JP2003211575A

JP2003211575A - 積層体及び透明導電性ガスバリアフィルム及び透明導電性ガスバリアフィルムの製造方法

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Publication number: JP2003211575A
Application number: JP2002009641A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Mizuno; 敬介水野; Takashi Miyamoto; 隆司宮本; Junichi Arai; 潤一新井
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2003-07-29
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: JP4029620B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は上記のような事情に基づいてなされ
たものであり、本発明の目的とするところは、耐アルカ
リ性、高密着性を有する積層体の提供であり、また特に
高いガスバリア性と耐アルカリ性、高密着性を有する透
明導電ガスバリアフィルムを提供することを目的とす
る。。【解決手段】プラスチック基材上に、少なくとも２層
以上の金属化合物を積層してなる積層体であって、前記
金属化合物層のうち少なくとも一の表面及び／又は界面
が、イオン照射処理されていることを特徴とする積層体
を提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属化合物層を複
数層含む積層体に関する。特にフラットパネルディスプ
レイ等に用いられる、高いガスバリア性と高光線透過
性、優れた耐アルカリ性及びガスバリア層と透明導電性
薄膜との密着に優れた、透明導電ガスバリアフィルムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フラットパネルディスプレイ、特
に液晶ディスプレイ用（以下ＬＣＤという）の基材はガ
ラス基板を使用していた。しかし、近年のノートパソコ
ンや電子手帳、携帯電話の普及によりさらなる軽量化、
薄型化が求められている。これらを達成するための一つ
の手段として、基材をプラスチックに変更することが考
えられる。実際、プラスチック基材を用いた白黒ＳＴＮ
タイプのＬＣＤは実用化されている。基本的な、ディス
プレイ用プラスチック基材の構成は、プラスチック基材
／ガスバリア層／透明電極層というものである。ガスバ
リア層は構造内への空気や水蒸気などの侵入による表示
欠陥や構造の破損を防止するために施される。その他の
要求性能としては、液晶等の実装工程における各薬品へ
の高い耐性、各層間における高い密着性、高透明性等が
挙げられる。

【０００３】従来、ガスバリア層としては、水蒸気及び
酸素に対して優れたバリア性を持ち、かつ高い透明性を
有する、酸化珪素や酸化アルミニウムなどの薄膜を、蒸
着法やスパッタリング法等で成膜したものが用いられて
きた、しかしこれらは、エッチング液であるアルカリ溶
液によりガスバリア性が劣化し、またその上に設ける透
明導電性薄膜との密着もあまり良くない。アルカリ溶液
によるガスバリア性の劣化を防ぐために、アクリレート
等の有機膜等をガスバリア層の上に塗布する方法が用い
られている。しかし、工程が増えることもありコスト的
に望ましい方法ではない。また、ガスバリア層と透明電
極の密着を上げるためには、窒化珪素等の無機密着層を
ガスバリア層の上に成膜する方法がある。しかしなが
ら、十分な耐アルカリ性と、密着性を兼ね備えるために
は、窒化珪素を厚く成膜する必要があり、それによる透
明性の損失を考慮するとこれも望ましい方法ではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的とす
るところは、耐アルカリ性、高密着性を有する積層体の
提供であり、また特に高いガスバリア性と耐アルカリ
性、高密着性を有する透明導電ガスバリアフィルムを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するためのものであって、請求項１に記載の発明はプ
ラスチック基材上に、少なくとも２層以上の金属化合物
を積層してなる積層体であって、前記金属化合物層のう
ち少なくとも一の表面及び／又は界面が、イオン照射処
理されていることを特徴とする積層体である。

【０００６】請求項２に記載の発明は、プラスチック基
材上に、少なくとも金属化合物薄膜層と透明導電薄膜層
が積層されている透明導電性ガスバリアフィルムであっ
て、該金属化合物薄膜層の表面及び／又は界面が、イオ
ン照射処理されていることを特徴とする透明導電性ガス
バリアフィルムである。

【０００７】請求項３に記載の発明は、前記金属化合物
薄膜層が、酸化珪素、酸化アルミニウム、インジウムと
セリウムの混合酸化物、の群から選ばれる１種類または
２種類以上からなることを特徴とする、請求項２記載の
透明導電性ガスバリアフィルムである。

【０００８】請求項４に記載の発明は、前記イオン照射
処理に用いるイオン種が、窒素及び／又は硫黄であるこ
とを特徴とする請求項２または３に記載の透明導電性ガ
スバリアフィルムである。

【０００９】請求項５に記載の発明は、少なくとも基材
上に、金属化合物薄膜層を積層し、該金属化合物薄膜層
表面にイオン照射処理を施した後、透明導電薄膜層を積
層することを特徴とする透明導電性ガスバリアフィルム
の製造方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の特徴は、金属化合物膜層
の表面を改質することにより、密着性や耐アルカリ性な
どの物性を向上させることに特徴がある。以下、金属化
合物層として、ガスバリア性の金属化合物薄膜層、透明
導電層を用いた透明導電性ガスバリアフィルムを例に説
明する。

【００１１】本発明において、プラスチック基材として
は特に限定するものではないが、可撓性のあるものが好
ましい。例えば、プラスチック基材とは、ポリオレフィ
ン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリエステ
ル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリエチレンナフタレートなど）、ポリアリ
レート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエ
ーテルスルフォンなどやこれらの共重合体の無延伸ある
いは延伸フィルムであり、用途に応じて適宜選択され
る。特にＬＣＤ用としては、透明性やガスバリア性に加
えて、透明電極膜や配向膜の成膜工程に対する耐熱性が
良いことや、偏向膜内に置かれて使用されるために光学
的異方性（リタデーション）が小さいこと、などが必要
とされることからポリアリレートやポリカーボネート、
ポリエーテルスルフォン、非晶質ポリオレフィンなどが
好ましく用いられるものである。これらプラスティック
基材の表面は、コロナ処理、プラズマ処理などの前処理
が施されていても良い。

【００１２】本発明では、上記のようなプラスチックフ
ィルムの少なくとも片面上に、金属化合物薄膜層を形成
する。この層に必要とされる特性としては酸素や水蒸気
などに対する高いガスバリア性と高い光線透過性であ
る。これらの特性を満たすものであればどんな材料でも
使用してもかまわないが、特にアルミニウム、珪素、チ
タンの酸化物、窒化物又は酸窒化物、インジウムとセリ
ウムの混合酸化物、酸窒化物などの群から選ばれる１種
類もしくは２種類以上を積層したものが望ましい。

【００１３】本発明でいうイオン照射処理とは、ある原
子をイオン化し加速器を用いて適度に加速させ、目的物
質に照射することにより、目的物質の表面を改質させる
処理のことである。イオンの照射処理において、イオン
種及びイオン加速エネルギーは、金属化合物膜薄膜の種
類によって適当なものを選択する。イオン照射処理に用
いられるイオンは、比較的安価で、また安全にイオンを
引き出せるという理由から、Ｎ²⁺及びＳ⁴⁺などの陽イオ
ンを用いるのが望ましい。

【００１４】本発明では、イオン照射処理を行うことに
より、金属化合物薄膜層と透明導電層の密着性等の物性
を向上させるものである。理由は定かではないが、以下
の二つの理由が考えられる。一つ目は、金属化合物膜薄
膜表面層に元素を非平衡的に導入することによる、その
元素を含む新しい組織を作ることであり、二つ目は、照
射されたイオンが持つ運動エネルギーを表面層へ導入す
ることによって構造の変化を喚起させるということであ
る。すなわちイオンを照射することにより、表面にその
イオンを含む膜ができ（Ｎ ²⁺を用いれば窒化膜）表面に
新しくできた膜の物性を与えることができると思われ
る。また、イオンを照射することにより、金属化合物膜
薄膜表面層を改質させ、密着性を向上させることができ
ると思われる。

【００１５】本発明のイオン照射処理は、公知の装置を
用いて行うことができる。また、イオンの加速電圧は通
常０．１ｋｖ〜１ＭＶ程度であることが望ましい。加速
電圧を小さくすれば表面付近のみが処理され、大きくす
れば深さ方向まで浸透して処理される。目的、用いる金
属化合物薄膜の種類や膜厚などにより、所望の加速電圧
で処理をすることができる。また膜の損傷などを考慮す
ると加速電圧は１〜３００ｋｖ程度であることが望まし
い。また、イオン照射処理を行った後に熱処理を行って
も良い。

【００１６】透明導電薄膜層としては、公知の透明導電
膜を用いれば良いが、生産性や抵抗値、透明性等を考慮
すると、インジウムと錫の混合酸化物（ＩＴＯ）を用い
るのが望ましい。また、金属酸化物系の透明導電膜を用
いることにより、さらに金属化合物薄膜層との間の密着
性に優れるため好ましい。

【００１７】本発明の金属化合物薄膜及び、透明導電性
薄膜の成膜方法は、目的の薄膜を形成できる方法であれ
ばいかなる方法でも良いが、スパッタリング法、真空蒸
着法、イオンプレーティング法、プラズマＣＶＤ法など
が適している。ここで言う薄膜とは膜厚が１μｍ以下の
膜のことを言う。また、前記金属化合物薄膜層の膜厚
は、５〜４０ｎｍの範囲内であることが好ましい。これ
以下であると十分なバリア性が保てず、これ以上である
と可視光域の透過度が低下、クラック発生の原因となっ
てしまう。また、前記透明導電性薄膜の膜厚は、２０〜
１５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。これ以下で
あると十分な導電性が保てず、これ以上であると可視光
域の透過度が低下してしまう。

【００１８】また、ここでは金属化合物層としてガスバ
リア性金属化合物薄膜層、透明導電層を用いたが、これ
に限るものではなく、例えば、ガスバリア性金属化合物
薄膜層を複数層積層する場合などにも適用できる。

【００１９】以下に実施の形態について、実施例を参照
して説明する。図１に、本発明の積層体（透明導電性ガ
スバリアフィルム）の実施例を示す。

【００２０】＜実施例１＞まず、プラスチック基材とし
て厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム、ガスバリア性の金
属化合物薄膜層にプラズマＣＶＤ法で酸化珪素を４０ｎ
ｍの膜厚で成膜した。その後。イオン照射処理を行っ
た。照射イオンにＮ²⁺を用い、加速電圧は１ｋｖで行っ
た。形成した透明導電性ガスバリアフィルムの水蒸気透
過速度は、０．３ｇ／ｍ²／ｄａｙであり酸素透過速度
は０．５ｃｃ／ｍ²／ｄａｙであった。酸素バリア性
は、２５℃−７０％ＲＨ雰囲気下で、酸素透過度測定装
置（モダンコントロール社製ＭＯＣＯＮＯＸＴＲＡ
Ｎ１０／５０Ａ）を用いて測定し、水蒸気バリア性
は、４０℃−９０％ＲＨ雰囲気下で水蒸気透過度測定装
置（モダンコントロール社製ＰＥＲＭＡＴＲＡＮＷ
６）を用いて測定した。これを、３．５重量％苛性ソー
ダに１０分浸漬した後、同様にガスバリア性を測定した
ところ、水蒸気透過速度及び酸素透過速度ともに劣化は
なく、また外観においても、白濁等は観察されなかっ
た。

【００２１】次に、上記積層体上に透明導電薄膜層とし
て、インジウムと錫の合金酸化物（以下ＩＴＯとする）
をＤＣマグネトロンスパッタリング法で積層し、透明導
電性ガスバリアフィルムを得た。得られた透明導電性ガ
スバリアフィルムを、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ−Ｋ５４００
−１９９０に準拠）の碁盤目試験に従って。ＩＴＯ膜上
から、カッターにより１ｍｍ間隔で縦横各１１本の切れ
目を入れて１ｍｍ四方の碁盤の目を１００個作り、セロ
ハンテープ（ニチバン製）を貼り、粘着テープを４５度
方向に剥がして、剥離しなかった目の数を数えた。その
結果、１００個／１００個であった。また、光線透過率
を分光計（日立Ｕ−４０００）を用いて測定したとこ
ろ、波長５５０ｎｍにおいて、８５．０％であった。

【００２２】＜実施例２＞ガスバリア性の金属化合物薄
膜層をＤＣマグネトロンスパッタ法で成膜した酸化アル
ミニウムにした以外は、実施例１と同様に透明導電性ガ
スバリアフィルムを作成し、測定を行った。酸素透過速
度１．５ｃｃ／ｍ²／ｄａｙ、また水蒸気透過速度１．
０ｇ／ｍ²／ｄａｙ、アルカリ処理後、変化無し。ＩＴ
Ｏ成膜後の碁盤の目試験１００個／１００個であった。
光線透過率は８４．０％であった。

【００２３】＜比較例１〜３＞イオン照射処理を施す代
わりに、窒化珪素をＤＣマグネトロンスパッタ法を用い
てガスバリア性の金属化合物薄膜層上に成膜したこと以
外は実施例１と同様の方法で透明導電性ガスバリアフィ
ルムを得た。その際、窒化珪素の膜厚を１ｎｍ（比較例
１）、１０ｎｍ（比較例２）、５０ｎｍ（比較例３）の
ように変化させ、透明導電性ガスバリアフィルムを得
た。これらを、上記実施例と同様の評価を行った。表１
にこれらの結果をまとめる。

【００２４】＜比較例４＞ガスバリア性の金属化合物薄
膜層にイオン照射処理をしないで、ガスバリア層の直上
にＩＴＯを成膜したこと以外は実施例１と同様の方法で
透明導電性ガスバリアフィルムを得た。同様に評価し
た。表１にこれらの結果をまとめる。

【００２５】＜比較例５＞ガスバリア性の金属化合物薄
膜層にイオン照射処理をしないで、ガスバリア層の直上
にＩＴＯを成膜したこと以外は実施例２と同様の方法で
透明導電性ガスバリアフィルムを得た。同様に評価し
た。表１にこれらの結果をまとめる。

【００２６】

【表１】

【００２７】表1に示した通り、照射イオン処理を施し
た実施例１、２の透明導電性ガスバリア性フィルムはア
ルカリ処理前後での酸素、水蒸気透過度、密着性、光線
透過率ともに良好なものが得られた。それに対し、照射
イオン処理を施さず、代わりに窒化珪素膜の成膜処理を
行った比較例１〜３は、該窒化珪素膜の膜厚により、ア
ルカリ処理後の酸素、水蒸気透過度、密着性が不十分で
あったり、光線透過率が低いものであった。また、何も
処理を施さなかった比較例５，６はアルカリ処理後の酸
素、水蒸気透過度、光線透過率ともに不十分であった。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、密着性に優れ、アルカ
リ溶剤処理の影響の少ない積層体が得られる。また、本
発明によれば、金属化合物薄膜層の表面がイオン照射処
理されていることにより、金属化合物薄膜層と透明電極
との間の密着に優れ、高ガスバリア性と高透明性を兼ね
備えている透明導電性ガスバリア性フィルムが得られ
る。また、ＬＣＤ等の電極エッチング工程を必要とする
ものに応用すれば、アルカリ溶液によるガスバリア性の
劣化がほとんどなく、また、各工程において透明電極の
剥がれが発生せず、フラットパネルディスプレイとして
用いた時、優れた性能を発揮する。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す層断面図である。

【符号の説明】

１基材２ガスバリア性の金属化合物薄膜層３イオン照射された部分のガスバリア性の金属化
合物薄膜層４透明導電膜層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F100 AA02B AA02C AA17B AA17C AA19B AA19C AA20B AA20C AA28 AA33B AA33C AK01A AK42 AT00A BA03 BA04 BA05 BA07 BA10A BA10C BA13 EH112 EH66 EJ52B EJ52C EJ61 GB41 JD02 JD03 JD04 JG01C JK06 JL11 JM02B JM02C JN01 JN01C 4K029 AA11 BA44 BA46 BA50 BC00 BC09 BD00 FA01 4K030 BA42 BA43 BA44 CA07 CA12 DA02 LA01 LA18 5G307 FA02 FB00 FC09 FC10 5G323 BC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック基材上に、少なくとも２層以
上の金属化合物を積層してなる積層体であって、前記金
属化合物層のうち少なくとも一の表面及び／又は界面
が、イオン照射処理されていることを特徴とする積層
体。
【請求項２】プラスチック基材上に、少なくとも金属化
合物薄膜層と透明導電薄膜層が積層されている透明導電
性ガスバリアフィルムであって、該金属化合物薄膜層の
表面及び／又は界面が、イオン照射処理されていること
を特徴とする透明導電性ガスバリアフィルム。
【請求項３】前記金属化合物薄膜層が、酸化珪素、酸化
アルミニウム、インジウムとセリウムの混合酸化物、の
群から選ばれる１種類または２種類以上からなることを
特徴とする、請求項２記載の透明導電性ガスバリアフィ
ルム。
【請求項４】前記イオン照射処理に用いるイオン種が、
窒素及び／又は硫黄であることを特徴とする請求項２ま
たは３に記載の透明導電性ガスバリアフィルム。
【請求項５】少なくとも基材上に、金属化合物薄膜層を
積層し、該金属化合物薄膜層表面にイオン照射処理を施
した後、透明導電薄膜層を積層することを特徴とする透
明導電性ガスバリアフィルムの製造方法。