KR101418273B1

KR101418273B1 - 투명 도전 필름

Info

Publication number: KR101418273B1
Application number: KR1020137014636A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 가와구치; 겐 후루타
Original assignee: 키타가와고우교가부시끼가이샤
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2014-07-11
Also published as: KR20130106861A; JP2012103958A; CN103201105A; EP2639057A1; EP2639057A4; CN103201105B; US9301398B2; EP2639057B1; WO2012063903A1; JP5699352B2; US20130213703A1

Abstract

투명 도전 필름(1)은 투명한 수지로 이루어지는 기재 필름(11)과, 기재 필름(11)의 표면에 형성되고, 기재 필름(11)보다도 광굴절율이 높은 고굴절 코트층(12)과, 고굴절 코트층(12)의 표면에 형성되고, 고굴절 코트층(12)보다도 광굴절율이 낮은 저굴절 코트층(13)과, 저굴절 코트층(13)의 표면에 형성된 산화규소로 이루어지는 방습성의 하지층(14)과, 하지층(14)의 표면에 있어서 패턴 형성되고, 하지층(14)보다도 광굴절율이 높은 결정질의 ITO로 이루어지는 투명 배선층(15)을 가진다. 투명 배선층(15)은 ITO의 결정자 사이즈가 9nm 이하이다.

Description

투명 도전 필름{TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM}

본 발명은 터치 패널 등에 사용되는 투명 도전 필름에 관한 것이다.

터치 패널에 사용되는 투명 도전 필름으로서, 그 한쪽 면에 투명 도전막을 패터닝하여 이루어지는 투명 배선층을 구비한 것이 있다.

최근, 스마트폰 등에 탑재된 터치 패널에 있어서, 그 광학적 특성은 높아지고 있다. 즉, 터치 패널을 통해 보이는 화상의 색조를 유지하는 동시에, 투명 배선층의 존재가 눈에 띄지 않도록 하는 것이 요구되게 되었다. 그것과 함께, 투명 배선층의 세선화(細線化)나 높은 내구성도 요구되고 있다.

투명 배선층의 투명성을 확보하여 배선이 눈에 띄지 않도록 하는 기술로서, 예를 들면, 광학 조정층을 기재 필름과 투명 도전막(투명 배선층) 사이에 형성한 투명 도전 필름이 제안되어 있다(특허문헌 1, 2).

그리고, 투명 배선층으로서는 ITO(인듐주석 산화물)가 사용되지만, 그 투명 배선층의 내구성, 광학 특성의 관점에서, 결정질의 ITO가 사용된다.

일본 공개특허공보 제2010-23282호 일본 공개특허공보 제2008-98169호

그러나, 투명 배선층의 패터닝을 행할 때, 투명 도전막의 에칭을 행하게 되는데, 투명 도전막(투명 배선층)에 결정질의 ITO를 사용하면, 에칭 속도가 저하되거나, 에칭 잔사가 남는 등, 에칭 특성이 나빠진다. 특히 상기한 바와 같이 투명 배선층의 세선화가 요구되는 작금의 투명 도전 필름에 있어서는, 에칭 특성이 우수한 투명 도전막이 요망되고 있다. 그래서, 투명 배선층을 아몰퍼스(비정질)의 ITO에 의해 구성하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 아몰퍼스의 ITO에서는 투명 배선층의 내구성이나 광학 특성을 유지하는 것이 곤란해진다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 내구성, 광학 특성이 우수한 동시에, 배선 정밀도의 고정밀도화를 용이하게 도모할 수 있는 투명 배선층을 구비한 투명 도전 필름 및 그 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

제 1 발명은 투명한 수지로 이루어지는 기재 필름과,

상기 기재 필름의 표면에 형성되고, 상기 기재 필름보다도 광굴절율이 높은 고굴절 코트층과,

상기 고굴절 코트층의 표면에 형성되고, 상기 고굴절 코트층보다도 광굴절율이 낮은 저굴절 코트층과,

상기 저굴절 코트층의 표면에 형성된 산화규소로 이루어지는 방습성의 하지층과,

상기 하지층의 표면에 있어서 패턴 형성되고, 상기 하지층보다도 광굴절율이 높은 결정질의 ITO로 이루어지는 투명 배선층을 가지고,

상기 투명 배선층은 ITO의 결정자 사이즈가 7.8 내지 9nm인 것을 특징으로 하는 투명 도전 필름이다.

제 2 발명은 투명한 수지로 이루어지는 기재 필름의 표면에 상기 기재 필름보다도 광굴절율이 높은 고굴절 코트층과, 상기 고굴절 코트층의 표면에 형성되고 상기 고굴절 코트층보다도 광굴절율이 낮은 저굴절 코트층이 형성된 다층 필름에 있어서의 상기 저굴절 코트층측의 표면에 산화규소로 이루어지는 방습성의 하지층을 형성하고,

이어서, 상기 하지층의 표면에 상기 하지층보다도 광굴절율이 높은 아몰퍼스의 ITO로 이루어지는 투명 도전막을 형성하고,

이어서, 상기 투명 도전막의 일부를 에칭하여 패턴 형성함으로써 투명 배선층을 형성하고,

이어서, 상기 다층 필름과 상기 하지층과 상기 투명 배선층으로 이루어지는 적층체를 가열 처리함으로써 상기 투명 배선층을 결정화시키고,
상기 가열 처리 후의 상기 투명 배선층에 있어서 ITO의 결정자 사이즈가 7.8 내지 9nm인 것을 특징으로 하는 투명 도전 필름의 제조 방법에 있다.

제 1 발명에 따르는 투명 도전 필름은, 상기 기재 필름과 상기 투명 배선층 사이에, 상기 고굴절 코트층과 상기 저굴절 코트층과 상기 하지층을, 상기의 적층순으로 형성하고 있다. 이것에 의해, 투명 도전 필름에 있어서의 광투과율을 향상시켜 광학 특성을 높일 수 있다.

그리고, 상기 투명 배선층은 ITO의 결정자 사이즈가 9nm 이하이다. 즉, 상기 투명 배선층을 형성하는 ITO는 결정화되어 있지만 결정화의 정도가 작은 상태이다. 이 상태를 이하에 있어서 「미결정」이라고 하기로 한다.

상기 투명 배선층은 미결정 상태라도 결정질인 것에는 변함은 없다. 이로 인해, 투명 배선층의 내구성, 광학 특성을 유지할 수 있다. 즉, 예를 들면, 상기 투명 도전 필름을 터치 패널용으로 사용한 경우에, 타건(打鍵) 특성이나 슬라이딩 특성이 우수한 동시에, 광 투과성을 높게 유지할 수 있다.

또한, 투명 배선층이 상기 미결정 상태에 있음으로써, 투명 배선층은 성막 후, 가열 처리(어닐링) 전의 상태에 있어서 아몰퍼스(비정질)의 상태로 해 둘 수 있다. 즉, 투명 도전막을 성막한 후, 이것을 부분적으로 에칭하여 투명 배선층으로 한 후에 가열 처리를 행함으로써, 투명 배선층을 결정화하는 경우, 가열 처리 후의 ITO의 결정화 정도를 상기 미결정 상태보다도 높게 하기 위해서는, 가열 처리 전의 상태에 있어서도 어느 정도 결정질인 것이 필요해진다. 이것에 대해, 가열 처리 전에 있어서 비정질(아몰퍼스)이라도, 상기 미결정이면 가열 처리에 의해 이것을 실현할 수 있다.

그러므로, 가열 처리 후의 ITO가 상기 미결정 정도이면, 에칭을 투명 배선층의 결정화 전, 즉 아몰퍼스(비정질) 상태에 있는 투명 도전막에 대해 행하는 것이 가능해진다. 그 결과, 에칭에 의한 배선의 형성 정밀도를 높게 할 수 있어 배선 정밀도의 고정밀도화를 도모할 수 있다.

또한, 투명 도전막은 산화규소로 이루어지는 상기 하지층의 표면에 형성되어 있기 때문에, 가열 처리시에 있어서의 ITO의 결정화를 촉진시킬 수 있다.

제 2 발명에 따르는 투명 도전 필름의 제조 방법에 있어서는, 상기 다층 필름에 있어서의 저굴절 코트층측의 표면에 상기 하지층을 형성한다. 이것에 의해, 가열 처리시에 있어서의 ITO의 결정화를 촉진시킬 수 있다.

그리고, 하지층의 표면에 아몰퍼스의 ITO로 이루어지는 투명 도전막을 형성하고, 이어서, 투명 도전막의 일부를 에칭하여 패턴 형성함으로써 투명 배선층을 형성한다. 즉, 에칭 특성이 우수한 아몰퍼스의 ITO로 이루어지는 투명 도전막을 에칭하게 되기 때문에, 패턴 형성을 용이하게 정밀하게 행할 수 있다. 그 결과, 투명 배선층의 세선화가 용이해지는 등, 배선 정밀도를 향상시킬 수 있다.

그리고, 그 후, 상기 적층체를 가열 처리함으로써 상기 투명 배선층을 결정화시키기 때문에, 투명 배선층의 내구성, 광학 특성을 확보할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 내구성, 광학 특성이 우수한 동시에, 배선 정밀도의 고정밀도화를 용이하게 도모할 수 있는 투명 배선층을 구비한 투명 도전 필름 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 실시예 1에 있어서의, 투명 도전 필름의 단면 설명도.
도 2는 실시예 1에 있어서의, 다층 필름의 단면 설명도.
도 3은 실시예 1에 있어서의, 다층 필름 위에 하지층과 아몰퍼스의 투명 도전막을 형성한 상태의 단면 설명도.
도 4는 실시예 1에 있어서의, 투명 도전막을 에칭한 직후의 아몰퍼스의 투명 배선층을 형성한 단면 설명도.
도 5는 실험예 1에 있어서의, 투명 배선층에 관한, 스퍼터링시의 성막 조건과 ITO의 결정자 사이즈의 관계를 도시하는 선도.

상기 제 1 발명에 따르는 투명 도전 필름은, 예를 들면, 정전 용량식이나 저항막식의 터치 패널에서 사용된다.

상기 기재 필름은, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리아크릴(PAC), 에폭시 수지, 페놀 수지, 지방족 환상 폴리올레핀, 노르보넨계의 열가소성 투명 수지 등의 가요성 필름이나 이들 2종 이상의 적층체에 의해 구성할 수 있다. 또한, 상기 기재 필름은 그 표리에 하드 코트층을 구비하고 있어도 좋다.

또한, 고굴절 코트층은, 예를 들면, 산화아연, 산화티탄, 산화세륨, 산화알루미늄, 산화안티몬, 산화지르코늄, 산화주석, 산화니오븀, 산화란탄, 산화알루미늄, 산화주석, ITO에 의해 구성할 수 있고, 그 광굴절율은 1.7 내지 2.8로 할 수 있다. 고굴절 코트층의 막 두께는 예를 들면 5 내지 50nm으로 할 수 있다.

또한, 저굴절 코트층은, 예를 들면, 산화실리콘, 불화칼슘, 불화마그네슘 등에 의해 구성할 수 있고, 그 광굴절율은 1.2 내지 1.5로 할 수 있다. 저굴절 코트층의 막 두께는 예를 들면 10 내지 100nm으로 할 수 있다.

하지층의 광굴절율은 예를 들면 1.4 내지 1.5로 하고, 그 막 두께는 10 내지 20nm으로 할 수 있다. 또한, 투명 배선층의 광굴절율은 예를 들면 1.9 내지 2.2로 하고, 그 막 두께는 18 내지 30nm으로 할 수 있다.

상기 하지층 및 상기 투명 배선층(투명 도전막)은 스퍼터링에 의해 성막하는 것이 바람직하다.

상기 제 2 발명에 있어서, 상기 가열 처리 후의 상기 투명 배선층에 있어서의 ITO의 결정자 사이즈가 7.8 내지 9nm이다.

이것에 의해, 내구성, 광학 특성이 우수한 동시에, 배선 정밀도의 고정밀도화를 용이하게 도모할 수 있는 투명 배선층을 보다 확실하게 얻을 수 있다.

상기 결정자 사이즈가 9nm를 초과하는 경우에는, 가열 처리 전의 투명 배선층(투명 도전막)의 ITO를 아몰퍼스의 상태로 해 두는 것이 곤란해진다. 이 임계 의의는 상기 제 1 발명에 따르는 투명 도전 필름에 있어서의 상기 투명 배선층에 있어서의 1TO의 결정자 사이즈에 관해서도 마찬가지이다.

또한, 가열 처리 후에 있어서의 투명 배선층의 결정화 정도(ITO의 결정자 사이즈)는 투명 배선층(투명 도전막)의 성막시에 있어서의 성막 조건에 의해 조정할 수 있다. 예를 들면, 투명 배선층(투명 도전막)을 스퍼터링에 의해 성막하는 경우, 챔버 내에 있어서의 아르곤과 산소의 혼합 가스의 압력 및 산소 분압을 조정함으로써, 가열 처리(어닐링) 후의 투명 배선층의 결정화 정도를 조정할 수 있다(실험예 1 참조).

실시예

(실시예 1)

본 발명의 실시예에 따르는 투명 도전 필름 및 그 제조 방법에 관해서, 도 1 내지 도 4를 사용하여 설명한다.

본 예의 투명 도전 필름(1)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 투명한 수지로 이루어지는 기재 필름(11)과, 상기 기재 필름(11)의 표면에 형성되고, 상기 기재 필름(11)보다도 광굴절율이 높은 고굴절 코트층(12)과, 상기 고굴절 코트층(12)의 표면에 형성되고, 상기 고굴절 코트층(12)보다도 광굴절율이 낮은 저굴절 코트층(13)을 가진다. 또한, 투명 도전 필름(1)은 저굴절 코트층(13)의 표면에 형성된 산화규소로 이루어지는 방습성의 하지층(14)과, 상기 하지층(14)의 표면에 있어서 패턴 형성되고, 상기 하지층(14)보다도 광굴절율이 높은 ITO로 이루어지는 투명 배선층(15)을 가진다.

투명 배선층(15)은 ITO의 결정자 사이즈가 9nm 이하이다.

즉, 투명 배선층(15)을 구성하는 ITO는 결정질이며, 그 결정화의 정도가 작은 상태(미결정 상태)에 있다.

본 예에 있어서, 기재 필름(11)은 그 표리에 하드 코트층(111, 112)을 구비하고 있다.

상기 기재 필름(11)은 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)로 이루어지고, 그 광굴절율은 1.4 내지 1.7이다. 또한, 기재 필름(11)의 두께는 25 내지 188㎛이다. 또한, 하드 코트층(111, 112)은 각각 3 내지 8㎛의 막 두께를 가진다.

또한, 고굴절 코트층(12)은, 예를 들면, 산화아연, 산화티탄, 산화세륨, 산화알루미늄, 산화안티몬, 산화지르코늄, 산화주석, 산화니오븀, 산화란탄, ITO에 의해 구성할 수 있고, 그 광굴절율은 1.7 내지 2.8이다. 고굴절 코트층(12)의 막 두께는 5 내지 50nm으로 할 수 있다.

또한, 저굴절 코트층(13)은, 예를 들면, 산화실리콘, 불화칼슘, 불화마그네슘 등에 의해 구성할 수 있고, 그 광굴절율은 1.2 내지 1.5이다. 저굴절 코트층(13)의 막 두께는 10 내지 100nm으로 할 수 있다.

하지층(14)의 광굴절율은 1.4 내지 1.5이며, 그 막 두께는 10 내지 20nm이다. 또한, 투명 배선층(15)의 광굴절율은 1.9 내지 2.2이며, 그 막 두께는 18 내지 30nm으로 할 수 있다.

투명 배선층(15)은 예를 들면 서로 평행한 복수의 직선상의 배선 패턴으로 이루어지는 것으로 할 수 있다.

그리고, 본 예의 투명 도전 필름(1)은 터치 패널에 이용할 수 있고, 그 경우, 2장의 투명 도전 필름(1)을 양자간에 소정의 간격을 마련하면서 투명 배선층(15)끼리를 마주 보게 하여 포개도록 배치하게 된다.

상기 투명 도전 필름(1)을 제조함에 있어서는, 우선, 도 2에 도시하는 바와 같은 수지로 이루어지는 다층 필름(10)을 준비한다. 다층 필름(10)은 기재 필름(11)의 표면에 고굴절 코트층(12)과, 저굴절 코트층(13)이 순차적으로 형성된 필름이다.

이 다층 필름(10)에 있어서의 저굴절 코트층(13)측의 표면에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 산화규소로 이루어지는 하지층(14)을 형성한다.

이어서, 하지층(14)의 표면 전면에 아몰퍼스의 ITO로 이루어지는 투명 도전막(150)을 형성한다.

계속해서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 투명 도전막(150)의 일부를 에칭하여 패턴 형성함으로써 투명 배선층(15)을 형성한다.

이어서, 다층 필름(10)과 하지층(14)과 투명 배선층(15)으로 이루어지는 적층체(101)를 가열 처리함으로써 투명 배선층(15)을 결정화시킨다(도 1).

상기한 하지층(14)의 형성 및 투명 도전막(150)을 형성하는 방법의 일례를 이하에 나타낸다.

즉, 성막에는 롤·투·롤 방식의 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용한다. 스퍼터링 설비의 챔버 내에 다층 필름(10)을 장착하고, 챔버 내에 복수 설치되어 있는 캐소드 중의 하나에 규소 타깃(스미토모킨조쿠코산 가부시키가이샤 제조)을 배치하고, 별도의 캐소드에 ITO 타깃(스미토모킨조쿠코산 가부시키가이샤 제조)을 배치한다.

또한, 챔버는 2개의 공간으로 분할되어 있고, 그 한쪽 공간에 규소 타깃이 배치되고, 다른쪽 공간에 ITO 타깃이 배치되어 있다.

이어서, 다층 필름(10)을 배치한 챔버 내를 진공 배기하고, 그 진공도를 1×10^-3 내지 1×10^-5Pa 정도로 한다.

이어서, 챔버 내에 아르곤(Ar)과 산소(O₂)의 혼합 가스를 도입하고, 그 압력을 0.3 내지 0.6Pa로 한다. 이 때, 챔버 내에 있어서의 규소 타깃을 배치한 공간에 도입하는 혼합 가스에 관해서는, 캐소드에 있어서의 방전 전압이 소정의 방전 전압이 되도록 산소(O₂)의 양을 조정한다. 한편, ITO 타깃을 배치한 공간에 도입하는 혼합 가스에 관해서는, 아르곤에 대한 산소의 비율(아르곤 분압에 대한 산소 분압의 비율)을 3 내지 6%로 하였다.

이 상태에 있어서, 스퍼터링 장치의 전극간에 적절히 전압을 인가하여, 산화규소와 ITO를 순차적으로 다층 필름(10)의 표면(저굴절 코트층(13)측의 표면)에 성막한다.

이것에 의해, 도 3에 도시하는 바와 같이, 기재 필름(11)과 고굴절 코트층(12)과 저굴절 코트층(13)으로 이루어지는 다층 필름(10)의 표면에 하지층(14) 및 아몰퍼스의 투명 도전막(150)을 형성하여 이루어지는 적층체(100)를 얻는다.

이어서, 적층체(100)를 챔버 내에서 꺼내고, 아몰퍼스의 투명 도전막(150)을 부분적으로 에칭하여 패턴을 형성한다. 에칭액으로서는, 예를 들면 HCl(염산)을 사용한다. 이것에 의해, 도 4에 도시하는 바와 같이, 아몰퍼스의 ITO로 이루어지는 투명 배선층(15)을 형성한다.

이어서, 투명 배선층(15)을 형성한 적층체(101)를 예를 들면 150℃×90분으로 가열 처리(어닐링)한다. 이것에 의해, 투명 배선층(15)에 있어서의 아몰퍼스의 ITO를 결정화시킨다. 이 때의 결정화 정도가 X선 회절 피크 강도에 있어서 200cps 이하인 미결정 정도이다.

이상에 의해, 본 예의 투명 도전 필름(1)을 얻을 수 있다.

다음에, 본 예의 작용 효과에 관해서 설명한다.

투명 도전 필름(1)은 기재 필름(11)과 투명 배선층(15) 사이에 고굴절 코트층(12)과 저굴절 코트층(13)과 하지층(14)을 상기의 적층순으로 형성하고 있다. 이것에 의해, 투명 도전 필름(1)에 있어서의 광투과율을 향상시켜 광학 특성을 높일 수 있다.

그리고, 투명 배선층(15)은 ITO의 결정자 사이즈가 9nm 이하이다. 즉, 투명 배선층(15)을 형성하는 ITO는 결정화되어 있지만 결정화의 정도가 작은 상태(미결정 상태)에 있다.

투명 배선층(15)은 미결정 상태라도 결정질인 것에는 변함이 없다. 이로 인해, 투명 배선층(15)의 내구성, 광학 특성을 유지할 수 있다. 즉, 예를 들면, 상기 투명 도전 필름(1)을 터치 패널용으로 사용한 경우에, 타건 특성이나 슬라이딩 특성이 우수한 동시에, 광 투과성을 높게 유지할 수 있다.

또한, 투명 배선층(15)이 상기 미결정 상태에 있음으로써, 투명 배선층(15)은, 성막 후, 가열 처리(어닐링) 전의 상태에 있어서 아몰퍼스(비정질) 상태로 해 둘 수 있다. 즉, 투명 도전막(150)을 성막한 후, 이것을 부분적으로 에칭하여 투명 배선층(15)으로 한 후에 가열 처리를 행함으로써 투명 배선층(15)을 결정화하는 경우, 가열 처리 후의 ITO의 결정화 정도를 상기 미결정 상태보다도 높게 하기 위해서는, 가열 처리 전의 상태에 있어서도 어느 정도 결정질인 것이 필요해진다. 이것에 대해, 가열 처리 전에 있어서 비정질(아몰퍼스)이라도, 상기 미결정이면 가열 처리에 의해 이것을 실현할 수 있다.

그러므로, 가열 처리 후의 ITO가 상기 미결정의 정도이면, 에칭을 투명 배선층(15)의 결정화 전, 즉 아몰퍼스(비정질)의 상태에 있는 투명 도전막(150)에 대해 행하는 것이 가능해진다. 그 결과, 에칭에 의한 배선의 형성 정밀도를 높게 할 수 있어 배선 정밀도의 고정밀도화를 도모할 수 있다.

또한, 투명 도전막(150)은 산화규소로 이루어지는 하지층(14)의 표면에 형성되어 있기 때문에, 가열 처리시에 있어서의 ITO의 결정화를 촉진시킬 수 있다.

그리고, 본 예의 투명 도전 필름의 제조 방법에 있어서는, 하지층(14)의 표면에 아몰퍼스의 ITO로 이루어지는 투명 도전막(150)을 형성하고, 이어서, 투명 도전막(150)의 일부를 에칭하여 패턴 형성함으로써 투명 배선층(15)을 형성한다. 즉, 에칭 특성이 우수한 아몰퍼스의 ITO로 이루어지는 투명 도전막(150)을 에칭하게 되기 때문에, 패턴 형성을 용이하게 정밀하게 행할 수 있다. 그 결과, 투명 배선층(15)의 세선화가 용이해지는 등, 배선 정밀도를 향상시킬 수 있다.

그리고, 그 후, 적층체(101)를 가열 처리함으로써 투명 배선층(15)을 결정화시키기 때문에, 투명 배선층(15)의 내구성, 광학 특성을 확보할 수 있다.

이상과 같이, 본 예에 의하면, 내구성, 광학 특성이 우수한 동시에, 배선 정밀도의 고정밀도화를 용이하게 도모할 수 있는 투명 배선층을 구비한 투명 도전 필름 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

(실험예 1)

본 예는 도 5, 표 1에 나타내는 바와 같이, 상기 실시예 1에 나타낸 투명 도전 필름의 제조 방법에 있어서, 투명 도전막(150)의 성막시에 있어서의 스퍼터링의 조건과, 그 후의 가열 처리에 의한 투명 배선층(15)의 결정화 정도의 관계를 조사한 예이다.

상기 스퍼터링의 조건으로서는, 챔버 내에 도입하는 아르곤(Ar)과 산소(O₂)의 혼합 가스의 압력과, 혼합 가스 중의 아르곤에 대한 산소의 비율(아르곤 분압에 대한 산소 분압의 비율(O₂/Ar))을 여러 가지로 변경하였다. 다양한 조건에 기초하여, 각각 투명 도전막(150)을 성막하고, 그 후, 투명 도전막(150)을 에칭함으로써 패턴 형성하여 투명 배선층(15)을 형성하는 동시에, 이것을 150℃×90분으로 가열 처리하고, 투명 배선층(15)을 결정화시켜 투명 도전 필름(1)을 제작하였다.

또한, 스퍼터링시에 있어서의 챔버 내의 진공도는, 1×10^-3Pa로 하였다.

또한, 사용한 스퍼터링 장치는 롤·투·롤 방식의 마그네트론 스퍼터링 장치이다.

얻어진 다양한 투명 도전 필름(1)에 관해서, 투명 배선층(15)에 있어서의 ITO의 결정자 사이즈를 측정하였다.

ITO의 결정자 사이즈는 X선 회절법을 사용하여 구하였다. 즉, 박막의 X선 회절의 ITO(222) 회절 피크로부터 셰러법에 의해 구하였다. 여기에서, 셰러법이란, X선의 사용 파장을 λ〔nm〕, 회절각을 θ〔rad.〕, 결정자 사이즈를 t〔nm〕, 회절선의 증폭(반값폭)을 B〔rad.〕라고 했을 때, 이들 사이에, t=0.9 λ/Bcos θ 로 나타내는 관계가 있는 것을 사용한 측정법이다. 또한, 측정에는 리가쿠사 제조의 X선 회절 장치(RINT-2100)를 사용하였다. 또한, 그 X선원은 CuKα(40kV, 40mA)이다.

측정한 결정자 사이즈를 도 5에 도시한다. 동 도면에 있어서, 곡선 L1로 연결한 데이터가 스퍼터링시의 혼합 가스의 압력을 0.38Pa로 한 것이며, 곡선 L2로 연결한 데이터가 스퍼터링시의 혼합 가스의 압력을 0.42Pa로 한 것이며, 곡선L3으로 연결한 데이터가 스퍼터링시의 혼합 가스의 압력을 0.45Pa로 한 것이며, 곡선 L4로 연결한 데이터가 스퍼터링시의 혼합 가스의 압력을 0.47Pa로 한 것이며, 곡선 L5로 연결한 데이터가 스퍼터링시의 혼합 가스의 압력을 0.51Pa로 한 것이다.

그리고, 동 도면의 가로축이 아르곤 분압에 대한 산소 분압의 비율(O₂/Ar)을 나타내고, 세로축이 결정자 사이즈를 나타낸다.

동 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 스퍼터링시에 있어서의 혼합 가스의 압력 및 혼합 가스 중의 아르곤 분압에 대한 산소 분압의 비율을 조정함으로써, ITO의 결정자 사이즈를 9nm 이하로 조정할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 예를 들면, 혼합 가스의 압력을 0.51Pa로 하면서 혼합 가스 중의 아르곤에 대한 산소의 비율을 3.25%로 하거나, 혼합 가스의 압력을 0.38Pa로 하면서 혼합 가스 중의 아르곤에 대한 산소의 비율을 6%로 하거나 함으로써, 상기 결정자 사이즈를 9nm 이하로 조정할 수 있다. 또한, 가열 처리 후에 있어서의 결정자 사이즈가 9nm을 초과하는 것에 관해서는, 가열 처리 전에 있어서도 결정화되고 있었다. 한편, 가열 처리 후에 있어서의 결정자 사이즈가 9nm 이하인 것에 관해서는, 가열 처리 전의 상태에 있어서는 아몰퍼스 상태에 있었다.

다음에, 상기 각종 조건으로 성막한 투명 배선층(15)(투명 도전막(150))에 관해서, 그 색조(L*a*b* 색 공간에 있어서의 b*값)와 에칭 특성을 평가하였다. 평가 대상의 시료는 상기한 도 5에 도시하는 데이터를 채취한 다양한 시료로부터 픽업한 것이며, 그 스퍼터링 조건 등은 하기의 표 1에 기재하는 바와 같다. 다만, 시료 6, 9, 10에 관해서는, 챔버 내의 도달 진공도를 1×10^-4Pa 또는 1×10^-5Pa로 하여 투명 도전막(150)을 성막한 것이다.

b*값에 관해서는, 투명 배선층(15)이 없는 부분의 b*값이 1.0인 경우에 있어서의, 투명 배선층(15)이 있는 부분의 b*값을 나타내고 있다. 이로 인해, 투명 배선층(15)은 b*값이 1.0에서 크게 벗어날수록 눈에 띄게 된다. 또한, b*값의 측정은 스가시켄키 가부시키가이샤 제조의 측색계「Colour Cute i」를 사용하고, JIS Z 8722에 따라 측정하였다.

또한, 에칭 특성에 관해서는, 투명 도전막(150)을 에칭함으로써 패턴 형성했을 때, 에칭 잔사가 없는 경우에는 양품(○), 에칭 잔사가 있는 경우에는 불량(×)으로 하였다.

또한, 어닐링(가열 처리) 전에 있어서의 투명 도전막(150)의 결정자 사이즈도 측정하였다. 표 1 중의 「―」는 결정화되어 있지 않은 것을 나타낸다.

표 1에 기재하는 바와 같이, 투명 배선층(15)의 ITO의 결정자 사이즈가 9nm 이하인 것(시료 1 내지 6)에 관해서는, 에칭 특성이 우수하였다. 그것에 대해, 투명 배선층(15)의 ITO의 결정자 사이즈가 9nm을 초과하는 것(시료 7 내지 10)에 관해서는, 에칭 특성이 떨어지고 있다. 또한, 시료 0으로서, 어닐링을 행하지 않고, 투명 배선층을 아몰퍼스 상태 그대로인 것도 준비하였다. 이 시료는 에칭 특성이 우수하였지만, 타건 특성이 떨어지는 것이었다.

또한, 어닐링(가열 처리) 후의 투명 배선층(15)의 ITO의 결정자 사이즈가 9nm 이하인 시료는, 어닐링 전의 상태에 있어서, ITO에 기인하는 X선 회절 피크가 나오지 않고, 비정질(아몰퍼스)인 것이 확인되었다. 이것에 대해, 어닐링(가열 처리) 후의 투명 배선층(15)의 ITO의 결정자 사이즈가 9nm을 초과하는 시료에 관해서는, 어닐링(가열 처리) 전에 있어서의 투명 도전막(150)의 X선 회절 피크 강도가 발생하고, 아몰퍼스 상태가 아니었다. 이것이 에칭 특성이 떨어지는 요인이 되고 있는 것으로 생각된다.

또한, 시료 1 내지 6의 투명 도전 필름(1)에 있어서의 투명 배선층(15)의 내산성에 관해서도 확인하였다. 평가 방법은 상기 투명 도전 필름(1)을 25℃의 5% HCl(염산)에 30분간 침지했을 때, 그 저항 변화가 20% 이내에 들어가는지 여부에 의해 행하였다. 그 결과, 시료 1 내지 6 중의 어느 것에 관해서도, 저항 변화는 20% 이내에 들어가고, 내산성에 관해서도 문제없는 것이 확인되었다.

또한, 각 시료에 관해서, 타건 특성을 평가하였다. 타건 특성은 100만회 타건 시험을 행한 후에 저항값 변화율이 20% 이내에 들어가는 경우를 양품(○), 20%를 초과하는 경우에 불량(×)으로 하였다. 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 투명 배선층이 결정화되어 있지 않은 시료 0에 관해서는, 타건 특성이 불충분하고, 투명 배선층이 결정화되어 있는 시료 1 내지 10에 관해서는, 우수한 타건 특성을 가지고 있었다.

이상의 결과로부터, 투명 배선층에 있어서, ITO가 결정화되어 있는 동시에 그 결정자 사이즈가 9nm 이하이면, 내구성, 광학 특성이 우수한 동시에, 배선 정밀도의 고정밀도화를 용이하게 도모할 수 있는 투명 배선층을 구비한 투명 도전 필름을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 특히, 적어도 투명 배선층에 있어서의 ITO의 결정자 사이즈가 7.8 내지 9nm이면, 우수한 내구성, 광학 특성과, 배선 정밀도의 고정밀도화를 확보할 수 있는 것을 알 수 있다.

Claims

투명한 수지로 이루어지는 기재 필름과,
상기 기재 필름의 표면에 형성되고, 상기 기재 필름보다도 광굴절율이 높은 고굴절 코트층과,
상기 고굴절 코트층의 표면에 형성되고, 상기 고굴절 코트층보다도 광굴절율이 낮은 저굴절 코트층과,
상기 저굴절 코트층의 표면에 형성된 산화규소로 이루어지는 방습성의 하지층과,
상기 하지층의 표면에서 패턴 형성되고, 상기 하지층보다도 광굴절율이 높은 결정질의 ITO로 이루어지는 투명 배선층을 가지고,
상기 투명 배선층은 ITO의 결정자 사이즈가 7.8 내지 9nm인 것을 특징으로 하는 투명 도전 필름.
투명한 수지로 이루어지는 기재 필름의 표면에 상기 기재 필름보다도 광굴절율이 높은 고굴절 코트층과, 상기 고굴절 코트층의 표면에 형성되고 상기 고굴절 코트층보다도 광굴절율이 낮은 저굴절 코트층이 형성된 다층 필름에 있어서의 상기 저굴절 코트층측의 표면에 산화규소로 이루어지는 방습성의 하지층을 형성하고,
이어서, 상기 하지층의 표면에 상기 하지층보다도 광굴절율이 높은 아몰퍼스의 ITO로 이루어지는 투명 도전막을 형성하고,
이어서, 상기 투명 도전막의 일부를 에칭하여 패턴 형성함으로써 투명 배선층을 형성하고,
이어서, 상기 다층 필름과 상기 하지층과 상기 투명 배선층으로 이루어지는 적층체를 가열 처리함으로써 상기 투명 배선층을 결정화시키고,
상기 가열 처리 후의 상기 투명 배선층에 있어서의 ITO의 결정자 사이즈가 7.8 내지 9nm인 것을 특징으로 하는 투명 도전 필름의 제조 방법.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 투명 배선층의 막 두께는 18 내지 30nm인 것을 특징으로 하는 투명 도전 필름.
제 2 항에 있어서, 상기 투명 배선층의 막 두께는 18 내지 30nm인 것을 특징으로 하는 투명 도전 필름의 제조 방법.