JPH07230716A - 透明導電体及びその製造方法 - Google Patents

透明導電体及びその製造方法

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JPH07230716A
JPH07230716A JP2100994A JP2100994A JPH07230716A JP H07230716 A JPH07230716 A JP H07230716A JP 2100994 A JP2100994 A JP 2100994A JP 2100994 A JP2100994 A JP 2100994A JP H07230716 A JPH07230716 A JP H07230716A
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JP
Japan
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silicon
zinc oxide
layer
silicon oxide
oxide
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JP2100994A
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English (en)
Inventor
Tomoshige Tsutao
友重 蔦尾
Makoto Kitamura
真 北村
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】十分な層間の密着性を有し、しかも表面硬度な
らびに透明性に優れた透明導電体を提供する。 【構成】透光性樹脂基板11上に、シリコン系縮合物層
12、シリコン酸化物層13、酸化亜鉛とシリコン酸化
物との混合層14、一定濃度のシリコンを含有する酸化
亜鉛層からなる導電膜15がこの順序で設けられ、前記
混合層14中における酸化亜鉛濃度がシリコンを含有す
る酸化亜鉛層側に近づくに従って次第に高くなるように
形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、透光性樹脂を基板とす
る導電性に優れた透明導電体及びその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、樹脂基板上に透明導電層を形成す
る場合、その樹脂基板としてポリカーボネート、ポリメ
チルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート等の
樹脂プレートが使用されている。これらの樹脂基板は、
表面硬度が低いため透明導電層を形成するには、表面硬
度を向上させる必要があり、具体的には、例えば、樹脂
基板上に中間層として有機系ハードコート層又は金属酸
化物層を形成したり、有機系ハードコート層と金属酸化
物層の積層構造を形成することにより、表面硬度の向上
を図る方法が開示されている(特開昭63−31095
8号公報、特開昭63−108614号公報等)。
【0003】しかしながら、上記の樹脂基板は元来その
表面硬度が低いため、有機系ハードコート層を中間層と
して設けても、表面硬度の大幅な向上は認められず、さ
らにその上に金属酸化物層を積層しても熱膨張率の違い
により、成膜後や高温放置下で層の剥離やクラックが発
生するという問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みてなされたものであり、その目的は、十分な層間の
密着性を有し、しかも表面硬度ならびに透明性に優れた
透明導電体を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の透明導電体は、
透光性樹脂基板上に、シリコン系縮合物層、シリコン酸
化物層、酸化亜鉛とシリコン酸化物との混合層、一定濃
度のシリコン含有酸化亜鉛層がこの順序で設けられてい
る。
【0006】上記透光性樹脂基板としては、ポリカーボ
ネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレ
フタレート等の樹脂シート又は樹脂プレートが挙げられ
るが、成膜中に加熱が必要であるところから耐熱性の良
好なポリカーボネートの樹脂シート又は樹脂プレートが
好ましい。
【0007】上記シリコン系縮合物層は、上記樹脂基材
上にシランカップリング剤を塗布することにより形成さ
れる。このシリコン系縮合物層によって、後述の透明導
電膜の表面硬度の向上が図られる。
【0008】シランカップリング剤としては、官能性有
機基を持ったカーボンファンクショナルアルコキシシラ
ンを中心に、これとアルキルトリアルコキシシラン又は
テトラアルコキシシランを組み合わせて部分共加水分解
を行わせたものと、アルキルトリアルコキシシランの加
水分解物にコロイダルシリカを組み合わせたものに大別
され、この両者が使用可能である。
【0009】上記シランカップリング剤としては、固形
分濃度20〜25重量%、粘度4〜8cps、比重0.
9〜0.98のものが好ましく、このような性状のシラ
ンカップリング剤を樹脂基板に塗布し熱硬化させること
により、鉛筆硬度2H〜5Hのシリコン系縮合物層が得
られる。
【0010】上記シランカップリング剤の塗布方法とし
ては、従来公知のディッピング法、スプレー法等が用い
られる。
【0011】また、上記シリコン系縮合物層の膜厚は1
〜10μmが好ましく、より好ましくは3〜5μmであ
る。
【0012】上記シリコン酸化物層は、透明導電膜の耐
擦傷性を向上させるためにシリコン系縮合物層上に設け
られる。このシリコン酸化物層の膜厚は1μm以上あれ
ば十分な性能が得られるが、余りに厚くなると成膜時の
膜の残留応力で基板の変形が起こるので、1〜5μmが
好ましい。
【0013】上記シリコン酸化物層上に、シリコン酸化
物と酸化亜鉛との混合層が形成される。この混合層は、
次工程でこの上に形成されるシリコン含有酸化亜鉛層と
上記シリコン酸化物層と密着性を改善するために設けら
れるものであり、シリコン酸化物層側からシリコン含有
酸化亜鉛層へ近づくにつれて酸化亜鉛濃度が徐々に高く
なるように形成される。
【0014】この混合層の厚さは、薄くなると密着性の
改善効果が得られず、厚くなると混合層の応力が大きく
なり過ぎてクラックや剥離を起こすので、2000〜7
000Åが好ましい。
【0015】さらに、上記シリコン酸化物と酸化亜鉛と
の混合層上に、透明な導電膜としてシリコン含有酸化亜
鉛層が形成される。このシリコン含有酸化亜鉛層は酸化
亜鉛を主成分とし、比抵抗を低下させるためにSiが不
純物として添加されている。Siの量は、酸化亜鉛に対
して0.1〜20重量%が好ましく、より好ましくは5
〜15重量%である。
【0016】上記シリコン含有酸化亜鉛層の膜厚は、用
途や要求性能等によって決定されるため特に限定されな
いが、電気抵抗率の制御性、透明性などを考慮すると、
100〜8000Åが好ましい。
【0017】上記シリコン酸化物層、シリコン酸化物と
酸化亜鉛との混合層ならびにシリコン含有酸化亜鉛層を
形成する方法としては、物理蒸着法であれば特に限定は
なく、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法等が挙げられるが、樹脂基板の熱変形温度を考
慮すると、真空蒸着法又はスパッタリング法が好まし
い。
【0018】以下、本発明2について説明する。本発明
2の透明導電体の製造方法は、シランカップリング剤を
塗布し、シリコン系縮合物層を形成した透光性樹脂基板
上に、物理蒸着法によってシリコン酸化物層、シリコン
酸化物と酸化亜鉛との混合層ならびに導電膜をこの順序
で形成する方法である。
【0019】上記透光性樹脂基板としては、本発明で用
いられるものと同一の樹脂シート又は樹脂プレートが使
用される。この樹脂基板上に、本発明と同一のシランカ
ップリング剤を使用して、本発明と同様な方法によりシ
リコン系縮合物層が形成される。
【0020】次に、上記シランカップリング剤が塗布さ
れた樹脂基板上に、スパッタリング法により、透明導電
体を製造する方法を説明する。図1は、多元同時スパッ
タリング法に用いられるスパッタリング装置の概要図で
ある。図1は、多元同時スパッタリング法に用いるスパ
ッタリング装置の概要図である。図中1は真空槽を示
し、真空槽1は油回転ポンプとクライオポンプとを組み
合わせた排気装置(図示せず)により、所定の圧力(具
体的には、2×10-5Torr以下)に保たれる。上記
真空槽1内の下部には2個のターゲットが設けられてお
り、Aがシリコン酸化物(SiO2 )、Bが酸化亜鉛
(ZnO)である。
【0021】ターゲットA及びBは、それぞれ別々のマ
ッチングボックス2、高周波電源3に接続されており、
A、Bはそれぞれ異なった高周波電力でスパッタリング
することができる。また、ターゲットBについては、直
流電源4への切替えが可能であり、直流電源4によるス
パッタリングも行うことができる。また、上記スパッタ
リング装置は、二つのターゲットA及びBへの投入電力
を個別に制御することにより、樹脂基板上へ積層する被
膜(複合膜)の組成を制御することができる。
【0022】上記真空槽1内の上部の、ターゲットA及
びBと対向する位置に、樹脂基板Cを取り付けるための
スパッターテーブル5が配置されている。このスパッタ
ーテーブル5はモーター6によって、一定の回転速度で
回転可能となされている。また、スパッターテーブル5
と、ターゲットA及びBの間にはシャッター7が設けら
れている。
【0023】実際にスパッタリングを行うには、まず、
スパッターテーブル5にシリコン系縮合物剤が塗布され
た樹脂基板Cを取り付け、さらにターゲットAにシリコ
ン酸化物を、ターゲットBに酸化亜鉛をそれぞれ取り付
けた後、モーター6によって10〜1000rpmの回
転速度で回転させる。尚、この時点ではシャッター7は
閉じたままの状態にしておく。
【0024】次に、排気装置(図示せず)によって、真
空槽1内を2×10-5Torr以下)に排気した後、赤
外線ランプ4によって樹脂基板Cをその耐熱温度近辺ま
で加熱する。その後、ガス導入バルブ8を開くことによ
って、アルゴンガス等の不活性ガスを真空槽1内に導入
する。真空槽1内の圧力は不活性ガスの導入量をマスフ
ローコントローラー9により調節することによって制御
する。真空槽1内圧力は小さくなると二つのターゲット
での同時蒸発による組成制御が困難となり、圧力が大き
くなると放電が不安定となって連続的な成膜が困難とな
るので、2×10-3〜8×10-3Torrの範囲が好ま
しい。
【0025】続いて、ターゲットA及びBに、それぞれ
独立した電源により高周波電力を投入して放電を行わ
せ、ターゲットA及びBへの投入電力を各々所定の電力
値に設定した後、シャッター7を開け、各ターゲット
A、Bをスパッタリングすることにより、樹脂基板C上
への成膜を行う。
【0026】成膜開始後、各ターゲットA、Bへの投入
電力を制御することにより、シリコン酸化物と酸化亜鉛
の成膜速度を制御し、それぞれの膜中での含有量を制御
することができる。
【0027】本発明2の製造方法において、図2に示す
ように、まず、ターゲットAのみを蒸発させてで樹脂基
板C上へ所定の膜厚となるように成膜した(第1領域)
後、ターゲットAを蒸発させた状態で、ターゲットBを
所定の投入電力よりも小さい電力を投入して蒸発させ
る。さらに、ターゲットAの投入電力を直線的に徐々に
減少させると共に、ターゲットBの投入電力を直線的に
徐々に増加させながら、シリコン酸化物と酸化亜鉛の混
合層を成膜する(第2領域)。次いで、ターゲットA及
びBへの投入電力をそれぞれ一定に保って所定の抵抗値
となるように導電膜を形成する(第3領域)。
【0028】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (実施例1〜6)ポリカーボネート基板(旭硝子社製、
100×100×2mm)表面をエタノールで洗浄して
表面の油分を除去した後、基板上にアルコキシシランの
加水分解物とコロイダルシリカとの混合物(日本精化社
製「NSC1274」)をディッピング法によって塗布
し、120℃で2時間加熱硬化処理して、膜厚3μmの
シリコン系縮合物層を形成した。
【0029】次いで、シリコン系縮合物層が形成された
ポリカーボネート基板Cを、図1に示したスパッタリン
グ装置内のスパッターテーブル5に取り付け、ターゲッ
トAとしてシリコン酸化物(SiO2 )を、ターゲット
Bとして酸化亜鉛(ZnO)をそれぞれ取り付けた後、
装置内を2×10-5Torr以下になるまで真空排気
し、赤外線ランプ4により基板Cを120℃に加熱し
た。
【0030】続いて、ガス導入バルブ8を開き、装置内
にArガスを3×10-3Torrになるまで導入し、S
iO2 ターゲットAをスパッタリングして基板C上に表
1に示した第1領域(図2に示した)の電力を投入し
て、シリコン酸化物層を形成した。さらに、同じ雰囲気
中でSiO2 ターゲットAとZnOターゲットBに、表
1及び2に示したように、直線的に増減する第2領域
(図2に示した)の電力を投入してシリコン酸化物と酸
化亜鉛の混合層を形成した。最後に、SiO2 ターゲッ
トAとZnOターゲットBに、表1及び2に示した第3
領域(図2に示した)の電力を投入して、シリコン含有
酸化亜鉛の透明導電膜を形成し、透明導電体を得た。
尚、ターゲットA及びBへの投入電力及び膜厚を表1に
示した。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】(比較例1)実施例1と同様にしてシリコ
ン系縮合物層が形成されたポリカーボネート基板Cを、
図1に示したスパッタリング装置内のスパッターテーブ
ル5に取り付け、装置内を2×10-5Torr以下にな
るまで真空排気した後、ガス導入バルブ8を開き、装置
内にArガスを3×10-3Torrになるまで導入し、
この雰囲気中でターゲットA及びBへ表3に示した電力
(図2に示した第3領域)を投入して導電層を形成し、
透明導電体を得た。
【0034】(比較例2)実施例1と同様にして膜厚1
μmのシリコン系縮合物層が形成されたポリカーボネー
ト基板Cを、図1に示したスパッタリング装置内のスパ
ッターテーブル5に取り付け、装置内を2×10-5To
rr以下になるまで真空排気した後、ガス導入バルブ8
を開き、装置内にArガスを3×10-3Torrになる
まで導入し、この雰囲気中でターゲットA及びBへ表2
に示した電力(図2に示した第1領域)を投入してシリ
コン酸化物層を形成した。さらに、ターゲットA及びB
へ表3に示した電力(図2に示した第3領域)を投入し
て導電層を形成し、透明導電体を得た。
【0035】(比較例3)シリコン酸化物層の膜厚を6
μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、透明導
電体を得た。
【0036】
【表3】
【0037】透明導電体の性能評価 上記実施例及び比較例で得られた透明導電体につき下記
の性能評価を行い、その結果を表4に示した。 (1)比抵抗 抵抗率計(三菱油化社製「ロレスタMCP−T50
0」、四端子測定)を用いて測定した。
【0038】(2)Si含有量 X線マイクロアナライザー(日本電子社製「XA−SS
M40」)
【0039】(3)光線透過率 自記分光光度計(島津製作所製「UV−3102P
C」)を用いて、550nmの波長における光線透過率
を測定した。
【0040】(4)表面硬度 JIS K5400に準拠して、鉛筆硬度を測定した。
【0041】(5)密着性 JIS K5400に準拠して碁盤目テープ剥離試験を
行い、剥離面を1〜10段階(評価点数)に区分して評
価した。
【0042】(6)耐熱性 100℃に加熱されたオーブン中で2時間放置した後、
表面状態を目視観察した。
【0043】
【表4】
【0044】
【発明の効果】本発明の透明導電体は、上述の構成であ
り、透光性樹脂基板上にシリコン系縮合物層、シリコン
酸化物層、シリコン酸化物と酸化亜鉛との混合層ならび
にシリコン含有酸化亜鉛導電膜がこの順序で形成されて
いるので、十分な層間の密着性を有し、しかも表面硬度
ならびに透明性に優れる。本発明2の透明導電体の製造
方法は、上述の構成であり、十分な層間の密着性を有
し、しかも表面硬度ならびに透明性に優れた透明導電体
を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いられるスパッタリング装置を示す
概要図である。
【図2】スパッタリングにおいて、成膜プロセス(ター
ゲットに投入する高周波電力)を示すグラフである。
【図3】本発明の透明導電体を示す模式断面図である。
【符号の説明】 1 真空槽 2 マッチングボックス 3 高周波電源 4 赤外線ランプ 5 スパッターテーブル 6 モーター 7 シャッター 8 ガス導入バルブ 9 マスフローコントローラー A,B ターゲット C 基材 11 透光性樹脂基板 12 シリコン系縮合物層 13 シリコン酸化物(SiO2)層 14 シリコン酸化物/酸化亜鉛混合層 15 シリコン含有酸化亜鉛層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性樹脂基板上に、シリコン系縮合物
    層、シリコン酸化物層、酸化亜鉛とシリコン酸化物との
    混合層、一定濃度のシリコンを含有する酸化亜鉛層から
    なる導電膜がこの順序で設けられ、前記混合層中におけ
    る酸化亜鉛濃度がシリコン含有酸化亜鉛層側に近づくに
    従って次第に高くなるように形成されていることを特徴
    とする透明導電体。
  2. 【請求項2】シランカップリング剤を塗布してシリコン
    系縮合物層を形成した透光性樹脂基板上に、物理蒸着法
    にてシリコン酸化物を蒸発させてシリコン酸化物被膜を
    形成した後、シリコン酸化物の濃度を徐々に低下させる
    と共に酸化亜鉛の濃度を徐々に高めながら蒸発させてシ
    リコン酸化物と酸化亜鉛との混合被膜を形成し、さらに
    酸化亜鉛の濃度がシリコン酸化物の濃度より高くなるよ
    うにして、シリコン酸化物と酸化亜鉛を蒸発させシリコ
    ンを含有する酸化亜鉛層を導電膜として形成することを
    特徴とする透明導電体の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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