JP6563185B2 - 透明導電フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
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200、さらにその上に透明電極薄膜層300を形成した透明導電フィルムを示している。透明電極薄膜層300は図1に示すように301と302のような複数層の構成で形成されていても良い。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1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、両面に形成されていても良い。
以下、本発明の好ましい実施の形態について、透明導電フィルムの製造方法に沿って説明する。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)。透明電極薄膜層はスパッタリング法により形成され(製膜工程)、その後、透明電極層が結晶化される(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層を結晶化するためには、150℃程度の加熱処理を実施する。
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、透明電極層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。
透明フィルム基材100の下地層200上に、スパッタリング法により透明電極薄膜層300が形成される。
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層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、透明電極層の透過率の低下や、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。
本発明に係る下地層および透明電極薄膜層は、熱処理による結晶化が施されていない製膜直後においては非晶質であり、その後の熱処理後に同時に結晶化することが重要である。ITO層に熱処理を施した際、透明電極付きフィルム基板はフィルム基板によって熱収縮されるが、この熱収縮に追従して下地層および透明電極薄膜層が同時に、変形し、結晶化する必要があり、これらが同時に生じない場合には、下地層および/または透明電極薄膜層に歪みやクラックが入ることがあり、透明導電フィルムとしての機能を充分には達成できない場合がある。
本発明の透明導電フィルムは、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、透明電極層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。
(下地層200の製膜)
酸化インジウム・錫(酸化錫含量10重量%)をターゲットとして用い、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5.0×10−2Pa、製膜室内圧力0.2Pa、基板温度0℃パワー密度2kWの条件で行った。
連続して、酸化インジウム・錫(酸化錫含量10重量%)をターゲットとして用い、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3.3×10−2Pa、製膜室内圧力0.2Pa、基板温度0℃、パワー密度12kWの条件で行った。
この透明導電フィルムを、150℃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%)。
製膜したフィルムを、25℃・50%RHの環境に1週間放置し、その時のシート抵抗を測定することで評価した。良否の基準は結晶化が50%進行したかどうかとし、
(常温結晶化)=(製膜後のシート抵抗)−{(製膜後のシート抵抗)−(熱処理後のシート抵抗)}÷2
の値よりも大きいものを良とし、小さいものを否とした(表中には試験後のシート抵抗値を記載した)。
200:下地層
300:透明電極薄膜層
301、302:透明電極薄膜層を構成する層
400:コーティング層
Claims (4)
- 透明フィルム基板上にロール・トゥ・ロール方式で非晶質の透明導電層をスパッタリング製膜した後、加熱して透明導電層を結晶化する透明導電フィルムの製造方法において、
前記透明導電層のスパッタリング製膜は、透明フィルム基板を搬送するフィルムロールからの繰出し工程と、真空加熱によりフィルム中の水分を除去する工程と、スパッタリングにより非晶質の下地層及び非晶質の透明電極薄膜層からなる透明導電層を形成する透明導電層形成工程と、前記透明フィルム基板表面の付着物を除去する工程と、製膜後のフィルムを巻き取る工程とを有し、
前記下地層及び前記透明電極薄膜層は共に酸化インジウムを主成分とする酸化物からなり、前記下地層の膜厚は2〜15nmであり、且つ前記透明導電層全体の膜厚は16〜50nmであり、
前記透明導電層形成工程において、基板温度が60℃以下であり、四重極質量分析で測定した水分圧の不活性ガス分圧に対する比が、前記下地層の製膜では2.0〜4.0×10−3、且つ前記透明電極薄膜層の製膜では0.5〜5.0×10−4であり、
透明導電層の結晶化において、前記下地層と前記透明電極薄膜層を120℃以上の熱で同時に加熱して結晶化し、表面抵抗が170Ω/□以下の結晶質の透明導電層を得る、透明導電フィルムの製造方法。 - 18MΩ以上の抵抗を示す水を大気圧以下で加熱気化し、流量制御装置を介して気化した水を一定流量に制御した後、連続または間欠的にチャンバー内に導入することを特徴とする、請求項1に記載の透明導電フィルムの製造方法。
- 前記下地層及び前記透明電極薄膜層は全て同じ組成または異なる組成からなり、酸化錫のドーピング量の差が0〜10重量%である請求項1または2に記載の透明導電フィルムの製造方法。
- 前記下地層のスパッタ製膜は直流電源または交流電源によって実施され、その際の放電電圧が−100〜−350Vである請求項1〜3のいずれかに記載の透明導電フィルムの製造方法。
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