JPS60124314A - 透明導電フィルムの製造法 - 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】 本発明り高分子にインジウムを主体とする導電膜を付与
した液晶用透明電極に用いる透明導電フィルムの製造方
法に関するものである。従来、透明導電フィルムは、主
にポリエステルフィルムヲヘーストシ、エレクトロルミ
ネッセンスディスプレイやエレクトロクルミックディス
プレイの透明電極、ディフロスタ、透明ヒータ等の面発
熱体やタッチパネル等の面スィッチ、赤外線反射膜、及
び透明フレキシブル回路板等に広く用いられているが、
最近は液晶表示素子への適用も検討されて来ている。液
晶表示素子への適用はフィルム状の電極を使用すること
により、素子を薄型化できること、又生産工程において
取シ扱い易く、打抜き加工等も可能であり、フィルム状
素材であれば連続生産が可能であるという特長をもって
いる。

通常の透明導電、フィルムの要求性能としては、透明性
がよいこと、導電性がよいことがあげられる。さらに、
液晶用透明電極として用いるためには、加工中に導電性
不良を生じたシ、断線したシしないことが必要である。

又加工工程において、このような不良が生じる原因にな
ると考えられるのは、主に取り扱いの際に生じる擦過傷
とエツチング工程でのアルカリ水溶液への溶解である。

従って、耐擦過傷性、耐アルカリ性に優れていることが
必要とされる。また、光学異方性がないということも必
要な特性である。たとえば、光学異方性金持つ一軸延伸
ポリエステルフィルムの場合、光学異方性の軸を、液晶
素子に用いられる偏光板の軸と厳密に一致させなくては
ならず作業性が非常に悪い。さらに、耐熱性を持つとい
うことも加工性の観点から重大な特性である。以上述べ
たような性能をすべて満たすような透明導電フィルムは
従来見られなかったのみならず、このような特性に対す
る考慮がはられれておらなかった。

本発明者らは、光学異方性を持たない点、耐熱性を持つ
点よシ、ポリエーテルサル７オンフイルム金基材として
用い、かつ上記性能をすべて満たすべく鋭意研究した結
果、液晶用透明電極として従来にない性能を持った透明
導電フィルムの開発に成功した。以下、その製造方法に
ついて詳細に述べる。

ポリエーテルサルフォンフィルムは、先ニのべたように
光学異方性を持たず、耐熱性のあることから透明導電フ
ィルム用の基材として適している。

しかし、吸湿性があるため従来のポリエステルフィルム
と同様の条件では導電性、加工性の悪いものしか得られ
ない。従来用いられてきたポリエステルフィルムやガラ
スの場合吸湿が少ないため特に前処理を必要とせず、通
常のスパッタ領域である２　ＸＩＯＴＦｈｒｒ程度の真
空度まで下げれば充分に使用可能な透明導電体ができた
。一方、吸湿しゃすいポリエーテルサル７オンフイルム
の場合、本発明者らが種々検討した結果、２　Ｘ　１０
　ＴＯ−ｒｒ以下の高真空下で５分以上除湿する必要が
あることを見出した。この条件を満たさぬ場合、導電性
が悪く、不安定な透明導電フィルムしか得られない事が
判明した。

透明導１！膜は、プラスチック基板に対しては例えに真
空蒸着法あるいはスパッタリング法にょシ形成すること
が知られている。なかでも、スパッタリング法において
は、耐熱性が比較的低温の基板に後処理なしでも、付着
力のすぐれた低抵抗の膜を形成できるという点で着目さ
れていたが、これまでのスパッタリング装置は付着速度
が非常に遅いとともに基板の温度上昇が激しい等の理由
によりあ″１．シ使用されなかった。最近、上記のよう
に種々の欠点を有するスパッタリング装置の改良された
ものとしてマグネトロン型スパッタリング装置が出現し
た。このマグネトロン型スパッタリング装置は蒸発源と
してのターゲットに磁界をかけ電子をその磁場の中に閉
じ込め、電離効果を上げてプラズマ密度を上げることに
よシ基板の温度上昇を防（°ことができるとともに高付
着速度が得られ、又作業圧も下けることができるという
利点を有している。一般に生産性からは、高い付着速度
が好ましいが、本発明における導電膜の付着速度に関し
ては、３００　Ａ／ｍｉｎ以上にすると導電膜の結晶格
子に乱れが生じ、内部応力が増大し、高抵抗化、耐擦過
傷性の劣化など不安定な膜しか形成されないことを見出
した。又導電膜はインジウムを主成分とする酸化物を用
いた。

本発明のような導電膜の形成に際し、導電性、透明性の
向上の手段としてしばしは基材加熱が行われる。たとえ
ば、ガラスを基材として用いる場合、通常３５０℃程度
まで基材を加熱し、低抵抗化、高透明化を計っている。

これは基材表面の付着水の除去および導電膜の酸化、結
晶化を安定させ整った結晶格子を形成させるためである
が、プラスチックの場合には加熱による寸法変化が激し
く、導電膜と基材の密着性を低下させるはかシでなく、
導電膜の内部応力の増大や、高抵抗化につながるため好
ましくない。又この場合、基材の寸法変化量が０．５ｑ
６以上になると、インジウムを主成分とする酸化物の導
電膜の場合、上記現象を引き起こすことを見出した。た
とえば、比較的耐熱性があるとされているポリエステル
フィルムでは７０℃まで加熱するとこの範囲を越える。

一方、ポリエーテルサルフォンフィルムの場合、ｉｏ。

℃まで加熱しても寸法変化は０．５　％に満たないため
基材加熱が可能であるが低抵抗、高透明性が得られ、か
つ液晶用電極して用いる場合には諸物件の劣化が生じな
い基材加熱の温度範囲は７０〜１００℃であることを見
出した。例えば、７０℃以下では充分な透明性、導電性
が得られず、又１００℃以上で形成した導電膜は、ポリ
エステルフィルムに見られたような熱収縮による密着性
の不良や、内部応力の増大等から、不安定で諸物件の劣
化が見られた。

一般に、スパッタリング法の場合、ターゲットの物質を
その′１まの組成で基材の上に薄膜形成できるが、化合
物をターゲットとして用いた場合には、化合物の分解が
起こシ、分解生成物が薄膜中に含有される可能性がある
。本発明においても、−ターゲット物質の分解によって
生じた低級酸化物が導を膜中に含まれ、導電性、透明性
不良の原因となる。とれを防ぐために、スパッタガスで
あるアルゴン中に酸素を含有させることによル効来があ
ることを見いだした。酸素量があまり少ないと低級酸化
物の生成を防ぐことができず導電性、透明性不良が生じ
る。さらに結晶状態も整わないため、耐擦過傷性、耐ア
ルカリ性の劣化にもつながる。一方、酸素が過剰になる
と、透明性は変化しないが、導電性か不良となる。耐擦
過傷、耐アルカリ性は酸素が多少過剰な状態の方が良好
であるが本発明は液晶用透明電極を目的としているため
、導電性を多少悪化させても他の耐擦傷性、耐アルカリ
性の向上を重視しておシこの観点よシ鋭意検討した結果
、酸素量はスパッタガス中に１〜２ｖｏｌチ導入するの
が液晶用透明電極として適した条件であることを見出し
た。

以上述べたような条件でも比較的良好な特性を有し、透
明性、導電性にすぐれた透明導電フィルムが作製できる
が、液晶用透明電極として用いるにはさらに加工性の向
上をはかる必要がある。加工性については、従来の透明
導電フィルム関連についての検討がなされていない。し
かし透明導電フィルムを本発明のような液晶用電極とし
て用いる場合にかぎらず、他の種々の応用が考えられる
今日、加工性に対する要求はユーザーの間から高まって
きている。

本発明において、加工性としては２つの性能が要求され
る。取シ扱い時の磨耗に耐える耐擦過傷性及びエツチン
グ工程でのアルカリ水溶液に溶解しにくいという耐アル
カリ性である。この２つは上記の導電膜の作製条件の改
善においても多少改良されるが、さらに検討した結果、
膜厚を厚くすることによシ４電膜の強化が可能であるこ
とを見出した。これは、膜が薄いと島状構造に近いため
、わずかな外力によシ容易に破壊し、断線しやすくなり
、又アルカリ水浴液中に浸漬した場合、膜７５ｆ微少量
エツチングされても抵抗値の増加率はき１）めて大きく
断線しやすい。ただ余シ膜が厚いと透明性が不良になる
ばかりか、フレキシビリテ（−がなくなる欠点がある。

そこで鋭意検討した結果、４００Å以上の膜厚にすれば
諸物件が良好な安定した連続膜が形成されることを見出
し、又５５０人以上に膜厚を厚くすると、液晶に用いる
ための可視光の透過率８０％以上という条件を満たさな
くなり、このために導電膜の厚みは４００〜５５０人が
１汝も適している。

以下本発明の実施例について述べる。

実施例 １００１１ｍのポリエーテルサルフオンを１×１０ＴＱ
ｒｒＯ高真空下にて５分除湿した。その後基材温度を８
０℃に上げ酸素を１　ｖｏｌ　％含有するアルゴンを系
内に導入した。導電膜をＤＣマグネトロンスパッタリン
グ装置によシ付着速′度２００Ａ／ｍｌｎにて形成した
。膜厚は５００人とした。このようにして得られた透明
導電フィルムはシート抵抗が３００Ωんで可視光の透過
率が８０チのものであった。耐擦過傷性の評価は荷重を
かけたガーゼで数回こするという方法で評価した。耐ア
ルカリ性の評価は１０％の水酸化ナトリウムに５分間浸
漬するという方法で評価した。いずれの試験を行っても
、抵抗値の変化はほとんどなく良好であった。

尚比較例として以下の検討を行った。

比較例１ 同一基材を５Ｘ１０　Ｔ＠ｒｒで５分間除湿した。その
後実施例と同一条件で導電膜を形成した。この場合、抵
抗値が７００駁となシ、耐擦過傷性、耐アルカリ性が不
良であった。

比較例２ ａ　Ｏ 同一基材をＩ　ＸＩＯ市ｒｒの高真空下にて５分間除湿
した。その後基材温度５０℃に加熱した。以下実施例と
同一条件で導電膜を形成した。この場合抵抗値が４００
Ω７コと高くなった。

比較例３ 同一基材をＩ　ＸＩＯＴＱｒｒで５分間除湿した。その
後基材温度１５０℃とした。以下実施例と同一条件にて
導電膜を形成した。この場合耐擦過傷性、耐アルカリ性
が不良となった。

比較例４ 同一基材をＩ　ＸＩＯ頂ｒｒで５分間除湿した。その後
基材温度を８０℃に上げ酸素を含まないアルゴンを系内
に導入した。以下実施例と同一条件にて導電膜を形成し
た。この場合抵抗値が５００駁となシ透過率７５％と透
明性も不良となった。耐擦過傷性、耐アルカリ性も不良
であった。

比較例５ 同一基材をＩ　ＸＩＯＴＱｒｒで５分間除湿した。その
後、基材温度を８０℃に上げ酸素を３　ｖｏｌ　％含む
アルゴンを系内に導入した。以下実施例と同一条件にて
導電膜を形成した。この場合抵抗値が７００駁勺と高く
なった。

比較例６ 同一基材をＩ　ＸＩＯＴｆＦＪｒｒで５分間除湿した。

その後基材温度を８０℃に上げ酸素を１　ｖｏｌチ含む
アルゴンを系内に導入した。付着速度５００人／ｍｌｎ
にて導電膜を形成した。膜厚は５００人とした。この場
合、シート抵抗が４００Ωんとなシ、耐擦過傷性、耐ア
ルカリ性も不良となった。

比較例７ 同一基材をＩ　Ｘ　１０”−４佑ｒ　ｒで５分間除湿し
た。その後、基材温度を８０℃に上げ酸素を１　ｖｏｌ
　％含むアルゴンを系内に導入した。導電膜を付着速度
２００１７ｍ１ｎにて形成した。膜厚は３ｏｏＡとした
。この場合抵抗値が５００　Ｑ／Ｄとカシ耐擦過傷性、
耐アルカリ性が不良となった。

比較例８ 同一基材を１　ｘ　１０−’　Ｔｖｌｒｒで５分間除湿
した。その後基材温度を８０℃に上げ酸素をｌ　ｖｏ１
％含むアルゴンを系内に導入した。導電膜を付着速度２
００λ／ｍｉｎにて形成した。膜厚は６００λとした。

この場合透過率が７５チと不良になった。

以上の実施例及び比較例１から比較例８までの結果を第
１表に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 山ポリエーテルサル７オンフイルムをマグネトロン型ス
   パッタリング装置で２　Ｘ　１０　’　Ｔ＠ｒｒ以下の
   高真空で５分間以上水分を除去した後に７０−１００℃
   に加熱しながらインジウムを主成分トスる酸化物を４０
   ０〜５５０λの膜厚にスパッタし、透明導電膜を形成す
   る事を特徴とする透明導電フィルムの製造法 （２，）スパッタ法においてｏ２ガスを１〜２　ｖｏ１
   ％を含むアルゴンガスを使用する事を特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の透明導電フィルムの製造法 （３，）スパッタ法において、インジウムを主成分とす
   る酸化物の付着速度が３００λ／ｍｉｎ以下で行なう事
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の透明導電フィ
   ルムの製造法