(57)【要約】【課題】耐擦傷性に優れる、誘電体多層膜付きガラス板の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス板２と、ガラス板２上に積層されている誘電体多層膜３とを備え、誘電体多層膜３が、酸化ケイ素により構成されている第１の膜４と、酸化ケイ素より屈折率の高い材料により構成されている第２の膜５とを有する、誘電体多層膜付きガラス板１を製造する方法であって、ガラス板２を用意する工程と、ガラス板２上に、スパッタリングにより誘電体多層膜３を成膜する工程と、を備え、スパッタリングにより第１の膜４を成膜するに際し、第１の膜４の成膜圧力を０．４Ｐａ以下とすることを特徴としている。【選択図】図１
2018035005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板と、前記ガラス板上に積層されている誘電体多層膜とを備え、前記誘電体多層膜が、酸化ケイ素により構成されている第１の膜と、前記酸化ケイ素より屈折率の高い材料により構成されている第２の膜とを有する、誘電体多層膜付きガラス板を製造する方法であって、
前記ガラス板を用意する工程と、
前記ガラス板上に、スパッタリングにより前記誘電体多層膜を成膜する工程と、
を備え、
前記スパッタリングにより前記第１の膜を成膜するに際し、前記第１の膜の成膜圧力を０．４Ｐａ以下とする、誘電体多層膜付きガラス板の製造方法。
【請求項２】
前記誘電体多層膜において、前記第１の膜と前記第２の膜とが交互に積層されている、請求項１に記載の誘電体多層膜付きガラス板の製造方法。
【請求項３】
前記第１の膜の前記成膜圧力を、０．１２Ｐａ以上とする、請求項１又は２に記載の誘電体多層膜付きガラス板の製造方法。
【請求項４】
前記スパッタリングにより前記第２の膜を成膜するに際し、前記第２の膜の成膜圧力を、０．４Ｐａ以下とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘電体多層膜付きガラス板の製造方法。
【請求項５】
前記第２の膜が、酸化タンタルにより構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘電体多層膜付きガラス板の製造方法。
【請求項６】
前記誘電体多層膜が、反射防止膜である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘電体多層膜付きガラス板の製造方法。
【請求項７】
前記誘電体多層膜が、赤外線反射膜である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘電体多層膜付きガラス板の製造方法。
【請求項８】
ガラス板と、前記ガラス板上に積層されている誘電体多層膜とを備え、
前記誘電体多層膜が、酸化ケイ素により構成されている第１の膜と、酸化タンタルにより構成されている第２の膜とを有し、
前記誘電体多層膜の最外層は、前記第２の膜であり、
前記誘電体多層膜のＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−４：１９９９に準拠して測定した鉛筆硬度が３Ｈ以上である、誘電体多層膜付きガラス板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板上に誘電体多層膜が設けられた、誘電体多層膜付きガラス板の製造方法及び誘電体多層膜付きガラス板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス板上に誘電体多層膜が設けられた、誘電体多層膜付きガラス板が用いられている。上記誘電体多層膜は、反射防止膜などの機能膜として利用されている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、赤外線遮断ガラスとしての誘電体多層膜付きガラス板が開示されている。特許文献１では、誘電体多層膜として、酸化タンタル膜、窒化物膜及び酸化タンタル膜がこの順に積層されてなる多層膜が記載されている。
【０００４】
また、下記の特許文献２には、熱線遮蔽ガラスとしての誘電体多層膜付きガラス板が開示されている。特許文献２では、熱線遮蔽膜が設けられたガラス基板上に、誘電体多層膜が積層されている。誘電体多層膜としては、窒化ケイ素などの第１の透明保護膜と、酸化ジルコニウムなどの第２の透明保護膜とがこの順に積層されてなる多層膜が用いられている。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２では、ガラス板上に、スパッタリングにより誘電体多層膜が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平７−６４５９８号公報
【特許文献２】特開平５−５８６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２のように、スパッタリングにより得られた誘電体多層膜付きガラス板では、他の部品と組み合わせて電子部品などの最終製品を製造するに際し、膜面に傷が生じることがあった。すなわち、特許文献１や特許文献２の誘電体多層膜付きガラス板は、耐擦傷性が十分でなかった。
【０００８】
本発明の目的は、耐擦傷性に優れる、誘電体多層膜付きガラス板の製造方法及び誘電多層膜付きガラス板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る誘電体多層膜付きガラス板の製造方法は、ガラス板と、前記ガラス板上に積層されている誘電体多層膜とを備え、前記誘電体多層膜が、酸化ケイ素により構成されている第１の膜と、前記酸化ケイ素より屈折率の高い材料により構成されている第２の膜とを有する、誘電体多層膜付きガラス板を製造する方法であって、前記ガラス板を用意する工程と、前記ガラス板上に、スパッタリングにより前記誘電体多層膜を成膜する工程と、を備え、前記スパッタリングにより前記第１の膜を成膜するに際し、前記第１の膜の成膜圧力を０．４Ｐａ以下とすることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る誘電体多層膜付きガラス板の製造方法では、好ましくは、前記誘電体多層膜において、前記第１の膜と前記第２の膜とが交互に積層されている。
【００１１】
本発明に係る誘電体多層膜付きガラス板の製造方法では、好ましくは、前記第１の膜の前記成膜圧力を、０．１２Ｐａ以上とする。
【００１２】
本発明に係る誘電体多層膜付きガラス板の製造方法では、好ましくは、前記スパッタリングにより前記第２の膜を成膜するに際し、前記第２の膜の成膜圧力を、０．４Ｐａ以下とする。
【００１３】
本発明に係る誘電体多層膜付きガラス板の製造方法では、好ましくは、前記第２の膜が、酸化タンタルにより構成されている。
【００１４】
本発明に係る誘電体多層膜付きガラス板の製造方法では、好ましくは、前記誘電体多層膜が、反射防止膜である。
【００１５】
本発明に係る誘電体多層膜付きガラス板の製造方法では、前記誘電体多層膜が、赤外線反射膜であってもよい。
【００１６】
本発明に係る誘電多層膜付きガラス板は、ガラス板と、前記ガラス板上に積層されている誘電体多層膜とを備え、前記誘電体多層膜が、酸化ケイ素により構成されている第１の膜と、酸化タンタルにより構成されている第２の膜とを有し、前記誘電体多層膜の最外層は前記第２の膜であり、前記誘電体多層膜のＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−４：１９９９に準拠して測定した鉛筆硬度が３Ｈ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、耐擦傷性に優れる、誘電体多層膜付きガラス板の製造方法及び誘電多層膜付きガラス板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る誘電体多層膜付きガラス板の製造方法により得られる誘電体多層膜付きガラス板を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る誘電体多層膜付きガラス板の製造方法により得られる誘電体多層膜付きガラス板を示す模式的断面図である。
【００２１】
図１に示すように、誘電体多層膜付きガラス板１は、ガラス板２及び誘電体多層膜３を備える。ガラス板２は、互いに対向している第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂを有する。ガラス板２の第１の主面２ａ上には、誘電体多層膜３が設けられている。なお、誘電体多層膜３は、第２の主面２ｂ上にも設けられていてもよい。すなわち、誘電体多層膜３は、第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂのうち一方側の主面上にのみに設けられていてもよいし、両側の主面上に設けられていてもよい。
【００２２】
誘電体多層膜３は、第１の膜４及び第２の膜５を有する。第１の膜４は、酸化ケイ素により構成されている。他方、第２の膜５は、酸化ケイ素より屈折率の高い膜により構成されている。
【００２３】
本実施形態において、誘電体多層膜３は、第１の膜４と、第２の膜５とが１層ずつ交互に積層された構成である。より具体的には、ガラス板２の第１の主面２ａ上に、第１の膜４が積層されており、その上に第２の膜５及び第１の膜４が１層ずつ交互に積層されており、最外層は第２の膜５である。このような構成により、誘電体多層膜３は反射防止機能を有する。本発明において、誘電体多層膜３は、赤外線反射膜などの他の機能膜であってもよい。また、誘電体多層膜３は、反射防止機能及び赤外線反射機能を有してもよい。
【００２４】
本実施形態においては、誘電体多層膜３を構成する膜の層数が１０層である。もっとも、本発明において、誘電体多層膜３を構成する膜の層数は、特に限定されない。誘電体多層膜３を構成する膜の層数は、好ましくは４層以上であり、好ましくは、５０層以下である。誘電体多層膜３を構成する膜の層数が、上記範囲内にある場合、より一層高い耐擦傷性を有しつつ、より一層高い光学特性を得ることができる。
【００２５】
また、本実施形態においては、誘電体多層膜３の最表面３ａ側に第２の膜５が配置されている。もっとも、本発明においては、誘電体多層膜３の最表面３ａ側に第１の膜４が配置されていてもよいが、本実施形態のように誘電体多層膜３の最表面３ａ側に第２の膜５が配置されていることが好ましい。特に、第２の膜５を構成する材料として、酸化タンタルを用いる場合、第２の膜５を最表面３ａ側に配置することで、誘電体多層膜付きガラス板１の耐薬品性をより一層高めることができる。
【００２６】
また、本実施形態において、誘電体多層膜３は、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−４：１９９９に準拠して測定した鉛筆硬度が３Ｈ以上であることが好ましい。これにより、より一層十分な耐擦傷性を有する。鉛筆硬度は、４Ｈ以上であることがより好ましく、６Ｈ以上であることがさらに好ましい。
【００２７】
以下、本発明の誘電体多層膜付きガラス板を構成する各材料について、より詳細に説明する。
【００２８】
（ガラス板）
ガラス板を構成するガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａ）系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｒ’２Ｏ（Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫａ）系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ−Ｒ’２Ｏ（Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫａ）系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＴｅＯ２系ガラス又はＢｉ２Ｏ３系ガラスなどを用いることができる。
【００２９】
ガラス板の厚みとしては、特に限定されないが、例えば、４０μｍ〜１２００μｍとすることができる。
【００３０】
（誘電体多層膜）
誘電体多層膜は、以下の第１の膜及び第２の膜を有する。
【００３１】
（第１の膜）
第１の膜は、酸化ケイ素により構成されている。
【００３２】
第１の膜の１層あたりの膜厚としては、特に限定されないが、膜厚の下限値は、好ましくは１．５ｎｍ以上であり、より好ましくは２ｎｍ以上であり、膜厚の上限値は、好ましくは２００ｎｍ以下であり、より好ましくは１５０ｎｍ以下である。
【００３３】
第１の膜の１層当たりの膜厚が、上記の下限値以上である場合、より一層最適な光学特性を得ることができる。一方、第１の膜の１層当たりの膜厚が、上記の上限値以下である場合、成膜時間をより一層短縮しつつ、より一層最適な光学特性を得ることができる。
【００３４】
（第２の膜）
第２の膜は、酸化ケイ素より屈折率が高い材料により構成されている。酸化ケイ素より屈折率が高い材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化タンタルや酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ハフニウム、窒化シリコン、酸化ジルコニウムなどを用いることができる。これらの材料は、単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。より具体的には、図１のガラス板２側から２層目、４層目及び６層目の第２の膜５は、酸化ニオブにより構成され、ガラス板２側から８層目及び１０層目の第２の膜５は、酸化タンタルにより構成されていてもよい。膜面により一層傷を入り難くし、耐擦傷性をより一層高める観点からは、酸化ケイ素より屈折率が高い膜を構成する材料として、酸化タンタルを用いることが好ましい。
【００３５】
第２の膜の１層あたりの膜厚としては、特に限定されないが、膜厚の下限値は、好ましくは１．５ｎｍ以上であり、より好ましくは２ｎｍ以上であり、膜厚の上限値は、好ましくは２００ｎｍ以下であり、より好ましくは１５０ｎｍ以下である。
【００３６】
第２の膜の１層当たりの膜厚が、上記の下限値以上である場合、より一層最適な光学特性を得ることができる。一方、第２の膜の１層当たりの膜厚が、上記の上限値以下である場合、より一層十分な強度を有しつつ、より一層最適な光学特性を得ることができる。
【００３７】
以下、誘電体多層膜付きガラス板１の一例としての製造方法について、詳細に説明する。
【００３８】
（製造方法）
まず、ガラス板２を用意する。続いて、用意したガラス板２をスパッタリング装置にセットする。なお、スパッタリングに際し、ガラス板２の温度は、例えば、５０℃〜１５０℃とすることが望ましい。
【００３９】
スパッタリング装置のターゲットとしては、ケイ素のターゲットと、酸化ケイ素より屈折率の高い膜を形成可能な金属ターゲットを用意する。ケイ素のターゲットが、第１の膜４を成膜するためのターゲットである。他方、酸化ケイ素より屈折率の高い膜を形成可能な金属ターゲットが、第２の膜５を成膜するためのターゲットである。なお、酸化ケイ素より屈折率の高い膜を形成可能な金属ターゲットとしては、タンタルや、ニオブ、チタン、ハフニウム、又はジルコニウムなどのターゲットを用いることができる。なかでも、得られた膜の強度をより一層高める観点から、タンタルのターゲットを用いることが好ましい。
【００４０】
次に、スパッタリング装置内に、不活性ガス及び酸素ガスの混合ガスを導入して、ケイ素のターゲットをスパッタリングし、ガラス板２上に第１の膜４を成膜する。この際、第１の膜４の成膜圧力は、０．４Ｐａ以下とする。なお、不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、又はアルゴンガス及び窒素ガスの混合ガスを用いることができる。好ましくは、アルゴンガス及び窒素ガスの混合ガスである。なお、不活性ガス及び酸素ガスの混合ガスは、スパッタリング装置内を真空ポンプなどによって排気した後で導入することが望ましい。また、不活性ガスと酸素ガスとの混合比（不活性ガス：酸素ガス）は、特に限定されず、例えば、２：１〜８：１の範囲内とすることができる。
【００４１】
次に、酸化ケイ素より屈折率の高い膜を形成可能な金属ターゲットをスパッタリングすることにより、第１の膜４上に、第２の膜５を成膜する。この操作を繰り返すことにより、ガラス板２上に、第１の膜４と、第２の膜５とが、１層ずつ交互に積層された、合計１０層の膜を有する誘電体多層膜付きガラス板１を得ることができる。
【００４２】
本実施形態の製造方法の特徴は、第１の膜４を成膜する際の成膜圧力を、０．４Ｐａ以下にすることにある。この場合、原子又は分子の状態で叩き出されたケイ素（酸化ケイ素）のエネルギーを低下させることなく、ケイ素（酸化ケイ素）を堆積させることができるので、緻密な膜を得ることができる。そのため、本実施形態の製造方法では、誘電体多層膜３の硬度を高めることができ、得られた誘電体多層膜付きガラス板１の膜面に傷が入り難くすることができる。従って、得られた誘電体多層膜付きガラス板１は、耐擦傷性に優れている。
【００４３】
なお、誘電体多層膜付きガラス板１の耐擦傷性をより一層高める観点から、第１の膜４の成膜圧力は、０．３Ｐａ以下であることが好ましく、０．２５Ｐａ以下であることがより好ましい。
【００４４】
第１の膜４の成膜圧力は、０．１２Ｐａ以上であることが好ましく、０．１５Ｐａ以上であることがより好ましい。この場合、第１の膜４の膜剥がれをより一層生じ難くすることができ、しかもピンホールの数をより一層少なくすることができる。
【００４５】
第２の膜５の成膜圧力は、０．４Ｐａ以下とすることが好ましく、０．２５Ｐａ以下とすることがより好ましく、０．１５Ｐａ以下とすることがさらに好ましい。この場合、得られた誘電体多層膜付きガラス板１の膜面により一層傷を入り難くすることができ、誘電体多層膜付きガラス板１の耐擦傷性をより一層高めることができる。なお、第２の膜５の成膜圧力の下限値は、特に限定されないが、第２の膜５をより一層確実に成膜する観点から、０．０５Ｐａ以上とすることが好ましい。
【００４６】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【００４７】
（実施例１）
まず、ガラス板を用意した。続いて、用意したガラス板をスパッタリング装置にセットした。次に、スパッタリング装置内に、アルゴンガス及び酸素ガスの混合ガスを導入して、ケイ素のターゲットをスパッタリングし、ガラス板上に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を成膜した。この際、アルゴンガスの流量を３００ｓｃｃｍとし、酸素ガスの流量を１２０ｓｃｃｍとした。ＳｉＯ２膜の成膜圧力は、０．３Ｐａとした。
【００４８】
次に、アルゴンガス及び酸素ガスの混合ガスを同じ流量に保った状態で、タンタルのターゲットをスパッタリングすることにより、ＳｉＯ２膜上に、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜を成膜した。この際、Ｔａ２Ｏ５膜の成膜圧力は、０．３Ｐａとした。この操作を繰り返すことにより、ガラス板２上に、ＳｉＯ２膜と、Ｔａ２Ｏ５膜とが、１層ずつ交互に積層された、合計１８層の膜を有する誘電体多層膜付きガラス板を得た。なお、最外層は、Ｔａ２Ｏ５膜とした。また、最外層のＴａ２Ｏ５膜を成膜する場合のみ、アルゴンガスの流量を１００ｓｃｃｍとし、酸素ガスの流量を４０ｓｃｃｍとし、成膜圧力を０．１Ｐａとした。
【００４９】
（実施例２〜７）
アルゴンガス及び酸素ガスの流量を下記に示すように変更し、ＳｉＯ２膜及びＴａ２Ｏ５膜を成膜するときの成膜圧力を下記の表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして誘電体多層膜付きガラス板を得た。なお、実施例５〜７においては、ＳｉＯ２膜の成膜時と、Ｔａ２Ｏ５膜の成膜時において、アルゴンガスの流量（アルゴン流量）及び酸素ガスの流量（酸素流量）を下記に示すように変更した。
【００５０】
実施例２…アルゴン流量：１００ｓｃｃｍ、酸素流量：４０ｓｃｃｍ
実施例３…アルゴン流量：１５０ｓｃｃｍ、酸素流量：６０ｓｃｃｍ
実施例４…アルゴン流量：２００ｓｃｃｍ、酸素流量：８０ｓｃｃｍ
実施例５のＳｉＯ２膜…アルゴン流量：１００ｓｃｃｍ、酸素流量：４０ｓｃｃｍ
実施例５のＴａ２Ｏ５膜…アルゴン流量：３００ｓｃｃｍ、酸素流量：１２０ｓｃｃｍ
実施例６のＳｉＯ２膜…アルゴン流量：３００ｓｃｃｍ、酸素流量：１２０ｓｃｃｍ
実施例６のＴａ２Ｏ５膜…アルゴン流量：１００ｓｃｃｍ、酸素流量：４０ｓｃｃｍ
実施例７のＳｉＯ２膜…アルゴン流量：２００ｓｃｃｍ、酸素流量：８０ｓｃｃｍ
実施例７のＴａ２Ｏ５膜…アルゴン流量：１００ｓｃｃｍ、酸素流量：４０ｓｃｃｍ
【００５１】
（実施例８）
誘電体多層膜の積層数を、１７層に変更したこと、最外層をＳｉＯ２膜（最外層材料をＳｉＯ２）に変更したこと、最外層のＳｉＯ２膜の成膜圧力を下記の表１に示すように変更したこと、及び最外層のＳｉＯ２膜を成膜するときのアルゴンガス及び酸素ガスの流量を以下のように変更したこと以外は、実施例１と同様にして誘電体多層膜付きガラス板を得た。
【００５２】
最外層のＳｉＯ２膜…アルゴン流量：３００ｓｃｃｍ、酸素流量：１２０ｓｃｃｍ
【００５３】
（評価）
実施例１〜８で得られた誘電体多層膜付きガラス板について、下記の評価を実施した。結果を下記の表１に示す。
【００５４】
鉛筆硬度；
鉛筆硬度は、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−４：１９９９に準拠して測定した。なお、鉛筆硬度を定める際の傷跡の有無は、光学顕微鏡により倍率５００倍に拡大して観察した。
【００５５】
ピンホール数；
誘電体多層膜の最表面面積０．０２８ｍ２あたりに存在する直径８μｍ以上のピンホールの数を評価した。
【００５６】
耐薬品性；
誘電体多層膜付きガラス板を３質量％のＥＣ５００（ヘンケルジャパン社製）に６０℃で８００秒間浸漬した後、３質量％のＮａＯＨ溶液に６０℃で６０秒間浸漬した。ＥＣ５００及びＮａＯＨ溶液の浸漬前後における誘電体多層膜付きガラス板の透過率を、日立ハイテク社製、商品名「Ｕ−４０００」にて測定し、以下の評価基準を用いて、耐薬品性を評価した。
【００５７】
［評価基準］
○…浸漬前後の透過率の変化が、０．１５％以下
△…浸漬前後の透過率の変化が、０．１５％より大きい
【００５８】
【表１】
2018035005.tif 000003
【符号の説明】
【００５９】
１…誘電体多層膜付きガラス板
２…ガラス板
２ａ，２ｂ…第１，第２の主面
３…誘電体多層膜
３ａ…最表面
４，５…第１，第２の膜
【図１】
2018035005.tif 000004