JP2008138267A - Method for producing thin film-deposited substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板と薄膜との密着性に優れた、薄膜付きのプラスチック基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a plastic substrate with a thin film having excellent adhesion between the substrate and the thin film.
最近、電気・電子分野、自動車分野等で様々な機能性のプラスチック基板が用いられている。
その中の1つで例えば、液晶テレビに代表される薄型ディスプレイ市場においては、その市場規模の拡大に伴い、より鮮明な画像をより低価格で得たいという要求が高まっている。これを実現するために重要となるのが、各種光学フィルム、シートに代表される機能性プラスチック基板である。この機能性プラスチック基板においては、機能付与を目的として、プラスチック基板表面に様々な薄膜が形成され、これにより高度な機能(光学特性、導電性他)、生産性、耐久性等が実現される。
Recently, various functional plastic substrates are used in the electric / electronic field, the automobile field, and the like.
For example, in the thin display market represented by a liquid crystal television, for example, there is an increasing demand to obtain clearer images at a lower price as the market scale increases. What is important for realizing this is a functional plastic substrate represented by various optical films and sheets. In this functional plastic substrate, various thin films are formed on the surface of the plastic substrate for the purpose of imparting functions, thereby realizing advanced functions (optical characteristics, conductivity, etc.), productivity, durability, and the like.
このような基板への薄膜形成方法としては様々な方法が知られている。 Various methods are known for forming a thin film on such a substrate.
その中でも、特許文献1に開示される回転する円筒状の基板支持体の周辺に設けたスパッター装置とイオン源装置を利用して、物質の蒸着等の堆積と、堆積膜の酸化等の化学反応とを連続して交互に行う方法は、基板上に緻密な薄膜を再現性よく形成することが可能であり、様々な形状の基板にも均一な厚みの薄膜を形成できるので、好ましい薄膜形成方法である。 Among them, by using a sputtering apparatus and an ion source apparatus provided around the rotating cylindrical substrate support disclosed in Patent Document 1, chemical reactions such as deposition of substances and the like and oxidation of deposited films are performed. Is a preferable thin film forming method because a dense thin film can be formed on a substrate with good reproducibility, and a thin film having a uniform thickness can be formed on substrates of various shapes. It is.
しかしながら、この方法をプラスチック基板に適用した場合、薄膜と基板との間の密着性が不十分となり、薄膜が剥がれてしまう不具合がある。密着性不足を補うために、基板に表面処理を施したり、密着層を形成した後に薄膜を形成することも行われているが、このような方法では生産性に問題がある。 However, when this method is applied to a plastic substrate, there is a problem that the adhesion between the thin film and the substrate becomes insufficient and the thin film is peeled off. In order to make up for the lack of adhesion, surface treatment is performed on the substrate or a thin film is formed after forming an adhesion layer. However, such a method has a problem in productivity.
本発明は、回転する円筒状の基板支持体の周辺に設けたスパッター装置とイオン源装置を利用して、物質の堆積と、堆積膜の酸化等を連続して交互に行う方法を用いて、プラスチック基板に表面処理や密着層の形成を行うことなく、密着性の高い薄膜を形成することを目的とする。 The present invention uses a sputtering apparatus and an ion source apparatus provided around a rotating cylindrical substrate support, and uses a method in which deposition of a substance, oxidation of a deposited film, and the like are performed alternately in succession, It is an object to form a thin film with high adhesion without performing surface treatment or formation of an adhesion layer on a plastic substrate.
本発明者らは、回転する円筒状の基板支持体の周辺に設けたスパッター装置とイオン源装置を利用して、物質の堆積と、堆積膜の酸化等を連続して交互に行う方法について鋭意検討した結果、プラスチック基板としてアクリル系樹脂と脂肪族ポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物の成形体を用いた場合には、予め表面処理や密着層の形成を行わなくても密着性の高い薄膜を形成することができることを見出し、本発明に至った。 The present inventors have earnestly devised a method for alternately and alternately depositing a substance and oxidizing a deposited film by using a sputtering apparatus and an ion source apparatus provided around a rotating cylindrical substrate support. As a result of investigation, when a molded body of a resin composition containing an acrylic resin and an aliphatic polyester resin is used as a plastic substrate, a thin film with high adhesion can be obtained without performing surface treatment or forming an adhesion layer in advance. The inventors have found that it can be formed and have arrived at the present invention.
すなわち、本発明は、以下の工程(1)〜(3)を含む薄膜形成方法により薄膜を形成させる薄膜付き基板の製造方法であって、基板としてアクリル系樹脂(a)及び脂肪族ポリエステル系樹脂(b)を含む樹脂組成物の成形体を用いる薄膜付き基板の製造方法;
(1)円筒状支持体上に基板を据え付け、該円筒状支持体を回転させる工程、
(2)前記円筒状支持体の回転中に、該円筒状支持体の周辺に設けられたスパッター装置を操作して、前記基板に物質を堆積させる工程、
(3)前記基板に物質を堆積させる工程と同時に、前記円筒状支持体の周辺に沿って前記スパッター装置から離間して設けられたイオン源装置を操作して、反応性ガスのガスプラズマを形成し、前記基板に堆積した物質と前記反応性ガスとを反応させる工程である。
That is, this invention is a manufacturing method of the board | substrate with a thin film which forms a thin film with the thin film formation method containing the following processes (1)-(3), Comprising: Acrylic resin (a) and aliphatic polyester-type resin are used as a board | substrate. A method for producing a substrate with a thin film using a molded product of the resin composition comprising (b);
(1) A step of installing a substrate on a cylindrical support and rotating the cylindrical support;
(2) A step of depositing a substance on the substrate by operating a sputtering device provided around the cylindrical support during rotation of the cylindrical support,
(3) Simultaneously with the step of depositing a substance on the substrate, a reactive plasma gas plasma is formed by operating an ion source device provided apart from the sputtering device along the periphery of the cylindrical support. And reacting the material deposited on the substrate with the reactive gas.
本発明によれば、プラスチック基板に予め表面処理や密着層の形成を行わなくても、回転する円筒状の基板支持体の周辺に設けたスパッター装置とイオン源装置を利用して、物質の堆積と、堆積膜の酸化等を連続して交互に行う方法により密着性に優れた薄膜を形成できるので、簡易な方法で各種機能(反射防止性、導電性、電磁波シールド性、近赤外線吸収性、紫外線カット性、高表面硬度性、ガスバリア性、防汚性等)を有する緻密な薄膜付きの基板を提供することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to deposit a substance using a sputtering device and an ion source device provided around a rotating cylindrical substrate support without performing surface treatment or adhesion layer formation on a plastic substrate in advance. And a thin film with excellent adhesion can be formed by the method of alternately and alternately oxidizing the deposited film, etc., so various functions (antireflection, conductivity, electromagnetic shielding, near infrared absorption, It becomes possible to provide a substrate with a dense thin film having ultraviolet cutting properties, high surface hardness, gas barrier properties, antifouling properties, and the like.
以下、本発明について具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described.
本発明においては、プラスチック基板に、種々の機能を発現する薄膜が形成される。このような機能としては、反射防止性、導電性、電磁波シールド性、近赤外線吸収性、紫外線カット性、高表面硬度性、ガスバリア性、防汚性等が挙げられる。 In the present invention, thin films that exhibit various functions are formed on a plastic substrate. Examples of such functions include antireflection properties, electrical conductivity, electromagnetic wave shielding properties, near infrared ray absorption properties, ultraviolet ray cutting properties, high surface hardness properties, gas barrier properties, and antifouling properties.
まず、薄膜形成方法について説明する。 First, a thin film forming method will be described.
本発明における薄膜形成方法においては、円筒状の支持体に据え付けられた基板は、(ア)物質を堆積させるための少くとも1個のスパッター装置、及び(イ)基板に堆積した物質と反応させるための反応性ガスプラズマを形成する少なくとも1個のイオン源装置の下を交互に通過し、これにより薄膜が形成される。 In the thin film forming method of the present invention, the substrate mounted on the cylindrical support is reacted with (a) at least one sputtering apparatus for depositing the substance and (a) the substance deposited on the substrate. Alternately pass under the at least one ion source device forming a reactive gas plasma for forming a thin film.
本発明において使用するスパッター装置の種類には限定はなく、例えば、平面磁電管やCNAG回転磁電管等を用いることができる。特に、特許文献1に開示されるスパッター装置を好ましく用いることができる。
スパッター装置により基板に堆積させる物質にも限定はないが金属が好ましく、例えば、珪素、タンタル、ニオブ、錫、インジウム、チタン等が挙げられる。
The type of the sputtering apparatus used in the present invention is not limited, and for example, a planar magnetoelectric tube or a CNAG rotating magnetoelectric tube can be used. In particular, the sputtering apparatus disclosed in Patent Document 1 can be preferably used.
There is no limitation on the material to be deposited on the substrate by a sputter device, but a metal is preferable, and examples thereof include silicon, tantalum, niobium, tin, indium, and titanium.
本発明において使用するイオン源装置は、反応性ガスのプラズマを形成できるものであれば特に限定はなく、例えば、平面磁電管などを用いることができる。特に、特許文献1に開示されるイオン源装置を好ましく用いることができる。
また、反応性ガスの種類としては、例えば、酸素、窒素、水素又は気体状の炭素酸化物などが挙げられる。
The ion source device used in the present invention is not particularly limited as long as it can form reactive gas plasma. For example, a planar magnetoelectric tube or the like can be used. In particular, the ion source device disclosed in Patent Document 1 can be preferably used.
Moreover, as a kind of reactive gas, oxygen, nitrogen, hydrogen, gaseous carbon oxide, etc. are mentioned, for example.
スパッター装置とイオン源装置は、円筒状支持体周辺に沿って、互いに離間するように設置され、物質の堆積のためのゾーンと反応のためのゾーンを完全に物理的に分離する。スパッター装置とイオン源装置とに同様の磁電管陰極を用いる場合には、スパッター装置の反応性ガス(たとえば酸素)の分圧を低くして物質の堆積を行い、他方イオン源装置の反応性ガスの分圧を高くしてで酸化等のための反応性の強いプラズマを発生させることが好ましい。 The sputter device and the ion source device are installed along the circumference of the cylindrical support so as to be separated from each other, and completely separate the zone for the deposition of the material and the zone for the reaction. When the same magneto-electric tube cathode is used for the sputtering device and the ion source device, the reactive gas (for example, oxygen) of the sputtering device is lowered to deposit the material, while the reactive gas of the ion source device is used. It is preferable to generate a plasma having high reactivity for oxidation or the like by increasing the partial pressure of.
本発明の薄膜形成方法において、基板及び各装置は、円筒状支持体の内側又は外側(又は双方)に設置できる。また、複数個のスパッター装置やイオン源装置を使用して、堆積速度を増加させたり、膜形成する材料の数を増やすこともできる。
各装置はチェンバ内に設けることができ、物質の堆積及び、酸化等の反応のために別々に、連続して又は同時に動作させることができる。例えば、Ta2O5及びSiO2の層を交互に迅速に形成するために、4つの装置を設けて、タンタルの堆積、酸化、珪素の堆積、酸化を順に実施することもできる。
In the thin film forming method of the present invention, the substrate and each device can be installed inside or outside (or both) of the cylindrical support. Further, by using a plurality of sputtering devices and ion source devices, the deposition rate can be increased and the number of materials for film formation can be increased.
Each device can be provided in a chamber and can be operated separately, sequentially or simultaneously for reactions such as material deposition and oxidation. For example, in order to quickly and alternately form Ta 2 O 5 and SiO 2 layers, four apparatuses can be provided to sequentially perform tantalum deposition, oxidation, silicon deposition, and oxidation.
本発明の薄膜形成方法においては、スパッター装置の陰極の電力と基板の回転速度間の関係を調整することにより、基板がスパッター装置の下を通過するたびに、一層以上の原子層を堆積することができる。さらに、その他の材料の陰極を追加し、各陰極への電力を調整することにより、所望の割合で効果的に合金堆積膜を形成することができる。たとえば、陰極への相対電力を調整するだけで、広い面積にわたってNi及びCrの陰極から所望の割合でNiCr薄膜を形成できる。さらに、イオン源装置により物質蒸着膜を酸化させれば、超伝導材料として知られているバリウム銅イットリウムのような酸化物の薄膜を形成することも可能となる。 In the thin film formation method of the present invention, one or more atomic layers are deposited each time the substrate passes under the sputtering device by adjusting the relationship between the cathode power of the sputtering device and the rotation speed of the substrate. Can do. Furthermore, by adding cathodes of other materials and adjusting the power to each cathode, an alloy deposited film can be effectively formed at a desired ratio. For example, a NiCr thin film can be formed at a desired ratio from a cathode of Ni and Cr over a wide area simply by adjusting the relative power to the cathode. Furthermore, if a material vapor deposition film is oxidized by an ion source device, a thin film of oxide such as barium copper yttrium known as a superconducting material can be formed.
次に、本発明における基板について説明する。
本発明において基板とは、平面状及び/又は曲面状の表面を有するフィルム、シート、板、或いは凹凸のある板、湾曲した板、管等の部材をいう。
Next, the substrate in the present invention will be described.
In the present invention, the substrate refers to a member having a flat and / or curved surface, such as a film, a sheet, a plate, an uneven plate, a curved plate, and a tube.
本発明において使用するプラスチック基板は、アクリル系樹脂(a)及び脂肪族ポリエステル系樹脂(b)を含む樹脂組成物を成形して得られる。 The plastic substrate used in the present invention is obtained by molding a resin composition containing an acrylic resin (a) and an aliphatic polyester resin (b).
本発明においてアクリル系樹脂とは、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体の重合体を含む高分子化合物をいう。 In the present invention, the acrylic resin refers to a polymer compound containing a polymer of acrylic acid, methacrylic acid and derivatives thereof.
本発明におけるアクリル系樹脂(a)の具体例としては、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸エステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸エステルより選ばれる1種以上の単量体を重合したものが挙げられ、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
これらの中でも、メタクリル酸メチルの単独重合体又は他の単量体との共重合体が好ましい。
Specific examples of the acrylic resin (a) in the present invention include methacrylic acid esters such as cyclohexyl methacrylate, t-butylcyclohexyl methacrylate, and methyl methacrylate; methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, and isopropyl acrylate. And those obtained by polymerizing one or more monomers selected from acrylic acid esters such as 2-ethylhexyl acrylate, which may be used alone or in admixture of two or more.
Among these, a homopolymer of methyl methacrylate or a copolymer with other monomers is preferable.
メタクリル酸メチルと共重合可能な単量体としては、メタクリル酸メチル以外のメタクリル酸アルキルエステル類;アクリル酸アルキルエステル類;スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物類;アクリロニトリル、メタクリルニトリル等のシアン化ビニル類;N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類;無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸無水物類;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の不飽和酸類等が挙げられる。
これらメタクリル酸メチルと共重合可能な単量体の中でも、特にアクリル酸アルキルエステル類は、耐熱分解性に優れ、これを共重合させて得られるメタクリル系樹脂の成形加工時の流動性が高いため好ましい。
これらは一種又は二種以上組み合わせて使用することもできる。
Examples of monomers copolymerizable with methyl methacrylate include alkyl methacrylates other than methyl methacrylate; alkyl acrylates; aromatic vinyl compounds such as styrene, vinyl toluene and α-methyl styrene; acrylonitrile, Vinyl cyanides such as methacrylonitrile; maleimides such as N-phenylmaleimide and N-cyclohexylmaleimide; unsaturated carboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride; unsaturated acids such as acrylic acid, methacrylic acid and maleic acid Is mentioned.
Among these monomers that can be copolymerized with methyl methacrylate, acrylic acid alkyl esters are particularly excellent in heat decomposability and have high fluidity during molding of methacrylic resins obtained by copolymerizing these. preferable.
These can be used alone or in combination of two or more.
メタクリル酸メチルに、アクリル酸アルキルエステル類を共重合させる場合、アクリル酸アルキルエステル類の使用量は、耐熱分解性の観点から0.1重量%以上であることが好ましく、耐熱性の観点から15重量%以下であることが好ましい。0.2重量%以上14重量%以下であることがさらに好ましく、1重量%以上12重量%以下であることがとりわけ好ましい。 When alkyl methacrylates are copolymerized with methyl methacrylate, the amount of alkyl acrylates used is preferably 0.1% by weight or more from the viewpoint of thermal decomposition resistance, and 15 from the viewpoint of heat resistance. It is preferable that it is below wt%. The content is more preferably 0.2% by weight or more and 14% by weight or less, and particularly preferably 1% by weight or more and 12% by weight or less.
アクリル酸アルキルエステル類としては、アクリル酸メチル及びアクリル酸エチルが、0.1〜1重量%といった少量メタクリル酸メチルと共重合させるだけでも前述の成形加工時の流動性の改良効果が著しく得られるため、好ましい。 As alkyl acrylates, the effect of improving fluidity at the time of molding described above is remarkably obtained only by copolymerizing methyl acrylate and ethyl acrylate with a small amount of methyl methacrylate such as 0.1 to 1% by weight. Therefore, it is preferable.
アクリル系樹脂(a)の重量平均分子量は、5万〜20万であることが好ましい。重量平均分子量は成形品の強度の観点から5万以上が好ましく、成形加工性、流動性の観点から20万以下が好ましい。さらに好ましい範囲は7万〜15万である。
また、本発明においてはアイソタクチックポリメタクリル酸エステルとシンジオタクチックポリメタクリル酸エステルを同時に用いることもできる。
The weight average molecular weight of the acrylic resin (a) is preferably 50,000 to 200,000. The weight average molecular weight is preferably 50,000 or more from the viewpoint of the strength of the molded product, and preferably 200,000 or less from the viewpoint of molding processability and fluidity. A more preferable range is 70,000 to 150,000.
In the present invention, isotactic polymethacrylate and syndiotactic polymethacrylate can be used simultaneously.
アクリル系樹脂(a)を製造する方法として、例えばキャスト重合、塊状重合、懸濁重合、溶液重合、乳化重合、アニオン重合等の一般に行われている重合方法を用いることができるが、光学用途としては微小な異物の混入はできるだけ避けることが好ましく、この観点からは懸濁剤や乳化剤を用いない塊状重合や溶液重合が望ましい。
溶液重合を行う場合には、単量体の混合物をトルエン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素の溶媒に溶解して調製した溶液を用いることができる。塊状重合により重合させる場合には、通常行われるように加熱により生じる遊離ラジカルや電離性放射線照射により重合を開始させることができる。
As a method for producing the acrylic resin (a), for example, generally used polymerization methods such as cast polymerization, bulk polymerization, suspension polymerization, solution polymerization, emulsion polymerization, and anionic polymerization can be used. It is preferable to avoid the introduction of minute foreign substances as much as possible. From this viewpoint, bulk polymerization or solution polymerization without using a suspending agent or an emulsifier is desirable.
When solution polymerization is performed, a solution prepared by dissolving a mixture of monomers in an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene or ethylbenzene can be used. In the case of polymerization by bulk polymerization, the polymerization can be started by irradiation with free radicals generated by heating or ionizing radiation as is usually done.
重合反応に用いられる開始剤としては、ラジカル重合において用いられる任意の開始剤を使用することができ、例えば、アゾビスイソブチルニトリル等のアゾ化合物、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等の有機過酸化物を用いることができる。
特に、90℃以上の高温下で重合を行わせる場合には、溶液重合が一般的であるので、10時間半減期温度が80℃以上で、かつ用いる有機溶媒に可溶である過酸化物、アゾビス開始剤などが好ましい。具体的には、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、シクロヘキサンパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、1,1−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル等を挙げることができる。
これらの開始剤は、例えば、0.005〜5重量%の範囲で用いることが好ましい。
As the initiator used in the polymerization reaction, any initiator used in radical polymerization can be used. For example, azo compounds such as azobisisobutylnitrile, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butylperoxy An organic peroxide such as -2-ethylhexanoate can be used.
In particular, when polymerization is carried out at a high temperature of 90 ° C. or higher, solution polymerization is common, so that the 10-hour half-life temperature is 80 ° C. or higher and a peroxide that is soluble in the organic solvent used, An azobis initiator is preferred. Specifically, 1,1-bis (t-butylperoxy) 3,3,5-trimethylcyclohexane, cyclohexane peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, 1, Examples thereof include 1-azobis (1-cyclohexanecarbonitrile) and 2- (carbamoylazo) isobutyronitrile.
These initiators are preferably used in the range of 0.005 to 5% by weight, for example.
重合反応に必要に応じて用いられる分子量調節剤としては、ラジカル重合において用いる任意のものが使用でき、例えばブチルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、チオグリコール酸2−エチルヘキシル等のメルカプタン化合物が特に好ましいものとして挙げられる。
これらの分子量調節剤は、アクリル系樹脂(a)の重合度が好ましい範囲内に制御されるような濃度範囲で添加される。
As the molecular weight regulator used as necessary in the polymerization reaction, any of those used in radical polymerization can be used. For example, mercaptan compounds such as butyl mercaptan, octyl mercaptan, dodecyl mercaptan, 2-ethylhexyl thioglycolate are particularly preferable. As mentioned.
These molecular weight regulators are added in a concentration range such that the polymerization degree of the acrylic resin (a) is controlled within a preferable range.
本発明の脂肪族ポリエステル系樹脂(b)としては、例えば、脂肪族ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とする重合体、脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールの重縮合体を主たる構成成分とする重合体などが挙げられる。
なお、本発明において主たる構成成分であるとは、該構成成分が50重量%以上を占めることをいう。
脂肪族ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とする重合体の具体例としては、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ3−ヒドロキシ酪酸、ポリ4−ヒドロキシ酪酸、ポリ4−ヒドロキシ吉草酸、ポリ3−ヒドロキシヘキサン酸及びポリカプロラクトンなどが挙げられ、脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールの重縮合体を主たる構成成分とする重合体の具体例としては、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート及びポリブチレンサクシネートなどが挙げられる。
これらの脂肪族ポリエステルは、単独ないし2種以上を用いることができる。
Examples of the aliphatic polyester-based resin (b) of the present invention include, for example, a polymer mainly composed of an aliphatic hydroxycarboxylic acid and a polycondensate of an aliphatic polycarboxylic acid and an aliphatic polyhydric alcohol. And the like.
In the present invention, the main constituent means that the constituent occupies 50% by weight or more.
Specific examples of the polymer mainly containing an aliphatic hydroxycarboxylic acid include polyglycolic acid, polylactic acid, poly-3-hydroxybutyric acid, poly-4-hydroxybutyric acid, poly-4-hydroxyvaleric acid, and poly-3-hydroxyhexane. Specific examples of the polymer mainly comprising a polycondensate of an aliphatic polycarboxylic acid and an aliphatic polyhydric alcohol include polyethylene adipate, polyethylene succinate, polybutylene adipate, and the like. Examples include polybutylene succinate.
These aliphatic polyesters can be used alone or in combination of two or more.
これらの脂肪族ポリエステル系樹脂(b)の中でも、ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とする重合体が好ましく、特にポリ乳酸系樹脂が好ましく使用される。
本発明において、ポリ乳酸系樹脂とは、L−乳酸及び/又はD−乳酸を主たる構成成分とする重合体である。
Among these aliphatic polyester resins (b), a polymer containing hydroxycarboxylic acid as a main constituent component is preferable, and a polylactic acid resin is particularly preferably used.
In the present invention, the polylactic acid-based resin is a polymer containing L-lactic acid and / or D-lactic acid as a main constituent component.
ポリ乳酸系樹脂において、L−乳酸単位と、D−乳酸単位の構成モル比は、L−体とD−体あわせて100%に対し、L体ないしD体いずれかが85%以上が好ましく、さらに好ましくは一方が90%以上であり、さらに好ましくは一方が94%以上の重合体である。本発明においてはL−乳酸を主体とするポリL乳酸とD−乳酸を主体とするポリD乳酸を同時に用いることもできる。
ポリ乳酸系樹脂は、L体ないしD体以外の乳酸誘導体モノマー又は、ラクチドと共重合可能な他成分を共重合していてもよく、このような成分としてはジカルボン酸、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン等が挙げられる。
ポリ乳酸系樹脂は、直接脱水縮合、ラクチドの開環重合等公知の重合法で重合することができる。また必要に応じてポリイソシアネート等の結合剤を用いて、高分子量化することもできる。
ポリ乳酸系樹脂の好ましい重量平均分子量範囲は、機械的性質の観点から重量平均分子量が30,000以上であることが好ましく、加工性の観点から1000,000以下であることが好ましい。さらに好ましくは50,000〜500,000、最も好ましくは100,000〜280,000である。
In the polylactic acid-based resin, the constituent molar ratio of the L-lactic acid unit and the D-lactic acid unit is preferably 100% for both the L-form and the D-form, and either the L-form or the D-form is preferably 85% or more. More preferably, one is 90% or more, and more preferably one is a 94% or more polymer. In the present invention, poly-L lactic acid mainly composed of L-lactic acid and poly-D lactic acid mainly composed of D-lactic acid can be used simultaneously.
The polylactic acid-based resin may be copolymerized with a lactic acid derivative monomer other than L-form or D-form or other components copolymerizable with lactide. Examples of such components include dicarboxylic acids, polyhydric alcohols, and hydroxycarboxylic acids. Examples include acids and lactones.
The polylactic acid resin can be polymerized by a known polymerization method such as direct dehydration condensation or ring-opening polymerization of lactide. Moreover, it can also be made high molecular weight using binders, such as polyisocyanate, as needed.
The weight average molecular weight range of the polylactic acid-based resin is preferably 30,000 or more from the viewpoint of mechanical properties, and preferably 1,000,000 or less from the viewpoint of processability. More preferably, it is 50,000-500,000, Most preferably, it is 100,000-280,000.
また、ポリ乳酸系樹脂には、本発明の目的を損なわない範囲で、乳酸以外の他の共重合成分0.1〜30重量%を含んでいてもよい。かかる他の共重合成分単位としては、例えば、多価カルボン酸、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸、ラクトンなどが挙げられ、具体的には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、フマル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、5−テトラブチルホスホニウムスルホイソフタル酸などの多価カルボン酸類;エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘプタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオ−ル、デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ビスフェノールA、ビスフェノールにエチレンオキシドを付加反応させた芳香族多価アルコール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどの多価アルコール類;グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸類;グリコリド、ε−カプロラクトングリコリド、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、δ−ブチロラクトン、β−又はγ−ブチロラクトン、ピバロラクトン、δ−バレロラクトンなどのラクトン類などを使用することができる。これらの共重合成分は、単独ないし2種以上を用いることができる。 In addition, the polylactic acid resin may contain 0.1 to 30% by weight of a copolymer component other than lactic acid as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of such other copolymer component units include polyvalent carboxylic acids, polyhydric alcohols, hydroxycarboxylic acids, lactones, and the like. Specifically, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid , Azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, fumaric acid, cyclohexanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 5-sodium sulfoisophthalic acid, 5-tetrabutylphosphonium sulfoisophthalic acid Polyvalent carboxylic acids such as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, heptanediol, hexanediol, octanediol, nonanediol, decanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, neopentylglycol, glycerin, trimethyl Aromatic polyhydric alcohol in which ethylene oxide is added to ethylene propane, pentaerythritol, bisphenol A, bisphenol; polyhydric alcohols such as diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol; glycolic acid, 3- Hydroxycarboxylic acids such as hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 4-hydroxyvaleric acid, 6-hydroxycaproic acid, hydroxybenzoic acid; glycolide, ε-caprolactone glycolide, ε-caprolactone, β-propiolactone, δ-butyrolactone, Lactones such as β- or γ-butyrolactone, pivalolactone, and δ-valerolactone can be used. These copolymer components can be used alone or in combination of two or more.
脂肪族ポリエステル系樹脂(b)の製造方法としては、既知の重合方法を用いることができ、特にポリ乳酸系樹脂については、乳酸からの直接重合法、ラクチドを介する開環重合法などを採用することができる。具体的には、辻秀人著「Polylactide」in Biopolymers Vol.4(Wiley−VCH 2002年刊)PP129−178や、特表平05−504731号公報の方法を好ましく用いることができる。 As a method for producing the aliphatic polyester resin (b), a known polymerization method can be used. Particularly, for a polylactic acid resin, a direct polymerization method from lactic acid, a ring-opening polymerization method via lactide, or the like is employed. be able to. Specifically, Hidehito Tsuji, “Polylactide” in Biopolymers Vol. 4 (Wiley-VCH 2002) PP129-178 and Japanese National Patent Publication No. 05-504731 can be preferably used.
本発明においては、耐加水分解抑制剤を加えることにより、脂肪族ポリエステル系樹脂(b)成分の加水分解による分子量低下を抑えることが可能となり、例えば強度低下等を抑えることができる。このような耐加水分解抑制剤としては、脂肪族ポリエステル樹脂(b)の末端官能基であるカルボン酸及び水酸基との反応性を有する化合物、例えばカルボジイミド化合物、イソアネート化合物、オキソゾリン系化合物などが挙げられる。特に、分子中に1個以上のカルボジイミド基を有するカルボジイミド化合物(ポリカルボジイミド化合物を含む。)は、脂肪族ポリエステル樹脂(b)とよく溶融混練でき、3重量%以下といった少量添加で加水分解を抑制できるため好適である。 In the present invention, by adding a hydrolysis resistance inhibitor, it is possible to suppress a decrease in molecular weight due to hydrolysis of the aliphatic polyester resin (b) component, and for example, a decrease in strength can be suppressed. Examples of such hydrolysis resistance inhibitors include compounds having reactivity with the carboxylic acid and hydroxyl group that are terminal functional groups of the aliphatic polyester resin (b), such as carbodiimide compounds, isocyanate compounds, and oxozoline compounds. . In particular, carbodiimide compounds having one or more carbodiimide groups in the molecule (including polycarbodiimide compounds) can be melt-kneaded well with the aliphatic polyester resin (b), and hydrolysis is suppressed by adding a small amount of 3% by weight or less. This is preferable because it is possible.
分子中に1個以上のカルボジイミド基を有するカルボジイミド化合物(ポリカルボジイミド化合物を含む。)としては、例えば、触媒として有機リン系化合物又は有機金属化合物を用い、各種ポリマーイソシアネートを約70℃以上の温度で、無溶媒又は不活性溶媒中で脱炭酸縮合反応に付することにより合成することができるもの等が挙げられる。
ポリカルボジイミドとしては、種々の方法で製造したものを使用することができるが、基本的には従来のポリカルボジイミドの製造方法(米国特許第2941956号明細書、特公昭47−33279号公報、J.0rg.Chem.28, 2069−2075(1963)、Chemical Review l981,Vol.81No.4、p619−621)により製造したものを用いることができる。
ポリカルボジイミドを製造するための原料である有機ジイソシアネートとしては、例えば芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートやこれらの混合物を挙げることができ、具体的には、1,5−ナフタレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートの混合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,6−ジイソプロピルフェニルイソシアネート、1,3,5−トリイソプロピルベンゼン−2,4−ジイソシアネートが挙げられる。
As a carbodiimide compound (including a polycarbodiimide compound) having one or more carbodiimide groups in the molecule, for example, an organic phosphorus compound or an organometallic compound is used as a catalyst, and various polymer isocyanates are used at a temperature of about 70 ° C. or higher. And those which can be synthesized by subjecting to a decarboxylation condensation reaction in a solvent-free or inert solvent.
As the polycarbodiimide, those produced by various methods can be used. Basically, a conventional method for producing polycarbodiimide (US Pat. No. 2,941,956, Japanese Patent Publication No. 47-33279, J. Pat. Chem. 28, 2069-2075 (1963), Chemical Review 981, Vol. 81 No. 4, p619-621) can be used.
Examples of the organic diisocyanate that is a raw material for producing polycarbodiimide include aromatic diisocyanate, aliphatic diisocyanate, alicyclic diisocyanate and mixtures thereof. Specifically, 1,5-naphthalene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyldimethylmethane diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2, Mixture of 4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate, xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate Sulfonates, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, 2,6-diisopropylphenyl isocyanate, and 1,3,5-triisopropylbenzene 2,4-diisocyanate.
耐加水分解抑制剤の好ましい量は、アクリル系樹脂(a)成分、脂肪族ポリエステル系樹脂(b)成分あわせて100重量部に対し、耐加水分解抑制剤を0.01〜50重量部であることが好ましい。耐加水分解抑制効果の発現の観点から0.01重量以上が好ましく、光学特性の観点から50重量部以下が好ましい。より好ましい範囲は、0.01〜30重量部の範囲であり、さらに好ましくは、0.1〜30重量部である。 The preferred amount of the hydrolysis resistance inhibitor is 0.01 to 50 parts by weight of the hydrolysis resistance inhibitor with respect to 100 parts by weight of the acrylic resin (a) component and the aliphatic polyester resin (b) component. It is preferable. 0.01 weight or more is preferable from the viewpoint of expression of the hydrolysis resistance suppressing effect, and 50 weight part or less is preferable from the viewpoint of optical characteristics. A more preferable range is a range of 0.01 to 30 parts by weight, and a further preferable range is 0.1 to 30 parts by weight.
本発明においてアクリル系樹脂(a)と脂肪族ポリエステル系樹脂(b)を含む樹脂組成物におけるアクリル系樹脂(a)の割合(重量部)は、アクリル系樹脂(a)と脂肪族ポリエステル系樹脂(b)の合計量100重量部に対して、薄膜との密着性、光弾性係数、リタデーション、強度、耐熱性等の点から、0.1重量部以上99.9重量部以下であることが好ましく、20重量部以上95重量部以下であることがさらに好ましく、40重量部以上90重量部以下であることがとりわけ好ましい。 In the present invention, the ratio (parts by weight) of the acrylic resin (a) in the resin composition containing the acrylic resin (a) and the aliphatic polyester resin (b) is the acrylic resin (a) and the aliphatic polyester resin. From the viewpoint of adhesion to the thin film, photoelastic coefficient, retardation, strength, heat resistance, etc., the total amount of (b) is 100 parts by weight or more and 0.1 to 99.9 parts by weight. The amount is preferably 20 parts by weight or more and 95 parts by weight or less, more preferably 40 parts by weight or more and 90 parts by weight or less.
本発明の基板は、その光弾性係数が−13×10-12/Pa以上12×10-12/Pa以下であることが好ましい。光弾性係数とは、外力による複屈折の変化の生じやすさを表す係数で、種種の文献に記載があり(例えば化学総説、No.39、1998(学会出版センター発行))、下式により定義される。
CR[/Pa]=Δn/σR
ここで、σRは伸張応力[Pa]、Δnは応力付加時の複屈折であり、Δnは下式により定義される。
Δn=n1−n2
ここで、n1は伸張方向と平行な方向に偏光面を有する光に対する屈折率、n2は伸張方向と垂直な方向に偏光面を有する光に対する屈折率である。
光弾性係数の値がゼロに近いほど外力による複屈折の変化が小さいことを示しており、各用途において設計された複屈折の変化が小さいことを意味し、光学特性に優れることになる。
The substrate of the present invention preferably has a photoelastic coefficient of −13 × 10 −12 / Pa or more and 12 × 10 −12 / Pa or less. The photoelastic coefficient is a coefficient representing the ease with which birefringence changes due to external force, and is described in various literatures (for example, Chemical Review, No. 39, 1998 (published by the Academic Publishing Center)) and is defined by the following formula: Is done.
C R [/ Pa] = Δn / σ R
Here, σ R is extensional stress [Pa], Δn is birefringence when stress is applied, and Δn is defined by the following equation.
Δn = n 1 −n 2
Here, n 1 is a refractive index for light having a polarization plane in a direction parallel to the extension direction, and n 2 is a refractive index for light having a polarization plane in a direction perpendicular to the extension direction.
The closer the value of the photoelastic coefficient is to zero, the smaller the change in birefringence due to external force, which means that the change in birefringence designed for each application is small, and the optical characteristics are excellent.
基板の光弾性係数の値は−10×10-12(/Pa)以上9×10-12(/Pa)以下であることがさらに好ましく、−5×10-12(/Pa)以上5×10-12(/Pa)以下であることがとりわけ好ましい。光弾性係数をこのような値にコントロールすることは、アクリル系樹脂(a)と脂肪族ポエステル系樹脂(b)における両者の配合比により行うことができる。 The value of the photoelastic coefficient of the substrate is more preferably from −10 × 10 −12 (/ Pa) to 9 × 10 −12 (/ Pa), more preferably from −5 × 10 −12 (/ Pa) to 5 × 10. -12 (/ Pa) or less is particularly preferable. Controlling the photoelastic coefficient to such a value can be performed by the blending ratio of both the acrylic resin (a) and the aliphatic polyester resin (b).
さらに、本発明の基板に使用する樹脂組成物には、効果を著しく損なわない範囲内で、各種目的に応じて任意の樹脂成分、添加剤を配合することができる。
任意に配合してもよい樹脂成分としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン;ポリスチレン、スチレンアクリロニトリル共重合体等のスチレン系樹脂;ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、脂肪族以外のポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂;及びフェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂などが挙げられ、1種以上を用いることができる。
Furthermore, the resin composition used for the substrate of the present invention can be blended with arbitrary resin components and additives depending on various purposes within a range that does not significantly impair the effect.
Examples of resin components that may be optionally blended include polyolefins such as polyethylene and polypropylene; styrene resins such as polystyrene and styrene acrylonitrile copolymers; polyamides, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyesters other than aliphatic, polysulfones, Examples thereof include thermoplastic resins such as polyphenylene oxide, polyimide, polyetherimide, and polyacetal; and thermosetting resins such as phenol resin, melamine resin, silicone resin, and epoxy resin. One or more types can be used.
添加剤としては、樹脂やゴム状重合体の配合に一般的に用いられるものであれば特に制限はない。無機充填剤、酸化鉄等の顔料;ステアリン酸、ベヘニン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、エチレンビスステアロアミド等の滑剤;離型剤;パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル、パラフィン、有機ポリシロキサン、ミネラルオイル等の軟化剤・可塑剤;ヒンダードフェノール系酸化防止剤、りん系熱安定剤等の酸化防止剤;ヒンダードアミン系光安定剤;ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤;難燃剤;帯電防止剤;有機繊維,ガラス繊維,炭素繊維,金属ウィスカ等の補強剤;着色剤、その他添加剤等が挙げられる。 The additive is not particularly limited as long as it is generally used for blending resins and rubber-like polymers. Inorganic fillers, pigments such as iron oxides; lubricants such as stearic acid, behenic acid, zinc stearate, calcium stearate, magnesium stearate, ethylene bisstearamide; mold release agents; paraffinic process oil, naphthenic process oil, Softeners and plasticizers such as aromatic process oils, paraffins, organic polysiloxanes, and mineral oils; Antioxidants such as hindered phenolic antioxidants and phosphorus heat stabilizers; Hindered amine light stabilizers; benzotriazoles Examples include ultraviolet absorbers; flame retardants; antistatic agents; reinforcing agents such as organic fibers, glass fibers, carbon fibers, and metal whiskers; colorants and other additives.
本発明の基板に使用される樹脂組成物の製造方法は、特に制限されるものではなく、公知の方法が利用できる。例えば、単軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ブラベンダー、各種ニーダー等の溶融混練機を用いて、必要に応じて耐加水分解抑制剤や上記その他の成分を添加して溶融混練して製造することができる。 The manufacturing method of the resin composition used for the board | substrate of this invention is not restrict | limited in particular, A well-known method can be utilized. For example, using a melt kneader such as a single screw extruder, twin screw extruder, Banbury mixer, Brabender, various kneaders, etc., if necessary, adding an anti-hydrolysis inhibitor and the above-mentioned other components to melt knead Can be manufactured.
本発明における基板の形態としてフィルムやシートが挙げられる。
基板の成形方法としては、特に制限されるものではなく、射出成形、シート成形、ブロー成形、インジェクションブロー成形、インフレーション成形、押出成形、発泡成形、キャスト成形等、公知の方法で基板に成形することが可能であり、圧空成形、真空成形等の二次加工成形法も用いることができる。中でも、押出成形、キャスト成形が好ましく用いられる。
このとき例えば、Tダイ、円形ダイ等が装着された押出機等を用いて、未延伸のフィルムやシートを押出成形することができる。押出成形により成形品を得る場合は、事前に各種樹脂成分、添加剤等を溶融混練した材料を用いることもできるし、押出成形時に溶融混練を経て成形することもできる。また、各種樹脂成分に共通な溶媒、例えばクロロホルム、二塩化メチレン等の溶媒を用いて、各種樹脂成分を溶解後、キャスト乾燥固化することにより未延伸のフィルムやシートをキャスト成形もすることができる。
さらに必要に応じて、未延伸フィルムやシートを、機械的流れ方向に一軸延伸、機械的流れ方向に直行する方向に一軸延伸することができる。また、ロール延伸とテンター延伸の逐次2軸延伸法、テンター延伸による同時2軸延伸法、チューブラー延伸による2軸延伸法等によって延伸することにより2軸延伸フィルム、シートを製造することもできる。
Examples of the form of the substrate in the present invention include films and sheets.
The method for molding the substrate is not particularly limited, and the substrate is molded by a known method such as injection molding, sheet molding, blow molding, injection blow molding, inflation molding, extrusion molding, foam molding, cast molding, or the like. Secondary processing molding methods such as pressure forming and vacuum forming can also be used. Of these, extrusion molding and cast molding are preferably used.
At this time, for example, an unstretched film or sheet can be extruded by using an extruder equipped with a T die, a circular die, or the like. When a molded product is obtained by extrusion molding, a material in which various resin components, additives and the like are previously melt-kneaded can be used, or can be molded through melt-kneading during extrusion molding. In addition, by using a solvent common to various resin components, for example, a solvent such as chloroform, methylene dichloride, etc., after dissolving the various resin components, it is possible to cast-mold an unstretched film or sheet by cast drying and solidifying. .
Further, if necessary, an unstretched film or sheet can be uniaxially stretched in the mechanical flow direction and uniaxially stretched in the direction orthogonal to the mechanical flow direction. In addition, a biaxially stretched film and sheet can be produced by stretching by a sequential biaxial stretching method of roll stretching and tenter stretching, a simultaneous biaxial stretching method by tenter stretching, a biaxial stretching method by tubular stretching, or the like.
次に、薄膜形成方法の具体例を概略図を用いて説明する。
図1及び図2は、それぞれ本発明において使用できる薄膜形成装置10の単純化模式的透視図及び横断面図である。装置10は真空加工室を形成するハウジング11を含み、図2に示される適する真空ポンプ系12に結合している。真空ポンプ系には、排気口13により真空室の排気を行うために低温ポンプ又はその他の適する真空ポンプ又はそれらの組合せが含まれる。
装置10には軸16のまわりを回転するように取付けられ、種々の形状及び寸法の基板15の取付に適合する円筒状の側面を有するケージ様ドラム14も含まれる。基板15は、ドラムの外周又は内周に沿って離隔して位置するスパッター装置に外面又は内面が面するようにドラム14上に直接取付けることができる。
Next, a specific example of the thin film forming method will be described with reference to schematic views.
1 and 2 are a simplified schematic perspective view and a cross-sectional view of a thin film forming apparatus 10 that can be used in the present invention, respectively. The apparatus 10 includes a housing 11 that forms a vacuum processing chamber and is coupled to a suitable vacuum pump system 12 shown in FIG. The vacuum pump system includes a cryogenic pump or other suitable vacuum pump or combinations thereof for evacuating the vacuum chamber through the exhaust port 13.
The apparatus 10 also includes a cage-like drum 14 that is mounted for rotation about an
さらに、装置10においては、複数個の磁電管増大スパッター装置30及びイオン源装置30がドラム14の外周のまわりに位置する。一例においては、珪素をスパッター装置26を用いて蒸着し、タンタルをスパッター装置27を用いて蒸着し、イオン源装置28により酸素を基板に蒸着した物質と反応させて、物質層(単層又は多層)を酸化物に変換させる。このようにして、ドラム14を回転させ、スパッター装置及びイオン源装置26、27及び28を選択的に動作させることにより、物質及び/又はそれらの酸化物を実質的にいかなる望ましい組合せであっても選択的に基板上に形成しうる。
Further, in the apparatus 10, a plurality of magnetoelectric tube increasing
たとえば、ドラム14を回転させ、連続的にイオン源装置28を動作させながらスパッター装置26及び27を連続的に動作させることにより、装置10は、基板上に数原子の厚さの珪素層を形成して珪素をSiO2に酸化し、次いで数原子の厚さのタンタル層を形成してタンタルをTa2O5に酸化させることができる。この順序は、精確に厚さの制御されたSiO2及びTa2O5の層の複合光学薄膜を形成するために、必要に応じて繰返したり、変えたりできる。
For example, by rotating the drum 14 and continuously operating the
この薄膜形成装置10の操作例について説明する。
最初に、基板を円筒状の支持体の周囲上に取付ける。次いで真空密閉室をたとえば1×10-6torrに排気し、選択された速度でドラムの回転を開始する。次に、スパッター装置を、入口マニホールドからパッターガス(代表的にはアルゴン)を流し入れ、電力供給源から陰極へ電力を供給することにより作動させる。物質の堆積を開始する前は、スパッター装置のシャッターを堆積が開始しないように閉じておく。スパッター装置の操作を開始すると同時にイオン源装置の操作を開始する。
An operation example of the thin film forming apparatus 10 will be described.
First, the substrate is mounted on the periphery of a cylindrical support. The vacuum sealed chamber is then evacuated to, for example, 1 × 10 −6 torr, and the drum starts to rotate at the selected speed. Next, the sputtering apparatus is operated by flowing a putter gas (typically argon) from the inlet manifold and supplying power from the power supply source to the cathode. Before starting the deposition of the substance, the shutter of the sputtering apparatus is closed so that the deposition does not start. The operation of the ion source device is started simultaneously with the start of the operation of the sputtering device.
安定した選択された電力、ガス流及び圧力をスパッター装置及びイオン源装置に供給し、選択された堆積及び酸化速度を供給するために必要な回転速度で操作するドラムを用い、選択的にシャッターを開くことにより、望ましい堆積及び酸化の連続作業が行われる。
たとえば、金属1のスパッター装置、イオン源装置、金属2のスパッター装置及びイオン源装置の順で、ドラム14の周囲のまわりに4つのスパッター装置及びイオン源装置が位置すると仮定すると、シャッター開口の組み合わせにより以下の薄膜が得られる。
1.金属1の堆積及び酸化;金属2の堆積及び酸化→金属1酸化物の上に金属2酸化物(すなわち、金属1のスパッター装置のシャッター及びイオン源装置のシャッターを一緒に開き、次いで金属2のスパッター装置のシャッター及びイオン源装置のシャッターを一緒に開く)
2.金属1;金属2及び酸化→金属1の上に金属2酸化物
3.金属1及び酸化;金属2→金属1酸化物の上に金属2
4.金属2;金属1及び酸化→金属2の上に金属1酸化物
5.金属2及び酸化;金属1→金属2酸化物の上に金属1
6.金属1及び金属2同時(すなわち、金属1のスパッター装置及び金属2陰極のシャッターを同時に開く)→金属1及び金属2の混合物の層;
7.金属1及び金属2及び酸化(金属1、金属2のスパッター装置及びイオン源装置のシャッターを一緒に開く)→金属1及び金属2の混合酸化物。
Supply a stable and selected power, gas flow and pressure to the sputter and ion source devices and use the drum to operate at the rotational speed required to supply the selected deposition and oxidation rate, and selectively release the shutter. Opening provides the desired deposition and oxidation sequence.
For example, assuming that four sputter devices and ion source devices are located around the periphery of drum 14 in the order of metal 1 sputter device, ion source device, metal 2 sputter device and ion source device, a combination of shutter apertures. Thus, the following thin film is obtained.
1. Metal 1 deposition and oxidation; metal 2 deposition and oxidation → metal 1 oxide over metal 1 oxide (ie, metal 1 sputtering device shutter and ion source device shutter together, then metal 2 deposition Open the shutter of the spatter device and the shutter of the ion source device together)
2. Metal 1; metal 2 and oxidation-> metal 2 oxide on metal 1 3. Metal 1 and oxidation; Metal 2 → Metal 2 on Metal 1 oxide
4). Metal 2; metal 1 and oxidation → metal 1 oxide on metal 2 5. Metal 2 and oxidation; metal 1 → metal 1 on metal 2 oxide
6). Metal 1 and metal 2 simultaneously (ie, simultaneously opening the metal 1 sputtering device and the metal 2 cathode shutter) → a layer of a mixture of metal 1 and metal 2;
7). Metal 1 and metal 2 and oxidation (the shutters of the metal 1 and metal 2 sputtering device and ion source device are opened together) → the mixed oxide of metal 1 and metal 2.
複数のスパッター装置を用いることにより、実質的に無限の組合せの種々の物質の多層薄膜が形成できる。
二種類以上の金属及び/又はその他の物質の混合物を形成する場合には、スパッター装置のシャッターは開いたまま保持し、スパッター装置の電力、圧力、開口寸法及び/又は数を調節することにより一方の金属の他の金属に対する割合を変化させることが好ましい。また、一般的には、層の厚さは、化合物、混合物のいずれであっても、関連するスパッター装置のシャッターを開いている時間の長さにより決定する。
By using a plurality of sputtering apparatuses, it is possible to form a multilayer thin film of various materials in a virtually infinite combination.
When forming a mixture of two or more metals and / or other substances, keep the shutter of the sputter device open and adjust the power, pressure, aperture size and / or number of the sputter device. It is preferable to change the ratio of the metal to the other metal. In general, the thickness of the layer, whether a compound or a mixture, is determined by the length of time that the shutter of the related sputtering apparatus is opened.
たとえば、基板の平面に垂直な方向に組成が連続して変化する薄膜、従って光学的性質が連続して変化する薄膜も形成できる。組成の分布は、スパッター装置に供給される電力を連続的又は周期的に変化させることにより、又はスパッター装置の開口又はシャッターの開放を連続的に変化させることにより得られる。 For example, a thin film whose composition changes continuously in a direction perpendicular to the plane of the substrate, and thus a thin film whose optical properties change continuously can be formed. The composition distribution is obtained by continuously or periodically changing the power supplied to the sputtering apparatus, or by continuously changing the opening of the sputtering apparatus or the opening of the shutter.
次に実施例によって本発明を説明する。
次に、実施例で用いた評価法、プラスチック基板について説明する。
<1>評価方法
<1−1>視感度反射率の測定
以下の測定機を用いて行った。
測定機:島津製作所社製フォトダイオードアレイ分光光度計「MultiSpec−1500」
<1−2>全光線透過率の測定
以下の測定機を用いて行った。
測定機:村上色彩技術研究所社製積分球式分光透過率測定機「DOT−3C」
<1−3>表面抵抗値の測定
以下の測定機を用いて行った。
測定機:三菱化学社製接触式表面抵抗計「MCP−T360」
<1−4>薄膜の基板に対する密着性の測定
以下の規格に準じてテープ剥離試験を行い、薄膜が残った面積(剥離しなかった面積)の割合(%)を測定した。薄膜が全て残ったとき(剥離がなかったとき)は100%となり、全て剥離したときは0%となる。この値が大きいほど良好な結果と判断される。(規格では6段階に分類され、分類0の剥離なき状態は100%に相当し、分類6の剥離状態は0%に相当することになる。)
規格:JIS K5600−5−6
<1−5>基板に用いた樹脂の分子量
GPC[東ソー製GPC−8020、検出RI,カラム昭和電工製Shodex K−
805,801連結]を用い、溶媒はクロロホルム、測定温度40℃で、市販標準ポリス
チレン換算で重量平均分子量を求めた。
Next, the present invention will be described by way of examples.
Next, the evaluation method and plastic substrate used in the examples will be described.
<1> Evaluation Method <1-1> Measurement of Visibility Reflectivity The following measuring machine was used.
Measuring machine: Photo diode array spectrophotometer “MultiSpec-1500” manufactured by Shimadzu Corporation
<1-2> Measurement of total light transmittance It carried out using the following measuring machines.
Measuring machine: Integral sphere type spectral transmittance measuring machine “DOT-3C” manufactured by Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd.
<1-3> Measurement of surface resistance value It measured using the following measuring machines.
Measuring machine: Mitsubishi Chemical Corporation contact type surface resistance meter "MCP-T360"
<1-4> Measurement of adhesion of thin film to substrate A tape peeling test was performed according to the following standards, and the ratio (%) of the area where the thin film remained (the area where peeling did not occur) was measured. When all the thin film remains (when there is no peeling), it becomes 100%, and when all peels, it becomes 0%. The larger this value, the better the result. (In the standard, it is classified into 6 stages, and the state with no peeling of classification 0 corresponds to 100%, and the peeling state of classification 6 corresponds to 0%.)
Standard: JIS K5600-5-6
<1-5> Molecular weight of resin used for substrate GPC [GPC-8020 manufactured by Tosoh, detection RI, column Shodex K- manufactured by Showa Denko
805,801 connection], the solvent was chloroform, the measurement temperature was 40 ° C., and the weight average molecular weight was calculated in terms of commercially available standard polystyrene.
<2>用いた原材料、フィルムの準備
<2−1>アクリル系樹脂(a)(メタクリル酸メチル/アクリル酸メチル共重合体)(P−1)
メタクリル酸メチル89.2重量部、アクリル酸メチル5.8重量部、及びキシレン5重量部からなる単量体混合物に、1,1−ジ−t−ブチルパ−オキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン0.0294重量部、及びn−オクチルメルカプタン0.115重量部を添加し、均一に混合した。
この溶液を内容積10リットルの密閉式耐圧反応器に連続的に供給し、攪拌下に平均温度130℃、平均滞留時間2時間で重合した後、反応器に接続された貯槽に連続的に送り出し、一定条件下で揮発分を除去し、さらに押出機に連続的に溶融状態で移送し、押出機にてアクリル系樹脂(a)であるメタクリル酸メチル/アクリル酸メチル共重合体(P−1)のペレットを得た。
得られた共重合体(P−1)のアクリル酸メチル含量は6.0重量%、ASTM−D1238に準拠して測定した230℃、3.8キログラム荷重のメルトフローレート値は1.0g/10分であった。
<2−2>脂肪族ポリエステル系樹脂(b)(ポリ乳酸)(P−2)
特表平05−504731号公報に記載の方法に従って、錫系触媒を用いたラクチドの開環重合法により脂肪族ポリエステル系樹脂(b)であるポリ乳酸(L乳酸とD乳酸の共重合体)(P−2)のペレットを得た。
得られたポリ乳酸(P−2)の重量平均分子量は176,000であった。
<2−3>基板
テクノベル製Tダイ装着押し出し機(KZW15TW−25MG−NH型/幅150mmTダイ装着/リップ厚0.5mm)のホッパーに、P−1、P−2のそれぞれのペレットを表1、2に示す組成比でドライブレンドして投入した。押出機のシリンダー温度とTダイの温度を調整して押出成形を行い、延伸機で表1と2に示す延伸条件でフィルムを得た。
表1と2には、組成、成形条件、延伸条件、得られたフィルムの厚みを示した。
<2> Raw materials used, film preparation <2-1> Acrylic resin (a) (methyl methacrylate / methyl acrylate copolymer) (P-1)
1,1-di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethyl was added to a monomer mixture consisting of 89.2 parts by weight of methyl methacrylate, 5.8 parts by weight of methyl acrylate, and 5 parts by weight of xylene. 0.0294 parts by weight of cyclohexane and 0.115 parts by weight of n-octyl mercaptan were added and mixed uniformly.
This solution is continuously supplied to a sealed pressure resistant reactor having an internal volume of 10 liters, polymerized with stirring at an average temperature of 130 ° C. and an average residence time of 2 hours, and then continuously sent to a storage tank connected to the reactor. The volatile matter is removed under a certain condition, and further transferred to the extruder in a molten state. The acrylic resin (a) is a methyl methacrylate / methyl acrylate copolymer (P-1) ) Was obtained.
The copolymer (P-1) had a methyl acrylate content of 6.0% by weight and a melt flow rate value of 230 g, 3.8 kg load measured in accordance with ASTM-D1238 was 1.0 g / It was 10 minutes.
<2-2> Aliphatic polyester resin (b) (polylactic acid) (P-2)
Polylactic acid (copolymer of L-lactic acid and D-lactic acid) which is an aliphatic polyester resin (b) by ring-opening polymerization of lactide using a tin-based catalyst according to the method described in JP-T-05-504731 A pellet of (P-2) was obtained.
The obtained polylactic acid (P-2) had a weight average molecular weight of 176,000.
<2-3> Substrate P-1 and P-2 pellets are placed in a hopper of a Technobel T-die mounting extruder (KZW15TW-25MG-NH type / width 150 mm T-die mounting / lip thickness 0.5 mm). 2 was dry blended at a composition ratio shown in FIG. Extrusion was carried out by adjusting the cylinder temperature of the extruder and the temperature of the T die, and films were obtained under the stretching conditions shown in Tables 1 and 2 with a stretching machine.
Tables 1 and 2 show the composition, molding conditions, stretching conditions, and thickness of the obtained film.
[実施例1〜6及び比較例1]
以下の方法で反射防止被膜付きの基板を得た。
図1、図2に示す装置を用いて、スパッター装置1とスパッター装置2を適宜オン・オフしながら以下に示す条件で表1に示す配合のプラスチック基板(フィルム)上に光学多層膜を形成した。結果を表1に示す。
[Examples 1 to 6 and Comparative Example 1]
A substrate with an antireflection coating was obtained by the following method.
Using the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, an optical multilayer film was formed on a plastic substrate (film) having the composition shown in Table 1 under the conditions shown below while appropriately turning on / off the sputtering apparatus 1 and the sputtering apparatus 2. . The results are shown in Table 1.
スパッター装置1のターゲット :ニオブ
スパッター装置2のターゲット :シリコン
スパッター装置1のガス:アルゴン300sccm
スパッター装置2のガス:アルゴン300sccm
スパッター装置1の電力:7kW
スパッター装置2の電力:7kW
イオン源装置の動作:5アンペア、100sccm O2
膜形成後の焼成 :無し
Target of the sputter device 1: Target of the niobium sputter device 2: Gas of the silicon sputter device 1: Argon 300 sccm
Sputtering device 2 gas: Argon 300 sccm
Power of the sputter device 1: 7 kW
Power of the sputter device 2: 7 kW
Ion source device operation: 5 amps, 100 sccm O 2
Firing after film formation: None
表1に示すように、各基板には、非常に高い全光線透過率と低い視感度反射率を与えるNb2O5の層とSiO2の層の複数層からなる薄い(100nm厚)膜が形成された。そして、基板としてアクリル系樹脂(a)と脂肪族ポリエステル系樹脂(b)を含む樹脂組成物の成形体を用いた実施例1〜6においては、薄膜の基板に対する密着性が、比較例であるアクリル系樹脂(a)単体の成形体を用いた場合より格段に優れていた。
このように、本発明では基板の表面処理や密着層の形成を行わなくても、良好な反射防止薄膜を直接基板に形成させることができた。
As shown in Table 1, each substrate has a thin (100 nm thick) film composed of a plurality of layers of Nb 2 O 5 and SiO 2 that give very high total light transmittance and low visibility reflectance. Been formed. And in Examples 1-6 using the molded object of the resin composition containing acrylic resin (a) and aliphatic polyester-type resin (b) as a board | substrate, the adhesiveness with respect to the board | substrate of a thin film is a comparative example. The acrylic resin (a) was much better than a single molded body.
Thus, in the present invention, an excellent antireflection thin film could be directly formed on the substrate without performing surface treatment of the substrate or formation of an adhesion layer.
[実施例7〜12及び比較例2]
以下の方法でITO膜付きの基板を得た。
図1、図2に示す装置を用いて、片方のスパッター装置は使用せずに以下の条件で表2に示す配合のプラスチック基板(フィルム)上にITOからなる光学被膜を形成した。結果を表2に示す。
[Examples 7 to 12 and Comparative Example 2]
A substrate with an ITO film was obtained by the following method.
Using the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, an optical film made of ITO was formed on a plastic substrate (film) having the composition shown in Table 2 under the following conditions without using one sputtering apparatus. The results are shown in Table 2.
スパッター装置のターゲット :インジウム及び酸化錫
スパッター装置のガス : アルゴン 300sccm
スパッター装置の電力 : 7kW
イオン源装置の動作:5アンペア、100sccm O2
Sputter device target: Indium and tin oxide Sputter device gas: Argon 300 sccm
Power of sputter device: 7kW
Ion source device operation: 5 amps, 100 sccm O 2
各基板には、高い全光線透過率と低い表面抵抗値を有する薄い(100nm厚)ITO膜が形成された。該膜は1層から成っており、QWOT(Quarter Wave Optical Thickness;1/4波長光学的厚さ)は20nmであった。そして、基板としてアクリル系樹脂(a)と脂肪族ポリエステル系樹脂(b)を含む樹脂組成物の成形体を用いた実施例7〜12においては、薄膜の基板に対する密着性が、比較例であるアクリル系樹脂(a)単体の成形体用いた場合より格段に優れていた。
このように、本発明では基板の表面処理や密着層の形成を行わなくても、良好なITO膜を直接基板に形成させることができた。
Each substrate was formed with a thin (100 nm thick) ITO film having a high total light transmittance and a low surface resistance. The film was composed of one layer, and QWOT (Quarter Wave Optical Thickness; 1/4 wavelength optical thickness) was 20 nm. And in Examples 7-12 which used the molded object of the resin composition containing acrylic resin (a) and aliphatic polyester-type resin (b) as a board | substrate, the adhesiveness with respect to the board | substrate of a thin film is a comparative example. The acrylic resin (a) was much better than the case of using a single molded body.
Thus, in the present invention, a good ITO film could be directly formed on the substrate without performing surface treatment of the substrate or formation of an adhesion layer.
本発明により製造された薄膜付きの基板は、光学特性、生産性に優れ、かつ各種機能(反射防止性、導電性、電磁波シールド性、近赤外線吸収性、紫外線カット性、高表面硬度性、ガスバリア性、防汚性等)を有する該薄膜が密着性良く基板についているので、ブラウン管(CRT)、液晶ディスプレイ(LCD)、偏光板、プラズマディスプレイ、各種光学フィルター、その他有機ELディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、表面伝導電子放出型ディスプレイ(SED)、リアプロジェクションテレビ等の各種ディスプレイに貼付したり、、組み込んで使用されたり、メガネ、光導波路、各種窓材等として活用することができる。 The substrate with a thin film produced according to the present invention is excellent in optical characteristics and productivity, and has various functions (antireflection, conductivity, electromagnetic wave shielding, near infrared absorption, ultraviolet cut, high surface hardness, gas barrier) Since the thin film having a good adhesion and antifouling property is attached to the substrate with good adhesion, a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), a polarizing plate, a plasma display, various optical filters, other organic EL displays, a field emission display ( FED), surface conduction electron emission display (SED), rear projection television and other various displays can be used by being incorporated or used as glasses, optical waveguides, various window materials and the like.
10 薄膜形成装置
11 ハウジング
12 真空ポンプシステム
13 排気ポート
14 ドラム
15 基板
26、27 スパッター装置
28 イオン源装置
30 スパッター装置又はイオン源装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Thin film forming apparatus 11 Housing 12 Vacuum pump system 13 Exhaust port 14 Drum 15
Claims (7)
(1)円筒状支持体上に基板を据え付け、該円筒状支持体を回転させる工程、
(2)前記円筒状支持体の回転中に、該円筒状支持体の周辺に設けられたスパッター装置を操作して、前記基板に物質を堆積させる工程、
(3)前記基板に物質を堆積させる工程と同時に、前記円筒状支持体の周辺に沿って前記スパッター装置から離間して設けられたイオン源装置を操作して、反応性ガスのガスプラズマを形成し、前記基板に堆積した物質と前記反応性ガスとを反応させる工程。 A method for manufacturing a substrate with a thin film, in which a thin film is formed by a thin film forming method including the following steps (1) to (3), wherein the resin includes an acrylic resin (a) and an aliphatic polyester resin (b) as a substrate: A method for producing a substrate with a thin film using a molded article of the composition;
(1) A step of installing a substrate on a cylindrical support and rotating the cylindrical support;
(2) A step of depositing a substance on the substrate by operating a sputtering device provided around the cylindrical support during rotation of the cylindrical support,
(3) Simultaneously with the step of depositing a substance on the substrate, a reactive plasma gas plasma is formed by operating an ion source device provided apart from the sputtering device along the periphery of the cylindrical support. And reacting the material deposited on the substrate with the reactive gas.
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