JP4794857B2 - 割れに対する窒化チタンの脆弱性の低減 - Google Patents

Description

この発明は可撓性基材をコーティングして所望の光学的特性を達成する方法および光学体に関するものであり、より詳しくは割れに対する窒化チタン層の脆弱性の低減に関するものである。

広範囲に亙る単層コーティングおよび多層積層が光伝達または反射体に適用されて所望の光学的特性を与えようとしている。例えば、ソーラースクリーンは屋内、建物内又は自動車内における快適レベルの増加を得るものであり、構造物の窓に沿って単層または多層のコーティングを与えている。

ソーラースクリーンを与えるコーティングは可視範囲（４００−７００ｎｍ）および近赤外線範囲（７００−２１００ｎｍ）において比較的低い透過率を有したものとして定義される。これに比較して、波長選択度とは太陽スペクトルの可視および近赤外線部分における相対透過率と定義される。

当業界では知られたことであるが、窓エネルギー制御には窒化金属層が用いられる。窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウムの単層が特に目立ってきた。アメリカ特許第６，１８８，５１２号（Ｗｏｏｄａｒｄ ｅｔ ａｌ．）に開示されているように、化学的安定性と波長選択度に関して窒化チタンフィルムは所望の性質を有しているので、窒化チタンは特に魅力がある。
アメリカ特許第６，１８８，５１２号

窒化チタン層の化学的安定性は当業界において確立されている。窒化チタンフィルムは可視部分（Ｔ_vis）において近赤外線部分よりも透過がよく、したがって波長選択度は１を超している。上記アメリカ特許によれば、窒化チタン層が特定の基材の反対側に形成された実施例では、透過の測定比を波長５５０ｎｍから波長１５００ｎｍに顕著に上げている。

窒化チタンを含んだ単層または多層光学コーティングはガラス基材上に直接に形成、またはその後ガラスに施されるポリマー基層上に形成できる。アメリカ特許第６，１１４，０４３号（Ｊｏｒｅｔ）の開示によれば、ガラス基材上に形成された層集積は建物または自動車の窓としての使用を意図している。
アメリカ特許第６，１１４，０４３号

層集積はガラスに直接施された日照保護コーティングの３層であってもよい。第１層は窒化チタン層である。第２の層は窒化チタン層の上に制御された量の酸素と炭素とを有した窒化シリコン層として形成される。ついでオキシカーバイトの層が形成されて、層集積の最外層を与える。これらの３層は全てガス相熱分解技術により形成される。

上記アメリカ特許（Ｊｏｒｅｔ）によれば、中央層のひとつの機能は、コーティングされたガラスを屈曲または硬化するためにガラスを切断・加熱処理するときに窒化チタン層を保護する、ものである。つまりコーティングされたガラスが特定型式の自動車用窓シールドの形状を与えるべく屈曲される場合には、中央層が屈曲プロセス中に窒化チタン層に保護を与えるのである。

可撓性基材の表面に沿って形成された場合には、窒化チタン層は特に損傷に対して脆弱である。上記アメリカ特許（Ｗｏｏｄａｒｄ ｅｔ ａｌ．）においては、窒化チタンはポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）上に堆積される。ＰＥＴのウエブをコーティングしてもよく、ついで例えば自動車の種々の窓をコーティングするための形状を与えるべく組織的に切断される。

しかし窒化チタンコーティングは圧縮応力中のセラミックフィルムである。その結果、窒化チタン層を有したコーティングには問題がある。特に、コーティングされたポリマー基材が可撓性である場合には、窒化チタン層は割れ易い。割れはしばしば蛇行形状を形成するので、割れは「虫跡」と呼ばれる。窒化チタン層の厚さは割れに対する層の脆弱性に影響する。薄い窒化チタン層は割れ易い。一例を挙げると、厚さが７．４ｎｍの窒化チタン層は６０％のＴ_visを与え、３５％のＴ_visを与える２０．４ｎｍの層よりも割れ易くない。

必要なのは、波長選択度や化学的抵抗などの窒化チタン基コーティングの利点は保持したままで、応力割れに対する窒化チタン層の脆弱性を低減する手段である。

一般的に透明な基材上の窒化チタン基光学的コーティングの構造的安定性は、基材と窒化チタン層との間に損傷遅延層を設けることにより高められる。窒化チタン層の厚さは主として日照調整など所望の光学特性を達成するために選択されるが、損傷遅延層の厚さは主として所望の機械的特性を達成するために選択される。

損傷遅延層は灰色金属から形成される。好ましい灰色金属はニッケルクロムである。窒化チタン層の割れる傾向は可撓性ポリマー基材などの基材をプラズマプレグローに露光するか、および／または灰色金属と窒化チタン基光学的コーティングが形成される可撓性ポリマー基材の側にスリップ剤を使うことにより、さらに低減できる。

日照調整の一実施例においては、窒化チタン層は可視光線透過率が１０〜６０％の範囲の単層光学的コーティングを与える。損傷遅延層と窒化チタン層とはＰＥＴウエブなどの可撓性ポリマー基材上に堆積される。両層ともにスパッター堆積により形成するのが望ましい。

灰色金属材料はＮｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｏ、モネルやインコネルやステンレススチールなどの合金からなる群から少なくとも１種選択できる。テスト結果によるとニッケルクロムが好ましい材料である。

灰色金属層の中間層が使われているときに基材に圧力が掛かった際の割れへの窒化チタンの傾向が低減することは全ての動力学によらなくとも完全に理解できる。灰色金属層は窒化チタン層より可撓性があるから、灰色金属は基材が撓んだときに窒化チタン層に掛かる応力の一部を緩和できる。さらに灰色金属は光線透過を低減するので窒化チタン層は厚さを低減できるが、光学コーティングはＴ_visの目標レベルのままである。

単一の材料でＴ_visの目標レベルを得るには、窒化チタン層はニッケルクロム層のほぼ３倍の厚さを持つ必要がある。したがって損傷遅延層を形成するのにニッケルクロムを使うと、窒化チタン層は割れ易さのより少ない厚さに低減することができる。またニッケルクロム層はプライマー層としても機能し、窒化チタン層のポリマー基材への粘着を改善する。

窒化チタン基コーティングの構造的安定性を改善するのに使われるプラズマプレグローは、グローガスがアルゴン、酸素または窒素の１種または組合せの雰囲気中で、行われる。ポリマー基材へのプラズマプレグロー処理は、所望の機能基の発生または単に表面粗さの増加により、粘着性を増加する。いずれにしても、スパッターされた窒化チタン層の割れへの傾向を低減し基材が撓んだときにはデボンド（ｄｅｂｏｎｄ）する。

基材にスリップ剤を施与することによりインキ、染料などの基材への粘着を増加させることが知られている。スリップ剤は化学コーティングであって、ＰＥＴなどの基材の表面粗さの程度を増加する。ここでスリップ剤とは主として基材の摩擦係数を低減する添加物を言う。ポリエステル基材へのスリップ剤は当業界で知られている。一例を挙げると、ガラス球がポリエステル基材に添加されるかコーティングされて、粗面を形成する。この発明においては、スリップ剤を使ってスパッターされた窒化チタン層の割れへの傾向を低減する。

この発明の効果としては、透明基材への窒化チタン基光学的コーティングの構造的安定性が顕著に向上する。窒化チタンが可撓性基材の単層の日照調整用コーティングとして用いられた場合には、基材が撓んでも「虫跡」が起き難い。その結果、日照調整用の製品の損傷が低減される。

図１、２に光学体１０の好ましいと考えられる一実施例を示す。しかし割れに対して脆弱な窒化チタン基光学的コーティングを使うこともできる。

光学体１０は基材１２を有しており、該基材は自動車または家庭または事業所の窓シールドなどの窓に取り付ける可撓性基材である。図示しないが、層が基材に施される前は基材はウエブ形状であってもよい。基材の材料としてはＰＥＴがある。

図１に元のままの基材１２を示す。一連のコーティング要素１４、１６、１８が順次多くの部分を有しており、図示のために除いてある。したがって基材１２の上面２０を一隅において露出して表示されている。光学体は上面２０上にスリップ剤１４を有している。

スリップ剤は当業界において知られているように、アメリカ特許第５，２７８，２２１号（Ｓｉｄｄｉｑｕｉ）およびアメリカ特許第４，３０２，５０６号（Ｈｅｂｅｒｇｅｒ）にはＰＥＴなどのポリエステル基材用のスリップ剤を開示している。Ｓｉｄｄｉｑｕｉ特許においては、スリップ剤はガラス球の添加物および霧化シリカの添加物として開示されている。
アメリカ特許第５，２７８，２２１号 アメリカ特許第４，３０２，５０６号

ガラス球はポリエステルフィルムの動的摩擦計数を改善するように選択された粒度分布と量とを有しており、霧化シリカは静的摩擦係数を変化されるのに使われる。スリップ剤はポリマー基材に施与されてインキや染料の基材への粘着を増加させるのに用いられてきた。これに比較して、図１、２のスリップ剤１４は窒化チタン層１８による応力割れを制御するのに使われている。

スリップ剤１４と窒化チタン層１８との間には損傷遅延層１６がある。この損傷遅延層は灰色金属から形成されている。好ましき実施例では、灰色金属はＮｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏからなる群から選ばれる少なくとも１種の材料である。最も好ましい実施例においては灰色金属はニッケルクロムである。

また好ましい実施例においては、灰色金属層１６の厚さは１〜２０ｎｍの範囲に有る。灰色金属層の厚さは主として窒化チタン層１８が割れる可能性をさらに低減するための所望の機械的特性の達成に基づいて選択される。しかし複合光学体１０の光学的特性は灰色金属層の最適な厚さを選択する際に考慮されなければならない。

この発明を日照調整用のコーティングに応用するに当たっては、光学体のＴ_visは１０〜６０％の範囲になければならない。Ｔ_vis値が比較的高いと（例えば６０％）、窒化チタン層の厚さは１０ｎｍを下回り、応力割れについての心配は厳しさが減る。

しかし１０ｎｍを超える厚さを有した窒化チタン層については、灰色金属層の利点は特に明らかである。好ましい実施例にあっては、ニッケルクロムの灰色金属層は１０〜５０ｎｍの厚さを有する窒化チタン層に用いられる。ニッケルクロム層の厚さは窒化チタン層の少なくとも５％であるべきだと決められている。

灰色金属、特にニッケルクロムは損傷遅延層に選ばれて比較的低い反射とポリマー基材とよりよく結合する傾向を与える可能性を有している。つまり連続層が目的とするコーティングの波長と１／４波長−１／４波長（ＱＱ）の関係を有している従来の抗反射コーティングと同じ方法で窒化チタン層と光学的に協働するよりは、損傷遅延層は基材および窒化チタン層と機械的に協働する。

灰色金属層１６は基材１２が撓んだときに窒化チタン層１８中に現れる虫跡への傾向を低減する。加えて、基材への窒化チタン層の粘着を改善すべく、ニッケルクロム層は窒化チタンよりもより展性に富み、基材が撓んだときに窒化チタン層上に起きる応力の一部を緩和することができる。

スリップ剤１４は別個の層として示されているが、基材１２に組み込まれてもよい。基材がＰＥＴから形成されている場合には、粒をＰＥＴポリマーに添加して基材表面から突出するようにする。スリップ剤は窒化チタンが割れるか基材から脱離する傾向を低減することが分かった。表面粗さが増加すると基材への層の粘着が改善される。

窒化チタン層１８の安全性を改善する第３の策としてはプラズマプレグローを用いる。受容できるグローガスとしてはアルゴン、酸素、窒素およびこれらの組合せがある。基材１２へのそのような処理は所望の機能基を発生するかまたは表面粗さを増加することにより粘着を増加させることが知られている。粘着が増加すればポリマー基材１２が撓んだときのスパッターコーティングの割れおよび脱離傾向が低減する。

図３において、光学体はガラス体２２に粘着して示されている。感圧粘着剤（ＰＳＡ）を使って光学体をガラス体に接着してもよい。ガラス体は自動車または建物・家屋の窓の窓シールドである。ラミネート接着剤２８により第２のＰＥＴ基材２６が窒化チタン層１８に組み合わされている。

１以上の保護層３０が基材と層の外側に使われていて、全体の耐久力を増加させている。ひとつの可能性として、保護層にハードコート層および潤滑層を含ませることができる。潤滑層は低表面エネルギーを有しかつ抗摩擦性を有するフルオロカーボンにして、清掃と引っ掻き抵抗を容易としてもよい。

ハードコート層はシリカ基ハードコート、シロザネ（ｓｉｌｏｚａｎｅ）ハードコート、メラミンハードコート、アクリルハードコートまたは同様な材料である。それらの材料は一般に屈折率が１．４０〜１．６０の範囲に有る。受容可能な厚さは１〜２０μｍである。図３には示してないが、２個のＰＥＴ基材１２、２６の各表面はハードコート層を含んでもよい。

薄いプライマー層を使ってハードコート層へのスパッター層の接着を促進することができる。プライマー層は金属または半導体であって、堆積後に酸化などの変換を行って、実質的に透明で、実質的に無色の無機材料を形成する。有用なプライマー材料としてはシリコン、チタン、クロミウム、ニッケルなどがある。プライマー層は５０Å未満の厚さであるのが望ましい。

図４に図３と同じ構成要素を示すが、２個のＰＥＴ基材１２，２６の順は逆になっている。図３に示すように、ハードコート層、粘着促進層およびスリップ剤層を添加してもよい。

図３の実施例には変更を加えてもよい。例えば、１個のＮｉＣｒ／ＴｉＮ構造を基材上に形成する代りに、基材１２、２６の各々にＮｉＣｒおよびＴｉＮの層を有するようにしてもよい。この場合２個のラミネートを組み合わせるのにラミネート接着剤が用いられているならば、ＮｉＣｒ／ＴｉＮ構造を基材間に挟むようにする。

図５に示す連続ウエブコーティングスパッター装置３８は図１、２の光学体１０を形成するのに使用される。該ウエブコーティングシステムは抜気ライン４２に負圧を印加することにより抜気される真空室４０を有している。

上記室内には駆動メカニズムが設けられており、１対のマグネトロン・スパッター・ステーション４４、４６を通って可撓性の基材材料１２を動かす。ウエブを駆動する構成要素としては送りローラー５０、アイドラー５２、５４、５６、５８、６０、６２および６４および巻上げローラー６６がある。基材材料のウエブは冷却アイドラードラム６８を周行する。

１対のモニター７０、７２を使ってコーティングの施与前にウエブの光学的性質を決めることができる。また第２の１対のモニター７４、７６を使ってコーティング施与後の光学的性質を決めることができる。光学的性質は対象とする応用により変化する。スパッター装置３８は、ステーション４４、４６の別個のマグネトロンカソードを使って、ウエブ１２上への同時連続スパッター堆積を可能とする。

基材材料１２のウエブがドラム６８の周りをすると、基材はまずプラズマプレグローステーション７８に出会う。前記したように、ポリマー基材をプレグロー処理すると、所望の機能基を発生するか単に表面粗さを増加させることにより、後続堆積層の基材への粘着性が増加する。

ステーション４４を使って遅延損傷層１６を堆積することができる。スリップ剤１４はウエブ１２がスパッター装置３８にセットする前に導入するのが望ましい。第２のステーション４６は窒化チタン層１８に堆積するのに使われる。単に多重通過をすることにより同一のステーションで多層も形成できる。

スパッター装置３８の制御とモニターにはこの型式のコーティング機において標準となっている機器とセンサーを用いて行われる。質量流れ制御器８０を使ってステーション４４、４６に入るガスの流れを調節する。リール運動制御器８２を使って装置３８を通過するときのウエブ１２の張力と速度と距離を調節する。

１個以上のＡＣまたはＤＣ電源８４が２個のステーションに電力を供給する。光学的モニターシステム８６を使ってスペクトル範囲４００〜２０００ｎｍに亘ってウエブ材料の光学的性質を決める。該モニターシステムは４個のモニター７０、７２、７４および７６に接続されており、プレグロー電源８８がプレグローステーション７８の動作を制御する。

実験を行って、窒化チタンのコーティングを有した基材が撓んだときに窒化チタンが損傷される可能性を低減する上記の技術の利益を測定した。表１に示す実験の前に、Ｔ_vis値が６０％のＴｉＮ_XコーティングはＴ_vis値が３５％のＴＩＮ_Xコーティングよりも割れの可能性が遥かに少ないことが分かった。これは厚さの差の直接の結果である。

６０％のＴ_vis値でのコーティングはほぼ７．４ｎｍの厚さであった。３５％のＴ_vis値でのコーティングはほぼ２０．４ｎｍの厚さであった。コーティング割れ傾向に付いての充分な情報を与えるべく、表１中の１０個の全てのサンプルは３５％の目標可視光線透過率を有していた。Ｔ_visは当初元の場所で測定されたので、表１中のＴ_vis値はすべてこの目標値を超えている。しかし記録はサンプルが真空室から除かれた後での測定に基づいていたので一部酸化が起きていた。

図５に示すようにスパッター装置３８により１０個のサンプルを入手した。該装置において、ドラム６８は水冷してウエブ１２の熱歪みを防止する。光学モニターシステム８６はモニター７０、７２、７４および７６を使ってウエブの紫外線、可視光線および赤外線の透過と反射とを光学的にモニターする。図５には示さないが、装置にはさらに無接触シート抵抗モニターを具えて、スパッターされたコーティングの伝導率を測定した。

実験のために装置３８にはプレグローステーション７８にＤＣプラズマプレグローを、ステーション４４にＤＣマグネトロンカソードを、後続のステーション４６にＡＣ複マグネトロンカソードを具えていた。各プラズマ源は各プラズマのために局部ガス環境を隔離する別個の小室内に配置した。アルミニウムグローロッドを用いてプラズマプレグローのカソードとした。ニッケルクロムターゲットをＤＣマグネトロン内に具え、チタンターゲットはＡＣ複マグネトロン内に具えた。

閉ループ、プラズマ放射密度４５０ｎｍのコンピューター制御窒素ガス流を用いて、窒化チタン層が表１の種々のサンプルに堆積された。アルゴン流を３ミリＴｏｒｒ圧力（例えば９３ＳＣＣＭｓ）を得るように設定し、パワーを５ｋＷに設定し、ＰＥＭ放射強度を１０ボルトに設定した。

それからＰＥＭ設定点電圧を減少させ、制御ループをしたチタンプラズマに窒素を添加させた。窒素が添加されると、ウエブのライン速度を可視光線透過率をほぼ３５％に保つように調節した。ＰＥＭ設定点は最小シート抵抗を得るべく低減される。ＰＥＭ設定点は堆積されたフィルムに対応し、窒素含有量は波長選択度を最大にするように適宜にした。

酸素背景ガスを最少にすべく努力したにも拘わらず、全ての真空ウエブコーターにおいて、酸素がある程度窒化チタン層に組み込まれた。かくして実際には、堆積されたのはオキシ窒化チタンであった。しかし窒化チタンコーティングに過剰の酸素が組み込まれた場合には、波長選択度は逆に影響されるだろう。スパッター処理中の酸素−窒素分圧比は０．５未満として、ＴｉＯ_xＮ_y層が確実に適正な波長選択度となるようにしなければならない。

表１の実験に使用された基材１２はスリップ側（すなわちスリップ剤を有した側）も露出側も１ミルＰＥＴ基材であった。

実験プロセスをよりよく説明すべく、サンプル６、８の製造を記載する。サンプル８については、ＴｉＮｘの単層がＰＥＴ基材の露出側に形成された。ライン速度は１２．７６ｍｍ／ｓｅｃに設定された。３５ＳＣＣＭｓの空気流と２００ｍＡの電流でＤＣプレグローが作動されて、圧力２９ミリＴｏｒｒで電圧１５００ボルトとした。ＡＣチタンターゲットに５．２ｋＷの電力を掛け、アルゴンは８７ＳＣＣＭｓでＮ₂は１５．２ＳＣＣＭｓとして、小室圧力を３．１６ミリＴｏｒｒとした。ＰＥＭ電圧設定点は５．７ボルトであり、元の位置の可視光線透過率は３５％であった。

サンプル６については、サンプル８で使用されたライン速度と電流を１．５倍に増加した。ついでＮｉＣｒ（８０／２０合金）を添加して全体に３５％の可視光線透過率を得た。ライン速度は１９．１４ｍｍ／ｓｅｃに設定した。ＤＣプレグローは４２．３ＳＣＣＭｓの空気流と３００ｍＡの電流で作動させて、３３ミリＴｏｒｒの圧力と１５００ボルトの電圧を得た。

ＡＣチタンターゲットに５．２ｋＷの電力を掛け、アルゴンを８７ＳＣＣＭｓとしＮ₂を１５．２ＳＣＣＭｓとし、小室圧力を３．１６ミリＴｏｒｒを得た。ＰＥＭ電圧設定点は５．７ボルト、ＤＣマグネトロンＮｉＣｒターゲットに０．３５の電力を加計、２８．５ＳＣＣＭｓのアルゴンを添加して３．１８ミリＴｏｒｒの圧力を得た。

表１の全部のサンプルについて、ＮｉＣｒターゲットの寸法は１５．７５インチ（４００ｍｍ）Ｘ５．２５インチ（１３３．５５ｍｍ）であった。各チタンターゲットでは１５．６２５インチ（３９６．８ｍｍ）Ｘ３．２５インチ（８２．５ｍｍ）であった。

サンプルの測定。表１のサンプルについてＴｉＮ_xとＮｉＣｒコーティングの厚さを、図５のステーション４４，４６の各カソードの電力を固定値に設定して、測定した。ついで異なるライン速度での可視光線透過率を記録した。ついでライン速度を非常に低い値（例えば０．５ｍｍ／ｓｅｃ）に落として、一片のテープをＰＥＴ基材上に配置してコーティングした。テープをＰＥＴ基材から除いて、市販の粗面計によりコーティングの段落高さを測定した。

光学的密度（光学的密度が−ｌｏｇ（分数光透過率））とともに１／ライン速度が線型に変化したので、コーティング厚さの種々の光透過率を計算できた。

サンプルを用意した後、コーティングが割れるまたは虫跡を形成する傾向を測定するのにテストが必要であった。このテストのために、６インチＸ１４インチのサンプル（１５２．４ｍｍＸ３５５．６ｍｍサンプル）を握持して各端部を長手方向とした。サンプルは緩く保持したが、一端は他端に対して９０度回転させた。ついでサンプルをピンとスナップした。この作業を５回繰り返した。

ついでスライド投射ランプでサンプルを照明しながら検査した。各サンプルには、検知された虫跡の数と寸法に応じて、数字による格付けをした。虫跡のないサンプルは格付け０、最悪のサンプルは格付け７とした。表１に示すように、ニッケルクロム（８０／２０合金）のみのサンプル（すなわちサンプル９）は格付け０、プレグローなしのＴｉＮ_xのみのサンプル（サンプル１０）は格付け７であった。光学的および日照性質についての測定は市販の装置と既知の方法により行われた。

サンプルの結果。表１において、２．０Ｘライン速度とは、ＴｉＮ_x層が３５％の透過率になった後でライン速度は２の因数で増加され、ニッケルクロムが添加されてＴ_vis測定値がほぼ３５％に戻った。層厚さを表中に示す。

サンプルが用意されてから１０月後にＴ_visとＴ_SOL（日照透過率）との値を測定した。表中に使われているように、選択度とはＴ_vis値をＴ_SOL値で除したものである。選択度が高いということは、コーティングが近赤外線よりも可視光線をより優先的に透過するということを意味している。これはコーティングされてソーラースクリーンを与えかつ窓ガラスに応用される光学体にとっては一般に好ましい性質である。

表１中のデータから、コーティングが虫跡を形成する傾向に影響する要因は多々あることが分かる。この傾向は、基材とニッケルクロムとの間に灰色金属層（ニッケルクロム）を添加すること、基材をプラズマプレグローすること、基材のスリップ剤側にコーティングを堆積すること、などにより低減される。これらの内灰色金属層を添加するのが虫跡の防止に最も効果的である。

他にも重要な要因として考慮すべきは選択度である。高い選択度を得ることが単なる金属に比較して窒化チタンを使う利点である。表１中のサンプルのニッケルクロム含有量が増加すると、選択度は減少する。しかしてニッケルクロムの量は虫跡の発生に対する抵抗を得る程度に限定すべきである。好ましき実施例では、選択度は１．１５を超える。実験結果に基づいて、灰色金属層の厚さは１〜２０ｎｍの範囲にすべきであり、窒化チタン層の厚さは１０〜５０ｎｍの範囲にすべきである。

この発明による損傷遅延層を有した窒化チタン基コーティングの一実施例の斜視図である。 図１の光学体の側面断面図である。 ガラスに結合された図２の光学体の側面図である。 ガラスに結合された光学体の第２の実施例の側面図である。 図１〜３の光学体を製造するスパッター装置の斜視図である。

１０：光学体
１２：基材
１４：スリップ剤
１６：コーティング要素
１８：窒化チタン層

Claims (15)

1. 第１の表面を有した可撓性基材を用意するステップと、
   前記第１の表面に灰色金属である損傷遅延層を施与して、その後形成される光学コーティングを保護するステップと、
   前記損傷遅延層の前記可撓性基材と反対側の面に、日照調整用コーティングである窒化チタン層を有した窒化チタンを主成分とする構造の前記光学コーティングを施与し、その結果コーティングされた前記可撓性基材を形成するステップと、
   日照調整を行うべき剛性の基材にコーティングされた前記可撓性基材を貼り付けるステップとを有しており、
   前記窒化チタン層の厚さを主として所望の光学特性を達成すべく選択し、前記灰色金属の厚さを主として前記窒化チタン層への損傷を遅延させる所望の機械的特性を達成すべく選択し、前記損傷遅延層を施与するに際して、低反射率と前記窒化チタン層への物理的結合に関して所望の特性を達成すべく材料を選択することを特徴とする日照調整を与える光学体の形成方法。
2. 前記光学コーティングを施与するに際して、前記窒化チタン層を単層の日照調整用コーティングとして堆積し、前記単層の日照調整用コーティングと前記損傷遅延層とが組み合わされて１０〜６０％の可視光線透過率を与えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記灰色金属層を施与するに際して、ニッケルクロム層の厚さを前記窒化チタン層の厚さより薄くなるように堆積することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記ニッケルクロム層の堆積が１．０４〜３．１２ｎｍの範囲の厚さであって、前記窒化チタン層を施与する際の厚さが１０〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記ニッケルクロム層と前記窒化チタン層とがスパッター堆積され、前記可撓性基材を用意するステップにおいて、前記可撓性基材の窒化チタンがスパッター堆積される側に、前記可撓性基板の摩擦係数を低減する材料であるスリップ剤を施与することを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記損傷遅延層を施与するに際して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｆｅ、ＶおよびＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１種の材料を選択して、前記物理的結合と前記低反射率に関して所望の特性を達成し、前記灰色金属層の前記窒化チタン層に対する厚さの比が１：３〜１：２０の範囲に有ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記第１の表面上に前記損傷遅延層を形成する前に前記可撓性基材をプラズマプレグローに露光して、前記光学コーティングが施与された後の応力割れに対する前記窒化チタン層の脆弱性を低減することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記可撓性基材の前記第１の表面に、前記可撓性基板の摩擦係数を低減する材料であるスリップ剤を施与して脆弱性を一段と低減することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 可撓性のポリマー基材と、
   前記ポリマー基材上の１〜２０ｎｍの範囲の厚さの灰色金属層と、
   厚さが１０〜５０ｎｍの範囲に有る窒化チタンの単層光学コーティングと、
   前記灰色金属層が形成される表面上に前記ポリマー基材の摩擦係数を低減する材料であるスリップ剤とを有し、
   前記灰色金属層は、前記単層光学コーティングを保護する損傷遅延層であり、前記単層光学コーティングは、日照調整用であって１０〜６０％の可視光線透過率を有し、かつ前記単層光学コーティングが前記灰色金属層の前記可撓性のポリマー基材と反対側にあることを特徴とする光学体。
10. 前記灰色金属層がＮｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｆｅ、ＶおよびＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１種の材料から形成されることを特徴とする請求項９に記載の光学体。
11. 前記灰色金属層が、前記単層光学コーティングより厚さの薄いニッケルクロム層であることを特徴とする請求項９に記載の光学体。
12. 前記可撓性のポリマー基材が透明なＰＥＴのウエブであることを特徴とする請求項９に記載の光学体。
13. 略透明な基材を用意するステップと、
    前記基材の第１の表面上にＮｉＣｒ層を形成するステップと、
    前記ＮｉＣｒ層と接してＴｉＮ層である単層の日照調整用コーティングを形成するステップと、
    前記ＮｉＣｒ層の形成前に、前記略透明な基材をプラズマプレグローに露光するステップとを有してなり、
    前記ＮｉＣｒ層の形成に際して、前記ＴｉＮ層の割れを抑制することに基づいて少なくとも部分的に層の厚さを選択し、前記単層の日照調整用コーティングを形成するに際して、主として可視光線透過率の目標レベルの達成に基づいて層の厚さを選択し、これにより前記ＮｉＣｒ層の厚さが光学的特性を定める寸法を有したＴｉＮ層の構造的安定性を与えるべく機能することを特徴とする光学体の形成方法。
14. 前記露光するステップにおいて、酸素、窒素およびアルゴンの少なくとも１種をプラズマプレグローを与えるために使用することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記略透明な基材を用意するステップにおいて、前記略透明な基材の前記ＮｉＣｒ層が形成される側に摩擦係数を低減する材料であるスリップ剤を施与したポリマー基材を使用することを特徴とする請求項１３に記載の方法。

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