JP6954444B2 - 透明導電体、調光体及び電子デバイス - Google Patents

Description

本開示は、透明導電体、調光体及び電子デバイスに関する。

透明導電体は、その特性を利用して種々の用途に用いられている。例えば、透明導電体を備える調光体は、液晶分子の配向を制御することによって、光の透過率を調節することができる（例えば、特許文献１参照）。調光体は、建築物及び自動車の窓ガラス等に利用することが検討されている。このような調光体としては、調光層を介して対向配置された透明導電体に電荷をためて電界を生じさせて、透過光を変調するＳＰＤ方式及びＰＤＬＣ方式が知られている。

調光体用の透明導電体としては、特許文献１に挙げられているようにＩＴＯ電極を有するものが知られている。一方、銀を含有する金属層を一対の金属酸化物層で挟むように積層された積層構造を有する透明導電体も知られている（例えば、特許文献２参照）。

国際公開第２０１３／１４１６１４号 特開２００２−１５７９２９号公報

銀を含有する金属層を有する透明導電体は遮熱性能に優れることから、調光体に用いることによって省エネルギーを図ることが期待できる。ところが、従来の銀を含有する金属層を有する透明導電体は、電子デバイスに使用された場合に、その使用状態によっては漏れ電流が大きくなることがある。漏れ電流が局所的に大きくなると消費電力が大きくなるばかりではなく、金属層においてイオンマイグレーションが発生することが懸念される。このイオンマイグレーションは、特に銀を含んだ金属層において顕著に発生する。

そこで、本開示は、一つの側面において、局所的な漏れ電流の発生を抑制することが可能な透明導電体を提供することを目的とする。本開示では、別の側面において、局所的な漏れ電流の発生を抑制することが可能な透明導電体を備える調光体を提供することを目的とする。本開示は、さらに別の側面において、局所的な漏れ電流の発生を抑制することが可能な調光体を備える電子デバイスを提供することを目的とする。

本開示は、一つの側面において、透明基材と、第１誘電層と、主成分として銀又は銀合金を含む金属層と、半導体で構成される第２誘電層と、第２誘電層とは電気導電性が異なる第３誘電層と、をこの順に備え、第３誘電層は絶縁体又は導電体で構成される透明導電体を提供する。

上記透明導電体の積層方向に電圧を印加すると、金属層に電荷が発生する。このような透明導電体は材質が互いに異なる複数の層が積層された構造を有しているため、積層方向の抵抗値の均一性を維持するのは通常困難である。また、透明導電体が半導体を備える場合、面内の抵抗値の均一性に優れる半導体を形成することも通常は困難である。このため、半導体で構成される誘電層を含み且つ材質が異なる複数の層を備える透明導電体に大きな電圧を印加すると、半導体で構成される第２誘電層は、電気が流れやすい個所において局所的に導通して漏れ電流が発生してしまうことが懸念される。そこで、上記透明導電体が、絶縁体で構成される第３誘電層を備えると、第２誘電層が導通するのを抑制することができる。これによって、局所的な漏れ電流の発生を抑制することができる。また、漏れ電流が全体的に低減されるため、消費電力も低減することができる。

また、上記透明導電体が、導電体で構成される第３誘電層を備えると、第２誘電層を導通する電子が分散され、局所的な漏れ電流の発生を抑制することができる。このように、第３誘電層は、絶縁体又は導電体で構成されることによって第２誘電層に対する抵抗調整層として機能することができる。

幾つかの実施形態では、第２誘電層が、構成元素としてＺｎ及びＳｎの一方又は双方を含む金属酸化物を含む半導体で構成され、第３誘電層が、構成元素としてＩｎを含む金属酸化物を含む導電体で構成されていてもよい。このような透明導電体は、導電性に優れる第３誘電層を備えることから、局所的な漏れ電流の発生を一層抑制することができる。また、構成元素としてＺｎ及びＳｎの一方又は双方を含む金属酸化物を含む半導体で構成される第２誘電層を備えるため、透明性と保存安定性にも優れる。

別の幾つかの実施形態では、第２誘電層が、構成元素としてＺｎ及びＳｎの一方又は双方を含む金属酸化物を含む前記半導体で構成され、第３誘電層が、Ｓｉの窒化物及びＳｉの酸化物の一方又は双方を含む絶縁体で構成されていてもよい。

このような透明導電体は、導電性に優れる第３誘電層を備えることから、局所的な漏れ電流の発生を一層抑制することができる。また、構成元素としてＺｎ及びＳｎの一方又は双方を含む金属酸化物を含む半導体で構成される第２誘電層を備えるため、透明性と保存安定性にも優れる。

上記透明導電体の第３誘電層は導電体で構成され、第３誘電層の第２誘電層側とは反対側に、Ｓｉの窒化物及びＳｉの酸化物の一方又は双方を含む絶縁体で構成される第４誘電層を更に備えてもよい。このような透明導電体は、局所的な漏れ電流の発生を十分に抑制するとともに、消費電力も低減することができる。

本開示は、別の側面において、一対の透明導電体と、その間に調光層と、を備え、一対の透明導電体の少なくとも一方は、上述のいずれかの透明導電体である、調光体を提供する。この調光体は、上述のいずれかの透明導電体を備えることから、局所的な漏れ電流の発生を抑制することができる。

本開示は、さらに別の側面において、上記調光体と電源とを備える、電子デバイスを提供する。この電子デバイスは、上述のいずれかの透明導電体を備える調光体を具備することから、局所的な漏れ電流の発生を抑制することができる。

一つの側面において、局所的な漏れ電流の発生を抑制することが可能な透明導電体を提供することができる。別の側面において、局所的な漏れ電流の発生を抑制することが可能な透明導電体を備える調光体を提供することができる。さらに別の側面において、局所的な漏れ電流の発生を抑制することが可能な調光体を備える電子デバイスを提供することができる。

図１は、一実施形態に係る透明導電体の模式断面図である。 図２は、別の実施形態に係る透明導電体の模式断面図である。 図３は、さらに別の実施形態に係る透明導電体の模式断面図である。 図４は、一実施形態に係る調光体、及びこれを備える電子デバイスの模式断面図である。 図５は、比較例２における通電試験後の調光体における金属層の光学顕微鏡による観察画像を示す写真である。 図６は、図５に示される欠陥の走査型電子顕微鏡による観察画像を示す写真である。

以下、場合により図面を参照して、本発明の実施形態を以下に説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一構造又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

図１は、本実施形態に係る透明導電体の模式断面図である。図１の透明導電体１００は、透明基材１０、誘電層２１（第１誘電層）、主成分として銀又は銀合金を含む金属層２２、半導体で構成される誘電層２３（第２誘電層）、及び、導電体で構成される誘電層２４（第３誘電層）をこの順で備える。

透明基材１０としては、可撓性を有する有機樹脂フィルムであってもよい。有機樹脂フィルムは有機樹脂シートであってもよい。有機樹脂フィルムとしては、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（ＰＥＮ）等のポリエステルフィルム、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム、ポリカーボネートフィルム、アクリルフィルム、ノルボルネンフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ジアセチルセルロースフィルム、並びにトリアセチルセルロースフィルム等が挙げられる。これらのうち、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステルフィルムが好ましい。上述の１種を単独で、又は２種以上を組み合わせてもよい。

透明基材１０は、剛性の観点からは厚い方が好ましい。一方、透明基材１０は、透明導電体１００を薄膜化する観点からは薄い方が好ましい。このような観点から、透明基材１０の厚みは、例えば１０〜２００μｍである。

透明基材１０は、有機樹脂製のものに限定されず、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、及び、石英ガラス等の無機化合物の成形物であってもよい。

本開示における「透明」とは、可視光が透過することを意味しており、光をある程度散乱してもよい。一般に半透明といわれるような光の散乱があるものも、本開示における「透明」の概念に含まれる。４５０〜６５０ｎｍの波長範囲における透明基材１０の可視光の透過率は、例えば８０％以上であり、好ましくは９０％以上である。

誘電層２１は、半導体で構成されてもよく、絶縁体で構成されてもよい。金属層２２におけるエレクトロマイグレーションを十分に抑制する観点から、誘電層２１は、半導体で構成されることが好ましい。具体的には、誘電層２１は、金属酸化物を含む層であってもよく、金属酸化物で構成される金属酸化物層であってもよい。

誘電層２１は、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム及び酸化チタンの４成分、又は、酸化亜鉛、酸化インジウム及び酸化チタンの３成分を、主成分として含有してもよい。誘電層２１は上記４成分を含むことによって、十分に高い導電性と透明性を兼ね備えた誘電層２１とすることができる。酸化亜鉛は例えばＺｎＯであり、酸化インジウムは例えばＩｎ_２Ｏ_３である。酸化チタンは例えばＴｉＯ_２であり、酸化スズは、例えばＳｎＯ_２である。上記各金属酸化物における金属原子と酸素原子の比は、化学量論比からずれていてもよい。

本開示における「主成分」とは、全体に対する比率が８０質量％以上であることを意味する。誘電層２１は、誘電層２３よりも抵抗が高くてもよい。したがって、誘電層２１の酸化スズの含有量は誘電層２３よりも少なくてもよく、酸化スズを含んでいなくてもよい。

誘電層２１が酸化亜鉛、酸化インジウム及び酸化チタンの３成分を含む場合、上記３成分をそれぞれＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３及びＴｉＯ_２に換算したときに、上記３成分の合計に対するＺｎＯの含有量は、上記３成分の中で最も多いことが好ましい。上記３成分の合計に対するＺｎＯの含有量は、誘電層２１の光吸収率を抑制する観点から、例えば４５ｍｏｌ％以上である。誘電層２１において、上記３成分の合計に対するＺｎＯの含有量は、高温高湿度の環境下における保存安定性を十分に高くする観点から、例えば８５ｍｏｌ％以下である。

誘電層２１において、上記３成分の合計に対するＩｎ_２Ｏ_３の含有量は、誘電層２１の光吸収率を抑制する観点から、例えば３５ｍｏｌ％以下である。誘電層２１において、上記３成分の合計に対するＩｎ_２Ｏ_３の含有量は、高温高湿度の環境下における保存安定性を十分に高くする観点から、例えば１０ｍｏｌ％以上である。

誘電層２１において、上記３成分の合計に対するＴｉＯ_２の含有量は、誘電層２１の光吸収率を抑制する観点から、例えば２０ｍｏｌ％以下である。誘電層２１において、上記３成分の合計に対するＴｉＯ_２の含有量は、高温高湿度の環境下における保存安定性を十分に高くする観点から、例えば５ｍｏｌ％以上である。なお、上記３成分のそれぞれの含有量は、酸化亜鉛、酸化インジウム及び酸化チタンを、それぞれ、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３及びＴｉＯ_２に換算して求められる値である。

誘電層２３は、半導体で構成される。具体的には、誘電層２１は、金属酸化物を含む層であってもよく、金属酸化物で構成される金属酸化物層であってもよい。

誘電層２３は、例えば、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン及び酸化スズの４成分、又は酸化亜鉛、酸化チタン及び酸化スズの３成分を、主成分として含有する。誘電層２３は、主成分として上記４成分又は３成分を含むことによって、導電性と高い透明性を兼ね備えることができる。酸化亜鉛は例えばＺｎＯであり、酸化インジウムは例えばＩｎ_２Ｏ_３である。酸化チタンは例えばＴｉＯ_２であり、酸化スズは、例えばＳｎＯ_２である。上記各金属酸化物における金属原子と酸素原子の比は、化学量論比からずれていてもよい。

誘電層２３において、上記４成分の合計に対する酸化亜鉛の含有量は、高い透明性を維持しつつ導電性を十分に高くする観点から、例えば２０ｍｏｌ％以上である。誘電層２３において、上記４成分の合計に対する酸化亜鉛の含有量は、高温高湿度の環境下における保存安定性を十分に高くする観点から、例えば６８ｍｏｌ％以下である。

誘電層２３において、上記４成分の合計に対する酸化インジウムの含有量は、表面抵抗を十分に低くしつつ透過率を適切な範囲とする観点から、例えば３５ｍｏｌ％以下である。誘電層２３において、上記４成分の合計に対する酸化インジウムの含有量は、高温高湿度の環境下における保存安定性を十分に高くする観点から、例えば１５ｍｏｌ％以上である。

誘電層２３において、上記４成分の合計に対する酸化チタンの含有量は、可視光の透過率を確保する観点から、例えば２０ｍｏｌ％以下である。誘電層２３において、上記４成分の合計に対する酸化チタンの含有量は、アルカリ耐性を十分に高くする観点から、例えば５ｍｏｌ％以上である。

誘電層２３において、上記４成分の合計に対する酸化スズの含有量は、高い透明性を確保する観点から、例えば４０ｍｏｌ％以下である。誘電層２３において、上記４成分の合計に対する酸化スズの含有量は、高温高湿度の環境下における保存安定性を十分に高くする観点から、例えば５ｍｏｌ％以上である。なお、上記４成分のそれぞれの含有量は、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン及び酸化スズを、それぞれ、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２及びＳｎＯ_２に換算して求められる値である。

誘電層２３において、上記３成分の合計に対する酸化亜鉛の含有量は、高い透明性を維持しつつ導電性を十分に高くする観点から、例えば２０ｍｏｌ％以上である。誘電層２３において、上記４成分の合計に対する酸化亜鉛の含有量は、高温高湿度の環境下における保存安定性を十分に高くする観点から、例えば８０ｍｏｌ％以下である。

誘電層２３において、上記３成分の合計に対する酸化チタンの含有量は、可視光の透過率を確保する観点から、例えば４０ｍｏｌ％以下である。誘電層２３において、上記３成分の合計に対する酸化チタンの含有量は、アルカリ耐性を十分に高くする観点から、例えば５ｍｏｌ％以上である。

誘電層２３において、上記３成分の合計に対する酸化スズの含有量は、高い透明性を確保する観点から、例えば４０ｍｏｌ％以下である。誘電層２３において、上記３成分の合計に対する酸化スズの含有量は、高温高湿度の環境下における保存安定性を十分に高くする観点から、例えば５ｍｏｌ％以上である。なお、上記３成分のそれぞれの含有量は、酸化亜鉛、酸化チタン及び酸化スズを、それぞれ、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２及びＳｎＯ_２に換算して求められる値である。

誘電層２１及び誘電層２３は、光学特性の調整、金属層２２の保護、及び導電性の確保といった機能を兼ね備える。誘電層２１及び誘電層２３は、その機能を大きく損なわない範囲で、上述の成分の他に、微量成分又は不可避的成分を含んでいてもよい。ただし、十分に高い特性を有する透明導電体１００とする観点から、誘電層２１及び誘電層２３における上記３成分、又は上記４成分の合計の割合は高い方が好ましい。その割合は、双方ともに、例えば９５質量％以上であり、好ましくは９７質量％以上である。誘電層２１は上記３成分からなるものであってもよい。誘電層２３は上記４成分又は３成分からなるものであってもよい。

誘電層２１の組成は、誘電層２３の組成と同じでもよく、異なってもよい。誘電層２１と誘電層２３が同一の組成であれば、製造プロセスを簡素化することができる。例えば、誘電層２１は、誘電層２３と同様に酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン及び酸化スズの４成分を、主成分として含有する層であってもよい。この場合、誘電層２１における４成分の合計に対する各金属酸化物の具体的な割合は、誘電層２３と同じであってよい。したがって、誘電層２３における各成分の数値範囲に関する内容は、誘電層２１にも適用できる。

誘電層２３が上記４成分を主成分として含有する層であるのに対し、誘電層２１は、酸化亜鉛、酸化インジウム、及び酸化チタンの３成分を主成分として含有する層であってもよい。これによって、透明性を高く維持しつつ製造コストを低減することができる。この場合、誘電層２１は、誘電層２３よりも導電性が低くなるものの、誘電層２３によって導電性を確保することが可能なため特に支障はない。

誘電層２１及び誘電層２３の厚みは、高い透明性と導電性を高水準で両立させる観点から、例えば３〜７０ｎｍであり、好ましくは５〜５０ｎｍである。誘電層２１と誘電層２３の厚みは同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。例えば、誘電層２１と誘電層２３の厚みを個別に調整することによって、透過色の色調変化を抑制したり、金属層２２で生じる反射光を透過光に変換するための光干渉効果を有効に活用したりすることができる。

誘電層２１及び誘電層２３は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、又はＣＶＤ法などの真空成膜法によって作製することができる。これらのうち、成膜室を小型化できる点、及び、成膜速度が速い点で、スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法としては、ＤＣマグネトロンスパッタリングが挙げられる。ターゲットとしては、酸化物ターゲット、金属又は半金属ターゲットを用いることができる。

金属層２２は、主成分として銀又は銀合金を含む。金属層２２における銀及び銀合金の合計含有量は、銀元素換算で例えば９０質量％以上であってよく、９５質量％以上であってもよい。金属層２２は、銀以外の金属元素を含んでいてもよい。例えば、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｂｉ、Ｓｎ及びＳｂからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を銀合金の構成元素又は金属単体として含有することによって、金属層２２の耐環境性を向上することができる。銀合金の例としては、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｎｄ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｎ、及びＡｇ−Ｓｎ−Ｓｂが挙げられる。

金属層２２の厚みは、赤外線の透過率を十分に低くしつつ可視光の透過率を適度な範囲にする観点から、例えば１〜１５ｎｍであり、好ましくは５〜１２．５ｎｍであり、より好ましくは７．５〜１２．５ｎｍである。

金属層２２は、例えばＤＣマグネトロンスパッタを用いて形成することができる。金属層２２の成膜方法は特に限定されず、プラズマ又はイオンビーム等を用いたその他の真空成膜法、或いは構成成分を適当なバインダーに分散した液体を用いたコーティング法等を適宜選択することができる。

誘電層２４は、誘電層２３とは電気導電性が異なる層であり、絶縁体で構成される。本開示において、各層を構成する「絶縁体」、「導電体」及び「半導体」は、電気導電性が互いに異なる。本開示では、表面抵抗が１×１０^８Ω／ｓｑ．以上のものが「絶縁体」に該当する。表面抵抗が１×１０^４〜１×１０^７Ω／ｓｑ．のものが「半導体」に該当する。表面抵抗が１×１０^３Ω／ｓｑ．以下のものが「導電体」に該当する。

誘電層２４は、例えば、Ｓｉの窒化物及びＳｉの酸化物の一方又は双方を含む絶縁体で構成されてよい。Ｓｉの窒化物は窒化ケイ素であり、例えばＳｉ_３Ｎ_４で表される。Ｓｉの酸化物は酸化ケイ素であり、例えばＳｉＯ及びＳｉＯ_２で表される。上記窒化ケイ素及び酸化ケイ素におけるケイ素原子と窒素原子及び酸素原子の比は、化学量論比からずれていてもよい。誘電層２４がＳｉの窒化物とＳｉの酸化物の双方を含む場合、酸窒化ケイ素として含まれていてもよく、窒化ケイ素と酸化ケイ素を別々に含まれていてもよい。

誘電層２４の厚みは、漏れ電流を十分に低減しつつ十分な透明性を確保する観点から、例えば１〜５０ｎｍであり、好ましくは２〜４０ｎｍであり、より好ましくは３〜３０ｎｍである。同様の観点から、誘電層２３と誘電層２４の合計厚みは、例えば４〜１２０ｎｍであってもよく、５〜９０ｎｍであってもよい。

誘電層２４は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、又はＣＶＤ法などの真空成膜法によって作製することができる。これらのうち、成膜室を小型化できる点、及び、成膜速度が速い点で、スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法としては、ＤＣマグネトロンスパッタリングが挙げられる。ターゲットとしてケイ素ターゲットを用い、窒素ガス、酸素ガス、又は窒素と酸素の混合ガス雰囲気下で、スパッタリングを行ってもよい。

図１の透明導電体１００は、透明基材１０と、誘電層２１と、主成分として銀又は銀合金を含む金属層２２と、半導体で構成される誘電層２３と、絶縁体で構成される誘電層２４をこの順に備える。誘電層２４は絶縁体で構成されることから、金属層２２から誘電層２３に漏れる漏れ電流を低減することができる。これによって、透明導電体１００を用いて調光体及び電子デバイスとしたときの消費電力を低減することができる。また、局所的な漏れ電流の発生も抑制できることから、金属層２２におけるエレクトロマイグレーションの発生を抑制することができる。

図２は、別の実施形態に係る透明導電体１１０の模式断面図である。透明導電体１１０は、透明基材１０と、誘電層２１（第１誘電層）と、主成分として銀又は銀合金を含む金属層２２と、半導体で構成される誘電層２３（第２誘電層）と、導電体で構成される誘電層２５（第３誘電層）をこの順に備える。すなわち、透明導電体１１０は、誘電層２３の上に、導電体で構成される誘電層２５を備える点で、図１の透明導電体１００と異なっている。透明導電体１１０の誘電層２５以外の各層の組成、厚み及び機能等は、透明導電体１００と同じであってよい。したがって、透明導電体１１０の各層について、図１の透明導電体１００の説明内容を適用できる。

誘電層２５は、誘電層２３とは電気導電性が異なる層であり、導電体で構成される。誘電層２５は、例えば、金属酸化物で構成されてよい。金属酸化物は、構成元素としてＩｎを含むものであってもよく、構成元素としてＩｎ及びＳｎを含むものであってもよい。金属酸化物は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。

誘電層２５の厚みは、局所的な漏れ電流を十分に低減しつつ十分な透明性を確保する観点から、例えば１〜５０ｎｍであり、好ましくは３〜４０ｎｍであり、より好ましくは５〜３０ｎｍである。

誘電層２５は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、又はＣＶＤ法などの真空成膜法によって作製することができる。これらのうち、成膜室を小型化できる点、及び、成膜速度が速い点で、スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法としては、ＤＣマグネトロンスパッタリングが挙げられる。ターゲットとして酸化物ターゲット、金属又は半金属ターゲットを用いることができる。

透明導電体１１０は、透明基材１０と、誘電層２１と、主成分として銀又は銀合金を含む金属層２２と、半導体で構成される誘電層２３と、導電体で構成される誘電層２５をこの順に備える。誘電層２４は導電体で構成されることから、金属層２２からの漏れ電流を分散させることができる。これによって、局所的な漏れ電流の発生を抑制することができる。したがって、金属層２２におけるエレクトロマイグレーションの発生を抑制することができる。

図３は、さらに別の実施形態に係る透明導電体１２０の模式断面図である。透明導電体１２０は、透明基材１０と、誘電層２１（第１誘電層）と、主成分として銀又は銀合金を含む金属層２２と、半導体で構成される誘電層２３（第２誘電層）と、導電体で構成される誘電層２５（第３誘電層）と、絶縁体で構成される誘電層２４（第４誘電層）とをこの順に備える。すなわち、透明導電体１２０は、誘電層２３と誘電層２４の間に、誘電層２５をさらに備える点で、図１の透明導電体１００と異なっている。誘電層２１と、金属層２２と、誘電層２３と、誘電層２４の組成、厚み及び機能等は、透明導電体１００と同じであってよい。誘電層２５の組成、厚み及び機能等は、透明導電体１１０と同じであってよい。したがって、透明導電体１２０の各層のうち、透明導電体１００及び透明導電体１１０と共通する層については、透明導電体１００及び透明導電体１１０の説明内容を適用できる。

透明導電体１２０は、誘電層２３の上に導電体で構成される誘電層２５を備えることから金属層２２からの漏れ電流を分散させることができる。透明導電体１２０は、誘電層２５の上に絶縁体で構成される誘電層２４を備えることから金属層２２からの漏れ電流を低減することができる。したがって、金属層２２におけるエレクトロマイグレーションの抑制と消費電力の低減とを高水準で両立することができる。

本開示における透明導電体は、図１〜図３のものに限定されない。例えば、透明導電体１００，１１０，１２０は、それぞれ他の任意の層を備えていてもよい。例えば、透明基材１０と誘電層２１との間、及び／又は、透明基材１０の誘電層２１側とは反対側に、樹脂硬化物を含むハードコート層を有していてもよい。これによって、透明導電体の硬度及び強度を向上することができる。任意の層はこれに限定されない。

透明導電体１００，１１０，１２０の可視光の透過率は、例えば２０〜８０％であってもよい。透明導電体１００，１１０，１２０の可視光の反射率は、例えば５〜２０％であってもよい。透明導電体１００，１１０，１２０の赤外線の反射率は、例えば４０％〜６０％であってもよい。これによって、遮熱性を向上しつつ、熱割れの発生を十分に抑制することができる。透明導電体１００，１１０，１２０の赤外線の反射率は、製造の容易性の観点から、例えば６０％以下であってよい。透明導電体１００，１１０，１２０の赤外線の透過率は、例えば５〜３５％であってもよい。

本開示における可視光の透過率及び反射率は、４５０〜６５０ｎｍの波長範囲における測定値の平均値である。また、赤外線の透過率及び反射率は７００〜１２００ｎｍの波長範囲における測定値の平均値である。可視光の透過率及び反射率、並びに、赤外線の透過率及び反射率は、市販の測定装置を用いて１０ｎｍピッチで測定を行った結果の平均値として求められる。

図４は、一実施形態に係る調光体２００と電子デバイス３００の模式図である。図４の調光体２００は、一対の透明導電体１００ａ，１００ｂと、その間に調光層４０とを備える。一対の透明導電体１００ａ，１００ｂは、それぞれの誘電層２４が調光層４０側となるように積層されている。一対の透明導電体１００ａ，１００ｂは、それぞれの誘電層２４の表面の一部が露出するようにずらして積層されている。 本実施形態において、透明導電体１００は、調光体の用途に用いられている。

調光層４０としては、エレクトロクロミック方式、ＳＰＤ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）方式、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ、高分子分散型結晶、又はポリマー分散液晶ともいう）方式等のものが挙げられる。ＰＤＬＣは、電圧が印加されていない場合には、大気よりも屈折率が高いため白濁する。つまり、その表面で光が散乱して不透明な白色として視認される。他方、ＰＤＬＣは、電圧が印加されている場合には、大気と屈折率がほぼ等しくなるため、その表面で光が散乱されずに透明となる。このようにして可視光の透過率を調節することができる。調光層４０は、例えば高分子で形成されるマトリックスと、該マトリックス中に分散された液晶とを含む。

調光層４０に含まれる液晶に特に制限はなく、例えば、ネマティック、スメクティック及びコレステリック液晶等が挙げられる。一方、調光層４０に含まれる高分子にも特に制限はなく、例えば、アクリル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、及びエン・チオール系樹脂等が挙げられる。調光層４０における液晶の含有量は、例えば、２０〜７０質量％である。調光層４０は、液晶を含有する樹脂組成物を硬化して形成することができる。樹脂組成物は、例えば、オリゴマー（プレポリマー）、多官能性又は単官能性のアクリル系モノマー、ビニルエーテル系モノマー、及び液晶化合物を含有する。樹脂組成物は、光硬化開始剤及び染料を含んでいてもよい。

プレポリマーとしては、チオール基を有するチオール系プリポリマーが挙げられる。アクリル系モノマーとしては、ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、トリプロピレングリコールジアクリレート（ＴＰＧＤＡ）、及びトリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）などが挙げられる。ビニルエーテル系モノマーとしては、ブタンジオールモノビニルエーテル、１，４−シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、及びトリエチレングリコールジビニルエーテル等が挙げられる。

光硬化開始剤としては、フリーラジカル系のものが挙げられる。例えば、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−ホスフィンオキシド、フェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−ホスフィンオキシド、ビス（η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）ビス［２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）フェニル］チタニウム、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、及びα，α−ジメトキシ−α’−ヒドロキシアセトフェノン等が挙げられる。調光層４０の厚みは、例えば１〜１００μｍである。

調光体２００を製造する場合、透明基材１０の一方面上に、誘電層２１、金属層２２、誘電層２３及び誘電層２３を順次形成して、一組の透明導電体１００ａ，１００ｂを得る。一組の透明導電体１００ａ，１００ｂを、液晶を含有する樹脂組成物を介して誘電層２３同士が向かい合うようにして重ね合わせる。そして、光照射又は加熱して樹脂組成物を硬化することによって、一対の透明導電体１００ａ，１００ｂが調光層４０によって接合される。

一対の透明導電体１００は、それぞれ、調光層４０側から誘電層２４、誘電層２３、金属層２２、誘電層２１及び透明基材１０を備える。調光体２００は、局所的な漏れ電流の発生を抑制できる透明導電体１００を備える。したがって、それぞれの金属層２２におけるエレクトロマイグレーションの発生を抑制することができる。

調光体２００及びこれを構成する透明導電体１００の透明基材及び各層の厚みは、以下の手順で測定することができる。集束イオンビーム装置（ＦＩＢ，Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）によって調光体２００又は透明導電体１００を切断して断面を得る。透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて当該断面を観察し、各層の厚みを測定する。測定は、任意に選択された１０箇所以上の位置で測定を行い、その平均値を求めることが好ましい。断面を得る方法として、集束イオンビーム装置以外の装置としてミクロトームを用いてもよい。厚みを測定する方法としては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いてもよい。また蛍光Ｘ線装置を用いて膜厚を測定することも可能である。

電子デバイス３００は、調光体２００と、一方の透明導電体１００ａの誘電層２４の露出面に電極５０ａと、他方の透明導電体１００ｂの誘電層２４の露出面に電極５０ｂと、電極５０ａと電極５０ｂとを交流電源５４を介して電気的に接続する導線５２とを備える。調光層４０は、電極５０ａと電極５０ｂの間に介在している。このため、交流電源５４による電位差に応じて図４に示すように一対の金属層２２にそれぞれ正電荷と負電荷が生じる。これによって電界が生じ、調光層４０に含まれる液晶の配向が変化する。このようにして、調光体２００による調光がなされる。

電子デバイス３００は、透明導電体１００を備えることから、一対の透明導電体１００の間における局所的な漏れ電流の発生を抑制することができる。したがって、調光体２００におけるエレクトロマイグレーションの発生を抑制することができる。

本実施形態では、一対の透明導電体１００を備える調光体２００及び電子デバイス３００を説明したが、本開示の調光体は、これに限定されない。例えば、一対の透明導電体１００の少なくとも一方が透明導電体１１０、透明導電体１２０又はこれらとは異なる透明導電体であってもよい。一対の透明導電体１００の少なくとも一方が透明導電体１１０、又は透明導電体１２０であれば、一対の透明導電体１００の間における漏れ電流が抑制されるとともに、調光体及び電子デバイスの消費電力を低減することができる。

以上、幾つかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。本開示の透明導電体は、調光体以外の用途に用いられてもよい。また、その製造方法は、一般的な枚葉式、及びロールツーロール方式等であってよい。どのような製造方法であっても、同等の効果が得られる。

実施例、及び比較例を用いて、本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

［透明導電体の作製］
（実施例１）
透明基材として厚さ１２５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを準備した。ＤＣマグネトロンスパッタリングによって、透明基材の一方面上に、半導体で構成される第１誘電層、主成分として銀合金を含む金属層、半導体で構成される第２誘電層、及び絶縁体で構成される第３誘電層をこの順に形成した。これによって、透明基材、第１誘電層（厚さ：３０ｎｍ）、金属層（厚さ：９ｎｍ）、及び第２誘電層（厚さ：２７ｎｍ）、及び、第３誘電層（厚さ：３ｎｍ）をこの順で有する透明導電体を得た。

第１誘電層はＺｎＯ−Ｉｎ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２ターゲットを、第２誘電層はＺｎＯ−Ｉｎ _２Ｏ_３−ＴｉＯ_２−ＳｎＯ_２ターゲットを用いて、それぞれ形成した。それぞれのターゲットの組成（モル比率）は、表１に示すとおりとした。第１誘電層及び第２誘電層は、それぞれターゲットと同じ組成を有していた。

金属層は、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕターゲットを用いて形成した。ターゲットの組成は、Ａｇ：Ｐｄ：Ｃｕ＝９９．０：０．５：０．５（質量％）であった。金属層は、ターゲットと同じ組成を有していた。

第３誘電層は、ホウ素をドープしたケイ素ターゲットを用いて、アルゴンガスと窒素ガスの混合雰囲気下で形成した（Ａｒ：Ｎ_２＝８０体積％：２０体積％）。第３誘電層はケイ素の窒化物を含む絶縁体で構成されていた。

（実施例２）
第２誘電層の厚さを２０ｎｍとしたこと、及び第３誘電体層の厚さを７ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして透明導電体を作製した。

（実施例３）
第２誘電層の厚さを１０ｎｍとしたこと、及び第３誘電層の厚さを２０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして透明導電体を作製した。

（実施例４）
第２誘電層の厚さを５ｎｍとしたこと、及び第３誘電層の厚さを２５ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして透明導電体を作製した。

（実施例５）
第２誘電層の厚さを１５ｎｍにしたこと、第３誘電層を導電体（ＩＴＯ）で構成されたものに変えたこと、及び第３誘電層の厚みを１５ｎｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして透明導電体を作製した。

第３誘電層は以下の手順で形成した。アルゴンガスと酸素ガスの混合雰囲気下（Ａｒ：Ｏ_２＝９８体積％：２体積％）、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２ターゲットを用いて、第２誘電層の上にＩＴＯで構成される第３誘電層を形成した。Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２ターゲットの組成は、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２＝９２：８（質量％）であった。導電層は、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２ターゲットとほぼ同じ組成を有していた。

（実施例６）
第２誘電層及び第３誘電層の厚さを１０ｎｍにしたこと、及び、第３誘電層の上に、絶縁体で構成される、厚さ１０ｎｍの第４誘電層を形成したこと以外は、実施例５と同様にして透明導電体を作製した。厚さ１０ｎｍの第４誘電層は、実施例１の第３誘電層と同じ手順で形成した。第４誘電層は、ケイ素の窒化物を含む絶縁体で形成されていた。

（比較例１）
透明基材として厚さ１２５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを準備した。ＤＣマグネトロンスパッタリングによって、透明基材の一方面上に、導電層で構成される第１誘電層、主成分として銀合金を含む金属層、及び、導電層で構成される第２誘電層をこの順に形成した。これによって、透明基材、導電層で構成される第１誘電層（厚さ：３０ｎｍ）、金属層（厚さ：９ｎｍ）、及び、導電体で構成される第２誘電層（厚さ：３０ｎｍ）をこの順で有する透明導電体を得た。

第１誘電層及び第２誘電層は、以下の手順で形成した。すなわち、アルゴンガスと酸素ガスの混合雰囲気下（Ａｒ：Ｏ_２＝９８体積％：２体積％）、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２ターゲットを用いて、透明基材の上にＩＴＯで構成される第１誘電層を形成した。そして、実施例１と同じＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕターゲットを用いて、第１誘電層の上に金属層を形成した。金属層は、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕターゲットと同じ組成を有していた。

続いて、金属層の上に、第１誘電層と同様にして第２誘電層を形成した。第１誘電層及び第２誘電層の形成に用いたターゲットの組成は、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２＝９２：８（質量％）であった。第１誘電層及び第２誘電層を構成する導電体は、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２ターゲットとほぼ同じ組成を有していた。

（比較例２）
第２誘電層の厚さを３０ｎｍにしたこと、及び、第３誘電層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして透明導電体を作製した。

各実施例及び各比較例で作製した透明導電体の第２誘電層、第３誘電層及び第４誘電層の組成と厚みを表２に纏めて示す。

［調光体及び電子デバイスの作製］
各実施例及び各比較例において、透明導電体（縦×横＝２００ｍｍ×３００ｍｍ）を２つずつ作製した。そして、図４に示すような調光体及び電子デバイスを作製した。具体的には、低分子ネマティック液晶材料（和光純薬工業株式会社製、５ＣＢ）を５ｇ、ＵＶ硬化性樹脂（Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社製、商品名：Ｎｏｒｌａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ６５）を１０ｇ、及び、樹脂粒子（根上工業株式会社製、商品名：アートパール ＧＲ−６００、平均粒子径：１０．５μｍ）０．１５ｇを混合して調光溶液を調製した。

スポイトを用いて調光溶液を０．５ｇ計量し、この調光溶液を一方の透明導電体（図４では透明導電体１００ａ）の第３誘電層（実施例６では第４誘電層の一部、比較例１，２では第２誘電層）の上に塗布した。そして、実施例１〜５においては、もう一方の透明導電体（図４では、透明導電体１００ｂ）を、第３誘電層の一部同士が調光溶液を介して対向するように一対の透明導電体を重ね合わせた。実施例６においては、第４誘電層同士が調光溶液を介して対向するように一対の透明導電体を重ね合わせた。比較例１，２においては、第２誘電層同士が調光溶液を介して対向するように一対の透明導電体を重ね合わせた。各実施例及び各比較例において、一対の透明導電体は、図４に示すように第３誘電層の表面の一部が露出するように、ずらして重ね合わせた。

一対の透明導電体に挟まれた調光溶液を、ゴムローラーを用いて延ばして平滑にした。その後、ＵＶ照射機を用いて紫外線を照射し調光溶液を硬化させて調光層（液晶層）を形成した。このときの積算光量は８００ｍＪ／ｃｍ^２とした。このようにして得られた調光体の対向面の露出部に、図４に示すように電極を形成し、当該電極に導線を介して交流電源を接続した。

［評価］
アズワン株式会社製のスライダック（商品名：ＲＳＡ１０）を用いて、調光体に交流電源を印加する通電試験を行った。調光層は印加した電圧に応じてヘイズが変化した。ヘイズが３０％以下となる電圧を必要電圧として測定した。ヘイズは、日本電色工業社製のヘイズメーター（商品名：ＮＤＨ ５０００）を用いて測定した。結果は表３に示すとおりであった。

上述の通電試験と同じ装置を用いて、６０℃で１００Ｖの条件で２４時間通電を継続して行った。その後、光学顕微鏡（倍率：５０倍）を用いて調光体における金属層を観察し、エレクトロマイグレーションに伴う点状欠陥の有無を評価した。結果は表３に示すとおりであった。

表２及び表３に示すとおり、半導体で構成される第２誘電層と、絶縁体又は導電体で構成される第３誘電層を備える実施例１〜６は、いずれも点状欠陥が発生していなかった。このことから、局所的な漏れ電流の発生が抑制されていることが確認された。また、絶縁体で構成される第３誘電層又は第４誘電層を備える実施例１〜４、及び実施例６は、必要電圧を低くすることができた。すなわち、漏れ電流が低減され、消費電力を低減できることが確認された。

比較例１，２では、通電試験後において点状欠陥が発生していた。図５は、比較例２における通電試験後の金属層の光学顕微鏡による観察画像を示す写真である。図６は、図５に示される欠陥の走査型電子顕微鏡による観察画像を示す写真である。これらの写真に示されるように、比較例１，２ではエレクトロマイグレーションに伴って点状欠陥が発生していた。

一つの側面において、局所的な漏れ電流の発生を抑制することが可能な透明導電体が提供される。別の側面において、局所的な漏れ電流の発生を抑制することが可能な透明導電体を備える調光体が提供される。さらに別の側面において、局所的な漏れ電流の発生を抑制することが可能な調光体を備える電子デバイスが提供される。

１０…透明基材、２１…誘電層、２２…金属層、２３…誘電層、２４…誘電層、２５…誘電層、４０…調光層、５０ａ，５０ｂ…電極、５２…導線、５４…交流電源、１００，１００ａ，１００ｂ，１１０，１２０…透明導電体、２００…調光体、３００…電子デバイス。

Claims (6)

1. 透明基材と、第１誘電層と、主成分として銀又は銀合金を含む金属層と、半導体で構成される第２誘電層と、前記第２誘電層とは電気導電性が異なる第３誘電層と、をこの順に備え、
   前記第３誘電層は絶縁体又は導電体で構成される透明導電体。
2. 前記第２誘電層が、構成元素としてＺｎ及びＳｎの一方又は双方を含む金属酸化物を含む前記半導体で構成され、
   前記第３誘電層が、構成元素としてＩｎを含む金属酸化物を含む前記導電体で構成される、請求項１に記載の透明導電体。
3. 前記第２誘電層が、構成元素としてＺｎ及びＳｎの一方又は双方を含む金属酸化物を含む前記半導体で構成され、
   前記第３誘電層が、Ｓｉの窒化物及びＳｉの酸化物の一方又は双方を含む前記絶縁体で構成される、請求項１に記載の透明導電体。
4. 前記第３誘電層は前記導電体で構成され、
   前記第３誘電層の前記第２誘電層側とは反対側に、Ｓｉの窒化物及びＳｉの酸化物の一方又は双方を含む絶縁体で構成される第４誘電層を更に備える、請求項１又は２に記載の透明導電体。
5. 一対の透明導電体と、その間に調光層と、を備え、
   前記一対の透明導電体の少なくとも一方は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の透明導電体である、調光体。
6. 請求項５に記載の調光体と電源とを備える電子デバイス。

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