JP6292225B2 - 透明導電体 - Google Patents
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Description
[1]透明基板と、前記透明基板の波長570nmの光の屈折率より、波長570nmの光の屈折率が高い誘電性材料または酸化物半導体材料を含む第一高屈折率層と、透明金属膜と、前記透明基板の波長570nmの光の屈折率より、波長570nmの光の屈折率が高い誘電性材料または酸化物半導体材料を含む第二高屈折率層と、をこの順に含む積層体であり、前記透明金属膜は所定の形状にパターニングされた金属パターンであり、前記金属パターンのパターン領域における、前記積層体表面の波長570nmの光の等価アドミッタンスをYa=xa+iyaで表し、前記金属パターンの非パターン領域における、積層体表面の波長570nmの光の等価アドミッタンスをYb=xb+iybで表した場合に、((xa−xb)2+(ya−yb)2)0.5<0.5を満たす、透明導電体。
[3]前記金属パターンの非パターン領域における積層体表面が、前記透明基板の表面である、[1]または[2]に記載の透明導電体。
[5]前記第一高屈折率層が含む誘電性材料または酸化物半導体材料の波長570nmの光の屈折率と、前記第二高屈折率層が含む誘電性材料または酸化物半導体材料の波長570nmの光の屈折率との差が0.5以下であり、|y1+y2|<1を満たす、[1]〜[4]のいずれかに記載の透明導電体。
[6]|x1−x2|<0.5を満たす、[1]〜[5]のいずれかに記載の透明導電体。
[8]前記透明金属膜が、銀、銅、金、白金族、チタン、及びクロムからなる群から選ばれる一種以上の金属を含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の透明導電体。
[10]前記第一高屈折率層及び前記第二高屈折率層が含む誘電性材料または酸化物半導体材料は、TiO2、ITO、ZnO、ZnS、Nb2O5、ZrO2、CeO2、Ta2O5、Ti3O5、Ti4O7、Ti2O3、TiO、SnO2、La2Ti2O7、IZO、AZO、GZO、ATO、及びICOからなる群から選ばれる一種以上である、[1]〜[9]のいずれかに記載の透明導電体。
[12]前記低屈折率層が含む誘電性材料または酸化物半導体材料は、波長570nmの光の屈折率が1.8以下である、[11]に記載の透明導電体。
[13]前記低屈折率層が含む誘電性材料または酸化物半導体材料が、MgF2、SiO2、CaF2、CeF3、LaF3、LiF、NaF、NdF3、Na3AlF6、Al2O3、MgO、及びThO2からなる群から選ばれる、一種以上である、[11]または[12]に記載の透明導電体。
1.1)透明基板
透明導電体100に含まれる透明基板1は、各種表示デバイスの透明基板と同様でありうる。透明基板は、ガラス基板や、セルロースエステル樹脂(例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース等)、ポリカーボネート樹脂(例えばパンライト、マルチロン(いずれも帝人社製))、シクロオレフィン樹脂(例えばゼオノア(日本ゼオン社製)、アートン(JSR社製)、アペル(三井化学社製))、アクリル樹脂(例えばポリメチルメタクリレート、「アクリライト(三菱レイヨン社製)、スミペックス(住友化学社製)」)、ポリイミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、ポリエステル樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート)、ポリエーテルスルホン、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)/AS(アクリロニトリル・スチレン)樹脂、MBS(メタクリル酸メチル・ブタジエン・スチレン)樹脂、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリビニルアルコール/EVOH(エチレンビニルアルコール樹脂)、スチレン系ブロックコポリマー樹脂等からなる透明樹脂フィルムでありうる。透明基板が透明樹脂フィルムである場合、当該フィルムには2種以上の樹脂が含まれてもよい。
第一高屈折率層2は主に、透明導電体100の導通領域aの光学アドミッタンスを調整する層である。第一高屈折率層2は、透明導電体100の導通領域aだけでなく、絶縁領域bに配設されていてもよい。ただし、前述のように、導通領域aのパターンを視認され難くするとの観点から、第一高屈折率層2は透明金属膜3と同様の形状にパターニング;つまり導通領域aのみに配設されていることが好ましい。
透明金属膜3は、透明導電体において電気を導通させるための膜であり、所望の形状にパターニングされた膜でありうる。透明金属膜3に含まれる金属は、導電性の高い金属であれば特に制限されず、例えば銀、銅、金、白金族、チタン、クロム等でありうる。透明金属膜には、これらの金属が1種のみ含まれてもよく、2種以上含まれてもよい。プラズモン吸収が小さく、かつ反射率が小さいとの観点から、透明金属膜は銀または銀が90at%以上含まれる合金からなることが好ましい。銀と組み合わされる金属は、亜鉛、金、銅、パラジウム、アルミニウム、マンガン、ビスマス、ネオジム、モリブデン等でありうる。例えば銀と亜鉛とが組み合わされると、透明金属膜の耐硫化性が高まる。銀と金とが組み合わされると、耐塩(NaCl)性が高まる。さらに銀と銅とが組み合わされると、耐酸化性が高まる。
(i)ガラス基板上に、白金パラジウムをマグネトロンスパッタ装置にて0.1nm成膜する。白金パラジウムの平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度等から算出する。その後、白金パラジウムが付着した基板上に蒸着機にて測定対象と同様の金属からなる膜を20nm成膜する。
第二高屈折率層4は、透明導電体100の導通領域aの光学アドミッタンスを調整する層である。第二高屈折率層4は、透明導電体100の導通領域aだけでなく、絶縁領域bにも配設されていてもよい。ただし、前述のように、導通領域aのパターンを視認され難くするとの観点から、第二高屈折率層4は透明金属膜3と同様の形状にパターニング;つまり導通領域aのみに配設されていることが好ましい。
前述のように、本発明の透明導電体100には、透明基板1と第一高屈折率層2との間に、透明導電体100の導通領域aや絶縁領域bの光学アドミッタンスを調整するための下地層5が含まれてもよい。下地層5は、前述のように、透明導電体100の導通領域a及び絶縁領域bの両方に配設されてもよい。ただし、導通領域aのパターンを視認され難くするとの観点から、下地層5は、導通領域aのみに配設されていることが好ましい。
前述のように、本発明の透明導電体100には、第一高屈折率層2と透明金属膜3との間、もしくは透明金属膜3と第二高屈折率層4との間のいずれか一方、もしくは両方に、透明金属膜3のプラズモン吸収を抑制するための低屈折率層6が含まれてもよい。低屈折率層6は、透明金属膜3と接するように配設される。低屈折率層6は、透明導電体100の導通領域aだけでなく、絶縁領域bにも配設されていてもよい。ただし、導通領域aのパターンを視認され難くするとの観点から、低屈折率層6は透明金属膜3と同様の形状にパターニング;つまり導通領域aのみに配設されていることが好ましい。
本発明の透明導電体では、透明金属膜が含まれる導通領域の積層体表面の波長570nmの光の等価アドミッタンス(以下、「導通領域の等価アドミッタンス」とも称する)をYa=xa+iyaで表し、透明金属膜が含まれない絶縁領域の積層体表面の波長570nmの光の等価アドミッタンス(以下、「絶縁領域の等価アドミッタンス」とも称する)をYb=xb+iybで表したときの、((xa−xb)2+(ya−yb)2)0.5が0.5未満であり、好ましくは0.3以下である。そのため、導通領域のパターンが視認され難い。以下、その理由を説明する。
前述のように、本発明の透明導電体では、導通領域の反射率、及び絶縁領域の反射率がそれぞれ近似する。具体的には、導通領域の視感反射率と、絶縁領域の視感反射率との差ΔRが3%以下であることが好ましく、より好ましくは1%以下であり、さらに好ましくは0.3%以下である。ここで、導通領域の視感反射率は、5%以下であることが好ましく、より好ましくは3%以下であり、さらに好ましくは1%以下である。一方、絶縁領域の視感反射率は、5%以下であることが好ましく、より好ましくは3%以下であり、さらに好ましくは1%以下である。視感反射率は、分光光度計(U4100;日立ハイテクノロジーズ社製)で測定されるY値である。
前述の透明導電体は、液晶、プラズマ、有機エレクトロルミネッセンス、フィールドエミッションなど各種方式のディスプレイをはじめ、タッチパネルや携帯電話、電子ペーパー、各種太陽電池、各種エレクトロルミネッセンス調光素子など様々なオプトエレクトロニクスデバイスの基板等に好ましく用いることができる。
前述のように、波長400nm〜800nmの全範囲で、プラズモン吸収率が15%以下であり、かつ厚みが15nm以下である透明金属膜は、以下の2つの工程を経て成膜されることが好ましい。
(a)第一高屈折率層上に成長核を形成するステップ
(b)第一高屈折率層上に透明金属膜を成膜するステップ
第一高屈折率層上に、透明金属膜を形成するための成長核を形成する。成長核の形成方法には、以下の2種類の方法がある。
(i)第一高屈折率層上にスパッタ法または蒸着法で、厚み3nm以下の金属薄膜を形成し、これを成長核とする方法
(ii)第一高屈折率層上に金属層を成膜し、この金属層をドライエッチングし、残った金属薄膜を成長核とする方法
前述の成長核が形成された第一高屈折率層上に、一般的な気相成膜法で金属を積層して、透明金属膜を形成する。気相成膜法の種類は、特に制限されず、例えば真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法、熱CVD法等でありうる。これらの中でも、好ましくは真空蒸着法またはスパッタ法である。真空蒸着法またはスパッタ法によれば、均一かつ、所望の厚みの透明金属膜が得られやすい。
東洋紡製PET(コスモシャインA4300 厚み50μm)からなる透明基板(波長570nmの光の屈折率:1.59)上に、下記の方法で第一高屈折率層/透明金属膜/低屈折率層/第二高屈折率層を順に積層した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図3Bに示し、当該透明導電体の分光特性を図3Cに示す。
前記透明基板上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート2.0Å/sでITOをDCスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた第一高屈折率層は、43nmであった。ITOの波長570nmの光の屈折率は、2.12であり、第一高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.12とした。
前記第一高屈折率層上に、真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)で、パラジウムを0.2秒間スパッタ成膜し、平均厚み0.2nmの成長核を形成した。成長核の平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。
続いて、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAgをRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られたAgからなる透明金属膜は、6nmであった。
前記透明金属膜上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力300W、成膜レート2Å/sでSiO2をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた低屈折率層は、3nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層上に、第一高屈折率層の成膜条件と同一の条件で、ITOをDCスパッタした。得られた第二高屈折率層は、40nmであった。ITOの波長570nmの光の屈折率は、2.12であり、第二高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.12とした。
得られた積層体上にレジスト層をパターン状に成膜し、第一高屈折率層、透明金属膜、低屈折率層、及び第二高屈折率層を図15に示されるパターン(複数の導通領域aと、これを区切るライン状の絶縁領域bとを含むパターン)状にITOエッチング液(林純薬製)でパターニングした。絶縁領域には、透明基板のみが含まれるものとした。また、ライン状の絶縁領域bの幅は16μmとした。
コニカミノルタ製TACフィルム(透明基板(波長570nmの光の屈折率:1.49))上に、下記の方法で第一高屈折率層/低屈折率層(A)/透明金属膜/低屈折率層(B)/第二高屈折率層を順に積層した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図5Aに示し、当該透明導電体の分光特性を図5Bに示す。
前記透明基板上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 1sccm、スパッタ圧0.5Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート1.2Å/sでNb2O5をDCスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた第一高屈折率層は、34nmであった。Nb2O5の波長570nmの光の屈折率は、2.31であり、第一高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.31とした。
前記第一高屈折率層上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力300W、成膜レート2Å/sでSiO2をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた低屈折率層(A)は、3nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層(A)の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層(A)上に、真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)で、パラジウムを0.2秒間スパッタ成膜し、平均厚み0.2nmの成長核を形成した。成長核の平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。
続いて、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAgをRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られたAgからなる透明金属膜は8nmであった。
前記透明金属膜上に、低屈折率層(A)の成膜条件と同じ条件でSiO2をRFスパッタした。得られた低屈折率層(B)は、3nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層(B)の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層(B)上に、第一高屈折率層の成膜条件と同様の条件で、Nb2O5をDCスパッタした。得られた第二高屈折率層は、35nmであった。Nb2O5の波長570nmの光の屈折率は、2.31であり、第二高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.31とした。
得られた積層体上にレジスト層をパターン状に成膜し、第一高屈折率層、低屈折率層(A)、透明金属膜、低屈折率層(B)、及び第二高屈折率層を図15に示されるパターン(複数の導通領域aと、これを区切るライン状の絶縁領域bとを含むパターン)状にフッ酸でパターニングした。絶縁領域には、透明基板のみが含まれるものとした。また、ライン状の絶縁領域bの幅は40μmとした。
コニカミノルタ製TACフィルム(透明基板(波長570nmの光の屈折率:1.49))上に、下記の方法で第一高屈折率層/低屈折率層(A)/透明金属膜/低屈折率層(B)/第二高屈折率層を順に積層した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図6Aに示し、当該透明導電体の分光特性を図6Bに示す。
前記透明基板上に、Optorun社のGener 1300により、320mA、成膜レート3Å/sでTiO2を、イオンアシストしながら電子ビーム(EB)蒸着した。得られた第一高屈折率層は、34nmであった。イオンビームは電流500mA、電圧500V、加速電圧400Vで照射した。イオンビーム装置内には、O2ガス:50sccm、及びArガス:8sccmを導入した。TiO2の波長570nmの光の屈折率は2.35であり、第一高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.35とした。
前記第一高屈折率層上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力300W、成膜レート2Å/sでSiO2をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた低屈折率層(A)は、3nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層(A)の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層(A)上に、真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)で、白金パラジウム(Pt80質量%、Pd20質量%)を0.2秒間スパッタ成膜し、平均厚み0.2nmの成長核を形成した。成長核の平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。
続いて、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAg−Cu合金(Ag98質量%、Cu2質量%)をRFスパッタし、Ag−Cuからなる透明金属膜(7nm)を得た。ターゲット−基板間距離は86mmであった。
前記透明金属膜上に、低屈折率層(A)の成膜条件と同じ条件でSiO2をRFスパッタした。得られた低屈折率層(B)は、5nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層(B)の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記透明基板上に、第一高屈折率層の成膜条件と同じ条件で、イオンアシストしながら、電子ビーム(EB)蒸着した。得られた第二高屈折率層は、35nmであった。TiO2の波長570nmの光の屈折率は2.35であり、第二高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.35とした。
得られた積層体上にレジスト層をパターン状に成膜し、第一高屈折率層、低屈折率層(A)、透明金属膜、低屈折率層(B)、及び第二高屈折率層を図15に示されるパターン(複数の導通領域aと、これを区切るライン状の絶縁領域bとを含むパターン)状にフッ酸でパターニングした。絶縁領域には、透明基板のみが含まれるものとした。また、ライン状の絶縁領域bの幅は50μmとした。
コニカミノルタ製TACフィルム(透明基板(波長570nmの光の屈折率:1.49))上に、下記の方法で第一高屈折率層/透明金属膜/低屈折率層/第二高屈折率層を順に積層した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図7Aに示し、当該透明導電体の分光特性を図7Bに示す。
前記透明基板上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート1.4Å/sでZnOをDCスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた第一高屈折率層は、43nmであった。ZnOの波長570nmの光の屈折率は、2.01であり、第一高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.01とした。
前記第一高屈折率層上に、真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)で、パラジウムを0.2秒間スパッタ成膜し、平均厚み0.2nmの成長核を形成した。成長核の平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。
続いて、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAgをRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られたAgからなる透明金属膜は6nmであった。
前記透明金属膜上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力300W、成膜レート2Å/sでSiO2をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた低屈折率層は、3nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層上に、第一高屈折率層の成膜条件と同じ条件でZnOをDCスパッタした。得られた第二高屈折率層は41nmであった。ZnOの波長570nmの光の屈折率は、2.01であり、第二高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.01とした。
得られた積層体上にレジスト層をパターン状に成膜し、第一高屈折率層、透明金属膜、低屈折率層、及び第二高屈折率層を図15に示されるパターン(複数の導通領域aと、これを区切るライン状の絶縁領域bとを含むパターン)状にIZOエッチング液(林純薬社製)でパターニングした。絶縁領域には、透明基板のみが含まれるものとした。また、ライン状の絶縁領域bの幅は20μmとした。
松波硝子工業製の薄板ガラス(50μm)(波長570nmの光の屈折率:1.52)上に、下記の方法で第一高屈折率層/透明金属膜/低屈折率層/第二高屈折率層を順に成膜した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図8Aに示し、当該透明導電体の分光特性を図8Bに示す。
前記透明基板上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート2.0Å/sでITOをDCスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた第一高屈折率層は、46nmであった。ITOの波長570nmの光の屈折率は、2.12であり、第一高屈折率層の波長570nmの光の屈折率は2.12とした。
前記第一高屈折率層上に、真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)で、パラジウムを0.2秒間スパッタ成膜し、平均厚み0.2nmの成長核を形成した。成長核の平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。
続いて、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAgをRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られたAgからなる透明金属膜は7nmであった。
前記透明金属膜上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力300W、成膜レート2Å/sでSiO2をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた低屈折率層は、3nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層上に、第一高屈折率層の成膜条件と同じ条件で、ITOをDCスパッタした。得られた第二高屈折率層は36nmであった。ITOの波長570nmの光の屈折率は、2.12であり、第二高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.12とした。
得られた積層体上にレジスト層をパターン状に成膜し、第一高屈折率層、透明金属膜、低屈折率層、及び第二高屈折率層を図15に示されるパターン(複数の導通領域aと、これを区切るライン状の絶縁領域bとを含むパターン)状にITOエッチング液(林純薬社製)でパターニングした。絶縁領域には、透明基板のみが含まれるものとした。また、ライン状の絶縁領域bの幅は15μmとした。
東洋紡製PET(コスモシャインA4300 厚み50μm)からなる透明基板(波長570nmの光の屈折率:1.59)上に、下記の方法で第一高屈折率層/低屈折率層(A)/透明金属膜/低屈折率層(B)/第二高屈折率層を順に積層した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図9Aに示し、当該透明導電体の分光特性を図9Bに示す。
前記透明基板上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 1sccm、スパッタ圧0.5Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート1.2Å/sでNb2O5をDCスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた第一高屈折率層は、32nmであった。Nb2O5の波長570nmの光の屈折率は、2.31であり、第一高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.31とした。
前記第一高屈折率層上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力300W、成膜レート2Å/sでSiO2をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた低屈折率層(A)は、5nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層(A)の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層(A)上に、真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)で、パラジウムを0.2秒間スパッタ成膜し、平均厚み0.2nmの成長核を形成した。成長核の平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。
続いて、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAgをRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られたAgからなる透明金属膜は、8nmであった。
前記透明金属膜上に、低屈折率層(A)の成膜条件と同じ条件でSiO2をRFスパッタした。得られた低屈折率層(B)は、5nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層(B)の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層(B)上に、第一高屈折率層の成膜条件と同様の条件で、Nb2O5をDCスパッタした。得られた第二高屈折率層は、32nmであった。Nb2O5の波長570nmの光の屈折率は、2.31であり、第二高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.31とした。
得られた積層体の、第一高屈折率層、低屈折率層(A)、透明金属膜、低屈折率層(B)、及び第二高屈折率層を、実施例1と同様にパターニングした。
両面がハードコート処理されたPETフィルム(きもと社製 GSAB)からなる透明基板(波長570nmの光の屈折率:1.59)上に、下記の方法で第一高屈折率層/低屈折率層(A)/透明金属膜/低屈折率層(B)/第二高屈折率層を順に積層した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
前記透明基板上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 1sccm、スパッタ圧0.5Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート1.2Å/sでNb2O5をDCスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた第一高屈折率層は、34nmであった。Nb2O5の波長570nmの光の屈折率は、2.31であり、第一高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.31とした。
前記第一高屈折率層上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力300W、成膜レート2Å/sでSiO2をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた低屈折率層(A)は、3nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層(A)の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層(A)上に、真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)で、パラジウムを0.2秒間スパッタ成膜し、平均厚み0.2nmの成長核を形成した。成長核の平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。
続いて、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAg−Cu合金(Ag98質量%、Cu2質量%)をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られたAg−Cuからなる透明金属膜は8nmであった。
前記透明金属膜上に、低屈折率層(A)の成膜条件と同じ条件でSiO2をRFスパッタした。得られた低屈折率層(B)は、3nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層(B)の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層(B)上に、第一高屈折率層の成膜条件と同様の条件で、Nb2O5をDCスパッタした。得られた第二高屈折率層は、35nmであった。Nb2O5の波長570nmの光の屈折率は、2.31であり、第二高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.31とした。
得られた積層体の、第一高屈折率層、低屈折率層(A)、透明金属膜、低屈折率層(B)、及び第二高屈折率層を、実施例1と同様にパターニングした。
シクロオレフィンポリマーからなる透明基板(波長570nmの光の屈折率:1.5)上に、下記の方法で下地層/第一高屈折率層/透明金属膜/低屈折率層/第二高屈折率層を順に積層した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図11Aに示し、当該透明導電体の分光特性を図11Bに示す。
前記透明基板上に、Optorun社のGener 1300によって、190mA、成膜レート10Å/sでMgF2を電子ビーム(EB)蒸着した。得られた下地層は、180nmであった。MgF2の波長570nmの光の屈折率は1.38であり、下地層の波長570nmの光の屈折率も1.38とした。
前記下地層上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート1.4Å/sでZnOをDCスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた第一高屈折率層は、39nmであった。ZnOの波長570nmの光の屈折率は、2.01であり、第一高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.01とした。
前記第一高屈折率層上に、真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)で、パラジウムを0.2秒間スパッタ成膜し、平均厚み0.2nmの成長核を形成した。成長核の平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。
続いて、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAg−Cu合金(Ag98質量%、Cu2質量%)をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られたAg−Cuからなる透明金属膜は7nmであった。
前記透明金属膜上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力300W、成膜レート2Å/sでSiO2をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた低屈折率層は、3nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層上に、第一高屈折率層の成膜条件と同様の条件で、ZnOをDCスパッタした。得られた第二高屈折率層は、40nmであった。ZnOの波長570nmの光の屈折率は、2.01であり、第二高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.01とした。
得られた積層体の、下地層、第一高屈折率層、透明金属膜、低屈折率層、及び第二高屈折率層を、実施例1と同様にパターニングした。
ポリカーボネートフィルムからなる透明基板(波長570nmの光の屈折率:1.57)上に、下記の方法で第一高屈折率層/透明金属膜/低屈折率層/第二高屈折率層を順に積層した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図12Aに示し、当該透明導電体の分光特性を図12Bに示す。
前記透明基板上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 1sccm、スパッタ圧0.5Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート1.2Å/sでNb2O5をDCスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた第一高屈折率層は、33nmであった。Nb2O5の波長570nmの光の屈折率は、2.31であり、第一高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.31とした。
前記第一高屈折率層上に、真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)で、パラジウムを0.2秒間スパッタ成膜し、平均厚み0.2nmの成長核を形成した。成長核の平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。
続いて、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAg−Cu合金(Ag98質量%、Cu2質量%)をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られたAg−Cuからなる透明金属膜は7nmであった。
前記透明金属膜上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力300W、成膜レート2Å/sでSiO2をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた低屈折率層は、3nmであった。SiO2の波長570nmの光の屈折率は1.46であり、低屈折率層の波長570nmの光の屈折率も1.46とした。
前記低屈折率層上に、第一高屈折率層の成膜条件と同様の条件で、ZnOをDCスパッタした。得られた第二高屈折率層は、43nmであった。ZnOの波長570nmの光の屈折率は、2.01であり、第二高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.01とした。
得られた積層体の、第一高屈折率層、透明金属膜、低屈折率層、及び第二高屈折率層を、実施例1と同様にパターニングした。
松波硝子工業製の薄板ガラス(50μm)(波長570nmの光の屈折率:1.52)上に、下記の方法で第一高屈折率層/透明金属膜/第二高屈折率層を順に成膜した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図13Aに示し、当該透明導電体の分光特性を図13Bに示す。
前記透明基板上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート1.4Å/sでZnOをDCスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた第一高屈折率層は、43nmであった。ZnOの波長570nmの光の屈折率は、2.01であり、第一高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.01とした。
前記第一高屈折率層上に、真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)で、パラジウムを0.2秒間スパッタ成膜し、平均厚み0.2nmの成長核を形成した。成長核の平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。
続いて、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAgをRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られたAgからなる透明金属膜は6nmであった。
前記透明金属膜上に、第一高屈折率層の成膜条件と同様の条件で、ZnOをDCスパッタした。得られた第二高屈折率層は、41nmであった。ZnOの波長570nmの光の屈折率は、2.01であり、第二高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.01とした。
得られた積層体の、第一高屈折率層、透明金属膜、及び第二高屈折率層を、実施例4と同様にパターニングした。
松波硝子工業製の薄板ガラス(50μm)(波長570nmの光の屈折率:1.52)上に、下記の方法で第一高屈折率層/透明金属膜/第二高屈折率層を順に成膜した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図14Aに示し、当該透明導電体の分光特性を図14Bに示す。
前記透明基板上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート2.0Å/sでITOをDCスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた第一高屈折率層は、46nmであった。ITOの波長570nmの光の屈折率は、2.12であり、第一高屈折率層の波長570nmの光の屈折率は2.12とした。
前記第一高屈折率層上に、真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)で、パラジウムを0.2秒間スパッタ成膜し、平均厚み0.2nmの成長核を形成した。成長核の平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。
続いて、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAgをRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られたAgからなる透明金属膜は7nmであった。
透明金属膜上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、O2 5sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力300W、成膜レート2.2Å/sでITOをRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られた第二高屈折率層は36nmであった。ITOの波長570nmの光の屈折率は、2.12であり、第二高屈折率層の波長570nmの光の屈折率も2.12とした。
得られた積層体上にレジスト層をパターン状に成膜し、第一高屈折率層、透明金属膜、及び第二高屈折率層を図15に示されるパターン(複数の導通領域aと、これを区切るライン状の絶縁領域bとを含むパターン)状にITOエッチング液(林純薬社製)でパターニングした。絶縁領域には、透明基板のみが含まれるものとした。また、ライン状の絶縁領域bの幅は15μmとした。
シクロオレフィンポリマーからなる透明基板(波長570nmの光の屈折率:1.5)上に、下記の方法で第一高屈折率層/低屈折率層(A)/透明金属膜/低屈折率層(B)/第二高屈折率層を順に積層した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図16Aに示し、当該透明導電体の分光特性を図16Bに示す。
前記透明基板上に、大阪真空社のマグネトロンスパッタ装置を用い、Ar 20sccm、O2 0sccm、スパッタ圧0.1Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート3.0Å/sでZnS−SiO2をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は90mmであった。
ZnSとSiO2との比率(モル比)は、80:20であり、第一高屈折率層の屈折率は2.14であった。
前記第一高屈折率層上に、大阪真空社のマグネトロンスパッタ装置を用い、Ar 20sccm、O2 0sccm、スパッタ圧0.1Pa、室温下、ターゲット側電力150W、成膜レート1.1Å/sでGZO(ZnOとGa2O3との混合物)をRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は90mmであった。
ZnOとGa2O3との比率(モル比)は、60:40であり、低屈折率層(A)の屈折率は1.8であった。
前記低屈折率層(A)上に、アネルバ社のL−430S−FHSを用い、Ar 20sccm、スパッタ圧0.3Pa、室温下、ターゲット側電力100W、成膜レート2.5Å/sでAgをRFスパッタした。ターゲット−基板間距離は86mmであった。得られたAgからなる透明金属膜は7.4nmであった。
前記透明金属膜上に、低屈折率層(A)の成膜条件と同じ条件でGZOをRFスパッタした。ZnOとGa2O3との比率(モル比)は、60:40であり、低屈折率層(B)の屈折率は1.8であった。
前記低屈折率層(B)上に、第一高屈折率層の成膜条件と同様の条件で、ZnS−SiO2をRFスパッタした。ZnSとSiO2との比率(モル比)は、80:20であり、第二高屈折率層の屈折率は2.14であった。
得られた積層体上にレジスト層をパターン状に成膜し、第一高屈折率層、低屈折率層(A)、透明金属膜、低屈折率層(B)、及び、第二高屈折率層を図15に示されるパターン(複数の導通領域aと、これを区切るライン状の絶縁領域bとを含むパターン)状にITOエッチング液(林純薬社製)でパターニングした。絶縁領域には、透明基板のみが含まれるものとした。また、ライン状の絶縁領域bの幅は15μmとした。
東洋紡製PET(コスモシャインA4300 厚み50μm)からなる透明基板(波長570nmの光の屈折率:1.59)上に、低屈折率層(A)/透明金属膜/低屈折率層(B)/第二高屈折率層を順に積層した。各層は、透明金属膜の厚みを6.7nmとした以外は、実施例12と同様に成膜した。その後、当該積層体を下記の方法でパターニングした。
得られた透明導電体の波長570nmにおけるアドミッタンス軌跡を図17Aに示し、当該透明導電体の分光特性を図17Bに示す。
ガラス基板上に、各実施例と同様の条件で透明金属膜のみを成膜した。当該透明金属膜について以下のようにプラズモン吸収率の測定を行った。その結果、いずれの透明金属膜についても、波長400〜800nmにわたって、プラズモン吸収率が10%以下であった。
透明ガラス基板上に、白金パラジウムを真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)を用いて、0.2s(0.1nm)成膜した。白金パラジウムの平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。その後、白金パラジウムが付着した基板上にシンクロン製のBMC−800T蒸着機を用いて銀を20nm成膜した。このときの抵抗加熱は210A、成膜レートは5Å/sとした。得られた金属膜の反射率及び透過率を測定し、吸収率=100−(透過率+反射率)として算出した。この金属膜にはプラズモン吸収が無いと仮定し、当該データをリファレンスデータとした。
一方、各実施例と同様の条件でガラス基板上に成膜した上記透明金属膜の吸収率を測定した。そして、測定データからリファレンスデータを差し引いた値を、当該透明金属膜のプラズモン吸収率とした。光の透過率及び反射率は、日立株式会社製:分光光度計 U4100にて測定した。
前述の各実施例で得られた透明導電体の光学アドミッタンスを特定した。透明金属の第一高屈折率層側の表面の波長570nmの光学アドミッタンスをY1=x1+iy1、透明金属膜の前記第二高屈折率層側の表面の波長570nmの光学アドミッタンスをY2=x2+iy2としたときの(x1,y1)、及び(x2,y2)の値を表1に示す。また、前記透明金属膜を含む積層体(導通領域)表面の波長570nmの光の等価アドミッタンスをYa=xa+iyaで表し、前記透明金属膜を含まない積層体(絶縁領域)表面の波長570nmの光の等価アドミッタンスをYb=xb+iybで表したときの(xa,ya)、及び(xb,yb)の値をそれぞれ表1に示す。さらに、((xa−xb)2+(ya−yb)2)0.5の値、積層体の第二高屈折率層側の表面に接する部材の屈折率をnenvとしたときの((xa−nenv)2+(ya)2)0.5の値を、それぞれ表1に示す。
各層の厚みは、J.A.Woollam Co.Inc.製のVB−250型VASEエリプソメーターで測定した。
実施例1〜4、及び実施例7〜13の透明導電体表面に、イマージョンオイル(Nikon社製 TypeA 屈折率=1.515)を塗布し、透明導電体とコーニング社製無アルカリガラス基板(EAGLE XG(厚さ7mm×縦30mm×横30mm))とを貼り合わせた。そして、無アルカリガラス基板側から、透明導電体の透過率及び反射率を測定した。このとき、無アルカリガラス基板の表面の法線に対して、5°傾けた角度から、導通領域に測定光(例えば、波長450nm〜800nmの光)を入射させ、日立株式会社製:分光光度計 U4100にて、光の透過率及び反射率を測定した。そして、吸収率は、100−(透過率+反射率)の計算式より算出した。
視感反射率は、分光光度計(U4100;日立ハイテクノロジーズ社製)で測定した。
L*a*b*表色系におけるa*値及びb*値は、日立株式会社製:分光光度計 U4100で導通領域a*値及びb*値をそれぞれ測定した。
各透明導電体の導通領域に三菱化学アナリテック製のロレスタEP MCP−T360を接触させて、導通領域の表面電気抵抗を測定した。
2 第一高屈折率層
3 透明金属膜
4 第二高屈折率層
5 下地層
6 低屈折率層
100 透明導電体
Claims (12)
- 透明基板と、
前記透明基板の波長570nmの光の屈折率より、波長570nmの光の屈折率が高い誘電性材料または酸化物半導体材料を含む第一高屈折率層と、
透明金属膜と、
前記透明基板の波長570nmの光の屈折率より、波長570nmの光の屈折率が高い誘電性材料または酸化物半導体材料を含む第二高屈折率層と、
をこの順に含む積層体であり、
前記透明金属膜は所定の形状にパターニングされた金属パターンであり、
前記金属パターンのパターン領域における、前記積層体表面の波長570nmの光の等価アドミッタンスをYa=xa+iyaで表し、前記金属パターンの非パターン領域における、積層体表面の波長570nmの光の等価アドミッタンスをYb=xb+iybで表した場合に、((xa−xb)2+(ya−yb)2)0.5<0.5を満たし、
前記第一高屈折率層と前記透明金属膜との間、および/または前記透明金属膜と前記第二高屈折率層との間に、厚みが0.1〜15nmであり、波長570nmの光の屈折率が1.35〜1.5である誘電性材料または酸化物半導体材料を含む、低屈折率層をさらに有する、透明導電体。 - 前記積層体の前記第二高屈折率層側の表面に接する部材または環境の、波長570nmの光の屈折率をnenvで表した場合に、((xa−nenv)2+(ya)2)0.5<0.4を満たす、請求項1に記載の透明導電体。
- 前記金属パターンの非パターン領域における積層体表面が、前記透明基板の表面である、請求項1に記載の透明導電体。
- 前記透明金属膜は、厚みが15nm以下であり、
前記金属パターンのパターン領域における、積層体の波長400nm〜800nmの光の平均吸収率が10%以下であり、
前記金属パターンのパターン領域における、積層体の波長450nm〜800nmの光の吸収率の最大値が15%以下であり、
前記透明金属膜の前記第一高屈折率層側の表面の波長570nmの光学アドミッタンスをY1=x1+iy1、前記透明金属膜の前記第二高屈折率層側の表面の波長570nmの光学アドミッタンスをY2=x2+iy2で表した場合に、x1及びx2のうち少なくとも一方が1.6以上である、請求項1に記載の透明導電体。 - 前記第一高屈折率層が含む誘電性材料または酸化物半導体材料の波長570nmの光の屈折率と、前記第二高屈折率層が含む誘電性材料または酸化物半導体材料の波長570nmの光の屈折率との差が0.5以下であり、
|y1+y2|<1を満たす、請求項4に記載の透明導電体。 - |x1−x2|<0.5を満たす、請求項4に記載の透明導電体。
- 前記透明金属膜のプラズモン吸収率が、波長400nm〜800nmの全範囲で10%以下である、請求項1に記載の透明導電体。
- 前記透明金属膜が、銀、銅、金、白金族、チタン、及びクロムからなる群から選ばれる一種以上の金属を含む、請求項1に記載の透明導電体。
- 前記第一高屈折率層及び前記第二高屈折率層が含む誘電性材料または酸化物半導体材料の屈折率が1.8〜2.5である、請求項1に記載の透明導電体。
- 前記第一高屈折率層及び前記第二高屈折率層が含む誘電性材料または酸化物半導体材料は、TiO2、ITO、ZnO、ZnS、Nb2O5、ZrO2、CeO2、Ta2O5、Ti3O5、Ti4O7、Ti2O3、TiO、SnO2、La2Ti2O7、IZO、AZO、GZO、ATO、及びICOからなる群から選ばれる一種以上である、請求項1に記載の透明導電体。
- 前記低屈折率層が含む誘電性材料または酸化物半導体材料は、波長570nmの光の屈折率が1.8以下である、請求項10に記載の透明導電体。
- 前記低屈折率層が含む誘電性材料または酸化物半導体材料が、MgF2、SiO2、CaF2、CeF3、LaF3、LiF、NaF、NdF3、Na3AlF6、Al2O3、MgO、及びThO2からなる群から選ばれる、一種以上である、請求項10に記載の透明導電体。
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