JP4894279B2

JP4894279B2 - 透明導電性積層体

Info

Publication number: JP4894279B2
Application number: JP2006030656A
Authority: JP
Inventors: 良治石井
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2026-02-08
Also published as: JP2007213886A

Description

本発明は、透明導電性薄膜に係わり、特に、透明導電性薄膜を積層した高透過率で低抵抗な積層体に関する。

近年、タッチパネルやフラットパネルディスプレイの開発が進み、透明で導電性のある薄膜（透明導電性薄膜）の需要が高まっている。また、表示画像の高画質化や高輝度化によって透明導電性薄膜の品質要求も高くなっている。具体的には、鮮明な画像のため高透過率が求められ、電流を多く流すため低抵抗化が要求されている。

高透過率を達成するものとしては、透明基板上に、透明基板の屈折率より高い屈折率を持つ透明誘電体の第１薄膜層と、透明基板の屈折率より低い屈折率を持つ透明誘電体の第２薄膜層と、最外層に導電性を有する透明誘電体の第３薄膜層とを積層することで、反射率を低減し高い透過率を得る、導電性を有する多層反射防止膜付透明基板がある（例えば特許文献１参照）。しかしながら、この導電性を有する多層反射防止膜付透明基板は、低い抵抗値を実現するものではない。
特公２０００−８６３９２４号公報

本発明は斯かる背景技術に鑑みてなされたもので、高透過率の透明性と、低抵抗の導電性とを同時に実現する透明導電性積層体を提供することを課題とする。

本発明において上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、透明基材上に、透明基材側より光学膜厚が７０ｎｍの透明導電性薄膜ＩＴＯからなる第１層、光学膜厚が２０ｎｍの低屈折率薄膜層ＳｉＯ _２からなる第２層、光学膜厚が１００ｎｍの透明導電性薄膜ＩＴＯからなる第３層を積層してなることを特徴とする透明導電性積層体としたものである。

また請求項２の発明では、透明基材が高分子樹脂による透明プラスチック基材であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性積層体としたものである。

また請求項３の発明では、透明基材がホウケイ酸ガラスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の透明導電性積層体としたものである。

本発明では、第１〜３の各層の光学膜厚（屈折率×膜厚）を調整して、透明基材の透過率の１００％として、積層膜自身の全光線透過率を９０％以上にすると同時に、最表面である第３層の透明導電性薄膜の表面抵抗値を、第３層の透明導電性薄膜のみを透明基板に
積層した場合よりも小さくすることができる。

従って、本発明は、高透過率の透明性と、低抵抗の導電性とを同時に実現する透明導電性積層体を提供できるという効果がある。

一般に透明導電性薄膜と言われるものは、透過率の高い可視光領域があり、電気伝導度が高いという２つの性質をもつ薄膜である。具体的には、導電性の透明薄膜としては、インジウム、亜鉛、錫、チタン等の金属を含む酸化物、窒化物、酸窒化物、複合化合物が挙げられる。具体的には、酸化亜鉛、錫含有インジウム酸化物（ＩＴＯ）、窒化チタンなどが挙げられる。特に、錫含有インジウム酸化物は可視光透過率が高く抵抗値も低いため、好ましい。

反射率を減少させることで透過率を向上させることができる。そのためには、光の干渉を利用し、反射光が位相差π／４（ラジアン）となるように光学膜厚（屈折率×膜厚）を調整し、低反射の条件を決めることが出来る。最も基本となる構成は基材よりも低屈折率の膜を付けることである。これにより、基材単独より反射が抑えられ透過率が高くなる。さらに、基材側から高屈折率層と低屈折率層と順に重ねる方式や、基材側から高屈折率層、低屈折率層、高屈折率層、低屈折率層と４層つける事でさらに低反射な条件を得られる。

透明導電性薄膜は一般的に高屈折率な膜であるため、前記の低反射を得る条件のなかでは高屈折率層として利用することが出来る。また、基材よりも屈折率が高いため見方を変えれば基材を低屈折率層とみなせば、基材（低屈折率層）、透明導電性薄膜（高屈折率層）、低屈折率層、透明導電性薄膜（高屈折率層）といった構成になり、低反射による高透過率の条件を適応することができる。

そこで、本発明の透明導電性積層体では、透明基板材上に、基材側より透明導電性薄膜からなる第１層、第１層および第３層よりも屈折率が低い低屈折率層からなる第２層、透明導電性薄膜からなる第３層を積層することにより、低反射による高透過率を実現した。

以下に、本発明の透明導電性積層体の製造方法を説明する。

まず、透明基材の上に、第１層目の透明導電性薄膜を成膜する。形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）、イオンプレーティング法等が挙げられるが、これに限るものではない。

次に、第１層目の透明導電性薄膜の上に、第２層目の低屈折率薄膜層を成膜する。第１層および第３層よりも屈折率が低い薄膜であれば良く、屈折率の低い薄膜の例をあげるとＭｇＦ₂、ＬａＦ₂などのフッ化化合物、ＳｉＯ₂、ＳｉＯ、Ａｌ₂Ｏ₃などの金属酸化物が挙げられる。特に、金属酸化物は安定しているため好ましい。低屈折率薄膜層の成膜方法は、真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）、イオンプレーティング法、ゾルゲル法が挙げられるがこれに限るものではない。

最後に、第２層目の低屈折率薄膜層の上に、最表面となる、第３層目の透明導電性薄膜を成膜する。第３層目の透明導電性薄膜層は、第１層目と同様に、透過率と抵抗値の関係から錫含有インジウム酸化物が好ましく、形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）、イオンプレーティング法等が挙げられるが、これに限るものではない。

このように、本発明の透明導電性積層体は、薄膜形成の従来技術を用いることで製造できる。

透明導電性薄膜は、可視光範囲の透過率は高いがバンド間遷移による吸収のため紫外領域の透過率は下がる。反射率が最低となる波長が紫外領域では意味がないため、可視光領域で反射光が低くなるように設定する必要がある。具体的には、透明基材の屈折率を１．４９としたなら、各層の光学膜厚（屈折率×膜厚）について第１層を７０ｎｍ程度、第２層を２０ｎｍ程度、第３層を１００ｎｍ程度にすることで波長４２０ｎｍで反射率が最低となり、全光線透過率が向上する。

第２層の低屈折率薄膜は１０ｎｍ程度の膜厚で完全な絶縁体ではないため、最表面の表面抵抗値は第３層が単独のときよりも低下する。これはリーク電流が流れるためであると考えられる。

透明基材として用いる高分子樹脂による透明プラスチック基材は、特に限定されるものではなく公知のものを使用することができる。例えばポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル系（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリアミド系（ナイロン−６、ナイロン−６６等）、ポリスチレン、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン、アクリル、セルロース系（トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース等）などが挙げられるが特に限定しない。また、透明プラスチック基材を用いた場合、ロール・トゥ・ロールによって大量生産に適するため、好ましい。

また、透明基材としてホウケイ酸ガラスを用いることができる。ホウケイ酸ガラスは、線膨張係数が低く、硬度が高く、化学的耐久性に優れている面から工業的に多く使用されている。

以下に、本発明の実施例とその比較例とを具体的に説明する。

＜実施例１＞
透明基材としてホウケイ酸ガラス（ｓｃｈｏｔｔ製Ｄ２６３サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ厚さ１．１ｍｍ）を用いて、インライン式スパッタリング装置（キヤノンアネルバ製ＩＬＣ−８０３）によって第１層目のＩＴＯを成膜した。アルゴンガス１００ｓｃｃｍ、酸素ガス３ｓｃｃｍを導入し圧力を０．２７Ｐａとし、ＩＴＯターゲット（Ｓｎ含有量１０％）には電力密度０．９７Ｗ／ｃｍ²の直流電力を印加し、スパッタリングを行った。光学膜厚がおおよそ７０ｎｍとなるように搬送速度を設定し、第１層目の透明導電性薄膜層ＩＴＯを得た。その上に、真空蒸着装置（シンクロン製ＢＭＣ−７５０）を用いて、ペレット状のＳｉＯ₂材料（キヤノンオプトロン製ＳｉＯ₂）を電子ビーム加熱式真空蒸着法によってＳｉＯ₂を成膜した。光学膜厚が２０ｎｍとなるように電子ビーム電流値と成膜時間を設定し、第２層目の低屈折率薄膜層ＳｉＯ₂を得た。その上に、先ほどの第１層目と同様にＩＴＯを成膜し、光学膜厚が１００ｎｍとなるように搬送速度を設定し、最表面となる第３層目の透明導電性薄膜層ＩＴＯを得た。このように透明基材上に成膜された３層の積層体を図1に示す。この透明導電性積層体の最表面を４探針法（ＪＩＳ−Ｋ−７１９４準拠：１９９４）によって表面抵抗値を測定し、ヘイズメーター（日本電色工業製ＮＤＨ２０００）によって全光線透過率測定した。なお、全光線透過率は使用する基材の透過率を１００％として、測定を行った。

＜比較例１＞
実施例１と同様に、透明基材としてホウケイ酸ガラス（ｓｃｈｏｔｔ製Ｄ２６３サイ
ズ１００ｍｍ×１００ｍｍ厚さ１．１ｍｍ）を用いて、インライン式スパッタリング装置（キヤノンアネルバ製ＩＬＣ−８０３）によってＩＴＯを成膜した。そのときの光学膜厚は１００ｎｍに設定し、そのＩＴＯを１層だけ成膜したものを、実施例１と同様の測定を行った。

＜実施例２＞
透明基材にポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ製Ｔ６０、幅２００ｍｍ、厚１００μｍ）に対して、図２に示すような巻取式成膜装置によって、ＩＴＯはＤＣスパッタリング法で、ＳｉＯ₂は電子ビーム加熱式蒸着法によって実施例１と同様の条件と光学膜厚で3層を成膜した。得られた3層の積層体は実施例1と同様の測定を行った。

＜比較例２＞
実施例２と同様に透明基材にポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ製Ｔ６０、幅２００ｍｍ、厚１００μｍ）に対して、巻取式成膜装置によって、ＩＴＯを成膜した。そのときの光学膜厚は１００ｎｍに設定し、そのＩＴＯを１層だけ成膜したものを、実施例１と同様の測定を行った。

以上の測定結果を、以下の表１に示す。

これらの結果から、実施例のいずれも比較例より表面抵抗値が低下し、全光線透過率が上昇している。よって、実施例１及び２の透明導電性積層体は、高透過率を維持しながら低抵抗化も実現したと言える。

本発明の透明導電性積層体の層構成を示す模式図である。実施例２及び比較例２で使用した巻取成膜装置の概略図である。

符号の説明

１１…透明基材
１２…透明導電性薄膜層
１３…低屈折率薄膜層
１４…透明導電性薄膜層
１５…真空容器
１６…巻取巻出ロール
１７…透明プラスチック基材
１８…成膜ロール
１９…スパッタリングターゲット
２０…蒸発源

Claims

透明基材上に、透明基材側より光学膜厚が７０ｎｍの透明導電性薄膜ＩＴＯからなる第１層、光学膜厚が２０ｎｍの低屈折率薄膜層ＳｉＯ _２からなる第２層、光学膜厚が１００ｎｍの透明導電性薄膜ＩＴＯからなる第３層を積層してなることを特徴とする透明導電性積層体。
透明基材が高分子樹脂による透明プラスチック基材であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性積層体。
透明基材がホウケイ酸ガラスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の透明導電性積層体。