JPH0456405B2 - - Google Patents

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JPH0456405B2
JPH0456405B2 JP58165080A JP16508083A JPH0456405B2 JP H0456405 B2 JPH0456405 B2 JP H0456405B2 JP 58165080 A JP58165080 A JP 58165080A JP 16508083 A JP16508083 A JP 16508083A JP H0456405 B2 JPH0456405 B2 JP H0456405B2
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JP
Japan
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transparent conductive
film
organic polymer
thickness
surface resistance
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Toshiaki Yatabe
Masao Suzuki
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Teijin Ltd
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Teijin Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (利用分野) 本発明は透明導電性積層体に関する。更に詳し
くは基板上に形成された酸化インジウムを主成分
とする透明導電層上に有機重合体からなる厚さ
0.5μm以下の膜を積層してなる透明導電性積層体
に関する。
透明導電層の用途は光導電体や螢光体等の半導
体材料と接触して使用したり、液晶等の有機電子
材料と接触して使用したり、また最近ではエレク
トロクロミズムの電極として使用したり、更に光
化学反応の補助電極として使用したり、最近益々
その応用範囲は増加する傾向にある。
特に最近ではオプエレクトロニクス用途に記録
表示デバイス必須の電極材料として用いられてい
る。
(従来技術) 酸化インジウム(In2O3)系は適量の酸化スズ
(SnO2)をドープしたインジウム−スズ合金、あ
るいは酸化インジウム酸化スズ混合酸化物
(ITO)を出発物質とした蒸着法あるいはスパツ
タリング法等で形成される。
また酸化スズ(SnO2)系は適量の酸化アンチ
モン(Sb2O3)をドープし、主に塩化物(塩化ス
ズ溶液)等のスプレー法等で基板温度400℃〜500
℃の高温の状態で作成される。
(問題点) しかるに酸化インジウムを主成分とする透明導
電膜は酸やアルカリに対する化学的耐久性がな
く、水溶液系電解質中での使用可能電位範囲が狭
い点及び使用環境条件の変化により抵抗値がドリ
フトする点等が大きな欠点である。
ここでいう使用環境条件とは透明導電膜が部品
として使用されている電気製品等の使用される室
内環境をいう。電気製品は一般に−10℃から+60
℃位の温度環境の変化、あるいは相対湿度50%か
ら95%程度の湿度環境の変化においても連続で長
時間安定に誤動作なく作動する事が要求される。
この様な環境条件の変化に対応して抵抗値が変動
(ドリフト)する様な透明導電膜はおのずからそ
の使用範囲が限定される結果となつていた。
また酸化スズ系の膜は上記の安定性において酸
化インジウム系の膜よりもすぐれているが、まだ
完全とは言えない。更に酸化スズ系の膜の場合、
基板温度を400℃〜500℃まで高温にする必要があ
り、かつ得られる導電性も酸化インジウム系の膜
に比較すると1桁近く悪く、又、透明度の悪いの
が現状である。
(手段) かかる問題点を克服するために本発明者らは鋭
意検討した結果、基板上に形成された酸化インジ
ウムを主成分とする透明導電層上に有機重合体か
らなる厚さ0.5μm以下の膜を積層すると、透明導
電膜の特性、特に透明性、導電性を何ら損う事な
く著しく環境安定性が向上し、使用される環境の
変化(温度変化、湿度変化)によつても殆んどそ
の抵抗値の変化がなく、また同一環境条件下(例
えば温度40℃、相対湿度80%)での経時安定性も
良好となり、透明導電膜の抵抗値のドリフトを殆
んどなくすことが可能となつた。
また、特に耐環境安定性の向上を目的とする場
合には酸素の透明係数において5×10-10c.c.・
cm/cm2・sec・cmHgより小さい有機重合体から形
成された膜を使用すると著しい効果が見出され、
透明性に優れかつ安定な抵抗を示す透明導電性積
層体が得られる事を見出し本発明に到達したもの
である。
すなわち本発明は、 (1) 基板上に形成された酸化インジウムを主成分
とする透明導電層上に有機重合体からなる厚さ
0.5μm以下の膜を積層してなる透明導電性積層
体、特に (2) 当該有機重合体が酸素の透過係数が5×
10-10c.c.・cm/cm2・sec・cmHgより小さいとこ
ろの有機重合体である上記第1項記載の積層体
である。
本発明における基板とは、石英ガラス、アルカ
リガラス等の無機質の基板、又は紙、パルプ等の
天然繊維材料、あるいは通常のシート、フイル
ム、成型体、繊維等の有機質基板が目的に応じて
選ばれる。
有機質基板の代表的な素材としては、例えばポ
リエチレンテレフタレートフイルム、ポリエチレ
ンナフタレートフイルム、ポリアミドフイルム、
ポリイミドフイルム、ポリサルホンフイルム、ポ
リエーテルサルホンフイルム、ポリエーテルイミ
ドフイルム、ポリアリレートフイルム、ポリエー
テルエーテルケトンフイルム、ポリカーボネート
フイルム等の熱可塑性樹脂等が好ましく用いられ
る。
また本発明における酸化インジウムを主成分と
する透明導電層とはIn2O3単独またはIn2O3に数%
のSnO2を含有した従来よく知られた透明導電層、
またはIn2O3を主成分としたカドミウム(Cd)、
アンチモン(Sb)等の不純物を微量添加した透
明導電層である。かかる透明導電層は従来よく知
られている真空蒸着法、スパツタリング法、イオ
ンプレーテイング法あるいは反応性蒸着、リアク
テイブスパツタリング法等で簡便に形成せしめる
ことができる。
真空蒸着法について述べるならば、例えだ数%
のSnO2を含有するIn2O3を蒸発源とし、真空槽内
において10-4〜10-6Torr程度の真空度で、抵抗
加熱あるいは電子ビームを用いた蒸発法により
SnO2を含有したIn2O3の低酸化状態の薄膜を基板
上にうる事ができる。かかる薄膜を熱処理等適当
な酸化処理を行う事によつてIn2O3を主成分とす
る透明導電膜を得る事ができる。かかるIn2O3
主成分とする透明導電膜の膜厚は、用途によつて
種々の膜厚を選ぶことができる。また膜厚と酸化
度を制御することにより、任意の透過率と抵抗値
を有する透明導電膜を形成することができる。
Sn2O2を適当量ドーピングしたIn2O3は比抵抗
としても8×10-4Ωcm〜2×10-3Ωcm程度の抵抗
値を示す事が知られている。これらから例えば膜
厚200ÅのIn2O3を主成分とする透明導電膜は400
Ω/口から1000Ω/口程度の範囲の表面抵抗を有
する。又、例えば厚さ50μのポリエステルフイル
ム上に形成された場合、可視光透過率は550nmに
おいて80%から86%程度の範囲の可視光透過率を
有する事となる。
また本発明でいう酸化インジウムIn2O3は化合
物そのものを特定している訳ではなく、InxOy
(0≦x2、0≦y≦3)の総称として用いてい
る。であるから本発明でいう酸化インジウム
In2O3はインジウムの低級酸化物、非化学量論的
化合物等も包括的に含んだ総称を意味するものと
する。酸化スズSn2O2も上記と同様スズと酸素の
化合物の総称である。
かかるIn2O3を主成分とする透明導電膜上に積
層される有機重合体からなる膜は適当な溶剤、特
に有機溶剤に可溶であり、均一で透明な塗工膜を
与える有機重合体から形成する事ができる。例え
ばポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタ
アクリレートの様なアクリレート樹脂、ポリアク
リロニトリル、ポリメタアクリロニトリルの様な
アクリル樹脂、フツ化ビニル・ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体の様なフツ素樹脂、塩化ビニ
ル、酢酸ビニル等のビニル樹脂、ポリビニルアル
コール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、フエノ
キシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリウレタン樹脂等の樹脂及びそれらの混
合物、共重合体等が好ましく用いられる。
特にIn2O3を主成分とする透明導電膜の環境安
定性(抵抗値の温度、経時ドリフトが少い事)が
要求される場合には、有機重合体からなる膜が酸
素の透過係数において、5×10-10c.c.・cm/cm2
sec・cm8Hgより小さい特性を有する有機重合体
から形成された有機重合体膜を用いる事が好まし
い。
この要求を満す有機重合体としては、例えばポ
リスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビ
ニルブチラール樹脂、スチレン・アクリロニトリ
ル共重合体樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリメチルメ
タアクリレート樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニ
リデン・アクリロニトリル共重合体、ポリアクリ
ロニトリル樹脂、ポリメタアクリロニトリル樹
脂、ポリビニルアルコール樹脂等がある。有機重
合体の酸素透過能については、例えば大沢文夫著
「膜の機能」共立化学ライブラリー昭和52年刊行
p.176〜p.178の表等によつて決定できる。ポリア
クリロニトリル系樹脂及びポリメタアクリロニト
リル系樹脂が特に透過能が低い。
有機重合体からなる膜が、どの様な効果で
In2O3を主成分とする透明導電膜の安定化に寄与
しているのか明確ではないが、酸素の透過をある
程度制御する事によりIn2O3を主成分とする透明
導電膜の酸化状態、表面状態を一定に保ち安定化
させるものと考えられる。
有機重合体からなる膜の膜厚は厚い方が安定化
の効果は大きい。しかし、厚くなるほど透明導電
膜の特性である表面抵抗が大きくなり、透明導電
膜の使用目的を満たさない。
この2つの効果のバランスする所で有機重合体
の膜厚は決められる。好ましくは0.5μm以下、特
に好ましくは0.3μm以下である。特に導電性に対
する要求が高い場合には0.1μm以下が最も好まし
く用いられる。
又、有機重合体の膜厚の下限はその安定化効果
が発揮される限り特に限定されるものではない
が、効果の下限として50Å以上好ましくは100Å
以上の膜厚が必要である。
この場合同じ程度の安定化効果を期待する場合
には酸素透過能の低い有機重合体を用いた方が膜
厚は薄くする事が可能である。この様に本発明に
様いる有機重合体膜は、その酸素透過能及びその
膜厚を適宜選択する事によりIn2O3を主成分とす
る透明導電膜の安定性、導電性を適宜コントロー
ルする事が可能である。
有機重合体からなる膜の形状法としては適当な
樹脂を選択し、かかる樹脂を溶解しうる溶剤に適
当な濃度に溶解せしめ塗工し、しかるのち溶剤を
蒸発せしめて膜を形成する方法が簡便である。具
体的にはバーコータ、ドクターナイフ等を用いる
方法、スピンコート、スプレー等の方法、グラビ
アロールコータ、マイヤーバーコータ、リバース
ロールコータ等の装置を用いて塗工する方法があ
り、サンプルの形態等で適宜方法を選択すれば良
い。
かくの如く積層する有機重合体からなる膜の特
性と膜厚を制御する事により望ましい環境安定性
と透過率、表示抵抗を有する透明導電性積層体が
得られる。
すなわち本発明の (1) 基板上に形成された酸化インジウムを主成分
とする透明導電層上に有機重合体からなる厚さ
0.5μm以下の膜を積層してなる透明導電性積層
体、更には (2) 有機重合体からなる膜が、酸素の透過係数に
おいて5×10-10c.c.・cm/cm2・sec・cmHgより
小さい有機重合体から形成された厚さ0.5μm以
下の膜である第1項記載の積層体は、酸化イン
ジウムを主成分とする透明導電層の特性を何ら
損うことなく環境安定性と経時安定性に優れた
透明導電性積層体を与えるものである。
以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明す
る。
有機重合体膜の膜厚測定法 有機重合体の塗布された試料を10cm×10cmの大
きさに切断し、更に2cm×2cm位に裁断し、かか
る有機重合体を溶かし得る溶剤10〜20mlを添加し
ガラス容器中で有機重合体を30分間溶出させる。
超音波洗浄器で10分間更に完全に溶出させる。残
つた基板例えばPETフイルムを溶済で洗浄しな
がら溶液からとりだし、容器を静置し蒸発乾固さ
せる。乾固残査を用いてFT−NMR法で有機重
合体量を求め、面積で換算することにより、厚さ
を求める。
実施例 1 厚さ75μのポリエチレンテレフタレートフイル
ムを基板としスパツタリング法によつて基板上に
Sn2O2を数%含むIn2O3を主成分とした透明導電
層を形成した。このスパツタリング条件は次表の
通りである。
ターゲツト:In2O3;93mol%、Sn2O2;7mol
% ガ ス:Ar;90%、O2;10% 圧 力:5×10-3Torr 出 力:300W 基板 温度:40℃ この様にして形成された透明導電膜は膜厚400
Å、表面抵抗350Ω/口、550nmにおける可視光
線透過率80%である。この透明導電膜上にポリア
クリロニトリルから形成された膜厚500Åのポリ
アクリロニトリル薄膜層を積層した。
ポリアクリロニトリル薄膜層はポリアクリロニ
トリルを1重量%溶解せしめたN・N′ジメチル
ホルムアミド溶液をバーコータで塗工し、しかる
のち130℃で2分間乾燥して得た。
ポリアクリロニトリルを積層した透明導電性積
層体の表面抵抗は400Ω/口、可視光線透過率は
82%であつた。
得られた積層体を90℃のオーブル中に入れ100
時間後の表面抵抗を測定したが、表面抵抗の変化
率は初期値の10%以内であつた。
実施例 2 実施例1で用いたSn2O2を含有するIn2O3透明
導電膜上に厚さ700Åのポリメタアクリロニトリ
ル薄膜層を形成した。ポリメタアクリロニトリル
薄膜層はポリメタアクリロニトリルを0.8重量%
溶解せしめたシクロヘキサノン1部、メチルエチ
ルケトン1部の混合溶媒をバーコータで塗工し、
しかる後130℃で2分間乾燥せしめて得た。得ら
れたポリメタアクリロニトリルを積層した透明導
電性積層体の表面抵抗は430Ω/口、可視光線透
過率は81%であつた。
得られた積層体を90℃のオーブン中に入れ100
時間後の抵抗測定したが、表面抵抗の変化率は初
期値の10%以内であつた。
比較例 1 ポリエチレンテレフタレートフイルム上に実施
例1と同様にしてSnO2を数%含むIn2O3を主成分
とした透明導電層構成体を形成し、それを90℃の
オーブン中に入れ100時間後の表面抵抗を測定し
た。表面抵抗の変化率は初期値から50%以上も変
動した。
比較例 2 実施例1と同様にしてポリエチレンテレフタレ
ートフイルム上にSnO2を数%含むIn2O3を主成分
とした透明導電層を形成し、その上に厚さ800Å
のジメチルシロキサン縮合体から形成された薄膜
層を積層し透明導電性積層体を得た。
得られた透明導電性積層体の表面抵抗は420
Ω/口であつた。得られた積層体を90℃のオーブ
ンに入れ100時間後の表面抵抗を測定した。表面
抵抗の変化率は初期値の50%以上も変動した。
実施例 3 厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフイ
ルムを基板としスパツタリング法によつて基板上
にSnO2を含有するIn2O3を主成分とした透明導電
層を形成した。このスパツタリング条件は次表の
通りである。
ターゲツト:In 95重量%、Sn5重量% ガ ス:Ar;80%、O220% 圧 力:5×13-3Torr 出 力:400W 基板 温度:40℃ この様にして形成された透明導電膜は膜厚230
Å、表面抵抗470Ω/口、可視光線透過率84%で
あつた。得られた透明導電膜上に厚さ700Åのポ
リメチルメタアクレートからなる薄膜を形成し
た。
厚さ700Åのポリメチルメタアクレート層は、
ポリメチルメタアクリレートを1.5重量%含有せ
しめたトルエン1部、メチルエチルケトン0.5部
からなる溶剤を透明導電膜上にスピンコーテイン
グし、しかるのち120℃で2分間乾燥せしめて得
た。
得られた透明導電性積層体の表面抵抗は500
Ω/口、可視光線透過率85%であつた。
かかる透明導電性積層体を90℃のオーブンに入
れ100時間後の表面抵抗を測定したが、初期値に
対する変化率は20%以内にとどまつた。又、温度
22℃、湿度45%の雰囲気に1年間放置した後表面
抵抗を測定したが表面抵抗の変化率は初期値の15
%以内であつた。
比較例 3 実施例3と同様にして形成したポリエチレンテ
レフタレートフイルムを基板とSnO2を含有する
In2O3を主成分とする透明導電層とからなる構成
体を実施例3と同様の方法で評価した。
90℃での熱処理100時間後の表面抵抗の変化率
は70%以上であり、室内放置1年間の表面抵抗の
変化率は50%程度であつた。
実施例 4 厚さ75μのポリエチレンテレフタレートフイル
ムを基板とし、スパツタリング法によつて基板上
にSnO2を数%含有するIn2O3を主成分とした透明
導電層を形成した。このスパツタリング条件は以
下の通りである。
ターゲツト:In2O3;93mol%、Sn2O2;7mol
% ガ ス:Ar;95%、O2;5% 圧 力:5×10-3Torr 出 力:250W 基板 温度:30℃ この様にして形成された透明導電膜は膜厚220
Å、表面抵抗440Ω/口、可視光線透過率85%で
あつた。
かかる透明導電膜上にアクリロニトリル−スチ
レン共重合体(モル比 アクリロニトリル/スチ
レン=26/74)からなる厚さ800Åの薄膜層を積層
した。
アクリロニトリル−スチレン共重合体からなる
膜は、アクリロニトリル−スチレン共重合体を
0.8wt%溶解せしめた混合溶媒(シクロヘキサノ
ン2部、メチルエチルケトン1部、トルエン1部
からなる)溶液をバーコータで塗工し、しかるの
ち120℃で2分間乾燥せしめて得た。
かかる透明導電性積層体の表面抵抗は510Ω/
口、可視光透過率は86%であつた。
得られた透明導電性積層体を60℃で湿度95%に
保たれたチヤンバー中に入れ200時間後の表面抵
抗を測定したが、表面抵抗の変化率は15%以下で
あつた。
比較例 4 アクリロニトリル−スチレン共重合体の膜を用
いるかわりにポリ(4−メチルペンテン−1)か
らなる厚さ800Åの層を積層する以外は実施例4
と同様にして透明導電性構成体を得た。ポリ(4
−メチルペンテン−1)からなる厚さ800Åの層
はポリ(4−メチルペンテン−1)を0.8重量%
溶解せしめたシクロヘキセン溶液をバーコータで
塗工後120℃で3分間乾燥せしめて得た。得られ
た透明導電性積層体の表面抵抗は470Ω/口、可
視光透過率は86%であつた。
かかる透明導電性積層体を実施例4と同様の方
法で評価した結果、表面抵抗の変化率は80%であ
つた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 基板上に形成された酸化インジウムを主成分
    とする透明導電層上に、酸素の透過係数が5×
    10-10c.c.・cm/cm2・sec・cmHgより小さいところ
    の有機重合体からなる厚さ50Å以上、0.5μm以下
    の膜を積層してなる透明導電性積層体。
JP58165080A 1983-09-09 1983-09-09 透明導電性積層体 Granted JPS6059606A (ja)

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