChemical Vapor Dep
osition(以下CVD)の手法が用いられても構
わない。コーティング層としては、アクリル系樹脂、ウ
レタン系樹脂、UV硬化系樹脂、エポキシ系樹脂等の樹
脂成分やこれらとアルミナ、シリカ、マイカ等の無機粒
子の混合物が使われても良い。或いは、高分子基板を二
層以上の共押し出しによりコーティング層の機能を持た
せても構わない。PVD、CVDの手法では、酸化マグ
ネシウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化カルシウ
ム、酸化バリウム、酸化錫、酸化インジウム、酸化タン
タル、酸化チタン、酸化亜鉛等の酸化物や、窒化珪素、
窒化チタン、窒化タンタル等の窒化物、並びに弗化マグ
ネシウム、弗化カルシウム等の弗化物を単独或は混合物
として形成して用いることができる。このようなコーテ
ィング層を有する高分子基板は、光学特性としてレター
デーションが低く、尚且つ透過率が高いことが望まし
い。
2.5×10-4〜4.5×10-4Ω・cmと抵抗が小さ
く、この膜をついで高分子基板のガラス転移温度を超え
ない温度にて熱処理を実施しても、比抵抗は2.5×1
0-4〜4.5×10-4Ω・cmとほとんど変化しない膜
のままである。これは、抵抗値の低減が、添加している
Snによってもたらされ、同時に添加しているZnが膜
の構造について支配的であるために実現できたものであ
ると推察している。即ち、高分子基板の軟化点温度程度
の温度範囲にて構造が変化し難いというZnの効果と、
抵抗値の低減に効果があるSnの効果とを上手く協調さ
せることにより、このような低比抵抗で抵抗変化の少な
い透明導電膜が具現化できている。
過率は良好で、SnとZnの原子濃度の和に対するZn
の原子濃度の比が0.55より大きく1未満の範囲の組
成では、成膜直後には80〜88%の範囲であるが、こ
の膜を高分子基板のガラス転移温度を超えない温度にて
熱処理を実施しても、全光線透過率は80〜88%であ
り、成膜直後と大きく異ならず、透明性が良好である。
菱化学製のLoresta MPMCP−T350を用
いて測定した。透明導電膜の膜厚は、ガラス上へ成膜し
た当該膜の段差をSloan社製のDektakを用い
て測定し、スパッタレートを求めこれから逆算した。
膜の他の基本的な物理量の一つである全光線透過率及び
当該膜の構造に関する知見を与えるX線回折についても
併せて検討をおこなっている。全光線透過率はNIPP
ON DENSHOKU社製300Aを用いて、高分子
基板と透明導電膜を分離すること無く測定した。X線回
折は、理学電機RU−300を用いて集中法にて測定し
た。また、アルカリ性のNaOH水溶液(3.5%)に
て、アルカリ耐性についても評価した。
限されるものではない。
-5Paとした後、反応ガスとして酸素を導入し、さらに
不活性ガスとしてArを導入し全圧を0.4Paとし
た。四重極質量分析計にて測定した不活性ガスを導入す
る前の水分圧は、真空槽の背圧とほぼ等しかった。酸素
分圧は1.5×10-3Paであった。
ットに1W/cm2の電力密度でDCマグネトロンスパ
ッタリング法により、基板温度20℃のポリカーボネイ
ト基板上に、厚さ130nmの透明導電膜を成膜した。
InとZnの合計原子濃度に対するZnの原子濃度の比
は0.073であり、InとSnの合計原子濃度に対す
るSnの原子濃度の比は0.043であった。SnとZ
nの原子濃度の合計に対するZnの原子濃度の比は0.
63であった。
計にて測定したところ2.7×10 -4Ω・cmであっ
た。全光線透過率は86%であった。
度未満の温度である130℃で240分間熱処理を行い
比抵抗を四端子抵抗計にて測定したところ2.8×10
-4Ω・cmであった。全光線透過率は85%であった。
アルカリ耐性も良好であった。
じとし、反応ガスとして酸素を導入し、さらに不活性ガ
スとしてArを導入し全圧を0.4Paとした。四重極
質量分析計にて測定した不活性ガスを導入する前の水分
圧は、真空槽の背圧とほぼ等しかった。酸素分圧は1.
5×10-3Paであった。
ットに1W/cm2の電力密度でDCマグネトロンスパ
ッタリング法により、基板温度20℃のポリカーボネイ
ト基板上に、厚さ130nmの透明導電膜を成膜した。
InとZnの合計原子濃度に対するZnの原子濃度の比
は0.092であり、InとSnの合計原子濃度に対す
るSnの原子濃度の比は0.021であった。SnとZ
nの原子濃度の合計に対するZnの原子濃度の比は0.
81であった。
計にて測定したところ2.7×10 -4Ω・cmであっ
た。全光線透過率は87%であった。
度未満の温度である130℃で240分間熱処理を行い
比抵抗を四端子抵抗計にて測定したところ2.6×10
-4Ω・cmであった。全光線透過率は87%であった。
アルカリ耐性も良好であった。
じとし、反応ガスとして酸素を導入し、さらに不活性ガ
スとしてArを導入し全圧を0.4Paとした。四重極
質量分析計にて測定した不活性ガスを導入する前の水分
圧は、真空槽の背圧とほぼ等しかった。酸素分圧は1.
5×10-3Paであった。
ットに1W/cm2の電力密度でDCマグネトロンスパ
ッタリング法により、両面に4mmの厚みのシリコン系
ポリマーからなる有機コーティング層を1層形成したポ
リカーボネイト基板上へ、基板温度20℃とし、厚さ1
30nmの透明導電膜を成膜した。InとZnの合計原
子濃度に対するZnの原子濃度の比は0.092であ
り、InとSnの合計原子濃度に対するSnの原子濃度
の比は0.021であった。SnとZnの原子濃度の合
計に対するZnの原子濃度の比は0.81であった。
計にて測定したところ2.8×10 -4Ω・cmであっ
た。全光線透過率は87%であった。
度未満の温度である130℃で240分間熱処理を行い
比抵抗を四端子抵抗計にて測定したところ2.7×10
-4Ω・cmであった。全光線透過率は87%であった。
アルカリ耐性も良好であった。
じとし、反応ガスとして酸素を導入し、さらに不活性ガ
スとしてArを導入し全圧を0.4Paとした。四重極
質量分析計にて測定した不活性ガスを導入する前の水分
圧は、真空槽の背圧とほぼ等しかった。酸素分圧は2.
7×10-3Paであった。
ットに1W/cm2の電力密度でDCマグネトロンスパ
ッタリング法により、基板温度20℃のポリカーボネイ
ト基板上に、厚さ130nmの透明導電膜を成膜した。
InとZnの合計原子濃度に対するZnの原子濃度の比
は0.059であり、InとSnの合計原子濃度に対す
るSnの原子濃度の比は0.059であった。SnとZ
nの原子濃度の合計に対するZnの原子濃度の比は0.
50であった。
にて測定したところ、3.0×10 -4Ω・cmであっ
た。全光線透過率は85%であった。
度未満の温度である130℃で240分間熱処理を行い
比抵抗を四端子抵抗計にて測定したところ、2.5×1
0-3Ω・cmであった。全光線透過率は85%であっ
た。透過率は良好であるものの、熱処理をすることで比
抵抗が約1桁増加し、抵抗値が変化し難いという目的を
逸脱してしまった。
じとし、反応ガスとして酸素を導入し、さらに不活性ガ
スとしてArを導入し全圧を0.4Paとした。四重極
質量分析計にて測定した不活性ガスを導入する前の水分
圧は、真空槽の背圧とほぼ等しかった。酸素分圧は2.
7×10-3Paであった。
1W/cm2の電力密度でDCマグネトロンスパッタリ
ング法により、基板温度20℃のポリカーボネイト基板
上に、厚さ130nmの透明導電膜を成膜した。
0-4Ω・cmであり、全光線透過率は87%であった。
下とした130℃の恒温層中で240分熱処理を行っ
た。その結果、比抵抗は3.1×10-4Ω・cmとな
り、全光線透過率は87%であった。実用上問題のない
レベルではあるものの、上記実施例の膜に比較すると若
干アルカリ耐性が悪くなっていた。
高分子基板上に低温でDCマグネトロンスパッタによって
In−Sn−Zn−Oを主成分とする透明導電膜を形成
することで、成膜直後から比抵抗が小さく、透過率が高
く、さらに高分子基板の軟化点を超えない温度にて熱処
理を実施しても、比抵抗及び透過率が変化が小さい安定
かつアルカリ耐性も高い透明導電積層体を得ることがで
きる。したがって高分子基板上に製膜後加熱処理を行う
必要があった従来のITO膜に比べ、その加熱処理工程
を必要としないので、生産性の点においても優れてい
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 高分子基板上にインジウム(In)、錫
(Sn)、亜鉛(Zn)及び酸素原子(O)を主成分と
する透明導電膜が形成されてなる透明導電積層体であっ
て、InとSnの合計原子濃度に対するSn原子濃度が
0.01〜0.1の範囲であり、InとZnの合計原子
濃度に対するZnの原子濃度が0.01〜0.1の範囲
であり、かつSnとZnの原子濃度の合計に対するZn
の原子濃度の比が0.55より大きく1未満の範囲であ
ることを特徴とする透明導電積層体。 - 【請求項2】 透明導電膜の比抵抗が2.5×10-4〜
4.5×10-4Ω・cmであることを特徴とする請求項
1に記載の透明導電積層体。 - 【請求項3】 透明導電膜の膜厚が100〜2800Å
であることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載
の透明導電積層体。 - 【請求項4】 高分子基板の厚さが0.01〜0.4m
mであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
載の透明導電積層体。
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|---|---|---|---|
| JP30526099A JP4567127B2 (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 透明導電積層体 |
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|---|---|---|---|
| JP30526099A JP4567127B2 (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 透明導電積層体 |
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|---|---|
| JP2001126538A true JP2001126538A (ja) | 2001-05-11 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2008013653A (ja) * | 2006-07-05 | 2008-01-24 | Nissha Printing Co Ltd | 透明導電膜形成用インキとその製造方法 |
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-
1999
- 1999-10-27 JP JP30526099A patent/JP4567127B2/ja not_active Expired - Fee Related
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