(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、第１、第２及び第３のセラミック薄膜が順次積層した積層体からなり、該第１、第２及び第３のセラミック薄膜が酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛及びこれらの混合酸化物からなり、第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１と第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３との差が±０．２以下であり、かつ第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３が第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ２よりも小さく、かつ第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３が１．８よりも大きく、第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ２が２．３よりも小さいことを特徴とする透明導電膜。
【請求項２】
第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１と第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３との差が±０．１以下である請求項１記載の透明導電膜。
【請求項３】
第１のセラミック薄膜が基材上に形成されている請求項１または２記載の透明導電膜。
【請求項４】
基材がガラス又はプラスチックフィルムである請求項３記載の透明導電膜。
【請求項５】
基材上と第１のセラミック薄膜との問にハードコート層を有する請求項４記載の透明導電膜。
【請求項６】
第３のセラミック薄膜上に防汚層を有する請求項３〜５のいずれかに記載の透明導電膜。
【請求項７】
基材上に真空成膜法で酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛及びこれらの混合酸化物からなるセラミック薄膜を形成することにより透明導電膜を製造する方法であって、真空成膜時の酸素添加量を制御することにより形成されるセラミック薄膜の屈折率を変化させ、屈折率ｎ１の第１のセラミック薄膜、屈折率ｎ２の第２のセラミック薄膜及び屈折率ｎ３の第３のセラミック薄膜を順次積層し、その場合に第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１と第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３との差を±０．２以下とし、第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３を、第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ２よりも小さくし、かつ第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３が１．８よりも大きく、第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ２が２．３よりも小さくすることを特徴とする透明導電膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明電極、電磁波遮蔽膜、面状発熱膜、反射防止膜等として有用な透明導電膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透明導電膜は、導電性と光学的な透明性とを合わせ持つという特性を有しているため、産業的には、透明電極、電磁波遮蔽膜、面状発熱膜、反射防止膜等として使用されている。また、学問的にも多くの研究がなされている。
【０００３】
これまでに透明導電膜の形成材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛等の酸化物、またそれらの混合酸化物が利用されている。この中で現在最も一般的に利用されているのが、酸化インジウムと酸化錫との混合酸化物であり、ＩＴＯと呼ばれている。通常、このＩＴＯからなる透明導電膜は、ガラスやプラスチック基材上で成膜される。
【０００４】
ところで、光学的な透明性の程度は、主として、透明導電膜、透明導電膜を形成する基材、空間の媒質、及び透明導電膜に付加的に設けられる機能層等の屈折率や吸収特性に支配される。そこで、基材上に形成した透明導電膜の透明性を制御する方法としては、透明導電膜、基材、空間の媒質、機能層等の屈折率や吸収特性に基づいて光学的設計を行い、それらの構成を決定することが考えられる。ただし、基材や空間の媒質は当該透明導電膜の用途に応じて定まるので、これらの構成素材を透明導電膜の透明性を制御するために変更することは実際上できない。そこで、基材上に形成した透明導電膜の透明性を制御するためには、通常、光学的設計により透明導電膜自体について構成を種々試みることがなされている。そして、透明導電膜が光学的設計に基づく所定の屈折率や吸収特性となるように、透明導電膜の成膜時の条件を変えることがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に、物質は、導電性を高めると光の吸収が大きくなり、光学的透明性が低下する。このことは透明導電膜においても例外ではなく、透明導電膜の導電性を向上させると透明性が低下する。したがって、高い透明性が要求される分野へ透明導電膜を応用する場合に問題が生じている。
【０００６】
本発明は以上のような従来技術の課題を解決しようとするものであり、透明導電膜の導電性を高く維持しつつ、その透明性を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、少なくとも、第１、第２及び第３のセラミック薄膜が順次積層した積層体からなり、該第１、第２及び第３のセラミック薄膜が酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛及びこれらの混合酸化物からなり、第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１と第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３との差が±０．２以下であり、かつ第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３が第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ２よりも小さく、かつ第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３が１．８よりも大きく、第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ２が２．３よりも小さいことを特徴とする透明導電膜を提供する。
【０００８】
特に、この透明導電膜の好ましい態様として、第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ1と第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ3との差が±０．１以下である態様や、第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ1及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ3が１．８よりも大きく、第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ2が２．３よりも小さい態様を提供する。
【０００９】
また、第１のセラミック薄膜がプラスチックフィルム等の基材上に形成されている態様を提供する。
【００１０】
また、本発明は、基材上に真空成膜法で酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛及びこれらの混合酸化物からなるセラミック薄膜を形成することにより透明導電膜を製造する方法であって、真空成膜時の酸素添加量を制御することにより、形成されるセラミック薄膜の屈折率を変化させ、屈折率ｎ１の第１のセラミック薄膜、屈折率ｎ２の第２のセラミック薄膜及び屈折率ｎ３の第３のセラミック薄膜を順次積層し、その場合に第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１と第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３との差を±０．２以下とし、第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３を、第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ２よりも小さくし、かつ第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ１及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ３が１．８よりも大きく、第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ２が２．３よりも小さくすることを特徴とする透明導電膜の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明の透明導電膜によれば、３層のセラミック薄膜の積層体から透明導電膜を構成し、それらの屈折率の間に、第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ1と第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ3との差が±０．２以下であり、かつ第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ1及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ3が、第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ2よりも小さいという関係をもたせているので、光学的干渉効果を利用して、かかるセラミック薄膜の積層体からなる透明導電膜全体としての透明性を向上させることができる。またこの場合、導電性の低下が引き起こされることも防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。
【００１３】
図１は、本発明の基本的な一態様の透明導電膜１Ａの層構成を表す断面図である。この透明導電膜１Ａは、基材５上に順次積層した第１のセラミック薄膜２、第２のセラミック薄膜３及び第３のセラミック薄膜４の積層体からなっている。
【００１４】
ここで、第１、第２又は第３のセラミック薄膜を形成するセラミックとは、酸化物、硫化物、フッ化物等の無機化合物をいう。より具体的には、酸化物としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛等やこれらの混合酸化物等をあげることができる。
【００１５】
セラミックには、必要に応じて、導電性及び光学特性の制御のため、Ａｌ、Ｚｒ、Ｇａ等の添加元素を含有させることができる。
【００１６】
本発明においては、かかる第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ1と第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ3との差を±０．２以下とし、これらの屈折率ｎ1、ｎ3を実質的に等しくすること、かつ第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ1及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ3を、第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ2よりも小さくすることを特徴としている。
【００１７】
このように、第１のセラミック薄膜２の屈折率ｎ1、第２のセラミック薄膜３の屈折率ｎ2、第３のセラミック薄膜４の屈折率ｎ3を制御することにより、これらセラミック薄膜２、３、４の積層体からなる透明導電膜１Ａは、光学的干渉効果により反射光成分が抑制されるので、高い透明性を備えたものとなる。またこの場合、第１のセラミック薄膜２及び第３のセラミック薄膜４が高い導電性を有し、第２のセラミック薄膜３が十分な導電性を示すように設計できるので、良好な導電性も兼ね備えたものとなる。
【００１８】
なお、セラミック薄膜の屈折率を上述のように制御するにあたり、各セラミック薄膜内の屈折率は、均一に一定の値となっていなくてもよく、セラミック薄膜の積層方向に各セラミック薄膜内の屈折率が徐々に変化していてもよい。
【００１９】
また、第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ1と第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ3との差を実質的に等しくするに際しては、これらの差を±０．１以下とすることが好ましく、±０．０５以下とすることがより好ましい。
【００２０】
また、第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ1及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ3を第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ2よりも小さくするに際しては、第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ1及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ3を１．８よりも大きくし、第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ2を２．３よりも小さくすることが導電性と光学特性の両立の点から好ましい。
【００２１】
以上のようなセラミック薄膜２、３、４の積層体からなる透明導電膜１Ａの透明性は、当該透明導電膜１Ａの用途に応じて適宜設定することができるが、本発明においては、通常、薄膜材料の種類や薄膜の酸素含有率を制御することにより、透明導電膜１Ａの透明性を５０％とし、より好ましくは７０％以上とする。また、透明導電膜１Ａは、当該透明導電膜１Ａの用途に応じて、着色されていてもよい。
【００２２】
透明導電膜１Ａの全体としての屈折率は、上述のように各セラミック薄膜２、３、４の屈折率を設定することにより、通常、約１．７〜２．４程度となる。
【００２３】
透明導電膜１Ａの導電性も当該透明導電膜１Ａの用途に応じて適宜設定することができ、特に限定されないが、本発明においては、通常、薄膜材料の種類や薄膜の酸素含有率を制御することにより、１ｋΩ／□以下とし、より好ましくは２００Ω／□以下、さらに好ましくは５０Ω／□以下とする。
【００２４】
一方、透明導電膜１Ａを形成する基材５について、その構成材料には、特に制限はないが、透明性の点から、ガラスやプラスチックフィルムとすることが好ましい。
【００２５】
以上、図１に示した３層のセラミック薄膜２、３、４の積層体からなる透明導電膜１Ａに基づいて本発明を説明したが、本発明の透明導電膜は、これに限らず、さらに必要に応じて種々の層を有することができる。また、透明導電膜全体としての厚さにも特に制限はない。
【００２６】
例えば、図１の透明導電膜１Ａでは、第１のセラミック薄膜２が基材５の一方の面上に直接接触するように形成されているが、第１、第２及び第３のセラミック薄膜２、３、４の積層体は必ずしも基材５上に直接接触するように形成しなくてもよい。第１、第２及び第３のセラミック薄膜２、３、４の積層体の片面又は両面、あるいは基材５の片面又は両面に必要に応じて何らかの機能層を設けたり、あるいは何らかの表面処理を施してもよい。このような機能層の例としては、ハードコート層、ガスバリア層、耐候性層、接着層、防汚層、撥水層等をあげることができる。
【００２７】
したがって、本発明は、例えば図２に示したように、基材５上に、紫外線硬化性アクリル樹脂等からなるハードコート層６を介して第１のセラミック薄膜２、第２のセラミック薄膜３及び第３のセラミック薄膜４が順次積層されている透明導電膜１Ｂも包含する。
【００２８】
また、図３に示したように、基材５上に第１のセラミック薄膜２、第２のセラミック薄膜３及び第３のセラミック薄膜４が順次積層され、さらにその第３のセラミック層４上に、フッ素含有有機化合物等からなる防汚層７が形成されている透明導電膜１Ｃも包含する。
【００２９】
さらに図４に示したように、基材５上にハードコート層６を介して第１のセラミック薄膜２、第２のセラミック薄膜３及び第３のセラミック薄膜４が順次積層され、さらにその第３のセラミック層４上に第４のセラミック薄膜８及び防汚層７が順次積層されている透明導電膜１Ｄも包含する。
【００３０】
本発明の透明導電膜の製造方法については特に限定はないが、本発明の透明導電膜を構成する第１、第２及び第３のセラミック薄膜の積層体は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の真空成膜法を用いて好ましく製造することができる。
【００３１】
また、第１のセラミック薄膜の屈折率ｎ1、第２のセラミック薄膜の屈折率ｎ2及び第３のセラミック薄膜の屈折率ｎ3を前述のように制御する方法としては、成膜時の成膜条件、例えば、酸素添加量を制御することが、実用上最も容易に所定の屈折率のセラミック薄膜を形成できるので好ましい。この他、所定の屈折率のセラミック薄膜を形成するためには、セラミック薄膜の形成材料の構成を変化させてもよい。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００３３】
実施例１
図１の層構成の透明導電膜１Ａを、直流マグネトロンスパッタリング法にて、１００μｍ厚のＰＥＴフィルムを基材５とし、その上にＩＴＯ薄膜を３層構成で成膜することにより形成した。この場合、基材５に近い側から、第１のＩＴＯ薄膜２は４０ｎｍ厚、第２のＩＴＯ薄膜３は２０ｎｍ、第３のＩＴＯ薄膜４は８０ｎｍとし、積層した薄膜の総膜厚を約１４０ｎｍとした。
【００３４】
成膜時の酸素流量（分圧）を変化させることにより、形成される薄膜の酸素欠損の量を変化させ、屈折率を１．８〜２．３の範囲で変化させることができたので、ＩＴＯ薄膜の成膜時の屈折率の制御は、酸素流量の制御により行った。
【００３５】
得られた各ＩＴＯ薄膜の、波長５５０ｎｍの光線に対する屈折率を測定したところ、第１のＩＴＯ薄膜２は１．９７、第２のＩＴＯ薄膜３は２．０７、第３のＩＴＯ薄膜４は１．９７であった。
【００３６】
また、得られた透明導電膜１Ａの、空気をレファレンスとして測定した光線透過率を表１に示す。
【００３７】
さらに、得られた透明導電膜１Ａの抵抗値を４端子法で測定したところ、３２．５Ω／□であった。
【００３８】
比較例１
図５に示すように、１００μｍ厚のＰＥＴフィルムを基材５とし、その上に、１４０ｎｍ厚のＩＴＯ薄膜１０の単層構成の透明導電膜を、直流マグネトロンスパッタリング法にて成膜した。
【００３９】
得られた各ＩＴＯ薄膜の、波長５５０ｎｍの光線に対する屈折率を測定したところ、１．９７であった。
【００４０】
また、得られたＩＴＯ薄膜１０の、空気をレファレンスとして測定した光線透過率を表１に示す。
【００４１】
さらに、得られたＩＴＯ薄膜１０の抵抗値を４端子法で測定したところ、３１．９Ω／□であった。
【００４２】
【表１】
0004172049.tif 000002
【００４３】
実施例１と比較例１とを対比すると、抵抗値は、ほぼ同じ値であるにもかかわらず、光線透過率は、表１から、実施例１の方が可視光全域において向上していることがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、透明導電膜の導電性を高く維持しつつ、その透明性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透明導電膜の断面図である。
【図２】本発明の透明導電膜の断面図である。
【図３】本発明の透明導電膜の断面図である。
【図４】本発明の透明導電膜の断面図である。
【図５】比較例の透明導電膜の断面図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ    透明導電膜
２    第１のセラミック薄膜
３    第２のセラミック薄膜
４    第３のセラミック薄膜
５    基材
６    ハードコート層
７    防汚層
８    第４のセラミック薄膜
【図１】
0004172049.tif 000003
【図２】
0004172049.tif 000004
【図３】
0004172049.tif 000005
【図４】
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【図５】
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