JPS62222518A - 透明導電膜の製造方法 - 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］ 本発明は、透明導電膜の製造方法に関する。

更に詳しくは、透明性が高く、かつ耐摩耗性が改良され
た透明導電膜の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、透明導電膜の製造方法として、■透明導電膜を設
けるに際して、予め基板を加熱し、加熱された基体上に
透明導電膜を設ける方法（例えば特開昭４８−２６０２
５号公報）、■透明導電膜を形成後、後加熱処理を行な
う方法（例えば特開昭４８−５５２６７号公報）、■塗
布や反応性蒸着あるいは反応性スパッタで保護層を設け
ること（例えば特開昭５４−６１６９６号公報）が知ら
れている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このような従来の透明導電膜の製造方法には、
次のような問題があった。すなわち、第１の製造方法で
は、熱により基体が変形する。第２の′ＩＡ造方決方法
、透明性（ヘイズ）が低下する。

第３の９方法では、導電性が低下するというような問題
があった。

本発明の目的は、上記欠点のないもの、すなわち、基体
の変形および透明性が損われず、導電性も低下せず、さ
らには、上記０〜０項に示す従来の方法では達成されな
かった、耐摩耗性の向上した透明導電膜の製造方法を提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］ すなわち本発明は、透明プラスチックフィルム基体上に
、酸素を含む混合ガスを用いて反応性スパッタ法により
、酸化インジウムと酸化錫を主成分とする透明導電膜を
形成するに際し、透明導電膜とアース間にイオンを基体
方向に加速するためのバイアス電圧を印加することを特
徴とする透明導電Ｉｌす、の製造方法である。

本発明でいうバイアス電圧とは、スパッタ中のプラズマ
空間に生成される酸素イオンや不活性ガスのイオンを基
体方向に加速し、基体面に衝突せしめるために透明導電
膜とアース間に印加される電圧をいう。

本発明で用いられるバイアス電圧としては、直流電圧、
交流電圧のいずれでも良いが、好ましくは基体側が負と
なる直流電圧、または周波数が３０８Ｚ〜１００ＫＨｚ
の交流電圧が良い。

バイアス電圧としては、実効値としての絶対値が１〜５
００Ｖの範囲が好ましく、更に好ましくは５〜２５０Ｖ
、＠も好ましくは１０〜１６０Ｖが望ましい。基体にバ
イアス電圧を印加しながら透明導電膜を形成することに
より、透明性と密着性に優れ、耐摩耗性に優れた透明導
電膜が得られる。パイアイ電圧が１Ｖ以下と低くなると
密着力、耐摩耗性の向上が少なくなる。５００Ｖ以上と
高い場合は、耐摩耗性の向上効果が少なくなる。

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明を実施する場合に用いられる反応性スパ
ッタリング装置の一例を示すもので、バッチ方式の例で
ある。第１図において１はマグネトロン電極、２は高圧
電源、３はターゲット、４は基板ホルダー、５は基板ホ
ルダー４にセットされた透明プラスチックフィルム、８
は真空容器である。６は混合ガス供給用のガスボンベで
、該ボンベ６からガス流量制御装置７を経て真空容器８
内に混合ガスが供給される。高圧電源２に接続されたマ
グネトロン電極１に電圧をかけることにより、マグネト
ロン電極１の上に設けられたインジウムと錫から成る合
金のターゲット３がスパッタされる。スパッタ中にイン
ジウムと錫は酸素ガスと反応し、透明プラスチックフィ
ルム５の表面に酸化インジウムと酸化錫を主成分とする
透明導電膜（以下、ＩＴＯという）が形成される。次に
ここで形成されたＩＴＯを電極とし、バイアス電圧印加
用電源９から電圧を印加しながら該１ＴＯ０上にスパッ
タ法でＩＴＯを形成する。

この他、透明導電膜を形成する前に、透明プラスチック
フィルム４の端部などの少なくとも一部にあらかじめ導
電性を有する金属膜から成る電極を設けておぎ、該電極
からバイアス電圧を印加し、ＩＴＯを形成する方法を用
いることもできる。

次に、第２図は本発明方法を実施する場合に使用可能な
反応性スパッタリング装置の伯の例を示すもので巻取式
（連続式）の例である。第２図において、真空容器１１
内に巻き出し軸１２、冷却ドラム１３、電圧印加ロール
１４、巻き取り軸１５によって透明プラスチックフィル
ム１６の走行系が荀ｉ成され、マグネトロン電極１７、
高圧電源１８、ターゲット１９、マスク２０から成るス
パッタリング基が構成されている。

フィルム巻き出し軸１２に巻かれた透明プラスチックフ
ィルム１６は、Ｏ〜３０’Ｃに冷却された冷却ドラム１
３に沿って走行しながらフィルム巻き取り軸１５に巻き
取られる。混合ガスはガスボンベ２１からガス流１制御
装置２２を通して、ガス吹き出し口２３からマスク２０
で囲まれた領域に供給される。次に、高圧電源１８に接
続されたマグネトロン電極１７に電圧をかけることによ
り、マグネトロン電極１７の上に設けられたインジウム
と錫から成る合金のターゲット１９がスパッタされる。

スパッタ中にインジウムと錫は酸素ガスと反応し、透明
プラスチックフィルム１６の表面に酸化インジウムと酸
化錫を主成分とするＩＴＯが形成される。ここで形成さ
れたＩＴＯは、巻き取り軸１５の方向に走行され、電圧
印加ロール１４を経由して、バイアス電圧印加用電源２
４から電圧が印加される。

この電圧印加ロール１４としては、例えば径が８Ｑｍｍ
程度の金属ロールで、ロール外周の全幅にアルミナ等の
絶縁物を厚さ１ｍｍ程度溶射法により形成し、ざらにそ
の外側全幅にニッケル等の金属を厚さ０．１ｍｍ程度溶
射法で形成したものを用いることができる。かかる構成
にすることにより、電圧印加ロール１４は最外層が他と
絶縁された電極を有することになる。電圧は、ロールの
最外層電極部の端部にカーボンブラシを用いて印加する
。

かかる方法により、電圧印加ロール１４と直接接触する
ＩＴＯにバイアス電圧を印加することができる。この際
、電圧印加ロール１４と冷却ロール１３の間には、透明
導電膜と直接接触するアース電位の金属ロールはおって
はならない。

上記いずれの方法においても透明導電膜の表層側にバイ
アス電圧を印加しながらスパッタされた透明導電膜が形
成されるが、耐摩耗性の向上には、表層側の改質が最も
有効である。

本発明で用いられるプラスチックフィルムとしては、特
に限定を受けないが、代表的なものとしてＬＦＪ：次の
ものが挙げられる。

ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートなどのポリ
エステル、ナイロン６、ナイロン１２などのポリアミド
、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エチレン酢酸
ビニル共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポ
リアクリロ二ｉ〜リル、ポルサルフォン、ポリフェニレ
ンオキサイド、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、セルロース、酢酸セルロースなど、および
これらの共重合体や、ほかの有機物との共重合体であっ
ても良い。これらのプラスチックフィルムは未延伸、−
軸延伸、二輪延伸のいずれでも良いが、寸法安定性や機
械特性およびガス遮断性の安定性の点から二軸延伸され
たものが好ましい。また、プラスチックフィルム中に公
知の添加剤、例えば帯電防止剤、酸化防止剤、滑剤、着
色防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、着色剤などが添加さ
れていてもよい。

本発明のプラスチックは透明であることが好ましく、白
色光線での全光線透過率が少なくとも４０％以上、好ま
しくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上、最も好
ましくは８０％以上であることが望ましい。着色剤など
公知の添加剤は、この範囲を損わない程度に添加される
のが望ましい。

また、透明プラスデックフィルムの公知の表面処理、例
えばコロナ放電処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー
放電処理、粗面化処理や、有機物や無機物おにびこれら
の混合物のアンカーコート処理が施されても良い。

導入ガスとしては、酸素を１〜５０体積％程度含むアル
ゴン、イオン、ヘリウム、クリプトンなどの不活性ガス
と酸素ガスとの混合ガスが使用できる。このガス中には
０．１〜２０体積％の窒素が含まれていてもよい。ガス
圧力としては、１×１０〜１Ｘ１０’トールの範囲が一
般に好ましく用いられるが、真空層の形状やターゲット
サイズなどにより最適条件は異なるため、個々の設備に
合せて適宜条件を選択して良い。

ターゲットとしては、錫を３〜２Ｏｆｆｌ量％の含むイ
ンジウム合金で、得られるＩＴＯ膜の透明性の点から好
ましくは錫が５〜１０＠１％含まれたインジウム合金が
良い。また、酸化インジウムと酸化錫の粉末を固めた焼
結タイプのターゲットを用いても良い。

［用途］ 本発明による透明導電膜は、透明性が高く、かつ耐摩耗
性が向上されるため、透明タッチパネル、薄型液晶ディ
スプレイの透明電極など、光と電場の関与する分野に広
く用いることができる。

［作用］ バイアス電圧を印加し、透明導電膜を形成する製造方法
で得られた透明導電膜は、膜の形成途中で、基体方向に
飛来し衝突するイオンの衝撃効果により、緻密で硬い膜
が形成でき、この結果、透明性を損わずに、密着性と耐
摩耗性の優れた透明導電膜となる。

以下実施例を用いて説明する。

１性の測定方法並びに効果の評価方法 本発明における特性の測定には、次の方法を用いた。

（イ）　光線透過率 分光光度計（日立製作所（株）製、自記分光光度計３２
３型）にて、５５０ｎｍでの透過率を測定する。

（ロ）　耐摩耗性 学振型摩涼堅牢度試験（大栄科学精器製作所（株）製）
により、２００Ｑの荷重をかけ、サンプルとの接触部は
布（カナキン３号）をあて５往復摩耗した。摩耗前の表
面電気抵抗（Ｒｏ＞と摩耗後の表面電気抵抗（Ｒ）を測
定し、抵抗値の変化量（Ｒ／Ｒｏ）を測定する。

（ハ）　表面電気抵抗 デジタルテスタ（宮崎通信機（株）製、ＶＯＡ０７０７
）で幅３５ｍｍ、長さ３５ｍｍのサンプルの表面電気抵
抗を測定した値（単位：オーム／口）で示す。

（ニ）　　透明導電膜の膜厚測定 水晶振動式膜厚計（日型アネルバ（株）製、ＥＶＭ−３
２＞で測定する。

［実施例］ 実施例１〜３、比較例１ 厚ざ１１００Ｉｉの二軸延伸ポリエヂレンテレフタレー
トフィルム（以下ＰＥＴという）を幅１５Ｑｍｍ、長さ
２００ｍｍのシート状とし、第１図に示す反応性スパッ
タ装置の基板ホルダに装着した。

ターゲットとして酸化インジウム９０重１％、酸化錫１
０重量％の焼結板を用い、真空容器を２×１０”６１〜
−ルに排気した後、Ａｒ９０体積％、０２１０体積％の
混合ガスを供給し、圧力５×１０−３トールに保ら、基
板を５℃に冷却し、ＰＥＴ基体上にスパッタ法で２００
人のＩＴＯ層を一度設ける。次に該ＩＴＯ層を介してバ
イアス電圧を印加し、該ＩＴＯ層の上にスパッタ法で、
ターゲット、混合ガス、圧力等の条件は前記のＩＴＯ層
形成条件と同条件により、ＩＴＯを形成した。この時の
バイアス電圧として３種類使用し、それぞれを実施例１
〜３とする。実施例１は一８０Ｖの直流電圧、実施例２
は＋４０Ｖの直流電圧、実施例３は６０Ｈ７，３０Ｖの
交流電圧を印加する方法で実施した。これらの実施例１
〜３により得られた透明導電膜は、基体の変形がなく、
また透明性が良く、かつ導電性の低下しないものが得ら
れた。

耐摩耗性についても向上が見られるが、中でも実施例１
が最良である。

また、比較例１として、バイアス電圧の印加を行なわな
かった点以外は、実施例１〜３と同条件でＩＴＯを積層
した。比較例１では、２層目を形成する時にバイアス電
圧の印加は行なわなかった。

実施例１〜３、比較例１の光線透過率、耐摩耗性、表面
電気抵抗の測定結果を第１表に示す。

実施例４ 厚さ１００μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレート
（以下ＰＥＴと呼ぶ）を幅４４０ｍｍ、長さ３００ｍの
ロール状とし、第２図に示す反応性スパッタ装置の巻出
軸にセットした。ターゲットとして、インジウム９０重
量％、錫１０重量％の合金をマグネトロン電極の上に設
け、５Ｘ１０−４トールに排気した後、冷却ドラムに冷
媒を通し５℃に冷却した。次にＡｒ６０体積％、０２３
０体積％、Ｎ２１０体積％の混合ガスを供給し２．５Ｘ
１０’トールに保つ。直流スパッタ電流を４Ａに調整し
、スパッタする。ＰＥＴ基体上に形成されたＩＴＯが電
圧印加ロールを通過したのち、−１６０■の直流電流を
印加し、表面電気抵抗が２６０オ一ム／口となるよう速
度を調整してＩＴＯを形成した。これで得られた透明導
電膜は、基体の変形および透明性が良く、かつ導電性が
低下せず耐摩耗性が改良されていた。実施例４の光線透
過率、耐摩耗性、表面電気抵抗の測定結果を第１表に示
す。

表１：評価結果 ［発明の効果］ 本発明の透明導電膜の製造方法によれば、透明性および
密着性が高く、かつ耐摩耗性の向上した透明導電フィル
ムを安定して製造できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する際、使用できるバッチ式反
応性スパッタ装置の一例を示す概略図、第２図は、同じ
く巻取式反応性スパッタ装置の一例を示−Ｊ’Ｊ［略図
である。 １：マグネトロン電極 ２−高圧電源　　　　３：ターゲット ４：基板ホルダ ５：透明プラスチックフィルム ６：ガスボンベ ７：ガス流量制御装置 ８：真空容器 ９：バイアス電圧印加用電源 １１：真空容器　　　１２：巻き出し軸１３：冷却ロー
ル　　１４：電圧印加ロール１５：巻き取り軸 １６：透明プラスチックフィルム １７：マグネトロン電極 １８：高圧電源 １９ニターゲツト　　　２０：マスク ２１ニガスボンベ ２２；ガス流量制御装置 ２３：ガス吹き出し口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明プラスチックフィルム基体上に、酸素を含む
   混合ガスを用いて反応性スパッタ法により、酸化インジ
   ウムと酸化錫を主成分とする透明導電膜を形成するに際
   し、透明導電膜とアース間に、イオンを基体方向に加速
   するためのバイアス電圧を印加することを特徴とする透
   明導電膜の製造方法。
2. （２）反応性スパッタに供される透明プラスチックフィ
   ルム基体が、その表面の少なくとも１部に透明導電膜を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   の透明導電膜の製造方法。