JP3922320B2 - 透明導電性積層体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明導電性積層体に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、低抵抗で高透明なカールの発生が極めて少ない、エッチング性に優れた透明導電性積層体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、透明熱線反射体、透明面状発熱体、透明電極等には、基材としての高分子フィルム表面に透明導電層を設けた透明導電性積層体が広く用いられてきている。この透明導電性積層体に形成する透明導電層については、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）などの金属薄膜タイプ、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）、これらの混合物である酸化インジウム−酸化スズ（以下、ＩＴＯという）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの金属酸化物薄膜タイプ、さらに酸化チタン（ＴｉＯ₂）／Ａｇ／ＴｉＯ₂などの金属／金属酸化物の多層薄膜タイプなどの各種のものが知られている。これらの中でもＩＴＯなどの金属酸化物薄膜は、透明性および導電性がともに非常に良好で、その上エッチング特性にも優れており、電極のパターン化が容易であるという特徴を有しているものである。このため、精細なパターンを必要とするディスプレイの透明電極などに好適に用いられている。
【０００３】
このような金属酸化物薄膜は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、あるいはＣＶＤ法などの各種の成膜方法により作成されている。
【０００４】
しかしながら、このような成膜方法によりＩＴＯなどの金属酸化物薄膜を透明高分子フィルム基材上に形成する場合には、フィルム基材がガラス基材に比べて熱変形温度２５０℃以下と耐熱性が低いため、フィルム基材の温度を２５０℃以上に上げて、成膜したり、導入ガスとの反応性を向上させたり、あるいは従来の成膜方法では、成膜速度を数十Å／秒以上に高めることが難しいという問題があった。このため、従来のフィルム基材や成膜方法では、一層の成膜で表面抵抗が３０Ω／□以下で、波長５５０ｎｍにおける光線透過率が８０％以上のＩＴＯ膜を成膜することは事実上困難であった。
【０００５】
またＡｇを主体とする金属薄膜をＩＴＯやＴｉＯ₂などの金属酸化物で挟んだ多層構造からなる透明導電層については、Ａｇを主体とする金属薄膜を大面積に成膜する場合に、横方向の膜厚制御が難しく十分な透明性や導電性などの特性の安定性が得られないという問題があった。しかもこの多層構造の場合には、多層構造とするがゆえにエッチングが容易でないという問題もあった。
【０００６】
さらに特公昭５５−６５００に例示されている真空蒸着法によって、ポリエチレン２・６ナフタレートフィルムに低抵抗のＩＴＯを成膜しても、成膜速度が遅いため、基材が筒状にカールし、ハンドリングが難しいなどの問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の透明導電性積層体の欠点を解消し、低抵抗で、高い透明性を有し、成膜後および加熱後のカールが小さく、エッチング性にも優れた透明導電性積層体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するものとして、フィルム基材として耐熱性の高いポリエチレン２・６ナフタレート（以下、ＰＥＮという）を用い、その上にＩｎ₂Ｏ₃を主成分とする透明導電層を圧力勾配型放電によるイオンプレーティング法によって成膜し、その成膜速度が早いため、一層の成膜で表面抵抗を低くでき、かつ体積抵抗も低いため透明性も高くなり、成膜後および加熱後のカールの発生が極めて小さい透明導電性積層体となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明に係る透明導電性積層体は、透明なポリエチレンナフタレートフィルムと、その少なくとも１面上に、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）−酸化スズ（ＳｎＯ₂）の焼結体を主成分とする透明導電層を積層した透明導電性積層体において、前記透明導電層が、圧力勾配型放電によるイオンプレーティング法によって連続的に形成され、前記酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）−酸化スズ（ＳｎＯ₂）の焼結体が、酸化スズ（ＳｎＯ₂）を３〜１５重量％含有するものであり、前記透明導電層の表面抵抗が３０Ω／□以下であり、かつ透明導電性積層体が、波長５５０ｎｍにおける光線透過率８０％以上であることを特徴とする。
【００１０】
また本発明に係る透明導電性積層体は、前記ポリエチレンナフタレートフィルムが、ポリエチレン２・６ナフタレートの二軸延伸フィルムであることが好ましい。
【００１１】
さらに本発明に係る透明導電性積層体は、前記ポリエチレンナフタレートフィルムが、１９０℃、５分間加熱後の縦方向の熱収縮率１％未満、かつヘーズ１．５％未満であることがより好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の透明導電性積層体に使用されるフィルム基材のＰＥＮフィルムは、構成単位のナフタレンジカルボン酸の異性体とエチレングリコールからなるが、熱的特性の優れたものとして、２・６ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコールの組み合わせからなるＰＥＮフィルムを用いる。またこのＰＥＮフィルム中には、公知の添加剤、たとえば帯電防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、可塑剤、滑剤などを添加することも可能である。またあらかじめコロナ放電処理、プラズマ処理、粗面化処理などの表面処理や公知のアンカーコート処理を施したものであってもよい。ＰＥＮフィルムの厚さは特に制限はないが、可とう性および形態保持性の観点からは、５０〜２５０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００１３】
上記のＰＥＮフィルム上に形成する透明導電層としては、Ｉｎ₂Ｏ₃またはこれにＳｎＯ₂を３〜１５重量％混合したＩＴＯの単独層とすることが、好適である。その透明導電層の厚さは、１０００〜１００００Åが好ましく、この範囲以内であれば、表面抵抗を３０Ω／□以下、さらには１０Ω／□以下にすることができる。この範囲外であると、透明性が低下したり、導電性などの特性が不十分となることがある。透明導電層の形成は、所定の表面抵抗が得られれば、１層の成膜であっても複数層を積層しても構わないが、望ましくは一層の成膜が良い。また単独層とすることにより、多層構造に比べてエッチング性が向上し、ＰＥＮフィルムと透明導電層との間の層間剥離は発生しない。
【００１４】
透明導電層の形成には、圧力勾配型放電によるイオンプレーティング法を用いる。この圧力勾配型放電によるイオンプレーティング法とは、陰極と陽極の間に中間電極を設け、陰極側の真空度と陽極側の真空度との間に圧力勾配を持たせて行う放電方式をイオンプレーティングに応用したものである。これによって、従来の真空蒸着法やスパッタリング法に比べて、数十倍から数百倍の成膜速度が低温で達成できる。また得られる透明導電層は、高平滑でかつ非晶質であるなどの利点を有している。なお成膜前には、上記のＰＥＮフィルムが変形しない温度範囲において大気中や真空中で加熱し、フィルム基材に含まれる水分などの脱ガスを行うことが望ましい。
【００１５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これらによって何ら限定されるものではない。
【００１６】
なお実施例および比較例で得られた透明導電性積層体の評価は以下のようにして行った。
ａ．光線透過率
分光光度計（日立製作所社製：Ｕ−３５００型）を用いて波長５５０ｎｍでの光線透過率（％）を測定した。
ｂ．表面抵抗
表面抵抗計（三菱油化社製：ロレスタ）を用いて表面抵抗（Ω／□）を測定した。
ｃ．カール
成膜後、直径１０ｃｍφに切った試料の透明導電層を上にして、ガラス板上に置き、高くなっている２点のカールの最大高さをノギスで測定した。また同試料を１５０℃の熱風循環式乾燥機中の金属製定盤上で２時間加熱後、常温のガラス板上に２４時間置き、高くなった２点のカールの最大高さをノギスで測定した。
ｄ．エッチング性
感光液（東京応化工業社製：Ｐ−Ｒ３ＯＯ）を膜厚５μｍで試料に塗工後、パターン化露光し、現像液（東京応化工業社製：Ｐ−１Ｓ）で現像する。この後、６規定塩酸水溶液でエッチングを行い、感光膜を剥離液（東京応化工業社製：ＰＳ）を用いて剥離し、パターン化した薄膜の切れの観察とエッチング時間を測定した。
【００１７】
実施例１
１２５μｍのＰＥＮフィルム上に成膜材料としてＳｎＯ₂を１５重量％含むＩＴＯを使用し、圧力勾配型放電によるイオンプレーティング法により成膜速度１５０Å／秒で一層成膜し、透明導電性積層体を得た。膜厚は、３０００Åであった。
【００１８】
圧力勾配型放電は、真空度６×１０ー４ｔｏｒｒで行い、放電電流は２００Ａ、放電電圧は６０Ｖとした。また反応性ガスとして、酸素を３０ｃｃ／ｍｉｎ導入した。
【００１９】
得られた透明導電性積層体の表面抵抗は１１Ω／□で、光線透過率は波長５５０ｎｍで８１％であった。ＩＴＯ膜面のクラックはなく、カール高さは５ｍｍであった。エッチング性も良好であった。
【００２０】
実施例２
１２５μｍのＰＥＮフィルム上に成膜材料としてＳｎＯ₂を３重量％含むＩＴＯとした以外は実施例１と同様にして成膜した。
【００２１】
得られた透明導電性積層体の表面抵抗は１０Ω／□で、光線透過率は波長５５０ｎｍで８３％であった。ＩＴＯ膜面のクラックはなく、カール高さは４ｍｍであった。エッチング性も良好であった。
【００２２】
比較例１
１２５μｍのＰＥＴフィルム上に成膜材料としてＳｎＯ₂を５重量％含むＩＴＯを使用し、圧力勾配型放電によるイオンプレーティング法により成膜速度１５０Å／秒で三層成膜し、透明導電性積層体を得た。膜厚は、３０００Åであった。圧力勾配型放電は、真空度６×１０ー４ｔｏｒｒで行い、放電電流は２００Ａ、放電電圧は６０Ｖとした。また反応性ガスとして、酸素を３０ｃｃ／ｍｉｎ導入した。
【００２３】
得られた透明導電性積層体の表面抵抗は１３Ω／□で、光線透過率は波長５５０ｎｍで７６％であった。ＩＴＯ膜面のクラックはなく、カール高さは２０ｍｍであった。エッチング性は良好であった。
【００２４】
比較例２
１２５μｍのＰＥＮフィルム上に成膜材料としてＳｎＯ₂を５重量％含むＩＴＯを使用し、ＤＣマグネトロン方式のスパッタリング法により成膜速度１０Å／秒で一層成膜し、透明導電性積層体を得た。膜厚は、３０００Åであった。
【００２５】
得られた透明導電性積層体の表面抵抗は１１Ω／□で、光線透過率は波長５５０ｎｍで８０％であった。ＩＴＯ膜面のクラックはないが、カール高さは２０ｍｍ以上で筒状になった。エッチング性は良好であった。
【００２６】
比較例３
１２５μｍのＰＥＮフィルム上に成膜材料としてＩｎ₂Ｏ₃とした他は、実施例１と同様にして成膜した。
【００２７】
得られた透明導電性積層体の表面抵抗は１０Ω／□で、光線透過率は波長５５０ｎｍで７６％であり、黄緑色に着色していた。膜面のクラックはなく、カール高さは４ｍｍであった。エッチング性も良好であった。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明により精細なエッチングパターンを必要とするディスプレイ用の透明電極や透明熱線反射体、透明面状発熱体等に好適な、クラックのない、透明性に優れ、成膜後および加熱後のカールが小さく、エッチング性にも優れた透明導電性積層体が得られ、その産業界に寄与するところ大である。

Claims (3)

1. 透明なポリエチレンナフタレートフィルムと、その少なくとも１面上に、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）−酸化スズ（ＳｎＯ₂）の焼結体を主成分とする透明導電層を積層した透明導電性積層体において、
   前記透明導電層が、圧力勾配型放電によるイオンプレーティング法によって連続的に形成され、前記酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）−酸化スズ（ＳｎＯ₂）の焼結体が、酸化スズ（ＳｎＯ₂）を３〜１５重量％含有するものであり、前記透明導電層の表面抵抗が３０Ω／□以下であり、かつ透明導電性積層体が、波長５５０ｎｍにおける光線透過率８０％以上であることを特徴とする透明導電性積層体。
2. 前記ポリエチレンナフタレートフィルムが、ポリエチレン２・６ナフタレートの二軸延伸フィルムである請求項１記載の透明導電性積層体。
3. 前記ポリエチレンナフタレートフィルムが、１９０℃、５分間加熱後の縦方向の熱収縮率１％未満、かつヘーズ１．５％未満である請求項１または２記載の透明導電性積層体。