KR20150013127A - 도전막용 소재, 도전막 적층체, 전자 기기, 그리고 도전막용 소재 및 도전막 적층체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

열처리에 의한 결정화가 용이하고, 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 낮고, 또한 막두께의 증가도 억제된 비정질층을 갖는 도전막용 소재를 제공한다.
도전막용 소재는, 투명 기재와, 상기 투명 기재 상에 적층된 인듐주석 산화물로 이루어지는 비정질층을 갖는다. 상기 비정질층은, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지고, 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 가 되는 것이다.

Description

도전막용 소재, 도전막 적층체, 전자 기기, 그리고 도전막용 소재 및 도전막 적층체의 제조 방법{ELEMENT FOR CONDUCTIVE FILM, CONDUCTIVE FILM LAMINATED BODY, ELECTRONIC EQUIPMENT, AND METHOD OF MANUFACTURING ELEMENT FOR CONDUCTIVE FILM AND CONDUCTIVE FILM LAMINATED BODY}

본 발명은, 도전막용 소재, 도전막 적층체, 전자 기기, 그리고 도전막용 소재 및 도전막 적층체의 제조 방법에 관한 것이다.

투명 도전막은, 도전성과 광학적인 투명성을 갖는 점에서, 투명 전극, 전자파 차폐막, 면상 발열막, 반사 방지막 등으로서 사용되며, 최근에는 터치 패널용 전극으로서 주목받고 있다. 터치 패널에는, 저항막식, 정전 용량 결합식, 광학식 등, 다양한 방식이 존재한다. 투명 도전막은, 예를 들어, 상하의 전극이 접촉함으로써 터치 위치를 특정하는 저항막식, 정전 용량의 변화를 감지하는 정전 용량 결합 방식에 사용된다. 저항막식에 사용되는 투명 도전막은, 동작 원리상, 투명 도전막끼리가 기계적으로 접촉하는 점에서, 높은 내구성이 요구된다. 또, 정전 용량 결합 방식이나 일부의 저항막식에 사용되는 투명 도전막은, 특정 패턴이 되도록 에칭에 의해 다수의 투명 전극이 형성되는 점에서, 에칭성이 양호할 것이 요구된다. 또, 투명 도전막은, 표시부의 전면 (前面) 에 배치되는 점에서, 높은 광 투과율이 요구된다.

투명 도전막으로는, 인듐주석 산화물로 이루어지는 것을 들 수 있다. 인듐주석 산화물은, 결정화시킴으로써 내구성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 투명 도전막이 되는 인듐주석 산화물에는 에칭에 의해 다수의 투명 전극을 형성하는 경우가 있으며, 결정화되어 있으면 에칭에 의해 다수의 투명 전극을 형성하기 곤란해진다. 예를 들어, 인듐주석 산화물이 결정화되어 있는 경우, 에칭 레이트가 저하되기 때문에 투명 전극의 형성에 시간이 걸리고, 또 투명 전극의 형상이 원하는 형상이 되지 않을 우려가 있다.

이와 같은 관점에서, 먼저 에칭이 용이한 비정질 상태의 인듐주석 산화물을 성막하고, 이 비정질 상태의 인듐주석 산화물에 대하여 에칭을 실시하여 다수의 투명 전극을 형성한 후, 열처리에 의해 결정화시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 비정질 상태의 인듐주석 산화물에는, 열처리에 의해 용이하게 결정화될 것이 요구된다. 또, 결정화시켰을 때의 비저항이 낮을 것도 요구된다. 비저항이 낮은 경우, 막두께를 얇게 해도 시트 저항값을 작게 할 수 있다. 또, 투명 도전막에는 투과율이 높을 것이 요구되는데, 막두께를 얇게 함으로써 투과율을 높게 할 수 있다. 종래, 열처리에 의한 결정화가 용이하고, 또한 결정화시켰을 때의 비저항도 비교적 낮은 점에서, 주석을 산화물 환산으로 3 질량％ 정도 함유하는 인듐주석 산화물이 사용되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 ∼ 3 참조).

일본 공개특허공보 2011-65937호 일본 공개특허공보 2011-100749호 일본 공개특허공보 2004-149884호

최근, 터치 패널 장치 등의 전자 기기의 대형화에 수반하여, 조작시의 투명 도전막에 있어서의 전달 속도의 저하가 우려되고 있다. 전달 속도의 저하를 억제하기 위해서는, 투명 도전막의 시트 저항값을 지금까지 이상으로 저감시키는 것이 요구된다. 구체적으로는, 투명 도전막의 시트 저항값을 150 Ω/□ 이하로 저감시키는 것이 요구된다.

상기한 주석을 산화물 환산으로 3 질량％ 정도 함유하는 인듐주석 산화물에 대해서는, 막두께를 증가시킴으로써 결정화시켰을 때의 시트 저항값을 저감시킬 수 있는데, 소정의 시트 저항값으로 하기 위해서는 막두께를 충분히 두껍게 할 필요가 있다. 투과율 등의 광학 특성을 양호하게 하는 관점에서 막두께는 25 ㎚ 이하가 바람직하지만, 상기한 주석을 산화물 환산으로 3 질량％ 정도 함유하는 인듐주석 산화물에 대해서는, 소정의 시트 저항값을 얻기 위해 25 ㎚ 를 초과하는 막두께로 할 필요가 있다.

한편, 투명 도전막의 구성 재료로서 주석을 산화물 환산으로 10 질량％ 정도 함유하는 인듐주석 산화물도 알려져 있으며, 상기한 주석을 산화물 환산으로 3 질량％ 정도 함유하는 인듐주석 산화물보다 결정화시켰을 때의 시트 저항값을 저감시킬 수 있다. 그러나, 주석을 산화물 환산으로 10 질량％ 정도 함유하는 인듐주석 산화물은, 반드시 결정화가 용이한 것은 아니며, 결정화에 필요한 두께로 한 경우에는 투과율 등의 광학 특성이 양호해지지 않는다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 열처리에 의한 결정화가 용이하고, 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 낮고, 또한 막두께의 증가도 억제된 비정질층을 갖는 도전막용 소재의 제공을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 시트 저항값이 낮고, 또한 막두께의 증가도 억제된 결정질층을 갖는 도전막 적층체, 및 그 도전막 적층체를 갖는 전자 기기의 제공을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 상기한 도전막용 소재 및 도전막 적층체의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 도전막용 소재는, 투명 기재 (基材) 와, 상기 투명 기재 상에 적층된 인듐주석 산화물로 이루어지는 비정질층을 갖는다. 상기 비정질층은, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지고, 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 가 되는 것이다.

본 발명의 도전막 적층체는, 투명 기재와, 상기 투명 기재 상에 적층된 인듐주석 산화물로 이루어지는 결정질층을 갖는다. 상기 결정질층은, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지고, 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 이다.

본 발명의 전자 기기는, 상기한 본 발명의 도전막 적층체를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 도전막용 소재의 제조 방법은, 투명 기재 상에, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의해 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 가 되는 비정질층을 성막하는 성막 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 도전막 적층체의 제조 방법은, 투명 기재 상에, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의해 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 가 되는 비정질층을 성막하여 도전막용 소재를 얻는 성막 공정과, 상기 도전막용 소재를 열처리하여, 상기 비정질층을 결정화시켜 결정질층으로 하는 열처리 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 도전막 적층체의 제조 방법은, 투명 기재 상에, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의해 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 가 되는 비정질층을 성막하여 도전막용 소재를 얻는 성막 공정과, 상기 도전막용 소재의 비정질층을 에칭 가공에 의해 패터닝하는 공정과, 패터닝된 도전막용 소재를 열처리하여, 상기 비정질층을 결정화시켜 결정질층으로 하는 열처리 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 열처리에 의한 결정화가 용이하고, 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 낮고, 또한 막두께의 증가도 억제된 비정질층을 갖는 도전막용 소재를 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 시트 저항값이 낮고, 또한 막두께의 증가도 억제된 결정질층을 갖는 도전막 적층체, 및 그 도전막 적층체를 갖는 전자 기기를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 상기한 도전막용 소재 및 도전막 적층체를 제조하기 위한 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1 은 도전막용 소재의 일 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 도전막 적층체의 일 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 3 은 비정질층의 성막시의 산소 가스 유량과 비정질층의 열처리 전후의 시트 저항값의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 는 스퍼터링 타깃에 있어서의 주석의 산화물 환산으로의 함유량과 시트 저항값이 최저값이 될 때의 산소 가스 유량 (최적 유량) 의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

도 1 은 도전막용 소재의 일 실시형태를 나타내는 단면도이다.

도전막용 소재 (10) 는, 예를 들어, 투명 기재 (基材) (11) 와, 이 투명 기재 (11) 상에 적층된 비정질 상태의 인듐주석 산화물로 이루어지는 비정질층 (12) 을 갖는다. 이와 같은 도전막용 소재 (10) 는, 투명 기재 (11) 상에 결정질 상태의 인듐주석 산화물로 이루어지는 결정성 투명 도전막이 적층된 도전막 적층체의 제조에 사용된다. 즉, 비정질층 (12) 은, 열처리에 의해 결정화되어 결정성 투명 도전막이 된다.

여기서, 비정질, 결정질이란, HCl 용액 (농도 1.5 ㏖/ℓ) 에 3 분간 침지시키는 전후에서 저항값을 측정하여 구해지는 저항값 변화율 (침지 후의 저항값/침지 전의 저항값) 에 의해 평가된다. 이 저항값 변화율이 200 ％ 를 초과하는 경우에는 비정질, 또 저항값 변화율이 200 ％ 이하인 경우에는 결정질인 것으로 평가한다.

투명 기재 (11) 는, 예를 들어, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 나일론 6, 나일론 66 등의 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 이들의 공중합체의 무연신 또는 연신된 플라스틱 필름이 바람직하다. 또한, 투명 기재 (11) 에는, 투명성이 높은 다른 플라스틱 필름을 사용할 수도 있다. 이들 중에서도, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 플라스틱 필름이 바람직하다.

투명 기재 (11) 의 일방 또는 양방의 면에는, 하드 코트층 등의 프라이머층이 형성되어도 된다. 또, 투명 기재 (11) 에는, 접착 용이 처리, 플라즈마 처리, 코로나 처리 등의 표면 처리가 실시되어 있어도 된다. 투명 기재 (11) 의 두께는, 가요성이나 내구성 등의 관점에서, 10 ∼ 200 ㎛ 가 바람직하다.

하드 코트층으로는, 투명하고 또한 경질의 유기 재료층을 들 수 있다. 하드 코트층의 두께는 1 ∼ 15 ㎛ 가 바람직하고, 1.5 ∼ 10 ㎛ 가 보다 바람직하다. 하드 코트층의 막두께를 1 ㎛ 이상으로 함으로써, 하드 코트층의 형성에 의해 기대되는 효과를 얻을 수 있다. 또, 막두께를 15 ㎛ 이하로 함으로써, 성막 효율의 저하를 억제할 수 있음과 함께, 크랙의 발생도 억제할 수 있다.

하드 코트층은, 예를 들어 전리 방사선에 의해 경화되는 경화성 수지나 열경화성 수지에 의해 구성된다. 전리 방사선에 의해 경화되는 경화성 수지 재료는, 아크릴계 재료를 함유해도 되고, 다가 알코올의 아크릴산 또는 메타크릴산에스테르와 같은 다관능 또는 다관능의 (메트)아크릴레이트 화합물, 디이소시아네이트와 다가 알코올 및 아크릴산 또는 메타크릴산의 하이드록시에스테르 등으로부터 합성되는 다관능의 우레탄(메트)아크릴레이트 화합물을 사용할 수 있다. 또 이들 외에도, 아크릴레이트계의 관능기를 갖는 폴리에테르 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 알키드 수지, 스피로아세탈 수지, 폴리부타디엔 수지, 폴리티올폴리엔 수지 등을 사용할 수 있다. 또, 열경화형의 폴리실록산 수지 등도 사용할 수 있다.

경화성 수지의 도포 방법으로는, 습식 성막법이 바람직하며, 롤 코터, 리버스 롤 코터, 그라비아 코터, 마이크로 그라비아 코터, 나이프 코터, 바 코터, 와이어 바 코터, 다이 코터, 딥 코터를 사용한 도포 방법이 바람직하다.

전리 방사선으로는, 예를 들어, 자외선, 전자선을 사용할 수 있다. 자외선 경화의 경우에는, 고압 수은등, 저압 수은등, 초고압 수은등, 메탈 할라이드 램프, 카본 아크, 크세논 아크 등의 광원을 이용할 수 있다. 또, 전자선 경화의 경우에는 콕크로프트 월턴형, 반데그라프형, 공진 변압형, 절연 코어 변압기형, 직선형, 다이나미트론형, 고주파형 등의 각종 전자선 가속기로부터 방출되는 전자선을 이용할 수 있다.

투명 기재 (11) 와 비정질층 (12) 사이에는, 비정질층 (12) 의 열처리시의 결정화를 촉진시키기 위해, 하지층 (도시 생략) 을 형성해도 된다. 하지층은, 비정질층 (12) 의 결정화를 촉진시킬 수 있으면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 금속, 그 금속의 산화물, 황화물, 또는 불화물 등의 무기 화합물로 이루어지는 것을 들 수 있다. 이들 중에서도, 산화규소 또는 산화알루미늄이 바람직하고, 산화규소가 보다 바람직하고, 특히 SiOx (x 는 1.5 ∼ 2) 가 바람직하다.

하지층의 두께는, 비정질층 (12) 의 열처리시의 결정화를 촉진시킬 수 있으면 반드시 제한되지 않지만, 1 ㎚ 이상이 바람직하고, 3 ㎚ 이상이 보다 바람직하다. 하지층의 두께를 1 ㎚ 이상으로 함으로써, 비정질층 (12) 의 결정화를 효과적으로 촉진시킬 수 있다. 하지층의 두께는, 5 ㎚ 정도만 있으면 비정질층 (12) 의 결정화를 충분히 촉진시킬 수 있고, 10 ㎚ 이하로 함으로써 생산성이나 투명성을 양호하게 할 수 있다.

비정질층 (12) 은, 도전막용 소재 (10) 의 단계에서는 비정질 상태이고, 열처리에 의해 결정화되어 결정질층 (즉, 결정성 투명 도전막) 이 된다. 비정질층 (12) 은, 인듐 및 주석의 산화물인 인듐주석 산화물로 이루어지고, 인듐주석 산화물 중, 주석을 산화물 환산 (SnO₂ 의 주석 산화물 환산, 이하 동일하게 한다) 으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유한다. 인듐주석 산화물을 구성하는 산화물로는, 예를 들어, 산화인듐, 산화주석, 산화인듐과 산화주석의 복합 산화물을 들 수 있다.

이와 같이 비정질층 (12) 을, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지는 것으로 함으로써, 열처리에 의한 결정화가 용이하고, 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 낮고, 또한 막두께의 증가도 억제된 것으로 할 수 있다. 구체적으로는, 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 이고, 열처리에 의한 결정화가 용이한 것으로 할 수 있다. 또, 이와 같은 것에 의하면, 종래와 동일하게 에칭성도 양호하게 할 수 있다. 열처리에 의한 결정화의 용이성이나 결정화시켰을 때의 시트 저항값의 관점에서, 인듐주석 산화물에 있어서의 주석의 산화물 환산으로의 함유량은, 5.8 질량％ 이상이 바람직하고, 6 질량％ 를 초과하는 것이 보다 바람직하고, 6.5 질량％ 이상이 더욱 바람직하다. 또, 8.9 질량％ 이하가 바람직하고, 8.5 질량％ 이하가 보다 바람직하고, 8.3 질량％ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 이하에서는, 인듐주석 산화물에 있어서의 주석의 산화물 환산으로의 주석 산화물의 함유량을 간단히 주석 산화물 함유량으로 기재하는 경우가 있다.

비정질층 (12) 의 막두께는, 15 ∼ 25 ㎚ 이면 특별히 제한되지 않지만, 열처리에 의한 결정화의 용이성 및 투과율 등의 광학 특성의 관점에서, 20 ∼ 25 ㎚ 가 바람직하다. 또, 비정질층 (12) 의 결정화 후의 시트 저항값은, 50 ∼ 150 Ω/□ 이면 특별히 제한되지 않지만, 터치 패널 등의 전자 기기의 대형화에 수반되는 조작시의 전달 속도의 저하 억제나 열처리에 의한 결정화의 용이성의 관점에서, 80 ∼ 150 Ω/□ 가 바람직하고, 100 ∼ 150 Ω/□ 가 보다 바람직하다.

비정질층 (12) 은, 인듐주석 산화물만으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 필요에 따라, 또한 본 발명의 취지에 반하지 않는 한도에 있어서, 인듐주석 산화물 이외의 성분을 함유할 수 있다. 인듐주석 산화물 이외의 성분으로는, 예를 들어, 알루미늄, 지르코늄, 갈륨, 규소, 텅스텐, 아연, 티탄, 마그네슘, 세륨, 게르마늄 등의 산화물을 들 수 있다. 비정질층 (12) 에 있어서의 인듐주석 산화물 이외의 성분의 함유량은, 비정질층 (12) 의 전체 중, 10 질량％ 이하이며, 5 질량％ 이하가 바람직하고, 3 질량％ 이하가 보다 바람직하고, 1 질량％ 이하가 특히 바람직하다.

도전막용 소재 (10) 는, 열처리에 의해, 투명 기재 (11) 상에 결정질 상태의 인듐주석 산화물로 이루어지는 결정성 투명 도전막이 적층된 도전막 적층체로 할 수 있다. 즉, 비정질층 (12) 을 열처리에 의해 결정화시켜 결정질층 (즉, 결정성 투명 도전막) 으로 함으로써, 도전막 적층체로 할 수 있다.

열처리는, 예를 들어, 대기 중, 100 ∼ 150 ℃ 에서 30 ∼ 180 분간 실시하는 것이 바람직하다. 열처리 온도를 100 ℃ 이상, 또 열처리 시간을 30 분 이상으로 함으로써, 비정질층 (12) 을 효과적으로 결정화시킬 수 있다. 또, 열처리 온도를 150 ℃ 이하, 열처리 시간을 180 분 이하로 함으로써 충분히 결정화시킬 수 있으며, 150 ℃ 이하 및 180 분 이하로 함으로써 투명 기재 (11) 등의 손상을 억제할 수 있고, 또 생산성의 저하도 억제할 수 있다.

도 2 는 도전막용 소재 (10) 를 열처리하여 얻어지는 도전막 적층체 (20) 의 일 실시형태를 나타내는 단면도이다. 도전막 적층체 (20) 는, 예를 들어, 투명 기재 (11) 와, 이 투명 기재 (11) 상에 적층된 결정질층 (21) 을 갖는다. 이미 설명한 바와 같이, 결정질층 (21) 은, 비정질층 (12) 을 열처리에 의해 결정화시켜 형성한 것으로서, 결정성 투명 도전막으로서 기능한다.

투명 도전막에 에칭 가공에 의해 패터닝된 다수의 투명 전극이 형성된 도전막 적층체를 얻는 경우에는, 도전막용 소재 (10) 의 비정질층 (12) 에 대하여 비정질 단계에서 에칭 가공에 의해 원하는 패터닝을 실시하고, 이 패터닝이 실시된 비정질층 (즉, 다수의 비정질 상태의 투명 전극) 을 열처리에 의해 결정화시켜 결정성 투명 도전막인 결정질층 (21) (즉, 다수의 결정질 상태의 투명 전극) 으로 시켜도 된다. 이와 같이, 먼저, 에칭 가공에 시간이 걸리지 않는 비정질 상태의 인듐주석 산화물의 막을 성막하고, 이 비정질 상태의 인듐주석 산화물의 막에 대하여 에칭 가공을 실시하여 다수의 투명 전극을 형성한 후, 열처리에 의해 결정화시킴으로써, 투명 전극 형성을 위한 에칭 가공에 여분의 시간이 걸리지 않고, 또 다수의 투명 전극의 패턴 형상이 원하는 형상이 되는 양호한 도전막 적층체를 얻을 수 있다.

또한, 비정질층을 열처리에 의해 결정화시켜 결정성 투명 도전막을 형성한 후, 이 결정성 투명 도전막에 대하여 에칭 가공에 의해 원하는 패터닝을 실시하여, 다수의 투명 전극 등을 형성해도 된다.

결정질층 (21) 은, 인듐 및 주석의 산화물인 인듐주석 산화물로 이루어지고, 인듐주석 산화물 중, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유한다. 인듐주석 산화물에 있어서의 주석의 산화물 환산으로의 주석 산화물 함유량은, 5.8 질량％ 이상이 바람직하고, 6 질량％ 를 초과하는 것이 보다 바람직하고, 6.5 질량％ 이상이 더욱 바람직하다. 또, 8.9 질량％ 이하가 바람직하고, 8.5 질량％ 이하가 보다 바람직하고, 8.3 질량％ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 인듐주석 산화물은 산화인듐 (In₂O₃) 의 결정 구조를 갖고, 인듐의 사이트에 주석이 치환되어 있는 것이 바람직하다.

결정질층 (21) 의 막두께는, 15 ∼ 25 ㎚ 이면 특별히 제한되지 않지만, 그 제조시에 있어서의 열처리에 의한 결정화의 용이성 및 투과율 등의 광학 특성의 관점에서, 15 ∼ 25 ㎚ 가 바람직하고, 20 ∼ 25 ㎚ 가 보다 바람직하다. 또, 결정질층 (21) 의 시트 저항값은, 50 ∼ 150 Ω/□ 이면 특별히 제한되지 않지만, 터치 패널 등의 전자 기기의 대형화에 수반되는 조작시의 전달 속도의 저하 억제나 결정화의 용이성의 관점에서, 80 ∼ 150 Ω/□ 가 바람직하고, 100 ∼ 150 Ω/□ 가 보다 바람직하다.

이와 같은 도전막 적층체 (20) 는, 전자 기기에 바람직하게 사용된다. 특히, 결정성 투명 도전막인 결정질층 (21) 의 시트 저항값이 150 Ω/□ 이하로 낮고, 대형화하였을 때의 전달 속도의 저하가 적은 점에서, 대형화의 전자 기기에 바람직하게 사용된다.

전자 기기로는, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 터치 패널 장치 등을 들 수 있으며, 특히 터치 패널 장치가 바람직하다. 터치 패널 장치는, 예를 들어 표시부와 이 표시부의 전면에 배치되는 터치 패널부를 갖는다. 도전막 적층체 (20) 는, 이와 같은 터치 패널부에 있어서의 투명 전극을 갖는 투명 전극 기판으로서 사용된다. 터치 패널부로는, 상하의 전극이 접촉함으로써 터치 위치를 특정하는 저항막식, 정전 용량의 변화를 감지하는 정전 용량 결합 방식 중 어느 것이어도 된다.

다음으로, 도전막용 소재 (10) 및 도전막 적층체 (20) 의 제조 방법에 대해 설명한다.

도전막용 소재 (10) 는, 투명 기재 (11) 상에, 필요에 따라 하지층을 형성한 후, 비정질 상태의 인듐주석 산화물로 이루어지는 비정질층 (12) 을 성막함으로써 제조할 수 있다. 성막 방법은 반드시 한정되지 않지만, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 또는 진공 증착법이 바람직하고, 특히 스퍼터링법이 바람직하다.

스퍼터링법을 적용하는 경우, 산화주석 (SnO₂) 과 산화인듐 (In₂O₃) 을 혼합하여 소결된 인듐주석 산화물의 소결체로 이루어지는 스퍼터링 타깃을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 스퍼터링 타깃은, 인듐주석 산화물 중, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 것이 바람직하다. 인듐주석 산화물에 있어서의 주석의 산화물 환산으로의 주석 산화물 함유량은, 5.8 질량％ 이상이 보다 바람직하고, 6 질량％ 를 초과하는 것이 더욱 바람직하고, 6.5 질량％ 이상이 특히 바람직하다. 또, 8.9 질량％ 이하가 보다 바람직하고, 8.5 질량％ 이하가 더욱 바람직하고, 8.3 질량％ 이하가 특히 바람직하다.

비정질층 (12) 의 성막은, 예를 들어, 아르곤 가스에 0.5 ∼ 10 체적％, 바람직하게는 0.8 ∼ 6 체적％ 의 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 스퍼터 장치 내에 도입하면서 스퍼터를 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같은 혼합 가스를 도입하면서 스퍼터를 실시함으로써, 비정질이고, 또한 열처리에 의한 결정화가 용이하고, 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 낮은 비정질층 (12) 을 성막할 수 있다.

또, 비정질층 (12) 의 성막에 앞서, 스퍼터 장치 내의 진공도를 5 × 10^-4 ㎩ 이하, 바람직하게는 9 × 10^-5 ㎩ 이하가 될 때까지 배기하고, 스퍼터 장치 내의 수분이나 투명 기재 (11) 등으로부터 발생하는 수분 또는 유기 가스 등의 불순물을 제거한 분위기로 하는 것이 바람직하다. 성막 중의 수분이나 유기 가스의 존재를 저감시킴으로써, 열처리에 의한 결정화가 용이하고, 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 낮은 것을 얻기 쉬워진다.

도 3 은 비정질층 (12) 의 성막시의 산소 가스 유량과 비정질층 (12) 의 열처리 전후의 시트 저항값의 관계의 일례 (타깃 중의 주석 산화물 함유량 5 질량％ 의 경우) 를 나타내는 도면이다.

또한, 비정질층 (12) 은, 투명 기재 (11) 로서의 두께 100 ㎛ 의 PET 필름 상에 하지층으로서 두께 50 옹스트롬의 SiOx (x 는 1.5 ∼ 2) 막을 성막한 후, 이 하지층으로서의 SiOx 막 상에 두께 255 옹스트롬으로 성막하였다.

구체적으로는, SiOx 막은, 보론 도프 폴리실리콘 타깃을 사용하고, 아르곤 가스에 11 체적％ 의 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입하면서, 3.7 ㎩ 의 압력으로 AC 마그네트론 스퍼터를 실시하여 성막하였다. 또, 비정질층 (12) 은, 주석을 산화물 환산으로 5.0 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃을 사용하고, 아르곤 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 도입하고, 산소 가스의 유량을 변경하고, 0.8 ㎩ 의 압력으로 DC 마그네트론 스퍼터를 실시하여 성막하였다.

도 3 으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 시트 저항값은, 비정질층의 성막시의 산소 가스 유량이 특정 값이 될 때에 최저값이 된다. 그리고, 시트 저항값이 최저값이 될 때의 유량에 비해 유량이 적어질수록, 또 유량이 많아질수록, 시트 저항값은 커진다. 또, 도시하지 않지만, 시트 저항값이 최저값이 될 때의 유량에 비해 유량이 적어질수록, 열처리에 의한 결정화가 곤란해진다. 한편, 시트 저항값이 최저값이 될 때의 유량에 비해 유량이 많아질수록, 열처리 후의 년 (年) 단위로의 시간 경과에 수반하여 시트 저항값이 증가하기 쉬워진다.

이러한 점에서, 비정질층 (12) 을 성막할 때의 산소 가스의 유량은, 결정화 후의 시트 저항값이 최저값이 될 때의 유량에 대하여 0.6 ∼ 1.4 배의 범위가 바람직하고, 0.7 ∼ 1.3 배의 범위가 보다 바람직하고, 특히 0.8 ∼ 1.2 배의 범위가 바람직하다. 따라서, 실제의 비정질층 (12) 의 성막에서는, 미리 이와 같이 하여 결정화 후의 시트 저항값이 최저값이 될 때의 산소 가스의 유량을 구해 두고, 이 산소 가스의 유량에 대하여 상기 범위 내가 되도록 산소 가스의 유량을 조정하여 실시하는 것이 바람직하다. 최적 유량은 성막 장치에 따라서도 약간 상이한 점에서, 특히 이와 같은 방법에 따름으로써 결정화 후의 시트 저항값이 낮은 막을 효과적으로 성막할 수 있다.

도 4 는 스퍼터링 타깃에 있어서의 주석의 산화물 환산으로의 주석 산화물 함유량과 비정질층 (12) 의 결정화 후의 시트 저항값이 최저값이 될 때의 산소 가스 유량의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4 에는, 주석의 산화물 환산으로의 주석 산화물 함유량이 2 질량％, 3 질량％, 5 질량％, 7 질량％, 8.8 질량％, 10 질량％, 및 12 질량％ 인 경우를 나타냈다. 또, 성막 조건은, 기본적으로 상기 조건과 동일하게 하였다. 예를 들어, 주석의 산화물 환산으로의 주석 산화물 함유량이 3 질량％ 인 경우, 결정화 후의 시트 저항값이 최저값이 될 때의 유량은 1.0 체적％ 가 된다. 또, 10 질량％ 인 경우, 그 유량은 1.4 체적％ 가 된다.

도전막 적층체 (20) 는, 이와 같은 도전막용 소재 (10) 를 열처리하여 제조할 수 있다. 즉, 비정질층 (12) 을 열처리에 의해 결정화시켜 결정성 투명 도전막인 결정질층 (21) 이 얻어진다. 열처리는, 예를 들어, 대기 중, 100 ∼ 150 ℃ 에서 30 ∼ 180 분간 실시하는 것이 바람직하다. 열처리 온도를 100 ℃ 이상, 또 열처리 시간을 30 분 이상으로 함으로써, 비정질층 (12) 을 효과적으로 결정화시킬 수 있다. 또, 열처리 온도는 150 ℃ 이하, 또 열처리 시간은 180 분 이하로 함으로써 충분히 결정화시킬 수 있으며, 150 ℃ 이하, 및 180 분 이하로 함으로써 투명 기재 (11) 등의 손상을 억제할 수 있고, 또 생산성도 향상시킬 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명의 실시형태를 구체적으로 설명한다. 시료 No.6, 8, 10 ∼ 12 는 본 발명의 실시예이고, 시료 No.1 ∼ 5, 7, 9, 13 ∼ 18 은 본 발명의 비교예이다. 또한, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되지 않는다.

비정질층의 막두께는, 광학 특성 혹은 스퍼터 성막 레이트와 스퍼터 시간으로부터 구한 값이다. 즉, 시료 제조에 있어서 채용되는 동일한 스퍼터 성막 레이트, 스퍼터 조건으로 제조된 비정질층의 막두께를 막후계에 의해 측정하여, 스퍼터 시간의 단위 시간당 성막되는 막두께를 구해 두고, 시료 제조에 있어서의 스퍼터 시간으로부터 막두께를 계산에 의해 구한 값이다. 또한, 막두께는 기하학적 두께이다.

시료 No.1 ∼ No.18 의 제조는, 이하와 같은 방법에 의해 실시하였다.

투명 기재인 두께 100 ㎛ 의 PET 필름 상에 하지층으로서 두께 32 옹스트롬의 SiOx (x 는 1.5 ∼ 2) 막을 형성하였다. SiOx 막은, 보론 도프 폴리실리콘 타깃을 사용하고, 아르곤 가스에 11 체적％ 의 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입하면서, 3.7 ㎩ 의 압력으로 AC 마그네트론 스퍼터를 실시하여 성막하였다. 또한, SiOx 막의 두께의 조정은, 전력 밀도와 스퍼터 시간을 조정하여 실시하였다.

이 SiOx 막이 형성된 PET 필름 상에, 비정질층의 성막 공정으로서, 주석을 산화물 환산으로 소정량 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지는 타깃을 사용하고, 아르곤 가스와 산소 가스를 소정의 비율로 혼합한 혼합 가스를 도입하면서, 0.8 ㎩ 의 압력으로 DC 마그네트론 스퍼터를 실시하여 비정질층을 형성하여, 도전막용 소재를 제조하였다.

비정질층의 성막 조건의 상세한 내용은 표 1 에 나타내는 바와 같다. 타깃에는, 산화주석 (SnO₂) 과 산화인듐 (In₂O₃) 을 혼합하여 소결한 소결체로서, 주석의 산화물 환산으로의 함유량 (주석 산화물 함유량) 이 3 ∼ 12 질량％ 인 것을 사용하였다. 산소 가스의 유량은, 미리 결정화 후의 시트 저항값이 최저값이 될 때의 유량을 구해 두고, 이와 같은 유량이 되도록 조정하였다. 비정질층의 막두께의 조정은, 전력 밀도와 스퍼터 시간을 조정하여 실시하였다. 또한, 비정질층에 있어서의 주석의 산화물 환산으로의 함유량은, 타깃에 있어서의 주석의 산화물 환산으로의 함유량과 동등한 것으로 추정해도 된다.

얻어진 도전막용 소재에 대하여, 비정질층의 열처리 공정으로서, 대기 중에서 145 ℃, 60 분간의 열처리를 실시하여, 도전막 적층체를 제조하였다.

표 1 에 기재된 바와 같은 함유 비율로 주석 산화물을 함유하는 타깃을 사용하여 제조한 시료 No.1 ∼ No.18 의 각 도전막 적층체에 대해, 그 시트 저항값 (Ω/□), 비정질층의 막두께 (Å) 의 측정 결과, 및 비정질층의 결정성의 평가를 표 1 에 나타낸다.

(시트 저항값)

각 도전막 적층체를 100 ㎜ × 100 ㎜ 의 사이즈로 절단하고, Lorester (미츠비시 화학사 제조, 상품명) 를 사용하여 4 탐침법에 의해 시트 저항값 (Ω/□, 즉 Ω/square) 을 측정하였다.

(결정성)

각 도전막 적층체를 25 ℃ 의 HCl 용액 (농도 1.5 ㏖/ℓ) 에 3 분간 침지시키는 전후에서 저항값을 측정하여, 저항값 변화율 (침지 후의 저항값/침지 전의 저항값) 을 구하였다. 또한, 이미 설명한 바와 같이, 저항값 변화율은 결정성의 지표가 되는 것으로서, 저항값 변화율이 200 ％ 이하인 것이 결정성을 갖는다. 표 중, 저항값 변화율이 200 ％ 이하였던 것을「○」, 200 ％ 를 초과한 것을「×」로 나타낸다.

주석의 산화물 환산으로의 함유량이 5.5 질량％ 미만인 경우, 막두께를 25 ㎚ (250 옹스트롬) 이하로 얇게 해도 열처리시의 결정성은 양호해지지만, 열처리 후 (결정화 후) 의 시트 저항값이 150 Ω/□ 를 초과하는 높은 값이 된다. 한편, 주석의 산화물 환산으로의 함유량이 9 질량％ 를 초과하는 경우, 막두께가 25 ㎚ 를 초과하는 것에 대해서는, 열처리시의 결정성이 양호해지고, 열처리 후의 시트 저항값도 150 Ω/□ 이하와 같은 충분히 낮은 값이 얻어지지만, 투과율이 낮으며, 막두께가 25 ㎚ 이하인 것에 대해서는, 열처리시의 결정성이 충분하지 않고, 열처리 후의 시트 저항값도 150 Ω/□ 를 초과하는 높은 값이 된다. 주석의 산화물 환산으로의 함유량이 5.5 ∼ 9 질량％ 인 경우, 막두께가 25 ㎚ 이하로 얇아도 열처리시의 결정성이 양호하고, 또한 열처리 후의 시트 저항값도 150 Ω/□ 이하와 같은 충분히 낮은 값이 얻어진다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 시트 저항값이 낮고, 또한 막두께의 증가도 억제된 결정질층을 갖는 도전막 적층체를 얻을 수 있고, 이러한 도전막 적층체는 전자 기기용으로서, 특히 대형의 터치 패널 장치에 사용되는 도전막 적층체로서 유용하다.

또한, 2012년 5월 15일에 출원된 일본 특허출원 2012-111677호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여, 본 발명의 개시로서 받아들이는 것이다.

10 : 도전막용 소재
11 : 투명 기재
12 : 비정질층
20 : 도전막 적층체
21 : 결정질층

Claims (8)

1. 투명 기재 (基材) 와, 상기 투명 기재 상에 적층된 인듐주석 산화물로 이루어지는 비정질층을 갖는 도전막용 소재로서,
   상기 비정질층은, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지고, 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 가 되는 것을 특징으로 하는 도전막용 소재.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 비정질층은, 주석을 산화물 환산으로 6 질량％ 를 초과하여 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지는, 도전막용 소재.
3. 투명 기재와, 상기 투명 기재 상에 적층된 인듐주석 산화물로 이루어지는 결정질층을 갖는 도전막 적층체로서,
   상기 결정질층은, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지고, 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 인 것을 특징으로 하는 도전막 적층체.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 결정질층은, 주석을 산화물 환산으로 6 질량％ 를 초과하여 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지는, 도전막 적층체.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 기재된 도전막 적층체를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
6. 투명 기재 상에, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의해 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 가 되는 비정질층을 성막하는 성막 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 도전막용 소재의 제조 방법.
7. 투명 기재 상에, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의해 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 가 되는 비정질층을 성막하여 도전막용 소재를 얻는 성막 공정과,
   상기 도전막용 소재를 열처리하여, 상기 비정질층을 결정화시켜 결정질층으로 하는 열처리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 도전막 적층체의 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   투명 기재 상에, 주석을 산화물 환산으로 5.5 ∼ 9 질량％ 함유하는 인듐주석 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의해 막두께가 15 ∼ 25 ㎚, 또한 결정화시켰을 때의 시트 저항값이 50 ∼ 150 Ω/□ 가 되는 비정질층을 성막하여 도전막용 소재를 얻는 성막 공정과,
   상기 도전막용 소재의 비정질층을 에칭 가공에 의해 패터닝하는 공정과,
   패터닝된 도전막용 소재를 열처리하여, 상기 비정질층을 결정화시켜 결정질층으로 하는 열처리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 도전막 적층체의 제조 방법.

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