特開 2024-143151 透明導電性フィルム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024143151

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】透明導電性フィルム

(51)【国際特許分類】

   H01B 5/14 20060101AFI20241003BHJP

   B32B 9/00 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H01B5/14 A

B32B9/00 A

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023055676

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000003964

【氏名又は名称】日東電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003812

【氏名又は名称】弁理士法人いくみ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田邉 凌祐

(72)【発明者】

【氏名】竹安 智宏

(72)【発明者】

【氏名】藤野 望

(72)【発明者】

【氏名】鴉田 泰介

【テーマコード（参考）】

4F100

5G307

【Ｆターム（参考）】

4F100AA17A

4F100AA28A

4F100AA33A

4F100AK42B

4F100AR00A

4F100AR00B

4F100AT00

4F100BA02

4F100EH662

4F100EH66A

4F100EJ652

4F100EJ932

4F100EJ942

4F100GB43

4F100GB48

4F100JA11A

4F100JA12A

4F100JG01A

4F100JN01B

5G307FA02

5G307FB01

5G307FC10

(57)【要約】

【課題】透明導電層の低抵抗性と屈曲性とを両立するのに適した透明導電性フィルムを提供する。
【解決手段】本発明の透明導電性フィルムＸは、透明基材１０と透明導電層２０とを厚さ方向Ｈに順に備える。透明導電層２０は、１００ｎｍ以上の厚さを有する。透明導電層２０は、非晶質層２１と結晶質層２２とを透明基材１０側からこの順で有する。非晶質層２１は、結晶質層２２より厚い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

透明基材と透明導電層とを厚さ方向に順に備える透明導電性フィルムであって、
前記透明導電層が１００ｎｍ以上の厚さを有し、
前記透明導電層が、非晶質層と結晶質層とを前記透明基材側からこの順で有し、前記非晶質層が前記結晶質層より厚い、透明導電性フィルム。

【請求項2】

前記結晶質層の厚さに対する前記非晶質層の厚さの比率が１.２以上である、請求項１に記載の透明導電性フィルム。

【請求項3】

前記結晶質層の厚さに対する前記非晶質層の厚さの比率が５以下である、請求項１に記載の透明導電性フィルム。

【請求項4】

前記透明導電層がインジウムスズ複合酸化物層である、請求項１から３のいずれか一つに記載の透明導電性フィルム。

【請求項5】

前記非晶質層の酸化スズ割合が前記結晶質層の酸化スズ割合より高い、請求項４に記載の透明導電性フィルム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、透明導電性フィルムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、樹脂製の透明基材と透明な導電層（透明導電層）とを厚さ方向に順に備える透明導電性フィルムが知られている。透明導電層は、例えば、ディスプレイパネル、タッチパネル、および太陽電池などの各種デバイスにおける透明電極を形成するための導体膜として用いられる。透明導電層は、例えば、スパッタリング法で透明基材上に導電性酸化物を成膜することにより、結晶質または非晶質の導電性酸化物層として形成される。このような透明導電性フィルムに関する技術については、例えば下記の特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１５７０２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

透明導電性フィルムの透明導電層には、低抵抗であることが要求される。特に透明電極用の透明導電性フィルムに対し、その要求は強い。低抵抗性の観点からは、透明導電層は、非晶質であるよりも結晶質である方がよい。一方、透明導電性フィルムの透明導電層には、屈曲時にクラックが生じにくいこと（屈曲性）も要求される。特に、繰り返し折り曲げられるデバイス（フォルダブルデバイス）用の透明導電性フィルムには、優れた屈曲性が求められる。屈曲性の観点からは、透明導電層は、結晶質であるよりも非晶質である方がよい。透明導電層の低抵抗性と屈曲性とは、このようなトレードオフの関係にある。

【0005】

本発明は、透明導電層の低抵抗性と屈曲性とを両立するのに適した透明導電性フィルムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明［１］は、透明基材と透明導電層とを厚さ方向に順に備える透明導電性フィルムであって、前記透明導電層が１００ｎｍ以上の厚さを有し、前記透明導電層が、非晶質層と結晶質層とを前記透明基材側からこの順で有し、前記非晶質層が前記結晶質層より厚い、透明導電性フィルムを含む。

【0007】

本発明［２］は、前記結晶質層の厚さに対する前記非晶質層の厚さの比率が１.２以上である、上記［１］に記載の透明導電性フィルムを含む。

【0008】

本発明［３］は、前記結晶質層の厚さに対する前記非晶質層の厚さの比率が５以下である、上記［１］または［２］に記載の透明導電性フィルムを含む。

【0009】

本発明［４］は、前記透明導電層がインジウムスズ複合酸化物層である、上記［１］から［３］のいずれか一つに記載の透明導電性フィルムを含む。

【0010】

本発明［５］は、前記非晶質層の酸化スズ割合が前記結晶質層の酸化スズ割合より高い、上記［４］に記載の透明導電性フィルムを含む。

【発明の効果】

【0011】

本発明の透明導電性フィルムにおいては、上記のように、透明導電層が１００ｎｍ以上の厚さを有し、透明導電層が、非晶質層と結晶質層とを透明基材側からこの順で有し、非晶質層が結晶質層より厚い。透明導電層が１００ｎｍ以上の厚さを有することは、透明導電層の低抵抗性を確保するのに適する。厚さ１００ｎｍ以上の透明導電層において、非晶質層が結晶質層より厚いことは、透明導電層の屈曲性を確保するのに適する。透明導電層が、非晶質層と結晶質層とを透明基材側からこの順で有することは、透明導電層の低抵抗性と屈曲性との両立を図るのに適する。このような透明導電性フィルムは、透明導電層の低抵抗性と屈曲性とを両立するのに適する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の透明導電性フィルムの一実施形態の断面模式図である。

【図2】図１に示す透明導電性フィルムの製造方法の一例を表す。図２Ａは用意工程を表し、図２Ｂは第１層形成工程を表し、図２Ｃは第２層形成工程を表し、図２Ｄは加熱工程を表す。

【図3】図１に示す透明導電性フィルムにおいて、透明導電層がパターニングされた場合を表す。

【図4】実施例および比較例の透明導電性フィルムの屈曲試験を表す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の一実施形態としての透明導電性フィルムＸは、透明基材１０と、透明導電層２０とを、厚さ方向Ｈに順に備える。透明導電性フィルムＸは、厚さ方向Ｈと直交する方向（面方向）に広がるシート形状を有する。透明導電性フィルムＸは、例えば、タッチセンサ装置、調光素子、光電変換素子、熱線制御部材、アンテナ部材、電磁波シールド部材、ヒーター部材、照明装置、および画像表示装置などに備えられる一要素である。

【0014】

透明基材１０は、透明導電性フィルムＸの強度を確保する要素である。透明基材１０は、第１面１１と、当該第１面１１とは反対側の第２面１２とを有する。

【0015】

透明基材１０は、例えば、可撓性を有する透明な樹脂フィルムである。当該樹脂フィルムの材料としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、およびポリスチレン樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレートが挙げられる。ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびシクロオレフィンポリマーが挙げられる。アクリル樹脂としては、例えばポリメタクリレートが挙げられる。樹脂フィルムの材料は、透明性および強度の観点から、好ましくはポリエステル樹脂であり、より好ましくはＰＥＴである。

【0016】

透明基材１０は、樹脂フィルムの片面または両面に硬化樹脂層（図示略）が形成された多層構造を有してもよい。硬化樹脂層としては、例えば、ハードコート層およびアンチブロッキング層が挙げられる。硬化樹脂層は、硬化性樹脂組成物の硬化物である。硬化性樹脂組成物は、硬化性樹脂を含有する。硬化性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリル樹脂（アクリルウレタン樹脂を除く）、ウレタン樹脂（アクリルウレタン樹脂を除く）、アミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、およびメラミン樹脂が挙げられる。これら硬化性樹脂は、単独で用いられてもよいし、二種類以上が併用されてもよい。また、硬化性樹脂としては、例えば、紫外線硬化型樹脂および熱硬化型樹脂が挙げられる。

【0017】

硬化性樹脂組成物は、粒子を含有してもよい。粒子としては、例えば、無機酸化物粒子および有機粒子が挙げられる。無機酸化物粒子の材料としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化カルシウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化カドミウム、および酸化アンチモンが挙げられる。有機粒子の材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリウレタン、アクリル・スチレン共重合体、ベンゾグアナミン、メラミン、およびポリカーボネートが挙げられる。

【0018】

硬化樹脂層の厚さは、透明導電性フィルムＸにおいて硬化樹脂層の機能を発現させる観点から、好ましくは０.１μｍ以上、より好ましくは０.５μｍ以上、更に好ましくは１μｍ以上である。硬化樹脂層の厚さは、透明導電性フィルムＸの透明性を確保する観点から、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、更に好ましくは３μｍ以下である。

【0019】

透明基材１０の第１面１１（透明導電層２０側の表面）は、表面改質処理されていてもよい。表面改質処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、プライマー処理、グロー処理、およびカップリング剤処理が挙げられる。

【0020】

透明基材１０の厚さは、透明導電性フィルムＸの強度を確保する観点から、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上、更に好ましくは５０μｍ以上、一層好ましくは８０μｍ以上、より一層好ましくは９０μｍ以上である。透明基材１０の厚さは、ロールトゥロール方式における透明基材１０の取り扱い性を確保する観点から、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下、更に好ましくは２００μｍ以下、一層好ましくは１５０μｍ以下である。

【0021】

透明基材１０の全光線透過率（ＪＩＳ Ｋ ７３７５－２００８）は、透明基材１０の透明性を確保する観点から、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、更に好ましくは８８％以上である。透明基材１０の全光線透過率は、例えば１００％以下である。

【0022】

透明導電層２０は、光透過性と導電性とを兼ね備える膜である。透明導電層２０は、本実施形態では、透明基材１０上に配置されている。具体的には、透明導電層２０は、透明基材１０の第１面１１に接する。また、透明導電層２０は、第１層としての非晶質層２１と、第２層としての結晶質層２２とを、透明基材１０側からこの順で有する。非晶質層２１は、本実施形態では、透明基材１０に接する。結晶質層２２は、非晶質層２１に対して透明基材１０とは反対側に配置されている。結晶質層２２は、本実施形態では、非晶質層２１に接する。結晶質層２２が、非晶質層２１に対して透明基材１０とは反対側に配置され且つ非晶質層２１に接することは、透明導電性フィルムＸの屈曲時の結晶質層２２の応力緩和の観点から、好ましい。屈曲時の結晶質層２２の応力緩和は、屈曲時に透明導電層２０にクラックが発生するのを抑制するのに役立つ。

【0023】

非晶質層２１は、本実施形態では、非晶質の導電性酸化物から形成されている。導電性酸化物としては、例えば、インジウム含有導電性酸化物およびアンチモン含有導電性酸化物が挙げられる。インジウム含有導電性酸化物としては、例えば、インジウムスズ複合酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）、インジウムガリウム複合酸化物（ＩＧＯ）、およびインジウムガリウム亜鉛複合酸化物（ＩＧＺＯ）が挙げられる。アンチモン含有導電性酸化物としては、例えば、アンチモンスズ複合酸化物（ＡＴＯ）が挙げられる。透明導電層２０の高い透明性と良好な電気伝導性とを実現する観点から、導電性酸化物は、好ましくはインジウム含有導電性酸化物であり、より好ましくはＩＴＯである。ＩＴＯは、ＩｎおよびＳｎ以外の金属または半金属を、ＩｎおよびＳｎのそれぞれの含有量より少ない量で含有してもよい。

【0024】

非晶質層２１中のＩＴＯにおける酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）および酸化スズ（ＳｎＯ_２）の合計量に対する酸化スズの量の割合（酸化スズ割合Ｒ１）は、非晶質層２１の非晶質性を確保する観点から、好ましくは１１質量％以上、より好ましくは１２質量％以上、更に好ましくは１２.５質量％以上であり、また、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１４質量％以下、更に好ましくは１３質量％以下である。非晶質層２１の非晶質性を確保する観点から、酸化スズ割合Ｒ１は、結晶質層２２の後述の酸化スズ割合Ｒ２より高いのが好ましい。

【0025】

ＩＴＯにおける酸化スズ割合は、例えば次のようにして同定できる。まず、Ｘ線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy）により、測定対象物としてのＩＴＯにおけるインジウム原子（Ｉｎ）とスズ原子（Ｓｎ）の存在比率を求める。ＩＴＯ中のＩｎおよびＳｎの各存在比率から、ＩＴＯ中のＩｎの原子数に対するＳｎの原子数の比率を求める。これにより、ＩＴＯにおける酸化スズ割合が得られる。また、ＩＴＯにおける酸化スズ割合は、スパッタ成膜時に用いるＩＴＯターゲットの酸化スズ（ＳｎＯ_２）含有割合からも特定できる。

【0026】

非晶質層２１などの膜が非晶質膜であることは、電界放射型透過電子顕微鏡（ＦＥ－ＴＥＭ）による当該膜（対象膜）の断面観察によって判断できる。ＦＥ―ＴＥＭによる対象膜の断面観察において、結晶粒が確認されずに非晶領域が確認された場合に、当該対象膜が非晶質膜であると判断できる。

【0027】

結晶質層２２は、本実施形態では、結晶質の導電性酸化物から形成されている。導電性酸化物としては、非晶質層２１について上記した導電性酸化物層が挙げられる。透明導電層２０の高い透明性と良好な電気伝導性とを実現する観点から、当該導電性酸化物は、好ましくはインジウム含有導電性酸化物であり、より好ましくはＩＴＯである。結晶質層２２の材料と、非晶質層２１の材料とは、異なる種類であってもよいが、同じ種類であるのが好ましい。非晶質層２１と結晶質層２２とを有する透明導電層２０は、好ましくはインジウム含有導電性酸化物層であり、より好ましくはインジウムスズ複合酸化物層である。

【0028】

結晶質層２２中のＩＴＯにおける酸化インジウムおよび酸化スズの合計量に対する酸化スズの量の割合（酸化スズ割合Ｒ２）は、結晶質層２２の結晶質性を確保する観点から、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは５質量％以上であり、また、好ましくは１１質量％未満、より好ましくは１０.５質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下である。

【0029】

結晶質層２２などの膜が結晶質膜であることは、電界放射型透過電子顕微鏡（ＦＥ－ＴＥＭ）による当該膜（対象膜）の断面観察によって判断できる。ＦＥ―ＴＥＭによる対象膜の断面観察において、非晶領域が確認されずに結晶粒が確認された場合に、当該対象膜が結晶質膜であると判断できる。

【0030】

透明導電層２０の厚さ（総厚）は、１００ｎｍ以上である。厚さ１００ｎｍ以上の透明導電層２０は、透明導電層２０の低抵抗化に適する。透明導電層２０の厚さは、透明導電層２０の低抵抗化の観点から、好ましくは１１０ｎｍ以上、より好ましくは１２０ｎｍ以上、一層好ましくは１２５ｎｍ以上である。透明導電層２０の厚さは、透明導電性フィルムＸの屈曲時に透明導電層２０にクラックが生じるのを抑制する観点（透明導電層２０の屈曲性の観点）から、好ましくは３００ｎｍ以下、より好ましくは２００ｎｍ以下、更に好ましくは１５０ｎｍ以下である。

【0031】

非晶質層２１は、結晶質層２２より厚い。このような構成は、透明導電層２０の屈曲性を確保するのに適する。結晶質層２２の厚さＴ２に対する非晶質層２１の厚さＴ１の比率（Ｔ１／Ｔ２）は、透明導電層２０の屈曲性の観点から、好ましくは１.２以上、より好ましくは１.５以上である。比率（Ｔ１／Ｔ２）は、透明導電層２０の低抵抗化の観点から、好ましくは５以下、より好ましくは４以下である。

【0032】

透明導電層２０の厚さ（総厚）に対する非晶質層２１の厚さＴ１の割合は、透明導電層２０の屈曲性の観点から、好ましくは５０％超、より好ましくは５５％以上、更に好ましくは６０％以上である。同割合は、透明導電層２０の低抵抗性の確保の観点から、好ましくは９０％以下、より好ましくは８５％以下、更に好ましくは８０％以下である。また、非晶質層２１の厚さＴ１は、透明導電層２０の屈曲性の観点から、好ましくは５０ｎｍ超、より好ましくは６０ｎｍ以上、更に好ましくは７０ｎｍ以上である。厚さＴ１は、透明導電層２０の低抵抗性の確保の観点から、好ましくは２００ｎｍ以下、より好ましくは１５０ｎｍ以下、更に好ましくは１００ｎｍ以下である。

【0033】

透明導電層２０の厚さ（総厚）に対する結晶質層２２の厚さＴ２の割合は、透明導電層２０の低抵抗性の確保の観点から、好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上、更に好ましくは２０％以上である。同割合は、透明導電層２０の屈曲性の観点から、好ましくは５０％未満、より好ましくは４５％以下、更に好ましくは４０％以下である。また、結晶質層２２の厚さＴ２は、透明導電層２０の低抵抗性の観点から、好ましくは１５ｎｍ以上、より好ましくは２５ｎｍ以上、更に好ましくは４０ｎｍ以上、一層好ましくは５０ｎｍ以上である。厚さＴ２は、透明導電層２０の屈曲性の観点から、好ましくは７０ｎｍ以下、より好ましくは６５ｎｍ以下、更に好ましくは６０ｎｍ以下である。

【0034】

透明導電層２０の全光線透過率（ＪＩＳ Ｋ ７３７５－２００８）は、透明導電層２０の透明性を確保する観点から、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、更に好ましくは８８％以上である。また、透明導電層２０の全光線透過率は、例えば１００％以下である。

【0035】

透明導電層２０の比抵抗は、透明導電層２０の低抵抗化の観点から、好ましくは３.５×１０^－４Ω・ｃｍ以下、より好ましくは３.２×１０^－４Ω・ｃｍ以下、更に好ましくは３.０×１０^－４Ω・ｃｍ以下、一層好ましくは２.８×１０^－４Ω・ｃｍ以下である。透明導電層２０の比抵抗は、例えば、０.５×１０^－４Ω・ｃｍ以上、１.０×１０^－４Ω・ｃｍ以上、２.０×１０^－４Ω・ｃｍ以上である。比抵抗の測定方法は、実施例に関して後述するとおりである。

【0036】

透明導電性フィルムＸの全光線透過率（ＪＩＳ Ｋ ７３７５－２００８）は、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、更に好ましくは８８％以上である。このような構成は、タッチセンサ装置、調光素子、光電変換素子、熱線制御部材、アンテナ部材、電磁波シールド部材、ヒーター部材、照明装置、および画像表示装置などに透明導電性フィルムＸが備えられる場合に当該透明導電性フィルムＸに求められる透明性を確保するのに適する。透明導電性フィルムＸの全光線透過率は、例えば１００％以下である。全光線透過率の測定方法は、実施例に関して後述するとおりである。

【0037】

透明導電性フィルムＸは、例えば以下のように製造される。

【0038】

まず、図２Ａに示すように、透明基材１０を用意する（用意工程）。

【0039】

次に、図２Ｂに示すように、透明基材１０上に第１層２１’を形成する（第１層形成工程）。第１層２１’は、非晶質の第１導電性酸化物層である。この第１導電性酸化物層は、後述の加熱工程（図２Ｄ）の後に非晶質性を維持する層である。本工程では、具体的には、スパッタリング法により、透明基材１０の第１面１１上に導電性酸化物を成膜して、非晶質の第１導電性酸化物層（第１層２１’）を形成する。

【0040】

スパッタリング法では、ロールトゥロール方式で成膜プロセスを実施できるスパッタ成膜装置を使用するのが好ましい。第１層形成工程において、ロールトゥロール方式のスパッタ成膜装置を使用する場合、ワークフィルムとしての長尺の透明基材１０を、装置が備える繰出しロールから巻取りロールまで走行させつつ、当該ワークフィルム上に材料を成膜して第１層２１’を形成する。ワークフィルムの走行速度は、例えば０.５～５ｍ/分である。また、当該スパッタリング法では、一つの成膜室を備えるスパッタ成膜装置を使用してもよいし、透明基材１０の走行経路に沿って順に配置された複数の成膜室を備えるスパッタ成膜装置を使用してもよい（後述の第２層形成工程でも同様である）。

【0041】

スパッタリング法では、具体的には、スパッタ成膜装置が備える成膜室内に真空条件下でスパッタリングガス（不活性ガス）を導入しつつ、成膜室内のカソード上に配置されたターゲットにマイナスの電圧を印加する。これにより、グロー放電を発生させてガス原子をイオン化し、当該ガスイオンを高速でターゲット表面に衝突させ、ターゲット表面からターゲット材料を弾き出し、弾き出たターゲット材料をワークフィルム（透明基材１０）上に堆積させる。ターゲットの材料としては、例えば、非晶質層２１に関して上述した導電性酸化物の焼結体が用いられる。スパッタリングガスとしては、例えば、アルゴン、クリプトン、キセノン、およびこれらの混合ガスが挙げられる。スパッタリング法は、好ましくは、反応性スパッタリング法である。反応性スパッタリング法では、例えば、スパッタリングガスに加えて反応性ガスとしての酸素が、成膜室内に導入される。

【0042】

第１層形成工程でのスパッタリング法による成膜（スパッタ成膜）に関する条件（第１スパッタ成膜条件）は、後述の加熱工程（図２Ｄ）の後に非晶質性を維持する第１導電性酸化物層を適切に形成する観点から、次のとおりである。

【0043】

スパッタ成膜前の成膜室内の到達真空度は、好ましくは０.９×１０^－４Ｐａ以下である。反応性スパッタリング法において成膜室に導入されるスパッタリングガスおよび酸素の合計導入量に対する、酸素の導入量の割合は、好ましくは１流量％以上、より好ましくは２流量％以上であり、また、好ましくは８流量％以下、より好ましくは５流量％以下である。成膜温度（第１層２１’が形成される透明基材１０の温度）は、好ましくは－５０℃以上、より好ましくは－２５℃以上であり、また、好ましくは２０℃以下、より好ましくは０.０℃以下である。第１層形成工程における到達真空度、酸素導入割合、成膜温度、および、成膜時の気圧の調整により、加熱工程（図２Ｄ）後に非晶質性を維持する第１導電性酸化物層を形成できる。

【0044】

第１層形成工程において、ターゲットに対する電圧印加のための電源としては、例えば、ＤＣ電源、ＡＣ電源、ＭＦ電源、およびＲＦ電源が挙げられる。電源としては、ＤＣ電源とＲＦ電源とを併用してもよい。スパッタ成膜中の放電電圧の絶対値は、例えば５０Ｖ以上であり、また、例えば５００Ｖ以下である。ターゲット上の水平磁場強度は、例えば１０ｍＴ以上であり、また、例えば１００ｍＴ以下である。

【0045】

次に、図２Ｃに示すように、第１層２１’上に第２層２２’を形成する（第２層形成工程）。第２層２２’は、非晶質の第２導電性酸化物層である。この第２導電性酸化物層は、後述の加熱工程（図２Ｄ）によって結晶化される層である。本工程では、具体的には、スパッタリング法により、第１層２１’上に導電性酸化物を成膜して、非晶質の第２導電性酸化物層（第２層２２’）を形成する。第１層２１’および第２層２２’により、非晶質の透明導電層２０’が形成される。

【0046】

スパッタリング法では、ロールトゥロール方式で成膜プロセスを実施できるスパッタ成膜装置を使用するのが好ましい。第２層形成工程において、ロールトゥロール方式のスパッタ成膜装置を使用する場合、ワークフィルムとしての、長尺の第１層２１’付き透明基材１０を、装置が備える繰出しロールから巻取りロールまで走行させつつ、当該ワークフィルム上に材料を成膜して第２層２２’を形成する。スパッタリング法の実施方法、および、スパッタリング法としては反応性スパッタリング法が好ましいことは、第１層形成工程に関して上述したのと同様である。

【0047】

第２層形成工程でのスパッタ成膜に関する条件（第２スパッタ成膜条件）は、後述の加熱工程（図２Ｄ）によって結晶化される第２導電性酸化物層を適切に形成する観点から、次のとおりである。

【0048】

スパッタ成膜前の成膜室内の到達真空度は、好ましくは５.０×１０^－４Ｐａ以下である。反応性スパッタリング法において成膜室に導入されるスパッタリングガスおよび酸素の合計導入量に対する、酸素の導入量の割合は、酸素の導入量の割合は、好ましくは１流量％以上、より好ましくは１.５流量％以上であり、また、好ましくは６流量％以下、より好ましくは３流量％以下である。成膜温度（第２層２２’が形成されるワークフィルムの温度）は、好ましくは－５０℃以上、より好ましくは－２５℃以上であり、また、好ましくは２０℃以下、より好ましくは０.０℃以下である。第２層形成工程における到達真空度、酸素導入割合、成膜温度、および、成膜時の気圧の調整により、加熱工程（図２Ｄ）によって結晶化される第２導電性酸化物層を形成できる。

【0049】

第２層形成工程において、ターゲットに電圧印加するための電源、スパッタ成膜中の放電電圧の絶対値、および、ターゲット上の水平磁場強度は、第１層形成工程に関して上記したのと同様である。

【0050】

本製造方法では、次に、図２Ｄに示すように、第２層２２’を加熱によって結晶化させて結晶質層２２を形成する（加熱工程）。加熱手段としては、例えば、赤外線ヒーターおよびオーブンが挙げられる。加熱オーブンとしては、例えば、熱媒加熱式オーブンおよび熱風加熱式オーブンが挙げられる。加熱時の環境は、真空環境および大気環境のいずれでもよい。好ましくは、酸素存在下での加熱が実施される。加熱温度は、高い結晶化速度を確保する観点からは、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上である。加熱温度は、透明基材１０への加熱の影響を抑制する観点から、好ましくは１８０℃以下、より好ましくは１６０℃以下である。加熱時間は、結晶質層２２の十分な結晶化の観点から、好ましくは５分以上、好ましくは１０分以上、更に好ましくは２０分以上である。加熱時間は、本工程におけるタクト時間の短縮の観点から、好ましくは２００分以下、より好ましくは１００分以下、更に好ましくは８０分以下である。

【0051】

本工程の加熱により、第１層２１’の非晶質性を維持しつつ第２層２２’を結晶化させて、透明導電層２０（非晶質層２１，結晶質層２２）を形成する。本工程において、第１層２１’の非晶質性を維持しつつ第２層２２’を結晶化させる手法としては、第２層２２’と比較して第１層２１’の酸化スズ割合ないしＳｎ濃度を高めること、および、第２スパッタ成膜時と比較して第１スパッタ成膜時の酸素導入量を増やすことが挙げられる（第１層２１’は、その酸化スズ割合ないしＳｎ濃度が高いほど、加熱時に結晶化しにくい）。

【0052】

以上のようにして、透明導電性フィルムＸが製造される。

【0053】

透明導電性フィルムＸにおける透明導電層２０は、図３に模式的に示すように、パターニングされてもよい。所定のエッチングマスクを介して透明導電層２０をエッチング処理することにより、透明導電層２０をパターニングできる。パターニングされた透明導電層２０は、例えば、配線パターンである。

【0054】

透明導電性フィルムＸにおいては、上述のように、透明導電層２０が１００ｎｍ以上の厚さを有し、透明導電層２０が、非晶質層２１と結晶質層２２とを透明基材側からこの順で有し、非晶質層２１が結晶質層２２より厚い。透明導電層２０が１００ｎｍ以上の厚さを有することは、透明導電層２０の低抵抗性を確保するのに適する。厚さ１００ｎｍ以上の透明導電層２０において、非晶質層２１が結晶質層２２より厚いことは、透明導電層２０の屈曲性を確保するのに適する。透明導電層２０が、非晶質層２１と結晶質層２２とを透明基材１０側からこの順で有することは、透明導電層２０の低抵抗性と屈曲性との両立を図るのに適する。

【0055】

したがって、透明導電性フィルムＸは、透明導電層２０の低抵抗性と屈曲性とを両立するのに適する。具体的には、後記の実施例および比較例をもって示すとおりである。

【実施例0056】

本発明について、以下に実施例を示して具体的に説明する。ただし、本発明は、実施例に限定されない。また、以下に記載されている配合量（含有量）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上述の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合量（含有量）、物性値、パラメータなどの上限（「以下」または「未満」として定義されている数値）または下限（「以上」または「超える」として定義されている数値）に代替できる。

【0057】

〔実施例１〕
まず、透明基材としての長尺のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（品名「ＧＣ１００－ＪＢＮ」，厚さ１００μｍ，三菱ケミカル社製）を用意した。

【0058】

次に、反応性スパッタリング法により、透明基材の片面（第１面）上に導電性酸化物を成膜して、厚さＴ１が１００ｎｍの非晶質の第１導電性酸化物層を第１層（図２Ｂでは第１層２１’）として形成した（第１層形成工程）。本工程では、ロールトゥロール方式の第１スパッタ成膜装置（ＤＣマグネトロンスパッタ成膜装置）を使用した。同装置は、ロールトゥロール方式でワークフィルムを走行させつつ成膜プロセスを実施できる成膜室を備える。本工程でのスパッタ成膜条件（第１のスパッタ成膜条件）は、次のとおりである。

【0059】

第１スパッタ成膜装置の成膜室内の到達真空度が０.９×１０^－４Ｐａに至るまで真空排気した後、成膜室内に、スパッタリングガスとしてのアルゴンと、反応性ガスとしての酸素とを導入し、成膜室内の気圧を０.２Ｐａとした。成膜室に導入されるアルゴンおよび酸素の合計導入量に対する酸素導入量の割合は、約３.２流量％とした。ターゲットとしては、酸化インジウムと酸化スズとの焼結体であって、酸化スズ割合が１２.５質量％の焼結体を用いた。ターゲットに対する電圧印加のための電源としては、ＤＣ電源を用いた。ターゲット上の水平磁場強度は３０ｍＴとした。成膜温度（第１層が形成される透明基材の温度）は－８℃とした。ワークフィルムとしてのＰＥＴフィルムの走行速度は２.７ｍ/分とした。

【0060】

次に、反応性スパッタリング法により、透明基材上の第１層の上に導電性酸化物を成膜して、厚さＴ２が２５ｎｍの非晶質の第２導電性酸化物層を第２層（図２Ｃでは第２層２２’）として形成した（第２層形成工程）。これにより、透明基材上に非晶質透明導電層（図２Ｃでは透明導電層２０’）を形成した。本工程では、ロールトゥロール方式の第２スパッタ成膜装置（ＤＣマグネトロンスパッタ成膜装置）を使用した。同装置は、ロールトゥロール方式でワークフィルムを走行させつつ成膜プロセスを実施できる成膜室を備える。本工程でのスパッタ成膜条件（第２のスパッタ成膜条件）は、次のとおりである。

【0061】

第２スパッタ成膜装置の成膜室内の到達真空度が５.０×１０^－４Ｐａに至るまで真空排気した後、成膜室内に、スパッタリングガスとしてのアルゴンと、反応性ガスとしての酸素とを導入し、成膜室内の気圧を０.２Ｐａとした。成膜室に導入されるアルゴンおよび酸素の合計導入量に対する酸素導入量の割合は、約１.５流量％とした。ターゲットとしては、酸化インジウムと酸化スズとの焼結体であって、酸化スズ割合が１０.０質量％の焼結体を用いた。ターゲットに対する電圧印加のための電源としては、ＤＣ電源を用いた。ターゲット上の水平磁場強度は９０ｍＴとした。成膜温度（第２層が形成されるワークフィルムの温度）は－５℃とした。ワークフィルムとしてのＰＥＴフィルムの走行速度は２.７ｍ/分とした。

【0062】

次に、透明基材上の透明導電層（第１層／第２層）を、熱風加熱式オーブンによって加熱した（加熱工程）。本工程において、加熱温度は１４０℃とし、加熱時間は１時間とした。本工程により、第１層の非晶質性を維持しつつ、第２層を結晶化させて、透明導電層（図２Ｄでは透明導電層２０）を形成した。この透明導電層は、加熱後の第１層としての非晶質層（図２Ｄでは非晶質層２１）と、加熱によって結晶化した、第２層由来の結晶質層（図２Ｄでは結晶質層２２）とを有する。

【0063】

以上のようにして、実施例１の透明導電性フィルムを作製した。実施例１の透明導電性フィルムの透明導電層は、非晶質のインジウムスズ複合酸化物層（厚さＴ１ １００ｎｍ，酸化スズ割合１２.５質量％）と、結晶質のインジウムスズ複合酸化物層（厚さＴ２ ２５ｎｍ，酸化スズ割合１０.０質量％）とを、透明基材側からこの順で有する。

【0064】

〔実施例２〕
次のこと以外は、実施例１の透明導電性フィルムと同様にして、実施例２の透明導電性フィルムを作製した。第１層形成工程において第１層を厚さ（Ｔ１）７５ｎｍで形成し、第２層形成工程において第２層を厚さ（Ｔ２）５０ｎｍで形成した。

【0065】

〔比較例１～４〕
次のこと以外は、実施例１の透明導電性フィルムと同様にして、比較例１～５の各透明導電性フィルムを作製した。第１層形成工程での第１層の厚さＴ１、および、第２層形成工程での第２層の厚さＴ２を、表１に示す厚さとした（比較例１では第２層を形成せず、比較例４では第１層を形成しなかった）。

【0066】

〔比較例５〕
次のこと以外は、比較例２の透明導電性フィルムと同様にして、比較例５の透明導電性フィルムを作製した。第２層形成工程と第１層形成工程とをこの順で実施した。第２層形成工程では、透明基材上に厚さ（Ｔ２）７５ｎｍの第２層を形成した。第１層形成工程では、第２層上に厚さ（Ｔ１）５０ｎｍの第１層を形成した。

【0067】

〈層の厚さ〉
実施例１,２および比較例１～５における各透明導電性フィルムの透明導電層の厚さ（総厚）を、電界放射型透過電子顕微鏡（ＦＥ－ＴＥＭ）での観察により測定した。具体的には、まず、ＦＩＢマイクロサンプリング法により、実施例１,２および比較例１～５における各透明導電層の断面観察用サンプルを作製した。ＦＩＢマイクロサンプリング法では、ＦＩＢ装置（品名「ＦＢ２２００」，Ｈｉｔａｃｈｉ製）を使用し、加速電圧を１０ｋＶとした。次に、断面観察用サンプルにおける透明導電層の断面をＦＥ－ＴＥＭによって観察し、当該観察画像において透明導電層の厚さを測定した。同観察では、ＦＥ－ＴＥＭ装置（品名「ＪＥＭ－２８００」，ＪＥＯＬ製）を使用し、加速電圧を２００ｋＶとした。

【0068】

実施例１,２および比較例２,３における非晶質層（第１層）の厚さＴ１は、当該第１層の上に第２層を形成する前の中間作製物から断面観察用サンプルを作製し、当該サンプルのＦＥ－ＴＥＭ観察により測定した。実施例１,２および比較例２,３における各透明導電層の結晶質層（第２層）の厚さＴ２は、透明導電層の総厚から第１層の厚さＴ１を差し引いて求めた。

【0069】

比較例５における結晶質層（第２層）の厚さＴ２は、当該第２層の上に第１層を形成する前の中間作製物から断面観察用サンプルを作製し、当該サンプルのＦＥ－ＴＥＭ観察により測定した。比較例５における透明導電層の非晶質層（第１層）の厚さＴ１は、透明導電層の総厚から第２層の厚さを差し引いて求めた。

【0070】

〈結晶性〉
実施例１,２および比較例１～５における各透明導電層の第１層および第２層について、次のようにして結晶性（非晶質，結晶質）を調べた。

【0071】

まず、上述の断面観察用サンプルについて、２００万倍の観察倍率でＦＥ－ＴＥＭ画像を撮影した（サンプル作製方法および観察方法は、層の厚さ測定に関して上述したのと同様である）。次に、撮影画像における第１層および第２層について、全体にわたって格子縞（結晶粒の存在に相当）が確認されない場合に非晶質であると評価し、全体にわたって格子縞が確認される場合に結晶質であると評価した。その結果、以下のことを確認した。実施例１,２および比較例２,３,５における第１層は非晶質であり、実施例１,２および比較例２,３,５における第２層は結晶質であった。比較例１における透明導電層（第１層）は非晶質であった。比較例４における透明導電層（第２層）は結晶質であった。これら確認結果を表１に示す。

【0072】

〈比抵抗〉
実施例１,２および比較例１～５の各透明導電性フィルムの透明導電層の比抵抗を測定した。具体的には、以下のとおりである。

【0073】

まず、透明導電性フィルムから、１００ｍｍ×５０ｍｍの測定用フィルムを切り出した。次に、ＪＩＳ Ｋ ７１９４（１９９４年）に準拠した四端子法により、測定用フィルムの透明導電層の表面抵抗を測定した。次に、透明導電層の表面抵抗に当該透明導電層の厚さを乗じて、比抵抗（Ω）を算出した。その値を表１に示す。

【0074】

〈屈曲性〉
実施例１,２および比較例１～５の各透明導電性フィルムの透明導電層について、以下のようにして、屈曲性（屈曲時のクラックの生じにくさ）を調べた。

【0075】

まず、当該透明導電性フィルムから複数のフィルム（長さ２０ｃｍ×幅１ｃｍ）を試験用の試料として切り出した。次に、図４に示すように、試験用の試料３１を、所定の直径のマンドレル棒３２にセットした。試料３１は、透明導電層が屈曲外側に位置するように、試料３１の長さ方向における中央部にて１８０°屈曲させた。試料３１の長さ方向における端部３１ａ,３１ｂは、クリップ器具３３に固定した。端部３１ａ,３１ｂ間の距離は、マンドレル棒３２の直径と実質的に同じとした。クリップ器具３３には、１ｋｇの錘３４を吊り下げた。試料３１は、図４に示す状態で１０秒間、静置させた（屈曲試験）。その後、試料３１をマンドレル棒３２から外し、試料３１からクリップ器具３３を外した。そして、フラットにさせた試料３１における透明導電層を光学顕微鏡で観察し、透明導電層におけるクラック（割れ）の有無を確認した（顕微鏡観察）。このような、屈曲試験とその後の顕微鏡観察とを、同一の透明導電性フィルムに由来する複数の試料のそれぞれに対して実施した。すなわち、透明導電性フィルムごとに、複数の屈曲試験を実施した。当該複数の屈曲試験においては、マンドレル棒３２を取り換えることにより、マンドレル棒３２の直径を３５ｍｍから０.５ｍｍずつ順次に小さくした。顕微鏡観察においてクラックが観察されなかったマンドレル棒３２の直径のうち最大の直径を、１８０°屈曲径として表１に示す。

【0076】

［評価］
比較例１の透明導電性フィルムの透明導電層は、比抵抗が３.５×１０^－４Ω・ｃｍを超えて大きい。比較例２～５の透明導電性フィルムの透明導電層は、１８０°屈曲径が２０ｍｍ以上であって大きい。比較例１～５の透明導電性フィルムでは、透明導電層の低抵抗性と屈曲性とが両立できていない。これに対し、実施例１,２の透明導電性フィルムの透明導電層は、比抵抗が３.５×１０^－４Ω・ｃｍ以下であって小さく、且つ、１８０°屈曲径が２０ｍｍ未満であって小さい。実施例１,２の透明導電性フィルムでは、透明導電層の低抵抗性と屈曲性とが両立されている。

【0077】

【表1】

【符号の説明】

【0078】

Ｘ 透明導電性フィルム
Ｈ 厚さ方向
１０ 透明基材
１１ 第１面
１２ 第２面
２０ 透明導電層
２１ 非晶質層
２２ 結晶質層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-10

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

透明基材と透明導電層とを厚さ方向に順に備える透明導電性フィルムであって、
前記透明基材が、透明な樹脂フィルムであり、
前記透明導電層が１００ｎｍ以上の厚さを有し、
前記透明導電層が、非晶質層と結晶質層とを前記透明基材側からこの順で有し、前記非晶質層が前記結晶質層より厚く、
前記結晶質層の厚さに対する前記非晶質層の厚さの比率が１.５以上である、透明導電性フィルム。

【請求項2】

前記結晶質層の厚さに対する前記非晶質層の厚さの比率が５以下である、請求項１に記載の透明導電性フィルム。

【請求項3】

前記透明導電層がインジウムスズ複合酸化物層である、請求項１に記載の透明導電性フィルム。

【請求項4】

透明基材と透明導電層とを厚さ方向に順に備える透明導電性フィルムであって、
前記透明導電層がインジウムスズ複合酸化物層であり、
前記透明導電層が１００ｎｍ以上の厚さを有し、
前記透明導電層が、非晶質層と結晶質層とを前記透明基材側からこの順で有し、前記非晶質層が前記結晶質層より厚い、透明導電性フィルム。

【請求項5】

前記結晶質層の厚さに対する前記非晶質層の厚さの比率が１.２以上である、請求項４に記載の透明導電性フィルム。

【請求項6】

前記結晶質層の厚さに対する前記非晶質層の厚さの比率が５以下である、請求項４に記載の透明導電性フィルム。

【請求項7】

前記非晶質層の酸化スズ割合が前記結晶質層の酸化スズ割合より高い、請求項３～６のいずれか一項に記載の透明導電性フィルム。