JPS6255127A - 導電性フイルム - 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、例えば液晶表示装置等の各種ディスプレイ装
置の透明電極として好ましく用いられる導電性フィルム
に関する。

〔発明の背景〕

一般に、透明導電性フィルムは、透明なプラスチックよ
りなる基材フィルム上に、金属または金属の酸化物より
なる透明導電層を設けて構成されている。

かかる透明導電性フィルムは、ガラス電極に比して、素
子の軽量化および薄型化が可能であり、その製造工程に
おいても取扱が容易で、所望形状のものに容易に成形す
ることができ、また連続生産が可能であるなど、種々の
利点があることから、液晶、エレクトロルミネッセンス
、プラズマ、強誘電体などによる各種の表示装置の透明
電極、その他の素子の導電部材として広く用いられてい
る。

ところで、液晶表示装置等のディスプレイ装置に用いら
れる透明導電性フィルムにおいては、その透明導電層の
パターニングは一般にフォトエツチングによっており、
そのため、透明導電層の特性のひとつとして優れた耐酸
性ならびに耐アルカリ性を有することが要求される。す
なわち、フォトエツチングによる透明導電層のパターニ
ングにおいては、塩酸等の酸を用いた導電層のエッチン
グ工程、透明導電層上に残存するフォトレジストを除去
するためにアルカリ溶液に浸漬する工程および前記各工
程の後にその表面を洗浄、乾燥する工程がある。これら
の工程において、透明導電層に亀裂や局部的な剥離が生
ずることがある。この現象が生ずる理由は必ずしも明確
ではないが、基体フィルムと透明導電層との熱膨張係数
の差異が大きいために透明導電層内に基体フィルムの伸
縮によって内部応力が発生し、この内部応力によって酸
またはアルカリ液中で腐蝕が進行してクラックや局部的
剥離を生ずるためと考えられる。

たとえば、特開昭５２−２２７８９号公報においては、
加熱処理による透明導電層の透明性および導電性の低下
を防止する目的で、透明基板上に酸化インジウム膜と酸
化スズ膜を形成した二層構造の透明導電膜が開示されて
いる。しかし、この導電膜は、（イ）耐酸性および耐ア
ルカリ性が不十分であるため、バターニング時に透明導
電層に亀裂やクランクを生じやすいこと、（ロ）酸化イ
ンジウム膜と酸化スズ層とのエツチング液に対する溶解
性が相異するためサイドエツチングが大きく、精度の高
いパターニングが困難であることなどの問題を有する。

そこで、本願出願人は、これらの欠点を解決する目的で
、特願昭５９−２３６４４３号明細書において、基体と
透明導電層との間に非晶質物質からなる中間層を設けて
構成した導電性積層体を提案した。

この導電性積層体は、耐酸性および耐アルカリ性に優れ
、酸性またはアルカリ性の溶液による浸漬処理によって
も導電層に亀裂やはがれが生しにくく、その表面抵抗変
化が少ないという利点がある。しかし、この導電性積層
体は、たとえば液晶表示装置等のディスプレイ装置の透
明電極に使用する場合、その作成時または使用時におい
て電極部に曲げ力が作用するとこれによって電気的な断
線の原因となるクラックを生じることがあるという問題
を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、このような従来の導電性フィルムの欠点を解
消し、十分な耐酸性および耐アルカリ性を保有しながら
、特に曲げに対する機械的強度が大きく、電気的な断線
の原因となるひずみおよびクラックを生じにくい導電性
フィルムを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、基体フィルム上に導電層が形成された導
電性フィルムにおいて、前記導電層が、非晶質導電層と
結晶質導電層との積層体より構成されることを特徴とす
る導電性フィルムによって解決される。

すなわち、本発明においては、基へフィルム上に非晶質
導電層と結晶質導電層との積層体より構成される導電層
を形成している点に特色を有する。

そして、非晶質導電層は結晶質導電層に比較してその膜
厚が小さいことが好ましく、具体的にはその膜厚が８０
Å以下の薄膜とすることが実用上有利である。

このような構成を有する導電性フィルムにおいては、結
晶質導電層と基体フィルムとの間に薄膜状の非晶質導電
層を形成したことから、十分な耐酸性ならびに耐アルカ
リ性を保有しながら導電層の機械的強度を向上させるこ
とができ、導電性フィルムを湾曲させても導電層にひず
みやクラックを生じにくく、したがって電気的な断線の
発生が防止されて導電層の表面抵抗の増加を抑制するこ
とができる。

第１図は、本発明の導電性フィルムを概略的に示す断面
図であり、この導電性フィルムは、基体フィルムＦ上に
非晶質導電層Ａおよび結晶質導電層Ｃが順次積層されて
構成されている。

結晶質導電層Ｃを構成する材料としては、Ａｕ、Ｐｄ、
Ｃｒ、Ｎｉのような金属、５ｎＯｚ、Ｉ　ｎｚｏｓ　、
ＺｎＯ１ＴｔＯ，、Ｃｄ０１ＣｄＯ−３ｎＯ，およびＩ
　ｎ、ｏ、　−Ｓ　ｎ　Ｏ，（以下、ｒｌＴＯＪという
）などをあげることができ、これらのうち３ｎＯｚ　、
ＩｎｚＯｓ　、ＩＴＯの少なくとも１種を用いることが
好ましい。ただし、ＩＴＯの場合はスズの割合を１〜１
０重量％とするのが好ましく、また、上記成分に加えて
、Ｃｄ、Ｚｎ、ＡＪ等を含有させることもできる。また
、結晶質導電層Ｃの膜厚は２００〜５０００人、特に２
００〜３０００人とするのが好適である。この膜厚が２
００人より小さいと、導電層の表面抵抗が５００Ω／Ｃ
ｌ１１２以上となり、たとえば表示用電極として使用す
る場合には抵抗値が過大となって実用上好ましくない。

一方、膜厚が５０００人より大きいと、導電層の光透過
率が７０％以下となり、表示用電極ならびに画素部分が
光学的に不透明となる。

非晶質導電層Ａを構成する材料としては、無定形状態と
なりうる非晶質性および導電性を有するものであればよ
く、たとえばＩｎ、Ｏ，、ＳｎＯ□、ＩＴＯ，、ＺｎＯ
，ＣｄＯｌＣｄＯ−３ｎｏｗなどをあげることができる
。ただし、ＩＴＯの場合はスズの割合を２重量％以上と
するのが好まい。非晶質導電層Ａの膜厚は５〜８０人が
好適である。この膜厚が８０人より大きいと、導電層が
脆くなり、特に導電性フィルムの曲げに対する機械的強
度が不十分となって導電層に電気的な断線の原因となる
クランクを生じやすくなる。また、非晶質導電層Ａの膜
厚が５人より小さいと、導電性フィルムの耐酸性および
耐アルカリ性が不十分となる。

非晶質導電層Ａと結晶質導電層Ｃを構成する材料の組み
合わせは、特に制限されないが、たとえば熱膨張係数、
バターニング時におけるエツチング液に対する熔解性、
非晶質状態から結晶質状態に変化する温度などの点を考
慮すると、両者の組み合わせ（非晶質導電層へ−結晶質
導電層Ｃ）は、Ｓｎｏｗ　　Ｔ　ｎｚｏｚ　、５ｎＯｚ
　　ＪＴｏ、ＩＴＯ−ＩＴＯ（ただし、非晶質導電層Ａ
のＳｎ含有量を結晶質導電層Ｃより多くする。）である
ことが好ましい。

基体フィルムＦを構成する材料としては、たとえば、ポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナ
フタレート、ポリへキサメチレンジアミド、ポリエ−テ
ルイミド、ポリメタキシレンジアミンテレフタルアミド
、ビスフェノールＡおよびそのハロゲン化物と酸ジクロ
ライドを主成分とする芳香族ポリエステルまたは芳香族
ポリエステルカーボネート、メタフェニレンジアミンと
イソフタル酸およびテレフタル酸との共重合体等のポリ
アミド、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリイミ
ド、ポリアミド、イミドポリベンズイミダゾール、ポリ
エーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケ
トン、ポリサルホン、ポリエーテルイミド、トリアセチ
ルセルロースなどをあげることができる。また、基体フ
ィルムは、偏向性フィルタ機能を有していても良いし、
製造時に延伸を要する場合は１軸性および２軸性のいず
れも採用することができる。基体フィルムの膜厚は、７
５〜２００μｍ程度が好適である。なお、基体フィルム
は熱収縮率の小さいものが好ましく、具体的には０．４
％以下の熱収縮率のものが好適である。この理由は、基
体フィルムの熱収縮率が大きいと基体フィルムと導電層
の熱収縮率の相違が大きくなり、導電層を設ける工程に
おいてこの導電層と基体フィルムとの密着性が低くなる
ためである。ここで熱収縮率とは１４０℃の恒温槽内に
３分間基体フィルムを放置したときの寸法変化率の絶対
値をいい、この寸法変化率は通常基体フィルムの製造時
における長さ方向と幅方向とでは異なっており、この場
合には大きい方の寸法変化率をいう。

本発明の導電性フィルムは、結晶質導電層Ｃならびに非
晶質導電ＮＡを構成する物質を公知の薄膜形成方法、例
えばスパンタリング法、反応蒸着法、真空蒸着法などの
方法により、基体フィルム上に連続的に物理的あるいは
化学的に蒸着させることによって製造することができる
。

そして、蒸着工程における諸条件を制御することにより
、蒸着膜の化学的構造を非晶質あるいは結晶質なものと
することが可能となる。

すなわち、蒸着膜の化学的構造は、基体フィルムの温度
、導電層を構成する物質の組成などを制御することによ
り規定することができ、−Ｃに、蒸着時における基体フ
ィルムの温度を高くするほど、蒸着膜は非晶質状態から
結晶質状態に移行しやすくなる。たとえば、ＩＴＯの場
合、Ｓｎの含有量が多くなる程蒸着膜は結晶質状態にな
りに（いので、Ｓｎの含存量および基体フィルムの温度
条件を適宜選択することにより、蒸着膜の化学的構造を
制御することができる。

また、蒸着膜の膜厚は、蒸発源物質の蒸発速度、成膜時
間（基体フィルムの搬送時間）などを制御することによ
り規定することができる。なお、蒸発源物質の蒸発速度
は、水晶発振式のモニター装置によって測定することが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の導電性フィルムの実施例をその製造方法
とともに説明する。

第２図は、本発明の導電性フィルムを製造するためのス
パッタリング装置を概略的に示す説明図である。第２図
において、１は、図示しない排気ポンプによって所定の
真空度に保持される蒸着槽であり、この蒸着槽１内には
フィルム供給ローラ２、蒸着用ローラ３および巻取ロー
ラ４が設けられ、基体フィルムＦはフィルム供給ローラ
２から供給され、搬送ローラＲ１蒸着用ローラ３、搬送
ローラＲ２を介して巻取ローラ４に巻取られるよう構成
されている。そして、蒸着用ローラ３の周囲に面した位
置には、非晶質導電層Ａを形成するだめの第１のターゲ
ット５および結晶質導電層Ｃを形成するための第２のタ
ーゲット６が、基体フィルムＦの進行方向に対して順に
配置されている。また、前記蒸着用ローラ３は、たとえ
ばその内部にヒータおよび冷却用水路が配設され、この
ローラ表面に接触して当該蒸着用ローラ３の回転に追随
して搬送される基体フィルムＦを所定の温度に設定する
ことができる。

以上の装置において、基体フィルムＦを一定速度で搬送
しながらスパッタリング処理すると、第１のターゲット
５によって膜厚５〜８０人の非晶質導電層Ａが形成され
、その後第２のターゲット６によって２００〜３０００
人の結晶質導電層Ｃが形成され、二層構造の導電層が形
成される。

スパッタリングは、以下の条件で行われる。

スパッタリング用気体（反応ガスを含む）：ＡｒＯ＊混
合気体 （Ａ　ｒ　／　Ｏｘ　＝　６　／　４　、気圧３　Ｘ　
１０−　’Ｔｏｒｒ）放電電カニ　１００〜５００　Ｗ
　（直流または交流）基体フィルムＦの加熱温度：１１
０〜２００℃第１のターゲット５：Ｓｎ （蒸発速度：１〜１０人／分） 第２のターゲット５：Ｉｎ−３ｎ （蒸発速度；１００〜２００人／分） 蒸着用ロール３の直径：６０ｃｍ 搬送ローラＲ２，Ｒ３の直径：２０ｃｍ巻取ロール４の
直径：　２０〜４０　ｃ　ｍ第３図は、反応蒸着装置を
概略的に示す説明図である。第３図において、１は、図
示しない排気ポンプによって所定の真空度に保持される
蒸着槽であり、この蒸着槽１内にはフィルム供給ローラ
２、蒸着用ローラ３および巻取ローラ４が設けられ、基
体フィルムＦはフィルム供給ローラ２から供給され、搬
送ローラＲ１、蒸着用ローラ３、搬送ローラＲ２を介し
て巻取ローラ４に巻取られるよう構成されている。そし
て、蒸着用ローラ３の周囲に面した位置には、非晶質導
電層Ａを形成するための第１の蒸発源５”および結晶質
導電層Ｃを形成するための第２の蒸発源６°が基体フィ
ルムＦの進行方向に対して順に配置されている。７およ
び８は、第１の蒸発源５°および第２の蒸発源６・に対
してそれぞれ設けられた、反応用気体を活性化するため
の高周波発生用の放電装置である。また、前記蒸着用ロ
ーラ３は、たとえばその内部にヒータおよび冷却用水路
が配設され、このローラ表面に接触して当該渾着用ロー
ラ３の回転に追随して搬送される基体フィルムＦを所定
の温度に設定することができる。

以上の装置において、基体フィルムＦを一定速度で搬送
しながら反応蒸着処理すると、第１の蒸発Ｂ５°によっ
てＷＸ膜厚５〜８０人非晶質導電層Ａが形成され、その
後第２の蒸発源６・によって２００〜３０００人の結晶
質導電層Ｃが形成され、二層構造の導電層が形成される
。

反応蒸着は、以下の条件で行われる。

反応用気体：０□ （気圧３　Ｘ　１０−’〜８　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ）
基体フィルムＦの加熱温度：１１０〜２００℃第１の蒸
発源５°　：Ｓｎ （蒸発速度：１〜５０人／分） 第２の蒸発源６．：　Ｉｎ、ｒＴｏまたはＩｎとＳｎと
の二元蒸発源 （蒸発速度：２００人／分） 蒸発源５°および６°の加熱方法：電子銃加熱または抵
抗加熱 放電装置における高周波数（１３，５６ＭＨｚ）蒸着用
ロール３の直径：６０ｃｍ 搬送ローラＲ２，Ｒ３の直径：２０ｃｍ巻取ロール４の
直径：２０〜４０ｃｍ 尖り炭 第３図に示す装置を用い、ポリエチレンテレフタレート
よりなる厚さ１００μｍの二輪延伸フィルム（熱収縮率
０．４％）を用い、そのフィルム上に下記の条件に従っ
て種々の膜厚を有する非晶質導電ＨＡと結晶質導電層Ｃ
からなる二層構成の透明導電層が形成された導電性シー
トを得た。なお、蒸着膜の膜厚の測定は、膜厚が３００
Å以上の場合はクリステツブにより行い、膜厚が３００
　人より小さい場合には蒸発速度および成膜時間から計
算によって求めた。また、蒸着膜の化学的構造は、Ｘ線
回折法によって調べた。

反応用気体二〇□ （気圧６　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ） 基体フィルムＦの加熱温度：１３（ｌｃ第１の蒸発源５
・　：Ｓｎ （蒸発速度：１〜５０人／分） 第２の蒸発源６．：　ＩＴＯ（Ｓｎの割合＝２重量％、
蒸発速度：２００人／分） 蒸発源５・および６°　の加熱方法：電子銃加熱 放電装置における高周波数（１３，５６ＭＨ２）基体フ
ィルムＦの搬送速度：５０ｃｎ／分以上の条件によって
得られた各導電性フィルムについて以下の特性試験を行
った。

（１）屈曲性 屈曲性の試験は次の方法によった。すなわち、第４図に
示すように、導電性フィルムＣＦを基体フィルムＦが内
側および外側に位置するように曲率８ｆｉφでそれぞれ
１０回繰り返して屈曲させ、導電層の表面抵抗変化率を
調べた０表面抵抗変化率は、屈曲試験を行う前の表面抵
抗をＲＯ１屈曲試験を行った後の表面抵抗をＲとすると
、前者に対する後者の比（Ｒ／Ｒｏ）で表される。この
屈曲試験においては、導電性フィルムを屈曲させること
により導電層にクランクが発生してその表面抵抗が増大
することから、表面抵抗変化率を求めることにより、導
電性フィルムの曲げに対する耐久性を間接的に知ること
ができる。表面抵抗変化率は小さい方が好ましく、具体
的には以下の基準によって評価する。

拝員益夷 ０：Ｒ／Ｒｏ≦１．５ Δ：　１．５　＜　Ｒ／Ｒｏ≦３．０ ×：　Ｒ／　Ｒｏ　＞３．Ｑ 上記試験の結果を第１表に示す。

第１表 第１表から明かなように、非晶質導電層Ａの膜厚が８０
Å以下の場合には、Ｒ／Ｒｏ＜１．５であって実用上満
足すべき結果が得られたが、非晶質導電層Ａの膜厚が８
０人をこえるとＲ／Ｒｏ＞１．５となり、実用上問題を
生ずることが判明した。

（２）耐酸性および耐アルカリ性 耐酸性および耐アルカリ性の試験は次の方法によった。

耐酸性：濃度０．０５Ｎの塩酸水溶液（液温２５℃）に
前記導電性フィルムを３０分間浸漬し、表面抵抗変化率
および導電層の状態を観察した。

耐アルカリ性：濃度５重量％の水酸化カリウム水溶液（
液温２０℃）に１０分間浸漬し、表面抵抗変化率および
導電層の状態を観察した。

試験の結果は、具体的に以下の基準によって評価する。

○：Ｒ／Ｒｏ≦２．０．導電層において剥離、亀裂とも
に認められず △：Ｒｚ′Ｒｏ≦２．０．導電層において剥離発生、亀
裂認められず ｘ　：　Ｒ／Ｒｏ　＞２．０　、導電層において剥離、
亀裂ともに認められる 上記試験の結果を第２表に示す。

第２表 第２表の結果より明らかなように、導電性フィルムは、
非晶質導電層Ａの膜厚が５人より大きい場合には、十分
な耐酸性および耐アルカリ性を有するが、非晶質導電層
Ａの膜厚が５人より小さい場合には、耐酸性および耐ア
ルカリ性の点で実用上問題を生ずることが判明した。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の導電性フィルムは、導電層を薄
膜状の非晶質導電層と結晶質導電層との二層構造とした
ことにより、優れた耐酸性および耐アルカリ性を保有し
ながら、特に曲げに対する機械的強度が大きく、電気的
な断線の原因となるクランクを生じにくい導電性フィル
ムを提供することができる。本発明の導電性フィルムは
、たとえば液晶、エレクトロル梃ネソセンス、プラズマ
、強誘電体などによる各種の表示装置の透明電極などと
して信頬性の高いものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の導電性フィルムの構造を概略的に示す
断面図、第２図および第３図はそれぞれ本発明の導電性
フィルムの製造に用いることができる装置の概略を示す
説明図、第４図は屈曲特性の試験方法を示す説明図であ
る。 Ｆ・・・基体フィルム　　　Ａ・・・非晶質導電層Ｃ・
・・結晶質導電層 １・・・蒸着槽　　　Ｒ１，Ｒ２・・・搬送ローラ２・
・・フィルム供給ローラ　３・・・蒸着用ローラ４・・
・巻取ローラ　　　　５・・・第１のターゲット６・・
・第２のターゲット５′　・・・第１の蒸発源６°・・
・第２の蒸発源　　７．８・・・放電装置ｔｌ囮 り４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基体フィルム上に導電層が形成された導電性フィル
   ムにおいて、前記導電層が、非晶質導電層と結晶質導電
   層との積層体より構成されることを特徴とする導電性フ
   ィルム。 ２）非晶質導電層の厚さが５〜８０Åである特許請求の
   範囲第１項記載の導電性フィルム。 ３）導電層がインジウム、スズおよびインジウム−スズ
   合金の群から選択される少なくとも一種の金属の酸化物
   を含む特許請求の範囲第１項または第２項記載の導電性
   フィルム。