(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックからなる透明な基体シート上に、銅からなる導電性の金属薄膜とその上下に積層された窒化アルミニウムからなるセラミック薄膜とで構成される積層膜を設けてなり、波長５５０ｎｍでの可視光透過率が８３％以上であり、面抵抗値が２．５Ω以下であることを特徴とする導電性光選択透過シート。
【請求項２】
前記金属薄膜の膜厚が１〜５０ｎｍであり、前記セラミック薄膜の膜厚が１０〜５００ｎｍであり、前記セラミック薄膜の屈折率が１．４〜２．５である請求項１記載の導電性光選択透過シート。
【請求項３】
前記金属薄膜と前記セラミック薄膜が、スパッタ電圧を印加するターゲットとは別に、プラズマ発生機構としてのカソードフィラメント及び安定化電極とアノードとを有する成膜装置を用いて、前記ターゲットに−５０〜−３００Ｖのスパッタ電圧を印加してスパッタリングを行う低エネルギースパッタ法により形成された請求項１又は２に記載の導電性光選択透過シート。
【請求項４】
プラスチックからなる透明な基体シート上に、銅からなる導電性の金属薄膜とその上下に積層された窒化アルミニウムからなるセラミック薄膜とで構成される積層膜を設けてなる導電性光選択透過シートの製造方法であって、
スパッタ電圧を印加するターゲットとは別に、プラズマ発生機構としてのカソードフィラメント及び安定化電極とアノードとを有する成膜装置を用いて、前記ターゲットに−５０〜−３００Ｖのスパッタ電圧を印加してスパッタリングを行う低エネルギースパッタ法により、前記基体シート上に、前記セラミック薄膜、前記金属薄膜、及び前記セラミック薄膜を順次に積層することを特徴とする導電性光選択透過シートの製造方法。
【請求項５】
前記成膜装置は、真空槽内に、前記基体シートを保持する保持板とターゲットとを相対向させて配するとともに、前記保持板と前記ターゲットとの間にプラズマを形成させるプラズマ発生機構としての前記カソードフィラメント及び安定化電極とアノードとを、前記保持板と前記ターゲットの対向方向に対して交差するように相対向させて配してなり、前記保持板と前記ターゲットの間に磁場でプラズマを閉じ込めながら、前記ターゲットに−５０〜−３００Ｖのスパッタ電圧を印加してスパッタリングを行う請求項４記載の導電性光選択透過シートの製造方法。
【請求項６】
前記導電性光選択透過シートは、波長５５０ｎｍでの可視光透過率が８３％以上であり、面抵抗値が２．５Ω以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載の導電性光選択透過シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性光選択透過シートに関し、より詳細には導電性と光選択透過性に優れる高機能プラスチックシートに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、導電性と光選択透過性を有する導電性光選択透過シートとしては、例えば、透明なシート上にＩＴＯ（酸化インジウム錫）薄膜を成膜したものがあり、フラットパネルディスプレイの透明電極、ディフロスタや透明ヒーター等の面発熱体、タッチパネル等の面スイッチ、赤外線反射膜及び透明フレキシブル回路等に広く利用されている。
【０００３】
また、最近では、携帯電話やテレビのブラウン管から発生する電磁波対策として、技術開発が非常に要望されている。これに対して、上記のＩＴＯ薄膜や、金属薄膜と金属酸化物薄膜とを積層した薄膜が検討されているが、可視光透過率と導電性とを十分高いレベルで両立したものは得られていないのが実情である。
【０００４】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、優れた導電性と良好な光選択透過機能を持つプラスチックシートを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
導電性の金属膜は、膜厚を薄くすることにより光を透過するようになるが、膜表面での反射が大きいため、金属薄膜単独では十分な可視光透過率が得られない。本発明者らは、このような金属薄膜の膜表面での反射を抑えるために、比較的屈折率の高いセラミック薄膜で金属薄膜を挟み込むことにより、導電性を確保しながら可視光透過率を向上できることに着目して鋭意検討した結果、上記セラミック薄膜として金属窒化物からなる薄膜を用いることにより、可視光透過率と導電性を高いレベルで両立できることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の導電性光選択透過シートは、プラスチックからなる透明な基体シート上に、銅からなる導電性の金属薄膜とその上下に積層された窒化アルミニウムからなるセラミック薄膜とで構成される積層膜を設けてなり、波長５５０ｎｍでの可視光透過率が８３％以上であり、面抵抗値が２．５Ω以下のものである。
また、本発明に係る導電性光選択透過シートの製造方法は、プラスチックからなる透明な基体シート上に、銅からなる導電性の金属薄膜とその上下に積層された窒化アルミニウムからなるセラミック薄膜とで構成される積層膜を設けてなる導電性光選択透過シートの製造方法であって、スパッタ電圧を印加するターゲットとは別に、プラズマ発生機構としてのカソードフィラメント及び安定化電極とアノードとを有する成膜装置を用いて、前記ターゲットに−５０〜−３００Ｖのスパッタ電圧を印加してスパッタリングを行う低エネルギースパッタ法により、前記基体シート上に、前記セラミック薄膜、前記金属薄膜、及び前記セラミック薄膜を順次に積層するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施に関連する事項について説明する。
【０００８】
上記基体シートとしては、透光性の良好な各種の高分子フィルム及びシートを用いることができる。シートを構成する高分子は、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）等が挙げられる。
【０００９】
該基体シートの光透過率としては、波長５５０ｎｍの可視光透過率で８５％以上であることが好ましい。基体シートの厚みは、特に限定されないが、通常は５〜２５０μｍのものが用いられる。
【００１０】
上記金属薄膜は、導電性光選択透過シートに高い導電性を付与するために、面抵抗値（膜表面１ｃｍ２平方当たり面積抵抗値をいう。以下同じ。）が１６Ω以下の優れた導電性を有することが好ましい。金属薄膜の面抵抗値は、１０Ω以下であることがより好ましく、さらに好ましくは１Ω以下である。
【００１１】
該金属薄膜は、光透過性を阻害しないように、一般に極薄膜と呼ばれる非常に薄い膜で構成される。詳細には、金属薄膜は、膜厚が１〜５０ｎｍである金属極薄膜であることが好ましい。５０ｎｍを越えると、高い光透過性を確保することが困難となり、また、１ｎｍ未満では、優れた導電性を得にくくなる。
【００１２】
該金属薄膜を構成する金属は、単一元素の金属でも、２種類以上の金属の合金でもよい。具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）等が挙げられ、その中でも、低コストで比抵抗が小さいという観点からＣｕが特に好ましい。
【００１３】
上記セラミック薄膜は、金属薄膜の膜表面での反射を抑えて良好な可視光透過率を得るために、屈折率が比較的高く透明な金属窒化物からなる。詳細には、セラミック薄膜は、屈折率が１．４〜２．５であることが好ましい。屈折率が１．４未満では、金属薄膜の膜表面での反射を効果的に抑えることが困難であり、２．５を越えると、可視光透過率を十分に確保することが困難となる。屈折率の下限はより好ましくは１．７であり、上限はより好ましくは２．３である。また、セラミック薄膜は、基体シート上に単独成膜した状態での可視光透過率（波長５５０ｎｍ）が７５％以上であることが好ましく、より好ましくは８０％以上である。光透過率が７５％未満では、セラミック薄膜により導電性光選択透過シートとしての光透過率を下げてしまうことになる。
【００１４】
このような金属窒化物としては、窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化ガリウム、窒化インジウム、窒化錫、窒化亜鉛等が挙げられ、その中でも、屈折率が比較的大きく、可視光透過率が高いという観点から窒化アルミニウムが特に好ましい。
【００１５】
該セラミック薄膜は、膜厚が１０〜５００ｎｍであることが好ましい。１０ｎｍ未満では、反射防止効果を十分に得にくく、５００ｎｍを越えると、光の干渉効果により透過率を十分に確保しにくくなる。なお、セラミック薄膜は、通常、金属薄膜よりも厚く形成される。
【００１６】
図１に示すように、これらの薄膜は、プラスチックの基体シート（１）上に積層した状態に形成されており、積層は、金属薄膜（２）の上下両側をセラミック薄膜（３，４）で挟んだサンドイッチ構造とされている。すなわち、図１に示す１実施形態に係る導電性光選択透過シートでは、基体シート（１）の上面に、セラミック薄膜（３）を成膜し、その上に金属薄膜（２）、さらにその上にセラミック薄膜（４）を順次に積層した３層構造の積層膜（５）が形成されている。
【００１７】
なお、セラミック薄膜（４）の上に、さらに金属薄膜とセラミック薄膜を形成して５層構造の積層膜を形成してもよく、さらにこれを繰り返して、金属薄膜とセラミック薄膜が交互に積層された多層構造の積層膜を形成してもよい。また、基体シート（１）上にアンダーコート層を設けて、その上に上記積層膜を形成してもよい。また、上記積層膜上に別のトップコート層を設けてもよい。
【００１８】
これらの金属薄膜とセラミック薄膜の成膜方法としては、真空蒸着法やスパッタ法等の物理的蒸着（ＰＶＤ）法、及び、化学的蒸着（ＣＶＤ）法などを挙げることができるが、より好ましくは、ＰＶＤ法の一種である低エネルギースパッタ法を用いることである。低エネルギースパッタ法は、通常−３００Ｖよりも低電圧、詳細には−５０〜−３００Ｖのスパッタ電圧でスパッタリングする成膜方法である。この低エネルギースパッタ法によれば、プラスチックからなる基体シート上に低温プロセスで成膜を行うことができる。また、通常のＰＶＤ法に比べて、欠陥が少なく、結晶性の良好な金属極薄膜が得られ、金属薄膜の導電性と膜表面の平滑性を向上することができる。さらに、表面が平滑で屈折率の比較的大きな金属窒化物のセラミック薄膜を形成することができ、また、該セラミック薄膜を金属薄膜の表面に凹凸損傷を与えることなく積層することができる。
【００１９】
図２には、このような低エネルギースパッタ法による成膜を行うことができる成膜装置の一例を示している。この装置は、円筒形の真空槽（10）内に、シート保持板（12）とターゲット（14）とを左右に相対向させて配し、その間にプラズマ（16）が形成されるように、上下にプラズマ発生機構のアノード（18）とカソードフィラメント（20）及び安定化電極（22）とを配し、さらに、プラズマ（16）を閉じ込めるための磁場発生用コイル（24）を設けて構成されている。この装置は、比較的高真空で成膜することができ、しかも、ターゲット（14）に印加するスパッタ電圧を、プラズマ発生機構と独立に制御することができるため、０Ｖ〜−１，５００Ｖと低電圧から高電圧までのスパッタ電圧でのスパッタリングが可能である。
【００２０】
この成膜装置を用いてセラミック薄膜を成膜する際には、セラミック薄膜を構成する金属窒化物の金属をターゲット（14）に用い、シート保持板（12）に基体シートをセットして、真空槽（10）を真空ポンプ（26）により真空排気し、スパッタガスと、反応性ガスとして窒素ガスとを、真空槽（10）に所定量加えて、−５０〜−３００Ｖの所定のスパッタ電圧で、所定時間、スパッタリングすればよい。また、金属薄膜を成膜する際には、金属薄膜を構成する金属をターゲット（14）に用いて、真空槽（10）を真空ポンプ（26）により真空排気し、スパッタガスを真空槽（10）に所定量加えて、−５０〜−３００Ｖの所定のスパッタ電圧で、所定時間、スパッタリングすればよい。
【００２１】
このようにして得られた本発明の導電性光選択透過シートは、優れた導電性を有し、しかも、可視光透過率が高く、紫外線及び赤外線を遮断し得るという、良好な光選択透過機能を有する。特に、セラミック薄膜として窒化アルミニウムを、金属薄膜として銅を選択して、これらの薄膜を低エネルギースパッタ法により形成した場合には、後記の実施例で示されているように、面抵抗値が数Ω以下、かつ、可視光透過率が８０％以上であるプラスチック製の導電性光選択透過シートを低コストで得ることができる。
【００２２】
また、表面にセラミック薄膜を備えることからプラスチックシートの耐擦傷性、耐薬品性及び耐候性が改善される。さらに、金属薄膜上に形成されたセラミック薄膜により金属薄膜の酸化を防止することができる。
【００２３】
このようにして得られた本発明の導電性光選択透過シートは、フラットパネルディスプレイの透明電極、ディフロスタや透明ヒーター等の面発熱体、タッチパネル等の面スイッチ、赤外線反射膜及び透明フレキシブル回路等の用途は勿論のこと、さらに、プラズマディスプレイやテレビのブラウン管等から発生する電磁波のシールドや、次世代液晶ディスプレイの透明電極などといった用途にも好適に用いることができる。
【００２４】
【実施例】
試験例１
基体シートとして５０ｍｍ×５０ｍｍ×５０μｍのＰＥＴフィルム（波長５５０ｎｍの可視光透過率＝９５％）を用いて、図２に示す成膜装置により低エネルギースパッタ法で、該シート上に膜厚５０ｎｍのＣｕ薄膜を形成した。詳細には、Ｃｕをターゲット（14）として、上記ＰＥＴフィルムを脱脂、洗滌、乾燥後、シート保持板（12）にセットし、真空槽（10）内を１０−８Torr以下に真空排気し、流量調節器（28）により、スパッタガスであるＡｒガスの流量を調節しながら加えて、真空槽（10）内を１．５×１０−３Torrに設定し、スパッタ電圧−３００Ｖで、５分間スパッタリングして、膜厚５０ｎｍのＣｕ薄膜を形成した。
【００２５】
得られたシートについて、面抵抗値と、波長５５０ｎｍの可視光透過率とを測定した。結果を表１に示す。
【００２６】
試験例２〜６
表１に示すスパッタ電圧及びスパッタ時間で、試験例１と同様にして、ＰＥＴフィルム上にＣｕ薄膜を形成した。得られた試験例２〜６のシートについて、試験例１と同様にして、面抵抗値と可視光透過率を測定した。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
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試験例７〜８
試験例１と同じＰＥＴフィルムを用いて、図２に示す成膜装置により低エネルギースパッタ法で、該シート上に膜厚１００ｎｍのＡｌＮ薄膜を形成した。詳細には、Ａｌをターゲット（14）として、真空槽（10）内を１０−８Torr以下に真空排気し、流量調節器（28）により、スパッタガスであるＡｒガスの流量を調節しながら加えて、真空槽（10）内を１．５×１０−３Torrに設定し、さらに、反応性ガスであるＮ２ガスを８×１０−４Torrだけ混合して、スパッタ電圧−３００Ｖと−１５０Ｖで、それぞれ２０分間と３０分間スパッタリングして、膜厚１００ｎｍのＡｌＮ薄膜を形成した。
【００２８】
得られたシートについて、屈折率と、波長５５０ｎｍの可視光透過率とを測定した。結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
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表１，２に示すように、低エネルギースパッタ法で成膜した薄膜は、欠陥が少なく、結晶性がよいと考えられることから、面抵抗値の小さい導電性に優れたＣｕ薄膜が得られ、また、表面の平滑性が高い光学特性に優れるＡｌＮ薄膜が得られることが分かった。特に、スパッタ電圧を−１５０Ｖまで低電圧化した場合には、これらの効果がより一層発現されることが分かった。
【００３０】
実施例１
上記した試験例の方法と同様に低エネルギースパッタ法を用いて、ＰＥＴフィルム上に、表３に示す膜厚で、ＡｌＮ薄膜、Ｃｕ薄膜及びＡｌＮ薄膜を順次に積層して、実施例１の導電性光選択透過シートを作成した。スパッタ電圧は−１５０Ｖとした。
【００３１】
得られた導電性光選択透過シートについて、面抵抗値と、波長５５０ｎｍの可視光透過率とを測定した。結果を表３に示す。
【００３２】
実施例２〜４
実施例１と同様にして、表３に示す膜厚で、ＡｌＮ／Ｃｕ／ＡｌＮの積層膜を形成して、実施例２〜４の導電性光選択透過シートを作成した。スパッタ電圧は、いずれも−１５０Ｖとした。得られた導電性光選択透過シートについて、面抵抗値と、波長５５０ｎｍの可視光透過率とを測定した。結果を表３に示す。
【００３３】
【表３】
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比較例１，２
セラミック薄膜として、金属窒化物薄膜を用いる代わりに、金属酸化物である酸化チタン薄膜を用いて、その他は実施例１と同様にして、低エネルギースパッタ法により、ＴｉＯ２／Ｃｕ／ＴｉＯ２の積層膜を形成して、比較例１，２の導電性光選択透過シートを作成した。得られた導電性光選択透過シートについて、面抵抗値と、波長５５０ｎｍの可視光透過率とを測定した。結果を表３に示す。
【００３４】
表３に示すように、実施例１〜４の導電性光選択透過シートでは、比較例１，２の導電性光選択透過シートに比べて、導電性と可視光透過率とが高いレベルで両立されていた。特に、実施例１では、面抵抗値が１Ω以下で、かつ、可視光透過率が８０％以上であり、極めて優れた電気特性と光学特性を有するプラスチックシートが得られた。
【００３５】
図３に、実施例１の導電性光選択透過シートについての光透過率の波長依存性を示した。図に示すように、波長５５０ｎｍを中心とする可視光領域では、概ね８０％以上の透過率が確保されていたのに対し、紫外光領域では透過率２０％以下、赤外光領域では透過率２５％以下であり、十分な光選択透過機能を持つことが確認された。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、優れた導電性と光選択透過機能を有し、耐擦傷性、耐薬品性及び耐候性が良好なプラスチックシートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る導電性光選択透過シートの断面図である。
【図２】導電性光選択透過シートを成膜する成膜装置の概略図である。
【図３】実施例１の導電性光選択透過シートについての光透過率の波長依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１……基体シート
２……金属薄膜
３，４……セラミック薄膜
５……積層膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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