JP2014168938A - Transparent laminate - Google Patents
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Abstract
【課題】パターンが視認され難い透明積層体を提供する。
【解決手段】透明積層体100は、透明フィルム基板10の一方の面に、第一透明薄膜21、およびパターニングされた第二透明薄膜22をこの順に備える。透明積層体100は、第一透明薄膜21上に第二透明薄膜22が形成された第二透明薄膜形成領域31と、第一透明薄膜21上に第二透明薄膜が形成されていない第二透明薄膜非形成領域32を有する。第二透明薄膜非形成領域32の表面は、微小硬度測定によって測定される微小硬度が4〜12の範囲内であり、かつ塑性変形率が50%以下であることが好ましい。第二透明薄膜形成領域31の表面は、微小硬度測定によって測定される微小硬度が4〜12の範囲内であり、かつ塑性変形率が50%以下であることが好ましい。
【選択図】図1A transparent laminated body in which a pattern is difficult to be visually recognized is provided.
A transparent laminate includes a first transparent thin film and a patterned second transparent thin film in this order on one surface of a transparent film substrate. The transparent laminate 100 includes a second transparent thin film forming region 31 in which the second transparent thin film 22 is formed on the first transparent thin film 21, and a second transparent in which the second transparent thin film is not formed on the first transparent thin film 21. A thin film non-forming region 32 is provided. The surface of the second transparent thin film non-formation region 32 preferably has a microhardness measured by microhardness measurement in the range of 4 to 12 and a plastic deformation rate of 50% or less. The surface of the second transparent thin film forming region 31 preferably has a microhardness measured by microhardness measurement in the range of 4 to 12 and a plastic deformation rate of 50% or less.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、透明フィルム基材上に複数の薄膜が形成された透明積層体に関する。また、本発明は、透明フィルム基材上に誘電体層と導電体層とが形成された透明導電性フィルムに関する。 The present invention relates to a transparent laminate in which a plurality of thin films are formed on a transparent film substrate. The present invention also relates to a transparent conductive film in which a dielectric layer and a conductor layer are formed on a transparent film substrate.
透明フィルム上に、有機あるいは無機の薄膜が形成された透明積層体は、種々の分野に用いられている。例えば、透明フィルム上に、インジウム・スズ複合酸化物(ITO)等の導電性酸化物薄膜が形成された透明導電性フィルムは、ディスプレイや発光素子、光電変換素子等の透明電極として広く用いられている。このような透明導電性フィルムは、例えば、透明基材上に、スパッタリング法等のドライプロセスにより、透明電極層として導電性酸化物薄膜を形成することにより製造される。 Transparent laminates in which an organic or inorganic thin film is formed on a transparent film are used in various fields. For example, a transparent conductive film in which a conductive oxide thin film such as indium-tin composite oxide (ITO) is formed on a transparent film is widely used as a transparent electrode for displays, light-emitting elements, photoelectric conversion elements and the like. Yes. Such a transparent conductive film is manufactured, for example, by forming a conductive oxide thin film as a transparent electrode layer on a transparent substrate by a dry process such as sputtering.
透明導電性フィルムは、用途によっては、透明電極層のパターニングが行われる場合がある。透明電極層のパターニングは、例えば、面内の一部の透明電極層が除去されるように、マスクやレジスト等を用いたウェットエッチングにより行われる。パターニング後の透明導電性フィルムの表面には、透明電極層がエッチングされずに残存している導電性部(電極層形成部)と、導電極層がエッチングされその下地層が露出している非導電性部(電極層非形成部)とが存在する。 Depending on the application, the transparent conductive film may be subjected to patterning of the transparent electrode layer. The patterning of the transparent electrode layer is performed, for example, by wet etching using a mask, a resist, or the like so that a part of the in-plane transparent electrode layer is removed. On the surface of the transparent conductive film after patterning, the conductive part (electrode layer forming part) where the transparent electrode layer remains without being etched, and the conductive electrode layer is etched and the underlying layer is exposed. There is a conductive portion (electrode layer non-formed portion).
このように、透明電極層がパターニングされた透明導電性フィルムには、パターンが視認され難いこと(パターンの非視認性)が求められる。パターンの(非)視認性には、「導電性部」と「非導電性部」の光学特性の差(透過率、屈折率の差など)が影響を及ぼすことが知られている。例えば、特許文献1では、フィルム基材と透明電極層との間に、所定の光学特性を備える透明誘電体層を設けることで、導電性部と非導電性部との光学特性の差を低減させ、パターンの視認を抑制することが提案されている。 Thus, it is required for the transparent conductive film in which the transparent electrode layer is patterned that the pattern is difficult to be visually recognized (the invisibility of the pattern). It is known that the difference in optical characteristics (difference in transmittance, refractive index, etc.) between the “conductive part” and the “non-conductive part” affects the (non) visibility of the pattern. For example, in Patent Document 1, by providing a transparent dielectric layer having predetermined optical characteristics between the film base and the transparent electrode layer, the difference in optical characteristics between the conductive part and the non-conductive part is reduced. And suppressing the visual recognition of the pattern has been proposed.
導電性部と非導電性部との光学特性の差を低減させることは、パターン視認の抑制に効果的である。しかしながら、本発明者らの検討によれば、光学設計のみでは、パターンの非視認性を十分に高められないことが判明した。パターン視認についてより詳細に検討を進めたところ、透明電極層がパターニングされた透明導電性フィルムでは、透明電極層のパターンと同一の周期でフィルムのうねりが生じており、パターンの境界に沿ってシワが発生していた。透明導電性フィルムのパターンの視認は、このような変形に伴う、パターン境界付近での光の反射や屈折に起因するものと考えられた。 Reducing the difference in optical properties between the conductive part and the non-conductive part is effective for suppressing pattern visual recognition. However, according to the study by the present inventors, it has been found that the invisibility of the pattern cannot be sufficiently enhanced only by the optical design. As a result of a more detailed examination of pattern visual recognition, in a transparent conductive film in which the transparent electrode layer was patterned, film waviness occurred at the same cycle as the pattern of the transparent electrode layer, and wrinkles were observed along the pattern boundaries. Had occurred. The visual recognition of the pattern of the transparent conductive film was considered to be caused by light reflection or refraction near the pattern boundary accompanying such deformation.
このような、パターニングによるシワ等の変形は、透明電極層とその下地層との界面における応力歪が関与しているものと推定される。フィルムの形状や歪を評価する方法としては、X線回折による薄膜の応力評価が、最も有効な評価技術として挙げられる。しかしながら、X線回折による応力評価は結晶質の薄膜にしか利用できない。また、薄膜のX線微細構造吸収測定から動径分布関数を導出することにより、応力を測定する方法も知られている。しかしながら、動径分布関数による評価は、膜厚100nm以下の薄膜に対する測定結果の信頼性に課題がある。 Such deformations such as wrinkles due to patterning are presumed to involve stress strain at the interface between the transparent electrode layer and the underlying layer. As a method for evaluating the shape and distortion of a film, stress evaluation of a thin film by X-ray diffraction is cited as the most effective evaluation technique. However, stress evaluation by X-ray diffraction can only be used for crystalline thin films. A method for measuring stress by deriving a radial distribution function from X-ray fine structure absorption measurement of a thin film is also known. However, the evaluation by the radial distribution function has a problem in the reliability of the measurement result for a thin film having a film thickness of 100 nm or less.
このように、従来技術では、薄膜の応力等の物理的指標を評価する方法が確立されておらず、パターニングされた薄膜を備える透明積層体の歪や形状等の物理的指標とパターンの(非)視認性との間に、関連性を見出すことは、困難であった。このような現状に鑑み、本発明は、薄膜の物理的指標の評価方法を確立するとともに、薄膜がパターニングされた透明積層体におけるパターンの非視認性の向上を目的とする。さらに、本発明は、薄膜の特性を評価することによって、透明積層体におけるパターンの非視認性を高めるための設計手法の提供を目的とする。 Thus, in the prior art, a method for evaluating a physical index such as a stress of a thin film has not been established, and the physical index such as strain and shape of a transparent laminated body including a patterned thin film and a pattern (non- ) It was difficult to find an association with visibility. In view of such a current situation, the present invention establishes a method for evaluating a physical index of a thin film and aims to improve the non-visibility of a pattern in a transparent laminate in which the thin film is patterned. Furthermore, this invention aims at provision of the design method for improving the invisibility of the pattern in a transparent laminated body by evaluating the characteristic of a thin film.
上記課題に鑑みて、本発明らは、積層体における薄膜の硬度に着目した。薄膜の評価手法として、近年、ナノインデンテーション測定による微小硬度の測定が可能となっている。しかしながら、これまで透明導電性フィルム等における薄膜の硬度に着目した例は少なく、上記特許文献2において、微小硬度と塑性変形率を所定範囲とすることが提案されている程度である。 In view of the above problems, the present inventors have focused on the hardness of the thin film in the laminate. In recent years, it has become possible to measure microhardness by nanoindentation as a method for evaluating thin films. However, there have been few examples focusing on the hardness of a thin film in a transparent conductive film or the like so far, and in Patent Document 2, it has been proposed that the microhardness and the plastic deformation rate are in a predetermined range.
上記特許文献2では、タッチパネル用のコネクタ電極の接続加工を良好とするために、透明導電性フィルム表面の微小硬度を15以上、塑性変形率を55%以下とすることが開示されている。その具体的手段として、フィルム基材上に高硬度の塗膜(ハードコート層)を形成し、その上に導電性酸化物薄膜(ITO)を形成することが開示されている。本発明者らが上記特許文献2の実施例に開示された透明導電性フィルムを作製し、エッチングによるパターニングを施したところ、パターンに沿ったシワが発生しており、パターンが視認された。 Patent Document 2 discloses that the microhardness of the surface of the transparent conductive film is 15 or more and the plastic deformation rate is 55% or less in order to improve the connection processing of the connector electrode for the touch panel. As a specific means, it is disclosed that a high-hardness coating film (hard coat layer) is formed on a film substrate and a conductive oxide thin film (ITO) is formed thereon. When the present inventors produced the transparent conductive film disclosed by the Example of the said patent document 2, and performed the patterning by an etching, the wrinkle along a pattern had generate | occur | produced and the pattern was visually recognized.
このように、従来技術においては、薄膜の硬度が高く緩衝作用が小さいために、薄膜がパターニングされた際に、積層体にシワが生じ、これがパターンの視認に繋がっていると推定された。すなわち、薄膜の硬度が高いために、薄膜形成時や結晶化時のフィルムの熱収縮等によって界面に応力が作用した場合に、界面の緩衝作用が小さく、フィルムの形状が維持されないために、パターンに沿ったシワが発生しやすいものと考えられた。 Thus, in the prior art, since the hardness of the thin film was high and the buffering action was small, it was estimated that when the thin film was patterned, wrinkles were generated in the laminate, which led to the visual recognition of the pattern. That is, since the hardness of the thin film is high, when the stress acts on the interface due to thermal contraction of the film during thin film formation or crystallization, the buffering action of the interface is small, and the shape of the film is not maintained. It was thought that wrinkles along the line were likely to occur.
上記の推定原理の下、本発明らは、フィルム上の薄膜の硬度および塑性変形率が、透明積層体のパターン視認性に影響を与えることを見出し、本発明に至った。 Under the above estimation principle, the present inventors have found that the hardness and plastic deformation rate of the thin film on the film affect the pattern visibility of the transparent laminate, and have led to the present invention.
本発明は、透明フィルム基板の一方の面に、第一透明薄膜、およびパターニングされた第二透明薄膜をこの順に備える透明積層体に関する。本発明の透明積層体は、第一透明薄膜上に第二透明薄膜が形成された第二透明薄膜形成領域と、第一透明薄膜上に第二透明薄膜が形成されていない第二透明薄膜非形成領域を有する。第二透明薄膜非形成領域の表面は、微小硬度測定によって測定される微小硬度が2〜12の範囲内であり、かつ塑性変形率が50%以下であることが好ましい。また、第二透明薄膜形成領域の表面は、微小硬度測定によって測定される微小硬度が4〜12の範囲内であり、かつ塑性変形率が50%以下であることが好ましい。 The present invention relates to a transparent laminate including a first transparent thin film and a patterned second transparent thin film in this order on one surface of a transparent film substrate. The transparent laminate of the present invention includes a second transparent thin film forming region in which a second transparent thin film is formed on the first transparent thin film, and a second transparent thin film in which the second transparent thin film is not formed on the first transparent thin film. It has a formation area. The surface of the second transparent thin film non-formation region preferably has a microhardness measured by microhardness measurement in the range of 2 to 12 and a plastic deformation rate of 50% or less. The surface of the second transparent thin film forming region preferably has a microhardness measured by microhardness measurement in the range of 4 to 12 and a plastic deformation rate of 50% or less.
第二透明薄膜形成領域における第一透明薄膜と第二透明薄膜の膜厚の合計は、60nm〜100nmが好ましい。第二透明薄膜の膜厚は、10nm〜32nmが好ましい。 The total thickness of the first transparent thin film and the second transparent thin film in the second transparent thin film forming region is preferably 60 nm to 100 nm. The film thickness of the second transparent thin film is preferably 10 nm to 32 nm.
一実施形態において、第一透明薄膜は2層以上の薄膜からなる。一実施形態において、第一透明薄膜は、酸化シリコンを主成分とする層を1層以上含む。特に、第一透明薄膜は、第二透明薄膜側の表面に酸化シリコンを主成分とする層を有することが好ましい。 In one embodiment, the first transparent thin film is composed of two or more thin films. In one embodiment, the first transparent thin film includes one or more layers mainly composed of silicon oxide. In particular, the first transparent thin film preferably has a layer mainly composed of silicon oxide on the surface on the second transparent thin film side.
本発明の透明積層体の一実施形態は、第一透明薄膜が誘電体層であり、第二透明薄膜が導電体層(透明電極層)である透明導電性フィルムである。 One embodiment of the transparent laminate of the present invention is a transparent conductive film in which the first transparent thin film is a dielectric layer and the second transparent thin film is a conductor layer (transparent electrode layer).
本発明によれば、透明積層体を構成する薄膜の硬度および塑性変形率が所定範囲とされることで、最表面の薄膜がパターニングされた場合でも、積層体の反りや変形が抑制され、パターンの非視認性が向上する。 According to the present invention, the hardness and plastic deformation rate of the thin film constituting the transparent laminated body are within a predetermined range, so that even when the outermost thin film is patterned, warping and deformation of the laminated body are suppressed, and the pattern The non-visibility is improved.
[透明積層体の構成]
本発明の透明積層体は、透明フィルム基材10上に、第一透明薄膜21および第二透明薄膜22を有する。第二透明薄膜22はパターニングされている。第二薄膜22がパターニングされているため、透明積層体は、第一透明薄膜21上に第二透明薄膜22が形成されている第二透明薄膜形成領域31と、第一透明薄膜21上に第二透明薄膜が形成されていない第二透明薄膜非形成領域32とを有する。
[Configuration of transparent laminate]
The transparent laminate of the present invention has a first transparent
[透明導電性フィルムの実施形態]
以下、透明導電性フィルム実施形態について、図面を参照しながら、本発明を説明する。
図1は、透明フィルム基材10上に、透明誘電体層21、および透明電極層22を有する透明導電性フィルム100の模式断面図である。
[Embodiment of transparent conductive film]
Hereinafter, the transparent conductive film embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a transparent
<透明フィルム基材>
透明フィルム基材10は、少なくとも可視光領域で無色透明であるものが好ましい。透明フィルム基材の材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリブチレンテレフテレート(PBT)やポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂やシクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。透明フィルム基材10の厚みは特に限定されないが、10μm〜400μmが好ましく、25μm〜200μmがより好ましい。透明フィルム基材10の厚みが上記範囲であれば、耐久性と適度な柔軟性とを有し得る。そのため、透明フィルム基材上に、透明誘電体層21および透明電極層22を、巻取式スパッタリング製膜装置を用いたロール・トゥー・ロール方式により、生産性高く製膜することが可能である。透明フィルム基材10は、片面または両面にハードコート層等の機能性層(不図示)が形成されたものでもよい。
<Transparent film substrate>
The
<誘電体層(第一透明薄膜)>
透明フィルム基材10上には、第一透明薄膜として、透明誘電体層21が形成されている。透明誘電体層21の材料としては、透明性、電気特性、生産性等の観点から、無機酸化物が好適に用いられる。酸化物としては、可視光領域で無色透明であり、抵抗率が10Ω・cm以上であるものが好ましい。例えば、Si,Ge,Sn,Al,Ga,In,V,Nb,Ta,Ti,Zr,Zn,Hf等の金属または半金属の酸化物が好ましく用いられる。透明誘電体層21は1層からなるものでもよく、図1に示されるように2層以上からなるものでもよい。
<Dielectric layer (first transparent thin film)>
On the
<透明電極層(第二透明薄膜)>
透明誘電体層21上には、第二透明薄膜として、透明電極層22が形成されている。透明電極層22は導電体層であり、例えば導電性酸化物薄膜からなる。導電性酸化物としては、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化チタン等の金属酸化物、あるいはこれらの複合金属酸化物が好ましく用いられる。導電性を高める観点から、導電性酸化物としては、複合金属酸化物が好ましく、中でも酸化インジウムを主成分とするものが好適に用いられる。高透過率および低抵抗を実現する観点から、透明電極層22は、酸化インジウムを、87.5質量%〜99.0質量%含有することが好ましい。酸化インジウムの含有量は、90質量%〜95質量%がより好ましい。酸化インジウムを主成分とする金属酸化物は、導電性薄膜中にキャリア密度を持たせて導電性を付与するためのドープ不純物を含有することが好ましい。このようなドープ不純物としては、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化タングステン等が好ましい。ドープ不純物が酸化錫である場合の透明電極層は酸化インジウム・スズ(ITO)であり、ドープ不純物が酸化亜鉛である場合の透明電極層は酸化インジウム・亜鉛(IZO)である。酸化インジウムを主成分とする透明電極層において、上記ドープ不純物の含有量は、4.5質量%〜12.5質量%が好ましく、5質量%〜10質量%がより好ましい。
<Transparent electrode layer (second transparent thin film)>
On the
透明電極層22は、面内の一部がエッチング等により除去され、パターニングされている。そのため、透明導電性フィルム100は、透明電極層22が除去されずに残存している導電性部(第二透明薄膜形成領域)31と、透明電極層が除去され、その下地層である透明誘電体層21が露出している非導電性部(第二透明薄膜非形成領域)32を有する。パターンは、用途等に応じて任意の形状に形成され得る。分離しているパターン31a,31b,31cのそれぞれは、互いに絶縁されていることが好ましい。
The
エッチングによりパターニングが行われる場合、透明電極層22のみがエッチングされてもよく、透明電極層22と共に透明誘電体層21もエッチングされてもよい。透明誘電体層21がエッチングされる場合は、透明フィルム基材10が露出しないように、透明誘電体層21の厚み方向の一部のみがエッチングされることが好ましい。透明導電性フィルムの微小硬度と塑性変形率を所定範囲に調整する観点からは、透明電極層22のみがパターニングされていることが好ましい。
When patterning is performed by etching, only the
<薄膜の硬度および塑性変形率>
非導電性部32表面の微小硬度は、2〜12が好ましく、4〜11がより好ましく、5〜10がさらに好ましい。また、非導電性部32表面の塑性変形率は、50%以下が好ましく、10%〜45%がより好ましく、15%〜40%がさらに好ましく、20%〜35%が特に好ましい。非導電性部表面の微小硬度および塑性変形率を上記範囲とすることで、パターンに沿ったシワが発生し難く、パターンが視認され難い透明導電性フィルムとすることができる。
<Hardness and plastic deformation rate of thin film>
2-12 are preferable, as for the micro hardness of the surface of the nonelectroconductive part 32, 4-11 are more preferable, and 5-10 are more preferable. Further, the plastic deformation rate on the surface of the nonconductive portion 32 is preferably 50% or less, more preferably 10% to 45%, further preferably 15% to 40%, and particularly preferably 20% to 35%. By setting the microhardness and the plastic deformation rate of the surface of the non-conductive portion within the above ranges, it is possible to obtain a transparent conductive film in which wrinkles along the pattern are difficult to occur and the pattern is hardly visible.
非導電性部32の表面、すなわち透明誘電体層21の表面の特性は、透明電極層22がエッチングにより除去される前の、透明誘電体層21と透明電極層22との界面の特性と関連性が高いと考えられる。パターニング後の透明導電性フィルムにおいて、透明誘電体層21上に透明電極層22が形成されている導電性部31では、透明誘電体層21と透明電極層22との界面に応力歪が残っていると考えられる。界面の応力歪としては、透明電極層22の製膜時に生じる成膜歪や、透明電極層中の導電性酸化物が結晶化される際の基材フィルムや透明電極層の寸法変化に伴う歪が想定される。一方、非導電性部32では、透明電極層が除去されることによって界面の応力歪が開放されると考えられる。そのため、透明誘電体層21と透明電極層22との界面の残留応力歪が大きいほど、導電性部と非導電性部との残留応力差が大きくなり、この歪が、フィルム基材を湾曲させ、パターンに沿ったシワとして形状に現れるものと考えられる。
The characteristics of the surface of the non-conductive portion 32, that is, the surface of the
本発明では、透明フィルム基板10上に、硬度が小さく、比較的柔らかい透明誘電体層(第一透明薄膜)21を形成し、その上に透明電極層(第二透明薄膜)22を形成することによって、透明誘電体層21が界面の応力の緩衝作用を有すると推定される。そのため、透明電極層がパターニングされ、非導電部(第二透明薄膜非形成領域)の透明電極層が除去された場合でも、導電性部と非導電性部との残留応力差が小さく、反りや湾曲等が抑制されると考えられる。
In the present invention, a relatively soft transparent dielectric layer (first transparent thin film) 21 having a low hardness is formed on the
微小硬度および塑性変形率は、微小硬度計(ナノインデンテーション測定装置)により測定可能である。ナノインデンテーション測定では、圧子を数μm2の微小領域に押込むことで、薄膜の塑性・弾性や、それに伴う変形率、ヤング率等を定量的に評価することができる。塑性変形率は、試料に所定の荷重を付加した際の変位(最大変位)が、除荷後にどの程度元に戻るかを示す指標である。微小硬度および塑性変形率は、ナノインデンテーション測定の結果(荷重−変位曲線)から、下記式(1)および(2)により算出される。 The microhardness and the plastic deformation rate can be measured with a microhardness meter (nanoindentation measuring device). In the nano-indentation measurement, the indenter is pushed into a small region of several μm 2 to quantitatively evaluate the plasticity / elasticity of the thin film, the accompanying deformation rate, Young's modulus, and the like. The plastic deformation rate is an index indicating how much the displacement (maximum displacement) when a predetermined load is applied to the sample is restored after unloading. The microhardness and the plastic deformation rate are calculated by the following formulas (1) and (2) from the result of nanoindentation measurement (load-displacement curve).
微小硬度=α×最大荷重/最大変位量 ・・・ 式(1)
塑性変形率(%)=除荷後変位量/最大変位量×100 ・・・ 式(2)
上記式(1)において、αは定数であり、ナノインデンテーション測定に用いられる圧子の投影面積と押込み深さに応じて定められる。
Micro hardness = α × maximum load / maximum displacement amount (1)
Plastic deformation ratio (%) = displacement after unloading / maximum displacement × 100 (2)
In the above formula (1), α is a constant and is determined according to the projected area and indentation depth of the indenter used for nanoindentation measurement.
非導電性部32表面の微小硬度が上記範囲よりも大きい場合には、透明電極層22のパターンに沿った変形が生じやすく、パターンが視認される(非視認性が低下する)傾向がある。これは、非導電性部32の透明電極層22がエッチング等によって除去された際や、エッチング後の透明電極層の結晶化時に寸法変化が生じた際に、透明誘電体層21が、導電性部31と非導電性部32との境界における応力の歪に追従できず、その歪がフィルムの形状歪として現れることによると考えられる。一方、非導電性部32表面の微小硬度が上記範囲よりも小さい場合には、薄膜の機械強度が確保できず、物理的な負荷等による破損を生じやすくなる。
When the microhardness of the surface of the non-conductive portion 32 is larger than the above range, deformation along the pattern of the
また、非導電性部32表面の塑性変形率を小さくすることで、透明積層体に柔軟性を付与することができ、歪を容易に回復することができる。非導電性部32表面の塑性変形率が10%以上であれば、弾性に起因して、積層体の形状が安定化されやすく、シワ等の変形が抑制される傾向がある。 Further, by reducing the plastic deformation rate on the surface of the non-conductive portion 32, flexibility can be imparted to the transparent laminate, and the strain can be easily recovered. If the plastic deformation rate on the surface of the non-conductive portion 32 is 10% or more, the shape of the laminate is easily stabilized due to elasticity, and deformation such as wrinkles tends to be suppressed.
上記のように、本発明においては、非導電性部(第二透明薄膜非形成領域)32表面の微小硬度および塑性変形率を上記範囲とすることで、薄膜の強度を確保しつつ、柔軟性を付与することができる。そのため、透明電極層(第二透明薄膜)22のパターニング後の歪に対しても、柔軟に追随可能な積層体が得られる。 As described above, in the present invention, by setting the microhardness and plastic deformation rate of the surface of the non-conductive portion (second transparent thin film non-formation region) 32 within the above ranges, the strength of the thin film is ensured and the flexibility is secured. Can be granted. Therefore, a laminate that can flexibly follow the strain after patterning of the transparent electrode layer (second transparent thin film) 22 is obtained.
導電性部31表面の微小硬度は、4〜12が好ましく、6〜11がより好ましく、7〜10がさらに好ましい。また、導電性部31表面の塑性変形率は、50%以下が好ましく、10%〜45%がより好ましく、15%〜40%がさらに好ましく、20%〜35%が特に好ましい。導電性部表面の微小硬度および塑性変形率を上記範囲とすることで、パターンに沿ったシワが発生し難く、パターンが視認され難い透明導電性フィルムとすることができる。 4-12 are preferable, as for the microhardness of the electroconductive part 31 surface, 6-11 are more preferable, and 7-10 are more preferable. The plastic deformation rate on the surface of the conductive portion 31 is preferably 50% or less, more preferably 10% to 45%, further preferably 15% to 40%, and particularly preferably 20% to 35%. By setting the microhardness and the plastic deformation rate of the surface of the conductive portion within the above ranges, it is possible to obtain a transparent conductive film in which wrinkles along the pattern are difficult to occur and the pattern is hardly visible.
導電性部31の表面の硬度および塑性変形率が上記範囲であれば、透明誘電体層21と透明電極層22との界面での硬度や塑性変形率の差が小さく、これに伴って、界面での残留応力が小さくなる。そのため、導電性部と非導電性部との残留応力差に起因するシワ等の変形が生じがたくなると考えられる。
If the surface hardness and plastic deformation rate of the conductive portion 31 are within the above ranges, the difference in hardness and plastic deformation rate at the interface between the
透明誘電体層21と透明電極層22との界面での残留応力を小さくして、シワ等の変形を抑制する観点から、導電性部31の表面の微小硬度と非導電性部32の表面の微小硬度との差は、5以下が好ましく、3以下がより好ましく、2以下がさらに好ましく、1.5以下が特に好ましい。導電性部31表面の微小硬度と非導電性部32の表面の微小硬度は、いずれが大きくてもよい。また、導電性部31の表面の塑性変形率と非導電性部32の表面の塑性変形率との差は、6%以下が好ましく、4%以下がより好ましく、3%以下がさらに好ましく、2.5%以下が特に好ましい。導電性部31表面の塑性変形率と非導電性部32の表面の塑性変形率は、いずれが大きくてもよい。
From the viewpoint of reducing residual stress at the interface between the
導電性部31における透明誘電体層21と透明電極層22の膜厚の合計は、60nm〜100nmが好ましく、70nm〜90nmがより好ましい。透明誘電体層21の膜厚は、28nm〜80nmが好ましく、35nm〜70nmがより好ましい。透明電極層22の膜厚は、10nm〜32nmが好ましく、15nm〜30nmがより好ましい。
The total thickness of the
各層の厚みが過度に小さいと、薄膜の硬度が小さくなり、強度が不足する場合がある。また、各層の厚みが過度に大きいと、薄膜の硬度が大きくなるためにパターン化の際に変形を生じたり、透明性が低下する傾向がある。透明誘電体層21の厚みが上記範囲であれば、物理的強度を確保しつつ、歪に対する追従性を付与することができる。透明電極層22の厚みが上記範囲であれば、低抵抗と高透明性とを両立することができる。透明電極層の厚みが過度に大きいと、導電性部31の硬度が大きくなる傾向があり、これに伴って導電性部31と非導電性部32との硬度の差や塑性変形率の差が大きくなり、界面での残留応力によるシワ等の変形を生じる場合がある。
If the thickness of each layer is excessively small, the hardness of the thin film becomes small and the strength may be insufficient. In addition, if the thickness of each layer is excessively large, the hardness of the thin film increases, so that there is a tendency that deformation occurs during patterning or transparency decreases. When the thickness of the
透明電極層22の抵抗率は、用途等に応じて適宜に設定され得る。例えば、透明導電性フィルムが、静電容量方式タッチパネル用の透明電極に用いられる場合、透明電極層の抵抗率は、5.0×10−4Ω・cm以下が好ましく、4.5×10−4Ω・cm以下がより好ましく、3.7×10−4Ω・cm以下がさらに好ましい。透明電極層の抵抗率が前記範囲であれば、タッチパネルの応答速度を高めることができる。抵抗率を上記範囲とする観点から、透明電極層を構成するITO等の導電性酸化物は、結晶質であることが好ましい。
The resistivity of the
<積層体の設計>
上記のように、薄膜の硬度および塑性変形率を制御することによって、力学的観点から、フィルムの変形を抑制し、積層体におけるパターンの視認を抑制することができる。さらに、薄膜の屈折率や厚みを調整することによって、導電性部と非導電性部の透過率差、反射率差、色差等を小さくして、光学設計上の観点から、パターンの視認を抑制することもできる。
<Laminate design>
As described above, by controlling the hardness and plastic deformation rate of the thin film, the deformation of the film can be suppressed from the mechanical viewpoint, and the visual recognition of the pattern in the laminate can be suppressed. In addition, by adjusting the refractive index and thickness of the thin film, the difference in transmittance, reflectance, and color difference between the conductive part and non-conductive part can be reduced to reduce pattern visibility from the viewpoint of optical design. You can also
例えば、透明誘電体層21として、屈折率の異なる層を複数積層することによって、パターンの視認を抑制することができる。この場合、フィルム基材10の屈折率(一般に、1.4〜1.7程度)、および透明電極層22の屈折率(一般に、1.8〜2.2程度)を加味して、透明誘電体層21の構成が決定されることが好ましい。例えば、図1に示すように、透明誘電体層21が、透明基材フィルム10側から、中屈折率の第一誘電体層211(屈折率:n1)、高屈折率の第二誘電体層212(屈折率:n2)、低屈折率の第三誘電体層213(屈折率:n3)の3層の積層構成である場合、これら3層の屈折率は、n3<n1<n2の関係を満たすことが好ましい。透明電極層22の屈折率n4は、第二誘電体層212の屈折率n2よりも小さく、第一誘電体層211の屈折率n1よりも大きいことが好ましい。すなわち、透明誘電体層21が3層からなる場合、透明導電性フィルムを構成する薄膜の屈折率は、n3<n1<n4<n2の関係を満たすことが好ましい。なお、屈折率は、分光エリプソメトリーにより測定される波長550nmの光に対する屈折率である。
For example, as the
誘電体層21が3層の構成例としては、透明フィルム基材10側から、SiOx(1≦x<2)または酸化アルミニウムを主成分とする第一誘電体層211;Nb,Ta,Ti,Zr,Zn,およびHfからなる群より選択される金属の酸化物を主成分とする第二誘電体層212;ならびにSiOy(1.5<y≦2)を主成分とする第三誘電体層213、をこの順に備えるものが挙げられる。誘電体層21が3層からなる場合、各誘電体層の膜厚は、導電性部31と非導電性部32の光学特性の差が小さくなるように、各層の光学膜厚(屈折率と膜厚の積)を勘案して、適宜に設定され得る。例えば、膜厚d1が1nm〜25nmの第一誘電体層211、膜厚d2が5nm〜15nmの第二誘電体層212、および膜厚d3が30nm〜80nmの第三誘電体層213の3層からなる構成が好ましい。
As an example of a configuration in which the
このように、誘電体層(第一透明薄膜)21が複数の層からなる場合、誘電体層21の透明電極層(第二透明薄膜)22側の表面層である誘電体層213の特性が、非導電性部(第二透明薄膜非形成領域)32の表面の微小硬度および塑性変形率を決定する主要因となる。透明電極層22側の最表面層である誘電体層213が酸化シリコンを主成分とする層であれば、低屈折率化による光学的なメリットが得られやすいことに加えて、非導電性部32の表面の微小硬度および塑性変形率を前述の好ましい範囲に容易に調整できる。酸化シリコンを主成分とする誘電体層213の膜厚が増大すると、非導電性部32の硬度が上昇する傾向がある。
Thus, when the dielectric layer (first transparent thin film) 21 is composed of a plurality of layers, the characteristics of the
誘電体層213の直下の誘電体層212として、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム等の高屈折率金属酸化物層が形成される場合、これらの金属酸化物は、一般に酸化シリコンよりも硬度が大きい。そのため、金属酸化物からなる誘電体層212の特性も、非導電性部32の表面の微小硬度および塑性変形率を決定する要因となり得る。特に、金属酸化物を主成分とする誘電体層212の膜厚が大きいと、誘電体層21の硬度が大きくなる傾向がある。そのため、金属酸化物を主成分とする誘電体層212の膜厚は、光学設計によるパターン非視認性向上と、変形防止によるパターン非視認性向上の両方の観点から、15nm以下が好ましく、10nm以下がより好ましい。
When a high refractive index metal oxide layer such as niobium oxide, titanium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide or the like is formed as the
[透明導電性フィルムの製造方法]
以下、透明導電性フィルムの製造工程について説明する。
透明導電性フィルムの製造工程では、透明フィルム基材10上に透明誘電体層21および透明電極層22が順次製膜された後、透明電極層がパターニングされることが好ましい。透明誘電体層21および透明電極層22は、巻取式スパッタリング装置を用いて、ロール・トゥー・ロール法により製膜されることが好ましい。
[Method for producing transparent conductive film]
Hereinafter, the manufacturing process of a transparent conductive film is demonstrated.
In the production process of the transparent conductive film, the transparent electrode layer is preferably patterned after the
<誘電体層(第一透明薄膜)の製膜>
透明フィルム基材10上には、第一透明薄膜として、透明誘電体層21が形成される。透明誘電体層は、その上に透明電極層22が形成される際に、透明フィルム基材10からの水分や有機物質の揮発を抑制するガスバリア層や、透明フィルム基材に対するプラズマダメージを低減する保護層として作用し得るとともに、透明電極層製膜時の膜成長の下地層としても作用し得る。さらに、本発明においては、透明誘電体層21が、透明電極層22形成界面に緩衝作用をもたらすことで、透明電極層22がパターニングされた際に、シワ等の変形の発生が抑制され、パターンの非視認性を高めることができる。
<Deposition of dielectric layer (first transparent thin film)>
On the
透明フィルム基材10上への透明誘電体層21の形成方法は、均一な薄膜が形成される方法であれば特に限定されない。製膜方法としては、スパッタリング法、蒸着法、各種CVD法等のドライコーティング法や、スピンコート法、ロールコート法、スプレー塗布やディッピング塗布等のウェットコーティング法が挙げられる。上記製膜方法の中でも、ナノメートルレベルの薄膜を形成しやすいという観点からドライコーティング法が好ましい。特に、数ナノメートル単位で膜厚を制御し、硬度や光学特性を調整する観点から、スパッタリング法が好ましい。透明フィルム基材10と透明誘電体層21との密着性を高める観点から、透明誘電体層の形成に先立って、透明フィルム基材10の表面に、コロナ放電処理やプラズマ処理等の表面処理が行われてもよい。
The formation method of the transparent
透明誘電体層がスパッタリング法により製膜される場合、ターゲットとしては金属、金属酸化物、金属炭化物等を用いることができる。電源としては、DC,RF,MF電源等が使用できる。生産性の観点からはMF電源が好ましい。製膜時のパワー密度は、透明フィルムに過剰な熱を与えず、かつ生産性を損なわない範囲で調整され得る。パワー密度の適正値は、平板型や円筒型などのカソードの形状や大きさに依存するが、平板型カソードの場合には、2W/cm2〜10W/cm2程度が好ましい。 When the transparent dielectric layer is formed by sputtering, a metal, metal oxide, metal carbide, or the like can be used as the target. As the power source, a DC, RF, MF power source or the like can be used. From the viewpoint of productivity, an MF power source is preferable. The power density during film formation can be adjusted within a range that does not give excessive heat to the transparent film and does not impair productivity. Proper value of the power density is dependent on the cathode of the shape and size of such flat plate type or a cylindrical type, in the case of a flat type cathode, 2W / cm 2 ~10W / cm 2 is preferably about.
スパッタ製膜は、製膜室内に、アルゴンや窒素等の不活性ガスおよび酸素ガスを含むキャリアガスが導入されながら行われる。導入ガスは、アルゴンと酸素の混合ガスが好ましい。 Sputter deposition is performed while a carrier gas containing an inert gas such as argon or nitrogen and an oxygen gas is introduced into the deposition chamber. The introduced gas is preferably a mixed gas of argon and oxygen.
誘電体層製膜時の製膜室内の圧力(全圧)は、0.2Pa〜8.0Paが好ましく、0.3Pa〜6.0Paがより好ましく、0.5Pa〜5.5Paがさらに好ましい。製膜圧力が上昇すると、誘電体層の硬度が低下し、塑性変形率が上昇する傾向がある。そのため、誘電体層の製膜圧力を上記範囲とすることで、導電性部31および非導電性部32の硬度および塑性変形率を前述の範囲内に制御できる。本発明者らの検討によれば、誘電体層の製膜圧力の変化に伴ってモルフォロジーが変化し、製膜圧力が高いほど、結晶粒が粗大化する傾向がある。このようなモルフォロジーの変化によって、硬度や塑性変形率等の膜特性が変化するものと考えられる。 The pressure (total pressure) in the film forming chamber at the time of forming the dielectric layer is preferably 0.2 Pa to 8.0 Pa, more preferably 0.3 Pa to 6.0 Pa, and further preferably 0.5 Pa to 5.5 Pa. When the film forming pressure increases, the hardness of the dielectric layer tends to decrease and the plastic deformation rate tends to increase. Therefore, by setting the film forming pressure of the dielectric layer within the above range, the hardness and plastic deformation rate of the conductive portion 31 and the nonconductive portion 32 can be controlled within the above range. According to the study by the present inventors, the morphology changes with the change of the film forming pressure of the dielectric layer, and the higher the film forming pressure, the larger the crystal grains tend to be. It is considered that film properties such as hardness and plastic deformation rate change due to such a change in morphology.
また、誘電体層としてシリコン酸化物が製膜される場合、製膜時の酸素導入量が小さいほど、膜の硬度が上昇し、塑性変形率が低下する傾向がある。これは、酸素導入量の低下に伴って、スパッタの放電モードが遷移領域から金属領域に移行し、得られる酸化物膜の特性が変化することが一因と推定される。酸素導入量の最適値は、製膜装置の構成等によって異なるが、誘電体層として酸化シリコンが製膜される場合、製膜室内の酸素分圧は、製膜圧力(全圧)の0.01倍〜0.3倍が好ましく、0.02倍〜0.15倍がより好ましく、0.03倍〜0.12倍がさらに好ましい。 When silicon oxide is formed as the dielectric layer, the smaller the amount of oxygen introduced during film formation, the higher the hardness of the film and the lower the plastic deformation rate. This is presumed to be due to the fact that the discharge mode of sputtering shifts from the transition region to the metal region as the amount of oxygen introduced decreases, and the characteristics of the resulting oxide film change. The optimum value of the oxygen introduction amount varies depending on the configuration of the film forming apparatus and the like. However, when silicon oxide is formed as the dielectric layer, the oxygen partial pressure in the film forming chamber is 0. 0 of the film forming pressure (total pressure). 01 times to 0.3 times are preferable, 0.02 times to 0.15 times are more preferable, and 0.03 times to 0.12 times are more preferable.
図1に示すように、誘電体層21が2層以上からなる場合は、特に、透明電極層22側表面の誘電体層213が上記条件で製膜されることが好ましい。
As shown in FIG. 1, when the
誘電体層製膜時の基板温度は、透明フィルム基材が耐熱性を有する範囲であればよく、例えば、60℃以下が好ましい。基板温度は、−20℃〜40℃がより好ましく、−10℃〜20℃がさらに好ましい。基板温度を上記範囲とすることで、透明フィルム基材の脆化や寸法変化が抑制されるため、良質の薄膜を形成することができる。 The substrate temperature at the time of forming the dielectric layer may be in a range in which the transparent film substrate has heat resistance, and is preferably 60 ° C. or less, for example. The substrate temperature is more preferably −20 ° C. to 40 ° C., and further preferably −10 ° C. to 20 ° C. By setting the substrate temperature within the above range, embrittlement and dimensional change of the transparent film substrate are suppressed, so that a high-quality thin film can be formed.
<透明電極層(第二透明薄膜)の製膜>
透明誘電体層21上には、第二透明薄膜として、透明電極層22が形成される。透明電極層22もスパッタリング法により製膜されることが好ましい。巻取式スパッタリング装置により製膜が行われる場合、透明フィルム基材10上に、透明誘電体層21と透明電極層22とが、連続して製膜されてもよい。
<Filming of transparent electrode layer (second transparent thin film)>
On the
スパッタ製膜に用いられるターゲットとしては金属、金属酸化物等が用いられる。特に、酸化インジウムと酸化スズまたは酸化亜鉛を含有する酸化物ターゲットが好適に用いられる。酸化物ターゲットは、酸化インジウムを87.5質量%〜95.5質量%含有するものが好ましい。
透明電極層製膜時の基板温度やパワー密度は特に制限されず、例えば、透明誘電体層の製膜に関して上述した基板温度やパワー密度の範囲であってもよい。
As a target used for sputtering film formation, metal, metal oxide, or the like is used. In particular, an oxide target containing indium oxide and tin oxide or zinc oxide is preferably used. The oxide target preferably contains 87.5% by mass to 95.5% by mass of indium oxide.
The substrate temperature and power density at the time of forming the transparent electrode layer are not particularly limited, and may be, for example, the range of the substrate temperature and power density described above with respect to the formation of the transparent dielectric layer.
透明電極層製膜時の導入ガスは、アルゴンと酸素の混合ガスが好ましい。製膜室への酸素導入量は、全導入ガス量に対して、0.1体積%〜2.0体積%が好ましく、0.4体積%〜1.5体積%がより好ましい。透明電極層製膜時の製膜室内の圧力(全圧)は、0.1Pa〜1.0Paが好ましく、0.2Pa〜0.8Paがより好ましい。また、製膜室内の酸素分圧は、1×10−2Pa〜2×10−1Paが好ましく、2×10−2Pa〜1×10−1Paがより好ましい。製膜圧力および導入ガス量を上記範囲とすることで、透明電極層の透明性および導電性を向上させることができる。混合ガスには、本発明の機能を損なわない限りにおいて、その他のガスが含まれていてもよい。 The gas introduced during the formation of the transparent electrode layer is preferably a mixed gas of argon and oxygen. The amount of oxygen introduced into the film forming chamber is preferably 0.1% by volume to 2.0% by volume, and more preferably 0.4% by volume to 1.5% by volume with respect to the total amount of introduced gas. The pressure (total pressure) in the film forming chamber at the time of forming the transparent electrode layer is preferably 0.1 Pa to 1.0 Pa, and more preferably 0.2 Pa to 0.8 Pa. The oxygen partial pressure in the deposition chamber is preferably from 1 × 10 -2 Pa~2 × 10 -1 Pa, 2 × 10 -2 Pa~1 × 10 -1 Pa is more preferable. By setting the film forming pressure and the amount of introduced gas in the above ranges, the transparency and conductivity of the transparent electrode layer can be improved. The mixed gas may contain other gases as long as the function of the present invention is not impaired.
<透明電極層のパターニング>
透明電極層22の面内の一部を、エッチング等によって除去することにより、透明電極層22がパターニングされる。透明電極層のエッチング方法は、ウェットプロセスおよびドライプロセスのいずれでもよいが、透明電極層22のみを選択的に除去する観点から、ウェットプロセスが適している。ウェットプロセスとしては、フォトリソグラフィ法が好適である。フォトリソグラフィに使用されるフォトレジスト、現像液およびリンス剤としては、透明電極層22を侵すことなく、所定のパターンを形成し得るものを任意に選択し得る。エッチング液としては、透明電極層22を溶解除去可能であり、誘電体層21を侵さないものが好適に用いられる。
<Patterning of transparent electrode layer>
By removing a part of the surface of the
<透明電極層の結晶化>
ITO等の金属酸化物からなる透明電極層は、一般に、スパッタリング製膜直後は非晶質である。透明導電性フィルムの用途によっては、透明電極層の透過率向上、低抵抗化等の目的で、透明電極層の結晶化が行われる。結晶化は、基材上に形成された透明電極層を加熱することにより行われる。透明電極層の加熱処理は、例えば、120℃〜150℃のオーブン中で、30〜60分間行われる。或いはより低温(例えば50℃〜120℃程度)で、1日〜3日間など、比較的低温で長時間加熱されてもよい。透明電極層の結晶化は、パターニングの前後いずれに行われてもよい。
<Crystallization of transparent electrode layer>
A transparent electrode layer made of a metal oxide such as ITO is generally amorphous immediately after sputtering film formation. Depending on the use of the transparent conductive film, the transparent electrode layer is crystallized for the purpose of improving the transmittance of the transparent electrode layer and reducing the resistance. Crystallization is performed by heating the transparent electrode layer formed on the substrate. The heat treatment of the transparent electrode layer is performed, for example, in an oven at 120 ° C. to 150 ° C. for 30 to 60 minutes. Alternatively, it may be heated for a long time at a relatively low temperature such as 1 to 3 days at a lower temperature (for example, about 50 ° C. to 120 ° C.). Crystallization of the transparent electrode layer may be performed before or after patterning.
[透明導電性フィルムの用途]
本発明の透明導電性フィルムは、ディスプレイや発光素子、光電変換素子等の透明電極として用いることができる。特に、パターンの非視認性が向上されていることから、静電容量方式タッチパネルの位置検出用の電極として、好ましく用いられる。
[Use of transparent conductive film]
The transparent conductive film of this invention can be used as transparent electrodes, such as a display, a light emitting element, and a photoelectric conversion element. In particular, since the non-visibility of the pattern is improved, it is preferably used as an electrode for position detection of a capacitive touch panel.
[他の透明積層体への適用]
以上、第一透明薄膜として誘電体層、第二透明薄膜として導電体層(透明電極層)を備える透明導電性フィルムの実施形態を中心に、本発明を説明した。なお、本発明は、薄膜の硬度および塑性変形率を所定範囲とすることによって、第二透明薄膜形成部31と第二透明薄膜非形成部32とのパターン視認を抑制することができる。そのため、第一透明薄膜および第二透明薄膜の導電性の有無に関わらず、各種の透明積層体に適用可能である。
[Application to other transparent laminates]
In the above, this invention was demonstrated centering on embodiment of the transparent conductive film provided with a dielectric material layer as a 1st transparent thin film, and a conductor layer (transparent electrode layer) as a 2nd transparent thin film. In addition, this invention can suppress the pattern visual recognition with the 2nd transparent thin film formation part 31 and the 2nd transparent thin film non-formation part 32 by making the hardness and plastic deformation rate of a thin film into a predetermined range. Therefore, it can be applied to various transparent laminates regardless of the conductivity of the first transparent thin film and the second transparent thin film.
また、本発明によれば、薄膜の硬度および塑性変形率を所定範囲とすることによって、薄膜の界面での応力歪が低減されると推定される。このような本発明の原理は、薄膜のパターンの非視認性を高めるとの光学的な観点に限定されず、フィルムの反りや変形の抑制といった、形状の制御にも適用可能である。 Further, according to the present invention, it is presumed that the stress strain at the interface of the thin film is reduced by setting the hardness and plastic deformation rate of the thin film within a predetermined range. Such a principle of the present invention is not limited to the optical point of view of enhancing the invisibility of the thin film pattern, and can also be applied to shape control such as suppressing warping and deformation of the film.
以上の観点によれば、本発明によって、透明積層体上の薄膜の微小硬度を測定することによる、透明積層体の設計方法が提供される。すなわち、本発明は、透明積層体上の薄膜の微小硬度を測定し、その微小硬度や塑性変形率を所定範囲内とすることによる、透明積層体のパターン視認制御方法、あるいは透明積層体の変形抑止方法として応用可能である。 According to the above viewpoints, the present invention provides a method for designing a transparent laminate by measuring the microhardness of a thin film on the transparent laminate. That is, the present invention measures the microhardness of the thin film on the transparent laminate, and makes the microhardness and plastic deformation rate within a predetermined range, whereby the pattern visibility control method of the transparent laminate, or the deformation of the transparent laminate. It can be applied as a deterrent method.
以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
各透明誘電体層および透明電極層の膜厚は、透明積層体の断面の透過型電子顕微鏡(TEM)観察により求めた値を使用した。各透明誘電体層および透明電極層の屈折率は、分光エリプソメトリー測定により、波長550nmの光に対する値を求めた。 As the film thickness of each transparent dielectric layer and transparent electrode layer, values obtained by observation with a transmission electron microscope (TEM) of the cross section of the transparent laminate were used. The refractive index of each transparent dielectric layer and transparent electrode layer was determined for light having a wavelength of 550 nm by spectroscopic ellipsometry measurement.
微小硬度および塑性変形率は、ダイヤモンド圧子を備える超微小硬度測定装置(エリオニクス社製 ENT−1000)を用いて測定した。測定条件は、押込み荷重を40μNとし、最大荷重到達時の保持時間を1秒間とした。測定に際しては、試料の透明フィルム基材側を、接着剤を用いて試料台上に固定した。本測定において、圧子の投影面積と押込み深さに応じて定められる係数(上記(式1)参照)は、α=3.87×10−3[μm/μN]あった。 The micro hardness and the plastic deformation rate were measured using an ultra micro hardness measuring apparatus (ENT-1000 manufactured by Elionix Co., Ltd.) equipped with a diamond indenter. The measurement conditions were an indentation load of 40 μN and a holding time when the maximum load was reached was 1 second. In the measurement, the transparent film substrate side of the sample was fixed on the sample table using an adhesive. In this measurement, the coefficient (refer to the above (Formula 1)) determined according to the projected area of the indenter and the indentation depth was α = 3.87 × 10 −3 [μm / μN].
透明電極層のパターンの(非)視認性は、直管式蛍光灯下で、試料からの反射光を観察し、目視で評価した。試料の傾きを種々変更し、最もパターンが見える角度において、蛍光灯の反射像が直線状に見えるもの(評点=3:シワなし)から、反射像が著しく歪んで見えるもの(評点=1:シワあり)までの3段階で評価を行った。 The (non) visibility of the pattern of the transparent electrode layer was evaluated visually by observing the reflected light from the sample under a straight tube fluorescent lamp. Various changes are made to the tilt of the sample, and the reflected image of the fluorescent lamp appears to be linear (at a score = 3: no wrinkles) at the angle at which the pattern can be seen most. The evaluation was conducted in three stages.
[実施例1]
(誘電体層の製膜)
透明フィルム基材として、ウレタン系樹脂からなるハードコート層が両面に形成された厚み188μmの二軸延伸PETフィルムが用いられた。このPETフィルムの一方の面上に、透明誘電体層として、シリコン酸化物からなる中屈折率層、酸化ニオブからなる高屈折率層、およびシリコン酸化物からなる低屈折率層の3層がこの順に形成された。
[Example 1]
(Dielectric layer deposition)
As the transparent film substrate, a biaxially stretched PET film having a thickness of 188 μm in which hard coat layers made of urethane resin were formed on both surfaces was used. On one surface of this PET film, there are three layers of transparent dielectric layers, a middle refractive index layer made of silicon oxide, a high refractive index layer made of niobium oxide, and a low refractive index layer made of silicon oxide. Formed in order.
中屈折率層: ホウ素がドープされたシリコンをターゲットとして用い、酸素とアルゴンの混合ガスを装置内に導入しながら、酸素分圧:3×10−2Pa、製膜室内圧力:0.3Pa、基板温度:0℃、パワー密度:3.0W/cm2の条件でスパッタリング製膜が行われた。得られた中屈折率層の膜厚は10nm、屈折率は1.5であった。 Medium refractive index layer: Boron-doped silicon was used as a target, and oxygen partial pressure was introduced into the apparatus while oxygen partial pressure: 3 × 10 −2 Pa, film forming chamber pressure: 0.3 Pa, Sputtering film formation was performed under the conditions of the substrate temperature: 0 ° C. and the power density: 3.0 W / cm 2 . The obtained middle refractive index layer had a thickness of 10 nm and a refractive index of 1.5.
高屈折率層: ニオブをターゲットとして用い、酸素とアルゴンの混合ガスを装置内に導入しながら、酸素分圧:1×10−2Pa、製膜室内圧力:0.2Pa、基板温度:0℃、パワー密度:1.5W/cm2の条件でスパッタリング製膜が行われた。得られた高屈折率層の膜厚は10nm、屈折率は2.2であった。 High refractive index layer: Using niobium as a target and introducing a mixed gas of oxygen and argon into the apparatus, oxygen partial pressure: 1 × 10 −2 Pa, film forming chamber pressure: 0.2 Pa, substrate temperature: 0 ° C. Then, sputtering film formation was performed under the condition of power density: 1.5 W / cm 2 . The resulting high refractive index layer had a thickness of 10 nm and a refractive index of 2.2.
低屈折率層: シリコンをターゲットとして用い、酸素とアルゴンの混合ガス(流量比 酸素:アルゴン=1:9)を装置内に導入しながら、酸素分圧:1×10−2Pa、製膜室内圧力:0.3Pa、基板温度:0℃、パワー密度:4W/cm2の条件でスパッタリング製膜が行われた。得られた亭屈折率層の膜厚は40nm、屈折率は1.5であった。 Low refractive index layer: Using silicon as a target and introducing a mixed gas of oxygen and argon (flow ratio oxygen: argon = 1: 9) into the apparatus, oxygen partial pressure: 1 × 10 −2 Pa, film forming chamber Sputtering film formation was performed under the conditions of pressure: 0.3 Pa, substrate temperature: 0 ° C., power density: 4 W / cm 2 . The film thickness of the obtained refractive index layer was 40 nm, and the refractive index was 1.5.
(透明電極層の製膜)
上記の誘電体層上に、透明電極層として酸化インジウム・スズ(ITO)薄膜が形成された。酸化インジウム・スズ(酸化スズ含量5質量%)をターゲットとして用い、酸素とアルゴンの混合ガスを装置内に導入しながら、酸素分圧:5×10−3Pa、製膜室内圧力:0.5Pa、基板温度:0℃、パワー密度:4W/cm2の条件で、スパッタリングが行われた。得られた透明電極層の膜厚は25nmであった。
(Transparent electrode layer deposition)
An indium tin oxide (ITO) thin film was formed as a transparent electrode layer on the dielectric layer. Using indium tin oxide (tin oxide content 5 mass%) as a target and introducing a mixed gas of oxygen and argon into the apparatus, oxygen partial pressure: 5 × 10 −3 Pa, film forming chamber pressure: 0.5 Pa Sputtering was performed under the conditions of substrate temperature: 0 ° C. and power density: 4 W / cm 2 . The film thickness of the obtained transparent electrode layer was 25 nm.
透明電極層を製膜後、150℃で1時間加熱してITOの結晶化を行った。加熱後の透明電極層の抵抗率は3.2×10−4Ω・cm、表面抵抗は128Ω/□、キャリア密度は6.3×1020/cm3であった。 After the transparent electrode layer was formed, ITO was crystallized by heating at 150 ° C. for 1 hour. The resistivity of the transparent electrode layer after heating was 3.2 × 10 −4 Ω · cm, the surface resistance was 128Ω / □, and the carrier density was 6.3 × 10 20 / cm 3 .
(パターニング)
結晶化後の透明電極層上に、ポジ型フォトレジスト(品名:TSMR−8900 東京応化製)をスピンコート法により5μmの厚みで塗布した。これを90℃に設定したホットプレート上でプリベークした後、積算照射量78mJの紫外線により露光した。この後、0.5質量%濃度水酸化ナトリウム水溶液に浸漬することで現像を行った。純水でリンスを行った後、エッチング液(品名:ITO−02 関東化学製)を用いてITOのエッチングを行った。純水でリンスを行った後、2質量%濃度水酸化ナトリウム水溶液でレジストの剥離を行い、純水でリンスした後、乾燥した。
(Patterning)
On the crystallized transparent electrode layer, a positive photoresist (product name: TSMR-8900, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied in a thickness of 5 μm by spin coating. This was prebaked on a hot plate set at 90 ° C., and then exposed to ultraviolet rays having an integrated irradiation amount of 78 mJ. Thereafter, development was performed by immersing in a 0.5% by mass aqueous sodium hydroxide solution. After rinsing with pure water, the ITO was etched using an etching solution (product name: ITO-02 manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). After rinsing with pure water, the resist was peeled off with a 2% strength by weight aqueous sodium hydroxide solution, rinsed with pure water, and then dried.
上記工程により、透明フィルム基材上に、中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層の3層からなる透明誘電体層を備え、その上にパターニングされたITO透明電極層を備える透明導電性フィルムが作製された。 By the above process, a transparent dielectric layer consisting of three layers of a medium refractive index layer / a high refractive index layer / a low refractive index layer is provided on a transparent film substrate, and a transparent ITO transparent electrode layer patterned thereon is provided. A conductive film was produced.
[実施例2〜8,比較例1〜8]
透明誘電体層の低屈折率層の製膜条件および膜厚、ならびに透明電極層の膜厚が、表1に示すように変更された。それ以外は、実施例1と同様にして、パターニングされたITO透明電極層を備える透明導電性フィルムが作製された。
[Examples 2-8, Comparative Examples 1-8]
The film forming conditions and film thickness of the low refractive index layer of the transparent dielectric layer and the film thickness of the transparent electrode layer were changed as shown in Table 1. Other than that was carried out similarly to Example 1, and produced the transparent conductive film provided with the patterned ITO transparent electrode layer.
上記各実施例および比較例の透明導電性フィルムの作製条件、各層の厚み、導電性部および非導電性部のそれぞれにおける微小硬度および塑性変形率、ならびにパターン視認の評価結果を、表1に示す。 Table 1 shows the production conditions of the transparent conductive films of the above Examples and Comparative Examples, the thickness of each layer, the microhardness and plastic deformation rate in each of the conductive part and the non-conductive part, and the evaluation result of pattern visual recognition. .
上記表1に示すように、電極層形成部および電極層非形成部の硬度と弾性率が所定範囲内である各実施例の透明導電性フィルムでは、非視認性評価が3または2と良好であった。一方、電極層形成部および電極層非形成部の、硬度または塑性変形率のいずれかが、所定範囲外である比較例では、非視認性評価が1であり、透明電極層のパターンに沿った変形(シワ)が確認された。硬度が過度に大きい場合は、薄膜の柔軟性が不足するために、フィルム基板の形状変化に薄膜が追従できずに歪を生じ、これがシワとなって現れると考えられる。一方、硬度が過度に小さい場合は、塑性変形率が大きく、フィルム基板に生じた形状歪がそのまま積層体の変形となって形状に現れると考えられる。 As shown in Table 1 above, in the transparent conductive film of each example in which the hardness and elastic modulus of the electrode layer forming part and the electrode layer non-forming part are within a predetermined range, the non-visibility evaluation is good as 3 or 2. there were. On the other hand, in the comparative example in which either the hardness or the plastic deformation rate of the electrode layer forming part and the electrode layer non-forming part is out of the predetermined range, the non-visibility evaluation is 1, and the pattern of the transparent electrode layer is followed. Deformation (wrinkle) was confirmed. If the hardness is excessively large, the flexibility of the thin film is insufficient, so that the thin film cannot follow the shape change of the film substrate, causing distortion, which appears as wrinkles. On the other hand, when the hardness is excessively small, the plastic deformation rate is large, and it is considered that the shape distortion generated in the film substrate appears as the shape of the laminate as it is.
実施例1,2と比較例1との対比から、透明電極層の直下の酸化シリコン低屈折率層製膜時の酸素分圧が高くなるほど、電極層非形成部の硬度が低下し、塑性変形率が大きくなる傾向がみられる。また、実施例5〜7と比較例5,6との対比、および実施例8と比較例7,8との対比においても、同様の傾向がみられ、製膜圧力と酸素分圧の比を所定範囲内とすることで、導電層非形成部の硬度を所期の範囲に調整し得ることが分かる。 From the comparison between Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the higher the oxygen partial pressure during the formation of the silicon oxide low refractive index layer immediately below the transparent electrode layer, the lower the hardness of the electrode layer non-formed part, and the plastic deformation There is a tendency for the rate to increase. Further, the same tendency was observed in the comparison between Examples 5 to 7 and Comparative Examples 5 and 6 and in the comparison between Example 8 and Comparative Examples 7 and 8, and the ratio of the film forming pressure to the oxygen partial pressure was changed. It can be seen that the hardness of the conductive layer non-formation part can be adjusted to an intended range by setting it within the predetermined range.
実施例1,3および比較例2,3の対比から、低屈折率層の膜厚が大きくなるに従って、導電層非形成部の硬度が大きくなる傾向がみられる。また、実施例1と比較例4との対比から、透明電極層の膜厚増大に伴って、導電層形成部の硬度が大きくなる傾向がみられ、導電層形成部の硬度が過度に大きい場合、導電層非形成部の硬度および塑性変形率が所定範囲であっても、パターンが視認され易くなることがわかる。 From the comparison between Examples 1 and 3 and Comparative Examples 2 and 3, there is a tendency that the hardness of the conductive layer non-formation portion increases as the film thickness of the low refractive index layer increases. Further, from the comparison between Example 1 and Comparative Example 4, when the thickness of the transparent electrode layer increases, the hardness of the conductive layer forming portion tends to increase, and the hardness of the conductive layer forming portion is excessively large. It can be seen that even when the hardness and the plastic deformation rate of the conductive layer non-forming portion are within a predetermined range, the pattern is easily visually recognized.
一方、実施例1と実施例4との対比から、低屈折率層製膜時のパワー密度が変化しても、硬度や塑性変形率には明確な変化がみられなかった。以上の結果から、主に最表面に形成される誘電体層(上記実施例では酸化シリコンの低屈折率層)製膜時の酸素分圧比および製膜厚みを調整することによって、導電層非形成部の硬度および塑性変形率を所望の範囲に設定できることが分かる。 On the other hand, from the comparison between Example 1 and Example 4, even when the power density at the time of forming the low refractive index layer was changed, no clear change was observed in the hardness and the plastic deformation rate. From the above results, the conductive layer is not formed by adjusting the oxygen partial pressure ratio and the thickness of the dielectric layer (the low refractive index layer of silicon oxide in the above embodiment) formed mainly on the outermost surface. It can be seen that the hardness and plastic deformation rate of the part can be set within a desired range.
電極層形成部の硬度および塑性変形率は、電極層非形成部の硬度および塑性変形率の影響を受けている。これは、透明電極層の直下に形成されている誘電体層の物理特性が、電極層形成部(透明電極層表面)の硬度や塑性変形率にも影響を及ぼすためであると考えられる。また、透明電極層の膜厚を大きくする等によって透明電極層の硬度を調整することによっても、電極層形成部の硬度および塑性変形率を所望の範囲に設定できることが分かる。 The hardness and plastic deformation rate of the electrode layer forming part are affected by the hardness and plastic deformation rate of the electrode layer non-forming part. This is presumably because the physical properties of the dielectric layer formed immediately below the transparent electrode layer affect the hardness and plastic deformation rate of the electrode layer forming portion (transparent electrode layer surface). It can also be seen that the hardness and plastic deformation rate of the electrode layer forming portion can be set within a desired range by adjusting the hardness of the transparent electrode layer by increasing the film thickness of the transparent electrode layer or the like.
100 透明積層体(透明導電性フィルム)
10 透明フィルム基材
21 第一透明薄膜(透明誘電体層)
22 第二透明薄膜(透明電極層)
31 第二透明薄膜形成領域(導電性部)
32 第二透明薄膜非形成領域(非導電性部)
100 transparent laminate (transparent conductive film)
10
22 Second transparent thin film (transparent electrode layer)
31 2nd transparent thin film formation area (conductive part)
32 Second transparent thin film non-formation area (non-conductive part)
Claims (7)
前記透明積層体は、第一透明薄膜上に第二透明薄膜が形成された第二透明薄膜形成領域と、第一透明薄膜上に第二透明薄膜が形成されていない第二透明薄膜非形成領域を有し、
前記第二透明薄膜非形成領域の表面は、微小硬度測定によって測定される微小硬度が2〜12の範囲内であり、かつ塑性変形率が50%以下であり、
前記第二透明薄膜形成領域の表面は、微小硬度測定によって測定される微小硬度が4〜12の範囲内であり、かつ塑性変形率が50%以下である透明積層体。 A transparent laminate comprising, in this order, a first transparent thin film and a patterned second transparent thin film on one surface of the transparent film substrate,
The transparent laminate includes a second transparent thin film forming region in which a second transparent thin film is formed on the first transparent thin film, and a second transparent thin film non-forming region in which the second transparent thin film is not formed on the first transparent thin film. Have
The surface of the second transparent thin film non-forming region has a microhardness measured by microhardness measurement in the range of 2 to 12, and a plastic deformation rate of 50% or less,
The surface of said 2nd transparent thin film formation area is a transparent laminated body whose micro hardness measured by micro hardness measurement is in the range of 4-12, and a plastic deformation rate is 50% or less.
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