JPH04198469A - 複合体の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は透明プラスチック基材の表面上に透明薄膜を有
する複合体の新規な製造法に関する。

〔従来の技術］ 透明な基材の表面に透明な薄膜を形成した複合体として
は、基材上に透明導電性層を形成した透明導電体あるい
は基材上に透明誘電体層を形成した透明誘電体が知られ
ている。

透明導電体はカラスやプラスチックから成る透明基材の
表面に酸化インジウム、酸化スス、酸化インジウムと酸
化スズの混合物（以下、ｒ　’ｒ　ｏと称す）等の導電
性を有する透明な金属酸化物薄膜を形成したもので、液
晶ティスプレィ、エレクトロルミネセンスデイスプレィ
等の各種ティスプレィにおける透明電極、透明物品にお
ける帯電防止、電磁遮蔽等の用途に用いられている。

また、透明誘電体はガラスやプラスチックから成る透明
基材の表面に二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、三酸
化アルミニウム等の誘電性を有する透明な金属酸化物薄
膜を形成したもので、各種デイスプレィの表面に配置し
て、太陽光や室内灯の反射を抑制する反射防止＋Ａ等と
して用いられている。

このような透明導電体あるいは透明誘電体の製造法とし
ては、透明基材の表面に透明薄膜を真空蒸着法やスパッ
タリング法により形成する方法か知られている。

真空蒸着法の場合、蒸着源として金属あるいは金属酸化
物を用い、減圧雰囲気とした耐圧容器内に酸素を導入し
、基材表面に蒸着源物質を蒸着して薄膜を形成しつつこ
れを該酸素により酸化している。スパッタリング法の場
合も同様である。

真空蒸着法やスパッタリング法によって基材表面に形成
される薄膜の光透過率は薄膜の酸化度に依存し、酸化度
を高めるのか光透過早向」二のために好ましいことが知
られている。

そして、基材表面に形成される薄膜の酸化度を高めるに
は、薄膜形成を高温条件で行うか、あるいは薄膜形成後
に高温加熱処理を施すのが好ましいことも知られている
。

しかしながら、基材がプラスチックの場合は当然のこと
なから、該プラスチックの軟化点乃至融点基−にの温度
に加熱することばてきないものである。

従って、透明導電体、透明誘電体の製造に際し、基材と
してプラスチックを用いた場合は、薄ｌ模形成時の温度
や薄膜形成後の加熱処理の温度を該プラスチックの軟化
点乃至融点よりも低温に設定−Ｕさるを得す、光透過率
を充分に向上させるごとができないという問題があった
。

この問題を解決するー・つの手段として、基材表面に透
明薄膜を形成するに際し、イオン化により加速された酸
素を照射する方法が提案されている（第５０回応用物理
学会学術講演会講演予稿集、第２分冊、第４７１頁、２
８ａ−Ｈ−２、「ダイナミックミキシング法によるＩＴ
Ｏ膜の作成」）。

この方法によれば、薄膜の形成温度を例えば約１００°
Ｃ以下に設定することができ、しかもこの温度で高酸化
薄膜を形成できるので、プラスチック基材表面への薄膜
形成に好適である。

この方法により高酸化透明薄膜が比較的低温で得られる
理由は、イオン化により加速された酸素が化学反応性に
冨み、これを基材表面の金属酸化物薄膜に照射すると、
該薄膜がより高度に酸化されるためと考えられる。

そして、金属酸化物薄膜をより高度に酸化するためには
、酸素イオンの加速電圧を大きくして、それにより酸素
イオンの運動エネルギーを高める必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、高エネルギーの酸素イオンはプラスチック基
材への透明薄膜形成の初期段階、即ち、透明薄膜の厚さ
か薄い段階ではその高エネルギーの故に、薄膜を貫通し
てプラスチック基材に衝突し、その結果、該プラスチッ
ク基材の黒化現象を生じ、冑られる透明導電体あるいは
透明誘電体の透明度の低下を招くことがあることか判明
した。

従って、本発明はイオン化により加速された酸素を照射
しなから透明基材表面に透明薄膜を形成して複合体を製
造するに際し、プラスチック基材の黒化現象を生じない
方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明者は従来技術の有する上記問題を解決するため種
々研究の結果、プラスチック基材に先ず第１の透明薄膜
を形成しておき、これをバリヤーとして、この上に第２
の透明薄膜を形成する際にイオン化により加速された酸
素を照射すれば、プラスチック基材への酸素イオンの衝
突を抑止し得ｒｒ、　　） 、該基材の黒化現象を回避でき、透明度の高い複合体が
得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明に係る複合体の製造法は透明プラスチック
基材の表面上に第１の金属および／または金属酸化物か
ら成る透明な薄膜を形成し、次いでイオン化により加速
された酸素を照射しながら上記第１薄膜上に、金属酸化
物から成る第２の透明薄膜を形成することを特徴とする
ものである。

本発明の方法においては、先ず、透明プラスチック（例
えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネー
ト、ポリプロピレン等）から成る基材の表面に第１の透
明薄膜が形成される。該基材としては、通常、フィルム
、シートあるいは板が用いられるが、所定形状の成形体
を用いてもよい。

この第１の透明薄膜はその上に第２の透明薄膜を形成す
るに際に照射される酸素の基材への衝突を防止するバリ
ヤーとして作用するものであり、従って、バリヤーとし
て機能し得るに足る厚さおよび透明性を備えること以外
には格別要求されるような特性はなく、種々の材料によ
って形成できる。

勿論、透明導電体を目的とする場合には導電性を有する
材料により、透明誘電体を目的とする場合には誘電性を
有する材料により該第１の薄膜を形成することば好まし
いことであるが、これに限定されるものでもない。

透明導電体を目的とする場合、第１の薄膜を形成する材
料として、金、銀、白金、インジウム、パラジウム等の
金属や、酸化インジウム、酸化スズ、ＩＴＯ１酸化亜鉛
等の金属酸化物を使用するのが好ましく、また、透明誘
電体を目的とする場合、第１の薄膜を形成する材料とし
て、ケイ素、マグネシウム、ジルコニウム、イツトリウ
ム、アルミニウム、チタニウム等の金属あるいはこれら
の酸化物を使用するのか好ましい。

そして、第１の透明薄膜の形成は特に限定されることな
く、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンブレーティ
ング法等種々の薄膜形成法を採用できる。

この第１の透明薄膜は上記した如く、この上に第２の透
明薄膜を形成する際に、照射される酸素イオンがプラス
チック基材に衝突するのを抑止するためのバリヤーとし
て作用するものであり、その厚さは該酸素イオンのエネ
ルギーに応じて設定するが、通常は約５〜１１００ｎで
ある。

なお、この第１の透明薄膜は単層でもよいが、２層以上
の複層構造とすることもできる。

本発明においては、上記のようにしてプラスチック基材
表面に第１の透明薄膜を形成し、次いで、該第１薄膜上
に第２の透明薄膜を真空蒸着法またはスパッタリング法
により形成する。

この第２の透明薄膜の材質は目的とする複合体に応じて
決定する。例えば、透明導電体を目的とする場合は、第
２の透明薄膜をインジウム、パラジウム等の金属や、酸
化インジウム、酸化スズ、ＴＴＯ１酸化亜鉛等の導電性
物質により形成する。また、透明誘電体を目的とする場
合は、第２の透明薄膜をケイ素、マグネシウム、ジルコ
ニウム、イツトリウム、アルミニウム、チタニウム等の
金属あるいはこれらの酸化物により形成する。

本発明の方法においては、この第２の透明薄膜の形成に
際し、イオン化により加速された酸素を照射することか
重要である。イオン化により加速された酸素は化学反応
性に富み、これをプラスチック基材表面に形成する第２
の透明薄膜に照射することにより、該薄膜の酸化が促進
され高度に酸化された第２の薄膜（即ち、高透明度の薄
膜）を有する複合体が得られるのである。

そして、本発明においては、第２の透明薄膜の形成に先
立ち、プラスチック基材表面に第１の透明薄膜が形成さ
れているので、イオン化により加速された高エネルギー
の酸素を照射しても、第１の透明薄膜がバリヤーとして
作用し、酸素が基材に衝突するようなことがないので、
基材の黒化を生することなく、第２の透明薄膜を形成で
きるのである。

ここで、本発明を図面を参照しながら説明する（ｑ） 。図面において、１は耐圧容器であり、バルブ２を有す
る排気管３が連結されている。この容器１には蒸着源４
．５およびイオン照射装置６が配置され、更に、この照
射装置６の対向位置にはプラスチックから成る基材７が
保持具８によって保持されている。９．１０は蒸着源４
．５の支持台であり、１１および１２は蒸着源４．５か
らの蒸着量をモニターするための水晶振動式膜厚モニタ
ーである。

イオン照射装Ｗ６において、１３は酸素をイオン化する
イオン源で、酸素がバリアプルリークバルブ１４を通じ
て供給される。酸素はイオン源１３内でイオン化され、
そのときイオンの電位と第１薄膜を形成せしめた基材の
電位差によって加速される。

本発明において使用するイオン源としては、特に限定さ
れるわけではないが、比較的大電流、大面積のイオンビ
ームを照射するのが好ましく、この点からプラズマイオ
ン源と呼ばれるものを用いるのが好ましい。このプラズ
マイオン源とは、ブラスマ発生室、プラズマ発生室から
イオンを引き出すための引出し孔および引出し電極等を
備えたものである。

フラズマイオン源の動作は一般に次のように説明される
。イオン化したい物質をガス状にしてプラズマ発生室に
導入し、直流、高周波あるいはマイクロ波放電、電子ヒ
ーム人則等の手法でこのカスをイオン化する。生成した
イオンは引出し電極で作られる電場によって、プラズマ
発生室より引出し孔を経て引き出されると共に加速され
る。イオン照射密度は、プラズマ発生室でのイオン化効
率を変えること等により制御できる。

照射されるイオンの加速工不ルキー、つまりイオン化さ
れたときのイオンの電位と基材（第１７Ｒ膜形成ずＬ７
ｊ）の電位との差は、０．１〜１００ＫｅＶの範囲が好
ましく、０．５〜１０ＫｅＶの範囲か更に好ましい。

図面に示す装置により、透明導電体あるいは透明誘電体
を製造するには、例えば、先ず、バルブ２を開いて排気
管３から排気し、容器１内を所定の減圧状態に保ち、真
空蒸着法等により基材７の表面に蒸着源４および／また
は５から原料を蒸発せしめ、第１の透明薄膜を形成する
。

第１の薄膜形成後にイオン照射装置６により加速された
イオン状の酸素を照射しながら、蒸着源４および／また
は５からの蒸着を行い、第１の薄膜上に金属酸化物から
成る第２の透明薄膜を形成する。この第２の薄膜の酸化
度は酸素イオンの照射により高度なものとなり、その透
明性が向」二する。

なお、本発明によれば、例えば、照射する酸素イオンの
ビーム電流値を変化させることにより、第２の透明薄膜
の酸化度を制御できるから、透明度を自在に設定するこ
ともできる。

上記実例では第１の薄膜と第２の薄膜の両方を図面に示
す装置で行ったが、本発明においては別の装置を用いて
第１の薄膜を予め形成した基材を図示した装置゛にセッ
トシ、第２の薄膜を形成することもできる。

〔発明の効果〕

（ｌ　１） 本発明は上記のように構成され、透明プラスチック基材
の表面に第１の透明薄膜を形成した後、イオン化により
加速された酸素を照射しながら第２の透明薄膜を形成す
るよ・うにしたので、基材の黒化を招くようなことかな
く、透明度の高い複合体を容易に製造し得る。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ 蒸着源として二酸化ケイ素を、基材として厚さ５０μｍ
のポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称す）
フィルムを用意し、図面に示す装置に各々セラ１〜する
。なお、蒸着源からＰＥＴフィルムまでの距離は３０ｃ
ｍに調整した。

バルブ２を開いて排気管３から排気し、容器１内を５Ｘ
１０−’Ｔｏｒｒに調整し、この減圧状態てＰＥＴフィ
ルムの片面−ヒに二酸化ケイ素を厚さ３Ｑｎｍになるよ
うに真空蒸着し、第１の透明薄膜を形成する。

ｔ　１　つ　） そして、容器１内の圧力を一旦大気圧に戻し、蒸着源４
．５を二酸化ケイ素からインジウムおよびスズに替える
。

次に、容器１内の圧力を４Ｘ１０”’Ｔｏｒｒに調整し
、この減圧状態で二酸化ケイ素薄膜上にインジウムとス
ズを真空蒸着させる。なお、この蒸着時にはイオン照射
装置６によりイオン化されて加速された酸素を照射した
。これにより、第１の薄膜上に厚さ１１００ｎのＩＴＯ
から成る第２の透明薄膜の形成された透明導電体を得た
。

第２の薄膜形成時には水晶振動式膜厚モニター１１およ
び１２により、インジウムの蒸着量を０、Ｏ５ｎｍ／ｓ
ｅｃに、スズの蒸着量を０．Ｏ２ｎｍ／ｓｅｃに各々調
整した。

また、酸素イオンの照射はイオン電流密度５０μＡ／ｃ
ｆＩ、加速電圧１０ＫＶの条件で行った。

なお、第１および第２の薄膜蒸着中において基材を格別
に加熱することはしなかったが、作業によって生ずる熱
により、容器内の最高温度は約６０°Ｃとなった。

得られた透明導電体の抵抗は５．２Ｘ１０−”Ω・ｃ東
光透過率は８６％であった。

実施例２ 上記と同じ装置を使用し、蒸着源４として二酸化ジルコ
ニウム、５として酸化インジウム９５重量部と酸化スズ
５重量部の混合物、基材７として厚さ５０μｍのＰＥＴ
フィルムをセラ１〜する。

そして、容器１内の圧力を４Ｘ１０−’Ｔｏｒｒに調整
し、この減圧状態てＥ−酸化シルコニウムをＰＥＴフィ
ルムの片面上に厚さが１．　Ｏｎ　ｍになるように真空
蒸着させて、第１の透明薄膜を形成する。

次に、圧力を／ｌＸｌ０−’Ｔｏｒｒに調整し、この減
圧状態で第１の薄膜上に厚さ１１００ｎの１ＴＯから成
る第２の透明薄膜を真空蒸着により形成して透明導電体
を得た。なお、この第２の薄膜形成時にはイオン化によ
り加速された酸素を照射した。

第２の薄膜形成時には水晶振動式膜厚モニター１２によ
り、ＩＴＯの蒸着量をＯ，］ｎｍ／ｓｅＣに調整した。

また、酸素イオンの照射はイオン電流密度２０μＡ　／
　ｃ＋ｆｌ　、加速電圧２ＫＶの条件で行った。

そして、第１および第２の薄膜形成中において基材を格
別に加熱することばしなかったが、作業によって生ずる
熱により、容器内の最晶温度は約６０°Ｃとなった。

得られた透明導電体の抵抗は３．６Ｘ１０−’Ω・ｃｆ
、光透過率は８５％であった。

比較例１ 第１の透明薄膜を形成しないこと以外は全て実施例１と
同様に作業して、透明導電体を得た。この透明導電体の
抵抗は５．０ＸＩＯ−３Ω・ａｎであり、実施測高と同
程度であったが、ＰＥＴフィルムが黒化しているため、
光透過率が５４％と低く、透明度が劣っていた。

比較例２ 第１の透明薄膜を形成しないこと以外は全て実施例２と
同様に作業して、透明導電体を得た。この透明導電体の
抵抗は３．３Ｘ１０−３Ω・ｃｒｙであす、実施測高と
同程度であったが、ＰＵＴフィルムか黒化しているため
、光透過率が６３％と低く、透明度か劣っていた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施に用いる真空蒸着装置の実例を示す
概略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透明プラスチック基材の表面上に第１の金属および／ま
   たは金属酸化物から成る透明な薄膜を形成し、次いでイ
   オン化により加速された酸素を照射しながら上記第１薄
   膜上に、金属酸化物から成る第２の透明薄膜を形成する
   ことを特徴とする複合体の製造法。