JP6548910B2 - 電界駆動型調光素子用透明導電性フィルム、調光フィルム、および電界駆動型調光素子 - Google Patents
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Description
図1は、透明導電性フィルムの一実施形態を表す模式的断面図である。本発明の電界駆動型調光素子用透明導電性フィルム1は、透明フィルム基材11上に、透明導電層21を備える。
透明フィルム基材11としては、透明性や耐熱性に優れたプラスチック材料が好適に用いられる。このようなプラスチック材料としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリオレフィン、ノルボルネン系等の環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート等が挙げられる。
フィルム基材11上に透明導電層21を形成することにより、透明導電性フィルムが得られる。透明導電層21は、非晶質の金属酸化物層である。透明導電層21の膜厚は、30〜100nmである。透明導電層21の膜厚が上記範囲であれば、高透明性と低表面抵抗を両立できる。透明導電層21の膜厚は、40〜90nmが好ましく、45〜85nmがより好ましく、50〜80nmがさらに好ましい。
抵抗変化率(%)={(加熱後の表面抵抗/加熱前の表面抵抗)−1}×100
透明導電性フィルムは、全光線透過率が79%以上であることが好ましい。透明導電層の膜厚が100nm以下であり、かつキャリア密度が上記範囲であれば、透明導電層による光吸収を抑制し、全光線透過率を高めることができる。
本発明の透明導電性フィルムは、電界駆動型調光素子の電極基板として用いられる。図3は、電界駆動型調光素子の一実施形態を示す模式的断面図である。調光素子5は、一対の電極基板1,2の間に調光層50を備える。電極基板1,2のそれぞれは、基材11、12上に透明導電層21,22を備え、透明導電層21,22同士が対向するように配置され、その間に調光層50が挟持されている。
<基材の水分量>
フィルム基材の水分量は、面積10cm2のフィルム基材に含まれる水分量をJIS K 7251−B法(水分気化法)に準じて測定し、1cm2あたりの水分量を算出した。なお、基材の透明導電層形成面側にアンダーコート層を備えるものは、アンダーコート層形成後の表面の算術平均粗さおよび水分量を測定した。
フィルム基材及び透明導電層の算術平均粗さRaは、走査型プローブ顕微鏡(セイコーインスツルメンツ製 SPI3800)を用いたAFM観察(観察面積:1μm2)にて求めた。なお、基材の透明導電層形成面側にアンダーコート層を備えるものは、アンダーコート層形成後の表面の算術平均粗さをフィルム基材の粗さとして測定した。
キャリア密度は、ホール効果測定システム(バイオラッド製 HL5500PC)を用いて測定した。
抵抗率計(三菱化学アナリテック製 ロレスタGP MCP−T610)を用い、四探針法により表面抵抗を測定し、表面抵抗と膜厚との積から比抵抗を算出した。透明導電層の膜厚は透過型電子顕微鏡(日立ハイテク製、HF−2000)により、断面観察を行って測定した。
全光線透過率は、ヘイズメーター(スガ試験機製)を用いて、JIS K7105に準じて測定した。反射光のb*は、透明導電層側から入射角2度で標準光(D65光源)を照射し、分光光度計(日立ハイテク製 U4100)を用いて測定した波長380〜780nmの反射光スペクトルから算出した。
(抵抗変化率)
透明導電性フィルムを、80℃のオーブン内で240時間保持した後に取り出して、表面抵抗を測定した。抵抗変化率は、下記式により求めた。
抵抗変化率(%)={(加熱後の表面抵抗/加熱前の表面抵抗)−1}×100
抵抗変化率の符号+は加熱後に抵抗が上昇していることを意味し、符号−は加熱後に抵抗が低下していることを意味する。
加熱後の透明導電性フィルムを濃度5wt%の塩酸に15分間浸漬した後、水洗・乾燥し、15mm間の端子間抵抗をテスタにて測定した。端子間抵抗が10kΩを超えるもの(すなわち透明導電層の大部分が塩酸に溶解したもの)を非晶質、端子間抵抗が10kΩ以下のものを結晶質とした。
ロールスパッタ装置内に、厚み188μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(水分含有量:73μg/cm2)のロールをセットし、スパッタ装置内を水分圧が2.0×10−3Paとなるまで排気した。その後、アルゴンガスおよび酸素ガスを導入し、酸化インジウム(90重量%)と酸化スズ(10重量%)の混合焼結ターゲットを用い、基材温度40℃、圧力0.4Paの条件でスパッタ成膜を行い、PETフィルム上に厚み65nmのITO膜を成膜した。なお、スパッタ成膜時の酸素導入量は、透明導電層の表面抵抗が最小となるように調整した(図2のy0参照)。酸素導入量は、アルゴン100体積部に対して3.1体積部であった。
成膜時のフィルム基材の搬送速度を変更することにより、透明導電層の成膜厚みを表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
成膜時の酸素導入量を、透明導電層の表面抵抗が最小となる酸素導入量(図2のy0)よりも10%増加させ、アルゴン100体積部に対して3.4体積部とした(図2のy1参照)。それ以外は、実施例1と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
成膜時の酸素導入量を、実施例5よりもさらに10%増加させた(図2のz1参照。それ以外は、実施例1と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
成膜時のフィルム基材の搬送速度を変更することにより、透明導電層の成膜厚みを29nmに変更したこと以外は、実施例1と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
厚み23μmのPETフィルムの一方の面に、アンダーコート層として、メラミン樹脂:アルキド樹脂:有機シラン縮合物の重量比2:2:1の熱硬化型樹脂を、厚みが30nmとなるように形成した。アンダーコート層が形成されたPETフィルム(水分含有量:8μg/cm2、算術平均粗さ:0.5nm)のロールをロールスパッタ装置内にセットし、スパッタ装置内を水分圧が2.3×10−4Paとなるまで排気した。その後、アルゴンガスおよび酸素ガスを導入し、酸化インジウム(90重量%)と酸化スズ(10重量%)の混合焼結ターゲットを用い、基材温度140℃、圧力0.4Paの条件でスパッタ成膜を行い、PETフィルム上に厚み20nmのITO膜を成膜した。なお、スパッタ成膜時の酸素導入量は、透明導電層の表面抵抗が最小となる量(図2のy0参照)の約半分に調整した。酸素導入量は、アルゴン100体積部に対して1.2体積部であった。
成膜時のフィルムの搬送速度を変更することにより、透明導電層の成膜厚みを40nmに変更したこと以外は、比較例3と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
上記各実施例および比較例の基材の特性、透明導電性フィルムの成膜条件、成膜直後の透明導電層の特性、加熱試験(80℃240時間加熱)後の特性、および透明導電性フィルムの光学特性を、表1に示す。
11,12 透明フィルム基材
21,22 透明導電層
31,32 ガラス基板
5 調光素子
50 調光層
70 調光フィルム
7 電源
Claims (13)
- 一対の電極基板間に調光層を備える電界駆動型調光素子の電極基板として用いられる、電界駆動型調光素子用透明導電性フィルムであって、
透明フィルム基材の少なくとも一方の面に、非晶質の透明導電層を備え、
前記透明導電層は、膜厚が30nm〜100nmであり、かつ比抵抗が6×10−4Ω・cm以下であり、キャリア密度が、3.02×1020/cm3〜4.30×1020/cm3である、電界駆動型調光素子用透明導電性フィルム。 - 前記透明導電層が、インジウムスズ複合酸化物を主成分とする金属酸化物層である、請求項1に記載の透明導電性フィルム。
- 前記透明導電層は、インジウムとスズの合計100重量部に対するスズの含有量が8〜30重量部である、請求項2に記載の透明導電性フィルム。
- 前記透明導電層の表面抵抗が170Ω/□以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 80℃で240時間加熱後の透明導電層の抵抗変化率の絶対値が55%以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 全光線透過率が79%以上である、請求項1〜5のいずれかに記載の透明導電性フィルム。
- 前記透明導電層側から照射した光の反射光の色相b*が−10〜4である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 前記透明フィルム基材と前記透明導電層とが直接接している、請求項1〜7のいずれかに記載の透明導電性フィルム。
- 前記透明フィルム基材の透明導電層形成面側の算術平均粗さが0.5〜5nmである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 前記透明導電層の算術平均粗さが0.8〜5.5nmである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 前記透明フィルム基材の単位面積あたりの水分含有量が15〜200μg/cm2である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の透明導電性フィルムの透明導電層上に、電界の印加の有無により光の透過散乱状態を制御する調光層を備える、調光フィルム。
- 一対の電極基板間に、電界の印加の有無により光の透過散乱状態を制御する調光層を備え、
前記一対の電極基板の少なくともいずれか一方が、請求項1〜11のいずれか1項に記載の透明導電性フィルムである、電界駆動型調光素子。
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