JP2001164382A - 導電性光選択透過シート - Google Patents
導電性光選択透過シートInfo
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Abstract
良好なプラスチックシートを提供する。 【解決手段】 プラスチックからなる透明な基体シート
(1)上に、導電性の金属(例えばCu)薄膜(2)と
その上下に積層された金属窒化物(例えばAlN)から
なるセラミック薄膜(3,4)とで構成される積層膜
(5)を設けてなる導電性光選択透過シート。好ましく
は、スパッタ電圧−50〜−300Vの低エネルギース
パッタ法により、金属薄膜(2)は膜厚1〜50nm
に、セラミック薄膜(3,4)は膜厚10〜500nm
に成膜する。
Description
シートに関し、より詳細には導電性と光選択透過性に優
れる高機能プラスチックシートに関する。
り、導電性と光選択透過性を有する導電性光選択透過シ
ートとしては、例えば、透明なシート上にITO(酸化
インジウム錫)薄膜を成膜したものがあり、フラットパ
ネルディスプレイの透明電極、ディフロスタや透明ヒー
ター等の面発熱体、タッチパネル等の面スイッチ、赤外
線反射膜及び透明フレキシブル回路等に広く利用されて
いる。
ウン管から発生する電磁波対策として、技術開発が非常
に要望されている。これに対して、上記のITO薄膜
や、金属薄膜と金属酸化物薄膜とを積層した薄膜が検討
されているが、可視光透過率と導電性とを十分高いレベ
ルで両立したものは得られていないのが実情である。
のであり、優れた導電性と良好な光選択透過機能を持つ
プラスチックシートを提供することを目的とする。
を薄くすることにより光を透過するようになるが、膜表
面での反射が大きいため、金属薄膜単独では十分な可視
光透過率が得られない。本発明者らは、このような金属
薄膜の膜表面での反射を抑えるために、比較的屈折率の
高いセラミック薄膜で金属薄膜を挟み込むことにより、
導電性を確保しながら可視光透過率を向上できることに
着目して鋭意検討した結果、上記セラミック薄膜として
金属窒化物からなる薄膜を用いることにより、可視光透
過率と導電性を高いレベルで両立できることを見出し本
発明を完成するに至った。
トは、プラスチックからなる透明な基体シート上に、導
電性の金属薄膜とその上下に積層された金属窒化物から
なるセラミック薄膜とで構成される積層膜を設けたもの
である。
事項について説明する。
各種の高分子フィルム及びシートを用いることができ
る。シートを構成する高分子は、特に限定されないが、
例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(P
P)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカ
ーボネート(PC)、ポリフェニレンスルフィド(PP
S)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、トリ
アセチルセルロース(TAC)、ポリ塩化ビニール(P
VC)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)等が
挙げられる。
50nmの可視光透過率で85%以上であることが好ま
しい。基体シートの厚みは、特に限定されないが、通常
は5〜250μmのものが用いられる。
に高い導電性を付与するために、面抵抗値(膜表面1c
m2平方当たり面積抵抗値をいう。以下同じ。)が16
Ω以下の優れた導電性を有することが好ましい。金属薄
膜の面抵抗値は、10Ω以下であることがより好まし
く、さらに好ましくは1Ω以下である。
に、一般に極薄膜と呼ばれる非常に薄い膜で構成され
る。詳細には、金属薄膜は、膜厚が1〜50nmである
金属極薄膜であることが好ましい。50nmを越える
と、高い光透過性を確保することが困難となり、また、
1nm未満では、優れた導電性を得にくくなる。
金属でも、2種類以上の金属の合金でもよい。具体的に
は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウ
ム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ジル
コニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、ニッケル(N
i)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)、イ
ンジウム(In)等が挙げられ、その中でも、低コスト
で比抵抗が小さいという観点からCuが特に好ましい。
での反射を抑えて良好な可視光透過率を得るために、屈
折率が比較的高く透明な金属窒化物からなる。詳細に
は、セラミック薄膜は、屈折率が1.4〜2.5である
ことが好ましい。屈折率が1.4未満では、金属薄膜の
膜表面での反射を効果的に抑えることが困難であり、
2.5を越えると、可視光透過率を十分に確保すること
が困難となる。屈折率の下限はより好ましくは1.7で
あり、上限はより好ましくは2.3である。また、セラ
ミック薄膜は、基体シート上に単独成膜した状態での可
視光透過率(波長550nm)が75%以上であること
が好ましく、より好ましくは80%以上である。光透過
率が75%未満では、セラミック薄膜により導電性光選
択透過シートとしての光透過率を下げてしまうことにな
る。
ミニウム、窒化シリコン、窒化ガリウム、窒化インジウ
ム、窒化錫、窒化亜鉛等が挙げられ、その中でも、屈折
率が比較的大きく、可視光透過率が高いという観点から
窒化アルミニウムが特に好ましい。
nmであることが好ましい。10nm未満では、反射防
止効果を十分に得にくく、500nmを越えると、光の
干渉効果により透過率を十分に確保しにくくなる。な
お、セラミック薄膜は、通常、金属薄膜よりも厚く形成
される。
スチックの基体シート(1)上に積層した状態に形成さ
れており、積層は、金属薄膜(2)の上下両側をセラミ
ック薄膜(3,4)で挟んだサンドイッチ構造とされて
いる。すなわち、図1に示す1実施形態に係る導電性光
選択透過シートでは、基体シート(1)の上面に、セラ
ミック薄膜(3)を成膜し、その上に金属薄膜(2)、
さらにその上にセラミック薄膜(4)を順次に積層した
3層構造の積層膜(5)が形成されている。
に金属薄膜とセラミック薄膜を形成して5層構造の積層
膜を形成してもよく、さらにこれを繰り返して、金属薄
膜とセラミック薄膜が交互に積層された多層構造の積層
膜を形成してもよい。また、基体シート(1)上にアン
ダーコート層を設けて、その上に上記積層膜を形成して
もよい。また、上記積層膜上に別のトップコート層を設
けてもよい。
方法としては、真空蒸着法やスパッタ法等の物理的蒸着
(PVD)法、及び、化学的蒸着(CVD)法などを挙
げることができるが、より好ましくは、PVD法の一種
である低エネルギースパッタ法を用いることである。低
エネルギースパッタ法は、通常−300Vよりも低電
圧、詳細には−50〜−300Vのスパッタ電圧でスパ
ッタリングする成膜方法である。この低エネルギースパ
ッタ法によれば、プラスチックからなる基体シート上に
低温プロセスで成膜を行うことができる。また、通常の
PVD法に比べて、欠陥が少なく、結晶性の良好な金属
極薄膜が得られ、金属薄膜の導電性と膜表面の平滑性を
向上することができる。さらに、表面が平滑で屈折率の
比較的大きな金属窒化物のセラミック薄膜を形成するこ
とができ、また、該セラミック薄膜を金属薄膜の表面に
凹凸損傷を与えることなく積層することができる。
タ法による成膜を行うことができる成膜装置の一例を示
している。この装置は、円筒形の真空槽(10)内に、シ
ート保持板(12)とターゲット(14)とを左右に相対向
させて配し、その間にプラズマ(16)が形成されるよう
に、上下にプラズマ発生機構のアノード(18)とカソー
ドフィラメント(20)及び安定化電極(22)とを配し、
さらに、プラズマ(16)を閉じ込めるための磁場発生用
コイル(24)を設けて構成されている。この装置は、比
較的高真空で成膜することができ、しかも、ターゲット
(14)に印加するスパッタ電圧を、プラズマ発生機構と
独立に制御することができるため、0V〜−1,500
Vと低電圧から高電圧までのスパッタ電圧でのスパッタ
リングが可能である。
膜する際には、セラミック薄膜を構成する金属窒化物の
金属をターゲット(14)に用い、シート保持板(12)に
基体シートをセットして、真空槽(10)を真空ポンプ
(26)により真空排気し、スパッタガスと、反応性ガス
として窒素ガスとを、真空槽(10)に所定量加えて、−
50〜−300Vの所定のスパッタ電圧で、所定時間、
スパッタリングすればよい。また、金属薄膜を成膜する
際には、金属薄膜を構成する金属をターゲット(14)に
用いて、真空槽(10)を真空ポンプ(26)により真空排
気し、スパッタガスを真空槽(10)に所定量加えて、−
50〜−300Vの所定のスパッタ電圧で、所定時間、
スパッタリングすればよい。
選択透過シートは、優れた導電性を有し、しかも、可視
光透過率が高く、紫外線及び赤外線を遮断し得るとい
う、良好な光選択透過機能を有する。特に、セラミック
薄膜として窒化アルミニウムを、金属薄膜として銅を選
択して、これらの薄膜を低エネルギースパッタ法により
形成した場合には、後記の実施例で示されているよう
に、面抵抗値が数Ω以下、かつ、可視光透過率が80%
以上であるプラスチック製の導電性光選択透過シートを
低コストで得ることができる。
からプラスチックシートの耐擦傷性、耐薬品性及び耐候
性が改善される。さらに、金属薄膜上に形成されたセラ
ミック薄膜により金属薄膜の酸化を防止することができ
る。
選択透過シートは、フラットパネルディスプレイの透明
電極、ディフロスタや透明ヒーター等の面発熱体、タッ
チパネル等の面スイッチ、赤外線反射膜及び透明フレキ
シブル回路等の用途は勿論のこと、さらに、プラズマデ
ィスプレイやテレビのブラウン管等から発生する電磁波
のシールドや、次世代液晶ディスプレイの透明電極など
といった用途にも好適に用いることができる。
Tフィルム(波長550nmの可視光透過率=95%)
を用いて、図2に示す成膜装置により低エネルギースパ
ッタ法で、該シート上に膜厚50nmのCu薄膜を形成
した。詳細には、Cuをターゲット(14)として、上記
PETフィルムを脱脂、洗滌、乾燥後、シート保持板
(12)にセットし、真空槽(10)内を10−8Torr以下
に真空排気し、流量調節器(28)により、スパッタガス
であるArガスの流量を調節しながら加えて、真空槽
(10)内を1.5×10−3Torrに設定し、スパッタ電
圧−300Vで、5分間スパッタリングして、膜厚50
nmのCu薄膜を形成した。
長550nmの可視光透過率とを測定した。結果を表1
に示す。
と同様にして、PETフィルム上にCu薄膜を形成し
た。得られた試験例2〜6のシートについて、試験例1
と同様にして、面抵抗値と可視光透過率を測定した。結
果を表1に示す。
膜装置により低エネルギースパッタ法で、該シート上に
膜厚100nmのAlN薄膜を形成した。詳細には、A
lをターゲット(14)として、真空槽(10)内を10
−8Torr以下に真空排気し、流量調節器(28)により、
スパッタガスであるArガスの流量を調節しながら加え
て、真空槽(10)内を1.5×10−3Torrに設定し、
さらに、反応性ガスであるN2ガスを8×10−4Torr
だけ混合して、スパッタ電圧−300Vと−150V
で、それぞれ20分間と30分間スパッタリングして、
膜厚100nmのAlN薄膜を形成した。
550nmの可視光透過率とを測定した。結果を表2に
示す。
した薄膜は、欠陥が少なく、結晶性がよいと考えられる
ことから、面抵抗値の小さい導電性に優れたCu薄膜が
得られ、また、表面の平滑性が高い光学特性に優れるA
lN薄膜が得られることが分かった。特に、スパッタ電
圧を−150Vまで低電圧化した場合には、これらの効
果がより一層発現されることが分かった。
を用いて、PETフィルム上に、表3に示す膜厚で、A
lN薄膜、Cu薄膜及びAlN薄膜を順次に積層して、
実施例1の導電性光選択透過シートを作成した。スパッ
タ電圧は−150Vとした。
て、面抵抗値と、波長550nmの可視光透過率とを測
定した。結果を表3に示す。
u/AlNの積層膜を形成して、実施例2〜4の導電性
光選択透過シートを作成した。スパッタ電圧は、いずれ
も−150Vとした。得られた導電性光選択透過シート
について、面抵抗値と、波長550nmの可視光透過率
とを測定した。結果を表3に示す。
に、金属酸化物である酸化チタン薄膜を用いて、その他
は実施例1と同様にして、低エネルギースパッタ法によ
り、TiO2/Cu/TiO2の積層膜を形成して、比
較例1,2の導電性光選択透過シートを作成した。得ら
れた導電性光選択透過シートについて、面抵抗値と、波
長550nmの可視光透過率とを測定した。結果を表3
に示す。
光選択透過シートでは、比較例1,2の導電性光選択透
過シートに比べて、導電性と可視光透過率とが高いレベ
ルで両立されていた。特に、実施例1では、面抵抗値が
1Ω以下で、かつ、可視光透過率が80%以上であり、
極めて優れた電気特性と光学特性を有するプラスチック
シートが得られた。
トについての光透過率の波長依存性を示した。図に示す
ように、波長550nmを中心とする可視光領域では、
概ね80%以上の透過率が確保されていたのに対し、紫
外光領域では透過率20%以下、赤外光領域では透過率
25%以下であり、十分な光選択透過機能を持つことが
確認された。
優れた導電性と光選択透過機能を有し、耐擦傷性、耐薬
品性及び耐候性が良好なプラスチックシートを提供する
ことができる。
ートの断面図である。
概略図である。
光透過率の波長依存性を示すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】プラスチックからなる透明な基体シート上
に、導電性の金属薄膜とその上下に積層された金属窒化
物からなるセラミック薄膜とで構成される積層膜を設け
てなる導電性光選択透過シート。 - 【請求項2】前記金属薄膜の膜厚が1〜50nmであ
り、前記セラミック薄膜の膜厚が10〜500nmであ
る請求項1記載の導電性光選択透過シート。 - 【請求項3】前記金属薄膜は、面抵抗値が10Ω以下で
あり、 前記セラミック薄膜は、屈折率が1.4〜2.5である
請求項2記載の導電性光選択透過シート。 - 【請求項4】前記セラミック薄膜が窒化アルミニウムか
らなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性光選
択透過シート。 - 【請求項5】前記金属薄膜が銅からなる請求項1〜4の
いずれか1項に記載の導電性光選択透過シート。 - 【請求項6】前記金属薄膜と前記セラミック薄膜が、ス
パッタ電圧−50〜−300Vの低エネルギースパッタ
法により形成された請求項1〜5のいずれか1項に記載
の導電性光選択透過シート。
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