JP2000303175A - 透明導電膜の製造方法および透明導電膜 - Google Patents
透明導電膜の製造方法および透明導電膜Info
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Abstract
法およびその製造方法によって形成された透明導電膜を
提供する。 【解決手段】 反応性ガスの存在下プラズマ放電を行う
処理系に、被処理体をさらすことにより、前記被処理体
上に透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電膜
の製造方法。
Description
り透明導電膜を被処理体上に形成する製造方法およびそ
の製造方法により形成された透明導電膜に関する。
m)に於いて吸収を殆ど持たずに透明で、且つ、導電性
を有する材料「透明導電膜」が、プラズマディスプレイ
パネル(PDP)や液晶ディスプレイ(LCD)の電極
として、また光学材料や感光材料の帯電防止の用途で多
く用いられている。
酸化インジウム等をターゲット材として真空中でスパッ
タリングにより製膜する手法や微粒子化して分散液とし
塗布乾燥後UV照射等でゾルゲル反応を促進させ製膜す
る方法が採られている。
う被処理体の高温化のため被処理体が限定されてしまう
欠点の他、スパッタリングの収率が低いためにランニン
グコストが高くなるというデメリットがある。
布・乾燥といった多くのプロセスが必要となるばかりで
なく、微粒子を被処理体に直接固定化定着させ、且つ、
強力な接着性を得る為には、バインダー樹脂が必要にな
り、導電性が悪くなって性能劣化につながる。
く、生産性にも優れ、簡易に透明導電膜を製造出来る方
法が望まれていた。
性、生産性に優れた透明導電膜の製造方法およびその製
造方法によって形成された透明導電膜を提供することで
ある。
構成により達成された。
う処理系に、被処理体をさらすことにより、前記被処理
体上に透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電
膜の製造方法。
の対向する電極に電圧を印加することによって行い、前
記被処理体を前記2つの対向する電極間に載置すること
を特徴とする上記1に記載の透明導電膜の製造方法。
鉛、錫またはチタンを含有する有機ガスおよび酸素、一
酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素または
オゾンのうち少なくとも一つの無機ガスを含有する処理
ガスとすることを特徴とする上記1または2に記載の透
明導電膜の製造方法。
テート、トリエチルインジウム、ジエチル亜鉛、ジメチ
ルジンク、テトラエチルスズ、テトラメチルスズの溶液
をバブリングして得られるガスとすることを特徴とする
上記3に記載の透明導電膜の製造方法。
rr以上20Torr以下とすることを特徴とする上記
1〜4のいずれか1つに記載の透明導電膜の製造方法。
たは大気圧近傍とすることを特徴とする上記1〜4のい
ずれか1つに記載の透明導電膜の製造方法。
電体を具有することを特徴とする上記6に記載の透明導
電膜の製造方法。
存在することを特徴とする上記6または7に記載の透明
導電膜の製造方法。
はヘリウムガスであることを特徴とする上記8に記載の
透明導電膜の製造方法。
することを特徴とする上記6または7に記載の透明導電
膜の製造方法。
記電極間に作られるパルス電界の立ち上がりまたは立ち
下がり時間が、共に40ns〜100μsの範囲で、且
つ、そのパルス電界の強さが1〜100kV/cmの範
囲であることを特徴とする上記10に記載の透明導電膜
の製造方法。
〜100kHzであり、且つ、その1つのパルス電界の
形成時間が1μs〜1000μsであることを特徴とす
る上記11に記載の透明導電膜の製造方法。
2つの対向する電極のそれぞれに同時に異極の電圧を印
加することにより発生させることを特徴とする上記11
または12に記載の透明導電膜の製造方法。
の製造方法により形成された膜の表面比抵抗が1011Ω
・cm以下であることを特徴とする透明導電膜。
反応性ガスの存在下プラズマ放電を行う処理系に、被処
理体をさらす方法を用いたものである。
業材料としてよく知られているものであり、可視光(4
00nm〜700nm)を殆ど吸収せず、透明で、しか
も良導体の膜のことである。電気を運ぶ自由荷電体の透
過特性が可視光域で高く透明であり、しかも電気伝導性
が高いため、透明電極や帯電防止膜として用いられる。
尚、「膜」と称しているが、用途によってその機能を有
する程度に被処理体上に形成出来ればよく、必ずしも被
処理体の全部または一部を覆う連続的な膜である必要は
ない。透明導電膜の組成としては、酸化インジウム、酸
化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン等の酸化金属がその代表
的なものである。
の反応性ガスとは、プラズマ放電により被処理体上に透
明導電膜を形成可能な気体のことである。具体的には、
インジウム、亜鉛、錫、チタン等を含有する有機ガスお
よび酸素または二酸化炭素の無機ガスの処理ガスのこと
である。
チタン等を含有する有機化合物であるジンクアセチルア
セテート、トリエチルインジウム、ジエチル亜鉛、ジメ
チルジンク、テトラエチルスズ、テトラメチルスズ等の
溶液に気体を通し、バブリングして発生させることが出
来る。バブリングするための気体を前記酸素、一酸化炭
素、二酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素またはオゾン
等の無機ガスとすると効率よく反応性ガスを調製するこ
とが出来る。バブリングする溶液がトリエチルインジウ
ム、ジエチル亜鉛、ジメチルジンクにおいては、発火性
の問題から二酸化炭素を用いるのが安全である。
よりプラズマ状態を発生させることである。好ましく
は、少なくとも2つの対向する電極に電圧を印加するこ
とによって行う。
ス存在下プラズマ放電を行う処理空間のことであり、具
体的には壁等で仕切を設けて隔離した処理室のことであ
る。
05Torr〜20Torrで行う真空プラズマ放電処
理の場合には、反応性ガスの処理室への導入を調整する
必要がある。処理速度を増加させるためには、電極に印
加する電圧を高くすることが必要であるが、電界強度を
上げすぎると被処理体にダメージを与える場合があるの
で注意が必要である。
を、大気圧若しくは大気圧近傍で行う大気圧プラズマ処
理の場合には、処理室に導入する気体として、前記反応
性ガス以外に不活性ガスを導入することが、安定な放電
を発生させる上で好ましい。大気圧もしくは大気圧近傍
とは、100〜800Torrの圧力下のことであり、
好ましくは700〜780Torrの範囲である。
こさない気体のことであり、アルゴンガス、ヘリウムガ
ス、キセノンガス、クリプトンガスがある。この中で好
ましいものはアルゴンガスとヘリウムガスである。大気
圧プラズマ処理時に処理室に導入する不活性ガスは60
圧力%以上と、反応性ガスよりも割合を多くすることが
放電を安定に発生させることが出来て好ましい。印加す
る電圧を高くすると処理速度を上げることが出来るが、
電界強度を上げすぎると被処理体にダメージを与えるこ
とになるので注意が必要である。
も、パルス化された電界でプラズマを発生させる場合に
は、不活性ガスは必ずしも必要なく、処理系における反
応性ガス濃度を増加させることができる。これにより反
応速度は大きく増加させることが可能になり、生産効率
を上げることが出来る。
が挙げられるが、これに限定されず、特開平10−13
0851号公報の図1(a)〜(d)のパルス波形であ
ってもよい。
圧、横軸は時間である。
時間が、共に40ns〜100μsの範囲であることが
好ましい。ここで立ち上がり(立ち下がり)時間とは、
図1のパルス波形において、電圧がベースラインから上
昇(下降)を始めてから最高点(最低点)に達するまで
の時間のことを指す。
kHzの範囲が好ましい。
〜1000μsであることが好ましい。1つのパルス電
界が印加される時間というのは、図1に於ける1つのパ
ルス波形のパルスが印加される時間である。
が1〜100kV/cmとなる範囲が好ましく、大きい
程処理速度は増加するが上げ過ぎると被処理体にダメー
ジを与えるのは同様である。
とも2つの対向する電極は、固体誘電体をその対向面側
に設けることが好ましい。固体誘電体としては、焼結セ
ラミックスを用いることが好ましく、その体積固有抵抗
値は108Ω・cm以上が好ましい。
形成させうるものであれば特に限定はないが、透明導電
膜の用途の観点からフィルム状支持体であることが好ま
しい。さらに生産性を考慮すると、長尺のフィルム状支
持体であって、前記処理室に連続的に搬入して、透明導
電膜の形成を行えるものが好ましい。また、PDPやL
CDの透明電極等に用いる場合には、当然ながら透明の
フィルム状支持体であることが好ましい。
ーストリアセテート等のセルロースエステル、ポリエス
テル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリスチレン
(シンジオタクティック)、ポリオレフィン、紙に溶融
被覆してあるポリオレフィン樹脂被覆印画紙、あるいは
ポリエステル樹脂被覆印画紙等を挙げることが出来る。
とも2つの対向する電極間に載置することにより効率的
に透明導電膜の形成が出来る。長尺のフィルム状支持体
を連続搬送しながら行う場合には、対向する電極をライ
ン状に長さを持って設置し、その間隙を移送するように
配置することが好ましい。
導電性質の度合いについては、処理系のガス条件(ガス
種、ガス濃度、ガス封入条件、圧力等)、電界強度、放
電条件等を変化させることにより、適宜コントロールす
ることができる。このように調整して形成された本発明
の透明導電膜の表面比抵抗値は、1011Ω・cm(JI
S−K−6911)以下であることが好ましい。
説明するが、本願発明はこの形態に限られるものではな
い。
る。
r以上20Torr以下として真空プラズマ放電処理を
行うための装置の一形態を示す概略構成図である。
持体1を真空下、連続的にプラズマ処理するための処理
部が前記支持体1の入口2Aと出口2Bを有する間仕切
らされた処理室によって構成されている。以下処理部を
処理室として説明する。
設けられている。
に高周波電源5が接続され、他方の電極はアース6によ
り設置されており、一対の電極3、4間に電界を印加で
きるように構成されている。
排気ポンプで処理室内を真空に排気する。
の入り口側に予備減圧室10および11が設けられてい
る。支持体の出口側にも処理室2に隣接して予備減圧室
12が設けられている。またこれらの間仕切りは、ニッ
プロール7、8により行われるが、これに限定されるも
のではない。
支持体1の入口側に二つ、出口側に1つを設ける態様で
あっても良いが、これに限定されず、支持体1の出入口
側に1つづつ設ける態様、あるいは入口側に2つ以上、
出口側に2つ以上設ける態様であっても良い。
に処理室内の気圧が0.005〜20Torrの範囲に
あればよい。
しては、前述の通りである。
くは大気圧近傍として大気圧プラズマ放電処理を行うた
めの装置の一形態を示す概略構成図である。
体1を大気圧もしくはその近傍の圧力下、連続的にプラ
ズマ処理するための処理室2が前記支持体1の入口2A
を有する間仕切られた処理室によって構成されている。
また出口側も同様である。
体1の両面側に併設している。併設の方法は図示のよう
にチドリ状に配置してもよいが、対向させて配置するこ
ともできる。電極間隔Lは支持体1の上側の電極の最下
端と下側電極の最上端との距離で表される。電極間の間
隔は均等でもよいし、そうでなくてもよい。
外部に誘電体が配置された二重管構造であり、導電性金
属としては銀、金、銅、ステンレス、アルミニウム等の
通電可能な材料に誘電体を溶射、蒸着、コーティング等
で設けるのが一般的であるが、固体誘電体に導電層をメ
ッキ、蒸着、コーティング、溶射等で設けることも可能
である。
性のセラミックスを焼結した焼結型セラミックスを用い
ることも好ましい。焼結型セラミックスの材質としては
例えば、アルミナ系、ジルコニア系、窒化珪素系、炭化
珪素系のセラミックスである。焼結型セラミックスの厚
みは0.5mm以上5mm以下が好ましい。また体積固
有抵抗は108Ω・cm以上が好ましい。
結型セラミックスを用いる場合、純度99.6%以上の
アルミナ系焼結型セラミックスを用いることが、電極の
耐久性を上げる点で好ましい。純度99.6%以上のア
ルミナ系焼結型セラミックスに関しては、本出願人が先
に提案した発明(特願平9−367413号)を参考に
できる。
造方法は、耐久性の高いセラミックスを焼結させ焼結型
セラミックスを作り、その焼結型セラミックスにメッ
キ、蒸着、溶射またはコーティング等して金属導電部を
付着させる。
00984号に記載の低温ガラスライニングを用いるこ
ともできる。
挿入することもできる。
れていてもよいし、一部が被覆されるだけでもよい。
囲が好ましく、より好ましくは3〜7mmの範囲であ
る。
れ、下側電極全体はアース6により設置されており、そ
れぞれの電極群の間に電界を印加できるように構成され
ている。
る。
の入り口側に予備室10が設けられている。支持体の出
口側にも表示はしていないが、処理室2に隣接して予備
が設けられている。またこれらの間仕切りは、ニップロ
ール7により行われるが、これに限定されるものではな
い。
に1つづつ設ける態様であってもよいが、これに限定さ
れず、あるいは入口側に2つ以上、出口側に2つ以上設
ける態様であっても良い。
該処理室と隣接する予備室の気圧より高いことが必要で
あり、好ましくは0.03mmAq以上高いことであ
る。このように、処理室と予備室の間でも圧力差を設け
ることによって、外部空気の混入を防止し、反応性ガス
の有効使用が可能となり、処理効果も更に向上する。ま
た処理室に隣接して入口側に二つ以上、出口側に二つ以
上予備室を設けた場合、その予備室と隣り合う予備室の
間の差圧は、処理室に近い側の予備室の気圧が高く設定
されることが好ましく、0.03mmAq以上高く設定
されることが好ましい。このように複数の予備室同士の
間でも圧力差を設けることによって、外部空気の混入を
より効果的に防止し、反応性ガスの有効使用がより可能
となり、処理効果も更に向上する。
を有していることが反応性ガスの効率的な使用と表面処
理効果の向上の観点から好ましい。
仕切りされていることが必要であり、かかる間仕切り手
段としては、図示のように、ニップロールを設ける態様
も好ましい。
触しながら閉鎖ないし間仕切りする機能を有するが、部
屋同士を完全に間仕切りできないので、本発明のような
差圧を設ける手段が有効に機能するのである。
て所定の間隙を保ち、且つ非接触である態様であっても
よい。かかる態様としては図示しないエアーカーテン方
式等を採用できる。
同一の構成であるので、その説明を省略する。図3に示
す装置を用いて処理するには、先ず搬送される支持体1
が処理室2内に入り、その処理室2内で電界が印加され
る。かかる印加によって支持体の表面がプラズマ処理さ
れ、反応が促進される。かかる処理の際に、処理室2に
封入する処理ガス中には60%以上の不活性ガスが必要
である。しかし、上述のパルス状の電界を印加する場合
には、反応性ガスの割合がこれよりも多くなってよい。
が好ましい。
によって、外部からの気体が処理室2内に進入しないた
めに、安定した処理ができる。
0.03mmAq以上高い態様によって、更に安定した
均一な処理ができる。
アルゴン(Ar)ガス、ネオン(Ne)ガス、ヘリウム
(He)ガス、クリプトン(Kr)ガス、キセノン(X
e)ガスなどがある。より安定な処理を行う為には、ヘ
リウムガスおよびアルゴンガスが好ましい。
しては、上述の通りである。
先立ち、予め不活性ガスと反応性ガスとを混合した処理
ガスを使用することが好ましいが、各ガスを独立して導
入しても、処理室2内の電極間の雰囲気が、上述した反
応性ガスの割合になっていればよい。
間にガスを導入し易くなることによって、反応性ガスと
電極との接触効率が上昇し、その結果処理効果も向上す
る。また構造的にも簡便で、互換性に優れ、低コストで
の処理が可能となる。また支持体の高速搬送においても
優れた効果を発揮する。
極であるが、ロール型電極、ガスフロー型曲面電極とす
ることも好ましい。
れに限定されない。
た。
もの) 電源周波数:13.56MHz 放電面積 :0.08m2 装置2:連続型大気圧プラズマ放電処理装置(図3に示
すもの) 電極 :セラミックスパイプに内面Ni/Cuメッ
キ(10φ、1mm厚) 放電面積 :0.08m2 電源 :神鋼電機社製高周波電源SPG05−45
00 電源周波数:5kHz(サイン波式) 装置3:連続型大気圧プラズマ放電処理装置(図3に示
すもの) 装置2とほぼ同じ構成にて電源のみをインパルス式に変
更 電源 :ハイデン研究所社製PHF−4K 電源周波数:10kHz (実施例1)装置1を使用し、長尺のポリエチレンテレ
フタレート支持体を連続搬送して、以下の条件でプラズ
マ放電処理を行った。
チレンテレフタレート支持体に対し、以下の条件でプラ
ズマ放電処理を行った。
比)の割合となるようにマスフローコントローラで流量
を制御し、ミキサーで混合したものを処理室へ導入した
不活性ガスとしてヘリウムガスを、反応性ガスとして二
酸化炭素をテトラエチルスズ液中をバブリングしたもの
を使用した(液温は25℃に保った) 処理時間 :1min (実施例3)装置3を使用し、実施例1と同様にポリエ
チレンテレフタレート支持体に対し、以下の条件でプラ
ズマ放電処理を行った。
比)の割合となるようにマスフローコントローラで流量
を制御し、ミキサーで混合したものを処理室へ導入した
不活性ガスとしてヘリウムガスを、反応性ガスとして二
酸化炭素をテトラエチルスズ液中をバブリングしたもの
を使用した(液温は25℃に保った) 処理時間 :1min 〈評価法〉上記実施例1ないし3にて処理を行ったポリ
エチレンテレフタレート支持体表面比抵抗を測定した。
結果を下記表1に示す。
3端子法により測定した。
変化させて処理を行った結果を図4に示す。
JIS規格JIS−K−6911準拠の3端子法により
測定した。
優れた透明導電膜の製造方法およびその製造方法によっ
て形成された透明導電膜を提供することが出来た。
用出来る電極に印加する電圧のパルス波形を示すもので
ある。
orr以上20Torr以下として真空プラズマ放電処
理を行うための装置の一形態を示す概略構成図である。
もしくは大気圧近傍として大気圧プラズマ放電処理を行
うための装置の一形態を示す概略構成図である。
度を変化させてプラズマ放電処理を行った結果を示すグ
ラフである。
Claims (14)
- 【請求項1】 反応性ガスの存在下プラズマ放電を行う
処理系に、被処理体をさらすことにより、前記被処理体
上に透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電膜
の製造方法。 - 【請求項2】 前記プラズマ放電を、少なくとも2つの
対向する電極に電圧を印加することによって行い、前記
被処理体を前記2つの対向する電極間に載置することを
特徴とする請求項1に記載の透明導電膜の製造方法。 - 【請求項3】 前記反応性ガスを、インジウム、亜鉛、
錫またはチタンを含有する有機ガスおよび酸素、一酸化
炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素またはオゾ
ンのうち少なくとも一つの無機ガスを含有する処理ガス
とすることを特徴とする請求項1または2に記載の透明
導電膜の製造方法。 - 【請求項4】 前記有機ガスを、ジンクアセチルアセテ
ート、トリエチルインジウム、ジエチル亜鉛、ジメチル
ジンク、テトラエチルスズ、テトラメチルスズの溶液を
バブリングして得られるガスとすることを特徴とする請
求項3に記載の透明導電膜の製造方法。 - 【請求項5】 前記処理系の気圧を、0.005Tor
r以上20Torr以下とすることを特徴とする請求項
1〜4のいずれか1項に記載の透明導電膜の製造方法。 - 【請求項6】 前記処理系の気圧を、大気圧と同じまた
は大気圧近傍とすることを特徴とする請求項1〜4のい
ずれか1項に記載の透明導電膜の製造方法。 - 【請求項7】 前記電極の少なくとも一つが、固体誘電
体を具有することを特徴とする請求項6に記載の透明導
電膜の製造方法。 - 【請求項8】 前記処理系には、さらに不活性ガスが存
在することを特徴とする請求項6または7に記載の透明
導電膜の製造方法。 - 【請求項9】 前記不活性ガスが、アルゴンガスまたは
ヘリウムガスであることを特徴とする請求項8に記載の
透明導電膜の製造方法。 - 【請求項10】 前記電極間にパルス状の電圧を印加す
ることを特徴とする請求項6または7に記載の透明導電
膜の製造方法。 - 【請求項11】 前記パルス状の電圧の印加により前記
電極間に作られるパルス電界の立ち上がりまたは立ち下
がり時間が、共に40ns〜100μsの範囲で、且
つ、そのパルス電界の強さが1〜100kV/cmの範
囲であることを特徴とする請求項10に記載の透明導電
膜の製造方法。 - 【請求項12】 前記パルス電界の周波数が1kHz〜
100kHzであり、且つ、その1つのパルス電界の形
成時間が1μs〜1000μsであることを特徴とする
請求項11に記載の透明導電膜の製造方法。 - 【請求項13】 前記パルス電界を、前記少なくとも2
つの対向する電極のそれぞれに同時に異極の電圧を印加
することにより発生させることを特徴とする請求項11
または12に記載の透明導電膜の製造方法。 - 【請求項14】 請求項1〜13のいずれか1項に記載
の製造方法により形成された膜の表面比抵抗が1011Ω
・cm以下であることを特徴とする透明導電膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11110800A JP2000303175A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 透明導電膜の製造方法および透明導電膜 |
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| JP11110800A JP2000303175A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 透明導電膜の製造方法および透明導電膜 |
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|---|---|
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