JPS6059864B2 - 複合膜を有する物品 - Google Patents

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
酸化チタンや酸化ヒ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上に上述の如き薄膜
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つた。

ま、 Ａ＝→Ｈ会−、４− ｌｈ−Ｌム”デ゛± ゛
日ｎｊ、１ι−よ ＾ホ１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
どの諸特性が低下する欠点を免れなかつた。この発明者
らは、かかる事情に照らして、金属薄膜と基体との付着
性を改善するとともに耐久性にすぐれる薄膜製品を得る
べく、鋭意検討を続けた結果、遂にこの発明を完成する
に至つたものである。

すなわちこの発明は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
の膜上にさらに膜厚１００八以上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
。

図面はこの発明の複合膜を有するシート製品の一例を示
したものであつて、１は成形基体、２は金属薄膜、３は
誘電体薄膜てある。

この発明において成形基体１の最大表面粗さとは図示さ
れるぬを指し、また金属薄膜２および誘電体薄膜３、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
膜上に特定厚みの誘電体薄膜とを設けたものであつて、
この場合に上記金属薄膜の膜門厚を基体の最大表面粗さ
以下としたときに、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誘電体
薄膜との付着性が向上し、従来に較べて改善された付着
性を有する薄膜製品が得られることが見出されたもので
ある。

そして、かかる構成によれば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も図ることができる。

また金属薄膜上の誘導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、むしろ金属薄膜
単独の場合よりも可視光線透過率が大きくなるという効
果を持たらし、透明基体を適用することによつて、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
製品を提供できることも見出された。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下、弗化エチレン−プロピ
レン共重合体、エチレンー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。

この成形基体の表面粗さとしては通常最大表面粗さが５
０Ａ以上、好適には１００Ａ以上である。

こ５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
にくいからである。なお、この発明において表面粗さと
は、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１にしたがつて測定される値を
意味する。一般のガラス、プラス！チツクシート類は上
記要件を満足するが、満足しない他の成形基体にあつて
は予めエッチング処理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てあ
つても、さらにエッチング処理ないし下塗り処理しても
よこく、これによれは基体と薄膜との付着性により好結
果が持たらされる。このようなエッ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、１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。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
まりに大きくしすぎると光散乱しないし光吸収によつて
上記透明性を著るしく損なう結果となるから、かかる場
合は最大表面粗さが通常２００００Ａ（２μｍ）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つて除塵、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，Ａｕ
，Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｓｎなどの各種の金属ない
し合金を使用できる。

透明薄膜製品を得ようとするときはこれらのなかからと
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。たとえば可視光透過率の高い透明導
電性膜ではＡｇ，Ｃｕ，Ｐｂ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、たとえは真
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、電気メッキ法、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ては真空蒸着
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１００Ａ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。

逆に可視光線透過率の面では薄くなるほど光透過領域が
広がつて透過率がよくなるため、透明薄膜製品を目的と
するときは約２５０ないし３００Ａ以下に抑えるのが望
ましい。この発明においては上記金属薄膜上にさらに誘
導体薄膜を形成することによつ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。

かかる誘導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。透明薄膜製品ではとくに可視光に対
して１．３以上、好適には１．５以．上の屈折率を有し
、かつ可視光線透過率が５０％以上、好適には７０％以
上であるものが選択使用される。代表的な誘電体材料と
しては、ＭｇＦ２，ＳｉＯ，ＳｎＯｘ（１≦ｘ≦２）、
ＺｎＳなどがあり、その他ＳｌＯ２，Ｓｌ２Ｏ３，Ａｌ
。Ｏ３，ＴｌＯ，ＴｉＯ２，Ｂｉ２Ｏ３，Ｉｎ２Ｏｌ〜
３なども使用できる。これらは一種であつても二種以上
を併用してもよい。これら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、イオンブレーテ
ィング法、塗工法などが挙げられる。誘導体薄膜の膜厚
は少なくとも１００Ａ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つ
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ぎると成形基体と誘導体薄膜と
の線膨張率の差異によつ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、結局付着性ないし
耐久性向上という主目的を達成できなくなる場合がある
から、一般的には６０，０００Ａ程度以下とするのがよ
い。また金属薄膜の赤外線反射能を高次に維持し、さら
に可視光線透過率を大きくして、透明薄膜製品として好
適なものとするときは、通常３，０００Ａ以下、好適に
は１，０００Ａ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つて相違する。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ＳｕｒｆｃＯｍ４Ｏ４Ａ（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）を用いて接触法に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、基体表面と薄膜表面の段差を測定し、！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基体と薄膜と
の付着性とともに膜の耐摩耗性、耐溶剤性、耐薬品性、
耐熱性の如き耐久性にもすぐれているから、その本来の
導電性ないし赤外線反射能が活かされた各種用途に広範
囲に利用することができる。とくに透明基体を適用して
なる透明薄膜製品は、透明導電性膜としてそ液晶ディス
プレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラ
ズマディスプレイ、強誘電体ディスプレイなどの固体デ
ィスプレイ用電極、電場発光体用電極、光導電性感光体
用電極などのエレクトロニクス、電気の分野に、さらに
帯電防止や露結防止用の窓ガラスその他の材料として利
用でき、また選択光透過性膜ないし透明断熱膜として太
陽エネルギー集熱器（温水器）、太陽熱発電の如き太陽
エネルギー利用の分野、その他グリーンハウス用フィル
ムや建築物の透明断熱窓などの用途に広く利用できる。
なお、この利用に当たつ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、この膜上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”ルジヨン型、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。

ここに用いられる保護コーティング用樹脂とし一ては、
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、塩化ビニルー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イング、マイ
ヤバーコーテイ）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ティング、ディップコーティング
、エアーナイフコーティング、キスコーテイング、ニッ
プコーティング、フアンテンコーテイングなどの方法が
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。

次に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９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
定したものであつて、約４，０００Ａの充分に厚いＮ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
Ｓｕｒ′ＦｃＯｍ４Ｏ４Ａによつ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、付着性試験
、耐薬品性試験および耐湿性試験は下記の方法で測定し
たものである。〈表面抵抗〉薄膜製品を巾１ｃｍに切り
、１ｃｍの間隔をあけて巾いつぱいに巾５顛の導電性塗
料を塗工して、上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、薄膜が簡単に剥離す
るものを（×）、部分的に剥離が生じるものを（Δ）、
薄膜が全くとれないものを（０）と評価した。

〈付着性試験〉 薄膜製品に１顛角のクロスカ，ツトを入れ、これに日東
電気工業（株）社製のセロハンテープＮＯ．２９を貼着
し、強く剥離したときのクロスカット１００個中の残り
個数を調べた。

〈耐溶剤性試験〉 薄膜製品をトルエン溶液中に浸漬して、経時的な膜の色
調、可視光線透過率および赤外線反射率の変化を調べた
。

〈耐湿性試験〉 薄膜製品を高温高湿（８５℃×９５％ＲＨ）中に放２置
して、経時的な膜の色調、可視光線透過率、赤外線反射
率および表面抵抗の変化を調べた。

実施例１ベルジヤ内を１〜２×１０−４Ｔ０ｒｒ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３
加熱法により、蒸発源から約加Ｇの距離にセットされた
厚さ１００μで表面粗さ１００〜５００Ａのポリエステ
ルフィルム（東レ社製ルミラー＃１００−Ｔ）上に、数
＋Ａ／秒の蒸着速度で真空蒸着して、２００Ａｆ），Ａ
ｇ薄膜を形成した。

次に上記の〜薄膜上に、ＳｉＯを抵抗加熱法により蒸着
真空度１〜２×１０−４Ｔ０ｒｒで数＋Ａ／秒の蒸着速
度によつて真空蒸着し、約４６０Ａｆ）ＳｉＯ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
。

このシートの各種特法は次の第１表に示されるとおりで
あつた。

なお同表中、Ａとは本実施例の試験結果を、Ｂとは参考
のためにＳｉＯ誘電体薄膜を形成しなかつたものについ
ての試験結果を、それぞれ表わしている。実施例２ Ｎ薄膜の膜厚を下記の第２表に示される如く変更した以
外は、実施例１と全く同様にして、この発明の複合膜を
有する数種のシートをつくつた。

これらシートの諸特性は同表に併記されるとおりであつ
た。なお比較のためＡｇ薄膜の厚みがこの発明の範囲外
となるものについての試験結果を、比較例として併記し
た。また表中Ａ，Ｂは第１表の場合と同様てある。実施
例３ 約４６０Ａ（７）ＳｉＯ誘電体薄膜に代えて約３００Ａ
のＳｎＯｘ（１≦ｘ≦２）にし、かつＡｇ薄膜の厚みを
下記の第３表に示される如く種々変化させた以外は、実
施例１と同様にして、この発明の複合膜を有する数種の
シートをつくつた。

これらシートの諸特性は下記の第３表に示されるとおり
であつた。なお比較のためＡｇ薄膜の厚みがこの発明の
範囲外となるものについての試験結果を、比較例として
併記した。またＳｒｌＯＸ誘電体薄膜を形成しなかつた
ものについての試験結果は、それぞれ前記第１表および
第２表のＢに相当するので、ここでは併記しなかつた。
実施例４ Ｓｉ０誘電体薄膜の厚みを下記の第４表に示される如く
変化させた以外は、実施例１と全く同様にして、この発
明の複合膜を有する数種のシートをつくつた。

これらシートの諸特性は下記の第４表７に示されるとお
りであつた。なお比較のためにＳｉＱ透電体薄膜の厚み
がこの発明の範囲外となるものについての試験結果を、
比較例として併記した。次に、ＳｌＯ誘電体薄膜の厚み
が４４０Ａのものにつき、耐溶剤性試験および耐湿性試
験を行なつＴ３結果は、下記の第５表に示されるとおり
であてた。

なお同表中、Ａ，Ｂとあるは前記第１表の場合と同様で
ある。実施例５ Ｓｉ０誘電体薄膜に代えてＳｎＯｘ（１≦ｘ≦２）誘電
体薄膜にするとともに、この膜厚を下記の第６表の如く
変化させた以外は、実施例１と全く同様にして、この発
明の複合膜を有する数種のシートをつくつた。

これらシートの諸特性は同表に併記されるとおりであつ
た。なお比較のためにＳｒＯｘ誘電体薄膜の厚みがこの
発明の範囲外となるものについての試験結果を比較例と
して併記した。次にＳｔＯ〈透電体薄膜の厚みが２９０
Ａのものにつき、耐溶剤性試験および耐湿性試験を行な
つた結果は、下記の第７表に示されるとおりであつた。

実施例６Ｓ１０誘電体薄膜に代えてＺｎＳ誘電体薄膜に
するとともに、この膜厚を下記の第８表に示される如く
変化させた以外は、実施例１と全く同様にして、この発
明の複合膜を有する数種のシートをつくつた。

これらシートの諸特性は同表に併記されるとおりであつ
た。なお比較のためにＺｎＳ誘電体薄膜の厚みが、この
発明の範囲外となるものについての試験結果を比較例と
して併記した。実施例７ Ｓ１０誘電体薄膜に代えてＭｇＦ２誘電体薄膜にすると
ともに、この膜厚を下記の第９表に示される如く変化さ
せた以外は、実施例１と全く同様にして、この発明の複
合膜を有する数種のシートをつくつた。

これらシートの諸特性は同表に併記されるとおりであつ
た。なお比較のためにＭｇＦ２誘電体薄膜の厚みが、こ
の発明の範囲外となるものについての試験結果を比較例
として併記した。実施例８〜１４２００Ａ（７）Ａｇ薄
膜の代りに、下記の第１咳に示される膜厚の各種金属薄
膜とし、かつＳｌＯ誘電体薄膜の厚みを３００Ａにした
以外は、実施例１と同様にしてこの発明の複合膜を有す
る数種のシートをつくつた。

これらシートの諸特性は同表に併記されるとおりであつ
た。なお表中のＡ，Ｂは第１表における場合と同様であ
る。実施例１５〜２０Ｓ１０誘電体薄膜の厚みを６００
Ａにするとともに、ポリエステルフィルムに代えて下記
の第１１表に示される如き各種表面粗さの他種基体フィ
ルムを使用した以外は、実施例１と同様にして、この発
明の複合膜を有する数種のシートをつくつた。

これらシートの諸特性は同表に併記されるとおりであつ
た。なお表中のＡ，Ｂは前記第１表における場合と同様
である。実施例２１〜２２ Ｓ１０誘電体薄膜の厚みを６００Ａ，，Ａｇ薄膜の厚み
を１００Ａにするとともに、ポリエステルフィルムに代
えて表面粗さ３５〜１４０Ａの耐スクラツチ（実施例２
１）および表面粗さ２０〜１３０Ａのソーダガラス（実
施例２２）を使用した以外は、実施例１と同様にしてこ
の発明の複合膜を有する二種のシーｈボをつくつた。

これらシートの諸特性は同表に併記されるとおりであつ
た。なお比較のため〜薄膜の厚みをこの発明の範囲外と
なる２００Ａにしたものについての試験結果を、それぞ
れ比較例として併記した。表中のＡ，Ｂは第１表におけ
る場合と同様である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の複合膜を有するシート製品の一例を示
す部分拡大断面図である。 １・・・成形基体、２・・・金属薄膜、３・・・誘電体
薄：Ｏ膜、■・・・最大表面粗さ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、この膜上にさらに
   膜厚１００Å以上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。