JP5777611B2 - 透明導電性基材 - Google Patents
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Description
1)金属酸化物導電層面の可視光の光反射量が大きく透明性が悪い。
2)金属酸化物導電層は近紫外線近辺の光を吸収するため光波長<450 nmでの光波長の透過率が減少し、黄色に着色する。
上記1)及び2)により金属酸化物導電層をパターンエッチングして使用する場合、パターンが有る部分と無い部分の差が明確に認識出来るため、この改良も要求されていた。
3)ITO膜が薄膜のため搬送時、加工時及び使用時に擦れによるキズが発生し、導電性劣化、断線、外観劣化等の不良が発生していた。
4)ITO膜上は水の濡れ性が悪く、ITO膜上への印刷、塗工、接着剤等の接着性の改良が課題であり、膜表面の水の濡れ性の向上(水の接触角を減少)が要求されていた。
本発明の透明導電性基材は、基材の片面又は両面に透明導電性薄膜層、透明金属酸化物層をこの順で積層した透明導電性基材であり、該透明金属酸化物層が表裏面に貫通する多数の微細空孔を有することを特徴とする。
本発明において基材としては、ガラスや透明性を有する各種のプラスチックフィルム及びシート(板)を使用でき、プラスチックフィルム及びシートとしては、例えば樹脂成分としてポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリアリレート、ポリフェニレンサルファイド等を含むものが挙げられる。これらの中でも、ポリエステルが特に好ましく、ポリエステルの中でもポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
透明導電性薄膜の材料は、透明性と導電性を有しているものであれば特に限定されないが、例えば、酸化錫を含有する酸化インジウム、アンチモンを含有する酸化錫、酸化亜鉛等が挙げられる。
本発明の透明金属酸化物層は表裏面に貫通する多数の微細空孔を有することを特徴としている。
本発明の透明導電性基材は、透明金属酸化物層上に金属電極が積層されているものであってもよい。
本発明の透明導電性基材の製造方法は、上記透明導電性基材の製造方法であって、透明導電性薄膜層の表面に透明金属酸化物層を斜め蒸着法によって形成することを特徴とする。
片面ハードコート処理したPETフィルムのPET面上に、SnO2を5 wt%含有するITOターゲットを用い、約2%のO2ガスを含むArガス雰囲気中、真空度3×10-3 Torrでスパッタ蒸着により表面抵抗R=100(Ω/□)のITO膜(厚さ約60 nm)を形成した。次いで、上記ITO膜上に図7に示す装置により、真空度<2×10-4 Torrでエレクトロンビーム蒸着法により入射角θ<90°以下(θ = 90〜0°)で厚さ約100 nmのSiO2膜を形成し、目的とする透明導電性フィルムを作成した。
エレクトロンビーム蒸着法の入射角をθ<60°(θ = 60〜0°)にした以外は実施例1と同様な方法で目的とする透明導電性フィルムを形成した。
エレクトロンビーム蒸着法の入射角をθ<45°(θ = 45〜0°)した以外は実施例1と同様な方法で目的とする導電性フィルムを形成した。
ITO膜上にSiO2膜を形成しない以外は実施例1と同様な方法で、片面ハードコート処理したPETフィルムのPET面上に、SnO2を5 wt%含有するITOターゲットを用い、約2%のO2ガスを含むArガス雰囲気中、真空度3×10-3 Torrでスパッタ蒸着により表面抵抗R=100(Ω/□)のITO膜を形成し、透明導電性フィルムを作成した。
エレクトロンビーム蒸着法の入射角をθ = 90±10°(垂直入射)にした以外は実施例1と同様な方法で透明導電性フィルムを形成した。
エレクトロンビーム蒸着法によるSiO2膜の形成に代えて、Siターゲットを用いたスパッタ蒸着法を用いてITO膜上にO2ガスを含むArガス雰囲気中、真空度3×10-3 Torrでスパッタ蒸着によりSiO2層を形成した以外は実施例1と同様な方法で透明導電性フィルムを形成した。この時のSiO2の蒸着入射角θは約90°であった。
防着板(入射角調整板)に隙間を開けて、この隙間を介して、蒸着入射角が40〜50°の範囲になる様に蒸着した以外は実施例1と同様な方法で透明導電性フィルムを形成した。SiO2膜の蒸着速度は実施例3の半分程度遅かった。蒸着方法は、特許文献3(特開平8−27561号公報)に記載の方法に対応する。
1)SiO2膜の空孔の寸法観察:
ITO膜上から蒸着SiO2膜の表面まで任意厚み方向でTEM(電子走査顕微鏡)観察を行い、(a)平均孔径:(TD方向の孔径Aの平均値)、(b)表面空孔率:(TD方向の孔径A×MD方向の孔径B×孔の個数/処理膜表面積)×100(%)を求めた。
4端子測定法を用いて、ITO膜上又はSiO2膜上より表面抵抗を測定し、それぞれの膜の表面抵抗R0とした。
上記透明導電性フィルムを5 cm幅に切断し、幅方向に幅10 mmのAgペースト電極(約10μm厚:藤倉化成(株)ドータイトFA401CA 使用、印刷後キュアー温度は約150℃×30分)又は通常のスパッタ蒸着によるCu電極(10 mm幅、約180 nm厚)を電極間距離がそれぞれ5 cmとなるよう2本形成し、両電極間の抵抗Raを2端子法で測定し、Rs = Ra - R0で求めた。
スガ試験機(株) HGM-2DPを用いて、透明導電性フィルムの全光線透過率を測定した。
関東化学:ITO-07N(シュウ酸系ITO用エッチング液)を用いて、液温20℃及び50℃の場合に、ITO膜がエッチングされる(目視及び膜表面の電気抵抗が>1×106Ωになる)までの時間を測定した。
新東科学社製のヘイドン表面性測定機を用いて、(a)殺傷子:ガーゼ(日本薬局方タイプΙ)、(b)加重:100 g/cm2、(c)擦傷速度:30 cm/分、(d)擦傷回数:100回(往復50回)の条件で薄膜表面を擦ったのちに膜表面抵抗Rbを測定し、初期の膜表面抵抗R0に対する変化率(Rb/R0)を求めて、耐擦傷性を評価した。尚、表面抵抗測定は、上記透明導電性フィルムを1 cm幅に切断し通常のスパッタ蒸着によるCu電極(10 mm幅、約180 nm厚)を電極間距離がそれぞれ1cmとなるよう2本形成し、両電極間の抵抗Raを2端子法で測定することにより行った。
協和界面科学(株)製のCONTACT-ANGLE METERを用いて、膜表面の水の接触角θを測定した。
実施例1
入射角θ<90°の場合、4端子測定法による表面抵抗値は高いが、Agペースト、Cu電極法により電気的接続が出来ることが分かった。これはSiO2層の断面状態観察より、平均孔径と表面空孔率はそれぞれITO面上で10 nm、<1%、50 nm部で100 nm、5%、SiO2膜表面で700 nm、90%となり、SiO2膜下層から表面層側に拡大している多数の孔に起因していた。
入射角θ<60°の場合、実施例1に比べ、SiO2層の孔の平均孔径と表面空孔率は共に大きくなって、Agペースト電極との接触抵抗も100Ω程度に減少しており、好ましい範囲であることが分かった。またITO膜のエッチング性も短時間化出来ることが分かった。
入射角θ<45°の場合、実施例1、2に比べ、SiO2層の孔の平均孔径と表面空孔率は共に大きくなることが分かった。これにより、Agペースト電極とITO膜の接触抵抗はさらに減少し、ITO膜のエッチング性も良く、表面の水の接触角も大幅に改善されることが分かった。
ITO層上にSiO2層の無い透明導電性フィルムであり、Agペースト電極及び蒸着Cu電極との接触抵抗、並びにITO膜のエッチング性は問題ないが、透明性は78%と低く、ITO膜の対擦傷性も悪かった。また、水の濡れ性が70°と高く印刷性が悪いことも分かった。
ITO膜上に通常の方法でSiO2(無孔)膜を形成した透明導電性フィルムであるが、Agペースト及び蒸着Cu電極との接触抵抗が高かったため、電極導通出来ない。またITO膜のエッチング処理が出来なかったため、タッチパネル、透明ヒーター等電子回路分野への適用が出来ない。また水の接触角も14°と十分なものでなかった。
SiO2層の孔径がITO側とSiO2膜表面側をほぼ同一であり、微細空孔が表裏面に直線的に且つ略同径で貫通するように形成した例である(実施例3と入射角θは似ているが、θ=40〜50°に限定した)。透明性、耐擦傷性、及び水の接触角は改良出来るものの、孔径及び空孔率が少ないため、電極とITO膜の接触抵抗が非常に高かった。また、ITO膜のエッチング性も著しく悪かったことから上記電子回路分野への使用が出来ないことが分かった。
実施例1〜3の透明導電性基材を使用することにより、図5に示す構成のタッチパネルを作製することができる。
2 透明導電性薄膜層
3 透明金属酸化物層
3a 透明金属酸化物層の表面
3b 透明金属酸化物層の裏面
4 透明導電性基材
5 微細空孔
6 ガラス
10 透明導電性薄膜層が形成された基材
20 回転ロール
30 防着板
40 蒸発源
Claims (9)
- 基材の片面又は両面に透明導電性薄膜層、透明金属酸化物層をこの順で積層した透明導電性基材であり、該透明金属酸化物層が表裏面に貫通する多数の微細空孔を有し、該空孔の孔径が該透明導電性薄膜層と接する面より反対側の面の方が大きいことを特徴とする透明導電性基材。
- 前記透明金属酸化物層の前記透明導電性薄膜層と接していない面における平均孔径が100〜1000 nmであることを特徴とする、請求項1に記載の透明導電性基材。
- 前記透明金属酸化物層の前記透明導電性薄膜層と接していない面における表面空孔率が5〜90%であることを特徴とする、請求項1に記載の透明導電性基材。
- 更に前記透明導電性薄膜層の上に金属電極を積層した、請求項1に記載の透明導電性基材。
- 請求項1に記載の透明導電性基材を備えたタッチパネル。
- 請求項1に記載の透明導電性基材を備えた太陽電池。
- 請求項1に記載の透明導電性基材を備えたヒーター。
- 請求項1に記載の透明導電性基材を備えた電磁波/静電シールド用基材。
- 請求項1に記載の透明導電性基材の製造方法であって、前記透明導電性薄膜層の表面に前記透明金属酸化物層を斜め蒸着法によって形成することを特徴とする、透明導電性基材の製造方法。
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