JPWO2013183564A1 - 透明導電性フィルム - Google Patents
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Abstract
透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供する。
本実施形態に係る透明導電性フィルム1は、フィルム基材2と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層3とを備えている。この多結晶層3は、厚みが10nm〜30nmであり、結晶粒径の平均値が180nm〜270nmであり、かつキャリア密度が6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下である。
本実施形態に係る透明導電性フィルム1は、フィルム基材2と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層3とを備えている。この多結晶層3は、厚みが10nm〜30nmであり、結晶粒径の平均値が180nm〜270nmであり、かつキャリア密度が6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下である。
Description
本発明は、指やスタイラスペン等の接触によって情報を入力することが可能な入力表示装置等に適用される透明導電性フィルムに関する。
従来、フィルム基材上にインジウムスズ酸化物の多結晶層が形成された透明導電性フィルムが知られている(特許文献1)。このような透明導電性フィルムは、比抵抗(体積抵抗率ともいう)が低く、優れた電気伝導性を示す。
しかしながら、近年、広く利用されているスマートフォン(smart phone)やスレートPC(slate PC)等には、より優れた特性を有する透明導電性フィルムが要求されている。特に、これらの用途において、従来の透明導電性フィルムは、依然として、比抵抗が大きいという課題がある。
本発明の目的は、透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る透明導電性フィルムは、フィルム基材と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層とを有する透明導電性フィルムであって、前記多結晶層は、厚みが10nm〜30nmであり、結晶粒径の平均値が180nm〜270nmであり、かつキャリア密度が6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下であることを特徴とする。
また、前記多結晶層のホール移動度が、21cm2/V・sec〜30cm2/V・secである。
また、前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、6重量%を超え15重量%である。
さらに、前記フィルム基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン又はポリカーボネートからなるのが好ましい。
本発明によれば、多結晶層の厚みが10nm〜30nmであり、該多結晶層の結晶粒径の平均値が180nm〜270nmであり、かつキャリア密度が6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下である。すなわち、不純物の混在によって生じうる結晶粒径の減少が抑制されることで、ホール移動度の低下を十分に抑制することができ、加えて、良好な透過率を実現することが可能となる。したがって、透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供することができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る透明導電性フィルム1は、フィルム基材2と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層3とを備えている。この多結晶層3は、厚みが10nm〜30nmであり、結晶粒径の平均値が180nm〜270nmであり、かつキャリア密度が6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下である。
このような透明導電性フィルムは、結晶粒径が大きいために、上記電子が多結晶層中を移動できる電子の量が多くなるため、比抵抗が格段に小さくなる。さらに、多結晶層の厚みが薄いため、透過率が高い。
フィルム基材2は、透明性と耐熱性の双方に優れるものが好ましく用いられる。上記フィルム基材の厚みは、品質に優れる透明導電性フィルムを製造する上で、好ましくは10μm〜50μmである。
上記フィルム基材を形成する材料としては、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン又はポリカーボネートである。上記フィルム基材は、その表面に、インジウムスズ酸化物の多結晶層とフィルム基材との密着性を高めるための易接着層(anchor coating layer)、フィルム基材の反射率を調整するための屈折率調整層(index−matching layer)、又はフィルム基材の耐擦傷性を高めるためのハードコート層(hard coating layer)を有していてもよい。
多結晶層3は、代表的には、フィルム基材の表面にインジウムスズ酸化物の非晶質層をスパッタ法により形成し、該非晶質層を加熱処理することにより得ることができる。
上記スパッタ法は、低圧気体中で発生させたプラズマ中の陽イオンを、負電極であるターゲット材に衝突させることにより、上記ターゲット材表面から飛散した物質を基板に付着させる方法である。
この多結晶層3の結晶粒径の平均値は、180nm〜270nmであり、好ましくは190nm〜250nmである。上記多結晶層は、このようなサイズの結晶粒(grain)を有することによって、該多結晶層中の電子が移動しやすくなり、比抵抗が小さくなる。この場合の多結晶層のホール移動度は、21cm2/V・sec〜30cm2/V・secであり、好ましくは24cm2/V・sec〜28cm2/V・secである。
上記サイズの結晶粒は、インジウムスズ酸化物の非晶質層中に取り込まれる不純物が極力少なくなるように該非晶質層を成膜し、その後、該非晶質層を加熱処理することにより得ることができる。なお、上記非晶質層に取り込まれる不純物の量を減らす方法としては、具体的には、例えば、インジウムスズ酸化物の非晶質層を成膜するスパッタ装置の真空度を、5×10−5Pa以下となるように減圧して、フィルム基材中の揮発成分(水分や有機ガス)を除去する方法が挙げられる。
上記多結晶層のキャリア密度は、6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下であり、好ましくは6.5×1020個/cm3〜8×1020個/cm3である。このような多結晶層は、該多結晶層中を移動できる電子の量が多くなるため、比抵抗が小さくなる。
このようなキャリア密度を示す多結晶層は、インジウムスズ酸化物の非晶質層におけるスズ原子の量を、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、6重量%を超え15重量%以下となるように、好ましくは7重量%〜12重量%となるように調整し、かつ該非晶質層を、結晶粒が大きく成長するように加熱処理することにより得ることができる。
上記サイズの結晶粒径およびキャリア密度の条件を満たす多結晶層の比抵抗は、4.0×10−4Ω・cm未満であり、好ましくは3.0×10−4Ω・cm〜3.8×10−4Ω・cmである。
本実施形態によれば、多結晶層の厚みが10nm〜30nmであり、該多結晶層の結晶粒径の平均値が180nm〜270nmであり、かつキャリア密度が6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下である。すなわち、不純物の混入によって生じうる結晶粒径の減少が抑制されることで、ホール移動度の低下を十分に抑制することができ、加えて、良好な透過率を実現することが可能となる。したがって、透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供することができる。
次に、本発明の実施例を説明する。
先ず、厚み23μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなるフィルム基材をスパッタ装置に入れ、該スパッタ装置の真空度が5×10−5Paとなるように減圧して、該スパッタ装置内並びにフィルム基材中の水分及び有機ガスを除去した。その後、上記スパッタ装置内に、アルゴンガス98体積%と酸素ガス2体積%の混合ガスを導入して、フィルム基材の一方の側に、非晶質層におけるスズ原子の量がインジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して10重量%となるように、厚み25nmのインジウムスズ酸化物の非晶質層を形成した。
そして、インジウムスズ酸化物の非晶質層が形成されたフィルム基材をスパッタ装置から取り出し、140℃の加熱オーブンで90分間、該非晶質層を加熱処理することにより結晶化させて、結晶粒径の平均値が207nmの多結晶層を得た。
次に、上記実施例1の透明導電性フィルムを、以下の方法にて測定・評価した。
(1)結晶粒径の平均値
多結晶層の表面を、透過型電子顕微鏡(日立製作所製 製品名「H−7650」)により、直接倍率100,000倍で観察し、加速電圧10kVにて写真撮影を行った。この写真に画像解析処理を施し、結晶粒界の識別を行った。この画像解析処理後の画像を図2に示す。そして、本識別の結果に基づき、各結晶粒の形状において最も長い径を粒径(nm)として、その平均値を求めた。
多結晶層の表面を、透過型電子顕微鏡(日立製作所製 製品名「H−7650」)により、直接倍率100,000倍で観察し、加速電圧10kVにて写真撮影を行った。この写真に画像解析処理を施し、結晶粒界の識別を行った。この画像解析処理後の画像を図2に示す。そして、本識別の結果に基づき、各結晶粒の形状において最も長い径を粒径(nm)として、その平均値を求めた。
(2)キャリア密度およびホール移動度
多結晶層のキャリア密度およびホール密度を、ホール効果測定システム(BIO−RAD社製 製品名「HL5500PC」)を用いて測定した。
多結晶層のキャリア密度およびホール密度を、ホール効果測定システム(BIO−RAD社製 製品名「HL5500PC」)を用いて測定した。
(3)比抵抗
多結晶層の比抵抗を、4端子法で求めた表面抵抗値に、該多結晶層の厚みを乗じて求めた。
多結晶層の比抵抗を、4端子法で求めた表面抵抗値に、該多結晶層の厚みを乗じて求めた。
(4)加熱処理後の結晶性
透過型電子顕微鏡(日立製作所製 製品名「H−7650」)にて、結晶粒の有無を観察した。
透過型電子顕微鏡(日立製作所製 製品名「H−7650」)にて、結晶粒の有無を観察した。
本発明に係る透明導電性フィルムは、特に制限はないが、好ましくは、スマートフォンやスレートPCに使用される。
1 透明導電性フィルム
2 フィルム基材
3 多結晶層
2 フィルム基材
3 多結晶層
上記目的を達成するために、本発明に係る透明導電性フィルムは、フィルム基材と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層とを有する透明導電性フィルムであって、前記多結晶層は、厚みが10nm〜30nmであり、結晶粒径の平均値が180nm〜270nmであり、かつキャリア密度が6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下であり、前記多結晶層のホール移動度が、21cm 2 /V・sec〜30cm 2 /V・secであり、前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、6重量%を超え15重量%以下であることを特徴とする。
さらに、前記フィルム基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン又はポリカーボネートからなるのが好ましい。
また、前記多結晶層は、スパッタ法により形成されたインジウムスズ酸化物の非結晶層を加熱処理することにより得られる。
前記多結晶層の結晶粒径の平均値は、190nm〜250nmであるのが好ましい。
また、前記多結晶層のキャリア密度は、6.5×10 20 個/cm 3 〜8×10 20 個/cm 3 であるのが好ましい。
また、前記多結晶層のホール移動度は、24cm 2 /V・sec〜28cm 2 /V・secであるのが好ましい。
また、前記多結晶層は、スパッタ法により形成されたインジウムスズ酸化物の非結晶層を加熱処理することにより得られる。
前記多結晶層の結晶粒径の平均値は、190nm〜250nmであるのが好ましい。
また、前記多結晶層のキャリア密度は、6.5×10 20 個/cm 3 〜8×10 20 個/cm 3 であるのが好ましい。
また、前記多結晶層のホール移動度は、24cm 2 /V・sec〜28cm 2 /V・secであるのが好ましい。
本発明によれば、多結晶層の厚みが10nm〜30nmであり、該多結晶層の結晶粒径の平均値が180nm〜270nmであり、かつキャリア密度が6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下であり、前記多結晶層のホール移動度が、21cm 2 /V・sec〜30cm 2 /V・secであり、前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、6重量%を超え15重量%以下である。すなわち、不純物の混在によって生じうる結晶粒径の減少が抑制されることで、ホール移動度の低下を十分に抑制することができ、加えて、良好な透過率を実現することが可能となる。したがって、透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供することができる。
上記目的を達成するために、本発明に係る透明導電性フィルムは、フィルム基材と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層とを有する透明導電性フィルムであって、前記多結晶層は、厚みが10nm〜30nmであり、結晶粒径の平均値が180nm〜270nmであり、かつキャリア密度が6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下であり、前記多結晶層のホール移動度が、21cm2/V・sec〜30cm2/V・secであり、前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、7重量%以上15重量%以下であることを特徴とする。
本発明によれば、多結晶層の厚みが10nm〜30nmであり、該多結晶層の結晶粒径の平均値が180nm〜270nmであり、かつキャリア密度が6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下であり、前記多結晶層のホール移動度が、21cm2/V・sec〜30cm2/V・secであり、前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、7重量%以上15重量%以下である。すなわち、不純物の混在によって生じうる結晶粒径の減少が抑制されることで、ホール移動度の低下を十分に抑制することができ、加えて、良好な透過率を実現することが可能となる。したがって、透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供することができる。
Claims (4)
- フィルム基材と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層とを有する透明導電性フィルムであって、
前記多結晶層は、厚みが10nm〜30nmであり、結晶粒径の平均値が180nm〜270nmであり、かつキャリア密度が6×1020個/cm3を超え9×1020個/cm3以下であることを特徴とする透明導電性フィルム。 - 前記多結晶層のホール移動度が、21cm2/V・sec〜30cm2/V・secであることを特徴とする、請求項1記載の透明導電性フィルム。
- 前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、6重量%を超え15重量%以下であることを特徴とする、請求項1又は2記載の透明導電性フィルム。
- 前記フィルム基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン又はポリカーボネートからなることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
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