JP2011242648A

JP2011242648A - 反射部材

Info

Publication number: JP2011242648A
Application number: JP2010115445A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakurai; 武櫻井
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2011-12-01
Also published as: US20120307386A1; WO2011145438A1; CN102893187A; TW201207444A; EP2573597A1

Abstract

【課題】銀反射膜を備える反射部材であって、優れた耐熱性を有する反射部材を提供する。
【解決手段】反射部材１は、反射部材本体１１と、銀反射膜１３と、第１の保護膜１５とを備えている。銀反射膜１３は、反射部材本体１１の上に形成されている。銀反射膜１３は、銀または銀を含む合金からなる。第１の保護膜１５は、銀反射膜１３の上に形成されている。第１の保護膜１５は、Ｔｉ，ＴａまたはＮｂからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射部材に関し、特に、銀反射膜を有する反射部材に関する。

従来、銀や、銀を含む合金からなる銀反射膜を備える反射部材が用いられている。銀反射膜は、例えば、アルミニウムからなる反射膜などと比較して、高い光反射率を有する。このため、銀反射膜を用いることにより、高い光反射率を有する反射部材を実現することができる。

しかしながら、銀反射膜は、耐候性、特に高温下における耐熱性が悪く、銀反射膜の光反射率が経時的に低下してしまうという問題がある。このような問題に鑑み、例えば、下記の特許文献１〜３などにおいて、銀反射膜の上に保護膜を形成することが記載されている。特許文献１〜３では、保護膜として、ＳｉＯ_２膜、Ｎｉ−Ｃｒ膜、Ａｌ_２Ｏ_３膜、ＴｉＯ_２膜などが記載されている。

特許第２８７６３２５号公報特公平７−３４８３号公報特開平８−２３４００４号公報

しかしながら、銀反射膜の上に保護膜を設けたとしても、十分に優れた耐熱性を有する反射部材が得られない場合がある。

本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、その目的は、銀反射膜を備える反射部材であって、優れた耐熱性を有する反射部材を提供することにある。

本発明に係る反射部材は、反射部材本体と、銀反射膜と、第１の保護膜とを備えている。銀反射膜は、反射部材本体の上に形成されている。銀反射膜は、銀または銀を含む合金からなる。第１の保護膜は、銀反射膜の上に形成されている。第１の保護膜は、Ｔｉ，ＴａまたはＮｂからなる。

本発明においては、銀反射膜の上に、Ｔｉ，ＴａまたはＮｂからなる第１の保護膜が形成されている。このため、反射部材が高温雰囲気中におかれた場合であっても、第１の保護膜によって空気中の酸素や硫黄から銀反射膜が好適に遮断される。よって、銀反射膜が空気中の酸素や硫黄と反応し、銀反射膜の光反射率が低下することを効果的に抑制することができる。従って、本発明に従い、銀反射膜の上に、Ｔｉ，ＴａまたはＮｂからなる第１の保護膜を形成することにより、優れた耐熱性を有する反射部材を得ることができる。特に優れた耐熱性を得る観点からは、第１の保護膜は、Ｔｉからなるものであることが好ましい。

なお、銀を含む合金の具体例としては、例えば、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金などが挙げられる。銀を含む合金における銀の含有量は、９０質量％以上であることが好ましい。

本発明においては、反射部材は、銀反射膜と第１の保護膜との間に形成されており、酸化物からなる第２の保護膜をさらに備えていることが好ましい。酸化物からなる第２の保護膜を設けることにより、銀反射膜と第１の保護膜との間で、銀などのマイグレーションが生じ、銀反射膜の光反射率が低下することを効果的に抑制することができる。従って、より優れた耐熱性を実現することができる。

なお、本発明において、第２の保護膜は、酸化物からなるものである限りにおいて特に限定されないが、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムまたは酸化タンタルからなるものであることが好ましい。この場合、第２の保護膜自体の耐熱性を高くできると共に、第２の保護膜と銀反射膜及び第１の保護膜との密着性を高くできるためである。

第２の保護膜は、金属Ａｇや酸化銀などのＡｇ成分を含まないものであることが好ましい。第２の保護膜がＡｇ成分を含んでいる場合、第２の保護膜と銀反射膜及び第１の保護膜との間でマイグレーションが生じやすくなる場合があるためである。

本発明において、反射部材本体は、特に限定されないが、優れた耐熱性を有するものであることが好ましい。具体的には、反射部材本体は、例えば、ガラスからなるものであることが好ましく、珪酸塩系ガラスや珪酸塩系結晶化ガラスなどからなるものであることがより好ましい。

但し、その場合は、反射部材本体の上に銀反射膜を直接形成すると、銀反射膜の密着性が低くなりやすい。このため、反射部材本体と銀反射膜との間に下地膜が形成されていることが好ましい。下地膜は、反射部材本体と銀反射膜とに対する密着性に優れたものである限りにおいて特に限定されない。下地膜は、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムからなることが好ましい。

また、本発明においては、反射部材は、第１の保護膜の第２の保護膜とは反対側の表面の上に形成されている第３の保護膜をさらに備えていることが好ましい。Ｔｉ，ＴａまたはＮｂからなる第１の保護膜は、酸化物からなる保護膜に較べて、一般的に機械的耐久性が低い。このため、第３の保護膜を設けることにより、第１の保護膜が損傷することを効果的に抑制することができる。その結果、より高い耐熱性を得ることができる。

第３の保護膜は、第１の保護膜よりも高硬度であることが好ましい。具体的には、第３の保護膜は、酸化物または窒化物からなるものであることが好ましい。より具体的には、第３の保護膜は、例えば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素または窒化ケイ素からなることが好ましい。

本発明によれば、銀反射膜を備える反射部材であって、優れた耐熱性を有する反射部材を提供することができる。

本発明を実施した一実施形態に係る反射部材の略図的断面図である。変形例に係る反射部材の略図的断面図である。実施例１及び比較例１，２における加熱温度と平均光反射率との関係を表すグラフである。

以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１に示す反射部材１を例に挙げて説明する。但し、反射部材１は、単なる例示である。本発明に係る反射部材は、反射部材１に何ら限定されない。

図１は、本実施形態に係る反射部材１の略図的断面図である。

本実施形態に係る反射部材１は、反射部材本体１１側から入射した光を、銀反射膜１３によって反射する部材である。

反射部材１は、反射部材本体１１を備えている。反射部材本体１１は、太陽光など、反射部材１により反射させようとする光を透過するものである。反射部材本体１１は、反射部材１の機械的強度を担保するための部材である。反射部材本体１１は、反射部材１の機械的強度を担保できるものである限りにおいて特に限定されない。反射部材本体１１は、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂などにより形成することができる。なかでも、反射部材本体１１は、熱膨張率が低く、かつ優れた耐熱性を有するものであることが好ましいため、珪酸塩系ガラスや珪酸塩系結晶化ガラスなどのガラスまたはセラミックスからなることが好ましい。反射部材本体１１の３０℃〜３８０℃における熱膨張係数は、−５×１０^−７／Ｋ〜９０×１０^−７／Ｋの範囲内であることが好ましい。

反射部材本体１１の厚みｔ１は、反射部材１の機械的強度を担保できる厚みである限りにおいて特に限定されない。反射部材本体１１の厚みｔ１は、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることができる。

反射部材本体１１の上には、銀反射膜１３が形成されている。銀反射膜１３は、反射部材１の反射特性を専ら担う膜である。銀反射膜１３は、銀または銀を含む合金からなる。銀を含む合金において、銀の含有量は、９０質量％以上であることが好ましい。なお、銀を含む合金の具体例としては、例えば、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金などが挙げられる。

銀反射膜１３の厚みｔ３は、例えば、１００ｎｍ以上であることが好ましく、１５０ｎｍ以上であることがより好ましい。銀反射膜１３の厚みｔ３が小さすぎると、銀反射膜１３の光反射率が低くなりすぎる場合があるためである。但し、銀反射膜１３の厚みｔ３が厚すぎると、銀反射膜１３の形成に要するコストが高くなる。このため、銀反射膜１３の厚みｔ３は、５００ｎｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以下であることがより好ましい。

銀反射膜１３と反射部材本体１１との間には、下地膜１２が設けられている。この下地膜１２は、銀反射膜１３と反射部材本体１１との密着強度を向上する機能を有する。このため、下地膜１２と銀反射膜１３との密着強度、及び反射部材本体１１と銀反射膜１３との密着強度のそれぞれが、銀反射膜が反射部材本体の上に直接形成された場合の銀反射膜と反射部材本体との密着強度よりも高くなるような材料により下地膜１２が形成されている。下地膜１２の材質は、反射部材本体１１と銀反射膜１３との種類等に応じて適宜選択することができる。下地膜１２は、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムからなることが好ましい。

下地膜１２の厚みｔ２は、銀反射膜１３と反射部材本体１１との密着強度が向上するような厚みである限りにおいて特に限定されない。下地膜１２は、例えば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができる。

銀反射膜１３の上には、第１の保護膜１５が形成されている。第１の保護膜１５は、Ｔｉ，ＴａまたはＮｂからなる。このため、第１の保護膜１５は、空気中の酸素や硫黄の透過性が低い。よって、第１の保護膜１５を銀反射膜１３の上に形成することにより、銀反射膜１３を空気中の酸素や硫黄から好適に保護することができるため、銀反射膜１３が空気中の酸素や硫黄と反応し、銀反射膜１３の光反射率が低下することを効果的に抑制することができる。従って、優れた耐熱性を得ることができる。特に優れた耐熱性を得る観点からは、第１の保護膜１５がＴｉからなるものであることがより好ましい。

第１の保護膜１５の厚みｔ５は、３０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍであることがより好ましく、１００ｎｍ〜４００ｎｍであることがさらに好ましい。第１の保護膜１５の厚みｔ５が薄すぎると、上記酸素及び硫黄の遮断効果が十分に得られなくなる場合がある。第１の保護膜１５の厚みｔ５が厚すぎると、反射部材１の光反射率が低くなりすぎたり、第１の保護膜１５が剥離しやすくなったりする場合がある。

ところで、銀はマイグレーションしやすいため、例えばＴｉ，ＴａまたはＮｂからなる第１の保護膜を銀反射膜の上に直接形成した場合、金属からなる第１の保護膜と銀反射膜との間でマイグレーションが生じ、銀反射膜の光反射率が低くなってしまう場合がある。

それに対して本実施形態では、銀反射膜１３と、金属からなる第１の保護膜１５との間に酸化物からなる第２の保護膜１４が設けられている。従って、銀反射膜１３からのＡｇのマイグレーションを効果的に抑制することができる。その結果、反射部材１の光反射率の低下を抑制することができる。

第２の保護膜１４は、Ａｇのマイグレーションを抑制できると共に、銀反射膜１３及び第１の保護膜１５に対する密着強度が高く、かつ優れた耐熱性を有するものであることが好ましい。従って、第２の保護膜１４は、例えば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムまたは酸化タンタルからなるものであることが好ましい。また、第２の保護膜１４は、金属Ａｇや酸化銀などのＡｇ成分を含まないものであることが好ましい。

第２の保護膜１４の厚みｔ４は、Ａｇのマイグレーションを抑制できる限りにおいて特に限定されない。第２の保護膜１４の厚みｔ４は、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であることが好ましい。第２の保護膜１４の厚みｔ４が薄すぎると、Ａｇのマイグレーションを十分に抑制できない場合がある。第２の保護膜１４の厚みｔ４が厚すぎると、第２の保護膜１４が剥離しやすくなる場合がある。

本実施形態では、第１の保護膜１５の上には、第３の保護膜１６が形成されている。この第３の保護膜１６により、Ｔｉ，ＴａまたはＮｂからなり、低硬度である第１の保護膜１５が好適に保護されている。従って、より高い耐熱性を得ることができる。

第３の保護膜１６は、特に限定されないが、第１の保護膜１５よりも高硬度な膜であることが好ましい。従って、第３の保護膜１６は、例えば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素または窒化ケイ素からなることが好ましい。

第３の保護膜１６の厚みｔ６は、第１の保護膜１５を好適に保護できるような厚みである限りにおいて特に限定されず、例えば、１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすることができる。

本実施形態において、下地膜１２、銀反射膜１３、第１〜第３の保護膜１４〜１６のそれぞれの形成方法は特に限定されない。下地膜１２、銀反射膜１３、第１〜第３の保護膜１４〜１６のそれぞれは、例えば、蒸着法、スパッタリング法やＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの薄膜形成法により形成することができる。なお、Ｔｉ，ＴａまたはＮｂからなる第１の保護膜１５は、不活性ガス雰囲気または還元性雰囲気で形成することが好ましい。また、銀反射膜１３の形成後に、銀反射膜１３を、例えば、１００℃〜２００℃程度で熱処理することが好ましい。そのようにすることで、銀反射膜１３における銀の粒成長を促進できる。その結果、より高い光反射率を得ることができる。

（変形例）
図２は、変形例に係る反射部材の略図的断面図である。

上記実施形態では、銀反射膜１３と反射部材本体１１との間に下地膜１２が形成されており、さらに、第１の保護膜１５の両側に第２及び第３の保護膜１４，１６が形成されている例について説明した。但し、本発明において、下地膜１２並びに第２及び第３の保護膜１４，１６は必ずしも必須ではない。下地膜１２並びに第２及び第３の保護膜１４，１６の少なくとも一つが形成されていなくてもよい。また、例えば、図２に示すように、下地膜１２並びに第２及び第３の保護膜１４，１６が形成されておらず、反射部材本体１１と、銀反射膜１３と第１の保護膜１５とにより反射部材が構成されていてもよい。

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

（実施例１）
本実施例１では、第２及び第３の保護膜１４，１６が形成されていないこと以外は、図１に示す上記実施形態に係る反射部材１と同様の構成を有する反射部材を下記の要領で作製した。具体的には、ガラス基板の上に、厚み２０ｎｍのＡｌ_２Ｏ_３膜を、スパッタリング法により形成した。次に、Ａｌ_２Ｏ_３膜の上に、厚み１５０ｎｍの銀反射膜を、スパッタリング法により形成した。最後に、銀反射膜の上に、厚み１５０ｎｍのＴｉ膜を、スパッタリング法により形成することにより実施例１に係る反射部材を作製した。

（実施例２）
Ｔｉ膜に替えて、厚み１５０ｎｍのＮｂ膜を形成したこと以外は、上記実施例１と同様にして実施例２に係る反射部材を作製した。

（比較例１）
Ｔｉ膜を形成しなかったこと以外は、上記実施例１と同様にして比較例１に係る反射部材を作製した。

（比較例２）
Ｔｉ膜に替えて、厚み１５０ｎｍのＡｌ膜を形成したこと以外は、上記実施例１と同様にして比較例２に係る反射部材を作製した。

（比較例３）
Ｔｉ膜に替えて、厚み１５０ｎｍのＣｕ膜と、厚み１５０ｎｍのＡｌ膜との積層体を形成したこと以外は、上記実施例１と同様にして比較例３に係る反射部材を作製した。

（比較例４）
Ｔｉ膜に替えて、厚み１００ｎｍのＳｉ膜を形成したこと以外は、上記実施例１と同様にして比較例４に係る反射部材を作製した。

（比較例５）
Ｔｉ膜に替えて、厚み１０ｎｍのＳｉ膜と、厚み１００ｎｍのＳｉＮ膜との積層体を形成したこと以外は、上記実施例１と同様にして比較例５に係る反射部材を作製した。

（比較例６）
Ｔｉ膜に替えて、厚み１００ｎｍのＳｉ膜と、厚み１５０ｎｍのＴｉ膜との積層体を形成したこと以外は、上記実施例１と同様にして比較例６に係る反射部材を作製した。

（比較例７）
Ｔｉ膜に替えて、厚み１００ｎｍのＳｉＮ膜を形成したこと以外は、上記実施例１と同様にして比較例７に係る反射部材を作製した。

（比較例８）
Ｔｉ膜に替えて、厚み１５０ｎｍのＴｉＮ膜を形成したこと以外は、上記実施例１と同様にして比較例８に係る反射部材を作製した。

（耐熱試験１）
実施例１及び比較例１，２のそれぞれにおいて作製した反射部材を湿度８５％で、２５℃、１００℃または２００℃の恒温槽に１２０時間放置した。その後、各反射部材に、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの光が入射角１２°で入射したときの平均光反射率を、日立製作所社製Ｕ−４０００を用いて測定した。結果を、図３に示す。

図３に示すように、２５℃では、実施例１及び比較例１，２のいずれの反射部材においても、ほぼ同様の光反射率であった。しかしながら、加熱温度が高くなるにつれ、保護膜を形成していない比較例１やＡｌ膜を保護膜として形成した比較例２では、光反射率が低下する傾向にあった。これは、保護膜を形成していない比較例１やＡｌ膜を保護膜として形成した比較例２においては、銀反射膜が劣化したものと考えられる。なかでも、Ａｌ膜を保護膜として形成した比較例２で、光反射率が大きく低下した理由は、Ａｌ膜と銀反射膜との間でＡｌとＡｇのマイグレーションが生じ、銀反射膜の光反射率が低下してしまったためであると考えられる。

それに対して、Ｔｉ膜を第１の保護膜として形成した実施例１では、２００℃まで加熱した場合であってもほとんど光反射率は低下しなかった。この結果から、Ｔｉ膜を第１の保護膜として形成することにより、優れた耐熱性が得られることが分かる。

（耐熱試験２）
上記実施例１，２及び比較例２〜８のそれぞれにおいて作製した反射部材を、１００℃、２００℃または３００℃の恒温槽に１２０時間放置した。その後、各反射部材に、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの光が入射角１２°で入射したときの平均光反射率を、日立製作所社製Ｕ−４０００を用いて測定した。そして、耐熱試験実施後の平均光反射率が、９３％以上である場合を「○」とし、９３％未満である場合または銀反射膜と保護膜との間で剥離した場合を「×」として評価した。結果を下記の表１に示す。

（剥離試験）
上記実施例１，２及び比較例２〜８のそれぞれにおいて作製した反射部材の下地膜、銀反射膜及び保護膜を貫通するようにカッターナイフで５本の傷を、５ｍｍの間隔で入れ、スリーエム社製＃６１０スコッチテープを５本の傷を跨るように貼った後に、上記スコッチテープを剥がす作業を５回繰り返した。その結果、銀反射膜と保護膜との間で剥離したものを「×」とし、剥離が生じなかったものを「○」として評価した。結果を下記の表１に示す。

上記表１に示すように、保護膜として、Ａｌ膜またはＣｕ膜／Ａｌ膜を設けた比較例２、３では、２００℃の耐熱性試験で平均光反射率が９３％未満となった。また、保護膜として、Ｓｉ膜，Ｓｉ膜／ＳｉＮ膜またはＳｉ膜／Ｔｉ膜を設けた比較例４〜６では、いずれも２００℃の耐熱試験実施後に銀反射膜とＳｉ膜との間で剥離が発生した。保護膜としてＳｉＮ膜またはＴｉＮ膜を設けた比較例７、８では、剥離試験で銀反射膜と保護膜との間で剥離した。この結果から、ＳｉＮ膜やＴｉＮ膜を保護膜として設けた場合は、反射部材の機械的耐久性が低くなることが分かる。

それに対して、Ｔｉ膜またはＮｂ膜を保護膜として設けた実施例１，２では、剥離試験において剥離が生じることがなく、２００℃の耐熱性試験後においても、平均光反射率は９３％以上であった。特に、Ｔｉ膜を保護膜として設けた実施例１では、３００℃の耐熱性試験後においても、平均光反射率は９３％以上を維持していた。この結果から、Ｔｉ膜またはＮｂ膜を保護膜として設けることにより、高い機械的耐久性と高い耐熱性が得られ、Ｔｉ膜を保護膜として設けた場合は、特に高い耐熱性が得られることが分かる。

１…反射部材
１１…反射部材本体
１２…下地膜
１３…銀反射膜
１４…第２の保護膜
１５…第１の保護膜
１６…第３の保護膜

Claims

反射部材本体と、
前記反射部材本体の上に形成されており、銀または銀を含む合金からなる銀反射膜と、
銀反射膜の上に形成されており、Ｔｉ，ＴａまたはＮｂからなる第１の保護膜と、
を備える、反射部材。
前記第１の保護膜は、Ｔｉからなる、請求項１に記載の反射部材。
前記銀反射膜と前記第１の保護膜との間に形成されており、酸化物からなる第２の保護膜をさらに備える、請求項１または２に記載の反射部材。
前記第２の保護膜は、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムまたは酸化タンタルからなる、請求項３に記載の反射部材。
前記第２の保護膜は、Ａｇ成分を含まない、請求項３または４に記載の反射部材。
前記反射部材本体は、ガラスからなり、
前記反射部材本体と前記銀反射膜との間に形成されている下地膜をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の反射部材。
前記下地膜は、酸化チタン、酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムからなる、請求項６に記載の反射部材。
前記第１の保護膜の前記第２の保護膜とは反対側の表面の上に形成されている第３の保護膜をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の反射部材。
前記第３の保護膜は、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素または窒化ケイ素からなる、請求項８に記載の反射部材。