JP6594668B2 - Translucent plate - Google Patents
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Description
本発明は、透光板に関する。 The present invention relates to a translucent plate.
近年、環境への配慮や燃費向上のために、自動車の軽量化が進められている。そして、そのような軽量化対策の一つとして、自動車に使用されるガラスの樹脂化が検討されてきている。自動車用の樹脂ガラス（有機ガラス）の材料には、ポリカーボネートや、ポリアクリレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリオレフィン、ＡＢＳ等の透明な平板を形成可能な樹脂材料が使用可能である。そして、その中でも、耐衝撃性や、耐熱性、透明性等に優れたポリカーボネートが好適に使用される。しかしながら、樹脂ガラスは、その形成材料たる樹脂の種類に拘わらず、無機ガラスよりも表面の硬度が低い。そのため、耐摩耗性や耐擦傷性が不十分であり、しかも耐候性にも劣るといった欠点を有している。 In recent years, the weight reduction of automobiles has been promoted in order to consider the environment and improve fuel efficiency. And as one of such weight reduction measures, the resination of the glass used for a motor vehicle has been examined. Resin materials that can form transparent flat plates such as polycarbonate, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyolefin, and ABS can be used as materials for resin glass (organic glass) for automobiles. is there. Of these, polycarbonates excellent in impact resistance, heat resistance, transparency and the like are preferably used. However, resin glass has a lower surface hardness than inorganic glass, regardless of the type of resin that is the material of the resin glass. For this reason, there is a drawback that the wear resistance and scratch resistance are insufficient and the weather resistance is also inferior.
このような課題を解決するために、特許文献１には、透明な樹脂基板の少なくとも一方の面上に、ハードコート層が積層形成されてなる自動車用樹脂ガラスであって、前記ハードコート層が、真空蒸着重合によって形成された有機高分子薄膜を含んで構成され、前記ハードコート層が、前記有機高分子薄膜と、該有機高分子薄膜の前記樹脂基板側とは反対側に、真空成膜プロセスによって積層形成された無機薄膜とを含む複層構造を有している自動車用樹脂ガラス（透光板）が提案されている。 In order to solve such problems, Patent Document 1 discloses a resin glass for automobiles in which a hard coat layer is laminated on at least one surface of a transparent resin substrate, and the hard coat layer includes And an organic polymer thin film formed by vacuum deposition polymerization, and the hard coat layer is formed on the opposite side of the organic polymer thin film from the resin substrate side of the organic polymer thin film. There has been proposed an automotive resin glass (translucent plate) having a multilayer structure including an inorganic thin film laminated by a process.
しかしながら、上記記載された透光板は、セラミック被膜（無機薄膜）をハードコート層としている。自動車用樹脂ガラスなどの用途では、耐摩耗性、耐擦傷性などの機械的性能と、光透過性、着色などの光学的性能の要求があり、使用できるセラミックコートの材質は自ずと限定される。
本発明では、前記課題を鑑み、耐摩耗性、耐擦傷性などの機械的性能と、光透過性、着色などの光学的性能に優れた、セラミック被膜を有する透光板を提供することを目的とする。
However, the translucent plate described above has a ceramic coating (inorganic thin film) as a hard coat layer. In applications such as resin glass for automobiles, there are demands for mechanical performance such as wear resistance and scratch resistance, and optical performance such as light transmission and coloring, and the material of the ceramic coat that can be used is naturally limited.
In the present invention, in view of the above problems, an object is to provide a translucent plate having a ceramic coating, which is excellent in mechanical performance such as abrasion resistance and scratch resistance, and optical performance such as light transmission and coloring. And
前記課題を解決するための本発明の透光板の解決手段は、透光性の基材と前記基材上に形成されたセラミック被膜とからなる透光板であって、前記セラミック被膜は、互いに結合しあう炭素と、互いに結合しあうケイ素と酸素と、からなる非晶質のセラミック被膜である。 The means for solving the above-described light-transmitting plate of the present invention is a light-transmitting plate comprising a light-transmitting base material and a ceramic film formed on the base material, It is an amorphous ceramic coating composed of carbon bonded to each other and silicon and oxygen bonded to each other.
本発明の透光板は、セラミック被膜を構成する元素に炭素とケイ素とを有している。長周期型周期表（以下、単に「周期表」と言う）第１４属元素である炭素およびケイ素は、４つの価電子を有しているので４つの共有結合により網状の骨格を形成することができ、強固なセラミック被膜を形成することができる。
炭素どうしが単結合で結合すると、結晶の場合はダイヤモンドとなり、非晶質の場合はダイヤモンドライクカーボンとなる。いずれも強固な素材である。
一方、ケイ素は、炭素ほど互いに強固に結合できず、ケイ素の結晶は一部の結合が切断され、自由電子ができることによって金属光沢を有しているのでケイ素の被膜は光透過性に劣っている。しかしながら、ケイ素の結合間に、酸素を導入することによって光透過性を確保することができる。酸素はケイ素との結合力が強く、ケイ素原子の間に介在し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの結合を形成することによって、強固で、無色透明なセラミック被膜を得ることができる。
The light transmitting plate of the present invention has carbon and silicon as elements constituting the ceramic coating. Carbon and silicon, which are long-period periodic tables (hereinafter simply referred to as “periodic tables”) Group 14 elements, have four valence electrons, and therefore can form a network skeleton by four covalent bonds. And a strong ceramic coating can be formed.
When carbons are bonded by a single bond, the crystal is diamond, and the amorphous carbon is diamond-like carbon. Both are strong materials.
On the other hand, silicon cannot bond as tightly as carbon, and silicon crystals have a metallic luster because some of the bonds are broken and free electrons are formed, so the silicon coating is inferior in light transmission. . However, light permeability can be ensured by introducing oxygen between silicon bonds. Oxygen has a strong bonding force with silicon and is interposed between silicon atoms to form a Si—O—Si bond, whereby a strong, colorless and transparent ceramic coating can be obtained.
一般にケイ素と炭素との関係において、ケイ素と炭素とが結合すると、可視光領域の吸収が大きくなる。本発明の透光板のセラミック被膜は、互いに結合しあう炭素と、互いに結合しあうケイ素と酸素と、からなり、炭素とケイ素との結合がないため、可視光領域の吸収は少なく、光透過率の高い透光板を提供することができる。
このため、耐摩耗性、耐擦傷性などの機械的性能と、光透過性、着色などの光学的性能に優れた、セラミック被膜を有する透光板を提供することができる。
In general, in the relationship between silicon and carbon, when silicon and carbon are bonded, absorption in the visible light region increases. The ceramic coating of the translucent plate of the present invention is composed of carbon bonded to each other, silicon and oxygen bonded to each other, and since there is no bond between carbon and silicon, there is little absorption in the visible light region, and light transmission. A light-transmitting plate having a high rate can be provided.
For this reason, the translucent board which has a ceramic film excellent in mechanical performances, such as abrasion resistance and abrasion resistance, and optical performances, such as light transmittance and coloring, can be provided.
また、本発明の透光板は、以下の態様であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the light transmission board of this invention is the following aspects.
（Ａ１）ＸＰＳ法で測定される前記セラミック被膜のケイ素に関する結合の存在比は、Ｓｉ−Ｏのみからなる。 (A1) The abundance ratio of silicon-related bonds in the ceramic coating measured by the XPS method consists of only Si—O.
一般に、炭素、ケイ素、酸素からなるセラミック被膜には、種々な結合が存在しうる。ケイ素に関しては、主にＳｉ−Ｃ結合、Ｓｉ−Ｏ結合をとりうる。Ｓｉ−Ｏ結合は、可視光を透過しやすく、透光板のセラミック被膜として好適に利用できる。本発明の透光板のセラミック被膜は、ＸＰＳ法で測定される前記セラミック被膜のケイ素に関する結合の存在比が、Ｓｉ−Ｏのみからなるので、透光板として使用したときに光の吸収が少なく好適に利用することができる。 In general, various bonds may exist in a ceramic coating made of carbon, silicon, and oxygen. Regarding silicon, Si—C bonds and Si—O bonds can be mainly taken. The Si—O bond easily transmits visible light and can be suitably used as a ceramic coating for a light-transmitting plate. The ceramic coating of the translucent plate of the present invention is composed of only Si—O in the ceramic coating, which is measured by XPS, so that it absorbs less light when used as a translucent plate. It can be suitably used.
（Ａ２）ラマン分光法で測定される前記セラミック被膜のＧバンドとＤバンドとの強度比であるＧ／Ｄは、１．０〜２．０である。 (A2) G / D, which is the intensity ratio between the G band and the D band of the ceramic coating, measured by Raman spectroscopy is 1.0 to 2.0.
Ｇバンドは、グラファイトの構造に由来し１５８０ｃｍ−１付近に現れるピークである。Ｄバンドは、ダイヤモンドの構造に由来し、１３６０ｃｍ−１付近に現れるピークである。天然黒鉛は、強いＧバンドのピークが観察され、Ｄバンドはほとんど見られない。一方ダイヤモンドはで強いＤバンドのピークが観察され、Ｇバンドはほとんど見られない。すなわち、Ｇ／Ｄは、ダイヤモンド寄りの構成であるか、天然黒鉛寄りの構成であるかを判断する指標である。
本発明の透光板のセラミック被膜は、ラマン分光法で測定されるＧ／Ｄが、２．０以下であるので、黒鉛の性質である光の吸収性が抑えられ透明な被膜を得ることができる。また、黒鉛を構成する共役系結合は、結合する原子の数を減少させ、セラミック被膜を軟らかくする作用がある。Ｇ／Ｄが、２．０以下であることによって、炭素どうしが互いに絡み合った強固なセラミック被膜を得ることができる。
本発明の透光板のセラミック被膜は、ラマン分光法で測定されるＧ／Ｄが、１．０以上であるので、ダイヤモンドの構造に黒鉛の構造が混じり、適度に靭性を有し基材が変形しても、セラミック被膜を割れにくくすることができると考えられる。
The G band is a peak derived from the structure of graphite and appearing in the vicinity of 1580 cm −1 . The D band is a peak derived from the structure of diamond and appearing near 1360 cm −1 . In natural graphite, a strong G band peak is observed, and a D band is hardly observed. On the other hand, a strong D band peak is observed in diamond, and the G band is hardly seen. That is, G / D is an index for determining whether the structure is close to diamond or natural graphite.
The ceramic coating of the light transmitting plate of the present invention has a G / D measured by Raman spectroscopy of 2.0 or less, so that a light coating that is a property of graphite is suppressed and a transparent coating can be obtained. it can. Further, the conjugated bond constituting the graphite has the effect of reducing the number of bonded atoms and softening the ceramic coating. When G / D is 2.0 or less, a strong ceramic coating in which carbons are intertwined with each other can be obtained.
The ceramic film of the light transmitting plate of the present invention has a G / D measured by Raman spectroscopy of 1.0 or more, so that the structure of diamond is mixed with the structure of diamond, and the substrate has moderate toughness. Even if it is deformed, it is considered that the ceramic coating can be made difficult to break.
（Ａ３）前記セラミック被膜は、厚さが１０〜８０ｎｍである。 (A3) The ceramic coating has a thickness of 10 to 80 nm.
本発明の透光板のセラミック被膜の厚さは１０ｎｍ以上であるので、表面からの応力に対して十分な抗力を持つことができ、強固なセラミック被膜を形成することができる。
また、本発明の透光板のセラミック被膜の厚さは８０ｎｍ以下であるので、熱膨張差などが発生してもセラミック被膜と基材との間に発生する張力を小さくでき、剥離しにくくすることができる。
Since the thickness of the ceramic film of the translucent plate of the present invention is 10 nm or more, it can have a sufficient resistance against stress from the surface, and a strong ceramic film can be formed.
In addition, since the thickness of the ceramic coating of the translucent plate of the present invention is 80 nm or less, even if a thermal expansion difference occurs, the tension generated between the ceramic coating and the substrate can be reduced, making it difficult to peel off. be able to.
（Ａ４）ＸＰＳ法で測定される前記セラミック被膜の酸素含有量は、表面から内部に向かって減少する。 (A4) The oxygen content of the ceramic coating measured by the XPS method decreases from the surface toward the inside.
本発明の透光板のセラミック被膜は、酸素が、表面から内部に向かって減少するように存在するので非晶質のセラミック被膜の表面ほど緻密な膜となる。このため表面に圧縮応力を作用させ、セラミック被膜を強化することができる。 Since the ceramic film of the light transmitting plate of the present invention exists so that oxygen decreases from the surface toward the inside, the surface of the amorphous ceramic film becomes a denser film. For this reason, a compressive stress is made to act on the surface and the ceramic coating can be strengthened.
（Ａ５）前記基材は、樹脂から形成される。 (A5) The base material is formed of a resin.
本発明の透光板の基材は、樹脂から形成されるので、樹脂とセラミック被膜を構成する炭素との接合性を強くすることができ、強固なセラミック被膜を得ることができる。 Since the base material of the translucent plate of the present invention is formed from a resin, the bondability between the resin and the carbon constituting the ceramic coating can be increased, and a strong ceramic coating can be obtained.
（Ａ６）前記樹脂は、ポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチルである。 (A6) The resin is polycarbonate or polymethyl methacrylate.
本発明の透光板を形成する樹脂がポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチルであると、これらは高強度の樹脂であるので、前記セラミック被膜と組み合わせることにより、より高強度な透光板を得ることができる。 When the resin forming the light transmitting plate of the present invention is polycarbonate or polymethyl methacrylate, these are high strength resins, and therefore, by combining with the ceramic coating, a higher strength light transmitting plate can be obtained. it can.
前記課題を解決するための本発明の透光板の製造方法は、透光性の基材にセラミック被膜を形成する透光板の製造方法であって、前記セラミック被膜は、ＳｉＣのターゲットを用い、前記透光性の基材にＳｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力より小さい出力で前記セラミック被膜をＰＶＤ法で形成したのち、大気開放し酸素を結合させる。 In order to solve the above-mentioned problems, a method for manufacturing a light-transmitting plate according to the present invention is a method for manufacturing a light-transmitting plate in which a ceramic coating is formed on a light-transmitting substrate, and the ceramic coating uses a SiC target. The ceramic coating is formed by the PVD method with an output smaller than the critical output for forming a Si—C bond on the translucent substrate, and then released into the atmosphere to bond oxygen.
本発明の透光板の製造方法によれば、透光性の基材にセラミック被膜を形成し、セラミック被膜は、ＳｉＣをターゲットとしている。ターゲットであるＳｉＣを構成する炭素およびケイ素は周期表第１４属元素であり、４つの価電子を有しているので４つの共有結合により網状の骨格を形成することができ、強固なセラミック被膜を形成することができる。
炭素どうしが単結合で結合すると、結晶の場合ダイヤモンドとなり、非晶質の場合ダイヤモンドライクカーボンとなる。いずれも強固な素材である。
一方、ケイ素は、炭素ほど互いに強固に結合できず、ケイ素の結晶は一部の結合が切断され、自由電子ができることによって金属光沢を有しているのでケイ素の被膜は光透過性に劣っている。しかしながら、大気開放によってケイ素の結合間に、酸素を導入することによって光透過性を確保することができる。酸素はケイ素との結合力が強く、ケイ素原子の間に介在し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの結合を形成することによって、強固で、無色透明なセラミック被膜を得ることができる。
According to the method for producing a light-transmitting plate of the present invention, a ceramic film is formed on a light-transmitting substrate, and the ceramic film is targeted for SiC. Carbon and silicon constituting SiC as the target are Periodic Table Group 14 elements, and since they have four valence electrons, a network skeleton can be formed by four covalent bonds, and a strong ceramic coating can be formed. Can be formed.
When carbons are bonded by a single bond, the crystal becomes diamond, and the amorphous carbon becomes diamond-like carbon. Both are strong materials.
On the other hand, silicon cannot bond as tightly as carbon, and silicon crystals have a metallic luster because some of the bonds are broken and free electrons are formed, so the silicon coating is inferior in light transmission. . However, light permeability can be ensured by introducing oxygen between silicon bonds by opening to the atmosphere. Oxygen has a strong bonding force with silicon and is interposed between silicon atoms to form a Si—O—Si bond, whereby a strong, colorless and transparent ceramic coating can be obtained.
ケイ素と炭素との関係において、Ｓｉ−Ｃ結合を有していると、可視光領域の吸収が大きくなる。本発明の透光板のセラミック被膜は、互いに結合しあう炭素と、互いに結合しあうケイ素と酸素と、からなり、Ｓｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力より小さい出力でセラミック被膜をＰＶＤ法で形成するので、Ｓｉ−Ｃ結合ができず、可視光領域の吸収は少なく、光透過率の高い透光板を提供することができる。
さらに、本発明の透光板のセラミック被膜は、大気開放によってケイ素の結合間に、酸素を導入するので、セラミック被膜を緻密化する作用があり、表面に圧縮応力を作用させ、セラミック被膜を強化することができる。
In the relationship between silicon and carbon, when it has a Si—C bond, absorption in the visible light region increases. The ceramic film of the translucent plate of the present invention is composed of carbon bonded to each other, silicon and oxygen bonded to each other, and a ceramic film is formed by a PVD method with an output smaller than a critical output for forming a Si-C bond. Therefore, Si—C bonding cannot be performed, and a light-transmitting plate with high light transmittance can be provided with little absorption in the visible light region.
Furthermore, the ceramic coating of the light-transmitting plate of the present invention introduces oxygen between the silicon bonds by opening to the atmosphere, so it has the effect of densifying the ceramic coating, and acts on the surface to compress the stress and strengthen the ceramic coating. can do.
さらに本発明の透光板の製造方法は、以下の態様であることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the manufacturing method of the light transmission board of this invention is the following aspects.
（Ｂ１）前記基材は、樹脂から形成される。 (B1) The base material is formed of a resin.
本発明の透光板の製造方法は、基材が樹脂から形成されるものであると、樹脂とセラミック被膜を構成する炭素との接合性が強いので、強固なセラミック被膜を得ることができる。 In the method for producing a light-transmitting plate of the present invention, if the base material is formed from a resin, the bondability between the resin and the carbon constituting the ceramic film is strong, so that a strong ceramic film can be obtained.
（Ｂ２）前記樹脂は、ポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチルである。 (B2) The resin is polycarbonate or polymethyl methacrylate.
本発明の透光板の製造方法は、前記樹脂がポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチルであると、これらは高強度の樹脂であるので、前記セラミック被膜と組み合わせることにより、より高強度な透光板を得ることができる。 When the resin is polycarbonate or polymethyl methacrylate, since the resin is a high-strength resin, the method for producing a light-transmitting plate of the present invention can be combined with the ceramic coating to form a light-transmitting plate having a higher strength. Obtainable.
本発明の透光板は、セラミック被膜を構成する元素に炭素とケイ素とを有している。周期律表第１４属元素である炭素およびケイ素は、４つの価電子を有しているので４つの共有結合により網状の骨格を形成することができ、強固なセラミック被膜を形成することができる。
炭素どうしが単結合で結合すると、結晶の場合ダイヤモンドとなり、非晶質の場合ダイヤモンドライクカーボンとなる。いずれも強固な素材である。
一方、ケイ素は、炭素ほど互いに強固に結合できず、ケイ素の結晶は一部の結合が切断され、自由電子ができることによって金属光沢を有しているのでケイ素の被膜は光透過性に劣っている。しかしながら、ケイ素の結合間に、酸素を導入することによって光透過性を確保することができる。酸素はケイ素との結合力が強く、ケイ素原子の間に介在し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの結合を形成することによって、強固で、無色透明なセラミック被膜を得ることができる。
The light transmitting plate of the present invention has carbon and silicon as elements constituting the ceramic coating. Since carbon and silicon, which are Group 14 elements of the periodic table, have four valence electrons, a network skeleton can be formed by four covalent bonds, and a strong ceramic film can be formed.
When carbons are bonded by a single bond, the crystal becomes diamond, and the amorphous carbon becomes diamond-like carbon. Both are strong materials.
On the other hand, silicon cannot bond as tightly as carbon, and silicon crystals have a metallic luster because some of the bonds are broken and free electrons are formed, so the silicon coating is inferior in light transmission. . However, light permeability can be ensured by introducing oxygen between silicon bonds. Oxygen has a strong bonding force with silicon and is interposed between silicon atoms to form a Si—O—Si bond, whereby a strong, colorless and transparent ceramic coating can be obtained.
一般にケイ素と炭素との関係において、ケイ素と炭素とが結合すると、可視光領域の吸収が大きくなる。本発明の透光板のセラミック被膜は、互いに結合しあう炭素と、互いに結合しあうケイ素と酸素と、からなり、炭素とケイ素との結合がないため、可視光領域の吸収は少なく、光透過率の高い透光板を提供することができる。
このため、耐摩耗性、耐擦傷性などの機械的性能と、光透過性、着色などの光学的性能に優れた、セラミック被膜を有する透光板を提供することができる。
In general, in the relationship between silicon and carbon, when silicon and carbon are bonded, absorption in the visible light region increases. The ceramic coating of the translucent plate of the present invention is composed of carbon bonded to each other, silicon and oxygen bonded to each other, and since there is no bond between carbon and silicon, there is little absorption in the visible light region, and light transmission. A light-transmitting plate having a high rate can be provided.
For this reason, the translucent board which has a ceramic film excellent in mechanical performances, such as abrasion resistance and abrasion resistance, and optical performances, such as light transmittance and coloring, can be provided.
＜透光板＞
本発明の透光板の実施の形態について説明する。
本発明の透光板は、透光性の基材と前記基材上に形成されたセラミック被膜とからなる透光板であって、前記セラミック被膜は、互いに結合しあう炭素と、互いに結合しあうケイ素と酸素と、からなる非晶質のセラミック被膜である。
<Translucent plate>
Embodiments of the translucent plate of the present invention will be described.
The light-transmitting plate of the present invention is a light-transmitting plate comprising a light-transmitting base material and a ceramic coating formed on the base material, and the ceramic coating is bonded to carbons that are bonded to each other. It is an amorphous ceramic coating composed of silicon and oxygen.
本発明の透光板は、セラミック被膜を構成する元素に炭素とケイ素とを有している。周期表第１４属元素である炭素およびケイ素は、４つの価電子を有しているので４つの共有結合により網状の骨格を形成することができ、強固なセラミック被膜を形成することができる。
炭素どうしが単結合で結合すると、結晶の場合ダイヤモンドとなり、非晶質の場合ダイヤモンドライクカーボンとなる。いずれも強固な素材である。
一方、ケイ素は、炭素ほど互いに強固に結合できず、ケイ素の結晶は一部の結合が切断され、自由電子ができることによって金属光沢を有しているのでケイ素の被膜は光透過性に劣っている。しかしながら、ケイ素の結合間に、酸素を導入することによって光透過性を確保することができる。酸素はケイ素との結合力が強く、ケイ素原子の間に介在し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの結合を形成することによって、強固で、無色透明なセラミック被膜を得ることができる。
The light transmitting plate of the present invention has carbon and silicon as elements constituting the ceramic coating. Carbon and silicon, which are 14th group elements of the periodic table, have four valence electrons, so that a network skeleton can be formed by four covalent bonds, and a strong ceramic coating can be formed.
When carbons are bonded by a single bond, the crystal becomes diamond, and the amorphous carbon becomes diamond-like carbon. Both are strong materials.
On the other hand, silicon cannot bond as tightly as carbon, and silicon crystals have a metallic luster because some of the bonds are broken and free electrons are formed, so the silicon coating is inferior in light transmission. . However, light permeability can be ensured by introducing oxygen between silicon bonds. Oxygen has a strong bonding force with silicon and is interposed between silicon atoms to form a Si—O—Si bond, whereby a strong, colorless and transparent ceramic coating can be obtained.
ケイ素と炭素との関係において、ケイ素と炭素とが結合すると、可視光領域の吸収が大きくなる。本発明の透光板のセラミック被膜は、互いに結合しあう炭素と、互いに結合しあうケイ素と酸素と、からなり、炭素とケイ素との結合がないため、可視光領域の吸収は少なく、光透過率の高い透光板を提供することができる。
このため、耐摩耗性、耐擦傷性などの機械的性能と、光透過性、着色などの光学的性能に優れた、セラミック被膜を有する透光板を提供することができる。
In the relationship between silicon and carbon, when silicon and carbon are bonded, absorption in the visible light region increases. The ceramic coating of the translucent plate of the present invention is composed of carbon bonded to each other, silicon and oxygen bonded to each other, and since there is no bond between carbon and silicon, there is little absorption in the visible light region, and light transmission. A light-transmitting plate having a high rate can be provided.
For this reason, the translucent board which has a ceramic film excellent in mechanical performances, such as abrasion resistance and abrasion resistance, and optical performances, such as light transmittance and coloring, can be provided.
また、本発明の透光板は、以下の態様であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the light transmission board of this invention is the following aspects.
（Ａ１）ＸＰＳ法で測定される前記セラミック被膜のケイ素に関する結合の存在比は、Ｓｉ−Ｏのみからなる。 (A1) The abundance ratio of silicon-related bonds in the ceramic coating measured by the XPS method consists of only Si—O.
一般に、炭素、ケイ素、酸素からなるセラミック被膜には、種々な結合が存在しうる。ケイ素に関しては、主にＳｉ−Ｃ結合、Ｓｉ−Ｏ結合をとりうる。Ｓｉ−Ｏ結合は、可視光を透過しやすく、透光板のセラミック被膜として好適に利用できる。本発明の透光板のセラミック被膜は、ＸＰＳ法で測定される前記セラミック被膜のケイ素に関する結合の存在比が、Ｓｉ−Ｏのみからなるので、透光板として使用したときに光の吸収が少なく好適に利用することができる。 In general, various bonds may exist in a ceramic coating made of carbon, silicon, and oxygen. Regarding silicon, Si—C bonds and Si—O bonds can be mainly taken. The Si—O bond easily transmits visible light and can be suitably used as a ceramic coating for a light-transmitting plate. The ceramic coating of the translucent plate of the present invention is composed of only Si—O in the ceramic coating, which is measured by XPS, so that it absorbs less light when used as a translucent plate. It can be suitably used.
（Ａ２）ラマン分光法で測定される前記セラミック被膜のＧバンドとＤバンドとの強度比であるＧ／Ｄは、１．０〜２．０である。 (A2) G / D, which is the intensity ratio between the G band and the D band of the ceramic coating, measured by Raman spectroscopy is 1.0 to 2.0.
Ｇバンドは、グラファイトの構造に由来し１５８０ｃｍ−１付近に現れるピークである。Ｄバンドは、ダイヤモンドの構造に由来し、１３６０ｃｍ−１付近に現れるピークである。天然黒鉛は、強いＧバンドのピークが観察され、Ｄバンドはほとんど見られない。一方ダイヤモンドはで強いＤバンドのピークが観察され、Ｇバンドはほとんど見られない。すなわち、Ｇ／Ｄは、ダイヤモンド寄りの構成であるか、天然黒鉛寄りの構成であるかを判断する指標である。 The G band is a peak derived from the structure of graphite and appearing in the vicinity of 1580 cm −1 . The D band is a peak derived from the structure of diamond and appearing near 1360 cm −1 . In natural graphite, a strong G band peak is observed, and a D band is hardly observed. On the other hand, a strong D band peak is observed in diamond, and the G band is hardly seen. That is, G / D is an index for determining whether the structure is close to diamond or natural graphite.
本発明の透光板のセラミック被膜はラマン分光法で測定されるセラミック被膜のＧ／Ｄが、２．０以下であるので、黒鉛の性質である光の吸収性が抑えられ透明な被膜を得ることができる。また、黒鉛を構成する共役系結合は、結合する原子の数を減少させ、セラミック被膜を軟らかくする作用がある。Ｇ／Ｄが、２．０以下であることによって、炭素どうしが互いに絡み合った強固なセラミック被膜を得ることができる。
本発明の透光板のセラミック被膜は、ラマン分光法で測定されるセラミック被膜のＧ／Ｄが、１．０以上であるので、ダイヤモンドの構造に黒鉛の構造が混じり、適度に靭性を有し基材が変形しても、セラミック被膜を割れにくくすることができると考えられる。
Since the ceramic coating of the translucent plate of the present invention has a G / D of 2.0 or less as measured by Raman spectroscopy, the light absorption that is the property of graphite is suppressed and a transparent coating is obtained. be able to. Further, the conjugated bond constituting the graphite has the effect of reducing the number of bonded atoms and softening the ceramic coating. When G / D is 2.0 or less, a strong ceramic coating in which carbons are intertwined with each other can be obtained.
The ceramic coating of the translucent plate of the present invention has a G / D of 1.0 or more as measured by Raman spectroscopy, so that the structure of diamond is mixed with the structure of diamond and has moderate toughness. It is considered that the ceramic coating can be made difficult to break even if the substrate is deformed.
（Ａ３）前記セラミック被膜は、厚さが１０〜８０ｎｍである。 (A3) The ceramic coating has a thickness of 10 to 80 nm.
本発明の透光板のセラミック被膜の厚さが１０ｎｍ以上であるので、表面からの応力に対して十分な抗力を持つことができ、強固なセラミック被膜を形成することができる。
また、本発明の透光板のセラミック被膜の厚さが８０ｎｍ以下であるので、熱膨張差などが発生してもセラミック被膜と基材との間に発生する張力を小さくでき、剥離しにくくすることができる。
Since the thickness of the ceramic film of the light transmitting plate of the present invention is 10 nm or more, it can have a sufficient resistance against stress from the surface, and a strong ceramic film can be formed.
In addition, since the thickness of the ceramic coating of the translucent plate of the present invention is 80 nm or less, even if a difference in thermal expansion occurs, the tension generated between the ceramic coating and the substrate can be reduced, making it difficult to peel off. be able to.
（Ａ４）ＸＰＳ法で測定される前記セラミック被膜の酸素含有量は、表面から内部に向かって減少する。 (A4) The oxygen content of the ceramic coating measured by the XPS method decreases from the surface toward the inside.
本発明の透光板のセラミック被膜は、酸素が、表面から内部に向かって減少するように存在するので非晶質のセラミック被膜の表面ほど緻密な膜となる。このため表面に圧縮応力を作用させ、セラミック被膜を強化することができる。 Since the ceramic film of the light transmitting plate of the present invention exists so that oxygen decreases from the surface toward the inside, the surface of the amorphous ceramic film becomes a denser film. For this reason, a compressive stress is made to act on the surface and the ceramic coating can be strengthened.
（Ａ５）前記基材は、樹脂から形成される。 (A5) The base material is formed of a resin.
本発明の透光板の基材が、樹脂から形成されることで、樹脂とセラミック被膜を構成する炭素との接合性が強くすることができ、強固なセラミック被膜を得ることができる。 By forming the base material of the light transmitting plate of the present invention from a resin, the bondability between the resin and the carbon constituting the ceramic coating can be increased, and a strong ceramic coating can be obtained.
（Ａ６）前記樹脂は、ポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチルである。 (A6) The resin is polycarbonate or polymethyl methacrylate.
本発明の透光板の基材を形成する樹脂がポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチルであると、これらは高強度の樹脂であるので、前記セラミック被膜と組み合わせることにより、より高強度な透光板を得ることができる。 When the resin forming the base material of the light transmitting plate of the present invention is polycarbonate or polymethyl methacrylate, these are high strength resins. Therefore, by combining with the ceramic coating, a higher strength light transmitting plate can be obtained. Obtainable.
＜透光板の製造方法＞
次に本発明の透光板の製造方法について説明する。
前記課題を解決するための本発明の透光板の製造方法は、透光性の基材にセラミック被膜を形成する透光板の製造方法であって、前記セラミック被膜は、ＳｉＣのターゲットを用い、前記透光性の基材にＳｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力より小さい出力で前記セラミック被膜をＰＶＤ法で形成したのち、大気開放し酸素を結合させる。
<Method for producing translucent plate>
Next, the manufacturing method of the light transmission board of this invention is demonstrated.
In order to solve the above-mentioned problems, a method for manufacturing a light-transmitting plate according to the present invention is a method for manufacturing a light-transmitting plate in which a ceramic coating is formed on a light-transmitting substrate, and the ceramic coating uses a SiC target. The ceramic coating is formed by the PVD method with an output smaller than the critical output for forming a Si—C bond on the translucent substrate, and then released into the atmosphere to bond oxygen.
本発明の透光板の製造方法によれば、透光性の基材にセラミック被膜を形成し、セラミック被膜は、ＳｉＣをターゲットとしている。ターゲットであるＳｉＣを構成する炭素およびケイ素は周期表第１４属元素であり、４つの価電子を有しているので４つの共有結合により網状の骨格を形成することができ、強固なセラミック被膜を形成することができる。
炭素どうしが単結合で結合すると、結晶の場合ダイヤモンドとなり、非晶質の場合ダイヤモンドライクカーボンとなる。いずれも強固な素材である。
一方、ケイ素は、炭素ほど互いに強固に結合できず、ケイ素の結晶は一部の結合が切断され、自由電子ができることによって金属光沢を有しているのでケイ素の被膜は光透過性に劣っている。しかしながら、大気開放によってケイ素の結合間に、酸素を導入することによって光透過性を確保することができる。酸素はケイ素との結合力が強く、ケイ素原子の間に介在し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの結合を形成することによって、強固で、無色透明なセラミック被膜を得ることができる。
According to the method for producing a light-transmitting plate of the present invention, a ceramic film is formed on a light-transmitting substrate, and the ceramic film is targeted for SiC. Carbon and silicon constituting SiC as the target are Periodic Table Group 14 elements, and since they have four valence electrons, a network skeleton can be formed by four covalent bonds, and a strong ceramic coating can be formed. Can be formed.
When carbons are bonded by a single bond, the crystal becomes diamond, and the amorphous carbon becomes diamond-like carbon. Both are strong materials.
On the other hand, silicon cannot bond as tightly as carbon, and silicon crystals have a metallic luster because some of the bonds are broken and free electrons are formed, so the silicon coating is inferior in light transmission. . However, light permeability can be ensured by introducing oxygen between silicon bonds by opening to the atmosphere. Oxygen has a strong bonding force with silicon and is interposed between silicon atoms to form a Si—O—Si bond, whereby a strong, colorless and transparent ceramic coating can be obtained.
ケイ素と炭素との関係において、Ｓｉ−Ｃ結合を有していると、可視光領域の吸収が大きくなる。本発明の透光板のセラミック被膜は、互いに結合しあう炭素と、互いに結合しあうケイ素と酸素と、からなり、Ｓｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力より小さい出力でセラミック被膜をＰＶＤ法で形成するので、Ｓｉ−Ｃ結合ができず、可視光領域の吸収は少なく、光透過率の高い透光板を提供することができる。
さらに、本発明の透光板のセラミック被膜は、大気開放によってケイ素の結合間に、酸素を導入するので、セラミック被膜を緻密化する作用があり、表面に圧縮応力を作用させ、セラミック被膜を強化することができる。
In the relationship between silicon and carbon, when it has a Si—C bond, absorption in the visible light region increases. The ceramic film of the translucent plate of the present invention is composed of carbon bonded to each other, silicon and oxygen bonded to each other, and a ceramic film is formed by a PVD method with an output smaller than a critical output for forming a Si-C bond. Therefore, Si—C bonding cannot be performed, and a light-transmitting plate with high light transmittance can be provided with little absorption in the visible light region.
Furthermore, the ceramic coating of the light-transmitting plate of the present invention introduces oxygen between the silicon bonds by opening to the atmosphere, so it has the effect of densifying the ceramic coating, and acts on the surface to compress the stress and strengthen the ceramic coating. can do.
本発明の透光板のセラミック被膜は、ドライプロセスであるＰＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法で得ることができる。このような方法では製造段階で基材上にコートが行われた後、原子が脱離する脱離反応が行われないので、緻密で、細かなセラミック被膜を得ることができる。このため、セラミック被膜が緻密で細かくなり、耐傷性、耐摩耗性を高めることができる。 The ceramic film of the light transmitting plate of the present invention can be obtained by a PVD method or a plasma CVD method which is a dry process. In such a method, after the coating is performed on the substrate in the manufacturing stage, the elimination reaction in which atoms are eliminated is not performed, so that a dense and fine ceramic coating can be obtained. For this reason, the ceramic coating becomes dense and fine, and the scratch resistance and wear resistance can be improved.
水素は１つの価電子を有しているので１つの共有結合しか有することができず、水素が介在することによって、炭素、ケイ素、酸素間の互いの結合を切断し、結合の末端となる。炭素、ケイ素、酸素からなる化合物に関し、水素の含有量が多い場合には、これらは互いに結合が自由回転可能で流動性を有する熱可塑性樹脂の形態で存在し、柔軟性を有している代わりに硬度が低い。水素の含有量が低下するにしたがって、分子の自給回転が拘束され、流動性の無い熱硬化性樹脂、さらに水素の含有量が減ると炭素、ケイ素、酸素は、互いに網状の分子を構成するセラミックとなる。このため、水素含有量は、セラミック被膜の硬度、柔軟性を決定する上で重要なパラメータである。
本発明の透光板のセラミック被膜は、例えばドライプロセスであるＰＶＤ法で水素の含有量が少なくなるように形成することができ、炭素、ケイ素または酸素の結合に末端を形成しにくく、互いに強固に絡み合った結合を有するセラミック被膜を形成し、強固なセラミック被膜を形成することができると考えられる。
Since hydrogen has one valence electron, it can have only one covalent bond. By intervening hydrogen, the bond between carbon, silicon, and oxygen is cut and becomes the end of the bond. For compounds consisting of carbon, silicon, and oxygen, when the hydrogen content is high, these are present in the form of thermoplastic resins that can freely rotate with respect to each other and have fluidity. Hardness is low. As the hydrogen content decreases, the self-rotation of molecules is constrained and non-flowable thermosetting resin, and when the hydrogen content is reduced, carbon, silicon, and oxygen form a network molecule with each other It becomes. For this reason, the hydrogen content is an important parameter in determining the hardness and flexibility of the ceramic coating.
The ceramic coating of the translucent plate of the present invention can be formed, for example, by a PVD method, which is a dry process, so that the hydrogen content is reduced. It is considered that a ceramic film having a bond entangled with each other can be formed to form a strong ceramic film.
さらに本発明の透光板の製造方法は、以下の態様であることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the manufacturing method of the light transmission board of this invention is the following aspects.
（Ｂ１）前記基材は、樹脂から形成される。 (B1) The base material is formed of a resin.
本発明の透光板の製造方法は、基材が樹脂から形成されるものであると、樹脂とセラミック被膜を構成する炭素との接合性が強いので、強固なセラミック被膜を得ることができる。 In the method for producing a light-transmitting plate of the present invention, if the base material is formed from a resin, the bondability between the resin and the carbon constituting the ceramic film is strong, so that a strong ceramic film can be obtained.
（Ｂ２）前記樹脂は、ポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチルである。 (B2) The resin is polycarbonate or polymethyl methacrylate.
本発明の透光板の製造方法は、基材を形成する樹脂がポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチルであると、これらは高強度の樹脂であるので、前記セラミック被膜と組み合わせることにより、より高強度な透光板を得ることができる。 In the method for producing a light transmitting plate of the present invention, when the resin forming the base material is polycarbonate or polymethyl methacrylate, these are high-strength resins. A translucent plate can be obtained.
本発明の透光板の製造方法は、具体的には、例えば次のようにして得ることができる。 Specifically, the manufacturing method of the light transmission board of this invention can be obtained as follows, for example.
＜基材＞
透光性の基材を使用する。透光性の基材とはガラス、樹脂などどのようなものでも利用することができる。樹脂としては、例えばポリカーボネート、シリコーン樹脂、ポリメタクリル酸メチル、塩化ビニルなどを利用することができる。本発明において、基材は樹脂により形成されることが好ましく、中でもポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチルは透明度が高く、高い強度を有しているので、好適に利用することができる。
<Base material>
A translucent substrate is used. Any material such as glass or resin can be used as the translucent substrate. As the resin, for example, polycarbonate, silicone resin, polymethyl methacrylate, vinyl chloride and the like can be used. In the present invention, the substrate is preferably formed of a resin, and among them, polycarbonate or polymethyl methacrylate has high transparency and high strength, and can be suitably used.
＜セラミック被膜＞
上記基材上に、ＳｉＣをターゲットとしてＰＶＤ法によりセラミック被膜を形成することができる。セラミック被膜は、互いに結合しあう炭素と、互いに結合しあうケイ素と酸素と、からなる非晶質のセラミック被膜である。
<Ceramic coating>
A ceramic film can be formed on the substrate by the PVD method using SiC as a target. The ceramic coating is an amorphous ceramic coating composed of carbon bonded to each other, and silicon and oxygen bonded to each other.
ＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法などのドライプロセスでセラミック被膜を形成すると、ターゲットからＳｉとＣの粒子が放出され、効率よくセラミック被膜を形成する。ＣＶＤ法では、原料ガスに水素が含まれていると、水素がセラミック被膜に取り込まれることがあるが、拡散しやすく、セラミック被膜に取り込まれる速度はＳｉ、Ｃより遅く、大部分はＣＶＤ炉の外に排出される。 When a ceramic coating is formed by a dry process such as PVD or CVD, Si and C particles are released from the target, and the ceramic coating is efficiently formed. In the CVD method, if the source gas contains hydrogen, hydrogen may be taken into the ceramic coating, but it is likely to diffuse, and the rate of incorporation into the ceramic coating is slower than that of Si and C. Discharged outside.
一方、ゾルゲル法などのウェットプロセスを用いると、セラミック被膜の前駆体に含まれる水素が熱処理で十分に分解されず、セラミック被膜に大量に取り込まれる。特に基材が樹脂であると、熱処理で樹脂が変形するほどの高い温度をかけることができないので、特に水素が残留しやすくなる。水素は、価電子が１個しかないので、水素は原子間をつなぐ作用は無い。このため、網状の骨格を単純化させ、セラミック被膜の硬度を低下させる。また、基材が樹脂であると、基材の軟化点を超える熱処理ができないので、前駆体の熱分解を十分に行うことができず、前駆体はセラミックと樹脂との中間的な性質となり、セラミック被膜は有機成分を含み、十分なセラミックの性質を備えているとは言い難い。また、熱分解によって、前駆体から分解ガスが放出されるので、気孔ができやすく、結果として気体透過率が高くなり、十分な強度を備えることができなくなる。 On the other hand, when a wet process such as a sol-gel method is used, hydrogen contained in the ceramic coating precursor is not sufficiently decomposed by the heat treatment and is incorporated in a large amount into the ceramic coating. In particular, when the base material is a resin, it is difficult to apply a temperature high enough to cause the resin to be deformed by heat treatment, so that hydrogen tends to remain particularly. Since hydrogen has only one valence electron, hydrogen has no effect of connecting atoms. For this reason, the net-like skeleton is simplified and the hardness of the ceramic coating is lowered. In addition, if the base material is a resin, heat treatment exceeding the softening point of the base material cannot be performed, so the thermal decomposition of the precursor cannot be sufficiently performed, and the precursor becomes an intermediate property between the ceramic and the resin, Ceramic coatings contain organic components and are unlikely to have sufficient ceramic properties. In addition, since the decomposition gas is released from the precursor by thermal decomposition, pores are easily formed, and as a result, the gas permeability is increased and sufficient strength cannot be provided.
本発明の透光板のセラミック被膜は、ドライプロセスであって、ターゲットとしてＳｉＣを用いるＰＶＤ法であるので、水素含有量が、実質的に無いに等しく、Ｃ，Ｓｉ，Ｏと結合する水素がほとんどなく、網状の骨格を強固にすることができる。 Since the ceramic coating of the light transmitting plate of the present invention is a dry process and is a PVD method using SiC as a target, the hydrogen content is substantially equal and there is no hydrogen bonded to C, Si, O. There is almost no reticulated skeleton.
一般に、プラズマＣＶＤなどのＣＶＤ法では、原料ガスの化学反応を利用し被膜を形成するものであって、セラミック被膜など高温でなければ得られない被膜を低温で得られることが特徴である。一方、ＰＶＤ法では、原料を蒸発させる蒸発系のＰＶＤ法と、固体表面から原子をたたき出すスパッタ系のＰＶＤ法とある。セラミックを材料に用いる場合、原料の沸点が高いのでスパッタ系が用いられる。スパッタ系では、高エネルギーの原子あるいは分子をターゲットに衝突させ、飛び出した原子を基材に沈積させる。ターゲットから飛び出した原子は、高エネルギーで基材に沈着するので、基材表面で互いに結合し、セラミック被膜を形成する。 In general, a CVD method such as plasma CVD forms a film using a chemical reaction of a source gas, and is characterized in that a film that cannot be obtained unless the temperature is high, such as a ceramic film, can be obtained at a low temperature. On the other hand, the PVD method includes an evaporation type PVD method for evaporating a raw material and a sputtering type PVD method for knocking out atoms from a solid surface. When ceramic is used as a material, a sputtering system is used because the boiling point of the raw material is high. In the sputtering system, high-energy atoms or molecules collide with the target, and the ejected atoms are deposited on the substrate. The atoms jumping out of the target are deposited on the base material with high energy, and are bonded to each other on the surface of the base material to form a ceramic film.
一般にＰＶＤ法ではＳｉとＣはそれぞれ高いエネルギーを持っているので基材上でＳｉとＣが結合し、ＳｉＣのセラミック被膜が形成される。 In general, in the PVD method, since Si and C have high energy, Si and C are bonded to each other on the base material to form a SiC ceramic coating.
本発明の透光板を得るためには例えば、ＳｉＣのターゲットを用いているＰＶＤ法を適用することができる。このように製造することによりターゲットから放出される粒子はＳｉとＣのみであり、基材にそれぞれ原子が沈着する。このとき、基材にＳｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力より小さな出力に調整し、セラミック被膜を形成する。出力の調整の方法は特に限定されない。 In order to obtain the light transmitting plate of the present invention, for example, a PVD method using a SiC target can be applied. The particles emitted from the target in this way are only Si and C, and atoms are deposited on the substrate. At this time, the ceramic film is formed by adjusting the output to be smaller than the critical output for forming the Si—C bond on the substrate. The method for adjusting the output is not particularly limited.
スパッタ装置には、２極、３極、４極、ＲＦ、マグネトロン、対向ターゲット、ミラートロン、ＥＣＲ、ＰＥＭＳ、イオンビーム、デュアルイオンビームなど、様々な方式がある。一般にスパッタ装置では原子に大きなエネルギーが与えられ、基材上でＳｉ−Ｃの結合を形成する。 There are various types of sputtering devices such as 2-pole, 3-pole, 4-pole, RF, magnetron, counter target, mirrortron, ECR, PEMS, ion beam, and dual ion beam. Generally, in a sputtering apparatus, a large energy is given to atoms, and Si—C bonds are formed on a substrate.
本発明の透光板は、ＰＶＤ法において、Ｓｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力より小さくなるようスパッタ装置の出力を適宜調整し、セラミック被膜を形成する。出力の調整方法は、例えば、スパッタに用いるイオンビームのエネルギー、ＲＦ出力などを適用することができる。例えば、神鋼精機製スパッタ装置ＳＲＶ−４３００を用い、ターゲットをＳｉＣ、サンプル／ターゲット間距離を１００ｍｍとしたとき、後述するようにＳｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力は、１００〜３００Ｗの範囲にあり、１００Ｗ以下であれば、Ｓｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力より小さい。 In the PVD method, the light transmission plate of the present invention appropriately adjusts the output of the sputtering apparatus so as to be smaller than the critical output for forming the Si—C bond, and forms a ceramic coating. As an output adjustment method, for example, energy of an ion beam used for sputtering, RF output, or the like can be applied. For example, when a sputtering apparatus SRV-4300 manufactured by Shinko Seiki is used, the target is SiC, and the sample / target distance is 100 mm, the critical output for forming a Si—C bond is in the range of 100 to 300 W as described later. , 100 W or less, it is smaller than the critical power for forming a Si—C bond.
Ｓｉ−Ｃ結合の生成の有無は、ＸＰＳ法で確認することができ、それぞれ使用する装置条件にあった出力を設定し、製膜することにより得ることができる。 The presence or absence of the generation of Si-C bonds can be confirmed by the XPS method, and can be obtained by setting an output suitable for the apparatus conditions to be used and forming a film.
本発明の透光板では、ＰＶＤ法においてＳｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力より小さくなるようスパッタ装置の出力を調整し製膜している。このため、セラミック被膜にはＳｉ−Ｃ結合がなく、互いに結合しあう炭素が網状の骨格を形成し、その間にＳｉ原子が散在する構造を形成すると考えられる。なお、網状の炭素の骨格はダイヤモンドライクカーボンと同様の構造であると考えられる。 In the translucent plate of the present invention, the film is formed by adjusting the output of the sputtering apparatus so as to be smaller than the critical output for forming the Si—C bond in the PVD method. For this reason, it is considered that the ceramic coating has no Si—C bond, and the carbons bonded to each other form a network skeleton, and a structure in which Si atoms are interspersed therebetween. The network carbon skeleton is considered to have a structure similar to that of diamond-like carbon.
本発明の実施の形態の透光板の製造方法を、図を用いて具体的に説明する。 The manufacturing method of the translucent board of embodiment of this invention is demonstrated concretely using figures.
図１は、本発明の実施の形態の透光板１０１の製造方法であって、ＳｉＣのターゲット３１を用い、基材上にＳｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力より小さい出力でセラミック被膜をＰＶＤ法で形成する製造方法の説明図であり、図１（ａ）はＰＶＤ工程を示し、図１（ｂ）はＰＶＤ工程後に大気開放したあとの透光板１０１を示す。 FIG. 1 shows a method for manufacturing a light-transmitting plate 101 according to an embodiment of the present invention, in which a ceramic target 31 is formed using a SiC target 31 with an output smaller than a critical output for forming a Si—C bond on a substrate. FIG. 1A shows a PVD process, and FIG. 1B shows a translucent plate 101 after being opened to the atmosphere after the PVD process.
ターゲット３１には、ＳｉＣを使用し、ＰＶＤ法で基材１０にセラミック被膜２１を形成する。ターゲット３１に、高エネルギーの原子または分子などの粒子を衝突させる。例えば、アルゴンガスなどが利用できる。高エネルギー粒子の衝突したターゲット３１からは、Ｓｉ原子、Ｃ原子がはじき飛ばされ、基材１０に沈着する。このとき、基材上でＳｉ−Ｃ結合を形成しないようＰＶＤの出力を適宜調整する。Ｓｉ−Ｃ結合は、化学的に結合させるか（ＣＶＤ法）、大きなエネルギーを与えないとできない結合であるので、ＰＶＤ法を用いて出力を制限することによりＳｉ−Ｃ結合の形成を抑制することができる。Ｓｉ−Ｃ結合の有無は、得られたセラミック被膜をＸＰＳ法で分析することにより確認することができる。 For the target 31, SiC is used, and the ceramic coating 21 is formed on the substrate 10 by the PVD method. Particles such as high-energy atoms or molecules collide with the target 31. For example, argon gas can be used. Si atoms and C atoms are repelled and deposited on the substrate 10 from the target 31 on which the high energy particles collide. At this time, the PVD output is appropriately adjusted so as not to form Si—C bonds on the substrate. Since the Si—C bond is a bond that cannot be chemically bonded (CVD method) or given large energy, the formation of Si—C bond is suppressed by limiting the output using the PVD method. Can do. The presence or absence of Si—C bonds can be confirmed by analyzing the obtained ceramic coating by the XPS method.
後述するようにＰＶＤ工程で得られ大気開放されたセラミック被膜２１を分析すると、Ｓｉ−Ｃが形成されておらず、Ｓｉ−Ｏ結合が形成されている。酸素は、ＰＶＤ装置内の雰囲気には存在しておらず、大気開放した際に空気中の酸素と結合して形成されたと考えられる。このため、酸素は、セラミック被膜２１の表面ほど含有量が大きく、セラミック被膜２１の表面から内部に向かって酸素含有量が減少している（図５参照）。すなわち、表面ほど緻密なセラミック被膜２１が形成され、表面に圧縮応力を形成させ、強化する作用があると考えられる。 As will be described later, when the ceramic coating 21 obtained in the PVD process and opened to the atmosphere is analyzed, Si—C is not formed and Si—O bonds are formed. It is considered that oxygen does not exist in the atmosphere in the PVD apparatus, and is formed by combining with oxygen in the air when the atmosphere is released. For this reason, oxygen content is so large that the surface of the ceramic film 21 is, and oxygen content is reducing toward the inside from the surface of the ceramic film 21 (refer FIG. 5). That is, it is considered that the ceramic coating 21 that is denser toward the surface is formed, and compressive stress is formed on the surface to strengthen it.
また、本発明の透光板のセラミック被膜は、非晶質であって、炭素とケイ素が共存している。一般に非晶質の炭素被膜であるダイヤモンドライクカーボンは、ガスバリア性に優れているが、本発明の透光板のセラミック被膜２１は炭素とケイ素が共存しているのでダイヤモンドライクカーボンの被膜にケイ素が挿入されている状態となっていると考えられる。ケイ素は、ガスバリア性を阻害し、表面からの酸素の侵入を許すとともに、酸素と結合し、非晶質のシリカ膜の成分を構成していると考えられる。 Moreover, the ceramic film of the light transmitting plate of the present invention is amorphous, and carbon and silicon coexist. In general, diamond-like carbon, which is an amorphous carbon coating, has excellent gas barrier properties. However, since the ceramic coating 21 of the light transmitting plate of the present invention coexists with carbon and silicon, silicon is contained in the diamond-like carbon coating. It is thought that it is in the inserted state. Silicon is considered to inhibit gas barrier properties, allow oxygen to enter from the surface, and combine with oxygen to constitute a component of an amorphous silica film.
本発明の透光板１０１は、基材上でＳｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力より小さなＰＶＤの出力を適宜調整して製造する。このため、本発明の透光板１０１は、Ｓｉ−Ｃ結合を有しておらず、互いに結合しあう炭素と、互いに結合しあうケイ素と酸素とからなる。すなわち、本発明のセラミック被膜は、炭素どうしが結合した非晶質のカーボン被膜と、Ｓｉ−Ｏの結合を有する非晶質のシリカ被膜とが、互いに構成する原子どうしが結合することなく共存している状態であると考えられる。また、Ｓｉ−Ｏ結合は、Ｓｉ−Ｃ結合と比較し、可視光域の光の吸収性が小さい。このため、Ｓｉ−Ｃ結合を有していない本発明のセラミック被膜２１は、高い透光性を確保することができる。 The translucent plate 101 of the present invention is manufactured by appropriately adjusting the PVD output smaller than the critical output for forming the Si—C bond on the substrate. For this reason, the translucent plate 101 of the present invention does not have a Si—C bond, and is composed of carbon bonded to each other, and silicon and oxygen bonded to each other. That is, in the ceramic coating of the present invention, an amorphous carbon coating in which carbons are bonded to each other and an amorphous silica coating having a Si—O bond coexist without bonding of atoms constituting each other. It is thought that it is in a state. In addition, the Si—O bond has less light absorption in the visible light region than the Si—C bond. For this reason, the ceramic coating film 21 of the present invention having no Si—C bond can ensure high translucency.
図２は、本発明の透光板の製造方法とは異なる透光板の製造方法の説明図であり、ＳｉＣのターゲットを用い、基材上にＳｉ−Ｃ結合を形成させる臨界出力以上の出力でセラミック被膜をＰＶＤ法で形成する点が本発明とは異なる。図２（ａ）はＰＶＤ工程を示し、図２（ｂ）はＰＶＤ工程後に大気開放したあとの透光板を示す。 FIG. 2 is an explanatory view of a method of manufacturing a light transmissive plate different from the method of manufacturing a light transmissive plate of the present invention, and using an SiC target, an output exceeding a critical output for forming a Si—C bond on a substrate. The point that the ceramic coating is formed by the PVD method is different from the present invention. FIG. 2A shows the PVD process, and FIG. 2B shows the translucent plate after being released to the atmosphere after the PVD process.
図１の本発明の透光板の製造方法を「低出力ＰＶＤ法」、図２の製造方法を「高出力ＰＶＤ法」として、相違点を詳しく説明する。前述したように、「低出力ＣＶＤ法」では、ＰＶＤ時にケイ素と炭素の結合が形成されていないため、透光性を高くすることができる。これに対し、図２の「高出力ＰＶＤ法」では、よりエネルギーの大きな粒子をターゲットに衝突させるので、はじき飛ばされるＣ、Ｓｉの原子は、基材上でＳｉ−Ｃ結合を形成しやすくなる。このため、セラミック被膜２２は、光を吸収しやすく、透光板１０２は、本発明の透光板と比較し、光の透過性が小さくなる。 The manufacturing method of the translucent plate of the present invention in FIG. 1 will be described as “low output PVD method”, and the manufacturing method in FIG. 2 will be described as “high output PVD method”. As described above, in the “low power CVD method”, since a bond between silicon and carbon is not formed at the time of PVD, the translucency can be increased. On the other hand, in the “high power PVD method” of FIG. 2, particles with higher energy collide with the target, so the atoms of C and Si that are repelled easily form Si—C bonds on the substrate. For this reason, the ceramic coating 22 is easy to absorb light, and the translucent plate 102 is less light transmissive than the translucent plate of the present invention.
図３は本発明の透光板の製造方法とは異なる透光板の製造方法の説明図であり、ＳｉＣの原料ガスを用いプラズマＣＶＤ法でセラミック被膜２３を形成する点が本発明とは異なる。 FIG. 3 is an explanatory view of a method for manufacturing a light transmissive plate different from the method for manufacturing a light transmissive plate according to the present invention, which is different from the present invention in that a ceramic coating 23 is formed by plasma CVD using a raw material gas of SiC. .
プラズマＣＶＤ法では、ＰＶＤ法と異なり、固体のターゲットを用いることなく、原料ガスを用いてセラミック被膜２３を形成する。基材１０の表面で形成されるセラミック被膜は、原料ガスの分解に伴う生成物であって、ＰＶＤ法より低いエネルギーでＳｉ−Ｃ結合が形成される。このため、Ｓｉ−Ｃ結合が光を吸収し、高い透光性を確保しにくくなる。 In the plasma CVD method, unlike the PVD method, the ceramic film 23 is formed using a raw material gas without using a solid target. The ceramic coating formed on the surface of the substrate 10 is a product accompanying the decomposition of the raw material gas, and Si—C bonds are formed with lower energy than the PVD method. For this reason, the Si—C bond absorbs light, and it becomes difficult to ensure high translucency.
図４は、本発明の透光板の製造方法とは異なる透光板の製造方法であって、ゾルゲル法を用い、シリカからなるセラミック被膜を形成する点が本発明とは異なる。 FIG. 4 is a method of manufacturing a light transmissive plate different from the method of manufacturing the light transmissive plate of the present invention, and differs from the present invention in that a sol-gel method is used to form a ceramic film made of silica.
まず、基材１０にシリカとなる前駆体４４を塗布する。さらに熱処理を行い、前駆体４４を熱分解させることによってシリカからなるセラミック被膜２４を得ることができる。この方法で得られるセラミック被膜２４は、基材１０と同時に熱処理する必要があることから、基材１０の耐熱温度を超えて熱処理することができず、セラミック被膜の前駆体４４に含まれる水素が熱処理で十分に分解されず、セラミック被膜に大量に取り込まれる。特に基材１０が樹脂であると、熱処理で樹脂が変形するほどの高い温度をかけることができないので、特に水素が残留しやすくなる。水素は、価電子が１個しかないので、水素は原子間をつなぐ作用は無い。このため、網状の骨格を単純化させ、セラミック被膜の硬度を低下させる。また、基材１０が樹脂であると、基材１０の軟化点を超える熱処理ができないので、前駆体４４の熱分解を十分に行うことができず、前駆体４４はセラミックと樹脂との中間的な性質となり、得られるセラミック被膜２４は、有機成分を含み、十分なセラミック被膜の性質を備えているとは言い難い。また、熱分解によって、前駆体４４から分解ガスが放出されるので、気孔ができやすく、結果として気体透過率が高くなり、十分な強度を備えることができなくなる。 First, a precursor 44 that becomes silica is applied to the substrate 10. Further, the ceramic coating 24 made of silica can be obtained by heat treatment to thermally decompose the precursor 44. Since the ceramic coating 24 obtained by this method needs to be heat-treated at the same time as the base material 10, it cannot be heat-treated at a temperature higher than the heat resistance temperature of the base material 10, and hydrogen contained in the ceramic coating precursor 44 is not contained. It is not sufficiently decomposed by heat treatment and is incorporated in a large amount in the ceramic coating. In particular, when the base material 10 is a resin, it is difficult to apply a temperature high enough to cause the resin to be deformed by heat treatment, so that hydrogen tends to remain particularly. Since hydrogen has only one valence electron, hydrogen has no effect of connecting atoms. For this reason, the net-like skeleton is simplified and the hardness of the ceramic coating is lowered. Further, if the base material 10 is a resin, heat treatment exceeding the softening point of the base material 10 cannot be performed, so that the precursor 44 cannot be sufficiently decomposed, and the precursor 44 is an intermediate between the ceramic and the resin. The obtained ceramic coating 24 contains an organic component, and it is difficult to say that the ceramic coating 24 has sufficient ceramic coating properties. In addition, since the decomposition gas is released from the precursor 44 by thermal decomposition, pores are easily formed, and as a result, gas permeability is increased and sufficient strength cannot be provided.
本発明の実施例、および比較例について、説明する。基材１０はいずれも厚さ１０ｍｍのポリカーボネートである。 Examples of the present invention and comparative examples will be described. Each of the base materials 10 is a polycarbonate having a thickness of 10 mm.
＜実施例１＞
神鋼精機製スパッタ装置ＳＲＶ−４３００を用いて基材にＳｉＣのスパッタリングを行った。スパッタの電源は高周波電源を用いた。
サンプル／ターゲット間距離：１００ｍｍ
出力 ：１００Ｗ
処理時間：１６．７分
温度 ：加熱無し
<Example 1>
The substrate was sputtered with SiC using a Shinko Seiki sputtering device SRV-4300. A high-frequency power source was used as a power source for sputtering.
Sample / target distance: 100 mm
Output: 100W
Processing time: 16.7 minutes Temperature: No heating
＜比較例１＞
実施例１と同じ装置を用い、処理条件は下記のとおりとした。
サンプル／ターゲット間距離：１００ｍｍ
出力 ：３００Ｗ
処理時間：５．６分
温度 ：加熱無し
<Comparative Example 1>
The same apparatus as in Example 1 was used, and the processing conditions were as follows.
Sample / target distance: 100 mm
Output: 300W
Processing time: 5.6 minutes Temperature: No heating
＜比較例２＞
実施例１と同じ装置を用い、処理条件は下記のとおりとした。
サンプル／ターゲット間距離：１００ｍｍ
出力 ：５００Ｗ
処理時間：３．３分
温度 ：加熱無し
<Comparative example 2>
The same apparatus as in Example 1 was used, and the processing conditions were as follows.
Sample / target distance: 100 mm
Output: 500W
Processing time: 3.3 minutes Temperature: No heating
＜比較例３＞
プラズマＣＶＤ法により、基板上にＳｉＣからなるセラミック被膜を形成した。使用した処理条件は下記のとおりである。
原料ガス ：モノシラン、メタン
キャリアガス：水素
<Comparative Example 3>
A ceramic film made of SiC was formed on the substrate by plasma CVD. The processing conditions used are as follows.
Source gas: Monosilane, methane Carrier gas: Hydrogen
＜比較例４＞
プラズマＣＶＤ法により、基板上にダイヤモンドライクカーボンからなるセラミック被膜を形成した。処理条件は下記のとおりである。
原料ガス ：メタン
キャリアガス：水素
<Comparative example 4>
A ceramic film made of diamond-like carbon was formed on the substrate by plasma CVD. The processing conditions are as follows.
Source gas: Methane Carrier gas: Hydrogen
＜比較例５＞
前駆体として荒川化学製前駆体（コンポセランＥ）を用い、ゾルゲル法でシリカよりなるセラミック被膜を形成した。なお、熱処理温度は、前駆体の推奨条件の１００℃、３０分の後１４０℃、９０分であった。
<Comparative Example 5>
A ceramic film made of silica was formed by a sol-gel method using a precursor (Composeran E) manufactured by Arakawa Chemical as a precursor. The heat treatment temperature was 100 ° C. for 30 minutes after the recommended conditions for the precursor, followed by 140 ° C. for 90 minutes.
≪分析≫
得られた実施例１、比較例１〜５のセラミック被膜に対し、以下の解析を行った。
≪Analysis≫
The following analyzes were performed on the obtained ceramic coatings of Example 1 and Comparative Examples 1 to 5.
＜ＸＰＳ＞
Ｘ線電子分光装置を用い、各セラミック被膜のケイ素および炭素に関連する結合の存在比を解析した。また、実施例１のセラミック被膜に対しては、セラミック被膜の深さ方向の構成比を確認した。
なお、分析装置の条件等は下記のとおりである。
分析装置：アルバック・ファイ社製 ＱｕａｎｔｅｒａＩＩ
Ｘ線源：Ａｌ−Ｋα
Ｘ線源の印加電圧、電流：印加電圧１５ｋＶ、電流１．５Ａ
イオン銃のガス種：Ａｒ
表面クリーニング条件：５００Ｖ，７ｍＡ，１．０ｍｉｎ
測定エネルギー範囲：ｗｉｄｅ…０〜１１００ｅＶ
ｎａｒｒｏｗ…Ｃ：２７８〜２９８ｅＶ，Ｓｉ：９４〜１１４ｅＶ
<XPS>
An abundance ratio of bonds related to silicon and carbon in each ceramic film was analyzed using an X-ray electron spectrometer. For the ceramic coating of Example 1, the composition ratio in the depth direction of the ceramic coating was confirmed.
The conditions of the analyzer are as follows.
Analyzer: Quantera II manufactured by ULVAC-PHI
X-ray source: Al-Kα
Applied voltage and current of X-ray source: Applied voltage 15 kV, current 1.5 A
Ion gun gas type: Ar
Surface cleaning conditions: 500 V, 7 mA, 1.0 min
Measurement energy range: wide ... 0 to 1100 eV
narrow ... C: 278-298 eV, Si: 94-114 eV
＜ラマン分光＞
顕微ラマン装置を用いて、実施例１、比較例１、３、４のＧバンド、Ｄバンドの強度比を解析した。なお、条件は以下のとおりである。
分析装置：顕微レーザーラマン（Ｊｏｂｉｎ Ｙｖｏｎ Ｓ．Ａ．Ｓ ＬａｂＲＡＭ ＨＲ８００）
測定条件
励起波長 ：６３３ｎｍ
測定波数範囲：２００〜２０００ｃｍ−１
Ｇｒａｔｉｎｇ：６００ｇｒ／ｍｍ
対物レンズ ：×１００
積算時間 ：６０ｓｅｃ
積算回数 ：４回
Ｈｏｌｅ ：３００
検出器 ：ＣＣＤ
<Raman spectroscopy>
The intensity ratio of G band and D band of Example 1 and Comparative Examples 1, 3, and 4 was analyzed using a micro Raman apparatus. The conditions are as follows.
Analyzer: Microscopic Laser Raman (Jobin Yvon SA LabRAM HR800)
Measurement conditions Excitation wavelength: 633 nm
Measurement wave number range: 200 to 2000 cm −1
Gratting: 600 gr / mm
Objective lens: x100
Integration time: 60 sec
Integration count: 4 times Hole: 300
Detector: CCD
＜ＴＥＭ＞
試料調整：Ｏｓコートを行った後、ＦＩＢマイクロサンプリング法により断面調整し、ＦＥ−ＴＥＭ観察および極微電子線回折測定を行った。
装置条件等は以下のとおりである。
ＦＩＢ ：ＨＩＴＡＣＨＩ ＦＢ２２００、加速電圧４０ｋＶ
ＦＥ−ＴＥＭ：ＨＩＴＡＣＨＩ ＨＦ−２０００、加速電圧２００ｋＶ
極微電子線回折時の電子線プローブ径：φ１ｎｍ
<TEM>
Sample preparation: After Os coating, the cross-section was adjusted by FIB microsampling method, and FE-TEM observation and micro electron diffraction measurement were performed.
The apparatus conditions are as follows.
FIB: HITACHI FB2200, acceleration voltage 40 kV
FE-TEM: HITACHI HF-2000, acceleration voltage 200kV
Electron probe diameter at the time of micro electron diffraction: φ1nm
＜ヘイズ値＞
各セラミック被膜の耐傷性を評価するため、ヘイズ値を測定した。アルミナの砥粒を有する磨耗輪を、サンプル表面で移動させ、移動の後に残される傷の痕跡による光の拡散透過で評価する測定方法であり、数値が小さいほど耐傷性がある。装置条件は下記のとおりである。なお測定はＫ ７１３６：２０００に準じて行う。
光計測器
ヘイズメータ：日本電色工業製 ＮＤＨ４０００（Ａ光源を使用）
光スポット径：７ｍｍ
磨耗試験
磨耗試験機 ：ｔａｂｅｒ社Ｍｏｄｅｌ５１３５
サンプル回転数：１０００回
回転速度 ：７２ｒｐｍ
荷重 ：５００ｇ
摩耗輪 ：ＣＳ−１０Ｆ
<Haze value>
In order to evaluate the scratch resistance of each ceramic coating, the haze value was measured. This is a measurement method in which a wear wheel having alumina abrasive grains is moved on the surface of the sample, and evaluation is performed by diffusing and transmitting light through traces of scratches left after the movement. The smaller the numerical value, the better the scratch resistance. The apparatus conditions are as follows. The measurement is performed according to K7136: 2000.
Optical measuring instrument Haze meter: NDH4000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. (using A light source)
Light spot diameter: 7mm
Abrasion Test Abrasion Tester: taber Model 5135
Sample rotation speed: 1000 times Rotation speed: 72 rpm
Load: 500g
Wear wheel: CS-10F
＜全光透過率＞
各セラミック被膜の全光透過率を測定した。装置条件は下記のとおりである。
ヘイズメータ：日本電色工業製 ＮＤＨ４０００（Ａ光源を使用）
光スポット径：７ｍｍ
<Total light transmittance>
The total light transmittance of each ceramic coating was measured. The apparatus conditions are as follows.
Haze meter: Nippon Denshoku Industries NDH4000 (A light source is used)
Light spot diameter: 7mm
以下、実施例１の透光板を各比較例と比較しながら説明する。
実施例１および各比較例の測定結果を表１、表２に示す。
実施例１および比較例１、２では、ＸＰＳにより、Ｃ、Ｓｉ、Ｏが検出され、ケイ素関連の結合の比率を比較すると、出力が１００Ｗの実施例１のみが、Ｓｉ−Ｃの結合が検出されなかった。すなわち、本実施例の装置条件では、１００Ｗと３００Ｗとの間にＳｉ−Ｃ結合を形成される臨界出力があったことが確認される。さらに、少なくとも出力が１００Ｗ以下であれば、Ｓｉ−Ｃ結合を形成される臨界出力より小さく、本発明の透光板を得ることができることがわかる。
Hereinafter, the translucent plate of Example 1 will be described in comparison with each comparative example.
The measurement results of Example 1 and each comparative example are shown in Tables 1 and 2.
In Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, C, Si, and O were detected by XPS, and when the ratio of silicon-related bonds was compared, only Example 1 with an output of 100 W detected Si—C bonds. Was not. That is, it is confirmed that there was a critical output in which a Si—C bond was formed between 100 W and 300 W under the apparatus conditions of this example. Furthermore, it can be seen that when the output is at least 100 W or less, the light-transmitting plate of the present invention can be obtained with a smaller output than the critical output at which Si—C bonds are formed.
実施例１に関して、セラミック被膜の断面をＴＥＭで観察した（図６参照）。セラミック被膜の断面は不規則なパターンを示し、電子線回折図形（図７）からは、結晶を示すパターンは検出されず、非晶質であることが確認された。
また、実施例１、比較例２、比較例４は、ラマンによるＧ／Ｄが１．０〜２．０の範囲内でほぼ同等の数値であり、グラファイト構造とダイヤモンド構造の中間的な構造を示す非晶質のセラミックであることがわかる。なお、比較例３のプラズマＣＶＤによるＳｉＣからなるセラミック被膜の炭素の関連の結合はＤバンドの比率が高いがＧバンドも有している。このため、比較例３のプラズマＣＶＤによるＳｉＣからなるセラミック被膜の炭素の関連の結合は、前記実施例１、比較例２、比較例４のセラミック被膜よりダイヤモンドよりの非晶質であることがわかる。
Regarding Example 1, the cross section of the ceramic coating was observed by TEM (see FIG. 6). The cross section of the ceramic coating showed an irregular pattern, and from the electron diffraction pattern (FIG. 7), a pattern showing crystals was not detected, and it was confirmed that the ceramic coating was amorphous.
Further, Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 4 have substantially the same numerical values within the range of G / D by Raman of 1.0 to 2.0, and have an intermediate structure between the graphite structure and the diamond structure. It can be seen that this is an amorphous ceramic. Note that carbon-related bonds in the ceramic coating made of SiC by plasma CVD in Comparative Example 3 have a high D-band ratio but also a G-band. For this reason, it can be seen that the carbon-related bond of the ceramic coating made of SiC by plasma CVD of Comparative Example 3 is more amorphous than diamond than the ceramic coatings of Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 4. .
図５は本発明の実施例１の透光板のＸＰＳ法による深さ方向への元素の含有量の分析結果である。セラミック被膜の酸素の含有量は表面ほど多く、セラミック被膜の製膜時に酸素の供給源がないことから、大気開放時に表面から侵入したと考えられ、表面ではより緻密な膜を形成していることがわかる。 FIG. 5 shows the analysis results of the element content in the depth direction by the XPS method of the light-transmitting plate of Example 1 of the present invention. The oxygen content of the ceramic coating is as high as the surface, and since there is no oxygen supply source when the ceramic coating is formed, it is considered that the ceramic coating entered from the surface when it was opened to the atmosphere, and a more dense film was formed on the surface. I understand.
比較例５では、前駆体４４の熱処理の推奨条件が、基材１０のガラス転移温度を上回り、熱処理によって基材１０の変形が生じ、十分な分析ができなかった。
実施例１のヘイズ値は、いずれの比較例よりも低く、耐傷性があることが確認された。また、実施例１の全光透過率は、いずれの比較例よりも高く、光の吸収が小さいことが確認された。
In Comparative Example 5, the recommended conditions for the heat treatment of the precursor 44 exceeded the glass transition temperature of the base material 10, and the base material 10 was deformed by the heat treatment, and sufficient analysis could not be performed.
The haze value of Example 1 was lower than any of the comparative examples, and it was confirmed that there was scratch resistance. Moreover, it was confirmed that the total light transmittance of Example 1 was higher than any comparative example, and light absorption was small.
１０ 基材
２１、２２、２３、２４ セラミック被膜
３１、３２ ターゲット
４４ 前駆体
１０１、１０２、１０３、１０４ 透光板
10 Substrate 21, 22, 23, 24 Ceramic coating 31, 32 Target 44 Precursor 101, 102, 103, 104 Translucent plate
Claims (9)
前記セラミック被膜は、互いに結合しあう炭素と、互いに結合しあうケイ素と酸素と、のみからなる非晶質のセラミック被膜であり、ＸＰＳ法で測定される前記セラミック被膜の前記ケイ素に関する結合の存在比は、Ｓｉ−Ｏのみからなることを特徴とする透光板。 A translucent plate comprising a translucent substrate and a ceramic coating formed on the substrate,
Said ceramic coating includes a carbon mutually bonded to each other, silicon and oxygen mutually bonded to each other, Ri amorphous ceramic coating der consisting only the existence of binding for the silicon of the ceramic coating to be measured by the XPS method A translucent plate characterized by comprising only Si-O .
前記セラミック被膜は、ＳｉＣのターゲットを用い、前記透光性の基材にＳｉ−Ｃ結合を形成する臨界出力より小さい出力で前記セラミック被膜をＰＶＤ法で形成したのち、大気開放し酸素を結合させる
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の透光板の製造方法。 A method for producing a translucent plate for forming a ceramic coating on a translucent substrate,
The ceramic coating is formed by PVD using a SiC target with an output smaller than the critical output for forming a Si—C bond on the translucent substrate, and then released into the atmosphere to bond oxygen. The manufacturing method of the translucent board of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.
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