JPS6312779B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はテレビジヨンやブラウン管のデイスプ
レイ面の帯電防止や、運輸車輌の運転席のガラス
面の結露防止、あるいは赤外線反射膜等の応用分
野において、可視全域での光反射を低減させるた
めに好適な、単層からなる光低反射透明導電膜及
びその製造方法に関するものである。

［従来技術］ 透明導電膜としてIn₂O₃（酸化インジウム）膜や
SnO₂（酸化スズ）膜が良く知られている。これら
In₂O₃膜やSnO₂膜はシート抵抗値が低く、優れた
導電性を発揮する。しかし、In₂O₃膜やSnO₂膜は
屈折率が約2.0であつてガラス基板の屈折率1.5に
比べて大きい。従つて、これらの膜をガラス基板
に生成させた場合には反射増加膜となつてガラス
単面に比べて光の反射が約30％も多くなる。この
ためこれらの膜をガラス基板に生成させると、透
明板に大きな妨害像を生じると同時に光の透過損
失を招く欠点がある。

前述の如く、従来の透明導電膜である、In₂O₃
膜やSnO₂膜は優れた導電性を有するため、これ
らの膜を例えばデイスプレイ用のブラウン管等の
表示面に生成させて該導電膜を接地した場合に
は、ブラウン管内部の直流高電圧による静電誘導
や該高電圧の充、放電時における過渡現象により
管面に誘導される静電気を除去する機能を発揮す
るが、その反面、導電膜の光反射率が高いため、
外来光線が導電膜面で反射して妨害像を作り、表
示画像が不鮮明になるという問題が生じる。

また、上記透明導電膜を運輸機関の車輌等の窓
ガラス面の結露防止膜として応用した場合、ある
いは、熱線反射窓のガラス面の赤外線反射膜とし
て応用した場合には、可視全域における該透明導
電膜の大きな反射率により種々の障害を生じると
同時に透過光量を減衰させる。

透明導電膜の大きな光反射率を減少させ、該導
電膜の大きな光反射率によつて発生する種々の障
害を除去するための従来技術として、透明導電膜
の表面に光反射を防止する低屈折率膜をつける方
法や、透明導電膜を二つの光反射防止膜で挟み込
む方法等の工夫がなされている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の方法によれば、反射光量を減少させる効
果は得られるが、多層膜による光の干渉によりそ
の効果を得るものであるため、透明導電膜を含め
た各層の光学的膜厚の精密な制御が必要であり、
その膜の製造工程が複雑であつて製造コストが著
しく上昇するという問題があつた。また、透明導
電膜の光学的膜厚がλ／４，λ／２など（λは光
の波長）に制限される大きな欠点があつた。

本発明の目的は、任意の膜厚を有する単層の透
明導電膜からなつていて、導電性に優れ、且つ光
反射率を大幅に低減させ得る光低反射透明導電膜
及び該透明導電膜を製造する製造方法を提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の光低反射透明導電膜は、酸化インジウ
ムを主成分とした単層の導電膜で、該透明導電膜
の表面を主として粒径2000Å以上の粒子からなる
構造とし、透明導電膜の光反射率を低減させたも
のである。

上記光低反射透明導電膜を製造する本願第１の
発明の方法では、基板温度を300〜450℃とし、酸
化インジウム又は金属インジウムを主成分とする
蒸発材料を用いて、少なくとも蒸着終了時の蒸着
速度が５〜20Å／秒になるようにして真空蒸着を
行う。

また本願第２の発明の製造方法では、基板温度
を300〜400℃とし、酸化インジウム又は金属イン
ジウムを主成分とするターゲツトを用いて、少な
くともスパツタリング終了時の膜生成速度が10〜
50Å／秒になるようにして高周波又は直流のスパ
ツタリングを行う。

更に、本願第３の発明では、基板温度を200〜
350℃とし、酸化インジウム又は金属インジウム
を主成分とするターゲツトを用いて、少なくとも
スパツタリング終了後の膜生成速度が70〜150
Å／秒になるようにしてマグネトロンスパツタリ
ングを行う。

［発明の作用］ 本発明の透明導電膜は、その光反射率が極めて
低いため、該導電膜での反射光量を大幅に少なく
することができ、透明導電膜での反射光による障
害を除去することができる。また本発明の透明導
電膜は、単層の膜からなるため、その製造の際に
膜厚の精密な制御が不要である。従つてその製造
を容易にすることができ、膜厚が制限されること
もない。

従つて上記透明導電膜を種々の応用分野に用い
ることにより、従来の透明導電膜を用いた場合に
生じていた種々の障害を除去することができる。

例えば、上記透明導電膜をデイスプレイ用ブラ
ウン管の表示面の外側に生成させて、この導電膜
を接地することにより、ブラウン管の内部の高電
圧電子ビームにより表示面の外側に誘導される静
電気の発生を防止し、且つ外来光線の表示面反射
を極めて少なくして表示された像を鮮明に見るこ
とができる。

また熱線反射膜や結露防止のための面発熱膜な
ど、各種の透明ガラス板面への適用においても高
赤外反射性と高導電性とを損うことなく可視光線
に対する光の反射妨害を大幅に減少させて透光性
を向上させる著しい効果を発揮する。

［実施例］ 以下本発明に係る透明導電膜の製造方法を、そ
の製造設備を示す図面に基いて詳述する。

第１図は本発明の透明導電膜を真空蒸着法によ
り製造する場合に用いる、電子ビーム加熱方式の
真空蒸着装置の概略構造図であつて、１はベー
ス、２はベース１の上面に気密に載置されている
筒状のフイードスルーカラー台、３はフイードス
ルーカラー台２の上面フランジ部２ａに着脱可能
且つ気密保持可能に載置されている有蓋円筒状の
チヤンバーである。この例では、ベース１、フイ
ードスルーカラー台２及びチヤンバー３により蒸
着容器４が構成されている。前記ベース１には、
バルブ５により開閉可能として蒸着容器４内と外
気とを連通させ得るリーク管６が気密に取付けら
れており、このリーク管６の近傍には稍大径の排
気管７が気密に取付けられている。そして排気管
７は図示しない真空ポンプ等の排気装置に接続さ
れていて、該排気装置を駆動することにより蒸着
容器４内を真空状態にできる。

またベース１のリーク管６と反対側の位置に
は、直線状の酸素導入管８がベース１を気密に貫
通させて取付けられており、該酸素導入管の先端
８ａは蒸着容器４内の下方に位置させて、蒸着容
器４の上方中心部に向けられている。なお、この
酸素導入管８の基端部は図示しない酸素ボンベ等
の酸素供給源に接続されている。

蒸着容器４内の下方には電子ビーム発生器９が
設けられている。この電子ビーム発生器９はその
上部に円形凹状としたペレツト装填用孔９ａを備
えていて、該ペレツト装填用孔９ａには、酸化イ
ンジウム又は金属インジウムを主成分とした蒸発
材料１０が落入できるようになつている。電子ビ
ーム発生器９の側面からは、負の高電圧を印加し
たタングステンフイラメントからの電子ビーム
EBを発射できるようになつていて、発射された
電子ビームEBは電子ビーム発生器９に内蔵した
図示しないビーム偏向コイルの磁界作用により、
前記蒸発材料１０に入射するよう指向される。

蒸着容器４内の上方には基板ホルダ１１が設け
られており、基板ホルダ１１の前記ペレツト装填
用孔９ａと対向する位置には大径の貫通孔１１ａ
が形成されている。そして貫通孔１１ａを閉塞す
るようにして、基板ホルダ１１の上面にガラス基
板１２が載置できるようになつている。基板ホル
ダ１１の上方には２つの赤外線ランプ１３，１３
が設けられていて、その点灯によりガラス基板１
２を照射してガラス基板１２を所定の温度に加熱
するようになつており、これらにより真空蒸着装
置が構成されている。

次に上記第１図の真空蒸着装置によりガラス基
板に透明導電膜を生成させる製造方法を説明す
る。

先ず、第１図に示すように、電子ビーム発生器
９のペレツト装填用孔９ａに酸化インジウム又は
金属インジウムを主成分とする蒸発材料１０を落
入させ、基板ホルダ１１上にはガラス等からなる
基板１２を貫通孔１１ａを塞ぐようにして固定
し、その後チヤンバー３をフイードスルーカラー
台２上に気密に載置してバルブ５を閉じる。続い
て、排気管７を利用して蒸着容器４内を真空にす
る。所定の真空度に達したとき赤外線ランプ１
３，１３を点灯させて基板１２を昇温させる。基
板１２の温度が300〜450℃となり、蒸着容器４内
の真空度が２×10^-5Torr以下に達したとき、蒸
着容器４内に酸素導入管８より酸素を送給し、蒸
着容器４内を適当な酸素分圧（好ましくは１×
10^-4〜４×10^-4Torr）とした後、電子ビーム発
生器９を作動させ、電子ビームEBを発射して酸
化インジウム又は金属インジウムを主成分とする
蒸発材料１０を蒸発させる。このようにして酸化
インジウム又は金属インジウムを主成分とする蒸
発材料１０を蒸発させることにより、蒸発体Ｖを
ペレツト装填用孔９ａから上方に放射させる。こ
の蒸発体Ｖは、酸化インジウムの場合には還元さ
れた低級酸化物であり、また金属インジウムの場
合には、金属インジウムである。これらの蒸発体
Ｖは適当な酸素分圧と蒸着速度下では酸化されて
三酸化インジウムを主成分とする物質が加熱され
た基板１２に蒸着されて透明導電性の酸化インジ
ウムが生成される。この時の蒸着速度は少なくと
も蒸着終了時に５〜20Å／秒の範囲に入るように
する。

透明導電膜の蒸着中の膜厚と蒸着速度とは図示
しない水晶膜厚計等により測定し、所定の膜厚が
得られた時点で電子ビーム発生器９の作動を停止
させるとともに赤外線ランプ１３，１３を消灯し
て基板１２の温度を低下させる。その後、リーク
管６のバルブ５を開いて蒸着容器４内に外気を流
入させて該容器内を大気圧に戻し、チヤンバー３
を取外して透明導電膜を生成させた基板１２を取
り出し、単層の透明導電膜の製造操作を終了す
る。

このようにして製造された単層の透明導電膜の
蒸着速度と可視全域の平均光反射率との関係を第
２図に示してある。

第２図は横軸に蒸着速度を表わし、縦軸に可視
全域の平均光反射率を表わしている。この図から
明らかなように、蒸着速度が約５Å／秒以上では
可視全域の平均光反射率がガラス板の可視全域の
平均光反射率の４〜５％以下の値となつている。
最初５Å／秒未満の蒸着速度で蒸着を行い、蒸着
終了時に５〜20Å／秒の蒸着速度で生成させた透
明導電膜についても同様の結果が得られた。ま
た、蒸着速度が20Å／秒を超えると透明導電膜が
白濁し、光透過率が低下する現象が見られた。基
板温度が300℃以下になると黒ずんだ透明導電膜
が生成されて光透過率が低下し、基板温度が450
℃以上に達すると通常のガラス板（ソーダ石灰ガ
ラス）では軟化点に近づき変形する。

従つて、真空蒸着法により可視全域の平均光反
射率がガラス基板の光反射率以下の透明導電膜を
ガラス基板に生成させる場合には、酸化インジウ
ム又は金属インジウムを主成分とする蒸発材料を
用いて基板温度を300〜450℃で、少なくとも蒸着
終了時の蒸着速度を５〜20Å／秒の範囲に設定す
ることにより良好な透明導電膜が生成されること
が判明した。

以上電子ビーム加熱方式による真空蒸着法によ
る単層の透明導電膜の製造方法について説明した
が、スパツタリング法又はマグネトロンスパツタ
リング法によつても適宜の基板温度及び膜生成速
度により同様の光低反射透明導電膜を生成させる
ことができる。

例えば、高周波又は直流スパツタリング法で
は、酸化インジウム又は金属インジウムを主成分
とするターゲツトを用い、基板温度を300〜400℃
として、少なくともスパツタリング終了時の膜生
成速度を10〜50Å／秒とするようにスパツタリン
グを行なうことにより同様の光低反射透明導電膜
が得られた。

またマグネトロンスパツタリング法では、酸化
インジウム又は金属インジウムを主成分とするタ
ーゲツトを用い、基板温度を200〜350℃として少
なくともスパツタリング終了時の膜生成速度を70
〜150Å／秒とすることにより同様の光低反射透
明導電膜が得られた。

なお、これらの方法によつて製造された透明導
電膜の光反射率の低下は導電膜の表面の主たる粒
径に関係することが第３図に示す特性図から判つ
た。第３図は横軸に膜表面の主たる粒径を表わ
し、縦軸に可視全域の平均光反射率を表わしてい
る。この図から明らかなように、導電膜の表面の
主として粒径2000Å未満の粒子構造になると可視
全域の平均光反射率が徐々に増加して略12％に達
する。しかし、膜表面が主として粒径2000Å以上
4000Åの粒子構造に達するまでは可視全域の平均
光反射率は4.0〜3.5％の範囲にあつて、裸基板の
可視全域の平均光反射率より低い値となることが
確認できた。

本発明の光低反射透明導電膜の構造を走査電子
顕微鏡による表面写真で調べると、その表面の過
半の面積が少なくとも2000Åの粒径をもつ粗大粒
子によつて占められ、その粒間の谷間が微小粒子
によつて浅く埋められた如き凹凸の烈しい連続膜
構造を持つことが分る。段差計による表面測定に
おいても同様の結果が得られた。このためその膜
厚は段差計による表面粗さ曲線から求めた平均膜
厚によつて表され、またその蒸着速度は平均膜厚
の時間的変化分として示されている。

この様な構造の透明導電膜が光低反射性をもつ
理由としては、粗大粒子構造における空隙増加に
よつて膜表面付近の密度が減少し、その屈折率が
低下して低反射率層を形成することが考えられ
る。

本発明の製造法において、上述の如き構造をも
つ光低反射透明導電膜が得られる原因は真空蒸着
法による場合について次の様に説明することがで
きる。真空蒸着法で蒸着材料の酸化インジウムま
たは金属インジウムの蒸発を適当な酸素分圧（１
×10^-4〜４×10^-4torr）で行うとき、蒸発速度が
５Å／秒以下では蒸発体Ｖ（インジウムの低級酸
化物または金属インジウム）が基板面上で直ちに
酸化されて透明導電性の三酸化インジウム膜が生
成されるが蒸着速度が速くなり、５〜20Å／秒で
はその基板面上での十分は酸化に若干の時間を要
することになる。その間蒸発体Ｖがインジウムの
低級酸化物である場合、低級酸化物は気相では存
在し得たが基板上での固相では存在し得ないの
で、暫時金属インジウムを析出して三酸化インジ
ウムを生成する。また蒸発体Ｖが金属インジウム
の場合も同様に基板面上で暫時金属インジウムを
残存した部分酸化状態を示すと考えられる。イン
ジウムの融点より高温に加熱された基板面上での
金属インジウム原子は液状相当の高い拡散速度を
もつため、酸化までの間に長距離を拡散移動する
ことになり、結果として大きく凝集した粗大粒子
構造が形成されるものと推定されることができ
る。スパツタリング法、マグネトロンスパツタリ
ング法の場合も多少の製造条件の差はあるが、同
様の生因を考えることができる。

上記の方法によつて製造された透明導電膜の赤
外線域の光反射率と光の波長との関係を、横軸に
光の波長、縦軸に光反射率をとつて第４図に示し
た。第４図に示す如く、赤外線域においては光反
射率が大きい。つまり、本発明の透明導電膜は約
2μｍ以上の波長を良く反射するが、それ以下の
波長の赤外線、可視光に対しては非常に良好な透
過性を持つ。従つて、この膜を太陽熱コレクター
のカバーガラスに適用すると、太陽光スペクトル
域の光エネルギーを良く透過し、且つ集熱板から
放射される熱線を反射して外部に出ないため、頗
る高効率の太陽熱コレクタ用選択透過膜として使
用できる。

一方、前述した方法によつて製造された光低反
射透明導電膜の面抵抗値は、平均膜厚が1500Åで
10〜20Ω／口以上であつて、発熱体としての機能
がある。従つて、この透明導電膜に通電すること
により、該透明導電膜を温度上昇させることがで
きる。そのため、運輸車輌の運転席の窓ガラスや
冷凍シヨーケースのカバーガラス等にこの透明導
電膜を設けることにより、光反射を制御するとと
もに結露の発生を防止することができる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば、酸化イン
ジウム又は金属インジウムを主成分としたものを
蒸発材料あるいはターゲツトとして用い、真空蒸
着法、スパツタリング法、マグネトロンスパツタ
リング法により、ガラス基板に、導電性が良く、
光反射率の極めて低い単層の光低反射透明導電膜
を得ることができる。

従つて、この透明導電膜を例えばテレビジヨン
やデイスプレイ用のブラウン管の表示面の外側に
生成させた透明導電膜を接地すれば、ブラウン管
表示面の外表面に誘導により発生する静電気の発
生を防止することができる。

更に外部光線の光反射を防いで表示面に現れた
像を反射光で妨げられることがなく鮮明に見るこ
とができる。

また、面発熱膜、熱線反射膜或いは眼鏡やカメ
ラのレンズ等への応用において、反射妨害光を減
少させ可視透光性を向上させ得る効果を奏する。
更にこの透明導電膜に通電することにより結露を
防止することができる。

更に、本発明の光反射透明導電膜は単層であ
り、反射防止工程を必要としないので、従来の多
層構造による光低反射透明導電膜に比べて透明導
電膜の製造工程を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る透明導電膜の製造方法で
使用する製造装置の概略構造図、第２図は本発明
に係る製造方法により製造した透明導電膜の蒸着
速度と可視全域の平均光反射率の関係を示す特性
曲線図、第３図は本発明に係る製造方法で製造し
た透明導電膜の表面の主たる粒径と可視全域の平
均光反射率との関係を示す特性曲線図、第４図は
赤外線域における光の波長と光反射率との関係を
示す透明導電膜の特性曲線図である。 １……ベース、３……チヤンバー、４……蒸着
容器、７……排気管、８……酸素導入管、９……
電子ビーム発生器、１０……蒸発材料、１１……
基板ホルダー、１２……ガラス基板、１３……赤
外線ランプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス等の基板上に生成させた酸化インジウ
   ムを主成分とする単層の透明導電膜からなつてい
   て、膜表面が主として粒径2000Å以上の粒子から
   なる構造を有し、該透明導電膜の可視全域での平
   均光反射率が前記基板の可視全域での平均光反射
   率以下である光低反射透明導電膜。 ２ ガラス等の基板上に透明導電膜を生成させ
   る、透明導電膜の製造方法において、前記基板の
   温度を300〜450℃とし、酸化インジウム又は金属
   インジウムを主成分とする蒸発材料を用いて、蒸
   着速度（膜生成速度）が５〜20Å／秒になるよう
   にして真空蒸着を行い、膜表面が主として粒径
   2000Å以上の粒子からなる構造を有し可視全域で
   光反射率の平均値が前記基板の光反射率以下であ
   る単層の透明導電膜を生成させることを特徴とす
   る光低反射透明導電膜の製造方法。 ３ ガラス等の基板上に透明導電膜を生成する、
   透明導電膜の製造方法において、前記基板の温度
   を300〜400℃とし、酸化インジウム又は金属イン
   ジウムを主成分とするターゲツトを用いて、少な
   くともスパツタリング終了時の膜生成速度が10〜
   50Å／秒になるようにして高周波又は直流スパツ
   タリングを行ない、膜表面が主として粒径2000Å
   以上の粒子からなる構造を有し可視全域で光反射
   率の平均値が前記基板の光反射率以下である単層
   の透明導電膜を生成させることを特徴とする光低
   反射透明導電膜の製造方法。 ４ ガラス等の基板上に透明導電膜を生成する、
   透明導電膜の製造方法において、前記基板の温度
   を200〜350℃とし、酸化インジウム又は金属イン
   ジウムを主成分とするターゲツトを用いて、少な
   くともスパツタリング終了時の膜生成速度が70〜
   150Å／秒になるようにしてマグネトロンスパツ
   タリングを行い、膜表面が主として粒径2000Å以
   上の粒子からなる構造を有し可視全域で光反射率
   の平均値が前記基板の単面の光反射率以下である
   単層の透明導電膜を生成させることを特徴とする
   光低反射透明導電膜の製造方法。