JP2002521247A - フラットパネルディスプレイ基板用ハードコート - Google Patents
フラットパネルディスプレイ基板用ハードコートInfo
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、コーティングが無定形であり、かつＣ、Ｈ、Ｓｉ及びＯからなるために、フラットパネルディスプレイのプラスチック基板に必要な性能を提供する独特のハードコーティングに関する。本発明のコーティングは、硬く、光学的に透明で、耐擦傷性・耐摩耗性で疎水性である。それは、低密度の、低温プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）工程により堆積され、優れたバリア防護及び湿気、酸素、ヘリウム及び他の蒸気に対する低減した透過性を示す。
Description
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、概ねフラットパネルディスプレイ用のプラスチック基板上の透明な
ハードコーティングに関する。特に、本発明は、炭素、水素、ケイ素及び酸素か
らなるコーティングに関する。
ハードコーティングに関する。特に、本発明は、炭素、水素、ケイ素及び酸素か
らなるコーティングに関する。
【０００２】 （発明の背景） フラットパネルディスプレイ (ＦＰＤ)は、広範な消費者用、工業用及び軍用
の用途を有し、２０００年迄に２００億ドルを超えることが計画されている。多
くのタイプのＦＰＤ技術のなかで、液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)技術は、群をリー
ドし、最も成熟している。ＬＣＤ市場における利益マージンは、変化する市場の
ために益々低下しつつある。全ディスプレイコストの約４０から５０％であると
見積もられている、ＦＰＤの製造における材料コストを低減させようとする圧力
が増加している。新しい材料を発見し、重量を低減させ、ディスプレイ厚さを低
減させ、視野角を改善し、背面照明を低下させようという動きがある。
の用途を有し、２０００年迄に２００億ドルを超えることが計画されている。多
くのタイプのＦＰＤ技術のなかで、液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)技術は、群をリー
ドし、最も成熟している。ＬＣＤ市場における利益マージンは、変化する市場の
ために益々低下しつつある。全ディスプレイコストの約４０から５０％であると
見積もられている、ＦＰＤの製造における材料コストを低減させようとする圧力
が増加している。新しい材料を発見し、重量を低減させ、ディスプレイ厚さを低
減させ、視野角を改善し、背面照明を低下させようという動きがある。
【０００３】 次世代の、軽量のＦＰＤ製造のキーとなる挑戦の一つは、ガラスディスプレイ
をプラスチックディスプレイで置き換えることである。プラスチックディスプレ
イは、軽量で、粉々に割れることがなく、ガラスと同等の透過性を提供すること
ができる。しかしながら、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート (Ｐ
ＥＴ)等のプラスチックは、耐擦傷・耐摩耗性でない。フラットパネルディスプ
レイとして有効に機能するのにマッチする良好な透過性と屈折率を持つプラスチ
ックにハードコーティングを施すことが重要である。プラスチックのもう一つの
欠点は、プラスチックが液体及び蒸気に透過性であることであり、これは望まし
くないことである。水蒸気、酸素、液晶及び他のガスの透過は、適当なバリア防
護を付与しないと、フラットパネルディスプレイの背後の電子部品を駄目にする
。従って、ハードコーティングもまたＦＰＤ製造に使用される液体、蒸気及び溶
剤に不透過性である必要がある。
をプラスチックディスプレイで置き換えることである。プラスチックディスプレ
イは、軽量で、粉々に割れることがなく、ガラスと同等の透過性を提供すること
ができる。しかしながら、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート (Ｐ
ＥＴ)等のプラスチックは、耐擦傷・耐摩耗性でない。フラットパネルディスプ
レイとして有効に機能するのにマッチする良好な透過性と屈折率を持つプラスチ
ックにハードコーティングを施すことが重要である。プラスチックのもう一つの
欠点は、プラスチックが液体及び蒸気に透過性であることであり、これは望まし
くないことである。水蒸気、酸素、液晶及び他のガスの透過は、適当なバリア防
護を付与しないと、フラットパネルディスプレイの背後の電子部品を駄目にする
。従って、ハードコーティングもまたＦＰＤ製造に使用される液体、蒸気及び溶
剤に不透過性である必要がある。
【０００４】 プラスチック基板のＦＰＤの市場はかなり大きく、ＬＣＤ市場は有力である。 プラスチック基板ディスプレイは、現在はソーダ石灰ガラスディスプレイを使
用しているＬＣＤ用途に使用することができた。これは、ディスプレイ市場の相
当な大きさの部分であり、２０００年迄には５億平方インチもの大きさになり得
る。ハードコーティングされたプラスチックディスプレイを使用できるＬＣＤの
用途は、クロック、ウオッチ、計算機、ゲーム、個人用デジタル機器 (ＰＤＡ)
、電話、テレビ、カムコーダー（camcorder）、カメラ等の消費者用途を含み、
工業用途は、ＰＣ、医療機械、ファクシミリ、サーモスタットメーター、工業用
ディスプレイ、試験装置などを含む。
用しているＬＣＤ用途に使用することができた。これは、ディスプレイ市場の相
当な大きさの部分であり、２０００年迄には５億平方インチもの大きさになり得
る。ハードコーティングされたプラスチックディスプレイを使用できるＬＣＤの
用途は、クロック、ウオッチ、計算機、ゲーム、個人用デジタル機器 (ＰＤＡ)
、電話、テレビ、カムコーダー（camcorder）、カメラ等の消費者用途を含み、
工業用途は、ＰＣ、医療機械、ファクシミリ、サーモスタットメーター、工業用
ディスプレイ、試験装置などを含む。
【０００５】 当業界で使用できるハードコートは多数存在する。ハードコートと考えられる
有力なコーティングは、ＤＬＣコーティング及びポリシロキサン浸漬コーティン
グである。従来のＤＬＣコーティングは、炭素及び水素からなり、ケイ素及び酸
素を含まない。ポリシロキサンコーティングは、スピンコーティング及びスプレ
ーまたは浸漬に引き続いて硬化段階またはＵＶ硬化を行うことにより堆積される
。
有力なコーティングは、ＤＬＣコーティング及びポリシロキサン浸漬コーティン
グである。従来のＤＬＣコーティングは、炭素及び水素からなり、ケイ素及び酸
素を含まない。ポリシロキサンコーティングは、スピンコーティング及びスプレ
ーまたは浸漬に引き続いて硬化段階またはＵＶ硬化を行うことにより堆積される
。
【０００６】 浸漬コーティングは、湿式化学プロセスであり、コーティングプロセスを行う
には相当な操作と数時間を要する。また、使用される化学薬品は、一部毒性で可
燃性であり、環境を考慮すると、取り扱いが益々困難になりつつある。本発明は
、高堆積速度でコーティングを堆積する能力を有し、コスト効果があり、最少の
取り扱いを必要とし、環境にやさしい。
には相当な操作と数時間を要する。また、使用される化学薬品は、一部毒性で可
燃性であり、環境を考慮すると、取り扱いが益々困難になりつつある。本発明は
、高堆積速度でコーティングを堆積する能力を有し、コスト効果があり、最少の
取り扱いを必要とし、環境にやさしい。
【０００７】 本発明は、ポリカーボネート及びポリエチレンテレフタレート等の熱に敏感な
プラスチック上に堆積することが可能な低温プロセスである。基板温度は、通常
の操作時には７０℃を超えない。しかしながら、基板温度の能動的な冷却が可能
であり、基板温度を室温に維持することができる。本発明は低温プロセスを含む
ために、基板とハードコーティングの間の熱的なミスマッチの問題は存在しない
。ＤＬＣプロセスは通常、高温 (２００℃もの高温)を必要とし、それゆえ、低
温材料をコーティングすることへのＤＬＣ技術の適用は重大な問題である。一部
の浸漬コーティングのポリシロキサンプロセスは剛性基板 (最小厚さ〜１ｍｍ)
を必要とするが、本発明は、０.０７５ｍｍもの薄い基板材料上への堆積が可能
である。
プラスチック上に堆積することが可能な低温プロセスである。基板温度は、通常
の操作時には７０℃を超えない。しかしながら、基板温度の能動的な冷却が可能
であり、基板温度を室温に維持することができる。本発明は低温プロセスを含む
ために、基板とハードコーティングの間の熱的なミスマッチの問題は存在しない
。ＤＬＣプロセスは通常、高温 (２００℃もの高温)を必要とし、それゆえ、低
温材料をコーティングすることへのＤＬＣ技術の適用は重大な問題である。一部
の浸漬コーティングのポリシロキサンプロセスは剛性基板 (最小厚さ〜１ｍｍ)
を必要とするが、本発明は、０.０７５ｍｍもの薄い基板材料上への堆積が可能
である。
【０００８】 ＤＬＣコーティングは、高圧縮応力(時には本発明の５倍)を示し、基板への付
着が劣る結果になる。ＤＬＣの付着が劣ることにより、本発明では必要でない付
着を改善する中間層の使用が必要となる。
着が劣る結果になる。ＤＬＣの付着が劣ることにより、本発明では必要でない付
着を改善する中間層の使用が必要となる。
【０００９】 本発明は、ポリシロキサン浸漬コーティングに比較して極めて硬いコーティン
グを生じる。ポリシロキサンハードコーティングはガラス程耐摩耗性でない。Ｄ
ＬＣコーティングは、本発明よりも硬いが、硬さの増加のために、高内部応力を
示し、それゆえ付着を促進する中間層を必要とする。
グを生じる。ポリシロキサンハードコーティングはガラス程耐摩耗性でない。Ｄ
ＬＣコーティングは、本発明よりも硬いが、硬さの増加のために、高内部応力を
示し、それゆえ付着を促進する中間層を必要とする。
【００１０】 ペトルミッチ等（Petrmichl et al：米国特許第５,６１８,６１９号）は、イ
オン援用プロセスを用いて堆積させた、２から約５ＧＰａのナノ押込み硬度を持
つ耐摩耗性コーティングを述べている。ペトルミッチらのコーティングは、本発
明よりも柔らかく、これらのバリアコーティングとしての有効性は未知である。
また、ペトルミッチらの発明は、シロキサンのみを、または酸素と共にシラザン
を使用することを教示している。これは、得ることができる最高のコーティング
硬度を制限する。酸素及びシロキサンまたはシラザン前駆体に加えて水素の使用
は、本発明において新規であり、更に高い硬度を得ることを可能にする。ペトル
ミッチらは、材料中のＣ、Ｈ、Ｓｉ及びＯの間の結合の性質を示していない。こ
れらのコーティングの間の結合が材料の性質に影響することは、材料科学及び工
学に通じている者には公知である。
オン援用プロセスを用いて堆積させた、２から約５ＧＰａのナノ押込み硬度を持
つ耐摩耗性コーティングを述べている。ペトルミッチらのコーティングは、本発
明よりも柔らかく、これらのバリアコーティングとしての有効性は未知である。
また、ペトルミッチらの発明は、シロキサンのみを、または酸素と共にシラザン
を使用することを教示している。これは、得ることができる最高のコーティング
硬度を制限する。酸素及びシロキサンまたはシラザン前駆体に加えて水素の使用
は、本発明において新規であり、更に高い硬度を得ることを可能にする。ペトル
ミッチらは、材料中のＣ、Ｈ、Ｓｉ及びＯの間の結合の性質を示していない。こ
れらのコーティングの間の結合が材料の性質に影響することは、材料科学及び工
学に通じている者には公知である。
【００１１】 リン等（Lin et al）は、シロキサン及び酸素を前駆体材料として使用する高
密度マイクロウエーブ電子サイクロトロン共鳴放電によりＳｉＯ2様の膜を堆積
することについて報告した。得られるコーティング材料は、本発明とは異り、主
に二酸化ケイ素 からなる。フーリエ変換赤外分光法(ＦＴＩＲ)は、ＳｉＯ2様バ
ンド (高波数へのシフト及びＳｉ−Ｏ伸縮の更なる鋭化) 及び少量のＳｉ−ＣＨ 3 結合の存在を示す。リンらにより使用された高密度プラズマのアプローチが恐
らく異るタイプの結合及び異る材料密度 (微細孔の存在)及び膜中で観察される
更に高濃度の酸素の原因であろう。リンらはバリア特性を報告していないが、微
孔質コーティングは劣ったバリア特性を有すると予測される。この材料の硬度の
範囲は未知である。
密度マイクロウエーブ電子サイクロトロン共鳴放電によりＳｉＯ2様の膜を堆積
することについて報告した。得られるコーティング材料は、本発明とは異り、主
に二酸化ケイ素 からなる。フーリエ変換赤外分光法(ＦＴＩＲ)は、ＳｉＯ2様バ
ンド (高波数へのシフト及びＳｉ−Ｏ伸縮の更なる鋭化) 及び少量のＳｉ−ＣＨ 3 結合の存在を示す。リンらにより使用された高密度プラズマのアプローチが恐
らく異るタイプの結合及び異る材料密度 (微細孔の存在)及び膜中で観察される
更に高濃度の酸素の原因であろう。リンらはバリア特性を報告していないが、微
孔質コーティングは劣ったバリア特性を有すると予測される。この材料の硬度の
範囲は未知である。
【００１２】 ドルフマン等（Dolfman et al：米国特許第５,４６６,４３１号及び第５,３５
２,４９３号）は、Ｃ、Ｈ、Ｓｉ 及びＯからなるダイアモンド様のコーティング
を記述している。ドルフマンらのコーティングのＵＶ可視領域における光学的透
過性は限界があり、コーティング厚さに極めて依存している。かくして、ドルフ
マンらのコーティングは、本発明のコーティングと同程度の透過性を持たない。
２,４９３号）は、Ｃ、Ｈ、Ｓｉ 及びＯからなるダイアモンド様のコーティング
を記述している。ドルフマンらのコーティングのＵＶ可視領域における光学的透
過性は限界があり、コーティング厚さに極めて依存している。かくして、ドルフ
マンらのコーティングは、本発明のコーティングと同程度の透過性を持たない。
【００１３】 かくして、当業界には、プラスチック基板用のコーティング、特に、プラスチ
ック基板上に低温プロセスにより高堆積速度で堆積され得、コスト効果があり、
環境にやさしく、そして硬く、光学的に透明で、不透過性で、耐擦傷・耐摩耗性
で、かつ良好な付着性を有する被覆産物を生成する、フラットパネルディスプレ
イ用のコーティングに対するニーズが存在する。
ック基板上に低温プロセスにより高堆積速度で堆積され得、コスト効果があり、
環境にやさしく、そして硬く、光学的に透明で、不透過性で、耐擦傷・耐摩耗性
で、かつ良好な付着性を有する被覆産物を生成する、フラットパネルディスプレ
イ用のコーティングに対するニーズが存在する。
【００１４】 （発明の要約） 本発明は、フラットパネルプラスチック基板に必要な性能を提供し得る独特の
ハードコーティングに関する。コーティングは、無定形であり、Ｃ、Ｈ、Ｓｉ及
びＯからなる。本発明のコーティングは、硬く、光学的に透明で、耐擦傷・耐摩
耗性であり、低密度の、低温プラズマ強化化学蒸着(ＰＥＣＶＤ)プロセスにより
堆積される。本発明のコーティングは、低温(７０℃以下)で堆積され、ポリカー
ボネート、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、ポリエチレン、フルオロポリ
マー及びオレフィン等の透明プラスチック上に成功裡に堆積された。
ハードコーティングに関する。コーティングは、無定形であり、Ｃ、Ｈ、Ｓｉ及
びＯからなる。本発明のコーティングは、硬く、光学的に透明で、耐擦傷・耐摩
耗性であり、低密度の、低温プラズマ強化化学蒸着(ＰＥＣＶＤ)プロセスにより
堆積される。本発明のコーティングは、低温(７０℃以下)で堆積され、ポリカー
ボネート、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、ポリエチレン、フルオロポリ
マー及びオレフィン等の透明プラスチック上に成功裡に堆積された。
【００１５】 上記の利点に加えて、本発明のコーティングは、優れたバリア防護を示す。こ
のコーティングは細孔がなく、湿気、酸素、ヘリウム及び他の蒸気に対して低減
した透過性を示す。このコーティングは疎水性 (水を撥き、濡れを防ぐ）であり
、結果として改善されたバリア防護をもたらす。
のコーティングは細孔がなく、湿気、酸素、ヘリウム及び他の蒸気に対して低減
した透過性を示す。このコーティングは疎水性 (水を撥き、濡れを防ぐ）であり
、結果として改善されたバリア防護をもたらす。
【００１６】 目的に合わせて調整できる性質を有するプラスチック基板用のコーティングを
提供することが本発明の目的である。
提供することが本発明の目的である。
【００１７】 ７０℃以下で堆積することができ、それにより種々の柔軟基板材料を適合する
ように被覆することを可能にするプラスチック基板用のコーティングを提供する
ことが本発明のもう一つの目的である。
ように被覆することを可能にするプラスチック基板用のコーティングを提供する
ことが本発明のもう一つの目的である。
【００１８】 優れた付着性、高い硬度、可視及び赤外波長における優れた透過性、低い膜応
力、極めて高い抵抗、高い可撓性、耐ＵＶ性、良好な耐薬品性、高い環境安定性
、低表面エネルギー及び高い水接触角を有するプラスチック基板用のコーティン
グを提供することが本発明の更なる目的である。
力、極めて高い抵抗、高い可撓性、耐ＵＶ性、良好な耐薬品性、高い環境安定性
、低表面エネルギー及び高い水接触角を有するプラスチック基板用のコーティン
グを提供することが本発明の更なる目的である。
【００１９】 湿気及び腐食性ガスに対して不透過性であり、それにより内部回路に対して防
護バリアーを提供するプラスチック基板用のコーティングを提供することが本発
明の更にもう一つの目的である。
護バリアーを提供するプラスチック基板用のコーティングを提供することが本発
明の更にもう一つの目的である。
【００２０】 （発明の詳細な説明） 本発明は、フラットパネルディスプレイ用の透明なプラスチック基板上に透明
で、硬く、耐摩耗性の炭素、水素含有のコーティングを使用することに関する。
しかしながら、本発明のコーティングの一つの特に好ましい実施態様は、無定形
構造中に炭素、水素、ケイ素及び酸素を含んでなる。ここで使用される「無定形
」という用語は、固体状態における原子の無秩序な構造または配置を指し、結果
として長距離秩序性がなく、結晶性または顆粒性をもたらさない。
で、硬く、耐摩耗性の炭素、水素含有のコーティングを使用することに関する。
しかしながら、本発明のコーティングの一つの特に好ましい実施態様は、無定形
構造中に炭素、水素、ケイ素及び酸素を含んでなる。ここで使用される「無定形
」という用語は、固体状態における原子の無秩序な構造または配置を指し、結果
として長距離秩序性がなく、結晶性または顆粒性をもたらさない。
【００２１】 それゆえ、柔軟基板を被覆するのに使用される好ましい材料は、ここに記述さ
れるように、ガラス様のＳｉ−Ｏ網状構造またはＳｉ−Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｓｉ−Ｈ及
びＳｉ−Ｃを含む多成分構造を主に含んでなる。後者においては、Ｓｉ−Ｏ 及
び Ｃ−Ｈが主であり、他の成分は少量である。
れるように、ガラス様のＳｉ−Ｏ網状構造またはＳｉ−Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｓｉ−Ｈ及
びＳｉ−Ｃを含む多成分構造を主に含んでなる。後者においては、Ｓｉ−Ｏ 及
び Ｃ−Ｈが主であり、他の成分は少量である。
【００２２】 本発明の好ましいダイアモンド様のコーティングにおける炭素含量は、コーテ
ィングの約２５原子パーセントより大、好ましくはコーティングの約２５原子パ
ーセントからコーティングの約６５原子パーセントである。このようなコーティ
ングは理論的にはなんらの水素なしでも製造できるが、水素含量は、好ましくは
コーティングの少なくとも約１原子パーセントで、コーティングの約４０原子パ
ーセント迄である。ケイ素含量は、コーティングの約１０原子パーセントからコ
ーティングの約３０原子パーセントの範囲であり、酸素含量は、コーティングの
約８原子パーセントからコーティングの約４０原子パーセントの範囲である。コ
ーティングの密度は、約 １.７ｇｍ／ｃｃから約２.０ｇｍ／ｃｃ迄変わる。
ィングの約２５原子パーセントより大、好ましくはコーティングの約２５原子パ
ーセントからコーティングの約６５原子パーセントである。このようなコーティ
ングは理論的にはなんらの水素なしでも製造できるが、水素含量は、好ましくは
コーティングの少なくとも約１原子パーセントで、コーティングの約４０原子パ
ーセント迄である。ケイ素含量は、コーティングの約１０原子パーセントからコ
ーティングの約３０原子パーセントの範囲であり、酸素含量は、コーティングの
約８原子パーセントからコーティングの約４０原子パーセントの範囲である。コ
ーティングの密度は、約 １.７ｇｍ／ｃｃから約２.０ｇｍ／ｃｃ迄変わる。
【００２３】 本発明の好ましいコーティングは、薄膜堆積の分野の熟練者ならば一般的なプ
ロセスとして容易に理解する、ＲＦ放電プラズマプロセスにより合成される硬い
、炭素、ケイ素含有のコーティングである。炭素及びケイ素含有のラジカルは、
プラズマ放電により生成され、真空チャンバ中で高電圧電場を印加された基板上
に堆積され得る。
ロセスとして容易に理解する、ＲＦ放電プラズマプロセスにより合成される硬い
、炭素、ケイ素含有のコーティングである。炭素及びケイ素含有のラジカルは、
プラズマ放電により生成され、真空チャンバ中で高電圧電場を印加された基板上
に堆積され得る。
【００２４】 図１は好ましいハードコーティングの堆積に使用されるコーティングチャンバ
の一つの好ましい実施態様を示す。基板試料を被覆するのに真空堆積チャンバ１
００が設けられる。前駆体入口系１１０は、金属管とガス分配環を含んでなり、
そこから液体前駆体、好ましくは低蒸気圧のシロキサンが注入される。前駆体入
口系１１０は、チャンバ１００の側壁からチャンバに合体される。代替の方法は
、ガスシャワーヘッド経由でチャンバ１１５の頂部から前駆体をチャンバ１００
に導入することである。試料は、チャンバ１１５の頂部からあるいは負荷ロック
(load lock: 示さず)を通してチャンバに装入される。チャンバは、頂部及び底
部の平行板１１７を備えた円筒の囲いを含んでなる。電極をバイアスするために
電源が使用される (ＲＦ−１３.５６ＭＨｚ)。実施においては、慣用の真空ポン
プダウン(vacuum pumpdown)手順を用いて、系を「ポンプダウン」する。仕切弁
及びフォアラインバルブ(foreline valve: 示さず)を閉じ、チャンバが大気圧に
達する迄、乾燥窒素またはアルゴンで系をもどし充填(backfilled)する。次に、
チャンバの頂部を開き、塗布すべき基板１５０をクリップ、ネジ、クランプ、テ
ープなどを含むなんらかの固定具または締め具を用いて電極上に置く。
の一つの好ましい実施態様を示す。基板試料を被覆するのに真空堆積チャンバ１
００が設けられる。前駆体入口系１１０は、金属管とガス分配環を含んでなり、
そこから液体前駆体、好ましくは低蒸気圧のシロキサンが注入される。前駆体入
口系１１０は、チャンバ１００の側壁からチャンバに合体される。代替の方法は
、ガスシャワーヘッド経由でチャンバ１１５の頂部から前駆体をチャンバ１００
に導入することである。試料は、チャンバ１１５の頂部からあるいは負荷ロック
(load lock: 示さず)を通してチャンバに装入される。チャンバは、頂部及び底
部の平行板１１７を備えた円筒の囲いを含んでなる。電極をバイアスするために
電源が使用される (ＲＦ−１３.５６ＭＨｚ)。実施においては、慣用の真空ポン
プダウン(vacuum pumpdown)手順を用いて、系を「ポンプダウン」する。仕切弁
及びフォアラインバルブ(foreline valve: 示さず)を閉じ、チャンバが大気圧に
達する迄、乾燥窒素またはアルゴンで系をもどし充填(backfilled)する。次に、
チャンバの頂部を開き、塗布すべき基板１５０をクリップ、ネジ、クランプ、テ
ープなどを含むなんらかの固定具または締め具を用いて電極上に置く。
【００２５】 液体−蒸気供給系により、前駆体を堆積チャンバに導入する。液体−蒸気供給
系は、真空技術分野では公知の慣用の常に利用可能な要素(off the shelf compo
nent)である。前駆体は貯蔵容器に貯蔵され、必要ならば、フラッシュエバポレ
ーターに供給される。前駆体はフラッシュ蒸発されて、蒸気となる。毛細管から
前駆体の液体の流速を精密に制御するために、流量コントローラー(mass flow c
ontroller)を使用する。必要とされない間は、前駆体の蒸発を助けるために、ア
ルゴン等の混合用ガスを使用することができる。
系は、真空技術分野では公知の慣用の常に利用可能な要素(off the shelf compo
nent)である。前駆体は貯蔵容器に貯蔵され、必要ならば、フラッシュエバポレ
ーターに供給される。前駆体はフラッシュ蒸発されて、蒸気となる。毛細管から
前駆体の液体の流速を精密に制御するために、流量コントローラー(mass flow c
ontroller)を使用する。必要とされない間は、前駆体の蒸発を助けるために、ア
ルゴン等の混合用ガスを使用することができる。
【００２６】 チャンバをメカニカルポンプにより粗引きし、続いてルーツブロワーポンプ(r
oots blower pump)によりポンピングすることにより、高真空が得られる。ター
ボ分子ポンプ、極低温ポンプ、あるいは真空技術分野で公知の他の高真空ポンプ
等の、トラップ付きあるいは無しの他のポンピング系も使用することができる。
本発明の方法により必要とされるコーティングは、小容量に対してはバッチタイ
プ工程で実施することができる。このような場合、 基板を堆積チャンバ内の基
板ホルダーの上に載せ、チャンバを排気し、堆積を行い、そしてチャンバを通気
し、引き続いて被覆されたパーツ(基板)を取り出す。
oots blower pump)によりポンピングすることにより、高真空が得られる。ター
ボ分子ポンプ、極低温ポンプ、あるいは真空技術分野で公知の他の高真空ポンプ
等の、トラップ付きあるいは無しの他のポンピング系も使用することができる。
本発明の方法により必要とされるコーティングは、小容量に対してはバッチタイ
プ工程で実施することができる。このような場合、 基板を堆積チャンバ内の基
板ホルダーの上に載せ、チャンバを排気し、堆積を行い、そしてチャンバを通気
し、引き続いて被覆されたパーツ(基板)を取り出す。
【００２７】 大容量に対しては、本発明の方法は、ロール−ロールシステム(roll-to-roll system)で実施することができる。このようなロール−ロールシステムは、ク リーニングモジュール、ロールの巻き取り及び巻き出しの移送機構及びシステ ム内へのパーツの機械化／ロボット化装填から構成することができる。基板ホ ルダー上にある間、及び加工時の他の段階で、被覆すべき基板を回転、傾斜、 あるいはそれ以外に方位を向け、あるいは操作することは理解される。
【００２８】 基板表面への粒子または破片の蓄積及び汚染を最少にするために、基板を垂直
な方位に向けるのが好ましい。基板表面に堆積される粒子または破片を最少にす
るために、低乱流の真空ポンプにより堆積チャンバを排気する。
な方位に向けるのが好ましい。基板表面に堆積される粒子または破片を最少にす
るために、低乱流の真空ポンプにより堆積チャンバを排気する。
【００２９】 基板を装填した後、チャンバを１０から２０ミリトル以下の基礎圧力迄排気す
る。堆積時、チャンバ圧は、５０から５００ミリトルの範囲である。チャンバ圧
力は、前駆体及びアルゴン、水素及び／または酸素等の追加のガスの導入により
増加する。チャンバ圧を調節するために、スロットル弁を使用することもできる
。被覆前に、堆積チャンバ内で基板をイオンクリーニングする。
る。堆積時、チャンバ圧は、５０から５００ミリトルの範囲である。チャンバ圧
力は、前駆体及びアルゴン、水素及び／または酸素等の追加のガスの導入により
増加する。チャンバ圧を調節するために、スロットル弁を使用することもできる
。被覆前に、堆積チャンバ内で基板をイオンクリーニングする。
【００３０】 アルゴン、酸素及び水素等の多数のガスを用いて基板のプラズマクリーニング
を行うことができる。プラズマクリーニング時のガスの選択は、基板のタイプに
依存する。基板のプラズマクリーニングは、ＲＦグロー放電により行われる。チ
ャンバ圧が５０から５００ミリトルの範囲になる迄、クリーニングガスを導入す
る。ＲＦ電位により電極にパワーを与えると、グロー放電が励起される。放電時
、約０.００５から約５.０ｋＶの基板バイアスを使用することができる。ＲＦの
周波数を固定する。しかしながら、別の周波数(１００ｋＨｚから１００ＭＨｚ)
も使用することができる。カオフマン(Kaufmann)タイプのイオン源、ＲＦコイル
、ＥＣＲ源等の堆積コーティングの分野で公知の他のイオン源もイオン発生に使
用することができる。プラズマクリーニング工程は、炭化水素の汚染及び他の汚
染物を効率的に除去し、並びに基板に堆積したコーティングの付着を改善するこ
とが判明した。
を行うことができる。プラズマクリーニング時のガスの選択は、基板のタイプに
依存する。基板のプラズマクリーニングは、ＲＦグロー放電により行われる。チ
ャンバ圧が５０から５００ミリトルの範囲になる迄、クリーニングガスを導入す
る。ＲＦ電位により電極にパワーを与えると、グロー放電が励起される。放電時
、約０.００５から約５.０ｋＶの基板バイアスを使用することができる。ＲＦの
周波数を固定する。しかしながら、別の周波数(１００ｋＨｚから１００ＭＨｚ)
も使用することができる。カオフマン(Kaufmann)タイプのイオン源、ＲＦコイル
、ＥＣＲ源等の堆積コーティングの分野で公知の他のイオン源もイオン発生に使
用することができる。プラズマクリーニング工程は、炭化水素の汚染及び他の汚
染物を効率的に除去し、並びに基板に堆積したコーティングの付着を改善するこ
とが判明した。
【００３１】 基板クリーニングの終わりに近付いたら、蒸発した有機ケイ素前駆体、好まし
くはＣ、Ｈ、Ｓｉ、及びＯを含有するシロキサンをチャンバ内に導入する。この
分野で公知の流量コントローラー、ヒーター、及びディスペンサーからなる液体
−蒸気供給系を用いて、前駆体を系中に導入することができる。前駆体は、好ま
しくは 1 から10個のケイ素原子を有する。好ましい前駆体は、ＨＭＤＳＯであ
り、アルゴン等のキャリアガスを用いてチャンバに輸送される。前駆体と共に、
水素及び酸素等の追加のガスを導入する。膜の性質を変えるために、メタン、ア
セチレン、ブタン、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6等の他のガスを使用することができる。ＲＦ
プラズマ放電は、前駆体のフラグメント化とイオン化を引き起こす。
くはＣ、Ｈ、Ｓｉ、及びＯを含有するシロキサンをチャンバ内に導入する。この
分野で公知の流量コントローラー、ヒーター、及びディスペンサーからなる液体
−蒸気供給系を用いて、前駆体を系中に導入することができる。前駆体は、好ま
しくは 1 から10個のケイ素原子を有する。好ましい前駆体は、ＨＭＤＳＯであ
り、アルゴン等のキャリアガスを用いてチャンバに輸送される。前駆体と共に、
水素及び酸素等の追加のガスを導入する。膜の性質を変えるために、メタン、ア
セチレン、ブタン、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6等の他のガスを使用することができる。ＲＦ
プラズマ放電は、前駆体のフラグメント化とイオン化を引き起こす。
【００３２】 上述の堆積プロセスのバリエーションは、(ａ) Ｓｉ及びＯ源としてのスパッ
タリングされたケイ素と酸素ガスの使用; (ｂ) Ｓｉ及びＯ源としての固体Ｓｉ
Ｏ2の使用;（ｃ）Ｓｉ源としてのＳｉＨ4及び酸素含有ガスの使用；（ｄ）Ｃ及
びＨ源としてのグラファイトターゲット、水素、及び炭化水素ガスの使用；を含
む。上述の方法の組み合わせを使用してもよい。コーティング堆積は、好ましく
はＲＦ容量結合放電(capacitively coupled discharge: ＣＣＤ)により維持され
る。
タリングされたケイ素と酸素ガスの使用; (ｂ) Ｓｉ及びＯ源としての固体Ｓｉ
Ｏ2の使用;（ｃ）Ｓｉ源としてのＳｉＨ4及び酸素含有ガスの使用；（ｄ）Ｃ及
びＨ源としてのグラファイトターゲット、水素、及び炭化水素ガスの使用；を含
む。上述の方法の組み合わせを使用してもよい。コーティング堆積は、好ましく
はＲＦ容量結合放電(capacitively coupled discharge: ＣＣＤ)により維持され
る。
【００３３】 単一プレートの配置を使用することができる。基板はプレートに取り付けられ
る。次に、ＲＦまたはＰＤＣ電圧を印加する。容量性(capacitive)ＲＦ放電の場
合、ＲＦの周波数は１００ｋＨｚから１００ＭＨｚの範囲である。もう一つの方
法においては、放電を励起するために、大きなＲＦアンテナをチャンバ内に置く
ことができる。アンテナは、銅、ステンレススチール、または他の当業者に公知
の材料製とすることができる。磁器等の保護コーティングをアンテナの表面に施
して、スパッタリングを防ぐことができる。
る。次に、ＲＦまたはＰＤＣ電圧を印加する。容量性(capacitive)ＲＦ放電の場
合、ＲＦの周波数は１００ｋＨｚから１００ＭＨｚの範囲である。もう一つの方
法においては、放電を励起するために、大きなＲＦアンテナをチャンバ内に置く
ことができる。アンテナは、銅、ステンレススチール、または他の当業者に公知
の材料製とすることができる。磁器等の保護コーティングをアンテナの表面に施
して、スパッタリングを防ぐことができる。
【００３４】 堆積工程時、一般にＲＦ電位が基板に印加される。ＲＦ電位は、堆積したコー
ティングの密度の増加と硬化を助ける。コーティングの性質を目的に合わせて調
整するのに、約０.００５から５ＫＶのＲＦ電位の範囲を変えることができる。
外部基板加熱を使用しない。イオン衝撃による熱の発生があり、７０℃迄の基板
加熱を引き起こす。所望ならば、閉回路の熱交換機を用いて、基板ホルダーを積
極的に冷却することができる。
ティングの密度の増加と硬化を助ける。コーティングの性質を目的に合わせて調
整するのに、約０.００５から５ＫＶのＲＦ電位の範囲を変えることができる。
外部基板加熱を使用しない。イオン衝撃による熱の発生があり、７０℃迄の基板
加熱を引き起こす。所望ならば、閉回路の熱交換機を用いて、基板ホルダーを積
極的に冷却することができる。
【００３５】 コーティングの性質を目的に合わせて調整する能力及びこれらのコーティング
を７０℃以下で堆積する能力によって、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＥE、カ
プトン(Kapton)、マイラー(Mylar)、ウルテム(Ultem)及びトーロン(Torlon)等の
種々の柔軟基板材料に適合するように被覆することが可能になる。この「整調性
(tunability)」及び熱的ミスマッチの問題がないことがコーティングの優れた付
着と低応力に寄与すると考えられる。
を７０℃以下で堆積する能力によって、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＥE、カ
プトン(Kapton)、マイラー(Mylar)、ウルテム(Ultem)及びトーロン(Torlon)等の
種々の柔軟基板材料に適合するように被覆することが可能になる。この「整調性
(tunability)」及び熱的ミスマッチの問題がないことがコーティングの優れた付
着と低応力に寄与すると考えられる。
【００３６】 本発明のコーティングは、優れた付着に加え、高い硬度、可視及び赤外波長に
おける優れた透過性、低い膜応力、極めて高い抵抗、高い可撓性、耐ＵＶ性、良
好な耐薬品性、高い環境安定性、低表面エネルギー及び高い水接触角を有する。
おける優れた透過性、低い膜応力、極めて高い抵抗、高い可撓性、耐ＵＶ性、良
好な耐薬品性、高い環境安定性、低表面エネルギー及び高い水接触角を有する。
【００３７】 コーティングは、ナノ圧子（Ｎａｎｏｉｎｄｅｎｔｅｒ）ＩＩを用いるナノ押
し込みにより測定されるような高い硬度及び弾性率を有する。高い硬度のために
、コーティングは、良好な耐擦傷性と耐久性を有する。コーティングは、２から
１０ＧＰａの範囲の(通常−５から７.５ＧＰａ)硬さを示す。比較として、軟鋼
の硬さは約３から４ＧＰａであり、ガラスの硬さは約６から８ＧＰａである (図
２)。かくして、この典型的なハードコーティングは軟鋼よりも硬く、ガラスと
同じ硬さである。ハードコーティングの典型的な弾性率は、３０から５０ＧＰａ
の範囲である。被覆されたポリカーボネート基板をスチールウールで６〜８回擦
ることにより、コーティングの耐摩耗性を試験した。このコーティングは、スチ
ールウール摩耗試験を成功裏にパスした。このコーティングの光学的性質は劣化
することなく、スチールウールにより、コーティングに物理的損傷はなかった。
し込みにより測定されるような高い硬度及び弾性率を有する。高い硬度のために
、コーティングは、良好な耐擦傷性と耐久性を有する。コーティングは、２から
１０ＧＰａの範囲の(通常−５から７.５ＧＰａ)硬さを示す。比較として、軟鋼
の硬さは約３から４ＧＰａであり、ガラスの硬さは約６から８ＧＰａである (図
２)。かくして、この典型的なハードコーティングは軟鋼よりも硬く、ガラスと
同じ硬さである。ハードコーティングの典型的な弾性率は、３０から５０ＧＰａ
の範囲である。被覆されたポリカーボネート基板をスチールウールで６〜８回擦
ることにより、コーティングの耐摩耗性を試験した。このコーティングは、スチ
ールウール摩耗試験を成功裏にパスした。このコーティングの光学的性質は劣化
することなく、スチールウールにより、コーティングに物理的損傷はなかった。
【００３８】 このコーティングは、可視波長において優れた透過率を有する。コーティング
の透過率は、３６０から９００ｎｍの範囲の波長で８５％を超える。コーティン
グの透過率は、４００ から９００ｎｍの範囲の波長で９０％を超える（図３）
。コーティングの透過率は、赤外の範囲でも極めて高い。このコーティングの屈
折率は、５４０ｎｍの波長で１.６から２.５の範囲で目的に合わせて調整される
。
の透過率は、３６０から９００ｎｍの範囲の波長で８５％を超える。コーティン
グの透過率は、４００ から９００ｎｍの範囲の波長で９０％を超える（図３）
。コーティングの透過率は、赤外の範囲でも極めて高い。このコーティングの屈
折率は、５４０ｎｍの波長で１.６から２.５の範囲で目的に合わせて調整される
。
【００３９】 コーティングは、極めて低い膜応力を示す。コーティング中の残存応力は、公
知技術水準で公知のストーニー（Stoney）方程式を用いるレーザービーム偏向法
により求めた。残存応力は圧縮であり、９０から４００ＭＰａの範囲である。膜
中の低応力の理由は、低温堆積工程と独特な膜構造による。
知技術水準で公知のストーニー（Stoney）方程式を用いるレーザービーム偏向法
により求めた。残存応力は圧縮であり、９０から４００ＭＰａの範囲である。膜
中の低応力の理由は、低温堆積工程と独特な膜構造による。
【００４０】 コーティングは、室温で１０ｅ＋１３〜１０ｅ＋１４Ω・ｃｍを超える抵抗率
を有する。コーティングは、また、極めて高い絶縁耐力と低い漏洩電流密度を有
する。コーティングの絶縁耐力は、1 ＭＶ／ｃｍより大であり、誘電率はほぼ３
.５から５.０である。
を有する。コーティングは、また、極めて高い絶縁耐力と低い漏洩電流密度を有
する。コーティングの絶縁耐力は、1 ＭＶ／ｃｍより大であり、誘電率はほぼ３
.５から５.０である。
【００４１】 被覆したポリイミド(カプトン(Kapton: 登録商標名）及びマイラー(Mylar: 登
録商標名)) 基板をクラックあるいはコーティングの剥離なしに屈曲できる最低
の曲率半径を測定することにより、コーティングの可撓性を定量化した。コーテ
ィングは、７／３２″の曲率半径迄のクラック抵抗性がある。このコーティング
の可撓性は、フラットパネルディスプレイ用途の要求を超えている。コーティン
グは、膜中の圧縮応力のために、凹状曲げモードに対立するものとしての凸状曲
げモードにおいて更に可撓性がある。照射に長期曝露時のこのコーティングの劣
化抵抗性を調査した。コーティングをタングステンランプの照射(０.５太陽に同
等)に約１５００時間さらした。コーティングは、光学的及び物理的性質の変化
を見せず、コーティングが極めて安定であることを示した。
録商標名)) 基板をクラックあるいはコーティングの剥離なしに屈曲できる最低
の曲率半径を測定することにより、コーティングの可撓性を定量化した。コーテ
ィングは、７／３２″の曲率半径迄のクラック抵抗性がある。このコーティング
の可撓性は、フラットパネルディスプレイ用途の要求を超えている。コーティン
グは、膜中の圧縮応力のために、凹状曲げモードに対立するものとしての凸状曲
げモードにおいて更に可撓性がある。照射に長期曝露時のこのコーティングの劣
化抵抗性を調査した。コーティングをタングステンランプの照射(０.５太陽に同
等)に約１５００時間さらした。コーティングは、光学的及び物理的性質の変化
を見せず、コーティングが極めて安定であることを示した。
【００４２】 ＦＰＤの加工に関連するすべての化学薬品に対する良好な抵抗性は、プラスチ
ックハードコートにとり基本的な性質である。メタノール、アセトン、ＩＰＡ、
３０％過酸化水素、及び３０％水酸化アンモニウムに対する抵抗性について、Ａ
ＳＴＭＤ １３０８によりコーティングを試験した。すべての場合において、コ
ーティングは、変色、付着性の低下、または光学的性能の変化の徴候を示さなか
った。酸及びアルカリ環境における腐食抵抗性及び化学的不活性について、コー
ティングを試験した。コーティングは、ＨＣｌ、ＨＦ及びＨＮＯ3等の酸、ＫＯ
Ｈ等の塩基により侵されない。
ックハードコートにとり基本的な性質である。メタノール、アセトン、ＩＰＡ、
３０％過酸化水素、及び３０％水酸化アンモニウムに対する抵抗性について、Ａ
ＳＴＭＤ １３０８によりコーティングを試験した。すべての場合において、コ
ーティングは、変色、付着性の低下、または光学的性能の変化の徴候を示さなか
った。酸及びアルカリ環境における腐食抵抗性及び化学的不活性について、コー
ティングを試験した。コーティングは、ＨＣｌ、ＨＦ及びＨＮＯ3等の酸、ＫＯ
Ｈ等の塩基により侵されない。
【００４３】 ＦＰＤの加工で必要とされる高温に耐えるために、ハードコート、並びに基板
は、物理的あるいは光学的性質の劣化を起こさずに２００℃で少なくとも１時間
耐え得ることが必須である。これらのコーティングについて行われた熱安定性試
験は、これらのコーティングが酸化性雰囲気中で４００℃迄の温度で２時間持ち
こたえ得ることを示唆する。これは、ＦＰＤ用途の要求を充分超えている。
は、物理的あるいは光学的性質の劣化を起こさずに２００℃で少なくとも１時間
耐え得ることが必須である。これらのコーティングについて行われた熱安定性試
験は、これらのコーティングが酸化性雰囲気中で４００℃迄の温度で２時間持ち
こたえ得ることを示唆する。これは、ＦＰＤ用途の要求を充分超えている。
【００４４】 プラスチックディスプレイ用のハードコートのもう一つの要件は湿度からのバ
リア防護である。下層のプラスチック基板からの透過を防止し、製品の内部回路
を防護するように、コーティングは湿気及び腐食性ガスに対して不透過性でなけ
ればならない。コーティングは、酸素及び水蒸気に対する優れたバリアとして作
用する。コーティングは、被覆されていないポリマー基板の１.９から８０.２倍
の酸素透過速度の低下を示した。コーティングは、被覆されていないポリマー基
板の１.４から１２.１倍の水蒸気透過速度の低下を示した。有効なバリア防護は
、ポリマー基板の選択に依存する。
リア防護である。下層のプラスチック基板からの透過を防止し、製品の内部回路
を防護するように、コーティングは湿気及び腐食性ガスに対して不透過性でなけ
ればならない。コーティングは、酸素及び水蒸気に対する優れたバリアとして作
用する。コーティングは、被覆されていないポリマー基板の１.９から８０.２倍
の酸素透過速度の低下を示した。コーティングは、被覆されていないポリマー基
板の１.４から１２.１倍の水蒸気透過速度の低下を示した。有効なバリア防護は
、ポリマー基板の選択に依存する。
【００４５】 バリアコーティングのキーとなる面の一つは、水に対する親和性である。本コ
ーティングは極めて疎水性であり (低表面エネルギーにより水が拡がらないよう
にする) 、大きな水との接触角を示す。接触角が大きい程 (表面エネルギーが低
い程)、水による被覆表面の濡れは小さい。このコーティングは、２７から３８
ダイン／ｃｍの表面エネルギーと７０から９２の水との接触角を有する。 膜の厚さは５０Åから１０マイクロメートルの厚さの範囲とすることができる
。
ーティングは極めて疎水性であり (低表面エネルギーにより水が拡がらないよう
にする) 、大きな水との接触角を示す。接触角が大きい程 (表面エネルギーが低
い程)、水による被覆表面の濡れは小さい。このコーティングは、２７から３８
ダイン／ｃｍの表面エネルギーと７０から９２の水との接触角を有する。 膜の厚さは５０Åから１０マイクロメートルの厚さの範囲とすることができる
。
【００４６】 次の実施例は、本発明の態様を更に例示するためにのみ役立つものであり、本
発明はこれに限定されない。
発明はこれに限定されない。
【００４７】実施例１ ポリエチレンとフルオロポリマーのクリーニングした４インチ角の基板を底部
電極上に載せた。洗剤中で、続いてイソプロパノール中でクリーニングし、次に
窒素ガスを吹き付けて乾燥させたケイ素、ガラス、炭素鋼、及びステンレススチ
ール基板の対照試料も基板ホルダー上に載せた。チャンバを２５ミリトルの最終
圧力に排気した。アルゴンガスをチャンバに導入して、圧力を１８０ミリトルに
上げた。３００ＷのＲＦ基板電力(RF substrate power)を使用して、現場でのプ
ラズマクリーニングのために基板をバイアスした。基板を５分間プラズマクリー
ニングした。クリーニング後、１５０Ｖの基板バイアスに相当する５００Ｗまで
基板電力をランプ(ramped)上昇させた。次に、液体−蒸気供給系により前駆体を
導入した。前駆体のヘキサメチルジシロキサン (ＨＭＤＳＯ)をこの蒸着に使用
した。０.０６g／分の前駆体流量を使用した。水素及び酸素等の追加のプロセス
ガスを同時に導入した。水素流量は３０ｓｃｃｍであり、酸素流量は３３．５ｓ
ｃｃｍであった。上記の条件下で４５分間蒸着を行った。蒸着後の基板ホルダー
温度は約５５℃であった。この結果、厚さ０.８５マイクロメーターの、高付着
性のコーティングを得た。このコーティングは、炭素鋼基板上で、ナノ圧子ＩＩ
を用いるナノ押込みにより測定されるような７ＧＰａの硬度と６２ＧＰａの弾性
率を示した。このコーティングは透明であり、５４０ｎｍで９１.６％の透過率
を示した。このコーティングは、５４０ｎｍの波長で１.８６の屈折率を示した
。
電極上に載せた。洗剤中で、続いてイソプロパノール中でクリーニングし、次に
窒素ガスを吹き付けて乾燥させたケイ素、ガラス、炭素鋼、及びステンレススチ
ール基板の対照試料も基板ホルダー上に載せた。チャンバを２５ミリトルの最終
圧力に排気した。アルゴンガスをチャンバに導入して、圧力を１８０ミリトルに
上げた。３００ＷのＲＦ基板電力(RF substrate power)を使用して、現場でのプ
ラズマクリーニングのために基板をバイアスした。基板を５分間プラズマクリー
ニングした。クリーニング後、１５０Ｖの基板バイアスに相当する５００Ｗまで
基板電力をランプ(ramped)上昇させた。次に、液体−蒸気供給系により前駆体を
導入した。前駆体のヘキサメチルジシロキサン (ＨＭＤＳＯ)をこの蒸着に使用
した。０.０６g／分の前駆体流量を使用した。水素及び酸素等の追加のプロセス
ガスを同時に導入した。水素流量は３０ｓｃｃｍであり、酸素流量は３３．５ｓ
ｃｃｍであった。上記の条件下で４５分間蒸着を行った。蒸着後の基板ホルダー
温度は約５５℃であった。この結果、厚さ０.８５マイクロメーターの、高付着
性のコーティングを得た。このコーティングは、炭素鋼基板上で、ナノ圧子ＩＩ
を用いるナノ押込みにより測定されるような７ＧＰａの硬度と６２ＧＰａの弾性
率を示した。このコーティングは透明であり、５４０ｎｍで９１.６％の透過率
を示した。このコーティングは、５４０ｎｍの波長で１.８６の屈折率を示した
。
【００４８】実施例２ 実施例１の被覆された基板を、スコッチテープの付着性試験により、付着につ
いて試験した。試験基板は、フルオロポリマー、ポリカーボネート、ガラス、ケ
イ素及び炭素鋼の基板であった。付着性はすべての基板上で良好であり、コーテ
ィングの剥離または接合破壊は認められなかった。
いて試験した。試験基板は、フルオロポリマー、ポリカーボネート、ガラス、ケ
イ素及び炭素鋼の基板であった。付着性はすべての基板上で良好であり、コーテ
ィングの剥離または接合破壊は認められなかった。
【００４９】実施例３ ポリエチレン、環状ポリオレフィン及びフルオロポリマーのクリーニングした
４インチ角の基板を底部電極上に載せた。洗剤中で、続いてイソプロパノール中
でクリーニングし、次に窒素ガスを吹き付けて乾燥させたケイ素、ガラス、炭素
鋼、及びステンレススチール基板の対照試料も基板ホルダー上に載せた。チャン
バを２５ミリトルの最終圧力に排気した。アルゴンガスをチャンバに導入して、
圧力を１８０ミリトルに上げた。３００ＷのＲＦ基板電力を使用して、現場での
プラズマクリーニングのために基板をバイアスした。基板を５分間プラズマクリ
ーニングした。クリーニング後、１６２Ｖの基板バイアスに相当する５３８Ｗに
基板電力をランプ上昇した。次に、液体−蒸気供給系により前駆体を導入した。
この蒸着に前駆体のヘキサメチルジシロキサン (ＨＭＤＳＯ)を使用した。０.０
６g／分の前駆体流量を使用した。水素及び酸素等の追加のプロセスガスを同時
に導入した。水素流量は３０ｓｃｃｍであり、酸素流量は４５．６ｓｃｃｍであ
った。上記の条件下で３８分間蒸着を行った。蒸着後の基板ホルダー温度は約５
０℃であった。この結果、厚さ０．７３マイクロメーターの、高付着性のコーテ
ィングを得た。このコーティングは、炭素鋼基板上でナノ圧子ＩＩを用いるナノ
押し込みにより測定されるような６．２ＧＰａの硬度を示した。このコーティン
グは透明であり、４００ｎｍで８１．２％及び５４０ｎｍで９０．３％の透過を
示した。このコーティングは、５４０ｎｍの波長で１．７６の屈折率を示した。
フルオロポリマー及びポリエチレン上のこのコーティングのバリア特性をＡＳＴ
Ｍ、ＤＩＮ及びＪＩＳ法を用いて、ＭＯＣＯＮ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ
）試験により測定した。酸素透過速度は被覆されていない基板のそれの１．９か
ら８０．２倍減少した。水蒸気透過速度は被覆されていない基板のそれの１．４
から１２．１倍減少した。
４インチ角の基板を底部電極上に載せた。洗剤中で、続いてイソプロパノール中
でクリーニングし、次に窒素ガスを吹き付けて乾燥させたケイ素、ガラス、炭素
鋼、及びステンレススチール基板の対照試料も基板ホルダー上に載せた。チャン
バを２５ミリトルの最終圧力に排気した。アルゴンガスをチャンバに導入して、
圧力を１８０ミリトルに上げた。３００ＷのＲＦ基板電力を使用して、現場での
プラズマクリーニングのために基板をバイアスした。基板を５分間プラズマクリ
ーニングした。クリーニング後、１６２Ｖの基板バイアスに相当する５３８Ｗに
基板電力をランプ上昇した。次に、液体−蒸気供給系により前駆体を導入した。
この蒸着に前駆体のヘキサメチルジシロキサン (ＨＭＤＳＯ)を使用した。０.０
６g／分の前駆体流量を使用した。水素及び酸素等の追加のプロセスガスを同時
に導入した。水素流量は３０ｓｃｃｍであり、酸素流量は４５．６ｓｃｃｍであ
った。上記の条件下で３８分間蒸着を行った。蒸着後の基板ホルダー温度は約５
０℃であった。この結果、厚さ０．７３マイクロメーターの、高付着性のコーテ
ィングを得た。このコーティングは、炭素鋼基板上でナノ圧子ＩＩを用いるナノ
押し込みにより測定されるような６．２ＧＰａの硬度を示した。このコーティン
グは透明であり、４００ｎｍで８１．２％及び５４０ｎｍで９０．３％の透過を
示した。このコーティングは、５４０ｎｍの波長で１．７６の屈折率を示した。
フルオロポリマー及びポリエチレン上のこのコーティングのバリア特性をＡＳＴ
Ｍ、ＤＩＮ及びＪＩＳ法を用いて、ＭＯＣＯＮ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ
）試験により測定した。酸素透過速度は被覆されていない基板のそれの１．９か
ら８０．２倍減少した。水蒸気透過速度は被覆されていない基板のそれの１．４
から１２．１倍減少した。
【００５０】 実施例４ クリーニングした４インチ長の１／４”外径のタイゴン（Ｔｙｇｏｎ：登録商
標名）チューブを底部電極上に載せた。チューブの長さを立ち上げ、底部電極と
接触しないように、このチューブを２端のポスト上に載せた。洗剤中で、続いて
イソプロパノール中でクリーニングし、次に窒素ガスを吹き付けて乾燥させたケ
イ素、ガラス、炭素鋼、及びステンレススチール基板の対照試料も基板ホルダー
上に載せた。チャンバを２５ミリトルの最終圧力に排気した。アルゴンガスをチ
ャンバに導入して、圧力を１８０ミリトルに上げた。３００ＷのＲＦ基板電力を
使用して、現場でのプラズマクリーニングのために基板をバイアスした。基板を
５分間プラズマクリーニングした。クリーニング後、１６２Ｖの基板バイアスに
相当する５３８Ｗに基板電力をランプ上昇した。次に、液体−蒸気供給系から前
駆体を導入した。この蒸着に前駆体のヘキサメチルジシロキサン (ＨＭＤＳＯ)
を使用した。０.０６g／分の前駆体流量を使用した。水素及び酸素等の追加のプ
ロセスガスを同時に導入した。水素流量は３０ｓｃｃｍであり、酸素流量は４５
．６ｓｃｃｍであった。上記の条件下で３８分間蒸着を行った。蒸着後の基板ホ
ルダー温度は約５０℃であった。この結果、厚さ０．７３マイクロメーターの、
高付着性のコーティングをフラット対照基板上に得た。このコーティングは、炭
素鋼基板上で、ナノ圧子ＩＩを用いるナノ押し込みにより測定されるような６．
２ＧＰａの硬さを示した。このコーティングは透明であり、４００ｎｍで８１．
２％及び５４０ｎｍで９０．３％の透過を示した。このコーティングは、１０２
０ｃｍ-1のＳｉ−Ｏ伸縮帯、７８０ｃｍ-1付近のＳｉ−Ｈ帯及びほぼ２９００ｃ
ｍ-1でＣ−Ｈ帯を示した。
標名）チューブを底部電極上に載せた。チューブの長さを立ち上げ、底部電極と
接触しないように、このチューブを２端のポスト上に載せた。洗剤中で、続いて
イソプロパノール中でクリーニングし、次に窒素ガスを吹き付けて乾燥させたケ
イ素、ガラス、炭素鋼、及びステンレススチール基板の対照試料も基板ホルダー
上に載せた。チャンバを２５ミリトルの最終圧力に排気した。アルゴンガスをチ
ャンバに導入して、圧力を１８０ミリトルに上げた。３００ＷのＲＦ基板電力を
使用して、現場でのプラズマクリーニングのために基板をバイアスした。基板を
５分間プラズマクリーニングした。クリーニング後、１６２Ｖの基板バイアスに
相当する５３８Ｗに基板電力をランプ上昇した。次に、液体−蒸気供給系から前
駆体を導入した。この蒸着に前駆体のヘキサメチルジシロキサン (ＨＭＤＳＯ)
を使用した。０.０６g／分の前駆体流量を使用した。水素及び酸素等の追加のプ
ロセスガスを同時に導入した。水素流量は３０ｓｃｃｍであり、酸素流量は４５
．６ｓｃｃｍであった。上記の条件下で３８分間蒸着を行った。蒸着後の基板ホ
ルダー温度は約５０℃であった。この結果、厚さ０．７３マイクロメーターの、
高付着性のコーティングをフラット対照基板上に得た。このコーティングは、炭
素鋼基板上で、ナノ圧子ＩＩを用いるナノ押し込みにより測定されるような６．
２ＧＰａの硬さを示した。このコーティングは透明であり、４００ｎｍで８１．
２％及び５４０ｎｍで９０．３％の透過を示した。このコーティングは、１０２
０ｃｍ-1のＳｉ−Ｏ伸縮帯、７８０ｃｍ-1付近のＳｉ−Ｈ帯及びほぼ２９００ｃ
ｍ-1でＣ−Ｈ帯を示した。
【図１】 ハードコーティングの堆積チャンバの概略図である。
【図２】 被覆されていないポリカーボネート、裸のガラス及びポリシロキサンで浸漬被
覆されたポリカーボネートとこのコーティングとの硬さの比較を示す図である。
覆されたポリカーボネートとこのコーティングとの硬さの比較を示す図である。
【図３】 ガラス上のコーティングについて典型的なＵＶ−可視透過率及び反射スペクト
ルを示す。
ルを示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月２５日（２０００．２．２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＵ，ＣＡ，ＣＮ，ＩＬ，ＩＮ，ＪＰ，ＫＰ ，ＫＲ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＲＵ，ＳＧ (71)出願人 ブロドベック，シンディ アメリカ合衆国ニューヨーク州14139，サ ウス・ウェールズ，ダーリング・ロード 2363 (72)発明者 ヴェンカトラマン，チャンドラ アメリカ合衆国ニューヨーク州14221，ウ ィリアムズヴィル，スプリング・メドウ・ ドライヴ 135，＃２ (72)発明者 ブロドベック，シンディ アメリカ合衆国ニューヨーク州14139，サ ウス・ウェールズ，ダーリング・ロード 2363 Ｆターム(参考） 2H090 JA07 JB03 JC07 JD15 4F100 AA20B AB03 AB04 AB11 AG00 AK01A AK04 AK17 AK45 BA02 BA07 EH66 EJ61B GB41 JA12B JA13B JB06B JD01B JD03 JD04 JK09B JK12B JN01B YY00B 4K030 AA06 AA09 AA14 AA17 BA27 BA35 BA44 BB05 CA07 DA03 FA01 JA06 LA01 LA18 5C094 AA15 AA31 AA36 AA38 AA43 DA13 EB01 EB02 FA02 JA01 JA08 JA11 JA20
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 無定形構造で、炭素、水素、ケイ素及び酸素からなる、プラ
スチック基板用の耐摩耗性で、透明なバリアコーティングであって、上記コーテ
ィングが約７０℃以下の温度及び約５０ミリトルから約５００ミリトルの範囲の
圧力で堆積され、更に上記コーティングが約２から約１０ＧＰａの範囲のナノ押
込み硬度特性を有するコーティング。 【請求項２】 ガラス様のＳｉ−Ｏ網状構造からなる、請求項１に記載のコ
ーティング。 【請求項３】 Ｓｉ−Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｓｉ−Ｈ 及びＳｉ−Ｃを含んでなる多
成分構造からなる、請求項１に記載のコーティング。 【請求項４】 Ｓｉ−Ｏ 及び Ｃ−Ｈが主である、請求項３に記載のコーテ
ィング。 【請求項５】 炭素含量がコーティングの約２５原子パーセントより大であ
る、請求項１に記載のコーティング。 【請求項６】 炭素含量がコーティングの約２５原子パーセントからコーテ
ィングの約６５原子パーセントであり、水素含量がコーティングの少なくとも約
１原子パーセントからコーティングの約４０原子パーセント迄であり、ケイ素含
量がコーティングの約１０原子パーセントからコーティングの約３０原子パーセ
ントであり、そして酸素含量がコーティングの約８原子パーセントからコーティ
ングの約４０原子パーセントの範囲である、請求項１に記載のコーティング。 【請求項７】 コーティングの密度は、約 １.７ｇｍ／ｃｃから約 ２.０ｇ
ｍ／ｃｃ迄変わる、請求項１に記載のコーティング。 【請求項８】 上記コーティングがＲＦ放電プラズマプロセスにより合成さ
れる、請求項１に記載のコーティング。 【請求項９】 上記コーティングが低密度の、低温プラズマ強化化学蒸着プ
ロセスにより堆積される、請求項１に記載のコーティング。 【請求項１２】 コーティングが約５から約７．５ＧＰａの範囲のナノ押込
み硬度特性を有する、請求項１に記載のコーティング。 【請求項１３】 コーティングが約３６０から約９００ｎｍの波長範囲で８
５％より大であるＵＶ透過率を有する、請求項１に記載のコーティング。 【請求項１４】 コーティングが約４００ から約９００ｎｍの波長範囲で
９０％より大であるＵＶ透過率を有する、請求項１に記載のコーティング。 【請求項１５】 コーティングが約２７から約３８ダイン／ｃｍの表面エネ
ルギーを有する、請求項１に記載のコーティング。 【請求項１６】 コーティングが約７０から約９０の水接触角を有する、請
求項１に記載のコーティング。 【請求項１７】 コーティングが約５０オングストロームから約１０マイク
ロメーターの膜厚を有する、請求項１に記載のコーティング。 【請求項１８】 コーティングが疎水性である、請求項１に記載のコーティ
ング。 【請求項１９】 コーティングが不透過性である、請求項１に記載のコーテ
ィング。
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|---|---|---|---|
| US9424498P | 1998-07-27 | 1998-07-27 | |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000562574A Pending JP2002521247A (ja) | 1998-07-27 | 1999-07-27 | フラットパネルディスプレイ基板用ハードコート |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005306010A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-11-04 | Asahi Glass Co Ltd | 軟化点が低いガラスを被覆したフィルム |
| JP2007307784A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Toppan Printing Co Ltd | ガスバリアフィルム |
| KR20090096483A (ko) * | 2006-11-30 | 2009-09-10 | 코닝 인코포레이티드 | 박막 배리어를 갖는 플렉서블 기판 |
| JP2011194765A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Konica Minolta Holdings Inc | ガスバリア性フィルム、有機デバイスの製造方法、および有機デバイス |
| JP2014522906A (ja) * | 2011-06-17 | 2014-09-08 | サン−ゴバン グラス フランス | 多孔質層を含むグレージングの製造方法 |
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| DE102017003042B3 (de) * | 2017-03-29 | 2018-08-16 | Rodenstock Gmbh | Gradienten-Hartschicht mit sich änderndem E-Modul |
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| WO1992012535A1 (en) * | 1991-01-08 | 1992-07-23 | Fujitsu Limited | Process for forming silicon oxide film |
| US5728465A (en) * | 1991-05-03 | 1998-03-17 | Advanced Refractory Technologies, Inc. | Diamond-like nanocomposite corrosion resistant coatings |
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-
1999
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- 1999-07-27 AU AU53264/99A patent/AU5326499A/en not_active Abandoned
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