JP3318142B2 - 透明導電性フィルム - Google Patents
透明導電性フィルムInfo
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Description
関し、より詳しくはエレクトロクロミックディスプレイ
の透明電極に好適に使用できる、低抵抗で耐薬品性に優
れた透明導電性フィルムに関する。
プレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、エレ
クトロクロミックディスプレイなどの表示素子の電極、
太陽電池などの光電変換素子の窓電極、電磁波シールド
の電磁波遮蔽膜、あるいは透明タッチパネルなどの入力
装置の電極として利用されている。
金、パラジウムなどの貴金属薄膜と、酸化インジウム、
酸化第二スズ、酸化亜鉛などの酸化物半導体薄膜とが知
られている。前者の貴金属薄膜は、抵抗値の低いものは
容易に得られるが透明性に劣る。後者の酸化物半導体薄
膜は、抵抗値は貴金属薄膜に若干劣るが、透明性に優れ
ているため広く利用されている。その中でも酸化スズを
含有した酸化インジウム薄膜は低抵抗で透明性に優れて
いるため広く利用されている。スズをドープした酸化イ
ンジウム薄膜の抵抗率は通常5×10-5〜1×10-3Ω
・cm程度、透過率は一般に80〜90%である。
用透明電極は、ガラスを基材にしたものが用いられてき
た。エレクトロクロミックディスプレイ用透明電極に
は、応答速度の点から低抵抗であること、電解液に直接
接触するため耐薬品性に優れていること、光を効率的に
透過させるために透過率が高いこと、といった特性が必
要とされる。ガラスを基材に用いると、透明導電膜の形
成温度を400℃程度まで上昇させることできるため、
電気抵抗が低く、耐薬品性に優れ、透過率の高い結晶性
酸化インジウムを主体とした透明導電膜が比較的容易に
形成できる。しかしながら、ガラスを基板として用いた
場合、割れやすい、重い、薄型化に限度がある、といっ
た問題がある。そのため、割れにくく、薄くて軽い透明
高分子フィルムを基材とした透明電極が強く求められて
いる。
基材とした場合、基材の加熱温度はフィルムの耐熱温度
に制限されるため、通常200℃以下にしなければなら
ない。透明高分子フィルムの一方の主面に、スズを3〜
8重量%含有した酸化インジウムからなる透明導電層を
100nm以上形成すれば、シート抵抗30Ω/□以
下、可視光透過率70%以上の、透明導電性フィルムを
作製できるが、これをエレクトロクロミックディスプレ
イ用透明電極としてそのまま使用すると、電解液に直
接、透明導電面である酸化インジウム層が接触するた
め、電解液によって該透明導電層が劣化し電気抵抗が上
昇してしまい、エレクトロクロミックディスプレイとし
ての特性が劣化してしまうという問題があった。具体的
には、エレクトロクロミックディスプレイの応答速度の
点からシート抵抗は30Ω/□以下であること、酸性溶
液中で1時間放置した時の抵抗上昇率が1.1倍以下で
あること、可視光透過率が70%以上であることが要請
される。透明導電層中のスズの含有量を増すと、耐薬品
性は改良されるが、透明導電層自体のシート抵抗が上昇
し、また透過率も下がってしまうためエレクトロクロミ
ックディスプレイの透明電極としては不適であった。本
発明は、上記従来の事情に鑑み、低抵抗、高透過率で、
耐薬品性に優れた透明導電性フィルムを提供することを
目的としている。
題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、透明高分子
フィルムの一方の主面に、少なくとも、スズを3〜8重
量%含有する酸化インジウムからなる比抵抗の小さい透
明導電層形成し、さらにその上に、スズを10〜50%
含有する酸化インジウムからなる透明導電層とを形成す
ることにより、シート抵抗30Ω/□以下、可視光透過
率70%以上を維持したまま、耐薬品性が著しく改善さ
れることを見いだし、本発明を完成するにいたった。
ム(A)の一方の主面に、少なくとも、スズを3〜8重
量%含有するインジウム酸化物からなる透明導電層
(B)と、スズを10〜50重量%含有するインジウム
酸化物からなる透明導電層(C)と、をABCなる構成
で形成してなる透明導電性フィルムであり、好ましく
は、スズを3〜8重量%含有するインジウム酸化物から
なる透明導電層(B)の厚さが100〜300nm、ス
ズを10〜50%含有するインジウム酸化物からなる透
明導電層(C)の厚さが10〜100nmである透明導
電性フィルムを要旨とするものである。
て説明するに、透明高分子フィルム(10)の一方の主
面に、好ましくは、厚さが100〜300nmの、スズ
を3〜8%含有する酸化インジウムからなる透明導電層
である第1層(20)と、好ましくは、厚さが20〜1
00nmの、スズを10〜50%含有する酸化インジウ
ムからなる透明導電層である第2層(30)と、を順次
形成した透明導電性フィルムである。
ムたるフィルム基材としては、透明性を有するプラスチ
ックフィルムが使用でき、具体的にはポリエチレンテレ
フタレートフィルム、ポリエーテルサルフォンフィル
ム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリカーボ
ネートフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミド
フィルムなどが挙げられる。これらのフィルムの厚さは
通常10〜250μm 程度のものが用いられる。フィル
ムの厚さがあまり薄いと基材としての機械的強度に不足
し、あまり厚すぎると可撓性が不足するため、透明導電
層をロールツロール法で連続的に形成する場合には、フ
ィルムをロールで巻きとり難くなるため好ましくない。
エチレンテレフタレートフィルムは透明性及び加工性に
優れているためより好適に利用できる。また、ポリエー
テルサルフォンフィルムは耐熱性に優れているため、透
明導電性フィルム作製後に熱処理を必要とする場合、ま
た該透明導電性フィルムを使用してエレクトロクロミッ
クディスプレイを組み立てる際に加熱処理を必要とする
場合に、より好適に利用できる。
めスパッタリング処理、コロナ処理、火炎処理、紫外線
照射、電子線照射などのエッチング処理や、下塗り処理
を施してこの上に形成される珪素酸化物と上記フィルム
に対する密着性を向上させる処理を施してもよい。ま
た、珪素酸化物を成膜する前に、必要に応じて溶剤洗浄
や超音波洗浄などの防塵処理を施してもよい。
ルム基材の一方の主面にスズを3〜8%含有した酸化イ
ンジウムからなる透明導電層を形成する。スズの含有量
が3%より少ないとスズのドーピングによって生成され
る伝導電子の数が少なくなり、その結果シート抵抗が高
くなってしまうため好ましくない。一方スズの含有量が
8%より多いと、導電膜中の欠陥の数が増加するため移
動度が減少し、その結果シート抵抗が高くなってしまう
ため、これもまた好ましくない。すなわち、低抵抗の透
明導電層を得るために3〜8%という限定された量だけ
スズをインジウム酸化物に含有させることが好ましい。
らなる透明導電層の厚さは、特に制限はないが、100
nm〜300nmが好ましい。けだし、透明導電層の厚
さは、その膜の抵抗値及び透過率に影響する。この厚さ
があまり薄いと、シート抵抗値が高くなってしまうため
好ましくない。また、シート抵抗値を下げるためには膜
厚を厚くすればよいが、厚くしすぎると、透過率が低く
なってしまうためこれもまた好ましくない。
面に、スズを3〜8%含有したインジウム酸化物を、好
ましくは、膜厚100〜300nm形成することで、低
抵抗にして、かつ、高可視光透過率を有する透明導電性
フィルムが得られるわけであるが、該透明導電層は、そ
のままでは、耐薬品性に劣っていて、酸性溶液中での放
置によって抵抗値が上昇してしまうことを本発明者らは
見いだした。なお、この厚みについても特に制限はない
が、10〜100nmであることが好ましい。あまり薄
いと、耐酸性溶液の効果が少なく、あまり厚すぎると透
過率が低下して仕舞う。本発明においては、このため上
記の如く、スズを3〜8%含有したインジウム酸化物層
を形成した後、さらにこの上に、スズを10〜50%含
有したインジウム酸化物からなる透明導電層を成膜す
る。前述したようにスズを10〜50重量%含有したイ
ンジウム酸化物の抵抗値は、スズを3〜8%含有したイ
ンジウム酸化物に比較すると高くなってしまう。しかし
ながら、スズを10〜50%含有したインジウム酸化物
は、耐薬品性に優れていて酸性溶液中で1時間放置して
も、抵抗上昇は生じない。そこで、スズを3〜8%含有
したインジウム酸化物からなる透明導電層と積層させる
ことにより、その低抵抗を維持したまま、耐薬品性を付
与させることができるのである。
法、スパッタリング法、イオンプレーティング法といっ
た従来公知の物理的気相成長法のいずれも採用できる。
スパッタリング法においては、ターゲットに所定のスズ
を含有した酸化インジウムを、スパッタガスにアルゴン
等の不活性ガスを用いた直流(DC)あるいは高周波
(RF)マグネトロンスパッタ法が利用できる。また、
透明導電層の透明性および導電性を高くするために、ス
パッタガス中に0.1〜20%程度の酸素ガスを混合し
ても良い。また、ターゲットに所定量のスズを含有した
スズ・インジウム合金を、スパッタガスにアルゴン等の
不活性ガスを、反応性ガスに酸素ガスを用いた直流ある
いは高周波反応性スパッタリング法も好適に利用でき
る。この方法では透明導電層の透過率および導電性が、
反応性ガスである酸素ガスの分圧に非常に敏感に影響す
るので、その制御を厳密に行うことが好ましい。上記し
たスパッタリング法はいずれも、透明性及び導電性に優
れた透明導電層が容易に得られるため、好適に利用でき
る。
ッタリング法で透明導電層を成膜する場合には、予め所
定量のスズを含有した組成のターゲットを用いることで
容易に行いうる。ターゲットの組成と、それによって成
膜された透明導電膜の組成とは必ずしも一致しないの
で、前もってターゲット組成と透明導電膜との組成の関
係を調べておくことが好ましい。
ルムを、耐環境性を向上させるために、熱処理(アニー
リング)を施してもよい。熱処理温度は通常、100〜
200℃程度である。
異なる透明導電層の原子組成は、オージェ電子分光法
(AES)、誘導結合プラズマ法(ICP)、ラザフォ
ード後方散乱法(RBS)等により測定できる。またこ
れらの膜厚は、オージェ電子分光の深さ方向観察、透過
型電子顕微鏡による断面観察等により測定できる。以
下、実施例により本発明の実施の態様の一例を説明す
る。
する。 実施例1 ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ100μ
m)の一方の面に、第1層として、ターゲットに酸化ス
ズを5重量%含有した酸化インジウムを、スパッタリン
グガスにアルゴンガス、反応性ガスに酸素ガス(流量
比、アルゴン:酸素=10:0.1)を用いて、3mT
orrの雰囲気の下で、DCマグネトロン反応性スパッ
タリング法により厚さ200nmの透明導電層を形成し
た。さらにその上に、第2層として、ターゲットに重量
比20:80のスズ・インジウム合金を、スパッタリン
グガスにアルゴンガス、反応性ガスに酸素ガス(流量
比、アルゴン:酸素=10:6)を用いて、3mTor
rの雰囲気下で、DCマグネトロン反応性スパッタリン
グ法により厚さ50nmの透明導電層を形成し、2層構
成の透明導電性フィルムを作製した。
300nm(実施例3)とした以外は実施例1と同じ手
法で2層構成の透明導電性フィルムを作製した。
0nm(実施例5)、100nm(実施例6)とした以
外は実施例1と同じ手法で2層構成の透明導電性フィル
ムを作製した。
m)の一方の面に、第1層として、ターゲットに重量比
3:97のスズ・インジウム合金を、スパッタリングガ
スにアルゴンガス、反応性ガスに酸素ガス(流量比、ア
ルゴン:酸素=10:6)を用いて、3mTorrの雰
囲気の下で、DCマグネトロン反応性スパッタリング法
により厚さ200nmの透明導電層を形成した。さらに
その上に、第2層として、ターゲットに重量比20:8
0のスズ・インジウム合金を、スパッタリングガスにア
ルゴンガス、反応性ガスに酸素ガス(流量比、アルゴ
ン:酸素=10:6)を用いて、3mTorrの雰囲気
下で、DCマグネトロン反応性スパッタリング法により
厚さ50nmの透明導電層を形成し、2層構成の透明導
電性フィルムを得た。
ンジウム合金ターゲットを使用した以外は実施例7と同
じ手法で、2層構成の透明導電性フィルムを作製した。 実施例9〜実施例12 第2層として、重量比10:90のスズ・インジウム合
金ターゲット(実施例9)を、あるいは重量比15:8
5のスズ・インジウム合金ターゲット(実施例10)
を、あるいは重量比35:65のスズ・インジウム合金
ターゲット(実施例11)を、あるいは重量比50:5
0のスズ・インジウム合金ターゲット(実施例12)
を、それぞれ用いた以外は、実施例1と同じ手法で、2
層構成の透明導電性フィルムを作製した。
m)の一方の面に、酸化スズを5重量%含有した酸化イ
ンジウムターゲットを、スパッタリングガスにアルゴン
ガス、反応性ガスに酸素ガス(流量比、アルゴン:酸素
=10:0.1)を用いて、3mTorrの雰囲気の下
で、DCマグネトロン反応性スパッタリング法により厚
さ200nmの透明導電層を形成し、1層構成の透明導
電性フィルムを作製した。
m)の一方の面に、第1層として、ターゲットに酸化イ
ンジウムを、スパッタリングガスにアルゴンガス、反応
性ガスに酸素ガス(流量比、アルゴン:酸素=10:
0.1)を用いて、3mTorrの雰囲気の下で、DC
マグネトロン反応性スパッタリング法により厚さ200
nmの透明導電層を形成した。さらにその上に、第2層
として、ターゲットとして重量比20:80のスズ・イ
ンジウム合金を、スパッタリングガスにアルゴンガス、
反応性ガスに酸素ガス(流量比、アルゴン:酸素=1
0:6)を用いて、3mTorrの雰囲気下で、DCマ
グネトロン反応性スパッタリング法により厚さ50nm
の透明導電層を形成し、2層構成の透明導電性フィルム
を作製した。
施例1と同じ手法で2層構成の透明導電性フィルムを作
製した。
インジウム合金を(比較例4)、あるいは、ターゲット
に重量比15:85のスズ・インジウム合金を(比較例
5)使用した以外は実施例7と同じ手法で、2層構成透
明導電性フィルムを作製した。
るいは500nm(比較例7)とした以外は実施例1と
同じ手法で2層構成の透明導電性フィルムを作製した。
ンジウム合金(比較例8)を、あるいはターゲットに重
量比75:25のスズ・インジウム合金(実施例10)
をそれぞれ用いた以外は、実施例7と同じ手法で2層構
成の透明導電性フィルムを作製した。
ルムの、各透明導電層の厚さ、スズの含有量、シート抵
抗、可視光透過率、耐薬品性は以下の手法で評価した。 ・各透明導電層の厚さ[T(nm)]:前もって成膜速
度r(nm/min)を測定しておき、膜厚は成膜時間
t(min)を制御することで変化させた。膜厚T(n
m)は以下の式より求められる。 T=r×t ・スズの含有量[Sn(%)]:オージェ電子分光法に
より測定した。 ・シート抵抗[R0 ( Ω/□) ]:4端子法により測定
した。 ・可視光透過率[Tvis(%)]:日立製作所(株)
製、分光光度計U−3400により測定した。 ・耐薬品性:初期のシート抵抗値R0 (Ω/□)と、
0.1N塩酸中に室温で1時間放置した後のシート抵抗
値R(Ω/□)とを測定し、その変化率R/R0 で評価
した。すなわち耐薬品性に優れた透明導電性フィルム
は、0.1N塩酸中に放置する前後での抵抗値変化がな
くR/R0 は1.0となる。 以上の測定結果を表1および表2に掲げる。
明の透明導電性フィルムは、低抵抗かつ耐薬品性に非常
に優れたものであることが判る。
フィルムの一方の主面に、少なくとも、第1層としてス
ズを3〜8%含有するインジウム酸化物からなる透明導
電層を形成し、その上に第2層としてスズを10〜50
%含有するインジウム酸化物からなる透明導電層を形成
することにより、低抵抗、高可視光透過率を有し、耐薬
品性に優れた透明導電性フィルムを提供することができ
るのである。
図
なる透明導電層 30 スズを10〜50重量%含有する酸化インジウム
からなる透明導電層
Claims (1)
- 【請求項1】 透明高分子フィルム(A)の一方の主面
に、少なくとも、スズを3〜8重量%含有するインジウ
ム酸化物からなる厚さが100〜300nmの透明導電
層(B)と、スズを10〜50重量%含有するインジウ
ム酸化物からなる厚さが10〜100nmの透明導電層
(C)と、をABCなる構成で形成してなる可視光透過
率が70%以上であり、かつシート抵抗が30Ω/□以
下の透明導電性フィルム。
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32544994A JP3318142B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 透明導電性フィルム |
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