(57)【要約】透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供する。本実施形態に係る透明導電性フィルム１は、フィルム基材２と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層３とを備えている。この多結晶層３は、厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下である。
2013183564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム基材と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層とを有する透明導電性フィルムであって、
前記多結晶層は、厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下であることを特徴とする透明導電性フィルム。
【請求項２】
前記多結晶層のホール移動度が、２１ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
【請求項３】
前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、６重量％を超え１５重量％以下であることを特徴とする、請求項１又は２記載の透明導電性フィルム。
【請求項４】
前記フィルム基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン又はポリカーボネートからなることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項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、指やスタイラスペン等の接触によって情報を入力することが可能な入力表示装置等に適用される透明導電性フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィルム基材上にインジウムスズ酸化物の多結晶層が形成された透明導電性フィルムが知られている（特許文献１）。このような透明導電性フィルムは、比抵抗（体積抵抗率ともいう）が低く、優れた電気伝導性を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−２８６０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、広く利用されているスマートフォン（smart phone）やスレートＰＣ（slate PC）等には、より優れた特性を有する透明導電性フィルムが要求されている。特に、これらの用途において、従来の透明導電性フィルムは、依然として、比抵抗が大きいという課題がある。【０００５】
本発明の目的は、透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る透明導電性フィルムは、フィルム基材と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層とを有する透明導電性フィルムであって、前記多結晶層は、厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下であることを特徴とする。【０００７】
また、前記多結晶層のホール移動度が、２１ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃである。【０００８】
また、前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、６重量％を超え１５重量％である。【０００９】
さらに、前記フィルム基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン又はポリカーボネートからなるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、多結晶層の厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、該多結晶層の結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下である。すなわち、不純物の混在によって生じうる結晶粒径の減少が抑制されることで、ホール移動度の低下を十分に抑制することができ、加えて、良好な透過率を実現することが可能となる。したがって、透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る透明導電性フィルムの構成を示す断面図である。
【図２】多結晶層の結晶粒界を示す電子顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る透明導電性フィルム１は、フィルム基材２と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層３とを備えている。この多結晶層３は、厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下である。
【００１４】
このような透明導電性フィルムは、結晶粒径が大きいために、上記電子が多結晶層中を移動できる電子の量が多くなるため、比抵抗が格段に小さくなる。さらに、多結晶層の厚みが薄いため、透過率が高い。
【００１５】
フィルム基材２は、透明性と耐熱性の双方に優れるものが好ましく用いられる。上記フィルム基材の厚みは、品質に優れる透明導電性フィルムを製造する上で、好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。
【００１６】
上記フィルム基材を形成する材料としては、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン又はポリカーボネートである。上記フィルム基材は、その表面に、インジウムスズ酸化物の多結晶層とフィルム基材との密着性を高めるための易接着層（anchor coating layer）、フィルム基材の反射率を調整するための屈折率調整層（index−matching layer）、又はフィルム基材の耐擦傷性を高めるためのハードコート層（hard coating layer）を有していてもよい。
【００１７】
多結晶層３は、代表的には、フィルム基材の表面にインジウムスズ酸化物の非晶質層をスパッタ法により形成し、該非晶質層を加熱処理することにより得ることができる。
【００１８】
上記スパッタ法は、低圧気体中で発生させたプラズマ中の陽イオンを、負電極であるターゲット材に衝突させることにより、上記ターゲット材表面から飛散した物質を基板に付着させる方法である。
【００１９】
この多結晶層３の結晶粒径の平均値は、１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、好ましくは１９０ｎｍ〜２５０ｎｍである。上記多結晶層は、このようなサイズの結晶粒（grain）を有することによって、該多結晶層中の電子が移動しやすくなり、比抵抗が小さくなる。この場合の多結晶層のホール移動度は、２１ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであり、好ましくは２４ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜２８ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃである。
【００２０】
上記サイズの結晶粒は、インジウムスズ酸化物の非晶質層中に取り込まれる不純物が極力少なくなるように該非晶質層を成膜し、その後、該非晶質層を加熱処理することにより得ることができる。なお、上記非晶質層に取り込まれる不純物の量を減らす方法としては、具体的には、例えば、インジウムスズ酸化物の非晶質層を成膜するスパッタ装置の真空度を、５×１０−５Ｐａ以下となるように減圧して、フィルム基材中の揮発成分（水分や有機ガス）を除去する方法が挙げられる。
【００２１】
上記多結晶層のキャリア密度は、６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下であり、好ましくは６．５×１０２０個／ｃｍ３〜８×１０２０個／ｃｍ３である。このような多結晶層は、該多結晶層中を移動できる電子の量が多くなるため、比抵抗が小さくなる。
【００２２】
このようなキャリア密度を示す多結晶層は、インジウムスズ酸化物の非晶質層におけるスズ原子の量を、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、６重量％を超え１５重量％以下となるように、好ましくは７重量％〜１２重量％となるように調整し、かつ該非晶質層を、結晶粒が大きく成長するように加熱処理することにより得ることができる。
【００２３】
上記サイズの結晶粒径およびキャリア密度の条件を満たす多結晶層の比抵抗は、４．０×１０−４Ω・ｃｍ未満であり、好ましくは３．０×１０−４Ω・ｃｍ〜３．８×１０−４Ω・ｃｍである。
【００２４】
本実施形態によれば、多結晶層の厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、該多結晶層の結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下である。すなわち、不純物の混入によって生じうる結晶粒径の減少が抑制されることで、ホール移動度の低下を十分に抑制することができ、加えて、良好な透過率を実現することが可能となる。したがって、透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供することができる。
【実施例】
【００２５】
次に、本発明の実施例を説明する。【００２６】
先ず、厚み２３μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなるフィルム基材をスパッタ装置に入れ、該スパッタ装置の真空度が５×１０−５Ｐａとなるように減圧して、該スパッタ装置内並びにフィルム基材中の水分及び有機ガスを除去した。その後、上記スパッタ装置内に、アルゴンガス９８体積％と酸素ガス２体積％の混合ガスを導入して、フィルム基材の一方の側に、非晶質層におけるスズ原子の量がインジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して１０重量％となるように、厚み２５ｎｍのインジウムスズ酸化物の非晶質層を形成した。【００２７】
そして、インジウムスズ酸化物の非晶質層が形成されたフィルム基材をスパッタ装置から取り出し、１４０℃の加熱オーブンで９０分間、該非晶質層を加熱処理することにより結晶化させて、結晶粒径の平均値が２０７ｎｍの多結晶層を得た。【００２８】
次に、上記実施例１の透明導電性フィルムを、以下の方法にて測定・評価した。【００２９】
（１）結晶粒径の平均値
多結晶層の表面を、透過型電子顕微鏡（日立製作所製  製品名「Ｈ−７６５０」）により、直接倍率１００，０００倍で観察し、加速電圧１０ｋＶにて写真撮影を行った。この写真に画像解析処理を施し、結晶粒界の識別を行った。この画像解析処理後の画像を図２に示す。そして、本識別の結果に基づき、各結晶粒の形状において最も長い径を粒径（ｎｍ）として、その平均値を求めた。【００３０】
（２）キャリア密度およびホール移動度
多結晶層のキャリア密度およびホール密度を、ホール効果測定システム（ＢＩＯ−ＲＡＤ社製  製品名「ＨＬ５５００ＰＣ」）を用いて測定した。【００３１】
（３）比抵抗
多結晶層の比抵抗を、４端子法で求めた表面抵抗値に、該多結晶層の厚みを乗じて求めた。【００３２】
（４）加熱処理後の結晶性
透過型電子顕微鏡（日立製作所製  製品名「Ｈ−７６５０」）にて、結晶粒の有無を観察した。【００３３】
上記（１）〜（４）の測定・評価結果を表１に示す。なお、表１の参考例として、特開平０９−２８６０７０号公報にて開示された実施例４における透明導電性フィルムの特性を記載した。
【表１】
2013183564.tif 000003
表１より、実施例の透明導電性フィルムでは、粒径の大きい結晶粒が形成されるため、ホール移動度の値が非晶質である参考例と同等であり、且つキャリア密度の値が大幅に増大し、その結果比抵抗が小さくなることが分かった。したがって、本実施例によれば、透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを作製できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係る透明導電性フィルムは、特に制限はないが、好ましくは、スマートフォンやスレートＰＣに使用される。
【符号の説明】
【００３５】
１  透明導電性フィルム
２  フィルム基材
３  多結晶層
【図１】
2013183564.tif 000004
【図２】
2013183564.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月24日(2014.3.24)
【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】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム基材と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層とを有する透明導電性フィルムであって、
前記多結晶層は、厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下であり、
前記多結晶層のホール移動度が、２１ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであり、
前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、６重量％を超え１５重量％以下であることを特徴とする透明導電性フィルム。
【請求項２】
前記フィルム基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン又はポリカーボネートからなることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
【請求項３】
前記多結晶層は、スパッタ法により形成されたインジウムスズ酸化物の非結晶層を加熱処理することにより得られることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
【請求項４】
前記多結晶層の結晶粒径の平均値が、１９０ｎｍ〜２５０ｎｍであることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
【請求項５】
前記多結晶層のキャリア密度が、６．５×１０２０個／ｃｍ３〜８×１０２０個／ｃｍ３であることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
【請求項６】
前記多結晶層のホール移動度が、２４ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜２８ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る透明導電性フィルムは、フィルム基材と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層とを有する透明導電性フィルムであって、前記多結晶層は、厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下であり、前記多結晶層のホール移動度が、２１ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであり、前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、６重量％を超え１５重量％以下であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
さらに、前記フィルム基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン又はポリカーボネートからなるのが好ましい。
また、前記多結晶層は、スパッタ法により形成されたインジウムスズ酸化物の非結晶層を加熱処理することにより得られる。
前記多結晶層の結晶粒径の平均値は、１９０ｎｍ〜２５０ｎｍであるのが好ましい。
また、前記多結晶層のキャリア密度は、６．５×１０２０個／ｃｍ３〜８×１０２０個／ｃｍ３であるのが好ましい。
また、前記多結晶層のホール移動度は、２４ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜２８ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであるのが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明によれば、多結晶層の厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、該多結晶層の結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下であり、前記多結晶層のホール移動度が、２１ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであり、前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、６重量％を超え１５重量％以下である。すなわち、不純物の混在によって生じうる結晶粒径の減少が抑制されることで、ホール移動度の低下を十分に抑制することができ、加えて、良好な透過率を実現することが可能となる。したがって、透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月25日(2014.7.25)
【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】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム基材と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層とを有する透明導電性フィルムであって、
前記多結晶層は、厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下であり、
前記多結晶層のホール移動度が、２１ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであり、
前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、７重量％以上１５重量％以下であることを特徴とする透明導電性フィルム。
【請求項２】
前記フィルム基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン又はポリカーボネートからなることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
【請求項３】
前記多結晶層は、スパッタ法により形成されたインジウムスズ酸化物の非結晶層を加熱処理することにより得られることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
【請求項４】
前記多結晶層の結晶粒径の平均値が、１９０ｎｍ〜２５０ｎｍであることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
【請求項５】
前記多結晶層のキャリア密度が、６．５×１０２０個／ｃｍ３〜８×１０２０個／ｃｍ３であることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
【請求項６】
前記多結晶層のホール移動度が、２４ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜２８ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る透明導電性フィルムは、フィルム基材と、該フィルム基材上に形成されたインジウムスズ酸化物の多結晶層とを有する透明導電性フィルムであって、前記多結晶層は、厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下であり、前記多結晶層のホール移動度が、２１ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであり、前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、７重量％以上１５重量％以下であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明によれば、多結晶層の厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、該多結晶層の結晶粒径の平均値が１８０ｎｍ〜２７０ｎｍであり、かつキャリア密度が６×１０２０個／ｃｍ３を超え９×１０２０個／ｃｍ３以下であり、前記多結晶層のホール移動度が、２１ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ〜３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであり、前記インジウムスズ酸化物の多結晶層におけるスズ原子の量が、インジウム原子とスズ原子とを加えた重さに対して、７重量％以上１５重量％以下である。すなわち、不純物の混在によって生じうる結晶粒径の減少が抑制されることで、ホール移動度の低下を十分に抑制することができ、加えて、良好な透過率を実現することが可能となる。したがって、透過率が高く、かつ比抵抗が小さい透明導電性フィルムを提供することができる。
【国際調査報告】
2013183564.tif 000006
2013183564.tif 000007
2013183564.tif 000008
2013183564.tif 000009