JP2010212085A - 透明導電薄膜 - Google Patents
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Abstract
【課題】導電性、透過率が高く、かつ実用上十分な優れた密着性および耐久性を有し、低温成膜が可能でアニール前後の抵抗率変化の少ない透明導電薄膜を提供する。
【解決手段】透明基板32の少なくとも一方の面上に、無機酸化物層2、酸化インジウム・スズ(ITO)薄膜層1をこの順に積層した透明導電薄膜において、無機酸化物層2が、高屈折率金属酸化物層22、低屈折率無機酸化物層21の順に積層され、前記ITO薄膜層が2層11,12からなり、高屈折率金属酸化物層22の屈折率が1.7〜2.8、膜厚が5〜50nmであり、低屈折率無機酸化物層21の屈折率が1.2〜1.5、膜厚が10〜100nmであり、ITO薄膜層1の最表面の層11の酸化スズの含有量が、ITO薄膜層の他の層12の酸化スズの含有量より大きいことを特徴とする、透明導電薄膜。
【選択図】図1
【解決手段】透明基板32の少なくとも一方の面上に、無機酸化物層2、酸化インジウム・スズ(ITO)薄膜層1をこの順に積層した透明導電薄膜において、無機酸化物層2が、高屈折率金属酸化物層22、低屈折率無機酸化物層21の順に積層され、前記ITO薄膜層が2層11,12からなり、高屈折率金属酸化物層22の屈折率が1.7〜2.8、膜厚が5〜50nmであり、低屈折率無機酸化物層21の屈折率が1.2〜1.5、膜厚が10〜100nmであり、ITO薄膜層1の最表面の層11の酸化スズの含有量が、ITO薄膜層の他の層12の酸化スズの含有量より大きいことを特徴とする、透明導電薄膜。
【選択図】図1
Description
本発明は、透明基板上に無機酸化物層および酸化インジウム・スズ(ITO)薄膜層を成膜した透明導電薄膜であって、導電性、透過率が高く、かつ実用上十分な優れた密着性および耐久性を有する透明導電薄膜に関する。
従来から可視透過率の高い透明導電膜は液晶ディスプレイ(LCD:liquid crystal display)、プラズマディスプレイ(PDP:plasma display panel)、タッチパネル等に使用されている。これらのディスプレイとタッチパネルは従来のブラウン管(CRT:cathode ray tube)ディスプレイに比べて圧倒的に薄く、軽量で、省電力等の多くの利点を有するので、近年、需要が著しく拡大し、主流になっている。
液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイとタッチパネルは光学部品であるため、その中の透明導電膜は低い電気抵抗、可視光に対する高い透過率と耐久性などを有することが要求される。ITO膜は、導電性が良好で、しかも可視光波長域での透光性が良好のため、従来から各種のディスプレイ、タッチパネル及び太陽電池の透明電極、熱反射ガラス、防曇、防氷、帯電防止ガラス、電磁シールガラス等に利用されている。
ITO透明導電膜について、現在工業的に広く用いられているマグネトロンスパッタ法、加速電子ビームを照射法(EB)蒸着法などの方法が良く使われている。低抵抗率のITO透明導電膜を形成する方法についは下記特許文献1〜5などに提案されている。
ITO透明導電膜について、現在工業的に広く用いられているマグネトロンスパッタ法、加速電子ビームを照射法(EB)蒸着法などの方法が良く使われている。低抵抗率のITO透明導電膜を形成する方法についは下記特許文献1〜5などに提案されている。
上記の特許文献1〜5において、作製したITO薄膜は透明性を有し、抵抗率も低い。しかし、得られたITO透明導電膜は屈折率が高く、膜厚が厚く、光の干渉効果のために、可視光の透過率が不十分であった。特許文献1、2(特開平6−60723号公報、特開平6−28932号公報)において、ITO透明導電膜は結晶質膜であるため、アニール前後でシート抵抗の変化率が大きい。そして、特許文献4(特開2003−73860号公報)に提案されたITO薄膜はアモルファス構造を持ち、アニール前後でシート抵抗の変化率が少ないが、ペン書き耐久性などの耐久性が不十分である。
特許文献5(特開2003−160362号公報)は酸化金属を用いて積層を行なうことによって、可視光域での透過率が高い透明導電膜を提案している。しかし、上記透明導電膜はアニール前後でシート抵抗の変化率が大きいあるいは耐久性試験結果が良くないなどの欠点がある。
上記特許文献5(特開2003−160362号公報)で提案された方法は成膜温度が高く、プラスチックフィルム基材への応用が難しい。さらに、上記文献ではITO透明導電膜が厚い、コストなどの問題もある。
そこで、本発明は前記従来技術の問題点を解決し、透明基板上に無機酸化物層および酸化インジウム・スズ(ITO)薄膜層を成膜した透明導電薄膜であって、導電性、透過率が高く、かつ実用上十分な優れた密着性および耐久性を有し、低温成膜が可能でアニール前後の抵抗率変化の少ない透明導電薄膜を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、透明基板の少なくとも一方の面上に、無機酸化物層、酸化インジウム・スズ(ITO)薄膜層をこの順に積層した透明導電薄膜において、
前記無機酸化物層が、透明基板側から、高屈折率金属酸化物層、低屈折率無機酸化物層の順に積層され、かつ、前記ITO薄膜層が2層からなり、
前記高屈折率金属酸化物層の屈折率が1.7〜2.8、膜厚が5〜50nmであり、
前記低屈折率無機酸化物層の屈折率が1.2〜1.5、膜厚が10〜100nmであり、
前記ITO薄膜層の最表面の層の酸化スズの含有量が、前記ITO薄膜層の他の層の酸化スズの含有量より大きいことを特徴とする、透明導電薄膜である。
請求項2に記載の発明は、前記ITO薄膜層の最表面の層の酸化スズの含有量が7〜15重量%であり、前記ITO薄膜層の他の層の酸化スズの含有量が2〜6重量%であることを特徴とする、請求項1に記載の透明導電膜である。
請求項3に記載の発明は、前記ITO薄膜層の膜厚は5〜80nmであることを特徴とする、請求項1または2に記載の透明導電薄膜である。
請求項4に記載の発明は、前記無機酸化物層及び前記ITO薄膜層の成膜温度が−10℃〜50℃であることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の透明導電薄膜である。
請求項5に記載の発明は、前記透明基板と前記無機酸化物層との間、および/または、前記透明基板の前記無機酸化物層を設けない面にハードコート層を有することを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の透明導電薄膜である。
請求項6に記載の発明は、全光透過率が90%以上、ヘーズが1%以下、アニール前後のシート抵抗率変化が0.8〜1.2以内、透過色相b*が−1.5〜1.5(色彩計算:2°、視野D65光源)であることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載の透明導電薄膜である。
請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれかに記載の透明導電薄膜を用いたディスプレイまたはタッチパネルである。
前記無機酸化物層が、透明基板側から、高屈折率金属酸化物層、低屈折率無機酸化物層の順に積層され、かつ、前記ITO薄膜層が2層からなり、
前記高屈折率金属酸化物層の屈折率が1.7〜2.8、膜厚が5〜50nmであり、
前記低屈折率無機酸化物層の屈折率が1.2〜1.5、膜厚が10〜100nmであり、
前記ITO薄膜層の最表面の層の酸化スズの含有量が、前記ITO薄膜層の他の層の酸化スズの含有量より大きいことを特徴とする、透明導電薄膜である。
請求項2に記載の発明は、前記ITO薄膜層の最表面の層の酸化スズの含有量が7〜15重量%であり、前記ITO薄膜層の他の層の酸化スズの含有量が2〜6重量%であることを特徴とする、請求項1に記載の透明導電膜である。
請求項3に記載の発明は、前記ITO薄膜層の膜厚は5〜80nmであることを特徴とする、請求項1または2に記載の透明導電薄膜である。
請求項4に記載の発明は、前記無機酸化物層及び前記ITO薄膜層の成膜温度が−10℃〜50℃であることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の透明導電薄膜である。
請求項5に記載の発明は、前記透明基板と前記無機酸化物層との間、および/または、前記透明基板の前記無機酸化物層を設けない面にハードコート層を有することを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の透明導電薄膜である。
請求項6に記載の発明は、全光透過率が90%以上、ヘーズが1%以下、アニール前後のシート抵抗率変化が0.8〜1.2以内、透過色相b*が−1.5〜1.5(色彩計算:2°、視野D65光源)であることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載の透明導電薄膜である。
請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれかに記載の透明導電薄膜を用いたディスプレイまたはタッチパネルである。
本発明によれば、透明基板上に無機酸化物層および酸化インジウム・スズ(ITO)薄膜層を成膜した透明導電薄膜であって、導電性、透過率が高く、かつ実用上十分な優れた密着性および耐久性を有し、低温成膜が可能でアニール前後の抵抗率変化の少ない透明導電薄膜を提供される。
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
図1は、本発明の透明導電薄膜を説明するための断面図である。
本発明の透明導電薄膜は、透明基板32の少なくとも一方の面上に、無機酸化物層2、酸化インジウム・スズ(ITO)薄膜層1をこの順に積層してなる。無機酸化物層2は、透明基板側32から、高屈折率金属酸化物層22、低屈折率無機酸化物層21の順に積層され、かつ、ITO薄膜層1は、ITO層12およびITO層11の2層からなる。また、図1に示す形態では、透明基板32と無機酸化物層2との間、および、透明基板32の無機酸化物層2を設けない面にハードコート層31,33を有している。なお、ハードコート層は、31,33のいずれか一方でもよい。
図1は、本発明の透明導電薄膜を説明するための断面図である。
本発明の透明導電薄膜は、透明基板32の少なくとも一方の面上に、無機酸化物層2、酸化インジウム・スズ(ITO)薄膜層1をこの順に積層してなる。無機酸化物層2は、透明基板側32から、高屈折率金属酸化物層22、低屈折率無機酸化物層21の順に積層され、かつ、ITO薄膜層1は、ITO層12およびITO層11の2層からなる。また、図1に示す形態では、透明基板32と無機酸化物層2との間、および、透明基板32の無機酸化物層2を設けない面にハードコート層31,33を有している。なお、ハードコート層は、31,33のいずれか一方でもよい。
本発明の透明基板としては、例えば、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、セルロースおよびこれらの共重合樹脂、ゼラチン、カゼインなどの有機天然化合物または有機合成化合物からなる透明な基板が例示できる。詳しい例として、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、アクリル、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン、セルローストリアセテート(TAC)、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、金属イオン架橋エチレン−メタクリル酸共重合体、ポリウレタン、セロファンなどが挙げられ、好ましくはPET、PC、PMMA、TACなどが挙げられるが、この限りではない。
本発明では透明基板として上記のポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、セルローストリアセテート(TAC)などを利用した場合、機械的な強度が不十分であり、その上で成膜した製品の機械的な強度も不十分となる。この問題を解決するために、透明基板と無機酸化物層との間にハードコート層(HC)を作製することが好ましい。さらに、透明基板の強度をもっと増加するとカールが抑制するために、透明基板の裏面にもハードコート層を作製することが好ましい。
本発明の無機酸化物層の高屈折率金属酸化物層としてはZnO、TiO2、CeO2、Sb2O5、SnO2、Y2O3、La2O3、ZrO2、Al2O3、Nb2O5等が挙げられるが、この限りではない。
本発明の無機酸化物層の低屈折率金属酸化物層としてはSiO2、CaF2、MgF2等が挙げられるが、この限りではない。
本発明は積層成膜方法として気相成膜あるいは液相成膜などが使えるが、膜の特性を出やすくするために、気相成膜が好ましい。気相成膜はマグネトロンスパッタリング法や、加速電子ビームを照射法(EB)や、物理真空蒸着法(PVD)や、化学真空蒸着法(CVD)などがある。この中で、マグネトロンスパッタリング法が好ましい。
本発明の前記高屈折率金属酸化物層の屈折率は1.7〜2.8であり、膜厚が5〜50nmであることを特徴とする。そして、低屈折率無機酸化物層の屈折率は1.2〜1.5であり、膜厚が10〜100nmであることを特徴とする。一般状況下で、透明なプラスチック基板の屈折率は1.5〜1.7である。このために、高屈折率層として屈折率が1.7以上になる。低屈折率無機酸化物層は低い屈折率が望ましいが、コストと成膜特性を総合的に考えることが必要である。
高屈折率金属酸化物層の膜厚は5〜50nm、低屈折率無機酸化物層の膜厚10〜100nmであることが好ましい。膜厚が規定範囲以上を超えると成膜効率が悪くなり、コストも高くなる。そして、干渉が出やすい。膜厚が規定範囲以下になった場合、膜が薄過ぎで、透過率増加の効果が弱く、期待される物性が出難くなる。
高屈折率金属酸化物層の膜厚は5〜50nm、低屈折率無機酸化物層の膜厚10〜100nmであることが好ましい。膜厚が規定範囲以上を超えると成膜効率が悪くなり、コストも高くなる。そして、干渉が出やすい。膜厚が規定範囲以下になった場合、膜が薄過ぎで、透過率増加の効果が弱く、期待される物性が出難くなる。
本発明では、ITO薄膜層が2層からなり、ITO薄膜層の最表面の層の酸化スズの含有量が、ITO薄膜層の他の層の酸化スズの含有量より大きいことを特徴とする。単一な組成であるITO膜ではアニール前後でシート抵抗の変化率が小さい、耐久性を持つなどの性能を全部に満足することが難しい。また、前記最表面の層の酸化スズの含有量が少ない場合は、アニール前後のシート抵抗変化が大きい。これは最表面のITO膜の結晶化が進むことによりシート抵抗の変化が大きくなるからであると考えられる。そのために、本発明は組成が異なるITO薄膜層を用いて酸化スズの含量が多いITOを最表面に成膜することによって以上の問題を解決した。
ITO薄膜層において、酸化スズの含量は2〜15重量%であることが好ましい。ITO薄膜層の最表面の層の酸化スズの含有量が7〜15重量%であり、前記ITO薄膜層の他の層の酸化スズの含有量が2〜6重量%であることが好ましい。そして、成膜した各ITO薄膜層の膜厚は5〜80nmであることが好ましい。
酸化スズの含有量が2重量%未満になるとキャリア密度が低すぎで、導電性能が著しく落ちる。酸化スズの含有量が15重量%を超えるとITO膜の構造が変化し、導電性能と耐久性も悪くなる。
酸化スズの含有量が2重量%未満になるとキャリア密度が低すぎで、導電性能が著しく落ちる。酸化スズの含有量が15重量%を超えるとITO膜の構造が変化し、導電性能と耐久性も悪くなる。
また、ITO薄膜の膜厚が5nm未満になると膜厚が薄く、性能が出にくい。ITO薄膜の膜厚が80nmを超えると成膜の効率が悪くなり、コストが増加する。さらに、干渉縞も出やすい。
酸化スズの含量が7〜15重量%であるITO膜はアニール前後のシート抵抗変化率が少ない。そして、酸化スズの含量が2〜6重量%であるITO膜は耐久性を持っている。本発明において上記の特徴を利用してITO成膜を行った。
酸化スズの含量が7〜15重量%であるITO膜はアニール前後のシート抵抗変化率が少ない。そして、酸化スズの含量が2〜6重量%であるITO膜は耐久性を持っている。本発明において上記の特徴を利用してITO成膜を行った。
また本発明では、無機酸化物層及び前記ITO薄膜層の成膜温度が−10℃〜50℃であることが好ましい。本発明で、無機酸化物層とITO薄膜層を順次に成膜する時に、基板を熱処理しなくても得られた膜は透明導電膜の各性能を持っている。装置が正常に運転する面および基板へのダメージ低減の面から、上記成膜温度は−10℃〜50℃が好ましい。
本発明では全光透過率90%以上、ヘーズ1%以下;アニール前後のシート抵抗率変化が0.8〜1.2以内;さらに透過色相b*は−1.5〜1.5(色彩計算:2°、視野D65光源)である優れた光学特性を持っている透明導電薄膜の作製することができる。
なおシート抵抗率の変化とは、アニール後のシート抵抗率をアニール前のシート抵抗率で割った値を意味する。
なおシート抵抗率の変化とは、アニール後のシート抵抗率をアニール前のシート抵抗率で割った値を意味する。
本発明の透明導電薄膜は、ディスプレイやタッチパネルなどに有用である。本発明の透明導電薄膜は、シート抵抗が低い、耐久性が良い、透過率が高いなどの特徴を持っているために、静電防止フィルム、タッチパネルなどの生産への応用が可能である。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
実施例1
図1に示す透明導電薄膜を作製した。すなわち、PETからなる透明基板32の一方の面上に、直流マグネトロンスパッタリング法にて、18nm厚のNb2O5からなる高屈折率金属酸化物層22、60nm厚のSiO2からなる低屈折率無機酸化物層21を形成し、さらに酸化スズを3wt%含有する10nm厚のITO薄膜層12および酸化スズを10wt%含有する10nm厚のITO薄膜層11を順次形成した。なお、透明基板32と無機酸化物層2との間、および、透明基板32の無機酸化物層2を設けない面には、ハードコート層31,33を設け、基板32およびハードコート層の合計厚さを約200μmとした。
なお、成膜時の酸素流量(分圧)を変化させることにより、形成される薄膜の酸素欠損の量を変化させ、屈折率を請求項1記載の範囲で変化させることができる。ITO薄膜の成膜時のシート抵抗の制御は、酸素流量の制御により行った。
以上により、実施例1の透明導電薄膜を作製した。
得られた透明導電膜の評価は以下のように行った。
図1に示す透明導電薄膜を作製した。すなわち、PETからなる透明基板32の一方の面上に、直流マグネトロンスパッタリング法にて、18nm厚のNb2O5からなる高屈折率金属酸化物層22、60nm厚のSiO2からなる低屈折率無機酸化物層21を形成し、さらに酸化スズを3wt%含有する10nm厚のITO薄膜層12および酸化スズを10wt%含有する10nm厚のITO薄膜層11を順次形成した。なお、透明基板32と無機酸化物層2との間、および、透明基板32の無機酸化物層2を設けない面には、ハードコート層31,33を設け、基板32およびハードコート層の合計厚さを約200μmとした。
なお、成膜時の酸素流量(分圧)を変化させることにより、形成される薄膜の酸素欠損の量を変化させ、屈折率を請求項1記載の範囲で変化させることができる。ITO薄膜の成膜時のシート抵抗の制御は、酸素流量の制御により行った。
以上により、実施例1の透明導電薄膜を作製した。
得られた透明導電膜の評価は以下のように行った。
[シート抵抗測定]
三菱化学社製の表面抵抗測定装置Loresta HP/MCP−410を用いて抵抗値を4端子法で測定した。
三菱化学社製の表面抵抗測定装置Loresta HP/MCP−410を用いて抵抗値を4端子法で測定した。
[シート抵抗変化率測定]
150℃で1時間アニール前後シート抵抗値を測定して、その変化率を計算した。
150℃で1時間アニール前後シート抵抗値を測定して、その変化率を計算した。
[分光スペクトルの測定]
アニール後、得られた透明導電薄膜は自動分光光度計(日立製作所製、U−4000)を用い、D65、2度視野の条件下で、薄膜面について入射角5°における分光スペクトルを測定した。
アニール後、得られた透明導電薄膜は自動分光光度計(日立製作所製、U−4000)を用い、D65、2度視野の条件下で、薄膜面について入射角5°における分光スペクトルを測定した。
[全光透過率とヘーズの測定]
アニール後、得られた透明導電薄膜はNippon DENSHOKU社製NDH 2000ヘーズメーターを使用して測定した。
アニール後、得られた透明導電薄膜はNippon DENSHOKU社製NDH 2000ヘーズメーターを使用して測定した。
[耐湿熱密着性の測定]
アニール後、得られた透明導電薄膜は70℃、90%RH環境下で、10日間放置した。その後、ガラス基板の上に両面テープで張り付けた。碁盤目を透明導電薄膜の上から、ナイフで100個入れて、セロハン粘着テープを強く張り付け、90°方向に急速に剥し、透明導電薄膜剥離の有無を調べた: 剥離なし=100/100; 剥離あり=X/100、Xは残った数である。
アニール後、得られた透明導電薄膜は70℃、90%RH環境下で、10日間放置した。その後、ガラス基板の上に両面テープで張り付けた。碁盤目を透明導電薄膜の上から、ナイフで100個入れて、セロハン粘着テープを強く張り付け、90°方向に急速に剥し、透明導電薄膜剥離の有無を調べた: 剥離なし=100/100; 剥離あり=X/100、Xは残った数である。
[10万回ペン書き試験の測定]
アニール後の透明導電薄膜の裏面にポリアセタールからなるペン先半径0.8mmのタッチペンを用いて、プロッターにより250g加重、アからンまでのカタカナ文字を10万字の筆記を行った。それから、透明導電薄膜面のシート抵抗を測定する。ペン書き試験前後シート抵抗の変化率を計算した。
アニール後の透明導電薄膜の裏面にポリアセタールからなるペン先半径0.8mmのタッチペンを用いて、プロッターにより250g加重、アからンまでのカタカナ文字を10万字の筆記を行った。それから、透明導電薄膜面のシート抵抗を測定する。ペン書き試験前後シート抵抗の変化率を計算した。
実施例1についての評価結果は表1に示した。アニール後、得られた透明導電薄膜のシート抵抗変化率がアニール前より±15%以内である。そして、全光透過率は92%以上であり、透過色相b*±0.2以内である。さらに、耐湿熱密着性は問題なく、10万回ペン書き試験後のシート抵抗変化率も±20%以内になっている。即ち、実施例1から、得られた透明導電薄膜は優れた物性を持つ、静電防止フィルム、タッチパネルなどへの実用化が可能である。一方、ITO薄膜の厚みを増加することにより、抵抗が減少し、ディスプレイへの応用も可能だと考えられる。
実施例2
実施例1において、高屈折率金属酸化物層22を厚さ18nmのTiO2にしたこと以外は実施例1同様に操作し透明導電薄膜を得た。実施例2の評価結果は表1に示した。実施例2から得られた透明導電薄膜は実施例1とほぼ同じ物性を持ち、実用することが可能である。
実施例1において、高屈折率金属酸化物層22を厚さ18nmのTiO2にしたこと以外は実施例1同様に操作し透明導電薄膜を得た。実施例2の評価結果は表1に示した。実施例2から得られた透明導電薄膜は実施例1とほぼ同じ物性を持ち、実用することが可能である。
比較例1
実施例1において、ITO薄膜層12の酸化スズの含有量を10wt%とし、ITO薄膜層11の酸化スズの含有量を3wt%にし、それ以外は実施例1同様に操作し透明導電薄膜を得た。比較例1の評価結果は表1に示した。比較例1と実施例1を比べると光学特性及び耐湿熱密着性がほぼ一緒であるが、アニール前後のシート抵抗変化率が実施例1より大きい。サンプルのアニールによって、最表面の酸化スズ3wt%含有ITOのシート抵抗変化率が酸化スズ10wt%含有ITOより大きいと考えられる。
実施例1において、ITO薄膜層12の酸化スズの含有量を10wt%とし、ITO薄膜層11の酸化スズの含有量を3wt%にし、それ以外は実施例1同様に操作し透明導電薄膜を得た。比較例1の評価結果は表1に示した。比較例1と実施例1を比べると光学特性及び耐湿熱密着性がほぼ一緒であるが、アニール前後のシート抵抗変化率が実施例1より大きい。サンプルのアニールによって、最表面の酸化スズ3wt%含有ITOのシート抵抗変化率が酸化スズ10wt%含有ITOより大きいと考えられる。
比較例2
実施例2において、ITO薄膜層12の酸化スズの含有量を10wt%とし、ITO薄膜層11の酸化スズの含有量を3wt%にし、それ以外は実施例2同様に操作し透明導電薄膜を得た。比較例2の評価結果は表1に示した。比較例2から得られた透明導電薄膜は実施例2とほぼ同じ光学特性及び耐湿熱密着性を持っているが、アニール前後のシート抵抗変化率が実施例2より大きい。
実施例2において、ITO薄膜層12の酸化スズの含有量を10wt%とし、ITO薄膜層11の酸化スズの含有量を3wt%にし、それ以外は実施例2同様に操作し透明導電薄膜を得た。比較例2の評価結果は表1に示した。比較例2から得られた透明導電薄膜は実施例2とほぼ同じ光学特性及び耐湿熱密着性を持っているが、アニール前後のシート抵抗変化率が実施例2より大きい。
比較例3
実施例1において、酸化スズを3wt%含有する10nm厚のITO薄膜層12を形成せず、酸化スズを10wt%含有するITO薄膜層11を20nmで成膜した以外は実施例1同様に操作し透明導電薄膜を得た。比較例3の評価結果は表1に示した。比較例3と実施例1を比較するとペン書き試験の結果が悪い。酸化スズを10wt%含有するITO薄膜層11だけで成膜すると透明導電薄膜の結晶性が弱い、耐性不足だと考えられる。
実施例1において、酸化スズを3wt%含有する10nm厚のITO薄膜層12を形成せず、酸化スズを10wt%含有するITO薄膜層11を20nmで成膜した以外は実施例1同様に操作し透明導電薄膜を得た。比較例3の評価結果は表1に示した。比較例3と実施例1を比較するとペン書き試験の結果が悪い。酸化スズを10wt%含有するITO薄膜層11だけで成膜すると透明導電薄膜の結晶性が弱い、耐性不足だと考えられる。
比較例4
実施例1において、酸化スズを10wt%含有するITO薄膜層11を形成せず、酸化スズを3wt%含有する10nm厚のITO薄膜層12を20nmで成膜した以外は実施例1同様に操作し透明導電薄膜を得た。比較例4の評価結果は表1に示した。比較例4と実施例1を比較するとアニール前後のシート抵抗変化率結果が悪い。これは酸化スズを3wt%含有するITO薄膜層12だけで成膜すると膜の耐性を持っているが、結晶性が高いのでアニール前後のシート抵抗変化が大きくなった。
実施例1において、酸化スズを10wt%含有するITO薄膜層11を形成せず、酸化スズを3wt%含有する10nm厚のITO薄膜層12を20nmで成膜した以外は実施例1同様に操作し透明導電薄膜を得た。比較例4の評価結果は表1に示した。比較例4と実施例1を比較するとアニール前後のシート抵抗変化率結果が悪い。これは酸化スズを3wt%含有するITO薄膜層12だけで成膜すると膜の耐性を持っているが、結晶性が高いのでアニール前後のシート抵抗変化が大きくなった。
比較例5
実施例1において、高屈折率金属酸化物層22、低屈折率無機酸化物層21および酸化スズを3wt%含有するITO薄膜層12を成膜せず、透明基板上に直接に酸化スズを10wt%含有するITO薄膜層11を20nm厚で成膜した。比較例5の評価結果は表1に示した。得られた薄膜のペン書き試験、全光透過率及び透過色相b*の測定結果が実施例を比べると著しく悪い。
実施例1において、高屈折率金属酸化物層22、低屈折率無機酸化物層21および酸化スズを3wt%含有するITO薄膜層12を成膜せず、透明基板上に直接に酸化スズを10wt%含有するITO薄膜層11を20nm厚で成膜した。比較例5の評価結果は表1に示した。得られた薄膜のペン書き試験、全光透過率及び透過色相b*の測定結果が実施例を比べると著しく悪い。
比較例5の全光透過率及び透過色相b*の測定結果が悪い理由としては、高屈折率金属酸化物層22、低屈折率無機酸化物層21が存在しないためと考えられる。そして、酸化スズを10wt%含有するITO薄膜層11のみで成膜すると膜の結晶性が弱く、ペン書き試験結果が悪い。そして、耐湿熱密着性において膜が剥離された。これはITO膜とハードコート層の密着性が不十分だと考えられる。
比較例6
比較例5において、酸化スズを10wt%含有するITO薄膜層11を使用せず、酸化スズを3wt%含有するITO薄膜層12を20nm成膜した以外は比較例5同様に操作し透明導電薄膜を得た。比較例6の評価結果は表1に示した。得られた薄膜のアニール前後シート抵抗変化率、全光透過率及び透過色相b*の測定結果が上記の実施例を比べると著しく悪い。さらに、耐湿熱密着性結果として膜が剥離された。
比較例5において、酸化スズを10wt%含有するITO薄膜層11を使用せず、酸化スズを3wt%含有するITO薄膜層12を20nm成膜した以外は比較例5同様に操作し透明導電薄膜を得た。比較例6の評価結果は表1に示した。得られた薄膜のアニール前後シート抵抗変化率、全光透過率及び透過色相b*の測定結果が上記の実施例を比べると著しく悪い。さらに、耐湿熱密着性結果として膜が剥離された。
全光透過率及び透過色相b*の測定結果が悪い原因としては比較例5の理由と同じである。アニール前後シート抵抗変化率が大きい。その原因として酸化スズを3wt%含有するITO薄膜層12だけで成膜すると得られた透明導電膜の結晶性が比較的に高く、アニール前後シート抵抗変化が大きいと考えられる。
本発明の透明導電薄膜は、ディスプレイやタッチパネルなどに有用である。
1 酸化インジウム・スズ(ITO)薄膜層
11、12 ITO層
2 無機酸化物層
21 低屈折率無機酸化物層
22 高屈折率金属酸化物層
32 透明基板
31,33 ハードコート層
11、12 ITO層
2 無機酸化物層
21 低屈折率無機酸化物層
22 高屈折率金属酸化物層
32 透明基板
31,33 ハードコート層
Claims (7)
- 透明基板の少なくとも一方の面上に、無機酸化物層、酸化インジウム・スズ(ITO)薄膜層をこの順に積層した透明導電薄膜において、
前記無機酸化物層が、透明基板側から、高屈折率金属酸化物層、低屈折率無機酸化物層の順に積層され、かつ、前記ITO薄膜層が2層からなり、
前記高屈折率金属酸化物層の屈折率が1.7〜2.8、膜厚が5〜50nmであり、
前記低屈折率無機酸化物層の屈折率が1.2〜1.5、膜厚が10〜100nmであり、
前記ITO薄膜層の最表面の層の酸化スズの含有量が、前記ITO薄膜層の他の層の酸化スズの含有量より大きいことを特徴とする、透明導電薄膜。 - 前記ITO薄膜層の最表面の層の酸化スズの含有量が7〜15重量%であり、前記ITO薄膜層の他の層の酸化スズの含有量が2〜6重量%であることを特徴とする、請求項1に記載の透明導電膜。
- 前記ITO薄膜層の膜厚は5〜80nmであることを特徴とする、請求項1または2に記載の透明導電薄膜。
- 前記無機酸化物層及び前記ITO薄膜層の成膜温度が−10℃〜50℃であることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の透明導電薄膜。
- 前記透明基板と前記無機酸化物層との間、および/または、前記透明基板の前記無機酸化物層を設けない面にハードコート層を有することを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の透明導電薄膜。
- 全光透過率が90%以上、ヘーズが1%以下、アニール前後のシート抵抗率変化が0.8〜1.2以内、透過色相b*が−1.5〜1.5(色彩計算:2°、視野D65光源)であることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載の透明導電薄膜。
- 請求項1から6のいずれかに記載の透明導電薄膜を用いたディスプレイまたはタッチパネル。
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