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技術 ロール・ツー・ロール型のマグネトロン・スパッタ装置、積層体、光学機能性フィルタ、及び光学表示装置

出願人 凸版印刷株式会社
発明者 谷卓行
出願日 2006年12月4日 (14年2ヶ月経過) 出願番号 2006-326740
公開日 2008年6月19日 (12年8ヶ月経過) 公開番号 2008-138263
状態 未査定
技術分野 光学要素の表面処理 物理蒸着
主要キーワード ヒステリシス内 ユニポーラ方式 DCパルス電圧 平板タイプ バイポーラ方式 DMS法 平板ターゲット 耐熱限界温度
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

印加電力を増加させることなく、非常に膜欠陥の少ない成膜高速に行えるようにする。

解決手段

個別に真空度を設定可能な成膜室(18)で仕切られている1つ以上のマグネトロン電極(2、3)が周囲に配置され、基材を搬送しながら、前記マグネトロン電極で前記基材上に薄膜層を成膜する成膜メインローラーを備えるロール・ツー・ロール型マグネトロンスパッタ装置において、 前記基材の耐熱特性データを保持する手段(20)と、 前記成膜室の壁面温度を測定する手段(16、17)と、 前記耐熱特性データと、前記壁面温度と、前記基材の搬送速度とに基いて、前記基材の耐熱限界温度からの余裕を判断する手段(20)と、 前記基材の温度が前記耐熱限界温度から余裕のある場合に、前記マグネトロン電極と前記成膜メインローラーとの間の距離を短縮させる手段(21、22)とを有するロール・ツー・ロール型のマグネトロン・スパッタ装置。

概要

背景

ロール・ツー・ロール型成膜装置を用いて、プラスチック基板上に積層体成膜する技術が誕生した当初は、蒸着法、イオンプレーティング法による多層成膜が主流であった。しかし、反射防止積層体のような、ピンホール等の膜欠陥による積層体の不良に対する判定レベルが高いものに関しては、この判定レベルをクリアする方法として蒸着法、イオンプレーティング法からスパッタリング法へと成膜方法が置き換わりつつある。また、このスパッタリング法を用いたロール・ツー・ロール型成膜装置を用いる場合、1パスにおいて、複数のスパッタ装置で、多層膜を全層成膜する技術などが用いられるようになっている(例えば特許文献1参照)。こういったロール・ツー・ロールでの連続成膜に用いるスパッタ法は、1対の電極にそれぞれ薄膜層形成材料ターゲットとして配置したマグネトロン・スパッタリング法であって、その電極間交流電圧印加し、その各々の電極が交互にカソードアノード役割を果たす放電方法通称デュアル・マグネトロン・スパッタリング法(以下DMS法とも云う)が主流となりつつある。

DMS法は、1対の電極に交互に等しく電圧印加されるため、成膜中高エネルギー粒子による基板側へのボンバードメントが大きく、通常のDCスパッタリング、RFスパッタリングと比較して、プラズマアシスト効果が大きく、緻密で、膜硬度膜応力が強い膜が成膜される。このため、通常のスパッタ膜蒸着薄膜などと比較して耐擦傷性など種々の機械特性に優れた薄膜の形成が可能である。また、交互にアノード、カソードが入れ替わるため、通常のDC、RFスパッタと比べてチャージアップが起き難く、安定した成膜が長時間にわたって可能である。また、バイポーラ方式のDMS法においては、プラズマ・パラメーターを用いてスパッタヒステリシス内遷移領域制御を可能とし、従来のスパッタ速度と比較して、格段に高速の成膜が可能となっている。しかし、スパッタ成膜速度は、依然として蒸着法などと比較すると遅く、必ずしも生産効率が高いとは言えない。この1つの理由として、DMS法は、基材に対する熱負荷が、通常のマグネトロン・スパッタと比較して高いため、DMSカソードを基材から一定の距離を持たせて設置する必要性があるためである。一般に装置は、ターゲット材料や、成膜される基材を限定せずに設計されているため、ターゲット材料や用いるガスによっては、基材の熱負荷が低いにも関わらず、必要以上にカソードが基材から離れており、成膜速度を遅くする原因となっていた。この場合、高い電力投入により、成膜速度を上げることは出来るが、アーキングが頻発することや、間接冷却式のターゲットでは、ターゲットの冷却が追いつかず、ボンディング漏れが発生することや、ターゲットのバッキングプレートターゲット自体が熱により反ってしまうなどの種々のトラブルが発生してしまうことがあった。
特開平8−188873号公報

概要

印加電力を増加させることなく、非常に膜欠陥の少ない成膜を高速に行えるようにする。個別に真空度を設定可能な成膜室(18)で仕切られている1つ以上のマグネトロン電極(2、3)が周囲に配置され、基材を搬送しながら、前記マグネトロン電極で前記基材上に薄膜層を成膜する成膜メインローラーを備えるロール・ツー・ロール型のマグネトロン・スパッタ装置において、 前記基材の耐熱特性データを保持する手段(20)と、 前記成膜室の壁面温度を測定する手段(16、17)と、 前記耐熱特性データと、前記壁面温度と、前記基材の搬送速度とに基いて、前記基材の耐熱限界温度からの余裕を判断する手段(20)と、 前記基材の温度が前記耐熱限界温度から余裕のある場合に、前記マグネトロン電極と前記成膜メインローラーとの間の距離を短縮させる手段(21、22)とを有するロール・ツー・ロール型のマグネトロン・スパッタ装置。

目的

本発明は斯かる背景技術に鑑みてなされたもので、印加電力を増加させることなく、非常に膜欠陥の少ない成膜を高速に行えるようにすることを課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

個別に真空度を設定可能な成膜室仕切られている1つ以上のマグネトロン電極が周囲に配置され、基材を搬送しながら、前記マグネトロン電極で前記基材上に薄膜層成膜する成膜メインローラーを備えるロール・ツー・ロール型マグネトロンスパッタ装置において、前記基材の耐熱特性データを保持する手段と、前記成膜室の壁面温度を測定する手段と、前記耐熱特性データと、前記壁面温度と、前記基材の搬送速度とに基いて、前記基材の温度の耐熱限界温度からの余裕を判断する手段と、前記基材の温度が前記耐熱限界温度から余裕のある場合に、前記基材の温度が前記耐熱限界温度に達するまで、前記マグネトロン電極と前記成膜メインローラーとの間の距離を短縮させる手段とを有することを特徴とするロール・ツー・ロール型のマグネトロン・スパッタ装置。

請求項2

前記マグネトロン電極がデュアル・マグネトロン・スパッタカソードであることを特徴とする請求項1に記載のロール・ツー・ロール型のマグネトロン・スパッタ装置。

請求項3

プラズマパラメーターを用いた遷移領域制御手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載のロール・ツー・ロール型のマグネトロン・スパッタ装置。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1項に記載のマグネトロン・スパッタ装置を用いて成膜されたことを特徴とする積層体

請求項5

請求項4記載の積層体を用いたことを特徴とした光学機能性フィルタ

請求項6

請求項4記載の積層体を用いたことを特徴とした光学表示装置

技術分野

0001

本発明は、ロール・ツー・ロール型積層体製造装置および、その製造装置を用いて成膜された積層体に関する。また、この積層体を前面に用いた光学機能性フィルタおよび光学表示装置に関する。

背景技術

0002

ロール・ツー・ロール型成膜装置を用いて、プラスチック基板上に積層体を成膜する技術が誕生した当初は、蒸着法、イオンプレーティング法による多層成膜が主流であった。しかし、反射防止積層体のような、ピンホール等の膜欠陥による積層体の不良に対する判定レベルが高いものに関しては、この判定レベルをクリアする方法として蒸着法、イオンプレーティング法からスパッタリング法へと成膜方法が置き換わりつつある。また、このスパッタリング法を用いたロール・ツー・ロール型成膜装置を用いる場合、1パスにおいて、複数のスパッタ装置で、多層膜を全層成膜する技術などが用いられるようになっている(例えば特許文献1参照)。こういったロール・ツー・ロールでの連続成膜に用いるスパッタ法は、1対の電極にそれぞれ薄膜層形成材料ターゲットとして配置したマグネトロン・スパッタリング法であって、その電極間交流電圧印加し、その各々の電極が交互にカソードアノード役割を果たす放電方法通称デュアル・マグネトロン・スパッタリング法(以下DMS法とも云う)が主流となりつつある。

0003

DMS法は、1対の電極に交互に等しく電圧印加されるため、成膜中高エネルギー粒子による基板側へのボンバードメントが大きく、通常のDCスパッタリング、RFスパッタリングと比較して、プラズマアシスト効果が大きく、緻密で、膜硬度膜応力が強い膜が成膜される。このため、通常のスパッタ膜蒸着薄膜などと比較して耐擦傷性など種々の機械特性に優れた薄膜の形成が可能である。また、交互にアノード、カソードが入れ替わるため、通常のDC、RFスパッタと比べてチャージアップが起き難く、安定した成膜が長時間にわたって可能である。また、バイポーラ方式のDMS法においては、プラズマ・パラメーターを用いてスパッタヒステリシス内遷移領域制御を可能とし、従来のスパッタ速度と比較して、格段に高速の成膜が可能となっている。しかし、スパッタ成膜速度は、依然として蒸着法などと比較すると遅く、必ずしも生産効率が高いとは言えない。この1つの理由として、DMS法は、基材に対する熱負荷が、通常のマグネトロン・スパッタと比較して高いため、DMSカソードを基材から一定の距離を持たせて設置する必要性があるためである。一般に装置は、ターゲット材料や、成膜される基材を限定せずに設計されているため、ターゲット材料や用いるガスによっては、基材の熱負荷が低いにも関わらず、必要以上にカソードが基材から離れており、成膜速度を遅くする原因となっていた。この場合、高い電力投入により、成膜速度を上げることは出来るが、アーキングが頻発することや、間接冷却式のターゲットでは、ターゲットの冷却が追いつかず、ボンディング漏れが発生することや、ターゲットのバッキングプレートターゲット自体が熱により反ってしまうなどの種々のトラブルが発生してしまうことがあった。
特開平8−188873号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は斯かる背景技術に鑑みてなされたもので、印加電力を増加させることなく、非常に膜欠陥の少ない成膜を高速に行えるようにすることを課題とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明において上記課題を達成するために、まず請求項1の発明では、個別に真空度を設定可能な成膜室仕切られている1つ以上のマグネトロン電極が周囲に配置され、基材を搬送しながら、前記マグネトロン電極で前記基材上に薄膜層を成膜する成膜メインローラーを備えるロール・ツー・ロール型のマグネトロン・スパッタ装置において、
前記基材の耐熱特性データを保持する手段と、
前記成膜室の壁面温度を測定する手段と、
前記耐熱特性データと、前記壁面温度と、前記基材の搬送速度とに基いて、前記基材の温度の耐熱限界温度からの余裕を判断する手段と、
前記基材の温度が前記耐熱限界温度から余裕のある場合に、前記基材の温度が前記耐熱限界温度に達するまで、前記マグネトロン電極と前記成膜メインローラーとの間の距離を短縮させる手段とを有することを特徴とするロール・ツー・ロール型のマグネトロン・スパッタ装置としたものである。

0006

また請求項2の発明では、前記マグネトロン電極がデュアル・マグネトロン・スパッタ・カソードであることを特徴とする請求項1に記載のロール・ツー・ロール型のマグネトロン・スパッタ装置としたものである。

0007

また請求項3の発明では、プラズマ・パラメーターを用いた遷移領域制御手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載のロール・ツー・ロール型のマグネトロン・スパッタ装置としたものである。

0008

また請求項4の発明では、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマグネトロン・スパッタ装置を用いて成膜されたことを特徴とする積層体としたものである。

0009

また請求項5の発明では、請求項4記載の積層体を用いたことを特徴とした光学機能性フィルタとしたものである。

0010

また請求項6の発明では、請求項4記載の積層体を用いたことを特徴とした光学表示装置としたものである。

発明の効果

0011

請求項1の発明は、従来のように印加電力を増加させることなく、基材上へスパッタ薄膜の成膜を高速に行うことができる。このため、印加電力の増加によるアーキング等の種々のトラブルを発生させず、長時間にわたり、成膜速度を損なうことなく、安定した状態で、基材上への薄膜形成生産性向上が可能となった。これは、単層膜だけでなく、積層膜にも有効である。

0012

また請求項1の発明は、スパッタ法であるため、蒸着法などと比較して輝点ベルが良好であり、非常に膜欠陥の少ない成膜が可能である。

0013

請求項2の発明は、耐擦傷性など種々の機械特性に優れた薄膜の形成が長時間にわたっり安定して行える。

0014

請求項3の発明は、成膜速度をより一層に向上させることができる。

0015

請求項4の発明は、非常に膜欠陥が少なく、さらには機械特性に優れた積層体を提供できる。

0016

請求項5の発明は、非常に膜欠陥が少なく、さらには機械特性に優れた積層体を用いた
光学機能フィルタを提供できる。

0017

請求項6の発明は、非常に膜欠陥が少なく、さらには機械特性に優れた積層体を用いた光学表示装置を提供できる。

発明を実施するための最良の形態

0018

<スパッタ装置>
以下に、本発明のロール・ツー・ロール型マグネトロン・スパッタ装置の一実施形態を説明する。

0019

本発明のロール・ツー・ロール型マグネトロン・スパッタ装置の一実施形態を、図1に平面的に示し、図2立体的に示す。

0020

本発明のロール・ツー・ロール型マグネトロン・スパッタ装置は、基材12を搬送しながら成膜する成膜メインローラー1に対し、1対の平板ターゲット2、3が取り付けられた1対の電極の組(マグネトロン電極)が1組以上並べられており、所謂デュアルカソードタイプであり、ターゲット2、3が取り付けられた電極にはMF交流電源4が取り付けられている。

0021

使用するターゲット/カソードは、平板タイプの他に、回転式ターゲット/カソードであってもよい。

0022

MF交流電源4は、0.1kHzから500kHz程度の周波数帯で電圧印加の極性反転させることが可能であり、ターゲット2、3は交互にアノード/カソードが入れ替わり、交互にスパッタされるようになっている。この際、図1点線で示した磁界の濃い部分を避けるように電子は移動するため、プラズマ流5はブリッジ状経路をとり、そのため成膜メインローラー1に積極的に衝突することとなり、基材12への大きな熱負荷となる。

0023

また、電源は、DCパルス電源でもよく、DCパルス電圧をターゲット2、3に交互に電圧印加させることでスパッタするものでもよく、こういった場合は、バイポーラ方式、パルスパケット方式の2通りの電圧印加方法があり、これらはMF交流電源4を用いた場合と同様に、基材12に対して積極的に熱負荷を与える。

0024

またターゲット2、3の電気的な接続を無くし、それぞれをカソードとし、それぞれ個別にアノードを持つようにすることも可能である。こういった方式をユニポーラ方式といい、同時に2枚のターゲットをスパッタすることが可能である。

0025

1対の平板ターゲット2、3が取り付けられた1対の電極の組(マグネトロン電極)ごとに、成膜気圧(真空度)を設定できるように仕切る成膜室が個別に設けられているが、その成膜室の壁面に防着板6、7、8、9が備え付けられている。基本的に防着板は壁面のスパッタ膜による汚染を防ぐために、壁面に別途設ける板であり、もちろん防着板6、7、8、9を使わなくても、真空成膜装置18内において壁面を用いて個別に真空を設定出来れば差し支えは無い。

0026

本発明の装置は、防着板の温度を測定するために、少なくとも1つ以上の防着板の最低1箇所以上に、それらの箇所の温度を測定する温度手段を有する。図2に示す本発明の装置の一実施形態では、防着板8の1箇所の温度を測定する温度測定手段16と、防着板9の1箇所の温度を測定する温度測定手段17とを有している。これら温度測定手段は、熱電対放射温度計など温度を連続的に測定出来る手段であれば特に限定するものでは無い

0027

また、コンピューター20が在り、これには各種基材の耐熱特性データが記憶されている。各種基材の耐熱特性データは、各種基材の名称識別される。各種基材の耐熱特性データは、温度測定手段16が測定する防着板8の1箇所の温度と、温度測定手段17が測定する防着板9の1箇所の温度と、巻速(基材の搬送速度)とが与えられたときに、各種基材の温度の耐熱限界温度からの余裕を判断する根拠となるデータである。

0028

温度測定手段16、17は、真空成膜装置18の外部のデータロガー19に入力する手段を持っており、データロガー19に入力された防着板の温度測定結果は、コンピューター20に送信される。もちろん、データロガーは真空成膜装置18の内部にあっても良いし、コンピューター20内部にてその機能を果たすものであっても良い。

0029

コンピューター20では、基材12の名称から、基材12の耐熱特性データを読み出し、この耐熱特性データと、防着板温度測定結果と、現在の巻速度とに基いて、基材12の温度の耐熱限界温度からの余裕を判断する。基材12の温度が耐熱限界温度から余裕のある場合は、耐熱限界温度以下の範囲で、ターゲット2、3が成膜メインローラー1に近づくようにカソード台21、22を持ち上げるように指示が出来る。このようにして、基材12の耐熱限界まで、ターゲット−基材間距離を縮めることが出来、成膜速度を上げることが可能である。

0030

カソード台21、22を持ち上げ、ターゲット2、3が成膜メインローラー1に近づくことにより、成膜速度が上がると、巻速を上げることが可能になるので、巻速を上げると、基材12がカソードから受ける積算の熱量が減少するため、更にカソード台21、22を持ち上げ、ターゲット2、3を成膜メインローラー1に近づけることが可能となるため、これについても、使用している基材12の耐熱限界温度以下の範囲で、成膜速度を更に上げることが可能である。また、本発明の装置の一実施形態では、ターゲット−基材間距離の長短移動に関し、カソード台21、22を用いたが、カソードが壁に設置されている所謂サイドマウントタイプでも、ターゲット−基材間距離の長短移動が可能な構造であれば良い。

0031

<積層体>
以下に、本発明の積層体の一実施形態を説明する。

0032

本発明の装置を用いて、プラスチックフィルム上に薄膜を成膜することが可能であるが、本発明の装置は、単層膜の成膜であっても、多層膜の成膜であっても効果的である。例えば、多層膜を用いた積層体としては、例えば反射防止膜増反射膜半反射半透過膜ダイクロイックミラー紫外線カットフィルター赤外線カットフィルターバンドパスフィルターガスバリア膜等が上げられる。

0033

本発明の装置を用いて成膜した積層体の一例として、反射防止積層体を挙げ、図3に、その反射防止積層体の一例の断面図を示す。この反射防止積層体23は、基材24と、基材24上に設けられたハードコート層25と、ハードコート層25上に設けられたプライマー層26と、プライマー層26上に設けられた反射防止機能層27とを有して概略構成されるものである。図3の例では、反射防止機能層27は、高屈折率薄膜層28、低屈折率薄膜層29、高屈折率薄膜層30、低屈折率薄膜層31から構成されている。

0034

(基材)
反射防止積層体に用いる基材としては、透明性を有する有機化合物成形物が挙げられる。ここで透明性とは、可視光領域の波長の光が透過すればよいことを意味する。成形物の形状としては、ロール状である。また、基材は、透明性を有する有機化合物成形物の積層体であってもよい。

0036

基材の厚さは、目的の用途に応じて適宜選択され、通常25〜300μmである。有機化合物成形物には、公知の添加剤、例えば、紫外線吸収剤可塑剤滑剤着色剤酸化防止剤難燃剤等が含有されていてもよい。
(ハードコート層)
反射防止積層体では、基材と反射防止機能層の間にハードコート層を備えてもよい。ハードコート層は、鉛筆等による引っ掻き傷、スチールウールによる擦り傷等の機械外傷から各層を防護する層である。ハードコート層を形成する材料としては、透明性、適度な硬度および機械的強度を有するものであればよく、紫外線硬化性樹脂電子線硬化性樹脂などの電離放射線硬化性樹脂熱硬化性樹脂熱可塑性樹脂などを用いることができる。

0037

電離放射線硬化性樹脂としては、多価アルコールアクリル酸またはメタクリル酸エステルのような多官能性アクリレート樹脂ジイソシアネート、多価アルコール及びアクリル酸またはメタクリル酸ヒドロキシエステル等から合成されるような多官能ウレタンアクリレート樹脂等が挙げられる。またこれらの他にも、アクリレート系の官能基を有するポリエーテル樹脂ポリエステル樹脂エポキシ樹脂アルキッド樹脂スピロアセタール樹脂ポリブタジエン樹脂ポリチオールポリエン樹脂等も使用することができる。

0038

電離放射線のうち、紫外線を用いる場合、光重合開始剤を加える。光重合開始剤は、どのようなものを用いても良いが、用いる樹脂にあったものを用いることが好ましい。光重合開始剤(ラジカル重合開始剤)としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルベンジルメチルケタールなどのベンゾインとそのアルキルエーテル類等が用いられる。光重合開始剤の使用量は、樹脂に対して0.5〜20wt%である。好ましくは1〜5wt%である。

0042

アクリル系樹脂として用いられるモノマーとしては、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングロコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、3−メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールビスβ−(メタ)アクリロイルオキシプロピオネートトリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリ(2−ヒドロキシエチルイソシアネートジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、2,3−ビス(メタ)アクリロイルオキシエチルオキシメチル[2.2.1]ヘプタンポリ1,2−ブタジエンジ(メタ)アクリレート、1,2−ビス(メタ)アクリロイルオキシメチルヘキサンノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラデカンエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、10−デカンジオール(メタ)アクリレート、3,8−ビス(メタ)アクリロイルオキシメチルトリシクロ[5.2.10]デカン水素添加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシジエトキシフェニルプロパン、1,4−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)シクロヘキサンヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、エポキシ変成ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。

0043

また、基材がプラスチック・フィルムのとき、機械強度を補うために、高硬度のバインダマトリックスを用いることが好ましい。特に膜厚が100μm以下であるプラスチック・フィルムを用いる場合、高硬度のバインダマトリックスを用いることが好ましい。具体的には硬化性の樹脂、金属アルコキシド加水分解脱水縮合して得られる無機系または有機無機複合系マトリックスが使用できる。無機系または有機無機複合系マトリックスとしては、珪素アルコキシド系の材料を原料とする酸化珪素系マトリックスを用いる材料を使用できる。

0044

ハードコート層は、これら樹脂材料を基材上に成膜し、熱硬化紫外線硬化、または電離放射線硬化法によって硬化させることによって形成される。ハードコート層の厚さは、物理膜厚で0.5μm以上、好ましくは3〜20μm、より好ましくは3〜6μmである。

0045

ハードコート層に、平均粒子径が0.01〜3μmの透明微粒子を分散させて、アンチグレアと呼ばれる処理を施してもよい。ハードコート層中の微粒子により表面が微細凹凸状になって光の拡散性が向上し、光の反射をより低減できる。

0046

ハードコート層は、表面処理が施されていることが好ましい。表面処理を施すことにより、隣接する層との密着性を向上させることができる。ハードコート層の表面処理としては、例えば、コロナ処理法、蒸着処理法、電子ビーム処理法、高周波放電プラズマ処理法スパッタリング処理法、イオンビーム処理法、大気圧グロー放電プラズマ処理法、アルカリ処理法、酸処理法等が挙げられる。

0047

(プライマー層)
反射防止積層体では。ハードコート層と反射防止機能層との間の密着性を向上させる層ためにプライマー層を設けてもよい。

0048

プライマー層の材料としては、例えば、シリコンニッケルクロム、錫、金、銀、白金亜鉛チタンタングステンジルコニウムパラジウム等の金属、これら金属の2種類以上からなる合金、これらの酸化物弗化物硫化物、窒化物等が挙げられる。酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の化学組成は、密着性が向上するならば、化学量論的な組成と一致しなくてもよい。

0049

プライマー層の厚さは、基材の透明性を損なわない程度であればよく、好ましくは物理膜厚で0.1〜10nmである。

0050

プライマー層は、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト法化学蒸着CVD)法、湿式塗工法等の従来公知の方法で形成できる。

0051

(反射防止機能層)
反射防止機能層としては、波長550nmにおける光の屈折率が1.6未満でかつ波長550nmにおける光の消衰係数が0.5以下の低屈折率透明薄膜層単層からなるものや、屈折率の異なる光学薄膜を複数積層したものがあげられる。

0052

屈折率の異なる光学薄膜を複数積層したものとしては、波長550nmにおける光の屈折率が1.9以上でかつ波長550nmにおける光の消衰係数が0.5以下の高屈折率透明薄膜層、低屈折率透明薄膜層を交互に積層したものや、低屈折率透明薄膜層、高屈折率透明薄膜層、波長550nmにおける光の屈折率が1.6〜1.9程度の中屈折率透明薄膜層を積層したものがあげられる。

0053

高屈折率透明薄膜層、低屈折率透明薄膜層を交互に積層したものとしては、図3に示すように、基材24側から順に、高屈折率透明薄膜層28、低屈折率透明薄膜層29、高屈折率透明薄膜層30、低屈折率透明薄膜層31から構成されるものがあげられる。

0054

また、反射防止機能層は、基本的に反射防止特性を付与するものであれば限定は無く、導電性熱線カットなどの機能が更に付与されるものであっても良い。

0055

高屈折率透明薄膜層の材料としては、インジウム、錫、チタン、シリコン、亜鉛、ジルコニウム、ニオブマグネシウムビスマスセリウム、クロム、タンタルアルミニウムゲルマニウムガリウムアンチモンネオジウムランタントリウムハフニウム等の金属、これらの金属の酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の単体或いは混合物等が挙げられる。酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の化学組成は、透明性を保持した化学組成であれば、化学量論的な組成と一致しなくてもよい。

0056

高屈折率透明薄膜層を複数積層する場合、それぞれの高屈折率透明薄膜層は必ずしも同一の材料から形成しなくてもよく、目的に合わせて適宜選択される。

0057

低屈折率透明薄膜層の材料としては例えば、酸化シリコン窒化チタン弗化マグネシウム弗化バリウム弗化カルシウム、弗化セリウム、弗化ハフニウム、弗化ランタン、弗化ナトリウム弗化アルミニウム弗化鉛弗化ストロンチウム、弗化イッテリビウム等が挙げられる。

0058

低屈折率透明薄膜層を複数積層する場合、それぞれの低屈折率透明薄膜層は、必ずしも
同一の材料から形成しなくてもよく、目的に合わせて適宜選択される。

0059

中屈折率層の材料としては例えば、酸化アルミニウム、フッ化セリウムなどが挙げられる。

0060

以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

0061

(本実施例の装置)
本発明の実施例のロール・ツー・ロール型マグネトロン・スパッタ装置は、図4に示すように、まず、成膜メインローラー34、35を備え、成膜メインローラー34に対し、別々の成膜気圧(真空度)を設定出来る成膜室が4室配置されており、他方、成膜メインローラー35に対し、別々の成膜気圧(真空度)を設定出来る成膜室が3室配置されており、1つの成膜室に、スパッタ・ターゲットが2枚ずつ並べて装備されている所謂DMSカソードとして配置しており、成膜メインローラーとターゲットの距離を自在に変更することが可能である。

0062

スパッタリング・カソードは、成膜メインローラー34側に、SC1、SC2、SC3、SC4が配置されており、成膜メインローラー35側に、SC5、SC6、SC7が配置されている。このため、巻き出しローラー32から巻き取りローラー33の間で、最大7層の積層成膜が1往路において実施することが出来る。

0063

各DMSカソードにとりつける電源としては、高速スイッチャー搭載型のDCパルス電源を用いることも出来るが、ここではMF交流電源を用いた。

0064

また、カソードSC1、SC2、SC3、SC4、SC5、SC6、SC7のそれぞれに、防着板36、37、38、39、40、41、42を設置し、またこれらの防着板にそれぞれ温度測定手段として熱電対43、44、45、46、47、48、49を設置した。温度測定結果を、成膜メインローラー34、35ごとに、それぞれ入力するデータロガー50、51が設置され、またデータロガー50、51から送信された温度測定結果を解析するコンピューター52が設置されており、使用する基材の耐熱特性データと、温度測定結果と、現在の巻速とに基いて、基材の温度の耐熱限界温度からの余裕を判断することができる。

0065

また、スパッタリング・カソードSC1、SC2、SC3、SC4、SC5、SC6、SC7は、コンピューター52からの指令で、カソードの成膜メインローラー34、35に対する位置を近づけることも、遠ざけることも出来る。

0066

(本実施例の反射防止積層体の層構成
本実施例の反射防止積層体は、図3に示すような層構成となっており、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム(富士写真フィルム社製 TD80U波長550nmでの光の屈折率1.51)(以下、TACフィルムと記す)を基材24とし、その上に、紫外線硬化型樹脂(日本合成化学UV−7605B)をウェットコーティングマイクログラビア法)によって成膜して、物理膜厚5μmのハードコート層25を形成した。また、プライマー層26は、物理膜厚で3nmである。また、反射防止機能層27を構成する高屈折率薄膜層28、低屈折率薄膜層29、高屈折率薄膜層30、低屈折率薄膜層31は、それぞれ光学膜厚で30nm、35nm、220nm、120nmである。

0067

本実施例のロール・ツー・ロール型マグネトロン・スパッタ装置を用いることで、巻出しローラー32にTACフィルム原反をセットし、巻き取りローラー33方向にTACフ
ィルムを搬送させることで、本実施例の反射防止積層体23におけるプライマー層26、反射防止機能層27を全て1往路のみで積層することが可能である。

0068

(耐熱特性データ)
基材として用いた厚さ80μmのTACフィルムの耐熱特性データを、表1に示す。

0069

この表1の耐熱特性データをコンピューター52は記憶しており、データロガーより送られてくる温度測定結果と、現在の巻速に対応する表1の耐熱特性データにおける防着板温度とを比較して、基材として用いた厚さ80μmのTACフィルムの温度について耐熱限界温度からの余裕を判断する。その結果、基材として用いた厚さ80μmのTACフィルムの温度が耐熱限界温度から余裕があり、従って、ダメージを受けない温度であれば、カソードを成膜メインローラーに近づけ成膜速度を上げ、巻速を速める。但し、他のカソードにおいて、基材として用いた厚さ80μmのTACフィルムの温度が、ダメージを受けない耐熱限界温度に達していれば、耐熱限界温度から余裕のあるカソードも、成膜メインローラーに近づけることを自動的に中止する。

0070

<実施例1>
ハードコート25層上に、図4に示すロール・ツー・ロール型マグネトロン・スパッタ装置にて、プライマー層26、反射防止機能層27を形成し、図3に示した反射防止積層体23を作成した。その際、先ず、ターゲット−基材間距離を130mmとして、成膜を開始した。その後、各防着板の温度を測定し、自動的にターゲット−基材間の距離を変更し、成膜速度を最適化して成膜を行った。この際の各条件、ガス種、成膜気圧、巻速を、表2に、各スパッタ・カソードに設置した防着板の温度を表3に、各スパッタ・カソードでのターゲット−基材間距離を表4に、各スパッタ・カソードでの印加電圧を表5に示す。ここで、巻速、ターゲット−基材間距離は、成膜速度が最適になったときの値である。

0071

<実施例2>
プラズマ・パラメーターを用いて、スパッタヒステリシス内の遷移領域制御にて高速成膜を行ったこと以外、実施例1と同様にして、ハードコート25層上に、図4に示すロール・ツー・ロールの真空成膜装置にて、プライマー層26、反射防止機能層27を形成し、図3に示した反射防止積層体23を作成した。この際の各条件、ガス種、成膜気圧、巻速を、表2に、各スパッタ・カソードに設置した防着板の温度を表3に、各スパッタ・カソードでのターゲット−基材間距離を表4に、各スパッタ・カソードでの印加電圧を表5に示す。ここで、巻速、ターゲット−基材間距離は、成膜速度が最適になったときの値である。

0072

<比較例1>
ターゲットと基材の距離を全て一定の130mmとしたこと以外、実施例1と同様にして、ハードコート25層上に、図4に示すロール・ツー・ロールの真空成膜装置にて、プライマー層26、反射防止機能層27を形成し、図3に示した反射防止積層体23を作成した。この際の各条件、ガス種、成膜気圧、巻速を、表2に、各スパッタ・カソードに設置した防着板の温度を表3に、各スパッタ・カソードでのターゲット−基材間距離を表4に、各スパッタ・カソードでの印加電圧を表5に示す。

0073

<比較例2>
ターゲットと基材の距離を全て一定の130mmとしたこと以外、実施例2と同様にして、ハードコート25層上に、図4に示すロール・ツー・ロールの真空成膜装置にて、プライマー層26、反射防止機能層27を形成し、図3に示した反射防止積層体23を作成
した。この際の各条件、ガス種、成膜気圧、巻速を、表2に、各スパッタ・カソードに設置した防着板の温度を表3に、各スパッタ・カソードでのターゲット−基材間距離を表4に、各スパッタ・カソードでの印加電圧を表5に示す。

0074

0075

0076

0077

<評価>
実施例1、2、および比較例1、2で得られた反射防止積層体23について、表2を見ると、比較例1より実施例1の巻速が速く、比較例2より実施例2の巻速が速いことが分かる。また、実施例2では、実施例1より更にターゲット−基材間距離を縮めることができ、比較例1と比較例2の間では、巻速は2倍だが、実施例1と実施例2の間では、2倍以上の差がある。これより、防着板の温度、巻速、使用基材の耐熱特性データから、ターゲット−基材間距離を変化させることにより、電力を必要以上に印加することなく、積層体の成膜速度を上げることが可能となった。

図面の簡単な説明

0078

本発明の装置の一実施形態を平面的に示す図。
本発明の装置の一実施形態を立体的に示す図。
本発明の反射防止積層体の一例を示す断面図。
本発明の装置の一実施例を示す図。

符号の説明

0079

1…成膜メインローラー
2…ターゲット
3…ターゲット
4…MF交流電源
5…プラズマ流
6…防着板
7…防着板
8…防着板
9…防着板
12…基材
16…温度測定手段
17…温度測定手段
18…真空成膜装置
19…データロガー
20…コンピュータ
21…カソード台
22…カソード台
23…反射防止積層体
24…基材
25…ハードコート層
26…プライマー層
27…反射防止機能層
28…高屈折率薄膜層
29…低屈折率薄膜層
30…高屈折率薄膜層
31…低屈折率薄膜層
32…巻き出しローラー
33…巻き取りローラー
34…成膜メインローラー
35…成膜メインローラー
36…防着板
37…防着板
38…防着板
39…防着板
40…防着板
41…防着板
42…防着板
43…熱電対
44…熱電対
45…熱電対
46…熱電対
47…熱電対
48…熱電対
49…熱電対
50…データロガー
51…データロガー
52…コンピューター
SC1…スパッタ・カソード
SC2…スパッタ・カソード
SC3…スパッタ・カソード
SC4…スパッタ・カソード
SC5…スパッタ・カソード
SC6…スパッタ・カソード
SC7…スパッタ・カソード

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