WO2015046208A1 - 透明導電性フィルムの製造方法 - Google Patents

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智剛 梨木
久登 加藤
浩史 別府
大輔 梶原
佳史 高見
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日東電工株式会社
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    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/562Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a transparent conductive film.
  • the demand for transparent conductive films having a transparent conductive layer with low resistance (high conductivity) for the purpose of low power consumption is increasing. Further, in order to cope with such an increase in demand, film formation at a higher speed is required.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a transparent conductive film capable of forming a transparent conductive layer having a reduced resistance at a higher speed.
  • the present invention is a method for producing a transparent conductive film comprising a step of forming a transparent conductive layer by sputtering from a target containing indium-tin composite oxide on a base film,
  • the sputtering method is a DC dual target sputtering method performed by connecting a DC power source to each of the two targets provided per sputtering chamber in the sputtering film forming apparatus.
  • a DC dual target sputtering method in which a DC power source is connected to each of the two targets provided per sputtering chamber is employed as a sputtering method when forming the transparent conductive layer.
  • the sputtering speed can be doubled as compared with the single target sputtering method, and the film forming process can be accelerated.
  • the plasma density in the sputtering chamber can be increased by installing two targets in one sputtering chamber. As a result, a denser sputtered film can be formed, and the specific resistance of the obtained transparent conductive layer can be reduced.
  • the plasma density can be increased by increasing the output of the DC power source.
  • the output is increased too much, the load on the target will increase, causing cracks and nodules (a state of being burnt due to foreign matter), so the output that can be loaded on the target will be limited. Therefore, it is not possible to reduce the resistance as much as the DC dual target sputtering method and to increase the speed of sputtering film formation.
  • the shortest distance between the two targets is preferably 10 mm or more and 150 mm or less.
  • the shortest distance between the targets is preferably 10 mm or more and 150 mm or less.
  • the transparent conductive layer may be formed independently by DC dual target sputtering in each sputter chamber.
  • the transparent conductive layer having a laminated structure can be efficiently obtained by changing the conditions of the DC dual target sputtering method in each sputtering chamber according to the properties of each layer. Can be formed.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a sputter deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the roll film to which the base film 1 is fed from the feed roll 53 is conveyed by the temperature control roll 52 through the guide roll 55, and is taken up by the take-up roll 54 through the guide roll 56. ⁇
  • the roll method is adopted.
  • the inside of the sputter deposition apparatus 100 is evacuated to a predetermined pressure or less (exhaust means is not shown).
  • the temperature adjustment roll 52 is controlled to reach a predetermined temperature.
  • the sputter deposition apparatus 100 of this embodiment includes one sputter chamber 11.
  • the sputter chamber 11 is a region surrounded by the casing 101 of the sputter deposition apparatus 100, the partition wall 12, and the temperature control roll 52, and can be set to an independent sputter atmosphere during sputter deposition.
  • the sputtering chamber 11 includes two indium-tin composite oxide (ITO) targets 13A and 13B.
  • the ITO targets 13 ⁇ / b> A and 13 ⁇ / b> B are each connected to a DC power source 16, and are discharged from the DC power source, so that a transparent conductive layer is formed on the base film 1.
  • the sputtering rate can be doubled as compared with the single target sputtering method, and the deposition process can be speeded up.
  • the plasma density in the sputtering chamber can be increased, and as a result, a denser sputtered film can be formed and the specific resistance of the obtained transparent conductive layer can be reduced.
  • the shape of the ITO targets 13A and 13B may be a flat plate type (planar) as shown in FIG. 1 or a cylindrical type (rotary).
  • the shortest distance between the two ITO targets 13A and 13B is preferably 10 mm or more and 150 mm or less, and more preferably 20 mm or more and 140 mm or less. If the shortest distance between the ITO targets is too small, the magnetic fields may interfere with each other when the magnetic field is applied together with the DC power to form a desired film. By adopting the lower limit of the shortest distance, it is possible to prevent such magnetic field interference and form a transparent conductive layer having good film quality. On the other hand, if the shortest distance is too large, the plasma density will not increase sufficiently because two single ITO targets are arranged side by side. In some cases, the advantages of provisioning cannot be fully obtained. By setting the shortest distance to a predetermined value or less, the plasma density in the sputtering chamber 11 can be efficiently increased.
  • a target containing an indium-tin composite oxide (In 2 O 3 —SnO 2 target) is preferably used.
  • the amount of SnO 2 in the metal oxide target is 0.5 weight relative to the weight of In 2 O 3 and SnO 2 added. % To 15% by weight, preferably 1 to 12% by weight, more preferably 2 to 12% by weight. If the amount of SnO 2 in the target is too small, the durability of the ITO film may be inferior. If the amount of SnO 2 is too large, it ITO film is hardly crystallized, there is a case stability transparency and resistance is not sufficient.
  • the degree of vacuum (degree of ultimate vacuum) in the sputter film formation apparatus 100 is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa or less, more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less. It is preferable to evacuate to an atmosphere in which impurities such as moisture in the sputter deposition apparatus 100 and organic gas generated from the base film 1 are removed. This is because the presence of moisture or organic gas terminates dangling bonds generated during sputtering film formation and hinders the crystal growth of a conductive oxide such as ITO.
  • an inert gas such as Ar and oxygen gas as a reactive gas are introduced as necessary, and sputter film formation is performed under a reduced pressure of 1 Pa or less.
  • the pressure in the sputtering chamber 11 during film formation is preferably 0.05 Pa to 1 Pa, and more preferably 0.1 Pa to 0.7 Pa. If the film formation pressure is too high, the film formation rate tends to decrease. Conversely, if the pressure is too low, the discharge tends to become unstable.
  • the power density of the DC power source 16 for each ITO target 13A, 13B can be set as appropriate in consideration of the thickness, specific resistance, production efficiency, etc. of the target transparent conductive layer.
  • Power density of DC power source 16 is preferably 0.6 W / cm 2 or more 9.0W / cm 2 or less, 0.9 W / cm 2 or more 8.0 W / cm 2 or less being more preferred.
  • Transparent conductive film A transparent conductive film obtained by the above-described DC dual target sputtering method will be described. As shown in FIG. 2, in the transparent conductive film 10, the transparent conductive layer 2 containing indium-tin composite oxide is formed on the base film 1.
  • the base film 1 is not particularly limited as long as it is flexible and transparent in the visible light region, and a plastic film having transparency and a polyester resin as a constituent material is used. Polyester resins are preferably used because of their excellent transparency, heat resistance, and mechanical properties. As the polyester resin, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) and the like are particularly suitable.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the plastic film is preferably stretched from the viewpoint of strength, and more preferably biaxially stretched. It does not specifically limit as a extending
  • the thickness of the base film is preferably in the range of 2 to 200 ⁇ m, more preferably in the range of 2 to 130 ⁇ m, and still more preferably in the range of 2 to 110 ⁇ m.
  • the thickness of the film is less than 2 ⁇ m, the mechanical strength is insufficient, and the operation of continuously forming the transparent conductive layer 2 and the conductive metal layer 3 in a roll shape may be difficult.
  • the thickness of the film exceeds 200 ⁇ m, the scratch resistance of the transparent conductive layer 2 and the dot characteristics when a touch panel is formed may not be achieved.
  • the base film is preliminarily subjected to etching treatment such as sputtering, corona discharge, flame, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, chemical conversion, oxidation and undercoating treatment on the surface, and the transparent conductive layer 2 formed on the film base You may make it improve the adhesiveness of. Moreover, before forming a transparent conductive layer, you may remove and clean the film base-material surface by solvent cleaning, ultrasonic cleaning, etc. as needed.
  • Such a base film 1 is provided as a roll of a long film, and a transparent conductive layer 2 is continuously formed thereon to obtain a long transparent conductive film.
  • the composition of the transparent conductive layer 2 can be the same composition as the ITO targets 13A and 13B described above.
  • the thickness of the transparent conductive layer is not particularly limited, but the thickness is preferably 10 nm or more in order to obtain a continuous film having good conductivity with a surface resistance of 1 ⁇ 10 3 ⁇ / ⁇ or less. If the film thickness becomes too thick, the transparency is lowered, and therefore the thickness is preferably 15 to 35 nm, more preferably 20 to 30 nm. When the thickness of the transparent conductive layer is less than 15 nm, the electrical resistance of the film surface increases and it becomes difficult to form a continuous film. Further, when the thickness of the transparent conductive layer exceeds 35 nm, the transparency may be lowered.
  • the transparent conductive layer 2 may be crystalline or amorphous.
  • the ITO film when the ITO film is formed as the transparent conductive layer by the sputtering method, there is a restriction due to the heat resistance of the base film 1, so that the sputtering film formation cannot be performed at a high temperature. For this reason, the ITO immediately after film formation is an amorphous film (some of which may be crystallized). Such an amorphous ITO film has a lower transmittance than a crystalline ITO film, and may cause problems such as a large resistance change after a humidification heat test.
  • the transparent conductive layer may be converted into a crystalline film by annealing in the presence of oxygen in the atmosphere.
  • the transparency is improved, the resistance change after the humidification heat test is small, and the humidification heat reliability is improved.
  • the transparent conductive layer 2 after crystallization preferably has a low specific resistance value of 1.2 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ ⁇ cm or more and 6.0 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ ⁇ cm or less.
  • the specific resistance value is more preferably 1.2 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ ⁇ cm or more and 4.0 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ ⁇ cm or less, and further 1.2 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ ⁇ cm or more and 3. It is preferably 5 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ ⁇ cm or less.
  • the transparent conductive layer 2 may be patterned by etching or the like.
  • the transparent conductive layer 2 is preferably patterned in a stripe shape.
  • the transparent conductive layer 2 is patterned by etching, if the transparent conductive layer 2 is first crystallized, patterning by etching may be difficult. Therefore, it is preferable to perform the annealing treatment of the transparent conductive layer 2 after patterning the transparent conductive layer 3.
  • undercoat layers such as a dielectric material layer and a hard-coat layer, may be formed between the base film 1 and the transparent conductive layer 2.
  • the dielectric layer formed on the surface of the base film 1 on the surface side where the transparent conductive layer is formed does not have a function as a conductive layer, and the surface resistance is, for example, 1 ⁇ 10 6 ⁇ / ⁇ or more. It is preferably 1 ⁇ 10 7 ⁇ / ⁇ or more, more preferably 1 ⁇ 10 8 ⁇ / ⁇ or more.
  • the upper limit of the surface resistance of the dielectric layer is about 1 ⁇ 10 13 ⁇ / ⁇ , which is a measurement limit, but may exceed 1 ⁇ 10 13 ⁇ / ⁇ .
  • the numerical value in the parenthesis indicates the refractive index
  • an organic substance such as an acrylic resin, urethane resin, melamine resin, alkyd resin, siloxane polymer, organosilane condensate having a refractive index of about 1.4 to 1.6, or the above
  • a mixture of an inorganic substance and the organic substance can be given.
  • a dielectric layer on the transparent conductive layer forming surface side of the base film, for example, even when the transparent conductive layer 2 is patterned into a plurality of transparent electrodes, the transparent conductive layer forming region and the transparent film are transparent. It is possible to reduce the difference in visibility between the conductive layer non-formation region.
  • a dielectric material layer can act also as a sealing layer which suppresses precipitation of low molecular weight components, such as an oligomer from a plastic film.
  • the surface of the base film 1 opposite to the surface on which the transparent conductive layer 2 is formed may be provided with a hard coat layer, an easy adhesion layer, an anti-blocking layer, or the like as necessary.
  • a hard coat layer such as an easy adhesion layer, an anti-blocking layer, or the like as necessary.
  • those with other substrates bonded using appropriate adhesive means such as pressure-sensitive adhesives, or those in which a protective layer such as a separator is temporarily attached to a pressure-sensitive adhesive layer for bonding with other substrates It may be.
  • the sputter deposition apparatus 100 includes one sputter chamber 11, but the number of sputter chambers in the sputter deposition apparatus is not limited to one, and may be two or three or more. . What is necessary is just to change the number of the sputtering chambers to operate according to the layer structure of a transparent conductive layer. That is, when the transparent conductive layer is made of a single layer of ITO film, the number of sputtering chambers is one. From this point onward, in the case of two layers of ITO film, two sputtering chambers are used. Three chambers may be provided. In the present embodiment, an aspect in which three sputtering chambers are provided will be described.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration of a sputter deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the basic configuration of the sputter deposition apparatus 110 is the same as that of the sputter deposition apparatus 100 in the first embodiment.
  • a sputter chamber 21 is provided on the upstream side of the sputter chamber 11.
  • a sputtering chamber 31 is provided on the downstream side. Therefore, the sputter deposition apparatus 110 has a total of three sputter chambers.
  • the sputtering chambers 21 and 31 are provided with ITO targets 23A and 23B and ITO targets 33A and 33B, respectively, and DC power sources 26 and 36 are connected to the targets.
  • the DC dual target sputtering method can be performed under independent conditions in each sputtering chamber.
  • the sputter chamber 21 starts from the base film 1.
  • the first ITO film is formed, and then the second ITO film is formed in the sputtering chamber 11 and the third ITO film is formed in the sputtering chamber 31.
  • the conditions of each sputtering chamber may be the same or different.
  • the sputtering conditions in each sputtering chamber may be set in consideration of the thickness, specific resistance, optical characteristics, etching properties, etc. of the transparent conductive layer 2 to be formed.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a transparent conductive film according to another embodiment of the present invention.
  • the transparent conductive film 10 ′ includes transparent conductive layers 2 a, 2 b, and 2 c in order on the base film 1.
  • Each transparent conductive layer has a different composition of indium-tin composite oxide, and the weight ratio of tin oxide to the total weight of indium oxide and tin oxide is 0.5% by weight to 5.0% by weight in the transparent conductive layer 2a.
  • the transparent conductive layer 2b is 5.0% by weight to 15.0% by weight, and the transparent conductive layer 2c is 0.5% by weight to 5.0% by weight.
  • the composition of the ITO targets 23A and 23B mounted in the sputtering chamber 21 is 0.5 wt% to 5.0 wt%, and the ITO target 13A mounted in the sputtering chamber 11
  • the composition of 13B may be 5.0% by weight to 15.0% by weight, and the composition of ITO targets 33A and 33B mounted in the sputtering chamber 31 may be 0.5% by weight to 15.0% by weight.
  • a sputter deposition may be performed while a magnet electrode (not shown) is installed together with a DC power source and a magnetic field is applied.
  • the magnetic field to be applied may be set in consideration of the film forming speed and the like. For example, it may be 20 to 150 mT, and preferably 30 to 140 mT.
  • Example 1 On a polyethylene terephthalate having a thickness of 50 ⁇ m, a layer made of a thermosetting resin having a weight ratio of 2: 2: 1, which is a condensate of melamine resin: alkyd resin: organosilane, is formed as an undercoat layer to a thickness of 35 nm. Formed. Two sintered bodies of 90% by weight indium oxide and 10% by weight of tin oxide are prepared as targets 13A and 13B, and the targets 13A and 13B are placed in one sputter chamber 11 of the sputter deposition apparatus 100 as shown in FIG. Two DC power supplies 16 were connected to each.
  • the inside of the sputter film forming apparatus 100 was depressurized to 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa by evacuation, and the base film 1 was sufficiently degassed.
  • the target 13A and 13B have a DC dual target sputtering method in which the power density is 2.1 W / cm 2, and argon gas is 98 vol% on the undercoat layer.
  • a transparent conductive layer made of an indium-tin composite oxide with an amorphous thickness of 25 nm was formed in a 0.4 Pa sputtering chamber atmosphere composed of 2% by volume of oxygen gas. Then, the transparent conductive layer was crystallized by performing an annealing treatment at 150 ° C. for 1 hour in an air atmosphere to produce a transparent conductive film.
  • Example 1 A transparent conductive film was produced in the same manner as in Example 1 except that one ITO target was mounted in the sputter chamber 11 in the sputter deposition apparatus 100 shown in FIG.
  • Example 2 A transparent conductive film was produced in the same manner as in Example 1 except that an MF-AC power supply (40 kHz) was connected to the ITO target instead of the DC power supply.
  • Table 1 also shows the sputtering rate. This is the relative ratio of Example 1 and Comparative Example 2 when the sputtering rate of Comparative Example 1 employing the conventional DC single target sputtering method is 100%.
  • Example 1 the specific resistance of the transparent conductive layer after crystallization was reduced by about 14% compared to Comparative Example 1 by the conventional sputtering method. This is considered to be caused by the fact that the plasma density is increased by adopting the DC dual target sputtering method and a dense ITO film is formed.
  • the DC power source is connected to each of the two ITO targets, the sputtering rate can be doubled as compared with Comparative Example 1, and the speed of ITO film formation can be increased.
  • Comparative Example 2 although two targets were used, plasma discharge was alternately performed by the MF-AC power source, and on the contrary, both the sputtering rate and the specific resistance were inferior.

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Abstract

 低抵抗化された透明導電層をより高速で成膜可能な透明導電性フィルムの製造方法を提供する。本発明は、基材フィルム上にインジウム-スズ複合酸化物を含むターゲットから透明導電層をスパッタ法により形成する工程を含む透明導電性フィルムの製造方法であって、前記スパッタ法は、スパッタ成膜装置における1つのスパッタ室あたり2つ備えられた前記ターゲットにそれぞれDC電源を接続して行うDCデュアルターゲットスパッタ法である。

Description

透明導電性フィルムの製造方法
 本発明は、透明導電性フィルムの製造方法に関する。
 近年、投影型静電容量方式のタッチパネルや、マトリックス型の抵抗膜方式タッチパネルは、多点入力(マルチタッチ)が可能であるため、操作性に優れ、その需要が急速に高まっている。このようなタッチパネルの電極部材として、基材フィルム上に透明導電性薄膜が形成された透明導電性フィルムが提案されている。透明導電性薄膜の付与は、一般的に真空環境下におけるスパッタリングによってインジウム-スズ複合酸化物膜を成膜することによって行われる(特許文献1)。
特開2009-076432号公報
 特にタッチパネル付きディスプレイ製品の市場が拡大されている中で、低電力消費を目的として低抵抗化(高導電性化)された透明導電層を有する透明導電性フィルムの需要が高まってきている。また、このような需要増に対応するために、より高速での成膜が要求されている。
 本発明は、低抵抗化された透明導電層をより高速で成膜可能な透明導電性フィルムの製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記構成により上記目的を達成し得ることを見出し本発明にいたった。
 すなわち、本発明は、基材フィルム上にインジウム-スズ複合酸化物を含むターゲットから透明導電層をスパッタ法により形成する工程を含む透明導電性フィルムの製造方法であって、
 前記スパッタ法は、スパッタ成膜装置における1つのスパッタ室あたり2つ備えられた前記ターゲットにそれぞれDC電源を接続して行うDCデュアルターゲットスパッタ法である。
 当該製造方法では、透明導電層を成膜する際のスパッタ法として、1つのスパッタ室あたり2つ備えられた前記ターゲットにそれぞれDC電源を接続して行うDCデュアルターゲットスパッタ法を採用しているので、スパッタ速度を単一ターゲットスパッタ法の2倍にすることができ、成膜工程の高速化を図ることができる。また、1つのスパッタ室に2つのターゲットを設置することにより、スパッタ室内のプラズマ密度を高めることができる。その結果、より緻密なスパッタ膜を形成することができるので、得られる透明導電層の比抵抗を低減することができる。なお、1つのスパッタ室に1つのターゲットを備える従来型のスパッタ成膜装置において、DC電源の出力を上げてプラズマ密度を高めることはできる。しかしながら、あまり出力を上げ過ぎるとターゲットへの負荷が大きくなり、クラックやノジュール(異物混入により焦げたようになる状態)が発生してしまうことから、ターゲットに負荷可能な出力は限られることになり、DCデュアルターゲットスパッタ法ほどの低抵抗化及びスパッタ成膜の高速化は望めない。
 前記2つのターゲット間の最短距離は10mm以上150mm以下であることが好ましい。ターゲット間の最短距離を上記下限以上とすることにより、DC電力とともに磁場を印加して成膜する際の磁場同士の干渉を防止して良好な膜質の透明導電層を形成することができる。一方、上記最短距離を上記上限以下とすることにより、スパッタ室内のプラズマ密度を効率的に高めることができる。
 前記スパッタ成膜装置には、2つ以上のスパッタ室が設けられており、各スパッタ室において独立してDCデュアルターゲットスパッタ法により前記透明導電層を形成してもよい。2層以上の積層構造を有する透明導電層を形成する場合、各層の性状に応じて各スパッタ室でのDCデュアルターゲットスパッタ法の条件を変更することにより、積層構造を有する透明導電層を効率良く形成することができる。
本発明の一実施形態に係るスパッタ成膜装置の構成を示す概念図である。 本発明の一実施形態に係る透明導電性フィルムの模式的断面図である。 本発明の別の実施形態に係るスパッタ成膜装置の構成を示す概念図である。 本発明の別の実施形態に係る透明導電性フィルムの模式的断面図である。
 本発明の透明導電性フィルムの製造方法の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。ただし、図の一部又は全部において、説明に不要な部分は省略し、また説明を容易にするために拡大または縮小等して図示した部分がある。上下等の位置関係を示す用語は、単に説明を容易にするために用いられており、本発明の構成を限定する意図は一切ない。
《第1実施形態》
 以下、本発明の一実施形態である第1実施形態について説明する。まず透明導電性フィルムの製造方法について説明した後、結果物である透明導電性フィルムについて説明する。
[透明導電性フィルムの製造方法]
 図1は、本発明の一実施形態に係るスパッタ成膜装置の構成を示す概念図である。スパッタ成膜装置100は、基材フィルム1が送り出しロール53から送り出され、ガイドロール55を経て、温度調節ロール52により搬送され、ガイドロール56を経て、巻き取りロール54で巻き取られるロール・トゥ・ロール方式を採用している。スパッタ成膜装置100内は、所定の圧力以下になるように排気されている(排気手段は図示せず)。温度調節ロール52は、所定の温度になるように制御されている。
 本実施形態のスパッタ成膜装置100はスパッタ室11を1つ備えている。スパッタ室11は、スパッタ成膜装置100の筐体101と隔壁12と温度調節ロール52とで囲まれた領域であり、スパッタ成膜の際には独立したスパッタ雰囲気とすることができる。スパッタ室11は、2枚のインジウム-スズ複合酸化物(ITO)ターゲット13A、13Bを備えている。ITOターゲット13A、13Bは、それぞれDC電源16に接続されており、このDC電源より放電がなされ、透明導電層が基材フィルム1上に形成される。スパッタ室11内ではDC電源16のプラズマ制御を行うとともに、アルゴンガス及び酸素ガスが所定の体積比(例えば、アルゴンガス:酸素ガス=98:2)でスパッタ室11内に導入されている。このように、スパッタ成膜装置100では、スパッタ室11が2つのITOターゲットを備えているので、スパッタ速度を単一ターゲットスパッタ法の2倍にして成膜工程の高速化を図ることができるとともに、スパッタ室内のプラズマ密度を高めることができ、その結果、より緻密なスパッタ膜が形成されて、得られる透明導電層の比抵抗を低減することができる。
 ITOターゲット13A、13Bの形状は、図1に示すような平板型(プレーナー)であってもよく、円筒型(ロータリー)であってもよい。
 2つのITOターゲット13A、13B間の最短距離は10mm以上150mm以下であることが好ましく、20mm以上140mm以下であることがより好ましい。ITOターゲット間の最短距離が小さすぎると、DC電力とともに磁場を印加して成膜する際に磁場同士が干渉して所望の成膜を行うことができない場合がある。上記最短距離の下限を採用することにより、そのような磁場の干渉を防止して良好な膜質の透明導電層を形成することができる。一方、上記最短距離が大きすぎると、単一ITOターゲットを2つ並べたのと同様の状態となってプラズマ密度が十分に増加しなくなってしまい、1つのスパッタ室11内に2つのITOターゲットを備えることの利点を十分に得られない場合がある。上記最短距離を所定値以下とすることにより、スパッタ室11内のプラズマ密度を効率良く高めることができる。
 ITOターゲット13A、13Bとしては、インジウム-スズ複合酸化物を含むターゲット(In-SnOターゲット)が好適に用いられる。In-SnO金属酸化物ターゲットが用いられる場合、該金属酸化物ターゲット中のSnOの量が、InとSnOとを加えた重さに対して、0.5重量%~15重量%であることが好ましく、1~12重量%であることがより好ましく、2~12重量%であることがさらに好ましい。ターゲット中のSnOの量が少なすぎると、ITO膜の耐久性に劣る場合がある。また、SnOの量が多すぎると、ITO膜が結晶化され難くなり、透明性や抵抗値の安定性が十分でない場合がある。
 このようなITOターゲットを用いたスパッタ成膜にあたり、スパッタ成膜装置100内の真空度(到達真空度)を好ましくは1×10-3Pa以下、より好ましくは1×10-4Pa以下となるまで排気して、スパッタ成膜装置100内の水分や基材フィルム1から発生する有機ガスなどの不純物を取り除いた雰囲気とすることが好ましい。水分や有機ガスの存在は、スパッタ成膜中に発生するダングリングボンドを終結させ、ITO等の導電性酸化物の結晶成長を妨げるからである。
 このように排気したスパッタ室11内に、Ar等の不活性ガスとともに、必要に応じて反応性ガスである酸素ガス等を導入して1Pa以下の減圧下でスパッタ成膜を行う。成膜時のスパッタ室11内の圧力は0.05Pa~1Paであることが好ましく、0.1Pa~0.7Paであることがより好ましい。成膜圧力が高すぎると成膜速度が低下する傾向があり、逆に圧力が低すぎると放電が不安定となる傾向がある。
 各ITOターゲット13A、13Bに対するDC電源16の電力密度は目的とする透明導電層の厚さや比抵抗、生産効率等を考慮して適宜設定することができる。DC電源16の電力密度は、0.6W/cm以上9.0W/cm以下が好ましく、0.9W/cm以上8.0W/cm以下がより好ましい。
[透明導電性フィルム]
 上述のDCデュアルターゲットスパッタ法により得られる透明導電性フィルムを説明する。図2に示すように、透明導電性フィルム10では、基材フィルム1上にインジウム-スズ複合酸化物を含む透明導電層2が形成されている。
 <基材フィルム>
 基材フィルム1としては、可撓性を有しかつ可視光領域において透明であるものであれば特に制限されず、透明性を有し、ポリエステル系樹脂を構成材料とするプラスチックフィルムが用いられる。ポリエステル系樹脂は、透明性、耐熱性、および機械特性に優れることから好適に用いられる。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)等が特に好適である。また、プラスチックフィルムは強度の観点から延伸処理が行われていることが好ましく、二軸延伸処理されていることがより好ましい。延伸処理としては特に限定されず、公知の延伸処理を採用することができる。
 基材フィルムの厚みは、2~200μmの範囲内であることが好ましく、2~130μmの範囲内であることがより好ましく、2~110μmの範囲内であることがさらに好ましい。フィルムの厚みが2μm未満であると、機械的強度が不足し、フィルムをロール状にして透明導電層2や導電性金属層3を連続的に成膜する操作が困難になる場合がある。一方、フィルムの厚みが200μmを超えると、透明導電層2の耐擦傷性やタッチパネルを形成した場合の打点特性等の向上が図れない場合がある。
 基材フィルムには、表面に予めスパッタリング、コロナ放電、火炎、紫外線照射、電子線照射、化成、酸化などのエッチング処理や下塗り処理を施して、フィルム基材上に形成される透明導電層2との密着性を向上させるようにしてもよい。また、透明導電層を形成する前に、必要に応じて溶剤洗浄や超音波洗浄などにより、フィルム基材表面を除塵、清浄化してもよい。
 このような基材フィルム1は、長尺フィルムをロール状に巻回したものとして供され、その上に透明導電層2が連続的に成膜されて、長尺透明導電性フィルムが得られる。
 <透明導電層>
 透明導電層2の組成は、上述のITOターゲット13A、13Bと同様の組成とすることができる。
 透明導電層の厚みは特に制限されないが、その表面抵抗を1×10Ω/□以下の良好な導電性を有する連続被膜とするには、厚みを10nm以上とするのが好ましい。膜厚が、厚くなりすぎると透明性の低下などをきたすため、厚みは15~35nmであることが好ましく、より好ましくは20~30nmの範囲内である。透明導電層の厚みが15nm未満であると膜表面の電気抵抗が高くなり、かつ連続被膜になり難くなる。また、透明導電層の厚みが35nmを超えると透明性の低下などをきたす場合がある。
 透明導電層2は結晶質であってもよく、非晶質であってもよい。本実施形態では、透明導電層としてスパッタリング法によってITO膜を形成するところ、基材フィルム1の耐熱性による制約があるため、高い温度でスパッタ成膜を行うことができない。そのため、成膜直後のITOは非晶質膜(一部が結晶化している場合もある)となっている。このような非晶質のITO膜は結晶質のITO膜に比して透過率が低く、加湿熱試験後の抵抗変化が大きい等の問題を生じる場合がある。かかる観点からは、一旦非晶質の透明導電層を形成した後、大気中の酸素存在下でアニール処理することにより、透明導電層を結晶膜へ転換させてもよい。透明導電層を結晶化することにより、透明性が向上し、さらに加湿熱試験後の抵抗変化が小さく、加湿熱信頼性が向上するなどの利点がもたらされる。
 DCデュアルターゲットスパッタ法では、緻密なITO膜を形成可能であることから、透明導電層の比抵抗を低減させることができる。結晶化後の透明導電層2は、比抵抗値として1.2×10-4Ω・cm以上6.0×10-4Ω・cm以下の低い値を有することが好ましい。比抵抗値は、1.2×10-4Ω・cm以上4.0×10-4Ω・cm以下であるのがより好ましく、さらには、1.2×10-4Ω・cm以上3.5×10-4Ω・cm以下であるのが好ましい。
 また、透明導電層2は、エッチング等によりパターン化してもよい。例えば、静電容量方式のタッチパネルやマトリックス式の抵抗膜方式のタッチパネルに用いられる透明導電性フィルムにおいては、透明導電層2がストライプ状にパターン化されることが好ましい。なお、エッチングにより透明導電層2をパターン化する場合、先に透明導電層2の結晶化を行うと、エッチングによるパターン化が困難となる場合がある。そのため、透明導電層2のアニール処理は、透明導電層3をパターン化した後に行うことが好ましい。
<アンダーコート層>
 また、基材フィルム1と透明導電層2との間には、誘電体層やハードコート層等のアンダーコート層が形成されていてもよい。このうち基材フィルム1の透明導電層形成面側の表面に形成される誘電体層は、導電層としての機能を有さないものであり、表面抵抗が、例えば1×10Ω/□以上であり、好ましくは1×10Ω/□以上、さらに好ましくは1×10Ω/□以上である。なお、誘電体層の表面抵抗の上限は特にない。一般的には、誘電体層の表面抵抗の上限は測定限界である1×1013Ω/□程度であるが、1×1013Ω/□を超えるものであってもよい。
 誘電体層の材料としては、NaF(1.3)、NaAlF(1.35)、LiF(1.36)、MgF(1.38)、CaF(1.4)、BaF(1.3)、BaF(1.3)、SiO(1.46)、LaF(1.55)、CeF(1.63)、Al(1.63)などの無機物〔括弧内の数値は屈折率を示す〕や、屈折率が1.4~1.6程度のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、シロキサン系ポリマー、有機シラン縮合物などの有機物、あるいは上記無機物と上記有機物の混合物が挙げられる。
 このように、基材フィルムの透明導電層形成面側に誘電体層を形成することによって、例えば透明導電層2が複数の透明電極にパターン化された場合においても、透明導電層形成領域と透明導電層非形成領域との間の視認性の差を低減することが可能である。また、透明基材としてフィルム基材を用いる場合においては、誘電体層がプラスチックフィルムからのオリゴマー等の低分子量成分の析出を抑止する封止層としても作用し得る。
 基材フィルム1の透明導電層2形成面と反対側の面には、必要に応じてハードコート層や易接着層、ブロッキング防止層等が設けられていてもよい。また、粘着剤などの適宜の接着手段を用いて他の基材が貼り合わせられたものや、他の基材と貼り合わせるための粘着剤層等にセパレータ等の保護層が仮着されたものであってもよい。
《第2実施形態》
 第1実施形態では、スパッタ成膜装置100に1つのスパッタ室11が備えられているが、スパッタ成膜装置におけるスパッタ室の数は1つに限定されず、2つ又は3つ以上としてもよい。透明導電層の層構成に応じて作動させるためのスパッタ室の数を変更すればよい。すなわち、透明導電層が1層のITO膜からなる場合はスパッタ室は1つとし、以降順に、2層のITO膜からなる場合はスパッタ室を2つ、3層のITO膜からなる場合はスパッタ室を3つ設ければよい。本実施形態では、スパッタ室を3つ備える態様について説明する。
 図3は、本発明の別の実施形態に係るスパッタ成膜装置の構成を示す概念図である。スパッタ成膜装置110の基本構成は第1実施形態におけるスパッタ成膜装置100と同様であるが、スパッタ室11の他に、スパッタ室11の上流側にスパッタ室21が設けられ、スパッタ室11の下流側にスパッタ室31が設けられている。従って、スパッタ成膜装置110は、合計3つのスパッタ室を備えていることになる。スパッタ室11と同様、スパッタ室21、31にはそれぞれITOターゲット23A、23B及びITOターゲット33A、33Bが備えられており、各ターゲットにDC電源26、36が接続されている。これにより各スパッタ室において独立した条件でDCデュアルターゲットスパッタ法を行うことができる。
 基材フィルム1は、送り出しロール53から温度調節ロール52を経て巻き取りロール54まで順に搬送されるので、各スパッタ室でスパッタ成膜を行う場合には、スパッタ室21では基材フィルム1から第1層目のITO膜が形成され、続いてスパッタ室11では第2層目のITO膜、スパッタ室31では第3層目のITO膜がそれぞれ形成されることになる。各スパッタ室の条件は同一でも異なっていてもよい。形成される透明導電層2の厚さや比抵抗、光学特性、エッチング性等を考慮して、各スパッタ室でのスパッタ条件を設定すればよい。
 具体的に、スパッタ成膜装置110を用いて3層構造の透明導電層を形成した例を以下に説明する。図4は、本発明の別の実施形態に係る透明導電性フィルムの模式的断面図である。透明導電性フィルム10´は、基材フィルム1上に透明導電層2a、2b及び2cを順に備えている。各透明導電層はインジウム-スズ複合酸化物の組成が異なっており、酸化インジウムと酸化スズとの合計重量に対する酸化スズの重量比が透明導電層2aでは0.5重量%~5.0重量%、透明導電層2bでは5.0重量%~15.0重量%、透明導電層2cでは0.5重量%~5.0重量%となっている。このような透明導電層をそれぞれ形成するには、スパッタ室21に装着するITOターゲット23A、23Bの組成を0.5重量%~5.0重量%とし、スパッタ室11に装着するITOターゲット13A、13Bの組成を5.0重量%~15.0重量%とし、スパッタ室31に装着するITOターゲット33A、33Bの組成を0.5重量%~15.0重量%とすればよい。
《他の実施形態》
 スパッタ成膜装置では、DC電源とともにマグネット電極(図示せず)を設置して磁場を印加させながらスパッタ成膜を行ってもよい。印加する磁場は成膜速度等を考慮して設定すればよく、例えば20~150mTとしてもよく、30~140mTが好ましい。
 以下、本発明に関して実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。実施例中、特に示さない限り「部」とあるのは「重量部」を意味する。
[実施例1]
 厚さが50μmのポリエチレンテレフタレート上に、アンダーコート層として、メラミン樹脂:アルキド樹脂:有機シランの縮合物の重量比2:2:1の熱硬化型樹脂からなる層を厚さが35nmとなるように形成した。酸化インジウム90重量%-酸化スズ10重量%の焼結体材料をターゲット13A、13Bとして2つ用意し、図1に示すようにスパッタ成膜装置100における1つのスパッタ室11にターゲット13A、13Bを2つ装着し、それぞれにDC電源16を接続した。次に、スパッタ成膜装置100内を真空排気により1×10-4Paとなるまで減圧を行うとともに、基材フィルム1の脱ガスも十分に行った。このように設定したスパッタ成膜装置100を用いてターゲット13A、13Bの電力密度をそれぞれ2.1W/cmとしたDCデュアルターゲットスパッタ法により、上記アンダーコート層上に、アルゴンガス98体積%と酸素ガス2体積%からなる0.4Paのスパッタ室内雰囲気中で、非晶質で厚さが25nmのインジウム-スズ複合酸化物からなる透明導電層を形成した。その後、大気雰囲気中、150℃で1時間アニール処理を行うことで透明導電層を結晶化させ、透明導電性フィルムを作製した。
[比較例1]
 図1に示すスパッタ成膜装置100におけるスパッタ室11に1つのITOターゲットを装着したこと以外は、実施例1と同様に透明導電性フィルムを作製した。
[比較例2]
 DC電源に代えてMF-AC電源(40kHz)をITOターゲットに接続したこと以外は、実施例1と同様に透明導電性フィルムを作製した。
<評価>
 (比抵抗値の測定)
 4端子法を用いて、各透明導電性フィルムの透明導電層の表面抵抗(Ω/□)を測定した。次に、蛍光X線分析装置(リガク社製)にて透明導電層の膜厚を測定し、測定した表面抵抗と膜厚から比抵抗を算出した。結果を表1に示す。
 なお、表1にはスパッタレートも併せて示す。これは従来のDCシングルターゲットスパッタ法を採用する比較例1のスパッタレートを100%とした際の実施例1及び比較例2の相対比である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
 (結果及び考察)
 実施例1では、結晶化後の透明導電層の比抵抗が従来のスパッタ法による比較例1より約14%低減されていた。これは、DCデュアルターゲットスパッタ法を採用することによりプラズマ密度が高まり、緻密なITO膜が成膜されたことに起因すると考えられる。また、2つのITOターゲットのそれぞれにDC電源を接続しているので、スパッタレートを比較例1の2倍にすることができ、ITO成膜の高速化を図ることができる。なお、比較例2ではターゲットを2つ用いているものの、MF-AC電源により交互にプラズマ放電されることになり、かえってスパッタレート及び比抵抗ともに劣ることとなった。
  1  基材フィルム
  2、2a、2b、2c  透明導電層
  10、10´  透明導電性フィルム
  11、21、31  スパッタ室
  13A、13B、23A、23B、33A、33C  ターゲット
  16、26、36  DC電源
  100、110  スパッタ成膜装置

Claims (3)

  1.  基材フィルム上にインジウム-スズ複合酸化物を含むターゲットから透明導電層をスパッタ法により形成する工程を含む透明導電性フィルムの製造方法であって、
     前記スパッタ法は、スパッタ成膜装置における1つのスパッタ室あたり2つ備えられた前記ターゲットにそれぞれDC電源を接続して行うDCデュアルターゲットスパッタ法である透明導電性フィルムの製造方法。
  2.  前記2つのターゲット間の最短距離は10mm以上150mm以下である請求項1に記載の透明導電性フィルムの製造方法。
  3.  前記スパッタ成膜装置には、2つ以上のスパッタ室が設けられており、
     各スパッタ室において独立してDCデュアルターゲットスパッタ法により前記透明導電層を形成する請求項1又は2に記載の透明導電性フィルムの製造方法。
     
     
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