JPH1062602A

JPH1062602A - 導電性反射防止膜

Info

Publication number: JPH1062602A
Application number: JP8223684A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Furuya; 明彦古屋; Kenzo Fukuyoshi; 健蔵福吉
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜で導電性と可視光線透過率が高く、かつ可
視光反射率も低く、しかも耐湿性が強く、経時安定性に
優れた導電性反射防止膜を提供することを目的とする。【解決手段】銀系薄膜と、この銀系薄膜の表裏に設けら
れ、銀系薄膜を挟持する透明酸化物薄膜とからなる導電
性反射防止膜において、前記透明酸化物薄膜が、酸化ス
ズ、酸化インジウムまたは、酸化スズと酸化インジウム
との２元系酸化物のうちから選択される第１の基材と、
第１の基材と混合形成することにより非晶質となる第２
の基材との混合酸化物により構成された非晶質膜であ
り、かつ上記銀系薄膜が 1.5 atm％（原子パーセント）
以上の金元素を含有せしめたことを特徴とする導電性反
射防止膜。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
装置の表示画面に設けられた偏光フィルムまたは光制御
膜などの上に好適に適用される導電性反射防止膜に係わ
り、特に、可視光の反射防止性能と外部電磁波の遮断性
能とに優れた導電性反射防止膜の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ装置は、画素毎に電圧
の印加を行える電極が配置された一対の電極板と、これ
ら電極板間に封入された液晶物質とでその主要部が構成
され、上記両電極間に電圧を印加することにより液晶物
質の配向状態を画素毎に変化させてこの液晶物質を透過
する光の偏光面を制御すると共に、偏光フィルムにより
その透過、不透過を制御して画面表示を行うものであ
る。なお、表示画面表面には一般に上記偏光フィルム
や、表示光の位相を補償する位相差フィルム等が設けら
れており、これら偏光フィルムの表面には、外部から飛
来する電磁波を遮断するため、酸化インジウムおよび酸
化スズの混合物からなる（以下、ＩＴＯという）薄膜か
ら構成される透明電磁波シールド膜が設けられているこ
とがある。

【０００３】ところで、液晶表示装置は室内、屋外に限
らず明るいところで使用されることが多く、外光が液晶
表示装置の表示画面に入射するといえる。そして、この
入射光の一部は、上記偏光フィルム等やその表面に設け
られたＩＴＯ薄膜により正反射され、この正反射光が光
源の虚像を表示画面中に再生したり、あるいは上記正反
射光が表示光に混合してその表示品質を低下させる場合
がある。

【０００４】この様な欠点を防止し、表示画面中の光源
の虚像の再生を防止するため、上記偏光フィルム等の表
面に凹凸を設け、入射光を散乱させる手段が提案されて
いる。しかしながら、このような手段によれば光源の虚
像の再生を防止することは可能であるが、その光反射率
を低下させることができず、反射光が表示光に混合して
表示品質を低下させることを防止することができない。

【０００５】このため、近年、上記偏光フィルム等の光
反射率自体を低下させることにより、表示光に混合され
る上記反射光を低減させて、表示画面の品質を向上させ
る技術が求められるようになった。特に反射型液晶ディ
スプレイ装置においては、上記外光等を液晶ディスプレ
イ装置に入射させ、装置背面に設けられた光反射材料で
反射させて表示光とするため、この表示光の強度を大き
くすることができず、強い反射光の存在がそのまま表示
品質に大きく影響することから、光反射率として 0.5％
以下という極めて低いものが求められている。

【０００６】ところで、従来、優れた光反射防止性能を
有する反射防止膜としては、例えば高屈折率のTiO₂薄膜
と低屈折率のSiO₂薄膜とを、交互に、合計層数 4〜12層
に達するまで積層して構成される無機多層反射防止膜が
知られており、この無機多層反射防止膜は極めて優れた
反射防止性能を有し、光反射率を 0.5％以下に抑えるこ
とも可能である。

【０００７】他方、透明な電磁波シールド膜として、銀
薄膜の表裏にＩＴＯ薄膜を積層して構成される多層薄膜
が提案されており（特開昭63─173395号公報）、優れた
導電性、電磁波遮断性能を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記無
機多層反射防止膜においては、これを構成するSiO₂薄膜
やTiO₂薄膜は導電性が無いため、外部から飛来する電磁
波を遮断することができず、これら外部電磁波の侵入に
より液晶表示装置が誤動作を起こす恐れがあるという問
題があった。

【０００９】加えて、特開昭63─173395号公報に提案さ
れている、〔ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯ〕の構成は、この光
学特性上の問題点ばかりではなく、湿度に弱く、室内放
置で簡単にシミが発生し、この３層成分が水分存在下で
破壊されてしまうという重欠点がある。銀薄膜を挟持す
る構成の酸化物は、ＩＴＯの他、酸化インジウム単体、
酸化スズ単体、酸化亜鉛などが選ばれ、これらにより熱
線反射膜用途への試みがなされている。しかし、いずれ
もＩＴＯと同様、耐湿性に問題があるといえる。

【００１０】本発明は、以上のような問題点に着目して
なされたもので、その課題とするところは、薄膜で導電
性と可視光線透過率が高く、かつ可視光反射率も低く、
しかも耐湿性が強く、経時安定性に優れた導電性反射防
止膜を提供するところにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】３層構成の導電性反射防
止膜において、酸化インジウムなどの酸化物薄膜との結
晶粒界では銀が移動しやすく、この銀と水分の存在で酸
化物との反応が徐々に進み、構成を破壊する傾向にあ
る。同時に銀の凝集が進行することが観察された。この
傾向は、銀と固溶域の広い金属の金属酸化物の場合が顕
著であることを見い出した。酸化ガリウム、酸化インジ
ウム、酸化スズ、酸化亜鉛単体でも３層構成の導電性反
射防止膜において耐湿性が充分ではない。

【００１２】しかし、本発明者らは、酸化スズ、酸化イ
ンジウムまたは、酸化スズと酸化インジウムとの２元系
酸化物の内から選択できる基材に、以下に示すような金
属の酸化物を 5％以上、好ましくは10％以上添加するこ
とにより透明酸化物薄膜は非晶質となるため、結晶粒界
が無くなり、また銀の粒界移動が無くなり、３層構成の
導電性反射防止膜の耐湿性を大きく改善し得る事を発見
した。添加する金属には、チタン、クロム、ジルコニウ
ム、ハフニウム、ニオブ、タンタルなど高融点の遷移金
属、セリウムなどのランタン系金属、ケイ素、ビスマ
ス、ゲルマニウムなどの半金属の他、ガリウム金属など
がある。これら金属は、銀合金に対する固溶域がきわめ
て小さいか、固溶域のない金属である。これらの酸化物
の添加により耐薬品性が向上する。ただし、これら銀と
固溶しにくい金属の酸化物は、銀との密着力が不十分な
ため、銀と固溶しやすい金属の酸化物と混合して、３層
構成の導電性反射防止膜に用いる透明酸化物薄膜とする
必要がある。また、耐薬品性の観点から、酸化スズ、酸
化インジウム基材に酸化ガリウムを添加した非晶質の透
明酸化物を用いても良い。

【００１３】銀は、蒸着やスッパタリングなどの真空時
にかかる熱やプラズマの影響で凝集しやすい。また、マ
イグレーション等で移動しやすく、銀を用いた電子デバ
イスの信頼性を損ないやすい。これを避けるために、
1.5 atm％（原子パーセント）以上の金元素を銀に添加
することが有効である。しかし、この金元素の添加量が
多くなると、３層膜の光透過率を減少させる傾向にあ
り、さらに高価であるため、コストの点で少量添加が好
ましいといえ、例えば 8 atm％（原子パーセント）以下
が好ましいといえる。銀薄膜への金元素の添加は、３層
膜の導電性、光透過率を低下させることなく移動しやす
い銀の動きを抑制するため、３層膜の耐湿性向上に有効
である。すなわち、請求項１の発明となる。

【００１４】耐湿性のレベルは、酸化亜鉛＜＜酸化ガリ
ウム＜＜酸化インジウム＜酸化スズの順で、酸化インジ
ウムが比較的良く、これより酸化スズの方が優れている
ことを本発明者らは見い出した。本発明の導電性反射防
止膜の透明酸化物薄膜において酸化スズの割合が高いこ
とが良い。従って、請求項２に係わる発明は、透明酸化
物薄膜の酸化スズの含有割合が、酸化インジウムより高
いことを特徴とする導電性反射防止膜である。

【００１５】３層構成の導電性反射防止膜において、少
なくとも銀系薄膜の表裏に屈折率 2.3以下の透明酸化物
膜が設けてあり、透明酸化物薄膜の少なくとも片側の膜
厚が40nm〜60nmの範囲であり、かつ銀系薄膜の膜厚が13
nm以下の範囲であることが、0.5％以下（波長 550nm）
の光反射率を得るために必要である。３層構成の導電性
反射防止膜において、銀系薄膜の膜厚を 4nm以下にする
と透明酸化物薄膜の反射が強くなり、また、13nm以上に
すると銀系薄膜の反射が強くなり、高い光反射防止性能
を得られないので、銀系薄膜の膜厚は 4nm〜13nmの範囲
が望ましい。

【００１６】上記透明酸化物薄膜の屈折率を変化させた
場合の波長 550nmの可視光に対する光反射率および光透
過率のシミュレーション結果を、以下の（表１）に示
す。なお、このシミュレーションにおいては、光反射率
が最低となるように銀系薄膜および透明酸化物薄膜の厚
みを調整した。

【００１７】

【表１】

【００１８】上記（表１）に示されるように、銀系薄膜
の膜厚が 4nm〜13nmの範囲で、ほぼ0.4〜 0.5％の低い
光反射率であることが分かった。しかし、銀系薄膜の成
膜において、 4nmより薄い領域では、銀系薄膜は島状
（アイランド状）に着膜し、均質な膜となりにくい。そ
のために、シミュレーションに示される光学特性を保持
できず光反射率が増加してしまう。従って、請求項３に
係わる発明は、銀系薄膜が 4nm〜13nmの厚さを有するこ
とを特徴とする。また、（表１）より、透明酸化物薄膜
の膜厚は37nm〜60nmの範囲内で低い光反射率を有するこ
とが示されている。従って、請求項４に係わる発明は、
銀系薄膜を挟持する透明酸化物薄膜の少なくとも一方が
37nm〜60nmの厚さを有することを特徴とする導電性反射
防止膜である。

【００１９】また、透明酸化物薄膜が酸化インジウム単
体の場合、３層構成の導電性反射防止膜において耐湿性
に問題がある。そこで、透明酸化物薄膜において酸化イ
ンジウムと酸化スズの２元系酸化物を用いる場合、酸化
スズの含有割合を酸化インジウムより高くすることによ
り、非晶質膜となるため耐湿性が向上する。すなわち請
求項２の発明である。

【００２０】本発明に用いることの可能な基板は、透明
であれば特に限定しない。ここで透明とは必ずしも無色
あるいはクリアである必要はない。例えば、ガラス、プ
ラスチックボード、プラスチックフィルム等が使用でき
る。自動車や飛行機などの窓部材に直接着膜しても良
い。液晶表示装置に用いる偏光フィルム上に形成しても
良いし、プラズマディスプレイパネルやエレクトロルミ
ネッセンス表示装置などの表示パネル面に、直接あるい
は間接的に形成しても良い。また、反射型液晶表示装置
のパネル上に形成されている光制御膜等の膜上に成膜す
ることも可能である。さらに、プラスチックフィルム
が、調光フィルムや回折格子、位相差フィルムあるいは
光散乱性を持つ散乱膜であっても良い。

【００２１】外部光源の映り込みを緩和するため、あら
かじめ基板表面に凹凸を形成して、いわゆる防眩（アン
チグレア）効果を出すことも可能である。あるいは、本
発明の導電性反射防止膜を形成した後、微細な白色顔料
を分散させた塗膜を積層させて凹凸を形成し、アンチグ
レア効果を出しても良い。

【００２２】また、導電性反射防止膜として、ディスプ
レイ表面に形成する場合、膜表面に付着する油脂や指紋
などの汚れがディスプレイの表示品位を低下させること
が問題となる。こうした汚れ付着を少なくするため、フ
ッ素樹脂、フッ素系アクリル樹脂などの撥水性の塗膜
を、導電性反射防止膜の表面に形成することが好まし
い。撥水性塗膜の膜厚は、光学特性に悪影響を与えない
よう、例えば 0.5μｍ以下、より好ましくは 0.1μｍ以
下の可能な限り薄いほうがよい。また、撥水性塗膜の屈
折率は低い方が良い。

【００２３】また、上記銀系薄膜と透明酸化物薄膜の成
膜方法は、スパッタリング法、真空蒸着、イオンプレー
ティング法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法等いかなる方法でも
良く、適宜選択されるものである。また、スパッタリン
グ法においては、マグネトロンスパッタリングであって
も、プラズマを発生させる方法が直流であっても、交流
であっても良い。そして、成膜の際、成膜装置内部の酸
素量を制御することにより、透明酸化物薄膜の屈折率を
ある程度コントロールすることができる。成膜時の基板
温度は、 180℃以下、ないし室温程度の基板温度が望ま
しい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施例を詳細に説明する。

【００２５】＜実施例１＞この実施形態に係わる導電性
反射防止膜２は、図１に示すようにアクリル系ハードコ
ート層11が施された偏光フィルム10を基材とし、この基
材上に順次、厚さ42nmの透明酸化物薄膜21、厚さ 9nmの
銀系薄膜22、および厚さ49nmの透明酸化物薄膜23を積層
し導電性反射防止膜２を構成した。また、透明酸化物薄
膜21および透明酸化物薄膜23の組成比は各々、スズ元
素、セリウム元素、ジルコニウム元素の合計量に対し、
スズ元素79 atm％（原子パーセント）、セリウム元素20
atm％（原子パーセント）、ジルコニウム元素 1 atm％
（原子パーセント）となる量とした。また、銀系薄膜22
には、銀元素98.5 atm％（原子パーセント）に 1.5 atm
％（原子パーセント）の金元素を添加、銀元素97.0 atm
％（原子パーセント）に 3.0atm％（原子パーセント）
の金元素を添加、および、銀元素94.0 atm％（原子パー
セント）に 6.0 atm％（原子パーセント）の金元素を添
加して構成した３種類の銀合金を各々用いた。以下の
（表２）に、上記（実施例１）に係わる、金元素の添加
量を変えた場合の、各導電性反射防止膜２の耐湿試験の
結果を示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】＜比較例１＞アクリル系ハードコート層11
が施された偏光フィルム10を基材とし、この基材上に順
次、厚さ42nmの透明酸化物薄膜21、厚さ 9nmの銀系薄膜
22および厚さ49nmの透明酸化物薄膜23を積層し導電性反
射防止膜２とした。また、透明酸化物薄膜21および透明
酸化物薄膜23の組成比は各々、スズ元素、セリウム元
素、ジルコニウム元素の合計量に対し、スズ元素79 atm
％（原子パーセント）、セリウム元素20 atm％（原子パ
ーセント）、ジルコニウム元素 1 atm％（原子パーセン
ト）となる量とした。また銀系薄膜22には、銀元素 100
atm％（原子パーセント）、銀元素99.7 atm％（原子パ
ーセント）に 0.3 atm％（原子パーセント）の金元素を
添加、銀元素99.5 atm％（原子パーセント）に 0.5 atm
％（原子パーセント）の金元素を添加、および、銀元素
99.0 atm％（原子パーセント）に 1.0 atm％（原子パー
セント）の金元素を添加して構成した４種類の銀合金を
各々用いた。上記（表２）に、（比較例１）に係わる、
金元素の添加量を変えた場合の、各導電性反射防止膜２
の耐湿試験の結果を示す。

【００２８】＜比較例２＞アクリル系ハードコート層11
が施された偏光フィルム10を基材とし、この基材上に順
次、厚さ42nmの透明酸化物薄膜21、厚さ 9nmの銀系薄膜
22および、厚さ49nmの透明酸化物薄膜23を積層し導電性
反射防止膜２を形成した。また、透明酸化物薄膜21およ
び透明酸化物薄膜23には、金属および半金属元素の組成
比が、金属および半金属元素の合計量に対し、亜鉛元
素80 atm％（原子パーセント）−セリウム元素20 atm％
（原子パーセント）、ガリウム元素80 atm％（原子パ
ーセント）−セリウム元素20 atm％（原子パーセン
ト）、インジウム元素80 atm％（原子パーセント）−
セリウム元素20 atm％（原子パーセント）、スズ元素
80atm％（原子パーセント）−セリウム元素20 atm％
（原子パーセント）とした４種類のものを用いた。また
銀系薄膜22は、銀元素98.5 atm％（原子パーセント）に
1.5 atm％（原子パーセント）の金元素を添加して構成
された銀合金とした。以下の（表３）に、上述した、金
属および半金属元素の組成比を変えた透明酸化物薄膜を
用いた場合の、各導電性反射防止膜２の耐湿試験の結果
を示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】なお、上述した各導電性反射防止膜の性能
は、下記の方法に従って試験を行ったものである。耐湿試験：温度60℃、湿度95％（恒温、恒湿度）の雰囲
気下にて 100時間放置後、（１）透過率波長 550nmにおける光透過率を測定した。（２）反射率波長 550nmにおける光反射率を測定した。（３）外観肉眼にて反射干渉色およびその均一性、濁り、シミ等を
観察した。（４）導電性４端針電気抵抗測定器にて面積抵抗値を測定した。

【００３１】評価結果である（表２）または（表３）に
示すように、銀合金層に金元素を 1.5 atm％（原子パー
セント）以上添加した実施例の場合、透過率、反射率、
外観、導電性等耐湿試験を経ても変化無く、良好であっ
た。それに対して、銀合金層に何も添加していない比較
例は、耐湿試験の結果、外観、反射率、導電性ともに著
しく劣化した。さらに、酸化物層に酸化スズ、酸化イン
ジウムを用いた実施例の場合、透過率、反射率、外観、
導電性等耐湿試験を経ても変化無く、良好であった。そ
れに対して、酸化物層に酸化亜鉛、酸化ガリウム等を用
いた比較例は、耐湿性試験の結果、外観、反射率、導電
性ともに著しく劣化した。なお、実施例に係わる導電性
反射防止膜の面積抵抗値は、いずれも 4〜 8Ω／□の範
囲内であった。

【００３２】

【発明の効果】請求項１〜５に係わる発明によれば、導
電性反射防止膜が、銀系薄膜と、この銀系薄膜の表裏に
設けられた屈折率 2.3以下の透明酸化物薄膜とから成
り、その層構成中に銀系薄膜を有するため面積抵抗値 4
〜20Ω／□の優れた導電性と電磁波遮断性能とを有す
る。また、上記銀系薄膜の表裏に屈折率 2.3以下の透明
酸化物薄膜が設けられているため、全体として光反射率
0.5％未満の優れた反射防止性能を有する。さらに、上
記銀系薄膜が 1.5 atm％（原子パーセント）以上金元素
を含有することで優れた耐湿性能を有する。このよう
に、本発明の導電性反射防止膜は、導電性、電磁波シー
ルド、光反射性能および耐湿性に優れているため、例え
ば、この導電性反射防止膜を偏光フィルム上に設け、液
晶ディスプレイ装置の表示画面に適用した場合、液晶デ
ィスプレイ装置の誤動作を防止し、経時品質安定性に優
れ、また、表示品質の向上を図ることが可能となる等の
効果を有する。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電性反射防止膜の一実施例を示す断
面図。

【符号の説明】

２導電性反射防止膜 10 偏光フィルム 11 ハードコート層 21 透明酸化物薄膜 22 銀系薄膜 23 透明酸化物薄膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０９Ｆ 9/00 ３１８Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銀系薄膜と、この銀系薄膜の表裏に設けら
れ、銀系薄膜を挟持する透明酸化物薄膜とからなる導電
性反射防止膜において、前記透明酸化物薄膜が、酸化ス
ズ、酸化インジウムまたは、酸化スズと酸化インジウム
との２元系酸化物のうちから選択される第１の基材と、
第１の基材と混合形成することにより非晶質となる第２
の基材との混合酸化物により構成された非晶質膜であ
り、かつ上記銀系薄膜が 1.5 atm％（原子パーセント）
以上の金元素を含有せしめたことを特徴とする導電性反
射防止膜。
【請求項２】上記透明酸化物薄膜の酸化スズの含有割合
が酸化インジウムより高いことを特徴とする請求項１に
記載の導電性反射防止膜。
【請求項３】上記銀系薄膜が 4〜13nmの厚さを有するこ
とを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の導
電性反射防止膜。
【請求項４】上記銀系薄膜を挟持する透明酸化物薄膜の
少なくとも一方が、37〜60nmの厚さを有することを特徴
とする請求項１、２または３のいずれかに記載の導電性
反射防止膜。
【請求項５】透明酸化物薄膜に酸化タンタル、酸化ニオ
ブ、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化珪素、酸
化ガリウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化クロ
ムより選ばれた１種以上の酸化物を少量添加せしめたこ
とを特徴とする請求項１、２、３または４のいずれかに
記載の導電性反射防止膜。