JP2008210613A - 透明導電性積層体及びそれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明導電膜の基板とは反対の面にセラミック薄膜を積層することにより、透過色を補正する機能を有するようにして、透過色に黄色味の無い、ニュートラルな色味を有する透明導電性積層体を供給する。
【解決手段】透明基板（２）の一方の面に透明導電膜（３）を光学膜厚（ｎｄ）が４０ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲で形成した透明導電性基板（１）において、該透明基板（２）の透明導電膜（３）を形成した面とは反対側の面上にセラミック薄膜（４）を形成し、透過光を、Ｄ６５光源、２°視野のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系で表した時のｂ＊が１以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明基板に透明導電膜を積層した透明導電性積層体に関し、詳しくは透過色を補正する機能を有するようにした透明導電性積層体、及びそれを用いた表示装置に関する。

透明基板の最表面に透明導電膜が形成され、３層以上の薄膜を積層した反射防止積層体が知られており、例えば、特許文献１に挙げられるような、各層の屈折率が限定された反射防止積層体、あるいは特許文献２のように、タッチパネル用途で透明導電膜を２５ｎｍ以下に限定した反射防止積層体が知られている。さらには、特許文献３のように、各層の材料および膜厚が限定された反射防止積層体も知られている。

透明導電膜や透明電極として、最も一般的に用いられている酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）は、一般的なガラスや、プラスチック基材に比べ、屈折率の高い、高屈折率材料に分類されることから、単純に透明基板上にＩＴＯを形成すると透過率が低下（反射率が増大）してしまう。そこで、透明基板とＩＴＯ膜の間に複数の高屈折率材料、低屈折率材料を適当な膜厚に多層形成することにより、その透過率を増大させ、反射率を低減させることが可能である。

しかるに、一般に可視光域の透過率を増大させようとする場合、最も視感度の高い、波長５５０ｎｍ付近の透過率を増大させるような光学膜構成を採用するものであるが、透明導電膜材料に使用するＩＴＯには、特性上、４５０ｎｍ以下の短波長域に吸収があるために透過色としては黄色くなってしまう問題があった。また、透明導電膜の膜厚によっては、積層させる材料の屈折率に制約が生じたり、積層数が増大するなどの問題があった。

さらには、このような透明導電性積層体に酸素や水蒸気に対するバリア機能を付与するためにセラミック薄膜を形成する場合には、透明基材に対して透明導電膜と同じ面に成膜すると、透明導電膜のエッチング工程において不具合が生じるなどの問題があった。

以下に先行技術文献を示す。
ＷＯ００／６３９２４号公報 特開平１１−５３１１４号公報 特許登録第２５０９２１５号

そこで本発明の課題は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、透明導電膜の基板とは反対の面にセラミック薄膜を積層することにより、透過色を補正する機能を有するようにして、透過色に黄色味の無い、ニュートラルな色味を有する透明導電性積層体を供給することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、透明基板の一方の面に透明導電膜を光学膜厚（ｎｄ）が４０ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲で形成した透明導電性基板において、該透明基板の透明導
電膜を形成した面とは反対側の面上にセラミック薄膜を形成し、透過光を、Ｄ６５光源、２°視野のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系で表した時のｂ＊が１以下であることを特徴とする透明導電性積層体である。

本発明の請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る透明導電性積層体において、前記透明導電膜の表面抵抗値が、８０Ω／□〜２５０Ω／□の範囲であることを特徴とする透明導電性積層体である。

本発明の請求項３に係る発明は、上記請求項１、又は２に係る透明導電性積層体において、前記透明導電膜が、酸化インジウムスズであることを特徴とする透明導電性積層体である。

本発明の請求項４に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれか１項に係る透明導電性積層体において、前記セラミック薄膜の光学膜厚（ｎｄ）が、２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲であることを特徴とする透明導電性積層体である。

本発明の請求項５に係る発明は、上記請求項１乃至４のいずれか１項に係る透明導電性積層体において、前記セラミック薄膜上に、有機層が形成されていることを特徴とする透明導電性積層体である。

本発明の請求項６に係る発明は、上記請求項１乃至５のいずれか１項に係る透明導電性積層体において、前記透明基板が、プラスチックであることを特徴とする透明導電性積層体である。

本発明の請求項７に係る発明は、上記請求項１乃至６のいずれか１項に係る透明導電性積層体において、前記透明導電膜をパターニング処理した後の水蒸気透過率が、４０℃９０％Ｒｈの条件において、０．５ｇ／ｍ²・ｄａｙ以下であることを特徴とする透明導電性積層体である。

本発明の請求項８に係る発明は、上記請求項１乃至７のいずれか１項に係る透明導電性積層体を用いたことを特徴とする表示装置である。

本発明の透明導電性積層体は、透明基板の一方の面に光学膜厚４０ｎｍ〜１２０ｎｍの膜厚で透明導電膜を形成した透明導電性基板であって、その透明基板の透明導電膜とは反対側の面にセラミック薄膜を形成することにより、その積層体の透過光を、Ｄ６５光源、２°視野のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系で表した時のｂ＊が１以下になるようにしたので、視覚的に黄色味のないニュートラルな色味を有する透明導電性積層体となる。

また本発明の透明導電性積層体は、透明基板の前記セラミック薄膜とは反対の面に透明導電膜を低屈折率薄膜として１層形成するだけで、その積層体の透過光を、Ｄ６５光源、２°視野のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系で表した時のｂ＊が１以下にすることができるので、従来の透明導電性積層体のような透明基板と透明導電膜との間に複数の高屈折率材料、低屈折率材料を適当な膜厚に多層形成して透過率を増大させて反射率を低減させる対応よりも少ない層にて対応が可能である。

また本発明の透明導電性積層体によれば、透明基板をプラスチックのようなフレキシブルな材料にすることにより、衝撃により破損することのない電極基板となる。また、薄膜を形成する際、ロールトゥロール方式により連続的に大量に量産が可能となり、生産コストを抑えることが可能となる。

また、プラスチック基板は通常、水蒸気等のガス遮蔽性に乏しく、特にエレクトロニクスデバイス材料の劣化を引き起こすが、セラミック薄膜にバリア性能を有する薄膜を用いて、透明導電膜層のエッチング工程後の積層体の水蒸気透過率を４０℃９０％Ｒｈの条件において、０．５ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下とすることにより、エレクトロニクスデバイス材料の劣化を抑制し、デバイス寿命を延ばすことが可能となる。

また、本発明の透明導電性積層体では、酸素や水蒸気に対するバリア機能を付与するために、透明基板の透明導電膜と反対面にセラミック薄膜が設けられ、そのセラミック薄膜上に適当な有機層を形成してあるので、従来のような透明基板の透明導電膜と同じ面にセラミック薄膜を成膜すると、透明導電膜のエッチング工程において不具合が生じるなどの問題があったが、本発明によれば、このような現象を回避でき、後工程における物理的、化学的な耐性を向上させることが可能となる。

また、本発明の表示装置は、液晶表示装置などの画像表示装置の表示画面に本発明の透明導電性積層体を用いるので、視覚的に黄色味のないニュートラルな色味を有する表示画面を有する表示装置が得られ色再現性の良好な表示が可能となる。

以下に本発明の透明導電性積層体の最良の形態を図面を用いながら詳細に説明する。

図１は本発明の透明導電性積層体の概略図であり、透明基板（２）の一方の面に、透明導電膜（３）、その透明導電膜（３）の反対面にバリア性能を付与するためにセラミック薄膜（４）を形成した透明導電性積層体（１）である。そして、本発明の透明導電性基板（１）は、前記透明導電膜（３）の光学膜厚（ｎｄ）を、４０ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲で形成したものである。そして本発明の透明導電性積層体（１）の透過光において、Ｄ６５光源、２°視野の色彩値表色系Ｌ＊ａ＊ｂ＊で表した時の前記透過光のｂ＊が、１以下になるようにしたものである。なお、上記色彩値表色系Ｌａｂ値は、Ｌ（軸）を明るさ、ａ（軸）をＲｅｄ系色相（＋ａ）〜Ｃｙａｎ系色相（−ａ）、ｂ（軸）をＹｅｌｌｏｗ系色相（＋ｂ）〜Ｂｌｕｅ系色相（−ｂ）］として一般に定義される。

本発明で用いる透明基板（２）には、ガラスやプラスチックフィルムが用いられる。プラスチックフィルムとしては、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面の平滑性が良好であれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリアリレートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、ポリイミド等が挙げられる。特に本発明の積層体を液晶表示装置などの表示装置の表示画面の前面板に適用する場合は、透明性と耐熱性に優れたポリカーボネートやポリエーテルサルホンが好適に用いられる。その厚さは部材の薄型化と基材の可撓性とを考慮し、１０〜２００μｍ程度のものが用いられる。これら基材の表面に周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤などが使用されてもよい。薄膜との密着性を改善するため、前処理としてコロナ処理、低温プラズマ処理、イオンボンバード処理、薬品処理などを施してもよい。

透明導電膜（３）は、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズのいずれか、または、それらの２種類もしくは３種類の混合酸化物、さらには、その他添加物が加えられた物等が挙げられるが、目的・用途により種々の材料が使用でき、特に限定されるものではない。しかし、エッチング適正や膜の電気特性に優れる点で酸化インジウムを使用することが最も好ましい。また、透明導電膜（３）の表面抵抗値は８０Ω／□〜２５０Ω／□の範囲であ
ることが好ましい。これは、液晶電極として良好に機能する表面抵抗値範囲である。

低屈折率材料としては、酸化マグネシウム（１．６）、二酸化珪素（１．５）、フッ化マグネシウム（１．４）、フッ化カルシウム（１．３〜１．４）、フッ化セリウム（１．６）、フッ化アルミニウム（１．３）などが挙げられる。また、高屈折率材料としては、二酸化チタン（２．４）、二酸化ジルコニウム（２．０）、硫化亜鉛（２．３）、酸化タンタル（２．１）、酸化亜鉛（２．１）、酸化インジウム（２．０）が挙げられる。但し、上記括弧内の数値は屈折率を表す。

酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を透明導電膜（３）に用いる場合、酸化インジウムにドープされる酸化スズの含有比はデバイスに求められる仕様に応じて、任意の割合を選択する。例えば、機械強度を高める目的で薄膜を結晶化させるためには、酸化スズの含有比は１０重量％未満が望ましく、薄膜をアモルファス化しフレキシブル性を持たせるためには、酸化スズの含有比は１０重量％以上が望ましい。また、薄膜に低抵抗が求められる場合は、酸化スズの含有比は３重量％から２０重量％の範囲が望ましい。

セラミック薄膜（４）としては、酸化物、硫化物、フッ化物、窒化物などの無機化合物材料が使用可能である。上記無機化合物からなる薄膜は、その材料により屈折率が異なるため、本発明においては、その屈折率の異なるセラミック薄膜を特定の膜厚で形成することにより、光学特性を調整することが可能となる。セラミック薄膜（４）の光学膜厚（ｎｄ）は、２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲が好ましい。２０ｎｍより薄いと良好なバリア性能が得られず、１５０ｎｍより厚いとクラックなどの劣化障害を有し、また生産コスト高などの問題がある。

セラミック薄膜（４）のバリア性能を有する材料としては、珪素やアルミニウムの酸化物、窒化物等、高屈折率材料としては酸化インジウム等が挙げられるが、特に限定されるものではない。

本発明における透明基板（２）の表面への透明導電膜（３）、セラミック薄膜（４）の製造方法としては、膜厚の制御が可能であればいかなる成膜方法でも良く、なかでも薄膜の生成には乾式法が優れている。これには真空蒸着法、スパッタリング等の物理的気相析出法やＣＶＤ法のような化学的気相析出法を用いることができる。

透明導電膜（３）などに対するエッチング工程としては、フォトリソを用いた方法が一般的である。パターン現像、エッチング工程でアルカリや酸の溶液を用いることから、バリア性能を有する薄膜は、それらに対する耐性が十分でなければならない。

有機層（５）は、透明導電性積層体（１）の表面にバリア性膜として形成したセラミック薄膜（４）を保護するために、その表面に施され、セラミック薄膜（４）の表面の高耐久化が目的である。有機層（５）を形成する材料としては、透明性、適度な硬度および機械的強度を有するものであれば良く、アクリル系樹脂、有機シリコーン系樹脂、ポリシロキサン等の樹脂材料が挙げられる。ウェットプロセスでは、マイクログラビア、スクリーン等の各種コーティング方法を用いて塗工することができる。また有機層を塗工する際に塗工液に樹脂フィラーや無機のフィラーを混合させることにより、高硬度化・易滑化も可能である。一方、有機蒸着法により有機層（５）（保護層）を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、アクリレートもしくはメタクリレート、又はそれらの混合樹脂溶液を有機物蒸着装置で蒸発させ、コーティングドラム上のフィルム上に凝縮させる。その後、電子線照射装置にて硬化処理を行うことにより保護層を形成することができる。また、電子線硬化の替わりに紫外線硬化を用いてもよい。

次に、本発明を具体的な実施例を挙げて詳細に説明する。

＜実施例１＞
図１に示されるように、透明基板（２）としてポリエチレンテレフタレート基板上に、真空成膜により、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を１００ｎｍ成膜して透明導電膜（３）を形成し、その透明基板（２）の透明導電膜（３）とは反対面にＳｉＯ₂ 膜を６０ｎｍ成膜してセラミック薄膜（４）を形成して、透明導電性積層体（１）を作製した。なお、それぞれの膜厚は光学膜厚ｎｄである。

作製した透明導電性積層体（１）の表面抵抗値は９０Ω／□、透過光は、Ｄ６５光源、２°視野でｂ＊＝０．９６となり、透過色のニュートラルな透明導電性積層体（１）が得られた。

＜実施例２＞
図２に示されるように、透明基板（２）としてポリエーテルサルフォン基板上に、真空成膜により、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を６０ｎｍ成膜して透明導電膜（３）を形成し、その透明基板（２）の透明導電膜（３）とは反対面にＳｉＯ₂ 膜を７５ｎｍ成膜してセラミック薄膜（４）を形成し、そのセラミック薄膜（４）上に、有機蒸着法によりアクリル樹脂を７５０ｎｍ成膜して有機層（５）を形成し、透明導電性積層体（１）を作製した。なお、それぞれの膜厚は光学膜厚ｎｄである。

作製した透明導電性積層体（１）の表面抵抗値は１５０Ω／□、透過光は、Ｄ６５光源、２°視野でｂ＊＝０．７８となり、透過色のニュートラルな透明導電性積層体（１）が得られた。

＜比較例１＞
図３に示されるように、透明基板（２）としてポリカーボネート基板上に、真空成膜により、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を１１５ｎｍ成膜して、透明導電膜（３）を形成した。なお、膜厚は光学膜厚ｎｄである。

＜実施結果＞
上記実施例１、２にて作製した透明導電性積層体（１）（図１、図２参照）の表面抵抗値は９０Ω／□、１５０Ω／□、透過光は、Ｄ６５光源、２°視野で、ｂ＊＝０．９６、０．７８となり、透過色のニュートラルな透明導電性積層体（１）が得られた。また、電極パターニング後に水蒸気透過率を測定したところ、０．０１ｇ／ｍ² ・ｄａｙ以下だった。この透明導電性積層体（１）を無機ＥＬ基板として用いたところ、色再現性の良好な発光体となり、デバイスを６０℃９０％Ｒｈの条件で１０００時間耐久性試験を行ったところ、劣化は認められなかった。

上記比較例１にて作製した透明導電性積層体（１）（図３参照）の表面抵抗値は、９５Ω／□、透過光は、Ｄ６５光源、２°視野で、ｂ＊＝３．１となり、透過色に茶から黄色味が感じられ、透過色のニュートラルな透明導電性積層体（１）は得られなかった。

本発明の透明導電性積層体の側断面図であり、透明な基材の一方の面に透明導電膜、他方の面にセラミック薄膜を形成したものである。 本発明の透明導電性積層体の側断面図であり、透明な基材の一方の面に透明導電膜、他方の面にセラミック薄膜および有機層を積層させたものである。 比較例としての透明導電性積層体の側断面図であり、透明な基材の片面に透明導電膜を形成させたものである。

符号の説明

１…透明導電性積層体
２…透明基材
３…透明導電膜
４…セラミック薄膜
５…有機層

Claims (8)

1. 透明基板の一方の面に透明導電膜を光学膜厚（ｎｄ）が４０ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲で形成した透明導電性基板において、該透明基板の透明導電膜を形成した面とは反対側の面上にセラミック薄膜を形成し、透過光を、Ｄ６５光源、２°視野のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系で表した時のｂ＊が１以下であることを特徴とする透明導電性積層体。
2. 前記透明導電膜の表面抵抗値が８０Ω／□〜２５０Ω／□の範囲であることを特徴とする請求項１記載の透明導電性積層体。
3. 前記透明導電膜が酸化インジウムスズであることを特徴とする請求項１又は２記載の透明導電性積層体。
4. 前記セラミック薄膜の光学膜厚（ｎｄ）が２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の透明導電性積層体。
5. 前記セラミック薄膜上に有機層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の透明導電性積層体。
6. 前記透明基板がプラスチックであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の透明導電性積層体。
7. 前記透明導電膜をパターニング処理した後の水蒸気透過率が、４０℃９０％Ｒｈの条件において、０．５ｇ／ｍ²・ｄａｙ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の透明導電性積層体。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項記載の透明導電性積層体を用いたことを特徴とする表示装置。

Images