JP2004184579A

JP2004184579A - 導電性を有する多層反射防止膜付透明基板

Info

Publication number: JP2004184579A
Application number: JP2002349583A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Uchida; 芳光内田; Masayoshi Osada; 雅義長田
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: JP4349794B2

Abstract

【課題】高い透過率が得られるとともにその透過光を無色に近づけることのできる導電性を有する多層膜付透明基板を提供する。
【解決手段】透明基板上に透明誘電体の薄膜と透明導電体の薄膜とを積層する導電性を有する多層反射防止膜付透明基板において、透明基板上に反射防止効果を持たせるための４層からなる誘電膜層と、最外層に透明導電体の導電膜層との少なくとも５層を有し、導電膜層の光学膜厚は所望する表面抵抗値が得られる膜厚にて決定され、４層の誘電膜層の光学膜厚は透明基板の屈折率と各誘電膜層の屈折率とを考慮し、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系による標準光Ｃに対するクロマティクネス指数ａ＊、ｂ＊が−２．０〜２．０の範囲内となるように決定され、透明基板上に各々積層される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高透過率が得られる導電性を有する多層反射防止膜付透明基板に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、ガラス板等の透明基板にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やＳｎＯ_２等の透明導電膜を形成して、太陽電池などの光電変換素子の電極や液晶等の表示装置またはタッチパネルの電極、静電防止フィルターや電磁波カットフィルターとして利用するものが知られている。特にタッチパネル、静電防止フィルターや電磁波カットフィルター等で使用される場合、可視領域での高透過率を確保することが必要となってくる。ガラス基板の場合、さまざまな研究が行なわれ、最適な抵抗値を確保しながら高透過率を得ることができる多層膜が多数提案されているが、重く割れ易いという欠点を持つために、軽くて割れ難い透明のプラスチック基板に同じように多層膜を形成して利用することが多くなってきている。このため本出願人は特願２０００−５３６４２号にて、基板上に屈折率の異なる２層の透明誘電膜層を形成し、さらに最表面にＩＴＯ等の透明導電体からなる透明導電膜層を形成することにより、プラスチック基板を用いても高透過率を得ることができる導電性を有する多層反射防止膜付透明基板を提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した膜構成では高透過率が得られるものの、可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度）にてフラットな透過率が得られ難く、透過光に黄色がかった色目（色相）がついてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明では上記従来技術の問題点に鑑み、高い透過率が得られるとともにその透過光を無色に近づけることのできる導電性を有する多層膜付透明基板を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１）透明基板上に透明誘電体の薄膜と透明導電体の薄膜とを積層する導電性を有する多層反射防止膜付透明基板において、前記透明基板側から順に、前記透明基板の屈折率より高い屈折率である透明誘電体からなる第１誘電膜層と、前記透明基板の屈折率より低い屈折率である透明誘電体からなる第２誘電膜層と、前記透明基板の屈折率より高い屈折率である透明誘電体からなる第３誘電膜層と、前記透明基板の屈折率より低い屈折率である透明誘電体からなる第４誘電膜層と、最外層に透明導電体の導電膜層との少なくとも５層を有し、導電膜層の光学膜厚は所望する表面抵抗値が得られる膜厚にて決定され、前記第１誘電膜層〜第４誘電膜層の光学膜厚は前記透明基板の屈折率と各誘電膜層の屈折率とを考慮し、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系による標準光Ｃに対するクロマティクネス指数ａ＊、ｂ＊が−２．０〜２．０の範囲内となるように決定され、前記透明基板上に各々積層してなることを特徴とする。
（２）（１）の多層膜付透明基板において、前記多層膜付透明基板の視感度透過率が９０％以上であることを特徴とする。
（３）（１）又は（２）の多層反射防止膜付透明基板において、前記第１及び第３誘電膜層はＺｒＯ_２又はＴｉＯ_２主成分とし、前記第２及び第４誘電膜層はＳｉＯ_２を主成分とすることを特徴とする。
（４）（１）〜（３）の多層反射防止膜付透明基板において、表面抵抗値が１００以上５０００Ω／□以下であることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における導電性を有する多層反射防止膜付透明基板について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態における導電性を有する多層反射防止膜付透明基板の積層構成を示す概略図である。
１は透明の基板である。基板１は通常に入手できるものであればよく、屈折率は１．４８以上１．７以下程度のものを使用する。具体的に、基板材料としてはガラス類（屈折率１．４８〜１．７０）、プラスチック類（ポリカーボネイト（屈折率１．５９）、ポリエチレンテレフタレート（屈折率１．６３）等）が用いられ、光学的に透明であれば特に限定されない。また、本実施形態で述べる基板とは板状に限らず、フィルム基板を含むものとしている。
【０００７】
２は基板１上に多層膜の成膜前に事前に形成される薄膜層である。この薄膜層２は、多層膜を成膜する前に基板１にコーティングすることにより、基板１の表面を硬化させ、傷等から保護するためや、基板１と多層膜との間の密着力を上げるために形成される層である（以下、ハードーコート層と記す）。一般的に、ハードコート層２においては、基板１の表面を保護するとともに、基板１と多層膜との間の密着力を上げることが可能なアクリル系ハードコートがよく利用される。
【０００８】
また、基板１にハードコート層２を形成しないで、基板１上に直接多層膜を成膜することも可能であるが、前述したように多層膜の保護や密着力向上のために、基板１上に事前にハードコート処理を行なっておくことが好ましい。また、ハードコートではなく、単に基板１と多層膜との間での密着力向上のために真空蒸着等にて基板上にアンダーコートを行なうこともある。
何れの場合においても、ハードコート（アンダーコート）の膜厚は、光学的な阻害が起こらないように基板の屈折率と同程度の屈折率を有するようにしておくことが好ましい。
【０００９】
３はハードコート層２上に屈折率の異なる透明誘電体からなる誘電膜層を複数積層することにより反射防止効果をもたせるための反射防止層帯である。本実施形態における反射防止層帯３は４つの誘電膜層３ａ〜３ｄにより形成されている。
３ａは基板１の屈折率よりも高い屈折率をもつ透明誘電体からなる第１誘電膜層である。第１誘電膜層３ａに使用される透明誘電体は、使用する基板１に応じて適宜選択されるが、基板１の屈折率よりも高い屈折率が必要なため、基板１の最低屈折率１．４８より高い必要がある。また同時に、安価に入手可能でかつ安定した成膜が確認されているものが好ましいため、それらを考慮して屈折率が１．５０以上２．５０以下程度の範囲のものが使用される。具体的には、第１誘電膜層３ａの主成分にはＺｒＯ_２（屈折率１．９）や、ＴｉＯ_２（屈折率２．２）、Ａｌ_２Ｏ_３（屈折率１．６）等が挙げられる。第１誘電膜層３の光学的膜厚ｎｄ（以後、単に膜厚と記す）は１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である。
【００１０】
３ｂは第１誘電膜層３ａ上に積層され、基板１の屈折率よりも低い屈折率をもつ透明誘電体からなる第２誘電膜層である。第２誘電膜層３ｂに使用される透明誘電体は、使用する基板１に応じて適宜選択されるが、基板１の屈折率よりも低い屈折率が必要なため、基板１の最高屈折率１．７０より低くする必要がある。また同時に、安価に入手可能でかつ安定した成膜が確認されているものが好ましいため、それらを考慮して屈折率が屈折率１．３５以上１．６０以下程度の範囲のものが使用される。具体的には、第２誘電膜層３ｂの主成分にはＳｉＯ_２（屈折率１．４６）やＭｇＦ_２（屈折率１．３８）が挙げられる。また、第２誘電膜層３ｂの膜厚は１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である。膜厚がこれ以上薄くても厚くても、反射防止効果が得られにくい。
【００１１】
３ｃは第２誘電膜層３ｂ上に積層され、基板１の屈折率よりも高い屈折率をもつ透明誘電体からなる第３誘電膜層である。第３誘電膜層３ｃに使用される透明誘電体は、第１誘電膜層３ａと基本的に同じ材料のものが使用可能であるが、反射防止効果を向上させるためには第１誘電膜層３ａにて用いられる材料の屈折率と同じか、それより高い屈折率を有する材料を用いることが好ましい。第３誘電膜層３ｃの膜厚は１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である。
【００１２】
３ｄは第３誘電膜層３ｃ上に積層され、基板１の屈折率よりも低い屈折率をもつ透明誘電体からなる第４誘電膜層である。第４誘電膜層３ｄに使用される透明誘電体は、第２誘電膜層３ｂと基本的に同じ材料のものが使用可能である。また、第４誘電膜層３ｄの膜厚は１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である。
４は第４誘電膜層３ｄ上に積層され、導電性を有する導電膜層である。導電膜層４の透明導電体にはＩＴＯやＡＴＯ、ＳｎＯ_２、ＩＺＯ等が挙げられる。
【００１３】
また、表面抵抗値は使用目的に応じて適宜決定すれば良いが、電気光学素子用、光電変換素子用、液晶用、タッチパネル用等に用いるのであれば、好ましくは表面抵抗値が１００Ω／□以上５０００Ω／□以下であり、より好ましくは１００Ω／□以上１０００Ω／□以下である。
【００１４】
また、各層の最適な膜厚は以下の方法により決定される。
初めに、用途に応じて必要な表面抵抗値が得られるような導電膜層の膜厚を決定させておく。次に反射防止層帯３（誘電体層３ａ〜３ｄ）に使用する材料の屈折率を固定値とし、最適化アルゴリズムを用いながら誘電体層３ａ〜３ｄの物理膜厚を変化させていく。このような手法により、視野２°、標準光ＣにおけるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のクロマティクネス指数ａ＊、ｂ＊を−２〜＋２の範囲以内としつつ、このようなクロマティクネス指数ａ＊、ｂ＊の範囲内において最も高い透過率若しくは最も低い反射率が得られるような各誘電体層３ａ〜３ｄの膜厚を求める。最適化アルゴリズムは例えば、ＡｄａｐｔｉｖｅＲａｎｄｏｍＳｅａｒｃｈやＭｏｄｉｆｉｅｄＧａｒｄｉｅｎｔ、ＭｏｎｔｅＣａｒｉｌｏｍｅｔｈｏｄ、ＳｉｍｕｒａｔｅｄＡｎｎｅａｌｉｎｇ等、メリット関数を使用した様々な最適化手法を基に与えられる。
【００１５】
上記で示した各薄膜層（導電膜層、誘電膜層）を基板１上に形成する方法としては、物理的気層成長方法（ＰＶＤ）では真空蒸着方法やスパッタ方法、イオンプレーティング方法等が挙げられる。また、化学的気層成長方法（ＣＶＤ）ではめっき方法や化学的気層成長方法等が挙げられる。これらの成膜方法は、本実施の形態としてすべて使用可能であるが、成膜に際して高温を伴うような方法では熱によるプラスチック基板の変形等が考えられるため、プラスチック基板での多層膜の成膜は高熱を必要としない真空蒸着方法やスパッタ方法が好適に用いられる。
【００１６】
多層反射防止膜付透明基板において上述したような膜構成とすることにより、視感度透過率を９０％以上に保ちつつ、視野２°、標準光ＣにおけるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のクロマティクネス指数ａ＊、ｂ＊を−２〜＋２の範囲以内とすることができる。したがって多層反射防止膜付透明基板を透過する光束を無色に近づけることができ、視認性が向上する。これにより例えばカラー表示のタッチパネル等にてより好適に用いることができる。
【００１７】
＜実施例１＞
ハードコート付きポリカーボネイト基板（屈折率１．５９）を用意し、真空蒸着法により、誘電膜層を基板上に４層形成した。第１誘電膜層としては、オプトロン社製ＺｒＯ_２タブレットを使用し、アンダーコート層であるハードコート上にＺｒＯ_２を主成分とする薄膜層を形成した。このときの第１誘電体層の膜厚（光学膜厚ｎｄ）は８０ｎｍとした。第２誘電膜層としては、オプトロン社製ＳｉＯ_２顆粒を使用し、第１誘電膜層上にＳｉＯ_２を主成分とする薄膜層を形成した。このときの第２誘電膜層の膜厚は３５ｎｍとした。第３誘電膜層としては、オプトロン社製ＴｉＯ_２顆粒を使用し、第２誘電膜層上にＴｉＯ_２を主成分とする薄膜層を形成した。このときの第３誘電膜層の膜厚は８５ｎｍとした。第４誘電膜層としては、オプトロン社製ＳｉＯ_２顆粒を使用し、第３誘電膜層上にＳｉＯ_２を主成分とする薄膜層を形成した。このときの第４誘電膜層の膜厚は１００ｎｍとした。
【００１８】
次に真空治金（株）製ＩＴＯターゲットを使用し、導電膜層としてＩＴＯを主成分とする薄膜層をスパッタ法により第４誘電膜層上に形成した。このときの導電膜層の膜厚は２４ｎｍとした。
【００１９】
このようにして得られた導電性を有する多層膜付透明基板の視感度透過率を測定した。測定装置は朝日分光社製視感度透過率計ＭＯＤＥＬ３０４を用いた。得られた視感透過率は９４．１％であった。また、表面抵抗値は５００Ω／□であった。また、２°の視野で標準光Ｃにおけるクロマティクネス指数ａ＊、ｂ＊を測定した。測定装置は島津製作所製ＵＶ−２４００ＰＣを用いた。このときのクロマティクネス指数ａ^＊は−０．８０、ｂ^＊は０．７０であった。
また、実施例１で得られる多層反射防止膜付透明基板の可視域の透過率を図２に、以上の結果を表１に示す。
【００２０】
＜実施例２＞
第１誘電膜層の材料をＴｉＯ_２とした以外は、実施例と同じ基板、膜構成として多層反射防止膜付透明基板を作成した。ただし、この条件にて多層膜付透明基板の透過率ができるだけ高く得られるように、最適化アルゴリズムを用いて各誘電膜層の膜厚を調整した。この結果、第１誘電膜層〜第４誘電膜層の各膜厚は順に５５ｎｍ、３２ｎｍ、１３０ｎｍ、８８ｎｍとした。最表面の導電膜層（ＩＴＯ層）の膜厚は、実施例１と同様に２４ｎｍとし、表面抵抗値５００Ω／□が得られるようにした。なお、実施例１と同様に誘電膜層の形成は真空蒸着法で行い、導電膜層の形成はスパッタ法にて行った。
【００２１】
このようにして得られた導電性を有する多層膜付透明基板の視感度透過率は９４．３％であった。また、クロマティクネス指数ａ^＊は−０．９９、ｂ^＊は０．８２であった。
また、実施例２で得られる多層反射防止膜付透明基板の可視域の透過率を図３に、以上の結果を表１に示す。
【００２２】
＜比較例１＞
実施例１と同一の基板を用い、第１誘電膜層をＺｒＯ_２、第２誘電膜層をＳｉＯ_２とし、第２誘電膜層の上にＩＴＯからなる導電膜層を１層形成した。最表面のＩＴＯの導電膜層の膜厚は、表面抵抗値５００Ω／□が得られるように２４ｎｍとして成膜を行った。また、この条件にて多層膜付透明基板の透過率ができるだけ高く得られるように、最適化アルゴリズムを用いて各誘電膜層の膜厚を調整した。この結果、第１誘電膜層及び第２誘電膜層の各膜厚は順に１４０ｎｍ、９０ｎｍとした。なお、実施例１と同様に誘電膜層の形成は真空蒸着法で行い、導電膜層の形成はスパッタ法にて行った。
【００２３】
このようにして得られた導電性を有する多層膜付透明基板の視感度透過率は９２．９％であった。また、クロマティクネス指数ａ^＊は−２．８０、ｂ^＊は５．３５であった。
また、実施例２で得られる多層反射防止膜付透明基板の可視域の透過率を図４に、以上の結果を表１に示す。
【００２４】
＜比較例２＞
実施例１と同一の基板を用い、第１誘電膜層をＴｉＯ_２、第２誘電膜層をＳｉＯ_２とし、第２誘電膜層の上にＩＴＯからなる導電膜層を１層形成した。最表面のＩＴＯの導電膜層の膜厚は、表面抵抗値５００Ω／□が得られるように２４ｎｍとして成膜を行った。また、この条件にて多層膜付透明基板の透過率ができるだけ高く得られるように、最適化アルゴリズムを用いて各誘電膜層の膜厚を調整した。この結果、第１誘電膜層及び第２誘電膜層の各膜厚は順に６０ｎｍ、１２０ｎｍとした。なお、実施例１と同様に誘電膜層の形成は真空蒸着法で行い、導電膜層の形成はスパッタ法にて行った。
【００２５】
このようにして得られた導電性を有する多層膜付透明基板の視感度透過率は９２．６％であった。また、クロマティクネス指数ａ^＊は−３．１１、ｂ^＊は５．６３であった。
また、実施例２で得られる多層反射防止膜付透明基板の可視域の透過率を図５に、以上の結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
＜結果＞
図２及び図３に示すように、実施例１、２の多層反射防止膜付透明基板においては、可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度）にてある程度の透過率が得られており、透過光は無色に近づいた色相となった。また、図４及び図５に示すように、比較例１、２の多層反射防止膜付透明基板においては、可視領域４００ｎｍ〜４５０ｎｍ付近の透過率が極端に少ないため、その透過光は黄色味がついた色相となった。また、表１に示すように、実施例１、２では、非常に高い視感度透過率が得られているとともに、クロマティクネス指数は−１．０〜１．０の範囲内にあり、この結果においても無色に近い透過光が得られていることが示された。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば高い透過率を有しながら、高い視認性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における膜構成を示した図である。
【図２】実施例１における透過率を示した図である。
【図３】実施例２における透過率を示した図である。
【図４】比較例１における透過率を示した図である。
【図５】比較例２における透過率を示した図である。
【符号の説明】
１基板
２ハードコート層
３反射防止層帯
４導電膜層

Claims

透明基板上に透明誘電体の薄膜と透明導電体の薄膜とを積層する導電性を有する多層反射防止膜付透明基板において、前記透明基板側から順に、前記透明基板の屈折率より高い屈折率である透明誘電体からなる第１誘電膜層と、前記透明基板の屈折率より低い屈折率である透明誘電体からなる第２誘電膜層と、前記透明基板の屈折率より高い屈折率である透明誘電体からなる第３誘電膜層と、前記透明基板の屈折率より低い屈折率である透明誘電体からなる第４誘電膜層と、最外層に透明導電体の導電膜層との少なくとも５層を有し、導電膜層の光学膜厚は所望する表面抵抗値が得られる膜厚にて決定され、前記第１誘電膜層〜第４誘電膜層の光学膜厚は前記透明基板の屈折率と各誘電膜層の屈折率とを考慮し、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系による標準光Ｃに対するクロマティクネス指数ａ＊、ｂ＊が−２．０〜２．０の範囲内となるように決定され、前記透明基板上に各々積層してなることを特徴とする導電性を有する多層反射防止膜付透明基板。
請求項１の多層膜付透明基板において、前記多層膜付透明基板の視感度透過率が９０％以上であることを特徴とする導電性を有する多層膜付透明基板。
請求項１又は請求項２の多層反射防止膜付透明基板において、前記第１及び第３誘電膜層はＺｒＯ_２又はＴｉＯ_２主成分とし、前記第２及び第４誘電膜層はＳｉＯ_２を主成分とすることを特徴とする導電性を有する多層反射防止膜付透明基板。
請求項１〜３の多層反射防止膜付透明基板において、表面抵抗値が１００以上５０００Ω／□以下であることを特徴とする導電性を有する多層反射防止膜付透明基板。