説明

透明導電フィルム及びその製造方法

【課題】ZnO系透明導電薄膜の膜厚が薄い場合(特に膜厚が100nm程度以下の場合)にも、低抵抗値を示し、かつ湿熱環境下においても抵抗値の変化率が小さい、透明導電フィルムおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】有機高分子フィルム基材(1)を含む透明導電フィルムにおいて、有機高分子フィルム基材(1)上に形成された、可視光透過率が高い第一の酸化物薄膜(2)と、第一の酸化物薄膜(2)上に形成されたZnO系透明導電薄膜(3)とを有し、第一の酸化物薄膜(2)は、ZnO系透明導電薄膜(3)が形成される前の酸素量が化学量論値の60〜90%であることを特徴とする透明導電フィルムとする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機高分子フィルム基材を含む透明導電フィルム及びその製造方法に関する。本発明の透明導電フィルムは、例えば、タッチパネル用透明電極やフィルム太陽電池用電極などの電極用途に利用できる。その他、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイなどの新しいディスプレイ方式の透明電極、あるいは透明物品の帯電防止や電磁波遮断等に用いられる。
【背景技術】
【0002】
近年、タッチパネル、液晶ディスプレイパネル、有機EL(OLED)パネル、エレクトロクロミックパネル、電子ペーパー素子などにおいては、従来の透明電極付きガラス基板を用いた素子から透明プラスチックフィルム上に透明電極を設けてなるフィルム基板を用いた素子へと需要が変化しつつある。さらに、透明電極材料としては現在ITOが主流であるが、その主原料であるIn元素は枯渇が懸念されるため、資源的に豊富なZnO系の透明導電膜に注目が集まっている。
【0003】
透明電極用途のZnO系導電膜は、GaをドープしたGZO薄膜と、AlをドープしたAZO薄膜が主流で、その成膜方法は、マグネトロンスパッタ法、パルスレーザーデポジション(PLD)法、反応性プラズマ蒸着(RPD)法、スプレー法などが検討されている。得られている特性は、ITO膜に徐々に近づいて来ており、比抵抗値として10−5Ωcm台の良好な値も報告されている。耐熱性・耐湿熱性などの耐久性も徐々にITO膜に近づいて来た。しかし、これらの報告の殆どは、ガラス板などの耐熱性を有する基板上に300℃程度の高温で成膜されたものであり、しかも、膜厚200〜500nm程度のかなり厚い膜のみが検討されている。
【0004】
一方、ZnO系導電膜を形成する基板として、汎用の有機高分子フィルム基材を用いることも検討されているが、有機高分子フィルム基材の場合、加熱可能温度は、通常180℃以下である。また、基材の温度を180℃以下に設定して、膜厚100nm程度の薄いZnO系導電膜を成膜した場合、膜厚200nm以上の厚い導電膜と比べ比抵抗値が高く、加湿熱試験時の抵抗変化も非常に大きい膜しか得られなかった(非特許文献1)。
【0005】
特に、AZO、GZOなどの酸化物ターゲットを用いてスパッタ法にてZnO系透明導電膜を形成する場合、スパッタガスとしてArガスのみを用いて成膜しても、酸化物ターゲットに含まれる酸素量が多い為、180℃以下の基材温度で成膜すると、酸素過多膜が形成される。そのため、比抵抗値が高く、加湿熱試験時の抵抗変化も非常に大きい膜しか得られなかった。
【0006】
また、有機高分子フィルム基材(例えば、ポリエチレンテレフタレート基材:PET基材)にAZO膜を形成する場合、PET基材とAZO膜の間にガラスライク層(酸化アルミニウム膜)を形成することによって、比抵抗値を低減する提案がなされている(非特許文献2)。
【0007】
【非特許文献1】第67回応用物理学会学術講演会予稿集・31p−ZE-8「ZnO系透明導電膜の電気的特性の耐湿性の膜厚依存性」
【非特許文献2】第67回応用物理学会学術講演会予稿集・31p−ZE-19「PLD法によりPET基板上に作製した酸化亜鉛系透明導電膜」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
非特許文献2のガラスライク層(酸化アルミニウム膜)は、化学量論の酸素組成を有する酸化アルミニウム材料を用いて、PLD法で成膜された膜であり、200nm以上の厚膜で表面が平滑なガラスライク膜であることが必要である。しかも、その上に成膜されるAZO膜の厚みが厚い場合(225nm)にのみ、効果を発揮するものであった。
【0009】
また、有機高分子フィルム基材上にZnO系透明導電薄膜を形成した場合、フィルムから発生する酸素等のガスや水分等によって、透明導電薄膜の抵抗値や耐湿熱特性などが悪くなることが判明した。すなわち、透明導電薄膜中では酸素欠乏によりドナーが形成されるが、膜中に酸素が過剰に取り込まれると、ドナーが減るため、電子密度が低下して抵抗値が高くなる。また、酸素空孔が少ないと空孔を介して原子の再配列や結晶化が上手く行えないので、抵抗値や耐湿熱特性の劣化を招く。特に100nm以下の薄いZnO系透明導電薄膜を形成する場合にはこの影響が大きい。
【0010】
本発明は、有機高分子フィルム基材とZnO系透明導電薄膜とを有する透明導電フィルムであって、当該ZnO系透明導電薄膜の膜厚が薄い場合(特に膜厚が100nm以下の場合)にも、低抵抗値を示し、かつ湿熱環境下においても抵抗値の変化率が小さい、透明導電フィルムおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者は、上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、下記に示す透明導電フィルム及びその製造方法により上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0012】
すなわち、本発明の透明導電フィルムは、有機高分子フィルム基材を含む透明導電フィルムにおいて、前記有機高分子フィルム基材上に形成された、可視光透過率が高い第一の酸化物薄膜と、前記第一の酸化物薄膜上に形成されたZnO系透明導電薄膜とを有し、前記第一の酸化物薄膜は、前記ZnO系透明導電薄膜が形成される前の酸素量が化学量論値の60〜90%であることを特徴とする。
【0013】
なお、本発明において、「可視光透過率が高い」とは、JIS K 7361に基づいて測定した可視光透過率が80%以上であることをいう。
【0014】
本発明の透明導電フィルムは、有機高分子フィルム基材とZnO系透明導電薄膜との間に、前記ZnO系透明導電薄膜が形成される前の酸素量が化学量論値の60〜90%である第一の酸化物薄膜が介在している。このような構成にした場合、ZnO系透明導電薄膜を形成するための酸化物ターゲット自体が酸素過剰であっても、ZnO系透明導電薄膜が形成される過程において、下地となる前記第一の酸化物薄膜が酸素を吸収する状態になると推測され、ZnO系透明導電薄膜が酸素不足状態で形成される。これにより、ZnO系透明導電薄膜の膜厚が100nm以下であっても、低抵抗値を示し、かつ原子の再配列や結晶化が上手く行われるので、湿熱環境下においても抵抗値の変化率が小さく、耐湿熱性が良好となる。なお、前記ZnO系透明導電薄膜が形成される前の酸素量が化学量論値の60%未満の酸化物薄膜では、成膜が不安定になる上、光吸収が増えて可視光透過率が低下するため、透明導電フィルム用途として使用できなくなる可能性がある。
【0015】
前記第一の酸化物薄膜は、該薄膜中の酸素量が化学量論値の60〜90%の範囲であることが好ましく、65〜75%の範囲であることがより好ましい。この範囲内であれば、透明性を確保した上で、抵抗値をより低くすることができる。さらに、湿熱環境下における抵抗値の変化率をより小さくできる。
【0016】
前記ZnO系透明導電薄膜は、前記第一の酸化物薄膜上に形成された直後の抵抗値(R)に対して、大気中150℃で1時間加熱後の抵抗値(R)が10%以上低下するものであることが好ましく、20%以上低下するものであることがより好ましく、20〜40%低下するものであることが更に好ましい。この範囲内であれば、ZnO系透明導電薄膜が酸素不足状態で形成され、低抵抗値を示し、かつ湿熱環境下においても抵抗値の変化率を小さくできる。なお、抵抗変化率を上記範囲内に制御するには、例えば、後述するように、反応性デュアルマグネトロンスパッタ法により、プラズマエミッションモニターコントローラー(PEM)を用いてインピーダンス制御しながら第一の酸化物薄膜を成膜する際に、インピーダンスの制御値(セットポイント:SP)を所定の範囲に設定して、有機高分子フィルム基材上に、酸素量が化学量論値の60〜90%の第一の酸化物薄膜を成膜し、次いで、当該第一の酸化物薄膜上に、後述のようにしてZnO系透明導電薄膜を成膜すればよい。
【0017】
前記ZnO系透明導電薄膜は、Al、Ga、B及びInから選択される1種又は2種の元素がドープされたZnO薄膜であることが好ましい。透明性及び導電性の向上が容易となるからである。
【0018】
前記第一の酸化物薄膜は、酸化アルミニウム薄膜又は酸化ケイ素薄膜であることが好ましい。低屈折率性、低内部応力性、高生産性、高防湿性、及びZnO系薄膜との整合性のいずれもが良好となるからである。
【0019】
本発明では、前記ZnO系透明導電薄膜上に形成された、可視光透過率が高い第二の酸化物薄膜を更に有していてもよい。この第二の酸化物薄膜がオーバーコート層となり、ZnO系透明導電薄膜を保護することができるからである。
【0020】
前記第二の酸化物薄膜は、雰囲気温度40℃で相対湿度90%の条件下においてモコン法により測定された水蒸気透過率が、1.0g/mday以下であることが好ましく、0.5g/mday以下であることがより好ましい。上記ZnO系透明導電薄膜の膜厚が100nm以下の場合、大気中や加湿熱試験中において、水分がZnO系透明導電薄膜の表面や結晶グレインに沿って入り込む場合があり、この水分が電子の移動を妨げたり、電子密度の低下を招くおそれがある。そこで、オーバーコート層として、上記のように水蒸気透過率の低い(防湿特性を有する)第二の酸化物薄膜を用いると、ZnO系透明導電薄膜の表面や内部への水分吸着を防止できるので、抵抗値や耐湿熱信頼性が向上すると考えられる。また、上記第二の酸化物薄膜の材料として、酸素量が化学量論値より少ない酸化物を用いると、ZnO系透明導電薄膜の抵抗値をより低くすることが出来る。
【0021】
前記ZnO系透明導電薄膜は、膜厚が10〜100nmであることが好ましい。平坦性を確保した上で、可視光透過率の向上が可能となるからである。また、この範囲内であれば、生産性の向上も可能となる。
【0022】
本発明の透明導電フィルムの製造方法は、上述した本発明の透明導電フィルムを製造するための好適な方法であって、前記第一の酸化物薄膜を反応性デュアルマグネトロンスパッタ法で形成することを特徴とする。反応性デュアルマグネトロンスパッタ法により成膜すると、基材へのダメージを抑えた上で、成膜速度を向上させることができる。さらに、第一の酸化物薄膜中の酸素量の制御が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の透明導電フィルムの一例を示す概略断面図である。また、図2は、本発明の透明導電フィルムの別の一例を示す概略断面図である。
【0024】
図1に示す透明導電フィルムは、有機高分子フィルム基材1と、この有機高分子フィルム基材1上に順次形成された、可視光透過率が高い第一の酸化物薄膜2及びZnO系透明導電薄膜3とを有する。そして、第一の酸化物薄膜2は、ZnO系透明導電薄膜3が形成される前の酸素量が化学量論値の60〜90%(好ましくは65〜75%)である。また、図2に示す透明導電フィルムは、図1の透明導電フィルムに対し、ZnO系透明導電薄膜3上に形成された可視光透過率が高い第二の酸化物薄膜4を更に有する。
【0025】
有機高分子フィルム基材1としては、透明性・耐熱性・表面平滑性に優れたフィルムが好ましく用いられる。例えば、その材料として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系高分子、ポリオレフィン系高分子、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ノルボルネンなどの単一成分の高分子又は共重合高分子、あるいはエポキシ系フィルムなどが用いられる。
【0026】
有機高分子フィルム基材1の厚みは、成膜条件や用途にもよるが、一般的には、16〜200μm程度である。機械的強度を確保した上で透明性を向上させるには、厚み25〜125μmのものが好ましい。
【0027】
有機高分子フィルム基材1の表面平滑性は、凹凸がない方が好ましい。従って、有機高分子フィルム基材1において、第一の酸化物薄膜2が形成される側の面は、AFM(原子間力顕微鏡)による1μm角の表面粗さ(Ra)が1.5nm以下であるのが好ましい。
【0028】
第一の酸化物薄膜2の構成材料としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化ニオブ、酸化チタンなどが使用できるが、低屈折率、低内部応力性、高生産性、高防湿性、ZnO系透明導電薄膜3との整合性の観点から、酸化アルミニウム、酸化ケイ素が好ましい。
【0029】
第一の酸化物薄膜2の厚みは、例えば2〜100nmであり、好ましくは4〜50nmである。この範囲内であれば、平坦性を確保した上で可視光透過率の向上が可能となり、さらに生産性の向上も可能となる。
【0030】
有機高分子フィルム基材1上への第一の酸化物薄膜2の形成方法は、各種の成膜方法が考えられるが、第一の酸化物薄膜2中の酸素量を自由に制御できることから、真空成膜法を採用することが好ましい。なかでも、実質的に酸素を含まないターゲットを使用し、酸素とアルゴンガス等の不活性ガスとの混合ガス雰囲気下で成膜を行う、反応性デュアルマグネトロンスパッタ法が、成膜速度の向上、基板へのダメージ低減、及び第一の酸化物薄膜2中の酸素量の制御性の観点から好ましい。
【0031】
なお、有機高分子フィルム基材1上に第一の酸化物薄膜2を形成する前に、アルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガスの雰囲気下で、有機高分子フィルム基材1に対しプラズマ処理等の表面改質処理(前処理)を施してもよい。
【0032】
反応性デュアルマグネトロンスパッタ法は、ターゲット2枚を各マグネット電極上に装着したものを、MF(中波)電源で交互に放電する成膜方式である。この方法では、片側のターゲットが放電し成膜している際、もう片方のターゲットが弱い逆電荷を帯びて、ターゲット表面のチャージを解消しているため、酸化アルミニウム、酸化ケイ素などの酸化物によってターゲット表面の導通がとり難い場合でも、安定して成膜ができる。
【0033】
以下、反応性デュアルマグネトロンスパッタ法により、酸化アルミニウム薄膜を成膜する場合について説明する。反応性デュアルマグネトロンスパッタ法において、ターゲットであるAlを用いて酸化アルミニウム薄膜を成膜する際は、酸素とアルゴンガス等の不活性ガスとの混合ガス雰囲気下で行う。酸素ガスの装置内への供給は、通常、プラズマエミッションモニターコントローラー(PEM)を用いて放電のプラズマ強度を検知し、導入している反応ガス(酸素ガス)の量をフィードバックして制御するプラズマ制御方式、または、同じくPEMを用いて、放電のインピーダンス(放電の抵抗値)を検知し、その値がある一定値となるように酸素ガスの導入量を変動させるインピーダンス制御方式により行われる。PEMとしては、ドイツのアルデンヌ社製のPEM05を用いることができる。当該装置は、プラズマ制御方式、インピーダンス制御方式のいずれにも用いることができる。酸化アルミニウムの成膜においては、インピーダンス制御方式によって成膜した方が安定制御できる点で好ましい。
【0034】
PEMを用いてインピーダンス制御しながら成膜する際、インピーダンスの制御値(セットポイント:SP)を変えることで、得られる酸化アルミニウム薄膜中の酸素量を調整できる。
【0035】
反応性デュアルマグネトロンスパッタ法(SP以外は後述の実施例1の条件)により、SPを変化させて酸化アルミニウム薄膜を成膜後、後述の測定方法に従ってX線光電子分析装置(ESCA)にて薄膜を分析し、酸素ピーク値とアルミニウムピーク値との比(酸素ピーク値/アルミニウムピーク値、以下、「O/Al値」という)を算出した。また、酸化ケイ素薄膜についても、反応性デュアルマグネトロンスパッタ法(SP以外は後述の実施例6の条件)によりSPを変化させて成膜後、後述の測定方法に従ってESCAにて薄膜を分析し、酸素ピーク値とケイ素ピーク値との比(酸素ピーク値/ケイ素ピーク値、以下、「O/Si値」という)を算出した。結果を表1に示す。なお、酸化アルミニウムの化学量論組成(Al)におけるO/Al値は1.80であり、酸化ケイ素の化学量論組成(SiO)におけるO/Si値は2.00である。また、表1の酸化アルミニウム薄膜の化学量論値に対する酸素量(%)は、化学量論組成(Al)におけるO/Al値に対する当該酸化アルミニウム薄膜のO/Al値の割合とした。同様に、表1の酸化ケイ素薄膜の化学量論値に対する酸素量(%)は、化学量論組成(SiO)におけるO/Si値に対する当該酸化ケイ素薄膜のO/Si値の割合とした。
【0036】
【表1】

【0037】
反応性デュアルマグネトロンスパッタ法により酸化アルミニウム薄膜を形成する場合、酸化アルミニウム薄膜の酸素量を化学量論値の酸素量に対して60〜90%の範囲内とするには、3kwの投入電力に対して、SP=20〜45の製造条件で成膜すればよい(表1参照)。また、酸化アルミニウム薄膜の酸素量を化学量論値の酸素量に対して65〜75%の範囲内とするには、3kwの投入電力に対して、SP=30〜40の製造条件で成膜すればよい(表1参照)。
【0038】
一方、反応性デュアルマグネトロンスパッタ法により酸化ケイ素薄膜を形成する場合、酸化ケイ素薄膜の酸素量を化学量論値の酸素量に対して60〜90%の範囲内とするには、3kwの投入電力に対して、SP=40〜55の製造条件で成膜すればよい(表1参照)。また、酸化ケイ素薄膜の酸素量を化学量論値の酸素量に対して65〜75%の範囲内とするには、3kwの投入電力に対して、SP=47.5〜52.5の製造条件で成膜すればよい(表1参照)。
【0039】
酸素導入量を変えて第一の酸化物薄膜2を有機高分子フィルム基材1上に形成した場合、第一の酸化物薄膜2の表面の凹凸形状が変化する。例えば、酸化アルミニウム薄膜を形成する場合は、図3のAFM写真に示すように、SP=17で成膜すると、表面がかなり荒れているが、SP=25〜35で成膜すると、大きな凹凸が無くなり、ピッチが小さい凹凸になり、全体的に平滑性が向上している。
【0040】
ZnO系透明導電薄膜3の成膜方法としては、マグネトロンスパッタ法、パルスレーザーデポジション(PLD)法、反応性プラズマ蒸着(RPD)法などの真空成膜法を採用することができる。これらのなかでも、得られる膜の特性や生産性の観点からマグネトロンスパッタ法が一般的であると考えられる。
【0041】
マグネトロンスパッタ法によるZnO系透明導電薄膜3の形成方法は、例えば以下の2通りの手法を採用できる。一つの方法は、酸化物ターゲット焼結体から、アルゴンガスを主ガスとするアルゴンガス雰囲気下でスパッタ成膜を行う方法である。アルゴンガス雰囲気としては、アルゴンガスのみ、または、少量の水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスが用いられる。他の方法は、メタルターゲットから、酸素とアルゴンガスとの混合ガス雰囲気下でスパッタ成膜を行う、反応性マグネトロンスパッタ法である。
【0042】
本発明では、酸化物ターゲット焼結体からZnO系透明導電薄膜3を成膜する際、酸素不足膜を形成できることを1つの効果としているが、酸素量を調整しながら成膜するメタルターゲットからの成膜においても、表面平滑性の制御が容易な第一の酸化物薄膜2上にZnO系透明導電薄膜3を形成できるため、ZnO系透明導電薄膜3の結晶性の向上が可能となる。なお、後述する第二の酸化物薄膜4を設けたときの効果に関しては、酸化物ターゲット焼結体から成膜する場合でも、メタルターゲットから成膜する場合でも、同様に得られる。
【0043】
有機高分子フィルム基材1上に、低温(例えば100℃程度)にてZnO系透明導電薄膜3を形成すると、特に、その厚みが100nm以下の場合は、膜がきれいなC軸結晶配向とならずに結晶方位がずれた多結晶体に近くなる場合がある。このとき、大気中の水分が薄膜表面や多結晶体の界面に沿って入り込むことによって、電子が移動し難くなり、抵抗値が上昇する場合がある。
【0044】
そのような場合、図2に示すように、ZnO系透明導電薄膜3上に第二の酸化物薄膜4を形成すると、ZnO系透明導電薄膜3を大気中の水分等から保護することができる。特に、第二の酸化物薄膜4として、雰囲気温度40℃で相対湿度90%の条件下においてモコン法により測定された水蒸気透過率が、1.0g/mday以下となるものを使用すると、防湿特性がより効果的に発揮される。このような第二の酸化物薄膜4の構成材料としては、上述した第一の酸化物薄膜2と同様のものが使用できる他、ITOやITOに他元素を混入させたものなどが例示できる。ITO系材料のように導電性を有する材料を用いた場合は、低抵抗値が得られるため好ましい。
【0045】
第二の酸化物薄膜4の厚みは、構成材料にもよるが、平坦性及び防湿特性の観点から1〜100nmの範囲が好ましく、2〜80nmの範囲がより好ましい。第二の酸化物薄膜4の構成材料が絶縁体の場合、電極用途には厚みが薄い層であることが好ましい。なお、静電容量タイプのタッチパネル用途には、厚みが上記範囲より厚くても使用可能である。第二の酸化物薄膜4の形成方法については、上述した第一の酸化物薄膜2と同様の方法が採用できる。
【0046】
また、上記のようにして得られた透明導電フィルムは、さらに、80〜180℃の温度で熱処理するアニール工程を施してもよい。ZnO系透明導電薄膜3の内部の構造再編を誘発し、さらに低抵抗値を得ることが出来るとともに、耐湿熱特性を向上させることができるからである。アニール工程の好ましい条件としては、130〜160℃の温度範囲で、30分間〜24時間程度であり、より好ましくは同温度範囲で1〜10時間である。なお、アニール工程は、通常、大気中で行われるが、減圧または真空の雰囲気下で行うこともできる。
【0047】
以上、本発明の一例について説明したが、本発明は上記例には限定されない。例えば、本発明の透明導電フィルムは、有機高分子フィルム基材1の成膜面とは反対の面に、透明粘着剤を介して厚手の透明基材を貼り合わせてもよい。フィルムの機械的強度が向上し、特にカールなどの発生を防止できる利点があり、またタッチパネル用電極に用いる場合において、透明粘着剤のクッション効果によりZnO系透明導電薄膜の機械的耐久性が飛躍的に向上するからである。
【実施例】
【0048】
以下に実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0049】
〈実施例1〉
(有機高分子フィルム基材)
有機高分子フィルム基材として、三菱樹脂(株)製の0300E(厚み100μm)のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いた。
【0050】
(前処理)
プラズマ処理部と、デュアルマグネトロンスパッタ電極1基と、シングルマグネトロンスパッタ電極2基とが取り付けられている巻取り成膜装置に、上記PETフィルムを装着した。そして、120℃に加熱したロール電極を用いて上記PETフィルムを巻取りながら、クライオコイルとターボポンプで構成された排気系で脱ガス処理を行い、到達真空度1.5×10−6Paを得た。その後、アルゴンガスを導入し、13.56MHzのプラズマ放電中に上記PETフィルムを通し、その成膜面となる平滑面を前処理した。
【0051】
(酸化アルミニウム薄膜の形成)
その後、デュアルマグネトロンスパッタ電極上に、ターゲットとしてAlを装着し、アルゴンガス150sccm(大気圧換算ガス流量の単位)を導入し、3kwのMF放電でPEMインピーダンス制御により酸素ガスを導入し、第一の酸化物薄膜(アンダーコート層)として酸化アルミニウム薄膜を成膜した。成膜気圧は0.3Paであり、SPは35とした。得られた酸化アルミニウム薄膜の膜厚は、約10nmであった。
【0052】
(GZO薄膜の形成)
その後、シングルマグネトロンスパッタ電極上に、ZnO−Ga(Gaの含有量:5.7重量%)をターゲットとして装着し、アルゴンガス導入量を300sccm、成膜気圧を0.3Paとして、DC3kwの電力にて成膜した。得られたGZO薄膜の膜厚は、約40nmであった。以上の方法により、実施例1の透明導電フィルムを得た。
【0053】
なお、酸化アルミニウム薄膜の形成までを上記と同様に行った後、得られた酸化アルミニウム薄膜をESCAにより下記の条件で分析し、上述と同様に化学量論組成(Al)の化学量論値に対する酸素量を算出した。結果を表2に示す。なお、以下の実施例及び比較例のアンダーコート層についても、同様に分析して、酸化アルミニウム薄膜又は酸化ケイ素薄膜の化学量論組成(Al又はSiO)の化学量論値に対する酸素量を算出した。
【0054】
(ESCAの分析条件)
ESCA装置 :アルバック・ファイ社製 Quantum 2000
X線源 :モノクロ AlKα線
スポットサイズ :200μmφ
光電子取り出し角:試料表面に対して45度
【0055】
〈実施例2〉
GZO薄膜の形成までを実施例1と同様に行った後、このGZO薄膜上に、さらに第二の酸化物薄膜(オーバーコート層)として酸化アルミニウム薄膜(厚み約5nm)を形成した。この酸化アルミニウム薄膜の形成方法は、実施例1のアンダーコート層と同様の方法を採用した。なお、上記オーバーコート層は、雰囲気温度40℃で相対湿度90%の条件下においてモコン法により測定された水蒸気透過率が、1.0g/mday以下であった。以下に示すオーバーコート層が使用されている各実施例においても、上記水蒸気透過率が1.0g/mday以下となる第二の酸化物薄膜を使用した。
【0056】
〈実施例3〉
GZO薄膜の形成までを実施例1と同様に行った後、オーバーコート層としてITO−酸化ケイ素薄膜を以下の方法で形成した。
【0057】
(ITO−酸化ケイ素薄膜の形成)
シングルマグネトロンスパッタ電極上に、In−SnO−SiO(SnO及びSiOの含有量:いずれも5重量%)をターゲットとして装着し、アルゴンガス導入量を300sccm、成膜気圧を0.3Paとして、DC3kwの電力にて成膜した。得られたITO−酸化ケイ素薄膜の膜厚は、約20nmであった。
【0058】
〈実施例4〉
酸化アルミニウム薄膜の形成までを実施例1と同様に行った後、この酸化アルミニウム薄膜上に、以下の方法でAZO薄膜を形成した。
【0059】
(AZO薄膜の形成)
シングルマグネトロンスパッタ電極上に、ZnO−Al(Alの含有量:3.0重量%)をターゲットとして装着し、アルゴンガス導入量を300sccm、成膜気圧を0.3Paとして、DC3kwの電力にて成膜した。得られたAZO薄膜の膜厚は、約40nmであった。
【0060】
〈実施例5〉
AZO薄膜の形成までを実施例4と同様に行った後、実施例2と同様にオーバーコート層として酸化アルミニウム薄膜を形成した。
【0061】
〈実施例6〉
前処理までを実施例1と同様に行った後、アンダーコート層として以下に示す方法で酸化ケイ素薄膜を形成した。
【0062】
(酸化ケイ素薄膜の形成)
デュアルマグネトロンスパッタ電極上に、ターゲットとしてSiを装着し、アルゴンガス150sccmを導入し、3kwのMF放電でPEMインピーダンス制御により酸素ガスを導入し、酸化ケイ素薄膜を成膜した。成膜気圧は0.3Paであり、SPは50とした。得られた酸化ケイ素薄膜の膜厚は、約10nmであった。その上に、実施例1と同様の方法でGZO薄膜を形成した。
【0063】
〈実施例7〉
実施例6と同様の方法でGZO薄膜まで形成した後、その上にオーバーコート層として酸化ケイ素薄膜を形成した。この酸化ケイ素薄膜の形成方法は、実施例6のアンダーコート層と同様の方法を採用した。オーバーコート層である酸化ケイ素薄膜の膜厚は、約5nmであった。
【0064】
〈実施例8〉
実施例6と同様の方法で酸化ケイ素薄膜(アンダーコート層)を形成した後、この酸化ケイ素薄膜上に、実施例4と同様にAZO薄膜を形成した。
【0065】
〈実施例9〉
実施例8と同様の方法でAZO薄膜まで形成した後、実施例7と同様の方法でオーバーコート層として酸化ケイ素薄膜を形成した。
【0066】
〈実施例10〉
アンダーコート層及びオーバーコート層形成時のSPを25にしたこと以外は、実施例2と同様の方法で透明導電フィルムを得た。
【0067】
〈実施例11〉
アンダーコート層及びオーバーコート層形成時のSPを45にしたこと以外は、実施例7と同様の方法で透明導電フィルムを得た。
【0068】
〈比較例1〉
アンダーコート層を形成しないこと以外は、実施例1と同様の方法で透明導電フィルムを得た。
【0069】
〈比較例2〉
アンダーコート層を形成しないこと以外は、実施例4と同様の方法で透明導電フィルムを得た。
【0070】
〈比較例3〉
酸化アルミニウム薄膜形成時のSPを17にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で透明導電フィルムを得た。
【0071】
〈比較例4〉
酸化アルミニウム薄膜形成時のSPを17にしたこと以外は、実施例4と同様の方法で透明導電フィルムを得た。
【0072】
〈比較例5〉
酸化ケイ素薄膜形成時のSPを35にしたこと以外は、実施例6と同様の方法で透明導電フィルムを得た。
【0073】
〈比較例6〉
酸化ケイ素薄膜形成時のSPを35にしたこと以外は、実施例8と同様の方法で透明導電フィルムを得た。
【0074】
各実施例及び各比較例で得られた透明導電フィルムについて下記評価を行った。結果を表2に示す。
【0075】
(初期抵抗値)
各透明導電フィルムの初期抵抗値Ro(Ω/□)は、三菱油化製ロレスタ(型式MCP−P600)により測定した。
【0076】
(耐湿熱性)
各透明導電フィルムを、大気中150℃の環境下に1時間放置した後の抵抗値(R)及び10時間放置した後の抵抗値(R10)を上記ロレスタにより測定した。さらに、これらのサンプルを85℃,85%RHの恒温恒湿器へ投入し、250時間経過した後の抵抗値(それぞれR及びR)を、上記ロレスタにより測定した。なお、表2には、恒温恒湿器で250時間経過した後の抵抗値について、投入前の抵抗値に対する比(それぞれR/R及びR/R10)を示している。
【0077】
【表2】

【0078】
表2に示すように、実施例は、比較例と比べ、初期抵抗値が小さく、耐湿熱性も向上していることが判る。さらに、実施例2,3,5,7,9〜11に示すように、防湿特性を有するオーバーコート層を形成すると、さらに低抵抗値が得られ、耐湿熱性もさらに向上していることが判る。
【図面の簡単な説明】
【0079】
【図1】本発明の透明導電フィルムの一例を示す概略断面図である。
【図2】本発明の透明導電フィルムの別の一例を示す概略断面図である。
【図3】酸化アルミニウム薄膜の表面を示すAFM写真である。
【符号の説明】
【0080】
1 有機高分子フィルム基材
2 第一の酸化物薄膜
3 ZnO系透明導電薄膜
4 第二の酸化物薄膜

【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機高分子フィルム基材を含む透明導電フィルムにおいて、
前記有機高分子フィルム基材上に形成された、可視光透過率が高い第一の酸化物薄膜と、
前記第一の酸化物薄膜上に形成されたZnO系透明導電薄膜とを有し、
前記第一の酸化物薄膜は、前記ZnO系透明導電薄膜が形成される前の酸素量が化学量論値の60〜90%であることを特徴とする透明導電フィルム。
【請求項2】
前記ZnO系透明導電薄膜は、成膜直後の抵抗値に対して、大気中150℃で1時間加熱後の抵抗値が10%以上低下する請求項1に記載の透明導電フィルム。
【請求項3】
前記ZnO系透明導電薄膜は、Al、Ga、B及びInから選択される1種又は2種の元素がドープされたZnO薄膜である請求項1又は2に記載の透明導電フィルム。
【請求項4】
前記第一の酸化物薄膜は、酸化アルミニウム薄膜又は酸化ケイ素薄膜である請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明導電フィルム。
【請求項5】
前記ZnO系透明導電薄膜上に形成された、可視光透過率が高い第二の酸化物薄膜を更に有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の透明導電フィルム。
【請求項6】
前記第二の酸化物薄膜は、雰囲気温度40℃で相対湿度90%の条件下においてモコン法により測定された水蒸気透過率が、1.0g/mday以下である請求項5に記載の透明導電フィルム。
【請求項7】
前記ZnO系透明導電薄膜は、膜厚が10〜100nmである請求項1〜6のいずれか1項に記載の透明導電フィルム。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか1項に記載の透明導電フィルムの製造方法において、
前記第一の酸化物薄膜を反応性デュアルマグネトロンスパッタ法で形成することを特徴とする透明導電フィルムの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2009−302032(P2009−302032A)
【公開日】平成21年12月24日(2009.12.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−285729(P2008−285729)
【出願日】平成20年11月6日(2008.11.6)
【出願人】(000003964)日東電工株式会社 (5,557)
【Fターム(参考)】