JPWO2014034575A1 - 透明電極付き基板の製造方法、および透明電極付き基板 - Google Patents
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Abstract
Description
S(L/秒)=1.688×Q(sccm)/P(Pa) (式1)
チャンバーを実効排気速度S(L/秒)で排気しているところに、流量Q(sccm)でガスを導入する場合、圧力Pが一定の定常状態では、チャンバー内へ流入する気体分子の数と、チャンバー外へ排気される気体分子の数が等しい。ここで、分子数は、理想気体の状態方程式:PV=nRTにより、圧力と体積を用いて表すことができる。したがって、定常状態では、チャンバーへ流入するガスの圧力と、単位時間当たりのガス流量との積が、排気されるガスの圧力と単位時間当たりの排気速度との積に等しくなる。チャンバーから排気されるガスの圧力は、チャンバー内の圧力に等しいから、チャンバー内圧力をP、ガス供給装置内の圧力をP’と置くと、PS=P’Qという関係が成立する。ここで、ガス流量Qの単位sccmは、1気圧における体積で定義されているので、P’=1atm(=101325Pa)である。
S(L/秒)=Q(atm・cc/分)/P(Pa)
となり、この式の単位を、1(分)=60(秒)、1(atm)=101325Paで換算して、左辺と右辺の係数を整理すると、
S(L/秒)=1.688×Q(sccm)/P(Pa) (式1)
の関係が得られる。
透明フィルム基板1を構成する透明フィルム基材11としては、可視光領域で無色透明なものが用いられる。汎用的な透明フィルムの軟化温度は、一般に200℃以下である。透明ポリイミド等は、200℃以上の高い軟化温度を有するが、非常に高価である。そのため、透明フィルム基材の材料としては、軟化点が50〜200℃の範囲内のものが用いられ、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリブチレンテレフテレート(PBT)やポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂やシクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。中でもポリエチレンレフタレートやシクロオレフィン系樹脂等が好ましく用いられる。
<透明電極層の製膜>
透明フィルム基板1上には、スパッタ法により、酸化インジウム錫(ITO)からなる透明電極層2が形成される。透明電極層は、巻取式スパッタ製膜装置を用いて製膜されることが好ましい。巻取式スパッタは、透明フィルム上に透明電極層をロール・トゥ・ロール方式により生産性高く製膜することが可能である。巻取式スパッタ製膜装置を用いる場合、透明フィルム基材11上への無機絶縁層12の製膜と透明電極層2の製膜とを連続して行うこともできる。
S(L/秒)=1.688×Q(sccm)/P(Pa) (式1)
により求められる実効排気速度Sが、1200〜5000L/秒であることが好ましい。
透明フィルム基板1上に形成された透明電極層2は、低抵抗化のために、結晶化されることが好ましい。例えば、透明フィルム基板1とともにその上に形成された透明電極層2を加熱することにより、透明電極層2を構成するITOが結晶化される。結晶化の条件は特に限定されないが、酸素存在雰囲気下で加熱が行われることが好ましい。加熱温度は、200℃以下が好ましい。また、加熱温度は基板の軟化点以下であることが好ましい。加熱処理は、例えば、120℃〜150℃のオーブン中で、30〜60分間行われる。あるいはより低温(例えば50℃〜120℃程度)で、例えば2時間〜3日間など、比較的低温で長時間加熱されてもよい。
本発明の透明電極付き基板は、低抵抗であるため、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ、タッチパネル、太陽電池等の透明電極として好適に用いられる。中でも、静電容量方式タッチパネルの位置検出用電極として好ましく用いられる。
以下の実施例1,2および比較例1,2では、酸化錫含有量が5重量%のターゲットを用い、透明電極付き基板を作製した。
PETフィルムの両面にハードコート層が形成された透明フィルム基材を用い、ロール・トゥ・ロール方式の巻取式スパッタ装置を用いて、透明フィルム基材上に無機絶縁層および透明電極層を製膜した。まず、PETフィルム基材を製膜装置内へ投入後、製膜室内を減圧して、背圧7×10−4Paの真空中でフィルムを搬送した。
透明電極層の膜厚を15nmとした以外は、実施例1と同様にして透明電極付き基板を得た。透明電極層の結晶化後の抵抗率は、2.5×10−4Ωcmであった。
[比較例1]
酸素導入量を1.0sccm、アルゴン導入量を160sccmとした以外は、実施例2と同様にして透明電極付き基板を得た。製膜中の実効排気速度は900L/秒であった。透明電極層の結晶化後の抵抗率は、10.4×10−4Ωcmであった。
次に、酸化錫の含有量を10%に増加させ、透明電極層の製膜条件を変化させて、製膜条件と抵抗率との関係を調べた。
次に、製膜チャンバー容積が異なる製膜装置を用いた場合の製膜条件と抵抗率との関係を調べるために、上記の各実施例および比較例よりも製膜チャンバー容積が小さい巻取式スパッタ装置により、酸化錫の含有量が10%のスパッタターゲット(ターゲット面積は上記実施例3〜5よりも小さい)を用いて、製膜を行った。PETフィルム基材上に形成されたSiOx層上に、表3に示すスパッタ条件でITO透明電極層を製膜し、加熱による結晶化を行った。製膜条件および膜特性を表3に示す。
11 透明フィルム基材
12 無機絶縁層
2 透明電極層
Claims (15)
- 透明フィルム基板上に、透明電極層を備える透明電極付き基板を製造する方法であって、
透明フィルム基板上に、スパッタ法によって酸化インジウム錫からなる透明電極層が形成される製膜工程;および
前記透明電極層が結晶化される結晶化工程、を有し、
前記製膜工程において、酸化インジウムと酸化錫とを含有するスパッタターゲットを用い、チャンバー内にアルゴンおよび酸素を含むスパッタリングガスが導入されながら、スパッタ製膜が行われ、
前記チャンバーへのスパッタリングガスの導入量Qが、200sccm〜1500sccmであり、前記チャンバー内の圧力Pが0.2〜0.6Paであり、
前記スパッタリングガスの導入量Qおよび前記チャンバー内の圧力Pから、下記式により求められる実効排気速度Sが、1200〜5000(L/秒)である、透明電極付き基板の製造方法。
S(L/秒)=1.688×Q(sccm)/P(Pa) (式1) - 前記実効排気速度Sを、前記スパッタターゲットの面積で割った値が、1L/秒・cm2〜5L/秒・cm2である、請求項1に記載の透明電極付き基板の製造方法。
- 前記実効排気速度Sを、前記チャンバーの容積Vで割った排気速度サイクルEcが、0.4/秒以上である、請求項1または2に記載の透明電極付き基板の製造方法。
- 前記透明電極層の膜厚が10nm〜20nmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明電極付き基板の製造方法。
- 前記透明フィルム基板が、前記透明電極層の形成面側の表面に無機絶縁層を備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の透明電極付き基板の製造方法。
- 前記無機絶縁層が、SiOx(x=1.8〜2.0)である、請求項5に記載の透明電極付き基板の製造方法。
- 前記製膜工程における基板温度が100℃以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の透明電極付き基板の製造方法。
- 前記結晶化工程において、200℃以下の温度で加熱が行われる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の透明電極付き基板の製造方法。
- 結晶化工程後の前記透明電極層の抵抗率が、3×10−4Ωcm未満である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の透明電極付き基板の製造方法。
- 前記スパッタターゲット中の酸化錫の含有量が、酸化インジウムと酸化スズの合計に対して、3〜13重量%である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の透明電極付き基板の製造方法。
- 透明フィルム基板上に、酸化インジウム錫からなる透明電極層を備え、
前記透明電極層の抵抗率が3×10−4Ωcm未満であり、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法により製造されることを特徴とする、透明電極付き基板。 - 前記透明電極層中の酸化錫の含有量が、酸化インジウムと酸化スズの合計に対して、3〜13重量%である、請求項11に記載の透明電極付き基板。
- 前記透明電極層の膜厚が10nm〜20nmである、請求項11または12に記載の透明電極付き基板。
- 前記透明フィルム基板が、前記透明電極層の形成面側の表面に無機絶縁層を備える、請求項11〜13のいずれか1項に記載の透明電極付き基板。
- 前記無機絶縁層が、SiOx(x=1.8〜2.0)である、請求項14に記載の透明電極付き基板。
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