JP2019003900A - Transparent conductive film, transparent substrate with transparent conductive film, method for producing transparent substrate with transparent conductive film, and touch panel - Google Patents

Transparent conductive film, transparent substrate with transparent conductive film, method for producing transparent substrate with transparent conductive film, and touch panel Download PDF

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慎也 相川
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Abstract

To provide a novel transparent conductive film using an indium oxide material with a low resistivity and a high visible light transmittance.SOLUTION: A transparent conductive film is an oxide material composed of indium oxide containing at least one element selected from the group consisting of boron, magnesium, and aluminum.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、透明導電膜、透明導電膜つき透明基板、透明導電膜つき透明基板の製造方法、タッチパネルに関する。   The present disclosure relates to a transparent conductive film, a transparent substrate with a transparent conductive film, a method for manufacturing a transparent substrate with a transparent conductive film, and a touch panel.

従来、透明導電膜には、高い導電性(低抵抗率)と可視光領域での高い光線透過率とを有する材料が用いられている。高い導電性と可視光領域での高い光線透過率とを有する材料としては、酸化物系材料が用いられている。酸化物材料は、例えば、酸化インジウムを主成分として含有する酸化インジウム系材料が知られている。酸化インジウム系材料の透明導電膜は、例えば、代表的には、タッチパネルセンサーとして応用されている。   Conventionally, a material having high conductivity (low resistivity) and high light transmittance in the visible light region has been used for the transparent conductive film. As a material having high conductivity and high light transmittance in the visible light region, an oxide-based material is used. As the oxide material, for example, an indium oxide-based material containing indium oxide as a main component is known. A transparent conductive film made of an indium oxide-based material is typically applied as a touch panel sensor, for example.

透明導電膜を、例えば、タッチパネルセンサーの分野に適用するためには、抵抗率の低減と光線透過率の向上との相反する2つの要素を同時に向上させることが要求される。この要求を満足させるための材料としては、例えば、スズをドープしたインジウム(ITO:Indium Tin Oxide)がよく知られている。   In order to apply the transparent conductive film to, for example, the field of touch panel sensors, it is required to simultaneously improve two conflicting factors of resistivity reduction and light transmittance improvement. As a material for satisfying this requirement, for example, indium doped with tin (ITO: Indium Tin Oxide) is well known.

ITOは、スズ(Sn)が4価のイオン状態を取ることを活用して、3価のイオン状態となるインジウム(In)のサイトの一部にSnを置換することで、余剰電荷を生成して低抵抗化するものである。また、酸化インジウムのバンドギャップは3.55eV程度であり、酸化スズのバンドギャップは、3.57eVである。したがって、ITOは、酸化インジウムに酸化スズを添加することで、酸化インジウム単体よりも高い光線透過率を実現できるものである。   ITO uses the fact that tin (Sn) takes a tetravalent ionic state, and replaces Sn with a part of the indium (In) site that becomes a trivalent ionic state, thereby generating surplus charges. To lower the resistance. The band gap of indium oxide is about 3.55 eV, and the band gap of tin oxide is 3.57 eV. Therefore, ITO can realize higher light transmittance than indium oxide alone by adding tin oxide to indium oxide.

このような考え方で、例えば、酸化インジウムに酸化シリコンをドープした透明導電膜が開示されている(特許文献1および2を参照)。   Based on such a concept, for example, a transparent conductive film in which indium oxide is doped with silicon oxide is disclosed (see Patent Documents 1 and 2).

例えば、特許文献1には、酸化インジウムを主成分とし、シリコンが含有された透明導電性薄膜が開示されている。そして、透明導電性薄膜の構造が実質的に非晶質であり、かつシリコンの含有量がインジウムとシリコンとの合計量に対して0.5原子%〜13原子%であることが開示されている。
特許文献2には、インジウムとシリコンとを含む酸化物焼結体において、シリコン元素が酸化インジウム内に固溶している酸化物焼結体が開示されている。
For example, Patent Document 1 discloses a transparent conductive thin film containing indium oxide as a main component and containing silicon. And it is disclosed that the structure of the transparent conductive thin film is substantially amorphous, and the silicon content is 0.5 atomic% to 13 atomic% with respect to the total amount of indium and silicon. Yes.
Patent Document 2 discloses an oxide sintered body in which silicon element is solid-solved in indium oxide in an oxide sintered body containing indium and silicon.

また、上記の他、透明導電膜に用いられる酸化物系材料としては、例えば、下記に挙げる材料が知られている(特許文献3〜5を参照)。   In addition to the above, as the oxide-based material used for the transparent conductive film, for example, the following materials are known (see Patent Documents 3 to 5).

特許文献3には、基板上に、スパッタリング法によって成膜される透明導電膜が開示されている。そして、この透明導電膜は、酸化インジウムからなる第1の成分と、酸化スズからなる第2の成分と、ランタン、ネオジウム、ジスプロシウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジルコニウム、アルミニウム、シリコン、チタニウム及びホウ素の中から選ばれる少なくとも1種の元素又はその酸化物からなる第3の成分とを含むことが開示されている。
特許文献4には、表面に凹凸が形成された酸化亜鉛系透明導電膜が開示されている。そして、この凹凸は、稜線部が突出部の突出方向に弧を描くか、または、突出部の先端が頂点を有する場合は該頂点を中心に2つの稜線部のなす角が90゜以上の鈍角である突出部を含むことか開示されている。さらに、この酸化亜鉛系導電膜は、アルミニウム、ガリウム、ホウ素またはシリコンからなる群より選択される少なくとも1つをドーパントとして有することが開示されている。
Patent Document 3 discloses a transparent conductive film formed on a substrate by a sputtering method. The transparent conductive film includes a first component made of indium oxide, a second component made of tin oxide, lanthanum, neodymium, dysprosium, europium, gadolinium, terbium, zirconium, aluminum, silicon, titanium, and boron. And a third component comprising at least one element selected from the above or an oxide thereof.
Patent Document 4 discloses a zinc oxide-based transparent conductive film having irregularities formed on the surface. And this unevenness | corrugation is an obtuse angle whose ridgeline part draws an arc in the protrusion direction of a protrusion part, or when the front-end | tip of a protrusion part has a vertex, the angle which two ridgeline parts make centering on this vertex It is disclosed that the protrusion part is included. Furthermore, it is disclosed that this zinc oxide-based conductive film has at least one selected from the group consisting of aluminum, gallium, boron or silicon as a dopant.

特許文献5には、チタンを含有する酸化インジウムからなり、150℃以上350℃以下に加熱された基板上に成膜された酸化物透明電極膜が開示されている。また、この酸化物透明電極膜は、酸化インジウムのインジウムが、チタンに、チタン/インジウムの原子数比で0.003〜0.120の割合で置換されていることが開示されている。さらに、この酸化インジウムは結晶質であること、この酸化物透明電極膜の比抵抗が5.7×10−4Ωcm以下であり、ホール測定効果によるキャリア電子濃度が5.5×1020cm−3以下であり、ホール効果測定によるキャリア電子の移動度が40cm/Vsec以上であり、かつ、波長1000nm〜1400nmにおける平均光透過率が60%以上であることが開示されている。 Patent Document 5 discloses an oxide transparent electrode film made of indium oxide containing titanium and formed on a substrate heated to 150 ° C. or higher and 350 ° C. or lower. This oxide transparent electrode film discloses that indium in indium oxide is substituted with titanium at a ratio of 0.003 to 0.120 in terms of the number ratio of titanium / indium. Further, the indium oxide is crystalline, the specific resistance of the oxide transparent electrode film is 5.7 × 10 −4 Ωcm or less, and the carrier electron concentration by the hole measurement effect is 5.5 × 10 20 cm −. 3 or less, the mobility of carrier electrons by Hall effect measurement is 40 cm 2 / Vsec or more, and the average light transmittance at wavelengths of 1000 nm to 1400 nm is disclosed to be 60% or more.

一方で、近年、インジウムを主体として、インジウムとシリコンとを含むインジウム材料において、Siの置換はインジウム原子と酸素原子間の結合距離を縮め、インジウム5s軌道の重なりを大きくしてキャリア伝導をしやすくする役割をしていると解釈されることが報告されている(非特許文献1を参照)。   On the other hand, in recent years, substitution of Si in indium materials mainly containing indium and containing indium and silicon shortens the bond distance between indium atoms and oxygen atoms, and increases the overlap of indium 5s orbitals to facilitate carrier conduction. It has been reported that it is interpreted as having a role to play (see Non-Patent Document 1).

特開2004−087451号公報JP 2004-087451 A 特開2004−123479号公報JP 2004-123479 A 特開2015−158014号公報JP2015-158014A 特表2012−504306号公報Special table 2012-504306 gazette 特許5234023号公報Japanese Patent No. 5234023

Phase transitions from semiconductive amorphous to conductive polycrystalline in indium silicon oxide thin films、Nobuhiko Mitoma, Bo Da, Hideki Yoshikawa, Toshihide Nabatame, Makoto Takahashi, Kazuhiro Ito, Takio Kizu, Akihiko Fujiwara, and Kazuhito Tsukagoshi、Appl. Phys. Lett. 109, 221903 (2016)Phase transitions from semiconductive amorphous to conductive polycrystalline in indium silicon oxide thin films, Nobuhiko Mitoma, Bo Da, Hideki Yoshikawa, Toshihide Nabatame, Makoto Takahashi, Kazuhiro Ito, Takio Kizu, Akihiko Fujiwara, and Kazuhito Tsukagoshi, Appl. Phys. Lett. 109, 221903 (2016)

本開示の目的は、抵抗率が低く、可視光での光線透過率が高い新規の酸化インジウム系材料を用いた透明導電膜、透明導電膜つき透明基板、透明導電膜つき透明基板の製造方法、タッチパネルを提供することである。   An object of the present disclosure is to provide a transparent conductive film, a transparent substrate with a transparent conductive film, a method for producing a transparent substrate with a transparent conductive film, using a novel indium oxide-based material with low resistivity and high light transmittance in visible light, It is to provide a touch panel.

上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1> ホウ素、マグネシウム、およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化インジウムからなる酸化物材料である透明導電膜。
<2> 前記元素の含有量が、前記酸化物材料の全体に対し、0.1原子%以上25原子%以下である<1>に記載の透明導電膜。
<3> 前記酸化物材料が、アモルファス質である<1>又は<2>に記載の透明導電膜。
<4> 前記元素がホウ素である<1>〜<3>のいずれか1つに記載の透明導電膜。
<5> 透明基板と、前記透明基板上に、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の透明導電膜と、を有する透明導電膜付き透明基板。
<6> 前記透明導電膜がパターン状に形成された透明導電膜である<5>に記載の透明導電膜付き透明基板。
<7> 透明基板上に、ホウ素を含む酸化インジウムをターゲットとし、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の透明導電膜を形成する透明導電膜形成工程を有する透明導電膜付き透明基板の製造方法。
<8> さらに、前記透明導電膜にパターンを形成するパターン形成工程を有する<7>に記載の透明導電膜付き透明基板の製造方法。
<9> <5>又は<6>に記載の透明導電膜付き透明基板を備えるタッチパネル。
Means for solving the above problems include the following aspects.
<1> A transparent conductive film that is an oxide material made of indium oxide containing at least one element selected from the group consisting of boron, magnesium, and aluminum.
<2> The transparent conductive film according to <1>, wherein the content of the element is 0.1 atomic% or more and 25 atomic% or less with respect to the entire oxide material.
<3> The transparent conductive film according to <1> or <2>, wherein the oxide material is amorphous.
<4> The transparent conductive film according to any one of <1> to <3>, wherein the element is boron.
The transparent substrate with a transparent conductive film which has a <5> transparent substrate and the transparent conductive film as described in any one of <1>-<4> on the said transparent substrate.
<6> The transparent substrate with a transparent conductive film according to <5>, wherein the transparent conductive film is a transparent conductive film formed in a pattern.
<7> Transparent with transparent conductive film having a transparent conductive film forming step of forming a transparent conductive film according to any one of <1> to <4>, using indium oxide containing boron as a target on a transparent substrate A method for manufacturing a substrate.
<8> The method for producing a transparent substrate with a transparent conductive film according to <7>, further comprising a pattern forming step of forming a pattern on the transparent conductive film.
<9> A touch panel comprising the transparent substrate with a transparent conductive film according to <5> or <6>.

本開示の透明導電膜によれば、抵抗率が低く、可視光での光線透過率が高い新規の酸化インジウム系材料を用いた透明導電膜、透明導電膜つき透明基板、透明導電膜つき透明基板の製造方法、タッチパネルが提供される。   According to the transparent conductive film of the present disclosure, a transparent conductive film, a transparent substrate with a transparent conductive film, and a transparent substrate with a transparent conductive film using a novel indium oxide-based material with low resistivity and high light transmittance in visible light A manufacturing method and a touch panel are provided.

本開示のタッチパネルの一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the touchscreen of this indication. 透明導電膜の可視光領域における光線透過率を表すグラフである。It is a graph showing the light transmittance in the visible region of a transparent conductive film. 透明導電膜のX線回折スペクトルを表すグラフである。It is a graph showing the X-ray-diffraction spectrum of a transparent conductive film. 本開示のパターン化透明導電膜付き透明基板におけるパターン化透明導電膜断面の測定結果を表すグラフである。It is a graph showing the measurement result of the patterned transparent conductive film cross section in the transparent substrate with the patterned transparent conductive film of this indication. 従来のパターン化透明導電膜付き透明基板におけるパターン化透明導電膜断面の測定結果を表すグラフである。It is a graph showing the measurement result of the patterned transparent conductive film cross section in the conventional transparent substrate with a patterned transparent conductive film.

以下に、本開示の透明導電膜の好適な実施形態の一例について説明する。   Below, an example of suitable embodiment of the transparent conductive film of this indication is demonstrated.

<透明導電膜>
本開示の透明導電膜は、ホウ素、マグネシウム、およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化インジウムからなる酸化物材料で形成される。
この酸化物材料は、母材である酸化インジウムに、ホウ素、マグネシウム、およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素の酸化物をドープした酸化インジウム系材料からなる複合酸化物材料として形成されたものである。つまり、本開示の透明導電膜は、母材である酸化インジウムに、ホウ素酸化物、マグネシウム酸化物、アルミニウム酸化物のうちの1種の酸化物をドープして形成されたものでもよく、これら2種以上の酸化物を併用してドープして形成されたものでもよい。
<Transparent conductive film>
The transparent conductive film of the present disclosure is formed of an oxide material made of indium oxide containing at least one element selected from the group consisting of boron, magnesium, and aluminum.
This oxide material is formed as a composite oxide material composed of an indium oxide-based material in which indium oxide as a base material is doped with an oxide of at least one element selected from the group consisting of boron, magnesium, and aluminum. It is a thing. That is, the transparent conductive film of the present disclosure may be formed by doping indium oxide as a base material with one oxide of boron oxide, magnesium oxide, and aluminum oxide. It may be formed by using a combination of more than one kind of oxides.

前述のように、従来、酸化導電膜に用いる酸化物材料として、種々の材料が検討されている。例えば、ホウ素をドープしてもよい酸化物材料としては、下記に挙げる材料が知られている。   As described above, conventionally, various materials have been studied as oxide materials used for the oxide conductive film. For example, the following materials are known as oxide materials that may be doped with boron.

例えば、特許文献3には、ITOにドープする第3の元素として、特定の元素または特定の元素の酸化物をドープした透明導電膜が開示されている。しかしながら、酸化インジウム系材料を用いた透明導電膜においては、前述のように、伝導パスの形成を担うのはインジウム5s軌道である。そのため、第3の元素として、ホウ素を選択した場合、スズとホウ素との共存による複数種のイオンドープは、イオン散乱による導電率低下の原因となると考えられる。また、ホウ素単体でのドープは、成膜後の薄膜の組成を酸素欠損過剰な状態となることが知られている。そのため、第3の元素として、ホウ素単体でドープした場合、成膜後の基板上において目的の組成を持つ薄膜が得られないことがある。   For example, Patent Document 3 discloses a transparent conductive film doped with a specific element or an oxide of a specific element as a third element doped into ITO. However, in a transparent conductive film using an indium oxide-based material, as described above, the indium 5s orbital is responsible for forming a conduction path. Therefore, when boron is selected as the third element, it is considered that multiple types of ion doping due to the coexistence of tin and boron cause a decrease in conductivity due to ion scattering. In addition, it is known that doping with boron alone results in an oxygen deficient excess in the composition of the thin film after film formation. Therefore, when doped with boron alone as the third element, a thin film having the desired composition may not be obtained on the substrate after film formation.

また、特許文献4には、酸化亜鉛を母材として、アルミニウム、ガリウム、ホウ素、及びシリコンのうちの少なくとも1つの元素がドープされた酸化亜鉛系材料を用いた透明導電膜が開示されている。しかしながら、母材である酸化亜鉛について言及すれば、大気雰囲気における熱処理にて電気伝導率が著しく低下し、透明導電膜としての要求性能を満たすことができない場合がある。   Patent Document 4 discloses a transparent conductive film using a zinc oxide-based material doped with at least one element of aluminum, gallium, boron, and silicon using zinc oxide as a base material. However, referring to zinc oxide, which is a base material, the electrical conductivity is significantly lowered by heat treatment in an air atmosphere, and the required performance as a transparent conductive film may not be satisfied.

一方、透明導電膜としての各種性能向上のためには、例えば、熱処理または加熱成膜によって、透明導電膜を結晶化させることが望ましいとの報告がある(特許文献5を参照)。しかしながら、成膜時点ですでに結晶化された膜は、例えば、エッチング加工によるパターンニング加工を施す場合、従来のシュウ酸系の弱酸エッチャントによるエッチング加工が困難になることがある。このため、透明導電膜としては、弱酸エッチャントでエッチング加工可能なアモルファス状態で成膜でき、成膜直後の状態で結晶化されていないことが望ましい。透明導電膜が、従来のエッチング加工を適用できれば、透明導電膜の用途として、例えば、タッチパネルセンサーへの適用のほか、ディスプレイ用薄膜トランジスタなど、従来のエッチングを行う用途への適用が容易になると考えられる。   On the other hand, in order to improve various performances as a transparent conductive film, there is a report that it is desirable to crystallize the transparent conductive film by, for example, heat treatment or heating film formation (see Patent Document 5). However, a film already crystallized at the time of film formation may be difficult to etch with a conventional oxalic acid-based weak acid etchant, for example, when patterning is performed by etching. For this reason, it is desirable that the transparent conductive film can be formed in an amorphous state that can be etched with a weak acid etchant and is not crystallized immediately after the film formation. If the transparent conductive film can be applied with a conventional etching process, it is considered that the application of the transparent conductive film can be easily applied to, for example, a touch panel sensor and a conventional etching application such as a display thin film transistor. .

このように、酸化インジウムに添加するだけで、高導電率(低抵抗率)および可視光での高光線透過率が得られる優れた酸化インジウム系材料の開発が希求されていた。
これに対し、本開示の透明導電膜によれば、低い抵抗率と可視光での高い光線透過率を示す透明導電膜が得られる。
Thus, there has been a demand for the development of an excellent indium oxide-based material that can obtain high conductivity (low resistivity) and high light transmittance in visible light only by adding to indium oxide.
On the other hand, according to the transparent conductive film of the present disclosure, a transparent conductive film showing a low resistivity and a high light transmittance with visible light can be obtained.

酸化インジウムへのドーパントとしては、固体酸化物の状態として大気中で安定に存在でき、かつ、インジウム5s軌道の重なりを大きくしてキャリア伝導パスを最大化することが可能となる酸素原子間結合距離が短い元素が含まれていることが望ましい。
そこで、酸化インジウムへのドーパントを検討した。
As a dopant for indium oxide, a bond distance between oxygen atoms that can exist stably in the atmosphere as a solid oxide state, and can maximize the carrier conduction path by increasing the overlap of the indium 5s orbitals. It is desirable to contain short elements.
Then, the dopant to indium oxide was examined.

このようなドーパントとしては、抵抗率が低く、可視光での光線透過率が高い酸化インジウム系材料とするために、下記に示す各々の条件を満たす元素の酸化物から選択される。
1)大気中で安定に存在できる酸化物固体であること。
2)ドーパント元素と酸素との結合距離がインジウムと酸素の結合距離(1.902Å)よりも短いこと。
3)酸化スズのバンドギャップ(3.57eV)よりも大きい材料であること。
4)ドーパント材料は6配位を有し、インジウムと酸素の酸素結合解離エネルギー(346 kJ/mol)よりも高い材料であること。
Such a dopant is selected from oxides of elements that satisfy the following conditions in order to obtain an indium oxide-based material having a low resistivity and a high visible light transmittance.
1) An oxide solid that can exist stably in the atmosphere.
2) The bond distance between the dopant element and oxygen is shorter than the bond distance between indium and oxygen (1.902 mm).
3) The material is larger than the band gap (3.57 eV) of tin oxide.
4) The dopant material has 6 coordination and is higher than the oxygen bond dissociation energy (346 kJ / mol) of indium and oxygen.

表1に、上記の1)から4)の各条件を満足する元素のうち、好適な元素の酸化物を示す。なお、SiおよびTiの酸化物は、酸化インジウムへのドーパントとして、従来から適用されている酸化物である。   Table 1 shows oxides of suitable elements among the elements satisfying the above conditions 1) to 4). Note that the oxides of Si and Ti are oxides conventionally applied as dopants for indium oxide.

表1に示す元素の中でも、特にホウ素が好ましい。つまり、酸化インジウムへのドーパントとしては、表1に示す酸化物のうち、最も結合距離の短いホウ素の酸化物がより好適である。ドーパントがホウ素の酸化物であると、インジウム5s軌道の重なりをより大きくすることができるため、抵抗率および可視光での光線透過率の両方の特性を向上することができると考えられる。   Among the elements shown in Table 1, boron is particularly preferable. That is, as the dopant for indium oxide, a boron oxide having the shortest bond distance among the oxides shown in Table 1 is more preferable. If the dopant is an oxide of boron, the overlap of the indium 5s orbitals can be further increased, so that it is considered that both the characteristics of resistivity and visible light transmittance can be improved.

ここで、酸化インジウムへのドーパントとして特に好適な、ホウ素の酸化物である場合について、セルパラメーターを検討した。酸化インジウム、およびホウ素を含む酸化インジウム(以下、「ホウ素ドープ酸化インジウム」と称する場合がある。)の各々の酸化物材料において、ユニットセルのセルパラメーターを調査した結果を示す。
なお、ホウ素ドープ酸化インジウムとしては、格子歪みに着目するため、In(BO)のユニットセルについて調査した。
調査の結果、酸化インジウムのユニットセルにおいて、セルパラメーターがa辺およびb辺ともに0.5487nmであった。一方、ホウ素ドープ酸化インジウムでは、セルパラメーターがa辺およびb辺ともに0.48217nmであった。この結果から、ホウ素ドープ酸化インジウムでは、インジウム5s軌道の重なりを大きくすることができることが明らかとなった。
よって、本開示の透明導電膜によれば、低抵抗率および可視光での高光線透過率を示す透明導電膜が得られると考えられる。
Here, the cell parameters were examined for a boron oxide particularly suitable as a dopant for indium oxide. The result of investigating the cell parameters of the unit cell in each oxide material of indium oxide and indium oxide containing boron (hereinafter sometimes referred to as “boron-doped indium oxide”) is shown.
As the boron-doped indium oxide, an In (BO 3 ) unit cell was investigated in order to pay attention to lattice distortion.
As a result of the investigation, in the unit cell of indium oxide, the cell parameter was 0.5487 nm for both the a side and the b side. On the other hand, in boron-doped indium oxide, the cell parameter was 0.48217 nm for both the a side and the b side. From this result, it became clear that boron-doped indium oxide can increase the overlap of the indium 5s orbitals.
Therefore, according to the transparent conductive film of this indication, it is thought that the transparent conductive film which shows the low light resistivity and the high light transmittance in visible light is obtained.

なお、酸化インジウムおよびホウ素ドープ酸化インジウムのセルパラメーターについては、結晶構造データベースにより調査を行った。具体的には、In(BO)においては、構造型:Ca(CO)、ピアソン記号:hR30、空間群:R−3c にて固有識別される菱面体晶In(BO)の結晶構造データを用いた。また、Inにおいては、構造型:Al、ピアソン記号:hR30、空間群:R−3c にて固有識別される菱面体晶Inの結晶構造データを用いた。 The cell parameters of indium oxide and boron-doped indium oxide were investigated using a crystal structure database. Specifically, in the In (BO 3), structure type: Ca (CO 3), Pearson symbol: HR30, space group: rhombohedral In being unique identification in R-3c of (BO 3) crystal structure Data was used. In the In 2 O 3, structure type: Al 2 O 3, Pearson symbol: HR30, space group: using crystal structure data of rhombohedral In 2 O 3, which is unique identification in R-3c.

本開示の透明導電膜は、ホウ素、マグネシウム、およびアルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素の含有量が、酸化物材料の全体に対し、0.1原子%以上25原子%以下であることがよい。例えば、酸化物材料が、マグネシウムを含む酸化インジウム(マグネシウムドープ酸化インジウム)の酸化物材料である場合、マグネシウムの含有量は、マグネシウムドープ酸化インジウムの全体に対し、0.1原子%以上22.2原子%以下であることが好ましい。また、例えば、酸化物材料が、アルミニウムを含む酸化インジウム、またはホウ素を含む酸化インジウムの酸化物材料である場合、アルミニウムを含む酸化インジウム、またはホウ素を含む酸化インジウムの酸化物材料の全体に対し、0.1原子%以上20原子%以下であることが好ましい。   In the transparent conductive film of the present disclosure, the content of at least one element selected from the group consisting of boron, magnesium, and aluminum is 0.1 atomic percent or more and 25 atomic percent or less with respect to the entire oxide material. It is good. For example, when the oxide material is an oxide material of indium oxide containing magnesium (magnesium-doped indium oxide), the magnesium content is 0.1 atomic% or more and 22.2% with respect to the entire magnesium-doped indium oxide. It is preferably at most atomic%. For example, when the oxide material is indium oxide containing aluminum or an indium oxide oxide material containing boron, the entire oxide material of indium oxide containing aluminum or indium oxide containing boron is used. It is preferable that they are 0.1 atomic% or more and 20 atomic% or less.

特に、酸化物材料が、例えば、ホウ素を含む酸化インジウム(ホウ素ドープ酸化インジウム)の酸化物材料である場合、ホウ素の含有量は、ホウ素ドープ酸化インジウムの全体に対し、0.5原子%以上15原子%以下がより好ましく、1原子%以上10原子%以下がさらに好ましい。   In particular, when the oxide material is, for example, an oxide material of indium oxide containing boron (boron-doped indium oxide), the boron content is 0.5 atomic% or more and 15 to 15% with respect to the whole boron-doped indium oxide. Atomic% or less is more preferable, and 1 atomic% or more and 10 atomic% or less is more preferable.

ここで、元素の含有量とは、スパッタターゲット焼結体内での含有量のことである。
また、元素の含有量は、スパッタターゲット中の各材料の質量比から換算したものである。元素の含有量は、以下のようにして換算する。
Here, the element content is the content in the sputter target sintered body.
The element content is calculated from the mass ratio of each material in the sputtering target. The element content is converted as follows.

原子%への換算については、焼結体形成時の各粉末の質量%比と分子量を用いて計算できる。一例として、ホウ素ドープ酸化インジウムを例に挙げて説明する。
焼結体形成時の各粉末の質量%比として、Inが95質量%、Bが5質量%の場合におけるInBO焼結体のIn、B、Oの各原子%は以下のように見積もられる。
About conversion to atomic%, it can calculate using the mass% ratio and molecular weight of each powder at the time of sintered compact formation. As an example, boron-doped indium oxide will be described as an example.
As the mass% ratio of the powder at the time of the sintered body formation, an In 2 O 3 is 95 wt%, an In of InBO x sintered body in the case B 2 O 3 is 5% by mass, B, each atom% of O is Estimated as follows.

InにおけるInのmol数=Inの質量%÷Inの分子量×InにおけるInの原子数=95÷277.6×2=0.684
InにおけるOのmol数=Inの質量%÷Inの分子量×InにおけるOの原子数=95÷277.6×3=1.027
におけるBのmol数=Bの質量%÷Bの分子量×BにおけるBの原子数=5÷69.6×2=0.144
におけるOのmol数=Bの質量%÷Bの分子量×BにおけるOの原子数=5÷69.6×3=0.215
InBO焼結体のInの原子%=Inのmol数÷(Inのmol数+Bのmol数+Oのmol数)×100=0.684÷(0.684+0.144+1.242)×100=33.1
InBO焼結体のBの原子%=Bのmol数÷(Inのmol数+Bのmol数+Oのmol数)×100=0.144÷(0.684+0.144+1.242)×100=6.9
InBO焼結体のOの原子%=Oのmol数÷(Inのmol数+Bのmol数+Oのmol数)×100=1.242÷(0.684+0.144+1.242)×100=60.0
In 2 O 3 in the In of the mol number = In 2 O 3 mass% ÷ In 2 O 3 molecular weight × In 2 O 3 in the In atom number = 95 ÷ 277.6 × 2 = 0.684
In 2 O 3 in the O of mol number = In 2 O 3 mass% ÷ In 2 O 3 molecular weight × In 2 O 3 in the O of atoms = 95 ÷ 277.6 × 3 = 1.027
B 2 O 3 in mol number of B = B 2 O 3 mass% ÷ B 2 O 3 molecular weight × B 2 O 3 in the number of atoms of B = 5 ÷ 69.6 × 2 = 0.144
B 2 O 3 in the O of mol number = B 2 O 3 mass% ÷ B 2 O 3 molecular weight × B 2 O 3 in the O of atoms = 5 ÷ 69.6 × 3 = 0.215
InBO x In atomic percentage of InBO x sintered body = In mole number ÷ (In mole number + B mole number + O mole number) × 100 = 0.684 ÷ (0.684 + 0.144 + 1.242) × 100 = 33 .1
Atomic% of B in InBO x sintered body = number of moles of B ÷ (number of moles of In + number of moles of B + number of moles of O) × 100 = 0.144 ÷ (0.684 + 0.144 + 1.242) × 100 = 6 .9
Atomic% of O in InBO x sintered body = number of moles of O ÷ (number of moles of In + number of moles of B + number of moles of O) × 100 = 1.242 ÷ (0.684 + 0.144 + 1.242) × 100 = 60 .0

また、前述のように本開示の透明導電膜は、酸化インジウムへのドーパントとして、ホウ素、マグネシウム、およびアルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素の酸化物を添加して得られた酸化物材料である。このような酸化物材料とすることで、透明導電膜形成時における酸化インジウムの局所的な結晶化を抑制することができる。そのため、ホウ素、マグネシウム、およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化インジウムはアモルファス質になりやすい。また、その結果として、本開示の透明導電膜は、膜表面の平坦性に優れる均質に近い透明導電膜が形成されやすくなる。
なお、本開示の透明導電膜は、熱処理により結晶化することも可能である。結晶化するための熱処理条件は、例えば、目的とする結晶化の度合いに応じて決定すればよい。
In addition, as described above, the transparent conductive film of the present disclosure is an oxide obtained by adding an oxide of at least one element selected from the group consisting of boron, magnesium, and aluminum as a dopant to indium oxide. Material. By using such an oxide material, local crystallization of indium oxide at the time of forming the transparent conductive film can be suppressed. Therefore, indium oxide containing at least one element selected from the group consisting of boron, magnesium, and aluminum tends to be amorphous. Moreover, as a result, the transparent conductive film of this indication becomes easy to form the transparent conductive film near the homogeneity excellent in the flatness of the film | membrane surface.
Note that the transparent conductive film of the present disclosure can be crystallized by heat treatment. What is necessary is just to determine the heat processing conditions for crystallization according to the degree of the target crystallization, for example.

透明導電膜がアモルファス質であることを確認する方法としては、例えば、対象となる透明導電膜をX線回折装置(XRD装置)で分析し、結晶構造を示す特有の回折ピークが検出されていないことが確認されるとき、透明導電膜がアモルファス質であると判断する。このとき、下地基板に結晶性を持つ材料が使われている場合、基板の結晶構造を検出することがあるため、下地基板としてはガラスなどのアモルファス質である基板が適している。   As a method for confirming that the transparent conductive film is amorphous, for example, the target transparent conductive film is analyzed with an X-ray diffractometer (XRD apparatus), and a specific diffraction peak indicating a crystal structure is not detected. When this is confirmed, it is determined that the transparent conductive film is amorphous. At this time, if a material having crystallinity is used for the base substrate, the crystal structure of the substrate may be detected. Therefore, an amorphous substrate such as glass is suitable as the base substrate.

透明導電膜の厚みは特に制限されるものではないが、低抵抗率および可視光での高光線透過率が得られる点から、例えば10nm以上200nm以下の範囲としてもよく、10nm以上100nm以下の範囲としてもよい。   The thickness of the transparent conductive film is not particularly limited, but may be in the range of 10 nm to 200 nm, for example, from the point that low resistivity and high light transmittance in visible light are obtained, and in the range of 10 nm to 100 nm. It is good.

なお、本開示の透明導電膜の材料となる酸化物材料は、例えば、酸化インジウムに、ホウ素、マグネシウム、およびアルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素の酸化物を混合し、焼結することで得られる。   The oxide material used as the material of the transparent conductive film of the present disclosure is, for example, mixed with indium oxide and an oxide of at least one element selected from the group consisting of boron, magnesium, and aluminum and sintered. Can be obtained.

例えば、上記の酸化物材料の製造方法の一例として、ホウ素ドープ酸化インジウムを例に挙げて説明する。
本開示の透明導電膜の原料となるホウ素ドープ酸化インジウムの製造方法の一例としては、酸化インジウムとホウ素酸化物とを混合して混合物を得る混合工程と、得られた混合物を成形して成形体を得る成形工程と、得られた成形体を、焼結してホウ素ドープ酸化インジウムの酸化物焼結体を得る焼成工程とを有する方法が挙げられる。
For example, boron-doped indium oxide will be described as an example of a method for manufacturing the above oxide material.
As an example of a method for producing boron-doped indium oxide as a raw material of the transparent conductive film of the present disclosure, a mixing step of mixing indium oxide and boron oxide to obtain a mixture, and molding the obtained mixture to form a molded body And a sintering step of sintering the obtained molded body to obtain a boron-doped indium oxide oxide sintered body.

混合工程では、母材となる酸化インジウムに、ドーパントとなるホウ素酸化物を混合する工程である。ホウ素酸化物の混合割合は、ホウ素ドープ酸化インジウムに対するホウ素の原子%として、例えば、0.1原子%以上20原子%以下となる量を秤量して混合することがよい。   In the mixing step, boron oxide serving as a dopant is mixed with indium oxide serving as a base material. As for the mixing ratio of the boron oxide, it is preferable to weigh and mix, for example, an amount of 0.1 atomic% or more and 20 atomic% or less as boron atomic% with respect to boron-doped indium oxide.

混合工程で用いる、酸化インジウムとホウ素酸化物は、粉末状であることがよい。なお、これらの平均粒径は特に限定されるものではなく、公知の平均粒径を有するものを用いればよい。酸化インジウムとホウ素酸化物との混合方法は特に限定されない。湿式混合および乾式混合のいずれでもよく、公知の混合方法を採用すればよい。   The indium oxide and boron oxide used in the mixing step are preferably in the form of powder. In addition, these average particle diameters are not specifically limited, What has a well-known average particle diameter should just be used. The mixing method of indium oxide and boron oxide is not particularly limited. Either wet mixing or dry mixing may be used, and a known mixing method may be employed.

<透明導電膜付き透明基板とその製造方法>
本開示の透明導電膜付き透明基板は、透明基板と、透明基板上に、前述の本開示の透明導電膜とを有する。また、透明導電膜は、パターン状に形成された透明導電膜(以下、「パターン化透明導電膜」と称する場合がある)であってもよい。
<Transparent substrate with transparent conductive film and its manufacturing method>
The transparent substrate with a transparent conductive film of the present disclosure includes the transparent substrate and the transparent conductive film of the present disclosure described above on the transparent substrate. Further, the transparent conductive film may be a transparent conductive film formed in a pattern (hereinafter sometimes referred to as “patterned transparent conductive film”).

また、本開示の透明導電膜付き透明基板の製造方法の一例としては、透明基板上に、ホウ素、マグネシウム、およびアルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化インジウムの酸化物材料をターゲットとし、前述の本開示の透明導電膜を形成する透明導電膜形成工程を有する。また、透明導電膜がパターン状に形成された透明導電膜である場合、前記の透明導電膜形成工程と、透明導電膜にパターンを形成するパターン形成工程とを有する。
以下、透明導電膜付き透明基板について、製造方法と共に説明する。
Moreover, as an example of the method for producing a transparent substrate with a transparent conductive film of the present disclosure, an oxide material of indium oxide containing at least one element selected from the group consisting of boron, magnesium, and aluminum is provided on the transparent substrate. It has the transparent conductive film formation process which uses as a target and forms the transparent conductive film of this indication mentioned above. When the transparent conductive film is a transparent conductive film formed in a pattern, the transparent conductive film forming step and the pattern forming step of forming a pattern on the transparent conductive film are included.
Hereinafter, a transparent substrate with a transparent conductive film will be described together with a manufacturing method.

まず、透明基板を準備する。透明基板は、特に限定されず、例えば、ガラス基板およびプラスチック基板が挙げられる。例えば、具体的には、ガラス基板としては、石英ガラス、ソーダガラス、ホウ珪酸ガラスなどが挙げられる。プラスチック基板としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフテレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエステル樹脂;ノルボルネンなどのシクロオレフィン系樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリイミド樹脂などが挙げられる。
これらのガラス基板およびプラスチック基板の他、サファイヤ基板、セラミック基板も挙げることができる。
First, a transparent substrate is prepared. The transparent substrate is not particularly limited, and examples thereof include a glass substrate and a plastic substrate. For example, specific examples of the glass substrate include quartz glass, soda glass, and borosilicate glass. Examples of the plastic substrate include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), and polyethylene naphthalate (PEN); cycloolefin resins such as norbornene; polycarbonate resins; polyimide resins and the like.
In addition to these glass substrates and plastic substrates, sapphire substrates and ceramic substrates can also be mentioned.

なお、本明細書中において、透明基板とは、可視光の光線透過率が10%以上の基板を表す。また、可視光とは、380nm以上780nm以下の波長領域の光線を表す。   Note that in this specification, the transparent substrate represents a substrate having a visible light transmittance of 10% or more. Visible light represents light in the wavelength region of 380 nm to 780 nm.

次に、透明基板上に、本開示の透明導電膜を形成する。透明基板上に、前述の酸化物材料である本開示の透明導電膜を形成する。透明基板上に透明導電膜を形成する方法は特に限定されるものではなく、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の公知の方法で形成すればよい。公知の方法の中でも、操作が簡便等の点で、スパッタリング法が好適である。   Next, the transparent conductive film of the present disclosure is formed on the transparent substrate. On the transparent substrate, the transparent conductive film of the present disclosure which is the above-described oxide material is formed. The method for forming the transparent conductive film on the transparent substrate is not particularly limited, and may be formed by a known method such as a sputtering method or an ion plating method. Among known methods, the sputtering method is preferable in terms of simple operation.

以下、本開示の透明導電膜付き透明基板の製造方法の一例として、透明導電膜がホウ素ドープ酸化インジウムの酸化物材料である場合を例に挙げて説明する。   Hereinafter, as an example of the method for producing a transparent substrate with a transparent conductive film of the present disclosure, a case where the transparent conductive film is an oxide material of boron-doped indium oxide will be described as an example.

まず、表面を洗浄した透明基板を準備する。
次に、ホウ素を含む酸化インジウムからなる酸化物焼結体をターゲットとして準備し、洗浄した透明基板と、ホウ素を含む酸化インジウムのターゲットとをスパッタリング装置のチャンバー内に導入する。
その後、スパッタリング装置のチャンバー内から真空が排気される。目的とする真空度(例えば、10−5Pa以上10−3Pa以下)に達したら、ガスを導入する。導入するガスとしては、アルゴンなどの希ガスが用いられる。また、希ガスと共に酸素も導入する。チャンバー内に導入する希ガス(例えばアルゴン)と酸素とは、それぞれのガスを導入して混合ガスとしてもよく、希ガスと酸素とを予め混合した混合ガスを導入してもよい。
例えば、希ガスとしてアルゴン(Ar)を導入し、さらに酸素(O)を導入して、本開示の透明導電膜を成膜する場合には、チャンバー内の酸素の割合(体積%)は、アルゴンおよび酸素の合計に対して、例えば、0.1体積%以上20体積%以下とすることが望ましい。
なお、酸素(O)の割合(体積%)は、下記式で求められる。
(式) 酸素(O)の割合(体積%)={O/(Ar+O)}×100
チャンバー内の酸素の割合は、酸素の流量およびアルゴンの流量の流量比によって調整できる。また、予め混合する酸素とアルゴンとの濃度比によって調整することもできる。
First, a transparent substrate with a cleaned surface is prepared.
Next, an oxide sintered body made of indium oxide containing boron is prepared as a target, and the cleaned transparent substrate and the target of indium oxide containing boron are introduced into the chamber of the sputtering apparatus.
Thereafter, the vacuum is evacuated from the chamber of the sputtering apparatus. When the target degree of vacuum (for example, 10 −5 Pa to 10 −3 Pa) is reached, gas is introduced. As the gas to be introduced, a rare gas such as argon is used. Also, oxygen is introduced together with the rare gas. The rare gas (for example, argon) and oxygen introduced into the chamber may be mixed by introducing each gas, or a mixed gas in which a rare gas and oxygen are mixed in advance may be introduced.
For example, when argon (Ar) is introduced as a rare gas and oxygen (O 2 ) is further introduced to form the transparent conductive film of the present disclosure, the oxygen ratio (volume%) in the chamber is For example, it is desirable that the total amount of argon and oxygen be 0.1 volume% or more and 20 volume% or less.
The ratio of oxygen (O 2) (vol%) is calculated by the following equation.
(Formula) Ratio (volume%) of oxygen (O 2 ) = {O 2 / (Ar + O 2 )} × 100
The proportion of oxygen in the chamber can be adjusted by the flow rate ratio of the oxygen flow rate and the argon flow rate. Moreover, it can also adjust with the density | concentration ratio of oxygen and argon mixed beforehand.

なお、膜質の改善や導電率の向上のために、アルゴンと酸素との混合ガスに加えて、水素ガスまたは窒素ガスを、アルゴンおよび酸素の混合ガスとともに加えてもよい。
アルゴンと酸素の混合ガス(必要に応じて、水素ガスまたは窒素ガス)が導入され、チャンバー内の圧力が安定したら、プラズマを発生させるために、電力(例えば、50W以上400W以下)を印加する。ターゲット表面が清浄になるまでプリスパッタを行ってもよい。プリスパッタリング終了後、シャッターがオープンされ、スパッタリングが開始される。目的とする膜厚となったらシャッターを閉じ、成膜が完了する。成膜するときの温度は、室温(例えば、25℃)でもよく、必要に応じて、基板を加熱(例えば、室温から300℃以下までの範囲)してもよい。
In order to improve film quality and conductivity, hydrogen gas or nitrogen gas may be added together with a mixed gas of argon and oxygen in addition to a mixed gas of argon and oxygen.
When a mixed gas of argon and oxygen (hydrogen gas or nitrogen gas as necessary) is introduced and the pressure in the chamber is stabilized, electric power (for example, 50 W or more and 400 W or less) is applied in order to generate plasma. Pre-sputtering may be performed until the target surface is clean. After pre-sputtering is completed, the shutter is opened and sputtering is started. When the desired film thickness is reached, the shutter is closed and film formation is completed. The temperature at the time of film formation may be room temperature (for example, 25 ° C.), and the substrate may be heated (for example, in a range from room temperature to 300 ° C. or less) as necessary.

上記工程により、透明基板上に、ホウ素を含む酸化インジウムの透明導電膜が形成された透明導電膜付き透明基板が得られる。   Through the above process, a transparent substrate with a transparent conductive film in which a transparent conductive film of indium oxide containing boron is formed on the transparent substrate is obtained.

上記工程で得られた透明導電膜付き透明基板は、必要に応じて、熱処理を行ってもよい。熱処理によって、水分が除去されることで、透明導電膜としての安定性が高くなる傾向がある。透明導電膜にパターンを形成する場合には、従来の弱酸を用いたパターン形成方法が容易に採用できる点で、熱処理を行った場合であっても、アモルファス質の状態とすることが好ましい。
なお、熱処理を行うときの熱処理の条件は、目的とする特性(例えば、結晶化の程度など)に応じて行えばよい。例えば、透明導電膜を結晶化させる場合は、熱処理の温度条件は高温であるほうが好ましい。また、熱処理は、例えば、大気中で、公知の熱処理炉を用いて施せばよい。
The transparent substrate with a transparent conductive film obtained in the above step may be subjected to heat treatment as necessary. When moisture is removed by the heat treatment, the stability as the transparent conductive film tends to increase. In the case of forming a pattern on the transparent conductive film, it is preferable that the pattern is formed in an amorphous state even when heat treatment is performed because a conventional pattern forming method using a weak acid can be easily adopted.
Note that the conditions of the heat treatment when the heat treatment is performed may be performed in accordance with target characteristics (for example, the degree of crystallization). For example, when the transparent conductive film is crystallized, the temperature condition of the heat treatment is preferably high. Moreover, what is necessary is just to perform heat processing using the well-known heat processing furnace in air | atmosphere, for example.

次に、パターン状に形成された透明導電膜を有する透明導電膜付き透明基板について、その製造方法と共に説明する。パターン化透明導電膜を有する透明導電膜付き透明基板は、例えば、一般的に知られるフォトリソグラフィープロセスによって得ることが可能である。フォトリソグラフィープロセスとは、フォトレジスト塗布および乾燥、露光、現像、エッチング、レジスト剥離を行うプロセスである。   Next, a transparent substrate with a transparent conductive film having a transparent conductive film formed in a pattern will be described together with its manufacturing method. A transparent substrate with a transparent conductive film having a patterned transparent conductive film can be obtained by, for example, a generally known photolithography process. The photolithography process is a process of applying and drying a photoresist, exposing, developing, etching, and stripping the resist.

以下、本開示の透明導電膜付き透明基板の製造方法の一例として、透明導電膜がホウ素ドープ酸化インジウムの酸化物材料である場合を例に挙げて説明する。   Hereinafter, as an example of the method for producing a transparent substrate with a transparent conductive film of the present disclosure, a case where the transparent conductive film is an oxide material of boron-doped indium oxide will be described as an example.

透明基板は、前述の透明基板と同様の基板が挙げられる。また、透明導電膜形成工程までは、前述の透明導電膜付き透明基板とその製造方法で説明した方法と同様の工程である。   Examples of the transparent substrate include the same substrates as those described above. The process up to the transparent conductive film forming process is the same as the process described in the transparent substrate with a transparent conductive film and the manufacturing method thereof.

前述の透明導電膜付き透明基板の製造方法の工程で得られた、透明基板上の透明導電膜はアモルファス質の特性が得られやすい。アモルファス質の透明導電膜は、例えば、従来のシュウ酸を含む水溶液等の弱酸によって容易にエッチングできる。   The transparent conductive film on the transparent substrate obtained in the process of the method for producing a transparent substrate with a transparent conductive film described above can easily obtain amorphous characteristics. The amorphous transparent conductive film can be easily etched with a weak acid such as a conventional aqueous solution containing oxalic acid.

以下、エッチングによるパターン加工を施してパターン状に形成した透明導電膜(パターン化透明導電膜)について説明する。エッチングは、溶液内で行うウェットエッチングと、真空チャンバー内にガスを導入して行われるドライエッチングとに大別される。
パターン状の透明導電膜を形成するエッチング方法としては、ウェットエッチングおよびドライエッチングが挙げられる。いずれのエッチング方法を採用しても、透明導電膜にパターンを形成することが可能である。
これらの中でも、エッチング方法としては、従来、大面積パネル用途として工業製品の製造工程で用いられている、弱酸によるウェットエッチングが好適である。ウェットエッチングを適用する場合、レジストとしては、ポジ型レジストおよびネガ型レジストのいずれでもよい。
なお、シュウ酸を含む弱酸のエッチング液(シュウ酸系エッチャント)を用いた場合、エッチング後も下地(例えば、透明基板など)にダメージを与えることが抑制されるため好適である。
Hereinafter, a transparent conductive film (patterned transparent conductive film) formed in a pattern by performing pattern processing by etching will be described. Etching is roughly classified into wet etching performed in a solution and dry etching performed by introducing a gas into a vacuum chamber.
Examples of the etching method for forming the patterned transparent conductive film include wet etching and dry etching. Whichever etching method is employed, a pattern can be formed on the transparent conductive film.
Among these, as an etching method, wet etching with a weak acid, which is conventionally used in a manufacturing process of industrial products for large area panel applications, is suitable. When wet etching is applied, the resist may be either a positive resist or a negative resist.
Note that it is preferable to use a weak acid etching solution containing oxalic acid (oxalic acid-based etchant) because damage to the base (eg, a transparent substrate) after the etching is suppressed.

次に、弱酸によるウェットエッチングについて説明する。
まず、透明基板上に形成されたホウ素を含む酸化インジウムの透明導電膜が形成された透明導電膜付き透明基板を準備する。そして、この透明導電膜上に、スピンコートまたはスプレーコートなど公知の塗布法によりフォトレジスト膜を形成する。フォトレジスト膜用塗布液を塗布後に焼成し、溶媒を揮発させる。その後、予め定められたパターンが反転されたマスク越しに、紫外線を露光し、レジストを感光させた後、レジストに適した現像液にてパターン現像する。次に、オーブンなどでベイクして水分を飛ばした後、シュウ酸を含む弱酸のエッチング液に浸して不要な部分を溶解させる。その後、専用のレジスト剥離液にてレジストを除去し、不要な水分を飛ばすことで、パターン状に形成された透明導電膜が得られる。
Next, wet etching with a weak acid will be described.
First, a transparent substrate with a transparent conductive film on which a transparent conductive film of indium oxide containing boron formed on a transparent substrate is formed is prepared. Then, a photoresist film is formed on the transparent conductive film by a known coating method such as spin coating or spray coating. The photoresist film coating solution is baked after coating to volatilize the solvent. Thereafter, ultraviolet rays are exposed through a mask in which a predetermined pattern is inverted to expose the resist, and then the pattern is developed with a developer suitable for the resist. Next, after baking in an oven or the like to remove moisture, the substrate is immersed in an etching solution of weak acid containing oxalic acid to dissolve unnecessary portions. Thereafter, the resist is removed with a dedicated resist stripping solution, and unnecessary moisture is blown away, whereby a transparent conductive film formed in a pattern is obtained.

フォトレジスト膜用塗布液は、公知の塗布液を用いればよい。また、紫外線を露光する装置、紫外線の照射量は、公知の装置および公知の照射条件を採用すればよい。
また、パターンの形状は特に限定されない。ダイヤモンド(菱)型、三角型、四角型等、目的とするパターン形状に応じて決定すればよい。
A known coating solution may be used as the coating solution for the photoresist film. Moreover, what is necessary is just to employ | adopt a well-known apparatus and well-known irradiation conditions for the apparatus which exposes an ultraviolet-ray, and the irradiation amount of an ultraviolet-ray.
Further, the shape of the pattern is not particularly limited. What is necessary is just to determine according to target pattern shapes, such as a diamond (rhombus) shape, a triangular shape, and a square shape.

上記工程により、透明基板上に、パターン状に形成された、ホウ素を含む酸化インジウムからなる酸化物材料の透明導電膜が形成された透明導電膜付き透明基板が得られる。   Through the above-described steps, a transparent substrate with a transparent conductive film is obtained in which a transparent conductive film made of an oxide material made of indium oxide containing boron is formed on a transparent substrate.

上記工程で得られたパターン化透明導電膜が形成された透明導電膜付き透明基板は、必要に応じて、熱処理を行ってもよい。熱処理を行うときの熱処理の条件は、目的とする特性(例えば、結晶化の程度など)に応じて行えばよい。   The transparent substrate with a transparent conductive film on which the patterned transparent conductive film obtained in the above step is formed may be subjected to heat treatment as necessary. The heat treatment conditions for the heat treatment may be performed in accordance with target characteristics (for example, the degree of crystallization).

このようなパターン形成法により、透明導電膜に、複雑な2次元パターンを形成することが可能である。また、シュウ酸を含む水溶液等の弱酸で容易にエッチングできるため、透明導電膜以外の他材料で構成される構造物、デバイスとの選択比を高くできる。特に、タッチパネルセンサーの製造への適用は有用である。   By such a pattern formation method, it is possible to form a complex two-dimensional pattern on the transparent conductive film. Moreover, since it can etch easily with weak acids, such as aqueous solution containing an oxalic acid, the selection ratio with a structure and a device comprised with materials other than a transparent conductive film can be made high. In particular, application to the manufacture of touch panel sensors is useful.

また、上記工程によれば、導電性および透明性に優れる透明導電膜を、例えば積層構造による透明性の向上(例えば、特開2010−086684号公報を参照)や金属細線付加による導電率の向上(例えば、特開2015−005495号公報を参照)など、特別な構造を採用しなくてもよく、追加材料を用いなくてもよい。このため、従来ITO成膜工程をそのまま活用することが可能であり、ターゲットを置き換えるのみで、基板上に高性能の透明導電膜(またはパターン化透明導電膜)が実現され得る。   Moreover, according to the said process, the transparent conductive film which is excellent in electroconductivity and transparency, for example, the transparency improvement by laminated structure (for example, refer Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-086684), and the electrical conductivity improvement by metal fine wire addition (For example, refer to JP-A-2015-005495), a special structure may not be employed, and an additional material may not be used. For this reason, the conventional ITO film forming process can be used as it is, and a high-performance transparent conductive film (or patterned transparent conductive film) can be realized on the substrate simply by replacing the target.

なお、透明導電膜付き透明基板とその製造方法の説明において、透明導電膜として、ホウ素を含む酸化インジウムからなる酸化物材料を用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。本開示の透明導電膜付き透明基板は、酸化物材料が、ホウ素、マグネシウム、およびアルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化インジウムである場合にも、上記で説明した工程と同様の工程で製造することで得られる。   In the description of the transparent substrate with a transparent conductive film and the manufacturing method thereof, the transparent conductive film has been described using an example of an oxide material made of indium oxide containing boron, but the present invention is not limited thereto. is not. The transparent substrate with a transparent conductive film of the present disclosure is similar to the process described above even when the oxide material is indium oxide containing at least one element selected from the group consisting of boron, magnesium, and aluminum. It is obtained by manufacturing in the process.

<タッチパネル>
本開示のタッチパネルは、本開示の透明導電膜付き透明基板を備える。本開示の透明導電膜付き基板は、種々の方式のタッチパネルのタッチセンサーに適用可能である。例えば、タッチパネルとしては、投影型静電容量式のタッチパネル、表面型静電容量方式タッチパネル、抵抗膜式タッチパネルなどが挙げられる。
<Touch panel>
The touch panel of this indication is provided with the transparent substrate with a transparent conductive film of this indication. The board | substrate with a transparent conductive film of this indication is applicable to the touch sensor of various types of touch panels. For example, examples of the touch panel include a projected capacitive touch panel, a surface capacitive touch panel, and a resistive touch panel.

本開示の透明導電膜付き基板が適用されるタッチパネルの一例について、図を参照して説明する。図1は、本開示の透明導電膜を用いたタッチパネルの断面構造の一例を示す図である。   An example of a touch panel to which the substrate with a transparent conductive film of the present disclosure is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional structure of a touch panel using the transparent conductive film of the present disclosure.

図1に示すタッチパネルは、透明基板上に第1電極、スペーサー絶縁膜、第2電極、パッシベーション膜(保護膜)の順に積層された構造を備えている。
なお、図1に示すタッチパネルにおいて、100はタッチパネル、11は透明基板、13はスペーサー膜、15はパッシベーション膜(保護膜)、21は第1電極、23は第2電極を表す。以下の説明において、符号は省略する。
透明基板は、透明基板上に堆積される透明導電膜、絶縁体などを支持するためのものであり、前述の透明基板と同様の材料が用いられる。
また、例えば、第1電極はY方向電極および第2電極はX方向電極としてもよい。もちろん第1電極がX方向電極および第2電極がY方向電極でもタッチパネルとしての機能を有する。
スペーサー絶縁膜としては、絶縁性の無機系透明材料が挙げられる。例えば、具体的には、SiO、Al、HfO、Y、ZrOなどの酸化物;Si、AlNなどの窒化物;SiONなどの酸窒化物が挙げられる。
第1電極と第2電極とが電気的に絶縁できれば、スペーサー絶縁膜は、絶縁性の無機系透明材料に限定されず、絶縁性の有機系高分子材料でもよい。例えば、具体的には、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂が挙げられる。これらの他、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリプロピレン、ポリエチレングリコールなどが挙げられる。
また、これらの絶縁性の無機系透明材料および絶縁性の有機系高分子材料は、第2電極を大気から隔離するためのパッシベーション膜としても用いることができる。
The touch panel shown in FIG. 1 has a structure in which a first electrode, a spacer insulating film, a second electrode, and a passivation film (protective film) are stacked in this order on a transparent substrate.
In the touch panel shown in FIG. 1, 100 is a touch panel, 11 is a transparent substrate, 13 is a spacer film, 15 is a passivation film (protective film), 21 is a first electrode, and 23 is a second electrode. In the following description, reference numerals are omitted.
The transparent substrate is for supporting a transparent conductive film, an insulator and the like deposited on the transparent substrate, and the same material as that of the transparent substrate described above is used.
For example, the first electrode may be a Y-direction electrode and the second electrode may be an X-direction electrode. Of course, even if the first electrode is an X-direction electrode and the second electrode is a Y-direction electrode, it functions as a touch panel.
An example of the spacer insulating film is an insulating inorganic transparent material. For example, specific examples include oxides such as SiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , Y 2 O 3 , and ZrO 2 ; nitrides such as Si 3 N 4 and AlN; and oxynitrides such as SiON. .
As long as the first electrode and the second electrode can be electrically insulated, the spacer insulating film is not limited to the insulating inorganic transparent material, and may be an insulating organic polymer material. Specific examples include acrylic resins, epoxy resins, silicone resins, and fluorine resins. In addition to these, polyvinyl alcohol, polystyrene, polyimide, polyvinylphenol, polypropylene, polyethylene glycol and the like can be mentioned.
Further, these insulating inorganic transparent materials and insulating organic polymer materials can also be used as a passivation film for isolating the second electrode from the atmosphere.

図1に示すタッチパネルは、一例として、本開示のパターン状に形成された透明導電膜を有する透明導電膜付き透明基板上に、絶縁性のスペーサーを設ける工程と、スペーサー上に第2電極を設ける工程と、第2電極上にパッシベーション膜(保護膜)を設ける工程とを有していてもよい。
または、図1に示すタッチパネルは、一例として、本開示のパターン状に形成された透明導電膜を有する透明導電膜付き透明基板上に、絶縁性のスペーサーを設ける第1の工程と、パッシベーション膜(保護膜)上に第2電極を設ける2の工程と、スペーサー面と第2電極面とを対向するように積層する第3の工程とを有していてもよい。
なお、絶縁性のスペーサーは、特に限定されず、例えば、無機系透明材料又は有機系高分子材料からなる材料で形成されてもよい。
The touch panel shown in FIG. 1 includes, as an example, a process of providing an insulating spacer on a transparent substrate with a transparent conductive film having a transparent conductive film formed in a pattern shape of the present disclosure, and a second electrode on the spacer. You may have a process and the process of providing a passivation film (protective film) on the 2nd electrode.
Alternatively, the touch panel shown in FIG. 1 includes, as an example, a first step of providing an insulating spacer on a transparent substrate with a transparent conductive film having a transparent conductive film formed in a pattern shape of the present disclosure, and a passivation film ( You may have 2 processes which provide a 2nd electrode on a protective film), and a 3rd process of laminating | stacking a spacer surface and a 2nd electrode surface so that it may oppose.
The insulating spacer is not particularly limited, and may be formed of a material made of an inorganic transparent material or an organic polymer material, for example.

本開示の透明導電膜付き基板が適用されるタッチパネルは、上記で説明した図1に示すタッチパネルに限定されるものではない。図1に示すタッチパネルは、本開示の透明導電膜付き基板が適用された一例にすぎず、種々の態様のタッチパネルに適用可能である。
また、タッチパネルの大きさは特に限定されず、公知の大きさのタッチパネルに適用可能である。
The touch panel to which the substrate with a transparent conductive film of the present disclosure is applied is not limited to the touch panel shown in FIG. 1 described above. The touch panel shown in FIG. 1 is merely an example to which the substrate with a transparent conductive film of the present disclosure is applied, and can be applied to touch panels of various modes.
Further, the size of the touch panel is not particularly limited, and the touch panel can be applied to a known size touch panel.

本開示の透明導電膜は、母材として安定性の高い酸化インジウムを用いているため、不安定性の高い亜鉛を含まないため信頼性に優れる。また、酸化スズよりもバンドギャップが高く、酸素原子との結合距離が短いドーパント材料を添加するため、可視光での光線透過が低く、抵抗率が低い。このため、本開示の透明導電膜は、透明性および導電性の両面で有用な酸化物材料である。   Since the transparent conductive film of the present disclosure uses highly stable indium oxide as a base material, it does not contain highly unstable zinc and thus has excellent reliability. In addition, since a dopant material having a band gap higher than that of tin oxide and having a short bond distance to oxygen atoms is added, light transmission with visible light is low and resistivity is low. For this reason, the transparent conductive film of this indication is an oxide material useful in both transparency and electroconductivity.

また、本開示の透明導電膜は、高光線透過率および低抵抗率であるため、ディスプレイパネルの視認性を損なわない付加価値の高いタッチパネルが実現できる。可視光での光線透過率が高いということは、ディスプレイパネルに用いた場合、バックライトの消費電力抑制にも寄与し得るため、機器全体の低消費電力化と長寿命化に貢献できる。このため、タッチパネルのみならず、タッチパネルを搭載するスマートフォン、タブレット端末、車載向けカーナビなどに使用される液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンスのディスプレイパネルの適用にも有用である。   Further, since the transparent conductive film of the present disclosure has high light transmittance and low resistivity, a touch panel with high added value that does not impair the visibility of the display panel can be realized. The high light transmittance in visible light can contribute to the reduction of the power consumption of the backlight when used in a display panel, and thus can contribute to the reduction in power consumption and long life of the entire device. For this reason, it is useful not only for a touch panel, but also for application of a liquid crystal display device used for a smart phone, a tablet terminal, an in-car car navigation system, and the like, and an organic electroluminescence display panel.

さらに、有機EL素子のアノードやLEDまたはフォトダイオードなどの受発光素子の電極として用いれば、従来の透明電極材料よりも光の取り入れおよび取り出し効率に優れる。そのため、素子の低消費電力化、高効率化および長寿命化に多大な効果をもたらす。
また、太陽電池の電極として用いれば、透明電極部分による光吸収を抑制できるため、発電効率の向上に寄与できる。そのため、太陽電池等の各種受発光素子の電極などにも有用である。
加えて、本開示の透明導電膜は、高光線透過率および低抵抗率であるため、ガラスのような透明な場所でのICカードを用いた情報伝達および情報交換に応用展開できる可能性もある。
Furthermore, when used as an anode of an organic EL element or an electrode of a light emitting / receiving element such as an LED or a photodiode, it is superior in efficiency of taking in and taking out light than a conventional transparent electrode material. Therefore, a great effect is brought about in the reduction of power consumption, high efficiency and long life of the element.
Moreover, since it can suppress the light absorption by a transparent electrode part if it uses as an electrode of a solar cell, it can contribute to the improvement of electric power generation efficiency. Therefore, it is also useful for electrodes of various light receiving and emitting elements such as solar cells.
In addition, since the transparent conductive film of the present disclosure has high light transmittance and low resistivity, there is a possibility that it can be applied to information transmission and information exchange using an IC card in a transparent place such as glass. .

以下に実施例について説明するが、本開示の透明導電膜は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
また、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
Examples will be described below, but the transparent conductive film of the present disclosure is not limited to these examples. In the following description, “part” and “%” are all based on mass unless otherwise specified.
In addition, it is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and the technical scope of the present disclosure is naturally also included. It is understood that it belongs to.

<実施例1>
まず、酸化インジウム(In)を95質量%およびホウ素酸化物(B)5質量%となるように混合して得られた、ホウ素ドープ酸化インジウムの酸化物材料をターゲットとして準備した。
次に、石英ガラスを基板とし、この石英ガラス基板と準備したホウ素ドープ酸化インジウムのターゲットを、スパッタリング装置のチャンバー内に配置した。その後、アルゴンガス95体積%と酸素ガス5体積%の混合ガス(気圧0.5Pa)の真空雰囲気下(5×10−4Pa)、室温(25℃)で、50Wの電力を印加し、スパッタリング法により、厚み50nmのホウ素ドープ酸化インジウムからなる酸化物材料の透明導電膜を石英ガラス基板上に形成した。
<Example 1>
First, an oxide material of boron-doped indium oxide obtained by mixing 95% by mass of indium oxide (In 2 O 3 ) and 5% by mass of boron oxide (B 2 O 3 ) was prepared as a target. did.
Next, quartz glass was used as a substrate, and this quartz glass substrate and a prepared boron-doped indium oxide target were placed in a chamber of a sputtering apparatus. Then, 50 W of electric power was applied at room temperature (25 ° C.) in a vacuum atmosphere (5 × 10 −4 Pa) of a mixed gas of 95 vol% argon gas and 5 vol% oxygen gas (atmospheric pressure 0.5 Pa), and sputtering was performed. By a method, a transparent conductive film made of an oxide material made of boron-doped indium oxide having a thickness of 50 nm was formed on a quartz glass substrate.

<実施例2、3、比較例1、2>
ターゲットとして、酸化インジウム(In)を95質量%およびホウ素酸化物(B)5質量%となるように混合して得られたホウ素ドープ酸化インジウムの酸化物材料に変えて、表2に示す元素の酸化物に変更した以外は、実施例1と同様にして、透明導電膜付き基板を得た。
<Examples 2 and 3, Comparative Examples 1 and 2>
As a target, indium oxide (In 2 O 3 ) is changed to an oxide material of boron-doped indium oxide obtained by mixing 95% by mass and boron oxide (B 2 O 3 ) 5% by mass, Except having changed into the oxide of the element shown in Table 2, it carried out similarly to Example 1, and obtained the board | substrate with a transparent conductive film.

<評価>
(光線透過率)
各例で得られた透明導電膜付き基板の可視光での光線透過率を測定した。測定方法は、以下のとおりである。分光光度計(島津製作所社製、UVmini−1240)を用いて、測定波長300〜800nmで測定した。測定結果を図2に示す。透過率は石英ガラス基板上に成膜された透明導電膜の透過率であり、石英ガラス基板での光吸収も含むデータとして図示してある。また、550nmにおける光線透過率の結果を表2に示す。
<Evaluation>
(Light transmittance)
The light transmittance in visible light of the substrate with a transparent conductive film obtained in each example was measured. The measuring method is as follows. Measurement was performed at a measurement wavelength of 300 to 800 nm using a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, UVmini-1240). The measurement results are shown in FIG. The transmittance is the transmittance of the transparent conductive film formed on the quartz glass substrate, and is shown as data including light absorption on the quartz glass substrate. Table 2 shows the results of light transmittance at 550 nm.

(抵抗率)
各例で得られた透明導電膜付き基板を、水素ガス3体積%を含むアルゴンガス中で、550℃、30分間の条件で熱処理(アニール処理)を施した。そして、熱処理前の透明導電膜付き基板の透明導電膜と、熱処理後の透明導電膜について、抵抗率測定器(エヌピイエス株式会社製、Model sigma−5+)を用いて四探針法により抵抗率を測定した。得られた抵抗率から、熱処理前の抵抗率に対する熱処理後の抵抗率の抵抗比(熱処理後抵抗率/熱処理前抵抗率)について求めた。結果を表2に示す。なお、表2中、アニール後抵抗/アニール前抵抗と表記している。
(Resistivity)
The substrate with a transparent conductive film obtained in each example was heat-treated (annealed) in an argon gas containing 3% by volume of hydrogen gas at 550 ° C. for 30 minutes. And about the transparent conductive film of the board | substrate with a transparent conductive film before heat processing, and the transparent conductive film after heat processing, a resistivity is measured by a four-point probe method using a resistivity meter (manufactured by NP Corporation, Model sigma-5 +). It was measured. From the obtained resistivity, the resistivity ratio of the resistivity after heat treatment to the resistivity before heat treatment (resistivity after heat treatment / resistivity before heat treatment) was obtained. The results are shown in Table 2. In Table 2, it is expressed as resistance after annealing / resistance before annealing.

<アモルファス質の確認>
各例で得られた透明導電膜付き基板を、大気中で、250℃、10分間の条件で熱処理(アニール処理)を施した。熱処理を施した透明導電膜付き基板上の透明導電膜を、X線回折分析装置(リガク社製、RINT2200VK/PC)を用いて、X線回折のθ−2θ法で透明導電膜を測定した。回折角の範囲10°以上80°以下の範囲におけるX線回折スペクトルを観察し、アモルファス質であることを確認した。結果を図3に示す。
<Confirmation of amorphous material>
The substrate with a transparent conductive film obtained in each example was subjected to heat treatment (annealing treatment) in the atmosphere at 250 ° C. for 10 minutes. The transparent conductive film on the substrate with the transparent conductive film subjected to the heat treatment was measured for the transparent conductive film by an X-ray diffraction θ-2θ method using an X-ray diffraction analyzer (RINT2200VK / PC, manufactured by Rigaku Corporation). An X-ray diffraction spectrum in a diffraction angle range of 10 ° to 80 ° was observed to confirm that it was amorphous. The results are shown in FIG.

<パターン化透明導電膜付き基板の作製>
図3に示す結果から、本開示の透明導電膜がアモルファス質であることがわかる。このことから、シュウ酸系エッチャントによるエッチング適性が良好であると考えられる。
そこで、石英ガラス基板をシリコン基板に変更して、実施例1と同様の手順にしたがって、シリコン基板上に、ホウ素ドープ酸化インジウムの透明導電膜を形成して、ホウ素ドープ酸化インジウムの透明導電膜付き基板を作製した。また、石英ガラス基板をシリコン基板に変更して、比較例1と同様の手順にしたがって、シリコン基板上に、シリコンドープ酸化インジウムの透明導電膜を形成して、シリコンドープ酸化インジウムの透明導電膜付き基板を作製した。そして、下記の操作手順にしたがって、それぞれの透明導電膜付き基板の透明導電膜にパターンを形成し、シュウ酸系エッチャントによるエッチング適性を確認した。
<Preparation of substrate with patterned transparent conductive film>
From the results shown in FIG. 3, it can be seen that the transparent conductive film of the present disclosure is amorphous. From this, it is considered that the etching suitability with the oxalic acid-based etchant is good.
Therefore, the quartz glass substrate is changed to a silicon substrate, and a boron-doped indium oxide transparent conductive film is formed on the silicon substrate according to the same procedure as in the first embodiment. A substrate was produced. Further, the quartz glass substrate is changed to a silicon substrate, and a silicon-doped indium oxide transparent conductive film is formed on the silicon substrate according to the same procedure as in Comparative Example 1, with the silicon-doped indium oxide transparent conductive film. A substrate was produced. And according to the following operation procedure, the pattern was formed in the transparent conductive film of each board | substrate with a transparent conductive film, and the etching suitability by an oxalic-acid type etchant was confirmed.

透明導電膜のエッチングは、市販の汎用ITOエッチャント(関東化学社製、ITO−07N)を用いてウェットエッチングにより実施した。シリコン基板上に成膜した透明導電膜(厚さ:50nm)に、ポジ型フォトレジスト(東京応化工業社製、OFPR−800LB 100cp)をスピンコート法により、毎分3000回転のスピードで30秒間動作させて塗布した。その後、ホットプレート上で120℃、5分間ベイクし、不要な溶媒を蒸発させた。このときのフォトレジストの膜厚は、3μmであった。次に、両面マスクアライナー(ユニオン光学、PEM−800)を用いて、透明導電膜を形成した基板の一部分をマスクして7秒間露光した。続いて、ポジ型フォトレジスト用現像液(東京応化工業社製、NMD−3 2.38%)に3分間浸漬し、露光された部分のフォトレジストを溶解させ、フォトレジストパターンを形成した。現像後の前記基板を、純水で洗浄した後、ホットプレート上で110℃2分間ベイクし、不要な水分を除去した。このように形成したフォトレジストパターンを有する透明導電膜つき基板を、30℃に温めた上記ITOエッチャント中に浸漬させた。その後、レジスト剥離液(東京応化工業社製、剥離液105)を用いてフォトレジストを除去し、純水にて洗浄した後で水分をエアブローで飛ばし、透明導電膜のパターンを得た。   Etching of the transparent conductive film was performed by wet etching using a commercially available general-purpose ITO etchant (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., ITO-07N). A positive photoresist (OFPR-800LB 100 cp, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied to a transparent conductive film (thickness: 50 nm) formed on a silicon substrate by a spin coating method at a speed of 3000 rpm for 30 seconds. And applied. Thereafter, baking was performed on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes to evaporate unnecessary solvent. At this time, the film thickness of the photoresist was 3 μm. Next, using a double-sided mask aligner (Union Optics, PEM-800), a portion of the substrate on which the transparent conductive film was formed was masked and exposed for 7 seconds. Subsequently, it was immersed in a developer for positive photoresist (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., NMD-3 2.38%) for 3 minutes, and the exposed portion of the photoresist was dissolved to form a photoresist pattern. The substrate after development was washed with pure water and then baked on a hot plate at 110 ° C. for 2 minutes to remove unnecessary moisture. The substrate with the transparent conductive film having the photoresist pattern formed as described above was immersed in the ITO etchant heated to 30 ° C. Thereafter, the photoresist was removed using a resist stripping solution (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., stripping solution 105), washed with pure water, and then water was blown off with an air blow to obtain a transparent conductive film pattern.

得られたパターン形成後透明導電膜付き基板の断面を、表面段差計(ブルカー社、Dektak−XT)を用いて測定した。結果を図4および図5に示す。なお、図4および図5において、Bドープインジウムはホウ素ドープ酸化インジウムを、Siドープインジウムはシリコンドープ酸化インジウムを、それぞれ示す。   The cross section of the obtained substrate with a transparent conductive film after pattern formation was measured using a surface level difference meter (Bruker, Dektak-XT). The results are shown in FIG. 4 and FIG. 4 and 5, B-doped indium indicates boron-doped indium oxide, and Si-doped indium indicates silicon-doped indium oxide.

実施例の結果から、本開示の透明導電膜は、抵抗率が低く、可視光での光線透過率が高いことがわかる。特に、ホウ素ドープ酸化インジウムは、従来のシリコンドープ酸化インジウムよりも、可視光領域の光線透過率が低いものの、抵抗比が優れており、バランスの取れた材料であることが分かる。
一方、マグネシウムドープ酸化インジウムは、400nm付近の光線透過率が低めであるが、550nm以上の領域ではホウ素ドープ酸化インジウムと同等の光線透過率を示している。したがって、マグネシウムドープ酸化インジウムは、紫外領域から青色領域の光線の吸収率が求められる用途(例えばブルーライトのカットが要求される用途など)に有用である。また、マグネシウムドープ酸化インジウムは、従来のチタンドープ酸化インジウムよりも抵抗比が小さいことから、チタンドープ酸化インジウムの代替用途として有用であることが分かる。
他方、アルミニウムドープ酸化インジウムは、従来のチタンドープ酸化インジウムよりも可視光領域の光線透過率が優れている。また、従来のチタンドープ酸化インジウムよりも抵抗比が小さい。このことから、アルミニウムドープ酸化インジウムは、チタンドープ酸化インジウムの代替用途として有用であることが分かる。
From the results of Examples, it can be seen that the transparent conductive film of the present disclosure has low resistivity and high light transmittance in visible light. In particular, boron-doped indium oxide has a lower light transmittance in the visible light region than conventional silicon-doped indium oxide, but has an excellent resistance ratio and is a well-balanced material.
On the other hand, magnesium-doped indium oxide has a low light transmittance around 400 nm, but shows a light transmittance equivalent to that of boron-doped indium oxide in the region of 550 nm or more. Therefore, magnesium-doped indium oxide is useful for applications that require absorptance of light from the ultraviolet region to the blue region (for example, applications that require a blue light cut). In addition, it can be seen that magnesium-doped indium oxide is useful as an alternative to titanium-doped indium oxide because the resistance ratio is smaller than that of conventional titanium-doped indium oxide.
On the other hand, aluminum-doped indium oxide has better light transmittance in the visible light region than conventional titanium-doped indium oxide. Moreover, the resistance ratio is smaller than that of conventional titanium-doped indium oxide. This indicates that aluminum-doped indium oxide is useful as an alternative to titanium-doped indium oxide.

また、本開示の透明導電膜は、従来のシリコンドープ酸化インジウムと同様に、シュウ酸系エッチャントによるエッチング適性が良好であることから、従来のエッチング工程に適用可能である。したがって、本開示の透明導電膜は、従来の透明導電膜が適用されている用途への適用が容易であり、有用な材料である。   In addition, the transparent conductive film of the present disclosure is applicable to a conventional etching process because it has good etching suitability with an oxalic acid-based etchant, similarly to the conventional silicon-doped indium oxide. Therefore, the transparent conductive film of the present disclosure is a useful material that can be easily applied to applications in which a conventional transparent conductive film is applied.

100 タッチパネル、11 透明基板、13 スペーサー膜、15 パッシベーション膜(保護膜)、21 第1電極、23 第2電極 100 touch panel, 11 transparent substrate, 13 spacer film, 15 passivation film (protective film), 21 first electrode, 23 second electrode

Claims (9)

ホウ素、マグネシウム、およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化インジウムからなる酸化物材料である透明導電膜。   A transparent conductive film that is an oxide material made of indium oxide containing at least one element selected from the group consisting of boron, magnesium, and aluminum. 前記元素の含有量が、前記酸化物材料の全体に対し、0.1原子%以上25原子%以下である請求項1に記載の透明導電膜。   2. The transparent conductive film according to claim 1, wherein the content of the element is 0.1 atomic% or more and 25 atomic% or less with respect to the entire oxide material. 前記酸化物材料が、アモルファス質である請求項1又は請求項2に記載の透明導電膜。   The transparent conductive film according to claim 1, wherein the oxide material is amorphous. 前記元素がホウ素である請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明導電膜。   The transparent conductive film according to claim 1, wherein the element is boron. 透明基板と、
前記透明基板上に、請求項1〜4のいずれか1項に記載の透明導電膜と、
を有する透明導電膜付き透明基板。
A transparent substrate;
On the transparent substrate, the transparent conductive film according to any one of claims 1 to 4,
A transparent substrate with a transparent conductive film.
前記透明導電膜がパターン状に形成された透明導電膜である請求項5に記載の透明導電膜付き透明基板。   The transparent substrate with a transparent conductive film according to claim 5, wherein the transparent conductive film is a transparent conductive film formed in a pattern. 透明基板上に、ホウ素を含む酸化インジウムをターゲットとし、請求項1〜4のいずれか1項に記載の透明導電膜を形成する透明導電膜形成工程を有する透明導電膜付き透明基板の製造方法。   The manufacturing method of the transparent substrate with a transparent conductive film which has the transparent conductive film formation process which makes the target the indium oxide containing a boron on a transparent substrate, and forms the transparent conductive film of any one of Claims 1-4. さらに、前記透明導電膜にパターンを形成するパターン形成工程を有する請求項7に記載の透明導電膜付き透明基板の製造方法。   Furthermore, the manufacturing method of the transparent substrate with a transparent conductive film of Claim 7 which has a pattern formation process which forms a pattern in the said transparent conductive film. 請求項5又は請求項6に記載の透明導電膜付き透明基板を備えるタッチパネル。   A touch panel provided with the transparent substrate with a transparent conductive film according to claim 5 or 6.
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