(57)【要約】【課題】  耐剥離性、耐擦傷性に優れた低反射膜を形成した機能性プラスチック部材を提供する。【解決手段】  板状をなす透明プラスチック材Ｗの両面に低反射膜１、２を形成している。透明プラスチック材Ｗとしては吸水率が０．０２％以下とされ、低反射膜１、２または透明導電膜３の硬度（ビッカース硬度）は１５以上である。この低反射膜または透明導電膜は、マグネトロンカソードのプラスチック材Ｗと対向する側と、プラスチック材Ｗのマグネトロンカソードと対向する側の夫々にＥＣＲプラズマを発生せしめ、高密度で低温のプラズマ雰囲気でスパッタリングすることで得られる。【選択図】        図１
2005066937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状、シート状若しくは板状の透明プラスチック材の表面に低反射膜を形成した機能性プラスチック部材において、前記透明プラスチック材の吸水率は０．０２％以下であり、また前記低反射膜は透明プラスチック材の表面に直接形成され、且つ膜のビッカース硬度が１５以上であることを特徴とする機能性プラスチック部材。
【請求項２】
フィルム状、シート状若しくは板状の透明プラスチック材の表面に透明導電膜を形成した機能性プラスチック部材において、前記透明プラスチック材の吸水率は０．０２％以下であり、また前記透明導電膜は透明プラスチック材の表面に直接形成され、且つ膜のビッカース硬度が１５以上であることを特徴とする機能性プラスチック部材。
【請求項３】
フィルム状、シート状若しくは板状の透明プラスチック材の表面に複層膜を形成した機能性プラスチック部材において、前記透明プラスチック材の吸水率は０．０２％以下であり、前記複層膜は透明プラスチック材の表面に直接形成され、且つ複層膜のビッカース硬度が１５以上で、更に前記複層膜は低反射機能を発揮する部分と導電機能を発揮する部分とからなることを特徴とする機能性プラスチック部材。
【請求項４】
請求項３に記載の機能性プラスチック部材において、前記複層膜を構成する層のうち低反射機能を発揮する部分と導電機能を発揮する部分の境界に存在する層は、低反射膜の一部且つ導電膜の一部であることを特徴とする機能性プラスチック部材。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の機能性プラスチック部材において、前記低反射膜または透明導電膜はＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、マグネトロンカソードの近傍で透明プラスチック材と対向する側と、透明プラスチック材の近傍でマグネトロンカソードと対向する側の夫々にＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマを発生せしめて成膜されたことを特徴とする機能性プラスチック部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に低反射膜または透明導電膜を形成した機能性プラスチック部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ、照明カバー、液晶パネル用カバー、ゴーグルなどの素材として、アクリルやポリカーボネイトなどの透光性に優れたプラスチックが従来から用いられている。一方プラスチックはガラスに比べて軟らかいため表面が傷つきやすい。そこで、プラスチック板の表面に有機ハードコート層を形成する技術が従来から知られている。
例えば、特許文献１には、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートなどからなる架橋重合性混合物に、界面活性剤、重合開始材などを加えてコーティング組成物を調製し、これをプラスチック板表面に塗布して未硬化被膜を形成し、この未硬化被膜に紫外線を照射して架橋反応を起こさせ、未硬化被膜を硬化せしめてハードコート層とする技術が提案されている。
【０００３】
また、タッチパネルや携帯電話の表示部などとして、従来からアクリルやポリカーボネイト板（シート）の表面に、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）からなる透明導電膜や低反射膜（ＡＲ膜）を形成したものを用いている。
例えば、特許文献２にあっては、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用いて、アクリルやポリカーボネイト基板に直接ＩＴＯ膜やＡＲ膜を形成する技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ９６／４１８３１
【特許文献２】特開平９−３０５３１３号公報  段落００３７〜４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に開示されるようなＩＴＯ膜やＡＲ膜を直接プラスチック基板に形成したものを、携帯電話などの表示部に使用したところ、経時的にＩＴＯ膜やＡＲ膜が剥離するという深刻な問題が生じた。
その結果、現状では特許文献１に開示される有機ハードコート層をプラスチック基板表面に形成し、この有機ハードコート層の上にＩＴＯ膜やＡＲ膜を形成し、またＩＴＯ膜やＡＲ膜自体の硬度が十分でなく耐擦傷性に劣るため、これら機能膜の上に更に保護膜を形成するようにしている。
【０００６】
上記した有機ハードコート層は一般的にウェット法（ゾル−ゲル法）によって形成されるが、この有機ハードコート層の上に形成するＩＴＯ膜やＡＲ膜は成膜効率を考慮してＣＶＤ法やスパッタリングなどのＰＶＤ法にて形成される。しかしながら、ウェット法とＣＶＤ法やスパッタリングなどのＰＶＤ法を施す装置は全く異なるので、製造ラインが大掛かりになってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、プラスチック基板に直接ＩＴＯ膜やＡＲ膜を形成した場合に剥離したり、傷がつきやすい原因を探求したところ、２つの原因があるとの結論に達した。
１つはプラスチック基板に含有される水分であり、アクリル（ＰＭＭＡ）の吸水率は０．２７％〜２．０％、ポリカーボネイト（ＰＣ）の吸水率は０．１５％〜０．４％であり、ＩＴＯ膜やＡＲ膜等の機能膜形成時にはプラスチック基板に機能膜が強固に結合していても、経時的にプラスチック基板が空気中の水分を吸収し、吸収した水分の影響でプラスチック基板と機能膜との界面の結合が解かれ、剥離を生じる。
他の１つは機能膜自体の硬度（緻密性）であり、ウェット法やＣＶＤ法によって形成した機能膜は硬度が低く、引っ掻きなどの外力によって容易に剥離したり傷がついてしまう。
【０００８】
そこで、本発明に係る機能性プラスチック部材は、吸水率が０．０２％以下のフィルム状、シート状若しくは板状の透明プラスチック材の表面に、硬度（ビッカース硬度）が１５以上の低反射膜または透明導電膜が直接形成されている。
このような機能性プラスチック部材は以下に述べるように従来の手法では得ることはできない。
【０００９】
吸水率が０．０２％以下のプラスチック材としてはゼオノア（日本ゼオン製）やＡＲＴＯＮ（日本合成ゴム製）が市販されているが、これらプラスチック材は耐熱性に劣り、低反射膜の緻密性を高めるため現在実施されているスパッタリング法にて成膜すると、高温によりプラスチック材が変形してしまう。一方、ウェット法やＣＶＤなどでは所望の硬度が得られないのは前記した通りである。
【００１０】
スパッタリング法によって、プラスチック材を高温にすることなく且つその表面に緻密な機能膜を形成するには、プラズマ密度を高く且つプラズマ温度を低く制御する必要がある。
従来にあってはこのような条件を満足するスパッタリング法は存在しなかったが、本発明者が特願２００２−２０６０８７号に提案したプラズマスパッタリング装置によって可能となった。
【００１１】
即ち、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、マグネトロンカソードの近傍で透明プラスチック材と対向する側と、透明プラスチック材の近傍でマグネトロンカソードと対向する側の夫々にＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマを発生せしめ、これら２つの低温で高密度のＥＣＲプラズマを補強支援プラズマとして成膜することで、プラスチック材を変形することなくその表面に耐剥離性、耐擦傷性に優れた低反射膜を形成した機能性プラスチック部材を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上に説明したように本発明に係る機能性プラスチック部材は、表面に形成した低反射膜または透明導電膜が経時的に剥離することがなく、また低反射膜または透明導電膜自体の硬度が高いため、低反射膜または透明導電膜がハードコートの機能をも兼ね備える。
したがって、本発明に係る機能性プラスチック部材は、携帯電話や各種モニターの表示部、ハーフミラー、各種窓ガラスの代替品などとして極めて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る機能性プラスチック部材の拡大断面図であり、図１（ａ）に示す実施例にあっては、板状をなす透明プラスチック材Ｗの両面（片面でも可）に低反射膜１、２を形成し、図１（ｂ）に示す実施例にあっては、板状をなす透明プラスチック材Ｗの片面（両面でも可）に透明導電膜３を形成し、図１（ｃ）に示す実施例にあっては、板状をなす透明プラスチック材Ｗの片面（両面でも可）に低反射膜１として機能する部分と透明導電膜３として機能する部分を積層し、特にこの実施例では低反射膜１として機能する部分と透明導電膜３として機能する部分との境界部の層については低反射膜１の一部且つ透明導電膜３の一部とし、別々に低反射膜１と透明導電膜３を形成する場合に比較して層の数を減らして同じ効果を発揮できるようにしている。尚、両方の機能を発揮する境界部の層としては、例えばＳｉＯ２が挙げられる。
【００１４】
透明プラスチック材Ｗとしてはポリオレフィン系の低吸水率プラスチック、例えば日本ゼオン社製のゼオノアや、日本合成ゴム社製のＡＲＴＯＮが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、吸水率が０．０２％以下であれば目的とする機能性プラスチック部材を得ることができる。また透明プラスチック材Ｗには着色されたものも含まれる。
【００１５】
図１（ａ）に示した具体的な低反射膜１の構成は、Ｐ／Ｓｉ（１０ｎｍ）／ＳｎＯ２（１００ｎｍ）／ＴｉＯ２（２０ｎｍ）／ＳｉＯ２（１００ｎｍ）である。
また、図１（ｂ）に示した透明導電膜２の構成は、Ｐ／ＳｉＯ２（１０ｎｍ）／ＩＴＯ（１５ｎｍ）である。
更に、図１（ｃ）に示した膜の具体的構成については図４〜図６に基づいて後述する。
【００１６】
図２は本発明に係る機能性プラスチック部材の製造に用いるスパッタリング装置の要部の斜視図、図３は図２に示したスパッタリング装置の要部の側面図であり、スパッタリング装置は基板を水平状態で搬送するインライン型成膜システムの一部に組み込まれ、真空引き可能なチャンバー１０の底部に板状プラスチック材Ｗを搬送する搬送ローラ１１…が配置され、これら搬送ローラ１１…のうちの所定の搬送ローラ間にマグネットアレイ２０を配置し、このマグネットアレイ２０を配置した領域で且つ搬送されるプラスチック材Ｗよりも上方に一対のロータリー式マグネトロンカソード（ターゲット）３０を平行に離間して配置し、更にプラスチック材Ｗの搬送方向を基準として、マグネットアレイ２０及びロータリー式マグネトロンカソード（ターゲット）３０の下流側にマイクロ波を放射するアンテナ群４０を配置している。
【００１７】
前記マグネットアレイ２０には、プラスチック材Ｗの搬送方向に２列で幅方向に４個（合計８個）の棒状マグネット２１…を配置している。各棒状マグネット２１は隣り合うもの同士のＳ極とＮ極とが交互になるように固定している。このようにすることで、アーチ状のミラー磁場を形成する磁力線とマイクロ波の進行方向とが略同一方向になり、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマがマグネトロンカソード３０と対向する側のプラスチック材Ｗの表面近傍に効果的に発生する。
【００１８】
マグネトロンカソードとしては、長尺板状をなすプラナール式マグトロンカソードがスパッタリング装置では一般的であるが、このプラナール式マグトロンカソードは角部を有しているため異常放電を生じ、本発明に係る機能性プラスチック部材の製造には適さない。そこで、本発明ではロータリー式のマグネトロンカソード３０を用いている。
【００１９】
ロータリー式マグネトロンカソード（ターゲット）３０は、回転軸３１に筒状ターゲット３２を支持し、この筒状ターゲット３２の内側にマグネットアレイ３３を配置している。マグネットアレイ３３は前記マグネットアレイ２０と同様に複数の棒状マグネットを隣同士のＳ極とＮ極とが交互になるように配列している。その結果、前記同様、アーチ状のミラー磁場を形成する磁力線とマイクロ波の進行方向とが略同一方向になり、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマがプラスチック材Ｗと対向する側のマグネトロンカソード３０の表面近傍に効果的に発生する。
【００２０】
また、前記アンテナ群４０はプラスチック材Ｗの幅方向に３分割され、各分割された部分が導波管４１を介して例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発振器につながり、各分割体にはマイクロ波の波長（λ）の１／２の間隔でスロットが形成されている。尚、アンテナの構造は図示したものに限らず、ヘリカル式など任意である。
【００２１】
上記したように、本発明にあっては、図２に示すように、マグネトロンカソード３０の近傍でプラスチック材Ｗと対向する側と、プラスチック材Ｗの近傍でマグネトロンカソード３０と対向する側の夫々にＥＣＲプラズマが発生するため、高密度で低温のプラズマ雰囲気でスパッタリングが行われる。
【００２２】
以上において、多層の低反射膜または透明導電膜を形成するには、上記のスパッタリング装置を搬送ラインに沿って層の数だけ配置し、各スパッタリング装置のターゲットをそれぞれの層を形成する材料として行う。
【００２３】
次に、本発明品１，２と比較例との特性を比較する。ここで、本発明品および比較例の構成は以下の通りである。
本発明品１：吸水率０．０２％以下のポリオレフィン系樹脂（ゼオノア）の表面に本発明の上下にＥＣＲプラズマを発生させた状態でＡＲ膜（図１の低反射膜１）を形成。
本発明品２：吸水率０．０２％以下のポリオレフィン系樹脂（ゼオノア）の表面に本発明の上下にＥＣＲプラズマを発生させた状態でＩＴＯ膜（図１の透明導電膜３）を形成。
比較例１：ポリカーボネイト板（ＰＣ：吸水率０．１５％〜０．４％）にＡＲ膜を一般的なＣＶＤ法にて形成
比較例２：アクリル板（ＰＭＭＡ：吸水率は０．２７％〜２．０％）にＡＲ膜を一般的なＣＶＤにて形成
比較例３：ポリカーボネイト板にＡＲ膜を一般的なスパッタ法にて形成
比較例４：アクリル板にＡＲ膜を一般的なスパッタにて形成
比較例５：ポリカーボネイト板にＡＲ膜を上下ＥＣＲ（本発明の方法）にて形成
比較例６：アクリル板にＡＲ膜を上下ＥＣＲ（本発明の方法）にて形成
比較例７：ゼオノアにＡＲ膜を一般的なＣＶＤ法にて形成
比較例８：ゼオノアにＩＴＯ膜を一般的なＣＶＤ法にて形成
比較例９：ゼオノアにＡＲ膜を一般的なスパッタ法にて形成
比較例10：ゼオノアにＩＴＯ膜を一般的なスパッタ法にて形成
上記の本発明品と比較例とを、項目「ビッカース硬度」、「鉛筆試験（耐擦傷性）」、「反り」、「密着性（テープ剥離・碁盤目試験）」、「耐水性」、「耐湿性」について比較した結果を以下の（表）に示す。
尚、何れの樹脂板も表面にハードコートは施していない。
【００２４】
【表１】
2005066937.tif 000003
【００２５】
また図４〜図６は図１（ｃ）に示した構造、即ち、低反射機能を発揮する部分と導電機能を発揮する部分とからなる複層膜について、波長と可視光反射率との関係を示すグラフである。
図４に示す４層構造の機能膜は、可視光域における反射率が極めて少なく、同時に表面抵抗値も小さく導電率に優れていることが分る。特にこの実施例にあってはＳｉ／ＳｎＯ２／ＴｉＯ２／ＳｉＯ２／ＩＴＯ層が低反射機能を発揮し、ＳｉＯ２／ＩＴＯ層が導電機能を発揮する。
また図５および図６に示す３層構造の機能膜は、それぞれＴｉＯ２／ＳｉＯ２／ＩＴＯ、ＳｎＯ２／ＳｉＯ２／ＩＴＯなる層構成となっており、低反射機能において４層構造のものに比較して若干劣るが、従来品に比べてコストおよび耐久性の面で飛躍的に優れている。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の機能性プラスチック部材は、レンズ、照明カバー、液晶パネル用カバー、ゴーグルなどとして好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明に係る機能性プラスチック部材の拡大断面図。
【図２】本発明に係る機能性プラスチック部材の製造に用いるスパッタリング装置の要部の斜視図。
【図３】図２に示したスパッタリング装置の要部の側面図
【図４】低反射機能を発揮する部分と導電機能を発揮する部分とからなる複層膜について、波長と可視光反射率との関係を示すグラフ
【図５】膜組成を変えた場合の図４と同様のグラフ
【図６】膜組成を変えた場合の図４と同様のグラフ
【符号の説明】
【００２８】
１，２…低反射膜、３…透明導電膜、１０…チャンバー、１１…搬送ローラ、２０…マグネットアレイ、２１…棒状マグネット、３０…ロータリー式マグネトロンカソード（ターゲット）、３１…回転軸、３２…筒状ターゲット、３３…マグネットアレイ、４０…アンテナ群、４１…導波管、Ｗ…透明プラスチック材。
【図１】
2005066937.tif 000004
【図２】
2005066937.tif 000005
【図３】
2005066937.tif 000006
【図４】
2005066937.tif 000007
【図５】
2005066937.tif 000008
【図６】
2005066937.tif 000009