透明导电层叠片、及其制造方法和采用透明导电层叠片的显示器件技术

提供一种在热塑性聚合物薄膜构成的透明基片上，以Ｉｎ—Ｓｎ—Ｏ为主的晶体透明导电膜得透明导电层叠片。透明导电膜（ＩＴＯ膜）晶体部分有特定的晶体结构，（２２２）晶面或（４４０）晶面Ｘ－射线衍射强度最大。且（４４０　）晶面Ｘ－射线衍射强度与（２２２）晶面的Ｘ－射线衍射强度比［ｘ＃－［４４０／２２２］］在０．２至２．５范围。层叠片有低的电阻率。可用于液晶显示、电致发光器件、触摸面板等的电极材料。控制溅射中薄膜制作的气氛；和薄膜制作后在特定条件下热处理，能制造透明导电层叠片。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种In-Sn-O系透明导电膜的透明导电层叠片。确切而言，本专利技术涉及到一种在热塑性聚合物透明薄膜基片上，具有晶体In-Sn-O透明导电膜的低阻透明导电层叠片，及其制造方法和采用该层叠片的显示器件。对于液晶显示器件、电致发光器件等各种显示器件或太阳能电池的电极，透明导电薄膜材料(之后称为透明导电膜)是不可缺少的，其应具有良好的透光性和低的电阻。进一步伴随着便携式移动终端的迅速普及和终端的轻便及小型化，用于显示器件的表面制备有透明导电薄膜的基板，需要比以往更轻、更高柔性和抗冲击能力。这种情况下，在比玻璃更轻、更高柔性和抗冲击能力的热塑性聚合物薄膜基片上，制作成以In(indium铟)-Sn(tin锡)-O(oxygen氧)(之后称为ITO膜)为主的透明导电膜的透明导电层叠片逐渐被使用。对于使用薄膜基片上制备ITO薄膜的透明导电层叠片的彩色显示器件，其ITO薄膜的电阻率最好大约为2×10-4Ω·cm。可是，在薄膜基片上，采用直流磁控溅射、射频磁控溅射、真空蒸镀、离子镀膜等方法制作的ITO膜，其表面电阻通常都高于制作在玻璃基片上ITO膜。原因之一是在一个薄膜基片上无法制作厚度超过300nm的ITO膜。这是因为与柔性相对的刚性，热塑性聚合物基片比玻璃基片小。换而言之，想要再增加ITO膜的厚度时，由于ITO膜中存在的应力经常造成ITO膜的卷曲或龟裂。另一个原因是热塑性聚合物基片的耐热性比玻璃基片差。在薄膜基片上制作ITO膜的处理温度比玻璃基片的低，所以，在成膜过程中，ITO膜的晶体无法充分生长。附带说明，用X射线衍射的方法分析ITO膜结晶部分的结构。对于多晶ITO膜可观察到三个强的衍射峰，由Miller索引确定，它们分别是低角侧的(222),(400)和(440)晶面的衍射峰。X射线为Cu-Kα谱线时，(222),(400)和(440)晶面的衍射峰分别大致为30.5°(2θ),35°(2θ)和50.5°(2θ)。例如，在题目是“透明导电薄膜”的论文(“表面”Vol.18,No.8(1980)440-449)中，图4表示在聚酯薄膜基片上用真空镀膜方法和热处理而形成的晶体ITO膜X射线衍射花样。论文(“真空”Vol.30,No.6,546-554)中所示的是在玻璃基片上用溅射方法形成的晶体ITO膜X射线衍射图。这些文献中的X射线衍射峰分别是由(222),(400)和(440)晶面衍射所形成的。众所周知，在玻璃基片上用直流磁控溅射方法制作ITO膜的结构和电学性质强烈地依赖于膜的制作温度，并且，在室温下玻璃基片上生长的膜将形成非晶态或是非晶态和晶态的混和状态。关于在玻璃基片上制作ITO膜，提到使用控制晶向使(400)晶面平行于基片表面的方法，以减少薄膜的电阻率。例如，JP-A 7-90550(JP-A意思是日本未经审查的专利申请)描述了使(100)方向即(400)晶面平行于基片表面，所形成的ITO膜有比较低的电阻率。在ITO膜制作过程中为了实现这一晶向，把基片加热到200℃以上的高温是非常重要的。一些为减少电阻率进行的晶向控制研究，在所谓的高温处理下得以实现，即薄膜制作过程中，保持基片在200℃或更高温度下。在玻璃上制作的ITO膜的结构，根据制膜过程中的气氛不同而有很大差别。例如，JP-A 9-50712阐述的一种方法是把水蒸气、惰性气体引入到气氛中，以控制ITO膜的结构中的晶粒尺寸和数量。此外，JP-A8-92740阐述的一种控制膜结构的方法，是使用带有真空系统的溅射设备，该设备可抽去不纯气体达到4.0×10-4Pa真空。不论如何，在热塑性聚合物基片上制备ITO膜，由于常用的聚合物膜的软化温度点低于200℃，这种薄膜基片不能加热到200℃以上的高温。因此，无法使用在200℃以上的高温下的玻璃基片上形成ITO膜的方法。所以，用热塑性聚合物薄膜基片的透明导电层叠片，ITO膜的晶体不能充分生长。正因为如此，不能获得如同在玻璃基片上那样低的表面电阻。也就是说，对于使用热塑性聚合物薄膜基片的透明导电层叠片，无法实现在玻璃基片上层叠片制作ITO膜那样的高温，进而，ITO膜的厚度受到限制，所以也不能提供低电阻率导电膜的层叠片。在这种情况下，本专利技术的主要目的是提供一种层叠片，其表面层的电阻有很大的减少，而不失去在热塑性聚合物薄膜基片制作ITO膜的优点。本专利技术的另一目的是提供一种在室温下的聚合物薄膜基片上，溅射制作晶体ITO膜，制造透明导电层叠片的方法。与通常的在热塑性聚合物薄膜基片上制作的透明导电层叠片比较，这种方法的特征在于透明导电层叠片的ITO膜有非常低的电阻率和良好的透光性。通过溅射过程中控制成膜的气氛及晶体生长通过较低温度下的热处理，有效地控制ITO膜的精细结构。本专利技术更进一步的目的是提供使用上述的层叠片作电极的显示器件。本专利技术人从事的研究提供一种在热塑性聚合物薄膜基片上制作表面电阻较低的ITO膜透明导电层叠片。通过研究，他们转而考虑不通过增加ITO膜的厚度方法来减少ITO膜的电阻，而是实际上减少ITO膜自身的电阻率，为了这一目的，控制ITO膜的精细结构是非常重要的。他们考虑以往的技术不能减少ITO膜的电阻率和控制其精细结构的原因是由于无法完全控制残留在溅射气氛中的水分。并且，为使由轻质、良好的抗冲击能力和柔性的热塑性聚合物薄膜基片构成的透明导电层叠片的特性充分发挥，本专利技术人研究在溅射和其后的热处理中，薄膜基片的温度不会上升到软化温度以上，而减少ITO膜电阻率的方法。结果明显表明，ITO膜的形成中，设定薄膜基片的温度在80℃以下，并控制在成膜中每种气体的分压，得到的ITO膜在适当的条件下进一步处理，在薄膜基片上的ITO膜晶体产生了新的结构。特别是(440)取向与(222)取向的丰度比被控制在一个不同于以往的特定范围。因此，ITO膜的电阻率比以往的小得很多。进一步发现(440)取向与(222)取向的丰度比可以用上述方法来控制。并且证实用这种方法来控制ITO膜的精细结构而获得的新的透明导电层叠片，其ITO膜的电阻率比以往薄膜基片上的透明导电层叠片减少了将近一半。本专利技术是基于对上述发现的反复研究而完成的，叙述了一种新的在热塑性聚合物薄膜上的ITO膜的透明导电层叠片，调节ITO膜生长中的气氛和依据该气氛来控制精细结构，使ITO膜有独特的晶体结构和非常低的电阻率。也就是，本专利技术的透明导电层叠片是一种在透明热塑性聚合物薄膜基片上制作的晶态ITO膜的层叠片。它有一个特定的晶向，也就是对于ITO膜的X-射线衍射，(222)或(440)晶面的X-射线衍射强度最大，(440)晶面X-射线衍射强度与(222)晶面的结晶部分的X-射线衍射强度比[X440/222]是0.2至2.5之间，理想的范围是0.3至2.0，更为理想的范围是0.3至1.2。理想的层叠片状态是(400)晶面X-射线衍射强度与(222)晶面的结晶部分的X-射线衍射强度比[X440/222]为0至0.2之间。接着，将逐一说明构成本专利技术透明导电层叠片的热塑性聚合物薄膜基片和其上的透明导电膜。<由热塑性聚合物薄膜构成的基片>本专利技术中热塑性聚合物薄膜基片使用一种具有成膜能力的热塑性聚合物透明薄膜。上述热塑性聚合物，可采用一个单组本文档来自技高网...

【技术保护点】
透明导电层叠片，包含基本由Ｉｎ－Ｓｎ－Ｏ组成的晶体透明导电膜和热塑性聚合物薄膜构成的透明基片，其特征在于导电薄膜晶体部分（２２２）、或（４４０）晶面的Ｘ－射线衍射强度最大，且（晶面Ｘ－射线衍射强度与（２２２）晶面的Ｘ－射线衍射强度比［Ｘ↓［４４０／２２２］］在０．２至２．５之间。

【技术特征摘要】
JP 1999-2-24 46156/991．透明导电层叠片，包含基本由In-Sn-O组成的晶体透明导电膜和热塑性聚合物薄膜构成的透明基片，其特征在于导电薄膜晶体部分(222)、或(440)晶面的X-射线衍射强度最大，且(晶面X-射线衍射强度与(222)晶面的X-射线衍射强度比[X440/222]在0.2至2.5之间。2．如权利要求1所述的透明导电层叠片，其特征在于(400)晶面X-射线衍射强度与晶体部分(222)晶面的X-射线衍射强度比[X400/222]为0.2以下。3．如权利要求2所述的透明导电层叠片，其特征在于透明导电膜电阻率为1.3×10-4Ω·cm至4.5×10-4Ω·cm。4．如权利要求1所述的透明导电层叠片，其特征在于(440)晶面X-射线衍射强度与(222)晶面的X-射线衍射强度比[X440/222]在0.3至1.2范围，并且透明导电膜电阻率为1.3×10-4Ω·cm至3.0×10-4Ω·cm。5．如权利要求3所述的透明导电层叠片，其特征在于透明导电膜主要由氧化铟和含有重量比为2.5至25％的氧化锡构成。6．如权利要求3所述的透明导电层叠片，其特征在于透明导电膜的厚度为10至300nm。7．如权利要求6所述的透明导电层叠片，其特征在于热塑性聚合物薄膜基片的厚度为0.01至0.4mm。8．如权利要求7所述的透明导电层叠片，其特征在于热塑性聚合物薄膜基片是聚碳酸酯薄膜。9．如权利要求7所述的透明导电层叠片，其特征在于热塑性聚合物薄膜基片是一面或双面涂覆一层以上的覆盖层的涂覆膜。10．如权利要求1所述的透明导电层叠片，包含有基本由In-Sn-O组成的晶体透明导电膜和透明基片，具有下列特征(ⅰ)透明基片是0.01至0.4mm厚的透明热塑性聚合物薄膜。(ⅱ)制作在透明基片上的透明导电膜有以下特点(A)透明导电膜由金属氧化物构成，主要成分为氧化铟及含重量比为2.5至25％氧化锡，透明导电膜的厚度是10至300nm，(B)晶体部分的(222)或(440)晶面X-射线衍射强度最大，且(440)晶面X-射线衍射强度与(222)晶面的X-射线衍射强度比[X440/222]在0.2至2.5范围，理想的为0.3至1.2，(400)晶面X-射线衍射强度与(222)晶面的X-射线衍射强度比[X400/222]在0至0.2范围，(C)透明导电膜电阻率为1.3×10-4Ω·cm至3.0×10-4Ω·cm。11．如权利要求10所述的透明导电层叠片，其特征在于全光透光率是80％以上。12．利用基本由In-Sn-O组成的靶，用溅射方法在热塑性薄膜的透明基片上，制作透明导电膜，制造透明导电层叠片的方法，其特征在于本方法包括，(a)在基片上制造透明导电膜，同时在溅射法的薄膜制作气氛中，氧分压与水分压的比基本为零或在10至1000之间，水分压与惰性气体分压的比是2.5×10-6至...

【专利技术属性】
技术研发人员：原宽，坪井诚治，
申请(专利权)人：帝人株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]