CN103339689A - 透明导电性薄膜 - Google Patents

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Abstract

[课题]使用薄膜基材时，以以往的铟锡氧化物的3层膜的构成，铟锡氧化物不能结晶化、或结晶化非常耗费时间。[解决手段]本发明的透明导电性薄膜10具备：具有2个主面的薄膜基材11、和形成于薄膜基材11的一个主面的透明导电膜12。透明导电膜12为从薄膜基材11侧起依次层叠有第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14、第三铟锡氧化物层15的3层膜。第一铟锡氧化物层13的氧化锡含量比第二铟锡氧化物层14的氧化锡含量少。第三铟锡氧化物层15的氧化锡含量比第二铟锡氧化物层14的氧化锡含量少。

Description

透明导电性薄膜
技术领域
本发明涉及使用了铟锡氧化物（Indium Tin Oxide：ITO）膜的透明导电性薄膜。
背景技术
已知有在玻璃基板上具有铟锡氧化物（Indium Tin Oxide：ITO）的3层膜的透明电极板（例如专利文献1：日本特开平8-43840）。专利文献1的透明电极板中，第1层和第3层的铟锡氧化物的氧化锡（SnO2）含量比第2层的铟锡氧化物的氧化锡含量多。由此可以降低透明电极板的表面电阻值。
由于铟锡氧化物的溅射膜为非晶质，在刚成膜的状态（as deposition）下表面电阻值高。为了降低表面电阻值，需要对铟锡氧化物进行加热处理（结晶化处理）从而使其结晶化。专利文献1中，结晶化处理的温度和时间为例如200℃、60分钟。
但是，使用薄膜基材代替玻璃基板时，薄膜基材的耐热性低，因此无法在像玻璃基板时那样的高温度（200℃左右）下进行结晶化处理。因此，使用薄膜基材时，存在以以往的铟锡氧化物的3层膜的构成不能进行铟锡氧化物的结晶化处理、或者结晶化处理非常耗费时间的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-43840号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于，对在薄膜基材上形成有铟锡氧化物膜的透明导电性薄膜，在薄膜基材的耐热温度以下的低温（例如140℃）下，在短时间（例如60分钟）内进行铟锡氧化物的结晶化处理，使表面电阻值降低（例如为200Ω/□以下）。
用于解决问题的方案
（1）本发明的透明导电性薄膜具备：具有2个主面的薄膜基材、和形成于薄膜基材的一个主面的透明导电膜。透明导电膜为从薄膜基材侧起依次层叠有第一铟锡氧化物层、第二铟锡氧化物层和第三铟锡氧化物层的3层膜。第一铟锡氧化物层的氧化锡含量比第二铟锡氧化物层的氧化锡含量少。第三铟锡氧化物层的氧化锡含量比第二铟锡氧化物层氧化锡含量少。
（2）本发明的透明导电性薄膜中，第一铟锡氧化物层的厚度比第二铟锡氧化物层的厚度薄。第三铟锡氧化物层的厚度比第二铟锡氧化物层的厚度薄。
（3）本发明的透明导电性薄膜中，第一铟锡氧化物层的氧化锡的含量为1重量%～5重量%。第二铟锡氧化物层的氧化锡的含量为6重量%～15重量%。第三铟锡氧化物层的氧化锡的含量为1重量%～5重量%。
（4）本发明的透明导电性薄膜中，第二铟锡氧化物层的氧化锡的含量与第一铟锡氧化物层的氧化锡的含量之差为3重量%～10重量%。第二铟锡氧化物层的氧化锡的含量与第三铟锡氧化物层的氧化锡的含量之差为3重量%～10重量%。
（5）本发明的透明导电性薄膜中，第一铟锡氧化物层的厚度为1nm～10nm。第二铟锡氧化物层的厚度超过10nm且为30nm以下。第三铟锡氧化物层的厚度为1nm～10nm。
（6）本发明的透明导电性薄膜中，第二铟锡氧化物层的厚度与第一铟锡氧化物层的厚度之差为2nm～20nm。第二铟锡氧化物层的厚度与第三铟锡氧化物层的厚度之差为2nm～20nm。
（7）本发明的透明导电性薄膜中，透明导电膜的第一铟锡氧化物层、第二铟锡氧化物层和第三铟锡氧化物层分别为通过对铟锡氧化物的非晶质层进行加热处理使其结晶化而成的结晶质层。
（8）本发明的透明导电性薄膜中，透明导电膜的厚度（第一铟锡氧化物层的厚度+第二铟锡氧化物层的厚度+第三铟锡氧化物层的厚度）为14nm～50nm。
（9）本发明的透明导电性薄膜中，薄膜基材的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚环烯烃或聚碳酸酯。
（10）本发明的透明导电性薄膜中，薄膜基材的厚度为10μm～200μm。
发明的效果
根据本发明，对在薄膜基材上形成有铟锡氧化物膜的透明导电性薄膜，可以在低温（例如结晶化温度为140℃）下、在短时间（例如结晶化时间为60分钟）内进行铟锡氧化物的结晶化处理，使表面电阻值降低（例如为200Ω/□以下）。
附图说明
图1为本发明的透明导电性薄膜的截面示意图。
具体实施方式
[本发明的透明导电性薄膜]
如图1所示，本发明的透明导电性薄膜10具备：具有2个主面的薄膜基材11、和形成于薄膜基材11的一个主面的透明导电膜12。透明导电膜12为从薄膜基材11侧起依次层叠有第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14和第三铟锡氧化物层15的3层膜。
本发明所使用的第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14和第三铟锡氧化物层15分别为在氧化铟（In2O3）中掺杂氧化锡（SnO2）而成的化合物层。本发明所使用的透明导电膜12中，第一铟锡氧化物层13的氧化锡含量比第二铟锡氧化物层14的氧化锡含量少。另外，第三铟锡氧化物层15的氧化锡含量比第二铟锡氧化物层14的氧化锡含量少。
对于本发明的透明导电性薄膜10，可以通过例如140℃、60分钟这样的低温·短时间的加热处理（结晶化处理）来使表面电阻值达到200Ω/□以下。进而还可使表面电阻值降低至100Ω/□～150Ω/□。
本发明的透明导电性薄膜10在用于投影型电容式触摸面板时，透明导电性薄膜10的透明导电膜12优选被图案化。在薄膜基材11上以埋设透明导电膜12的图案的方式设置有粘合剂层。通过采用这样的构成，多点触摸输入的检测成为可能，可以调节介电常数，提高检测性能。
[薄膜基材]
本发明所使用的薄膜基材11优选为透明性和耐热性优异的薄膜，只要是具备这样的性能的薄膜即可，对材质没有限定。从制作品质良好的透明导电膜12的观点出发，薄膜基材11的厚度优选为10μm～200μm，更优选为20μm～50μm。薄膜基材11的材料优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚环烯烃或聚碳酸酯。薄膜基材11也可以在其表面具备易粘接层、硬涂层。
[透明导电膜]
本发明所使用的透明导电膜12为从薄膜基材11侧起依次层叠有第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14和第三铟锡氧化物层15的3层膜。本发明所使用的第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14、第三铟锡氧化物层15分别为在氧化铟（In2O3）中掺杂氧化锡（SnO2）而成的化合物层。
第一铟锡氧化物层13的氧化锡含量比第二铟锡氧化物层14的氧化锡含量少。另外，第三铟锡氧化物层15的氧化锡含量比第二铟锡氧化物层14的氧化锡含量少。
本发明所使用的透明导电膜12的第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14、第三铟锡氧化物层15分别代表性地为通过对铟锡氧化物的非晶质层进行加热处理（结晶化处理）使其结晶化（多晶）而成的结晶质层。
本发明所使用的透明导电膜12的厚度（第一铟锡氧化物层13的厚度+第二铟锡氧化物层14的厚度+第三铟锡氧化物层15的厚度）优选为14nm～50nm，进一步优选为18nm～41nm。
通常，铟锡氧化物层有氧化锡的含量越多，表面电阻值越低，但另一面，结晶化温度变高、结晶化时间变长的倾向。但本发明的透明导电性薄膜10为氧化锡的含量多的第二铟锡氧化物层14被氧化锡的含量少的第一铟锡氧化物层13和氧化锡的含量少的第三铟锡氧化物层15夹着的结构。由于第一铟锡氧化物层13和第三铟锡氧化物层15的氧化锡的含量少，因此结晶化温度低且结晶化时间短。由于第二铟锡氧化物层14的氧化锡的含量多，因此单独而言结晶化温度高且结晶化时间长。但是第二铟锡氧化物层14被结晶化温度低且结晶化时间短的第一铟锡氧化物层13和第三铟锡氧化物层15夹着而层叠。因此，第二铟锡氧化物层14受到第一铟锡氧化物层13和第三铟锡氧化物层15的影响，与单独时相比，结晶化温度变低且结晶化时间变短。由此，对于本发明的透明导电性薄膜10，可以降低第二铟锡氧化物层14的结晶化温度，缩短结晶化时间。
详细而言，通过在薄膜基材11侧设置氧化锡的含量少的第一铟锡氧化物层13，在成膜过程（溅射）中可以防止产生自薄膜基材11的挥发成分妨碍透明导电膜12的结晶化（氧化锡的含量少则不易发生因挥发成分导致的结晶化的阻碍）。另外，通过在与空气接触的一侧设置氧化锡的含量少的第三铟锡氧化物层15，可以缩短直到透明导电膜12开始结晶化为止的时间（氧化锡的含量少则易结晶化）。其结果，促进了包含第二铟锡氧化物层14的透明导电膜12整体的结晶化，通过低温、短时间的结晶化处理，可以使表面电阻值降低。
氧化锡的含量（重量%）用｛氧化锡的重量/（氧化铟的重量+氧化锡的重量）｝×100（%）来表示。第一铟锡氧化物层13的氧化锡的含量优选为1重量%～5重量%，更优选为2重量%～4重量%。第二铟锡氧化物层14的氧化锡的含量优选为6重量%～15重量%，更优选为8重量%～12重量%。第三铟锡氧化物层15的氧化锡的含量优选为1重量%～5重量%，更优选为2重量%～4重量%。
第一铟锡氧化物层13的氧化锡的含量与第三铟锡氧化物层15的氧化锡的含量可以相同也可以不同。第二铟锡氧化物层14的氧化锡的含量与第一铟锡氧化物层13的氧化锡的含量之差优选为3重量%～10重量%，更优选为5重量%～8重量%。第二铟锡氧化物层14的氧化锡的含量与第三铟锡氧化物层15的氧化锡的含量之差优选为3重量%～10重量%，更优选为5重量%～8重量%。
第一铟锡氧化物层13的厚度优选为1nm～10nm，更优选为1.5nm～8nm。第一铟锡氧化物层13的厚度优选比第二铟锡氧化物层14的厚度薄。第二铟锡氧化物层14的厚度优选超过10nm且为30nm以下，进一步优选为12nm～30nm，更优选为15nm～25nm。第二铟锡氧化物层14的厚度优选比第一铟锡氧化物层13的厚度和第三铟锡氧化物层15的厚度厚。第三铟锡氧化物层15的厚度优选为1nm～10nm，更优选为1.5nm～8nm。第三铟锡氧化物层15的厚度优选比第二铟锡氧化物层14的厚度薄。
第一铟锡氧化物层13的厚度与第三铟锡氧化物层15的厚度可以相同也可以不同。第二铟锡氧化物层14的厚度与第一铟锡氧化物层13的厚度之差优选为2nm～20nm，进一步优选为5nm～20nm，更优选为10nm～17nm。第二铟锡氧化物层14的厚度与第三铟锡氧化物层15的厚度之差优选为2nm～20nm，进一步优选为5nm～20nm，更优选为10nm～17nm。
通过使第一铟锡氧化物层13的氧化锡的含量与厚度、第二铟锡氧化物层14的氧化锡的含量与厚度、第三铟锡氧化物层15的氧化锡的含量与厚度满足上述范围以及上述差，可以更加促进透明导电膜12的结晶化，通过更低温、更短时间的加热处理来使表面电阻值降低。
[制造方法]
对本发明的透明导电性薄膜10的制造方法的一个例子进行说明。首先，将500m～5000m卷的长条薄膜基材11的卷放入溅射装置。一边以一定速度将薄膜基材11的卷退卷，一边利用溅射法在薄膜基材11的单面连续地形成第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14、第三铟锡氧化物层15。
在溅射法中，使在低压气体（例如低压氩气气体）中产生的等离子体中的阳离子轰击铟锡氧化物的烧结体靶材（负电极），使自烧结体靶材表面飞散的物质附着在薄膜基材11上。此时，在溅射装置内，通过设置至少3个氧化锡的含量不同的铟锡氧化物的烧结体靶材，可以连续地形成3层的铟锡氧化物层（第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14、第三铟锡氧化物层15）。溅射后（热处理前）的第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14、第三铟锡氧化物层15均为非晶质层。
将形成有3层的铟锡氧化物层（第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14、第三铟锡氧化物层15）的长条薄膜基材11暂时卷绕成卷。
一边将长条薄膜基材11的卷退卷，一边将其连续地输送至加热烘箱内，对3层的铟锡氧化物层（第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14、第三铟锡氧化物层15）进行加热处理。加热温度（结晶化温度）优选为140℃～170℃，加热时间（结晶化时间）优选为30分钟～60分钟。通过加热处理，第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14、第三铟锡氧化物层15由非晶质变化为结晶质。
由此得到具有从薄膜基材11侧起依次层叠有第一铟锡氧化物层13、第二铟锡氧化物层14、第三铟锡氧化物层15的透明导电膜12的长条透明导电性薄膜10。
实施例
[实施例1]
准备在厚度23μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上形成有包含三聚氰胺树脂的热固性树脂的底涂层（厚度30nm）的长条薄膜基材的卷。将该长条薄膜基材的卷设置于由80体积%氩气与20体积%氧气构成的气压0.4Pa的气氛的溅射装置中。
一边以一定速度将长条薄膜基材的卷退卷，一边在基材薄膜的单侧表面依次形成第一铟锡氧化物的非晶质层（氧化锡的含量为3.3重量%、厚度为5.2nm）、第二铟锡氧化物的非晶质层（氧化锡的含量为10重量%、厚度为15.6nm）、第三铟锡氧化物的非晶质层（氧化锡的含量为3.3重量%、厚度为5.2nm），形成总厚度为26nm的透明导电膜。
将形成有由3层的铟锡氧化物的非晶质层构成的透明导电膜的长条薄膜基材暂时卷绕成卷。一边将该卷退卷，一边将其连续地输送至140℃的加热烘箱内进行加热处理（结晶化处理）。
其结果，得到在长条薄膜基材上具有透明导电膜的透明导电性薄膜。透明导电膜为从薄膜基材侧起依次层叠有第一铟锡氧化物层（结晶质层）、第二铟锡氧化物层（结晶质层）和第三铟锡氧化物层（结晶质层）的3层膜。第一铟锡氧化物层的氧化锡的重量%、厚度与加热处理前相同。第二铟锡氧化物层的氧化锡的重量%、厚度与加热处理前相同。第三铟锡氧化物层的氧化锡的重量%、厚度与加热处理前相同。将得到的透明导电性薄膜的表面电阻值和结晶化时间示于表1。
[实施例2]
使第一铟锡氧化物的非晶质层的厚度为6.5nm、第二铟锡氧化物的非晶质层的厚度为13nm、第三铟锡氧化物的非晶质层的厚度为6.5nm。除此以外，通过与实施例1相同的方法制作透明导电性薄膜。将得到的透明导电性薄膜的表面电阻值和结晶化时间示于表1。
[实施例3]
使第一铟锡氧化物的非晶质层的厚度为7.8nm、第二铟锡氧化物的非晶质层的厚度为10.4m、第三铟锡氧化物的非晶质层的厚度为7.8nm。除此以外，通过与实施例1相同的方法制作透明导电性薄膜。将得到的透明导电性薄膜的表面电阻值和结晶化时间示于表1。
[比较例1]
使第一铟锡氧化物的非晶质层的氧化锡的含量为10重量%、厚度为5.2nm。使第二铟锡氧化物的非晶质层的氧化锡的含量为3.3重量%、厚度为15.6nm。使第三铟锡氧化物的非晶质层的氧化锡的含量为10重量%、厚度为5.2nm。透明导电膜的总厚度为26nm，与实施例1相同。除了上述以外，通过与实施例1相同的方法制作透明导电性薄膜。将得到的透明导电性薄膜的表面电阻值示于表1。比较例1的透明导电膜未结晶化。
[比较例2]
将透明导电膜由3层变为2层。使第一铟锡氧化物的非晶质层(与薄膜基材接触的层)的氧化锡的含量为3.3重量%、厚度为15.6nm。使第二铟锡氧化物的非晶质层(与空气接触的层)的氧化锡的含量为10重量%、厚度为10.4nm。透明导电膜的总厚度为26nm，与实施例1相同。除了上述以外，通过与实施例1相同的方法制作透明导电性薄膜。将得到的透明导电性薄膜的表面电阻值和结晶化时间示于表1。
[比较例3]
将透明导电膜由3层变为1层。使铟锡氧化物的非晶质层的氧化锡的含量为10重量%、厚度为26nm。透明导电膜的厚度为26nm，与实施例1相同。除了上述以外，通过与实施例1相同的方法制作透明导电性薄膜。将得到的透明导电性薄膜的表面电阻值示于表1。比较例3的透明导电膜未结晶化。
[比较例4]
将透明导电膜由3层变为1层。使铟锡氧化物的非晶质层的氧化锡的含量为3.3重量%、厚度为26nm。透明导电膜的厚度为26nm，与实施例1相同。除了上述以外，通过与实施例1相同的方法制作透明导电性薄膜。将得到的透明导电性薄膜的表面电阻值和结晶化时间示于表1。
[表1]
Figure BDA00003559540400101
对于氧化锡含量和膜厚，透明导电膜为3层膜时，显示从薄膜基材侧起第1层/第2层/第3层的数值，透明导电膜为2层膜时，显示从薄膜基材侧起第1层/第2层的数值。
[评价]
如表1所示，在本发明的透明导电性薄膜的实施例1～3中，第一铟锡氧化物层的氧化锡的含量比第二铟锡氧化物层的氧化锡的含量少。另外，第三铟锡氧化物层的氧化锡的含量比第二铟锡氧化物层的氧化锡含量少。进而，第一铟锡氧化物层的厚度比第二铟锡氧化物层的厚度薄。另外，第三铟锡氧化物层的厚度比第二铟锡氧化物层的厚度薄。通过这些的综合的效果，本发明的透明导电性薄膜即使通过低温的结晶化处理也可以在短时间内使表面电阻值降低。
[测定方法]
[表面电阻值]
使用通常的4探针法测定表面电阻值。
[结晶化时间]
将表面电阻值基本变恒定的时间设为结晶化时间。
[氧化锡的含量]
将设置于溅射装置中的铟锡氧化物的烧结体靶材的氧化锡含量作为铟锡氧化物层的氧化锡含量。
[膜厚]
使用透射型电子显微镜（日立制作所制H-7650）观察铟锡氧化物层的截面，测定铟锡氧化物层的膜厚。
产业上的可利用性
对本发明的透明导电性薄膜的用途没有限制，适用于投影型的电容式触摸面板。

Claims (10)

1.一种透明导电性薄膜，其特征在于，其具备：具有2个主面的薄膜基材、和形成于所述薄膜基材的一个主面的透明导电膜；
所述透明导电膜为从所述薄膜基材侧起依次层叠有第一铟锡氧化物层、第二铟锡氧化物层和第三铟锡氧化物层的3层膜，
所述第一铟锡氧化物层的氧化锡含量比所述第二铟锡氧化物层的氧化锡含量少，
所述第三铟锡氧化物层的氧化锡含量比所述第二铟锡氧化物层的氧化锡含量少。
2.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述第一铟锡氧化物层的厚度比所述第二铟锡氧化物层的厚度薄，所述第三铟锡氧化物层的厚度比所述第二铟锡氧化物层的厚度薄。
3.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述第一铟锡氧化物层的氧化锡的含量为1重量%～5重量%，
所述第二铟锡氧化物层的氧化锡的含量为6重量%～15重量%，
所述第三铟锡氧化物层的氧化锡的含量为1重量%～5重量%。
4.根据权利要求3所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述第二铟锡氧化物层的氧化锡的含量与所述第一铟锡氧化物层的氧化锡的含量之差为3重量%～10重量%，
所述第二铟锡氧化物层的氧化锡的含量与所述第三铟锡氧化物层的氧化锡的含量之差为3重量%～10重量%。
5.根据权利要求2所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述第一铟锡氧化物层的厚度为1nm～10nm，所述第二铟锡氧化物层的厚度超过10nm且为30nm以下，所述第三铟锡氧化物层的厚度为1nm～10nm。
6.根据权利要求5所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述第二铟锡氧化物层的厚度与所述第一铟锡氧化物层的厚度之差为2nm～20nm，
所述第二铟锡氧化物层的厚度与所述第三铟锡氧化物层的厚度之差为2nm～20nm。
7.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述透明导电膜的所述第一铟锡氧化物层、所述第二铟锡氧化物层和所述第三铟锡氧化物层分别为通过对铟锡氧化物的非晶质层进行加热处理使其结晶化而成的结晶质层。
8.根据权利要求5所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述透明导电膜的厚度（所述第一铟锡氧化物层的厚度+所述第二铟锡氧化物层的厚度+所述第三铟锡氧化物层的厚度）为14nm～50nm。
9.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述薄膜基材的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚环烯烃或聚碳酸酯。
10.根据权利要求9所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述薄膜基材的厚度为10μm～200μm。
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