JPS5851141A - 複合膜を有する物品 - 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】 この発明は成形基体上に金属薄膜と誘電体薄膜とからな
る複合膜を設けた各種物品に関する。

従来、成形基体に金属薄膜を設けてこの膜の導電性や赤
外線反射能などを利用した物品が知られており、とくに
成形基体が透明性を有する透明導電性膜、選択光透過性
膜（透明断熱膜）などの薄膜製品は極めて有用である。

ところで、このような金属薄膜を設けた物品のなかには
、金属薄膜を直接基体表面に設けたもののほか、電気特
性、光学特性その他の観点から基体と金属薄膜との間に
酸化チタンや酸化ビスマスの如き金属酸化物や硫化亜鉛
の如き酸化物以外の誘電体薄膜を設けたもの、また基体
と金属薄膜との間および金属薄膜の」二に上述の如き薄
膜を設けたものなどが知られている。

ところが、この種の従来の薄膜製品は一般に基体と薄膜
との付着性が悪く、とくに基体上に直接金属薄膜を設け
たものはその傾向が強かった。また金属薄膜の表面側に
他種の薄膜を設けたもの以外は金属薄膜が外部に露出す
るために、この膜の耐摩耗性、耐薬品性、耐湿性、耐熱
性の如き耐久性に劣り、使用中に電気特性、光学特性な
どの緒特性が低下する欠点を免れなかった。

この発明者らは、上記事情番こ鑑み、すで番こ上述の如
き欠点をもたない新規な薄膜製品として、特願昭５５−
３５４７５号明細書において、成形基体上にこの基体の
最大表面粗さ以下の膜厚にされた金属薄膜を形成すると
ともに、この膜上に膜厚１００Ａ以上の誘電体薄膜を設
けてなる複合膜を有する物品を提案した。この物品は、
基体と薄膜との付着性が良好で耐久性にもすぐれ、また
可視光線透過率の面でも好結果を与えるものであった。

この発明は、上記提案に係る複合膜を有する物品の改良
に係り、主として可視光線透過率をさらに１段と向上さ
せ、高度の透明性が要求されるたとえば固体ディスプレ
イ用電極や建築物の透明断熱窓、冷蔵・冷凍ショーケー
スの窓用の熱線反射フィルムなどにより有効ｌこ利用で
きる薄膜製品を提供することを目的とする。

すなわち、この発明は、成形基体」−にこの基体の最大
表面粗さ以下の膜厚にされた金属薄膜を形成するととも
に、この膜上に膜厚１００Ａ以」二の第１の誘電体薄膜
を設け、さらにこの第１の誘電体薄膜」二にこの薄膜よ
り小さい屈折率を有する第２の誘電体薄膜を設けたこと
を特徴とする複合膜を有する物品に係るものである。

第１図はこの発明の複合膜を有するシー］・製品の一例
を示したものであって、１は成形基体、２は金属薄膜、
３は第１の誘電体薄膜、４は第２の誘電体薄膜である。

この発明において、成形基体ｌの最大表面粗さとは図示
されるＭａを指し、また金属薄膜２および誘電体薄膜３
，４の膜厚とはそれぞれ平均膜厚を意味するものである
。

このように、この発明においては成形基体上に金属薄膜
とこの膜上に特定厚みの第１の誘電体薄膜とさらに第２
の誘電体薄膜とを設けたものであって、この場合に上記
金属薄膜の膜厚を基体の最大表面粗さ以下としたときｔ
こ、前記提案ｌこ係る第１の誘電体薄膜だけを設けたも
のと同様に、その理由については必らずしも明らかでは
ないが、基体と金属薄膜および金属薄膜と各誘電体薄膜
との付着性が向上する一方、上記第２の誘電体薄膜の屈
折率を第１の誘電体薄膜の屈折率より小さくすることに
より、第１の誘電体薄膜だけを設けた場合よりも可視光
線透過率が１段と向」ニしてくるものであることが見い
出された。

そして、かかる構成によれは第１および第２の誘電体薄
膜の被覆効果によって金属薄膜が外部に露出することが
ないためにその耐摩耗性、耐湿性、耐薬品性、耐熱性の
如き耐久性の向上をより効果的に図ることができるとと
もに、金属薄膜上の上記第１および第２の誘電体薄膜は
金属薄膜の導電性、赤外線反射能などに対して悪影響を
与えず、前述したとおり金属−ＪＸ膜ｉ４を独はもちろ
ん前記提案に係る第１の誘電体薄膜だけを設けた場合よ
りも可視光線透過率が大きくなることから、基体として
とく番こ透明基体を適用することによって、前述の如き
用途をもつ透明導電性膜、透明断熱膜などとして極めて
好適な透明薄膜製品を提供できるものである。

この発明における成形基体には、ガラスや、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリ
エチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル樹脂、ポリテ
トラフロロエチレン、セルローストリアセテート、弗化
エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−弗化エチレ
ン共重合体の如きプラスチックなどの各種材質からなる
シート、フィルムその他の成形品が含まれる。

この成形基体の表向粗さとしては通常最大表面粗さが５
０Ａ以上、好適番こはｌｏＱＡ以上である。

この理由は、最大表面粗さが上記より小さくなるとこれ
より薄い金属薄膜を形成する場合に、連続被膜となりＣ
ごくいからである。なお、この発明において、表面粗さ
とは、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１４こしたがって測定される
値を意味する。

一般のガラス、プラスチックシート類は−Ｆ記要件を満
足するが、満足しない他の成形基体にあっては予めエツ
チングないし下塗り処理して表面粗さを大きくすべきで
ある。また上記要件を満足するものであっても、さらｌ
こエツチングないし下塗り処理してもよく、これによれ
ば基体と薄膜との付着性により好結果が持たらされる。

このようなエツチング処理の方法としては、スパッタリ
ング処理、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線照射処理
、電子線照射処理、化成処理、酸化剤処理などがある。

また、下塗り処理の方法としては、通常有機溶剤型、エ
マルジョン型、無溶剤型などの樹脂塗料を調製して、こ
れを基体上に所定厚み番こ塗工し、ついで加熱硬化、常
温硬化もしくは電子線・紫外線照射などの適宜の手段で
硬化させればよい。

一方、成形基体の表面粗さは、通常数μｍ程度までとさ
れているのがよく、とくに成形基体として透明性を有す
るものを使用しこの特性を活かした薄膜製品を得ようと
する場合に、あまり番こ大きくしすぎると光散乱ないし
光吸収によって」１記透明性を著るしく損なう結果とな
るから、最大表面粗さが通常２０，０ＯＯＸ（２μｒｎ
、）程度までに抑えるのがよい。

なおこのような表面粗さにされた成形基体は、これに金
属薄膜を形成するに当たり、必要に応じて予め溶剤洗浄
、超音波洗浄などによって除塵、清浄化される。

この発明における金属薄膜の材料としては、Ａｇ、　Ａ
ｕ　、Ｃｕ　、ＡＩ　、Ｎｉ　、　Ｉ’ｄ　、　Ｓｎ　
などの各種の金属ないし合金を使用できる。透明薄膜製
品ではとくに可視光領域の光吸収損失の少ない金属ない
し合金を選定し、また具体的な使用目的に応じて最適の
金属ないし合金が選ばれる。たとえばり視光透過率の高
い透明導電性膜ではＡｇ　、　Ｃｕ　、Ｐｄなどが、赤
外線反射率の高い選択光透過膜ではＡｕ　、　Ａｇ　、
　Ｃｕなどが、それぞれ好適である。

金属薄膜の形成方法としては、たとえば真空蒸着法、ス
パッタリング法、プラズマ法、気相メッキ法、化学メッ
キ法、電気メツキ法、化学コーティング法およびこれら
の組合せ法などがある。膜の均一性、膜形成速度および
作業性の面では真空蒸着法がもつとも好ましい。

金属薄膜の膜厚は、基体との付着性を向上させるために
、基体の最大表面粗さ以下にすべきであり、これより厚
くすると付着性の向上は望みえない。一方金属薄膜が連
続被膜とされて本来の導電機能ないし赤外反射機能を発
揮させるためには、通常少なくとも約５０Ａ以上、好適
には１００Ｘ以上にされることが望ましい。

上記膜厚範囲において厚くなればなるほど導電性ないし
赤外線反射率に好結果が持たらされるが、可視光線透過
率の面では薄くなるほど光透過領域が広がって透過率が
よくなるため、通常は約２５０ないし３００Ｘ以下に抑
えるのが望ましい。

この発明においては」１記金属薄膜」−に第１および第
２の誘電体薄膜を形成することによって始めて各薄膜の
付着性を向上できかつ耐久性の向上を図りうる。かかる
誘電体薄膜の材料としては誘電体としての機能を有する
公知の金属酸化物、金属硫化物、金属弗化物などが広く
適用できる。

第１の誘電体薄膜はその屈折率が通常１．５以」−１好
ましくは１．８以上であるのがよく、かかる屈折率を与
えうる材料としては、Ｓ　ｉ　２０３　、　ＣｅＦ　、
Ａｌ２Ｏ３。

ＳｉＯＮｄｚＯａ　　ＺｒＯ２ＣｅＯ２ＺｎＳ　　Ｔｉ
０ｚ　　Ｉｎ２０３Ｂｉ　２０３　、５ｎＯｘ（１≦Ｘ
≦２）などが挙げらレル。これらのなかでも屈折率が１
．８以上と高くしかも薄膜形成の容易なＳ　ｉｏ　、　
７．ｎＳ　、　Ｉｎ　ｚＯａ　、　ＴｉＯ２，５ｎＯｘ
（ｌ≦Ｘ≦２）などが好適である。

一方、第２の誘電体薄膜は上記第１の誘電体薄膜よりそ
の屈折率が小さいものであることが必要で、このような
屈折率とすることにより薄膜部での反射が少なくなって
可視光線透過率つまり透明性が向上してくる。一般に第
１の誘電体薄膜の屈折率をｎとすると、Ｅ程度の屈折率
を与えるものがとくに好ましい。しかし、屈折率ｎに較
べて約０．１以上の差があれば透明性向上の効果がもた
らされる。このような第２の誘電体薄膜を形成するため
の材料としては、その屈折率が１．５より低い材料であ
るものが好適で、たとえばＭｇＦｚ　、ＮａａＡＩＦａ
（氷晶石）　、　５ｉＯｚなどが好ましく用いられる。

上記第１および第２の誘電体薄膜の形成手段としては、
たとえば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンバレー
ティング法、塗工法などが挙げられる。上記の真空蒸着
法などにあっては、形成される薄膜の屈折率がその材質
だけでなく、蒸着速度や真空条件などによって多少相違
してくるから、屈折率の比較的近い材料を第１および第
２の薄膜部ご用いるときは、上記条件などを適宜設定す
ることが好ましい。

第１の誘電体薄膜の膜厚は少な（とも１００Ｋ以上は必
要とされる。これは薄膜が連続被膜となりにくくまた連
続被膜となったとしても耐久性を充分に向上できないか
らである。一方この膜厚が厚くなりすきると成形基体と
誘電体薄膜との線膨張率の差異番こよって一般にこの膜
自体にクラック、はがれなどが生じるおそれがあり、ま
た可視光線透過率が小さくなって（るから、通常は３，
０００．　Ａ以下、好適には１．（ｔｏ　ＯＡ以下とす
るのがよい。もちろん、これらの最適範囲は誘電体薄膜
の材質や透明基体の表面粗さないし金属薄膜の材質など
によって相違する。

つきに、第２の誘電体薄膜は、−に記載１の誘電体薄膜
の場合と同様に、その膜厚があまり番こ薄すきると連続
被膜を形成しにくく、また逆に厚くなりすきるとクラッ
クが生じてくるなどの問題があるから、通常は約１００
〜３．００　ＯＡの範囲とするのがよい。また、この第
２の誘電体薄膜を設けた場合の傾向として、第２図に示
されるように、その膜厚の増加とともに可視光線透過率
が向」ニジてくるものの、一定厚みを越えるとむしろ低
下し、さらに厚くなると再び向上してくるという現象が
繰り返される。

第２の誘電体薄膜を設ける意義は、主として可視光線透
過率の向上にあることから、前記の範囲内でかつ上記の
傾向をよく勘案し、その材質に応じて適宜の厚みを設定
すべきであり、たとえばＭｇＦ２やＮａａＡＩＦ６など
では、約１００〜８００Ａとするのがもつとも好適で、
また約１，８００〜２，５００　Ａも適用可能な範囲で
ある。いうまでもなく、このような膜厚の設定は、当業
者であれば、前記の事実に基づいて２，３の実験確認を
行なうことにより極めて容易になしうろことである。

なお、この発明において金属薄膜および誘電体薄膜の厚
みは、東京精密社製Ｓｕｒｆｃｏｍ　４Ｑ４Ａ（ＪＩＳ
　−Ｂ−０６０１に規定する表面粗さ規格の値を求める
ための表面粗さ形状測定器）を用いて接触法部こより求
めることができる。ここで、接触法とは、たとえば金属
薄膜の厚み測定を例にとると、基体表向と薄膜表面の段
差を測定し、その段差を膜厚（平均膜厚）とする方法で
ある。

以上詳述したとおり、この発明の複合膜を有する物品は
、前記提案に係るものと同様のすぐれた付着性ないし耐
久性が得られるだけでなく、その可視光線透過率を向上
でき、たとえば既提案のものが約５５％程度の可視光線
透過率を与えるものとすればこの発明によると岐高約６
５％までの可視光線透過率を得ることができる如く、は
ぼ１０％程度の向上を期待できる。したがって、高度の
透明性が要求される固体ディスプレイ用電極や建築物の
透明断熱窓、冷蔵・冷凍ショーケースの窓用の熱線反射
フィルムなどにより有効（こ利用できる利点がある。

この利用に当たってこの発明の前記複合膜の耐摩耗性を
さらに改善し、また耐湿性をさらに向上させるために、
必要ならば、この膜−Ｌに保護コーティングを施こして
もよい。

かかる保護コーティングを施こすには、通常有機溶剤型
、エマルジョン型、無溶剤型などの樹脂塗料を調製して
、これをこの発明の複合膜上に所定厚みに塗工し、つい
で加熱硬化、常温硬化もしくは電子線・紫外線照射など
の適宜の手段で硬化させればよい。

ここ番ご用いられる保護コーティング用樹脂としては、
たとえばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹
脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹
脂、アクリル樹脂などの公知の樹脂が広く含まれる。塗
工手段としては、グラビヤロールコーティング、マイヤ
バーコーティング、ドクターブレードコーティング、リ
バースロールコーチインク、ディップコーティング、エ
アーナイフコーティング、キスコーティング、ニップコ
ーティング、ファンテンコーティングなどの方法が採用
される。

また、この発明の複合膜に接着性などを附与するために
、必要ならばこの膜上にさらに適宜の加工を施こすこと
もできる。

次番こ、この発明の実施例を記載する。なお以下におい
て可視光線透過率とは波長０．６μｍにおける成形基板
を含む透過率を意味し、また赤外線反射率とは日本分光
工業社製Ａ−３型赤外分光器に反射測定装置を取り付け
て波長２．５μｍにおける反射率を測定したものであっ
て、約４．００　ＯＡの充分に厚いＡｇ膜を用いた標準
鏡の反射率を１００％としたときの相対値を意味する。

また成形基板の表面粗さとは東京精密社製Ｓｕｒｆｃｏ
ｍ　４Ｑ４Ａによって測定した値である。さらに薄膜製
品の表面抵抗、耐摩耗性試験および付着性試験は下記の
方法で測定したものである。

〈表面抵抗〉 薄膜製品をｒｌ−１１ｃｍに切り、１　ｃｍの間隔をあ
けて１］いっばい【こ中５ｍの導電性塗料を塗工して、
」−記導電性塗膜間の抵抗を測定した。

く耐摩耗性試験〉 薄膜製品の薄膜表面を指でこすり、薄膜が部用に剥離す
るものを（×）、部分的に剥離が生じるものを（△）、
薄膜が全くとれないものを（○）と評価した。

〈付着性試験〉 薄膜製品ＩＣ１ｍｒｎ角のクロスカットを入れ、これに
日東電気工業（株）社製のセロ／％ンテープハ２９を貼
着し、強く剥離したときありロスカット１００個中の残
り個数を調べた。

実施例１ ベルジャ内を１〜２　Ｘ　ｉＱ　　’　Ｔｏｒｒに排気
した後、タングステンボートに装填されたＡｇを抵抗加
熱法により、蒸発源から約２０ｃｍの距離番こセットさ
れた厚さ１００μで表面粗さ１００〜５００Ａのポリエ
ステルフィルム（東し社製ルミラー＄１００−Ｔ）上に
、数十へ／秒の蒸着速度で真空蒸着して、１８０ＡのＡ
ｇ薄膜を形成した。

次（こ、上記のＡｇ薄膜上（こ、ＳｉＯを抵抗加熱法に
より蒸着真空度１〜２ＸＩＱ’Ｔｏ・・で数十久／秒の
蒸着速度によって真空蒸着し、約７０ＯＡの第１の誘電
体薄膜不形成した。さらに、この薄真空蒸着し、約４０
ＯＡの第２の誘電体薄膜を形成して、この発明の複合膜
を有するシートとした。

なお、第１の誘電体薄膜の屈折率は１．９、第２の誘電
体薄膜の屈折率は１．３５であった。屈折率の測定は、
（株）日立製作新製２００−２０型　分光光度計に、２
００−０５３０型反射率測定装置を取りつけて、波長５
５０ｎｍにおける屈折率を測定したものであって、標学
白板（Ａ１２０３製）の反射率を１００％としたときの
値である。

」−記シートの各種特性は、つきの表に示されるとおり
であった。表中、Ａとは本実施例の結果を、Ｂとは比較
のために第２の誘電体薄膜を設けなかったものについて
の試験結果を、Ｃとは参考のために第１および第２の誘
電体薄膜を共に設けなかったものについての試験結果を
、それぞれ表わしている。

上表から明らかなように、この全明番こより第１および
第２の誘電体薄膜を設けることにより、第１の誘電体薄
膜だけを設けたものに較べて可視光線ｉ秀過率が大きく
なっており、また付着性や耐摩耗性などの他の特性をい
ずれも満足できるものであることが判る。

実施例２ 第２の誘電体薄膜の厚みを変えた以外は、実施例１と全
、く同様にして数種のシートを得、これらのシートの上
記厚みと可視光線透過率との関係を調べた結果は、第２
図に示されるとおりであった。

これより、ＭｇＦ２を第２の誘電体薄膜とする場合、そ
の膜厚をとくに１００〜８００Ａ程度とするのが好適で
、また１、８００〜２，５００　Ａ　程度でも好結果が
得られることが判る。

実施例３ 第２の誘電体薄膜としてのＭｇＦ２の代わりに、Ｎａ　
３ＡＩ　Ｆ　６を使用し、その膜厚を約３０ＱＡとした
以外は、実施例１と同様にして複合膜を有するシートを
得た。ＮａｇＡＩＦａからなる第２の誘電体薄膜の屈折
率は１，３５であった。

上記シート（こつき、各種特性を調べた結果、表面抵抗
が１１Ω、乙メ、耐摩耗性試験が○、付着性試験がｉ　
ｏ　ｏ、赤外線反射率が９２％、可視光線透過半が６７
％となり、実施例１の場合と同様の結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の複合膜を有するシート製品の一例を
示す部分拡大断面図、第２図は実施例の複合膜を有する
シート製品における第２の誘電体薄膜の厚みと可視光線
透過率との関係を示す特性図である。 ｌ・・・成形基体、２・・・金属薄膜、３・・・第１の
誘電体薄膜、４・・・第２の誘電体ｌ（グ膜、Ｍａ・・
・最大表面粗さ。 特許出願人　　　　日東電気工業株式会社ｌ゛ 代理人　弁理士　　　祢　亘　元　　邦　夫。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１］　　成形基体上にこの基体の最大表面粗さ以下の
   膜厚にされた金属薄膜を形成するとともに、この膜上に
   膜厚１００Ａ以上の第１の誘電体薄膜を設け、さらにこ
   の第１の誘電体薄膜上にこの薄膜の たことを特徴とする複合膜を有する物品。