JP2004042476A

JP2004042476A - 導電性積層体

Info

Publication number: JP2004042476A
Application number: JP2002203641A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Mizuno; 水野　敬介; Takashi Miyamoto; 宮本　隆司; Junichi Arai; 新井　潤一
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP4269587B2

Abstract

【課題】基材と導電層の密着に優れ、耐アルカリ性が高く、さらにエッチング特性の優れ、所望の導電特性を有する導電性導電性積層体を目的とする。さらには、可撓性に優れ、高い光線透過性を有する透明な導電性積層体を目的とする。
【解決手段】少なくとも可撓性を有しており、かつ透明である基材の一方の面上に導電層を設けた導電性積層体において、前記導電層が、膜厚が１０ｎｍ以下である結晶性層と非結晶性層が順次積層されてなることを特徴とする導電性積層体を提供するものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性積層体に関するものである。特に液晶表示及びタッチパネル等の表示媒体などに用いる際の製造工程においてのエッチング特性が良好で、耐アルカリ性に優れている導電性積層体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等さまざまな種類のディスプレイが実用化されている。どの方式のディスプレイにおいても基材はガラスが使用されている。しかしながら、携帯電話やノートパソコン、ＰＤＡ等の携帯情報端末用ディスプレイを考えた場合、ディスプレイの特性として耐衝撃性、軽量性等が要求されるためガラスを基材として用いたものは不向きであると考えられる。そこでそれらの要求を満たすことのできる、プラスチックを基材として用いたディスプレイが望まれている。
【０００３】
フィルムを上記の用途向けの基材とするためには、少なくとも透明導電性の薄膜を電極として基材に堆積させる必要がる。透明導電性薄膜は、インジウムと錫の混合酸化物（以下ＩＴＯという）、酸化錫及び酸化亜鉛等を蒸着法やスパッタリング法などを用いて堆積させたものが用いられている。その中でもＩＴＯが最も多くの用途で使用されている。
【０００４】
液晶表示用途の場合、透明導電性薄膜をパターニングする必要がある。透明導電層をパターニングする方法としては、主にウェットエッチング方が用いられている。その工程は、レジスト塗布工程、乾燥工程、露光工程、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程の順である。その中の、レジスト剥離工程において、アルカリ性の溶液が用いられるために、透明導電フィルムには。アルカリ溶液への耐性が要求される。
【０００５】
また、エッチング工程においては塩酸等の酸性溶液が用いて透明導電性薄膜をエッチングする。この際、生産性の観点からエッチングスピードが速いほど良いとされている。したがって、酸性溶液に溶けやすい透明導電性薄膜を堆積する必要がある。
【０００６】
しかしながら、プラスチックフィルムにＩＴＯを成膜したものを、アルカリ処理すると、表面抵抗値の変化、表面の白濁といった現象が起こる。これは、プラスチックフィルムとＩＴＯ薄膜との密着性が乏しいためにアルカリ処理によりＩＴＯ薄膜が剥離するからであるとされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的とするところは、基材と導電層の密着に優れ、耐アルカリ性が高く、さらにエッチング特性の優れ、所望の導電特性を有する導電性導電性積層体を得ることにある。さらには、可撓性に優れ、高い光線透過性を有する透明な導電性積層体を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、少なくとも基材の一方の面上に導電層を設けた導電性積層体において、前記導電層が、結晶性層と非結晶性層が順次積層されてなることを特徴とする導電性積層体である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記基材が可撓性を有しており、かつ透明であることを特徴とする請求項１に記載の導電性積層体である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記結晶性層の膜厚が、１０ｎｍ以下である請求項１または２に記載の導電性積層体である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記導電層である結晶性層と非結晶性層が、ともにインジウム酸化物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電性積層体である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明で用いる基材は、特に限定するものではないが、透明なプラスチックフィルムを用いることが好ましい。高い透明性、可撓性を有しているからである。
このようなプラスチックフィルムとしては、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなど）、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォンなどやこれらの共重合体の無延伸あるいは延伸フィルムであり、用途に応じて適宜選択される。
【００１４】
特にフラットパネルディスプレイ用としては、透明性に加えて、透明電極膜や配向膜の成膜行程に対する耐熱性が無いことや、偏向膜内に置かれて使用されるために光学的異方性（リタデーション）が小さいこと、などが必要とされることからポリアクリレートやポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、非晶質ポリオレフィンなどが好ましく用いられるものである。
またこれらプラスティックフィルムの表面は、コロナ処理や帯電防止加工などの前処理が施されていても良い。
【００１５】
本発明は、基材上に、結晶性層と非結晶性層を順次積層してなる導電層を設けることを特徴とするものである。
導電層としては、特に限定するものではないが、インジウム酸化物などが挙げられる。前記インジウム酸化物は、他の金属との複合酸化物でもよい。透明性や導電性の点から、インジウムと錫の複合酸化物（ＩＴＯ）であることが好ましい。
また、結晶性層と非結晶性層は、異なる物質であってもよいが、同じ物質であることが好ましい。特に結晶性層と非結晶性層は、前述したＩＴＯであることが好ましい。
【００１６】
前述のように導電層のうち基材側は結晶性層である。このような構成にすることで、基材と導電層との密着性が向上する。そしてアルカリ処理工程などを経るときに、アルカリ溶液に対する耐性が向上する。
このような結晶性層はどのように形成しても構わない。例えば公知の手法で結晶性の低い層を成膜しておいて、その後結晶化させる方法がある。このような成膜方法としては、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などが、安定した薄膜が得られ、適している。中でもＤＣマグネトロンスパッタリング法が望ましい。
【００１７】
予め、結晶性の低い層を成膜しておいてその後結晶化させる際の結晶化の方法としては、結晶化することができれば、特に限定するものではない。例えば、加熱、活性エネルギー線処理などがある。
加熱により結晶化させる場合は、結晶性の低い層を成膜してある基材を１５０℃以上に加熱すればよい。
【００１８】
また、直接基材上に、結晶性層を設ける方法として高温成膜法がある。具体的には、基材を高温に保ちながら、前述した公知の成膜法により、成膜し、直接結晶性の高い、結晶性層を得るというものである。この時の基材の温度は、１５０℃以上であることが好ましい。
【００１９】
また、結晶性層として、インジウム酸化物またはＩＴＯを用いる場合、一般的に錫の含有量が少ないほど結晶性は高いとされているので、錫の含有量が０〜５ｗｔ％のものを用いることが好ましい。錫の含有量が５％より多くなると、成膜中に結晶化しにくく、また結晶性も悪くなる。またこの場合、成膜後に加熱で結晶化させようとしても、結晶化までに時間がかかり生産性が悪い。
【００２０】
また、結晶性層は、非結晶性層に比べエッチングスピードが極端に遅いので、結晶性層を厚く堆積させることは、生産性の悪化をまねく。よって結晶性層できるだけ薄く堆積するのが好ましく、具体的には、結晶性層は、１０ｎｍ以下の厚さとすることが望ましい。
【００２１】
前述した結晶性層は、表面抵抗値が低くとも、３００Ω／□程度の表面抵抗値しか得られない。そのため、液晶表示用基材のような、より低い抵抗値を必要とする用途であるならば、前記の結晶性層上に、エッチングスピードが速い非結晶性層を成膜して抵抗値を所望の低い値とする必要がある。
【００２２】
このような非結晶性層の成膜方法は、公知の手法を用いることができるが、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などが、安定した薄膜が得られ、適している。中でもＤＣマグネトロンスパッタリング法が望ましい。
【００２３】
また、成膜中の基材温度は、高すぎると結晶化してしまうので、２０℃以下であることが好ましい。また非結晶性層としてＩＴＯを用いる場合、錫の含有率が１０％以上のものを用いると結晶化が進みにくいので好ましい。また、本発明の導電性積層体を、フィルム液晶などに使用する場合には、抵抗率ができるだけ低いものを使用する必要がある。ＩＴＯの錫の含有量が多くなると１０％を境に抵抗率が上がるために好ましくは、錫の含有量が１０％〜２０％のものを使用する。
【００２４】
膜厚は、所望の表面抵抗値が得られる厚みで良いが、光線透過率などを考慮すると、１５０ｎｍ程度であることが望ましい。また、表面抵抗値は４０Ω／□以下であることが望ましい。
【００２５】
また、本発明では、密着性をあげるためなどのアンカー層、保護層、防汚層などのオーバーコート層を設けてもよい。またさらにガスバリア層、光学層などの機能層を積層してもよい。
【００２６】
【実施例】
＜実施例１＞
基材として厚さ１００μｍのポリカーボネートフィルム（帝人製：パンライト）を用いた。結晶性層は、錫含有量５ｗｔ％のＩＴＯターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、１０ｎｍ成膜した。成膜中の基材温度は１５０℃であった。この膜をＸ線回折装置を用いて測定したところ、２θが３０°付近に酸化インジウムの２２２ピークが観測され結晶性を有することが確認された。非結晶性層は、錫含有量１０ｗｔ％のＩＴＯターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、１４０ｎｍ成膜した。成膜中の基材温度は１０℃であった。
【００２７】
得られた導電性積層体の表面抵抗値を表面抵抗測定装置（三菱化学製：ロレスタＨＰ）を用いて測定したところ、３７．５Ω／□であった。また、分光特性を測定したところ５５０ｎｍにおいて光線透過率が８７．０％であった。この導電性積層体を５ｗｔ％のＮａＯＨ溶液（４０℃）に５分間浸漬してから同様に表面抵抗値を測定したところ、３７．７Ω／□であり、また５５０ｎｍでの光線透過率も８７％であった。また外観上も白濁等の変化は観察されなかった。
また、１Ｎの塩酸（４０℃）を用いて導電層（ＩＴＯ）をエッチングしたところ５８秒で導電層（ＩＴＯ）がエッチングされて無くなったのが確認された。
【００２８】
＜実施例２＞
基材は実施例１と同じポリカーボネートフィルムを用いた。結晶性層は、錫含有量５ｗｔ％のＩＴＯターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、１０ｎｍ成膜した。成膜時の基材の温度は１０℃であった。これをハロゲンランプを用いて１５０℃で加熱し、結晶化させた。その後、実施例１と同様の方法で非結晶性層を成膜した。
得られた導電性積層体の表面抵抗値は４０．５Ω／□であった。アルカリ処理後の表面抵抗値は４０．５Ω／□であった。また５５０ｎｍにおける光線透過率は処理前も処理後も８７．０％であった。
また、上述の塩酸を用いてエッチングしたところ、５５秒で導電層（ＩＴＯ）がエッチングされて無くなったのが確認された。
【００２９】
＜比較例１＞
基材は実施例１と同じポリカーボネートフィルムを用いた。基材上に第一層目として、錫含有量５ｗｔ％のＩＴＯターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、１０ｎｍ成膜した。成膜中の基材温度は１０℃であった。この膜をＸ線回折装置を用いて測定したところ、２θが３０°付近に酸化インジウムの２２２ピークが観測され結晶性を有することが確認された。第二層目は、錫含有量１０ｗｔ％のＩＴＯターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、１４０ｎｍ成膜した。成膜中の基材温度は１０℃であった。
なお、導電層は２層とも非晶質であった。得られた導電性積層体の表面抵抗値は４８．２Ω／□であった。５５０ｎｍの光線透過率は８６．４％であった。アルカリ処理後の抵抗値は６０．５Ω／□で光線透過率は８４．２％であった。
【００３０】
＜比較例２＞
基材は実施例１と同じポリカーボネートフィルムを用いた。基材上に第一層目として、錫含有量２０ｗｔ％のＩＴＯターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、１０ｎｍ成膜した。成膜中の基材温度は１００℃であった。第二層目は、錫含有量１０ｗｔ％のＩＴＯターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、１４０ｎｍ成膜した。成膜中の基材温度は１０℃であった。
なお、導電層は２層とも非晶質であった。得られた導電性積層体の表面抵抗値は４５．９Ω／□で、５５０ｎｍの光線透過率は８６．２％であった。このフィルムをアルカリ処理すると、表面抵抗値は５３．２Ω／□になり光線透過率は、８５．６％になった。
【００３１】
＜比較例３＞
基材は実施例１と同様にポリカーボネートフィルムを用いた。この基材上に、錫の含有量５ｗｔ％のＩＴＯターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタにて膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ薄膜を成膜した。成膜時の基材の温度は１５０℃であった。得られた導電性積層体の表面抵抗値は４０．２Ω／□で、５５０ｎｍの光線透過率は８７．２％であった。このフィルムをアルカリ処理すると、表面抵抗値は４０．３Ω／□になり、光線透過率は８７．１％になった。これを１Ｎの塩酸（４０℃）でエッチングしたところ、１０分間浸漬でもＩＴＯ薄膜は無くならなかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の導電性積層体は、基材と導電層の密着性に優れ、アルカリ溶液に浸漬しても表面抵抗値が変化せず、また白濁等の外観上の変化がなく、エッチング特性に優れたものであり、フィルム液晶等にディスプレイ用途に好適に使用可能である。
【００３３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　基材
２　　　結晶性層
３　　　非結晶性層

Claims

少なくとも基材の一方の面上に導電層を設けた導電性積層体において、前記導電層が、結晶性層と非結晶性層が順次積層されてなることを特徴とする導電性積層体。
前記基材が可撓性を有しており、かつ透明であることを特徴とする請求項１に記載の導電性積層体。
前記結晶性層の膜厚が、１０ｎｍ以下である請求項１または２に記載の導電性積層体。
前記導電層である結晶性層と非結晶性層が、ともにインジウム酸化物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電性積層体。