CN115298761A - 透明导电性薄膜和透明导电性薄膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
透明导电性薄膜1依次具备基材层2和透光性导电层3。基材层2包含树脂层。透光性导电层3包含氪原子和/或氙原子。
Description
技术领域
本发明涉及透明导电性薄膜和该透明导电性薄膜的制造方法。
背景技术
近年来,已知透明导电性薄膜等光学薄膜被用于触摸面板等光学用途。
作为这种透明导电性薄膜,提出了具有薄膜基材和形成在薄膜基材上的铟锡氧化物的多晶层的透明导电性薄膜(例如参照专利文献1)。
另外,这种透明导电性薄膜通过如下操作来获得:通过溅射,在氩气存在下,在薄膜基材的表面配置铟锡氧化物的非晶质层后,将该非晶质层加热,使铟锡氧化物的非晶质层发生结晶化,从而得到。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-103067号公报
发明内容
发明要解决的问题
另一方面,有时将这种多晶层(结晶质)再次加热。例如,在透明导电性薄膜上形成在制作接触式传感器、光电转换元件等时所需的构件时,有时需要加热工序。作为更具体的一例,可列举出例如以下工序等:在制作接触式传感器时,在多晶层上涂布含有金属的糊剂并加热,形成接触式传感器的引绕布线。在这种情况下,要求在加热前后抑制多晶层的电阻值的变化(加热稳定性优异)。
加热稳定性优异的多晶层例如可以通过如下方式实现:应用玻璃基材等无机基材,并将溅射形成铟锡氧化物层(透明导电层)时的基材温度设定至高温(例如230℃以上),从而实现。但是,薄膜基材(高分子薄膜)的耐热性差,由热导致的尺寸变形大,因此,无法将基材温度设定至高温(基材温度通常低于200℃,优选设定至180℃以下)。因此,包括专利文献1在内的现有技术无法实现加热稳定性充分优异的透明导电性薄膜。
本发明提供一种加热稳定性优异的透明导电性薄膜和该透明导电性薄膜的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明[1]是一种透明导电性薄膜,其依次具备基材层和透光性导电层,前述基材层包含树脂层,前述透光性导电层包含氪原子和/或氙原子。
本发明[2]包括上述[1]所述的透明导电性薄膜,其中,前述透光性导电层的厚度为60nm以上且100nm以下。
本发明[3]包括上述[1]或[2]所述的透明导电性薄膜,其中,前述透光性导电层为结晶质,且包含具有35nm以上的粒径的晶粒。
本发明[4]包括上述[1]~[3]中任一项所述的透明导电性薄膜,其中,前述透光性导电层包含铟锡复合氧化物。
本发明[5]包括上述[1]~[4]中任一项所述的透明导电性薄膜,其中,前述透光性导电层具有图案形状。
本发明[6]是一种透明导电性薄膜的制造方法,其特征在于,在氪和/或氙的存在下,利用以构成透光性导电层的材料为靶的溅射法,在基材层上配置透光性导电层,前述基材层包含树脂层。
发明的效果
本发明的透明导电性薄膜的制造方法中,在氪和/或氙的存在下,利用以构成透光性导电层的材料为靶的溅射法,在基材层上配置透光性导电层。
利用溅射法来配置透光性导电层时,溅射气体进入至透光性导电层中。
在该方法中,作为溅射气体,使用原子量比氩大的氪原子和/或氙原子来代替氩,因此,能够抑制溅射气体(氪原子和/或氙原子)进入至透光性导电层中。
由此,能够制造加热稳定性优异的透明导电性薄膜。
因此,本发明的透明导电性薄膜的加热稳定性优异。
附图说明
图1是表示本发明的透明导电性薄膜的一个实施方式的示意图。
图2是表示本发明的透明导电性薄膜的制造方法的一个实施方式的示意图,图2的A表示在第一工序中准备基材层的工序,图2的B表示在第一工序中通过对基材层的厚度方向的一个面进行溅射来配置非晶质的透光性导电层的工序,图2的C表示将非晶质的透光性导电层加热而形成结晶质的透光性导电层的工序。
图3是表示在第一工序中配置非晶质的透光性导电层时所导入的氧气量与非晶质的透光性导电层的电阻值的关系的图。
图4是表示对图1中示出的透明导电性薄膜的透光性导电层进行图案化的方式的示意图。
图5是表示透明导电性薄膜的变形例(基材层不具备透明基材,而是仅由功能层构成的情况)的示意图。
具体实施方式
1.透明导电性薄膜
透明导电性薄膜1呈现具有规定厚度的薄膜形状(包括片状),其沿着与厚度方向正交的面方向延伸,具有平坦的上表面和平坦的下表面。
透明导电性薄膜1是后述接触式传感器、调光元件、光电转换元件、热线控制构件、天线、电磁波屏蔽构件、图像显示装置、加热器构件(透光性加热器)和照明等中具备的一个构件,透明导电性薄膜1是用于制造它们的中间构件。透明导电性薄膜1是能够单独流通并在产业上加以利用的设备。
具体而言,如图1所示那样,透明导电性薄膜1朝着厚度方向的一面侧依次具备基材层2和透光性导电层3。更具体而言,透明导电性薄膜1具备基材层2和配置在基材层2的上表面(厚度方向的一个面)上的透光性导电层3。透明导电性薄膜1优选仅具备基材层2和透光性导电层3。
透明导电性薄膜1的厚度例如为300μm以下、优选为200μm以下、更优选为150μm以下、进一步优选为100μm以下,另外,例如为1μm以上、优选为10μm以上。
2.基材层
基材层2是用于确保透明导电性薄膜1的机械强度的透明基材。
基材层2具有薄膜形状。基材层2以接触透光性导电层3的下表面的方式配置在透光性导电层3的整个下表面。
基材层2具备作为树脂层的透明基材4和功能层5。
具体而言,基材层2朝着厚度方向的一面侧依次具备透明基材4和功能层5。具体而言,基材层2具备透明基材4和配置在透明基材4的厚度方向的一个面上的功能层5。
透明基材4具有薄膜形状。
透明基材4由例如高分子薄膜形成。由此,透明导电性薄膜1的制造效率优异。
另外,若透明基材4由高分子薄膜形成,则从赋予透明导电性薄膜1的尺寸稳定性等观点出发,有时将透明导电性薄膜1(结晶质的透光性导电层3)再次加热,但该透明导电性薄膜1的加热稳定性优异。
作为透明基材4的材料,可列举出例如聚乙烯、聚丙烯、环烯烃聚合物等烯烃树脂;例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯树脂;例如聚甲基丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸类树脂(丙烯酸类树脂和/或甲基丙烯酸类树脂);例如聚碳酸酯树脂、三聚氰胺树脂、聚苯乙烯树脂等,可优选列举出烯烃树脂、聚酯树脂、(甲基)丙烯酸类树脂、聚碳酸酯树脂、三聚氰胺树脂,可更优选列举出聚酯树脂,可进一步优选列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。由上述材料形成的透明基材4的耐热性低,因此,无法应用于200℃以上的加热工序(具体为后述第二工序),但根据这种透明基材4,能够得到平滑性优异、具有加热稳定性的透明导电性薄膜1。
透明基材4具有透明性。具体而言,透明基材4的总透光率(JIS K7375-2008)例如为60%以上、优选为80%以上、更优选为85%以上。
透明基材4的厚度例如为1μm以上、优选为10μm以上、优选为30μm以上,另外,例如为300μm以下、优选为200μm以下、更优选为100μm以下、进一步优选为60μm以下。
功能层5配置在透明基材4的厚度方向的一个面上。
功能层5具有薄膜形状。
作为功能层5,可列举出例如硬涂层。
在这种情况下,基材层2朝着厚度方向的一面侧依次具备透明基材4和硬涂层。
以下的说明中,针对功能层5为硬涂层的情况进行说明。
硬涂层是用于使透明导电性薄膜1不易产生划伤的划伤保护层。
硬涂层的材料例如为硬涂组合物。作为硬涂组合物,可列举出例如日本特开2016-179686号公报中记载的混合物等。混合物含有例如丙烯酸类树脂、氨基甲酸酯树脂等树脂(粘结剂树脂)。
硬涂层的厚度例如为0.1μm以上,另外,例如为10μm以下、优选为5μm以下。
需要说明的是,透明导电性薄膜1中的基材层2的数量没有特别限定,优选为1。
3.透光性导电层
透光性导电层3是表现出优异导电性的透明层。
透光性导电层3具有薄膜形状。透光性导电层3以接触基材层2的厚度方向的一个面的方式配置于基材层2(硬涂层)的整个上表面(厚度方向的一个面)。
作为透光性导电层3的材料,可列举出例如包含选自由In、Sn、Zn、Ga、Sb、Ti、Si、Zr、Mg、Al、Au、Ag、Cu、Pd、W组成的组中的至少1种金属和/或半金属的金属氧化物。金属氧化物根据需要可以进一步掺杂有上述组中示出的金属原子。
作为透光性导电层3,具体而言,可列举出例如铟锡复合氧化物(ITO)、铟镓复合氧化物(IGO)、铟锌复合氧化物(IZO)、铟镓锌复合氧化物(IGZO)等含铟氧化物;例如锑锡复合氧化物(ATO)等含锑氧化物等,可优选列举出含铟氧化物,可更优选列举出铟锡复合氧化物(ITO)。
若透光性导电层3包含铟锡复合氧化物,则能够降低电阻率。
使用ITO作为透光性导电层3的材料时,氧化锡的含有比例相对于氧化锡与氧化铟的总量例如为0.5质量%以上、优选为3质量%以上、更优选为5质量%以上、进一步优选为8质量%以上、尤其优选为9质量%以上,另外,例如为20质量%以下、优选为15质量%以下、更优选为12质量%以下。
如果氧化锡的含有比例为上述下限以上,则可促进低电阻化。如果氧化锡的含有比例为上述上限以下,则透光性导电层3的加热稳定性优异。
另外,透光性导电层3可以包含氧化锡的比例为8质量%以上的区域。透光性导电层3包含氧化锡的比例为8质量%以上的区域时,能够减小表面电阻值。
例如,透光性导电层3包含作为氧化锡的比例为8质量%以上的区域的一例的第一区域11和氧化锡的比例小于第一区域11中的氧化锡的比例的第二区域12。具体而言,透光性导电层3依次包含层状的第一区域11和配置在第一区域11的厚度方向的一个面上的层状的第二区域12。需要说明的是,在基于测定装置的观察中确认不到第一区域11与第二区域12的边界,可以接受其是不明确的。需要说明的是,在该透光性导电层3中,可以具有氧化锡浓度从厚度方向的一个面朝着另一个面逐渐变高的浓度梯度。透光性导电层3在包含上述第一区域11的基础上还包含第二区域12时,通过调整该区域的比率而能够得到期望的结晶化速度。
第一区域11中的氧化锡的比例优选为9质量%以上、更优选为10质量%以上,另外,为20质量%以下。
透光性导电层3的厚度中的第一区域11的厚度的比例例如超过50%、优选为70%以上、更优选为80%以上、进一步优选为90%以上,另外,例如为99%以下、优选为97%以下。
如果第一区域11的厚度的比例为上述下限以上,则能够提高透光性导电层3中的氧化锡的比例,因此,能够充分降低表面电阻值。
第二区域12中的氧化锡的比例例如小于8质量%、优选为7质量%以下、更优选为5质量%以下、进一步优选为4质量%以下,另外,例如为1质量%以上、优选为2质量%以上、更优选为3质量%以上。
透光性导电层3的厚度中的第二区域12的厚度的比例例如为1%以上、优选为3%以上,另外,例如为50%以下、优选为30%以下、更优选为20%以下、进一步优选为10%以下。
第一区域11中的氧化锡的比例相对于第二区域12中的氧化锡的比例之比(第一区域11中的氧化锡的比例/第二区域12中的氧化锡的比例)例如为1.5以上、优选为2以上、更优选为2.5以上,另外,例如为5以下、优选为4以下。
透光性导电层3、第一区域11和第二区域12各自中的氧化锡浓度利用X射线光电子能谱法进行测定。或者,氧化锡的含有比例也可以由通过溅射而形成非晶质的透光性导电层3时使用的靶的成分(已知)进行推测。
另外,透光性导电层3详见后述,包含微量的溅射气体(氪原子和/或氙原子)。
透光性导电层3中的溅射气体(氪原子和/或氙原子)的含量例如为1.0原子%以下、优选为0.5原子%以下、更优选为0.2原子%以下、进一步优选为0.1原子%以下、尤其优选小于0.1原子%。
上述含量的下限是与能够利用荧光X射线分析装置来确认氪原子和/或氙原子的存在时对应的比例,至少为0.0001原子%以上。
另外,透光性导电层3为结晶质或非晶质。
如果透光性导电层3为结晶质,则能够减小电阻率。
透光性导电层3的结晶质性例如可以通过如下方式判断:将透明导电性薄膜1浸渍在盐酸(20℃、浓度为5质量%)中15分钟,接着进行水洗和干燥后,对透光性导电层3侧的表面测定15mm左右之间的端子间电阻,由此判断。在上述浸渍/水洗/干燥后的透明导电性薄膜1中,15mm之间的端子间电阻为10kΩ以下时,透光性导电层3为结晶质,另一方面,上述电阻超过10kΩ时,透光性导电层3为非晶质。
透光性导电层3具有透明性。具体而言,透光性导电层3的总透光率(JIS K 7375-2008)例如为60%以上、优选为80%以上、更优选为85%以上。
透光性导电层3的厚度例如为10nm以上、优选为20nm以上、更优选为40nm以上、进一步优选为50nm以上、尤其优选为60nm以上,另外,例如为1000nm以下、优选小于300nm、更优选为250nm以下、进一步优选为180nm以下、尤其优选小于150nm、特别优选为140nm以下。
如果透光性导电层3的厚度为上述下限以上,则能够进一步提高透明导电性薄膜1的加热稳定性。
另外,如果透光性导电层3的厚度为上述上限以下,则能够进一步提高透明导电性薄膜1的加热稳定性。
需要说明的是,透光性导电层3的厚度可通过使用例如透射型电子显微镜,观察透明导电性薄膜1的截面来测定。
透光性导电层3的电阻率例如为5.0×10-4Ω·cm以下、优选为2.5×10-4Ω·cm以下、更优选为2.4×10-4Ω·cm以下、进一步优选为2.2×10-4Ω·cm以下、尤其优选为2.0×10-4Ω·cm以下、特别优选为1.8×10-4Ω·cm以下,另外,例如为0.1×10-4Ω·cm以上、优选为0.5×10-4Ω·cm以上、更优选为1.0×10-4Ω·cm以上、进一步优选为1.01×10-4Ω·cm以上。
需要说明的是,电阻率可按照JIS K7194,并利用四端子法进行测定。
透光性导电层3的表面电阻值例如为200Ω/□以下、优选为80Ω/□以下、更优选为60Ω/□以下、进一步优选为50Ω/□以下、尤其优选为30Ω/□以下、最优选为20Ω/□以下,另外,通常超过0Ω/□,另外,为1Ω/□以上。
需要说明的是,表面电阻值可按照JIS K7194,并利用四端子法进行测定。
需要说明的是,透明导电性薄膜1中的透光性导电层3的数量例如没有特别限定,优选为1。具体而言,透光性导电层3的数量相对于1个基材层2优选为1个。
4.透明导电性薄膜的制造方法
接着,针对透明导电性薄膜1的制造方法、尤其是透光性导电层3为非晶质的透明导电性薄膜1的制造方法,参照图2进行说明。
透明导电性薄膜1(透光性导电层3为非晶质时)的制造方法具备如下的第一工序:在氪和/或氙的存在下,利用以构成透光性导电层3的材料为靶的溅射法,在基材层2的厚度方向的一个面上配置非晶质的透光性导电层3。另外,在该制造方法中,利用例如辊对辊方式来依次配置各层。
在第一工序中,如图2的A所示那样,首先准备基材层2。
详细而言,在透明基材4的厚度方向的一个面上涂布硬涂组合物的稀释液并进行干燥后,通过照射紫外线而使硬涂组合物发生固化。由此,在透明基材4的厚度方向的一个面上形成硬涂层(功能层5)。
由此,准备基材层2。
接着,如图2的B所示那样,通过溅射而在基材层2的厚度方向的一个面上配置非晶质的透光性导电层3。
具体而言,在溅射装置中,边使由透光性导电层3的材料形成的靶与基材层2的厚度方向的一个面相对,边在氪气和/或氙气(优选为氪气单独或氙气单独)的存在下对靶材料进行溅射。
在相对于靶的与基材层2的相反侧配置有磁铁。靶表面上的水平磁场强度例如为10mT以上、优选为60mT以上,另外,例如为300mT以下。通过配置磁铁并将靶表面上的水平磁场强度设为上述范围,从而能够降低透光性导电层3内的杂质量,能够制造低电阻率性且加热稳定性优异的透光性导电层3。
通过溅射而形成透光性导电层3时的基材层2的温度没有特别限定,优选将基材层2冷却。具体而言,将基材层2的温度例如设为15℃以下、更优选为10℃以下、进一步优选为5℃以下、尤其优选为0℃以下,另外,例如设为-50℃以上、优选为-30℃、更优选为-20℃以上。如果为上述温度以下,则能够在溅射时将基材层2冷却,不易自基材层2发生脱气(水、有机溶剂),能够降低透光性导电层3内的杂质成分。因此,能够得到低电阻率性和加热稳定性优异的透光性导电层3。如果为上述温度以上,则能够抑制基材层2的物性劣化。
溅射装置内的氪气和/或氙气的分压例如为0.1Pa以上、优选为0.3Pa以上,另外,例如为10Pa以下、优选为5Pa以下、更优选为1Pa以下。
另外,在对靶材料进行溅射时,除了氪气和/或氙气之外,也可以存在有例如氧气等反应性气体。
如图3所示那样,反应性气体的导入量可根据非晶质的透光性导电层3的表面电阻来预估。详细而言,非晶质的透光性导电层3的膜质(表面电阻)因向非晶质的透光性导电层3内部导入的反应性气体的导入量而发生变化,因此,可根据作为目标的非晶质的透光性导电层3的表面电阻来调整反应性气体的导入量。需要说明的是,为了将非晶质的透光性导电层3加热而得到结晶膜的透光性导电层3,可以在图3的区域X的范围内调整反应性气体的导入量,得到非晶质的透光性导电层3。
反应性气体的导入量没有限定,在反应性气体为氧的情况下,氧的导入量相对于氪气和/或氙气与氧的总导入量的比例例如为0.01流量%以上,另外,例如小于5质量%、优选小于4.5质量%。如果氧的导入量在上述范围内,则能够可靠地设定至图3的区域X的范围。
具体而言,以非晶质的透光性导电层3的表面电阻例如成为300Ω/□以下、优选成为200Ω/□以下、更优选成为150Ω/□以下且例如成为30Ω/□以上、优选成为70Ω/□以上的方式导入反应性气体。
溅射装置内的压力是氪气和/或氙气的分压与反应性气体的分压的总计压力。
需要说明的是,使用ITO作为透光性导电层3的材料时,也可以在溅射装置中沿着基材层2的输送方向依次配置氧化锡浓度互不相同的第一靶和第二靶。第一靶的材料例如为上述第一区域11中的ITO(氧化锡浓度:8质量%以上)。第二靶的材料例如为上述第二区域12中的ITO(氧化锡浓度:小于8质量%)。
通过上述溅射,从而在基材层2的厚度方向的一个面上配置非晶质的透光性导电层3。
需要说明的是,通过使用上述第一靶和第二靶的溅射而形成非晶质的透光性导电层3时,非晶质的透光性导电层3朝着厚度方向的一面侧依次具备氧化锡浓度互不相同的第一非晶质层和第二非晶质层。第一非晶质层和第二非晶质层各自的材料与第一靶和第二靶的材料相同。具体而言,第一非晶质层的ITO中的氧化锡浓度例如为8质量%以上。第二非晶质层的ITO中的氧化锡浓度例如小于8质量%。
非晶质的透光性导电层3的厚度中的第一非晶质层的厚度的比例例如超过50%、优选为70%以上、更优选为80%以上、进一步优选为90%以上,另外,例如为99%以下、优选为97%以下。
透光性导电层3的厚度中的第二非晶质层的厚度的比例例如为1%以上、优选为3%以上,另外,例如为50%以下、优选为30%以下、更优选为20%以下、进一步优选为10%以下。
由此,得到由基材层2和非晶质的透光性导电层3构成的透明导电性薄膜1(有时称为非晶质层叠薄膜)。
另外,在制造透光性导电层3为结晶质的透明导电性薄膜1的情况下,在上述第一工序后,实施将非晶质的透光性导电层3加热而形成结晶质的透光性导电层3的第二工序。
换言之,透明导电性薄膜1(透光性导电层3为结晶质时)的制造方法具备第一工序和第二工序,所述第一工序中,在氪和/或氙的存在下,利用以构成透光性导电层3的材料为靶的溅射法,在基材层2的厚度方向的一个面上配置非晶质的透光性导电层3,所述第二工序中,将非晶质的透光性导电层3加热而形成结晶质的透光性导电层3。
在该方法中,在上述第一工序之后,实施第二工序。
在第二工序中,将非晶质层叠薄膜加热。例如,利用红外线加热器、烘箱等加热装置,将非晶质的透光性导电层3加热。
作为加热条件,加热温度例如为80℃以上、优选为110℃以上,另外,例如小于200℃、优选为180℃以下、更优选为160℃以下,另外,加热时间例如为1分钟以上、优选为10分钟以上、进一步优选为30分钟以上,另外,例如为5小时以下、优选为3小时以下。
由此,如图2的C所示那样,非晶质的透光性导电层3发生结晶化,形成结晶质的透光性导电层3。
需要说明的是,非晶质的透光性导电层3包含第一非晶质层和第二非晶质层时,结晶质的透光性导电层3包含与第一非晶质层和第二非晶质层分别对应的第一区域11和第二区域12。
由此,制造依次具备基材层2和结晶质的透光性导电层3的透明导电性薄膜1。
根据以上的操作,制造依次具备基材层2和非晶质或结晶质的透光性导电层3的透明导电性薄膜1。
在具备结晶质的透光性导电层3的透明导电性薄膜1中,透光性导电层3包含具有例如为35nm以上、优选为100nm以上、更优选为200nm以上、进一步优选为250nm以上、尤其优选为300nm以上、最优选为400nm以上、进而为480nm以上、进而为550nm以上,且例如为2000nm以下、优选为1000nm以下、更优选为600nm以下的粒径的晶粒。
如果上述粒径在上述范围内(尤其是如果为35nm以上),则能够降低透光性导电层3的电阻率,另外,能够进一步提高透明导电性薄膜1的加热稳定性。
需要说明的是,晶粒的粒径的测定方法在后述实施例中详述。
结晶质的透光性导电层3的载流子密度没有特别限定,例如为30×1019cm-3以上、优选为70×1019cm-3以上、更优选为90×1019cm-3以上、进一步优选为100×1019cm-3以上,另外,为300×1019cm-3以下、优选为200×1019cm-3以下、更优选为190×1019cm-3以下。如果载流子密度在上述范围内,则能够得到低电阻率优异的透光性导电层3。
结晶质的透光性导电层3的迁移率没有特别限定,例如为15cm2/V·s以上、优选为20cm2/V·s以上、更优选为25cm2/V·s以上、进一步优选为27cm2/V·s以上、尤其优选为28cm2/V·s以上,另外,为50cm2/V·s以下、优选为40cm2/V·s以下。如果迁移率在上述范围内,则能够得到低电阻率优异的透光性导电层3。
需要说明的是,载流子密度和迁移率可使用霍尔效应测定装置(例如商品名“HL5500PC”,Bio-Rad公司制)进行测定。
另外,如上所述,在该方法中,在第一工序中,通过在氪气和/或氙气的存在下进行溅射,从而配置非晶质的透光性导电层3。
利用溅射法来配置非晶质的透光性导电层3时,溅射气体会进入至非晶质的透光性导电层3中。
但是,在该方法中,作为溅射气体,使用原子量比氩大的氪原子和/或氙原子来代替通常使用的氩,因此,能够抑制溅射气体(氪原子和/或氙原子)进入至非晶质的透光性导电层3中。
并且,这种非晶质的透光性导电层3在第二工序中形成结晶质的透光性导电层3。
因此,虽然结晶质的透光性导电层3包含氪原子和/或氙原子,但如上所述,氪原子和/或氙原子的进入量受到抑制。因此,该透明导电性薄膜1的加热稳定性优异。
另外,如图4所示那样,在透明导电性薄膜1中,也可以对透光性导电层3进行图案化。换言之,透光性导电层3具有图案形状。
为了对透光性导电层3进行图案化,例如,在第一工序后,对非晶质的透光性导电层3进行蚀刻。由此,透明导电性薄膜1具备具有透光性导电层3的图案部7和不具有透光性导电层3的非图案部8。
其后,在第二工序中,使透光性导电层3发生结晶化。
另外,在通过第二工序而得到结晶质的透光性导电层3后,也可以对透光性导电层3进行图案化。
并且,该透明导电性薄膜1可用于各种物品。作为物品,可列举出例如接触式传感器、调光元件(PDLC、PNLC、SPD等电压驱动型调光元件;电致变色(EC)等电流驱动型调光元件)、光电转换元件(有机薄膜太阳能电池、色素增敏太阳能电池所代表的太阳能电池元件的电极等)、热线控制构件(近红外反射和/或吸收构件、远红外反射和/或吸收构件)、天线(透光性天线)、电磁波屏蔽构件、图像显示装置、加热器构件(透光性加热器)和照明。
物品具备透明导电性薄膜1和对应于各物品的构件。
这种物品通过将透明导电性薄膜1与对应于各物品的构件进行固定来获得。
具体而言,借助固定功能层来固定透明导电性薄膜1中的透光性导电层3(包括具有图案形状的透光性导电层3)和对应于各物品的构件。
作为固定功能层,可列举出例如粘合层和粘接层。
作为固定功能层,只要具有透明性,就可以无材料限制地加以使用。固定功能层优选由树脂形成。作为树脂,可列举出例如丙烯酸类树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯基醚树脂、乙酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、改性聚烯烃树脂、环氧树脂、氟树脂、天然橡胶和合成橡胶。尤其是,从光学的透明性优异、显示出适度的润湿性、内聚性和粘接性等粘合特性、耐候性和耐热性等也优异的观点出发,作为树脂,优选选自丙烯酸类树脂。
为了抑制透光性导电层3的腐蚀和迁移,也可以向固定功能层(形成固定功能层的树脂)中添加公知的防腐剂和抗迁移剂(例如日本特开2015-022397号中公开的材料)。另外,为了抑制物品在室外使用时的劣化,可以向固定功能层(形成固定功能层的树脂)中添加公知的紫外线吸收剂。作为紫外线吸收剂,可列举出例如二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、水杨酸系化合物、草酰苯胺系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物和三嗪系化合物。
另外,也可以借助固定功能层来固定透明导电性薄膜1中的基材层2和对应于各物品的构件。在这种情况下,在透明导电性薄膜1中,透光性导电层3(包括具有图案形状的透光性导电层3)会露出。因此,也可以在透光性导电层3的上表面配置覆盖层。
覆盖层是对透光性导电层3进行覆盖的层,能够提高透光性导电层3的可靠性,抑制由损伤导致的功能劣化。
覆盖层优选为电介质。覆盖层由树脂与无机材料的混合物形成。作为树脂,可列举出在固定功能层中示例的树脂。作为无机材料,可列举出在后述中间层的材料中示例的材料。
另外,从与上述固定功能层相同的观点出发,也可以向覆盖层(树脂与无机材料的混合物)中添加防腐剂、抗迁移剂和紫外线吸收剂。
这种物品(接触式传感器、调光元件、光电转换元件、热线控制构件、天线、电磁波屏蔽构件、图像显示装置、加热器构件和照明)中具备本发明的透明导电性薄膜1,因此,加热稳定性优异。
5.变形例
在变形例中,针对与一个实施方式相同的构件和工序,标注相同的参照符号,并省略其详细说明。另外,变形例除了特别记载之外,可以起到与一个实施方式相同的作用效果。进而,也可以将一个实施方式及其变形例适当组合。
透光性导电层3也可以仅包含氧化锡的比例为8质量%以上的第一区域11,而不含氧化锡的比例小于8质量%的第二区域。
在上述说明中,功能层5为硬涂层,但作为功能层5,也可以配置光学调整层。
在这种情况下,基材层2朝着厚度方向的一面侧依次具备透明基材4和光学调整层。
光学调整层是抑制由透光性导电层3形成的图案的视觉辨认,调整透明导电性薄膜1的光学物性(具体为折射率)的层。
光学调整层的材料例如为光学调整组合物。作为光学调整组合物,可列举出例如日本特开2016-179686号公报中记载的混合物等。
混合物例如含有丙烯酸类树脂等树脂(粘结剂树脂),且含有无机和/或有机的颗粒(优选为氧化锆等无机的颗粒)。光学调整层8的厚度例如为0.05μm以上,另外,例如为1μm以下。
另外,为了形成光学调整层,将光学调整组合物的稀释液涂布于透明基材4的厚度方向的一个面并干燥后,通过照射紫外线而使光学调整组合物发生固化。
由此,形成光学调整层。
另外,作为功能层5,也可以配置剥离功能层。
在这种情况下,基材层2朝着厚度方向的一面侧依次具备透明基材4和剥离功能层。
剥离功能层是相对于透光性导电层3而言容易剥离的层(易剥离层)。
如果基材层2具备剥离功能层,则能够自透明导电性薄膜1剥离透光性导电层3。所剥离的透光性导电层3可以通过例如转印和贴合于构成接触式传感器的其它构件来使用。
另外,作为功能层5,也可以配置易粘接层。
在这种情况下,基材层2朝着厚度方向的一面侧依次具备透明基材4和易粘接层。
易粘接层是用于确保透明基材4与形成在易粘接层上的层的密合性的层,例如,能够提高透明基材4与透光性导电层3的密合性。
功能层5可以为多层。
换言之,基材层2可以任选包含作为功能层5的选自由硬涂层、光学调整层、剥离功能层和易粘接层组成的组中的两个以上的层。
详细而言,基材层2也可以朝着厚度方向的一面侧依次具备透明基材4、易粘接层、硬涂层和光学调整层,另外,基材层2也可以朝着厚度方向的一面侧依次具备透明基材4、剥离功能层、以及硬涂层和/或光学调整层。
基材层2朝着厚度方向的一面侧依次具备透明基材4、剥离功能层、以及硬涂层和/或光学调整层时,可以自透明导电性薄膜1剥下具备硬涂层和/或光学调整层且具备透光性导电层3的层叠体。
另外,基材层2也可以仅由透明基材4构成,而不具备功能层5。
另外,基材层2也可以仅由功能层5构成,而不具备透明基材4。
作为具备这种基材层2的透明导电性薄膜1,可列举出例如上述层叠体(具备硬涂层和/或光学调整层且具备透光性导电层3的层叠体)。
详细而言,如图5所示那样,透明导电性薄膜1朝着厚度方向的一面侧依次具备基材层2(功能层5)和透光性导电层3。
另外,基材层2也可以由包含玻璃的透明基材4和功能层5构成。
另外,基材层2也可以在透明基材4的另一个面具备抗粘连层(未图示)。
在这种情况下,基材层2朝着厚度方向的一面侧依次具备抗粘连层、透明基材4和功能层5。
在沿着厚度方向层叠有透明导电性薄膜1的情况等,抗粘连层对彼此接触的多个透明导电性薄膜1各自的表面赋予耐粘连性。
抗粘连层具有薄膜形状。
抗粘连层的材料例如为抗粘连组合物。
作为抗粘连组合物,可列举出例如日本特开2016-179686号公报中记载的混合物等。
混合物例如含有丙烯酸类树脂等树脂(粘结剂树脂),且含有无机和/或有机的颗粒(优选为聚苯乙烯等有机的颗粒)。
抗粘连层的厚度例如为0.1μm以上,另外,例如为10μm以下。
另外,为了形成抗粘连层,将抗粘连组合物的稀释液涂布于透明基材4的厚度方向的另一个面并进行干燥后,通过照射紫外线而使抗粘连组合物发生固化。
由此,形成抗粘连层。
另外,也可以在抗粘连层与透明基材4之间进一步具备易粘接层等功能层5。
另外,基材层2也可以在透明基材4的一侧具备由无机层形成的中间层(未图示)。
中间层具有提高基材层2的表面硬度或者在中间地点缓和透光性导电层3自基材层2承受的应力的功能。
相对于透明基材4、功能层5和抗粘连层而言,中间层可以存在于透明导电薄膜的厚度方向的一面侧的任意位置,也可以具备多个层。
例如,基材层2朝着厚度方向的一面侧依次具备透明基材4、功能层5和中间层。另外,基材层2例如朝着厚度方向的一面侧依次具备中间层、抗粘连层、透明基材4和功能层5。
中间层优选为无机电介质,其表面电阻值例如为1×106Ω/□以上、优选为1×108Ω/□以上。
中间层的材料例如由含有氧化硅、氧化钛、氧化铌、氧化铝、二氧化锆、氧化钙等无机氧化物、氟化镁等氟化物的组成形成。需要说明的是,无机功能层的组成可以不是化学计量组成。
一个实施方式中,作为透明导电性薄膜1中的透光性导电层3的适当数量,可示例出1个,例如,虽未图示,但可以为2个。在该情况下,两个透光性导电层3分别配置在基材层2的厚度方向两侧。换言之,在该变形例的适合例中,透光性导电层3相对于1个基材层2的数量优选为2个。
实施例
以下记载中使用的配混比例(含有比例)、物性值、参数等的具体数值可以替换成上述“具体实施方式”中记载的与它们对应的配混比例(含有比例)、物性值、参数等相应记载的上限值(以“以下”、“小于”的形式定义的数值)或下限值(以“以上”、“超过”的形式定义的数值)。另外,在以下的记载中,只要没有特别提及,则“份”和“%”是质量基准。
1.透明导电性薄膜的制造
实施例1
(第一工序)
在作为透明基材的由PET薄膜卷(东丽公司制、厚度50μm)形成的薄膜基材的一个面上,涂布由丙烯酸类树脂形成的紫外线固化性树脂,通过紫外线照射而使其固化。由此,形成厚度为2μm的硬涂层。由此得到基材层。
接着,将基材层设置于真空溅射装置,以到达真空度成为0.9×10-4Pa的方式充分进行真空排气,进行基材层的脱气处理。其后,边以沿着成膜辊的方式输送基材层,边在导入有作为溅射气体的氪气和作为反应性气体的氧气的减压下(0.4Pa),利用以下的设备、条件对第一靶进行溅射,由此,在基材层(硬涂层)的一个面形成厚度150nm的非晶质的透光性导电层(氧化锡浓度为10质量%的第一非晶质层),所述第一靶是氧化铟与氧化锡的烧结体,其由氧化锡浓度为10质量%的ITO形成。需要说明的是,氧导入量以位于图3所示的电阻-氧曲线的区域X、且非晶质的透光性导电层的表面电阻成为45Ω/□的方式进行调整(氧导入量相对于氪与氧的总导入量的比例约为1.4质量%)。由此,得到由基材层和非晶质的透光性导电层构成的非晶质层叠薄膜。
(第二工序)
将所得非晶质层叠薄膜在155℃的热风烘箱中加热1小时。由此,将非晶质的透光性导电层制成结晶质的透光性导电层,得到由基材层和结晶质的透光性导电层构成的透明导电性薄膜。
<成膜设备/条件>
电源:DC电源
第一靶的水平磁场强度:90mT
成膜气压:0.4Pa
成膜辊温度(基材层的温度):-8℃
实施例2、实施例5、比较例1和比较例5
按照表1的记载,变更溅射气体、第一区域的厚度、成膜辊温度和非晶质的透光性导电层的表面电阻,除此之外,与实施例1同样操作,得到透明导电性薄膜。
实施例3
在实施例1的真空溅射装置中进一步设置由氧化锡浓度为3质量%的ITO形成的第二靶,在形成厚度60nm的第一非晶质层(氧化锡浓度为10质量%)后,连续在第一非晶质层的一个面形成厚度3nm的第二非晶质层(氧化锡浓度为3质量%),另外,以非晶质的透光性导电层的表面电阻成为120Ω/□的方式调整氧导入量,除此之外,与实施例1同样操作,得到透明导电性薄膜。
实施例4和比较例2~比较例4
按照表1的记载,变更溅射气体、第一区域和第二区域的厚度、以及非晶质的透光性导电层的表面电阻,除此之外,与实施例3同样操作,得到透明导电性薄膜。
2.评价
<厚度测定>
(透明基材和硬涂层的厚度)
使用膜厚计(Peacock公司制数字直读式厚度计DG-205),测定透明基材的厚度、硬涂层的厚度。将其结果示于表1。
(透光性导电层的厚度)
利用FIB微取样法,制备各实施例和各比较例的透明导电性薄膜的截面。接着,针对透光性导电层的截面进行FE-TEM观察,测定透光性导电层(第一区域和第二区域)的厚度。此处,在实施例3、实施例4、比较例2、比较例3和比较例4中,第一区域的厚度如下测定:制作在第一区域的厚度方向的一个面上配置第二区域之前仅形成了第一区域的截面观察用样品,对该样品进行FE-TEM观察,由此进行测定。另外,第二区域的厚度通过由透光性导电层的厚度减去第一区域的厚度来计算。将其结果示于表1。
需要说明的是,以下示出装置和测定条件。
FIB装置:Hitachi公司制FB2200、加速电压:10kV
FE-TEM装置:JEOL公司制JEM-2800、加速电压:200kV
<电阻值的评价>
针对各实施例和各比较例的透明导电性薄膜,按照JIS K7194(1994年),利用四端子法来测定透光性导电层的表面电阻(R1)和电阻率(R1’)。将其结果示于表1。
<加热稳定性>
将各实施例和各比较例的透明导电性薄膜进一步在155℃的热风烘箱中加热1小时后,测定透光性导电层的表面电阻(R2)和电阻率(R2’)。将其结果示于表1。
接着,以表面电阻(R2)相对于表面电阻(R1)之比(R2/R1)的形式,评价加热稳定性。
换言之,加热稳定性(R2/R1)是指:对再次加热结晶质的透光性导电层时的电阻值的变化量进行评价而得到的性能,其值越接近1,则表示加热稳定性越优异。将其结果示于表1。
<外观>
将各实施例和各比较例的透明导电性薄膜静置在水平台上,确认褶皱、条纹的发生情况,根据在制品的加工、组装方面是否存在实用上的问题(在ITO薄膜上形成制品所需功能的层时的涂布不均、触摸面板中的外观不均)来进行评价。
〇:在实用上,没有外观问题的水准。
×:在实用上,外观成为问题的水准。
<晶粒粒径的测定>
切出实施例和比较例的透明导电性薄膜,并固定于切片机的试样架。接着,将切片刀相对于ITO膜面设置成极锐角,以切割面与ITO膜面大致平行的方式进行切削,得到观察试样。使用透射型电子显微镜来观察该观察试样(倍率:50000倍)。在TEM观察照片中任意选择1.5μm□的区域,选择在该1.5μm的区域内观察到的晶粒之中的最大晶粒。在该最大晶粒的晶界上配置任意的两个测定点,以直线距离的方式求出测定点之间的距离。在该测定中,将该测定点间的距离之中的测定点间距离达到最大的测定点间距离作为粒径。将其结果示于表1。
<氪原子的鉴定>
使用扫描型荧光X射线分析装置(理学公司制、ZSX PrimusIV),确认在实施例1~4的透光性导电层内包含氪原子。具体而言,利用以下的条件,进行5次反复测定,算出各扫描角度的平均值,制作X射线光谱。通过确认在所制作的X射线光谱的28.2°附近出现峰而确定了氪原子的混入。
<测定条件>
光谱:Kr-KA
测定直径:30mm
气氛:真空
靶:Rh
管电压:50kV
管电流:60mA
一次过滤器:Ni40
扫描角度(deg):27.0~29.5
步长(deg):0.020
速度(Deg/分钟):0.75
衰减器:1/1
狭缝:S2
分光晶体:LiF(200)
检测器:SC
PHA:100-300
[表1]
需要说明的是,上述发明以本发明的示例性实施方式的形式进行了提供,但其只不过是单纯的示例,不做限定性解释。对于本领域技术人员而言显而易见的本发明的变形例包括在上述权利要求中。
产业上的可利用性
本发明的透明导电性薄膜和透明导电性薄膜的制造方法可以在接触式传感器、调光元件、光电转换元件、热线控制构件、天线、电磁波屏蔽构件、图像显示装置、加热器构件(透光性加热器)和照明中适当地使用。
附图标记说明
1 透明导电性薄膜
2 基材层
3 透光性导电性层
4 透明基材
Claims (6)
1.一种透明导电性薄膜,其特征在于,其依次具备基材层和透光性导电层,
所述基材层包含树脂层,
所述透光性导电层包含氪原子和/或氙原子。
2.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜,其特征在于,所述透光性导电层的厚度为60nm以上且100nm以下。
3.根据权利要求1或2所述的透明导电性薄膜,其特征在于,所述透光性导电层为结晶质,且包含具有35nm以上的粒径的晶粒。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的透明导电性薄膜,其特征在于,所述透光性导电层包含铟锡复合氧化物。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的透明导电性薄膜,其特征在于,所述透光性导电层具有图案形状。
6.一种透明导电性薄膜的制造方法,其特征在于,在氪和/或氙的存在下,利用以构成透光性导电层的材料为靶的溅射法,在基材层上配置透光性导电层,
所述基材层包含树脂层。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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