TWI410331B - 透明導電性膜 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種使用銦錫氧化物(ITO：Indium Tin Oxide)膜之透明導電性膜。
已知有一種具有膜基材及透明導體圖案以及填充材料之透明導電性膜(專利文獻1：日本專利特表2007-508639)。膜基材具有包含二氧化矽等之塗層。透明導體圖案係形成於塗層上。填充材料係以埋設透明導體圖案之方式形成於膜基材上。代表性而言，透明導體圖案包含銦錫氧化物(ITO：Indium Tin Oxide)膜。此種透明導電性膜例如用於靜電電容方式觸控面板，且具有難以視認透明導體圖案之特徵。然而，先前之透明導電性膜存在依然可視認透明導體圖案之情況(較理想為完全無法視認透明導體圖案)。
[專利文獻1]日本專利特表2007-508639號公報
本發明之目的在於提供一種與先前相比難以視認透明導體圖案之透明導電性膜。
(1)本發明之透明導電性膜包含：膜基材；透明導體圖案，其形成於膜基材上；以及黏著劑層，其形成於膜基材
上，且埋設透明導體圖案。透明導體圖案具有雙層結構，該雙層結構係於膜基材上依序積層有第一銦錫氧化物之結晶質層及第二銦錫氧化物之結晶質層而成。第一銦錫氧化物之結晶質層之氧化錫含量多於第二銦錫氧化物之結晶質層之氧化錫含量。「銦錫氧化物」即所謂之ITO(Indium Tin Oxide)。
(2)於本發明之透明導電性膜中，第一銦錫氧化物之結晶質層與第二銦錫氧化物之結晶質層係藉由對銦錫氧化物之非晶質層加熱處理而結晶化而成之結晶質層。
(3)於本發明之透明導電性膜中，第一銦錫氧化物之結晶質層之厚度薄於第二銦錫氧化物之結晶質層之厚度。
(4)於本發明之透明導電性膜中，膜基材之原材料為聚對苯二甲酸乙二酯、聚環烯烴或聚碳酸酯。
(5)於本發明之透明導電性膜中，透明導體圖案之厚度(第一銦錫氧化物之結晶質層之厚度+第二銦錫氧化物之結晶質層之厚度)為10 nm~45 nm。
(6)於本發明之透明導電性膜中，第一銦錫氧化物之結晶質層之氧化錫之含量為6重量%~15重量%，且第二銦錫氧化物之結晶質層之氧化錫之含量為1重量%~5重量%。
(7)於本發明之透明導電性膜中，第一銦錫氧化物之結晶質層之氧化錫之含量與第二銦錫氧化物之結晶質層之氧化錫之含量之差為3重量%~10重量%。
(8)於本發明之透明導電性膜中，第一銦錫氧化物之結晶質層之厚度為3 nm~15 nm，且第二銦錫氧化物之結晶質層
之厚度為7 nm~30 nm。
(9)於本發明之透明導電性膜中，第二銦錫氧化物之結晶質層之厚度與第一銦錫氧化物之結晶質層之厚度之差為1 nm~15 nm。
(10)於本發明之透明導電性膜中，黏著劑層之折射率為1.45~1.50。
(11)於本發明之透明導電性膜中，黏著劑層之厚度為10 μm~500 μm。
(12)於本發明之透明導電性膜中，於將存在透明導體圖案之部分之波長為450 nm~650 nm之光之平均反射率設為R1
(%)，將不存在透明導體圖案之部分之波長為450 nm~650 nm之光之平均反射率設為R2
(%)，並將△R(%)設為平均反射率R1
與平均反射率R2
之差之絕對值時(△R=|R1
-R2
|)，△R為0.7%以下。
(13)於本發明之透明導電性膜中，透明導體圖案之表面電阻值未達150 Ω/□(ohms per square，歐姆每平方)。
根據本發明，與先前相比，可降低存在透明導體圖案之部分之反射率R1
與不存在透明導體圖案之部分之反射率R2
之差△R。其結果可獲得較先前品難以視認透明導體圖案之透明導電性膜。
本發明者等人為了解決上述課題而進行了銳意研究，結果發現，藉由將透明導體圖案設為特定之雙層結構，而與
先前相比，可降低存在透明導體圖案之部分之反射率R1
與不存在透明導體圖案之部分之反射率R2
之差△R。
如圖1所示，本發明之透明導電性膜10包含：膜基材11；透明導體圖案12，其形成於膜基材11上；以及黏著劑層13，其形成於膜基材11上且埋設透明導體圖案12。透明導體圖案12具有雙層結構，該雙層結構係由第一銦錫氧化物之結晶質層14與第二銦錫氧化物之結晶質層15積層而成。以後，將「第一銦錫氧化物之結晶質層14」稱作「第一銦錫氧化物層14」，將「第二銦錫氧化物之結晶質層15」稱作「第二銦錫氧化物層15」。
用於本發明之膜基材11較佳為透明性及耐熱性優異者。膜基材11之原材料較佳為聚對苯二甲酸乙二酯、聚環烯烴或聚碳酸酯。膜基材11亦可於其表面具有易接著層、底塗層或者硬塗層。易接著層具有提高透明導體圖案12與膜基材11之密接性之功能。底塗層具有調整膜基材11之反射率之功能。硬塗層具有防止於膜基材11之表面刮傷之功能。膜基材11之厚度例如為10 μm~200 μm。於膜基材11較薄之情形時，來自膜基材11之揮發成分較少，從而銦錫氧化物層之成膜性良好。因此膜基材11之厚度較佳為20 μm~50 μm。
用於本發明之透明導體圖案12具有雙層結構，該雙層結
構係由第一銦錫氧化物層14與第二銦錫氧化物層15積層而成。第一銦錫氧化物層14配置於鄰近膜基材11之側，第二銦錫氧化物層15配置於遠離膜基材11之側。
透明導體圖案12之形狀並無特別限定，可為如圖1所示之條紋(stripe)狀，亦可為未圖示之菱形(rhombus)狀。透明導體圖案12之厚度(第一銦錫氧化物層14之厚度+第二銦錫氧化物層15之厚度)較佳為10 nm~45 nm，更佳為15 nm~30 nm。
用於本發明之第一銦錫氧化物層14及第二銦錫氧化物層15係於氧化銦(In2
O3
)中摻雜有氧化錫(SnO2
)之化合物之層。代表性而言，用於本發明之第一銦錫氧化物層14及第二銦錫氧化物層15係藉由對銦錫氧化物之非晶質層進行加熱處理而結晶化之結晶質層。
第一銦錫氧化物層14之氧化錫含量多於第二銦錫氧化物層15之氧化錫含量。第一銦錫氧化物層14之氧化錫含量較佳為6重量%~15重量%，更佳為8重量%~12重量%。第二銦錫氧化物層15之氧化錫含量較佳為1重量%~5重量%，更佳為2重量%~4重量%。第一銦錫氧化物層14之氧化錫含量與第二銦錫氧化物層15之氧化錫含量之差較佳為3重量%~10重量%，更佳為5重量%~8重量%。此處，氧化錫之含量(重量%)係由{氧化錫之重量/(氧化銦之重量+氧化錫之重量)}×100(%)表示。
通常而言，銦錫氧化物層具有氧化錫之含量越多，表面電阻值越低，但結晶化時間變長之傾向。然而，於本發明
之透明導電性膜10中，氧化錫之含量較少之第二銦錫氧化物層15可促進氧化錫之含量較多之第一銦錫氧化物層14之結晶成長。藉此，於本發明之透明導電性膜10中，可一面縮短透明導體圖案12之結晶化時間，一面減小表面電阻值。
第一銦錫氧化物層14之厚度較佳為薄於第二銦錫氧化物層15之厚度。第一銦錫氧化物層14之厚度較佳為3 nm~15 nm，更佳為5 nm~10 nm。第二銦錫氧化物層15之厚度較佳為7 nm~30 nm，更佳為10 nm~20 nm。第一銦錫氧化物層14之厚度與第二銦錫氧化物層15之厚度之差較佳為1 nm~15 nm，更佳為2 nm~10 nm。
藉由將第一銦錫氧化物層14之厚度與氧化錫之含量，以及第二銦錫氧化物層15之厚度與氧化錫之含量設為上述範圍，可促進透明導體圖案12之結晶化，且可藉由低溫、短時間之加熱處理而降低表面電阻值。於本發明之透明導電性膜10中，例如藉由如140℃之低溫加熱處理條件，可將透明導體圖案12之表面電阻值設為未達150 Ω/口(ohms per square)之較低之值。
用於本發明之透明導電性膜10之黏著劑層13係形成於膜基材11上且埋設透明導體圖案12。作為形成黏著劑層13之材料，由於丙烯酸系黏著劑之透明性優異，故而較佳。就提高本發明之效果之觀點而言，黏著劑層13之折射率較佳為1.45~1.50。黏著劑層13之厚度較佳為10 μm~500 μm，
更佳為100 μm~500 μm。再者，於本發明之透明導電性膜10用於智能手機之情形時，於黏著劑層13上積層例如覆蓋玻璃。
本發明之透明導電性膜10中，存在透明導體圖案12之部分之反射率與不存在透明導體圖案12之部分之反射率之差與先前相比較少。其結果，本發明之透明導電性膜10之透明導體圖案12與先前相比難以被視認。將存在透明導體圖案12之部分之波長為450 nm~650 nm之光之平均反射率設為R1
(%)，並將不存在透明導體圖案12之部分之波長為450 nm~650 nm之光之平均反射率設為R2
(%)。將△R(%)作為平均反射率R1
與平均反射率R2
之差之絕對值(△R=|R1
-R2
|)。
於本發明之透明導電性膜10中，可將△R較佳設為0.7%以下。更佳為可將△R設為0.3%~0.5%。於本發明中，由於透明導體圖案12為第一銦錫氧化物層14與第二銦錫氧化物層15之雙層結構，因此存在透明導體圖案12之部分之平均反射率R1
與不存在透明導體圖案12之部分之平均反射率R2
之差與先前相比較小。
對本發明之透明導電性膜10之製造方法之一例進行說明。將500 m~5,000 m卷之長條之膜基材11之捲筒設置於濺鍍裝置內。一面以固定速度回捲膜基材11，一面於膜基材11上，藉由濺鍍法而連續地形成第一銦錫氧化物層與第二銦錫氧化物層。於濺鍍法中，使於低壓氣體(例如低壓氬氣)中產生之等離子體中之陽離子碰撞於銦錫氧化物之
焙燒體靶(負電極)。使自焙燒體靶表面飛散之銦錫氧化物附著於膜基材11上。此時，於濺鍍裝置內，設置至少2個氧化錫之含量不同之銦錫氧化物之焙燒體靶。藉此，可連續地形成第一銦錫氧化物層與第二銦錫氧化物層。於濺鍍後，熱處理前之第一銦錫氧化物層與第二銦錫氧化物層均為非晶質層。
形成有第一銦錫氧化物層與第二銦錫氧化物層之膜基材11暫時捲繞而成為捲筒。膜基材11之捲筒一面被回捲，一面被連續地搬送至加熱烘箱內，並加熱處理第一銦錫氧化物層與第二銦錫氧化物層。加熱溫度較佳為130℃~170℃，加熱時間較佳為30分鐘~60分鐘。藉由加熱處理，第一銦錫氧化物層與第二銦錫氧化物層由非晶質變化為結晶質。以此種方式可獲得具有由第一銦錫氧化物層與第二銦錫氧化物層積層而成之透明導體膜之透明導電性膜10。於本發明中，藉由將第一銦錫氧化物層之厚度與氧化錫之含量，以及第二銦錫氧化物層之厚度與氧化錫之含量設為特定範圍，可促進透明導體膜之結晶化，因此藉由低溫、短時間之加熱處理，可對透明導體膜進行結晶化。
繼而於透明導體膜之表面(第二銦錫氧化物層之表面)形成所需之圖案形狀之光阻膜。藉由將透明導體膜浸漬於鹽酸，可去除透明導體膜之多餘部分(未被光阻覆蓋之部分)，而獲得透明導體圖案12(第一銦錫氧化物層14與第二銦錫氧化物層15之積層膜)。
最後，於具有透明導體圖案12之膜基材11上，以埋設透
明導體圖案12之方式積層黏著劑層13，從而獲得本發明之透明導電性膜10。
於厚度為23 μm之聚對苯二甲酸乙二酯膜上形成含有三聚氰胺樹脂之熱硬化性樹脂之底塗層(厚度為30 nm)，並準備膜基材11。將膜基材11之捲筒設置於濺鍍裝置內。濺鍍裝置內之環境係氣體壓力為0.4 Pa，氣體之詳細成分為氬氣80體積%與氧氣20體積%。一面以固定速度回捲膜基材11之捲筒，一面於膜基材11上依序形成第一銦錫氧化物之非晶質層與第二銦錫氧化物之非晶質層，形成厚度為20 nm之透明導體膜。第一銦錫氧化物之非晶質層係氧化錫之含量為10重量%，厚度為8 nm。第二銦錫氧化物之非晶質層係氧化錫之含量為3.3重量%，厚度為12 nm。暫時捲繞形成有第一銦錫氧化物之非晶質層與第二銦錫氧化物之非晶質層之膜基材11而使其成為捲筒。
繼而，一面回捲膜基材11之捲筒，一面連續地搬送至140℃之加熱烘箱內並加熱處理。藉由加熱處理，第一銦錫氧化物之非晶質層變化為結晶質層，且第二銦錫氧化物之非晶質層變化為結晶質層。其結果，可獲得於表面形成有第一銦錫氧化物層14與第二銦錫氧化物層15之膜基材11。第一銦錫氧化物層之厚度及氧化錫之重量%與加熱處理前相同。第二銦錫氧化物層之厚度及氧化錫之重量%與加熱處理前相同。
繼而，於第二銦錫氧化物層15之表面形成有條紋狀圖案之光阻膜。其後，將透明導體膜浸漬於鹽酸，去除透明導體膜之多餘部分(未被光阻覆蓋之部分)，從而獲得透明導體圖案12。
最後，於膜基材11上，以埋設透明導體圖案12之方式積層丙烯酸系黏著劑層13(日東電工股份有限公司製造之「LUCIACS(註冊商標)CS9621」)(厚度為50 μm，折射率為1.47)，從而獲得透明導電性膜10。將所獲得之透明導電性膜10之特性示於表1。
將第一銦錫氧化物之氧化錫之含量設為3.3重量%，將厚度設為12 nm。將第二銦錫氧化物之氧化錫之含量設為10重量%，將厚度設為8 nm。透明導體膜之合計厚度20 nm與實施例1相同。除上述以外，藉由與實施例1相同之方法製作透明導電性膜。將所獲得之透明導電性膜之特性示於表1。
將透明導電膜設為單層。將銦錫氧化物之氧化錫之含量設為3.3重量%，將厚度設為23 nm。除上述以外，藉由與實施例1相同之方法製作透明導電性膜。將所獲得之透明導電性膜之特性示於表1。
將透明導電膜設為單層。將銦錫氧化物之氧化錫之含量設為10重量%，將厚度設為23 nm。除上述以外，以與實
施例1相同之方法製作透明導電性膜。將所獲得之透明導電性膜之特性示於表1。
如表1所示，於本發明之透明導電性膜(實施例1)中，第一銦錫氧化物層之氧化錫之含量多於第二銦錫氧化物層之氧化錫之含量。又，第一銦錫氧化物層之厚度薄於第二銦錫氧化物層之厚度。藉由上述內容，與先前品相比，可降低存在透明導體圖案之部分之反射率與不存在透明導體圖案之部分之反射率之差△R。其結果，可獲得較先前難以視認透明導體圖案之透明導電性膜。進而，於本發明之透明導電性膜(實施例1)中，可一面縮短透明導體圖案之結晶化時間，一面減小表面電阻值。
於自透明導電性膜去除黏著劑層之後，使用分光光度計
(日立製作所製造之U4100)，測定存在透明導體圖案之部分之波長為450 nm~650 nm之光之平均反射率R1
(%)與不存在透明導體圖案之部分之波長450 nm~650 nm之光之平均反射率R2
(%)。使用其測定值算出反射率之差之絕對值△R(%)=|R1
-R2
|。再者，於具有黏著劑層之情形時，由於存在透明導體圖案之部分之平均反射率R1
(%)與不存在透明導體圖案之部分之平均反射率R2
(%)均相同程度地變小，因此反射率之差之絕對值△R(%)稍微變小。
於透明導電性膜上積層黏著劑層之前，使用4端子法測定表面電阻值。
將透明導電性膜之表面電阻值變為大致固定之時間設為結晶化時間。
將設置於濺鍍裝置之銦錫氧化物之焙燒體靶之氧化錫含量設為銦錫氧化物之結晶質層之氧化錫含量。
使用穿透式電子顯微鏡(日立製作所製造之H-7650)觀察銦錫氧化物層之剖面，並測定銦錫氧化物層之膜厚。
本發明之透明導電性膜之用途並無特別限定，本發明之透明導電性膜可尤其較佳地用於投影型之靜電電容方式觸控面板。
10‧‧‧透明導電性膜
11‧‧‧膜基材
12‧‧‧透明導體圖案
13‧‧‧黏著劑層
14‧‧‧第一銦錫氧化物層
15‧‧‧第二銦錫氧化物層
圖1係本發明之透明導電性膜之平面圖及剖面模式圖。
10‧‧‧透明導電性膜
11‧‧‧膜基材
12‧‧‧透明導體圖案
13‧‧‧黏著劑層
14‧‧‧第一銦錫氧化物層
15‧‧‧第二銦錫氧化物層
Claims (9)
- 一種透明導電性膜，其包含：膜基材；透明導體圖案，其形成於上述膜基材上；及黏著劑層，其形成於上述膜基材上且埋設上述透明導體圖案；且上述透明導體圖案具有雙層結構，該雙層結構係於上述膜基材上依序積層有第一銦錫氧化物之結晶質層與第二銦錫氧化物之結晶質層而成；上述第一銦錫氧化物之結晶質層之氧化錫之含量為6重量%~15重量%；上述第二銦錫氧化物之結晶質層之氧化錫之含量為1重量%~5重量%；上述透明導體圖案之厚度(上述第一銦錫氧化物之結晶質層之厚度+上述第二銦錫氧化物之結晶質層之厚度)為10 nm~45 nm；於將存在上述透明導體圖案之部分之波長為450 nm~650 nm之光之平均反射率設為R1 (%)，將不存在上述透明導體圖案之部分之波長為450 nm~650 nm之光之平均反射率設為R2 (%)，將△R(%)設為上述平均反射率R1 與上述平均反射率R2 之差之絕對值時(△R=|R1 -R2 |)，上述平均反射率之差之絕對值△R為0.7%以下。
- 如請求項1之透明導電性膜，其中上述第一銦錫氧化物 之結晶質層與上述第二銦錫氧化物之結晶質層係藉由對銦錫氧化物之非晶質層進行加熱處理而結晶化之結晶質層。
- 如請求項1之透明導電性膜，其中上述第一銦錫氧化物之結晶質層之厚度薄於上述第二銦錫氧化物之結晶質層之厚度。
- 如請求項1之透明導電性膜，其中上述膜基材之原材料為聚對苯二甲酸乙二酯、聚環烯烴或聚碳酸酯。
- 如請求項1之透明導電性膜，其中上述第一銦錫氧化物之結晶質層之氧化錫之含量與上述第二銦錫氧化物之結晶質層之氧化錫之含量之差為3重量%~10重量%。
- 如請求項3之透明導電性膜，其中上述第一銦錫氧化物之結晶質層之厚度為3 nm~15 nm，且上述第二銦錫氧化物之結晶質層之厚度為7 nm~30 nm。
- 如請求項6之透明導電性膜，其中上述第二銦錫氧化物之結晶質層之厚度與上述第一銦錫氧化物之結晶質層之厚度之差為1 nm~15 nm。
- 如請求項1之透明導電性膜，其中上述黏著劑層之折射率為1.45~1.50。
- 如請求項1之透明導電性膜，其中上述透明導體圖案之表面電阻值未達150 Ω/□(ohms per square)。
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