透明導(dǎo)電性膜的制作方法
【專利摘要】提供結(jié)晶性優(yōu)良，比電阻小的透明導(dǎo)電性膜。本發(fā)明的透明導(dǎo)電性膜（1），包含：膜基材（2）、和在該膜基材上形成的銦錫氧化物的多晶層（3）。多晶層（3），在厚度方向具有氧化錫的濃度梯度，多晶層（3）的厚度方向的氧化錫濃度的最大值為6重量%～12重量%。此外，多晶層（3）的總厚度為10nm～35nm，構(gòu)成多晶層（3）的晶粒的最大尺寸的平均值為380nm～730nm。
【專利說明】I公報:型化，要求適用于大型的靜電電容式觸摸
阻小的透明導(dǎo)電性膜。
性膜，具有膜基材、和在該膜基材上形成的，在厚度方向具有氧化錫的濃度梯度，所述重量％?12重量％，所述多晶層的厚度為卜的平均值為380鹽?730鹽。
泛度的最大值為6重量％?11重量％?；a濃度的最小值為1重量％?4重量％。三厚度方向在所述多晶層的中央部大、在其`【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是概略地表示本發(fā)明的實施方式的透明導(dǎo)電性膜的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0019]圖2是表示多晶層的氧化錫的濃度梯度的一個例子的曲線圖。
[0020]圖3是表示多晶層的氧化錫的濃度梯度的其它的一個例子的曲線圖。
[0021]圖4是圖1的多晶層表面的透射式電子顯微鏡照片。
[0022]圖5是表示圖4的透射式電子顯微鏡照片的二值化圖像的圖。
[0023]圖6是表示多晶層表面的晶粒的面積分布的曲線圖。
[0024]圖7是表示多晶層表面的晶粒的最大直徑分布的曲線圖。
[0025]圖8是表示多晶層表面的晶粒的當量圓直徑分布的曲線圖。
[0026]【符號說明】
[0027]1透明導(dǎo)電性膜
[0028]2膜基材
[0029]3多晶層
【具體實施方式】
[0030]以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0031]圖1是概略地表示本實施方式的透明導(dǎo)電性膜的結(jié)構(gòu)的剖視圖。應(yīng)予說明，圖1的各個結(jié)構(gòu)的厚度是表示它的一個例子，本發(fā)明的膜傳感器的各個構(gòu)成的厚度，不限于圖1的情況。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明的透明導(dǎo)電性膜I，具有膜基材2、和在該膜基材上形成的銦錫氧化物的多晶層3。多晶層3，在厚度方向具有氧化錫的濃度梯度，多晶層3的厚度方向的氧化錫濃度的最大值為6重量％~12重量％。此外，多晶層3的總厚度為IOnm~35nm，構(gòu)成多晶層3的晶粒的最大直徑的平均值為380nm~730nm。
[0033]在如上所述構(gòu)成的透明導(dǎo)電性膜I中，因為由具有在平面方向擴展的平板狀晶癖的晶粒形成多晶層3，結(jié)晶的連續(xù)性良好，所以比電阻小。此外，即使在多晶中包含較多氧化錫(6重量％~12重量％)，通過在厚度方向具有氧化錫的濃度梯度，結(jié)晶性也很好。
[0034]透明導(dǎo)電性膜I的比電阻，是2.0 X 10_4 Ω.cm~3.0 X 10_4 Ω.cm，優(yōu)選為
2.2 X 10-4 Ω.cm ~2.8 X 10-4 Ω.cm。
[0035]然后，以下說明透明導(dǎo)電性膜I的各個結(jié)構(gòu)要素的詳情。
[0036]( I)膜基材
[0037]本發(fā)明中使用的膜基材，優(yōu)選透明性或者耐熱性優(yōu)良的材料。形成所述膜基材的材料是例如，聚對苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate)、聚環(huán)烯烴(polycycloolefin)、或者聚碳酸酯(polycarbonate)。所述膜基材,也可以在其表面包含易粘接層或者硬涂層。所述膜基材的厚度是例如20 μ m~200 μ m。
[0038](2)銦錫氧化物的多晶層
[0039]本發(fā)明使用的銦錫氧化物(indium tin oxide)是向氧化銦(In2O3)摻入氧化錫(SnO2)而得的化合物。向氧化銦添加氧化錫時，4價的錫被置換到3價的銦的晶格的一部分，此時生成剩余電子，所以產(chǎn)生導(dǎo)電性。
[0040]本發(fā)明中，銦錫氧化物的多晶層，在厚度方向具有氧化錫的濃度梯度。在具有所述濃度梯度的第一結(jié)構(gòu)中，氧化錫濃度在厚度方向(深度方向)在多晶層的中央部大，在其兩端部(膜基材側(cè)和外表面?zhèn)?小(圖2)。此外，在具有所述濃度梯度的第二結(jié)構(gòu)中，靠近膜基材側(cè)(與膜基材相接的一側(cè))的氧化錫濃度，比遠離膜基材側(cè)(外表面?zhèn)?的氧化錫濃度大(圖3)。換言之，所述多晶層的氧化錫濃度，從該多晶層的與膜基材相接的一面開始，向另一面減少。
[0041]在如此的結(jié)構(gòu)中，即使在多晶層中包含較多氧化錫，也因為結(jié)晶性良好，晶粒長大，所以比電阻變小。進而，在所述第一結(jié)構(gòu)中，具有在150°C以60分鐘程度的短時間結(jié)晶化的效果，此外，在所述第二結(jié)構(gòu)中，具有比電阻進一步減小的效果。
[0042]所述多晶層的厚度方向的氧化錫濃度的最大值是6重量％?12重量％，優(yōu)選6重量％?11重量％。所述多晶層的厚度方向的氧化錫的最小值，優(yōu)選I重量％?4重量％，進一步優(yōu)選1.5重量％?3.5重量％。在如此的結(jié)構(gòu)中，因為氧化錫濃度小的區(qū)域促進氧化錫濃度大的區(qū)域的結(jié)晶化，所以結(jié)晶性良好。應(yīng)予說明，厚度方向的氧化錫濃度，能夠通過X射線光電子分光法(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis;ESCA)的深度分析求得。
[0043]所述銦錫氧化物，例如，通過給予熱能而結(jié)晶化，形成多晶層。所述多晶層的厚度，是 IOnm ?35nm,優(yōu)選 15nm ?30nm。
[0044]構(gòu)成所述多晶層的晶粒(grain)的最大直徑的平均值(簡單地，也稱為結(jié)晶粒徑)，如上所述為380nm?730nm,優(yōu)選430nm?660nm。所述晶粒的最大直徑,如圖4所示，能夠通過由透射式電子顯微鏡(TEM)觀察多晶層的表面而求得。
[0045]所述多晶層的結(jié)晶度，優(yōu)選95%以上，進一步優(yōu)選98%以上。如此結(jié)晶度的多晶層，比電阻的穩(wěn)定性和耐藥品性優(yōu)良。應(yīng)予說明，所述結(jié)晶度，能夠使用由透射式電子顯微鏡(TEM)拍攝的多晶層的照片的二值化圖像(圖5)從結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)的面積比算出。
[0046]本發(fā)明的所述第一結(jié)構(gòu)的多晶層的晶粒，是例如圖6?圖8所示的分布。圖6是表示多晶層表面的晶粒的面積分布的曲線圖，圖7是表示多晶層表面的晶粒的最大直徑分布的曲線圖，圖8是表示多晶層表面的晶粒的當量圓直徑分布的曲線圖。此例中，晶粒面積的平均值為104527.6nm2 (最大值:413204.4nm2)，晶粒最大直徑的平均值是479.1nm (最大值:980.9nm),晶粒的當量圓直徑的平均值是337.4nm (最大值:725.3nm)。據(jù)此，可知本發(fā)明的多晶層表面的銦錫氧化物良好地結(jié)晶化。
[0047]然后，說明如上所述構(gòu)成的透明導(dǎo)電性膜的制造方法。應(yīng)予說明，以下說明的制造方法為示例，本發(fā)明的透明導(dǎo)電性膜的制造方法不限于此。
[0048]列舉如下方法，首先，在濺射裝置內(nèi)的指定位置設(shè)置膜基材，通過磁控濺射法(magnetron sputtering technique),在派射的放電空間一邊施加高的水平方向磁場，一邊在所述膜基材上使銦錫氧化物的非晶質(zhì)層成膜，然后，在大氣中對形成了銦錫氧化物的非晶質(zhì)的膜基材進行加熱處理，將所述非晶質(zhì)層轉(zhuǎn)化為結(jié)晶質(zhì)。
[0049]銦錫氧化物的厚度方向的氧化錫的濃度梯度，能夠通過將氧化錫濃度不同的多個銦錫氧化物的靶(target)材配置于濺射裝置而得到。
[0050]所述銦錫氧化物的多晶的結(jié)晶粒徑，能夠通過以下的調(diào)整變大。即，在使銦錫氧化物的非晶質(zhì)層成膜的時候，調(diào)整濺射條件以使對膜基材以及非晶質(zhì)層的損傷變少。對膜基材以及非晶質(zhì)層的損傷少時，作為結(jié)晶成長的起點的晶核的量變少。如果結(jié)晶成長的起點變得稀疏，那么在通過加熱處理結(jié)晶化時，能夠長大至相鄰的結(jié)晶相互沖突。此外，在成膜了的銦錫氧化物層的厚度薄(IOnm~35nm)的情況下，因為由具有在平面方向擴展的平面狀晶癖的晶粒形成多晶層，所以，晶粒變大，并且結(jié)晶的連續(xù)性良好。
[0051]在所述磁控濺射法中，通過增大靶材上的水平方向磁場，能夠減低濺射時的放電引起的對銦錫氧化物層的損傷。所述水平方向磁場，優(yōu)選的是SOmT (毫特斯拉)以上，進一步優(yōu)選的是IOOmT~200mT。
[0052]因為本發(fā)明的透明導(dǎo)電性膜的結(jié)晶性優(yōu)良，所以，所述加熱處理的條件可以為低溫、短時間，加熱溫度優(yōu)選140°C~170°C，加熱時間優(yōu)選30分~60分。
[0053]如上所述，根據(jù)本實施方式，因為多晶層3，由具有在平面方向擴展的平板狀晶癖的晶粒形成，結(jié)晶的連續(xù)性良好，所以，透明導(dǎo)電性膜I的比電阻變小。此外，因為即使在多晶中包含較多氧化錫，也通過在多晶層3的厚度方向存在氧化錫的濃度梯度，氧化錫濃度小的區(qū)域促進氧化錫濃度大的區(qū)域的結(jié)晶化，所以結(jié)晶性良好。因此，能夠提供結(jié)晶性優(yōu)良，比電阻非常小的透明導(dǎo)電性膜。
[0054]雖然，以上對于本實施方式的透明導(dǎo)電性膜進行了描述，但是本發(fā)明不限定于記述的實施方式，基于本發(fā)明的技術(shù)思想能夠進行各種變形以及變更。
[0055]以下，說明本發(fā)明的實施例。
[0056]【實施例】
[0057](實施例1)
[0058]在厚度50 μ m的聚對苯二甲酸乙二酯膜的表面，形成由甲基化三聚氰胺樹脂(DIC公司制，商品名“Super BeckamineO制成的厚度30nm的易粘接層,準備膜基材。
[0059]然后，在濺射裝置內(nèi)，將銦錫氧化物的氧化錫濃度為3重量％、10重量％、3重量％的3種靶材按照此順序配置，在所述膜基材的易粘接層的表面，通過水平方向磁場為120mT的磁控濺射法，形成總厚度25nm的銦錫氧化物的非晶質(zhì)層。
[0060]接著，將形成了銦錫氧化物的非晶質(zhì)層的膜基材，從濺射裝置取出，在150°C的加熱爐內(nèi)進行60分鐘加熱處理。其結(jié)果是，形成于膜基材的銦錫非晶質(zhì)層，完全轉(zhuǎn)化為多晶層。
[0061](實施例2)
[0062]除了將配置于濺射裝置內(nèi)的靶材，變更為銦錫氧化物的氧化錫濃度為10重量％和3重量％這樣2種，以與實施例1相同的方法制作透明導(dǎo)電性膜。
[0063](比較例I)
[0064]除了將實施例1的磁控濺射法中水平方向磁場設(shè)為30mT，以與實施例1相同的方法制作透明導(dǎo)電性膜。在表1表示如此得到的比較例的透明導(dǎo)電性膜的特性。
[0065](比較例2)
[0066]除了將實施例2的磁控濺射法中水平方向磁場設(shè)為30mT，以與實施例2相同的方法制作透明導(dǎo)電性膜。在表1表示如此得到的比較例的透明導(dǎo)電性膜的特性。
[0067]然后，以下述的方法測定、評價上述那樣制作的實施例1~2以及比較例I~2的透明導(dǎo)電性膜。
[0068](1)水平方向磁場
[0069]使用特斯拉計(肯奈特(KANETEC)制TM-701)，按照JIS C2501測定靶材的水平方向磁場。
[0070](2)多晶層的厚度
[0071]多晶層的厚度，由透射式電子顯微鏡(日立制作所制H-7650)進行剖視觀察而測定。膜基材的厚度，使用膜厚計(尾崎制作所制“Peacock (注冊商標)”數(shù)字千分表(digitaldial gauge) DG-205)測定。
[0072](3)比電阻
[0073]按照JIS K7194，使用4端子法測定表面電阻值，對其乘以膜厚(換算為cm)得到的值作為比電阻。
[0074](4)晶粒的最大直徑的平均值
[0075]由超薄片切片機(super microtome)切削結(jié)晶質(zhì)層,按能夠觀察到足夠數(shù)量的晶粒那樣地設(shè)定直接倍率(實施例中3000倍，比較例中6000倍)，使用透射式電子顯微鏡(日立制作所制H-7650)進行照片拍攝。對此照片進行圖像解析處理，將各個晶界的形狀中最長直徑作為最大直徑(nm)算出，求其平均值。
[0076](5)利用X射線光電子分光法的深度分析
[0077]準備5mm見方的試樣片，使用X射線光電子分光法(ULVAC-PHI制Quantum2000)測定寬掃描(wide scan),進行定性分析。之后,對于檢測出的元素以及N,通過Ar離子派射進行深度方向分析，算出氧化錫的含量。
[0078]在表1中給出通過所述(I)~(5)的方法測定、評價實施例1~2以及比較例I~2的透明導(dǎo)電性膜的結(jié)果。此外，對于實施例1、2的透明導(dǎo)電性膜由X射線光電子分光法進行深度分析的結(jié)果，分別如圖2、圖3所示。
[0079]【表1】
[0080]
【權(quán)利要求】
1.一種透明導(dǎo)電性膜，具有膜基材、和在該膜基材上形成的銦錫氧化物的多晶層，其特征在于， 所述多晶層，在厚度方向具有氧化錫的濃度梯度， 所述多晶層的厚度方向的氧化錫濃度的最大值為6重量％?12重量％， 所述多晶層的厚度為IOnm?35nm, 構(gòu)成所述多晶層的晶粒的最大尺寸的平均值為380nm?730nm。
2.如權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電性膜，其特征在于，所述多晶層的厚度方向的氧化錫濃度的最大值為6重量％?11重量％。
3.如權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電性膜，其特征在于，所述多晶層的厚度方向的氧化錫濃度的最小值為I重量％?4重量％。
4.如權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電性膜，其特征在于，所述多晶層的氧化錫濃度，在厚度方向在所述多晶層的中央部大，在其兩端部小。
5.如權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電性膜，其特征在于，在所述多晶層，靠近所述膜基材側(cè)的氧化錫濃度，比遠離所述膜基材側(cè)的氧化錫濃度大。
6.如權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電性膜，其特征在于，所述透明導(dǎo)電性膜的比電阻是2.0 X 10 4 Ω.cm ?3.0 X 10 4 Ω.cm。
【文檔編號】G06F3/044GK103839607SQ201310597960
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月22日
【發(fā)明者】竹安智宏, 山本祐輔, 金谷實, 佐佐和明 申請人:日東電工株式會社