ＩＴＯ透明導電膜付きフィルム
【課題】ＩＴＯ透明導電膜の成膜後、基板がそることのない、ガラス基板上に成膜されるＩＴＯ透明導電膜と同程度の低抵抗のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムを得ることを課題とする。
【解決手段】ポリエチレンナフタレートを主とするフィルム基板を用い、プラズマガンを用いるイオンプレーティング法で、成膜時のフィルム基板の温度を９０℃〜１４５℃の温度範囲に保ってＩＴＯ透明導電膜を成膜される、比抵抗が１．１×１０―４〜３．０×１０―４Ω・ｃｍの範囲にあるＩＴＯ透明導電膜付きフィルムである。また、膜面の算術平均粗さＲａ（ｉ）が、フィルム基板表面の算術平均粗さＲａ（ｆ）に対し、Ｒａ（ｉ）−Ｒａ（ｆ）≦２ｎｍであることを特徴とする。
【解決手段】ポリエチレンナフタレートを主とするフィルム基板を用い、プラズマガンを用いるイオンプレーティング法で、成膜時のフィルム基板の温度を９０℃〜１４５℃の温度範囲に保ってＩＴＯ透明導電膜を成膜される、比抵抗が１．１×１０―４〜３．０×１０―４Ω・ｃｍの範囲にあるＩＴＯ透明導電膜付きフィルムである。また、膜面の算術平均粗さＲａ（ｉ）が、フィルム基板表面の算術平均粗さＲａ（ｆ）に対し、Ｒａ（ｉ）−Ｒａ（ｆ）≦２ｎｍであることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ、電子デバイス、太陽電池、タッチパネルおよび光学素子などに用いられるＩＴＯ透明導電膜が形成された透明フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
透明導電膜は光を通しかつ電気を流す特徴から、フラットパネルディスプレイ、タッチパネル、太陽電池において欠かすことができない重要な部材となっている。
【０００３】
特に、酸化スズを数ｗｔ％含む酸化インジウム（ＩＴＯ）は、透明導電膜で最も有名なものである。
【０００４】
フラットパネルディスプレイ、タッチパネル、太陽電池等の分野で用いられるＩＴＯ透明導電膜の多くは、真空成膜法で形成される。
【０００５】
ＩＴＯ透明導電膜を真空成膜法で成膜する方法としては、イオンプレーティング法、スパッタリング法、蒸着法等の方法があり、なかでもイオンプレーティング法が最も一般的な手法である。
【０００６】
スパッタリング法で成膜されるＩＴＯ透明導電膜に関して、基板を３００℃以上に加熱して成膜することにより、抵抗値が２×１０−４Ω・ｃｍ以下のＩＴＯ透明導電膜の得られることが特許文献１に記載されている。
【０００７】
また、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法でＩＴＯ透明導電膜を成膜した場合は、成膜粒子のエネルギーが高いことから、基板の加熱温度が２００℃程度の比較的低い温度で、抵抗値が低いＩＴＯ透明導電膜が得られることが開示されている（特許文献２）。
【０００８】
ディスプレイや電子デバイスの分野では、素子の軽量化、薄膜化、フレキシブル化のために、基板を従来のガラスなどの無機物の基板から、基板の全体もしくは一部を高分子などの有機物に置き換える試みがある。
【０００９】
基板の全体もしくは一部に有機高分子を用いる場合では、ガラスなどの無機材料を用いる基板に比べて、基板の熱膨張係数が大きいために加熱すると基板がのび、また、冷却時には熱収縮によって加熱前よりもさらにサイズが小さくなり、いずれも基板が所望のサイズにならないといった問題がある。
また、有機高分子では加熱により構造変化して、弾性率、屈折率、拡散係数、誘電率などの機械的特性や電気的特性が変わるという問題が生じる。また、有機高分子基板の形状が変化すると、その上に成膜するＩＴＯ透明導電膜にクラックが生じたり基板から剥離したりといった不具合が生まれる。
【００１０】
また、成膜時に有機高分子のフィルム基板を加熱しすぎると、有機高分子の表面や内部から、フィルム作製時に残留したガス、過熱による有機高分子の分解生成ガス、フィルム基板表面の吸着水分などが成膜雰囲気中にガス放出され、ガラス基板などの無機材料でなる基板を用いる場合に比較し、特性の良いＩＴＯ透明導電膜が安定して得られにくい。
このため、有機高分子のフィルム基板を加熱して、ＩＴＯ透明導電膜を成膜する場合、低抵抗のＩＴＯ透明導電膜を得ることは非常に困難であった。
【００１１】
近年、ポリエチレンナフタレート（以後ＰＥＮと記載する）フィルムが、高耐熱性フィルムとして、フラットパネルディスプレイ用の基板やデバイス用の基板として用いられているが、このＰＥＮフィルムあるいはＰＥＴフィルムなどの高分子上に成膜する場合は、ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗は５×１０−４〜７×１０−４Ω・ｃｍ程度であった（非特許文献１）。
また、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法も、比較的低い基板温度でも低い抵抗の膜が得られることが知られているが、形成された膜に圧縮応力が入りやすく、剛性が乏しい有機高分子基板を用いた場合には基板が大きく反るという問題があった。
【特許文献１】特開平９−１７１１８８号公報
【特許文献２】特開２０００−１７４３０号公報
【非特許文献１】城尚志、花田亨、谷田部俊明、月刊ディスプレイ、Vol.9、No.3、p.77 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ＩＴＯ透明導電膜の成膜後、基板がそることのない、ガラス基板上に成膜されるＩＴＯ透明導電膜と同程度の低抵抗のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムを得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムは、フィルム基板にＩＴＯ透明導電膜が成膜されてなるＩＴＯ透明導電膜付きフィルムにおいて、フィルム基板はポリエチレンナフタレートを主とするフィルム基板であり、ＩＴＯ透明導電膜は、プラズマガンを用いるイオンプレーティング法で、成膜時のフィルム基板の温度を９０℃〜１４５℃の温度範囲に保って成膜されたものであり、該ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗が１．１×１０―４〜３．０×１０―４Ω・ｃｍの範囲にあることを特徴とするＩＴＯ透明導電膜付きフィルムである。
【００１４】
また、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムは、前記ＩＴＯ透明導電膜付きフィルムにおいて、ＩＴＯ透明導電膜の膜面の算術平均粗さＲａ（ｉ）が、フィルム基板表面の算術平均粗さＲａ（ｆ）に対し、Ｒａ（ｉ）−Ｒａ（ｆ）≦２ｎｍであることを特徴とするＩＴＯ透明導電膜付きフィルムである。
【００１５】
また、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムの作製方法は、ＩＴＯ透明導電膜を成膜するときの酸素ガスの導入量を、プラズマを発生させるためにプラズマガンに導入するアルゴンガスの導入量に対して、容積比で０．８倍以上４倍以下とすることを特徴とする前記ＩＴＯ透明導電膜付きフィルムの作製方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムは、フラットパネルディスプレイ、タッチパネル、太陽電池等に用いることができ、軽量化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルム３は、ＰＥＮを主とするフィルム基板２の表面にＩＴＯ透明導電膜１が成膜されてなるものである。
【００１８】
ＰＥＮを主とするフィルム基板は、ＰＥＮのみでなるＰＥＮフィルムの他に、ＰＥＮフィルムの片面あるいは両面に無機材料もしくは有機材料を単層膜もしくは多層膜で成膜したもの、あるいは、粒状の、無機材料や有機材料を、ＰＥＮフィルムの中に分散させたものである。
【００１９】
無機材料としては、特に制限されるものではないが、ＳｉＯＸ（Ｘ＝１〜２）、ＳｉＮＸ（Ｘ＝１〜４／３）、ＳｉＯＮ系、ＳｉＯＣ系、ＳｉＯＣＮ系、Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＡｌＯＮ系の無機材料から１種以上選んで用いることができる。
【００２０】
さらに、ＳｉＯＸ（Ｘ＝１〜２）、ＳｉＮＸ（Ｘ＝１〜４／３）、ＳｉＯＮ系、ＳｉＯＣ系、ＳｉＯＣＮ系、Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＡｌＯＮ系の無機材料に、膜の化学的耐久性を増すために、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔｉを微量添加した膜を形成したものでもよい。
【００２１】
無機材料の単層膜あるいは多層膜は、ＰＥＮフィルムから発生するガスや水分、あるいはＰＥＮフィルムを通過するガスや水分が、ＩＴＯ透明導電膜に拡散するのを防ぐためや、ＰＥＮフィルムとＩＴＯ透明導電膜との密着性を改善することを目的として成膜するものである。
【００２２】
また、有機材料には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ナイロン、ポリアリレート、シクロオレフィンポリマーなどを用いることができ、ＰＥＮフィルムとＩＴＯ透明導電膜との接着性を改善したり、ＰＥＮフィルの表面を平滑化するなどの目的で成膜するものである。
さらに、ＰＥＮフィルムに分散させる無機材料としては、粒径が数１０〜数１００ｎｍのＳｉＯ２微粒子、Ａｌ２Ｏ３微粒子などを用いることができる。無機の微粒子を分散させることで、ＰＥＮフィルムの易滑処理とすることができる。また、無機材料をＰＥＮフィルム中に分散させることにより、ＰＥＮフィルムの剛性や引っ張り強度、熱膨張係数等の力学的あるいは熱的特性を変えることができる。
【００２３】
また、ＩＴＯ透明導電膜とＰＥＮを主とするフィルム基板の密着性を増すために、ＰＥＮを主とするフィルムの表面をコロナ放電処理したものを用いてもよい。
【００２４】
ＰＥＮフィルムを主とするフィルム基板に成膜されるＩＴＯ透明導電膜は、酸化インジウムにスズを酸化物換算で５〜１０ｗｔ％添加したものである。スズの添加量が酸化物換算で５ｗｔ％未満の場合は、ＩＴＯ透明導電膜中のキャリヤ濃度が低くなり、１０ｗｔ％を越える場合は、キャリヤの移動度が小さくなるため、どちらの場合も導電性が低下するので、スズの添加量は酸化物換算で、５〜１０ｗｔ％とすることが好ましい。
【００２５】
ＩＴＯ透明導電膜は、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法を用いて、より好ましくは、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法を用いて成膜する。
【００２６】
該アークプラズマ蒸着法は、真空チャンバー内に向けてプラズマビームを生成する圧力勾配型プラズマガンと、プラズマビームの横断面を収縮させる磁石及び環状収束コイルを備え、プラズマビームにより真空チャンバー内に配置した基板上に薄膜を形成する成膜法であり、例えば、図２に概略を示す成膜装置を用いる。
【００２７】
図２に示す成膜装置は、真空チャンバー４と、真空チャンバー４の側壁に取り付けられた圧力勾配型プラズマガン５と、真空チャンバー４の底部に配置したルツボ６と、真空チャンバー４の上部に配置した基板支持ホルダー７等によって構成されている。
【００２８】
ルツボ６は、カーボン製のものを使用することが望ましい。圧力勾配型プラズマガン５には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いることが望ましい。圧力勾配型プラズマガン５は、Ｔａ製のパイプ８とＬａＢ６製の円盤９とで構成された複合陰極であり、Ｔａ製のパイプ８の内部に放電用アルゴンガス１０を導入した際に、加熱されたＴａ、ＬａＢ６から熱電子が放出され、プラズマビーム１１を形成する。
【００２９】
圧力勾配型プラズマガン５の内部は、真空チャンバー４より常に圧力が高く保たれており、高温に曝されたTaやＬａＢ６が酸素ガスや蒸発ガスによる酸化などの劣化を防ぐ構造になっている。
【００３０】
また、基板支持ホルダー７の上部には、基板加熱用ヒーター１２と温度計１３が配置されている。基板加熱用ヒーター１２は、成膜するフィルム基板２を所定温度に保持するために設けられるもので、温度計１３の測定値をもとに基板加熱ヒーター１２の出力を制御している。
フィルム基板２を所定の温度に加熱するには、成膜する前に、フィルム基板２に熱電対などの温度計を取り付けて温度を実測できるようにし、温度計１３の指示値とフィルム基板の実測される温度との関係を示す検量線を作成することが望ましい。
【００３１】
フィルム基板にＩＴＯ透明導電膜を成膜する時に、フィルム基板が所定の温度になる温度計１３の指示値を前記検量線よって求め、該温度計１３の指示値となるように、基板加熱用ヒーター１２の出力を制御することが望ましい。
【００３２】
真空チャンバー４の側壁には酸素ガス導入ノズル１４が配置されており、この酸素ガス導入ノズル１４から、図示しないマスフローコントローラを介して酸素ガス１５が供給される。また、真空チャンバー４は真空排気装置１６に接続されており、真空計１７の値をもとに真空チャンバー４の内部が所定の圧力（真空度）に維持されるようになっている。
【００３３】
図２に示す成膜装置を用いて、次の手順で本発明に関わるＩＴＯ透明導電膜１を成膜する。
【００３４】
カーボン製のルツボ６に、粒状のＩＴＯ原料１８を充填し、このルツボ６を真空チャンバー４の底部にセットする。ＩＴＯ蒸発原料１８は、ルツボに入れるため粒状であることが好ましいが、その形状を特に限定するものではない。
【００３５】
ＩＴＯ透明導電膜１を成膜する基板フィルム２を基板支持ホルダー７に取り付けた後、真空チャンバー４の内部の圧が約２×１０−４Ｐａになるまで排気することが望ましい。また、同時に、フィルム基板２を所定の温度に加熱して、表面に吸着したガスや内部から放出されるガスを除去することが好ましい。
【００３６】
排気後、図示しないマスフローコントローラーを用いて流量を１０〜４０ｓｃｃｍに制御した放電用アルゴンガス１０を、圧力勾配型プラズマガン５を通して真空チャンバー４に供給する。
【００３７】
次に、酸素ガス１５を酸素ガス導入ノズル１４から真空チャンバー４に所定量供給するとともに、真空排気装置１６で真空チャンバー４の内部の圧力を約０．１Ｐａの圧力に調整することが望ましい。
【００３８】
次に、圧力勾配型プラズマガン５を作動させ、プラズマビーム１１をルツボ６内のＩＴＯ蒸発原料１８に収束させ、ＩＴＯが昇華する温度にＩＴＯ蒸発原料１８を加熱する。プラズマビーム１１をルツボ６中のＩＴＯ蒸発原料１８に集束させるために、集束コイル１９や磁石２０などを使用する。
【００３９】
プラズマビーム１１によって加熱・蒸発したＩＴＯ蒸発原料１８と導入された酸素ガス１５は、プラズマ雰囲気２１によってイオン化される。イオン化したこれらの物質は、プラズマ雰囲気２１のもつプラズマポテンシャルと、フィルム基板２のもつフローティングポテンシャルとの電位差によってフィルム基板２に向かって加速され、粒子は約２０eＶという大きなエネルギーをもってフィルム基板２の下表面に到達・堆積し、低抵抗で緻密な本発明のＩＴＯ透明導電膜１が成膜される。
【００４０】
ＩＴＯ透明導電膜１を成膜するＰＥＮフィルムを主とするフィルム基板２の温度が７０℃以下の場合には、ＩＴＯ透明導電膜が結晶化せずＩＴＯ透明導電膜の抵抗値が大きく、デバイスとして用いることが困難である。フィルム基板２の温度を８０℃以上に加熱するとＩＴＯ透明導電膜の抵抗値は下がって導電性がよくなるので、フィルム基板２の成膜時の温度は８０℃以上とすることが好ましい。
【００４１】
さらに、フィルム基板２の温度が１４５℃を超える温度で成膜すると、膜にクラックが生じて導電性がなくなり、さらに外観にヘーズが生じて透明性が損なわれるために透明導電膜としての機能を果たさず、やはりデバイスとして用いることが困難である。
【００４２】
さらに、酸素ガス１５の導入量は、成膜速度、圧力勾配型プラズマガン５の出力、真空度、フィルム基板の温度、および放電圧力によって最適値を選ぶが、成膜時に導入する酸素ガス１５を放電用アルゴンガス１０に対して容積比で０．７倍以下の量とした場合には、膜に吸収が生じて褐色を帯びるとともに、さらには膜に圧縮応力が生じやすく膜にクラックが入りやすい。したがって外観、透明性、導電性が良好なＩＴＯ透明導電膜付きフィルム３を得るためには、酸素ガス１５の導入量を放電用アルゴンガス１０の導入量に対して容積比で０．８倍以上、より好ましくは等倍以上とすることが必要である。また、雰囲気中に酸素ガスを多く導入すると、ＩＴＯ透明導電膜中に酸素が入りすぎ、キャリヤ密度が小さくなって導電性が低下するので、酸素ガス１５の導入量は放電用アルゴンガス１０の導入量に対して容積比で４倍以下とすることが望ましい。
【００４３】
また、真空チャンバー４の中の、プラズマビーム１１が形成される位置より上方に、ＩＴＯ蒸発原料１８の蒸発が安定するまで、ＰＥＮを主とする基板２にＩＴＯ透明導電膜が成膜されないように、図示しないシャッターが設けられ、ＩＴＯ蒸発原料１８の蒸発が安定した後、ＰＥＮを主とする基板２にＩＴＯ透明導電膜を成膜する。
【００４４】
このようにして成膜されるＩＴＯ透明導電膜の表面平滑性を示す算術平均粗さＲａ（ｉ）は、ＰＥＮフィルムの算術平均粗さＲａ（ｆ）に対してＲａ（ｉ）−Ｒａ（ｆ）≦２ｎｍとなるものが得られる。
【００４５】
表面の算術平均粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１ に定義されている値で、表面の凹凸を測定して得られる粗さ曲線から算出される。
【００４６】
スパッタリング法で得られるＩＴＯ透明導電膜では、導電性を増すために成膜時の基板の温度を３００℃程度として成膜するとＲａ（ｉ）−Ｒａ（ｆ）は５ｎｍ程度と凹凸の著しいものになるので、平滑な膜を得るためには、基板の温度を１００℃程度に下げて成膜する必要があるが、基板の温度を１００℃とした場合、膜の導電性は著しく低下する。
本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムは、ガラスほど耐熱性のないＰＥＮフィルム上に優れた平滑性と導電性とをあわせ持つＩＴＯ透明導電膜が形成されたものであり、有機ＥＬディスプレイなどの平滑性を要求されるデバイスに好適に用いることができる。また、波長５５０ｎｍの光の透過率は８０％以上となる、透明性の良いＩＴＯ透明導電膜付きフィルムである。
【００４７】
なお、図２の成膜装置は、フィルム基板を１枚ずつ成膜処理するバッチ式の成膜装置であるが、フィルム基板を１枚ずつ連続的に成膜室に搬送して連続生産を可能としたインライン式の成膜装置や、ロール状に巻き取られたフィルム基板を別のロールに巻き取りつつ連続して成膜するｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌ式でも作製することが可能である。
【実施例１】
【００４８】
以下に本発明の実施例を述べる。実施例および比較例とも図２に示す成膜装置を用いてＩＴＯ透明導電膜を成膜した、各実施例と比較例で得られたＩＴＯ透明導電膜の特性を表１にまとめて示す。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例および比較例ともに、表面の粗さ曲線を原子間力顕微鏡によって測定し、算術平均粗さを算出した。
【００４９】
実施例１
ＩＴＯ蒸発原料１８には、（株）高純度化学研究所製のＩＴＯ粉粒体（Ｓｎの含有量は酸化物換算で５ｗｔ％）を使用した。これを、カーボン製のルツボ６に充填し、真空チャンバー４の底部に設置した。
【００５０】
２０ｃｍ角に切り出したＰＥＮフィルム（厚さ１２５μｍ；帝人デュポンフィルム（株）製Ｑ６５）をフィルム基板２に用いた。切り出したＰＥＮフィルムと同じ大きさのガラス板（厚さ２ｍｍ厚）に、前記のＰＥＮフィルムを、真空用テープで貼り付け、これを基板支持ホルダー７に設置した。この後、真空チャンバー内の圧力が２．０×１０−４Ｐａに達するまで、約２時間、真空排気装置１６で排気した。
【００５１】
フィルム基板２を１４０℃に加熱したのち、圧力勾配型プラズマガン５に放電用アルゴンガスを２５ｓｃｃｍ流し、さらに、反応ガス導入口より酸素ガスを２５ｓｃｃｍ流した。次に圧力勾配型プラズマガン５の出力が３．５ｋＷになるまで徐々に電力を印加し、圧力勾配型プラズマガン５からプラズマビーム１１を発生させてＩＴＯ蒸発原料１８に照射し、ＩＴＯ蒸発原料１８を加熱して蒸発させた。なお、圧力勾配型プラズマガン５には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いた。このとき、真空チャンバー４の内部の圧力が０．１Ｐａとなるように真空排気装置１６の排気を制御した。放電、圧力、ＩＴＯ蒸発原料１８の蒸発が安定した後、図示しないシャッターを４０秒間開け、フィルム基板２にＩＴＯ透明導電膜を成膜した。
【００５２】
得られたＩＴＯ透明導電膜付きフィルムの外観は良好で、目視検査ではクラックなどの外観不良はなかった。
【００５３】
ＩＴＯ透明導電膜１の厚さは１１７ｎｍであり、ＩＴＯ透明導電膜１のシート抵抗値は１０．２Ω／□で、比抵抗は１．２×１０−４Ω・ｃｍと、著しく抵抗の低い膜であった。
【００５４】
ＪＩＳ Ｒ ３２２０の碁盤目試験でこのＩＴＯ透明導電膜付きフィルムのＩＴＯ透明導電膜とＰＥＮフィルムとの密着性を調べたところ、ＩＴＯ透明導電膜の剥離はまったくなく、密着性は良好であった。
【００５５】
また、本実施例のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムは湾曲することが無く、ＩＴＯ透明導電膜に内部応力はほとんどなかった。
また、波長５５０ｎｍでの光の透過率は８１％と高く、透明性は良好であった。このＩＴＯ透明導電膜１の表面の算術平均粗さＲａ（ｉ）は５．０ｎｍであり、成膜前のＰＥＮフィルムのＲａ（ｆ）（＝３．４ｎｍ）に対し、１．６ｎｍの増加であった。なお、表面粗さ曲線は、原子間力顕微鏡を用いて測定した。
【００５６】
実施例２
基板温度を１２０℃、放電用アルゴンガス流量を２０ｓｃｃｍ、酸素ガスを３０ｓｃｃｍとし、その他は実施例１と同じ条件でＩＴＯ蒸発原料１８を蒸発させ、同じ時間成膜した。
【００５７】
得られたＩＴＯ透明導電膜の厚さは１１４ｎｍであり、シート抵抗値は１２．１Ω／□で、比抵抗は１．４×１０−４Ω・ｃｍと、実施例１に比べて若干劣るものの、高い導電性を示した。波長５５０ｎｍでの光の透過率は８１％で透明であった。
【００５８】
この膜の表面の算術平均粗さＲａは３．９ｎｍであり、成膜前のＰＥＮフィルムの算術平均粗さRa（ｆ）（＝３．４ｎｍ）に比べて、０．５ｎｍの増加であった。
【００５９】
実施例３
実施例１で使用した装置、ＰＥＮフィルムを使用し、基板温度を90℃として、実施例１と同じ条件でＩＴＯ蒸発原料を蒸発させ、同じ時間成膜した。得られた膜の厚さは１１９ｎｍ、シート抵抗値は１９．９Ω／□で、比抵抗は２．４×１０−４Ω・ｃｍであった。波長５５０ｎｍでの光の透過率は８０％で透明であった。この膜の表面の算術平均粗さＲａは３．７ｎｍであり、成膜前のＰＥＮフィルムのRa値（３．４ｎｍ）に比べて、０．３ｎｍの増加で、非常に平滑であった。
【００６０】
比較例１
実施例１で使用した装置、ＰＥＮフィルムで、基板温度を１５０℃として、実施例１と同じ条件でＩＴＯ蒸発原料を蒸発させ、同じ時間成膜した。得られた膜は、目視で確認できるクラックが多数生じており、膜厚や抵抗特性の測定ができず、透明導電膜としては使用できない特性のものであった。
【００６１】
比較例２
実施例１で使用した装置、ＰＥＮフィルムで、基板温度を７０℃として、実施例１と同じ条件でＩＴＯ蒸発原料を蒸発させ、同じ時間成膜した。得られた膜のRa値は３．７ｎｍであり、成膜前のＰＥＮフィルムのRa値（３．４ｎｍ）に比べて０．３ｎｍのみの増加で非常に平滑であったが、膜の比抵抗は３．６×１０−４Ω・ｃｍと導電性に乏しく、また、波長５５０ｎｍでの光の透過率は７５％と低く、わずかに褐色を帯びていた。
【００６２】
比較例３
実施例１で使用した装置、ＰＥＮフィルムで、放電用アルゴンガス流量を２５ｓｃｃｍ、酸素ガスを１２．５ｓｃｃｍと、アルゴンガスに対する酸素ガスの流量比を０．５として、他の条件は実施例１と同じ条件でＩＴＯを成膜した。得られた膜を顕微鏡で観察したところ微細なクラックがわずかに生じており、また、波長５５０ｎｍでの光の透過率は７９％と低く、わずかに褐色を帯びていた。
【００６３】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ＰＥＮを主とするフィルム基板に成膜したＩＴＯ透明導電膜の構成を示す断面の概略図である。
【図２】プラズマガンを用いたイオンプレーティング法（圧力勾配型プラズマガンを使用する活性化反応蒸着法）の装置概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ ＩＴＯ透明導電膜
２ ＰＥＮを主とするフィルム基板
３ ＩＴＯ透明導電膜付きフィルム
４ 真空チャンバー
５ 圧力勾配型プラズマガン
６ ルツボ
７ 基板支持ホルダー
８ Ｔａ製のパイプ
９ ＬａＢ６製の円盤
１０ 放電用アルゴンガス
１１ プラズマビーム
１２ 基板加熱用ヒーター
１３ 温度計
１４ 酸素ガス導入ノズル
１５ 酸素ガス
１６ 真空排気装置
１７ 真空計
１８ ＩＴＯ蒸発原料
１９ 集束コイル
２０ 磁石
２１ プラズマ雰囲気
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ、電子デバイス、太陽電池、タッチパネルおよび光学素子などに用いられるＩＴＯ透明導電膜が形成された透明フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
透明導電膜は光を通しかつ電気を流す特徴から、フラットパネルディスプレイ、タッチパネル、太陽電池において欠かすことができない重要な部材となっている。
【０００３】
特に、酸化スズを数ｗｔ％含む酸化インジウム（ＩＴＯ）は、透明導電膜で最も有名なものである。
【０００４】
フラットパネルディスプレイ、タッチパネル、太陽電池等の分野で用いられるＩＴＯ透明導電膜の多くは、真空成膜法で形成される。
【０００５】
ＩＴＯ透明導電膜を真空成膜法で成膜する方法としては、イオンプレーティング法、スパッタリング法、蒸着法等の方法があり、なかでもイオンプレーティング法が最も一般的な手法である。
【０００６】
スパッタリング法で成膜されるＩＴＯ透明導電膜に関して、基板を３００℃以上に加熱して成膜することにより、抵抗値が２×１０−４Ω・ｃｍ以下のＩＴＯ透明導電膜の得られることが特許文献１に記載されている。
【０００７】
また、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法でＩＴＯ透明導電膜を成膜した場合は、成膜粒子のエネルギーが高いことから、基板の加熱温度が２００℃程度の比較的低い温度で、抵抗値が低いＩＴＯ透明導電膜が得られることが開示されている（特許文献２）。
【０００８】
ディスプレイや電子デバイスの分野では、素子の軽量化、薄膜化、フレキシブル化のために、基板を従来のガラスなどの無機物の基板から、基板の全体もしくは一部を高分子などの有機物に置き換える試みがある。
【０００９】
基板の全体もしくは一部に有機高分子を用いる場合では、ガラスなどの無機材料を用いる基板に比べて、基板の熱膨張係数が大きいために加熱すると基板がのび、また、冷却時には熱収縮によって加熱前よりもさらにサイズが小さくなり、いずれも基板が所望のサイズにならないといった問題がある。
また、有機高分子では加熱により構造変化して、弾性率、屈折率、拡散係数、誘電率などの機械的特性や電気的特性が変わるという問題が生じる。また、有機高分子基板の形状が変化すると、その上に成膜するＩＴＯ透明導電膜にクラックが生じたり基板から剥離したりといった不具合が生まれる。
【００１０】
また、成膜時に有機高分子のフィルム基板を加熱しすぎると、有機高分子の表面や内部から、フィルム作製時に残留したガス、過熱による有機高分子の分解生成ガス、フィルム基板表面の吸着水分などが成膜雰囲気中にガス放出され、ガラス基板などの無機材料でなる基板を用いる場合に比較し、特性の良いＩＴＯ透明導電膜が安定して得られにくい。
このため、有機高分子のフィルム基板を加熱して、ＩＴＯ透明導電膜を成膜する場合、低抵抗のＩＴＯ透明導電膜を得ることは非常に困難であった。
【００１１】
近年、ポリエチレンナフタレート（以後ＰＥＮと記載する）フィルムが、高耐熱性フィルムとして、フラットパネルディスプレイ用の基板やデバイス用の基板として用いられているが、このＰＥＮフィルムあるいはＰＥＴフィルムなどの高分子上に成膜する場合は、ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗は５×１０−４〜７×１０−４Ω・ｃｍ程度であった（非特許文献１）。
また、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法も、比較的低い基板温度でも低い抵抗の膜が得られることが知られているが、形成された膜に圧縮応力が入りやすく、剛性が乏しい有機高分子基板を用いた場合には基板が大きく反るという問題があった。
【特許文献１】特開平９−１７１１８８号公報
【特許文献２】特開２０００−１７４３０号公報
【非特許文献１】城尚志、花田亨、谷田部俊明、月刊ディスプレイ、Vol.9、No.3、p.77 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ＩＴＯ透明導電膜の成膜後、基板がそることのない、ガラス基板上に成膜されるＩＴＯ透明導電膜と同程度の低抵抗のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムを得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムは、フィルム基板にＩＴＯ透明導電膜が成膜されてなるＩＴＯ透明導電膜付きフィルムにおいて、フィルム基板はポリエチレンナフタレートを主とするフィルム基板であり、ＩＴＯ透明導電膜は、プラズマガンを用いるイオンプレーティング法で、成膜時のフィルム基板の温度を９０℃〜１４５℃の温度範囲に保って成膜されたものであり、該ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗が１．１×１０―４〜３．０×１０―４Ω・ｃｍの範囲にあることを特徴とするＩＴＯ透明導電膜付きフィルムである。
【００１４】
また、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムは、前記ＩＴＯ透明導電膜付きフィルムにおいて、ＩＴＯ透明導電膜の膜面の算術平均粗さＲａ（ｉ）が、フィルム基板表面の算術平均粗さＲａ（ｆ）に対し、Ｒａ（ｉ）−Ｒａ（ｆ）≦２ｎｍであることを特徴とするＩＴＯ透明導電膜付きフィルムである。
【００１５】
また、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムの作製方法は、ＩＴＯ透明導電膜を成膜するときの酸素ガスの導入量を、プラズマを発生させるためにプラズマガンに導入するアルゴンガスの導入量に対して、容積比で０．８倍以上４倍以下とすることを特徴とする前記ＩＴＯ透明導電膜付きフィルムの作製方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムは、フラットパネルディスプレイ、タッチパネル、太陽電池等に用いることができ、軽量化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルム３は、ＰＥＮを主とするフィルム基板２の表面にＩＴＯ透明導電膜１が成膜されてなるものである。
【００１８】
ＰＥＮを主とするフィルム基板は、ＰＥＮのみでなるＰＥＮフィルムの他に、ＰＥＮフィルムの片面あるいは両面に無機材料もしくは有機材料を単層膜もしくは多層膜で成膜したもの、あるいは、粒状の、無機材料や有機材料を、ＰＥＮフィルムの中に分散させたものである。
【００１９】
無機材料としては、特に制限されるものではないが、ＳｉＯＸ（Ｘ＝１〜２）、ＳｉＮＸ（Ｘ＝１〜４／３）、ＳｉＯＮ系、ＳｉＯＣ系、ＳｉＯＣＮ系、Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＡｌＯＮ系の無機材料から１種以上選んで用いることができる。
【００２０】
さらに、ＳｉＯＸ（Ｘ＝１〜２）、ＳｉＮＸ（Ｘ＝１〜４／３）、ＳｉＯＮ系、ＳｉＯＣ系、ＳｉＯＣＮ系、Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＡｌＯＮ系の無機材料に、膜の化学的耐久性を増すために、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔｉを微量添加した膜を形成したものでもよい。
【００２１】
無機材料の単層膜あるいは多層膜は、ＰＥＮフィルムから発生するガスや水分、あるいはＰＥＮフィルムを通過するガスや水分が、ＩＴＯ透明導電膜に拡散するのを防ぐためや、ＰＥＮフィルムとＩＴＯ透明導電膜との密着性を改善することを目的として成膜するものである。
【００２２】
また、有機材料には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ナイロン、ポリアリレート、シクロオレフィンポリマーなどを用いることができ、ＰＥＮフィルムとＩＴＯ透明導電膜との接着性を改善したり、ＰＥＮフィルの表面を平滑化するなどの目的で成膜するものである。
さらに、ＰＥＮフィルムに分散させる無機材料としては、粒径が数１０〜数１００ｎｍのＳｉＯ２微粒子、Ａｌ２Ｏ３微粒子などを用いることができる。無機の微粒子を分散させることで、ＰＥＮフィルムの易滑処理とすることができる。また、無機材料をＰＥＮフィルム中に分散させることにより、ＰＥＮフィルムの剛性や引っ張り強度、熱膨張係数等の力学的あるいは熱的特性を変えることができる。
【００２３】
また、ＩＴＯ透明導電膜とＰＥＮを主とするフィルム基板の密着性を増すために、ＰＥＮを主とするフィルムの表面をコロナ放電処理したものを用いてもよい。
【００２４】
ＰＥＮフィルムを主とするフィルム基板に成膜されるＩＴＯ透明導電膜は、酸化インジウムにスズを酸化物換算で５〜１０ｗｔ％添加したものである。スズの添加量が酸化物換算で５ｗｔ％未満の場合は、ＩＴＯ透明導電膜中のキャリヤ濃度が低くなり、１０ｗｔ％を越える場合は、キャリヤの移動度が小さくなるため、どちらの場合も導電性が低下するので、スズの添加量は酸化物換算で、５〜１０ｗｔ％とすることが好ましい。
【００２５】
ＩＴＯ透明導電膜は、プラズマガンを使用するイオンプレーティング法を用いて、より好ましくは、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法を用いて成膜する。
【００２６】
該アークプラズマ蒸着法は、真空チャンバー内に向けてプラズマビームを生成する圧力勾配型プラズマガンと、プラズマビームの横断面を収縮させる磁石及び環状収束コイルを備え、プラズマビームにより真空チャンバー内に配置した基板上に薄膜を形成する成膜法であり、例えば、図２に概略を示す成膜装置を用いる。
【００２７】
図２に示す成膜装置は、真空チャンバー４と、真空チャンバー４の側壁に取り付けられた圧力勾配型プラズマガン５と、真空チャンバー４の底部に配置したルツボ６と、真空チャンバー４の上部に配置した基板支持ホルダー７等によって構成されている。
【００２８】
ルツボ６は、カーボン製のものを使用することが望ましい。圧力勾配型プラズマガン５には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いることが望ましい。圧力勾配型プラズマガン５は、Ｔａ製のパイプ８とＬａＢ６製の円盤９とで構成された複合陰極であり、Ｔａ製のパイプ８の内部に放電用アルゴンガス１０を導入した際に、加熱されたＴａ、ＬａＢ６から熱電子が放出され、プラズマビーム１１を形成する。
【００２９】
圧力勾配型プラズマガン５の内部は、真空チャンバー４より常に圧力が高く保たれており、高温に曝されたTaやＬａＢ６が酸素ガスや蒸発ガスによる酸化などの劣化を防ぐ構造になっている。
【００３０】
また、基板支持ホルダー７の上部には、基板加熱用ヒーター１２と温度計１３が配置されている。基板加熱用ヒーター１２は、成膜するフィルム基板２を所定温度に保持するために設けられるもので、温度計１３の測定値をもとに基板加熱ヒーター１２の出力を制御している。
フィルム基板２を所定の温度に加熱するには、成膜する前に、フィルム基板２に熱電対などの温度計を取り付けて温度を実測できるようにし、温度計１３の指示値とフィルム基板の実測される温度との関係を示す検量線を作成することが望ましい。
【００３１】
フィルム基板にＩＴＯ透明導電膜を成膜する時に、フィルム基板が所定の温度になる温度計１３の指示値を前記検量線よって求め、該温度計１３の指示値となるように、基板加熱用ヒーター１２の出力を制御することが望ましい。
【００３２】
真空チャンバー４の側壁には酸素ガス導入ノズル１４が配置されており、この酸素ガス導入ノズル１４から、図示しないマスフローコントローラを介して酸素ガス１５が供給される。また、真空チャンバー４は真空排気装置１６に接続されており、真空計１７の値をもとに真空チャンバー４の内部が所定の圧力（真空度）に維持されるようになっている。
【００３３】
図２に示す成膜装置を用いて、次の手順で本発明に関わるＩＴＯ透明導電膜１を成膜する。
【００３４】
カーボン製のルツボ６に、粒状のＩＴＯ原料１８を充填し、このルツボ６を真空チャンバー４の底部にセットする。ＩＴＯ蒸発原料１８は、ルツボに入れるため粒状であることが好ましいが、その形状を特に限定するものではない。
【００３５】
ＩＴＯ透明導電膜１を成膜する基板フィルム２を基板支持ホルダー７に取り付けた後、真空チャンバー４の内部の圧が約２×１０−４Ｐａになるまで排気することが望ましい。また、同時に、フィルム基板２を所定の温度に加熱して、表面に吸着したガスや内部から放出されるガスを除去することが好ましい。
【００３６】
排気後、図示しないマスフローコントローラーを用いて流量を１０〜４０ｓｃｃｍに制御した放電用アルゴンガス１０を、圧力勾配型プラズマガン５を通して真空チャンバー４に供給する。
【００３７】
次に、酸素ガス１５を酸素ガス導入ノズル１４から真空チャンバー４に所定量供給するとともに、真空排気装置１６で真空チャンバー４の内部の圧力を約０．１Ｐａの圧力に調整することが望ましい。
【００３８】
次に、圧力勾配型プラズマガン５を作動させ、プラズマビーム１１をルツボ６内のＩＴＯ蒸発原料１８に収束させ、ＩＴＯが昇華する温度にＩＴＯ蒸発原料１８を加熱する。プラズマビーム１１をルツボ６中のＩＴＯ蒸発原料１８に集束させるために、集束コイル１９や磁石２０などを使用する。
【００３９】
プラズマビーム１１によって加熱・蒸発したＩＴＯ蒸発原料１８と導入された酸素ガス１５は、プラズマ雰囲気２１によってイオン化される。イオン化したこれらの物質は、プラズマ雰囲気２１のもつプラズマポテンシャルと、フィルム基板２のもつフローティングポテンシャルとの電位差によってフィルム基板２に向かって加速され、粒子は約２０eＶという大きなエネルギーをもってフィルム基板２の下表面に到達・堆積し、低抵抗で緻密な本発明のＩＴＯ透明導電膜１が成膜される。
【００４０】
ＩＴＯ透明導電膜１を成膜するＰＥＮフィルムを主とするフィルム基板２の温度が７０℃以下の場合には、ＩＴＯ透明導電膜が結晶化せずＩＴＯ透明導電膜の抵抗値が大きく、デバイスとして用いることが困難である。フィルム基板２の温度を８０℃以上に加熱するとＩＴＯ透明導電膜の抵抗値は下がって導電性がよくなるので、フィルム基板２の成膜時の温度は８０℃以上とすることが好ましい。
【００４１】
さらに、フィルム基板２の温度が１４５℃を超える温度で成膜すると、膜にクラックが生じて導電性がなくなり、さらに外観にヘーズが生じて透明性が損なわれるために透明導電膜としての機能を果たさず、やはりデバイスとして用いることが困難である。
【００４２】
さらに、酸素ガス１５の導入量は、成膜速度、圧力勾配型プラズマガン５の出力、真空度、フィルム基板の温度、および放電圧力によって最適値を選ぶが、成膜時に導入する酸素ガス１５を放電用アルゴンガス１０に対して容積比で０．７倍以下の量とした場合には、膜に吸収が生じて褐色を帯びるとともに、さらには膜に圧縮応力が生じやすく膜にクラックが入りやすい。したがって外観、透明性、導電性が良好なＩＴＯ透明導電膜付きフィルム３を得るためには、酸素ガス１５の導入量を放電用アルゴンガス１０の導入量に対して容積比で０．８倍以上、より好ましくは等倍以上とすることが必要である。また、雰囲気中に酸素ガスを多く導入すると、ＩＴＯ透明導電膜中に酸素が入りすぎ、キャリヤ密度が小さくなって導電性が低下するので、酸素ガス１５の導入量は放電用アルゴンガス１０の導入量に対して容積比で４倍以下とすることが望ましい。
【００４３】
また、真空チャンバー４の中の、プラズマビーム１１が形成される位置より上方に、ＩＴＯ蒸発原料１８の蒸発が安定するまで、ＰＥＮを主とする基板２にＩＴＯ透明導電膜が成膜されないように、図示しないシャッターが設けられ、ＩＴＯ蒸発原料１８の蒸発が安定した後、ＰＥＮを主とする基板２にＩＴＯ透明導電膜を成膜する。
【００４４】
このようにして成膜されるＩＴＯ透明導電膜の表面平滑性を示す算術平均粗さＲａ（ｉ）は、ＰＥＮフィルムの算術平均粗さＲａ（ｆ）に対してＲａ（ｉ）−Ｒａ（ｆ）≦２ｎｍとなるものが得られる。
【００４５】
表面の算術平均粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１ に定義されている値で、表面の凹凸を測定して得られる粗さ曲線から算出される。
【００４６】
スパッタリング法で得られるＩＴＯ透明導電膜では、導電性を増すために成膜時の基板の温度を３００℃程度として成膜するとＲａ（ｉ）−Ｒａ（ｆ）は５ｎｍ程度と凹凸の著しいものになるので、平滑な膜を得るためには、基板の温度を１００℃程度に下げて成膜する必要があるが、基板の温度を１００℃とした場合、膜の導電性は著しく低下する。
本発明のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムは、ガラスほど耐熱性のないＰＥＮフィルム上に優れた平滑性と導電性とをあわせ持つＩＴＯ透明導電膜が形成されたものであり、有機ＥＬディスプレイなどの平滑性を要求されるデバイスに好適に用いることができる。また、波長５５０ｎｍの光の透過率は８０％以上となる、透明性の良いＩＴＯ透明導電膜付きフィルムである。
【００４７】
なお、図２の成膜装置は、フィルム基板を１枚ずつ成膜処理するバッチ式の成膜装置であるが、フィルム基板を１枚ずつ連続的に成膜室に搬送して連続生産を可能としたインライン式の成膜装置や、ロール状に巻き取られたフィルム基板を別のロールに巻き取りつつ連続して成膜するｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌ式でも作製することが可能である。
【実施例１】
【００４８】
以下に本発明の実施例を述べる。実施例および比較例とも図２に示す成膜装置を用いてＩＴＯ透明導電膜を成膜した、各実施例と比較例で得られたＩＴＯ透明導電膜の特性を表１にまとめて示す。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例および比較例ともに、表面の粗さ曲線を原子間力顕微鏡によって測定し、算術平均粗さを算出した。
【００４９】
実施例１
ＩＴＯ蒸発原料１８には、（株）高純度化学研究所製のＩＴＯ粉粒体（Ｓｎの含有量は酸化物換算で５ｗｔ％）を使用した。これを、カーボン製のルツボ６に充填し、真空チャンバー４の底部に設置した。
【００５０】
２０ｃｍ角に切り出したＰＥＮフィルム（厚さ１２５μｍ；帝人デュポンフィルム（株）製Ｑ６５）をフィルム基板２に用いた。切り出したＰＥＮフィルムと同じ大きさのガラス板（厚さ２ｍｍ厚）に、前記のＰＥＮフィルムを、真空用テープで貼り付け、これを基板支持ホルダー７に設置した。この後、真空チャンバー内の圧力が２．０×１０−４Ｐａに達するまで、約２時間、真空排気装置１６で排気した。
【００５１】
フィルム基板２を１４０℃に加熱したのち、圧力勾配型プラズマガン５に放電用アルゴンガスを２５ｓｃｃｍ流し、さらに、反応ガス導入口より酸素ガスを２５ｓｃｃｍ流した。次に圧力勾配型プラズマガン５の出力が３．５ｋＷになるまで徐々に電力を印加し、圧力勾配型プラズマガン５からプラズマビーム１１を発生させてＩＴＯ蒸発原料１８に照射し、ＩＴＯ蒸発原料１８を加熱して蒸発させた。なお、圧力勾配型プラズマガン５には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いた。このとき、真空チャンバー４の内部の圧力が０．１Ｐａとなるように真空排気装置１６の排気を制御した。放電、圧力、ＩＴＯ蒸発原料１８の蒸発が安定した後、図示しないシャッターを４０秒間開け、フィルム基板２にＩＴＯ透明導電膜を成膜した。
【００５２】
得られたＩＴＯ透明導電膜付きフィルムの外観は良好で、目視検査ではクラックなどの外観不良はなかった。
【００５３】
ＩＴＯ透明導電膜１の厚さは１１７ｎｍであり、ＩＴＯ透明導電膜１のシート抵抗値は１０．２Ω／□で、比抵抗は１．２×１０−４Ω・ｃｍと、著しく抵抗の低い膜であった。
【００５４】
ＪＩＳ Ｒ ３２２０の碁盤目試験でこのＩＴＯ透明導電膜付きフィルムのＩＴＯ透明導電膜とＰＥＮフィルムとの密着性を調べたところ、ＩＴＯ透明導電膜の剥離はまったくなく、密着性は良好であった。
【００５５】
また、本実施例のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムは湾曲することが無く、ＩＴＯ透明導電膜に内部応力はほとんどなかった。
また、波長５５０ｎｍでの光の透過率は８１％と高く、透明性は良好であった。このＩＴＯ透明導電膜１の表面の算術平均粗さＲａ（ｉ）は５．０ｎｍであり、成膜前のＰＥＮフィルムのＲａ（ｆ）（＝３．４ｎｍ）に対し、１．６ｎｍの増加であった。なお、表面粗さ曲線は、原子間力顕微鏡を用いて測定した。
【００５６】
実施例２
基板温度を１２０℃、放電用アルゴンガス流量を２０ｓｃｃｍ、酸素ガスを３０ｓｃｃｍとし、その他は実施例１と同じ条件でＩＴＯ蒸発原料１８を蒸発させ、同じ時間成膜した。
【００５７】
得られたＩＴＯ透明導電膜の厚さは１１４ｎｍであり、シート抵抗値は１２．１Ω／□で、比抵抗は１．４×１０−４Ω・ｃｍと、実施例１に比べて若干劣るものの、高い導電性を示した。波長５５０ｎｍでの光の透過率は８１％で透明であった。
【００５８】
この膜の表面の算術平均粗さＲａは３．９ｎｍであり、成膜前のＰＥＮフィルムの算術平均粗さRa（ｆ）（＝３．４ｎｍ）に比べて、０．５ｎｍの増加であった。
【００５９】
実施例３
実施例１で使用した装置、ＰＥＮフィルムを使用し、基板温度を90℃として、実施例１と同じ条件でＩＴＯ蒸発原料を蒸発させ、同じ時間成膜した。得られた膜の厚さは１１９ｎｍ、シート抵抗値は１９．９Ω／□で、比抵抗は２．４×１０−４Ω・ｃｍであった。波長５５０ｎｍでの光の透過率は８０％で透明であった。この膜の表面の算術平均粗さＲａは３．７ｎｍであり、成膜前のＰＥＮフィルムのRa値（３．４ｎｍ）に比べて、０．３ｎｍの増加で、非常に平滑であった。
【００６０】
比較例１
実施例１で使用した装置、ＰＥＮフィルムで、基板温度を１５０℃として、実施例１と同じ条件でＩＴＯ蒸発原料を蒸発させ、同じ時間成膜した。得られた膜は、目視で確認できるクラックが多数生じており、膜厚や抵抗特性の測定ができず、透明導電膜としては使用できない特性のものであった。
【００６１】
比較例２
実施例１で使用した装置、ＰＥＮフィルムで、基板温度を７０℃として、実施例１と同じ条件でＩＴＯ蒸発原料を蒸発させ、同じ時間成膜した。得られた膜のRa値は３．７ｎｍであり、成膜前のＰＥＮフィルムのRa値（３．４ｎｍ）に比べて０．３ｎｍのみの増加で非常に平滑であったが、膜の比抵抗は３．６×１０−４Ω・ｃｍと導電性に乏しく、また、波長５５０ｎｍでの光の透過率は７５％と低く、わずかに褐色を帯びていた。
【００６２】
比較例３
実施例１で使用した装置、ＰＥＮフィルムで、放電用アルゴンガス流量を２５ｓｃｃｍ、酸素ガスを１２．５ｓｃｃｍと、アルゴンガスに対する酸素ガスの流量比を０．５として、他の条件は実施例１と同じ条件でＩＴＯを成膜した。得られた膜を顕微鏡で観察したところ微細なクラックがわずかに生じており、また、波長５５０ｎｍでの光の透過率は７９％と低く、わずかに褐色を帯びていた。
【００６３】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ＰＥＮを主とするフィルム基板に成膜したＩＴＯ透明導電膜の構成を示す断面の概略図である。
【図２】プラズマガンを用いたイオンプレーティング法（圧力勾配型プラズマガンを使用する活性化反応蒸着法）の装置概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ ＩＴＯ透明導電膜
２ ＰＥＮを主とするフィルム基板
３ ＩＴＯ透明導電膜付きフィルム
４ 真空チャンバー
５ 圧力勾配型プラズマガン
６ ルツボ
７ 基板支持ホルダー
８ Ｔａ製のパイプ
９ ＬａＢ６製の円盤
１０ 放電用アルゴンガス
１１ プラズマビーム
１２ 基板加熱用ヒーター
１３ 温度計
１４ 酸素ガス導入ノズル
１５ 酸素ガス
１６ 真空排気装置
１７ 真空計
１８ ＩＴＯ蒸発原料
１９ 集束コイル
２０ 磁石
２１ プラズマ雰囲気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム基板にＩＴＯ透明導電膜が成膜されてなるＩＴＯ透明導電膜付きフィルムにおいて、フィルム基板はポリエチレンナフタレートを主とするフィルム基板であり、ＩＴＯ透明導電膜は、プラズマガンを用いるイオンプレーティング法で、成膜時のフィルム基板の温度を９０℃〜１４５℃の温度範囲に保って成膜されたものであり、該ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗が１．１×１０―４〜３．０×１０―４Ω・ｃｍの範囲にあることを特徴とするＩＴＯ透明導電膜付きフィルム。
【請求項２】
ＩＴＯ透明導電膜の算術平均粗さＲａ（ｉ）が、フィルム基板の算術平均粗さＲａ（ｆ）に対し、Ｒａ（ｉ）−Ｒａ（ｆ）≦２ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のＩＴＯ透明導電膜付きフィルム
【請求項３】
ＩＴＯ透明導電膜を成膜するときの酸素ガスの導入量を、プラズマを発生させるためにプラズマガンに導入するアルゴンガスの導入量に対して、容積比で０．８倍以上４倍以下とすることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムの作製方法。
【請求項１】
フィルム基板にＩＴＯ透明導電膜が成膜されてなるＩＴＯ透明導電膜付きフィルムにおいて、フィルム基板はポリエチレンナフタレートを主とするフィルム基板であり、ＩＴＯ透明導電膜は、プラズマガンを用いるイオンプレーティング法で、成膜時のフィルム基板の温度を９０℃〜１４５℃の温度範囲に保って成膜されたものであり、該ＩＴＯ透明導電膜の比抵抗が１．１×１０―４〜３．０×１０―４Ω・ｃｍの範囲にあることを特徴とするＩＴＯ透明導電膜付きフィルム。
【請求項２】
ＩＴＯ透明導電膜の算術平均粗さＲａ（ｉ）が、フィルム基板の算術平均粗さＲａ（ｆ）に対し、Ｒａ（ｉ）−Ｒａ（ｆ）≦２ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のＩＴＯ透明導電膜付きフィルム
【請求項３】
ＩＴＯ透明導電膜を成膜するときの酸素ガスの導入量を、プラズマを発生させるためにプラズマガンに導入するアルゴンガスの導入量に対して、容積比で０．８倍以上４倍以下とすることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のＩＴＯ透明導電膜付きフィルムの作製方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１４７２３５（Ｐ２００６−１４７２３５Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３３１１４（Ｐ２００４−３３３１１４）
【出願日】平成１６年１１月１７日（２００４．１１．１７）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１７日（２００４．１１．１７）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
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