JP6356520B2 - Substrate with transparent electrode and method for manufacturing the same - Google Patents

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Description

本発明は、透明フィルム基材上に透明電極薄膜が形成された透明電極付き基板、およびその製法に関するものである。 The present invention relates to a substrate with a transparent electrode in which a transparent electrode thin film is formed on a transparent film substrate, and a method for producing the same.

タッチパネルやディスプレイなどの表示デバイス、LEDなどの発光デバイス、太陽電池などの受光デバイスに用いられる透明電極付き基板では、シート抵抗として表される電気特性の制御が重要である。特に、透明電極薄膜を熱処理し、結晶化促進によって透明電極薄膜を低抵抗化する技術は重要であるため、これまでの研究開発は結晶化促進を追及し、低抵抗率を達成するものが大勢であった。   In a substrate with a transparent electrode used for a display device such as a touch panel or a display, a light-emitting device such as an LED, or a light-receiving device such as a solar cell, it is important to control electrical characteristics expressed as sheet resistance. In particular, the technology to heat-treat the transparent electrode thin film and reduce the resistance of the transparent electrode thin film by promoting crystallization is important. Therefore, many researches and developments so far have pursued crystallization promotion and achieved low resistivity. Met.

一般的な透明電極付き基板の構造としては、フィルムなどの軟質基板上に透明電極薄膜が形成されたものが知られているが、フィルムと透明電極薄膜の間に下地層が形成されることがある。例えば、特許文献1には、結晶性の酸化セリウムを下地層として形成し、これにより、透明電極薄膜を低抵抗化する技術が記載されている。特許文献2には、透明電極薄膜を積層させ、結晶化を促進する技術が記載されている。特許文献3や特許文献4には、透明電極膜の下地層として、アルミニウムやガリウム、ケイ素等の種々の元素を少量添加した酸化亜鉛を用いることで、透明導電膜表面の凹凸を制御する技術や、透明電極製膜時における基材からのアウトガスを抑制し、低抵抗化する技術が記載されている。しかしながら、特許文献3および4のいずれにおいても、アルミニウムを数%含有する酸化亜鉛については検討されているが、酸化ケイ素が添加されたものは実質的に検討されていない。   As a general structure of a substrate with a transparent electrode, a structure in which a transparent electrode thin film is formed on a soft substrate such as a film is known, but an underlayer may be formed between the film and the transparent electrode thin film. is there. For example, Patent Document 1 describes a technique in which crystalline cerium oxide is formed as an underlayer, thereby reducing the resistance of the transparent electrode thin film. Patent Document 2 describes a technique for laminating a transparent electrode thin film to promote crystallization. Patent Document 3 and Patent Document 4 include a technique for controlling irregularities on the surface of a transparent conductive film by using zinc oxide to which various elements such as aluminum, gallium, and silicon are added as a base layer of a transparent electrode film. In addition, there is described a technique for suppressing outgas from a base material at the time of forming a transparent electrode and reducing resistance. However, in both Patent Documents 3 and 4, zinc oxide containing several percent of aluminum has been studied, but those to which silicon oxide has been added have not been substantially studied.

特開平7−178863号公報JP-A-7-178863 特開2012−114070号公報JP 2012-1114070 A 特開2000−108244号公報JP 2000-108244 A 特開2007−327079号公報JP 2007-327079 A

ところで、最近、透明電極付き基板を常温常圧環境下で長期間保管した場合に電気特性が変化する場合があることを見出した。これは、非晶質である透明電極薄膜が常温常圧環境下において熱力学的に安定な結晶質に意図せずに転移する現象である。元々、非晶質が結晶質に変化することは知られているが、このような常温常圧環境での結晶化は、その後のデバイス作製プロセスにおいて、基板と結晶質の透明電極薄膜の応力の差が大きい時、特に、基板がフィルムやプラスチックなどの軟質の材料の場合に、基板からの剥離や変形を引き起こす等の課題が生じやすい。上記の「熱処理時の結晶化促進」と「常温常圧時の結晶化抑制」は、一見相反する物性と考えられるが、より高性能な製品では同時に要求される。   By the way, recently, it has been found that electrical characteristics may change when a substrate with a transparent electrode is stored for a long period of time in a normal temperature and normal pressure environment. This is a phenomenon in which an amorphous transparent electrode thin film unintentionally transitions to a thermodynamically stable crystalline material in a normal temperature and normal pressure environment. Originally, it is known that amorphous changes to crystalline, but crystallization in such a room temperature and normal pressure environment causes stress of the substrate and the crystalline transparent electrode thin film in the subsequent device fabrication process. When the difference is large, particularly when the substrate is a soft material such as a film or plastic, problems such as causing peeling or deformation from the substrate are likely to occur. The above-mentioned “acceleration of crystallization during heat treatment” and “inhibition of crystallization at normal temperature and pressure” are considered to be mutually contradictory physical properties, but are simultaneously required for higher performance products.

また、透明電極付き基板には、前述の結晶化に関する物性に加え、ディスプレイ上に設置されるために可視光領域において高い透過率が求められる。   In addition to the above-described physical properties relating to crystallization, the transparent electrode-equipped substrate is required to have a high transmittance in the visible light region because it is placed on a display.

このような課題に対して、上記特許文献1、2の技術は、前述の物性のうち「熱処理時の結晶化促進」の要求に応えるものであるが、「常温常圧時の結晶化抑制」や「高い透過性や非視認性」について解決するものではない。また、特許文献3については、下地層および透明電極薄膜を180℃の環境で製膜して結晶化を行っているため、「常温常圧時の結晶化抑制」を想定した技術ではない。さらに、特許文献4については、誘電体層の屈折率が透明電極と同じであり、且つ膜厚が20nm以上と厚いため、透明電極付き基板の反射率が増大することで透過率が悪化してしまい、上記3つの課題を解決するものではない。 In response to such a problem, the techniques of Patent Documents 1 and 2 respond to the requirement of “acceleration of crystallization during heat treatment” among the above-mentioned physical properties, but “suppression of crystallization at normal temperature and pressure” And “high transparency and non-visibility” are not solved. Patent Document 3 is not a technique that assumes “crystallization suppression at room temperature and normal pressure” because the underlayer and the transparent electrode thin film are formed and crystallized in an environment of 180 ° C. Furthermore, with respect to Patent Document 4, since the refractive index of the dielectric layer is the same as that of the transparent electrode and the film thickness is as thick as 20 nm or more, the transmittance deteriorates due to an increase in the reflectance of the substrate with the transparent electrode. Therefore, the above three problems are not solved.

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、熱処理による結晶化促進と常温結晶化抑制、加えて、高い光透過性を同時に達成する透明電極付き基板を提供するものである。   Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a substrate with a transparent electrode that simultaneously achieves crystallization promotion and room temperature crystallization suppression by heat treatment, as well as high light transmission.

本発明者らは鋭意検討した結果、透明電極薄膜を形成する際に、下地層として酸化ケイ素を添加した酸化亜鉛(SZO)を厚さ8nm以下の範囲で形成することで、上記3つの物性を同時に解決できることを見出した。さらに、SZOの酸化ケイ素含有量によって上記効果が異なることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have formed the above three physical properties by forming zinc oxide (SZO) to which silicon oxide is added as a base layer within a thickness of 8 nm or less when forming a transparent electrode thin film. I found that it can be solved at the same time. Furthermore, the present inventors have found that the above-described effect varies depending on the silicon oxide content of SZO, and have reached the present invention.

すなわち、本発明の透明電極付き基板は、フィルム基板上に透明電極薄膜が形成された透明電極付き基板において、上記フィルム基板と上記透明電極薄膜との間には、SZOからなる下地層が形成されている。   That is, the substrate with a transparent electrode of the present invention is a substrate with a transparent electrode in which a transparent electrode thin film is formed on a film substrate, and an underlayer composed of SZO is formed between the film substrate and the transparent electrode thin film. ing.

上記透明電極薄膜は、酸化インジウムを主成分とする酸化物であることが好ましく、低抵抗および高光透過性の観点から、膜厚は15〜30nmの範囲が好ましい。また、上記SZO層の膜厚は、基材から透明電極薄膜の結晶化を阻害する成分が拡散するのを抑制する点や、透明電極薄膜を形成する際の表面自由エネルギー制御の点で、0.5〜8nmであることが好ましい。   The transparent electrode thin film is preferably an oxide containing indium oxide as a main component, and the film thickness is preferably in the range of 15 to 30 nm from the viewpoint of low resistance and high light transmittance. Further, the film thickness of the SZO layer is 0 in terms of suppressing the diffusion of components that inhibit the crystallization of the transparent electrode thin film from the substrate and controlling the surface free energy when forming the transparent electrode thin film. It is preferably 5 to 8 nm.

上記SZO中の酸化ケイ素の添加量は、1〜4重量%、より好ましくは2〜4重量%であることが好ましい。酸化ケイ素の添加量が1重量%以下であると、下地層SZOと透明電極薄膜の屈折率の値が近接するため、透明電極薄膜と透明粘着剤の界面における反射率が増加してしまい、透過率が減少する。一方、5重量%以上であると、熱処理時における透明電極薄膜の結晶化は促進されるものの、常温結晶化が生じてしまう。 The amount of silicon oxide added in the SZO is preferably 1 to 4% by weight, more preferably 2 to 4% by weight. When the added amount of silicon oxide is 1% by weight or less, since the refractive index values of the underlayer SZO and the transparent electrode thin film are close to each other, the reflectance at the interface between the transparent electrode thin film and the transparent adhesive increases, and transmission The rate decreases. On the other hand, if it is 5% by weight or more, crystallization of the transparent electrode thin film during heat treatment is promoted, but crystallization at normal temperature occurs.

SZO中のケイ素と酸素の共有結合状態は、酸化数が少ない方が好ましい。その際の酸化ケイ素の結合状態は、X線光電子分光法によって分析することが出来る。通常、酸化ケイ素における酸素が2配位の状態では、ケイ素の束縛エネルギーは104〜105eV程度を示す。一方、下地SZO中のケイ素の束縛エネルギーは102〜103eVを示しており、これはケイ素の電子状態が1価、または2価の正電荷の状態であり、酸素が配位していないケイ素が多く存在していることを示唆している。ケイ素は酸素との結合が強いため、スパッタリング薄膜では容易に酸素が過飽和な膜となり得るが、SZOを作製する際の製膜条件を後述する所定の条件とすることで、ケイ素の酸化数が少ないSZOを作製することが出来る。熱処理時に透明電極薄膜の結晶化を促進する代表的な下地層として、ケイ素に酸素が2配位している酸化ケイ素が挙げられる。酸化ケイ素は、結晶化促進の効果があるものの、常温結晶化を抑制することはできない。SZOが熱処理時における透明電極薄膜の結晶化を促進しつつ、常温結晶化を抑制できる効果を併せ持つ原理は定かではないが、SZO中のケイ素の酸化状態を酸素欠損がある状態に制御していることが影響していると推測される。   The covalent bond state between silicon and oxygen in SZO preferably has a smaller oxidation number. The bonding state of silicon oxide at that time can be analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy. Usually, in the state where oxygen in silicon oxide is in a two-coordinate state, the binding energy of silicon is about 104 to 105 eV. On the other hand, the binding energy of silicon in the base SZO is 102 to 103 eV, which means that the silicon is in a monovalent or divalent positive charge state, and there is much silicon in which oxygen is not coordinated. Suggests it exists. Since silicon has a strong bond with oxygen, a sputtering thin film can easily become a supersaturated film of oxygen. However, the number of silicon oxidations is small by setting the film-forming conditions for producing SZO to the predetermined conditions described later. SZO can be manufactured. As a typical underlayer that promotes crystallization of a transparent electrode thin film during heat treatment, silicon oxide in which oxygen is coordinated to two by silicon is exemplified. Although silicon oxide has an effect of promoting crystallization, it cannot suppress room temperature crystallization. Although the principle that SZO promotes crystallization of the transparent electrode thin film during heat treatment and has the effect of suppressing room temperature crystallization is not clear, the oxidation state of silicon in SZO is controlled to have oxygen deficiency. It is speculated that this has an effect.

上記SZOの抵抗率は1Ω・cm以上が好ましい。SZOの抵抗率が上記範囲内であれば、膜厚が8nm以下の場合において導電性の電極としての機能を発現しないため、透明電極パターン形成後にSZOを介して電気信号がリークすること等は生じない。そのため、上記SZOの膜厚範囲は0.5〜8nmの間が好ましく、1〜5nmの間がより好ましい。   The resistivity of the SZO is preferably 1 Ω · cm or more. If the resistivity of the SZO is within the above range, the function as a conductive electrode is not exhibited when the film thickness is 8 nm or less, and thus an electrical signal leaks through the SZO after the transparent electrode pattern is formed. Absent. Therefore, the film thickness range of the SZO is preferably between 0.5 and 8 nm, and more preferably between 1 and 5 nm.

また、本発明の透明電極付き基板の製造方法は、上記下地層および上記透明電極薄膜を、共に反応性ガスとして酸素ガスを用いてマグネトロンスパッタリング法で製膜する。その際、上記下地層のスパッタ製膜は直流電源または高周波電源によって実施され、その際の放電電圧は−100〜−350Vであることが好ましい。また、上記下地層および上記透明電極薄膜はロール・トゥ・ロール法で製膜することができる。   Moreover, the manufacturing method of the board | substrate with a transparent electrode of this invention forms both the said base layer and the said transparent electrode thin film by magnetron sputtering method, using oxygen gas as reactive gas. At that time, the underlayer is formed by sputtering with a direct current power source or a high frequency power source, and the discharge voltage at that time is preferably -100 to -350V. The underlayer and the transparent electrode thin film can be formed by a roll-to-roll method.

本発明によれば、下地層として酸化ケイ素が微量添加された酸化亜鉛であるSZOを用い、該SZOの酸化ケイ素の含有量、およびSZO膜中のケイ素の酸化状態を制御することで、透明電極薄膜の結晶性と電気特性を制御し、熱処理後の結晶化促進、および常温環境での結晶化の抑制に加え、高い光透過性を達成することが可能となり、高い品質と信頼性を有する透明電極付き基板を提供することができる。   According to the present invention, a transparent electrode is obtained by using SZO, which is zinc oxide to which a small amount of silicon oxide is added as an underlayer, and controlling the content of silicon oxide in the SZO and the oxidation state of silicon in the SZO film. Controls the crystallinity and electrical properties of the thin film, promotes crystallization after heat treatment, and suppresses crystallization in a room temperature environment. In addition, it can achieve high light transmission, and has high quality and reliability. An electrode-attached substrate can be provided.

実施例1における透明電極付き基板の模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a substrate with a transparent electrode in Example 1. FIG. 実施例1の構造で、透明電極薄膜を複数回に分けて製膜した場合における透明電極付き基板の模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a substrate with a transparent electrode when a transparent electrode thin film is formed in a plurality of times with the structure of Example 1. 実施例1の構造で、下地層の下に、コーティング層を製膜した場合における透明電極付き基板の模式的断面図である。In the structure of Example 1, it is a typical sectional view of a substrate with a transparent electrode when a coating layer is formed under an underlayer.

[透明電極付き基板の構成]
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、透明フィルム基材100上に下地層としてのSZO200、さらにその上に透明電極薄膜300を形成した透明電極付き基板を示している。透明電極薄膜300は、図2に示すように、層301と層302のような複数層の構成で形成されていても良い。図3では、透明フィルム基材100と下地層200との間にコーティング層400が設けられている。コーティング層400は透明フィルム基材100の保護や、透明フィルム基材100中に含まれる低分子量成分の拡散抑制、光学膜厚調整を目的として設けられる。図3では、コーティング層400は透明フィルム基材100の片面にのみ形成されているが、両面に形成されるようにしても良い。
[Configuration of substrate with transparent electrode]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a substrate with a transparent electrode in which an SZO 200 as an underlayer is formed on a transparent film substrate 100 and a transparent electrode thin film 300 is further formed thereon. As shown in FIG. 2, the transparent electrode thin film 300 may be formed of a plurality of layers such as a layer 301 and a layer 302. In FIG. 3, a coating layer 400 is provided between the transparent film substrate 100 and the foundation layer 200. The coating layer 400 is provided for the purpose of protecting the transparent film substrate 100, suppressing the diffusion of low molecular weight components contained in the transparent film substrate 100, and adjusting the optical film thickness. In FIG. 3, the coating layer 400 is formed only on one side of the transparent film substrate 100, but may be formed on both sides.

透明フィルム基材100を構成する透明フィルムは、少なくとも可視光領域において無色透明であるものが好ましい。   The transparent film constituting the transparent film substrate 100 is preferably transparent and colorless at least in the visible light region.

下地層であるSZO200は、酸化亜鉛を主成分とし、酸化ケイ素を1〜4重量%、より好ましくは2〜4%含有する無機薄膜である。SZO200の膜厚は0.5〜8nmであることが好ましく、さらには1〜5nmが好ましい。SZO200には、透明電極薄膜300の結晶化阻害成分として機能する透明フィルム基材100からの炭素原子、窒素原子などの拡散抑制や、透明電極薄膜300をスパッタリングで形成するときのプラズマからの透明フィルム基材100の保護、透明電極薄膜300形成時の表面自由エネルギー制御などの役割があり、これらの役割を満たすためには上記膜厚範囲が好ましい。   The SZO 200 as an underlayer is an inorganic thin film containing zinc oxide as a main component and containing 1 to 4% by weight of silicon oxide, more preferably 2 to 4%. The film thickness of SZO200 is preferably 0.5 to 8 nm, and more preferably 1 to 5 nm. The SZO 200 includes a transparent film from plasma when the transparent electrode thin film 300 is formed by sputtering, and the diffusion suppression of carbon atoms and nitrogen atoms from the transparent film substrate 100 that functions as a crystallization inhibiting component of the transparent electrode thin film 300. There are roles such as protection of the substrate 100 and control of surface free energy when the transparent electrode thin film 300 is formed, and the above film thickness range is preferable in order to satisfy these roles.

SZO200を構成する酸化亜鉛は、下地層200の表面自由エネルギーを透明電極薄膜300の形成に最適な値に制御する点や、水蒸気等の化学的な要因だけでなく、プラズマなどの物理的な要因に対してフィルムを保護するバリア特性の観点、透明電極薄膜300の結晶化阻害となりうる炭素や窒素原子を含まないことからも好ましい。さらに、酸化ケイ素のみからなる材料などの公知の下地層材料と比べて、常温結晶化を抑制することも可能となる。これは、SZO200中のケイ素の酸化状態が透明電極薄膜の結晶化に影響を及ぼすためであると推測される。 The zinc oxide constituting the SZO 200 controls not only the surface free energy of the underlayer 200 to an optimal value for forming the transparent electrode thin film 300, but also physical factors such as plasma as well as chemical factors such as water vapor. On the other hand, it is preferable from the viewpoint of barrier properties for protecting the film and from not containing carbon or nitrogen atoms that may inhibit crystallization of the transparent electrode thin film 300. Furthermore, it is possible to suppress crystallization at room temperature as compared with known underlayer materials such as a material composed only of silicon oxide. This is presumably because the oxidation state of silicon in SZO 200 affects the crystallization of the transparent electrode thin film.

SZO200の形成方法は、生産性の観点からスパッタリング法が好ましい。スパッタリング法では、マグネトロンスパッタリング法が特に好ましい。マグネトロンスパッタリング時のマグネットの強度は700〜1300ガウスが好ましく、これにより極端なエロージョンによるスパッタターゲットの利用効率低下を抑制し、かつ良質な下地層200の形成が可能となる。これは、磁場強度を大きくすることで、放電電圧を下げることが可能となるためであり、下地層SZO200の形成を透明フィルム基材100に対して低ダメージで行うことができる利点がある。スパッタリングに用いる電源には制限が無く、直流電源や交流電源などをターゲット材料にあわせて選択できる。放電電圧は装置や電源の種類に依るが、良好な下地層200を形成するためには−100〜−350V程度が好ましく、さらには、−180〜−300V程度がより好ましい。   The formation method of SZO200 is preferably a sputtering method from the viewpoint of productivity. As the sputtering method, a magnetron sputtering method is particularly preferable. The strength of the magnet at the time of magnetron sputtering is preferably 700 to 1300 gauss, thereby suppressing a reduction in the utilization efficiency of the sputtering target due to extreme erosion and enabling formation of a good quality underlayer 200. This is because the discharge voltage can be lowered by increasing the magnetic field strength, and there is an advantage that the formation of the underlayer SZO 200 can be performed on the transparent film substrate 100 with low damage. The power source used for sputtering is not limited, and a DC power source or an AC power source can be selected according to the target material. Although the discharge voltage depends on the type of the device and the power source, it is preferably about −100 to −350 V, more preferably about −180 to −300 V in order to form a good underlayer 200.

SZO200の形成は、透明フィルム基材100またはコーティング層400などの有機化合物を含む層上に形成されるため、できる限り基板に対して低ダメージ製膜されることが好ましい。このような低ダメージ製膜は、上述のような強磁場カソードによる低電圧製膜の他に、入力される電力密度を上げない、製膜室内の製膜圧力を増加する、などの手法がある。   Since the SZO 200 is formed on a layer containing an organic compound such as the transparent film substrate 100 or the coating layer 400, it is preferable that the SZO 200 be formed as low damage as possible on the substrate. In addition to the low-voltage film formation using the high magnetic field cathode as described above, such low damage film formation includes techniques such as not increasing the input power density and increasing the film formation pressure in the film formation chamber. .

SZO200の形成には、製膜室内に不活性ガスと反応性ガスを導入し、所定の圧力で実施される。導入する酸素導入量については、不活性ガスに対して3体積%(vol.%)以下であることが好ましい。該酸素導入量が3vol.%より大きくなると、酸素により発生する酸素プラズマによる薄膜へのダメージがあり、透明電極付き基板の耐湿熱性が低下することから好ましくない。   The SZO 200 is formed by introducing an inert gas and a reactive gas into the film forming chamber at a predetermined pressure. The amount of oxygen introduced is preferably 3% by volume (vol.%) Or less with respect to the inert gas. The amount of oxygen introduced is 3 vol. If it exceeds 50%, there is damage to the thin film due to oxygen plasma generated by oxygen, which is not preferable because the moisture and heat resistance of the substrate with a transparent electrode is lowered.

透明電極薄膜300は酸化インジウムを、87.5重量%〜99.0重量%含有するのが好ましく、90重量%〜95重量%であることがより好ましい。結晶質透明電極薄膜は、膜中にキャリア密度を持たせて導電性を付与するためのドープ不純物を含有する。このようなドープ不純物としては、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン又は酸化タングステンが好ましい。ドープ不純物が酸化スズである場合の透明電極薄膜は酸化インジウム・スズ(ITO)であり、ドープ不純物が酸化亜鉛である場合の透明電極薄膜は酸化インジウム・亜鉛(IZO)である。透明電極薄膜中の前記ドープ不純物の含有量は、4.5重量%〜12.5重量%であることが好ましく、5重量%〜10重量%であることがより好ましい。透明電極薄膜300を低抵抗かつ高い光透過率にする観点から、透明電極薄膜300の膜厚は、15nm〜30nmが好ましく、17nm〜27nmがより好ましく、20nm〜25nmがさらに好ましい。 The transparent electrode thin film 300 preferably contains 87.5 wt% to 99.0 wt% indium oxide, and more preferably 90 wt% to 95 wt%. The crystalline transparent electrode thin film contains a doped impurity for imparting conductivity by giving a carrier density in the film. As such a doping impurity, tin oxide, zinc oxide, titanium oxide or tungsten oxide is preferable. The transparent electrode thin film when the doped impurity is tin oxide is indium tin oxide (ITO), and the transparent electrode thin film when the doped impurity is zinc oxide is indium oxide zinc (IZO). The content of the doped impurity in the transparent electrode thin film is preferably 4.5% by weight to 12.5% by weight, and more preferably 5% by weight to 10% by weight. From the viewpoint of making the transparent electrode thin film 300 have low resistance and high light transmittance, the film thickness of the transparent electrode thin film 300 is preferably 15 nm to 30 nm, more preferably 17 nm to 27 nm, and even more preferably 20 nm to 25 nm.

なお、透明電極薄膜と下地層の膜厚の合計は、50nm未満が好ましく、23〜38nmがさらに好ましく、20〜35nmが最も好ましい。   The total thickness of the transparent electrode thin film and the underlayer is preferably less than 50 nm, more preferably 23 to 38 nm, and most preferably 20 to 35 nm.

透明電極薄膜300は、アニールして結晶化させた後の結晶化度が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。結晶化度が上記範囲であれば、透明電極薄膜による光吸収を小さくできるとともに、環境変化等による抵抗値の変化が抑制される。なお、結晶化度は、顕微鏡観察時において観察視野内で結晶粒が占める面積の割合から求められる。   The transparent electrode thin film 300 has a crystallinity of 80% or more after annealing and crystallization, and more preferably 90% or more. When the crystallinity is in the above range, light absorption by the transparent electrode thin film can be reduced, and a change in resistance value due to an environmental change or the like is suppressed. The crystallinity is obtained from the ratio of the area occupied by the crystal grains in the observation field during microscopic observation.

透明電極薄膜300は、抵抗率が8.0×10−4Ωcm以下であることが好ましい。また、結晶質透明電極薄膜300の表面抵抗は、170Ω/□以下であることが好ましく、150Ω/□以下であることがより好ましい。透明電極薄膜が低抵抗であれば、静電容量方式タッチパネルの応答速度向上や、有機EL照明の面内輝度の均一性向上、各種光学デバイスの省消費電力化等に寄与し得る。 The transparent electrode thin film 300 preferably has a resistivity of 8.0 × 10 −4 Ωcm or less. Moreover, the surface resistance of the crystalline transparent electrode thin film 300 is preferably 170Ω / □ or less, and more preferably 150Ω / □ or less. If the transparent electrode thin film has a low resistance, it can contribute to improving the response speed of the capacitive touch panel, improving the uniformity of in-plane luminance of organic EL lighting, and reducing the power consumption of various optical devices.

透明電極薄膜300のキャリア密度は、2×1020cm−3〜9×1020cm−3であることが好ましく、3×1020cm−3〜6×1020cm−3であることがより好ましい。キャリア密度が上記範囲内であれば、透明電極薄膜300を低抵抗化できる。 The carrier density of the transparent electrode thin film 300 is preferably 2 × 10 20 cm −3 to 9 × 10 20 cm −3 , and more preferably 3 × 10 20 cm −3 to 6 × 10 20 cm −3. preferable. If the carrier density is within the above range, the resistance of the transparent electrode thin film 300 can be reduced.

透明電極薄膜300の形成方法は、生産性の観点からスパッタリング法が好ましく、中でもマグネトロンスパッタリング法が好ましい。スパッタリングによる透明電極薄膜300の形成は、1回の製膜で所望膜厚の全厚を形成しても良いが、複数回の積層により形成したほうが、生産処理速度や、透明フィルム基材100への熱履歴の観点から好ましい。複数回製膜を行う際には、以下の2つの手法により結晶性を制御することが可能である。1つは同じ組成のターゲットを用いて、各層毎の製膜条件を変える方法であり、もう1つは異なる組成のターゲットを用いて積層する方法である。前者の手法としては、1層目の酸素量を、通常の透明導電性酸化インジウムを形成する際に導入する酸素量(抵抗率が最も低くなる最適酸素量)より少なくすることで、SZO200と透明電極薄膜300の界面近傍に形成される結晶核の数を低減させ、結晶化し難くなる方向に透明電極薄膜の結晶性を制御することが出来る。また、1層目の酸素量が少ないことで、酸素プラズマによるダメージが少ない透明電極薄膜が形成されるため、例えば耐湿熱性等の信頼性も向上する。後者の手法としては、透明電極薄膜を構成する材料やドーパントの組成・濃度を順次変更して形成する方法である。この手法の場合、透明電極薄膜中のスムーズな電子輸送の観点から、ドーパントの材料は同一である方が好ましく、また、濃度の変化は膜厚方向にのみ生じることが好ましい。   The method for forming the transparent electrode thin film 300 is preferably a sputtering method from the viewpoint of productivity, and among these, a magnetron sputtering method is preferable. The formation of the transparent electrode thin film 300 by sputtering may form the entire thickness of a desired film thickness by a single film formation, but the production process speed and the transparent film base material 100 are better formed by a plurality of times of lamination. From the viewpoint of the heat history. When film forming is performed a plurality of times, crystallinity can be controlled by the following two methods. One is a method of changing the film forming conditions for each layer using a target having the same composition, and the other is a method of stacking using a target having a different composition. As the former method, the amount of oxygen in the first layer is made smaller than the amount of oxygen introduced when forming a normal transparent conductive indium oxide (the optimum amount of oxygen with the lowest resistivity), so that the SZO 200 and the transparent layer are transparent. The number of crystal nuclei formed in the vicinity of the interface of the electrode thin film 300 can be reduced, and the crystallinity of the transparent electrode thin film can be controlled in a direction in which crystallization is difficult. Moreover, since the transparent electrode thin film with little damage by oxygen plasma is formed by the amount of oxygen in the first layer being small, reliability such as resistance to moist heat is also improved. The latter method is a method in which the material constituting the transparent electrode thin film and the composition / concentration of the dopant are sequentially changed. In the case of this method, from the viewpoint of smooth electron transport in the transparent electrode thin film, it is preferable that the dopant materials are the same, and the change in concentration preferably occurs only in the film thickness direction.

[透明電極付き基板の製造方法]
以下、本発明の好ましい実施の形態について、透明電極付き基板の製造方法に沿ってさらに説明する。本発明の製造方法では、透明フィルム上にハードコートなど透明誘電体層を備える透明フィルム基材100が用いられる(基材準備工程)。透明電極薄膜はスパッタリング法により形成され(製膜工程)、その後、透明電極薄膜が結晶化される(結晶化工程)。一般に、酸化インジウムを主成分とする非晶質の透明電極薄膜を結晶化するためには、150℃程度の加熱処理を実施する。
[Method for producing substrate with transparent electrode]
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be further described along with a method for producing a substrate with a transparent electrode. In the production method of the present invention, a transparent film substrate 100 having a transparent dielectric layer such as a hard coat on a transparent film is used (substrate preparation step). The transparent electrode thin film is formed by a sputtering method (film forming process), and then the transparent electrode thin film is crystallized (crystallization process). Generally, in order to crystallize an amorphous transparent electrode thin film containing indium oxide as a main component, a heat treatment at about 150 ° C. is performed.

(基材準備工程)
透明フィルム基材100を構成する透明フィルムは、少なくとも可視光領域で無色透明であり、透明電極薄膜形成温度における耐熱性を有していれば、その材料は特に限定されない。透明フィルムの材料としては、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)等のポリエステル系樹脂、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、セルロース系樹脂等が挙げられる。中でも、ポリエステル系樹脂が好ましく、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましく用いられる。
(Base material preparation process)
The material of the transparent film constituting the transparent film substrate 100 is not particularly limited as long as it is colorless and transparent at least in the visible light region and has heat resistance at the transparent electrode thin film forming temperature. Examples of the transparent film material include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), and polyethylene naphthalate (PEN), cycloolefin resins, polycarbonate resins, polyimide resins, and cellulose resins. Can be mentioned. Of these, polyester resins are preferable, and polyethylene terephthalate is particularly preferably used.

透明フィルム基材100の厚みは特に限定されないが、10μm〜400μmが好ましく、20μm〜200μmがより好ましい。厚みが上記範囲内であれば、透明フィルム基材100が耐久性と適度な柔軟性とを有し得るため、その上に各透明誘電体層および透明電極薄膜をロール・トゥ・ロール方式により生産性高く製膜することが可能である。透明フィルム基材100としては、二軸延伸により分子を配向させることで、ヤング率などの機械的特性や耐熱性を向上させたものが好ましく用いられる。 Although the thickness of the transparent film base material 100 is not specifically limited, 10 micrometers-400 micrometers are preferable and 20 micrometers-200 micrometers are more preferable. If the thickness is within the above range, the transparent film substrate 100 can have durability and appropriate flexibility, so that each transparent dielectric layer and transparent electrode thin film are produced on the roll film by a roll-to-roll method. It is possible to form a film with high performance. As the transparent film base material 100, a film in which mechanical properties such as Young's modulus and heat resistance are improved by orienting molecules by biaxial stretching is preferably used.

一般に、延伸フィルムは、延伸による歪が分子鎖に残留するため、加熱された場合に熱収縮する性質を有している。このような熱収縮を低減させるために、延伸の条件調整や延伸後の加熱によって応力を緩和し、熱収縮率を0.2%程度あるいはそれ以下に低減させるとともに、熱収縮開始温度が高められた二軸延伸フィルム(低熱収縮フィルム)が知られている。透明電極付き基板の製造工程における基材の熱収縮による不具合を抑止する観点から、このような低熱収縮フィルムを基材として用いることも提案されている。   In general, a stretched film has a property of being thermally contracted when heated because strain caused by stretching remains in a molecular chain. In order to reduce such heat shrinkage, stress is relaxed by adjusting the stretching conditions and heating after stretching, the thermal shrinkage rate is reduced to about 0.2% or less, and the heat shrink start temperature is increased. Biaxially stretched films (low heat shrink films) are known. From the viewpoint of suppressing problems due to thermal shrinkage of the base material in the manufacturing process of the substrate with transparent electrodes, it has also been proposed to use such a low heat shrink film as the base material.

透明フィルム基材100の片面または両面にハードコート層等の機能性層400が形成されたものであってもよい。透明フィルム基材に適度な耐久性と柔軟性を持たせるためには、ハードコート層の厚みは1〜10μmが好ましく、1.5〜8μmがより好ましい。ハードコート層の材料は特に制限されず、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等を、塗布・硬化させたもの等を適宜に用いることができる。   A functional layer 400 such as a hard coat layer may be formed on one side or both sides of the transparent film substrate 100. In order to give the transparent film base material appropriate durability and flexibility, the thickness of the hard coat layer is preferably 1 to 10 μm, and more preferably 1.5 to 8 μm. The material of the hard coat layer is not particularly limited, and a material obtained by applying and curing a urethane resin, an acrylic resin, a silicone resin, or the like can be appropriately used.

(製膜工程)
透明フィルム基材100上に、下地層としてのSZO200、および透明電極薄膜300がスパッタリング法により順に形成される。
(Film forming process)
On the transparent film base material 100, SZO200 as a base layer and the transparent electrode thin film 300 are sequentially formed by a sputtering method.

スパッタリング製膜は、製膜室内に、アルゴンや窒素等の不活性ガスおよび酸素ガスを含むキャリアガスが導入されながら行われる。導入ガスは、アルゴンと酸素の混合ガスが好ましい。アルゴンと酸素は、所定の混合比のガスを予め用意しても良いし、それぞれのガスを流量制御装置(マスフローコントローラ)により流量を制御した後に混合しても良い。なお、混合ガスには、本発明の機能を損なわない限りにおいて、その他のガスが含まれていてもよい。   Sputtering is performed while a carrier gas containing an inert gas such as argon or nitrogen and an oxygen gas is introduced into the film forming chamber. The introduced gas is preferably a mixed gas of argon and oxygen. Argon and oxygen may be prepared in advance with a gas having a predetermined mixing ratio, or each gas may be mixed after the flow rate is controlled by a flow rate control device (mass flow controller). The mixed gas may contain other gases as long as the function of the present invention is not impaired.

本発明において、SZO200製膜時の製膜室内の圧力は、0.1Pa〜1.0Paが好ましく、0.3Pa〜0.8Paがより好ましい。圧力を高くすることで、SZO200と透明電極薄膜300の界面近傍のケイ素の酸化状態が大きくなり、透明電極薄膜の常温結晶化は抑制しつつ、その上に製膜する透明電極薄膜の結晶化が促進される傾向がある。一方、圧力が高すぎると、製膜速度の低下が発生してしまう。   In the present invention, the pressure in the deposition chamber during SZO200 deposition is preferably 0.1 Pa to 1.0 Pa, and more preferably 0.3 Pa to 0.8 Pa. By increasing the pressure, the oxidation state of silicon near the interface between the SZO 200 and the transparent electrode thin film 300 increases, and the crystallization of the transparent electrode thin film formed thereon is suppressed while suppressing the crystallization of the transparent electrode thin film at room temperature. There is a tendency to be promoted. On the other hand, when the pressure is too high, the film forming speed is reduced.

本発明において、下地層SZO200形成時の酸素分圧は0Pa〜9×10−3Paであることが好ましい。ここで、酸素分圧は、下記の式で算出した。
酸素分圧=全圧×酸素ガスの導入量/(酸素ガスの導入量+アルゴンガスの導入量)
酸素分圧を高くしすぎると、SZO200中のケイ素の酸素欠損が多くなって常温結晶化が促進されたり、過剰な酸素により発生する酸素プラズマによってSZO200がダメージを受け、耐湿熱性等の信頼性が低下してしまう。
In the present invention, the oxygen partial pressure during formation of the underlayer SZO200 is preferably 0 Pa to 9 × 10 −3 Pa. Here, the oxygen partial pressure was calculated by the following equation.
Oxygen partial pressure = total pressure × oxygen gas introduction amount / (oxygen gas introduction amount + argon gas introduction amount)
If the oxygen partial pressure is increased too much, oxygen deficiency of silicon in SZO200 increases, and room temperature crystallization is promoted, or SZO200 is damaged by oxygen plasma generated by excess oxygen, and reliability such as heat and moisture resistance is improved. It will decline.

下地層SZO200形成時の基板温度は、透明フィルム基材が耐熱性を有する範囲であればよく、−20℃〜90℃であることが好ましい。SZO200と透明電極薄膜300の界面近傍のケイ素の酸化状態が多くなり、透明電極薄膜300の常温結晶化が抑制されつつ、その上に製膜する透明電極薄膜の結晶化が促進される傾向がある。また、基板温度を上記範囲とすることで、透明フィルム基材の脆化が抑制されるとともに、製膜工程においてフィルム基材が大幅な寸法変化を生じることがない。   The substrate temperature at the time of forming the underlayer SZO200 may be in a range in which the transparent film substrate has heat resistance, and is preferably −20 ° C. to 90 ° C. There is a tendency that the oxidation state of silicon near the interface between the SZO 200 and the transparent electrode thin film 300 is increased, and the crystallization of the transparent electrode thin film formed thereon is promoted while the room temperature crystallization of the transparent electrode thin film 300 is suppressed. . Moreover, by making a substrate temperature into the said range, while embrittlement of a transparent film base material is suppressed, a film base material does not produce a big dimensional change in a film forming process.

本発明において、透明電極薄膜300として、スズ10%のITO(インジウム−スズ複合酸化物)を製膜する時の製膜室内の圧力は、0.1Pa〜1.0Paが好ましく、0.15Pa〜0.8Paがより好ましい。製膜室内の圧力を高くすることで、放電のインピーダンスが低下することによって放電電圧が下がり、より低ダメージな透明電極薄膜を形成することが可能となるが、圧力を高くしすぎると、放電中におけるガス成分が高いことによってスパッタされた粒子の平均自由行程が小さくなり、製膜速度の低下につながってしまう。   In the present invention, as the transparent electrode thin film 300, the pressure in the film forming chamber when forming 10% tin ITO (indium-tin composite oxide) is preferably 0.1 Pa to 1.0 Pa, preferably 0.15 Pa to 0.15 Pa. 0.8 Pa is more preferable. By increasing the pressure in the film forming chamber, the discharge voltage is lowered by lowering the impedance of the discharge, and it becomes possible to form a transparent electrode thin film with lower damage. When the gas component at is high, the mean free path of the sputtered particles becomes small, leading to a decrease in the film forming speed.

本発明において、透明電極薄膜300形成時の酸素分圧は1×10−3Pa〜1×10−2Paであることが好ましく、3.0×10−3Pa〜8.0×10−2Paであることがより好ましい。上記酸素分圧範囲は、一般的なスパッタ製膜における酸素分圧よりも低い値である。すなわち、本発明においては、酸素供給量が少ない状態で透明電極薄膜の製膜が行われる。そのため、製膜後の非晶質膜中には、酸素欠損が多く存在していると考えられる。 In this invention, it is preferable that the oxygen partial pressure at the time of transparent electrode thin film 300 formation is 1 * 10 < -3 > Pa-1 * 10 < -2 > Pa, 3.0 * 10 < -3 > Pa - 8.0 * 10 <-2 >. More preferably, it is Pa. The oxygen partial pressure range is a value lower than the oxygen partial pressure in general sputtering film formation. That is, in the present invention, the transparent electrode thin film is formed with a small amount of oxygen supply. Therefore, it is considered that many oxygen vacancies exist in the amorphous film after film formation.

透明電極薄膜300製膜時の基板温度は、透明フィルム基材が耐熱性を有する範囲であればよく、60℃以下であることが好ましい。基板温度は、−20℃〜40℃であることがより好ましい。基板温度を60℃以下とすることで、透明フィルム基材からの水分や有機物質(例えばオリゴマー成分)の揮発等が起こり難くなり、酸化インジウムの結晶化が起こりやすくなるとともに、非晶質膜が結晶化された後の結晶質透明電極薄膜の抵抗率の上昇を抑制することができる。また、基板温度を上記範囲とすることで、透明電極薄膜の透過率の低下や、透明フィルム基材の脆化が抑制されるとともに、製膜工程においてフィルム基材が大幅な寸法変化を生じることがない。 The substrate temperature at the time of forming the transparent electrode thin film 300 may be a range in which the transparent film substrate has heat resistance, and is preferably 60 ° C. or less. The substrate temperature is more preferably −20 ° C. to 40 ° C. By setting the substrate temperature to 60 ° C. or lower, moisture from the transparent film substrate and volatilization of organic substances (for example, oligomer components) are less likely to occur, crystallization of indium oxide is likely to occur, and an amorphous film is formed. An increase in resistivity of the crystalline transparent electrode thin film after being crystallized can be suppressed. In addition, by setting the substrate temperature within the above range, a decrease in the transmittance of the transparent electrode thin film and embrittlement of the transparent film base material are suppressed, and the film base material undergoes a significant dimensional change in the film forming process. There is no.

本発明においては、巻取式スパッタリング装置を用いて、ロール・トゥ・ロール法により製膜が行われることが好ましい。ロール・トゥ・ロール法により製膜が行われることで、非晶質の透明電極薄膜が形成された透明フィルム基材の長尺シートのロール状巻回体が得られる。透明フィルム基材100上への誘電体下地層200および透明電極薄膜300の形成が巻取式スパッタリング装置を用いて連続して製膜されてもよい。 In the present invention, it is preferable that film formation is performed by a roll-to-roll method using a winding type sputtering apparatus. By forming the film by a roll-to-roll method, a roll-shaped wound body of a long sheet of a transparent film substrate on which an amorphous transparent electrode thin film is formed is obtained. Formation of the dielectric underlayer 200 and the transparent electrode thin film 300 on the transparent film substrate 100 may be continuously formed using a winding type sputtering apparatus.

スパッタリング製膜時の、真空装置内の雰囲気は、四重極質量分析計で測定した時のm(質量)/z(電荷)=18の成分の分圧が2.8×10−4Pa以下であり、且つm/z=28の成分の分圧が7.0×10−4Pa以下であることが好ましい。m/z=18の成分は主に水であり、m/z=28の成分は主に有機物由来の成分や窒素である。これらの分圧が上記範囲内となることで、透明電極薄膜中に結晶化阻害物質の混入を抑制できる。このような雰囲気にするには、スパッタ装置内または装置投入前のフィルムロールの脱ガス処理を行う方法が一般的であり、例えば加温することで水分の除去は可能である。これらに加えて、本発明の誘電体下地層を形成することで、透明電極形成時のフィルムからの上記成分拡散を抑制し、製膜後の拡散も抑制することが可能となる。 The atmosphere in the vacuum apparatus at the time of sputtering film formation is such that the partial pressure of the component of m (mass) / z (charge) = 18 when measured with a quadrupole mass spectrometer is 2.8 × 10 −4 Pa or less. And the partial pressure of the component of m / z = 28 is preferably 7.0 × 10 −4 Pa or less. The component of m / z = 18 is mainly water, and the component of m / z = 28 is mainly a component derived from organic matter or nitrogen. When these partial pressures are within the above range, mixing of the crystallization inhibitor can be suppressed in the transparent electrode thin film . In order to make such an atmosphere, a method of degassing the film roll in the sputtering apparatus or before the apparatus is generally used. For example, moisture can be removed by heating. In addition to these, by forming the dielectric underlayer of the present invention, it is possible to suppress the diffusion of the components from the film during the formation of the transparent electrode, and to suppress the diffusion after the film formation.

(結晶化工程)
下地層と非晶質の透明電極薄膜が形成された基材は、結晶化工程に供される。結晶化工程では、当該基材が120〜170℃に加熱される。
(Crystallization process)
The substrate on which the underlayer and the amorphous transparent electrode thin film are formed is subjected to a crystallization process. In the crystallization step, the substrate is heated to 120 to 170 ° C.

膜中に酸素を十分に取り込み、結晶化時間を短縮するためには、結晶化は大気中等の酸素含有雰囲気下で行われることが好ましい。真空中や不活性ガス雰囲気下でも結晶化は進行するが、低酸素濃度雰囲気下では、酸素雰囲気下に比べて結晶化に長時間を要する傾向がある。   In order to sufficiently incorporate oxygen into the film and shorten the crystallization time, the crystallization is preferably performed in an oxygen-containing atmosphere such as the air. Crystallization proceeds even in a vacuum or in an inert gas atmosphere, but in a low oxygen concentration atmosphere, crystallization tends to take a longer time than in an oxygen atmosphere.

長尺シートのロール状巻回体が結晶化工程に供される場合、巻回体のままで結晶化が行われてもよく、ロール・トゥ・ロールでフィルムが搬送されながら結晶化が行われてもよく、フィルムが所定サイズに切り出されて結晶化が行われてもよい。   When a roll-shaped wound body of a long sheet is subjected to a crystallization process, crystallization may be performed with the wound body as it is, and crystallization is performed while the film is conveyed by a roll-to-roll. Alternatively, the film may be cut into a predetermined size and crystallized.

巻回体のまま結晶化が行われる場合、透明電極薄膜形成後の基材をそのまま常温・常圧環境に置くか、加熱室等で養生(静置)すればよい。ロール・トゥ・ロールで結晶化が行われる場合、基材が搬送されながら加熱炉内に導入されて加熱が行われた後、再びロール状に巻回される。なお、室温で結晶化が行われる場合も、透明電極薄膜を酸素と接触させて結晶化を促進させる等の目的で、ロール・トゥ・ロール法が採用されてもよい。 When crystallization is performed in the form of a wound body, the substrate after forming the transparent electrode thin film may be placed in a room temperature / normal pressure environment as it is, or may be cured (standing) in a heating chamber or the like. When crystallization is performed by roll-to-roll, the substrate is introduced into a heating furnace while being conveyed and heated, and then wound again in a roll shape. Even when crystallization is performed at room temperature, a roll-to-roll method may be employed for the purpose of promoting crystallization by bringing the transparent electrode thin film into contact with oxygen.

[透明電極付き基板の用途]
本発明の透明電極付き基板は、ディスプレイや発光素子、光電変換素子等の透明電極として用いることができ、タッチパネル用の透明電極として好適に用いられる。中でも、透明電極薄膜が低抵抗であることから、静電容量方式タッチパネルに好ましく用いられる。
[Use of substrates with transparent electrodes]
The board | substrate with a transparent electrode of this invention can be used as transparent electrodes, such as a display, a light emitting element, a photoelectric conversion element, and is used suitably as a transparent electrode for touchscreens. Especially, since a transparent electrode thin film is low resistance, it is preferably used for a capacitive touch panel.

タッチパネルの形成においては、透明電極付き基板上に、導電性インクやペーストが塗布されて、熱処理されることで、引き廻し回路用配線としての集電極が形成される。加熱処理の方法は特に限定されず、オーブンやIRヒータ等による加熱方法が挙げられる。加熱処理の温度・時間は、導電性ペーストが透明電極に付着する温度・時間を考慮して適宜に設定される。例えば、オーブンによる加熱であれば120〜150℃で30〜60分、IRヒータによる加熱であれば150℃で5分等の例が挙げられる。なお、引き廻し回路用配線の形成方法は、上記に限定されず、ドライコーティング法によって形成されてもよい。また、フォトリソグラフィによって引き廻し回路用配線が形成されることで、配線の細線化が可能である。   In the formation of the touch panel, a conductive ink or paste is applied on a substrate with a transparent electrode and is heat-treated to form a collector electrode as a wiring for a routing circuit. The method for the heat treatment is not particularly limited, and examples thereof include a heating method using an oven or an IR heater. The temperature and time of the heat treatment are appropriately set in consideration of the temperature and time at which the conductive paste adheres to the transparent electrode. For example, in the case of heating with an oven, examples include 30 to 60 minutes at 120 to 150 ° C., and in the case of heating by an IR heater, examples include 150 minutes at 150 ° C. In addition, the formation method of the circuit wiring is not limited to the above, and may be formed by a dry coating method. In addition, since the wiring for the routing circuit is formed by photolithography, the wiring can be thinned.

以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(電気物性、光学物性)
下地層としてのSZO200および透明電極薄膜300の膜厚は、透明電極付き基板の断面の透過型電子顕微鏡(TEM)観察により求めた値を使用した。透明電極層の表面抵抗は、低抵抗率計ロレスタGP(MCP‐T710、三菱化学社製)を用いて四探針圧接測定により測定した。透明電極付き基板の全光線透過率は、日本電色工業社製ヘイズメーターNDH−5000を用いた。
(Electrical properties, optical properties)
As the film thicknesses of SZO 200 and the transparent electrode thin film 300 as the underlayer, values obtained by observation with a transmission electron microscope (TEM) of the cross section of the substrate with the transparent electrode were used. The surface resistance of the transparent electrode layer was measured by four-probe pressure measurement using a low resistivity meter Loresta GP (MCP-T710, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). The total light transmittance of the substrate with a transparent electrode was a Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. haze meter NDH-5000.

(結晶化時間の測定)
加熱前の透明電極付き基板の透明電極薄膜300側の面の向かい合う2辺に平行電極を取り付けた。この際、電極間距離と電極を取り付けた辺の長さとを等しくすることにより、抵抗値からシート抵抗を読み取れるようにした。平行電極を取り付けた状態で、透明導電フィルムを140℃のオーブンに投入し、シート抵抗の経時変化を測定した。抵抗の時間変化が無くなった時の抵抗値(完全結晶化時の抵抗値)とのシート抵抗の差が2Ω/□以内になった時間を、結晶化完了時間とした。
(Measurement of crystallization time)
Parallel electrodes were attached to two opposite sides of the transparent electrode thin film 300 side surface of the substrate with a transparent electrode before heating. At this time, the sheet resistance can be read from the resistance value by equalizing the distance between the electrodes and the length of the side to which the electrodes are attached. With the parallel electrodes attached, the transparent conductive film was put into an oven at 140 ° C., and the change in sheet resistance with time was measured. The time when the difference between the sheet resistance and the resistance value (resistance value at the time of complete crystallization) when resistance does not change with time was within 2Ω / □ was defined as the crystallization completion time.

[実施例1]
(SZO200の製膜)
酸化亜鉛に酸化ケイ素を2重量%添加したSZOターゲットを用い、アルゴンガスを装置内に導入しながら、透明フィルム基材100上に、製膜室内圧力0.3Pa、基板温度20℃、パワー密度0.6W/cmの条件で製膜を行った。製膜されたSZOの膜厚は3nm、抵抗率は7Ω・cmであった。その他の製膜条件についての詳細は、表1に示した。
[Example 1]
(SZO200 film formation)
Using an SZO target in which 2% by weight of silicon oxide is added to zinc oxide, while introducing argon gas into the apparatus, the pressure inside the film forming chamber is 0.3 Pa, the substrate temperature is 20 ° C., and the power density is 0 on the transparent film substrate 100. The film was formed under the condition of 6 W / cm 2 . The film thickness of the formed SZO was 3 nm, and the resistivity was 7 Ω · cm. Details of other film forming conditions are shown in Table 1.

(透明電極薄膜層300の製膜)
連続して、酸素とアルゴンの混合ガスを装置内に導入しながら、酸素分圧4.0×10−3Pa、製膜室内圧力0.3Pa、基板温度20℃、パワー密度3.0W/cmの条件で行った。膜厚は20nmであった。
(Formation of transparent electrode thin film layer 300)
While introducing a mixed gas of oxygen and argon into the apparatus continuously, oxygen partial pressure 4.0 × 10 −3 Pa, film forming chamber pressure 0.3 Pa, substrate temperature 20 ° C., power density 3.0 W / cm It carried out on condition of 2 . The film thickness was 20 nm.

(結晶化(熱処理))
この透明電極付き基板を、140℃で1時間熱処理を行った。顕微鏡観察によってほぼ完全に結晶化されていることが確認された(結晶化度100%)。
(Crystallization (heat treatment))
This substrate with a transparent electrode was heat-treated at 140 ° C. for 1 hour. Microscopic observation confirmed almost complete crystallization (100% crystallinity).

(下地層の評価)
SZO200について、その上に透明電極薄膜300を製膜した透明電極付き基板を用いて、透明電極薄膜300側から、X線光電子分光法で透明電極薄膜300とSZO200の界面(SZO表面)、およびSZO200膜中のケイ素の束縛エネルギーを測定したところ、表面は102.9eV、膜中は102.7eVを示した。
(Evaluation of underlayer)
About SZO200, using the board | substrate with a transparent electrode which formed the transparent electrode thin film 300 on it, from the transparent electrode thin film 300 side, the interface (SZO surface) of the transparent electrode thin film 300 and SZO200 by X-ray photoelectron spectroscopy, and SZO200 When the binding energy of silicon in the film was measured, the surface showed 102.9 eV and the film showed 102.7 eV.

(常温結晶化の評価)
製膜したフィルムを、25℃・50%RHの環境に90日間放置し、その時のシート抵抗を測定することで評価した。シート抵抗が低下していることと結晶化が進んでいることを等価とした。
(Evaluation of room temperature crystallization)
The film formed was left in an environment of 25 ° C. and 50% RH for 90 days and evaluated by measuring the sheet resistance at that time. It is assumed that the sheet resistance is lowered and the crystallization is progressing.

[実施例2]
SZO200の製膜において、アルゴンに加えて酸素を添加した混合ガスを装置内に導入しながら、酸素分圧5.0×10−3Paで製膜を行った以外は、実施例1と同じ条件で実施例2を作製した。なお、酸素分圧は、以下の式から算出した値を用いた。
[Example 2]
In the film formation of SZO200, the same conditions as in Example 1 except that film formation was performed at an oxygen partial pressure of 5.0 × 10 −3 Pa while introducing a mixed gas in which oxygen was added in addition to argon. Example 2 was produced. As the oxygen partial pressure, a value calculated from the following equation was used.

酸素分圧=全圧×(酸素ガス導入量/アルゴンガス導入量+酸素ガス導入量)
製膜されたSZOの膜厚は3nm、抵抗率は40Ω・cmであった。
Oxygen partial pressure = total pressure x (oxygen gas introduction amount / argon gas introduction amount + oxygen gas introduction amount)
The formed SZO had a thickness of 3 nm and a resistivity of 40 Ω · cm.

[実施例3]
SZO200の製膜において、アルゴン流量を2倍にして製膜室内圧力を0.60Paとした以外は実施例1と同じ条件で実施例3を作製した。製膜されたSZOの膜厚は3nm、抵抗率は4Ω・cmであった。
[Example 3]
Example 3 was produced under the same conditions as Example 1 except that the SZO 200 film was formed by doubling the argon flow rate and setting the film forming chamber pressure to 0.60 Pa. The formed SZO had a thickness of 3 nm and a resistivity of 4 Ω · cm.

[実施例4]
SZO200の製膜において、基板温度を90℃に設定して製膜を行ったこと以外は実施例1と同じ条件で実施例4を作製した。製膜されたSZOの膜厚は3nm、抵抗率は4Ω・cmであった。
[Example 4]
Example 4 was produced under the same conditions as in Example 1 except that the film formation of SZO200 was performed with the substrate temperature set at 90 ° C. The formed SZO had a thickness of 3 nm and a resistivity of 4 Ω · cm.

[実施例5]
SZO200の製膜において、膜厚を0.5nmに設定したこと以外は実施例1と同じ条件で実施例4を作製した。製膜されたSZOの膜厚は1nm以下、抵抗率は40Ω・cm以上であった。
[Example 5]
Example 4 was produced under the same conditions as Example 1 except that the film thickness of SZO200 was set to 0.5 nm. The film thickness of the formed SZO was 1 nm or less, and the resistivity was 40 Ω · cm or more.

[比較例1]
SZO200の製膜せずに、透明フィルム基材100上に直接透明電極薄膜300を製膜した以外は実施例1と同じ条件で比較例1を作製した。
[Comparative Example 1]
Comparative Example 1 was produced under the same conditions as Example 1 except that the transparent electrode thin film 300 was formed directly on the transparent film substrate 100 without forming the SZO 200.

[比較例2]
SZO200の代わりに、透明フィルム基材100上に透明電極薄膜300を3nm製膜し、その上に透明電極薄膜300を製膜した以外は実施例1と同じ条件で比較例2を作製した。製膜された透明電極薄膜300の全膜厚は23nm、抵抗率は2×10−4Ω・cmであった。
[Comparative Example 2]
Instead of SZO200, the comparative example 2 was produced on the same conditions as Example 1 except having formed the transparent electrode thin film 300 3nm on the transparent film base material 100, and having formed the transparent electrode thin film 300 on it. The formed transparent electrode thin film 300 had a total film thickness of 23 nm and a resistivity of 2 × 10 −4 Ω · cm.

[比較例3]
SZO200の代わりに、ターゲットとしてケイ素の単結晶を用い、アルゴンと酸素の混合ガスを装置内に導入しながら、酸素分圧2.0×10−2Pa、パワー密度3.0W/cm、膜厚3nmで酸化ケイ素の製膜を行った以外は実施例1と同じ条件で比較例3を作製した。製膜された酸化ケイ素の膜厚は3nm、抵抗率は4×10Ω・cmであった。
[Comparative Example 3]
Instead of SZO200, a single crystal of silicon was used as a target, and while introducing a mixed gas of argon and oxygen into the apparatus, oxygen partial pressure 2.0 × 10 −2 Pa, power density 3.0 W / cm 2 , film Comparative Example 3 was produced under the same conditions as in Example 1 except that the silicon oxide film was formed with a thickness of 3 nm. The film thickness of the formed silicon oxide was 3 nm, and the resistivity was 4 × 10 4 Ω · cm.

[比較例4]
SZO200の製膜において、酸化亜鉛に酸化ケイ素を5重量%添加したSZOターゲットを用いた以外は実施例1と同じ条件で比較例4を作製した。製膜されたSZOの膜厚は3nm、抵抗率は20Ω・cmであった。
[Comparative Example 4]
Comparative Example 4 was produced under the same conditions as in Example 1 except that an SZO target in which 5% by weight of silicon oxide was added to zinc oxide was used in the formation of SZO200. The formed SZO had a thickness of 3 nm and a resistivity of 20 Ω · cm.

各層の構成、結果、各水準の特性を表1に示す。   Table 1 shows the structure of each layer, results, and characteristics at each level.

Figure 0006356520
Figure 0006356520

表1の結果より、下地層に酸化亜鉛に酸化ケイ素を2重量%添加したSZOを用いることで、熱処理後の低抵抗化と常温結晶化の抑制、および高い透過率を示す透明電極付き基板が作製可能であることを見出した。一方、比較例4のように、酸化ケイ素の添加量を5重量%まで添加したSZOを下地層として用いた場合には、常温結晶化が抑制できなかった。この原因は定かではないが、酸化ケイ素の含有量が透明電極薄膜の結晶化に影響しており、ケイ素の含有量が多いことで結晶化が促進されたためであると推測される。そのため、酸化ケイ素の添加量は1〜4重量%、より好ましくは2〜4重量%でなければならない。   From the results shown in Table 1, the substrate with transparent electrodes exhibiting low resistance after heat treatment, suppression of crystallization at room temperature, and high transmittance can be obtained by using SZO in which 2% by weight of silicon oxide is added to zinc oxide for the underlayer. It was found that it can be produced. On the other hand, as in Comparative Example 4, when SZO to which the addition amount of silicon oxide was added up to 5% by weight was used as the underlayer, room temperature crystallization could not be suppressed. Although this cause is not certain, it is presumed that the content of silicon oxide has an influence on the crystallization of the transparent electrode thin film, and the crystallization is promoted by the high content of silicon. Therefore, the amount of silicon oxide added should be 1 to 4% by weight, more preferably 2 to 4% by weight.

実施例1、実施例3、実施例4におけるSZO200の表面のケイ素の束縛エネルギーは、大きい方が熱処理時の結晶化にかかる時間が少なくなっている。これは、下地層SZO200表面のケイ素の酸化状態が多いことが影響していると考えられる。また、実施例1〜4においては、実施例5に比べて、140℃での熱処理時による結晶化にかかる時間が短い。これは、SZO200の膜厚が厚く、熱処理時の結晶化促進効果が大きいことによるものであると考えられる。SZO200の挿入により透過率が向上している理由は、SZO200の屈折率が透明電極薄膜300より低いことにより、透明電極付き基板全体の反射率が低減するためである。   The larger the binding energy of silicon on the surface of the SZO 200 in Example 1, Example 3, and Example 4, the less time is required for crystallization during heat treatment. This is considered to be due to the fact that the oxidation state of silicon on the surface of the underlayer SZO 200 is large. In Examples 1 to 4, the time required for crystallization during the heat treatment at 140 ° C. is shorter than that in Example 5. This is considered to be due to the fact that the film thickness of SZO 200 is large and the effect of promoting crystallization during heat treatment is large. The reason why the transmittance is improved by inserting the SZO 200 is that the refractive index of the SZO 200 is lower than that of the transparent electrode thin film 300, thereby reducing the reflectance of the entire substrate with the transparent electrode.

実施例では、熱処理後のシート抵抗は低下していながらも、常温結晶化は起きておらず、さらに透過率も高い良好な透明電極付き基板を作製できた。一方、比較例では、熱処理後のシート抵抗が低下するが常温結晶化を抑制できない、または常温結晶化しないが熱処理によってもシート抵抗が低下しない、および下地層の種類によっては透過率が低い、という結果となった。   In the example, although the sheet resistance after the heat treatment was lowered, no crystallization occurred at room temperature, and a substrate with a transparent electrode having a high transmittance could be produced. On the other hand, in the comparative example, the sheet resistance after the heat treatment decreases, but room temperature crystallization cannot be suppressed, or the room temperature does not crystallize but the sheet resistance does not decrease even by heat treatment, and the transmittance is low depending on the type of the underlayer. As a result.

100:透明フィルム基材
200:下地層SZO
300:透明電極薄膜
301、302、・・・:透明電極薄膜を構成する層
400:コーティング層
100: Transparent film substrate 200: Underlayer SZO
300: Transparent electrode thin films 301, 302,...: Layer 400 constituting transparent electrode thin film: Coating layer

Claims (4)

透明フィルム基板上に下地層と透明電極薄膜が順に形成された透明電極付き基板において、
前記透明電極薄膜はスズ含有量が4.5重量%〜12.5重量%の酸化インジウム・スズであり、
前記下地層は酸化亜鉛を主成分とし、その膜厚は0.5〜8nmであり、酸化ケイ素を1〜4重量%含有することを特徴とする透明電極付き基板。
In a substrate with a transparent electrode in which a base layer and a transparent electrode thin film are sequentially formed on a transparent film substrate,
The transparent electrode thin film is indium tin oxide having a tin content of 4.5 wt% to 12.5 wt%,
A substrate with a transparent electrode, characterized in that the underlayer contains zinc oxide as a main component, has a film thickness of 0.5 to 8 nm, and contains 1 to 4% by weight of silicon oxide.
前記下地層は、X線光電子分光法にて測定されたケイ素の束縛エネルギーのピーク位置が100eV〜104.0eVである、請求項1に記載の透明電極付き基板。   2. The substrate with a transparent electrode according to claim 1, wherein the underlayer has a peak position of silicon binding energy measured by X-ray photoelectron spectroscopy of 100 eV to 104.0 eV. 前記下地層は抵抗率が1Ω・cm以上である請求項1又は2に記載の透明電極付基板。 The underlayer-out transparent with electrodes according to claim 1 or 2 resistivity is 1 [Omega · cm or more substrates. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明電極付き基板の製造方法であって、
酸化ケイ素を1〜4重量%含有するターゲットを用いて前記下地層を製膜することを特徴とする、透明電極付き基板の製造方法。
It is a manufacturing method of a substrate with a transparent electrode given in any 1 paragraph of Claims 1-3 ,
A method for producing a substrate with a transparent electrode, wherein the underlayer is formed using a target containing 1 to 4% by weight of silicon oxide.
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