TWI413699B - Transparent conductive film - Google Patents

Description

透明導電性膜

本發明係關於一種使用有銦錫氧化物(Indium Tin Oxide：ITO)膜之透明導電性膜。

已知有於玻璃基板上具有銦錫氧化物(Indium Tin Oxide：ITO)之3層膜之透明電極板(例如專利文獻1：日本專利特開平8-43840)。於專利文獻1之透明電極板中，第1層與第3層之銦錫氧化物之氧化錫(SnO₂ )含量多於第2層之銦錫氧化物之氧化錫含量。藉此，可降低透明電極板之表面電阻值。

銦錫氧化物之濺鍍膜為非晶質，故而於其原本狀態下(as deposition，作為鍍層)表面電阻值較高。為了降低表面電阻值，必需對銦錫氧化物進行加熱處理(結晶化處理)使其結晶化。於專利文獻1中，結晶化處理之溫度與時間例如為200℃、60分鐘。

然而，於使用膜基材來代替玻璃基板之情形時，由於膜基材之耐熱性較低，故而無法以如玻璃基板之情形般之較高之溫度(200℃左右)進行結晶化處理。因此，於使用膜基材之情形時，若為先前之銦錫氧化物之3層膜之構成，則存在如下問題：無法進行銦錫氧化物之結晶化處理或者於結晶化處理中花費非常多之時間。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平8-43840號公報

本發明之目的在於：於膜基材上形成有銦錫氧化物膜之透明導電性膜中，以膜基材之耐熱溫度以下之低溫(例如140℃)並於短時間(例如60分鐘)內進行銦錫氧化物之結晶化處理而降低表面電阻值(例如200 ohms per square(歐姆每平方)以下)。

(1)本發明之透明導電性膜包括具有2個主面之膜基材、及形成於膜基材之一主面上之透明導電膜。透明導電膜係自膜基材側起依序積層有第一銦錫氧化物層、第二銦錫氧化物層、及第三銦錫氧化物層之3層膜。第一銦錫氧化物層之氧化錫含量少於第二銦錫氧化物層之氧化錫含量。第三銦錫氧化物層之氧化錫含量少於第二銦錫氧化物層之氧化錫含量。

(2)於本發明之透明導電性膜中，第一銦錫氧化物層之厚度薄於第二銦錫氧化物層之厚度。第三銦錫氧化物層之厚度薄於第二銦錫氧化物層之厚度。

(3)於本發明之透明導電性膜中，第一銦錫氧化物層之氧化錫之含量為1重量%~5重量%。第二銦錫氧化物層之氧化錫之含量為6重量%~15重量%。第三銦錫氧化物層之氧化錫之含量為1重量%~5重量%。

(4)於本發明之透明導電性膜中，第二銦錫氧化物層之氧化 錫之含量與第一銦錫氧化物層之氧化錫之含量的差為3重量%~10重量%。第二銦錫氧化物層之氧化錫之含量與第三銦錫氧化物層之氧化錫之含量的差為3重量%~10重量%。

(5)於本發明之透明導電性膜中，第一銦錫氧化物層之厚度為1 nm~10 nm。第二銦錫氧化物層之厚度為超過10 nm且30 nm以下。第三銦錫氧化物層之厚度為1 nm~10 nm。

(6)於本發明之透明導電性膜中，第二銦錫氧化物層之厚度與第一銦錫氧化物層之厚度之差為2 nm~20 nm。第二銦錫氧化物層之厚度與第三銦錫氧化物層之厚度之差為2 nm~20 nm。

(7)於本發明之透明導電性膜中，透明導電膜之第一銦錫氧化物層、第二銦錫氧化物層、及第三銦錫氧化物層分別為藉由加熱處理使銦錫氧化物之非晶質層結晶化之結晶質層。

(8)於本發明之透明導電性膜中，透明導電膜之厚度(第一銦錫氧化物層之厚度+第二銦錫氧化物層之厚度+第三銦錫氧化物層之厚度)為14 nm~50 nm。

(9)於本發明之透明導電性膜中，膜基材之材料為聚對苯二甲酸乙二酯、聚環烯烴、或聚碳酸酯。

(10)於本發明之透明導電性膜中，膜基材之厚度為10 μm~200 μm。

根據本發明，於膜基材上形成有銦錫氧化物膜之透明導電性膜中，能夠以低溫(例如，結晶化溫度為140℃)並於短 時間(例如，結晶化時間為60分鐘)內進行銦錫氧化物之結晶化處理而降低表面電阻值(例如200 ohms per square以下)。

[本發明之透明導電性膜]

本發明之透明導電性膜10係如圖1所示，包括具有2個主面之膜基材11、及形成於膜基材11之一主面上之透明導電膜12。透明導電膜12係自膜基材11側起依序積層有第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、及第三銦錫氧化物層15之3層膜。

本發明所使用之第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、及第三銦錫氧化物層15分別為氧化銦(In₂ O₃ )中摻雜有氧化錫(SnO₂ )之化合物層。於本發明所使用之透明導電膜12中，第一銦錫氧化物層13之氧化錫含量少於第二銦錫氧化物層14之氧化錫含量。又，第三銦錫氧化物層15之氧化錫含量少於第二銦錫氧化物層14之氧化錫含量。

於本發明之透明導電性膜10中，藉由例如140℃、60分鐘之低溫、短時間之加熱處理(結晶化處理)，而可將表面電阻值設為200 ohms per square以下。進而，亦可使表面電阻值降低至100 ohms per square~150 ohms per square為止。

於本發明之透明導電性膜10用於投影型靜電電容方式觸控面板中之情形時，透明導電性膜10之透明導電膜12較佳為進行圖案化。於膜基材11上以埋設透明導電膜12之圖案 之方式設置黏著劑層。根據此種構成，可進行多點觸控輸入之檢測，且可調整介電係數而提高檢測性能。

[膜基材]

本發明所使用之膜基材11較佳為透明性與耐熱性優異者，只要為具備此種性能者則材質並無限定。就製作品質良好之透明導電膜12之觀點而言，膜基材11之厚度較佳為10 μm~200 μm，更佳為20 μm~50 μm。膜基材11之材料較佳為聚對苯二甲酸乙二酯、聚環烯烴、或聚碳酸酯。膜基材11亦可於其表面具備易接著層或硬塗層。

[透明導電膜]

本發明所使用之透明導電膜12係自膜基材11側起依序積層有第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、及第三銦錫氧化物層15之3層膜。本發明所使用之第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、第三銦錫氧化物層15分別為氧化銦(In₂ O₃ )中摻雜有氧化錫(SnO₂ )之化合物層。

第一銦錫氧化物層13之氧化錫含量少於第二銦錫氧化物層14之氧化錫含量。又，第三銦錫氧化物層15之氧化錫含量少於第二銦錫氧化物層14之氧化錫含量。

就代表性而言，本發明所使用之透明導電膜12之第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、第三銦錫氧化物層15分別為藉由加熱處理(結晶化處理)使銦錫氧化物之非晶質層結晶化(多晶)之結晶質層。

本發明所使用之透明導電膜12之厚度(第一銦錫氧化物層13之厚度+第二銦錫氧化物層14之厚度+第三銦錫氧化物 層15之厚度)較佳為14 nm~50 nm，進而較佳為18 nm~41 nm。

通常，銦錫氧化物層存在如下傾向：氧化錫之含量越多則表面電阻值越低，但相反，結晶化溫度越高且結晶化時間越長。然而，本發明之透明導電性膜10係以氧化錫之含量較少之第一銦錫氧化物層13、及氧化錫之含量較少之第三銦錫氧化物層15夾持氧化錫之含量較多之第二銦錫氧化物層14的構造。第一銦錫氧化物層13及第三銦錫氧化物層15係由於氧化錫之含量較少，故而結晶化溫度較低且結晶化時間較短。第二銦錫氧化物層14係由於氧化錫之含量較多，故而若單獨則結晶化溫度較高且結晶化時間較長。然而，第二銦錫氧化物層14係由結晶化溫度較低且結晶化時間較短之第一銦錫氧化物層13及第三銦錫氧化物層15夾持而積層。因此，第二銦錫氧化物層14受到第一銦錫氧化物層13及第三銦錫氧化物層15之影響，與單獨之情形相比結晶化溫度變低且結晶化時間變短。藉此，於本發明之透明導電性膜10中，可降低第二銦錫氧化物層14之結晶化溫度且縮短結晶化時間。

詳細而言，藉由在膜基材11側設置氧化錫之含量較少之第一銦錫氧化物層13，而於成膜過程(濺鍍)中，可防止自膜基材11產生之揮發成分妨礙透明導電膜12之結晶化(若氧化錫之含量較少，則難以受到揮發成分對結晶化之阻礙)。又，藉由在與空氣接觸之側設置氧化錫之含量較少之第三銦錫氧化物層15，而可縮短至透明導電膜12之結晶 開始為止之時間(若氧化錫之含量較少則容易結晶化)。其結果為，可促進包含第二銦錫氧化物層14之透明導電膜12整體之結晶化，且藉由低溫、短時間之結晶化處理而降低表面電阻值。

氧化錫之含量(重量%)係以{氧化錫之重量/(氧化銦之重量+氧化錫之重量)}×100(%)表示。第一銦錫氧化物層13之氧化錫之含量較佳為1重量%~5重量%，更佳為2重量%~4重量%。第二銦錫氧化物層14之氧化錫之含量較佳為6重量%~15重量%，更佳為8重量%~12重量%。第三銦錫氧化物層15之氧化錫之含量較佳為1重量%~5重量%，更佳為2重量%~4重量%。

第一銦錫氧化物層13之氧化錫之含量、與第三銦錫氧化物層15之氧化錫之含量可相同亦可不同。第二銦錫氧化物層14之氧化錫之含量與第一銦錫氧化物層13之氧化錫之含量的差較佳為3重量%~10重量%，更佳為5重量%~8重量%。第二銦錫氧化物層14之氧化錫之含量與第三銦錫氧化物層15之氧化錫之含量的差較佳為3重量%~10重量%，更佳為5重量%~8重量%。

第一銦錫氧化物層13之厚度較佳為1 nm~10 nm，更佳為1.5 nm~8 nm。第一銦錫氧化物層13之厚度較佳為薄於第二銦錫氧化物層14之厚度。第二銦錫氧化物層14之厚度較佳為超過10 nm且30 nm以下，進而較佳為12 nm~30 nm，更佳為15 nm~25 nm。第二銦錫氧化物層14之厚度較佳為厚於第一銦錫氧化物層13之厚度及第三銦錫氧化物層15之 厚度。第三銦錫氧化物層15之厚度較佳為1 nm~10 nm，更佳為1.5 nm~8 nm。第三銦錫氧化物層15之厚度較佳為薄於第二銦錫氧化物層14之厚度。

第一銦錫氧化物層13之厚度、與第三銦錫氧化物層15之厚度可相同亦可不同。第二銦錫氧化物層14之厚度與第一銦錫氧化物層13之厚度之差較佳為2 nm~20 nm，進而較佳為5 nm~20 nm，更佳為10 nm~17 nm。第二銦錫氧化物層14之厚度與第三銦錫氧化物層15之厚度之差較佳為2 nm~20 nm，進而較佳為5 nm~20 nm，更佳為10 nm~17 nm。

藉由將第一銦錫氧化物層13之氧化錫之含量與厚度、第二銦錫氧化物層14之氧化錫之含量與厚度、第三銦錫氧化物層15之氧化錫之含量與厚度設為上述範圍、及上述差，而可進一步促進透明導電膜12之結晶化，且藉由更低溫、更短時間之加熱處理而降低表面電阻值。

[製造方法]

說明本發明之透明導電性膜10之製造方法之一例。首先，於濺鍍裝置內放入500 m~5,000 m卷之長條之膜基材11之捲筒。一面以固定速度回捲膜基材11之捲筒，一面藉由濺鍍法於膜基材11之單面上連續地形成第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、第三銦錫氧化物層15。

於濺鍍法中，使低壓氣體(例如低壓氬氣)中產生之電漿中之陽離子與銦錫氧化物之焙燒體靶(負電極)碰撞，使自焙燒體靶表面飛散之物質附著於膜基材11上。此時，藉由 在濺鍍裝置內設置至少3個氧化錫之含量不同之銦錫氧化物之焙燒體靶，而可連續地形成3層銦錫氧化物層(第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、第三銦錫氧化物層15)。濺鍍後(熱處理前)之第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、第三銦錫氧化物層15均為非晶質層。

形成有3層銦錫氧化物層(第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、第三銦錫氧化物層15)之長條之膜基材11暫且進行捲繞形成捲筒。

長條之膜基材11之捲筒一面被回捲一面被連續地搬送至加熱烘箱內，對3層銦錫氧化物層(第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、第三銦錫氧化物層15)進行加熱處理。加熱溫度(結晶化溫度)較佳為140℃~170℃，加熱時間(結晶化時間)較佳為30分鐘~60分鐘。第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、第三銦錫氧化物層15係藉由加熱處理而自非晶質變化為結晶質。

以上述方式，可獲得具有自膜基材11側起依序積層有第一銦錫氧化物層13、第二銦錫氧化物層14、第三銦錫氧化物層15之透明導電膜12的長條之透明導電性膜10。

[實施例]

[實施例1]

準備在厚度為23 μm之聚對苯二甲酸乙二酯膜上形成有包含三聚氰胺樹脂之熱固性樹脂之底塗層(厚度為30 nm)的長條之膜基材之捲筒。將該長條之膜基材之捲筒設置於包含氬氣80體積%與氧氣20體積%之氣壓為0.4 Pa之環境之 濺鍍裝置中。

一面以固定速度回捲長條之膜基材之捲筒，一面於膜基材之單側表面依次形成第一銦錫氧化物之非晶質層(氧化錫之含量為3.3重量%，厚度為5.2 nm)、第二銦錫氧化物之非晶質層(氧化錫之含量為10重量%，厚度為15.6 nm)、第三銦錫氧化物之非晶質層(氧化錫之含量為3.3重量%，厚度為5.2 nm)，形成總厚度為26 nm之透明導電膜。

將形成有包含3層銦錫氧化物之非晶質層之透明導電膜之長條之膜基材暫且進行捲繞形成捲筒。將該捲筒一面回捲一面連續地搬送至140℃之加熱烘箱內，進行加熱處理(結晶化處理)。

其結果為，獲得在長條之膜基材上具有透明導電膜之透明導電性膜。透明導電膜係自膜基材側起依序積層有第一銦錫氧化物層(結晶質層)、第二銦錫氧化物層(結晶質層)、第三銦錫氧化物層(結晶質層)之3層膜。第一銦錫氧化物層之氧化錫之重量%、厚度係與加熱處理前相同。第二銦錫氧化物層之氧化錫之重量%、厚度係與加熱處理前相同。第三銦錫氧化物層之氧化錫之重量%、厚度係與加熱處理前相同。將所獲得之透明導電性膜之表面電阻值及結晶化時間示於表1。

[實施例2]

將第一銦錫氧化物之非晶質層之厚度設為6.5 nm、第二銦錫氧化物之非晶質層之厚度設為13 nm、第三銦錫氧化物之非晶質層之厚度設為6.5 nm。除此以外，藉由與實施 例1相同之方法製作透明導電性膜。將所獲得之透明導電性膜之表面電阻值及結晶化時間示於表1。

[實施例3]

將第一銦錫氧化物之非晶質層之厚度設為7.8 nm、第二銦錫氧化物之非晶質層之厚度設為10.4 nm、第三銦錫氧化物之非晶質層之厚度設為7.8 nm。除此以外，藉由與實施例1相同之方法製作透明導電性膜。將所獲得之透明導電性膜之表面電阻值及結晶化時間示於表1。

[比較例1]

將第一銦錫氧化物之非晶質層之氧化錫之含量設為10重量%、厚度設為5.2 nm。將第二銦錫氧化物之非晶質層之氧化錫之含量設為3.3重量%、厚度設為15.6 nm。將第三銦錫氧化物之非晶質層之氧化錫之含量設為10重量%、厚度設為5.2 nm。透明導電膜之總厚度26 nm係與實施例1相同。除上述以外，藉由與實施例1相同之方法製作透明導電性膜。將所獲得之透明導電性膜之表面電阻值示於表1。比較例1之透明導電膜未結晶化。

[比較例2]

將透明導電膜自3層變更為2層。將第一銦錫氧化物之非晶質層(與膜基材接觸之層)之氧化錫之含量設為3.3重量%、厚度設為15.6 nm。將第二銦錫氧化物之非晶質層(與空氣接觸之層)之氧化錫之含量設為10重量%、厚度設為10.4 nm。透明導電膜之總厚度26 nm係與實施例1相同。除上述以外，藉由與實施例1相同之方法製作透明導電性 膜。將所獲得之透明導電性膜之表面電阻值及結晶化時間示於表1。

[比較例3]

將透明導電膜自3層變更為1層。將銦錫氧化物之非晶質層之氧化錫之含量設為10重量%、厚度設為26 nm。透明導電膜之厚度26 nm係與實施例1相同。除上述以外，藉由與實施例1相同之方法製作透明導電性膜。將所獲得之透明導電性膜之表面電阻值示於表1。比較例3之透明導電膜未結晶化。

[比較例4]

將透明導電膜自3層變更為1層。將銦錫氧化物之非晶質層之氧化錫之含量設為3.3重量%、厚度設為26 nm。透明導電膜之厚度26 nm係與實施例1相同。除上述以外，藉由與實施例1相同之方法製作透明導電性膜。將所獲得之透明導電性膜之表面電阻值及結晶化時間示於表1。

氧化錫含量及膜厚係於透明導電膜為3層膜之情形時，表示自膜基材側起第1層/第2層/第3層之數值，於透明導電膜為2層膜之情形時，表示自膜基材側起第1層/第2層之數值。

[評價]

如表1所示，於本發明之透明導電性膜之實施例1~3中，第一銦錫氧化物層之氧化錫之含量少於第二銦錫氧化物層之氧化錫之含量。又，第三銦錫氧化物層之氧化錫之含量少於第二銦錫氧化物層之氧化錫之含量。進而，第一銦錫氧化物層之厚度薄於第二銦錫氧化物層之厚度。又，第三銦錫氧化物層之厚度薄於第二銦錫氧化物層之厚度。根據該等之綜合效果，本發明之透明導電性膜即便為低溫之結晶化處理，亦可於短時間內降低表面電阻值。

[測定方法]

[表面電阻值]

使用通常之4端子法，測定表面電阻值。

[結晶化時間]

將表面電阻值成為大致固定之時間認為係結晶化時間。

[氧化錫之含量]

將設置於濺鍍裝置中之銦錫氧化物之焙燒體靶之氧化錫含量設為銦錫氧化物層之氧化錫含量。

[膜厚]

使用穿透式電子顯微鏡(日立製作所製造之H-7650)觀察銦錫氧化物層之剖面，測定銦錫氧化物層之膜厚。

[產業上之可利用性]

本發明之透明導電性膜之用途並無限制，可較佳地用於投影型之靜電電容方式觸控面板。

10‧‧‧透明導電性膜

11‧‧‧膜基材

12‧‧‧透明導電膜

13‧‧‧第1銦錫氧化物層

14‧‧‧第2銦錫氧化物層

15‧‧‧第3銦錫氧化物層

圖1係本發明之透明導電性膜之剖面模式圖。

10‧‧‧透明導電性膜

11‧‧‧膜基材

12‧‧‧透明導電膜

13‧‧‧第1銦錫氧化物層

14‧‧‧第2銦錫氧化物層

15‧‧‧第3銦錫氧化物層

Claims (10)

1. 一種透明導電性膜，其特徵在於：其包括具有2個主面之膜基材、及形成於上述膜基材之一主面上之透明導電膜，且上述透明導電膜係自上述膜基材側起依序積層有第一銦錫氧化物層、第二銦錫氧化物層、及第三銦錫氧化物層之3層膜，上述第一銦錫氧化物層之氧化錫含量少於上述第二銦錫氧化物層之氧化錫含量，上述第三銦錫氧化物層之氧化錫含量少於上述第二銦錫氧化物層之氧化錫含量。
2. 如請求項1之透明導電性膜，其中上述第一銦錫氧化物層之厚度薄於上述第二銦錫氧化物層之厚度，上述第三銦錫氧化物層之厚度薄於上述第二銦錫氧化物層之厚度。
3. 如請求項1之透明導電性膜，其中上述第一銦錫氧化物層之氧化錫之含量為1重量%~5重量%，上述第二銦錫氧化物層之氧化錫之含量為6重量%~15重量%，上述第三銦錫氧化物層之氧化錫之含量為1重量%~5重量%。
4. 如請求項3之透明導電性膜，其中上述第二銦錫氧化物層之氧化錫之含量與上述第一銦錫氧化物層之氧化錫之含量的差為3重量%~10重量%， 上述第二銦錫氧化物層之氧化錫之含量與上述第三銦錫氧化物層之氧化錫之含量的差為3重量%~10重量%。
5. 如請求項2之透明導電性膜，其中上述第一銦錫氧化物層之厚度為1 nm~10 nm，上述第二銦錫氧化物層之厚度為超過10 nm且30 nm以下，上述第三銦錫氧化物層之厚度為1 nm~10 nm。
6. 如請求項5之透明導電性膜，其中上述第二銦錫氧化物層之厚度與上述第一銦錫氧化物層之厚度之差為2 nm~20 nm，上述第二銦錫氧化物層之厚度與上述第三銦錫氧化物層之厚度之差為2 nm~20 nm。
7. 如請求項1之透明導電性膜，其中上述透明導電膜之上述第一銦錫氧化物層、上述第二銦錫氧化物層、及上述第三銦錫氧化物層分別為藉由加熱處理使銦錫氧化物之非晶質層結晶化之結晶質層。
8. 如請求項5之透明導電性膜，其中上述透明導電膜之厚度(上述第一銦錫氧化物層之厚度+上述第二銦錫氧化物層之厚度+上述第三銦錫氧化物層之厚度)為14 nm~50 nm。
9. 如請求項1之透明導電性膜，其中上述膜基材之材料為聚對苯二甲酸乙二酯、聚環烯烴、或聚碳酸酯。
10. 如請求項9之透明導電性膜，其中上述膜基材之厚度為10 μm~200 μm。