TW200306254A - Transparent conductive laminate and process of producing the same - Google Patents
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Description
200306254 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種透明導電層合體,其包含一基板其包 含一種有機聚合物成形件,以及一透明導電層其包含一種 In βη複合氧化物形成於該基板上,以及該透明導電層合 體之製造方法。 【先前技術】 此種透明導電層合體廣泛用作爲無機電致發光元件用 之透明電極、電磁輻射屏蔽用之透明電極、類比/數位觸控 式面板用之透明電極等。特別,近年來隨著資訊基礎架構 的建設,以及以個人數位助理器(PDA)爲代表的行動通訊 助理器的快速拓展,對觸控式面板的需求迅速展開。 此種行動通訊助理器之觸控式面板係架設於液晶顯示 螢幕上,可利用專用筆替代鍵板用來作圖形輸入,因而致 能位於透明輸入區段正下方的液晶顯示。透過作爲透明輸 入元件之該觸控式面板可辨識顯示於液晶螢幕上的資訊。 近年來隨著行動通訊助理器液晶的影像品質日益淸晰,對 架設於其上作爲觸控式面板的高電極層要求具有高透明 度。 至目前爲止,已經藉氣相沉積、離子鍍覆、濺鍍等製備 用於此項用途之透明電極層合體。由控制性及再現性等觀 點,通常係採用濺鍍製法。濺鍍是一種方法,經由使用與 欲形成於基板上之透明導電層之薄膜組成相同的氧化物靶 材,或使用In-Sn合金製備之金屬靶材,將惰性氣體(例如 氬氣)單獨導入,或惰性氣體連同反應性氣體(例如氧氣)一 6 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 同導入’而藉濺鍍薄膜成形於基板上形成In.s η複合氧化 物製造之透明導電層。但若基板係由有機聚合物成形件製 造,則薄膜無法於高溫·製造,原因在於基板之耐熱性不佳; 且恰於薄膜成形後,所得薄膜中之非晶形薄膜已經部分結 晶化。因此理由故,薄膜製品有下列問題,例如薄膜之透 明度差’高度觀察得薄膜的黃化,以及濕熱試驗後電阻率 變化大。 爲了克服此等問題,作爲形成結晶化薄膜於無機聚合物 形成件製造之基板上之手段,;ΓΡ-Β-3-15536提出一項技 術’其中於薄膜製造之同時降低氧量,結果所得薄膜於空 氣中之氧氣氛下進行後處理,俾將非晶形薄膜轉變成結晶 薄膜。此種提議之方法可獲得薄膜透明度提升,不會出現 黃化,以及濕熱試驗後電阻率變化小等優點,因而濕熱可 靠度升高。 但根據前述進行後處理方法,無法在短時間內完全結晶 化,反而需要長時間高溫加熱。因此理由故,產能不佳 ,也有產品品質的問題,例如基板薄膜形成低聚物。此外 ,也有所得結晶化薄膜之比電阻率過低,因而耗用電力增 高之問題。 【發明內容】 此等情況下,本發明之一目的係提供一種透明導電層合 體,係包含一基板,其包含一種有機聚合物成形件,其上 成形一完全結晶化之透明導電層,該透明導電層之生產力 及產品品質不至於劣化,透明度及濕潤可靠度絕佳,比電 阻率不會過低,該透明導電層合體係經由於基板溫度1 5 〇 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 °c或以下藉濺鍍薄膜成形製造,基板可完全忍受該種溫 度,然後於低溫短時間加熱處理薄膜。 「完全結晶化」一詞用於此處表示使用透射電子顯微鏡 (TEM)觀察時,結晶化晶粒存在於薄膜之全部表面上。 經由廣泛徹底硏究欲達成前述目的,結果發現於80至 1 5 0°C溫度(該溫度爲基板之實際容許加熱溫度),於包含有 機聚合物成形件之基板上,濺鍍薄膜成形包含In· Sn複合 氧化物之透明導電層中,當具有特定薄膜厚度之透明導電 層係經由於下列濺鍍條件下形成:靶材之錫含量低,氣氛 抽真空至預定真空程度,因而去除水分以及基板產生的雜 質例如有機氣體;以及連同氬氣導入微量氧氣,讓In之電 漿發射強度有纖細起浮波動時,恰於薄膜形成後之透明導 電層爲非晶形膜;但當所得薄膜於空氣中於120至150°C 之低溫下加熱處理0.5至1小時之短時間時,薄膜容易轉 成完全結晶化薄膜,而未造成生產力及材料品質的劣化。 此外,藉前述加熱處理而完全結晶化之薄膜,其赫爾遷 移率由加熱處理前之15至28平方厘米/伏特•秒升高至加 熱處理後之30至45平方厘米/伏特•秒;但載子密度並無 重大變化,亦即加熱處理前之載子密度爲2x1 02()/立方厘米 至5xl02()/立方厘米,加熱處理後之載子密度爲2xl02V立 方厘米至6xl02Q/立方厘米。相反地,如JP-B-3 — 1 5 5 3 6提 示,於濺鑛薄膜成形後於高溫接受長時間後加熱處理所得 之結晶化薄膜,具有赫爾遷移率18至20平方厘米/伏特· 秒以及5χ1021/立方厘米至9xl021/立方厘米。 綜上所述,藉前述特定加熱處理所得之完全結晶化薄膜 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 具有奇特性質,讓赫爾遷移率比前述專利案(JP-B-3-1 5 5 3 6 )提議之結晶化薄膜,高約2倍,以及載子密度低約 一次冪。此外,也發現基於此等性質,完全結晶化薄膜作 爲透明導電膜之透明度及濕潤可靠度絕佳,其比電阻率的 降低限於只有加熱處理前(換言之恰在濺鍍薄膜成形後)之 約半量,故比較如前述專利案(JP_B-3 - 1 5 5 3 6)提議之結晶 化薄膜,該薄膜之比電阻率於後加熱處理後降低大於一次 冪,可防止比電阻率的過度減低,因而可抑制耗用電力的 增加。 基於下列發現而完成本發明。 如此,本發明提供一種透明導電層合體,包含一基板其 包含一種有機聚合物成形件,於其上成形一完全結晶化之 透明導電層,該透明導電層包含一種In· Sn複合氧化物 ,以In原子及Sn原子總重爲基準,具有Sn原子含量爲1 至6 %重量比,較佳2至5%重量比,具有薄膜厚度爲15 至50奈米,較佳20至40奈米,赫爾遷移率爲30至45平 方厘米/伏特•秒,以及載子密度爲2xl 02V立方厘米至6χ 1 〇2V立方厘米。 本發明更提供一種製造透明導電層合體之方法,該方法 包含: (a) —濺鍍薄膜成形步驟,該步驟濺鍍薄膜成形一種包含 In· Sn複合氧化物之透明導電層於包含有機聚合物成形件 之基板上,以及 (b) —隨後後加熱步驟,俾製造一種透明導電層合體其帶 有透明導電層於基板上, 9 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 其中該步驟(a)爲一步驟,其中使用以In原子及Sn原子 總重爲基準,具有S η原子含量1至6 %重量比之金屬靶材 或氧化材,於8 0至1 5 0 °C之基板溫度進行抽真空至 1·5χ10·4帕或以下之真空度,以及氧氣連同氬氣一起導入 其中,讓只有導入氣時之In電漿發射強度定義爲90’ 導入氧氣後之電漿發射強度對金屬靶材而言爲30至40, 以及對氧化物靶材而言爲8 4至9 0,俾形成一層非晶形透 明導電層於該基板上,該透明導電層包含一種In· Sn複合 氧化物,以In原子及Sn原子總重爲基準,具有Sn原子含 量爲1至6%重量比,具有薄膜厚度爲15至50奈米,赫爾 遷移率爲15至28平方厘米/伏特•秒,以及載子密度爲 2xl02G/立方厘米至5xl02G/立方厘米;以及 該步驟(b)爲一步驟,其中該步驟(a)形成之非晶形透明 導電層於空氣中於120至150°C接受加熱處理經歷0.5至1 小時時間,俾將其轉換成一層完全結晶化之透明導電層 ,該層具有赫爾遷移率爲30至45平方厘米/伏特•秒,以 及載子密度爲2x102G/立方厘米至6><1〇20/立方厘米。 【實施方式】 本發明使用之基板包含一種有機聚合物成形件,較佳使 用具有絕佳透明度及耐熱性之有機聚合物。此種有機聚合 物例如包括以聚酯爲主之聚合物例如聚伸乙基對苯二甲酸 酯;以聚烯爲主之聚合物;均聚物例如聚碳酸酯、聚醚硕 及聚芳酸酯;共聚物;以及以環氧樹脂爲主之聚合物。此 種有機聚合物被成形爲薄膜狀形式、片狀形式或其它形式 隨後供使用。視需要,成形件可被提供以底塗層或背側塗 10 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 層。 步驟(a)中,包含In· Sn複合氧化物之透明導電層藉濺鍍 薄膜成形而形成於基板上。此種濺鍍薄膜成形不僅可採用 使用直流電源之標準磁控管濺鍍法,同時也可使用多種其 它濺鍍法例如射頻濺鍍法、(射頻+直流)濺鍍法、脈衝濺鍍 法以及雙磁控管濺鍍法。於濺鍍薄膜成形時,基板溫度須 於8 0至1 5 0 °C範圍俾不造成基板的熱損傷。經由選用於此 特定範圍之較高基板溫度,可獲得欲形成之透明導電層結 晶化之良好結果。通常基板溫度係設定於約1 〇 〇 °C。 本發明使用之濺鍍靶材爲金屬靶材(In-Sn靶材)或氧化 物靶材(In203-Sn02靶材),以In原子及Sn原子總重爲基 準,具有Sn含量爲1至6%重量比,且較佳2至5%重量比。 添加Sn可促成可靠度例如薄膜耐用性的提升。但考慮結 晶化’以I η 2 〇 3最可能結晶化。排除欲纔混於I η 2 0 3晶格之 錫含量,錫係作爲抑制結晶化的雜質。因此理由故,錫含 量須控制於前文規定之範圍。 使用此種靶材進行濺鍍薄膜成形時,濺鍍裝置內側首先 被抽真空至1·5 XI 0·4帕或以下之真空度,且較佳爲7x10 _5 帕或以下,俾準備一種氣氛,其中裝置內部水分以及基板 產生的有機氣體已經被去除。原因在於薄膜形成期間,存 在有水分或有機氣體將終結薄膜成形期間產生的懸盪鍵結 ’因而抑制晶體的生長。 其次,將作爲反應性氣體之氧氣連同作爲惰性氣體之氬 氣一起導入如此被抽真空之濺鍍裝置內部,進行濺鍍薄膜 成形。於此期間,精密控制氧氣之導入量是重要的。根據 11 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 一般利用質量流量控制器導入恆定量氧氣之方法,由於靶 材表面之氧化度於每次安裝時氧化度起伏波動,且存在有 氧化的遲滯,故無法以穩定方式進行結晶化薄膜之薄膜成 形,即使於薄膜形成後藉加熱處理亦如此。 發明人利用下述方式對PEM(電漿發射監視器)控制系統 進行廣泛徹底的硏究,濺鍍放電期間產生的In之電漿發射 強度係與薄膜成形速度有關,而薄膜品質係與濺鍍靶材之 氧化度有關。結果,發現於濺鍍薄膜成形時,當只有導入 氬氣時,In電漿發射強度界定爲90,若導入氧氣,則氧導 入後之電漿發射強度對金屬靶材而言爲3 0至40,以及對 氧化物靶材而言爲84至90,濺鍍薄膜成形期間爲非晶形 之薄膜,經由隨後於空氣中於低溫加熱處理一段短時間 ,容易轉化成完全結晶化薄膜。 於導入氧氣之方法,氧氣導入後In發射強度落入前述範 圍,氧氣導入後之變化量極小,故無法藉質量流量儀測定。 順道一提,至於薄膜電阻率,證實當In發射強度分別地對 金屬靶材爲3 0以及對氧化物靶材爲84時,電阻率爲最小 値。 本發明中,經由將導入之氧氣量設定於些許範圍,當基 板上濺鍍膜成形後之薄膜於低溫加熱處理一段短時間時 ,可獲得如前文說明之帶有完全結晶化透明導電層之透明 導電層合體。濺鍍薄膜成形期間,透明導電層之薄膜厚度 係於15至50奈米,及特佳20至40奈米之範圍。當透明 導電層之薄膜厚度小於1 5奈米時,經由於低溫加熱處理一 段短小時幾乎不會出現結晶化;而當厚度超過5 0奈米時’ 12 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 藉加熱處理製成比電阻率過度減低,因而觸控式面板電極 的耗用電力傾向於增高。 藉濺鍍於基板上形成的透明導電層爲一種非晶薄膜,包 含一種In*Sn複合氧化物,以In原子及Sn原子總重爲基 準,具有Sn原子含量爲1至6%重量比,且具有薄膜厚度 爲15至50奈米,赫爾遷移率爲15至28平方厘米/伏特· 秒,以及載子密度爲2xl02V立方厘米至5xl02()/立方厘米。 當本發明之透明導電層合體用於觸控式面板時,使用酸 進行圖案蝕刻製程處理。圖案蝕刻製程係恰於濺鍍薄膜成 形之後階段,換言之於加熱處理前之階段進行。於加熱處 理後,薄膜完全被結晶化,因而難以進行蝕刻處理。它方 面,於加熱處理前,薄膜爲非晶形薄膜,故容易進行蝕刻 處理。 於隨後步驟(b),濺鍍薄膜成形後所得透明導電層於空氣 中於低溫接受短時間加熱處理。換言之,經由使用乾燥器 等於120至l5〇°C接受加熱處理0.5至1小時時間。根據此 項加熱處理,濺鍍薄膜成形後之非晶形薄膜被轉成完全結 晶化薄膜,其具有實質較大之赫爾遷移率30至45平方厘 米/伏特•秒,以及實質上等値之載子密度2x1 02()/立方厘米 至6xl 02V立方厘米。此種赫爾遷移率比藉前述專利案 (JP-B-3 - 1 5 5 3 6)提示之結晶化薄膜高約2倍,此種載子密度 比前述專利案(1?-6-1 - 1 5 5 3 6)提示之結晶化薄膜之載子密 度低約一次幕。 一般而言,由包含In βη複合氧化物之透明導電層之載 子電子產生的施體,包括一個I η 2 Ο 3螢石晶格之氧缺乏部 13 1 1万發明說明書(補件)/92_〇6/92107645 200306254 分、以及一^個錫原子取代於姻原子位置部分。 本發明中,因錫之攙雜量低,故取代於銦原子之錫原子 量低。如此,可考慮此乃造成載子密度低的起因。此外本 發明中,作爲雜質之過量錫含量低,且水含量低。如此, 也可視爲,儘管於低溫加熱處理一段短時間,但此乃晶體 大爲生長的起因,因而造成赫爾密度高。 如前述,加熱處理後,透明導電層作爲欲提供於有機聚 合物成形件之基板上之透明導電層,具有奇特性質(換言之 新穎赫爾遷移率及載子密度),此等性質爲至目前爲止未曾 報告。特別,據稱本發明加熱處理後之透明導電層爲完全 結晶化薄膜,此處晶體生長極佳。 因此理由故,加熱處理後之透明導電層具有絕佳透明 度,故於5 5 0奈米之光透射比比較加熱處理前之光透射比 提升約1.5至4%。特別,於波長短於5 5 0奈米端之透射比 的提升顯著。此外,加熱處理後,透明導電層不會出現黃 化現象,於濕熱試驗之電阻率變化小,故具有絕佳濕熱可 靠度。此外,於加熱處理後之透明導電層,比電阻率約爲 加熱處理前比電阻率之半値,加熱處理造成比電阻率之下 降比率低。如此,可防止作爲觸控式面板電極的耗用電力 增力口。 順便一提地,於步驟(b),當加熱處理溫度及時間落至前 述特定範圍之外時,無法獲得前述效果。例如當加熱處理 溫度低於1 2 0 °C,或加熱處理時間短於〇 . 5小時時,難以 達成完全結晶化。它方面,當加熱處理溫度超過1 5 (TC, 或加熱處理時間超過1小時,容易發生生產力的降低,或 14 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 材料品質問題,例如基板薄膜產生低聚物問題。此外,幾 乎無法獲得具有前述薄膜性質之透明導電層。又容易出現 例如比電阻率過度降低等不便。 本發明將於後文參照下列實施例作更詳細的說明,但須 了解本發明絕非視爲囿限於此。 實施例1 作爲靶材材料之In-Sn金屬靶材(錫原子含量:占銦原子 及錫原子總重之3%重量比)以及作爲基板之厚75微米聚伸 乙基對苯二甲酸酯(後文稱作「PET」)安裝於平行板型捲取 型磁控管濺鍍裝置。該裝置接受脫水及除氣,並於捲取之 同時抽真空至7χ1(Γ5帕之真空度。 此種情況下,濺鑛薄膜形成之進行方式,係經由於基板 溫度100°C加熱,導入30〇Sccm氬氣,使用3千瓦直流電 進行反應性濺鑛製程,且經由將銦電漿發射強度藉只有氬 氣設定於9 0,然後調整導入之氧氣量,同時開閉自動壓電 閥,讓氧氣導入後之發射強度藉PEM爲33來調整薄膜品 質。 如此形成透明I η · S η複合氧化物(後文稱之爲「IΤ Ο」)於 PET薄膜製成的基板上,形成厚20奈米之透明導電層。然 後透明導電層於1 5 (TC接受加熱處理3 0分鐘,而製備透明 導電層合體。有關此種層合體,藉透射電子顯微鏡(TEM) (放大:25, 〇〇〇倍)觀察透明導電層。結果,觀察得如圖所 示’形成完全結晶化ITO薄膜。 此外,有關此種透明導電層合體,加熱處理前(恰於濺鍍 薄膜形成後)與加熱處理後之赫爾遷移率及載子密度係藉 15 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 赫爾效應之量測而測定。該測定係使用百歐瑞德(BIORAD) 公司製造之「HL5 5 0 0PC」測定系統進行量測。此外,電阻 率、於5 5 0奈米之光透射比,以及於5 %鹽酸水溶液浸沒5 分鐘後之電阻率係於加熱處理前及後測定。所得結果顯示 於下表1。 表1 加熱處理前 加熱處理後 赫爾遷移率(平方厘米/伏特· 秒) 2 1.2 37.3 載子密度(數目/立方厘米) 3·7χ 1020 4.2 X1020 電阻率(歐姆/平方) 400 200 光透射比(%) 85 88 浸沒於5 %鹽酸水溶液後5分 鐘之電阻率(歐姆/平方) 〇〇 200 由前述結果顯然易知,雖然透明導電層爲厚20奈米之薄 膜,原先幾乎難以結晶化,但經由於低溫(150°C )加熱短時 間(30分鐘)之加熱處理可良好結晶化,故於5 5 0奈米之透 射比比較加熱處理前之光透射比提升達3 %。此外,加熱處 理後之電阻率降低壓抑至加熱處理前電阻率降低之半,故 無虞電阻率因加熱處理而變成過低。 此外,加熱處理前,浸沒於5%鹽酸水溶液後5分鐘之電 阻率爲無限大(〇〇),換言之薄膜易使用酸進行蝕刻處理 。它方面,加熱處理後,浸沒於5%鹽酸水溶液後5分鐘之 電阻率未見任何變化,如此難以使用酸進行蝕刻處理。換 言之,結果所得薄膜對酸穩定。 此外,與前述試驗分開,加熱處理後之透明導電層合體 接受於60°C及90%相對濕度之濕熱處理經歷5 00小時。結 16 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 果,電阻率相對於試驗前之初電阻率(200歐姆/平方)之變 化率壓抑至1 . 1倍。因此,加熱處理後之透明導電層合體 也具有絕佳濕熱可靠度。 實施例2 作爲靶材材料之In-Sn金屬靶材(錫原子含量:占銦原子 及錫原子總重之4.7 %重量比)以及作爲基板之厚75微米 PET安裝於平行板型捲取型磁控管濺鍍裝置。該裝置接受 脫水及除氣,並於捲取之同時抽真空至lxl (Γ4帕之真空度。 此種情況下,濺鍍薄膜形成之進行方式,係經由於基板 溫度l〇〇°C加熱,導入300sccm氬氣,使用3千瓦直流電 進行反應性濺鍍製程,且經由將銦電漿發射強度藉只有氬 氣設定於90,然後調整導入之氧氣量,同時開閉自動壓電 閥,讓氧氣導入後之發射強度藉PEM爲86來調整薄膜品 質。 如此形成厚20奈米之透明ITO薄膜製成之透明導電層 於PET薄膜製成之基板上。然後透明導電層經由於15(TC 加熱30分鐘接受加熱處理,而製備透明導電層合體。有關 此種層合體,透明導電層藉透射電子顯微鏡觀察。結果, 形成完全結晶化之ITO薄膜。 此外,有關本透明導電層合體,加熱處理前(恰於濺鍍薄 膜形成後)與加熱處理後之赫爾遷移率及載子密度係以前 述相同方式測定。此外,電阻率、於5 5 0奈米之光透射比, 以及浸沒於5%鹽酸水溶液後5分鐘之電阻率係於加熱處 理前與後測定。結果,可獲得實質上於實施例1之相同結 果,如下表2所不。此外,與前述試驗分開,加熱處理後 17 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 之透明導電層合體係以前述相同方式接受濕熱試驗。結果 加熱處理後之透明導電層合體,如同實施例1具有絕佳濕 熱可靠度。 表2 加熱處理前 加熱處理後 赫爾遷移率(平方厘米/伏特· 秒) 24.2 37.1 載子密度(數目/立方厘米) 3.4x 1 020 4·〇χ 1 020 電阻率(歐姆/平方) 3 80 2 10 光透射比(%) 85 88 浸沒於5 %鹽酸水溶液後5分 鐘之電阻率(歐姆/平方) 〇〇 2 10 比較例1 以實施例1之相同方式進行濺鑛薄膜成形,但將靶材材 料改變成In-Sn金屬靶材(錫原子含量:占銦原子及錫原子 總重之10%重量比)。如此形成厚20奈米之ITO薄膜製成 之透明導電層於PET薄膜製成之基板上。然後透明導電層 經由於1 5 0 °C加熱3 0分鐘接受加熱處理而製備透明導電層 合體。 有關本透明導電層合體,加熱處理前(恰於濺鍍薄膜形成 後)與加熱處理後之赫爾遷移率及載子密度係以前述相同 方式測定。此外,電阻率、於5 5 0奈米之光透射比,以及 浸沒於5 %鹽酸水溶液後5分鐘之電阻率係於加熱處理前 與後測定。所得結果顯示於下表3。 表3 加熱處理前 加熱處理後 赫爾遷移率(平方厘米/伏特· 秒) 20.1 23.5 312/發明說明書(補件V92-06/92107645 18 200306254 載子密度(數目/立方厘米) 3 · 8 X1〇20 3.8 X1020 電阻率(歐姆/平方) 4 10 350 光透射比(%) 84.5 85 浸沒於5 %鹽酸水溶液後5分 鐘之電阻率(歐姆/平方) 〇〇 〇〇 由前述結果顯然易知,實質上未經加熱處理前與後之光 透射比的提升;即使於加熱處理後,浸沒於5 %鹽酸水溶液 後5分鐘之電阻率也爲無限大(〇〇)。如此,雖然可使用酸 進行蝕刻處理,但所得薄膜對酸之穩定性成比例地變差。 與前述試驗分開,加熱處理後之透明導電層合體以前述相 同方式接受濕熱試驗。結果,電阻率對試驗前之初電阻率 之變化率變成1 · 5倍。因此,加熱處理後之透明導電層合 體之濕熱可靠度比實施例1之濕熱可靠度差。 比較例2 以實施例2之相同方式進行濺鍍薄膜成形,但將靶材材 料改變成In-Sn金屬靶材(錫原子含量:占銦原子及錫原子 總重之9.5%重量比),抽真空至8x1 (Γ4帕之真空度,以及 於只有藉氬氣將銦電漿發射強度設定於90後,調節氧氣導 入量,同時開閉自動壓電閥,讓氧氣導入後之發射強度變 成80。如此形成厚20奈米之ITO薄膜製成之透明導電層 於PET薄膜製成之基板上。然後透明導電層經由於150°C 加熱30分鐘接受加熱處理而製備透明導電層合體。 有關本透明導電層合體,加熱處理前(恰於濺鍍薄膜形成 後)與加熱處理後之赫爾遷移率及載子密度係以前述相同 方式測定。此外,電阻率、於5 5 0奈米之光透射比、以及 浸沒於5 %鹽酸水溶液後5分鐘之電阻率係於加熱處理前 19 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 與後測定。所得結果顯示於下表4。 表4 加熱處理前 加熱處理後 赫爾遷移率(平方厘米/伏特· 秒) 27 28 載子密度(數目/立方厘米) 3.3 X1020 2.5 X1020 電阻率(歐姆/平方) 350 450 光透射比(%) 85 85.5 浸沒於5 %鹽酸水溶液後5分 鐘之電阻率(歐姆/平方) 〇〇 〇〇 由前述結果顯然易知,實質上未經加熱處理前與後之光 透射比的提升;即使於加熱處理後,浸沒於5 %鹽酸水溶液 後5分鐘之電阻率也爲無限大(〇〇)。如此,雖然可使用酸 進行蝕刻處理,但所得薄膜對酸之穩定性成比例地變差。 與前述試驗分開,加熱處理後之透明導電層合體以前述相 同方式接受濕熱試驗。結果,電阻率對試驗前之初電阻率 之變化率變成2 · 0倍。因此,加熱處理後之透明導電層合 體之濕熱可靠度比實施例2之濕熱可靠度差。 綜上所述,根據本發明,於8 0至1 5 0 °C (其爲基板實際 容許加熱溫度),濃鍍薄膜成形包含I η · S η複合氧化物之透 明導電層於包含有機聚合物成形件之基板上,當薄膜厚度 1 5至5 0奈米之透明導電層係藉濺鍍成形,且採用之濺鍍 條件爲目的之錫含量低,施行抽真空至規定真空度之氣 氛,因而去除水分以及基板產生的雜質如有機氣體,以及 連同氬氣導入微量氧氣,讓銦電漿發射強度起微細起伏波 動,且結果所得薄膜係於120至150°C之低溫加熱處理0.5 至1小時之短時間,可獲得具有完全結晶化之透明導電層 20 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 合體,該層合體不會造成生產力及材料品質低劣’透明度 及濕熱可靠度絕佳,且比電阻率不會過度降低。 更顯而易知,熟諳技藝人士可對前文所示及所述之發明 形式及細節作出各項變化。意圖此等變化係含括於隨後之 申請專利範圍之精髓及範圍。 本案係基於日本申請專利範圍第2002- 1 04676號,申請 曰爲2002年4月8日,其揭示以引用方式倂入此處。 【圖式簡單說明】 圖1爲使用透射電子顯微鏡(放大:25,000倍)觀察透明 導電層之顯微相片,該透明導電層包含ITO薄膜,已經經 由實施例1之方法接受濺鍍薄膜成形及低溫加熱處理一段 短時間。 21 312/發明說明書(補件)/92_〇6/921〇7645
Claims (1)
- 200306254 拾、申請專利範圍 1·一種透明導電層合體,包含一基板其包含一種有機聚 合物成形件,於其上成形一完全結晶化之透明導電層,該 透明導電層包含一種In· Sn複合氧化物,以in原子及Sn 原子總重爲基準,具有Sn原子含量爲1至6%重量比,具 有薄膜厚度爲15至50奈米,赫爾遷移率爲30至45平方 厘米/伏特•秒,以及載子密度爲2xl〇2V立方厘米至6χ 1 02V立方厘米。 2 ·如申請專利範圍第1項之透明導電層合體,其中該錫 原子含量爲2至5%重量比。 3 .如申請專利範圍第1項之透明導電層合體,其中該薄 膜厚度爲20至40奈米。 4.一種透明導電層合體之製造方法,該方法包含: (a) —濺鍍薄膜成形步驟,該步驟濺鍍薄膜成形一種包含 In· Sn複合氧化物之透明導電層於包含有機聚合物成形件 之基板上,以及 (b) —隨後後加熱步驟,而製造如申請專利範圍第1項之 透明導電層合體, 其中該步驟(a)爲一步驟,其中使用以In原子及Sn原子 總重爲基準,具有S η原子含量1至6 %重量比之金屬靶材 或氧化物靶材,於8 0至1 5 0 °C之基板溫度進行抽真空至 1 · 5 x 1 〇 帕或以下之真空度’以及氧氣連同Μ氣一起導入 其中,讓只有導入氬氣時之In電漿發射強度定義爲90, 導入氧氣後之電漿發射強度對金屬靶材而言爲30至40, 以及對氧化物靶材而言爲8 4至9 0,俾形成一層非晶形透 22 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 200306254 明導電層於該基板上,該透明導電層包含一種In· Sn複合 氧化物,以In原子及Sn原子總重爲基準,具有Sn原子含 量爲1至6%重量比,具有薄膜厚度爲15至50奈米,赫爾 遷移率爲15至28平方厘米/伏特•秒,以及載子密度爲 2xl02()/立方厘米至5xl02()/立方厘米;以及 該步驟(b)爲一步驟,其中該步驟(a)形成之非晶形透明 導電層於空氣中於120至150°C接受加熱處理經歷0.5至1 小時時間,俾將其轉換成一層完全結晶化之透明導電層 ,該層具有赫爾遷移率爲30至45平方厘米/伏特•秒,以 及載子密度爲2xl02()/立方厘米至6xl02G/立方厘米。 5 ·如申請專利範圍第4項之製造方法,其中錫原子於靶 材之含量爲2至5%重量比。 6 .如申請專利範圍第4項之製造方法,其中該基板溫度 約爲1 0 0 °C。 7.如申請專利範圍第4項之製造方法,其中該薄膜厚度 爲20至40奈米。 312/發明說明書(補件)/92-06/92107645 23
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