透明导电性膜及其制造方法_2

文档序号:9731639阅读:来源:国知局
分子膜基 材的形成所述透明导电层的面侧利用真空成膜法形成无机底涂层的工序。通过在高分子膜 基材与透明导电层之间夹设无机底涂层,就可以阻断来自于高分子膜基材的水分或有机成 分的氢原子及碳原子向透明导电层中的纳入,从而可以更加有效地推进透明导电层的低电 阻率化。
【附图说明】
[0047] 图1是本发明的一个实施方式的透明导电性膜的示意性剖面图。
[0048] 图2是表示本发明的一个实施方式的溅射成膜装置的构成的概念图。
[0049] 图3是示意性地表示利用溅射形成ΙΤ0膜的过程的概念图。
[0050] 图4是利用动态SMS测定检出的氢原子及碳原子的深度剖面分析
【具体实施方式】
[0051] 在参照附图的同时,对本发明的透明导电性膜的实施方式说明如下。其中,在图的 一部分或全部中,省略说明中不需要的部分,另外还有为了使说明容易而进行放大或缩小 等来图示的部分。表示上下等位置关系的用语只要没有特别提及,就是单纯地为了使说明 容易而使用的,没有任何限定本发明的构成的意图。
[0052] [透明导电性膜]
[0053]如图1所示,在透明导电性膜10中,在高分子膜基材1的一个面侧形成有透明导电 层2。而且,透明导电层也可以形成于基材1的两个面侧。另外,也可以在高分子膜基材1与透 明导电层2之间,具备1层或2层以上的底涂层。图1所示的方式中,从高分子膜基材1侧起具 备底涂层3及4。
[0054] <高分子膜基材>
[0055]高分子膜基材1具有对于处置性而言必需的强度,并且在可见光区域具有透明性。 作为高分子膜基材,优选使用透明性、耐热性、表面平滑性优异的膜,例如,作为其材料,可 以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚烯烃、聚环烯烃、聚碳酸酯、 聚醚砜、聚芳酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯乙烯、降冰片烯等单一成分的高分子或与其他的成 分的共聚高分子等。其中,聚酯系树脂由于透明性、耐热性、以及机械特性优异而可以合适 地使用。作为聚酯系树脂,特别适合为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN)等。另外,从强度的观点考虑,优选对高分子膜基材进行拉伸处理,更优选进行双轴拉 伸处理。作为拉伸处理没有特别限定,可以采用公知的拉伸处理。
[0056]作为高分子膜基材的厚度没有特别限定,然而优选为2~200μηι的范围内,更优选 为2~150μπι的范围内,进一步优选为20~150μπι的范围内。如果膜的厚度小于2μπι,则机械强 度不足,会有难以进行将膜制成卷筒状而连续地形成透明导电层2的操作的情况。另一方 面,如果膜的厚度大于200μπι,则会有无法实现透明导电层2的耐擦伤性或形成触控面板时 的打点特性(打点特性)等的提高的情况。
[0057]也可以对基材的表面预先实施溅射、电晕放电、火焰、紫外线照射、电子束照射、化 成、氧化等蚀刻处理或底涂处理,使之与形成于膜基材上的透明导电层2的密合性提高。另 外,也可以在形成透明导电层之前,根据需要利用溶剂清洗或超声波清洗等,对膜基材表面 进行除尘、洁净化。
[0058]作为基材1的高分子膜被作为将长尺寸膜卷绕成卷筒状的材料供给,在其上利用 卷对卷法连续地形成透明导电层2,可以得到长尺寸透明导电性膜。
[0059] <透明导电层>
[0060] 透明导电层2是在高分子膜基材1的至少一个面侧利用使用含有氩的溅射气体的 溅射法形成。
[0061] 透明导电层2中的氩原子的存在原子量只要为0.24原子%以下即可。此外,氩原子 的存在量的上限优选为〇. 23原子%以下,更优选为0.20原子%以下,进一步优选为0.18原 子%以下。而且,虽然氩原子的存在原子浓度的下限越低越好,然而优选大于0.05原子%, 更优选为0.06原子%以上。如果透明导电层中的氩原子的存在量过多,则氩原子的作为杂 质的作用变大,有可能导致载流子散射及晶体生长阻碍而使透明导电层的迀移率降低。另 一方面,如果氩原子的存在量过少,则虽然大大有助于透明导电层的低电阻化,然而在晶体 转化时,透明导电层的结晶粒度变得过大,其结果是,透明导电层的弯曲性有可能降低。而 且,透明导电层2中能够包含的杂质的一部分被认为来自于透明导电层的形成过程,氩原子 被认为来自于溅射法的等离子体发生用的氩气。
[0062] 作为透明导电层中的氩原子的杂质的定量方法,采用卢瑟福背散射分光法。该方 法的原理如下所示。当对试样以高速照射离子(例如He+离子)时,入射离子的一部分就会因 试样中的原子核而受到弹性背散射。由于发生背散射的离子的能量依赖于作为对象的原子 核的质量及位置(试样中的深度),因此可以利用半导体探测器获得散射离子的能量与产额 的关系。通过进行基于所得的能谱的数值分析,就可以推出试样的深度方向上的元素组成 的信息。测定方法的详情基于实施例的记载。
[0063]在透明导电层为ΙΤ0的情况下,通常除了Ar之外,还以In、Sn、0作为检测对象,由此 可以精度良好地算出Ar的存在原子量。在ΙΤ0还包含上述以外的追加成分的情况下,可以将 该追加成分也作为检测对象。
[0064] 透明导电层2中的氢原子的存在原子量只要为13X102()原子/cm3以下即可。此外, 氢原子的存在量的上限优选为12X10 2°原子/cm3以下,更优选为11X102°原子/cm3以下,进 一步优选为9.5 X 102()原子/cm3以下。而且,虽然氢原子的存在原子浓度的下限越低越好,然 而优选为0.001\102()原子/(^3以上,更优选为0.05\102()原子/〇11 3以上。如果透明导电层中 的氢原子的存在量过多,则氢原子的作为杂质的作用变大,有可能导致载流子散射及晶体 生长阻碍而使透明导电层的迀移率降低。另一方面,如果氢原子的存在量过少,则虽然大大 有助于透明导电层的低电阻化,然而在晶体转化时,透明导电层的结晶粒度会变得过大,其 结果是,透明导电层的弯曲性有可能降低。而且,作为透明导电层中能够包含的杂质的氢原 子被认为来自于高分子膜基材中所含的水分或有机成分、溅射气氛中的水分,而且在下层 具有利用有机物形成的底涂层的情况下,来自于该底涂层中所含的水分或有机成分。
[0065] 透明导电层2中的碳原子的存在原子量优选为10.5X102()原子/cm3以下,更优选为 9 X 102()原子/cm3以下,进一步优选为5 X 102()原子/cm3以下。而且,虽然碳原子的存在原子浓 度的下限越低越好,然而优选为0.001 Xl〇2Q原子/cm3以上,更优选为0.01 X102Q原子/cm3以 上。如果透明导电层中的碳原子的存在量过多,则与氩原子、氢原子相同,碳原子的作为杂 质的作用变大,有可能导致载流子散射及晶体生长阻碍而使透明导电层的迀移率降低。而 且,作为透明导电层中能够包含的杂质的碳原子被认为来自于高分子膜基材中所含的有机 成分,另外在下层具有利用有机物形成的底涂层的情况下,来自于该底涂层中所含的有机 成分。
[0066] 对于透明导电层中的氢原子、碳原子的定量,可以在对透明导电层用Cs+离子从表 面起依次派射的同时,利用二次离子质量分析法(Secondary Ion Mass Spectrometry)测 定深度方向的杂质量(本分析方法一般被称作动态S頂S)<JT0层中所含的杂质量采用ITO膜 厚的中心地点(如果ΙΤ0层为50nm,则为25nm地点)的数据。碳原子、氢原子不会受到透明导 电层表面的污染或基材中所含的该元素的影响,可以进行透明导电层中所含的该元素的检 测。测定方法的详情基于实施例的记载。
[0067] 透明导电层2的构成材料没有特别限定,可以合适地使用选自In、Sn、Zn、Ga、Sb、 11、3;[、21'、]\%、41、411、48、(:11、?(1、¥中的至少1种金属的金属氧化物。在该金属氧化物中,根据 需要,也可以还含有上述组中所示的金属原子。例如优选使用铟-锡复合氧化物(ITO)、.-锡复合氧化物(ΑΤΟ)等,特别优选使用ΙΤ0。
[0068] 在作为透明导电层2的构成材料使用ΙΤ0(铟-锡复合氧化物)的情况下,该金属氧 化物中的氧化锡(Sn〇2)含量优选相对于氧化锡及氧化铟(Ιη 2〇3)的合计量为0.5重量%~15 重量%,更优选为3~15重量%,进一步优选为5~12重量%,特别优选为6~12重量%。如果 氧化锡的量过少,则会有ΙΤ0膜的耐久性差的情况。另外,如果氧化锡的量过多,则ΙΤ0膜难 以被晶体转化,会有透明性、电阻值的稳定性不够充分的情况。
[0069] 本说明书中的所谓"ΙΤ0",是至少含有铟(In)和锡(Sn)的复合氧化物即可,也可以 含有它们以外的追加成分。作为追加成分,例如可以举出In、Sn以外的金属元素,具体而言, 可以举出 211、0&、513、1^、51、2匕]\%、厶1、厶11、厶8、〇1、?(1^6、?13、附、恥、〇、6&、以及它们的组 合。追加成分的含量没有特别限制,然而可以设为3重量%以下。
[0070] 透明导电层2也可以具有层叠了锡的存在量彼此不同的多个铟-锡复合氧化物层 的结构。该情况下,ΙΤ0层无论是2层还是3层以上都可以。
[0071] 在透明导电层2具有从高分子膜基材1侧起依次层叠了第一铟-锡复合氧化物层及 第二铟-锡复合氧化物层的2层结构的情况下,第一铟-锡复合氧化物层中的氧化锡含量优 选相对于氧化锡及氧化铟的合计量为6重量%~15重量%,更优选为6~12重量%,进一步 优选为6.5~10.5重量%。另外,第二铟-锡复合氧化物层中的氧化锡含量优选相对于氧化 锡及氧化铟的合计量为〇. 5重量%~5.5重量%,更优选为1~5.5重量%,进一步优选为1~ 5重量%。通过将各ITO层的锡的量设为上述范围内,就可以制成电阻率小、借助加热的晶体 转化时间短的透明导电膜。
[0072]在透明导电层2具有从高分子膜基材1侧起依次层叠了第一铟-锡复合氧化物层、 第二铟-锡复合氧化物层及第三铟-锡复合氧化物层的3层结构的情况下,第一铟-锡复合氧 化物层中的氧化锡含量优选相对于氧化锡及氧化铟的合计量为0.5重量%~5.5重量%,更 优选为1~4重量%,进一步优选为2~4重量%。另外,第二铟-锡复合氧化物层中的氧化锡 含量优选相对于氧化锡及氧化铟的合计量为6重量%~15重量%,更优选为7~12重量%, 进一步优选为8~12重量%。另外,第三铟-锡复合氧化物层中的氧化锡含量优选相对于氧 化锡及氧化铟的合计量为0.5重量%~5.5重量%,更优选为1~4重量%,进一步优选为2~ 4重量%。通过将各ΙΤ0层的锡的量设为上述范围内,就可以制成电阻率小的透明导电膜。 [00 73] 通过使透明导电层2的厚度为15nm以上且40nm以下,优选为15nm以上且35nm以下, 就可以适用
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