JPH03134157A - 耐摩耗性の透明物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、透明な基体の上に、耐摩耗強度が大きい被膜
を最上層にもつ反射防止性能を有する透明物品に関する
。

〔従来の技術〕

従来、プラスチックスやガラスの基体の上に反射防止性
能を有する被膜を被覆した透明物品は、被膜が直接大気
に触れる状態で使用される場合、被膜の上にオルガノア
ルコキシシランやアルキルシリケートなどの加水分解脱
水槽金物を含む液を塗布し、乾燥固化したものを最上層
とする物品が知られている。また、特開昭６３−２０６
３３３には、耐摩耗性を向上させるための方法として、
被膜の最上層にＳｉＯ２の如き酸化物の厚膜を実用上光
学的に悪影響を及ぼさないように１１＜被覆することが
知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記した加水分解脱水槽金物を含む液を
塗布し、乾燥固化したものは、かならずしも耐摩耗強度
が十分ではなく、さらに反射防止膜を被覆した透明物品
を製造するにあたっては、真空による被膜加工と液の塗
布工程の２つを必要とし能率が悪いという問題があった
。一方、低屈折率の酸化物の厚膜を最上層に保護層とし
て被覆したものは、製造するにあたっては層を厚く形成
しなければならないため、多大の時間を要するという問
題がある。

本発明は、前記した従来の技術が有する問題点を解決す
るためになされたものであって、耐摩耗性が改善された
反射防止性能を有する透明物品を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、透明な基体の上に高屈折率の層と低屈折率の
層とが交互に被覆された反射防止機能を有する透明物品
であって、前記反射防止膜の最上層が、ジルコニウムと
硼素と酸素との化合物からなる透明な層である物品であ
る。本発明にかかるジルコニウムと硼素と酸素との化合
物からなる最上層の耐摩耗強度および透明性は層中のジ
ルコニウムと硼素と酸素の含有量により影響を受け、と
りわけ、層中の酸素の量は重要である。層中の酸素の量
が少いと、層は可視光線の波長に対して吸収が生じて透
明性が低下し、かつ屈折率が増大する。層中の酸素の量
と層の屈折率とは密接な関係にあり、府中の酸素の量が
増加すると層の吸収および屈折率は小さくなり、層中の
酸素の量が減少すると層の吸収および屈折率は大きくな
る。本発明においては、最上層のジルコニウムと硼素と
酸素との化合物からなる層の屈折率は、耐摩耗強度およ
び可視光線の波長域における透明性を十分に確保するう
えで、１．８０〜１．９０の範囲にすることが好ましい
。屈折率が１，９０より大きくなると、可視光線の波長
域において吸収が生じるようになる。また層中の酸素量
を増加させて屈折率を１．８０より小さくすると、耐摩
耗強度が低下する傾向が生じる。耐摩耗性を十分に確保
し、層の吸収を実質上無い状態にするには屈折率は１．
８１−１．８５に調整するのが最も好ましい、そして目
的とする光学特性を得るために、前記最上層の屈折率は
、１．８０〜１．９０の範囲内で透明な基体と最上層と
の間に被覆される層の構成により最適にさだめられる。

本発明の物品にかかる被膜の最上層は、ＺｒＢｘＯｙの
化学式で表わされる。そして、この層は、硼化ジルコニ
ウムからなるターゲットを減圧された酸素を含む雰囲気
中でスパッタリングすることにより被覆された硼化ジル
コニウムと酸素との反応生成物であることが好ましい。

用いる硼化ジルコニウムターゲットの組成は、通常Ｚｒ
Ｂ、なる組成のものが用いられる。本発明にかかるＺｒ
ＢｘＯｙの化学式で表わされる層の酸素の量は、硼化ジ
ルコニウムターゲットをスパッタするときの雰囲気中の
酸素の分圧を調整することによりおこなわれる。そして
スパッタするときの雰囲気としては、アルゴンの如き不
活性ガスと酸素との混合ガスであっても、酸素のみから
なってもよいが、耐摩耗性を十分に確保するには、雰囲
気ガスは不活性ガスと酸素の混合ガスからなり、かつ雰
囲気中の酸素の体積％が２０％以上であることが好まし
い。さらに、４０〜７０％であることが強い摩耗強度を
得るうえで最も好ましい。また、スパッタをおこなうと
きの雰囲気の全圧力は、通常マグネトロンスバ、７タで
おこなわれる０、１３〜１．１３Ｐａを用いることがで
き、とりわけ０．４〜１．１３Ｐａが好ましい。

さらに本発明にかかるＺｒＢｘＯｙで表わされる層中の
ＺｒとＢの原子比率は、ＺｒＢ、のターゲットをスパッ
タするときの雰囲気中のガス組成により影響され、Ｚｒ
に対するＢの原子比率すなわちＸの値は、１．１〜１．
９の範囲内に調整することができる。さらに１．２〜１
，８の間に調整することが摩耗強度を十分確保する上で
好ましい。Ｘの値が上記範囲からはずれると耐摩耗性が
低下し、とりわけＸが１．９を越えると耐湿性などの化
学的な性質も低下するので好ましくない。また、硼化ジ
ルコニウムターゲットのスパッタリングに際しては、硼
化ジルコニウムの導電性を利用した直流スパッタリング
でおこなう方法が大面積の基体への被覆を、安定した放
電状態でおこなううえで好ましい。

本発明の物品の反射防止膜の層の構成は、最上層がジル
コニウムと硼素と酸素との化合物からなる層であれば、
とくに限定されるものでなく、目的とする光学特性が得
られるように層の構成を設計することができる。たとえ
ば高屈折率の層としては、屈折率が２．０以上のＴｉｅ
□、　ＳｎＯ２，ＺｒＯ，。

Ｔａ２ｅｓなどの金属酸化物を、低屈折率の層としては
５ｉ０２を用いることができ、本発明のジルコニウムと
硼素と酸素との化合物からなる層は高屈折率の層として
、または低屈折率の層としても用いることができる。

本発明にかかる透明な基体としては、ソーダライムシリ
カ組成や硼珪酸組成のガラス板やプラスチックスの板や
フィルムを用いることができる。

〔作　用〕

本発明の物品の空気に接する最上層として被覆されるジ
ルコニウムと硼素と酸素との化合物からなる層は、非晶
質からなる緻密な構造をし、かつ、表面が清めらかであ
るため摩耗、スクラッチなどの機械的外力に対して強い
。したがって被覆さすれた膜にキズを生じにくくすると
同時に、屈折率が調整されることにより光の干渉作用に
より、物品表面での光の反射率を低くすることができる
。

〔実施例〕

第１図は、本発明の物品の一部断面図であって、１はジ
ルコニウムと硼素と酸素との化合物からなる層で、透明
な基体４の上に被覆された反射防止膜２は、前記ジルコ
ニウムと硼素と酸素との化合物からなる層１と少なくと
も一層以上からなる透明層３とが積層されてできている
。

実施例　１ ３つのカソードが設置された直流マグネトロンスパッタ
装置の、第一のカソードにチタンを、第二のカソードに
硼化ジルコニウムを、第三のカソードに石英ガラスをタ
ーゲットとして設置した。

清浄にされた２ｍｍ厚のガラス板を真空槽内に入れ、ク
ライオポンプで１．３　Ｘ　１Ｏ−３Ｐａまで真空に引
いた後、アルゴンを２０５ＣＣＩＩ＋％酸素８０ｓｅｃ
ｍの流量で真空槽内に導入し、その圧力が０．４Ｐａに
なるように調整した。直流電源からチタンターゲットに
電力を投入しスパッタリングを生起させた。５Ａの電流
値にセットした後、チタンターゲットの上方にあるシャ
ッターを開いて、５分間で対面する位置にあるガラス板
上に第１層として酸化チタンの膜を被覆した。次いで、
真空槽内をほぼ１００％のアルゴンに置換して、１００
ｓｅｃｍのアルゴンを導入しつつ高周波電源から３００
Ｗの電力を石英ガラスに印加して、ＳｉＯ２の膜を被覆
した。その後真空槽を再び１．３　Ｘ　１０””Ｐａま
で排気した後、アルゴン１０１０５ｅ、酸素を９０ｓｅ
ｃｍの流量で真空槽内に導入し、その圧力が０．４Ｐａ
になるように調整した。直流電源から硼化ジルコニウム
ターゲットに電力を投入しスパッタリングを生起させた
。２Ａの電流値にセントした後、硼化ジルコニウムター
ゲットの上方にあるシャッターを開いて、３分間でＳｉ
Ｏ□の膜の上に硼化ジルコニウムと酸素との反応生成物
からなる膜を被覆５した。このようにして得られたガラ
ス板上に１１００ｎの酸化チタンと６０ｎｍの５ｉ０２
と２５ｎｍの硼化ジルコニウムと酸素との反応生成物か
らなる層とが被覆されたサンプル１について市販のテー
パー摩耗試験機を用いて耐摩耗試験を行なった。試験条
件はＣ３ｌＯＦ番の摩耗輪に５００ｇの荷重をかけ、６
０ｒｐｍの回転数で１０００回転の摩耗を被膜に与えた
。試験後、市販のへイズメーターにより被膜の曇りの程
度（ヘイズ率）を測定したところ、３．５％であり、傷
はほとんど目立たなかった。同じスパッタ装置を用いて
、別のガラス板の上に約１’００ｎｍの硼化ジルコニウ
ムと酸素との反応生成物からなる単層の膜を被覆し、そ
こから小サンプルを切り出して、Ｘ線回折分析と電子顕
微鏡による観察とを行なった。Ｘ線回折によればガラス
板のブロードなピーク以外に全く結晶性に基づく回折ピ
ークは観測されなかった。一方、電子顕微鏡観察によれ
ば、被膜は緻密であって、柱状の構造は全く認められず
、その表面は極めて平滑であることがわかった。さらに
、膜の屈折率および膜中の組成（Ｂ　／　Ｚ　ｒの、原
子比率）を測定して、それぞれ１．８００．１１．２を
得た。

また、サンプル１とは、硼化ジルコニウムと酸素との反
応生成物からなる最上層を被覆するときのスパッタリン
グガス条件を変えたことのほかは同じにしてガラス板の
上に３層が被覆されたサンプル２〜７を得た。サンプル
１〜７の耐摩耗性および、硼化ジルコニウムと酸素との
反応生成物からなる層の屈折率および組成を、スパッタ
時の雰囲気のガス条件とともに第１表にまとめて示す。

比較例 実施例と同じようにして、清浄にされた２鰭厚のガラス
板に、第１層として１１００ｎの酸化チタン、第２層と
して１１００ｎの５ｉ（ｈを被覆した比較サンプルを得
た。同様にしてこの比較サンプルの耐摩耗試験をおこな
ったところ、ヘイズ率の変化は６．３％と高い値を示し
、目立った傷が観察された。

以上の例にみるように、本発明にかかるサンプルは耐摩
耗性が比較サンプルより優れ、とりわけスパッタガス中
の酸素の体積％を２０％以上にして得たサンプル１〜６
は、耐摩耗テスト前後のヘイズ率の変化が小さいことが
分る。

〔発明の効果〕 本発明の透明物品の空気に接する最上層は、被覆される
ジルコニウムと硼素と酸素との化合物からなる耐摩耗強
度が優れた層からなっているので、とりわけコンピュー
ターの表示窓や自動車あるいは建築物の窓ガラスのよう
な外部にむき出しの状態で使用される場合において、摩
耗、スクラッチなどの機械的な外力が加わってもキズが
生じにくい。さらに、本発明にかかる、物品の層の被覆
は、直流スパッタリングが可能な大型のターゲットを用
いて連続的におこなうことができ、大面積の基体の全体
にわたって層の厚みを均一にすることができるので、基
体のサイズが大きい場合でも光学特性にムラがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の物品の１実施例の一部断面図である
。 １・・・ガラス板、２・・・反射防止膜、３・・・ジル
コニウムと硼素と酸素との化合物からなる最上層、４・
・・透明な層。 １゜ 事件の表示 ２゜ ３゜ ４゜ 特願平１−２６９８３７号 発明の名称 耐摩耗性の透明物品 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　　大阪市中央区道修町３丁目５番１１号名称　　
（４００）　　日本板硝子株式会社代表者　中島達二

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）透明な基体の上に、高屈折率の層と低屈折率の層と
   が交互に被覆された反射防止膜が被覆された透明物品に
   おいて、前記反射防止膜の最上層がジルコニウムと硼素
   と酸素との化合物からなる透明な層である透明物品 ２）前記ジルコニウムと硼素と酸素との化合物からなる
   最上層の屈折率が１．８０〜１．９０である特許請求範
   囲第１項記載の透明物品 ３）前記ジルコニウムと硼素と酸素との化合物の最上層
   が、硼化ジルコニウムをターゲットとして、減圧された
   酸素を含む雰囲気中でスパッタリングすることにより生
   成された、硼化ジルコニウムと酸素との反応生成物であ
   る特許請求範囲第１項または第２項記載の透明物品 ４）前記減圧された雰囲気が、アルゴンと酸素とからな
   り、酸素が２０％以上である特許請求範囲第３項記載の
   物品