(57)【要約】【課題】優れたガスバリア性を有する積層体を提供すること。【解決手段】プラスチックフィルム基体と、このプラスチックフィルム基体の一方の面または両面に積層された透明導電性薄膜とを具備し、前記透明導電性薄膜は、非晶質体中に１００ｎｍ以下の粒径を有する微結晶粒子が分散してなることを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックフィルム基体と、このプラスチックフィルム基体の一方の面または両面に積層された透明導電性薄膜とを具備し、前記透明導電性薄膜は、非晶質体中に１００ｎｍ以下の粒径を有する微結晶粒子が分散してなることを特徴とする積層体。
【請求項２】
前記微結晶粒子が非晶質体中に、透明導電性薄膜を膜面に対して垂直な方向から見た時の平面の面積比で３０％以下の割合で分散していることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
前記微結晶粒子の粒径は、５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の積層体。
【請求項４】
前記透明導電性薄膜が、インジウム酸化物および亜鉛酸化物からなる群から選ばれた１種又は２種の組合せであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の積層体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載された積層体からなる電極。
【請求項６】
請求項５に記載の電極を具備する画像表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスバリア性を有する積層体、この積層体からなる透明電極、およびこの透明電極を備える画像表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等、様々な種類の画像表示素子が実用化されている。また同時に、携帯情報端末などの普及に伴い、軽量化や耐衝撃性などの要請から、画像表示素子のフレキシブル化が強く望まれている。
【０００３】
画像表示素子をフレキシブル化するためには、基材としてガラスではなく、ＰＥＴやＰＥＳのようなプラスチックフィルムを用いる必要がある。この場合、基材として使用されるプラスチックフィルムには、画像表示素子等を水分や酸素の浸入から防御するために、ガスバリア性を有する必要がある。
【０００４】
昨今、様々なガスバリア性プラスチックフィルムが開発されてきた。代表的なものとして、プラスチックフィルム上に、蒸着法やスパッタリング法などにより、ＳｉＯｘ薄膜やＡｌＯｘ薄膜を堆積させたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、そのようなプラスチックフィルムのガスバリア性は、未だ不充分であり、より高いガスバリア性を有するプラスチックフィルムが要求されている。
【０００６】
また、前記画像表示素子には電極となるための導電層が必要であり、ガスバリア性及び導電性を有するプラスチックフィルムとして、ガスバリア層上に導電層を設けてなるフィルムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
しかし、この方法では成膜を複数回行わなければならないため、生産性が悪いという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−７０６０１１号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平７−５６１７９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような事情に基づいてなされたものであり、優れたガスバリア性及び導電性を有する積層体、この積層体からなる電極、この電極を備える画像表示素子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題につき検討を重ねた結果、プラスチックフィルム基体上に積層される透明導電性薄膜が、非晶質体中に、Ｘ線回折によっては検知できないような微小な結晶粒子が分散しているような膜である場合に、極めて高度なガスバリア性を発揮することを見出した。
【００１２】
本発明は、このような知見の下になされたものである。
【００１３】
即ち、本発明は、プラスチックフィルム基体と、このプラスチックフィルム基体の一方の面または両面に積層された透明導電性薄膜とを具備し、前記透明導電性薄膜は、非晶質体中に１００ｎｍ以下の粒径を有する微結晶粒子が分散してなることを特徴とする積層体を提供する。
【００１４】
また、本発明は、上記積層体からなる電極を提供する。
更に、本発明は、上記電極を備える画像表示素子を提供する。
【００１５】
以上の本発明の積層体、電極、画像表示素子において、微結晶粒子が非晶質体中に、透明導電性薄膜を膜面に対して垂直な方向から見た時の平面の面積比で３０％以下の割合で分散していることが好ましい。また、微結晶粒子の粒径は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。更に、透明導電性薄膜は、インジウム酸化物、亜鉛、およびセリウムからなる群から選ばれた１種であることが好ましい。
【００１６】
以上のように構成される本発明の積層体は、優れたガスバリア性を有しており、そのため、透明電極として画像表示素子に組み込んだ場合に、画像表示素子を水分や酸素の侵入から効果的に保護し、長期にわたり安定して動作するフレキシブル画像表示素子の提供を可能とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示し、本発明をより詳細に説明する。
本発明に係る積層体は、プラスチックフィルム基体と、このプラスチックフィルム基体の一方の面または両面に積層された透明導電性薄膜とを具備している。
【００１８】
本発明の積層体に使用可能なプラスチックフィルム基体としては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン；ポリエチレンテレフタレート、ポリプチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル；ポリアミド；ポリイミド；ポリアリレート；ポリカーボネート；ポリアクリレート；ポリエーテルスルフォン、これらの共重合体の無延伸あるいは延伸フィルムを用いることが出来、これらを用途に応じて適宜選択することが出来る。
【００１９】
なお、これらのプラスチックフィルムは、複数のフィルムの積層体であってもよく、また、ハードコート塗布、易接着処理、プラズマ処理、コロナ処理、帯電防止加工などの前処理が施されていてもよい。
【００２０】
プラスチックフィルムの膜厚は、積層体の用途に応じて適宜選択されるが、画像表示素子の透明電極に適用される場合、通常は、５０〜２５０μｍ程度である。
【００２１】
本発明の積層体において、プラスチックフィルム基体一方の面または両面に積層された透明導電性薄膜は、非晶質体中に１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下の粒径を有する微結晶粒子が分散してなるものである。
【００２２】
非晶質体中に１００ｎｍを超える粒径を有する微結晶粒子が分散している場合、水蒸気透過速度は０．１ｇ／ｍ２／日以上となり、優れたガスバリア性を得ることが出来ない。
【００２３】
また、本発明の積層体において、透微結晶粒子は、非晶質体中に、透明導電性薄膜を膜面に対して垂直な方向から見た時の平面の面積比で、好ましくは３０％以下、より好ましくは１０％以下の割合で分散していることが望ましい。微結晶粒子が３０％を超える割合で分散している場合にも、水蒸気透過速度は０．１ｇ／ｍ２／日以上となり、優れたガスバリア性を得ることが出来ない。また、表面抵抗は、３００Ω／□以下であるとよい。
【００２４】
なお、１００ｎｍ以下という微細な微結晶粒子は、Ｘ線回折測定では結晶ピークが観測されないため、検出することが出来ない。このような微細な微結晶粒子は、透過型電子顕微鏡により観察することが可能であるため、上記粒径および微結晶粒子の割合は、いずれも透過型電子顕微鏡により測定された値である。
【００２５】
透明導電性薄膜としては、インジウム酸化物、亜鉛酸化物、これらの複合体を用いることが出来る。インジウム酸化物としては、インジウムと錫の混合酸化物（ＩＴＯ）を好ましく用いることが出来る。
【００２６】
透明導電性薄膜の形成方法は、下地がプラスチックフィルムであるため、低温での成膜が可能な方法による必要がある。そのような成膜方法としては、スパッタリング法が好ましい。スパッタリングによる成膜条件は、温度−１０〜１００℃、圧力０．１〜１Ｐａであるのが好ましい。なお、結晶粒の成長を抑制するため、出来るだけ低温で成膜することが望ましい。
【００２７】
スパッタリングは、アルゴン等の不活性雰囲気内で行われるが、結晶粒の成長を抑制するため、雰囲気ガス中に水蒸気を添加することが望ましい。
【００２８】
透明導電性薄膜の膜厚は、積層体の用途に応じて適宜選択されるが、画像表示素子の透明電極に適用される場合、通常は、５０〜２００ｎｍ程度である。
【００２９】
本実施形態に係る積層体は、種々の画像表示表示素子の透明電極として、好適に組み込むことが可能である。画像表示表示素子としては、液晶表示素子、ＥＬ表示素子等がある。
【００３０】
以下、本発明の実施例と比較例を示し、本発明の効果をより具体的に説明する。
プラスチックフィルム基体として、厚さ１００μｍのＰＥＴシートを３枚準備し、これらの表面に、スパッタリングにより、条件を変えて、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜を形成し、試料１，２，３を得た。試料１，２，３は、それぞれ比較例１、実施例１、実施例２に相当する。
【００３１】
試料１、２，３のスパッタリング条件は、下記の通りである。
【００３２】
試料１（比較例１）
温度：１５０℃
圧力：０．３Ｐａ
雰囲気：Ａｒ＋Ｏ２
試料２（実施例１）
温度：０℃
圧力：０．３Ｐａ
雰囲気：Ａｒ＋Ｏ２
試料３（実施例２）
温度：１００℃
圧力：０．３Ｐａ
雰囲気：Ａｒ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ
これら試料１〜３のＩＴＯ膜につき、Ｘ線回折測定を行ったことろ、結晶ピークは観測されなかった。
【００３３】
次に、試料１〜３のＩＴＯ膜につき、透過型電子顕微鏡により観察し、写真撮影を行ったたところ、図１〜３に示す写真を得た。これらの写真から、以下のことがわかる。
【００３４】
即ち、図１〜図３に示す写真から、試料１〜３のＩＴＯ膜は、いずれも非晶質体中に、結晶粒子が分散している構造を有することがわかる。
また、図１に示す写真では、非晶質体中に粒径１００ｎｍを超える結晶粒子の存在が認められた。これに対し、図２および図３に示す写真では、非晶質体中に分散する結晶粒子は、いずれも粒径１００ｎｍ以下の微細な結晶粒子であった。
【００３５】
次に、図１〜図３に示す写真から、非晶質体中に分散する結晶粒子の密度を測定した。その結果を以下に示す。
試料１：４６．３３重量％
試料２：１８．４重量％
試料３：３．７２重量％
以上の試料１〜３について、ガスバリア性を判定するため、水蒸気透過速度を測定した。水蒸気透過速度の測定は、Ｐｅｒｍａｔｒａｎ  Ｗ３／３１（ＭＯＣＯＮ社製）により行った。その結果を下記に示す。
【００３６】
試料１：０．１ｇ／ｍ２／日
試料２：０．０７ｇ／ｍ２／日
試料３：０．０６ｇ／ｍ２／日
以上の結果から、結晶粒子の粒径が１００ｎｍ以下であり、その密度が３０重量％以下である試料２および３では、水蒸気透過速度はいずれも０．１ｇ／ｍ２／日未満であり、優れたガスバリア性が認められた。これに対し、結晶粒子の粒径が１００ｎｍを超え、その密度が３０重量％を超える試料１では、水蒸気透過速度は０．１ｇ／ｍ２／日であり、ガスバリア性は不十分であった。
【００３７】
以上の試料１〜３からなる透明電極を用いて、液晶表示素子を作成したところ、試料２および３では、長期にわたり安定して動作するフレキシブル液晶表示素子を得ることが出来た。これに対し、試料１を用いて得たフレキシブル液晶表示素子は、水分や酸素の侵入を効果的に防止することができず、寿命の短いものであった。
【００３８】
また、試料１〜３の導電性について、四端子法（使用機器：三菱化学社製Ｌｏｒｅｓｔａ  ＨＰ）により測定した。その結果、試料１〜３の電気抵抗は、それぞれ５５Ω／□、４５Ω／□、３５Ω／□であり、試料１に比べ、試料２および３の導電性は明らかに高いものであった。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る積層体では、プラスチックフィルム基体の一方の面または両面に積層された透明導電性薄膜が、非晶質体中に１００ｎｍ以下の粒径を有する微結晶粒子が分散してなるものであるため、積層体のガスバリア性は極めて高く、この積層体を透明電極として用いて画像表示素子を構成した場合には、長期にわたり安定して動作するフレキシブル画像表示素子を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
比較例に係るＩＴＯ膜の透過型電子顕微鏡写真。
【図２】
実施例１に係るＩＴＯ膜の透過型電子顕微鏡写真。
【図３】
実施例２に係るＩＴＯ膜の透過型電子顕微鏡写真。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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