JP2010061837A - Transparent conductive base material - Google Patents

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Kazutoshi Kiyokawa
和利 清川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transparent conductive base material, having a transparent conductive film which reduces the use amount of indium being a rare source, and is concurrently provided with resistance value (conductivity), chemical resistance and durability. <P>SOLUTION: The transparent conductive base material includes at least three layers consisting of a first transparent film 1, a second transparent film 2, and a third transparent film 3 which are formed in this order from the layer closer to the base material on at least one surface of a base material 4. The first transparent conductive film and the third transparent conductive film are made of indium-tin oxide, and the second transparent conductive film contains zinc oxide as a principal component. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、透明性および導電性を有する基材に関するものである。
The present invention relates to a substrate having transparency and conductivity.

液晶表示装置などの表示装置やタッチパネルなどの入力装置等においては、透明性と導電性両立の必要性から、透明導電膜が広く使用されている。 In a display device such as a liquid crystal display device and an input device such as a touch panel, a transparent conductive film is widely used because of the need for both transparency and conductivity.

透明導電膜としては無機・有機含め、さまざまな材料が検討されているが、現在のところ特性面から錫ドープ酸化インジウム(以下、ITO)が最も広く使用されている。しかし、インジウムの供給安定性の観点や還元性の問題もあり、ITO代替や、または使用量の削減を目的とした他材料の検討が盛んに行われている。その中で、特に酸化亜鉛を用いた透明導電膜が注目されている(特許文献1、特許文献2参照)。 Various materials including inorganic and organic materials have been studied as the transparent conductive film, but at present, tin-doped indium oxide (hereinafter referred to as ITO) is most widely used in terms of characteristics. However, there are problems in terms of supply stability of indium and reducibility, and other materials are actively studied for the purpose of replacing ITO or reducing the amount used. Among them, in particular, a transparent conductive film using zinc oxide has attracted attention (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

しかしながら、酸化亜鉛透明導電膜は、抵抗値、耐久性、耐薬品の面で問題を抱えている。特に耐薬品性は、アルカリ性溶液に弱く、基材上から膜が剥離してしまうといった問題が生じる。 However, the zinc oxide transparent conductive film has problems in terms of resistance value, durability, and chemical resistance. In particular, the chemical resistance is weak against an alkaline solution, and there arises a problem that the film peels off from the substrate.

特開平2−149459JP-A-2-14959 特開平7−138745JP-A-7-138745

上記背景技術の問題点を鑑みて、本発明はインジウムの使用量を削減した上で、透明導電膜の抵抗値(導電性)・耐薬品性・耐久性を併せ持たせるように解決すべくなされたものである。 In view of the above-mentioned problems of the background art, the present invention has been made to solve the problem of reducing the amount of indium used and also having the resistance value (conductivity), chemical resistance, and durability of the transparent conductive film. It is a thing.

本発明は、以下のような構成の透明導電性基材とすることにより、上記課題を解決した。
基材の少なくとも一方の面上に、基材に近い層から順に第1の透明導電膜、第2の透明導電膜、第3の透明導電膜の少なくとも3層が形成されており、第1の透明導電膜及び第3の透明導電膜が錫ドープ酸化インジウムからなり、第2の透明導電膜が酸化亜鉛を主成分とすることを特徴とする透明導電性基材。
前記第1の透明導電膜及び前記第3の透明導電膜の膜厚が30nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1記載の透明導電性基材。
前記第2の透明導電膜がガリウムドープの酸化亜鉛であることを特徴とする請求項1記載の透明導電性基材。
前記第2の透明導電膜がアルミニウムドープの酸化亜鉛であることを特徴とする請求項1記載の透明導電性基材。
前記基材が可撓性を有するフィルム基材であることを特徴とする請求項1記載の透明導電性基材。
前記第3の透明導電膜上に樹脂パターンを備えることを特徴とする請求項1記載の透明導電性基材。
前記基材がカラーフィルタ基板であって、前記樹脂パターンがフォトスペーサであることを特徴とする請求項7に記載の透明導電性基材。
This invention solved the said subject by setting it as the transparent conductive base material of the following structures.
On at least one surface of the base material, at least three layers of a first transparent conductive film, a second transparent conductive film, and a third transparent conductive film are formed in order from a layer close to the base material. A transparent conductive substrate, wherein the transparent conductive film and the third transparent conductive film are made of tin-doped indium oxide, and the second transparent conductive film is mainly composed of zinc oxide.
2. The transparent conductive substrate according to claim 1, wherein the first transparent conductive film and the third transparent conductive film have a thickness of 30 nm to 100 nm.
The transparent conductive substrate according to claim 1, wherein the second transparent conductive film is gallium-doped zinc oxide.
The transparent conductive substrate according to claim 1, wherein the second transparent conductive film is aluminum-doped zinc oxide.
The transparent conductive substrate according to claim 1, wherein the substrate is a flexible film substrate.
The transparent conductive substrate according to claim 1, further comprising a resin pattern on the third transparent conductive film.
The transparent conductive substrate according to claim 7, wherein the substrate is a color filter substrate, and the resin pattern is a photo spacer.

本発明によれば、酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜を、ITOで挟んだ構造とすることで、インジウムの使用量を削減し、かつ耐久性、耐薬品性優れた透明導電性基材とすることができた。 According to the present invention, the transparent conductive film mainly composed of zinc oxide is sandwiched between ITO, thereby reducing the amount of indium used and having excellent durability and chemical resistance. And was able to.

図1に本発明の透明導電性基材の1様態を示す。
本発明の透明導電性基材では、基材1上の透明導電膜が少なくとも3層の透明導電膜を含み、基材上に酸化亜鉛を主成分とする2層目の第2の透明導電膜2が、それぞれITOからなる1層目の第1の透明導電膜1及び3層目の第3の透明導電膜3に挟まれた構造になっている。
FIG. 1 shows one embodiment of the transparent conductive substrate of the present invention.
In the transparent conductive substrate of the present invention, the transparent conductive film on the substrate 1 includes at least three transparent conductive films, and the second transparent conductive film of the second layer mainly composed of zinc oxide on the substrate. 2 is sandwiched between a first transparent conductive film 1 of the first layer and a third transparent conductive film 3 of the third layer, each made of ITO.

透明基材1としては、透明性を有する基材であればいかなるものでも良く、多種のガラスやプラスチックシート・フィルムが使用できる。また、基材には透明を有していれば、透明導電膜以外の機能層が付与されていてもかまわない。たとえば、液晶表示装置用の透明導電性基材の場合には、カラーフィルタが形成されている。また、シートやフィルムの場合には、硬度の観点からハードコートが形成されていることもある。 The transparent substrate 1 may be any substrate as long as it has transparency, and various types of glass, plastic sheets and films can be used. Further, as long as the substrate has transparency, a functional layer other than the transparent conductive film may be provided. For example, in the case of a transparent conductive substrate for a liquid crystal display device, a color filter is formed. In the case of a sheet or film, a hard coat may be formed from the viewpoint of hardness.

透明導電膜を形成する前に、密着性向上のために基材の表面処理を施しても良い。このとき、表面処理方法としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、イオンビーム処理、大気圧プラズマ処理、光線照射処理などが挙げられる。 Before forming the transparent conductive film, a surface treatment of the substrate may be performed to improve adhesion. At this time, examples of the surface treatment method include corona discharge treatment, glow discharge treatment, ion beam treatment, atmospheric pressure plasma treatment, and light irradiation treatment.

さらに密着強度を向上させる必要がある場合には、透明導電膜の形成前に、プライマー層を設けてもよい。プライマー層の材料としては、例えば、シリコン、ニッケル、クロム、錫、金、銀、白金、亜鉛、チタン、タングステン、ジルコニウム、パラジウム等の金属、あるいは、これら金属の2種類以上からなる合金、または、これらの酸化物、弗化物、硫化物、窒化物などが挙げられる。特に、たとえば、シリコンを用いたSi、SiOxなどのプライマー層は、酸化物薄膜のプライマー層として優れている。これらのプライマー層は、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、化学蒸着(CVD)法などのドライコーティング方法を用いることが好ましい。また、プライマー層の厚さは目的に応じて決定すればよいが、1〜20nm程度の範囲程度が良い。 If it is necessary to further improve the adhesion strength, a primer layer may be provided before the formation of the transparent conductive film. As a material of the primer layer, for example, a metal such as silicon, nickel, chromium, tin, gold, silver, platinum, zinc, titanium, tungsten, zirconium, palladium, or an alloy composed of two or more of these metals, or These oxides, fluorides, sulfides, nitrides and the like can be mentioned. In particular, for example, a primer layer such as Si or SiOx using silicon is excellent as a primer layer of an oxide thin film. These primer layers are preferably formed by a dry coating method such as a sputtering method, a reactive sputtering method, a vapor deposition method, an ion plating method, or a chemical vapor deposition (CVD) method. The thickness of the primer layer may be determined according to the purpose, but is preferably in the range of about 1 to 20 nm.

透明導電膜は、いわゆるドライ法(真空成膜)・ウエット法(塗工)いずれでも形成できるが、現状ではドライ法が一般的である。ドライ法には、スパッタリング法、蒸着法、化学蒸着(CVD)法などがある。これらのうち、スパッタリング法は、緻密な膜の形成が可能であり、最も優れた膜が形成できる。 The transparent conductive film can be formed by either a so-called dry method (vacuum film formation) or a wet method (coating), but at present, the dry method is common. Examples of the dry method include a sputtering method, a vapor deposition method, and a chemical vapor deposition (CVD) method. Among these, the sputtering method can form a dense film, and the most excellent film can be formed.

第1の透明導電膜1及び第3の透明導電膜3は、ITOからなる透明導電膜である。ITOは、酸化インジウムに錫がドープされているものである。スパッタリングに使用される材料であるターゲットは、酸化インジウムと酸化錫の複合酸化物ターゲットが一般的である。また一般的ではないが、メタルターゲットを反応性スパッタリングにより形成してもよい。酸化錫の含有量は、目的によりさまざまであるが、数重量%〜10重量%程度が広く使用されている。 The first transparent conductive film 1 and the third transparent conductive film 3 are transparent conductive films made of ITO. ITO is indium oxide doped with tin. A target that is a material used for sputtering is generally a composite oxide target of indium oxide and tin oxide. Moreover, although it is not common, you may form a metal target by reactive sputtering. The content of tin oxide varies depending on the purpose, but about several to 10% by weight is widely used.

また、本発明の透明導電膜にあっては、ITOからなる第1の透明導電膜1及び第3の透明導電膜3が結晶化していることが好ましい。ITO層である第2の薄膜層を結晶化させることにより、ドーパントであるSnとInが置換型固溶により効率的にキャリアを形成することができる。また、結晶化により欠陥が減少するため、移動度の増加により透明導電膜の電気伝導性を向上させることができる。さらに高い耐アルカリ性を備える透明導電膜とすることができる。 Moreover, in the transparent conductive film of this invention, it is preferable that the 1st transparent conductive film 1 and the 3rd transparent conductive film 3 which consist of ITO are crystallized. By crystallizing the second thin film layer which is an ITO layer, Sn and In which are dopants can efficiently form carriers by substitutional solid solution. Further, since defects are reduced by crystallization, the electrical conductivity of the transparent conductive film can be improved by increasing the mobility. Furthermore, it can be set as a transparent conductive film provided with high alkali resistance.

第1及び第3の透明導電膜の膜厚は、それぞれの透明導電膜の膜厚が30nm以上100nm以下の範囲内であることが好ましい。ITOからなる第1及び第3の透明導電膜が100nmを超える場合にあっては、耐薬品性、耐久性の作用効果が飽和し、またインジウムの使用量の削減を十分なものとすることができなくなってしまう。一方、ITOからなる第1の薄膜層が30nmを下回る場合にあっては、ITO層の膜厚が薄いためにITO層が島状に形成されることがあり、このとき、十分な耐薬品性を備える透明導電膜とすることができなくなることがある。また、10nmを下回る場合にあっては、十分な電気伝導性が得られにくくなってしまう。 The film thickness of the first and third transparent conductive films is preferably in the range of 30 nm to 100 nm. When the first and third transparent conductive films made of ITO exceed 100 nm, the effects of chemical resistance and durability are saturated, and the amount of indium used can be sufficiently reduced. It becomes impossible. On the other hand, when the first thin film layer made of ITO is less than 30 nm, the ITO layer may be formed in an island shape due to the thin film thickness of the ITO layer. It may not be possible to obtain a transparent conductive film comprising Moreover, when it is less than 10 nm, it becomes difficult to obtain sufficient electrical conductivity.

以上のように、本発明の透明導電性基材では、第2の透明導電膜である酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜を、ITOの透明導電膜で挟む構造となっているため、インジウムの使用量を減らし、かつ耐薬品性・耐久性を向上させた透明導電性基材となる。本発明では透明導電膜の表側だけでなく、基材1上にもITO透明導電膜で覆われているため、基材側からの酸化亜鉛透明導電膜の溶出や、酸化亜鉛透明導電膜への薬品の浸透を防ぐことができる。このため、基材面が樹脂で覆われ、基材面側から薬品等が浸透しやすい場合や、フィルムのようなフレキシブルな素材を基材に用いて耐久性が要求される場合には特に好適である。また、第1の透明導電膜及び第3の透明導電膜が同一の材料で構成されているため、上述のように製造が容易となる。 As described above, the transparent conductive base material of the present invention has a structure in which the transparent conductive film mainly composed of zinc oxide, which is the second transparent conductive film, is sandwiched between ITO transparent conductive films. It becomes a transparent conductive base material with a reduced amount of use and improved chemical resistance and durability. In the present invention, since not only the front surface of the transparent conductive film but also the base material 1 is covered with the ITO transparent conductive film, elution of the zinc oxide transparent conductive film from the base material side, Can prevent the penetration of chemicals. For this reason, it is particularly suitable when the base material surface is covered with resin and chemicals are likely to penetrate from the base material surface side, or when durability is required using a flexible material such as a film as the base material. It is. In addition, since the first transparent conductive film and the third transparent conductive film are made of the same material, manufacturing is facilitated as described above.

第2の透明導電膜2は、酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜である。ここで酸化亜鉛を主成分とするとは重量比で70%以上の酸化亜鉛が含まれていることを意味する。この酸化亜鉛を主成分とする薄膜には、金属もしくは金属酸化物をドープしたものがある。ドープする金属もしくは金属酸化物中の金属としては、アルミニウム、ホウ素、スカンジウム、ガリウム、ケイ素、イットリウム、イッテルビウム、インジウムあるいはガリウムを用いることができる。これらの金属もしくは金属酸化物を含ませることにより、高い電気伝導性を備える第1の薄膜層とすることができる。中でも、酸化亜鉛にアルミニウムもしくはガリウムの少なくとも一方を含ませることにより、より高い電気伝導性を備える第2の透明導電膜とすることができる。スパッタリング法により膜を形成する場合、使用する材料であるターゲットとしては、酸化亜鉛と酸化アルミニウム、または酸化亜鉛と酸化ガリウムの複合酸化物が一般的である。また、物性の改良のため第3元素を若干混ぜることもある。 The second transparent conductive film 2 is a transparent conductive film containing zinc oxide as a main component. Here, zinc oxide as a main component means that 70% or more of zinc oxide is contained by weight. The thin film mainly composed of zinc oxide includes one doped with metal or metal oxide. Aluminum, boron, scandium, gallium, silicon, yttrium, ytterbium, indium or gallium can be used as the metal in the metal or metal oxide to be doped. By including these metals or metal oxides, a first thin film layer having high electrical conductivity can be obtained. Especially, it can be set as the 2nd transparent conductive film provided with higher electrical conductivity by including at least one of aluminum or gallium in zinc oxide. In the case of forming a film by a sputtering method, a target that is a material to be used is generally a composite oxide of zinc oxide and aluminum oxide or zinc oxide and gallium oxide. In addition, the third element may be mixed slightly to improve the physical properties.

本発明の透明導電膜にあっては、酸化亜鉛からなる第2の透明導電膜の膜厚は30nm以上300nm以下とすることが好ましい。第2の透明導電膜の膜厚が30nmに満たない場合、十分な電気伝導性を有する透明導電膜を得られなくなってしまうことがある。また、酸化亜鉛の成膜スピードはITOの成膜スピードよりも遅く、第2の透明導電膜の膜厚が300nmを超える場合にあっては製造コストが上昇してしまうおそれがある。 In the transparent conductive film of the present invention, the thickness of the second transparent conductive film made of zinc oxide is preferably 30 nm or more and 300 nm or less. When the film thickness of the second transparent conductive film is less than 30 nm, it may be impossible to obtain a transparent conductive film having sufficient electrical conductivity. Further, the deposition speed of zinc oxide is slower than the deposition speed of ITO, and the manufacturing cost may increase if the thickness of the second transparent conductive film exceeds 300 nm.

また、本発明の透明導電膜にあって、透明導電膜形成面の比抵抗が1×10−3Ω・cm以下の範囲内であることが好ましい。透明導電膜形成面の比抵抗を上記範囲内とすることにより、液晶ディスプレイの電極として好適に用いることができる。透明導電膜形成面の比抵抗が1×10−3Ω・cmを超える場合にあっては、十分な電気伝導性を有する透明導電膜とすることができないため、液晶ディスプレイの電極として使用した場合に使用電力のロスが多くなり、使用電力の小さい液晶ディスプレイとすることができなくなることがある。一方、透明導電膜形成面の比抵抗は1×10−4Ω・cm以上であることが好ましい。透明導電膜形成面の比抵抗を1×10−4Ω・cm未満としようとした場合には、透明導電膜のキャリア濃度を高くする必要があり、このとき、透明導電膜の可視光透過率が低下する傾向にあるため好ましくない。 Moreover, in the transparent conductive film of the present invention, the specific resistance of the transparent conductive film forming surface is preferably in the range of 1 × 10 −3 Ω · cm or less. By setting the specific resistance of the transparent conductive film forming surface within the above range, it can be suitably used as an electrode of a liquid crystal display. When the specific resistance of the transparent conductive film forming surface exceeds 1 × 10 −3 Ω · cm, it cannot be made a transparent conductive film having sufficient electrical conductivity, and therefore when used as an electrode of a liquid crystal display In some cases, the loss of power consumption increases and a liquid crystal display with low power consumption cannot be obtained. On the other hand, the specific resistance of the transparent conductive film forming surface is preferably 1 × 10 −4 Ω · cm or more. When the specific resistance of the transparent conductive film forming surface is to be less than 1 × 10 −4 Ω · cm, it is necessary to increase the carrier concentration of the transparent conductive film, and at this time, the visible light transmittance of the transparent conductive film Is not preferable because of a tendency to decrease.

図2に別の態様の本発明の透明導電膜性基材の説明断面図を示した。図2の本発明の透明導電膜性基材は液晶ディスプレイに用いられる当面導電膜付きカラーフィルタである。図2の透明導電膜付きカラーフィルタ6´は支持基板11´上に着色層14A、14B、14Cを備える。着色層は樹脂中に着色顔料が分散された構造を備える。着色層は液晶表示ディスプレイをカラー表示させるためのものであり、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色を備えている。また、ガラス基板上には各画素間にブラックマトリックス13が設けられており、各画素間はブラックマトリックスにより区切られている。ブラックマトリックスはクロム等の金属材料もしくは黒色顔料を分散させた樹脂材料から形成される。 FIG. 2 shows an explanatory cross-sectional view of another embodiment of the transparent conductive substrate of the present invention. 2 is a color filter with a conductive film for the time being used for a liquid crystal display. The color filter 6 ′ with a transparent conductive film in FIG. 2 includes colored layers 14A, 14B, and 14C on a support substrate 11 ′. The colored layer has a structure in which a colored pigment is dispersed in a resin. The colored layer is for displaying a color on a liquid crystal display, and has, for example, three colors of red (R), green (G), and blue (B). A black matrix 13 is provided between the pixels on the glass substrate, and the pixels are separated by the black matrix. The black matrix is formed from a metal material such as chromium or a resin material in which a black pigment is dispersed.

着色層14A、14B、14C上に透明導電膜5を備える。透明導電膜5はITOからなる第1の透明導電膜1、酸化亜鉛を主成分とする第2の透明導電膜2、ITOからなる第1の透明導電膜3とを備え、この順に着色層上に構成されている。そして、透明導電膜5上には、必要に応じてフォトスペーサ15が設けられる。フォトスペーサ15は、カラーフィルタ1´と対向するように設けられるTFT基板との距離(ギャップ)を一定にするものであり、フォトスペーサ形成材料としては光感光性樹脂材料(フォトレジスト)が用いられ、フォトリソグラフィー法によりフォトスペーサは形成される。すなわち、透明導電膜上に光感光性樹脂材料を塗布する塗布工程、塗布された樹脂材料にマスクを介してパターン露光をおこなう露光工程、不要な部分を現像液により除去する現像工程により、フォトスペーサは形成される。現像工程にあっては現像液としてアルカリ溶液が用いられるが、本発明の透明導電膜は耐薬品性が高く透明導電膜上にフォトスペーサを好適に形成することができる。 The transparent conductive film 5 is provided on the colored layers 14A, 14B, and 14C. The transparent conductive film 5 includes a first transparent conductive film 1 made of ITO, a second transparent conductive film 2 containing zinc oxide as a main component, and a first transparent conductive film 3 made of ITO. It is configured. A photo spacer 15 is provided on the transparent conductive film 5 as necessary. The photo spacer 15 is a constant distance (gap) from the TFT substrate provided so as to face the color filter 1 ′, and a photosensitive resin material (photoresist) is used as a photo spacer forming material. The photo spacer is formed by photolithography. That is, a photo spacer is formed by a coating process of applying a photosensitive resin material on a transparent conductive film, an exposure process of performing pattern exposure on the applied resin material through a mask, and a developing process of removing unnecessary portions with a developer. Is formed. In the development step, an alkaline solution is used as a developer, but the transparent conductive film of the present invention has high chemical resistance and can suitably form a photo spacer on the transparent conductive film.

また、本発明の透明導電膜付きカラーフィルタ6´にあっては、必要に応じて配向制御用突起16が設けられる。配向制御用突起16は垂直配向型(VA型)液晶ディスプレイのカラーフィルタの場合に形成される。配向制御用突起形成材料としては光感光性樹脂材料が用いられ、フォトリソグラフィー法により配向制御用突起は形成される。すなわち、透明導電膜上に光感光性樹脂材料(フォトレジスト)を塗布する塗布工程、塗布された樹脂材料にマスクを介してパターン露光をおこなう露光工程、不要な部分を現像液により除去する現像工程により、配向制御用突起は形成される。現像工程にあっては現像液としてアルカリ溶液が用いられるが、本発明の透明導電膜は耐薬品性が高く、透明導電膜上に配向制御用突起を好適に形成することができる。 Further, in the color filter 6 ′ with a transparent conductive film of the present invention, an alignment control protrusion 16 is provided as necessary. The alignment control protrusion 16 is formed in the case of a color filter of a vertical alignment type (VA type) liquid crystal display. As the alignment control protrusion forming material, a photosensitive resin material is used, and the alignment control protrusion is formed by a photolithography method. That is, a coating process for applying a photosensitive resin material (photoresist) on the transparent conductive film, an exposure process for performing pattern exposure on the applied resin material through a mask, and a developing process for removing unnecessary portions with a developer. Thus, the alignment control protrusion is formed. In the development step, an alkaline solution is used as a developer. However, the transparent conductive film of the present invention has high chemical resistance, and the alignment control protrusions can be suitably formed on the transparent conductive film.

本発明の透明導電膜表面が耐アルカリ性の高い透明導電膜付き基板は、少なくともフォトリソグラフィー法によって形成されるフォトスペーサもしくはフォトリソグラフィー法によって形成される配向制御用突起のどちらか一方を有するカラーフィルタに好適に使用できる。また、同様の理由から、フォトリソグラフィー法で導電膜上に樹脂パターンを形成するような部材に好適である。 The substrate with a transparent conductive film having a transparent conductive film surface having high alkali resistance according to the present invention is a color filter having at least one of a photo spacer formed by a photolithography method and an alignment control protrusion formed by a photolithography method. It can be used suitably. For the same reason, it is suitable for a member that forms a resin pattern on a conductive film by a photolithography method.

本発明の透明導電性基材の製造方法について説明する。 The manufacturing method of the transparent conductive base material of this invention is demonstrated.

本発明の透明導電膜は、蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法等の真空成膜法により形成される。中でも、本発明の透明導電膜はスパッタリング法により形成されることが好ましい。スパッタリング法は大面積の基板に対し成膜することができる。 The transparent conductive film of the present invention is formed by a vacuum film forming method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or an ion plating method. Especially, it is preferable that the transparent conductive film of this invention is formed by sputtering method. The sputtering method can form a film on a large-area substrate.

中でも、本発明の透明導電膜はマグネトロンスパッタリング法により形成されることが好ましい。透明導電膜1〜3の形成方法としてマグネトロンスパッタリング法を用いることにより、成膜スピードを向上させることができる。また、磁束によりターゲット近傍に電子が捉えられることによりプラズマ密度が増加し、スパッタ電圧を低下させることが可能になる。これによって、酸素負イオンや反跳スパッタガスといった形成される透明導電膜にダメージを与える粒子のエネルギーを低下させることができ、形成される透明導電膜を導電性が高く、高品質な透明導電膜とすることができる。 Especially, it is preferable that the transparent conductive film of this invention is formed by the magnetron sputtering method. By using the magnetron sputtering method as a method of forming the transparent conductive films 1 to 3, the film forming speed can be improved. In addition, since the electrons are captured in the vicinity of the target by the magnetic flux, the plasma density increases and the sputtering voltage can be reduced. This makes it possible to reduce the energy of particles that damage the formed transparent conductive film, such as oxygen negative ions and recoil sputtering gas, and the formed transparent conductive film has high conductivity and is a high-quality transparent conductive film. It can be.

また本発明にあっては、マグネトロンスパッタリング法による各透明導電膜の形成工程が、磁束密度が500Gauss以上1500Gauss以下であることが好ましい。磁束密度を500Gauss以上1500Gauss以下とすることにより、電気伝導性が高く膜厚形均一性のよい透明道電膜とすることができる。磁束密度が500Gaussに満たない場合には、形成される透明導電膜の膜厚分布が均一でなく、また電気伝導性が十分でない透明道電膜となってしまうことがある。一方、磁束密度が1500Gaussを超える場合には、放電がおきにくくターゲットの利用効率が低下してしまうことがある。 Moreover, in this invention, it is preferable that the formation process of each transparent conductive film by magnetron sputtering method is 500 Gauss or more and 1500 Gauss or less. By setting the magnetic flux density to 500 Gauss or more and 1500 Gauss or less, a transparent conductive film having high electrical conductivity and good uniformity in film thickness can be obtained. When the magnetic flux density is less than 500 Gauss, the film thickness distribution of the formed transparent conductive film may not be uniform, and a transparent conductive film with insufficient electrical conductivity may be obtained. On the other hand, when the magnetic flux density exceeds 1500 Gauss, discharge is difficult to occur, and the utilization efficiency of the target may be reduced.

以下、実施例を用いて説明する。 Hereinafter, description will be made using examples.

[実施例と比較例の共通条件]
透明基材1には。100mm角で厚さ2mmのソーダガラスを用いた。透明導電膜を形成する面に、あらかじめグロー放電による表面処理を行った。また、成膜についてはマグネトロンスパッタリング法で行った。成膜装置には2種類のターゲットを取り付けられるようになっており、真空状態を保ったまま2種類の材料の積層を行った。ITOの成膜に関しては酸化錫10wt%のターゲットを、酸化亜鉛主成分の薄膜層の成膜については酸化ガリウム5.7wt%のターゲットをそれぞれ用いた(以後ZnO:Gaと表記)。
(なお、アルミニウムドープ(4wt%)の酸化亜鉛薄膜についても実験したが、結果はガリウムドープのものと同様の傾向が確認できたため、最後に一例の結果のみ付記する)
[Common conditions for Examples and Comparative Examples]
For the transparent substrate 1. A 100 mm square soda glass with a thickness of 2 mm was used. Surface treatment by glow discharge was performed in advance on the surface on which the transparent conductive film was formed. The film formation was performed by a magnetron sputtering method. Two types of targets can be attached to the film forming apparatus, and two types of materials were stacked while maintaining a vacuum state. A target of 10% by weight of tin oxide was used for the film formation of ITO, and a target of 5.7% by weight of gallium oxide was used for the film formation of the thin film layer mainly composed of zinc oxide (hereinafter referred to as ZnO: Ga).
(Although an experiment was conducted on an aluminum-doped (4 wt%) zinc oxide thin film, the results showed the same tendency as that of gallium-doped, so only the results of one example are added at the end)

成膜時の圧力(真空度)は3×10−1Paとした。スパッタガスにはArを300sccm、反応ガスにはOを用いた。Oの流量は事前に抵抗値が下がる最適値を調べ、ITOでは4sccm、ZnO:Gaでは0sccmとした(ただし、この最適値は装置の構成により変動があるので、装置ごとに条件だしが必要である)。 The pressure (degree of vacuum) during film formation was 3 × 10 −1 Pa. Ar was 300 sccm as the sputtering gas, and O 2 was used as the reaction gas. For the flow rate of O 2, the optimum value for decreasing the resistance value was examined in advance, and was set to 4 sccm for ITO and 0 sccm for ZnO: Ga. Is).

[実施例1]
透明導電膜の構成を、透明基材側からITO(50)/ZnO:Ga(50)/ITO(50)とした。括弧内は各透明導電膜の膜厚(nm)である。以下の実施例でも同様に表記する。
[Example 1]
The structure of the transparent conductive film was set to ITO (50) / ZnO: Ga (50) / ITO (50) from the transparent substrate side. The values in parentheses are the film thickness (nm) of each transparent conductive film. The same applies to the following examples.

[実施例2]
透明導電膜の構成を、透明基材側からITO(30)/ZnO:Ga(90)/ITO(30)とした。
[Example 2]
The configuration of the transparent conductive film was ITO (30) / ZnO: Ga (90) / ITO (30) from the transparent substrate side.

[比較例1]
透明導電膜の構成を、透明基材側からITO(20)/ZnO:Ga(110)/ITO(20)とした。
[Comparative Example 1]
The structure of the transparent conductive film was ITO (20) / ZnO: Ga (110) / ITO (20) from the transparent substrate side.

[比較例2]
透明導電膜の構成を、透明基材側からZnO:Ga(150)の単層とした。
[Comparative Example 2]
The structure of the transparent conductive film was a single layer of ZnO: Ga (150) from the transparent substrate side.

[比較例3]
透明導電膜の構成を、透明基材側からZnO:Ga(75)/ITO(75)の2層とした。
[Comparative Example 3]
The structure of the transparent conductive film was made into two layers of ZnO: Ga (75) / ITO (75) from the transparent substrate side.

[比較例4]
透明導電膜の構成を、透明基材側からITO(75) / ZnO:Ga(75)の2層とした。
[Comparative Example 4]
The structure of the transparent conductive film was made into two layers of ITO (75) / ZnO: Ga (75) from the transparent base material side.

[比較例5]
透明導電膜の構成を、透明基材側から/ITO(150)の単層とした。
[Comparative Example 5]
The structure of the transparent conductive film was a single layer of / ITO (150) from the transparent substrate side.

[評価]
得られたサンプルを以下の方法で評価した。
[Evaluation]
The obtained sample was evaluated by the following method.

(1)抵抗値
三菱化学製ロレスタで、初期抵抗値を測定した。4本の電極を表面に接触させ、表面抵抗(Ω/□)を測定できる。透明導電膜の抵抗値評価で最も一般的な方法の一つである。
(1) Resistance value The initial resistance value was measured with a Loresta manufactured by Mitsubishi Chemical. The surface resistance (Ω / □) can be measured by bringing four electrodes into contact with the surface. This is one of the most common methods for evaluating the resistance value of transparent conductive films.

(2)耐薬品性
耐薬品性の評価として、アルカリ耐性を調べた。NaOHの1.5%水溶液を、透明導電膜の上に1滴付着させ、30分放置した後ふき取って、抵抗値変化を調べた。抵抗値変化が10%以内は○、10%を超え15%以内は△、15%を超えたものは×とした。
(2) Chemical resistance As an evaluation of chemical resistance, alkali resistance was examined. One drop of a 1.5% aqueous solution of NaOH was deposited on the transparent conductive film, allowed to stand for 30 minutes, and then wiped off to examine the change in resistance value. When the resistance change was within 10%, it was evaluated as ◯, when it exceeded 10% and within 15%, Δ, and when it exceeded 15%, it was marked as x.

(3)耐久性
60℃95%の環境で1日間経過させた後、抵抗値の変化により透明導電性基材の耐久性を判断した。抵抗値変化を調べた。抵抗値変化が10%以内は○、10%を超え15%以内は△、15%を超えたものは×とした。
(3) Durability After aging for 1 day in an environment of 60 ° C. and 95%, the durability of the transparent conductive substrate was judged from the change in resistance value. The resistance value change was investigated. When the resistance change was within 10%, it was evaluated as ◯, when it exceeded 10% and within 15%, Δ, and when it exceeded 15%, it was marked as x.

Figure 2010061837
Figure 2010061837

既に記述したように、アルミニウムドープについても実験したがガリウムドープと同様の結果がえられたため、一例のみ記す。ITO(30)/ZnO:Al(90)/ITO(30)について、抵抗値50Ω/□、耐薬品性○、耐久性○、ITO膜厚目安比0.4となり、効果があることが確認できた。 As already described, an experiment was also performed on aluminum doping, but the same result as that of gallium doping was obtained, so only an example will be described. For ITO (30) / ZnO: Al (90) / ITO (30), the resistance value is 50Ω / □, the chemical resistance ○, the durability ○, and the ITO film thickness standard ratio 0.4, confirming the effect. It was.

前記実施例および比較例の結果、本発明は従来のITOの使用量を減らしつつ、透明導電膜に求められる、抵抗値(導電性)、耐薬品性、耐久性を実現できることが示された。 As a result of the examples and comparative examples, it was shown that the present invention can achieve the resistance value (conductivity), chemical resistance, and durability required for the transparent conductive film while reducing the amount of conventional ITO used.

本発明の透明導電性基材の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the transparent conductive base material of this invention. 本発明の透明導電性基材(透明導電膜付きカラーフィルタ)の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the transparent conductive base material (color filter with a transparent conductive film) of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・透明導電膜1(ITO層)
2・・・透明導電膜2(酸化亜鉛層)
3・・・透明導電膜3(ITO層)
4・・・透明基材
4´・・・透明基材(カラーフィルタ)
5・・・透明導電膜
6・・・透明導電性基材
6´・・・透明導電性基材(透明導電膜付きカラーフィルタ)
11・・・支持基材
13・・・ブラックマトリックス
14A・・・着色層
14B・・・着色層
14C・・・着色層
15・・・フォトスペーサ
16・・・配向制御用突起
1 ... Transparent conductive film 1 (ITO layer)
2 ... Transparent conductive film 2 (Zinc oxide layer)
3 ... Transparent conductive film 3 (ITO layer)
4 ... Transparent substrate 4 '... Transparent substrate (color filter)
5 ... Transparent conductive film 6 ... Transparent conductive substrate 6 '... Transparent conductive substrate (color filter with transparent conductive film)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Support base material 13 ... Black matrix 14A ... Colored layer 14B ... Colored layer 14C ... Colored layer 15 ... Photo spacer 16 ... Protrusion for orientation control

Claims (8)

基材の少なくとも一方の面上に、基材に近い層から順に第1の透明導電膜、第2の透明導電膜、第3の透明導電膜の少なくとも3層が形成されており、第1の透明導電膜及び第3の透明導電膜が錫ドープ酸化インジウムからなり、第2の透明導電膜が酸化亜鉛を主成分とすることを特徴とする透明導電性基材。   On at least one surface of the base material, at least three layers of a first transparent conductive film, a second transparent conductive film, and a third transparent conductive film are formed in order from a layer close to the base material. A transparent conductive substrate, wherein the transparent conductive film and the third transparent conductive film are made of tin-doped indium oxide, and the second transparent conductive film is mainly composed of zinc oxide. 前記第1の透明導電膜及び前記第3の透明導電膜の膜厚が30nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1記載の透明導電性基材。   2. The transparent conductive substrate according to claim 1, wherein the first transparent conductive film and the third transparent conductive film have a thickness of 30 nm to 100 nm. 前記第2の透明導電膜がガリウムドープの酸化亜鉛であることを特徴とする請求項1記載の透明導電性基材。   The transparent conductive substrate according to claim 1, wherein the second transparent conductive film is gallium-doped zinc oxide. 前記第2の透明導電膜がアルミニウムドープの酸化亜鉛であることを特徴とする請求項1記載の透明導電性基材。   The transparent conductive substrate according to claim 1, wherein the second transparent conductive film is aluminum-doped zinc oxide. 前記基材が可撓性を有するフィルム基材であることを特徴とする請求項1記載の透明導電性基材。   The transparent conductive substrate according to claim 1, wherein the substrate is a flexible film substrate. 前記基材の透明導電膜形成面に、表面処理が施されていることを特徴とする請求項1記載の透明導電性基材。   The transparent conductive base material according to claim 1, wherein a surface treatment is applied to a surface of the base material on which the transparent conductive film is formed. 前記第3の透明導電膜に樹脂パターンを備えることを特徴とする請求項1記載の透明導電性基材。   The transparent conductive base material according to claim 1, wherein the third transparent conductive film is provided with a resin pattern. 前記基材がカラーフィルタ基板であって、前記樹脂パターンがフォトスペーサであることを特徴とする請求項7に記載の透明導電性基材。
The transparent conductive substrate according to claim 7, wherein the substrate is a color filter substrate, and the resin pattern is a photo spacer.
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