KR102214745B1 - 투명 도전성 기재 및 투명 도전성 기재의 제조방법 - Google Patents

투명 도전성 기재 및 투명 도전성 기재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 투명 도전성 기재는, 기재(11)의 한쪽면 또는 양면에, 투명 도전성 박막층(12) 및 투명 금속 산화물층(13)을 이 순서로 적층하고, 투명 금속 산화물층(13)을, 입자(13a)를 점재시키는 것으로 형성하는 것으로, ITO 등의 투명 도전성 박막층과 금속 및 금속 페이스트 등의 전극 사이의 도전성이 높고, 투명성, 인덱스 매칭성, 내찰상성, 에칭성도 양호한 투명 도전성 기재를 제공한다.

Description

투명 도전성 기재 및 투명 도전성 기재의 제조방법{TRANSPARENT CONDUCTIVE SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING TRANSPARENT CONDUCTIVE SUBSTRATE}
본 발명은, 터치패널, 태양전지용 전극, EL 디바이스용 전극, 발광 다이오드용 전극, 히터, 또는 전자파/정전실드용 기재에 이용할 수 있는 투명 도전성 기재 및 이 투명 도전성 기재의 제조방법에 관한 것이다.
투명 기판상에 투명한 금속 산화물 도전층(ITO, ZnO 등)을 형성한 투명 도전성 기재는, 투명하고 도전성이 있는 것으로부터, 터치패널, 태양전지, EL 디바이스, 전자파/정전기 실드, 또는 자외/적외선 실드에 이용되고 있다.
그러나, 종래의 금속 산화물 도전층(ITO, ZnO 등)을 형성한 투명 도전성 기재에는 다음의 1)에서 3)의 과제가 있었다.
1) 금속 산화물 도전층면은 가시광선의 광반사량이 크고 투명성이 나쁘다.
2) 금속 산화물 도전층은 근자외선 부근의 광을 흡수하기 때문에 450 nm보다 작은 광파장에서의 투과율이 감소하고, 황색으로 착색된다.
대형 터치패널, 태양전지용 전극, EL 디바이스용 전극, 발광 다이오드용 전극, 및 히터는, 표면 저항을 작게 할 필요가 있다. 표면 저항을 작게 하기 위해서는, 금속 산화물 도전층의 막 두께를 두껍게 한다. 종래의 투명 도전성 기재는, 예를 들면 표면 저항이 100Ω/□의 경우, 전광(全光) 투과율이 약 88%이지만, 표면 저항을 100Ω/□ 이하로 하는 경우는, 막 두께를 두껍게 하기 때문에, 상기 1) 및 2)의 특성은 현저하게 저하된다.
또한, 상기 1) 및 2)의 과제 때문에, 금속 산화물 도전층을 패턴 에칭하여 사용하는 경우, 패턴이 있는 부분과 없는 부분의 차이가 명확하게 인식 가능하게 된다.
3) ITO 막은 박막이기 때문에, 반송시, 가공시, 및 사용시에 마찰에 의한 기스가 발생하고, 도전성 열화, 단선, 외관 열화 등의 불량이 발생하고 있었다.
이들 과제를 개량하는 목적으로, ITO 막면 상에 ITO보다 광의 굴절률이 작은 투명한 층(SiO2, Al2O3, 투명 수지 등)을 형성한 것이 제안되어 있었다(예를 들면, 특허문헌 1 및 2).
특허문헌 1에는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 표면에 고주파 스퍼터 에칭 처리를 실시한 후에, 투명한 도전성 박막을 형성하고, 다음에 이 박막 상에 막 두께 10 nm 이상의 투명한 유전체 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름의 제조법이 기재되어 있다. 이 제조법에서는, 유전체 박막의 형성에 의해 내찰상성(耐擦傷性)의 향상과 투명성의 개선이 도모되고 있다.
특허문헌 2에는, 두께 2 ~ 120μm의 투명한 필름 기재의 한쪽의 면에 투명한 도전성 박막과 또한 이 도전성 박막의 위에 투명한 유전체 박막을 형성하고, 다른쪽의 면에 투명한 점착제층을 개재하여 투명 기체(基體)를 붙여서 맞춘 투명 도전성 적층체가 기재되어 있다. 이 투명 도전성 적층체에서는, 유전체 박막의 형성에 의해 투명성 및 내찰상성이 향상되고, 타점(打点) 특성의 개선도 도모되고 있다.
이러한 층의 형성에 의해 상기 과제를 개선할 수 있었지만, 투명한 유전체 박막이 전기 절연층이기 때문에, 금속 산화물 도전층과, 유전체 박막층 위에 마련한 전극(도전 페이스트, 금속층 등) 사이의 도전성이 매우 나쁘고, 또한 도전성은 불안정했다. 또한 금속 산화물 도전층(ITO)막의 패턴 에칭은, 절연층이 있기 때문에 곤란했다.
이러한 것들에 의해, 금속 산화물 도전층에 유전체 박막층을 마련한 투명 도전성 기재는, 터치패널, 태양전지, EL 디바이스, 또는 발광 다이오드와 같이, ITO 막의 에칭이나 리드용 전극이 필요한 용도에는 적합하지 않기 때문에, 용도가 한정되어 있었다.
특허문헌 3은, 종래의 문제점을 개량하는 목적으로, 기재의 한쪽면 또는 양면에 투명 도전성 박막층과 투명 금속 산화물층을 이 순서대로 적층시킨 투명 도전성 기재를 제안하고 있다. 그리고, 투명 금속 산화물층은, 표리면에 관통하는 다수의 미세공을 가지고, 투명 도전성 박막과 접하는 면의 미세공의 구멍 지름에 비해서, 반대측의 면의 미세공의 구멍 지름을 크게 하고 있다.
특허문헌 3의 투명 도전성 기재에는 이하의 문제점이 있었다.
투명 금속 산화물층상에 Ag 페이스트 전극을 형성했을 경우, 전극과 투명 도전성 박막층과의 접촉 저항이 높다.
투명 도전성 박막층의 표면 기공률이 작기 때문에 투명 도전성 박막층의 에칭 시간이 길다.
특허문헌 3에 의한 미세공의 형성 방법으로 「경사 진공 증착법」을 이용하기 때문에, 이하의 문제점을 가진다.
투명 도전성 박막층의 형성에는 통상 「스퍼터 증착기」에 의한 스퍼터 증착법을 이용하는데, 「경사 진공 증착기」를 별도로 도입해야 하기 때문에, 설비 투자나 제조 원가가 증가한다.
경사 증착법은, 증착 입사각을 좁게 할 필요가 있고, 증착 면적이 현저하게 축소되기 때문에, 투명 금속 산화물 재료의 증착 부착 효율이 현저하게 저하(통상 수%)된다. 이 때문에, Si, SiO2, SiOx 등 고가의 재료의 경우, 재료 원가가 큰 폭으로 증가하고, 처리 속도가 늦어지는 등, 제조 원가가 증가한다.
일본공개특허공보 평02-27617호 일본공개특허공보 평02-213006호 국제공개 제2011/142392호
본 발명자들은, 투명 도전성 박막층 상의 투명 금속 산화물층을, 입자를 점재(點在)시키는 것으로 형성하고, 투명 도전성 박막층의 투명 금속층에 의한 피복률을 낮추고, 입자간에 투명 도전성 박막을 노출시키는 것으로써, 투명 도전성 박막층과 투명 금속 산화물층상의 금속 전극 사이의 도전성을, 투명성을 떨어뜨리는 일 없이 큰 폭으로 증가시키고, 인덱스 매칭성이나 내찰상성을 높일 수 있다는 발견을 얻었다.
또한, 본 발명자들은, 스퍼터 증착에 있어서의 진공도를 5 ~ 20 Pa로 하는 것으로, 투명 금속 산화물층에 적절한 입경의 입자를 점재시킬 수 있다는 발견을 얻었다.
여기서 본 발명은, 이들 발견에 근거하여, 더 검토를 반복하여 완성된 것으로, ITO 등의 투명 도전성 박막층과 금속 및 금속 페이스트 등의 전극과의 도전성이 높고, 투명성, 인덱스 매칭성, 내찰상성, 에칭성도 양호한 투명 도전성 기재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1 기재(記載)의 본 발명의 투명 도전성 기재(基材)는, 기재의 한쪽면 또는 양면에, 투명 도전성 박막층 및 투명 금속 산화물층을 이 순서대로 적층시킨 투명 도전성 기재로서, 상기 투명 금속 산화물층을, 입자를 점재시키는 것으로 형성한 것을 특징으로 한다.
청구항 2 기재의 본 발명은, 청구항 1에 기재된 투명 도전성 기재에 있어서, 상기 투명 금속 산화물층에 의한 상기 투명 도전성 박막층의 피복률을 60 ~ 1%로 한 것을 특징으로 한다.
청구항 3 기재의 본 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 투명 도전성 기재에 있어서, 상기 투명 도전성 박막층의 표면 저항을 100(Ω/□) 이하로 한 것을 특징으로 한다.
청구항 4 기재의 본 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 하나에 기재된 투명 도전성 기재에 있어서, 상기 투명 금속 산화물층의 가시광선 표면 반사율과 상기 기재의 가시광선 표면 반사율과의 차이를 4% 미만으로 한 것을 특징으로 한다.
청구항 5 기재의 본 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 하나에 기재된 투명 도전성 기재에 있어서, 상기 입자의 입경을 20 ~ 800 nm, 상기 입자의 간격을 20 ~ 2000 nm로 한 것을 특징으로 한다.
청구항 6 기재의 본 발명은, 청구항 5에 기재된 투명 도전성 기재에 있어서, 상기 입자의 상기 입경을 30 ~ 250 nm, 상기 입자의 상기 간격을 30 ~ 1280 nm로 한 것을 특징으로 한다.
청구항 7 기재의 본 발명은, 청구항 1 내지 청구항 6의 어느 하나에 기재된 투명 도전성 기재에 있어서, 상기 투명 도전성 박막층 위에 금속 전극을 적층시킨 것을 특징으로 한다.
청구항 8 기재의 본 발명의 투명 도전성 기재의 제조방법은, 기재의 한쪽면 또는 양면에, 투명 도전성 박막층 및 투명 금속 산화물층을 이 순서대로 적층시킨 투명 도전성 기재의 제조방법으로서, 상기 투명 금속 산화물층을, 진공도 2.5 ~ 20 Pa에서 스퍼터 증착에 의해 입경이 30 ~ 800 nm 범위의 입자로 형성하는 것을 특징으로 한다.
청구항 9 기재의 본 발명의 터치패널은, 청구항 1 내지 청구항 7의 어느 하나에 기재된 투명 도전성 기재를 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 10 기재의 본 발명의 태양전지는, 청구항 1 내지 청구항 7의 어느 하나에 기재된 투명 도전성 기재를 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 11 기재의 본 발명의 히터는, 청구항 1 내지 청구항 7의 어느 하나에 기재된 투명 도전성 기재를 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 12 기재의 본 발명의 전자파/정전실드용 기재는, 청구항 1 내지 청구항 7의 어느 하나에 기재된 투명 도전성 기재를 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 13 기재의 본 발명의 EL 디바이스는, 청구항 1 내지 청구항 7의 어느 하나에 기재된 투명 도전성 기재를 전극으로서 이용한 것을 특징으로 한다.
청구항 14 기재의 본 발명의 발광 다이오드는, 청구항 1 내지 청구항 7의 어느 하나에 기재된 투명 도전성 기재를 전극으로서 이용한 것을 특징으로 한다.
청구항 15 기재의 본 발명의 투명 전자파 반사재는, 청구항 1 내지 청구항 6의 어느 하나에 기재된 투명 도전성 기재를 이용한 것을 특징으로 한다.
청구항 16 기재의 본 발명의 투명 적외선 반사재는, 청구항 1 내지 청구항 6의 어느 하나에 기재된 투명 도전성 기재를 이용한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 투명 도전성 기재는, 투명 도전성 박막층과 금속 전극 사이의도전성이 높고, 투명성, 인덱스 매칭성, 내찰상성이 우수하고, 에칭도 가능하고, 차세대의 투명 도전성 기재, 이 투명 도전성 기재의 제조방법, 및 이것을 이용한 터치패널 등을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 있어서의 투명 도전성 기재의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 실시형태에 있어서의 투명 도전성 기재를 이용한 일반적인 정전용량식 터치패널의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 실시형태에 있어서의 투명 도전성 기재를 이용한 일반적인 투영 정전용량 방식의 터치패널의 모식도이다.
도 4는 각 실시예의 평가 결과를 나타내는 도이다.
도 5는 각 실시예의 평가 결과를 나타내는 도이다.
도 6은 주사전자 현미경에 의한 투명 도전성 필름의 대표적인 표면 사진이다.
도 7은 주사전자 현미경에 의한 투명 도전성 필름의 대표적인 표면 사진이다.
도 8은 주사전자 현미경에 의한 투명 도전성 필름의 대표적인 표면 사진이다.
이하, 본 발명의 투명 도전성 기재 및 투명 도전성 기재의 실시 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일실시형태에 있어서의 투명 도전성 기재의 단면을 나타내는 모식도이다.
본 실시형태에 있어서의 투명 도전성 기재(基材)(10)는, 기재(11)의 한쪽면 또는 양면, 즉 기재(11)의 적어도 한쪽의 면에, 투명 도전성 박막층(12), 투명 금속 산화물층(13)을 이 순서로 적층하여 구성된다. 투명 금속 산화물층(13) 상에는 금속 전극(20)을 마련한다.
기재(11)에는, 예를 들면, 유리, 투명성을 가지는 각종 플라스틱 필름 혹은 시트(판)를 사용할 수 있다. 플라스틱 필름 및 시트에는, 예를 들면, 수지 성분으로서 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴레이트, 폴리아릴레이트, 또는 폴리페닐렌 설파이드를 포함하는 것을 이용할 수 있다. 이들 중에서도, 폴리에스테르가 특히 바람직하고, 폴리에스테르 중에서도 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 특히 바람직하다.
기재(11)의 두께는 특별히 한정되지 않고, 제품 특성에 대응하여 설정할 수 있다.
필름으로는, 두께가 통상 6 ~ 400μm, 바람직하게는 20 ~ 200μm 정도인 것이며, 시트(판)로는, 두께가 통상 400μm ~ 5 mm 정도인 것이다.
투명 도전성 박막층(12)의 밀착성을 향상시키기 위해서, 기재(11) 상에 투명 도전성 박막층(12)을 형성하기 전의 예비 처리로서, 기재(11) 표면에 코로나 처리, 화염 처리, 또는 플라즈마 처리 등의 물리 처리를 실시해도 좋다.
또한, 기재(11)의 표면에, 미리 인덱스 매칭(IM) 층을 형성하고, 이 IM 층의 위에 투명 도전성 박막층(12)을 형성해도 좋다. 기재(11)의 표면에 미리 IM 층을 형성하는 것으로, 투명 도전성 박막층(12)을 에칭하여 사용하는 경우, 패턴이 있는 부분과 없는 부분의 차이를 작게 할 수 있고, 패턴부를 판별하기 어렵게 할 수 있다.
IM 층은, 기재(11)의 표면에, 1층 형성해도 좋지만, 2층, 3층과 같이 복수층, 광의 굴절률이 다른 층을 형성해도 좋다. 층 수는, 특별히 한정하지 않지만, 비용, 생산성, 안정성 등을 고려하면 적은 쪽이 좋다. 일반적으로는, 단층에 있어서의 IM 층 또는 복수층에 있어서의 1층째의 IM 층은, 기재(11)의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 재료를 이용한다. 기재(11)의 굴절률이 1.3 ~ 1.6의 경우에는, 단층에 있어서의 IM 층 또는 복수층에 있어서의 1층째의 IM 층에는, 굴절률이 1.85 ~ 2.1인 MoO3, 굴절률이 1.6 ~ 2.0인 SiOX, 굴절률이 1.64인 Al2O3를 이용할 수 있다. 또한, MoO3, SiOX, 또는 Al2O3 이외에는, TiO2, Ta2O5, ZrO2, 또는 Nb2O5 등의 고굴절 재료를 이용할 수 있다.
또한 복수층에 있어서의 2층째의 IM 층에는, 1층째의 IM 층보다 작은 굴절률을 가지는 재료가 적합하고, 예를 들면, 굴절률이 1.47인 SiO2나 그 외 SiOx를 이용할 수 있다. 또한, 이들 굴절률의 조합이나 재료의 선택은 특별히 한정하지 않는다.
또한, IM 층의 형성 방법에는, 공지의 진공 증착법, 스퍼터링법, 도공법(塗工法), 또는 인쇄법 등을 이용할 수 있고, 그 외의 방법이라도 좋다.
또한, 기재(11)의 한쪽면 또는 양면에, 역접착층(易接着層) 및 하드 코트층을 형성해도 좋다. 투명 도전성 박막층(12)을 형성하기 전에, 필요에 대응하여 용제 세정이나 초음파 세정 등에 의해 제진(除塵), 세정해도 좋다.
투명 도전성 박막층(12)의 재료는, 투명성과 도전성을 가지고 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 산화 주석을 함유하는 산화 인듐(ITO라고도 한다), 안티몬을 함유하는 산화 주석, 산화 아연, 금속 Ag, 또는 카본 등을 이용할 수 있다.
투명 도전성 박막층(12)의 형성 방법으로서는, 진공 증착법, 스퍼터링법, 또는 이온 도금법 등 종래 공지의 기술을 사용할 수 있다. 또한, 산화 주석을 함유하는 산화 인듐(ITO라고도 한다), 안티몬을 함유하는 산화 주석, 산화 아연, 금속 Ag, 또는 카본 등의 도전성을 가지는 재료를, 나노 또는 미크론 레벨의 입자로 하고, 투명 수지에 혼합하여, 도공법이나 인쇄법 등 종래 공지의 기술을 사용할 수 있다. 또한, 투명 도전성, 막의 안정성, 및 생산 안정성의 면에서는, 스퍼터링법을 이용하는 것이 바람직하다.
투명 도전성 박막층(12)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 5 ~ 2000 nm, 바람직하게는 10 ~ 1000 nm이다. 이 범위이면 도전성 및 투명성의 양쪽 모두가 우수하다.
또한, 투명 금속 산화물층(13)의 밀착성을 향상시키기 위해서, 투명 도전성 박막층(12) 상에 투명 금속 산화물층(13)을 형성하기 전의 예비 처리로서, 투명 도전성 박막층(12) 표면에 플라즈마 처리 등을 실시해도 좋다.
투명 금속 산화물층(13)은, 입자(13a)를 점재시키는 것으로 형성하고 있다. 즉 각각의 입자(13a)는, 어떤 간격으로 불연속적으로 마련하고 있다. 단, 복수의 입자(13a)가 서로 이웃하거나 서로 중첩된 상태가 생겨도 좋다. 투명 금속 산화물층(13)의 표면에는, 투명 도전성 박막층(12)이 노출되고 있고, 입자(13a)에 의해서 투명 도전성 박막층(12) 전체를 덮지 않는다.
입자(13a)의 입경은 20 ~ 800 nm의 범위인 것이 바람직하고, 적어도 30 ~ 250 nm의 범위에서 현저한 효과를 확인할 수 있었다. 입자(13a)의 입경은, 20 nm보다 작은 경우에는 투명성의 향상을 기대할 수 없고, 입경이 800 nm보다 커지면 헤이즈(haze)값이 증가한다. 따라서, 투명 도전성 기재(10)를 투명 전극으로서 이용했을 경우, 투과율이 저하되고, 문자나 상(像)의 해상도 등이 저하되기 때문에, 바람직하지 않다.
또한, 서로 이웃하는 입자(13a)의 간격은, 20 ~ 2000 nm의 범위인 것이 바람직하고, 적어도 30 ~ 1280 nm의 범위에서 현저한 효과를 확인할 수 있었다. 투명 금속 산화물층(13)은, 입자(13a)끼리가 연결되는 연속막이 아니라, 서로 이웃하는 입자(13a)가 30 nm 이상의 간격을 가지는 불연속막으로 한다. 투명 도전성 박막층(12)의 에칭, 및 투명 금속 산화물층(13)과 금속 전극(20)과의 도전성을 고려하면, 서로 이웃하는 입자(13a)의 간격을 크게 하고, 투명 도전성 박막층(12)을 노출시키는 것이 바람직하다. 또한, 서로 이웃하는 입자(13a)의 간격은 2000 nm를 초과하면 투과율이나 내찰상성 등의 향상을 기대할 수 없다. 서로 이웃하는 입자(13a)의 간격은, 20 ~ 2000 nm의 범위이면 균일하지 않아도 좋고, 일부분으로 서로 중첩된 상태가 생겨도 좋고, 일부분에서 2000 nm를 초과하는 간격이 생겨도 좋다.
또한, 투명 금속 산화물층(13)의 평균 두께는, 광학적으로 투과율을 향상시키기 위한 두께이며, 통상 접촉식 표면 거칠기 계(計)로 측정할 수 있다.
투명 금속 산화물층(13)의 재질로서는, 투명한 금속 산화물의 층을 형성할 수 있는 것이면 좋다. 예를 들면, TiO2, Ta2O5, ZrO2, SiOx, SiO2, Al2O3, SnO2, In2O3, MgO, MoO3를 이용한다. 그러나, 투명 금속 산화물층(13)의 광의 굴절률 n1이 투명 도전성 박막층(12)의 광의 굴절률 n2(ITO의 n2 = 2.0 ~ 2.2)보다 작아지는 것이, 투과율 향상이나 사용하기 쉽다는 이유로부터 바람직하다. 예를 들면, MoO3(1.85 ~ 2.1), SiOx(n1 = 1.6 ~ 2.0), SiO2(n1 = 1.47), Al2O3(n1 = 1.64) 등, 특히 SiOx(n1 = 1.6 ~ 2.0), SiO2(n1 = 1.47)를 이용한다. 이들 투명 금속 산화물층(13)은 전기 절연 재료이며, 이것들을 단독 또는 2종 이상을 혼합하여, 소망의 굴절률이 되도록 조정하여 사용해도 좋다.
또한 상기 금속 산화물층(13)을 형성하는 입자(13a)를 투명 수지에 혼합시키고, 또는 투명 수지로 필요한 굴절 재료를 작성해도 좋다. 상기, 투명 금속 산화물층(13)은, 예를 들면 후기(後記)와 같은 방법에 의해 형성할 수 있다.
투명 금속 산화물층(13)에 의한 투명 도전성 박막층(12)의 표면 피복률은, 투명 금속 산화물층(13)의 표면적 S = {(1/2×r×1/2×r×π)×입자(13a)의 개수}/투명 도전성 박막층(12)의 표면적×100(%)(단, r은 입경)로 하여 구할 수 있다. 표면 피복률은, 1 ~ 80%, 바람직하게는 2 ~ 60%의 범위에서 설정한다. 표면 피복률이 낮은 것이 금속 전극(20)과의 접촉 저항이 낮고, 또한 투명 도전성 박막층(12)의 에칭성도 좋다.
투명 금속 산화물층(13)의 형성 방법은, 진공 증착법, 스퍼터링법, 또는 이온 도금법 등 종래 공지의 기술을 사용할 수 있다. 또한, 투명 금속 산화물층(13)의 형성 방법은, 나노 또는 미크론 레벨의 입자(13a)를, 투명 수지에 혼합하고, 도공법이나 인쇄법 등의 종래 공지의 기술을 사용할 수 있다. 또한, 미소(微小) 입경의 컨트롤성이 좋고, 생산 안정성의 면에서는 스퍼터링법이 적합하다. 또한 투명 도전성 박막층(12)의 형성에는 스퍼터링법을 이용하는 경우가 많고, 스퍼터링법에 의하면, 동일한 설비로 투명 도전성 박막층(12)과 투명 금속 산화물층(13)을 처리할 수 있다.
투명 금속 산화물층(13)은, 진공도 2.5 ~ 20 Pa에서 스퍼터 증착에 의해, 입경이 20 ~ 800 nm 범위의 입자(13a)로 형성한다.
금속 전극(20)의 재료로서는, 예를 들면, Cu, Ag, Al, Au, Ni, Ni/Cr, Cr, Ti 등의 단체 또는 2종 이상으로 이루어지는 합금이나 금속 페이스트를 이용할 수 있다.
금속 전극(20)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 통상 0.01 ~ 50μm, 바람직하게는 0.02 ~ 25μm이다.
금속 전극(20)의 형성에는, 종래 공지의 방법을 사용할 수 있고, 예를 들면, 도금법, 진공 증착법, 스퍼터링법을 사용할 수 있고, 금속 페이스트에는 인쇄, 도공하는 방법을 사용할 수 있다.
또한, 필요에 대응하여, 상기 금속 전극(20)의 보호를 목적으로, 금속 전극(20) 아래 및 위에, Ni, Cr, Ti, Mo, C, Au, Ag, 및 이들 합금의 어느 하나, 또는 Cu/Ni 합금 혹은 Cu/Cr 합금 등의 층 및 이들 산화물의 층을 마련해도 좋다.
또한, 필요에 대응하여 본 발명의 투명 도전성 기재(10)의 ITO면과 반대측 PET 면에 하드 코트층이나 눈부심 방지층(antiglare layer)을 마련해도 좋고, 투명 점착층 등을 마련하여, 다른 기판에 접착시킬 수 있어도 좋다. 또한, PET 양면에 본 발명의 ITO/투명 금속층을 각각 마련해도 좋다.
본 실시형태의 투명 도전성 기재(10)는, 터치패널, 태양전지용 전극, EL 디바이스용 전극, 발광 다이오드용 전극, 히터, 또는 전자파/정전실드용 기재 등의 투명 전극으로서 이용할 수 있다. 구체적으로는, 본 실시형태의 투명 도전성 기재(10)를 저항막 방식이나 정전용량 방식의 터치패널의 상부 전극 및/또는 하부 전극으로서 이용할 수 있고, 이 터치패널을 액정 디스플레이의 전면(前面)에 배치하는 것으로 터치패널 기능을 가지는 표시장치가 얻어진다. 그 중에서도 본 실시형태의 투명 도전성 기재(10)는 정전용량 방식의 터치패널의 저저항(표면 저항 R: 100 ~ 5Ω/□)으로서 적합하게 사용할 수 있고, 특히 투영 정전용량 방식의 대형 터치패널의 전극으로서 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 투명 도전성 기재(10)는, 표면 저항 R을 10(Ω/□) 이하로 하는 것으로, 전자파나 열선(적외선)을 반사할 수 있으므로, 투명 전자파 반사재나 투명 적외선 반사재로서 사용할 수 있다.
투명 전자파 반사재는, 전기 기기 내부로부터의 전자파 누설 방지를 위해서, 예를 들면 전자파가 발생하는 전기 기기의 표시용 창재(窓材)나 기기 내부 확인용 창재로 사용할 수 있다. 또한, 투명 전자파 반사재는, 외부로부터의 전자파 침입 방지를 위해서, 예를 들면 건물이나 케이스의 창재로 사용할 수 있다.
투명 적외선 반사재는, 전기 기기 내부로부터의 적외선 누설 방지를 위해서, 예를 들면 적외선이 발생하는 전기 기기의 표시용 창재나 기기 내부 확인용 창재로 사용할 수 있다. 또한, 투명 적외선 반사재는, 외부로부터의 적외선 침입 방지를 위해서, 예를 들면 건물이나 케이스의 창재로 사용할 수 있다.
도 2는, 본 실시형태에 있어서의 투명 도전성 기재를 이용한 일반적인 정전용량식 터치패널의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 2에서는, 본 실시형태에 있어서의 투명 도전성 기재(10)를 유리(30)에 붙여서 맞추고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 기재(11)에 유리(30)를 붙여서 맞추는 경우 외에, 투명 금속 산화물층(13)에 유리(30)를 붙여서 맞춰도 좋다.
구동시에는 유저가 투명 도전성 기재(10) 상의 임의의 위치를 손가락으로 접촉하는 것으로, 터치패널 전극 표면의 전하 변화에 의해 위치를 검출한다.
도 3에, 본 실시형태에 있어서의 투명 도전성 기재를 이용한 일반적인 투영 정전용량 방식의 터치패널의 모식도를 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 투명 도전성 박막층(12)에 의해서 매트릭스 형상의 도전 패턴을 형성한 2매의 투명 도전성 기재(10)를 이용하여, 정전용량 방식의 터치패널을 구성할 수 있다. 한쪽의 투명 도전성 기재(10)에 형성된 도전 패턴은 세로로 접속되어 있으므로 세로 위치를 검출하고, 다른쪽의 투명 도전성 기재(10)에 형성된 도전 패턴은 가로로 접속되어 있으므로 가로 위치를 검출하여, 교점을 찍은 위치로서 인식할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이들 실시예에 어떠한 한정이 되는 것은 아니다.
필름 기재를 이용한 ITO 막(투명 도전성 박막층(12))에는, 결정화(크리스탈) ITO 막과 아몰퍼스 ITO 막이 있고, 필요에 대응하여 이용할 수 있다.
결정화(크리스탈) ITO 막은, ITO 막을 스퍼터 및 진공 증착 후, 투명성 향상 및 저저항화를 목적으로 대기중에서 가열, 어닐링(통상 150℃ 이상, 약 50분) 처리하여 형성할 수 있다.
아몰퍼스 ITO 막은, ITO 막을 스퍼터 및 진공 증착하여 형성되고, 어닐링 처리는 행하지 않는다.
이하에 2 종류의 막에 대해서, 실시예를 들어서 설명한다.
(실시예 1(결정화(크리스탈) ITO 막))
양면 하드 코트 처리한 PET 필름 기재의 한쪽면 상에, SnO2를 10 wt% 함유하는 ITO 타겟을 이용하여, 약 1%의 O2가스를 포함하는 Ar가스 분위기 중, 진공도 0.1 ~ 0.9 Pa(약 0.6 Pa)에서, 스퍼터 증착에 의해, 표면 저항 R = 170(Ω/□)의 ITO 막(두께 약 40 nm)을 형성했다. 다음에, 이 ITO 막 상에, Si 타겟을 이용하여, 약 1.7%의 O2가스를 포함하는 Ar가스 분위기 중, 진공도 약 10 Pa에서, 스퍼터 증착에 의해, 두께 약 90 nm의 SiOx(x = > 1 ~ < 2) 막을 형성했다. 그 후, 약 160℃의 가열 분위기로 한 대기중에서, 약 50분 가열하여 표면 저항 R = 60(Ω/□)의 필름 결정화 ITO 막을 형성했다. 또한, 어닐링시의 PET 필름 기재의 헤이즈 증가 방지를 목적으로 하여, 양면 하드 코트 PET 필름 기재를 이용했다.
양면 하드 코트 처리한 PET 필름 기재의 전광 투과율은 약 91%이며, 스퍼터 증착시의 필름 기재 온도는 상온이다. 또한 여기서 스퍼터 방법으로는 통상의 마그네트론 전극법을 이용했다.
(실시예 2(결정화(크리스탈) ITO 막))
ITO 막 상에 Si 타겟을 이용하여, 약 3%의 O2가스를 포함하는 Ar가스 분위기 중, 진공도 약 10 Pa에서, 스퍼터 증착에 의해, 두께 약 70 nm의 SiO2막을 형성했다. 그 외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 필름 결정화 ITO 막을 형성했다.
(실시예 3(결정화(크리스탈) ITO 막))
ITO 막 상의 Si 스퍼터 증착시의 진공도를 5 Pa로 했다. 그 외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 필름 결정화 ITO 막을 형성했다.
(실시예 4(결정화(크리스탈) ITO 막))
ITO 막 상의 Si 스퍼터 증착시의 진공도를 2.5 Pa로 했다. 그 외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 필름 결정화 ITO 막을 형성했다.
(비교예 1)
ITO 막 상에 SiOx막을 형성하지 않는다. 그 외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 필름 결정화 ITO 막을 형성했다.
(비교예 2)
ITO 막 상의 Si 스퍼터 증착시의 진공도를 0.4 Pa로 했다. 그 외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 필름 결정화 ITO 막을 형성했다. 결정화 ITO 막을 작성시의 기재에 컬(curl)이 발생하여, 증착막에 크랙이 발생하고, 목적으로 하는 투명 도전성 기재(10)를 작성할 수 없었다.
(비교예 3)
ITO 막 상의 Si 스퍼터 증착시의 진공도를 1 Pa로 했다. 그 외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 필름 결정화 ITO 막을 형성했다. 결정화 ITO 막을 작성시의 기재에 컬이 발생하여, 증착막에 크랙이 발생하고, 목적으로 하는 투명 도전성 기재(10)를 작성할 수 없었다.
(실시예 5(아몰퍼스 ITO 막))
양면 하드 코트 없음의 PET 필름 기재의 한쪽면 상에, SnO2를 10 wt% 함유하는 ITO 타겟을 이용하여, 약 1%의 O2가스를 포함하는 Ar가스 분위기 중, 진공도 0.1 ~ 0.9 Pa(약 0.6 Pa)에서, 스퍼터 증착에 의해, 표면 저항 R = 40(Ω/□)의 ITO 막(두께 약 90 nm)을 형성했다. 다음에, ITO 막 상에 Si 타겟을 이용하여, 약 3%의 O2가스를 포함하는 Ar가스 분위기 중, 진공도 5 ~ 20 Pa(약 10 Pa)에서, 스퍼터 증착에 의해, 두께 약 95 nm의 SiO2막을 형성하고, 목적으로 하는 아몰퍼스 ITO 필름 기재를 형성했다.
이 때의 PET 필름 기재의 전광 투과율은 약 90%였다.
(실시예 6(아몰퍼스 ITO 막))
Si 타겟을 이용한 스퍼터시의 진공도를 5 Pa로 했다. 그 외에는 실시예 5와 마찬가지의 방법으로, 목적으로 하는 아몰퍼스 ITO 필름 기재를 형성했다.
(실시예 7(아몰퍼스 ITO 막))
Si 타겟을 이용한 스퍼터시의 진공도를 2.5 Pa로 했다. 그 외에는 실시예 5와 마찬가지의 방법으로, 목적으로 하는 아몰퍼스 ITO 필름 기재를 형성했다.
(비교예 4)
ITO 막 상에 SiO2막을 형성하지 않는다. 그 외에는 실시예 5와 마찬가지의 방법으로 아몰퍼스 ITO 필름 기재를 형성했다.
(비교예 5)
ITO 막 상의 Si 스퍼터 증착시의 진공도를 0.4 Pa로 했다. 그 외에는 실시예 5와 마찬가지의 방법으로 아몰퍼스 ITO 필름 기재를 형성했다.
(비교예 6)
ITO 막 상의 Si 스퍼터 증착시의 진공도를 1 Pa로 했다. 그 외에는 실시예 5와 마찬가지의 방법으로 아몰퍼스 ITO 필름 기재를 형성했다.
얻어진 투명 도전성 필름에 대해서, 이하의 평가를 행하고, 얻어진 결과를 도 4 및 도 5에 나타냈다.
또한, 주사전자 현미경에 의한 대표적인 표면 사진을 도 6에서 도 8에 나타냈다.
(평가방법)
1) 금속 산화물층(SiOx, SiO2) 막의 표면 관찰:
ITO 막 및 SiOx 및 SiO2막 상으로부터 주사전자 현미경(니혼덴시가부시키가이샤(日本電子株式會社)제 JSM-6490(LA))에 의해 관찰을 행했다. 그리고, SiOx 및 SiO2층의 평균 입경, 입자의 간격, 금속 산화물층의 표면 피복률을 구했다. 금속 산화물층의 표면 피복률은, 다음과 같이 구할 수 있다.
투명 금속 산화물층의 표면적{(1/2×r×1/2×r×π)×단위 측정 면적중의 입자 개수}/투명 도전성 박막층의 표면적(단위 측정 면적)×100(%)(단, r은 입자의 직경(입경)이다.)
2) 표면 저항 RO(Ω/□):
4단자 측정법을 이용하여, ITO 막 상 및 금속 산화물(SiOx, SiO2)막 상에서의 표면 저항을 측정하고, 각각의 막의 표면 저항 RO로 했다.
3) 전극과 ITO 사이의 접촉 전기 저항 Rs(Ω):
상기 투명 도전성 필름을 폭 5 cm 으로 절단하고, 폭방향으로 폭 10 mm의 Ag 페이스트 전극을, 전극간 거리가 각각 5 cm가 되도록 2개 형성했다. 그리고, 양 전극 사이의 저항 Ra를 2 단자법으로 측정하고, Rs = Ra-RO로 구했다. Ag 페이스트 전극은, 약 10μm두께, 후지쿠라카세이가부시키가이샤(藤倉化成株式會社)제, 도우타이트 FA401CA 사용, 인쇄 후 큐어 온도(cure temperature)는 약 130℃×30분이다. 또한, Ag 페이스트 전극 대신에, 통상의 스퍼터 증착에 의한 Cu 전극(폭 10 mm, 두께 약 180 nm)을 이용하여, 마찬가지의 방법으로 Rs = Ra-RO로 구했다.
4) 전광 투과율
스가시켄키가부시키가이샤(Suga Test Instruments Co.,Ltd.) HGM-2DP를 이용하여, 투명 도전성 필름의 전광 투과율을 측정했다.
5) ITO 막의 에칭 시험:
질산계 ITO용 에칭액을 이용하여, 액온도 20℃ 및 50℃의 경우에, ITO 막이 에칭될 때(육안 관측으로 그리고 막 표면의 전기 저항이 > 10E×6Ω/□이 될 때)까지의 시간을 측정했다.
또한, 40분으로 에칭되지 않는 것을 > 40분으로 표시하고, 에칭 불가로 판단했다.
그 외의 에칭액, 예를 들면, 황산계, 염산계, 옥살산계에서도 에칭의 가부(可否)를 확인했다.
6) 내찰상성:
신토카가쿠샤(新東科學社)제의 헤이돈 표면성 측정기를 이용하여, (a) 찰상자(擦傷子: 가제(니혼약쿄쿠보우(Japanese Pharmacopoeia) 타입 I), (b) 가중(加重): 100g/cm2, (c) 찰상 속도: 30cm/분, (d) 찰상 회수: 100회(왕복 50회)의 조건으로 박막 표면을 마찰시켰다. 그 후에, 막 표면 저항 Rb를 측정하고, 초기의 막 표면 저항 RO에 대한 변화율(Rb/RO)을 구하여, 내찰상성을 평가했다. 또한, 표면 저항 측정은, 상기 투명 도전성 필름을 폭 1 cm으로 절단하고, 통상의 스퍼터 증착에 의한 Cu 전극(폭 10 mm, 두께 약 180 nm)을 전극간 거리가 각각 1 cm가 되도록 2개 형성하고, 양 전극 사이의 저항 Rb를 2 단자법으로 측정했다.
7) ITO 막과 기재의 인덱스 매칭성:
본 실시예 및 비교예에서 작성한, 투명 도전성 필름을 이용하여, 일부 ITO 막을 에칭하고, 투명 금속 산화층 표면과 에칭부(PET 필름 기재) 표면의 표면 반사율을 각 광파장 λ, 400 nm, 550 nm, 660 nm에 대해서 측정했다. 또한, 측정치는 증착 반대면(기재 이면(裏面))의 반사율도 포함한 값이다.
투명 금속 산화층 표면과 에칭부의 각 파장마다의 반사율의 차이(ΔR)가 4% 이하의 경우, 육안으로도 판별하기 어렵기 때문에, 인덱스 매칭성 양호로 했다. 또한, 반사율의 차이(ΔR)가 2% 이하인 것이 더 바람직하다.
8) 스퍼터 증착막(ITO, SiO2, SiOx) 두께 측정:
유리 기재 상에 증착막의 유무(有無) 부분을 형성하고, 접촉식 표면 거칠기 계를 이용하여 스퍼터 막 두께를 측정했다.
도 4에 나타내는 각 실시예의 평가 결과, 도 5에 나타내는 인덱스 매칭성을 이용하여 이하에서 고찰한다.
(결정화(크리스탈) ITO 막)
(실시예 1)
도 6에서 도 8의 사진에도 나타내는 바와 같이, ITO 막 상의 SiOx층에는, 입경 약 190 nm의 입자가 평균 약 890 nm의 간격으로 분산되어 있다. 또한 SiOx층에 의한, ITO 막 표면의 피복률은 약 2%였다. 이것에 의해, Ag 페이스트 전극과 ITO 막 사이의 접촉 저항, 및 증착 Cu 전극과 ITO 막 사이의 접촉 저항은, 모두 0으로 양호했다. Ag 페이스트 전극의 경우, ITO 막 상에 직접 Ag 페이스트 전극을 형성한 비교예 4에서, Ag 입자를 분산한 Ag 페이스트 고유의, 접촉 저항(약 5Ω)이 있다는 것을 알 수 있었다. 따라서 5Ω를 초과하는 부분을 증가분으로 간주했다.
또한, ITO 막의 에칭성도 양호하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 그 외의 에칭액으로도 에칭할 수 있다는 것을 확인했다.
한편, 내찰상성(Rb/RO)은, 1.1로 거의 변화가 없다는 것으로부터, 양호였다.
또한, 저저항화(60Ω/□)한 ITO 막 상에 SiOx층을 형성하는 것으로써, PET 기재와 같이, 전광 투과율을 91%로 높게 향상시킬 수 있었다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, ITO 막 상에 SiO2층을 형성했다. 주사전자 현미경에 의한 표면 관찰은 도 6과 동등했다. 이것으로부터 ITO 막 상의 SiO2층의 형상, 및 분산은 실시예 1과 동일하다. 또한, SiO2층에 의한, ITO 막 표면의 피복률, 전극 사이의 접촉 저항, 에칭성, 내찰상성에 대해서도 실시예 1과 마찬가지의 효과를 얻었다. 또한 전광 투과율도 91%로 높게 향상시킬 수 있었다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 실시예 1의 Si 스퍼터 조건을 변경했다. 주사전자 현미경 관찰에 의하면, SiOx층에는, 입경 약 100 nm의 입자가 평균 약 190 nm의 간격으로 분산되어 있었다. SiOx층에 의한 ITO 막 표면의 피복률은 약 20%까지 증가했다. 이것으로부터 Ag 페이스트 전극과 ITO 사이의 접촉 저항은 1Ω(약 20%) 증가하고, 또한 에칭 시간도(약 20%) 증가한다는 것을 알 수 있었지만, 아직 실용적인 범위이다. 또한 그 외의 에칭액으로도 에칭할 수 있다는 것을 확인했다.
한편, 내찰상성(Rb/RO)은 1.0으로 거의 변화가 없고 양호했다.
또한 전광 투과율도 91%로 높게 향상시킬 수 있었다.
또한, ITO 막 표면의 피복률이 약 20% 이하이면, ITO 막의 표면 저항 RO가 4단자 측정기로 측정될 수 있다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 실시예 1의 Si 스퍼터 조건을 변경했다. 주사전자 현미경 관찰에 의하면, SiOx층에는, 입경 약 80 nm의 입자가 평균 약 50 nm의 간격으로 분산되어 있다. SiOx층에 의한 ITO 막 표면의 피복률은 약 60%까지 증가했다. 이것으로부터 Ag 페이스트 전극과 ITO 사이의 접촉 저항은 5Ω 증가하고, 또한 에칭 시간도 2배 정도 증가하는 것을 알 수 있었지만, 아직 실용적인 범위이다. 또한 그 외의 에칭액으로도 에칭할 수 있다는 것을 확인했다.
한편, 내찰상성(Rb/RO)은 1.0으로 거의 변화가 없고 양호했다.
또한 전광 투과율도 91%로 높게 향상시킬 수 있었다.
또한, ITO 막 표면의 피복률이 약 60% 정도가 되면, 4단자 측정기에 의한 SiOx막 상에서의 표면 저항 RO 측정치는, 오차가 커진다는 것을 알 수 있었다. 이것은 4단자 측정기의 측정 단자 선단(先端)과 ITO 막부의 사이에 존재하는 SiOx 입자(절연물)에 의한 전기 접촉 면적의 차이에 의해 생기는 것으로 생각된다.
한편, 상기 Ag 페이스트, 증착 Cu 전극을 이용한 RO 측정에서는 60(Ω/□)이 되고, 이쪽이 막의 표면 저항 측정에는 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
(비교예 1)
본 비교예에서는, 증착막이 ITO 막만을 이용했다. 이 경우의 전광 투과율은 84%로 낮고, PET 기재보다 훨씬 나쁘다.
또한 내찰상성(Rb/RO) = 2.0배가 되고, ITO 막에 상처가 생기기 쉽다.
Ag 입자를 분산시킨 Ag 페이스트 전극의 경우, 본 재료 특유의, 접촉 저항(약 5Ω)이 있다는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 비교예의 경우 5Ω를 초과하는 부분이 접촉 저항의 증가분이라고 볼 수 있다. 한편 증착 Cu 전극의 경우에는, 접촉 저항은 0Ω으로 문제없다.
(비교예 2, 3)
실시예 1에 있어서, Si의 스퍼터 증착시의 진공도를 각각 0.4 Pa, 1 Pa로 변경했다. 그 외에는, 마찬가지의 방법으로 크리스탈 ITO 필름 기재를 형성했다.
어느 것도, 스퍼터 증착 후의 가열 큐어시에, 컬, 증착막의 크랙이 발생하고(비교예 2가 비교예 3에 비해서 컬, 크랙 모두 컸다), 목적으로 하는 아몰퍼스 ITO 필름 기재를 작성할 수 없다는 것을 알 수 있었다.
특히, SiOx 막 두께는 약 90 nm로 두껍고, 동일 진공도에서 작성한 비교예 5, 6의 SiO2막이 연속막인 것으로부터 예측하여, 본 비교예의 SiOx막도 연속막인 것으로 예측할 수 있다.
이것으로부터 160℃ 고온 큐어의 경우 SiOx막은 실시예 1, 3의 결과로부터, 불연속막으로 하지 않으면, 목적으로 하는 아몰퍼스 ITO 필름 기재를 작성할 수 없다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 5(아몰퍼스 ITO 필름 기재))
주사전자 현미경 관찰에 의한 표면 관찰은 도 6에서 도 8에 나타내는 사진과 마찬가지였다. ITO 막 상의 SiO2층의 입경, 간격 분산, 피복률 등은 실시예 1, 2와 동일한 결과였다.
또한 SiO2층에 의한 ITO 막 표면의 피복률도 이와 같이 약 2%인 것을 알 수 있었다. 이것에 의해, Ag 페이스트 및 증착 Cu 전극과 ITO 막 사이의 접촉 저항, ITO 막의 에칭성, 내찰상성 등도 상기 실시예와 마찬가지로 양호였다.
또한, 그 외의 에칭액으로도 에칭할 수 있다는 것을 확인했다.
한편, ITO의 막 두께를 약 90 nm와 두껍게 하는 것으로써 저저항화(40Ω/□) 한 아몰퍼스 ITO 막을 형성할 수 있고, ITO 막 상에 SiO2층을 약 95 nm두께로 형성하는 것으로써, PET 필름 기재와 같이, 전광 투과율을 약 90.5%로 높게 향상시킬 수 있었다.
또한, 본 실시예에 의하면, 저저항화를 위한 고온 어닐링(결정화) 공정이 필요없다.
이것으로부터, 사용하는 필름 기재의 열데미지를 고려할 필요도 없고, 고가의 헤이즈 방지 기재, 고내열성 기재 등도 특별히 필요없고 광범위한 기재를 사용할 수 있다는 이점이 있다.
(실시예 6(아몰퍼스 ITO 필름 기재))
본 실시예에서는, SiO2층의 스퍼터 증착시의 진공도를 5 Pa로 변화시켰다. 표면 관찰 결과는 실시예 3과 마찬가지이고, SiO2층의 피복률도 마찬가지의 약 20%였다. 그 외의 특성도 다른 실시예와 마찬가지로 양호한 결과였다.
(비교예 4)
본 비교예에서는, SiO2층이 없는, ITO 막만을 이용했다. 이 경우의 전광 투과율은 79%로 낮고, PET 필름 기재(약 90%)보다 훨씬 나빴다.
또한 내찰상성(Rb/RO) = 2.0이 되고, ITO 막에 상처가 생기기 쉽다. 이상의 결과, 개량의 필요가 있다.
다른 특성은 비교예 1과 마찬가지였다.
(비교예 5, 6)
실시예 4에 있어서, Si의 스퍼터 증착시의 진공도를 각각 0.4 Pa, 1 Pa로 변경했다. 그 외에는, 마찬가지의 방법으로 아몰퍼스 ITO 필름 기재를 형성했다.
표면 관찰 결과, SiO2막은 완전한 연속막이며, SiO2막의 피복률은 약 100%였다.
본 기재의 ITO 막의 표면 저항은 4단자 측정법에서는 측정 불가였다. 또한, Ag 페이스트 전극, 증착 Cu 전극을 이용해도 접촉 저항은 1×10 E6(Ω)로 높고, 전극을 필요로 하는 용도에는 사용 불가이다.
또한, 에칭액에 의한 에칭도 실용적으로는 불가인 것을 알 수 있었다. 또한, 그 외의 에칭액으로도 에칭할 수 없었다.
(실시예 7)
본 실시예에서는, 실시예 5의 Si 스퍼터 조건을 변경했다. 주사전자 현미경 관찰에 의하면, SiO2층에는, 입경 약 80 nm의 입자가 평균 약 60 nm의 간격으로 분산되어 있었다. SiO2층에 의한 ITO 막 표면의 피복률은 약 50%까지 증가했다. 이것으로부터 Ag 페이스트 전극과 ITO 사이의 접촉 저항은 3Ω 증가하고, 또한 에칭 시간도 2배 정도 증가하는 것을 알 수 있었지만, 아직 실용적인 범위이다. 또한 그 외의 에칭액으로도 에칭할 수 있다는 것을 확인했다.
한편, 내찰상성(Rb/RO)은 1.0으로 대부분 변화가 없고 양호했다.
또한 전광 투과율도 90.5%로 높게 향상시킬 수 있었다.
또한, ITO 막 표면의 피복률이 약 50% 정도가 되면, 실시예 4와 마찬가지로, 4단자 측정기에 의한 SiO2막 상에서의 표면 저항 RO 측정치는, 오차가 커진다는 것을 알 수 있었다.
한편, 상기 Ag 페이스트, 증착 Cu 전극을 이용한 RO 측정에서는 40(Ω/□)이 되고, 이쪽이 막의 표면 저항 측정에는 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
(인덱스 매칭성)
터치패널 전극용의 경우, 고투명성이고, ITO 막의 패턴 에칭 후, 패턴부의 있음, 없음 부분을 판별하기 어렵게 할 필요가 있다.
각 광파장(λ: 400, 550, 660 nm)에 있어서의 가시광선 표면 반사율을 분광 반사율계로 측정했다. 결과를 도 5에 나타낸다.
각 파장의 반사율의 차이 ΔR가 2% 미만의 것을, 인덱스 매칭성 양호를 ○, 그 이상인 것을 불량을 ×, 로 했다.
여기서, 투명 금속층 표면의 반사율을 R1, 기재 표면의 반사율을 R2로 하면, ΔR = |R1-R2|(%)이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 ~ 7에 있어서는, ΔR < 1%이며, 모두 양호했다.
비교예 5, 6도 인덱스 매칭성에 있어서는 양호했지만, 전극과의 접촉 저항에 큰 문제가 있고, 전극을 필요로 하는 경우에는 사용할 수 없다.
한편, 비교예 1, 4는 인덱스 매칭성이 불량이었다.
이것 등로부터, 저저항 ITO 막 상에 약 90 ~ 95 nm두께의 SiOx 또는 SiO2막을 형성하면 인덱스 매칭성도 향상된다.
(터치패널)
실시예 1 ~ 3의 투명 도전성 기재를 사용하는 것으로써, 도 2, 3에 나타내는 구성의 터치패널을 만들 수 있다.
10: 투명 도전성 기재
11: 기재
12: 투명 도전성 박막층
13: 투명 금속 산화물층
13a: 입자
20: 금속 전극층
30: 유리

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 기재의 한쪽면 또는 양면에, 투명 도전성 박막층 및 투명 금속 산화물층을 이 순서대로 적층시킨 투명 도전성 기재로서, 상기 투명 금속 산화물층을, 입자를 점재시키는 것으로 형성하고, 상기 투명 금속 산화물층의 가시광선 표면 반사율과 상기 기재의 가시광선 표면 반사율과의 차이를 4% 미만으로 한 것을 특징으로 하는 투명 도전성 기재.
  5. 기재의 한쪽면 또는 양면에, 투명 도전성 박막층 및 투명 금속 산화물층을 이 순서대로 적층시킨 투명 도전성 기재로서, 상기 투명 금속 산화물층을, 입자를 점재시키는 것으로 형성하고, 상기 입자의 입경을 20 ~ 800 nm, 상기 입자의 간격을 20 ~ 2000 nm로 한 것을 특징으로 하는 투명 도전성 기재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입자의 상기 입경을 30 ~ 250 nm, 상기 입자의 상기 간격을 30 ~ 1280 nm로 한 것을 특징으로 하는 투명 도전성 기재.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 도전성 박막층 위에 금속 전극을 적층시킨 것을 특징으로 하는 투명 도전성 기재.
  8. 기재의 한쪽면 또는 양면에, 투명 도전성 박막층 및 투명 금속 산화물층을 이 순서대로 적층시킨 투명 도전성 기재의 제조방법으로서, 상기 투명 금속 산화물층을, 진공도 2.5 ~ 20 Pa에서 스퍼터 증착에 의해 입경이 30 ~ 800 nm 범위의 입자로 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 도전성 기재의 제조방법.
  9. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 기재된 투명 도전성 기재를 구비한 것을 특징으로 하는 터치패널.
  10. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 기재된 투명 도전성 기재를 구비한 것을 특징으로 하는 태양전지.
  11. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 기재된 투명 도전성 기재를 구비한 것을 특징으로 하는 히터.
  12. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 기재된 투명 도전성 기재를 구비한 것을 특징으로 하는 전자파/정전실드용 기재.
  13. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 기재된 투명 도전성 기재를 전극으로서 이용한 것을 특징으로 하는 EL 디바이스.
  14. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 기재된 투명 도전성 기재를 전극으로서 이용한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  15. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 기재된 투명 도전성 기재를 이용한 것을 특징으로 하는 투명 전자파 반사재.
  16. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 기재된 투명 도전성 기재를 이용한 것을 특징으로 하는 투명 적외선 반사재.
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