JP2002042560A - 導電性部材及びそれを用いた表示装置及びその製造方法 - Google Patents
導電性部材及びそれを用いた表示装置及びその製造方法Info
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Abstract
つ面内抵抗分布が均一な比抵抗値の導電性薄膜を有する
導電性部材とその製造方法の提供にある。 【解決手段】基材10上に導電性薄膜20が成膜されて
いる導電性部材1において、前記導電性薄膜20の膜構
造が柱状構造で、その比抵抗値が1.5×10-3Ω・c
m以上もしくは前記導電性薄膜20の膜構造が緻密な結
晶構造で、その比抵抗値が1.0×10-3Ω・cm以下
である導電性部材1とするもので、その製造は、前記導
電性薄膜20の成膜時の圧力または/および基材10の
温度を変化させて、前記導電性薄膜の膜構造を変化さ
せ、その比抵抗値を設定し制御する製造方法である。
Description
どに用いられる導電性部材に関するものであり、さらに
詳しくは、透明基材上に導電性薄膜を形成した導電性部
材とその製造方法に関する。
特に透明な導電性薄膜としては、熱線反射膜、LCD
(液晶表示装置)やタッチパネル表示装置の透明電極、
太陽電池用透明電極などに応用されているのが知られ、
一般に、スパッタリング等の真空成膜技術により導電性
薄膜として成膜されるが、その場合、不活性ガス雰囲気
中の反応性ガス(酸素等)の量を調整し最も低比抵抗に
なる条件で薄膜を成膜するものである。
比抵抗値を設定し制御する方法では、例えば高い比抵抗
値の薄膜を得るために反応性ガス(例えば酸素ガス)を
増やすと比抵抗が急激に高くなり、一定の安定した比抵
抗値に設定して制御することすなわちその再現性が悪
く、かつ成膜面内における薄膜の比抵抗値の分布にムラ
が生じると言う問題があった。
比抵抗値ムラの問題を解決する方法として、例えば特開
平10−183333号公報に提示されているように、
二酸化炭素を含む雰囲気中で酸化物ターゲットをスパッ
タリングする方法が知られている。
炭素を導入する煩わしさと、得られる導電性薄膜の比抵
抗値は固定されており、様々な比抵抗値を設定し薄膜を
成膜することは困難なものであった。
するものであり、その課題とするところは、真空成膜技
術により基材上に安定して再現性のよい比抵抗値で、か
つ面内抵抗分布が均一な導電性薄膜を有する導電性部材
とその比抵抗値の設定と制御が容易にできる製造方法を
提供することにある。
を達成するために、まず請求項1の発明では、基材上に
導電性薄膜が成膜されている導電性部材において、前記
導電性薄膜の膜構造が柱状構造で、その比抵抗値が1.
5×10-3Ω・cm以上であることを特徴とする導電性
部材としたものである。
状構造で、その比抵抗値が1.5×10-3Ω・cm以上
の導電性薄膜を有する導電性部材とすることによって、
高い比抵抗値の薄膜を安定して再現性がよく得られ、か
つ面内抵抗分布が均一な導電性薄膜を有する導電性部材
とすることができる。膜構造が柱状構造で、その比抵抗
値が1.5×10-3Ω・cmに満たないと再現性に乏し
い不安定な比抵抗値とかつ面内抵抗分布が不均一な導電
性部材となるので好ましくない。
性薄膜が成膜されている導電性部材において、前記導電
性薄膜の膜構造が緻密な結晶構造で、その比抵抗値が
1.0×10-3Ω・cm以下であることを特徴とする導
電性部材としたものである。
密な結晶構造で、その比抵抗値が1.0×10-3Ω・c
m以下の導電性薄膜を有する導電性部材とすることによ
って、低い比抵抗値の薄膜を安定して再現性がよく得ら
れ、かつ面内抵抗分布が均一な導電性薄膜を有する導電
性部材とすることができる。膜構造が緻密な結晶構造
で、その比抵抗値が1.0×10-3Ω・cmを越えると
再現性に乏しい不安定な比抵抗値とかつ面内抵抗分布が
不均一な導電性部材となるので好ましくない。
膜は、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズのいずれ
か、またはそれら2種類もしくは3種類の複合酸化物で
あることを特徴とする請求項1または2記載の導電性部
材としたものである。
物ターゲットを酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズの
いずれか、またはこれらの複合酸化物とすることによっ
て、透明な導電性薄膜が得られ、表示装置等の電極等に
利用できる導電性部材とすることができる。
明基材であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
1項に記載の導電性部材としたものである。
スのような透明基材とすることによって、透明電極板と
して、例えば液晶表示装置等に利用できる導電性部材を
提供できる。
ラスチックフィルムであることを特徴とする請求項1〜
4のいずれか1項に記載の導電性部材としたものであ
る。
エチレンテレフタレートのような透明プラスチックフィ
ルムとすることによって、フレキシブルな透明電極板と
して、例えば巻き取り自在で持ち運び容易な液晶表示装
置等に利用できる導電性部材を提供できる。
電性薄膜の間にハードコート層が形成されていることを
特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性
部材としたものである。
性薄膜の間にハードコート層を設けることによって、表
面硬度の高く、耐磨耗性等に優れる透明電極として、例
えば液晶表示装置等に利用できる導電性部材を提供でき
る。
〜6のいずれか1項に記載の導電性部材を電極として設
けたことを特徴とする表示装置としたものである。
布が均一な導電性薄膜を有する透明電極を搭載した液晶
表示装置等多方面の各種表示装置とすることができる。
空成膜技術を用いて導電性薄膜を成膜する導電性部材の
製造において、前記導電性薄膜の膜構造を変化させ、そ
の比抵抗値を設定し制御することを特徴とする導電性部
材の製造方法としたものである。
膜の比抵抗値の設定と制御は、成膜時の圧力または/お
よび基材の温度を変化させてなることを特徴とする請求
項8記載の導電性部材の製造方法としたものである。
膜時の圧力または/および基材の温度を変化させること
によって、導電性薄膜の膜構造を変化させ、基材上に安
定して再現性のよい比抵抗値で、かつ面内抵抗分布が均
一な導電性薄膜を有する導電性部材とその比抵抗値の設
定と制御が容易にできる製造方法を提供できる。
る。まず本発明の導電性部材は、図1の側断面積層図に
示すように、基材(10)上に導電性薄膜(20)が成
膜されている導電性部材(1)において、前記導電性薄
膜(20)の膜構造が柱状構造で、その比抵抗値が1.
5×10-3Ω・cm以上である、あるいは、前記導電性
薄膜(20)の膜構造が緻密な結晶構造で、その比抵抗
値が1.0×10-3Ω・cm以下である導電性部材
(1)である。
示すように、基材(10)と導電性薄膜(20)との間
にハードコート層(30)を形成した導電性部材(1)
とするものである。
性薄膜(20)の基材(10)側あるいは基材(10)
と反対側に、あるいは基材(10)の両側に導電性薄膜
(20)あるいはその他の薄膜を1層あるいは多層積層
しても差し支えない。
を詳細に説明する。図3のグラフは、例えば反応性ガス
とスパッタリング雰囲気のアルゴンとの比に対する導電
性薄膜の比抵抗値の関係の1例を示したものである。こ
れは、例えば導電性薄膜材料としてITO(SnO2 :
10wt%)を用い、アルゴンガスに反応性ガスとして
酸素を導入してDCスパッタリングにより25℃に設定
したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上
に導電性薄膜を形成したもので、このときのスパッタリ
ング印可電力密度は、2.5W/cm2 、その全圧は、
0.5Paとした。また、酸素/アルゴン比を体積比0
%から増加させると、次第に比抵抗が低下し、酸素/ア
ルゴン比がおよそ体積比2%の時最も比抵抗が低下し、
さらに酸素/アルゴン比を増加させると急激に比抵抗が
高くなる。
求される場合は、酸素/アルゴン比の変化量に対する薄
膜の比抵抗値の変化量が少ない条件で導電性薄膜を作製
することにより、薄膜面内で比抵抗値の分布が均一にな
り、かつ再現性の良い導電性薄膜が得られる。
導電性薄膜が要求される場合は、酸素/アルゴン比の変
化量に対する薄膜の比抵抗値の変化量が少ない条件で、
膜厚を薄く成膜することにより薄膜面内で比抵抗値の分
布が均一になり、かつ再現性の良い導電性薄膜が得られ
る。
成膜した導電性薄膜よりも5倍から10倍の高比抵抗の
導電性薄膜が要求される場合(例えば、タッチパネル用
の透明導電膜等:光の干渉により視感度の高い波長55
0nm前後の透過率が最も高くなるような膜厚で成膜し
なければならない場合等)、DCスパッタリング時の酸
素/アルゴン比を調整して比抵抗値を設定しようとする
と、成膜面内で抵抗値の分布の大きなすなわちムラのあ
る薄膜になる。
グ時の全圧と、成膜の材料がその圧力下で最も低抵抗値
となるような条件で、25℃に設定した基材:PETフ
ィルム上に成膜した場合の導電性薄膜の比抵抗値との関
係を示した事例であり、導電性薄膜の材料としてITO
(SnO2 :10wt%)を用い、アルゴンガスに反応
性ガスとして酸素を導入してDCスパッタリングにより
薄膜を形成した。このときのスパッタリング印可電力密
度は、2.5W/cm2 、その全圧は、0.5Paから
4.7Paの範囲で成膜した。いずれの導電性薄膜につ
いても面内での抵抗値の分布が均一な導電性薄膜が得ら
れた。この全圧を高めるに従い、比抵抗値は、単調に増
加し、0.56Paから4.7Paで約6.7倍の比抵
抗値の変化が観察された。また、スパッタリングの全圧
1.6Pa以下で成膜した薄膜と3.3Pa以上で成膜
した薄膜について断面をSEMにより比較観察したとこ
ろ、前者では緻密な結晶構造だったが、後者では柱状構
造が観察された。このことはスパッタリングの圧力を変
化させて成膜すると、その膜構造が変化して抵抗値が変
化することを示すものである。さらに、これらの成膜さ
れた導電性薄膜をガーゼで擦ったが、薄膜表面に大きな
変化は見られず、実用上問題ないことが確認された。
としたが、その圧力や基材の温度により膜構造が変化す
ればよく、従って、DCスパッタリング以外の成膜方法
であっても良い。
材の温度により膜構造を変化させ、その条件下で最も低
抵抗値となるような反応性ガス量を設定して薄膜を作製
することにより、同一の成膜材料を用いているにもかか
わらず、様々な比抵抗で面内抵抗分布の均一な導電性薄
膜を再現性よく成膜することが可能である。
た成膜材料について、以上の方法を用いると、さらに広
範囲に比抵抗値の設定が可能となる。
温度は、成膜方法、成膜装置により異なるが、成膜が安
定に行うことができ、かつ薄膜の強度が実質上問題がな
ければ、いかなる圧力範囲でも、温度範囲であっても構
わない。また、反応ガスとしては、例えば酸素のほか窒
素、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、水蒸気
(H2 O)等が挙げられ、そのいずれかあるいは複数の
組み合わせたものを成膜材料に応じて適宜導入すること
ができる。
として、表示装置の光学部材として用いられる場合は、
透明性を有していれば良く、例えばガラス、プラスチッ
クシート、プラスチックフィルムなどが挙げられ、プラ
スチックシートおよびプラスチックフィルムでは、例え
ばポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリ
スチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルス
ルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロー
ス等が挙げられ、目的・用途により適宜選択される。
る導電性薄膜(20)としては、透明性が要求される場
合は、例えば酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫のいず
れか、または、それらの2種もしくは3種の混合酸化物
等が挙げられるが、それ以外のものでは導電性を有すれ
ば、他の金属等からなるいかなる薄膜であっても構わな
い。
DCスパッタリングにより透明電極としてのITO(S
nO2 :10wt%)を成膜する場合、酸素/アルゴン
比を(比抵抗が最も低くなるように)調整しながら圧力
および基材温度を変化させて成膜した比抵抗値が1.5
×10-3Ω・cm以上のITO膜の断面を観察すると柱
状構造になっていることが確認できる。
えば、DCスパッタリングにより透明電極としてのIT
O(SnO2 :10wt%)を成膜する場合、酸素/ア
ルゴン比を(比抵抗が最も低くなるように)調整しなが
ら圧力および基材の温度を変化させて成膜した比抵抗値
が、1.0×10-3Ω・cm以下のITO膜の断面をS
EMで観察すると、緻密な結晶構造になっていることが
確認できる。
て、高比抵抗となる柱状構造あるいは低比抵抗となる緻
密な結晶構造は、実用上問題とならない強度があれば、
いかなる条件で成膜しても構わない。
るハードコート層(30)としては、例えば紫外線硬化
型のアクリル系樹脂等が挙げられ、導電性部材(1)を
表示装置等の透明電極として用いる場合は、全体の透明
度を阻害しない程度に透明なものが使用可能である。そ
の膜厚は3μm以上あれば十分な強度となるが、透明
性、塗工精度、取り扱いから5から20μmの範囲が望
ましい。このハードコート層(30)の形成は、導電性
薄膜(20)と基材(10)との間にスロットコータ
ー、スピンコーター、ロールコーター、カーテンコータ
ー、スクリーン印刷等従来の塗布方式で得られる。
る。 〈実施例1〉図1に示すように、ITO(SnO2 :1
0wt%)焼結体をスパッタリングの酸化物ターゲット
として全圧4.0Pa、酸素/アルゴン比を体積比1.
0%(全圧4.0Paにおいて最も低抵抗となる割合)
でDCスパッタリング法により、基材(10)として、
−15℃に設定した透明な厚さ188μmのポリエチレ
ンテレフタレート(PET)フィルム上に、波長550
nmで透過率が最も高くなる光学膜厚(nd=275n
m)のITO薄膜を導電性薄膜(20)として形成し
て、導電性部材(1)を得た。この時のスパッタリング
印可電力密度は、2.5W/cm2 とした。
で観察したところ、そのITO薄膜は柱状構造で、面内
(500mm×500mm)のシート抵抗が200Ω/
□±5%以内で、かつ薄膜形成の再現性が±5%以内の
良好な導電性薄膜(20)を有する導電性部材(1)で
あった。
0μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィル
ムを基材(10)とし、その上に紫外線硬化性のアクリ
ル系ハードコート層(30)を5μmの膜厚で塗布し、
−15℃に設定したその上に導電性薄膜(30)として
ITO(SnO2 :10wt%)焼結体をスパッタリン
グの酸化物ターゲットとして、全圧4.0Pa、酸素/
アルゴン比を体積比1.0%(全圧4.0Paにおいて
最も低抵抗となる割合)でDCスパッタリング法によ
り、波長550nmで透過率が最も高くなる光学膜厚
(nd=275nm)のITO薄膜を導電性薄膜(2
0)として形成して導電性部材(1)を得た。この時の
スパッタリング印可電力密度は、2.5W/cm2 とし
た。
で観察したところ、そのITO薄膜は柱状構造で、面内
(500mm×500mm)のシート抵抗が200Ω/
□±5%以内で、かつ薄膜形成の再現性が±5%以内の
良好な導電性薄膜(20)を有する導電性部材(1)で
あった。さらにまた、表面の鉛筆硬度試験を行った結
果、3Hの試験でキズは認められず、実用上十分な硬度
を有する導電性部材(1)であった。
(SnO2 :10wt%)の焼結体をスパッタリングの
酸化物ターゲットとして全圧0.5Pa、酸素/アルゴ
ン比を体積比2.0%(全圧0.5Paにおいて最も低
抵抗となる割合)でDCスパッタリング法により、基材
(10)としての25℃に設定した透明なポリエチレン
テレフタレート(PET)フィルム上に波長550nm
で透過率が最も高くなる光学膜厚(nd=275nm)
のITO薄膜を導電性薄膜(20)として形成して導電
性部材(1)を得た。この時のスパッタリング印可電力
密度は、2.5W/cm2 とした。
で観察したところ、そのITO薄膜は緻密な結晶構造
で、面内(500mm×500mm)のシート抵抗が3
5.0Ω/□±5%以内で、かつ薄膜形成の再現性が±
5%以内の良好な導電性薄膜(20)を有する導電性部
材(1)であった。
(SnO2 :10wt%)の焼結体をスパッタリングの
酸化物ターゲットとして全圧0.5Pa、酸素/アルゴ
ン比を体積比3.7%でDCスパッタリング法により、
基材(10)としての25℃に設定した透明なポリエチ
レンテレフタレート(PET)フィルム上に波長550
nmで透過率が最も高くなる光学膜厚(nd=275n
m)のITO薄膜を導電性薄膜(20)として形成して
導電性部材(1)を得た。この時のスパッタリング印可
電力密度は、2.5W/cm2 とした。
で観察したところ、そのITO薄膜は緻密な結晶構造
で、面内(500mm×500mm)のシート抵抗が2
00Ω/□±10%以上で、その薄膜形成の再現性が±
15%以上のバラツキのある導電性薄膜(20)を有す
る導電性部材(1)であった。
示す如き効果がある。即ち、基材上に導電性薄膜が成膜
されている導電性部材において、その導電性薄膜の膜構
造が柱状構造で、その比抵抗値が1.5×10-3Ω・c
m以上の導電性薄膜を有する導電性部材とすることによ
って、高い比抵抗値の薄膜を安定して再現性がよく得ら
れ、かつ面内抵抗分布が均一な導電性薄膜を有する導電
性部材とすることができる。
晶構造で、その比抵抗値が1.0×10-3Ω・cm以下
の導電性薄膜を有する導電性部材とすることによって、
低い比抵抗値の薄膜を安定して再現性がよく得られ、か
つ面内抵抗分布が均一な導電性薄膜を有する導電性部材
とすることができる。
ム、酸化亜鉛、酸化スズのいずれか、またはそれら2種
類もしくは3種類の複合酸化物とすることによって、透
明な導電性薄膜が得られ、表示装置等の電極等に利用で
きる導電性部材とすることができる。
とすることによって、透明電極板として、例えば液晶表
示装置等に利用できる導電性部材を提供できる。
フタレートのような透明プラスチックフィルムとするこ
とによって、フレキシブルな透明電極板として、例えば
巻き取り自在で持ち運びも容易な液晶表示装置等に利用
できる導電性部材を提供できる。
コート層を設けることによって、表面硬度の高く、耐磨
耗性等に優れる透明電極として、例えば液晶表示装置等
に利用できる導電性部材を提供できる。
抗の分布が均一で、再現性に優れる導電性薄膜を有する
透明電極を搭載した液晶表示装置等多方面の各種表示装
置とすることができる。
電性薄膜を成膜する導電性部材の製造において、成膜時
の圧力または/および基材の温度を変化させることによ
って、導電性薄膜の膜構造を変化させ、基材上に安定し
て再現性のよい比抵抗値で、かつ面内抵抗分布が均一な
導電性薄膜を有する導電性部材とその比抵抗値の設定と
制御が容易にできる製造方法を提供できる。
を形成して、表示用透明電極などに用いられる導電性部
材とその製造方法として、優れた実用上の効果を発揮す
るものである。
ための側断面積層図である。
するための側断面積層図である。
形態を示すもので、スパッタリング雰囲気中のアルゴン
に対する酸素の比と導電性薄膜の比抵抗値との関係をグ
ラフで表した説明図である。
形態を示すもので、スパッタリング時の全圧と、その材
料がその圧力下で最も低抵抗になる条件で成膜した場合
の比抵抗値との関係をグラフで表した説明図である。
Claims (9)
- 【請求項1】基材上に導電性薄膜が成膜されている導電
性部材において、前記導電性薄膜の膜構造が柱状構造
で、その比抵抗値が1.5×10-3Ω・cm以上である
ことを特徴とする導電性部材。 - 【請求項2】基材上に導電性薄膜が成膜されている導電
性部材において、前記導電性薄膜の膜構造が緻密な結晶
構造で、その比抵抗値が1.0×10-3Ω・cm以下で
あることを特徴とする導電性部材。 - 【請求項3】前記導電性薄膜は、酸化インジウム、酸化
亜鉛、酸化スズのいずれか、またはそれら2種類もしく
は3種類の複合酸化物であることを特徴とする請求項1
または2記載の導電性部材。 - 【請求項4】前記基材が透明基材であることを特徴とす
る請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性部材。 - 【請求項5】前記基材がプラスチックフィルムであるこ
とを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の導
電性部材。 - 【請求項6】前記基材と導電性薄膜の間にハードコート
層が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のい
ずれか1項に記載の導電性部材。 - 【請求項7】前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の
導電性部材を電極として設けたことを特徴とする表示装
置。 - 【請求項8】基材上に、真空成膜技術を用いて導電性薄
膜を成膜する導電性部材の製造において、前記導電性薄
膜の膜構造を変化させ、その比抵抗値を設定し制御する
ことを特徴とする導電性部材の製造方法。 - 【請求項9】前記導電性薄膜の比抵抗値の設定と制御
は、成膜時の圧力または/および透明基材の温度を変化
させてなることを特徴とする請求項8記載の導電性部材
の製造方法。
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