(57)【要約】【課題】アモルファスなＴｉＯ２膜の微弱な光触媒効果を抑制することにより、紫外線遮蔽機能を有し、基材との密着性にも優れたハードコート構造を提供する。【解決手段】アモルファスなＴｉＯ２の光触媒効果を抑制するために、生成された電子と正孔を即座に再結合させる。そのために、基材１上のアモルファスなＴｉＯ２膜２に、希土類元素を添加するか、もしくは、アモルファスなＴｉＯ２膜２と基材１との界面に希土類元素６を配置する。これにより、アモルファスなＴｉＯ２膜２が紫外線を吸収することによって生じたエネルギーで、希土類元素が蛍光を発するため、アモルファスなＴｉＯ２膜２の正孔と電子は、即座に再結合し、光触媒効果が抑制される。【選択図】図１
2013173960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材と、該基材上に順に配置された、紫外線吸収層とハードコート層とを有し、
前記紫外線吸収層は、アモルファスなＴｉＯ２膜であり、
前記アモルファスなＴｉＯ２膜には、希土類元素が添加されていることを特徴とする透明体。
【請求項２】
請求項１に記載の透明体において、前記希土類元素は、前記アモルファスなＴｉＯ２膜の前記基材との界面に少なくとも添加されていることを特徴とする透明体。
【請求項３】
透明基材と、該基材上に順に配置された、紫外線吸収層とハードコート層とを有し、
前記紫外線吸収層は、アモルファスなＴｉＯ２膜であり、
前記アモルファスなＴｉＯ２膜と前記基材との界面には、希土類元素が配置されていることを特徴とする透明体。
【請求項４】
請求項３に記載の透明体において、前記希土類元素は、薄膜、粒子、または島状領域の形態で配置されていることを特徴とする透明体。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の透明体において、前記希土類元素は、Ｃｅ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｐｒ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｇｄ，ＮｄおよびＹｂのうち１以上の元素であることを特徴とする透明体。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の透明体において、前記紫外線吸収層とハードコート層との間には、アモルファスなＴｉＯ２と、前記ハードコート層を構成する材料との混合物からなる混合層が配置されていることを特徴とする透明体。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の透明体において、前記アモルファスなＴｉＯ２膜は、微結晶を含まないことを特徴とする透明体。
【請求項８】
透明体の表面に希土類元素の薄膜を成膜する工程と、
プラズマガンにて直流プラズマを発生させ、坩堝に充填されたＴｉＯ２もしくはＴｉを加熱して蒸発させ、前記直流プラズマを通過させて透明基材上に堆積させることにより、前記希土類元素の薄膜の上に、アモルファスなＴｉＯ２層を成膜する工程と、
前記坩堝に充填されたＴｉＯ２もしくはＴｉを加熱して蒸発させながら、前記直流プラズマにシロキサンを導入することにより、前記アモルファスなＴｉＯ２膜の上に、アモルファスなＴｉＯ２とＳｉＯｙ（０＜ｙ）の混合物を含む混合層を成膜する工程と、
前記混合層の上に、ＳｉＯｘ（０＜ｘ）層を形成する工程と、を有することを特徴とする透明体の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の透明体の製造方法において、前記希土類元素の薄膜の膜厚は、３０ｎｍ以下であることを特徴とする透明体の製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の透明体の製造方法において、
前記アモルファスなＴｉＯ２層の成膜工程では、前記透明基材を１５０℃以下の温度に維持することを特徴とする透明体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上にハードコート構造を備えた透明体に関し、特に、紫外線遮蔽機能をもつハードコート構造を備えた透明体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ等の透明部材は、表面の傷や割れを防止するためにハードコート層が設けられる。ハードコート層としては、一般的に酸化珪素（ＳｉＯｘ）薄膜が用いられる。
【０００３】
また、透明部材の基材がポリカーボネート（以下ＰＣと記す）からなる場合、ＰＣが波長２５０〜３６０ｎｍの紫外線によって黄変する性質があるため、ハードコート層とは別に、紫外線を遮蔽する層を設け、黄変を防止する必要がある。紫外線を遮蔽する層としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物薄膜からなる紫外線吸収層が用いられる。ＺｎＯは、約３．３ｅＶのバンドギャップを持つ半導体で３８０ｎｍ付近以下の紫外線を吸収し、数百ｎｍの膜厚でＰＣの黄変を防止できる。他にＩＴＯ（酸化インジウムスズ）膜やＴｉＯ２膜等を用いることができる。
【０００４】
特許文献１では、ＰＣ基材上に、紫外線吸収層としてアモルファスなＴｉＯ２膜を配置し、その上にハードコート層を配置した構成が開示されている。アモルファスなＴｉＯ２膜とハードコート層との間には、これらの層の構成材料の混合物からなる混合層を配置している。混合層を配置することにより、アモルファスなＴｉＯ２膜とハードコート層との密着性を高め、冷熱サイクルを受けた場合の膜剥れを防止している。また、アモルファスなＴｉＯ２は、耐酸性が高いため、ハードコート層に酸性雨が浸透した場合であっても、アモルファスなＴｉＯ２膜や混合層が溶解することがなく、ＰＣ基材の黄変防止能力を継続して発揮することができる。また、アモルファスなＴｉＯ２膜は、アナターゼ型ＴｉＯ２膜と異なり、光触媒性能を備えないため、ＰＣ基材に対する密着性が高く、ＰＣ基材の劣化も抑制できると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２７１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アモルファスなＴｉＯ２膜は、アナターゼ型ＴｉＯ２膜との比較では光触媒効果はないと言えるが、発明者らの研究によると、アモルファスなＴｉＯ２膜であっても極微弱ながら光触媒効果を示すことがわかった。このため、アモルファスなＴｉＯ２膜が紫外線を吸収すると、光触媒効果により電子と正孔が生成される。これにより、アモルファスなＴｉＯ２膜と基材との界面において酸化還元反応が生じ、アモルファスなＴｉＯ２膜の基材への密着性の低下、ならびに、基材の劣化を生じさせる可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、アモルファスなＴｉＯ２膜の微弱な光触媒効果を抑制することにより、紫外線遮蔽機能を有し、基材との密着性にも優れたハードコート構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、以下のような透明体が提供される。透明基材と、該基材上に順に配置された、紫外線吸収層とハードコート層とを有する透明体であって、紫外線吸収層は、アモルファスなＴｉＯ２膜であり、アモルファスなＴｉＯ２膜には、希土類元素が添加されている。希土類元素は、アモルファスなＴｉＯ２膜の基材との界面に少なくとも添加されていることが望ましい。
【０００９】
また、本発明の第２の態様によれば、以下のような透明体が提供される。透明基材と、該基材上に順に配置された、紫外線吸収層とハードコート層とを有する透明体であって、紫外線吸収層は、アモルファスなＴｉＯ２膜であり、アモルファスなＴｉＯ２膜と基材との界面には、希土類元素が配置されている。例えば、希土類元素は、薄膜、粒子、または島状領域の形態で配置することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、希土類元素の作用により、アモルファスなＴｉＯ２膜の微弱な光触媒効果を抑制することができるため、紫外線遮蔽機能を有し、基材との密着性にも優れたハードコート構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の透明体の構造を示す断面図である。
【図２】実施形態の透明体の製造に用いる成膜装置のブロック図である。
【図３】本発明の希土類元素を添加したアモルファスＴｉＯ２膜に光触媒能がないことを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
アモルファスなＴｉＯ２の光触媒効果を抑制するためには、アモルファスなＴｉＯ２が紫外線を吸収した際に電子と正孔を発生しないようにするか、もしくは、生成された電子と正孔を即座に再結合させることが考えられる。本発明では、後者の方法を用いてアモルファスなＴｉＯ２の光触媒効果を抑制したハードコート構造を提供する。
【００１３】
具体的には、本発明は、図１のように透明基材１と、基材１上に順に配置された、紫外線吸収層２とハードコート層４とを有する透明体であって、紫外線吸収層２は、アモルファスなＴｉＯ２膜である（以下、紫外線吸収層２をアモルファスなＴｉＯ２膜２とも呼ぶ）。アモルファスなＴｉＯ２膜２には、希土類元素が添加されている構成とする。もしくは、アモルファスなＴｉＯ２膜２と基材１との界面に希土類元素６を配置する。
【００１４】
アモルファスなＴｉＯ２膜に、希土類元素を添加する場合には、基材との界面に少なくとも添加されていることが望ましい。添加された希土類元素は、イオンとなっていてもよいし、希土類元素の粒子として添加されていても構わない。
【００１５】
アモルファスなＴｉＯ２膜２と基材１との界面に、希土類元素６を配置する場合には、薄膜、粒子、または島状領域の形態で配置することが可能である。図１では、一例として粒子状の希土類元素を示している。図１の粒径や膜厚は、図示を容易にするために模式的に示したものであり、実際の粒径や膜厚とは異なる。
【００１６】
このように、アモルファスなＴｉＯ２膜２と基材１との少なくとも界面領域に、希土類元素や希土類イオンを添加または配置することにより、透明体に紫外線が照射された場合、希土類元素もしくは希土類イオンは直接励起されず、金属酸化物であるアモルファスなＴｉＯ２が励起され、正孔と電子が生成される。ＴｉＯ２の励起エネルギーは、希土類元素もしくは希土類イオンの電子と共鳴することにより、希土類元素もしくは希土類イオンにエネルギーが移動する。すると励起状態にあったＴｉＯ２は失活し、代わりに希土類元素が励起され、希土類元素で正孔と電子が生成される。希土類元素で生成された正孔と電子は再結合し移動したエネルギーは発光に使われる。このように、励起された金属酸化物（ＴｉＯ２）から希土類元素へのエネルギー移動が起こり、アモルファスなＴｉＯ２の正孔と電子は、再結合する。代わりに希土類元素が励起され正孔と電子が発生する。この正孔と電子は再結合し主に発光として使われる。
【００１７】
つまり、アモルファスなＴｉＯ２膜２が紫外線を吸収することによって生じた正孔と電子は、希土類元素へエネルギー移動することにより、失活する。吸収した紫外線のエネルギーは、アモルファスなＴｉＯ２膜２が光触媒効果を生じるのには使われず、希土類元素への発光に使われることになる。その結果、アモルファスなＴｉＯ２膜２の光触媒効果が抑制され、基材１との密着性のよい紫外線吸収層（アモルファスなＴｉＯ２膜）２を提供することができる。
【００１８】
光触媒効果は、光触媒と別の媒質が接する界面近傍でのみ起こる表面化学反応である。よって、アモルファスなＴｉＯ２膜２の内部で生成された電子と正孔が、表面まで移動して光触媒効果を呈する可能性は低く、内部で生成された電子と正孔は、内部で再結合して発光する。よって、少なくともアモルファスなＴｉＯ２膜２と基材１との界面またはその近傍に、希土類元素（イオン）が添加または配置されていれば、アモルファスなＴｉＯ２膜２の光触媒効果を抑制することができる。
【００１９】
希土類元素としては、Ｃｅ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｐｒ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｇｄ，ＮｄおよびＹｂのうち１以上の元素を用いることができる。また、これらのうちの１以上の元素を含む材料、例えば、これらの元素の酸化物、窒化物ならびに炭化物等、および、これらの元素を含有する合金、酸化物ならびに錯体を用いることも可能である。
【００２０】
希土類元素をアモルファスなＴｉＯ２膜２に添加する場合、その添加量は、紫外線により励起されたアモルファスなＴｉＯ２から希土類元素へのエネルギー移動効率が高い濃度に設定されていることが好ましい。このような濃度は、予め計算または実験により求めることができる。例えば、希土類イオンＥｕ３＋をアモルファスなＴｉＯ２膜２に添加する場合、Ｅｕ３＋の濃度が約８％の場合に、Ｅｕ３＋の発光強度がピークを示し、エネルギー移動効率が高い。
【００２１】
希土類元素をアモルファスなＴｉＯ２膜２に粒子として添加する場合、その粒径は、可視光の透過性に影響を与えない粒径であることが好ましい。具体的には、可視光波長以下、例えば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５ｎｍ以上、３０ｎｍ以下である。
【００２２】
また、希土類元素をアモルファスなＴｉＯ２膜２と基材１との界面に薄膜として配置する場合には、その膜厚は、可視光の透過性に影響を与えない厚さであることが好ましい。具体的には、可視光波長以下、例えば５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい、また、厚さ１０ｎｍ以下の場合、希土類元素の薄膜は、基材１を一様に覆う膜の形態ではなく、点在する島状領域または粒子の形態となる。界面に島状または粒子として配置する場合には、島状または粒子の径は、５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５ｎｍ以上、３０ｎｍ以下である。
【００２３】
紫外線吸収層２とハードコート層３との間には、図１のように、アモルファスなＴｉＯ２と、ハードコート層を構成する材料との混合物からなる混合層４が配置されていることが好ましい。これにより、紫外線吸収層２とハードコート層３との密着性を向上させることができ、冷熱サイクルが加わった場合に膜剥がれを防止できる。
【００２４】
紫外線吸収層２を構成するアモルファスなＴｉＯ２は、微結晶を含まないことが望ましい。
【００２５】
紫外線吸収層（アモルファスなＴｉＯ２膜）２の膜厚は、１．０μｍより大きい値に設定することが望ましい。このような膜厚に設定することにより、波長３５０ｎｍの紫外線の透過率を３０％より小さくすることができるため、ＰＣ（ポリカーボネート）製の基材１を用いた場合であっても黄変を防止できる。
【００２６】
また、紫外線吸収層（アモルファスなＴｉＯ２膜）２の膜厚は、３．０μｍ以下であることが望ましい。その理由は、膜厚が３．０μｍを超える厚さにしても波長３５０ｎｍの紫外線の吸収率は飽和し、かつ、膜厚が厚すぎるとハードコート層３との密着性が低下し、剥がれやすくなるためである。
【００２７】
ハードコート層３の材質は、ＳｉＯｘを用いることができる。ｘは、１．５＜ｘ＜２．０であることが望ましい。ハードコート層（ＳｉＯｘ膜）３の膜厚は、ハードコートとして機能しうる硬度を生じさせるために１００ｎｍ以上であることが望ましく、５００ｎｍ以上１０μｍ以下であることがより望ましい。
【００２８】
ハードコート層３の材質がＳｉＯｘである場合、混合層４は、ＴｉＯ２とＳｉＯｙとの混合物で構成する。混合層４を構成するＴｉＯ２は、アモルファスであることが望ましい。混合層４を構成するＳｉＯｙのｙ値は、ｙ＜２であることが好ましい。混合層４を構成するＴｉＯ２とＳｉＯｙの割合は、１：１であることが望ましい。混合層４の膜厚は、８００ｎｍ以上であることが望ましい。
【００２９】
つぎに、ハードコート構造５の各層の機能について説明する。ハードコート層３は、基材１に傷や割れが生じるのを防止するために最表層に配置されている。紫外線吸収層２を構成するアモルファスなＴｉＯ２膜は、３．０〜３．３ｅＶのバンドギャップを有し、３８０ｎｍ付近以下の紫外線を吸収する性質を有する。よって、アモルファスなＴｉＯ２膜を紫外線吸収層２としてハードコート層３と基材１との間に配置したことにより、ＰＣ基材１に黄変を生じさせる波長２５０〜３６０ｎｍの紫外線を紫外線吸収層２に吸収させることができる。
【００３０】
基材１との界面に希土類元素を添加、もしくは配置されたアモルファスなＴｉＯ２膜からなる紫外線吸収層２は、希土類元素がアモルファスなＴｉＯ２膜の微弱な光触媒効果を抑制するため、基材１との密着性が高い。よって、ハードコード構造５は、基材１上に強固に密着する。また、紫外線吸収層２は、光触媒効果が抑制されているため、基材１を劣化させることもない。
【００３１】
アモルファスなＴｉＯ２は、耐酸性が高いため、ハードコート層（ＳｉＯｘ膜）３に酸性雨が浸透した場合であっても、アモルファスなＴｉＯ２膜２や混合層４が溶解して消失することがなく、ＰＣ基材の黄変防止能力を継続して発揮することができる。
【００３２】
つぎに、本実施形態の透明体の製造方法について説明する。ここでは、直流プラズマを用いる図２の成膜装置を用いて、蒸着法と、直流プラズマを用いた直流プラズマ・アシスト・イオンプレーティング法と、化学的気相成長（ＣＶＤ）法により透明体のハードコート構造５を連続して形成する。
【００３３】
図２の成膜装置は、プラズマガン３１と成膜室７とを備えている。成膜室７には、プラズマガン３１と対向する位置にアノード電極３８が配置され、直流プラズマがプラズマガン３１からアノード電極３８に向かって生じる。これらの間には、反応ガス３７を導入するための反応ガス導入管８と坩堝３３が備えられている。坩堝３３は、ここでは２以上配置され、一方には、蒸発源３４として希土類元素または希土類元素を含有する材料が充填されている。他方の坩堝３３には、蒸発源３４としてＴｉが充填されている。２以上の坩堝３３には、電子銃１３３または抵抗加熱源が備えられ、電子ビームまたは抵抗加熱により蒸発源３４を加熱する。
【００３４】
反応ガス導入管８および坩堝３３と向かい合う位置には、基材１を保持する基材ホルダー３６が備えられている。プラズマガン３１とアノード電極３８には、それぞれ電源１０が接続されている。プラズマガン３１の外側、ならびに、成膜室７の外側にはそれぞれ中心軸が一致するように電磁石１２が配置されている。電磁石１２は、プラズマガン３１が発生したプラズマ３５をビーム状に収束する作用をする。
【００３５】
透明体の製造工程について説明する。
【００３６】
まず、基材１の表面に、蒸着法により、希土類元素の薄膜を形成する。具体的には、成膜室７を所定の圧力まで排気した後、希土類元素が充填されている坩堝３３を電子銃１３３または抵抗加熱源により加熱し、蒸発させ、希土類元素の薄膜を、例えば厚さ１０ｎｍから２０ｎｍ程度に成膜する。膜厚により、上述したように一様な薄膜または点在する島状領域の形態で希土類元素が配置される。
【００３７】
つぎに、成膜室７を開放することなく、紫外線吸収層（ＴｉＯ２膜）２を直流プラズマ・アシスト・イオンプレーティング法により形成する。プラズマガン３１にキャリアガス３２を導入し、アノード電極３８との間にプラズマ３５を発生させる。この状態で、Ｔｉが充填された坩堝３３を電子銃１３３で加熱し、蒸発させる。また、反応ガス導入管３７からは酸素ガスを導入し、プラズマ３５をキャリアガスと酸素の混合プラズマにする。これにより、坩堝３３から蒸発したＴｉは、混合プラズマを通過することにより酸化され、基材１上に堆積し、ＴｉＯ２膜を形成する。
【００３８】
このとき基板温度を１５０℃以下に維持することにより、アモルファスなＴｉＯ２膜（紫外線吸収層）２を、Ｔｉを蒸発源として容易に形成できる。他の成膜条件は、一例としては、成膜速度５００ｎｍ／ｍｉｎ以下、直流放電電力１０ｋＷ以下に設定することが好ましい。
【００３９】
このようにアモルファスなＴｉＯ２膜２を成膜することにより、基材１との近傍では、希土類元素の種類または成膜条件によっては、希土類元素または希土類イオンがアモルファスなＴｉＯ２膜に拡散される。よって、希土類元素が少なくとも基材１との界面に拡散されたアモルファスなＴｉＯ２膜２を形成できる。また、希土類元素の種類または成膜条件によっては、希土類元素はアモルファスなＴｉＯ２膜には拡散されず、希土類元素の薄膜、島状領域または粒子の形態で、界面に存在する。
【００４０】
続けて、成膜室７を開放することなく、混合層４を成膜する。坩堝３３内のＴｉ３４の電子銃１３３による加熱およびプラズマ３５の発生を継続しながら、反応ガス導入管８から酸素ガスに加えて、シロキサンを導入する。これにより、イオンプレーティングと重合反応とを同時に進行させ、ＴｉＯ２とＳｉＯｙの混合層４を成膜する。
【００４１】
このとき、混合層４全体の成膜速度は、１．５〜５ｎｍ／ｓｅｃであることが望ましい。このような成膜速度にて成膜することにより、一定圧力下で混合層４を成膜した場合に、混合層４におけるＴｉＯ２とＳｉＯｙの比率をほぼ１：１にすることができる。酸素ガスの導入量は、７０ｓｃｃｍよりも少なく設定することが望ましい。これにより、混合層４のＳｉＯｙのｙの値をｙ＜２にすることができる。基板温度は、１５０℃以下であることが望ましい。これにより、混合層４のＴｉＯ２をアモルファスにすることができる。
【００４２】
続けて、ハードコート層３を成膜する。混合層４の成膜後、成膜室７を開放することなく、電子銃１３３の電子ビームの発生を停止し、プラズマ３５の発生を継続させる。そこに反応ガス３７としてシロキサンを反応ガス導入管８から導入し、重合反応を生じさせ、基材１にＳｉＯｘを所定の厚さまで堆積させる。いわゆるプラズマＣＶＤ法である。これにより、ハードコート層（ＳｉＯｘ層）３を形成する。ただし、ハードコート層３は、ハードコートとして機能を発揮させるために上述した所定の膜厚に成膜する。
【００４３】
また、ハードコート層３の硬さをより向上させるならば反応ガスとしてシロキサンと共に酸素を導入し、酸化反応を促進させることも可能である。
【００４４】
以上により、図１のように基材１上に、希土類元素を基材１との界面に添加、もしくは配置したハードコート構造５を、連続成膜より効率よく製造できる。
【００４５】
なお、上述の実施形態では、希土類元素の薄膜を形成した後、アモルファスなＴｉＯ２膜を成膜する方法について説明したが、希土類元素が充填された坩堝３３と、Ｔｉが充填された坩堝３３とを同時に加熱することにより、多元同時イオンプレーティングにより、希土類元素が添加されたアモルファスなＴｉＯ２膜２を形成することも可能である。この場合、アモルファスなＴｉＯ２膜２の成膜工程の全体に渡って希土類元素を蒸発させて、アモルファスなＴｉＯ２膜２の厚さ方向の全体に希土類元素を添加することも可能であるし、成膜開始から所定の時間のみ希土類元素を蒸発させて、界面近傍領域にのみ希土類元素を添加することも可能である。
【００４６】
なお、蒸着源としては、Ｔｉではなく、ＴｉＯ２を用いることも可能である。
【００４７】
また、ここでは、本発明の透明体の製造方法は、上記成膜方法に限定されるものではない。例えば、希土類元素の膜は、アモルファスなＴｉＯ２膜２と必ずしも連続成膜しなくともよく、例えば、別の方法、例えばスパッタリング装置で基材１の上に希土類元素の膜を成膜する方法を用いてもよい。
【００４８】
また、図２の装置において、坩堝３３に電圧を印加し、直流プラズマの一部を坩堝３３に導いて蒸発源３４を加熱することも可能である。この場合、アモルファスなＴｉＯ２の蒸発源３４としてはＴｉＯ２を用いる。また、他の塗布法等を用いて、各膜を形成してもよい。
【００４９】
ここで、本発明の一例として、Ｅｕ３＋イオンを８％ドープしたアモルファスＴｉＯ２膜に光触媒効果が抑制されていることを確認した実験結果を図３に示す。
【００５０】
試料の作製は、以下のように行った。ガラス基板上に、上述の実施形態と同様の製造方法により、希土類元素としてＥｕを成膜した後、アモルファスＴｉＯ２膜２を８００ｎｍ成膜することにより、Ｅｕを８％添加（ドープ）されたアモルファスＴｉＯ２膜の試料を作製した。また、比較例の試料として、希土類元素を成膜せず、アモルファスＴｉＯ２膜のみを８００ｎｍ成膜した試料と、ガラス基板を２８０℃に加熱してアナターゼ型ＴｉＯ２膜を８００ｎｍ成膜した試料もそれぞれ作製した。試料のサイズは、２．５ｃｍ×７．５ｃｍとした。
【００５１】
光触媒能の測定方法としては、メチレンブルー溶液（濃度１０ｎｍｏｌ／Ｌ）に試料を入れ、紫外線（１．００ｍＷ／ｃｍ２）を照射し、メチレンブルー溶液の濃度の変化を調べる方法（ＪＩＳ  Ｒ１７０３−２）を用いた。この方法では、試料に光触媒能がある場合、メチレンブルー濃度が時間経過とともに減少する。
【００５２】
図３から明らかなように、比較例のアナターゼ型ＴｉＯ２膜は、強い光触媒効果により２００分経過後には、メチレンブルーの濃度が８．４ｎｍｏｌ／Ｌまで大きく低下している。また、比較例の希土類元素を添加しないアモルファスなＴｉＯ２膜は、時間経過とともに極わずかにメチレンブルーの濃度が低下し、２００経過後に９．８ｎｍｏｌ／Ｌになっており、極微弱な光触媒効果があることがわかる。これらに対し、本発明の希土類元素としてＥｕを８％添加したアモルファスＴｉＯ２膜は、メチレンブルーの濃度は低下しておらず、光触媒能は確認されなかった。
【００５３】
このように、本発明では、紫外線吸収層（アモルファスなＴｉＯ２膜）２の極わずかな光触媒効果を、希土類元素の添加または配置により抑制することができる。よって、基材１との密着性を高め、光触媒性能による基材１の劣化を防止でき、紫外線吸収層２によってＰＣ基材１の黄変を防ぎつつ、ハードコート層３によって基材１の傷や損傷を防ぐ機能を、長期間にわたって維持することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、図２の直流プラズマ装置を用いることにより、希土類元素の添加と、アモルファスなＴｉＯ２膜（紫外線吸収層）２、ならびに、混合層４、ハードコート層３を連続成膜により容易に形成することができるため、ハードコート構造５を低コストで形成することができる。
【００５５】
本実施形態の透明体の構造は、ヘッドランプのＰＣレンズ、眼鏡のＰＣレンズ、ＰＣを使用した窓等の建材、ならびに、自動車のＰＣを使用した窓等に適用することができる。例えば、自動車用ヘッドランプに用いる場合、ランプが固定されたハウジングの前面に密封接着されたＰＣ製レンズに、本実施形態のハードコート構造５を適用することができる。具体的には、太陽光等が入射するレンズの外壁に、本実施形態ハードコート構造５を設けることにより、レンズ基材がＰＣであっても傷や損傷を防止でき、しかも黄変を防止することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…ＰＣ基材、２…紫外線防止層、３…ハードコート層、４…混合層、５…ハードコート構造、７…成膜室、８…反応ガス導入管、１０…電源、１２…電磁石、３１…プラズマガン、３２…キャリアガス、３３…坩堝、３４…蒸発源ＴｉＯ２、３５…プラズマ、３６…基板ホルダー、３７…反応ガス、３８…アノード電極
【図１】
2013173960.tif 000003
【図２】
2013173960.tif 000004
【図３】
2013173960.tif 000005