JPWO2012161095A1 - 導電膜用素材、導電膜積層体、電子機器、及びそれらの製造方法 - Google Patents

導電膜用素材、導電膜積層体、電子機器、及びそれらの製造方法 Download PDF

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Abstract

結晶性を有し、かつ厚さやシート抵抗が良好な範囲にある結晶性透明導電膜を得ることができる導電膜用素材を提供する。導電膜用素材１は、透明基材２、第１の非晶質層４、及び第２の非晶質層５を有する。ここで、第１の非晶質層４は、透明基材２上に積層され、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなる。また、第２の非晶質層５は、第１の非晶質層４上に積層され、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなり、かつスズの酸化物換算での含有量が、前記第１の非晶質層４におけるスズの酸化物換算での含有量と異なる。

Description

本発明は、導電膜用素材、導電膜積層体、電子機器、及び導電膜用素材若しくは導電膜積層体の製造方法に関する。
透明導電膜は、導電性と光学的な透明性とを有することから、透明電極、電磁波遮蔽膜、面状発熱膜、反射防止膜等として使用され、近年ではタッチパネル用電極として注目されている。タッチパネルには、抵抗膜式、静電容量結合式、光学式等、多様な方式が存在する。透明導電膜は、例えば、上下の電極が接触することでタッチ位置を特定する抵抗膜式、静電容量の変化を感知する静電容量結合方式等に用いられる。抵抗膜式に用いられる透明導電膜は、動作原理上、透明導電膜同士が機械的に接触することから、高い耐久性が求められる。また、静電容量結合方式や一部の抵抗膜式に用いられる透明導電膜は、特定のパターンとなるようにエッチングにより多数の透明電極が形成されることから、エッチング性が良好であることが求められる。
また、透明導電膜は、表示部の前面に配置されることから、高い光透過率が求められる。
耐久性や光透過率が改善された透明導電膜として、例えば、透明基材の一方の表面に、非晶質膜である第１のインジウムスズ酸化物層、結晶化膜である第２のインジウムスズ酸化物層が順に形成されたものが知られている。ここで、第１のインジウムスズ酸化物層におけるスズの含有量は、酸化物換算で５〜２０重量％、第２のインジウムスズ酸化物層におけるスズの含有量は、酸化物換算で１〜４重量％であることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
日本特開２０１０−６１９４２号公報
透明導電膜には高い耐久性が求められており、結晶性とすることで耐久性を向上できる。しかし、透明導電膜にはエッチングにより多数の透明電極が形成される場合があり、結晶性であるとエッチングによる透明電極の形成が難しくなる。例えば、透明導電膜が結晶性の場合、エッチングレートが低下するために透明電極の形成に時間がかかり、また透明電極の形状が所望の形状とならないおそれがある。
エッチングにより透明電極等を形成する観点から、まずエッチングの容易な非晶質膜を成膜し、この非晶質膜に対してエッチングを行って透明電極を形成した後、熱処理により結晶化させることが好ましい。この場合、非晶質膜には、熱処理によって容易に結晶化することが求められる。また、非晶質膜には、結晶化させたときの比抵抗が低いことも求められる。比抵抗が低い場合、膜厚が薄くてもシート抵抗を良好な範囲にできる。透明導電膜には高い透過率が求められており、膜厚を薄くすることで高い透過率が得られる。
例えば、スズを酸化物換算で１０質量％含有するインジウムスズ酸化物の場合、３質量％含有するものと比べ、結晶化させたときの比抵抗は大幅に小さくなり、シート抵抗を良好な範囲としやすい。しかし、膜厚が薄い場合、前者は後者より結晶化が難しい。また、例えばスズを酸化物換算で３質量％含有するインジウムスズ酸化物の場合、シート抵抗は膜厚の増加によって低減できるが、膜厚の増加に伴って透過率が低下する。また、膜厚が好ましい範囲にあっても、膜厚が異なる場合には、光学特性が変化し、これを用いた光学部品や機器の再調整が必要となる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、結晶性を有し、かつ厚さやシート抵抗が良好な範囲にある透明導電膜が得られる導電膜用素材の提供と、結晶性を有し、かつ厚さやシート抵抗が良好な範囲にある透明導電膜を有する導電膜積層体、及び該導電膜積層体を有する電子機器の提供を目的とする。
さらに、本発明は、上記した導電膜用素材及び導電膜積層体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の導電膜用素材は、透明基材、第１の非晶質層、及び第２の非晶質層を有する。第１の非晶質層は、透明基材上に積層され、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなる。第２の非晶質層は、第１の非晶質層上に積層され、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなり、かつスズの酸化物換算での含有量が第１の非晶質層におけるスズの酸化物換算での含有量と異なる。
本発明の導電膜積層体は、透明基材、第１の結晶性層、及び第２の結晶性層を有する。第１の結晶性層は、透明基材上に積層され、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなる。第２の結晶性層は、第１の結晶性層上に積層され、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなり、かつスズの酸化物換算での含有量が第１の結晶性層におけるスズの酸化物換算での含有量と異なる。
本発明の電子機器は、上記した本発明の導電膜積層体を有することを特徴とする。
本発明の導電膜用素材の製造方法は、第１の成膜工程及び第２の成膜工程を有する。第１の成膜工程は、透明基材上に、スズを酸化物換算で５質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなる第１のスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により第１の非晶質層を成膜する。第２の成膜工程は、第１の非晶質層の表面に直接、スズを酸化物換算で２質量％以上７質量％未満含有するインジウムスズ酸化物からなる第２のスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により第２の非晶質層を成膜する。なお、第２のスパッタリングターゲットにおけるスズの含有量（酸化物換算での含有量）は、第１のスパッタリングターゲットにおけるスズの含有量（酸化物換算での含有量）とは異なる。
本発明の導電膜積層体の製造方法は、素材製造工程及び熱処理工程を有する。素材製造工程は、上記した本発明の導電膜用素材の製造方法によって導電膜用素材を製造する。熱処理工程は、導電膜用素材を熱処理して第１の非晶質層及び第２の非晶質層を結晶化させる。
本発明の導電膜用素材によれば、所定の組成を有する第１の非晶質層及び第２の非晶質層を積層して導電膜前駆体とすることで、熱処理したときに、厚さやシート抵抗が良好な範囲にある結晶性透明導電膜を得ることができる。一方の非晶質層が、それ単独では結晶化しない場合でも、他方の非晶質層が結晶化するものである場合、それらを組み合わせてある膜厚以上にすることで両方の層が結晶化できる。
本発明の導電膜積層体によれば、所定の組成を有する第１の結晶性層及び第２の結晶性層を積層して、厚さやシート抵抗が良好な範囲の透明導電膜とすることで、耐久性や信頼性が良好なものとすることができる。
本発明の電子機器によれば、本発明の導電膜積層体を用いることで、耐久性や信頼性等を向上できる。
本発明の導電膜用素材の製造方法によれば、所定の工程を有することで、上記した本発明の導電膜用素材を容易に製造できる。また、本発明の導電膜積層体の製造方法によれば、所定の工程を有することで、上記した本発明の導電膜積層体を容易に製造できる。
本発明の導電膜用素材の一例を示す断面図である。 本発明の導電膜積層体の一例を示す断面図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の導電膜用素材の一例を示す断面図である。
導電膜用素材１は、例えば、透明基材２、下地層３、第１の非晶質層４、及び第２の非晶質層５をこの順に有する。本発明の導電膜用素材１は、透明基材２上に結晶性透明導電膜を有する導電膜積層体の製造に用いられるものであり、熱処理によって第１の非晶質層４と第２の非晶質層５とが結晶化されて結晶性透明導電膜となる。
ここで、本発明における非晶質、結晶性とは、ＨＣｌ水溶液（濃度１．５ｍｏｌ／Ｌ）に５分間浸漬する前後で、抵抗値を測定して求められる抵抗値変化率（％）（（浸漬後の抵抗値／浸漬前の抵抗値）×１００）により評価されるものであり、抵抗値変化率が２００％を超える場合は非晶質であるとし、抵抗値変化率が２００％以下の場合は結晶性であるとする。
透明基材２は、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、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、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド、ポリイミド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、これらの共重合体の無延伸又は延伸されたプラスチックフィルム等が好ましい。なお、透明基材２には、透明性の高い他のプラスチックフィルムを用いることもできる。これらの中でも、特にポリエチレンテレフタレートからなるプラスチックフィルムが好ましい。
透明基材２の一方又は両方の面には、ハードコート等のプライマー層が形成されていてもよい。また、透明基材２には、易接着処理、プラズマ処理、コロナ処理等の表面処理が施されていてもよい。透明基材２の厚さは、可撓性や耐久性等の観点から、１０〜２００μｍが好ましく、５０〜１８０μｍがより好ましい。
下地層３は、必ずしも必須ではないが、第１の非晶質層４や第２の非晶質層５の結晶化を促進するために設けることが好ましい。下地層３は、第１の非晶質層４や第２の非晶質層５の結晶化を促進できるものであればよく、例えば、金属又はその酸化物、硫化物、フッ化物等の無機化合物からなるものが好ましく、通常、酸化ケイ素又は酸化アルミニウムからなるものが好ましい。より好ましくは酸化ケイ素であり、とりわけＳｉＯｘ（ｘは１．５〜２）が好ましい。
下地層３の厚さについても、第１の非晶質層４や第２の非晶質層５の結晶化を促進できる厚さであればよく、１ｎｍ以上が好ましく、３ｎｍ以上がより好ましい。下地層３の厚さを１ｎｍ以上とすることで、第１の非晶質層４や第２の非晶質層５の結晶化を効果的に促進できる。下地層３の厚さは、５ｎｍ程度もあれば第１の非晶質層４や第２の非晶質層５の結晶化を十分に促進でき、これ以下とすることで生産性や透明性を良好にできる。
第１の非晶質層４及び第２の非晶質層５は、熱処理により結晶化されて結晶性透明導電膜となる導電膜前駆体を構成する。第１の非晶質層４、及び第２の非晶質層５は、いずれもインジウム及びスズの酸化物であるインジウムスズ酸化物からなり、インジウムスズ酸化物中、スズを酸化物換算（ＳｎＯ２、以下同様）で２質量％以上１５質量％以下含有する。インジウムスズ酸化物を構成する酸化物としては、酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムと酸化スズの複合酸化物などが挙げられる。
第１の非晶質層４及び第２の非晶質層５は、いずれも非晶質である。また、第１の非晶質層４と第２の非晶質層５とは、インジウムスズ酸化物中のスズの酸化物換算での含有量が異なる。
本発明の導電膜用素材１では、導電膜前駆体となる第１の非晶質層４と第２の非晶質層５とを非晶質とすることで、エッチング性を良好にできる。また、導電膜前駆体となる第１の非晶質層４と第２の非晶質層５とを、いずれもスズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなるものとすることで、熱処理により結晶化させて結晶性透明導電膜とでき、その厚さやシート抵抗も良好な範囲にできる。
特に、第１の非晶質層４と第２の非晶質層５とを、互いにインジウムスズ酸化物中のスズの酸化物換算での含有量が異なるものとすることで、結晶化を容易にするとともに、結晶性透明導電膜の厚さやシート抵抗を良好な範囲とすることができ、またシート抵抗の調整も容易なものとできる。
第１の非晶質層４及び第２の非晶質層５は、いずれもインジウムスズ酸化物のみからなることが好ましいが、必要に応じて、かつ本発明の趣旨に反しない限度において、インジウムスズ酸化物以外の成分を含有できる。インジウムスズ酸化物以外の成分としては、例えば、アルミニウム、ジルコニウム、ガリウム、ケイ素、タングステン、亜鉛、チタン、マグネシウム、セリウム、ゲルマニウム等の酸化物が挙げられる。
第１の非晶質層４におけるインジウムスズ酸化物以外の成分の含有量は、第１の非晶質層４の全体中、１０質量％以下であり、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましく、１質量％以下が特に好ましい。同様に、第２の非晶質層５におけるインジウムスズ酸化物以外の成分の含有量は、第２の非晶質層５の全体中、１０質量％以下であり、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましく、１質量％以下が特に好ましい。
第１の非晶質層４におけるインジウムスズ酸化物中のスズの酸化物換算での含有量、及び第２の非晶質層５におけるインジウムスズ酸化物中のスズの酸化物換算での含有量は、いずれが多くてもよい。以下では、インジウムスズ酸化物中のスズの酸化物換算での含有量のことを、単にスズの含有量と記す。
第１の非晶質層４におけるスズの含有量を第２の非晶質層５におけるスズの含有量よりも多くする場合、第１の非晶質層４におけるスズの含有量は５質量％以上１５質量％以下が好ましく、第２の非晶質層５におけるスズの含有量は２質量％以上７質量％未満が好ましい。このような含有量の配分とすることで、より結晶化を促進でき、厚さやシート抵抗を良好な範囲とできる。第１の非晶質層４におけるスズの含有量は７質量％以上１３質量％以下がより好ましく、第２の非晶質層５におけるスズの含有量は２質量％以上５質量％以下がより好ましい。
一方、第１の非晶質層４におけるスズの含有量よりも第２の非晶質層５におけるスズの含有量を多くする場合、第１の非晶質層４におけるスズの含有量は２質量％以上７質量％未満が好ましく、第２の非晶質層５におけるスズの含有量は５質量％以上１５質量％以下が好ましい。このような含有量とすることで、より結晶化を促進でき、厚さやシート抵抗を良好な範囲とできる。第１の非晶質層４におけるスズの含有量は２質量％以上５質量％以下がより好ましく、第２の非晶質層５におけるスズの含有量は７質量％以上１３質量％以下がより好ましい。
なお、第１の非晶質層４におけるスズの含有量、第２の非晶質層５におけるスズの含有量はいずれが多くてもよいが、第１の非晶質層４や第２の非晶質層５を結晶化させるときの厚さの自由度が大きく、すなわちより広い厚さの範囲で結晶化でき、結晶性透明導電膜のシート抵抗の調整も容易であることから、前者、すなわち第１の非晶質層４におけるスズの含有量を第２の非晶質層５におけるスズの含有量よりも多くすることが好ましい。
第１の非晶質層４及び第２の非晶質層５のうち、スズの酸化物換算での含有量が多い方の層の厚さをａ［ｎｍ］、スズの酸化物換算での含有量が少ない方の層の厚さをｂ［ｎｍ］としたとき、これらの合計した厚さａ＋ｂは、１５≦ａ＋ｂ≦５０が好ましく、１８≦ａ＋ｂ≦３０がより好ましい。厚さａ＋ｂを上記範囲内とすることで、第１の非晶質層４及び第２の非晶質層５を結晶化させやすくなり、結晶性透明導電膜の厚さとシート抵抗との関係を良好にできる。なお、第１の非晶質層４の厚さａは、６ｎｍ以上が好ましく、８ｎｍ以上がより好ましい。
また、厚さａ、ｂは、ｂ≧１２−ａ／２を満たすことが好ましい。上記関係を満たすことで、第１の非晶質層４及び第２の非晶質層５がより結晶化しやすくなり、結晶性透明導電膜の厚さとシート抵抗との関係を良好にできる。
導電膜用素材１は、熱処理により第１の非晶質層４及び第２の非晶質層５を結晶化させることで、結晶性透明導電膜を有する導電膜積層体とすることができる。熱処理は、例えば、大気中、１００〜１７０℃、好ましくは１２５〜１５０℃で５〜１８０分間、好ましくは１０〜６０分間行うことが好ましい。熱処理温度を１００℃以上、また熱処理時間を３０分以上とすることで、第１の非晶質層４及び第２の非晶質層５を効果的に結晶化できる。また、熱処理温度は１７０℃、また熱処理時間は１８０分とすることで十分に結晶化でき、これ以下とすることで第１の非晶質層４や第２の非晶質層５以外の透明基材２等の損傷を抑制でき、また生産性も向上できる。
図２は、導電膜用素材１を熱処理して得られる導電膜積層体１１の一例を示す断面図である。導電膜積層体１１は、例えば、透明基材２、下地層３、第１の結晶性層１２、第２の結晶性層１３を順に有する。第１の結晶性層１２は、第１の非晶質層４が結晶化されたものであり、第２の結晶性層１３は、第２の非晶質層５が結晶化されたものである。
結晶性透明導電膜は、第１の結晶性層１２及び第２の結晶性層１３により構成される。なお、図示しないが、結晶性透明導電膜は、必ずしも第１の結晶性層１２と第２の結晶性層１３との２層のみからなるものに限定されず、例えば、第１の結晶性層１２と第２の結晶性層１３との間に、これらの中間的な組成を有する結晶性層を有してもよい。また、結晶性透明導電膜を構成する第１の結晶性層１２及び第２の結晶性層１３には、エッチングにより多数の透明電極等が形成されていてもよい。
第１の結晶性層１２と第２の結晶性層１３とは、いずれもインジウム及びスズの酸化物であるインジウムスズ酸化物からなり、インジウムスズ酸化物中、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有する。また、第１の結晶性層１２及び第２の結晶性層１３は、いずれも結晶性である。さらに、第１の結晶性層１２と第２の結晶性層１３とは、インジウムスズ酸化物中のスズの酸化物換算での含有量が異なる。なお、インジウムスズ酸化物は酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）の結晶構造を持ち、インジウムのサイトにスズが置換していることが好ましい。
このような導電膜積層体１１によれば、第１の結晶性層１２及び第２の結晶性層１３を結晶性とすることで耐久性を良好にできる。また、第１の結晶性層１２と第２の結晶性層１３とを、いずれもスズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなるものとし、かつ互いにスズの含有量が異なるものとすることで、厚さやシート抵抗を良好な範囲にできる。
第１の結晶性層１２と第２の結晶性層１３とにおけるスズの含有量や厚さの関係は、例えば、第１の非晶質層４と第２の非晶質層５とにおけるスズの含有量や厚さの関係と同様とすることできる。第１の結晶性層１２及び第２の結晶性層１３を有する結晶性透明導電膜の比抵抗は、４．０×１０−４Ω・ｃｍ以下が好ましく、３．５×１０−４Ω・ｃｍ以下がより好ましく、３．０×１０−４Ω・ｃｍ以下が特に好ましい。また、この結晶性透明導電膜のシート抵抗値は５０〜５００Ω／□が好ましく、７０〜２００Ω／□がより好ましい。
導電膜積層体１１は、電子機器に好適に用いられ、特に表示部とこの表示部の前面に配置されるタッチパネルとを有する電子機器に好適に用いられる。特に、導電膜積層体１１は、タッチパネルにおける透明電極を有する基板として用いられる。導電膜積層体１１が適用されるタッチパネルとしては、上下の電極が接触することでタッチ位置を特定する抵抗膜式、静電容量の変化を感知する静電容量結合方式が挙げられる。
次に、導電膜用素材１の製造方法について説明する。
導電膜用素材１は、透明基材２上に、必要に応じて下地層３を形成した後、第１の非晶質層４、及び第２の非晶質層５をこの順に形成することにより製造できる。成膜方法は、必ずしも限定されず、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法を適用でき、特にスパッタリング法が好ましい。
第１の非晶質層４は、例えば、インジウムスズ酸化物からなる第１のスパッタリングターゲットを用い、スパッタリング法により成膜する。第１のスパッタリングターゲットは、インジウムスズ酸化物中、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有することが好ましい。第１のスパッタリングターゲットにおけるインジウムスズ酸化物は、酸化スズ（ＳｎＯ２）と酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）とを混合し焼結された焼結体からなることが好ましい。
第２の非晶質層５は、例えば、インジウムスズ酸化物からなる第２のスパッタリングターゲットを用い、スパッタリング法により成膜する。第２のスパッタリングターゲットは、インジウムスズ酸化物中、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有することが好ましい。また、第２のスパッタリングターゲットにおけるインジウムスズ酸化物は、酸化スズ（ＳｎＯ２）と酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）を混合し焼結された焼結体からなることが好ましい。なお、第２のスパリングターゲットにおけるスズの含有量（酸化物換算での含有量）は第１のスパッタリングターゲットにおけるスズの含有量（酸化物換算での含有量）とは異なる。
第１のスパッタリングターゲットにおけるインジウムスズ酸化物中のスズの酸化物換算での含有量、第２のスパッタリングターゲットにおけるインジウムスズ酸化物中のスズの酸化物換算での含有量は、いずれが多くてもよい。第１のスパッタリングターゲット及び第２のスパッタリングターゲットにおけるスズの含有量は、所望とする第１の非晶質層４及び第２の非晶質層５に合わせて適宜選択できる。
第１のスパッタリングターゲットにおけるスズの含有量を多くする場合、第１のスパッタリングターゲットにおけるスズの含有量は５質量％以上１５質量％以下が好ましく、第２のスパッタリングターゲットにおけるスズの含有量は２質量％以上７質量％未満が好ましい。第１のスパッタリングターゲットにおけるスズの酸化物換算での含有量は７質量％以上１３質量％以下がより好ましく、第２のスパッタリングターゲットにおけるスズの酸化物換算での含有量は２質量％以上５質量％以下がより好ましい。
一方、第２のスパッタリングターゲットにおけるスズの酸化物換算での含有量を多くする場合、第１のスパッタリングターゲットにおけるスズの酸化物換算での含有量は２質量％以上７質量％未満が好ましく、第２のスパッタリングターゲットにおけるスズの酸化物換算での含有量は５質量％以上１５質量％以下が好ましい。第１のスパッタリングターゲットにおけるスズの酸化物換算での含有量は２質量％以上５質量％以下がより好ましく、第２のスパッタリングターゲットにおけるスズの酸化物換算での含有量は７質量％以上１３質量％以下がより好ましい。
第１の非晶質層４、及び第２の非晶質層５の成膜は、例えば、アルゴンガスに０．５〜１０体積％、好ましくは０．８〜６体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながらスパッタを行うことが好ましい。このような混合ガスを導入しながらスパッタを行うことで、非晶質であって、かつ熱処理したときの結晶化が容易で、結晶化させたときにシート抵抗が良好な範囲にあるものを成膜できる。
導電膜積層体１１は、既に説明したように、導電膜用素材１を熱処理して第１の非晶質層４と第２の非晶質層５とを結晶化させて製造できる。熱処理は、例えば、大気中、上記した温度、時間の範囲で行うことが好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定して解釈されない。
例１〜５が実施例であり、例６、７が比較例である。また、例１〜７における厚さは、光学特性あるいはスパッタ成膜レートとスパッタ時間から求めた値であり、実際に測定した厚さではない。
（例１）
透明基材である厚さ１００μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に、下地層として厚さ３２オングストロームのＳｉＯ２膜を形成した。ＳｉＯ２膜は、ボロンドープポリシリコンターゲットを用い、アルゴンガスに２８体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しつつ、０．２Ｐａの圧力でＡＣマグネトロンスパッタを行って形成した。なお、ＳｉＯ２膜の厚さの調整は、電力密度とスパッタ時間とを調整して行った。
このＳｉＯ２膜が形成されたＰＥＴフィルムのＳｉＯ２膜上に、インジウムスズ酸化物からなるターゲットＡ（以下、ＩＴＯターゲットＡと記す）を用い、アルゴンガスに１．４体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しつつ、０．２５Ｐａの圧力でＤＣマグネトロンスパッタを行って、厚さ１５１オングストロームの第１の非晶質層を形成した（第１の成膜工程）。
なお、ＩＴＯターゲットＡは、１０質量％の酸化スズ（ＳｎＯ２）と９０質量％の酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）とを混合し焼結させた焼結体からなる。また、第１の非晶質層の厚さの調整は、電力密度とスパッタ時間とを調整して行った。なお、第１の非晶質層におけるスズの含有量（酸化物換算での含有量）は、およそ１０質量％と推定される。
さらに、第１の非晶質層上に、インジウムスズ酸化物からなるターゲットＢ（以下、ＩＴＯターゲットＢと記す）を用い、アルゴンガスに１．４体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しつつ、０．２５Ｐａの圧力でＤＣマグネトロンスパッタを行って、厚さ４７オングストロームの第２の非晶質層を形成し（第２の成膜工程）、導電膜用素材を製造した（素材製造工程）。
なお、ＩＴＯターゲットＢは、３質量％の酸化スズ（ＳｎＯ２）と９７質量％の酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）とを混合し焼結させた焼結体からなる。また、第２の非晶質層の厚さの調整は、電力密度とスパッタ時間とを調整して行った。
得られた導電膜用素材に対して、大気中で１５０℃、１００分間の熱処理を行って導電膜積層体を製造した（熱処理工程）。
（例２）
ＳｉＯ２膜の厚さを５３オングストローム、第１の非晶質層の厚さを９６オングストローム、第２の非晶質層の厚さを９９オングストロームにそれぞれ変更した以外は、例１と同様にして導電膜用素材を製造し、熱処理を行って導電膜積層体を製造した。
（例３）
ＳｉＯ２膜の厚さを７１オングストローム、第１の非晶質層の厚さを１３１オングストローム、第２の非晶質層の厚さを１３４オングストロームにそれぞれ変更した以外は、例１と同様にして導電膜用素材を製造し、熱処理を行って導電膜積層体を製造した。
（例４）
ＳｉＯ２膜の厚さを７０オングストロームに変更した以外は、実施例１と同様にしてＳｉＯ２膜が形成されたＰＥＴフィルムを製造した。このＳｉＯ２膜が形成されたＰＥＴフィルムのＳｉＯ２膜上に、ＩＴＯターゲットＢを用い、アルゴンガスに１．４体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しつつ、０．２５Ｐａの圧力でＤＣマグネトロンスパッタを行って、厚さ１３４オングストロームの第１の非晶質層を形成した（第１の成膜工程）。なお、第１の非晶質層の厚さの調整は、電力密度とスパッタ時間とを調整して行った。
さらに、第１の非晶質層上に、ターゲットＡを用い、アルゴンガスに１．４体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しつつ、０．２５Ｐａの圧力でＤＣマグネトロンスパッタを行って、厚さ１３１オングストロームの第２の非晶質層を形成し（第２の成膜工程）、導電膜用素材を製造した（素材製造工程）。なお、第２の非晶質層の厚さの調整は、電力密度とスパッタ時間とを調整して行った。
得られた導電膜用素材に対して、大気中で１５０℃、１００分間の熱処理を行って導電膜積層体を製造した（熱処理工程）。
（例５）
ＳｉＯ２膜の厚さを３１オングストロームに変更した以外は、実施例１と同様にしてＳｉＯ２膜が形成されたＰＥＴフィルムを製造した。このＳｉＯ２膜が形成されたＰＥＴフィルムのＳｉＯ２膜上に、ＩＴＯターゲットＡを用い、アルゴンガスに１．４体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しつつ、０．２５Ｐａの圧力でＤＣマグネトロンスパッタを行って、厚さ８６オングストロームの第１の非晶質層を形成した（第１の成膜工程）。なお、第１の非晶質層の厚さの調整は、電力密度とスパッタ時間とを調整して行った。
さらに、第１の非晶質層上に、ターゲットＣを用い、アルゴンガスに１．７体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しつつ、０．２５Ｐａの圧力でＤＣマグネトロンスパッタを行って、厚さ９６オングストロームの第２の非晶質層を形成し（第２の成膜工程）、導電膜用素材を製造した（素材製造工程）。なお、ＩＴＯターゲットＣは、５質量％の酸化スズ（ＳｎＯ２）と９５質量％の酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）とを混合し、焼結させた焼結体からなる。第２の非晶質層の厚さの調整は、電力密度とスパッタ時間とを調整して行った。
得られた導電膜用素材に対しては、例１と同様にして熱処理を行って導電膜積層体を製造した。
（例６）
ＳｉＯ２膜の厚さを５２オングストロームに変更した以外は、実施例１と同様にしてＳｉＯ２膜が形成されたＰＥＴフィルムを製造した。このＳｉＯ２膜が形成されたＰＥＴフィルムのＳｉＯ２膜上に、ＩＴＯターゲットＡを用い、アルゴンガスに１．４体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しつつ、０．２５Ｐａの圧力でＤＣマグネトロンスパッタを行って、厚さ１９５オングストロームの非晶質膜を形成して比較用素材とした。また、非晶質膜の厚さの調整は、電力密度とスパッタ時間とを調整して行った。その後、大気中で１５０℃、１００分間の熱処理を行って比較用の積層体を製造した。
（例７）
ＳｉＯ２膜の厚さを５１オングストロームとし、ＩＴＯターゲットＢを用い、非晶質膜の厚さを１８６オングストロームに変更した以外は、例６と同様にして比較用素材、比較用の積層体を製造した。
次に、例１〜７の素材、積層体について以下の評価を行った。結果を表１に示す。
なお、表中、「１０ＩＴＯ」はスズを酸化物換算で１０質量％含有するもの、「３ＩＴＯ」はスズを酸化物換算で３質量％含有するもの、「５ＩＴＯ」はスズを酸化物換算で５質量％含有するものを示す。
（結晶性）
積層体をＨＣｌ水溶液（濃度１．５ｍｏｌ／Ｌ）に５分間浸漬する前後で抵抗値を測定し、抵抗値変化率（％）（（浸漬後の抵抗値／浸漬前の抵抗値）×１００）を求めた。なお、既に説明したように、抵抗値変化率は、結晶性の指標となるものであり、抵抗値変化率が２００％以下のものが結晶性を有する。
（比抵抗）
素材、積層体のそれぞれについて、１００ｍｍ×１００ｍｍのサイズに切断し、Ｌｏｒｅｓｔｅｒ（三菱化学社製、商品名）を用いて四探針法により透明導電膜のシート抵抗値を測定した。このシート抵抗値を用いて、下記式（１）により透明導電膜の比抵抗を求めた。ここで、式（１）における透明導電膜の厚さは、例１〜５の素材及び積層体では、第１の非晶質層及び第２の非晶質層を合計した厚さとし、例６、７の素材及び積層体では、非晶質膜の厚さとした。
比抵抗［Ω・ｃｍ］＝シート抵抗値［Ω／□］×厚さ［Å］÷１０８ ……（１）
Figure 2012161095
例１〜５の素材によれば、熱処理によって、結晶性を有し、かつ比抵抗の低い透明導電膜を有する積層体が得られることがわかる。一方、例６の素材によれば、結晶性の透明導電膜を有する積層体を得ることができない。また、例７の素材によれば、結晶性を有するものを得られるが、比抵抗の低い透明導電膜を有する積層体は得られない。また、例１〜４においては、結晶化しやすい３ＩＴＯと組み合わせることにより、透明導電膜が結晶化しているため、熱処理後は透明導電膜の比抵抗を低くできる。
本発明の導電膜用素材を熱処理して得られる、結晶性を有し、厚さやシート抵抗が良好な値を有する透明導電膜からなる導電膜積層体は、産業上、タッチパネルなどの電子機器に利用することが可能である。
なお、２０１１年５月２０日に出願された日本特許出願２０１１−１１３４８０号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
１…導電膜用素材、２…透明基材、３…下地層、４…第１の非晶質層、５…第２の非晶質層、１１…導電膜積層体、１２…第１の結晶性層、１３…第２の結晶性層

Claims (13)

  1. 透明基材と、
    前記透明基材上に積層され、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなる第１の非晶質層と、
    前記第１の非晶質層上に積層され、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなり、かつスズの酸化物換算での含有量が前記第１の非晶質層におけるスズの酸化物換算での含有量と異なる第２の非晶質層と、
    を有することを特徴とする導電膜用素材。
  2. 前記第１の非晶質層及び前記第２の非晶質層のうち、スズの酸化物換算での含有量が多い方の層におけるスズの酸化物換算での含有量が５質量％以上１５質量％以下であり、スズの酸化物換算での含有量が少ない方の層におけるスズの酸化物換算での含有量が２質量％以上７質量％未満であることを特徴とする請求項１に記載の導電膜用素材。
  3. 前記第１の非晶質層及び前記第２の非晶質層のうち、スズの酸化物換算での含有量が多い方の層の厚さをａ［ｎｍ］、スズの酸化物換算での含有量が少ない方の層の厚さをｂ［ｎｍ］としたとき、これらの合計した厚さａ＋ｂは、１５≦ａ＋ｂ≦５０を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の導電膜用素材。
  4. 前記第１の非晶質層及び前記第２の非晶質層のうち、スズの酸化物換算での含有量が多い方の層の厚さをａ［ｎｍ］、スズの酸化物換算での含有量が少ない方の層の厚さをｂ［ｎｍ］としたとき、ｂ≧１２−ａ／２を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導電膜用素材。
  5. 前記第１の非晶質層におけるスズの酸化物換算での含有量は、前記第２の非晶質層におけるスズの酸化物換算での含有量よりも多いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導電膜用素材。
  6. 前記透明基材と前記第１の非晶質層との間にケイ素酸化物層を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の導電膜用素材。
  7. 前記第１の非晶質層及び前記第２の非晶質層は、熱処理により結晶化されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の導電膜用素材。
  8. 前記透明基材が、ポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の導電膜用素材。
  9. 透明基材と、
    前記透明基材上に積層され、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなる第１の結晶性層と、
    前記第１の結晶性層上に積層され、スズを酸化物換算で２質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなり、かつスズの酸化物換算での含有量が前記第１の結晶性層におけるスズの酸化物換算での含有量と異なる第２の結晶性層と、
    を有することを特徴とする導電膜積層体。
  10. 請求項９に記載の導電膜積層体を有することを特徴とする電子機器。
  11. 透明基材上に、スズを酸化物換算で５質量％以上１５質量％以下含有するインジウムスズ酸化物からなる第１のスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により第１の非晶質層を成膜する第１の成膜工程と、
    前記第１の非晶質層の表面に直接、スズを酸化物換算で２質量％以上７質量％未満含有するインジウムスズ酸化物からなる第２のスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法により第２の非晶質層を成膜する第２の成膜工程と、
    を有することを特徴とする導電膜用素材の製造方法。
    但し、第２のスパッタリングターゲットにおけるスズの含有量（酸化物換算での含有量）は、第１のスパッタリングターゲットにおけるスズの含有量（酸化物換算での含有量）とは異なる。
  12. 請求項１１に記載の製造方法によって導電膜用素材を製造する素材製造工程と、
    前記導電膜用素材を熱処理して前記第１の非晶質層及び前記第２の非晶質層を結晶化させる熱処理工程と、
    を有することを特徴とする導電膜積層体の製造方法。
  13. 前記熱処理工程が、温度１００〜１７０℃で３０〜１８０分間で行なうことを特徴とする、請求項１２に記載の導電膜積層体の製造方法。
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