JPH09226047A - 透明ガスバリヤー性フィルム - Google Patents
透明ガスバリヤー性フィルムInfo
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- JPH09226047A JPH09226047A JP8037774A JP3777496A JPH09226047A JP H09226047 A JPH09226047 A JP H09226047A JP 8037774 A JP8037774 A JP 8037774A JP 3777496 A JP3777496 A JP 3777496A JP H09226047 A JPH09226047 A JP H09226047A
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Abstract
つの主面に、インジウムと錫の酸化物を主体とする非晶
質透明酸化物層20を積層した透明ガスバリヤー性フィ
ルム。 【効果】 ガスバリヤー性が極めて優れており、食品、
電子材料等産業上有用なフィルムを提供でき、また、静
電気防止効果、紫外線カット効果も期待できる。
Description
有するフィルムに関しており、さらに詳しくは電子材料
等に好適に使用できる透明なガスバリヤー性フィルムも
しくはシートに関する。
は食品包装用や、EL用電子部品のパッケージ材料等と
して使用されている。また、液晶表示用透明導電体の基
材としてはガラスが用いられてきたが、近年になり、軽
量である、大面積化が容易である、割れない、加工性が
優れているという性質をもつ透明高分子フィルムもしく
はシートを基板に用いることが提案されている。しかし
ながら、高分子フィルム単体を使用した場合、フィルム
を透過する水蒸気や酸素が、内容物の劣化を招くことが
わかっている。このような問題を解決するために、フィ
ルム基材に気体に対するバリヤー性を付与する必要が明
らかになった。
ねてから行われており、ポリプロピレンやポリエステル
フィルムの上に塩化ビニリデンやビニルアルコール系重
合体などのガスバリヤー性が優れた樹脂をコーティング
したものや(特公昭50−28120号、特公昭59−
47996号)、ポリエステルフィルム上に珪素酸化物
や酸化マグネシウムの薄膜を真空蒸着あるいはスパッタ
法で作成すること(特公昭51−4810号、特公昭5
3−129530号、特開昭63−257630号)が
行われてきた。さらに、その必要に応じてガスバリヤー
層に保護層を設けたものや、ガスバリヤー性をさらに向
上させる目的で接着剤を用いて他の高分子フィルムをラ
ミネートすることも行われている。
従来の透明ガスバリヤー性フィルムには、以下に述べる
ような問題点があった。樹脂をコーティングするものに
関しては、 1)水蒸気や酸素等の気体の透過率の温度依存性が著し
く、特に、高温ではガスバリヤー性が損なわれる。 2)樹脂材料と気体分子との相互作用が大きいため、あ
る気体の存在が別の気体の透過率に影響を与える。例え
ば、ポリ塩化ビニリデンやポリビニルアルコールでは水
蒸気の存在が酸素の透過率に著しい影響を与える。 3)無機物に比べて耐熱性が充分でない。 無機物をコーティングする場合は、静電気の問題等が発
生する場合がある。
るために、鋭意検討したところ、好ましくは高分子フィ
ルムに高酸素条件でスパッタした非晶質酸化物を積層す
ることにより解決できることを見いだし、本発明に到達
した。
フィルムの少なくとも一つの主面に、インジウムと錫の
酸化物を主体とする非晶質透明酸化物層を積層した透明
ガスバリヤー性フィルム、(2) 該非晶質透明酸化物
層の比抵抗が1×10-2Ω・cm以上である(1)の透
明ガスバリヤー性フィルム、(3) 該非晶質透明酸化
物層を高酸素条件のスパッタ法で作製することを特徴と
する(1)又は(2)の透明ガスバリヤー性フィルムに
関するものである。
ルムは、図1に示すような透明高分子フィルム10の一
主面にインジウムと錫の酸化物を主体とする非晶質透明
酸化物層を形成したものや、図2に示すように透明高分
子フィルム10の両面にインジウムと錫の酸化物を主体
とする非晶質透明酸化物層を形成したものである。
きる高分子名を列挙するとすれば、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、アク
リル、ポリアリレート等が挙げられ、特に、ポリエチレ
ンテレフタレートが好ましい。なお、本発明で用いる透
明高分子フィルムの厚さに関しては特に限定する必要が
なく、いわゆる、シートも含まれる。すなわち、本発明
でいうところの高分子フィルムとは、厚さ25〜700
μmの範囲の高分子の成形物を対象とするものである。
とを言い、厳密に定義することは実用上あまり意味がな
い。敢えて例示するならば、透過率が50%以上99%
未満の範囲であれば実用上問題ないが、より好ましくは
70%〜99%、さらにより好ましくは80%〜99%
程度である。
酸素条件でスパッタしたインジウムと錫を主体とする酸
化物を用いる。スパッタ法では、合金ターゲットおよび
焼結体のターゲットどちらでも使用しうるが、焼結体の
方が製造条件の安定性と再現性という面では好ましい。
インジウムと錫を主体とする酸化物とは、一般に言うと
ころのインシジウム−錫酸化物であり、ITOと呼ばれ
ているものはこの範疇にはいる。錫の含有量としては、
通常5〜40重量%であるが、より好ましくは10〜3
0重量%である。酸化錫が入らない場合、非晶質が安定
になりにくく、一方、錫が多い場合は、スパッタのター
ゲットの作製が、酸化錫が難焼結材料であるため困難に
なる。
パッタリング法においてスパッタガスであるアルゴンと
酸素の分圧比もしくは流量比を、比抵抗が最小になるア
ルゴンと酸素の分圧比より、酸素が過剰となる条件でス
パッタすることを言う。図3に、酸化錫を20重量%含
有するITOターゲットを用いて、石英ガラス基板上に
形成したITO薄膜の比抵抗の酸素分圧依存性を示す。
この条件においては、基板の加熱は特にせずにアルゴン
分圧は1×10-3Torr一定として薄膜を形成した。
従ってスパッタ中の全圧は分圧の和になるように変化し
ている。図3から分かるように、酸素分圧を上昇させる
と、比抵抗はあるところで最小となり、すなわち本例で
は、1.5×10-5Torrで、比抵抗は最小となり、
この条件よりも酸素分圧を上昇させると比抵抗が高くな
ることが分かる。
が最小となる酸素分圧で薄膜を通常作製するが、本発明
で言うところの高酸素条件とは、この酸素分圧よりも高
い分圧である。高酸素条件をより具体的な例で示せば、
比抵抗が最小になる酸素分圧をPminとすると、高酸
素条件の酸素分圧Poは、Po=1.2×Pmin〜5
×Pminと言える。しかしながら、酸素分圧を上昇さ
せる方向は、成膜速度低下やアニール後の比抵抗の上昇
といったことを問題にしなければ、特に限定する必要は
ない。また、この様な値は、装置に依存する値であるこ
とは当業者には容易に理解できることであって、装置毎
に図3にあたるデーターを測定し、高酸素条件を決める
必要があることは容易に類推できよう。このようにし
て、高酸素条件でスパッタすることで安定な非晶質構造
を持つITO膜が得られるである。本発明でいうところ
の安定な非晶質とは、例えば125℃、48時間の熱処
理工程を施した後でも、非晶質構造が維持されているこ
とをいう。
を担うキャリヤー電子は酸素欠損により生成されるもの
とドーパントである錫により生成されるものがあるが、
酸素分圧の高い条件で作製したITO膜は、電子密度が
低く、そのため比抵抗が約1×10-2Ω・cm以上と大
きくなるのが特徴である。これは、酸素欠損が少ない高
品質のITOになっているためである。そのため、電気
抵抗が特に低いものが要求される場合には、成膜後アニ
ールすることによって抵抗を下げることができる。アニ
ールにより抵抗が低下するのは、ドーパントである錫の
活性化によるものであると思われるが、詳細は不明であ
る。また、かくして作製されたITO膜は80〜150
℃、100時間のアニール処理によっても、驚くべきこ
とに結晶化しないのである。
特に透明性に影響しない程度が通常は好ましく、すなわ
ち、20〜100nmが好ましく、より好ましくは30
〜50nmである。逆に、透過特性を制御したい場合に
は、適宜、注目する光の波長の二分の一や四分の一の厚
さを屈折率で除した値を用いることができることは設計
条件の範囲内であろう。
射干渉計、マイクロバランス、水晶振動子法等がある
が、水晶振動子法では成膜中の膜厚測定が可能なので、
膜厚をリアルタイムでモニターしながら、所望の膜厚を
得るのに適している。また、前もって成膜の条件を定め
ておき、試験基材上に成膜を行い、成膜時間と膜厚の関
係を調べた上で、成膜時間により膜厚を制御する方法も
採用できる。
層の組成は、X線光電子分光法やX線マイクロ分析法、
オージェ電子分光法、ラザフォード後方散乱法等を用い
て分析することができる。例えば、ラザフォード後方散
乱法を用いる場合には、供試体フィルムを真空容器内に
設置、供試体表面から、1〜4MeVに加速したα粒子
を照射し、後方散乱されてくるイオンのエネルギーを分
析することにより膜の深さ方向の組成やその組成の均一
性を調査することができる。表面層の帯電を防ぐために
適宜表面に金等を蒸着しても良い。また、オージェ電子
分光法で分析を行う場合には超高真空の容器の中に供試
体を設置し、供試体表面に1〜10keVに加速した電
子線を照射し、その時に放出されるオージェ電子を検出
することにより組成を調べることができる。この場合、
供試体の電気抵抗が高い場合があるので帯電の影響が出
ないように、1次電子線の電流を10pA以下に抑え更
にエネルギーも2keV以下にすることが好ましい。電
子線の代わりにX線を用いた光電子分光法は、オージェ
電子分光よりも帯電の影響が出にくい点が有利である。
するには、X線回折法、透過型電子顕微鏡を利用した電
子線回折法、ラマン散乱法、X線吸収端微小構造解析等
を用い、ピークの有無で判断することができる。例え
ば、特公平3−15536号(帝人株式会社)では、X
線回折法によりITOの結晶性を規定する方法が開示さ
れている。該公報では、2θ=30〜31degに存在
するピーク<222>と2θ=35〜36degに存在
するピーク<400>で結晶性を判断している。
成するときには、該フィルムの前処理として、コロナ放
電処理、プラズマ処理、グロー放電処理、逆スパッタ処
理、表面粗面化処理、化学処理、ウレタンやポリエステ
ル易接着層の形成等のいわゆる易接着処理を行うこと
や、公知のアンダーコートを施すことができる。なお、
本発明を用いることにより、ガスバリヤー性だけでな
く、静電気防止効果や紫外線カットの効果をも得られる
ことを付記しておく。以下、実施例および比較例により
本発明を説明する。
の測定は、23℃においてモコン社のOX−TRANを
用いて、また、水蒸気透過率は37℃にて赤外分光法を
用いて測定した。光線透過率は、波長550nmの値を
分光光度計で測定した。 <実施例1>透明高分子フィルムとしてポリエーテルサ
ルフォン(TALPA1000:50μm)上に、、I
TOターゲット(酸化錫20重量%)を用いたスパッタ
リング法により、酸素分圧が4.5×10-5Torrと
高酸素条件に、アルゴン分圧が1×10-3Torrにな
るようにガスを導入し、透明酸化物層を30nm形成す
ることにより、透明ガスバリヤー性フィルムを作製し
た。フィルムの光線透過率は86%であった。この透明
導電層の比抵抗を測定したところ、2.2×10 -2Ω・
cmであった。透明酸化物層の結晶性をX線回折法で調
査したところ、構造は非晶質であった。また、125
℃、48時間大気中で熱処理をした後に、同様に結晶性
を調査したところ非晶質であった。
形成する手段がターゲットとしてインジウム−20重量
%錫合金を使用し、アルゴンが1×10-3Torr、酸
素が8×10-4Torrになるように導入し形成した以
外は同様の手順で透明ガスバリヤー性フィルムを作製し
た。フィルムの光線透過率は85%であった。この透明
導電層の比抵抗を測定したところ、3.0×10-2Ω・
cmであった。透明酸化物層の結晶性をX線回折法で調
査したところ、構造は非晶質であった。また、125
℃、48時間大気中で熱処理をした後に、同様に結晶性
を調査したところ非晶質であった。
物層を形成した点を除き同一の手順で透明ガスバリヤー
性フィルムを作製した。フィルムの光線透過率は82%
であった。 <比較例1>TALPA1000のガスバリヤー性を測
定した。フィルムの光線透過率は90%であった。
製時の酸素分圧を1.5×10-5Torrと比抵抗が最
小になる酸素条件にした以外は同様の手順でガスバイヤ
ー性フィルムを作製した。フィルムの光線透過率は83
%であった。透明酸化物層の比抵抗は8×10-4Ω・c
mであった。透明酸化物層の結晶性をX線回折法で調査
したところ、構造は非晶質であったが、125℃、48
時間大気中で熱処理したところ、結晶質に変化した。
製時の酸素分圧を4×10-4Torrと比抵抗が最小に
なる酸素条件にした以外は同様の手順で透明ガスバリヤ
ー性フィルムを作製した。フィルムの光線透過率は83
%であった。透明酸化物層の比抵抗は9×10-4Ω・c
mであった。透明酸化物層の結晶性をX線回折法で調査
したところ、構造は非晶質であったが、125℃、48
時間大気中で熱処理したところ、結晶質に変化した。以
上、実施例1〜3、比較例1〜3についてガスバリヤー
性を測定した結果を表1に示す。
に、本発明によると酸素透過率および水蒸気透過率とも
著しく低く、高性能な透明ガスバリヤー性フィルムを得
ることができる。さらに、静電気防止効果や紫外線カッ
トの効果も期待できる。
示す断面図
示す断面図
酸化物層
Claims (3)
- 【請求項1】 透明高分子フィルムの少なくとも一つの
主面に、インジウムと錫の酸化物を主体とする非晶質透
明酸化物層を積層した透明ガスバリヤー性フィルム。 - 【請求項2】 該非晶質透明酸化物層の比抵抗が1×1
0-2Ω・cm以上である請求項1記載の透明ガスバリヤ
ー性フィルム。 - 【請求項3】 該非晶質透明酸化物層を高酸素条件のス
パッタ法で作製することを特徴とする請求項1又は2記
載の透明ガスバリヤー性フィルム。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP03777496A JP3476301B2 (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | 透明ガスバリヤー性フィルム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH09226047A true JPH09226047A (ja) | 1997-09-02 |
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ID=12506836
Family Applications (1)
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000062083A (ja) * | 1998-08-24 | 2000-02-29 | Toyobo Co Ltd | 導電性フィルム |
JP2002268046A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-18 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 表示用プラスチック基板 |
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JPWO2014192550A1 (ja) * | 2013-05-29 | 2017-02-23 | 東洋紡株式会社 | 無機薄膜積層フィルム |
KR20210002867A (ko) * | 2019-07-01 | 2021-01-11 | 가천대학교 산학협력단 | 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치 및 방법 |
-
1996
- 1996-02-26 JP JP03777496A patent/JP3476301B2/ja not_active Expired - Fee Related
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EP1825995A1 (en) * | 2004-10-22 | 2007-08-29 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Gas barrier transparent resin substrate, method for manufacture thereof, and flexible display element using gas barrier transparent resin substrate |
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