JP7240513B2 - transparent conductive film - Google Patents
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Description
本発明は、透明導電性フィルムに関する。 The present invention relates to transparent conductive films.
従来、透明な基材フィルムと透明な導電層(光透過性導電層)とを厚さ方向に順に備える透明導電性フィルムが知られている。光透過性導電層は、液晶ディスプレイ、タッチパネル、および光センサなどの各種デバイスにおける透明電極をパターン形成するための導体膜として用いられる。光透過性導電層の形成過程では、例えば、まず、スパッタリング法によって基材フィルム上に光透過性導電材料の非晶質膜が形成される(成膜工程)。次に、基材フィルム上の非晶質の光透過性導電層が加熱によって結晶化される(結晶化工程)。成膜工程におけるスパッタリング法では、従来、ターゲット(成膜材料供給材)に衝突してターゲット表面の原子を弾き出すためのスパッタリングガスとして、アルゴンなどの不活性ガスが用いられる。このような透明導電性フィルムに関する技術については、例えば下記の特許文献1に記載されている。 Conventionally, there has been known a transparent conductive film having a transparent base film and a transparent conductive layer (light-transmitting conductive layer) in order in the thickness direction. A light-transmissive conductive layer is used as a conductive film for patterning transparent electrodes in various devices such as liquid crystal displays, touch panels, and optical sensors. In the process of forming the light-transmissive conductive layer, for example, first, an amorphous film of a light-transmissive conductive material is formed on the substrate film by sputtering (film formation step). Next, the amorphous light-transmitting conductive layer on the substrate film is crystallized by heating (crystallization step). In the sputtering method in the film forming process, an inert gas such as argon is conventionally used as a sputtering gas for colliding with a target (film forming material supplying material) to eject atoms from the surface of the target. Techniques related to such transparent conductive films are described, for example, in Patent Document 1 below.
透明導電性フィルムの製造効率の観点からは、結晶化工程での加熱による光透過性導電層の結晶化の速度は、高い方が好ましい。 From the viewpoint of production efficiency of the transparent conductive film, it is preferable that the rate of crystallization of the light-transmitting conductive layer by heating in the crystallization step is high.
しかしながら、従来の光透過性導電層は、加熱による結晶化の速度が高いほど、低温(例えば常温)の条件下でも結晶化しやすい。結晶化速度が高い光透過性導電層を備える透明導電性フィルムが例えば常温下で一時的に保存される場合、光透過性導電層において結晶化が部分的に進行することがある。そのような光透過性導電層の結晶化工程では、結晶化が開始されて進行する部分と、保存時に既に結晶化している部分との境界において、歪みが生じる。この歪みは、形成される結晶質光透過性導電層においてクラックが生ずる原因となることがある。光透過性導電層におけるクラックの発生は、透明導電性フィルムの製造歩留りの観点、および、透明導電性フィルムを備えるデバイスの製造歩留りの観点から、好ましくない。そのため、非晶質の光透過性導電層には、低温(例えば常温)の条件下で保存される場合に結晶化が抑制されて良好に保存可能であることが、求められる。 However, the higher the rate of crystallization by heating, the more easily the conventional light-transmitting conductive layer crystallizes even under low-temperature (for example, room temperature) conditions. When a transparent conductive film having a light-transmitting conductive layer with a high crystallization rate is temporarily stored at room temperature, for example, crystallization may partially progress in the light-transmitting conductive layer. In the process of crystallizing such a light-transmitting conductive layer, strain occurs at the boundary between the portion where crystallization starts and progresses and the portion which has already crystallized during storage. This strain can cause cracks to form in the formed crystalline light-transmissive conductive layer. The occurrence of cracks in the light-transmissive conductive layer is not preferable from the viewpoint of the manufacturing yield of the transparent conductive film and the manufacturing yield of the device provided with the transparent conductive film. Therefore, the amorphous light-transmitting conductive layer is required to be able to be stored satisfactorily by suppressing crystallization when stored under low-temperature (for example, room temperature) conditions.
本発明は、光透過性導電層において高い結晶化速度を実現するとともに良好な保存性を確保するのに適した透明導電性フィルムを提供する。 The present invention provides a transparent conductive film that achieves a high crystallization rate in a light-transmitting conductive layer and is suitable for ensuring good storage stability.
本発明[1]は、透明基材と非晶質の光透過性導電層とを厚さ方向にこの順で備え、前記光透過性導電層が、クリプトンを含有し、40×1019cm-3以上のキャリア密度を有する、透明導電性フィルムを含む。The present invention [1] comprises a transparent substrate and an amorphous light-transmitting conductive layer in this order in the thickness direction, wherein the light-transmitting conductive layer contains krypton and has a thickness of 40×10 19 cm − A transparent conductive film having a carrier density of 3 or greater is included.
本発明[2]は、前記光透過性導電層が、インジウム含有導電性酸化物を含む、上記[1]に記載の透明導電性フィルムを含む。 The present invention [2] includes the transparent conductive film according to [1] above, wherein the light-transmitting conductive layer contains an indium-containing conductive oxide.
本発明[3]は、前記光透過性導電層が、40nm以上の厚さを有する、上記[1]または[2]に記載の透明導電性フィルムを含む。 The present invention [3] includes the transparent conductive film of the above [1] or [2], wherein the light-transmitting conductive layer has a thickness of 40 nm or more.
本発明[4]は、前記光透過性導電層が、18cm2/V・s以下のホール移動度を有する、上記[1]から[3]のいずれか一つに記載の透明導電性フィルムを含む。The present invention [4] is the transparent conductive film according to any one of [1] to [3] above, wherein the light-transmitting conductive layer has a Hall mobility of 18 cm 2 /V·s or less. include.
本発明[5]は、前記光透過性導電層が、130℃で1.5時間の加熱処理後に2.2×10-4Ω・cm以下の比抵抗を有する、上記[1]から[4]のいずれか一つに記載の透明導電性フィルムを含む。The present invention [5] relates to the above [1] to [4], wherein the light-transmitting conductive layer has a resistivity of 2.2×10 −4 Ω·cm or less after heat treatment at 130° C. for 1.5 hours. ] The transparent conductive film as described in any one of ] is included.
本発明の透明導電性フィルムは、光透過性導電層が、クリプトンを含有し且つ40×1019cm-3以上のキャリア密度を有することから、光透過性導電層において高い結晶化速度を実現するとともに良好な保存性を確保するのに適する。In the transparent conductive film of the present invention, the light-transmitting conductive layer contains krypton and has a carrier density of 40×10 19 cm −3 or more, so that a high crystallization rate is achieved in the light-transmitting conductive layer. It is suitable for ensuring good storage stability together with
図1は、本発明の透明導電性フィルムの一実施形態である透明導電性フィルムXの断面模式図である。透明導電性フィルムXは、透明基材10と、光透過性導電層20とを、厚さ方向Dの一方側に向かってこの順で備える。透明導電性フィルムXは、厚さ方向Dと直交する方向(面方向)に広がる形状を有する。透過性導電フィルムXは、タッチセンサ装置、調光素子、光電変換素子、熱線制御部材、アンテナ部材、電磁波シールド部材、照明装置、および画像表示装置などに備えられる一要素である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a transparent conductive film X, which is one embodiment of the transparent conductive film of the present invention. The transparent conductive film X includes a
透明基材10は、本実施形態では、樹脂フィルム11と、機能層12とを、厚さ方向Dの一方側に向かってこの順で備える。透明基材10は、厚さ方向Dと直交する方向(面方向)に広がる形状を有する。
The
樹脂フィルム11は、可撓性を有する透明な樹脂フィルムである。樹脂フィルム11の材料としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、およびポリスチレン樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートが挙げられる。ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびシクロオレフィンポリマー(COP)が挙げられる。アクリル樹脂としては、例えばポリメタクリレートが挙げられる。樹脂フィルム11の材料としては、例えば透明性および強度の観点から、好ましくはポリオレフィン樹脂が用いられ、より好ましくはCOPが用いられる。
The
樹脂フィルム11における機能層12側表面は、表面改質処理されていてもよい。表面改質処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、プライマー処理、グロー処理、およびカップリング剤処理が挙げられる。
The surface of the
樹脂フィルム11の厚さは、好ましくは1μm以上、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは30μm以上である。樹脂フィルム11の厚さは、好ましくは300μm以下、より好ましくは200μm以下、さらに好ましくは100μm以下、とくに好ましくは75μm以下である。樹脂フィルム11の厚さに関するこれら構成は、透明導電性フィルムXの取り扱い性を確保するのに適する。
The thickness of the
樹脂フィルム11の全光線透過率(JIS K 7375-2008)は、好ましくは60%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは85%以上である。このような構成は、タッチセンサ装置、調光素子、光電変換素子、熱線制御部材、アンテナ部材、電磁波シールド部材、照明装置、および画像表示装置などに透明導電性フィルムXが備えられる場合に当該透明導電性フィルムXに求められる透明性を確保するのに適する。樹脂フィルム11の全光線透過率は、例えば100%以下である。
The total light transmittance (JIS K 7375-2008) of the
機能層12は、本実施形態では、樹脂フィルム11における厚さ方向Dの一方面上に位置する。また、本実施形態では、機能層12は、光透過性導電層20の露出表面(図1では上面)に擦り傷が形成されにくくするためのハードコート層である。
The
ハードコート層は、硬化性樹脂組成物の硬化物である。硬化性樹脂組成物が含有する樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、およびメラミン樹脂が挙げられる。また、硬化性樹脂組成物としては、例えば、紫外線硬化型の樹脂組成物、および、熱硬化型の樹脂組成物が挙げられる。高温加熱せずに硬化可能であるために透明導電性フィルムXの製造効率向上に役立つ観点から、硬化性樹脂組成物としては、好ましくは、紫外線硬化型の樹脂組成物が用いられる。紫外線硬化型の脂組成物としては、具体的には、特開2016-179686号公報に記載のハードコート層形成用組成物が挙げられる。 The hard coat layer is a cured product of a curable resin composition. Examples of resins contained in the curable resin composition include polyester resins, acrylic resins, urethane resins, amide resins, silicone resins, epoxy resins, and melamine resins. Moreover, examples of the curable resin composition include an ultraviolet curable resin composition and a thermosetting resin composition. As the curable resin composition, an ultraviolet curable resin composition is preferably used from the viewpoint of improving the production efficiency of the transparent conductive film X because it can be cured without heating to a high temperature. Specific examples of the UV-curable fat composition include compositions for forming a hard coat layer described in JP-A-2016-179686.
機能層12における光透過性導電層20側表面は、表面改質処理されていてもよい。表面改質処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、プライマー処理、グロー処理、およびカップリング剤処理が挙げられる。
The surface of the
ハードコート層としての機能層12の厚さは、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは1μm以上である。このような構成は、光透過性導電層20において充分な耐擦過性を発現させるのに適する。ハードコート層としての機能層12の厚さは、機能層12の透明性を確保する観点からは、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下、さらに好ましくは3μm以下である。
The thickness of the
透明基材10の厚さは、好ましくは1μm以上、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは15μm以上、特に好ましくは30μm以上である。透明基材10の厚さは、好ましくは310μm以下、より好ましくは210μm以下、さらに好ましくは110μm以下、特に好ましくは80μm以下である。透明基材10の厚さに関するこれら構成は、透明導電性フィルムXの取り扱い性を確保するのに適する。
The thickness of the
透明基材10の全光線透過率(JIS K 7375-2008)は、好ましくは60%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは85%以上である。このような構成は、タッチセンサ装置、調光素子、光電変換素子、熱線制御部材、アンテナ部材、電磁波シールド部材、照明装置、および画像表示装置などに透明導電性フィルムXが備えられる場合に当該透明導電性フィルムXに求められる透明性を確保するのに適する。透明基材10の全光線透過率は、例えば100%以下である。
The total light transmittance (JIS K 7375-2008) of the
光透過性導電層20は、本実施形態では、透明基材10における厚さ方向Dの一方面上に位置する。光透過性導電層20は、光透過性と導電性とを兼ね備えた非晶質膜である。非晶質の光透過性導電層20は、加熱によって結晶質の光透過性導電層(後記の光透過性導電層20’)に転化されて、比抵抗が下がる。
The light-transmissive
光透過性導電層20は、光透過性導電材料から形成された層である。光透過性導電材料は、主成分として、例えば導電性酸化物を含有する。
The light-transmissive
導電性酸化物としては、例えば、In、Sn、Zn、Ga、Sb、Ti、Si、Zr、Mg、Al、Au、Ag、Cu、Pd、Wからなる群より選択される少なくとも一種類の金属または半金属を含有する金属酸化物が挙げられる。具体的には、導電性酸化物としては、インジウム含有導電性酸化物およびアンチモン含有導電性酸化物が挙げられる。インジウム含有導電性酸化物としては、例えば、インジウムスズ複合酸化物(ITO)、インジウム亜鉛複合酸化物(IZO)、インジウムガリウム複合酸化物(IGO)、およびインジウムガリウム亜鉛複合酸化物(IGZO)が挙げられる。アンチモン含有導電性酸化物としては、例えば、アンチモンスズ複合酸化物(ATO)が挙げられる。高い透明性と良好な導電性とを実現する観点からは、導電性酸化物としては、好ましくはインジウム含有導電性酸化物が用いられ、より好ましくはITOが用いられる。このITOは、InおよびSn以外の金属または半金属を、InおよびSnのそれぞれの含有量より少ない量で含有してもよい。 As the conductive oxide, for example, at least one metal selected from the group consisting of In, Sn, Zn, Ga, Sb, Ti, Si, Zr, Mg, Al, Au, Ag, Cu, Pd, and W Alternatively, metal oxides containing metalloids may be mentioned. Specifically, conductive oxides include indium-containing conductive oxides and antimony-containing conductive oxides. Indium-containing conductive oxides include, for example, indium tin composite oxide (ITO), indium zinc composite oxide (IZO), indium gallium composite oxide (IGO), and indium gallium zinc composite oxide (IGZO). be done. Antimony-containing conductive oxides include, for example, antimony-tin composite oxide (ATO). From the viewpoint of realizing high transparency and good conductivity, as the conductive oxide, an indium-containing conductive oxide is preferably used, and ITO is more preferably used. This ITO may contain metals or metalloids other than In and Sn in amounts less than the respective contents of In and Sn.
導電性酸化物としてITOが用いられる場合、光透過性導電層20における酸化インジウム(In2O3)および酸化スズ(SnO2)の合計含有量に対する酸化スズの含有量の割合(酸化スズ含有割合)は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上、特に好ましくは7質量%以上である。このような構成は、光透過性導電層20の耐久性を確保するのに適する。また、加熱により結晶化しやすい光透過性導電層20を得る観点からは、酸化スズ含有割合は、好ましくは15質量%以下、より好ましくは13質量%以下、さらに好ましくは12質量%以下である。酸化スズの上記含有割合は、測定対象物についてX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy)によって測定されるXPSスペクトルから、求められる。When ITO is used as the conductive oxide, the ratio of the tin oxide content to the total content of indium oxide (In 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ) in the light-transmitting conductive layer 20 (tin oxide content ratio ) is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, still more preferably 5% by mass or more, and particularly preferably 7% by mass or more. Such a configuration is suitable for ensuring durability of the light transmissive
光透過性導電層20における酸化スズ含有割合は、厚さ方向Dにおいて非一様であってもよい。例えば、光透過性導電層20は、酸化スズ含有割合が相対的に高い第1層と、酸化スズ含有割合が相対的に低い第2層とを、透明基材10側からこの順で含んでもよい。第1層における酸化スズ含有割合は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上である。第1層における酸化スズ含有割合は、好ましくは15質量%以下、より好ましくは13質量%以下である。第2層における酸化スズ含有割合は、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは2質量%以上である。第2層における酸化スズ含有割合は、好ましくは8質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。光透過性導電層20の厚さにおける第1層の厚さの割合は、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上である。また、光透過性導電層20の厚さにおける第2層の厚さの割合は、好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下、さらに好ましくは30%以下である。
The tin oxide content in the light transmissive
光透過性導電層20は、希ガス原子としてクリプトン(Kr)を含有する。光透過性導電層20における希ガス原子は、本実施形態では、後述のスパッタリング法においてスパッタリングガスとして用いられる希ガス原子に由来する。本実施形態において、光透過性導電層20は、スパッタリング法で形成された膜(スパッタ膜)である。
The light-transmitting
スパッタリングガスとしてKrが用いられて形成されたスパッタ膜である光透過性導電層20は、スパッタリングガスとしてArが用いられて形成されたスパッタ膜である従来の光透過性導電層よりも、光透過性導電層において高い結晶化速度を実現するのに適する。すなわち、光透過性導電層20がKrを含有する構成は、光透過性導電層20において高い結晶化速度を実現するのに適する。また、当該構成は、非晶質の光透過性導電層20において、低温(例えば常温)の条件下での結晶化を抑制するのに適し、従って、良好な保存性を確保するのに適する。光透過性導電層20におけるKrの存否は、例えば、実施例に関して後述する蛍光X線分析によって同定される。
The light-transmitting
光透過性導電層20におけるKrの含有割合は、厚さ方向Dの全域において、例えば0.5原子%以下であり、好ましくは0.3原子%以下、より好ましくは0.2原子%以下である。このような構成は、非晶質の光透過性導電層20を加熱により結晶化させる時に、良好な結晶成長を実現して大きな結晶粒を形成するのに適し、従って、低抵抗の光透過性導電層20’を得るのに適する(光透過性導電層20’内の結晶粒が大きいほど、光透過性導電層20’の抵抗は低い)。また、光透過性導電層20におけるKrの含有割合は、厚さ方向Dの全域において、例えば0.0001原子%以上である。
The content of Kr in the light-transmissive
光透過性導電層20におけるKrの含有割合は、厚さ方向Dにおいて非一様であってもよい。例えば、厚さ方向Dにおいて、透明基材10から遠ざかるほどKr含有割合が漸増または漸減してもよい。或いは、厚さ方向Dにおいて、透明基材10から遠ざかるほどKr含有割合が漸増する部分領域が透明基材10側に位置し、且つ、透明基材10から遠ざかるほどKr含有割合が漸減する部分領域が透明基材10とは反対側に位置してもよい。或いは、厚さ方向Dにおいて、透明基材10から遠ざかるほどKr含有割合が漸減する部分領域が透明基材10側に位置し、且つ、透明基材10から遠ざかるほどKr含有割合が漸増する部分領域が透明基材10とは反対側に位置してもよい。
The Kr content in the light transmissive
光透過性導電層20は、希ガス原子としてKrのみを含有するのが好ましい。このような構成は、光透過性導電層20’において低抵抗を実現する観点から好ましい。また、当該構成は、非晶質の光透過性導電層20において、低温条件下での結晶化を抑制するのに適し、従って、良好な保存性を確保するのに適する。
The light-transmissive
光透過性導電層20が、Kr以外の希ガス原子を含有する場合、Kr以外の希ガス原子としては、例えば、アルゴン(Ar)およびキセノン(Xe)が挙げられる。透明導電性フィルムXの製造コスト低減の観点からは、光透過性導電層20は、好ましくはXeを含有しない。
When the light transmissive
光透過性導電層20における希ガス原子(Krを含む)の含有割合は、厚さ方向Dの全域において、例えば0.5原子%以下であり、好ましくは0.3原子%以下、より好ましくは0.2原子%以下である。このような構成は、非晶質の光透過性導電層20を加熱により結晶化させる時に、良好な結晶成長を実現して大きな結晶粒を形成するのに適し、従って、低抵抗の光透過性導電層20’を得るのに適する。また、光透過性導電層20における希ガス原子含有割合は、厚さ方向Dの全域において、例えば0.0001原子%以上である。
The content of rare gas atoms (including Kr) in the light-transmissive
光透過性導電層20の厚さは、例えば10nm以上、好ましくは30nm以上、より好ましくは35nm以上、さらに好ましくは40nm以上である。このような構成は、光透過性導電層20’の低抵抗化を図るのに適する。また、当該構成は、非晶質の光透過性導電層20において、低温の条件下での結晶化を抑制するのに適し、従って、良好な保存性を確保するのに適する。
The thickness of the light-transmitting
光透過性導電層20の厚さは、例えば1000nm以下、好ましくは300nm未満、より好ましくは250nm以下、さらに好ましくは200nm以下、ことさらに好ましくは160nm以下、特に好ましくは150nm未満、最も好ましくは148nm以下である。このような構成は、光透過性導電層20の圧縮残留応力を低減して、透明導電性フィルムXの反りを抑制するのに適する。
The thickness of the light-transmitting
光透過性導電層20の全光線透過率(JIS K 7375-2008)は、好ましくは60%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは85%以上である。このような構成は、光透過性導電層20において透明性を確保するのに適する。また、光透過性導電層20の全光線透過率は、例えば100%以下である。
The total light transmittance (JIS K 7375-2008) of the light-transmitting
光透過性導電層20の表面抵抗は、好ましくは200Ω/□以下、より好ましくは175Ω/□以下である。このような構成は、低抵抗の光透過性導電層20’を光透過性導電層20から形成するのに適する。光透過性導電層20の表面抵抗は、例えば120Ω/□以上である。導体膜の表面抵抗は、JIS K7194に準拠した4端子法によって測定できる。
The surface resistance of the light-transmitting
光透過性導電層20の、130℃で1.5時間の加熱処理後の比抵抗は、好ましくは2.2×10-4Ω・cm以下、より好ましくは2×10-4Ω・cm以下、さらに好ましくは1.9×10-4Ω・cm以下、特に好ましくは1.8×10-4Ω・cm以下である。このような構成は、低抵抗の光透過性導電層20’を光透過性導電層20から形成するのに適する。光透過性導電層20の比抵抗は、例えば7.5×10-4Ω・cm以上である。比抵抗は、表面抵抗に厚さを乗じて求められる。The specific resistance of the light-transmissive
光透過性導電層20におけるキャリア密度は、40×1019cm-3以上であり、好ましくは45×1019cm-3以上、より好ましくは47×1019cm-3以上である。光透過性導電層20におけるキャリア密度は、好ましくは100×1019cm-3以下、より好ましくは80×1019cm-3以下である。このような構成は、光透過性導電層20において高い結晶化速度を実現するのに適する。また、当該構成は、非晶質の光透過性導電層20において、低温の条件下での結晶化を抑制するのに適し、従って、良好な保存性を確保するのに適する。キャリア密度は、例えば、光透過性導電層20におけるKr含有割合の調整、および、光透過性導電層20をスパッタ成膜する時の各種条件の調整により、調整できる。当該条件としては、例えば、光透過性導電層20が成膜される下地(本実施形態では透明基材10)の温度、および、成膜室内への酸素導入量が挙げられる。また、比抵抗は、光透過性導電層20が成膜される下地の表面性状(本実施形態では、機能層12の表面性状)の調整によっても調整可能である。The carrier density in the light-transmissive
光透過性導電層20におけるホール移動度は、好ましくは5cm2/V・s以上、より好ましくは8cm2/V・s以上、さらに好ましくは10cm2/V・s以上である。光透過性導電層20のホール移動度は、好ましくは18cm2/V・s以下、より好ましくは17cm2/V・s以下である。このような構成は、光透過性導電層20において高い結晶化速度を実現するのに適する。また、当該構成は、非晶質の光透過性導電層20において、低温の条件下での結晶化を抑制するのに適し、従って、良好な保存性を確保するのに適する。ホール移動度は、例えば、光透過性導電層20におけるKr含有割合の調整、および、光透過性導電層20をスパッタ成膜する時の各種条件の調整により、調整できる。当該条件としては、例えば、非晶質光透過性導電層が成膜される下地(本実施形態では透明基材10)の温度や、基材側(本実施形態では透明基材10側)のスパッタ出力などが挙げられる。また、ホール移動度は、非晶質光透過性導電層が成膜される下地の表面形状など表面性状(本実施形態では、機能層12の表面性状)の調整によっても調整可能である。The hole mobility in the light-transmitting
光透過性導電層が結晶質であることは、例えば、次のようにして判断できる。まず、光透過性導電層(透明導電性フィルムXでは、透明基材10上の光透過性導電層20)を、濃度5質量%の塩酸に、35℃で15分間、浸漬する。次に、光透過性導電層を、水洗した後、乾燥する。次に、光透過性導電層の露出平面(透明導電性フィルムXでは、光透過性導電層20における透明基材10とは反対側の表面)において、離隔距離15mmの一対の端子の間の抵抗(端子間抵抗)を測定する。この測定において、端子間抵抗が10kΩ以下である場合、光透過性導電層は結晶質である。
Whether the light-transmitting conductive layer is crystalline can be determined, for example, as follows. First, the light-transmissive conductive layer (the light-transmissive
透明導電性フィルムXは、例えば以下のように製造される。 The transparent conductive film X is produced, for example, as follows.
まず、図2Aに示すように、樹脂フィルム11を用意する。
First, as shown in FIG. 2A, a
次に、図2Bに示すように、樹脂フィルム11の厚さ方向Dの一方面上に機能層12を形成する。樹脂フィルム11上への機能層12の形成により、透明基材10が作製される。
Next, as shown in FIG. 2B, the
ハードコート層としての上述の機能層12は、樹脂フィルム11上に、硬化性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成した後、この塗膜を硬化させることによって形成できる。硬化性樹脂組成物が紫外線化型樹脂を含有する場合には、紫外線照射によって前記塗膜を硬化させる。硬化性樹脂組成物が熱硬化型樹脂を含有する場合には、加熱によって前記塗膜を硬化させる。
The above
樹脂フィルム11上に形成された機能層12の露出表面は、必要に応じて、表面改質処理される。表面改質処理としてプラズマ処理する場合、不活性ガスとして例えばアルゴンガスを用いる。また、プラズマ処理における放電電力は、例えば100W以上であり、また、例えば500W以下である。
If necessary, the exposed surface of the
次に、図2Cに示すように、透明基材10上に、光透過性導電層20を形成する(成膜工程)。具体的には、スパッタリング法により、透明基材10における機能層12上に材料を成膜して非晶質の光透過性導電層20を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the transparent
スパッタリング法では、ロールトゥロール方式で成膜プロセスを実施できるスパッタ成膜装置を使用するのが好ましい。透明導電性フィルムXの製造において、ロールトゥロール方式のスパッタ成膜装置を使用する場合、長尺状の透明基材10を、装置が備える繰出しロールから巻取りロールまで走行させつつ、当該透明基材10上に材料を成膜して光透過性導電層20を形成する。また、当該スパッタリング法では、一つの成膜室を備えるスパッタ成膜装置を使用してもよいし、透明基材10の走行経路に沿って順に配置された複数の成膜室を備えるスパッタ成膜装置を使用してもよい(上述の第1層および第2層を含む光透過性導電層20を形成する場合には、2以上の複数の成膜室を備えるスパッタ成膜装置を使用する)。
In the sputtering method, it is preferable to use a sputtering film forming apparatus capable of carrying out the film forming process by a roll-to-roll method. In the production of the transparent conductive film X, when a roll-to-roll type sputtering deposition apparatus is used, the long
スパッタリング法では、具体的には、成膜室内に真空条件下でスパッタリングガス(不活性ガス)を導入しつつ、成膜室内のカソード上に配置されたターゲットにマイナスの電圧を印加する。これにより、グロー放電を発生させてガス原子をイオン化し、当該ガスイオンを高速でターゲット表面に衝突させ、ターゲット表面からターゲット材料を弾き出し、弾き出たターゲット材料を透明基材10における機能層12上に堆積させる。
Specifically, in the sputtering method, a negative voltage is applied to a target placed on a cathode in the film forming chamber while introducing a sputtering gas (inert gas) into the film forming chamber under vacuum conditions. As a result, glow discharge is generated to ionize the gas atoms, the gas ions collide with the target surface at high speed, the target material is ejected from the target surface, and the ejected target material is deposited on the
成膜室内のカソード上に配置されるターゲットの材料としては、光透過性導電層20に関して上述した導電性酸化物が用いられ、好ましくはインジウム含有導電性酸化物が用いられ、より好ましくはITOが用いられる。ITOが用いられる場合、当該ITOにおける酸化スズおよび酸化インジウムの合計含有量に対する酸化スズの含有量の割合は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上、特に好ましくは7質量%以上であり、また、好ましくは15質量%以下、より好ましくは13質量%以下、さらに好ましくは12質量%以下である。
As the material of the target placed on the cathode in the deposition chamber, the conductive oxide described above for the light-transmitting
スパッタリング法は、好ましくは、反応性スパッタリング法である。反応性スパッタリング法では、スパッタリングガスに加えて反応性ガスが、成膜室内に導入される。 The sputtering method is preferably a reactive sputtering method. In the reactive sputtering method, a reactive gas is introduced into the deposition chamber in addition to the sputtering gas.
厚さ方向Dの全域にわたってKrを含有する光透過性導電層20を形成する場合、成膜室に導入されるガスは、スパッタリングガスとしてのKrと反応性ガスとしての酸素とを含有する。スパッタリングガスは、Kr以外の不活性ガスを含有してもよい。Kr以外の不活性ガスとしては、例えば、Kr以外の希ガス原子が挙げられる。希ガス原子としては、例えば、ArおよびXeが挙げられる。スパッタリングガスがKr以外の不活性ガスを含有する場合、その含有割合は、好ましくは5体積%以下、より好ましくは3体積%以下である。
When forming the light-transmitting
反応性スパッタリング法において成膜室に導入されるスパッタリングガスおよび酸素の合計導入量に対する、酸素の導入量の割合は、例えば0.1流量%以上であり、また、例えば5流量%以下である。 In the reactive sputtering method, the ratio of the introduction amount of oxygen to the total introduction amount of the sputtering gas and oxygen introduced into the film forming chamber is, for example, 0.1 flow % or more and, for example, 5 flow % or less.
スパッタリング法による成膜(スパッタ成膜)中の成膜室内の気圧は、例えば0.02Pa以上であり、また、例えば1Pa以下である。 The atmospheric pressure in the film formation chamber during film formation by the sputtering method (sputter film formation) is, for example, 0.02 Pa or higher and, for example, 1 Pa or lower.
スパッタ成膜中の透明基材10の温度は、例えば100℃以下、好ましくは50℃以下、より好ましくは30℃以下であり、また、例えば-20℃以上、好ましくは-10℃以上、より好ましくは-7℃以上である。
The temperature of the
ターゲットに対する電圧印加のための電源としては、例えば、DC電源、AC電源、MF電源、およびRF電源が挙げられる。電源としては、DC電源とRF電源とを併用してもよい。スパッタ成膜中の放電電圧は、例えば200V以上であり、また、例えば400V以下である。 Power supplies for applying voltage to the target include, for example, DC power supplies, AC power supplies, MF power supplies, and RF power supplies. As a power supply, a DC power supply and an RF power supply may be used together. The discharge voltage during sputtering film formation is, for example, 200 V or higher and, for example, 400 V or lower.
例えば以上のようにして、透明導電性フィルムXを製造できる。 For example, the transparent conductive film X can be produced as described above.
透明導電性フィルムXにおける光透過性導電層20は、図3に模式的に示すように、パターニングされてもよい。所定のエッチングマスクを介して光透過性導電層20をエッチング処理することにより、光透過性導電層20をパターニングできる。パターニングされた光透過性導電層20は、例えば、配線パターンとして機能する。
The light-transmissive
また、透明導電性フィルムXにおける光透過性導電層20は、加熱により、結晶質の光透過性導電層20’(図4に示す)に転化される。加熱の手段としては、例えば、赤外線ヒーターおよびオーブンが挙げられる。加熱温度は、高い結晶化速度を確保する観点からは、例えば100℃以上であり、好ましくは120℃以上である。加熱温度は、透明基材10への加熱の影響を抑制する観点から、好ましくは200℃以下であり、より好ましくは180℃以下、さらに好ましくは170℃以下である。加熱温度は、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上である。加熱時間は、好ましくは120分以下、より好ましくは90分以下、さらに好ましくは70分以下である。加熱時間は、好ましくは10分以上、より好ましくは20分以上である。光透過性導電層20の上述のパターニングは、結晶化のための加熱より前に実施されてもよいし、結晶化のための加熱より後に実施されてもよい。
Also, the light-transmitting
光透過性導電層20’の表面抵抗は、例えば200Ω/□以下、好ましくは100Ω/□以下、より好ましくは50Ω/□以下、さらに好ましくは45Ω/□以下である。光透過性導電層20’の表面抵抗は、例えば1Ω/□以上である。表面抵抗に関するこれらの構成は、タッチセンサ装置、調光素子、光電変換素子、熱線制御部材、アンテナ部材、電磁波シールド部材、照明装置、および画像表示装置などに、光透過性導電層20’を有する透明導電性フィルムXが備えられる場合に、光透過性導電層20’に求められる低抵抗性を確保するのに適する。 The surface resistance of the light-transmissive conductive layer 20' is, for example, 200Ω/□ or less, preferably 100Ω/□ or less, more preferably 50Ω/□ or less, and even more preferably 45Ω/□ or less. The surface resistance of the light transmissive conductive layer 20' is, for example, 1Ω/□ or more. These configurations relating to surface resistance include a light-transmissive conductive layer 20' in touch sensor devices, light control elements, photoelectric conversion elements, heat ray control members, antenna members, electromagnetic wave shield members, lighting devices, image display devices, and the like. When the transparent conductive film X is provided, it is suitable for ensuring the low resistance required for the light transmissive conductive layer 20'.
光透過性導電層20’の比抵抗は、好ましくは2.2×10-4Ω・cm以下、より好ましくは2×10-4Ω・cm以下、さらに好ましくは1.9×10-4Ω・cm以下、特に好ましくは1.8×10-4Ω・cm以下である。光透過性導電層20’の比抵抗は、例えば0.1×10-4Ω・cm以上である。比抵抗に関するこれらの構成は、タッチセンサ装置、調光素子、光電変換素子、熱線制御部材、アンテナ部材、電磁波シールド部材、照明装置、および画像表示装置などに、光透過性導電層20’を有する透明導電性フィルムXが備えられる場合に、光透過性導電層20’に求められる低抵抗性を確保するのに適する。The specific resistance of the light transmissive
光透過性導電層20’の全光線透過率(JIS K 7375-2008)は、好ましくは60%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは85%以上である。このような構成は、光透過性導電層20’において透明性を確保するのに適する。また、光透過性導電層20’の全光線透過率は、例えば100%以下である。 The total light transmittance (JIS K 7375-2008) of the light-transmissive conductive layer 20' is preferably 60% or higher, more preferably 80% or higher, and even more preferably 85% or higher. Such a configuration is suitable for ensuring transparency in the light transmissive conductive layer 20'. Further, the total light transmittance of the light transmissive conductive layer 20' is, for example, 100% or less.
透明導電性フィルムXでは、上述のように、光透過性導電層20がクリプトンを含有し、且つ、光透過性導電層20におけるキャリア密度が、40×1019cm-3以上であり、好ましくは45×1019cm-3以上、より好ましくは47×1019cm-3以上である。In the transparent conductive film X, as described above, the light-transmitting
透明導電性フィルムXにおけるこのような構成は、光透過性導電層20において高い結晶化速度を実現するとともに良好な保存性を確保するのに適する。具体的には、後記の実施例および比較例をもって示すとおりである。
Such a configuration of the transparent conductive film X is suitable for realizing a high crystallization speed in the light-transmitting
透明導電性フィルムXにおいて、機能層12は、透明基材10に対する光透過性導電層(光透過性導電層20または光透過性導電層20’。以降において同じ)の高い密着性を実現するための密着性向上層であってもよい。機能層12が密着性向上層である構成は、透明基材10と光透過性導電層との間の密着力を確保するのに適する。
In the transparent conductive film X, the
機能層12は、透明基材10の表面(厚さ方向Dの一方面)の反射率を調整するための屈折率調整層(index-matching layer)であってもよい。機能層12が屈折率調整層である構成は、透明基材10上の光透過性導電層がパターニングされている場合に、当該光透過性導電層のパターン形状を視認されにくくするのに適する。
The
機能層12は、透明基材10から光透過性導電層を実用的に剥離可能にするための剥離機能層であってもよい。機能層12が剥離機能層である構成は、透明基材10から光透過性導電層を剥離して、当該光透過性導電層を他の部材に転写するのに適する。
The
機能層12は、複数の層が厚さ方向Dに連なる複合層であってもよい。複合層は、好ましくは、ハードコート層、密着性向上層、屈折率調整層、および剥離機能層からなる群より選択される2以上の層を含む。このような構成は、選択される各層の上述の機能を、機能層12において複合的に発現するのに適する。好ましい一形態では、機能層12は、樹脂フィルム11上において、密着性向上層と、ハードコート層と、屈折率調整層とを、厚さ方向Dの一方側に向かってこの順で備える。好ましい他の形態では、機能層12は、樹脂フィルム11上において、剥離機能層と、ハードコート層と、屈折率調整層とを、厚さ方向Dの一方側に向かってこの順で備える。
The
透明導電性フィルムXは、物品に対して貼り合わされ、且つ必要に応じてパターニングされた状態で、利用される。透明導電性フィルムXは、例えば固着機能層を介して、物品に対して貼り合わされる。 The transparent conductive film X is used after being attached to an article and patterned as necessary. The transparent conductive film X is adhered to an article via, for example, a fixing functional layer.
物品としては、例えば、素子、部材、および装置が挙げられる。すなわち、透明導電性フィルム付き物品としては、例えば、透明導電性フィルム付き素子、透明導電性フィルム付き部材、および透明導電性フィルム付き装置が挙げられる。 Articles include, for example, elements, members, and devices. That is, examples of articles with a transparent conductive film include elements with a transparent conductive film, members with a transparent conductive film, and devices with a transparent conductive film.
素子としては、例えば、調光素子および光電変換素子が挙げられる。調光素子としては、例えば、電流駆動型調光素子および電界駆動型調光素子が挙げられる。電流駆動型調光素子としては、例えば、エレクトロクロミック(EC)調光素子が挙げられる。電界駆動型調光素子としては、例えば、PDLC(polymer dispersed liquid crystal)調光素子、PNLC(polymer network liquid crystal)調光素子、および、SPD(suspended particle device)調光素子が挙げられる。光電変換素子としては、例えば太陽電池などが挙げられる。太陽電池としては、例えば、有機薄膜太陽電池および色素増感太陽電池が挙げられる。部材としては、例えば、電磁波シールド部材、熱線制御部材、ヒーター部材、およびアンテナ部材が挙げられる。装置としては、例えば、タッチセンサ装置、照明装置、および画像表示装置が挙げられる。 Devices include, for example, light control devices and photoelectric conversion devices. Examples of the light control device include a current-driven light control device and an electric field drive light control device. Current-driven light control devices include, for example, electrochromic (EC) light control devices. Examples of electric field-driven light control devices include PDLC (polymer dispersed liquid crystal) light control devices, PNLC (polymer network liquid crystal) light control devices, and SPD (suspended particle device) light control devices. Examples of photoelectric conversion elements include solar cells. Solar cells include, for example, organic thin-film solar cells and dye-sensitized solar cells. Examples of the member include an electromagnetic wave shield member, a heat ray control member, a heater member, and an antenna member. Devices include, for example, touch sensor devices, lighting devices, and image display devices.
上述の固着機能層としては、例えば、粘着層および接着層が挙げられる。固着機能層の材料としては、透明性を有し且つ固着機能を発揮する材料であれば、特に制限なく用いられる。固着機能層は、好ましくは、樹脂から形成されている。樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、酢酸ビニル/塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、天然ゴム、および合成ゴムが挙げられる。凝集性、接着性、適度な濡れ性などの粘着特性を示すこと、透明性に優れること、並びに、耐候性および耐熱性に優れることから、前記樹脂としては、アクリル樹脂が好ましい。 Examples of the above-mentioned fixing functional layer include an adhesive layer and an adhesive layer. As a material for the fixing function layer, any material can be used without particular limitation as long as it is transparent and exhibits a fixing function. The fixation functional layer is preferably made of resin. Examples of resins include acrylic resins, silicone resins, polyester resins, polyurethane resins, polyamide resins, polyvinyl ether resins, vinyl acetate/vinyl chloride copolymers, modified polyolefin resins, epoxy resins, fluorine resins, natural rubbers, and synthetic rubbers. be done. As the resin, an acrylic resin is preferable because it exhibits adhesive properties such as cohesiveness, adhesiveness, and moderate wettability, is excellent in transparency, and is excellent in weather resistance and heat resistance.
固着機能層(固着機能層を形成する樹脂)には、光透過性導電層20’の腐食抑制のために、腐食防止剤を配合してもよい。固着機能層(固着機能層を形成する樹脂)には、光透過性導電層20’のマイグレーション抑制のために、マイグレーション防止剤(例えば、特開2015-022397号に開示の材料)を配合してもよい。また、固着機能層(固着機能層を形成する樹脂)には、物品の屋外使用時の劣化を抑制するために、紫外線吸収剤を配合してもよい。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、サリチル酸化合物、シュウ酸アニリド化合物、シアノアクリレート化合物、および、トリアジン化合物が挙げられる。
The fixing functional layer (resin forming the fixing functional layer) may contain a corrosion inhibitor to suppress corrosion of the light-transmissive conductive layer 20'. The fixing functional layer (resin forming the fixing functional layer) contains a migration inhibitor (for example, the material disclosed in JP-A-2015-022397) in order to suppress the migration of the light-transmitting
また、透明導電性フィルムXの透明基材10を、物品に対して固着機能層を介して固定した場合、透明導電性フィルムXにおいて光透過性導電層20’(パターニング後の光透過性導電層20’を含む)は露出する。このような場合、光透過性導電層20’の当該露出面にカバー層を配置してもよい。カバー層は、光透過性導電層20’を被覆する層であり、光透過性導電層20’の信頼性を向上させ、また、光透過性導電層20’の受傷による機能劣化を抑制できる。そのようなカバー層は、好ましくは、誘電体材料から形成されており、より好ましくは、樹脂と無機材料との複合材料から形成されている。樹脂としては、例えば、固着機能層に関して上記した樹脂が挙げられる。無機材料としては、例えば、無機酸化物およびフッ化物が挙げられる。無機酸化物としては、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム、および酸化カルシウムが挙げられる。フッ化物としては、例えばフッ化マグネシウムが挙げられる。また、カバー層(樹脂および無機材料の混合物)には、上記の腐食防止剤、マイグレーション防止剤、および紫外線吸収剤を配合してもよい。
Further, when the
本発明について、以下に実施例を示して具体的に説明する。本発明は、実施例に限定されない。また、以下に記載されている配合量(含有量)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上述の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合量(含有量)、物性値、パラメータなどの上限(「以下」または「未満」として定義されている数値)または下限(「以上」または「超える」として定義されている数値)に代替できる。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples. The invention is not limited to the examples. In addition, the specific numerical values such as the compounding amount (content), physical property values, parameters, etc. described below are the corresponding compounding amounts ( content), physical properties, parameters, etc., upper limits (values defined as “less than” or “less than”) or lower limits (values defined as “greater than” or “greater than”).
〔実施例1〕
透明な樹脂フィルム(基材)としての長尺のシクロオレフィンポリマー(COP)フィルム(商品名「ゼオノア」,厚さ40μm,ゼオン社製)の一方の面に、アクリル樹脂を含有する紫外線硬化性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成した。次に、紫外線照射によって当該塗膜を硬化させてハードコート層(厚さ1μm)を形成した。次に、ハードコート層上に、屈折率調整層形成用の紫外線硬化性樹脂組成物(ジルコニア粒子含有の複合樹脂組成物)を塗布して塗膜を形成した。次に、紫外線照射によって当該塗膜を硬化させて、ハードコート層上に屈折率調整層(厚さ90nm,屈折率1.62)を形成した。このようにして、樹脂フィルムと、ハードコート層と、屈折率調整層とをこの順で備える透明基材を作製した(透明基材作製工程)。[Example 1]
An ultraviolet curable resin containing an acrylic resin is applied to one surface of a long cycloolefin polymer (COP) film (trade name “Zeonor”, thickness 40 μm, manufactured by Zeon Corporation) as a transparent resin film (base material). The composition was applied to form a coating film. Next, the coating film was cured by ultraviolet irradiation to form a hard coat layer (thickness: 1 μm). Next, an ultraviolet curable resin composition (a composite resin composition containing zirconia particles) for forming a refractive index adjusting layer was applied onto the hard coat layer to form a coating film. Next, the coating film was cured by UV irradiation to form a refractive index adjusting layer (thickness: 90 nm, refractive index: 1.62) on the hard coat layer. In this manner, a transparent base material including a resin film, a hard coat layer, and a refractive index adjusting layer in this order was produced (transparent base material producing step).
次に、反応性スパッタリング法により、透明基材におけるハードコート層上に、厚さ43nmの非晶質の光透過性導電層を形成した(成膜工程)。反応性スパッタリング法では、ロールトゥロール方式で成膜プロセスを実施できるスパッタ成膜装置(DCマグネトロンスパッタリング装置)を使用した。本実施例におけるスパッタ成膜の条件は、次のとおりである。 Next, a 43 nm-thick amorphous light-transmitting conductive layer was formed on the hard coat layer of the transparent substrate by reactive sputtering (film formation step). In the reactive sputtering method, a sputter deposition apparatus (DC magnetron sputtering apparatus) capable of performing a deposition process in a roll-to-roll system was used. The conditions for sputtering film formation in this example are as follows.
ターゲットとしては、酸化インジウムと酸化スズとの焼結体(酸化スズ濃度は10質量%)を用いた。ターゲットに対する電圧印加のための電源としては、DC電源を用いた。ターゲット上の水平磁場強度は90mTとした。成膜温度(光透過性導電層が積層される透明基材の温度)は20℃とした。また、装置が備える成膜室内の到達真空度が0.8×10-4Paに至るまで成膜室内を真空排気した後、成膜室内に、スパッタリングガスとしてのKrと、反応性ガスとしての酸素とを導入し、成膜室内の気圧を0.2Paとした。成膜室に導入されるKrおよび酸素の合計導入量に対する酸素導入量の割合は約2流量%であり、その酸素導入量は、図5に示すように、表面抵抗-酸素導入量曲線の領域R内であって、形成される膜の表面抵抗の値が175Ω/□になるように調整した。図5に示す表面抵抗-酸素導入量曲線は、酸素導入量以外の条件は上記と同じ条件で光透過性導電層を反応性スパッタリング法で形成した場合の、光透過性導電層の表面抵抗の酸素導入量依存性を、予め調べて作成できる。A sintered body of indium oxide and tin oxide (with a tin oxide concentration of 10% by mass) was used as a target. A DC power supply was used as a power supply for applying voltage to the target. The horizontal magnetic field strength on the target was set to 90 mT. The film-forming temperature (the temperature of the transparent substrate on which the light-transmitting conductive layer is laminated) was set at 20°C. Further, after evacuating the film forming chamber to an ultimate degree of vacuum of 0.8×10 −4 Pa in the film forming chamber provided with the apparatus, Kr as a sputtering gas and reactive gas Kr are introduced into the film forming chamber. Oxygen was introduced, and the pressure in the film forming chamber was set to 0.2 Pa. The ratio of the oxygen introduction amount to the total introduction amount of Kr and oxygen introduced into the film formation chamber is about 2 flow rate %, and the oxygen introduction amount is in the area of the surface resistance-oxygen introduction amount curve, as shown in FIG. It was adjusted within R and the surface resistance value of the film to be formed was 175Ω/□. The surface resistance-oxygen introduction amount curve shown in FIG. Oxygen introduction amount dependence can be prepared by investigating in advance.
以上のようにして、実施例1の透明導電性フィルムを作製した。実施例1の透明導電性フィルムの光透過性導電層(厚さ43nm,非晶質)は、単一のKr含有ITO層からなる。 As described above, the transparent conductive film of Example 1 was produced. The light-transmissive conductive layer (43 nm thick, amorphous) of the transparent conductive film of Example 1 consists of a single Kr-containing ITO layer.
〔実施例2および比較例1〕
以下のこと以外は、実施例1の透明導電性フィルムと同様にして、実施例2および比較例1の各透明導電性フィルムを作製した。[Example 2 and Comparative Example 1]
Transparent conductive films of Example 2 and Comparative Example 1 were produced in the same manner as the transparent conductive film of Example 1, except for the following.
実施例2の透明導電性フィルムの作製過程では、成膜工程において、形成される膜の表面抵抗が135Ω/□となるように酸素導入量を調整し、且つ、形成される光透過性導電層の厚さを55nmとした。 In the process of producing the transparent conductive film of Example 2, in the film formation process, the amount of oxygen introduced was adjusted so that the surface resistance of the film formed was 135 Ω/□, and the light-transmitting conductive layer formed was was 55 nm.
比較例1の透明導電性フィルムの作製過程では、成膜工程において、形成される光透過性導電層の厚さを51nmとした。 In the process of producing the transparent conductive film of Comparative Example 1, the thickness of the light-transmissive conductive layer formed in the film forming process was set to 51 nm.
実施例2および比較例1の各透明導電性フィルムの光透過性導電層(非晶質)は、単一のKr含有ITO層からなる。 The transparent conductive layer (amorphous) of each transparent conductive film of Example 2 and Comparative Example 1 consisted of a single Kr-containing ITO layer.
〔実施例3〕
成膜工程において、形成される光透過性導電層の厚さを43nmに代えて41nm(実施例2)としたこと以外は、実施例1の透明導電性フィルムと同様にして、実施例3の透明導電性フィルムを作製した。実施例3の透明導電性フィルムの光透過性導電層(非晶質)は、単一のKr含有ITO層からなる。[Example 3]
In the film formation step, the transparent conductive film of Example 3 was formed in the same manner as the transparent conductive film of Example 1, except that the thickness of the formed light-transmitting conductive layer was changed from 43 nm to 41 nm (Example 2). A transparent conductive film was produced. The light-transmissive conductive layer (amorphous) of the transparent conductive film of Example 3 consists of a single Kr-containing ITO layer.
〔比較例2~4〕
以下のこと以外は、実施例1の透明導電性フィルムと同様にして、比較例2~4の各透明導電性フィルムを作製した。[Comparative Examples 2 to 4]
Transparent conductive films of Comparative Examples 2 to 4 were produced in the same manner as the transparent conductive film of Example 1, except for the following.
比較例2の透明導電性フィルムの製造過程では、透明基材作製工程において、上記COPフィルムの代わりに長尺のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ50μm,三菱ケミカル社製)を用い、且つ、成膜工程において、スパッタリングガスとしてArを用い、成膜圧力を0.4Paとし、形成される膜の表面抵抗が115Ω/□(比較例2)となるように酸素導入量を調整し、形成される光透過性導電層の厚さを35nmとした。 In the manufacturing process of the transparent conductive film of Comparative Example 2, a long polyethylene terephthalate (PET) film (thickness: 50 μm, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used in place of the COP film in the transparent substrate manufacturing process, and In the film forming process, Ar was used as the sputtering gas, the film forming pressure was set to 0.4 Pa, and the amount of oxygen introduced was adjusted so that the surface resistance of the film to be formed was 115 Ω/□ (Comparative Example 2). The thickness of the light-transmissive conductive layer was set to 35 nm.
比較例3の透明導電性フィルムの製造過程では、成膜工程において、スパッタリングガスとしてArを用い、成膜圧力を0.4Paとし、形成される膜の表面抵抗が67Ω/□(比較例2)となるように酸素導入量を調整し、形成される光透過性導電層の厚さを70nmとした。 In the manufacturing process of the transparent conductive film of Comparative Example 3, in the film forming process, Ar was used as the sputtering gas, the film forming pressure was 0.4 Pa, and the surface resistance of the formed film was 67 Ω/□ (Comparative Example 2). The amount of oxygen introduced was adjusted so that the thickness of the formed light-transmissive conductive layer was set to 70 nm.
比較例4の透明導電性フィルムの製造過程では、透明基材作製工程において、上記COPフィルムの代わりに長尺のPETフィルム(厚さ50μm,三菱ケミカル社製)を用い、且つ、成膜工程において、スパッタリングガスとしてArを用い、成膜圧力を0.4Paとし、形成される膜の表面抵抗が64Ω/□(比較例2)となるように酸素導入量を調整し、形成される光透過性導電層の厚さを60nmとした。 In the manufacturing process of the transparent conductive film of Comparative Example 4, a long PET film (thickness: 50 μm, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used in place of the COP film in the transparent substrate manufacturing process, and , Ar was used as the sputtering gas, the film formation pressure was 0.4 Pa, and the amount of oxygen introduced was adjusted so that the surface resistance of the film formed was 64 Ω / □ (Comparative Example 2). The thickness of the conductive layer was set to 60 nm.
比較例2~4の各透明導電性フィルムの光透過性導電層(結晶質)は、単一のAr含有ITO層からなる。 The light-transmissive conductive layer (crystalline) of each of the transparent conductive films of Comparative Examples 2-4 consisted of a single Ar-containing ITO layer.
〔比較例5〕
以下のこと以外は、実施例1の透明導電性フィルムと同様にして、比較例5の透明導電性フィルムを作製した。[Comparative Example 5]
A transparent conductive film of Comparative Example 5 was produced in the same manner as the transparent conductive film of Example 1, except for the following.
成膜工程において、透明基材上に第1層(厚さ17nm)を形成する第1スパッタ成膜と、当該第1層上に第2層(厚さ8nm)を形成する第2スパッタ成膜とを順次に実施したこと。 In the film forming process, a first sputter film formation for forming a first layer (thickness of 17 nm) on a transparent substrate, and a second sputter film formation for forming a second layer (thickness of 8 nm) on the first layer. and were implemented sequentially.
第1スパッタ成膜の条件は、次のとおりである。ターゲットとしては、酸化インジウムと酸化スズとの焼結体(酸化スズ濃度は10質量%)を用いた。ターゲットに対する電圧印加のための電源としては、DC電源を用いた。ターゲット上の水平磁場強度は90mTとした。成膜温度は-5℃とした。また、装置が備える第1成膜室内の到達真空度が0.8×10-4Paに至るまで第1成膜室内を真空排気した後、第1成膜室内に、スパッタリングガスとしてのArと、反応性ガスとしての酸素とを導入し、成膜室内の気圧を0.4Paとした。成膜室への酸素導入量は、形成される膜の表面抵抗の値が230Ω/□になるように調整した。The conditions for the first sputtering film formation are as follows. A sintered body of indium oxide and tin oxide (with a tin oxide concentration of 10% by mass) was used as a target. A DC power supply was used as a power supply for applying voltage to the target. The horizontal magnetic field strength on the target was set to 90 mT. The film formation temperature was -5°C. Further, after evacuating the first film forming chamber until the final degree of vacuum in the first film forming chamber provided in the apparatus reaches 0.8×10 −4 Pa, Ar as a sputtering gas is introduced into the first film forming chamber. , and oxygen as a reactive gas were introduced, and the pressure in the film formation chamber was set to 0.4 Pa. The amount of oxygen introduced into the film forming chamber was adjusted so that the surface resistance value of the formed film was 230Ω/□.
第2スパッタ成膜の条件は、次のとおりである。ターゲットとしては、酸化インジウムと酸化スズとの焼結体(酸化スズ濃度は3質量%)を用いた。装置が備える第2成膜室内の到達真空度が0.8×10-4Paに至るまで第2成膜室内を真空排気した後、第2成膜室内に、スパッタリングガスとしてのArと、反応性ガスとしての酸素とを導入し、成膜室内の気圧を0.4Paとした。第2スパッタ成膜の他の条件は、第1スパッタ成膜と同じである。The conditions for the second sputtering film formation are as follows. A sintered body of indium oxide and tin oxide (with a tin oxide concentration of 3% by mass) was used as a target. After evacuating the second film forming chamber until the ultimate vacuum degree in the second film forming chamber provided in the apparatus reaches 0.8 × 10 -4 Pa, Ar as a sputtering gas and reacting in the second film forming chamber Oxygen was introduced as a chemical gas, and the pressure in the film formation chamber was set to 0.4 Pa. Other conditions for the second sputtering film formation are the same as those for the first sputtering film formation.
比較例5の透明導電性フィルムの光透過性導電層(厚さ25nm,非晶質)は、Ar含有ITO層からなる第1層(厚さ17nm)と、Ar含有ITO層からなる第2層(厚さ8nm)とを、透明基材側から順に有する。 The light-transmitting conductive layer (thickness: 25 nm, amorphous) of the transparent conductive film of Comparative Example 5 consists of a first layer (thickness: 17 nm) consisting of an Ar-containing ITO layer and a second layer consisting of an Ar-containing ITO layer. (thickness 8 nm) in order from the transparent substrate side.
〈光透過性導電層の厚さ〉
実施例1~3および比較例1~5の各透明導電性フィルムにおける光透過性導電層の厚さを、FE-TEM観察により測定した。具体的には、まず、FIBマイクロサンプリング法により、実施例1~3および比較例1~5における各光透過性導電層の断面観察用サンプルを作製した。FIBマイクロサンプリング法では、FIB装置(商品名「FB2200」,Hitachi製)を使用し、加速電圧を10kVとした。次に、断面観察用サンプルにおける光透過性導電層の厚さを、FE-TEM観察によって測定した。FE-TEM観察では、FE-TEM装置(商品名「JEM-2800」,JEOL製)を使用し、加速電圧を200kVとした。<Thickness of light transmissive conductive layer>
The thickness of the light-transmissive conductive layer in each of the transparent conductive films of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-5 was measured by FE-TEM observation. Specifically, first, samples for cross-sectional observation of each light-transmissive conductive layer in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared by the FIB microsampling method. In the FIB microsampling method, an FIB device (trade name “FB2200”, manufactured by Hitachi) was used, and the acceleration voltage was set to 10 kV. Next, the thickness of the light-transmitting conductive layer in the sample for cross-sectional observation was measured by FE-TEM observation. In the FE-TEM observation, an FE-TEM apparatus (trade name “JEM-2800”, manufactured by JEOL) was used with an acceleration voltage of 200 kV.
比較例5における光透過性導電層の第1層の厚さは、当該第1層の上に第2層を形成する前の中間作製物から断面観察用サンプルを作製し、当該サンプルのFE-TEM観察により測定した。比較例3における光透過性導電層の第2層の厚さは、比較例5における光透過性導電層の総厚から第1層の厚さを差し引いて求めた。 For the thickness of the first layer of the light-transmitting conductive layer in Comparative Example 5, a sample for cross-sectional observation was prepared from the intermediate product before forming the second layer on the first layer, and the FE- Measured by TEM observation. The thickness of the second layer of the light-transmitting conductive layers in Comparative Example 3 was obtained by subtracting the thickness of the first layer from the total thickness of the light-transmitting conductive layers in Comparative Example 5.
〈ホール移動度およびキャリア密度〉
実施例1~3および比較例1~5の各透明導電性フィルムについて、光透過性導電層のホール移動度およびキャリア密度を測定した。本測定には、ホール効果測定システム(商品名「HL5500PC」,バイオラッド社製)を使用した。本測定により得られたホール移動度(cm2/V・s)およびキャリア密度(cm-3)の値を表1に示す。<Hall mobility and carrier density>
For each of the transparent conductive films of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-5, the hole mobility and carrier density of the light-transmissive conductive layer were measured. For this measurement, a Hall effect measurement system (trade name "HL5500PC", manufactured by Bio-Rad) was used. Table 1 shows the values of hole mobility (cm 2 /V·s) and carrier density (cm −3 ) obtained by this measurement.
〈比抵抗〉
実施例1~3および比較例1~5の各透明導電性フィルムについて、加熱処理後の光透過性導電層の比抵抗を調べた。加熱処理では、加熱手段として熱風オーブンを使用し、加熱温度を130℃とし、加熱時間を90分とした。JIS K 7194(1994年)に準拠した四端子法により、光透過性導電層の表面抵抗を測定した後、表面抵抗値と光透過性導電層の厚さとを乗じることにより、光透過性導電層の比抵抗(Ω・cm)を求めた(比較例1における光透過性導電層は、上記加熱処理によっては結晶化しなかったので、同層の比抵抗は測定できなかった)。その結果を表1に示す。<Resistance>
For each of the transparent conductive films of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-5, the specific resistance of the light-transmissive conductive layer after heat treatment was examined. In the heat treatment, a hot air oven was used as a heating means, the heating temperature was 130° C., and the heating time was 90 minutes. After measuring the surface resistance of the light-transmitting conductive layer by the four-terminal method according to JIS K 7194 (1994), multiplying the surface resistance value by the thickness of the light-transmitting conductive layer gives the light-transmitting conductive layer. (Since the light-transmitting conductive layer in Comparative Example 1 was not crystallized by the heat treatment, the specific resistance of the same layer could not be measured.). Table 1 shows the results.
〈結晶化速度〉
実施例1~3および比較例1~5の各透明導電性フィルムについて、光透過性導電層の結晶化速度を調べた。具体的には、まず、各透明導電性フィルムについて、2種類のサンプル(第1サンプル,第2サンプル)を用意した。第1サンプルは、透明導電性フィルムを、140℃で30分間、加熱処理することによって用意した。第2サンプルは、透明導電性フィルムを、140℃で60分間、加熱処理することによって用意した。次に、サンプルを、濃度5質量%の塩酸に、35℃で15分間、浸漬した。次に、サンプルを、水洗した後、乾燥した。次に、サンプルの光透過性導電層の露出平面において、離隔距離15mmの一対の端子の間の抵抗(端子間抵抗)を測定した。この測定において、端子間抵抗が10kΩ以下である場合、光透過性導電層の結晶化が完了していると判断した。<Crystalization rate>
For each of the transparent conductive films of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-5, the crystallization speed of the light-transmitting conductive layer was examined. Specifically, first, two types of samples (a first sample and a second sample) were prepared for each transparent conductive film. A first sample was prepared by heat-treating a transparent conductive film at 140° C. for 30 minutes. A second sample was prepared by heat treating a transparent conductive film at 140° C. for 60 minutes. Next, the sample was immersed in hydrochloric acid having a concentration of 5% by mass at 35° C. for 15 minutes. The samples were then washed with water and dried. Next, the resistance between a pair of terminals spaced apart by 15 mm (inter-terminal resistance) was measured on the exposed plane of the light-transmitting conductive layer of the sample. In this measurement, when the inter-terminal resistance was 10 kΩ or less, it was judged that the crystallization of the light-transmitting conductive layer was completed.
第1サンプルおよび第2サンプルの両方において結晶化が完了している場合、光透過性導電層の結晶化完了時間は30分以下であり、結晶化速度を◎と評価した。第1サンプルにおいては結晶化が完了せず、且つ、第2サンプルにおいては結晶化が完了している場合、光透過性導電層の結晶化完了時間は30分を超え且つ60分以下であり、結晶化速度を〇と評価した。第1サンプルおよび第2サンプルの両方において結晶化が完了していない場合、光透過性導電層の結晶化完了時間は60分を超え、結晶化速度を×と評価した。これら評価結果を表1に示す。 When crystallization was completed in both the first sample and the second sample, the crystallization completion time of the light-transmitting conductive layer was 30 minutes or less, and the crystallization rate was evaluated as ⊚. When crystallization is not completed in the first sample and crystallization is completed in the second sample, the crystallization completion time of the light-transmitting conductive layer is more than 30 minutes and 60 minutes or less, The crystallization speed was evaluated as ◯. When crystallization was not completed in both the first sample and the second sample, the crystallization completion time of the light-transmitting conductive layer exceeded 60 minutes, and the crystallization speed was evaluated as x. These evaluation results are shown in Table 1.
〈保存性〉
実施例1~3および比較例1~5の各透明導電性フィルムについて、非晶質の光透過性導電層の保存性(保存時における結晶化抑制の程度)を調べた。具体的には、まず、各透明導電性フィルムについて、2種類のサンプル(第3サンプル,第4サンプル)を用意した。第3サンプルは、透明導電性フィルムを、50℃で15時間、静置することによって用意した。第4サンプルは、透明導電性フィルムを、80℃で6時間、静置することによって用意した。次に、熱風オーブン内でサンプルを加熱処理した(光透過性導電層の結晶化)。加熱温度は130℃とし、加熱時間は90分間とした。次に、サンプルにおける光透過性導電層の表面を光学顕微鏡で観察し、クラックの有無を確認した(倍率100倍,観察範囲は2cm×2cm)。<Storage stability>
For each of the transparent conductive films of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-5, storage stability (extent of suppression of crystallization during storage) of the amorphous light-transmissive conductive layer was examined. Specifically, first, two types of samples (a third sample and a fourth sample) were prepared for each transparent conductive film. A third sample was prepared by allowing the transparent conductive film to stand at 50° C. for 15 hours. A fourth sample was prepared by allowing the transparent conductive film to stand at 80° C. for 6 hours. Next, the sample was heat-treated in a hot air oven (crystallization of the light-transmitting conductive layer). The heating temperature was 130° C. and the heating time was 90 minutes. Next, the surface of the light-transmitting conductive layer in the sample was observed with an optical microscope to confirm the presence or absence of cracks (magnification: 100 times, observation range: 2 cm x 2 cm).
透明導電性フィルムの保存性について、第3サンプルおよび第4サンプルの両方において光透過性導電層にクラックが確認されなかった場合を◎と評価し、第3サンプルおよび第4サンプルのいずれかで光透過性導電層にクラックが確認された場合を○と評価し、第3サンプルおよび第4サンプルの両方において光透過性導電層にクラックが確認された場合を×と評価した。これら評価結果を表1に示す。 Regarding the storage stability of the transparent conductive film, the case where no cracks were confirmed in the light-transmitting conductive layer in both the 3rd sample and the 4th sample was evaluated as ⊚. A case where cracks were observed in the transparent conductive layer was evaluated as ◯, and a case where cracks were observed in the light-transmissive conductive layer in both the third and fourth samples was evaluated as x. These evaluation results are shown in Table 1.
〈光透過性導電層内のKr原子の確認〉
実施例1~3および比較例1における各光透過性導電層がKr原子を含有することは、次のようにして確認した。まず、走査型蛍光X線分析装置(商品名「ZSX PrimusIV」,リガク社製)を使用して、下記の測定条件にて蛍光X線分析測定を5回繰り返し、各走査角度の平均値を算出し、X線スペクトルを作成した。作成されたX線スペクトルにおいて、走査角度28.2°近傍にピークが出ていることを確認することにより、光透過性導電層にKr原子が含有されることを確認した。<Confirmation of Kr atoms in the light-transmitting conductive layer>
It was confirmed as follows that each light-transmissive conductive layer in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 contained Kr atoms. First, using a scanning fluorescent X-ray analyzer (trade name "ZSX PrimusIV", manufactured by Rigaku), the fluorescent X-ray analysis measurement was repeated five times under the following measurement conditions, and the average value of each scanning angle was calculated. and an X-ray spectrum was created. It was confirmed that Kr atoms were contained in the light-transmissive conductive layer by confirming that a peak appeared in the vicinity of a scanning angle of 28.2° in the prepared X-ray spectrum.
<測定条件>
スペクトル;Kr-KA
測定径:30mm
雰囲気:真空
ターゲット:Rh
管電圧:50kV
管電流:60mA
1次フィルタ:Ni40
走査角度(deg):27.0~29.5
ステップ(deg):0.020
速度(deg/分):0.75
アッテネータ:1/1
スリット:S2
分光結晶:LiF(200)
検出器:SC
PHA:100-300<Measurement conditions>
Spectrum; Kr-KA
Measurement diameter: 30mm
Atmosphere: Vacuum Target: Rh
Tube voltage: 50kV
Tube current: 60mA
Primary filter: Ni40
Scanning angle (deg): 27.0 to 29.5
Step (deg): 0.020
Speed (deg/min): 0.75
Attenuator: 1/1
Slit: S2
Analysis crystal: LiF (200)
Detector: SC
PHA: 100-300
[評価]
実施例1~3の各透明導電性フィルムでは、光透過性導電層がKrを含有し、且つ、当該光透過性導電層におけるキャリア密度が40×1019cm-3以上である。このような実施例1~3の各透明導電性フィルムでは、光透過性導電層において、高い結晶化速度が実現され、且つ良好な保存性が確保された。これに対し、比較例1の透明導電性フィルム(光透過性導電層のキャリア密度が40×1019cm-3未満である)、比較例2,3の各透明導電性フィルム(光透過性導電層がKrを含有せず、且つ同層のキャリア密度が40×1019cm-3以上である)、および、比較例4,5の各透明導電性フィルム(光透過性導電層がKrを含有せず、且つ同層のキャリア密度が40×1019cm-3未満である)では、高い結晶化速度と良好な保存性とを両立できなかった。[evaluation]
In each of the transparent conductive films of Examples 1 to 3, the light-transmitting conductive layer contains Kr, and the carrier density in the light-transmitting conductive layer is 40×10 19 cm −3 or more. In each of the transparent conductive films of Examples 1 to 3, a high crystallization rate was achieved in the light-transmissive conductive layer, and good storage stability was ensured. On the other hand, the transparent conductive film of Comparative Example 1 (the carrier density of the light-transmitting conductive layer is less than 40×10 19 cm −3 ) and the transparent conductive films of Comparative Examples 2 and 3 (light-transmitting conductive The layer does not contain Kr and the carrier density of the same layer is 40 × 10 19 cm -3 or more), and each transparent conductive film of Comparative Examples 4 and 5 (the light-transmitting conductive layer contains Kr and the carrier density in the same layer is less than 40×10 19 cm −3 ), it was not possible to achieve both a high crystallization rate and good storage stability.
本発明の透明導電性フィルムは、例えば、液晶ディスプレイ、タッチパネル、および光センサなどの各種デバイスにおける透明電極をパターン形成するための導体膜の供給材として用いることができる。 The transparent conductive film of the present invention can be used, for example, as a supply material for conductive films for patterning transparent electrodes in various devices such as liquid crystal displays, touch panels, and optical sensors.
X 透明導電性フィルム
D 厚さ方向
10 透明基材
11 樹脂フィルム
12 機能層
20 光透過性導電層X transparent conductive film
Claims (4)
前記光透過性導電層が、クリプトンを含有し、40×1019cm-3以上100×10 19 cm -3 以下のキャリア密度を有し、且つ18cm 2 /V・s以下のホール移動度を有する、透明導電性フィルム。 Equipped with a transparent substrate and an amorphous light-transmitting conductive layer in this order in the thickness direction,
The light-transmitting conductive layer contains krypton, has a carrier density of 40×10 19 cm −3 or more and 100×10 19 cm −3 or less , and has a Hall mobility of 18 cm 2 /V·s or less. , transparent conductive film.
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