JPH02221365A - 誘明導電性積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はプラスチック基材と金属酸化物薄膜とからな
る透明導電性積層体の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、可視光線領域で透明であり、かつ導電性を有す
る透明導電性積層体は、液晶デイスプレィ、エレクトロ
ルミネッセンスデイスプレィなどのデイスプレィ方式に
おける透明電極のほか、透明物品の帯電防止や電磁波遮
断のために用いられている。

このような透明導電性積層体としては、基材としてガラ
スまたはプラスチックを用いたもの、またこの上に設け
る透明導電性層を金、パラジウムなどの金属薄膜タイプ
としたもの、インジウム酸化物、スズ酸化物、チタン酸
化物などの金属酸化物薄膜タイプとしたもの、チタン酸
化物／銀／チタン酸化物の如き多層薄膜タイプとしたも
のなどが数多く知られている。

これらの積層体の中でも、プラスチック基材上に金属酸
化物薄膜を設けてなるものは、軽量性。

加工性、耐衝撃性、可撓性などにすぐれるうえに、透明
性および導電性にもすぐれているため、各種の産業分野
で広く利用されている。特に、上記薄膜をインジウム酸
化物単独またはこれに少量のスズを加えた混合酸化物（
以下、ＩＴＯという）などで構成した積層体は、透明性
および導電性が非常に良好で、しかもエツチング特性に
すぐれて電極のパターン化が容易であるといった特徴を
有していることから、実用性の最も高いものとして好ま
しく用いられている。

このようなプラスチック基材とＩＴＯなどのインジウム
酸化物を主として含む金属酸化物薄膜とからなる積層体
は、上記基材上に上記薄膜を直流スパッタリング法によ
り形成するという方法で製造されている。これは直流ス
パッタリング法によると、長時間にわたる成膜が可能で
、かつ膜構成のずれが少なく、しかも広幅化が容易であ
るなどの利点が得られるためである。なかでも、直流マ
グネトロンスパッタリング法はプラスチック基材へのプ
ラズマ衝撃が少なく、高速成膜が可能な方法として好ま
しく用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記方法で製造される積層体は、ガラス
基板上に上記と同様の金属酸化物薄膜を上記と同様の手
段で設けたものに比べて、透明性および導電性に劣ると
いう問題があった。この理由は、ガラス基板においては
、スパッタリングに際し基板温度を３００℃程度の高温
に加熱でき、この加熱によって形成される酸化物薄膜の
性状を透明性および導電性を高めうるに適したものとす
ることができるのに対し、プラスチック基材ではその耐
熱性の点から、上記の如き高温に加熱することができな
いためである。

この発明は、上記の事情に鑑み、従来技術では達成でき
なかった低抵抗で高透明性の積層体を製造しうる方法を
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、直流スパッタリング法によりインジウム酸化
物を主として含む金属酸化物薄膜を形成するに際し同時
に高周波バイアスを印加し、その後加熱処理することに
よって、プラスチック基材を用いた積層体の透明性およ
び導電性を大きく向上できるものであることを知り、こ
の発明を完成するに至った。

すなわち、この発明は、プラスチック基材上にインジウ
ム酸化物を主として含む金属酸化物薄膜を高周波バイア
スを印加しながら直流スパッタリング法により形成した
のち、加熱処理することを特徴とする透明導電性積層体
の製造方法に係るものである。

〔発明の構成・作用〕

この発明におけるプラスチック基材としては、透明性お
よび耐熱性の良好なものであれば特に限定されず、ポリ
エステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリカーボネ
ート、ポリイミド、ポリアミドイミド、トリアセテート
、ポリアクリル、ポリエーテルサルフオン、ポリエーテ
ルエーテルケトン、セルロース樹脂、フッ素樹脂などの
各種のプラスチックを広く使用できる。基材の形態は、
通常はシート状やフィルム状とされるが、その他の成型
品であってもよい。シート状やフィルム状物である場合
の基材厚みは、一般に２５〜２００μｍ程度である。

このようなプラスチック基材に金属酸化物薄膜を設ける
に先立って、溶剤洗浄、超音波洗浄などにより除塵、洗
浄化し、必要ならば薄膜と基材との接着性や耐摩耗性を
向上させるための下塗り層の形成や表面処理を施すよう
にしてもよい。下塗り層の形成や表面処理を施すには、
特公昭５７−３９００４号公報などに開示されているよ
うな公知の方法を採用して行うことができる。

この発明においては、まず上記のプラスチック基材上に
ＩＴＯなどのインジウム酸化物を主として含む金属酸化
物を高周波バイアスを印加しながら直流スパッタリング
法にて形成する。直流スパッタリング法のなかでも、直
流マグネトロンスパッタリング法は、高速成膜が可能の
ため特に好ましい。

高周波バイアスの印加に際し、バイアス電力は特に限定
されないが、０．２〜ＩＯＷ・秒／ｄが好ましい、バイ
アス電力が小さすぎると透明性および導電性の向上効果
が充分に得られず、また大きすぎると薄膜の痛みが大き
くなるので、いずれも適当でない。

ターゲットとしては、金属インジウムを主成分としてス
ズなどの他の金属を通常５〜１０重量％含む合金を用い
るか、あるいは酸化インジウムを主成分として酸化スズ
などの他の金属酸化物を金属換算で上記と同様の割合で
含む複合酸化物からなる焼結体が用いられる。前者にお
いては、アルゴンガスなどの不活性ガスと酸素ガスとの
混合ガスを真空槽内に導入して、反応性スパッタリング
を行い、また後者においては、アルゴンガスなどの不活
性ガス単独かまたはこれに微量の酸素ガスを混合したも
のを真空槽内に導入してスパッタリングを行えばよい。

スパッタリング時のプラスチック基材の温度は、基材の
耐熱性に応じて決められるが、一般には２００℃以下、
好ましくは８０〜１８０℃の範囲とするのがよい。成膜
条件は、スパッタリング方式、ターゲットの材料および
導入ガス雰囲気などによって大きく異なるため、−概に
は決められないが、たとえば金属インジウムを主成分と
しスズを１０重量％含む合金ターゲットを用いて直流マ
グネトロンスパッタリングにより成膜する場合、真空度
をＩ　Ｘ　１０−３Ｔｏ　ｒ　ｒ〜ｌ　Ｘ　１０−”Ｔ
ｏ　ｒ　ｒ、放電電流を１．５〜３Ａとするのがよい。

このようにして形成されるインジウム酸化物を主として
含む金属酸化物薄膜の厚みは、通常４０〜３．０００人
の範囲とするのが適当である。この薄膜は、スパッタリ
ング方式、ターゲットの材料および導入ガス雰囲気など
によって、酸化度その他の膜性状が大きく異なったもの
となり、それに伴って透明性や導電性も相違してくるが
、上記膜性状をいかに好適なものとしても、引き続く加
熱処理を施さなければ、透明性および導電性の大幅な向
上を期待できない。

この加熱処理は、上記の成膜後、真空槽内から取り出し
たのち行ってもよく、また、真空槽内部で成膜に引き続
いて行ってもよい、その際の雰囲気ガスは、空気などの
酸化性ガスであってもよく、窒素ガス、アルゴンガスな
どの非酸化性ガス雰囲気であってもよい、また、真空雰
囲気でもよい。

加熱処理温度は、スパッタリング時の成膜条件などによ
って決まる個々の膜性状や、加熱処理時の雰囲気ガスに
よっても異なるが、一般には１５０〜２００℃、好まし
くは１７０〜１８０℃とするのがよい。加熱処理温度が
高すぎるとプラスチック基板の痛みが大きくなったり基
板からのオリゴマー析出などといった弊害が増大し、ま
た低すぎると加熱処理の効果が充分に得られなくなるた
め、いずれも適当でない、加熱処理時間は比較的短時間
（約３０秒以上）であってもよいが、好ましくは１〜４
時間とするのがよい。

このようにして得られるこの発明の透明導電性積層体に
おいて、従来の透明導電性積層体より大幅に透明性およ
び導電性が向上する理由は今のところ明確ではないが、
高周波バイアスの効果によって従来と異なる結晶化の段
階をたどることが加熱処理後の薄膜の膜性状に好結果を
もたらすためではないかと推定される。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の方法によれば、プラスチック
基材とインジウム酸化物を主として含む金属酸化物薄膜
とからなる透明性および導電性にすぐれる積層体を製造
できるから、液晶デイスプレィ、エレクトロルミネッセ
ンスデイスプレィなどのデイスプレィ方式における透明
電極のほか、透明物品の帯電防止や電磁波遮断などの種
々の用途に適した透明導電性積層体を提供することがで
きる。

〔実施例〕

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。

実施例１ 真空槽内に、厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレー
ト（以下、ＰＥＴという）フィルムと、ターゲットとし
て金属インジウムを主成分としスズを５重量％含む合金
を用いて、真空度４×ｌＯ弓Ｔｏｒｒ、アルゴンガス導
入量１２０ＳＣＣＭ　（ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｂｉｃ
　ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ／ｍ１ｎｕｔｅ）、酸素ガス
導入量２８．　ＯＳＣＣＭ、放電電流１．５Ａ、高周波
バイアス１．　ＯＷ・秒／ｃＩＡ、基板温度１００℃の
条件で直流マグネトロンスパッタリングを行い、引き続
いて真空槽内部で１８０℃で１分間の加熱処理を施して
、透明導電性積層体を作製した。上記ＰＥＴフィルム上
に形成されたｘＴｏｗ膜の膜厚は２３０人であった。

この積層体は、そのシート抵抗が２２０Ω／口、波長５
８０ｎｎ＋の光透過率が８６．２％であって、低抵抗で
かつ高透明性を有するものであった。また、１２０℃、
１５０時間の耐熱試験の結果では、抵抗変化率Ｒ１ｓｏ
ｈ／　Ｒｏｈ　（Ｒ＋　ｓｏｈは耐熱試験後の抵抗値、
ＲＯｈは耐熱試験前の初期の抵抗値である）は１．３１
と耐久性にもすぐれていた。

比較例１ スパッタリング時に高周波バイアスを印加しないことと
、酸素ガス導入量を３４．０　ＳＣＣＭとしたこと以外
は、実施例１と同様にして、透明導電性積層体を作製し
た。なお、この比較例において、酸素ガス導入量はシー
ト抵抗が最も低い値を示すように選んだものである。

この積層体におけるＩＴＯ薄膜の膜厚は２５０人であり
、シート抵抗は２９０Ω／口、波長５８０ｎｍの光透過
率は８６．０％であった。耐熱試験の結果、前記同様の
抵抗変化率は２．４６であった。

比較例２ スパッタリング後に加熱処理を行わないことと、酸素ガ
ス導入量を２９．５５ＣＣＭとしたこと以外は、実施例
１と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

この積層体におけるＩＴＯ薄膜の膜厚は２４０人であり
、シート抵抗は２９５Ω／口、波長５８０ｎ＋ｓの光透
過率は８５．８％であった。耐熱試験の結果、前記同様
の抵抗変化率は１．８７であった。

実施例２ 真空槽内に、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムと、ター
ゲットとして金属インジウムを主成分としスズを１０重
量％含む合金を用いて、真空度８Ｘ　１０−’Ｔｏ　ｒ
　ｒ、アルゴンガス導入量１２０ＳＣ側、酸素ガス導入
量３０．　ＯＳＣＣＭ％放電電流１．５Ａ。

高周波バイアス２．ＯＷ・秒／ｃｄ、基板温度１００℃
の条件で直流マグネトロンスパッタリングを行った。そ
の後、真空雰囲気で１８０℃で４時間加熱処理を施して
、透明導電性積層体を作製した。

上記ＰＥＴフィルム上に形成されたＩＴＯＦ！膜の膜厚
は２００人であった。

この積層体は、そのシート抵抗が１０５Ω／口、波長５
８０ｎｍの光透過率が８６．５％であった。耐熱試験の
結果、前記同様の抵抗変化率はｌ、０５であった。

比較例３ スパッタリング時に高周波バイアスを印加しないことと
、酸素ガス導入量を３５．５　ＳＣＣＭとしたこと以外
は、実施例２と同様にして、透明導電性積層体を作製し
た。

この積層体におけるＩＴＯ薄膜の膜厚は２５０人であり
、シート抵抗は２９０Ω／口、波長Ｓ８０ｎｍの光透過
率は８５．０％であった。耐熱試験の結果、前記同様の
抵抗変化率は１．８２であった。

比較例４ スパッタリング後に加熱処理を行わないことと、酸素ガ
ス導入量を３１．　ＯＳＣＣＭとしたこと以外は、実施
例２と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

この積層体におけるＩＴＯ薄膜の膜厚は２３５人であり
、シート抵抗は２６５Ω／口、波長５８０ｎｍの光透過
率は８４．８％であった。耐熱試験の結果、前記同様の
抵抗変化率は１．３５であった。

実施例３ 真空槽内に、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルムと、ター
ゲットとして酸化インジウム９０重量％と酸化スズを１
０重量％の焼結体を用いて、真空度４ｘ　１０−’Ｔｏ
　ｒ　ｒ、アルゴンガス導入量３０ｏ　ｓｃｃ臥酸素ガ
ス導入量２．　ＯＳＣＣＭ％放電電流２．ＯＡ、高周波
バイアス０．５Ｗ・秒／ｃｄ、基板温度１００℃の条件
で直流マグネトロンスバツタリジグを行った。その後、
空気中で１７０℃で１時間加熱処理を施して、透明導電
性積層体を作製した。

上記ＰＥＴフィルム上に形成されたｔＴｏｄ膜の膜厚は
２１０人であった。

この積層体は、そのシート抵抗が１０５Ω／口、波長５
８０ｎａ＋の光透過率が８６．４％であった。耐熱試験
の結果、前記同様の抵抗変化率は１．１８であった。

比較例５ スパッタリング時に高周波バイアスを印加しないことと
、酸素ガス導入量を６．０　ＳＣＣＭとしたこと以外は
、実施例３と同様にして、透明導電性積層体を作製した
。

この積層体におけるＩＴＯＩ膜の膜厚は２３０人であり
、シート抵抗は２７０Ω／口、波長５日０ｎｙｘの光透
過率は８５．６％であった。耐熱試験の結果、前記同様
の抵抗変化率は１．６２であった。

比較例６ スパッタリング後に加熱処理を行わないことと、酸素ガ
ス導入量を４．　ＯＳＣＣＭとしたこと以外は、実施例
３と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

この積層体におけるＩＴＯ薄膜の膜厚は２２０人であり
、シート抵抗は３１０Ω／口、波長５８０ｎａ＋の光透
過率は８５．５％であった。耐熱試験の結果、前記同様
の抵抗変化率は１．５１であった。

特許出願人　　日東電工株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチック基材上にインジウム酸化物を主とし
   て含む金属酸化物薄膜を高周波バイアスを印加しながら
   直流スパッタリング法により形成したのち、加熱処理す
   ることを特徴とする透明導電性積層体の製造方法。