(57)【要約】  本発明の目的は改良された被膜を提供することである。被膜は、原子層堆積法とその後の水浸漬により作製される芝状アルミナの高透過率反射防止層を備える。この被膜はまた、芝状アルミナ層の上に少なくとも１つの被膜層を備え、最上被膜層は低表面エネルギー被膜である。この被膜はまた疎水性かつ透明である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の被膜であって、前記被膜は、原子層堆積法及びその後の温水浸漬により作製される芝状アルミナの透明層を備え、前記被膜はまた、前記芝状アルミナの層の上に少なくとも１つの被覆層も備え、最上被覆層は低表面エネルギー被膜であり、前記被膜は透明かつ疎水性又は超疎水性であることを特徴とする、物体の被膜。
【請求項２】
前記被膜は非常に広帯域であり、かつ全方向の光透過反射防止被膜であることを特徴とする、請求項１に記載の物体の被膜。
【請求項３】
前記最上被覆層は、プラズマ強化化学蒸着法で被覆されたフルオロポリマー又はパリレンであることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の物体の被膜。
【請求項４】
前記パリレンはパリレンＣであることを特徴とする、請求項３に記載の物体の被膜。
【請求項５】
前記被膜は共形であることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の物体の被膜。
【請求項６】
前記被膜の水接触角は９０°以上であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の物体の被膜。
【請求項７】
前記被膜の水接触角は１７２°〜１７６°であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の物体の被膜。
【請求項８】
前記低表面エネルギー被膜の最上層と前記芝状アルミナの間に、原子層堆積法により堆積されたチタニア層があることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の物体の被膜。
【請求項９】
前記低表面エネルギー被膜の最上層と前記芝状アルミナの間に、アルミナとチタニアのナノラミネート層があることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の物体の被膜。
【請求項１０】
前記低表面エネルギー被膜の最上層と前記芝状アルミナの間に、原子層堆積法により堆積されたＳｉＯ２層があることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の物体の被膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物体の被膜に関する。物体は、カメラレンズ、太陽電池のカバーガラス又は前面ガラス、太陽電池モジュールのカバーガラス又は前面ガラス、太陽電池パネルのカバーガラス又は前面ガラス、窓ガラス、自動車や他の乗物の風防ガラス、機器や計器盤を覆うガラス又はプラスチック、ディスプレイガラス、チャネルやキャピラリなどのマイクロ流体部品、フォトニック導波路、プラスチック部品、パッケージ化された又はパッケージ化されていない集積回路、光検出器、パッケージ化されていない光検出器などのパッケージ化されていないか保護された電子デバイス又は光電子デバイス、時計などの完成電子商品又はその部品、フレネルレンズ、アキシコン、回折格子などの、被覆が所望される任意の物体であってよい。本発明は特に、比較的新規の被膜である、芝状のアルミナ被膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラレンズなどの物体には、撥水性を付与するために被膜を形成することが知られている。撥水性被膜は、金属部品の腐食保護又は非濡れ性ガラスなどの多くの用途に対して有益である。撥水性又は疎水性の表面は、高表面積の基板を構築し、これを低表面エネルギ被膜で被覆して製造されることが多い。
【０００３】
芝状アルミナ被膜は比較的新しい被膜であり、広帯域かつ全方向の光透過性を有する光学的反射防止被膜として機能する。芝状アルミナは、原子層堆積法（ＡＬＤ）とその後の熱水浸漬により作製される。芝状アルミナの作製は２０１７年に公開された。
【０００４】
疎水性アルミナ被膜の作製にはゾルゲル法を使用することも知られている。ゾルゲル法により製造される被膜は、例えば初期のアルミナ組成が異なるなど、ＡＬＤ法により堆積される芝状アルミナとは異なっている。さらに、ゾルゲル法による被膜は、芝状アルミナ被膜ほど共形ではない。またゾルゲル法プロセスは被覆時に高温を必要とするために、多くの物体又は材料に損傷を与え得ることが制約となることも多い。
【０００５】
現行の被膜は良好な特性を提供するが、被膜の改良も求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、被膜特性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、独立請求項に記載のようにして達成される。従属請求項は本発明の異なる実施形態を示す。
【０００８】
本発明による物体の被膜は、原子層堆積法とその後の熱水浸漬により作製される、芝状アルミナの反射防止層を備える。芝状アルミナの反射防止被膜は、良好な、広帯域かつ全方向の透過率を有する。この被膜はまた、芝状アルミナ層の上に少なくとも１層の被膜を備え、最上被膜層は低表面エネルギー被膜である。最上被膜層は、プラズマ強化化学蒸着法で被覆されるフルオロポリマー又はパリレンであってよい。最上被膜層は、任意の低表面エネルギー被膜であってよい。完成した被膜は、処理に応じて、疎水性又は超疎水性である。被膜は、中間被膜層の数と種類に応じて、また最上被膜の種類と厚さに応じて、高い広帯域光透過率を有することも可能である。
【０００９】
以下において、添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による被膜の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明による被膜の一例を示す図である。図１は、本発明による被膜で覆われた物体の断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像である。例えばレンズである物体１は、原子層堆積法と熱水浸漬を用いた芝状アルミナ２によって被覆されている。原子層堆積法（ＡＬＤ）は薄い膜に対する薄膜堆積技術である。ＡＬＤ技術は、気相化学プロセスの連続使用に基づく。上記のように、ＡＬＤ技術を後続の熱水浸漬と組み合わせることにより、特定の特徴を付与する芝状アルミナ２を実現可能である。写真からわかるように、芝状アルミナは面粗さのある高表面積を有し、これが撥水特性の観点で有利である。
【００１２】
芝状アルミナ層の表面形状もまた、非常に良好な反射防止機能、特に非常に良好な広帯域透過率及び全方向透過率を有するために、特異的であって有利である。
【００１３】
図１の被膜は、芝状アルミナ２の上にも被膜層３を備え、この被膜層３は低表面エネルギー被膜である。低表面エネルギー被膜と芝状アルミナは一緒になって、非常に良好な撥水性及び疎水性特性を提供し、これはそれぞれが単独で提供するものよりはるかに優れている。本明細書においては本発明の被膜は、疎水性アルミナナノグラス（ＨＡＮ）とも呼ばれる。図１からこの被膜が非常に共形であることも注目される。
【００１４】
したがって、芝状アルミナ単独又は最上層被膜単独で、撥水性や疎水性の特性を提供する必要はない。ただし、本発明の組み合わせが、これらの特性を提供する。すなわち、高い面粗さを有する被膜と低表面エネルギーを有する被膜との組み合わせが、非常に良好な撥水性及び／又は疎水性の特性を提供する。
【００１５】
表面エネルギーは、表面が生成されるときに生じる分子間結合の分裂を定量化する。異なる物質間の分子的な吸引力が付着力を決定する。低表面エネルギーということは、吸引力が弱いということであり、高表面エネルギーということは、吸引力が強いということである。したがって、実際には接触角測定を使用して表面エネルギーを決定できる。ここで、材料の表面に水滴を置く。水が基板に完全に濡れる場合には、接触角は０度である（水滴が平らになる）。角度が１８０度であれば、液体は基板には全く濡れない（水滴は材料と１点でしか接触しない）。したがって、低表面エネルギーはより高い接触角を意味する。本発明の被膜の水の接触角は９０度より高く、１７２度〜１７６度の範囲であり得る。ただしこの範囲はさらに大きい、すなわち１７２度以上でもあり得る。水の接触角は、作製される発明の用途に依存する。
【００１６】
超疎水性表面を有するためには、水の角度は少なくとも１５０度でなければならないので、本発明は超疎水性被膜も提供可能である。芝状アルミナのナノスケールでの面粗さが、芝状アルミナに非常に高い表面積を与え、これが、低表面エネルギー被膜で被覆されれば、良好な撥水特性を形成する。芝状アルミナに適合する低表面エネルギー被膜を付加することで疎水性の特徴もまた取得されて、そのような疎水性被膜（ＨＡＮ）が実現されるようになる。したがって、芝状アルミナと低表面エネルギー被膜は一体で、非常に良好な撥水性及び疎水性特性を提供し、これはそれぞれが単独の場合よりもはるかに優れている。
【００１７】
ＨＡＮは、芝状アルミナを作製可能で、次にこれを低表面エネルギー被膜で被覆可能な任意の表面に堆積可能である。芝状アルミナは優れた共形性を有することが知られている。そのような共形性は、被覆すべき物体が複雑な表面形状を有する用途においては非常に有益である。したがって、被膜は、形状を問わず、例えば、フレネルレンズ、アキシコン、回折格子、曲面カメラレンズなどのあらゆる表面に堆積可能である。共形堆積は、大規模な拡張性を可能とし、したがって、任意の形状の何百もの部品を同時に被覆することが可能である。したがって、ＨＡＮはその作製プロセスに応じて共形ともなり得る。よって、最上層、及び場合によっては中間層の作製プロセスが共形特性に影響を与える。
【００１８】
ＨＡＮは、芝状アルミナがどのように作製されたかに応じて、優れた疎水性、さらには超疎水性又は極超疎水性をも有する。低表面エネルギー被膜は、芝状アルミナとの使用によく適した任意の適切な材料から作製可能である。例えば、プラズマ強化化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）で被覆されるフルオロポリマーであってよい。この実施形態では、ＣＨＦ３プラズマを使用可能である。ＰＥＣＶＤは、芝状アルミナプロセスと同程度以下の温度を可能として、温度に敏感な材料の被覆を可能とするので、芝状アルミナプロセスをよく補完する。低表面エネルギー被膜の別の例は、パリレンＣなどのパリレンであり、これは低温で、最初の芝状アルミナのように極めて共形的に堆積可能である。低表面エネルギー被膜の更なる例は、低表面エネルギーの自己組織化単分子層、フルオロカーボン層、シラン層又は分岐炭化水素層である。
【００１９】
ＨＡＮは、一般にすべての層が高い透明性を有するように、典型的には極めて透明である。低温プロセスで作製可能であり、したがって、ＨＡＮの製造プロセスは既知のプロセスとは（温度、前駆体及びパラメータなどが）異なる。芝状アルミナを作製するための、最初のＡＬＤアルミナを堆積するプロセス温度は１２０℃であってよい。ただしこのプロセスに関しては室温でも可能である。
【００２０】
ＨＡＮは、原子層堆積法（ＡＬＤ）アルミナが堆積可能な材料上に堆積可能であるので、万能でもある。任意の適切な物体上への堆積が可能である。物体の材料は、例えばガラス、金属またはＰＳ、ＰＰ、ＰＭＭＡ、ＰＥ、ＰＶＣなどのプラスチックである。芝状アルミナとその後の低表面エネルギー被膜が作製されると、結果は疎水性又はさらに超疎水性となる。ＨＡＮの表面形状もまた既知の被膜とは異なる。
【００２１】
このような芝状アルミナは非常に良好な全方向の広帯域透過性と反射防止特性を有する。例えば、ＨＡＮ被膜の反射防止特性は、屈折率が１．４〜１．８の範囲、例えば約１．５の、任意の透明固体材料に対して良好である。
【００２２】
芝状アルミナ上の適切な低表面エネルギー被膜（すなわちＨＡＮ被膜）は、本発明の用途において透明性、反射防止特性と透過率特性を減少させない。ただし、いくつかの用途において、例えば耐久性などの他の特性を実現するために複数の中間層を有するような設計をした場合には、透明性、反射防止特性及び／又は透過率特性が若干減少する場合もある。
【００２３】
いくつかの例では、芝状アルミナと低表面エネルギー被膜との間に中間被膜を１層又は複数層入れてＨＡＮを作製する場合もある。この中間被膜の機能は特定の実施形態に依存するが、例えば、芝状アルミナとの接着性を変更するため、又は芝状アルミナの被覆により表面形状を変化させるために使用され得る。そのような中間被膜の例は、原子層堆積法で堆積したチタニア薄層、アルミナとチタニアのナノラミネート、あるいはＳｉＯ２である。ＳｉＯ２はＡＬＤで堆積可能である。更なる化学安定性及び追加の剛性が達成される。
【００２４】
上記から、本発明は本明細書に記載の実施形態に限定されるものではなく、独立請求項の範囲内の他の多くの異なる実施形態に実装可能であることは明らかである。
【図１】
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【国際調査報告】
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