JP2018024561A - 誘電体多層膜付ガラス板の製造方法及び膜付ガラス板 - Google Patents

Abstract

【課題】汚れの付着が少なく、かつ光学特性が低下するのを抑制することができる誘電体多層膜付ガラス板の製造方法及び膜付ガラス板を提供する。
【解決手段】ガラス板２の上に誘電体多層膜３を形成する工程と、誘電体多層膜３の上に、厚み３０ｎｍ以下の酸化ケイ素膜７を形成して膜付ガラス板１０を製造する工程と、アルカリ洗浄により、酸化ケイ素膜７の厚みを薄くする工程とを備えることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体多層膜付ガラス板の製造方法及び膜付ガラス板に関する。

従来、ガラス板上に誘電体多層膜が設けられた、誘電体多層膜付ガラス板が用いられている。上記誘電体多層膜は、反射防止膜、赤外線反射膜、バンドパスフィルター、ミラーなどの光学機能膜として利用されている。

例えば、下記の特許文献１には、酸化タンタル、酸化チタンなどの高屈折材料層と、酸化ケイ素などの低屈折率材料層を交互に積層した誘電体多層膜がガラス板の上に形成されている。誘電体多層膜の最外層は、一般に、保護層を兼ねて酸化ケイ素層が形成される場合が多い。

特開平７−２０９５１６号公報

ところで、誘電体多層膜が形成されたガラス板の成膜面の汚れを除去する目的で、アルカリ洗浄が施される場合がある。アルカリ洗浄を実施すると、汚れが除去されるが、最外層の酸化ケイ素層がアルカリ溶液で溶解し、最外層の厚みが薄くなり、所望の光学特性が得られないことがある。

本発明の目的は、汚れの付着が少なく、かつ光学特性が低下するのを抑制することができる誘電体多層膜付ガラス板の製造方法及び膜付ガラス板を提供することにある。

本発明の誘電体多層膜付ガラス板の製造方法は、ガラス板の上に誘電体多層膜を形成する工程と、誘電体多層膜の上に、厚み３０ｎｍ以下の酸化ケイ素膜を形成して膜付ガラス板を製造する工程と、アルカリ洗浄により、酸化ケイ素膜の厚みを薄くする工程とを備えることを特徴としている。

膜付ガラス板を製造する工程において、厚みが、１ｎｍ以上となるように酸化ケイ素膜を形成することが好ましい。

アルカリ洗浄により、酸化ケイ素膜を実質的に完全に除去することが好ましい。

誘電体多層膜の最外層は、酸化タンタルから構成されていることが好ましい。

ガラス板の両方の主面上に誘電体多層膜及び酸化ケイ素膜がそれぞれ形成されていてもよい。

本発明の膜付ガラス板は、ガラス板と、ガラス板の上に設けられる誘電体多層膜と、誘電体多層膜の上に設けられる、厚み３０ｎｍ以下の酸化ケイ素膜とを備えることを特徴としている。

誘電体多層膜の最外層が、酸化タンタルから構成されていることが好ましい。

ガラス板の両方の主面上に誘電体多層膜及び酸化ケイ素膜がそれぞれ設けられていてもよい。

本発明によれば、汚れの付着が少なく、かつ光学特性が低下するのを抑制することができる誘電体多層膜付ガラス板の製造方法及び膜付ガラス板を提供することができる。

本発明の一実施形態の誘電体多層膜付ガラス板の製造方法を説明するための模式的断面図である。 本発明の一実施形態の誘電体多層膜付ガラス板の製造方法を説明するための模式的断面図である。

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。

図１は、本発明の一実施形態の誘電体多層膜付ガラス板の製造方法を説明するための模式的断面図である。図１には、後述するアルカリ洗浄前の膜付ガラス板１０を示している。

図１に示すように、本実施形態の膜付ガラス板１０は、ガラス板２と、ガラス板２の上に設けられる誘電体多層膜３と、誘電体多層膜３の上に設けられる、厚み３０ｎｍ以下の酸化ケイ素膜７とを備える。ガラス板２は、互いに対向している第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂを有する。本実施形態において、誘電体多層膜３は、ガラス板２の第１の主面２ａ上に設けられている。

ガラス板２を構成するガラスとしては、例えば、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａ）系ガラス、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｒ’_２Ｏ（Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫａ）系ガラス、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＲＯ−Ｒ’_２Ｏ系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラス、ＴｅＯ_２系ガラス又はＢｉ_２Ｏ_３系ガラスなどを用いることができる。

ガラス板２の厚みとしては、特に限定されないが、例えば、０．１ｍｍ〜１．１ｍｍとすることができる。

誘電体多層膜３は、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層することにより構成されている。高屈折率層は、例えば、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化タングステン、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム等により構成することができる。低屈折率層は、例えば、酸化ケイ素等により構成することができる。誘電体多層膜３を構成する膜の層数は、特に限定されない。誘電体多層膜３を構成する膜の層数は、好ましくは３層以上であり、好ましくは、５０層以下である。

高屈折率層及び低屈折率層の１層あたりの膜厚としては、特に限定されないが、好ましくは１ｎｍ以上であり、より好ましくは１．５ｎｍ以上であり、好ましくは１８０ｎｍ以下であり、より好ましくは１５０ｎｍ以下である。

本実施形態における誘電体多層膜３では、低屈折率層として酸化ケイ素層４を形成し、第１の高屈折率層として酸化ニオブ層５を形成し、第２の高屈折率層として酸化タンタル層６を形成している。具体的には、ガラス板２の上に酸化ケイ素層４と酸化ニオブ層５を交互に形成し、最外層に酸化タンタル層６を形成している。本実施形態における誘電体多層膜３は、反射防止膜として形成されており、誘電体多層膜３を構成する膜の層数は、３〜２５とすることが好ましい。

誘電体多層膜３の上には、厚み３０ｎｍ以下の酸化ケイ素膜７が設けられている。酸化ケイ素膜７は、後述するアルカリ洗浄で少なくとも一部が除去される膜である。酸化ケイ素膜７の少なくとも一部を除去することにより、酸化ケイ素膜７に付着した汚れを取り除くことができる。酸化ケイ素膜７の厚みは、アルカリ洗浄で酸化ケイ素膜７が残存した場合に、誘電体多層膜３の光学特性に悪影響を与えない厚みであることが好ましい。このような観点から、本発明では酸化ケイ素膜７の厚みを、３０ｎｍ以下に規定しており、好ましくは、１〜２０ｎｍの範囲内であり、さらに好ましくは、５〜１５ｎｍの範囲内である。酸化ケイ素膜７の厚みが薄すぎると、アルカリ洗浄により汚れを十分に取り除くことができない場合がある。

以下、図２に示す誘電体多層膜付ガラス板１を製造する方法について説明する。

まず、図１に示す膜付ガラス板１０を作製する。図１に示すように、ガラス板２の上に誘電体多層膜３を形成する。誘電体多層膜３は、低屈折率層及び高屈折率層を交互に積層することにより形成する。本実施形態では、ガラス板２の上に酸化ケイ素層４と酸化ニオブ層５を交互に形成し、最外層として酸化タンタル層６を酸化ケイ素層４の上に形成する。各層の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、スパッタリング法により形成することができる。

誘電体多層膜３の上に、すなわち酸化タンタル層６の上に、厚み３０ｎｍ以下の酸化ケイ素膜７を形成する。酸化ケイ素膜７の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、スパッタリング法により形成することができる。

以上のようにして、膜付ガラス板１０を作製することができる。

次に、膜付ガラス板１０をアルカリ洗浄する。アルカリ洗浄に用いる洗浄液は、表面の酸化ケイ素膜７を除去することができるものであれば特に限定されない。一般には、水酸化ナトリウム水溶液を主成分とする洗浄液が用いられる。水酸化ナトリウムの濃度は、例えば、１．０〜５．０質量％が好ましく用いられる。また、アルカリ洗浄の際、洗浄液の温度は、４０〜８０℃程度することが好ましい。

アルカリ洗浄で酸化ケイ素膜７の少なくとも表面を除去し、酸化ケイ素膜７の厚みを薄くすることにより、酸化ケイ素膜７に付着した汚れを除去することができる。

以上のようにして、図２に示す誘電体多層膜付ガラス板１を製造することができる。本実施形態では、酸化ケイ素膜７を実質的に完全に除去し、酸化ケイ素膜７の下の酸化タンタル層６を露出させている。なお、酸化ケイ素膜７を実質的に完全に除去するとは、酸化ケイ素膜７の厚みが０．５ｎｍ未満となるまで除去することをいう。酸化ケイ素膜７の下の層は、アルカリ洗浄に対し耐性を有するものであることが好ましい。酸化タンタル層６は、優れた耐薬品性を有しており、アルカリ洗浄に対して耐性を有している。そのため、酸化タンタル層６が、アルカリ洗浄による誘電体多層膜３の溶解を抑制することができ、所望の光学特性を発揮させることができる。

本実施形態では、酸化ケイ素膜７を実質的に完全に除去しているが、必ずしも実質的に完全に除去しなくてもよい。誘電体多層膜３の光学特性に悪影響を与えない厚み、例えば、０．５ｎｍ〜３ｎｍであれば、アルカリ洗浄後において酸化ケイ素膜７が残存していてもよい。

なお、アルカリ洗浄時間は、酸化ケイ素膜７が実質的に除去された時に終了するように調整することが好ましい。アルカリ洗浄時間が過度に長い場合、誘電体多層膜３の最外層の厚みが薄くなる場合がある。アルカリ洗浄により誘電体多層膜３が除去される場合、除去される誘電体多層膜３の厚みは、０ｎｍ超、３ｎｍ以下であることが好ましい。

本実施形態では、誘電体多層膜３の最外の高屈折率層にのみ酸化タンタル層６を形成しているが、酸化ニオブ層５の少なくとも一部または全部を酸化タンタル層６に置き換えて誘電体多層膜３を形成してもよい。また、最外の高屈折率層である酸化タンタル層６を酸化ニオブ層５に置き換えて誘電体多層膜３を形成してもよい。また、高屈折率層として、酸化チタン、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化タングステン、酸化ビスマス、酸化ジルコニウムなどから選ばれる少なくとも１種以上の層を用いてもよい。

本実施形態において、誘電体多層膜３は第１の主面２ａの上に設けられているが、第２の主面２ｂ上にも設けられていてもよい。すなわち、誘電体多層膜３は、第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂのうち一方の主面上にのみに設けられていてもよいし、両側の主面上に設けられていてもよい。

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。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）
図１に示す膜付ガラス板１０を作製した。具体的には、ガラス板２の上に酸化ケイ素層４と酸化ニオブ層５を交互に形成し、最外層として酸化タンタル層６を酸化ケイ素層４の上に形成した。誘電体多層膜３の層数に関しては、酸化ケイ素層４を５層、酸化ニオブ層５を４層、酸化タンタル層６を１層形成した。酸化タンタル層６の上に、酸化ケイ素膜７を形成した。各層は、スパッタリング法より形成した。酸化ケイ素膜７の厚みは、１０ｎｍとした。ガラス板２のサイズは、２８．３ｍｍ×３４．３ｍｍのものを用いた。作製したサンプル数は、１６である。

作製した膜付ガラス板１０をアルカリ洗浄した。洗浄液としては、３質量％の水酸化ナトリウム水溶液を用い、洗浄液の温度を６０℃とした。酸化ケイ素膜７は、アルカリ洗浄により、実質的に完全に除去した。

膜付ガラス板１０をアルカリ洗浄することにより得られた誘電体多層膜付ガラス板１について、汚れの付着を肉眼で観察した。その結果、汚れが付着していたのは、１６個中１個であった。したがって、汚れ付着の発生割合は、１／１６であった。

（比較例１）
酸化ケイ素膜７を形成しない以外は、実施例１と同様にして、膜付ガラス板１０を作製し、アルカリ洗浄した。アルカリ洗浄後の誘電体多層膜付ガラス板１について、汚れの付着を実施例１と同様にして観察した。その結果、汚れが付着していたのは、１６個中１１個であった。したがって、汚れ付着の発生割合は、１１／１６であった。

本発明によれば、誘電体多層膜の上に、厚み３０ｎｍ以下の酸化ケイ素膜を形成することにより、この酸化ケイ素膜をアルカリ洗浄して、容易に汚れを除去することができる。また、この酸化ケイ素膜は、誘電体多層膜の光学特性に影響を与えるものでないので、アルカリ洗浄を行っても、光学特性が低下するのを抑制することができる。

１…誘電体多層膜付ガラス板
２…ガラス板
２ａ，２ｂ…第１，第２の主面
３…誘電体多層膜
４…酸化ケイ素層
５…酸化ニオブ層
６…酸化タンタル層
７…酸化ケイ素膜
１０…膜付ガラス板

Claims (8)

1. ガラス板の上に誘電体多層膜を形成する工程と、
   前記誘電体多層膜の上に、厚み３０ｎｍ以下の酸化ケイ素膜を形成して膜付ガラス板を製造する工程と、
   アルカリ洗浄により、前記酸化ケイ素膜の厚みを薄くする工程とを備える、誘電体多層膜付ガラス板の製造方法。
2. 膜付ガラス板を製造する工程において、厚みが、１ｎｍ以上となるように前記酸化ケイ素膜を形成する、請求項１に記載の誘電体多層膜付ガラス板の製造方法。
3. 前記アルカリ洗浄により、前記酸化ケイ素膜を実質的に完全に除去する、請求項１または２に記載の誘電体多層膜付ガラス板の製造方法。
4. 前記誘電体多層膜の最外層が、酸化タンタルから構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘電体多層膜付ガラス板の製造方法。
5. 前記ガラス板の両方の主面上に前記誘電体多層膜及び前記酸化ケイ素膜がそれぞれ形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の誘電体多層膜付ガラス板の製造方法。
6. ガラス板と、
   前記ガラス板の上に設けられる誘電体多層膜と、
   前記誘電体多層膜の上に設けられる、厚み３０ｎｍ以下の酸化ケイ素膜とを備える、膜付ガラス板。
7. 前記誘電体多層膜の最外層が、酸化タンタルから構成されている、請求項６に記載の膜付ガラス板。
8. 前記ガラス板の両方の主面上に前記誘電体多層膜及び前記酸化ケイ素膜がそれぞれ設けられている、請求項６または７に記載の膜付ガラス板。

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