JPWO2012060338A1 - Laminated body - Google Patents
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Abstract
基体と、この基体上に設けられたフッ素含有樹脂からなる有機層とを有する積層体であって、前記有機層は、X線光電子分光により測定した有機層の深さ方向におけるC−C結合及びC−H結合は、基体と有機層との界面に最も多く存在し、かつ、このC−C結合及びC−H結合は、有機層の深さ方向の中央部において2原子%以下で存在し、X線光電子分光により測定したC−F結合が有機層の深さ方向において少なくとも該有機層の深さにより規格化した深さ0.2〜0.8の範囲において55原子%以上存在する。A laminate having a base and an organic layer made of a fluorine-containing resin provided on the base, the organic layer having a C—C bond in the depth direction of the organic layer measured by X-ray photoelectron spectroscopy and C—H bonds are most abundant at the interface between the substrate and the organic layer, and the C—C bonds and C—H bonds are present at 2 atomic% or less in the center in the depth direction of the organic layer. The C—F bond measured by X-ray photoelectron spectroscopy is 55 atomic% or more in the depth direction of the organic layer at least in the depth range of 0.2 to 0.8 normalized by the depth of the organic layer.
Description
本発明は、積層体に関する。 The present invention relates to a laminate.
現在、携帯端末などの各種端末では、人体が直接パネル表面に接触して操作するタッチパネルが多く用いられている。このタッチパネルの表面は、人体が直接パネル表面に接触することから、傷や汚れがつきやすいので防汚層(有機層)が設けられている。 At present, in various terminals such as portable terminals, a touch panel in which a human body operates by directly contacting the panel surface is used. The surface of the touch panel is provided with an antifouling layer (organic layer) because the human body is in direct contact with the panel surface and is easily damaged and dirty.
防汚層としては、フッ素系樹脂が用いられていることが挙げられる。このようなフッ素系樹脂としては、例えば高分子主鎖末端にケイ素原子を有するものが知られている(例えば特許文献1)。 An example of the antifouling layer is that a fluorine-based resin is used. As such a fluororesin, for example, one having a silicon atom at the end of a polymer main chain is known (for example, Patent Document 1).
防汚層は、上述のように人体がそれ自体に接触することから、摺動耐久性が高いことが求められる。この場合、摺動耐久性が高いとは、例えば、防汚層表面を、荷重(1000g/cm2)をかけたスチールウールで摺動し、摩耗した後に防汚層表面に水滴を落とし、この水滴の接触角が105度以下になった場合の摺動回数を測定した場合に、この摺動可能回数が5000回程度のものをいう。しかし、上述したフッ素系樹脂膜ではこの摺動可能回数が3000回程度のもの、即ち、摺動耐久性が低いものがあるという問題がある。 The antifouling layer is required to have high sliding durability since the human body contacts itself as described above. In this case, high sliding durability means that, for example, the antifouling layer surface is slid with steel wool applied with a load (1000 g / cm 2 ), and after being worn, water drops are dropped on the antifouling layer surface. When the number of sliding times is measured when the contact angle of the water droplet is 105 degrees or less, the number of slidable times is about 5000 times. However, the above-described fluororesin film has a problem that the number of slidable times is about 3000, that is, the sliding durability is low.
そこで本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決することにあり、摺動耐久性の高い防汚層を有する積層体を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a laminate having an antifouling layer having high sliding durability.
本発明の積層体は、基体と、この基体上に設けられたフッ素含有樹脂からなる有機層とを有する積層体であって、前記有機層は、X線光電子分光により測定した有機層の深さ方向におけるC−C結合及びC−H結合は、基体と有機層との界面に最も多く存在し、かつ、このC−C結合及びC−H結合は、有機層の深さ方向の中央部において2原子%以下で存在し、X線光電子分光により測定したC−F結合が有機層の深さ方向において少なくとも該有機層の深さにより規格化した深さ0.2〜0.8の範囲において55原子%以上存在することを特徴とする。積層体の有機層がこのような膜組成であることで、摺動耐久性が向上する。 The laminate of the present invention is a laminate having a substrate and an organic layer made of a fluorine-containing resin provided on the substrate, and the organic layer has a depth of the organic layer measured by X-ray photoelectron spectroscopy. The C—C bond and C—H bond in the direction are most abundant at the interface between the substrate and the organic layer, and the C—C bond and C—H bond are present at the center in the depth direction of the organic layer. In a range of 0.2 to 0.8 at which the C—F bond, which is present at 2 atomic% or less and is measured by X-ray photoelectron spectroscopy, is at least normalized by the depth of the organic layer in the depth direction of the organic layer It is characterized by the presence of 55 atomic% or more. When the organic layer of the laminate has such a film composition, the sliding durability is improved.
前記X線光電子分光により測定したC−C結合及びC−H結合の有機層の深さ方向における存在比率は、X線光電子分光により測定したSi−O結合の有機層の深さ方向における存在比率と少なくとも同時に増加することが好ましい。積層体の有機層がこのような膜構成であることで、より摺動耐久性が向上する。 The abundance ratio in the depth direction of the organic layer of C—C bond and C—H bond measured by the X-ray photoelectron spectroscopy is the abundance ratio in the depth direction of the organic layer of Si—O bond measured by X-ray photoelectron spectroscopy. And at least simultaneously increase. When the organic layer of the laminate has such a film configuration, the sliding durability is further improved.
前記基体は、有機層の形成面に密着層が形成されていることが好ましい。密着性を向上させることで、より摺動耐久性が向上する。 The substrate preferably has an adhesion layer formed on the surface on which the organic layer is formed. By improving the adhesion, the sliding durability is further improved.
本発明の好ましい実施形態としては、前記密着層が、Si、Al、Ta、Nb、Ti、Zr、Sn、Zn、Mg及びInから選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物、酸化窒化物、窒化物からなる膜であり、より好ましくは、前記密着層の少なくとも表面がSiO2膜であることが挙げられる。 As a preferred embodiment of the present invention, the adhesion layer is an oxide of at least one metal selected from Si, Al, Ta, Nb, Ti, Zr, Sn, Zn, Mg, and In, an oxynitride, It is a film made of nitride, and more preferably, at least the surface of the adhesion layer is a SiO 2 film.
(実施形態1)
以下、本発明について図1を用いて説明する。図1は、積層体1の模式的断面図である。積層体1は、透明基板2と、透明基板2上に成膜された密着層3と、密着層3上に積層された防汚層4とからなる。本発明の基体とは、透明基板2と密着層3とからなる。 (Embodiment 1)
The present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the
透明基板2は、一方面側(密着層3とは逆側)に収容された素子を保護してタッチパネルを構成するものである。このような透明基板2の材料としては、例えば、透明樹脂フィルム又はガラス等が挙げられる。本実施形態ではガラスからなる。なお、本実施形態における透明基板2は、透過率が100%のものに限定されず、いわゆる半透明も含むものである。
The
密着層3は、防汚層4と透明基板2との密着性を向上するためのものである。詳しくは後述するが、この密着層3の表面は、プラズマ処理工程によりクリーニングされて、ややエッチングされた状態となっている。このため、防汚層4との密着性を従来よりも高めることができる。
The
密着層3は、無機材料から形成される。無機材料としては、Si、Al、Ta、Nb、Ti、Zr、Sn、Zn、Mg及びInから選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物、酸化窒化物、窒化物が挙げられる。これらのうち、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム等が好ましく、これらの1種を単独で、或いは、これらを任意に混合して使用することができる。なお、本実施形態では、密着層3は、特に好ましい透過率を有するSiO2膜からなる。 The
密着層3の厚みは1〜1000nm、好ましくは5〜150nmの範囲で適宜設定することができる。密着層3の厚みが上記の範囲未満であると、密着性を発現することができず、また、密着層3の厚みが上記の範囲を超えると、逆に応力等によるクラックが生じ易くなるとともに、成膜に要する時間が長くなり好ましくない。
The thickness of the
防汚層4は、フッ素を含む有機層であり、この防汚層4が形成されていることで、例えば人体が接触したことでできる傷や指紋などからタッチパネルの表面を保護するものである。防汚層4を構成するフッ素系樹脂とは、高分子主鎖が、例えば、CF2=,−CF2−,−CFH−等の繰り返し単位を有するものが挙げられ、本実施形態では、直鎖構造のパーフルオロポリエーテル基を有するものを用いている。また、本実施形態における防汚層4を構成するフッ素系樹脂は、この高分子主鎖の末端にケイ素原子を有するものであり、高分子主鎖末端に位置するケイ素原子には、アルコキシ基が酸素−ケイ素結合により付加されている。 The
また、このフッ素系樹脂の平均分子量は、1000〜500000であることが好ましく、さらには5000〜100000がより好ましい。また、フッ素含有量は、フッ素系樹脂全体に対して0.5〜60質量%、さらには1〜40質量%が好ましい。この範囲であると、被覆性が高く、かつ、成膜が行いやすい。 Moreover, it is preferable that the average molecular weight of this fluorine-type resin is 1000-500000, Furthermore, 5000-100000 are more preferable. Further, the fluorine content is preferably 0.5 to 60% by mass, more preferably 1 to 40% by mass with respect to the entire fluororesin. Within this range, the coverage is high and film formation is easy.
防汚層4の膜厚としては、特に制限するものではないが、0.0005〜5μmの範囲で適宜設定することができる。0.0005μm未満であると、充分な汚れ付着防止機能を発現することが困難となり、また、5μmを超えると、光透過率の低下等が生じるからである。本実施形態では、防汚層4は厚さ2nmとなるように形成している。
Although it does not restrict | limit especially as a film thickness of the
本実施形態では、かかる防汚層4は、密着層3との界面に、X線光電子分光(XPS)により測定した有機層の深さ方向におけるC−C結合及びC−H結合は、防汚層4と密着層3との界面に最も多く存在し、かつ、このC−C結合及びC−H結合は、防汚層4の深さ方向の中央部(0.9nm〜1.1nm付近)において2原子%以下で存在する。また、X線光電子分光により測定したC−F結合が防汚層4の深さ方向において少なくとも該防汚層の深さにより規格化した深さ0.2〜0.8の範囲において55原子%以上存在するものである。
In this embodiment, the
具体的に、図2を用いて説明する。図2は、本実施形態にかかる防汚層4のX線光電子分光(XPS)による測定結果に基づいて深さ方向に存在比率をプロットしたものである。なお、測定は、Thermo Fisher Scientific社製、商品名VG Thera Probeによって、照射X線:単結晶分光AlKα、X線スポット径:800×400μm(楕円形状)、角度分解レンズモードでの検出角度:81.13°〜24.88°までを3.75°ピッチで16分割、標準レンズモードでの検出角度:53°、中和電子銃:使用、という測定条件で行った。なお、以下のX線光電子分光(XPS)による測定結果についても同様の測定装置、測定条件で行った。
This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 2 is a plot of the abundance ratio in the depth direction based on the measurement result of the
図2に示すように、XPSの測定結果では、C−C結合及びC−H結合のC1s軌道は防汚層4の深さ1.5nm付近から急激に存在比率が高まる。そして、C−C結合及びC−H結合のC1s軌道は、密着層3との界面(厚さ2.0nm付近)において存在比率が最も高まっており、約27原子%である。また、このC−C結合及びC−H結合は、防汚層4の深さ0.2nm付近から1.7nm付近までの範囲において2原子%以下で存在している。なお、深さ0.2nm、つまり防汚層の深さが防汚層全体の厚みの10%程度までの部分は不純物が多量に含まれている不純物領域である。さらに、防汚層4では、X線光電子分光により測定したC−F結合のF1s軌道が防汚層4の深さ0〜1.7nm付近までにおいて55原子%以上存在する。
As shown in FIG. 2, in the XPS measurement result, the C1s orbit of the C—C bond and the C—H bond increases rapidly from the vicinity of the depth 1.5 nm of the
本実施形態における積層体1は、このようなXPSの分析結果となる本実施形態の防汚層4を有することで、従来の防汚層と比較して摺動耐久性が高い。本発明の発明者らは、このようなXPSの分析結果となる防汚層、即ちC−C結合及びC−H結合が膜中にほとんど存在せず、密着層3との界面に集中していると共に、フッ素を含む結合であるC−F結合が層全体に所定量含まれている防汚層4は、従来の防汚層と比較して摺動耐久性が高い(例えば、摺動可能回数が5000回以上)ことを見出したのである。
The
また、さらに本実施形態における積層体1の防汚層4は、図2に示すように、C−C結合及びC−H結合のC1s軌道の存在確率は、深さ1.5nm付近からSi−O結合のO1s軌道の厚さ方向における存在比率と同時に増加する。このように増加している防汚層4では、特に摺動耐久性が高くなる(例えば、摺動可能回数が7000回以上)。
Further, as shown in FIG. 2, the
参考例として、図3に従来の防汚層のX線光電子分光(XPS)による測定結果を示す。 As a reference example, FIG. 3 shows a measurement result by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of a conventional antifouling layer.
図3は、従来の防汚層(厚さ0.9nm)のX線光電子分光(XPS)による測定結果を示すものである。図3に示すように、XPSの測定結果では、C−C結合及びC−H結合のC1s軌道は深さ0.5nm付近までは防汚層の全体に常に3〜8%程度で存在し、深さ0.5nm付近から深くなるにつれて徐々に存在比率が高まる。そして、C−C結合及びC−H結合のC1s軌道は密着層との界面(厚さ0.9nm付近)において存在比率が最も高まっており、約20原子%である。この従来の防汚層では、X線光電子分光により測定したC−F結合のF1s軌道は防汚層の深さ0.11nmまでは上昇し、この深さ0.11nmから0.8nm付近までにおいて一定ではないが55原子%以上存在している。このような従来の防汚層は例えば摺動可能回数は3000回程度である。 FIG. 3 shows the measurement results of a conventional antifouling layer (thickness 0.9 nm) by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). As shown in FIG. 3, in the XPS measurement results, C1s orbitals of C—C bonds and C—H bonds are always present in the entire antifouling layer at about 3 to 8% up to a depth of about 0.5 nm. The abundance ratio gradually increases as the depth increases from around 0.5 nm. The C1s orbitals of the C—C bond and C—H bond have the highest abundance at the interface with the adhesion layer (thickness of about 0.9 nm), and are about 20 atomic%. In this conventional antifouling layer, the F1s orbit of the C—F bond measured by X-ray photoelectron spectroscopy rises to a depth of 0.11 nm of the antifouling layer, and from this depth of 0.11 nm to about 0.8 nm. Although it is not constant, 55 atomic% or more exists. Such a conventional antifouling layer has, for example, about 3000 slidable cycles.
これに対し、上述した本実施形態の防汚層は、摺動可能回数は10000回であり、本実施形態の防汚層は従来の防汚層と比較して非常に摺動耐久性が高い。 On the other hand, the antifouling layer of this embodiment described above has a slidable number of times of 10,000, and the antifouling layer of this embodiment has a very high sliding durability compared to the conventional antifouling layer. .
かかる積層体1は、以下のようにして形成される。
Such a
初めに、ガラス基板である透明基板2上に、密着層3を形成する。このような密着層3の成膜方法としては、例えば、CVD法、プラズマCVD法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などが挙げられる。密着層3としてのSiO2膜をスパッタリング法により形成する場合には、形成条件としては、例えば、スパッタリングターゲット:Siターゲット、スパッタリングガス:Ar+O2、Arガス流量:50sccm、O2ガス流量:15sccm、投入パワー:2500Wである。 First, the
次いで、この密着層3が形成された透明基板2に対してプラズマ処理を行う(プラズマ処理工程)。本実施形態では、このプラズマ処理により、密着層3表面がエッチングされて、防汚層4との密着性が向上すると共に、密着層3表面に存在する不純物が除去されるためか、上述した本実施形態の所望の組成を有する防汚層4を形成することが可能である。
Next, plasma processing is performed on the
プラズマ処理におけるプラズマ生成ガスは、酸素原子(O)を含むガスである。このような酸素原子を含むガスとしては、O2等の酸素原子を含むガス、また、H2OなどのOH基含有ガス等のO水素原子(H)とを含むガスが挙げられる。なお、これらのうちの1種もしくは2種以上を混合させて用いてもよく、また、これらのガスにAr、He等の不活性ガスを混合させて用いてもよい。さらにまた、OとHとを別々のガスに含有させてそれぞれを供給して、成膜室内で混合させてもよい。 The plasma generation gas in the plasma treatment is a gas containing oxygen atoms (O). Examples of such a gas containing oxygen atoms include a gas containing oxygen atoms such as O 2 and a gas containing O hydrogen atoms (H) such as an OH group-containing gas such as H 2 O. One or two or more of these may be mixed and used, or an inert gas such as Ar or He may be mixed with these gases. Furthermore, O and H may be contained in separate gases and supplied to mix in the film formation chamber.
かかるプラズマ処理工程では、プラズマ生成ガスとして酸素原子を有するガス(本実施形態では酸素ガス)を導入する場合には、ガス流量:5〜50sccm、投入パワー:100〜3000Wである。本実施形態では、酸素ガスを用いて、ガス流量:20sccm、投入パワー:1000Wで60秒間プラズマ処理を行った。 In this plasma processing step, when a gas having oxygen atoms (oxygen gas in the present embodiment) is introduced as a plasma generation gas, the gas flow rate is 5 to 50 sccm, and the input power is 100 to 3000 W. In this embodiment, plasma treatment was performed using oxygen gas at a gas flow rate of 20 sccm and an input power of 1000 W for 60 seconds.
その後、この密着層3上に防汚層4を形成する。防汚層4の形成方法としては、塗布法、蒸着法等が挙げられるが、本実施形態では蒸着法を用いている。
Thereafter, the
蒸着法としては、真空蒸着法、イオンビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法が挙げられるが、本実施形態では所定の圧力状態で蒸着源を加熱して蒸着を行う抵抗加熱蒸着法を用いている。所定の圧力状態とは、1×10-4〜1×10-2Paである。本実施形態では、2×10-3〜4×10-4Paとなるように保持しながら、加熱手段により220℃まで蒸着源としての商品名オプツールDSX(ダイキン工業株式会社製)を加熱して、厚さ2nmの蒸着膜を形成している。 Examples of the vapor deposition method include a vacuum vapor deposition method, an ion beam vapor deposition method, and a resistance heating vapor deposition method. In this embodiment, a resistance heating vapor deposition method in which vapor deposition is performed by heating a vapor deposition source in a predetermined pressure state is used. The predetermined pressure state is 1 × 10 −4 to 1 × 10 −2 Pa. In this embodiment, the product name OPTOOL DSX (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) as a vapor deposition source is heated up to 220 ° C. by heating means while being held at 2 × 10 −3 to 4 × 10 −4 Pa. A vapor deposition film having a thickness of 2 nm is formed.
本実施形態にかかる成膜装置について、以下図2を用いて説明する。成膜装置10は、いわゆるインライン式の成膜装置であり、基板に対して所定の処理を行う処理室が直列に接続されているものである。成膜装置10は、ロードロック室11と、密着層形成室12と、プラズマ処理室13と、防汚層形成室14とをこの順で備える。なお、成膜装置10内において、透明基板2は、搬送手段としての搬送トレイにより支持されて搬送される。なお、本実施形態において搬送手段とは、透明基板2を載置する搬送トレイと、搬送トレイを移動させる移動手段とからなるものである。
The film forming apparatus according to this embodiment will be described below with reference to FIG. The
ロードロック室11には、大気中から透明基板2が搬入される。ロードロック室11には、図示しない真空ポンプが設けられ、ロードロック室11内を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができるように構成されている。なお、図示しないが各処理室には真空ポンプが設けられて処理室毎に所望の真空度とすることができる。
The
密着層形成室12は、透明基板2に対してスパッタリング法により密着層3(図1参照)を形成するためのものである。密着層形成室12に搬送された透明基板2は、図示しない搬送手段で基板設置位置121に設置される。密着層形成室12には、この基板設置位置121に設置された透明基板2に対向するように、スパッタリングターゲット122がターゲット支持部123により支持されて設置される。ターゲット支持部123には、高周波電源124が接続されていて、スパッタリングターゲット122に電圧を印加できるように構成されている。
The adhesion
スパッタリングターゲット122は、密着層に応じて材料を適宜設定する。本実施形態では、密着層としてSiO2膜を形成するために、スパッタリングターゲット122として金属シリコンターゲットが設置されている。 The material of the
また、密着層形成室12には、スパッタリングガスが封入された2つの第1ガス封入部125がそれぞれ第1バルブ126を介して設置されている。各第1バルブ126の開度を調整することで、第1ガス封入部125から所望量のスパッタリングガスを密着層形成室12内に導入することができる。本実施形態においては、一方の第1ガス封入部125にArガスが、他方の第1ガス封入部125にO2ガスが、それぞれ封入されている。 Further, in the adhesion
プラズマ処理室13は、本発明におけるプラズマ処理を行うためのものである。プラズマ処理室13は、搬送トレイに載置された透明基板2に高周波電圧を印加するための電圧導入部131が設けられている。電圧導入部131には、電圧印加手段132が接続されて、搬送トレイに載置された透明基板2に電圧が印加できるように構成されている。なお、これらの電圧導入部131及び電圧印加手段132は、プラズマを形成することができるものであれば、限定されない。
The
また、プラズマ処理室13には、プラズマ生成ガス(本実施形態ではH2O)を封入した第2ガス封入部133が、第2バルブ134を介して接続されている。第2バルブ134の開度を調整することで、第2ガス封入部133から所望量のプラズマ生成ガスをプラズマ処理室13内に導入することができる。 The
防汚層形成室14は、蒸着法により透明基板2の密着層上に防汚層4(図1参照)を形成するためのものである。防汚層形成室14に搬送された透明基板2は、図示しない搬送手段で基板設置位置141に設置される。防汚層形成室14には、設置された透明基板2に対向するように、蒸着手段142が設置されている。蒸着手段142は、蒸着方法によるが、本実施形態では、図示しない蒸着源が加熱手段を備えた坩堝中に設置されたものである。
The antifouling
かかる成膜装置10における成膜について説明する。ロードロック室11に透明基板2が搬送されると、ロードロック室11では排気が行われ、真空状態となる。所望の真空状態となった後に、透明基板2は密着層形成室12に搬送される。密着層形成室12では、透明基板2に対して密着層が形成される。具体的には、各第1バルブ126の開度を調整して各第1ガス封入部125からスパッタリングガス(例えばO2ガス及びArガス)を導入すると共に、高周波電源124からスパッタリングターゲット122に電圧を印加してスパッタリングを開始して、密着層3を形成する。 The film formation in the
次いで、透明基板2が密着層形成室12からプラズマ処理室13へ搬送される。プラズマ処理室13では、透明基板2上の密着層3に対してプラズマ処理が行われる。具体的には、プラズマ処理室13では、第2バルブ134の開度を調整して第2ガス封入部133からプラズマ生成ガスが導入されると共に電圧印加手段132から電圧導入部131に電圧が印加されて、密着層3表面が若干エッチングされて密着層3表面のクリーニングが行われる。
Next, the
次いで、透明基板2は、プラズマ処理室13から防汚層形成室14へ搬送される。防汚層形成室14では、プラズマ処理された密着層3上に防汚層4が形成される。具体的には、坩堝を加熱手段により加熱して、搬送された透明基板2の密着層3に対して加熱された蒸着源を付着して防汚層4を形成する。
Next, the
防汚層4が形成されたのち、透明基板2は、ロードロック室11に搬送され、ロードロック室11において大気開放された後に成膜装置10から搬出される。
After the
このようにして、本実施形態の成膜装置10では、密着層形成室12と防汚層形成室14との間にプラズマ処理室13を設けることで、所望のプラズマ処理を行うことができ、これにより、密着層3と防汚層4との密着性を向上させることができると共に、所望の防汚層4、即ち、所望の存在比率でX線光電子分光により測定したC−C結合及びC−H結合、及びC−F結合が膜中に存在するような防汚層を形成することができる。
Thus, in the
以下、実施例により本発明の実施形態についてより詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail by way of examples.
(実施例1、2)
実施形態1にかかる成膜装置により表1に示す各条件で積層体1を形成した。なお、記載のない条件については実施形態1に記載したものと同一である。 (Examples 1 and 2)
The
(比較例1)
実施例1とは、プラズマ処理工程においてO含有ガスを用いなかった点以外は全て同一の条件で積層構造を形成した。 (Comparative Example 1)
The laminated structure was formed under the same conditions as in Example 1 except that no O-containing gas was used in the plasma treatment step.
(比較例2)
実施例2とは、プラズマ処理工程を用いなかった点以外は全て同一の条件で積層構造を形成した。 (Comparative Example 2)
The laminated structure was formed under the same conditions as in Example 2 except that the plasma treatment process was not used.
これらの実施例及び比較例のXPS測定結果について、図5〜図7に示す。 The XPS measurement results of these examples and comparative examples are shown in FIGS.
図5は、C−C結合及びC−H結合のC1s軌道の規格化後の膜の深さ方向における存在比率を示したものである。なお、規格化はそれぞれの膜の防汚層4の膜厚で規格化しており、規格化後深さ1とは防汚層4と密着層3との界面にあたる。
FIG. 5 shows the abundance ratio in the depth direction of the film after normalization of C1s orbitals of C—C bonds and C—H bonds. The normalization is standardized by the film thickness of the
図5に示すように、実施例1、2は、共に規格化後の膜の深さが中央部のみならず0.2〜0.6程度までC−C結合及びC−H結合のC1s軌道の存在比率はほぼ0(2原子%以下)であり、規格化後の膜の深さが0.6を越えたあたりからどちらも急に存在比率が上昇し、共に規格化した膜の深さが1、つまり防汚層4と密着層3との界面で最も存在比率が高くなった(実施例1は27原子%、実施例2は29原子%)。
As shown in FIG. 5, in Examples 1 and 2, both the C1s orbits of the C—C bond and the C—H bond have a normalized film depth of about 0.2 to 0.6 as well as the central portion. The abundance ratio is almost 0 (2 atomic% or less), and both of the abundance ratios suddenly increased when the normalized film depth exceeded 0.6, and both normalized film depths. 1, that is, the abundance ratio was highest at the interface between the
比較例1、2は、C−C結合及びC−H結合のC1s軌道の存在比率は中央部だけでなく共に膜全体に2原子%以上であり、防汚層4と密着層3との界面付近でも比較的緩やかにこの存在比率が上昇した。
In Comparative Examples 1 and 2, the existence ratio of C1s orbitals of C—C bonds and C—H bonds is not less than 2 atomic% in the entire film, not only in the central part, and the interface between the
図6は、X線光電子分光により測定したC−F結合のF1s軌道の規格化後の膜の深さ方向における存在比率を示したものである。 FIG. 6 shows the abundance ratio in the depth direction of the film after normalization of the F1s orbitals of C—F bonds measured by X-ray photoelectron spectroscopy.
実施例1、2及び比較例1では、規格化後の深さが0.2〜0.85までの間でC−F結合のF1s軌道の存在確率が55原子%を越えた。比較例2では、規格化後の深さが0.1〜0.3付近までの間でC−F結合のF1s軌道の存在確率が55原子%を越えたが、それ以降は減少した。 In Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the existence probability of the F1s orbit of the C—F bond exceeded 55 atomic% when the depth after normalization was 0.2 to 0.85. In Comparative Example 2, the existence probability of the F1s orbit of the C—F bond exceeded 55 atomic% when the depth after normalization was near 0.1 to 0.3, but decreased thereafter.
図7は、X線光電子分光により測定したC−C結合及びC−H結合のC1s軌道(太線)の膜の深さ方向における存在比率と、Si−O結合のO1s軌道(細線)の膜の深さ方向における存在比率とを示したものである。 FIG. 7 shows the existence ratio of C1s orbitals (thick lines) of C—C bonds and C—H bonds in the depth direction of the film measured by X-ray photoelectron spectroscopy, and the O1s orbitals (thin lines) of Si—O bonds. The abundance ratio in the depth direction is shown.
実施例1のみ、C−C結合及びC−H結合のC1s軌道(太線)の膜の深さ方向における存在比率と、Si−O結合のO1s軌道(細線)の膜の深さ方向における存在比率とは、同程度の深さ(1.5nm付近)から存在比率が上昇した。 Only in Example 1, the abundance ratio of C1s orbitals (thick lines) of C—C bonds and C—H bonds in the depth direction of the film and the abundance ratio of O1s orbitals (thin lines) of Si—O bonds in the depth direction of the film. The abundance ratio increased from the same depth (around 1.5 nm).
これに対し、実施例2では、C−C結合及びC−H結合のC1s軌道の膜の深さ方向における存在比率は、Si−O結合のO1s軌道(細線)の膜の深さ方向における存在比率よりも早く上昇しはじめた。 On the other hand, in Example 2, the abundance ratio of C1s orbitals of C—C bonds and C—H bonds in the depth direction of the film is the presence of O1s orbitals (thin lines) of Si—O bonds in the depth direction of the film. It began to rise faster than the ratio.
また、比較例1、2では、C−C結合及びC−H結合のC1s軌道の膜の深さ方向における存在比率は、ゆるやかではあるが、Si−O結合のO1s軌道(細線)の膜の深さ方向における存在比率よりも早く上昇しはじめた。 In Comparative Examples 1 and 2, the existence ratio of the C1s orbitals of the C—C bond and the C—H bond in the depth direction of the film is moderate, but the film of the O1s orbital (thin line) of the Si—O bond is thin. It began to rise faster than the existence ratio in the depth direction.
このように、実施例1、2では、かかる防汚層4は、密着層3との界面に、X線光電子分光(XPS)により測定した有機層の深さ方向におけるC−C結合及びC−H結合は、防汚層4と密着層3との界面に最も多く存在し、かつ、このC−C結合及びC−H結合は、防汚層4の深さ方向の中央部(規格化した深さ0.45〜0.55付近)において2原子%以下で存在した。また、X線光電子分光により測定したC−F結合が防汚層4の深さ方向において少なくとも該防汚層の深さにより規格化した深さ0.2〜0.8の範囲において55原子%以上存在した。これに対し、比較例1、2では、防汚層は、このC−C結合及びC−H結合は、防汚層4の深さ方向の中央部(規格化した深さ0.45〜0.55付近)において2原子%以下で存在せず、かつ、比較例1は、X線光電子分光により測定したC−F結合が防汚層4の深さ方向において少なくとも該防汚層の深さにより規格化した深さ0.2〜0.8の範囲において55原子%以上存在しなかった。
As described above, in Examples 1 and 2, the
実施例1、2及び比較例1、2の積層構造に対して、それぞれ摺動性耐久試験を行った。摺動性耐久試験は、各積層構造の防汚層表面を、荷重(1000g/cm2)をかけたスチールウールで摺動し、摩耗した後に防汚層表面に水滴を落とし、この水滴の接触角が105度以下になった場合の摺動回数を測定したものである。即ち、摺動回数が多いほど、防汚層の摺動耐久性が高いことを示す。結果を表1に合わせて示す。 A sliding durability test was performed on each of the stacked structures of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. In the sliding durability test, the surface of the antifouling layer of each laminated structure was slid with steel wool applied with a load (1000 g / cm 2 ), and after wearing, water droplets were dropped on the surface of the antifouling layer, and the contact of the water droplets The number of times of sliding when the angle is 105 degrees or less is measured. That is, the greater the number of sliding times, the higher the sliding durability of the antifouling layer. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、全ての実施例で比較例に対して摺動回数が多く、7000回以上摺動可能であったため、摺動耐久性が向上したことが分かった。 As shown in Table 1, it was found that the sliding durability was improved because all the examples had a larger number of sliding operations than the comparative example and could slide 7000 times or more.
従って、本実施形態の防汚層4は、密着層3との界面に、X線光電子分光(XPS)により測定した有機層の深さ方向におけるC−C結合及びC−H結合は、防汚層4と密着層3との界面に最も多く存在し、かつ、このC−C結合及びC−H結合は、防汚層4の深さ方向の中央部(0.9nm〜1.1nm付近)において2原子%以下で存在すると共に、X線光電子分光により測定したC−F結合が防汚層4の深さ方向において少なくとも該防汚層の深さにより規格化した深さ0.2〜0.8の範囲において55原子%以上存在するものであることで、摺動耐久性が向上していた。また、さらに、C−C結合及びC−H結合のC1s軌道の存在確率は、Si−O結合のO1s軌道の厚さ方向における存在比率と同時に増加することで、さらに摺動耐久性が向上していた。
Therefore, the
(他の実施形態)
本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、成膜装置は実施形態1に挙げたものに限定されず、各実施形態にかかる成膜方法を実施することができるものであればよい。例えば、一つの成膜装置内に、本実施形態におけるプラズマ処理室に設けられたプラズマ処理手段、蒸着手段を設け、基板をこれらに対向するようにして設置することができるように構成してもよい。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the film forming apparatus is not limited to the one described in the first embodiment, and may be any apparatus that can perform the film forming method according to each embodiment. For example, the plasma processing means and the vapor deposition means provided in the plasma processing chamber in the present embodiment may be provided in one film forming apparatus, and the substrate may be installed so as to face these. Good.
本実施形態では、酸素を含むガスでプラズマ処理することにより所望の摺動耐久性の高い膜を形成したが、これに限定されない。かかる所望の摺動耐久性の高い膜を形成することができれば、形成方法は限定されない。 In the present embodiment, a film having a desired high sliding durability is formed by plasma treatment with a gas containing oxygen. However, the present invention is not limited to this. The formation method is not limited as long as the desired film having high sliding durability can be formed.
本実施形態では、スパッタリング法として高周波スパッタリング法を用いたが、これに限定されず、例えば、磁石をスパッタリングターゲットの背後に設置して磁場と電場の直交するマグネトロン放電を利用するマグネトロンスパッタ法や、ECRプラズマを用いて真空中でスパッタリングを行うECRスパッタリング法などを用いてもよい。また、本実施形態では、二つのスパッタリングターゲット間に高周波電圧を印加したが、このようないわゆるデュアル式のスパッタリング方法に限られない。例えば、単一のスパッタリングターゲットに対して高周波電源を接続し、接地された基板とスパッタリングターゲットとの間で高周波電圧を印加してもよい。 In the present embodiment, the high-frequency sputtering method is used as the sputtering method, but is not limited thereto, for example, a magnetron sputtering method using a magnetron discharge in which a magnetic field and an electric field are orthogonally set by placing a magnet behind the sputtering target, An ECR sputtering method in which sputtering is performed in a vacuum using ECR plasma may be used. Moreover, in this embodiment, although the high frequency voltage was applied between two sputtering targets, it is not restricted to such a so-called dual type sputtering method. For example, a high frequency power source may be connected to a single sputtering target, and a high frequency voltage may be applied between the grounded substrate and the sputtering target.
1 積層体
2 透明基板
3 密着層
4 防汚層
10 成膜装置
11 ロードロック室
12 密着層形成室
13 プラズマ処理室
14 防汚層形成室 DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記有機層は、X線光電子分光により測定した有機層の深さ方向におけるC−C結合及びC−H結合は、基体と有機層との界面に最も多く存在し、かつ、このC−C結合及びC−H結合は、有機層の深さ方向の中央部において2原子%以下で存在し、
X線光電子分光により測定したC−F結合が有機層の深さ方向において少なくとも該有機層の深さにより規格化した深さ0.2〜0.8の範囲において55原子%以上存在することを特徴とする積層体。 A laminate having a base and an organic layer made of a fluorine-containing resin provided on the base,
The organic layer has the most C—C bonds and C—H bonds in the depth direction of the organic layer measured by X-ray photoelectron spectroscopy at the interface between the substrate and the organic layer, and this C—C bond. And C—H bonds are present at 2 atomic% or less in the center in the depth direction of the organic layer,
The C—F bond measured by X-ray photoelectron spectroscopy is present at 55 atomic% or more in the depth direction of the organic layer at least in the depth range of 0.2 to 0.8 normalized by the depth of the organic layer. A featured laminate.
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