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JP2001295026A - Water-repellent article, and method of water-repellent thin film coating - Google Patents

Water-repellent article, and method of water-repellent thin film coating

Info

Publication number
JP2001295026A
JP2001295026A JP2000113193A JP2000113193A JP2001295026A JP 2001295026 A JP2001295026 A JP 2001295026A JP 2000113193 A JP2000113193 A JP 2000113193A JP 2000113193 A JP2000113193 A JP 2000113193A JP 2001295026 A JP2001295026 A JP 2001295026A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
water
repellent
oxide
article
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000113193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Toyoshima
隆之 豊島
Toshiaki Anzaki
利明 安崎
Masaki Nakamura
真記 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP2000113193A priority Critical patent/JP2001295026A/en
Publication of JP2001295026A publication Critical patent/JP2001295026A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the conventional problem that no thin film of single-layer structure combining a function of providing water repellency to the surface of an article with a function of reducing reflectivity has been obtained so far and the appearance of a water-repellent thin film excellent in wear resistance has been expected. SOLUTION: The article is constituted by coating a glass plate with a fluorine-containing water-repellent thin film. The thin film has a composition gradient, with respect to titanium oxide and silicon dioxide, so that refractive index becomes decreased with distance from the substrate in the thickness direction of the thin film. Thin film deposition is performed by a sputtering method, and fluorine in the film is doped by introducing fluorine compound gas such as ethylene fluoride into a vacuum film deposition system while thin film deposition is carried out by sputtering.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板表面に撥水性
の透明酸化物薄膜が被覆された物品及びその撥水性薄膜
の被覆方法に関する。とりわけ、表面反射率が低減され
た撥水性の薄膜が被覆された物品およびその薄膜の被覆
方法に関する。
The present invention relates to an article having a substrate coated with a water-repellent transparent oxide thin film and a method for coating the water-repellent thin film. In particular, the present invention relates to an article coated with a water-repellent thin film having a reduced surface reflectance and a method for coating the thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、基板表面に撥水性を付与する
方法として、フッ素化合物を含有したアルコール溶液を
塗布・乾燥させて撥水性を得る方法や、フッ素含有溶液
を出発原料としたゾル−ゲル法を用いて調整した撥水成
分を含む液を基板に塗布後、加熱・焼成して撥水性の薄
膜とする方法が知られている。このような方法によって
得られる基板たとえばガラス板にはフッ素化合物が付着
し、そのフッ素化合物が有する撥水機能により撥水性が
付与される。そして、表面に撥水性が付与された物品は
防汚性能を有する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of imparting water repellency to a substrate surface, a method of obtaining a water repellency by applying and drying an alcohol solution containing a fluorine compound, or a sol-gel using a fluorine-containing solution as a starting material. A method is known in which a liquid containing a water-repellent component prepared by a method is applied to a substrate and then heated and baked to form a water-repellent thin film. A fluorine compound adheres to a substrate such as a glass plate obtained by such a method, and water repellency is imparted by the water repellency function of the fluorine compound. An article having water repellency on the surface has antifouling performance.

【0003】また、基板表面に反射防止機能を付与する
ために、真空成膜法(蒸着法やスパッタリング法)によ
り反射防止膜を基板表面に成膜することが行われてい
る。より高い反射防止機能を付与するためには、高屈折
率膜と低屈折率膜とを積層した多層膜が基板に成膜さ
れ。その場合それぞれの膜について精密に膜の厚みを制
御することが要求され、そのため膜厚制御性に優れた機
能を有する高価な真空成膜装置が必要である。すなわち
従来の方法は、反射防止膜の被覆コストが高くなるとと
もに、多数の膜を積層被覆するのに時間がかかるという
生産性上の不都合な問題点があった。
Further, in order to provide an antireflection function to the substrate surface, an antireflection film is formed on the substrate surface by a vacuum film forming method (evaporation method or sputtering method). In order to provide a higher antireflection function, a multilayer film in which a high refractive index film and a low refractive index film are laminated is formed on a substrate. In that case, it is required to precisely control the thickness of each film, and therefore, an expensive vacuum film forming apparatus having a function excellent in film thickness controllability is required. That is, the conventional method has disadvantages in productivity such that the coating cost of the antireflection film is increased and it takes time to laminate and coat a large number of films.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の方法で得られた
撥水性の薄膜は、薄膜の機械的(物理的)強度が、たと
えば自動車の窓ガラスやショーウインドウの窓ガラスに
適用したときには、必ずしも十分ではなく、すなわち外
部からの物理的な力(摩擦など)に対して十分に強くな
く、薄膜に傷がついたり、場合によっては剥がれるとい
う問題点があった。このため、撥水性の薄膜を被覆した
ガラス板を自動車の窓ガラスなどの比較的使用環境が厳
しい環境のもとで使用するためには、撥水性の薄膜の耐
久性を改善しなければならない課題があった。すなわ
ち、本発明の課題は、従来技術の多層構成の反射防止膜
と同等の低反射特性を有するとともに、外部に直接触れ
る部分で使用されても実用的な撥水性を有し、かつ被覆
コストが低減できる単層の薄膜が被覆された物品および
それを製造する方法を提供することである。
The water-repellent thin film obtained by the above-described method is not necessarily required to have the mechanical (physical) strength of the thin film when applied to, for example, an automobile window glass or a show window window glass. This is not sufficient, that is, it is not sufficiently strong against external physical forces (such as friction), and there is a problem that the thin film is damaged or peeled off in some cases. For this reason, in order to use a glass plate coated with a water-repellent thin film in a relatively severe use environment such as a window glass of an automobile, the durability of the water-repellent thin film must be improved. was there. That is, an object of the present invention is to have a low reflection characteristic equivalent to that of a multilayered antireflection film of the prior art, and to have practical water repellency even when used in a part directly in contact with the outside, and to reduce the coating cost. It is an object of the present invention to provide an article coated with a single-layer thin film which can be reduced and a method for manufacturing the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上にフッ
素を含有する撥水性の薄膜が被覆された物品であって、
前記薄膜は、少なくとも1種の高屈折率金属酸化物と低
屈折率酸化物である二酸化珪素を、前記薄膜の厚み方向
で基板から遠ざかるに従い屈折率が小さくなるように組
成勾配を有して含有することを特徴とする撥水性の物品
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an article comprising a substrate coated with a fluorine-containing water-repellent thin film,
The thin film contains at least one kind of high-refractive-index metal oxide and silicon dioxide, which is a low-refractive-index oxide, with a composition gradient such that the refractive index decreases as the distance from the substrate increases in the thickness direction of the thin film. It is a water-repellent article characterized by doing.

【0006】本発明の高屈折率金属酸化物は、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、チタン酸プラセ
オジウムの群のいずれか1種から選ばれるのが好まし
い。これらの金属酸化物は、いずれも薄膜にしたときに
550nmの波長における屈折率が2.1以上になり、
低屈折率の二酸化珪素膜と混合されて、反射率を低減す
るための膜厚み方向に屈折率傾斜を形成するとともに、
二酸化珪素と馴染みよく混ざり合うからである。なかで
も酸化チタンは屈折率が最も大きいので、基板表面の反
射率を大きく低減する上で好都合である。
The high refractive index metal oxide of the present invention is preferably selected from the group consisting of titanium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide and praseodymium titanate. Each of these metal oxides has a refractive index of 2.1 or more at a wavelength of 550 nm when formed into a thin film,
When mixed with a low-refractive-index silicon dioxide film to form a refractive index gradient in the film thickness direction to reduce the reflectance,
This is because they are well mixed with silicon dioxide. Among them, titanium oxide has the largest refractive index, which is advantageous in greatly reducing the reflectance on the substrate surface.

【0007】撥水性の薄膜にはフッ素が含有され、この
フッ素によりに表面に撥水性が付与される。フッ素は撥
水性の薄膜の表面近傍にのみ含まれていてもよく、表面
とともに薄膜内部にもあるいは薄膜の厚み方向の全てに
含まれていてもよい。薄膜の表面にのみ含有させること
により、高価なフッ素材料を経済効率的に用いることが
できる。一方、薄膜の内部に亘ってフッ素を含有させる
ことにより、薄膜の表面がクリーニングなどによりすり
減っても、依然としてフッ素が撥水性の薄膜の表面に存
在するので、撥水性が持続する利点を有する。
The water-repellent thin film contains fluorine, and the fluorine imparts water repellency to the surface. Fluorine may be contained only in the vicinity of the surface of the water-repellent thin film, may be contained inside the thin film together with the surface, or may be contained in the entire thickness direction of the thin film. By containing it only on the surface of the thin film, an expensive fluorine material can be used economically and efficiently. On the other hand, by including fluorine throughout the thin film, even if the surface of the thin film is worn by cleaning or the like, the fluorine is still present on the surface of the water-repellent thin film, so that there is an advantage that the water repellency is maintained.

【0008】本発明の物品の撥水性の薄膜の被覆方法と
しては、フッ素を含有する減圧雰囲気が調整できる成膜
装置に、2つのカソードを1組として近接配置し、一方
のカソードに貼りつけた前記金属酸化物の金属のターゲ
ットを陰極とするときには、他方のカソードに貼りつけ
たシリコンターゲットを陽極とし、金属のターゲットを
陽極とするときには、シリコンターゲットを陰極なるよ
うに、2つのターゲットにその極性が交互に反転する電
圧を印加し、金属とシリコンのターゲットを同時に酸素
との反応性のスパッタするとともに、基板を金属ターゲ
ットおよびシリコンターゲットの前面の空間をこの順に
通過させる方法がよい。
As a method for coating the water-repellent thin film of the article of the present invention, two sets of cathodes are arranged in close proximity to a film-forming apparatus capable of adjusting a reduced-pressure atmosphere containing fluorine and attached to one of the cathodes. When the metal target of the metal oxide is used as a cathode, the silicon target attached to the other cathode is used as the anode, and when the metal target is used as the anode, the silicon target is used as a cathode. It is preferable to apply a voltage in which the metal and silicon targets are alternately inverted to simultaneously sputter the metal and silicon targets with reactive oxygen, and pass the substrate through the space in front of the metal target and the silicon target in this order.

【0009】上記の方法により、撥水性の薄膜の基板表
面を反射率にする効果と撥水性にする効果を同時に付与
することができる。
According to the above method, the effect of making the substrate surface of the water-repellent thin film reflectivity and the effect of making the substrate water-repellent can be simultaneously provided.

【0010】[0010]

【0011】本発明に用いるターゲットは、チタン、ジ
ルコニウム、タンタル、チタンプラセオジウムの群から
選ばれた少なくとも一つの金属とするのが好ましい。高
屈折率膜となるチタンなどの金属材料と二酸化珪素膜と
なるシリコン材料をカソードにメタルボンディングなど
により貼りつけ、これらの2つのターゲットの前面の空
間を基板を一方向に通過させながら、高屈折率材料の膜
と低屈折率材料の膜を被覆し、膜の厚み方向に連続的に
組成勾配をつける。これにより膜の厚み方向に屈折率傾
斜がつけられる。一方、成膜装置の成膜室内に導入する
スパッタリングガスとしてフッ素化合物ガスを導入し、
フッ素化合物をガスドーピングにより薄膜中に含有さ
せ、成膜される薄膜に撥水性を付与する。すなわち本発
明においては、反射率低減と撥水の機能を撥水性の薄膜
の被覆時に同時に付与することができる。シリコン材料
には、グロー放電の安定性を維持するために極微量のホ
ウ素などを加えて、ターゲットに帯電が生じるのを防止
するのが好ましい。
The target used in the present invention is preferably at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, tantalum and titanium praseodymium. A metal material such as titanium as a high-refractive-index film and a silicon material as a silicon dioxide film are attached to the cathode by metal bonding or the like, and a high refractive index is passed while passing the substrate in one direction through the space in front of these two targets. The film of the refractive index material and the film of the low refractive index material are coated, and a composition gradient is continuously provided in the thickness direction of the film. Thereby, a refractive index gradient is provided in the thickness direction of the film. On the other hand, a fluorine compound gas is introduced as a sputtering gas to be introduced into the film forming chamber of the film forming apparatus,
A fluorine compound is contained in the thin film by gas doping to impart water repellency to the formed thin film. That is, in the present invention, the function of reducing the reflectance and the function of water repellency can be imparted simultaneously with the coating of the water-repellent thin film. It is preferable to add a trace amount of boron or the like to the silicon material in order to maintain the stability of the glow discharge to prevent the target from being charged.

【0012】本発明においては、膜の厚み方向に撥水性
の薄膜の組成を連続的に変化させることにより、薄膜の
厚み方向に屈折率傾斜をつける。この屈折率傾斜プロフ
ァイルを種々変化させることにより、所望の低反射性を
得ることが可能である。
In the present invention, the refractive index gradient is provided in the thickness direction of the thin film by continuously changing the composition of the water-repellent thin film in the thickness direction of the film. By changing the refractive index gradient profile in various ways, it is possible to obtain a desired low reflectivity.

【0013】スパッタリングをするときに成膜室内に導
入するガス(減圧された雰囲気ガス)は、反応性スパッ
タリングによる撥水性の薄膜の被覆のためのアルゴンと
酸素との混合ガス(場合によっては酸素ガスのみ)およ
び薄膜なかにフッ素を含有させるためのフッ素化合物ガ
スである。フッ素化合物の導入量は、導入するガスの総
流量に対して1%以上10%以下が好ましい。1%未満
であると、薄膜に撥水性を付与する効果が小さくなり、
一方10%を超えると、薄膜の緻密性が低下して、その
耐磨耗性が低下するからである。
The gas introduced into the film formation chamber during sputtering (depressurized atmosphere gas) is a mixed gas of argon and oxygen (in some cases, oxygen gas) for coating a water-repellent thin film by reactive sputtering. Only) and a fluorine compound gas for containing fluorine in the thin film. The introduction amount of the fluorine compound is preferably 1% or more and 10% or less with respect to the total flow rate of the introduced gas. If it is less than 1%, the effect of imparting water repellency to the thin film is reduced,
On the other hand, if it exceeds 10%, the denseness of the thin film decreases, and the wear resistance of the thin film decreases.

【0014】本発明に用いるフッ素化合物は常温でガス
状であり、膜中に効率よく取り込まれるとともに、毒性
が小さいことが好ましい。このような観点から、四フッ
化メタン、四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン、八
フッ化ブチレンが好ましい。これらのフッ素化合物ガス
は、被覆される薄膜の緻密性を低下させることなく撥水
性を付与することができる。
The fluorine compound used in the present invention is preferably in a gaseous state at room temperature, is efficiently incorporated into the film, and has low toxicity. From such a viewpoint, methane tetrafluoride, ethylene tetrafluoride, propylene hexafluoride and butylene octafluoride are preferred. These fluorine compound gases can impart water repellency without reducing the denseness of the thin film to be coated.

【0015】本発明に用いられる基板としては、種々の
ガラス板や樹脂板を用いることができる。公知の種々の
シリケートガラスは、屈折率が1.50〜1.53であ
り、また公知のポリオレフィン樹脂やポリカーボネート
樹脂等は屈折率が1.5〜1.75であるので、本発明
の好ましく用いられる高屈折率材料の薄膜を、これらの
基板近傍に被覆し、基板から遠ざかるに従い屈折率が小
さくなるように二酸化珪素の組成を増加させることによ
り、上記の基板表面の反射率を低減することができる。
As the substrate used in the present invention, various glass plates and resin plates can be used. Various known silicate glasses have a refractive index of 1.50 to 1.53, and known polyolefin resins and polycarbonate resins have a refractive index of 1.5 to 1.75. It is possible to reduce the reflectance of the substrate surface by coating a thin film of a high-refractive-index material in the vicinity of the substrate and increasing the composition of silicon dioxide so that the refractive index decreases as the distance from the substrate increases. it can.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施例の撥水
性の物品1の断面図である。撥水性の物品1は、ガラス
板2上に撥水性の薄膜3が被覆されている。撥水性の薄
膜3は厚み方向に屈折率勾配を有し、ガラス板近傍の屈
折率は2.40であり、空気と接触する表面近傍で1.
50である。この薄膜の屈折率勾配により、ガラス板の
約4%の表面反射率は1%以下に低減される。撥水性の
薄膜はその表面近傍におけるある厚み範囲にフッ素化合
物の含有層4を有する。この層により撥水性の薄膜3の
表面は撥水性になる。フッ素を含有層は、厚み方向に全
体に亘って存在するようにしてもよい。表面近傍にフッ
素含有層を形成することにより、比較的高価なフッ素化
合物の使用量を抑制して撥水性を得ることができ、経済
性の観点から好ましい。
FIG. 1 is a sectional view of a water-repellent article 1 according to one embodiment of the present invention. The water-repellent article 1 has a glass plate 2 coated with a water-repellent thin film 3. The water-repellent thin film 3 has a refractive index gradient in the thickness direction, the refractive index near the glass plate is 2.40, and the refractive index near the surface in contact with air is 1.40.
50. Due to the refractive index gradient of the thin film, the surface reflectance of about 4% of the glass plate is reduced to 1% or less. The water-repellent thin film has a fluorine compound-containing layer 4 in a certain thickness range near its surface. This layer makes the surface of the water-repellent thin film 3 water-repellent. The fluorine-containing layer may be present entirely in the thickness direction. By forming a fluorine-containing layer near the surface, it is possible to suppress the amount of use of a relatively expensive fluorine compound and obtain water repellency, which is preferable from the viewpoint of economy.

【0017】図2は、本発明を実施するの用いた真空成
膜装置10の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a vacuum film forming apparatus 10 used to carry out the present invention.

【0018】真空成膜装置10は、真空排気手段(図示
されない)につながる真空排気口16とガス導入手段
(図示されない)につながるガス導入パイプ14を有す
ることにより減圧した雰囲気が調整できる成膜室15を
有している。成膜室15の底部には、直流電源(図示さ
れない)により負電圧が印加できるスパッタリングカソ
ード11A、11Bが2つ設けられている。スパッタリ
ングカソード11Aにはチタン金属12Aが、スパッタ
リングカソード11Bには、シリコンターゲット12B
がそれぞれメタルボンディングにより貼り付けられてい
る。この2つのプレーナー型カソードは、生起させるプ
ラズマ放電に関して1組とし、近接して並列に配置され
ている。ガラス板13を図中の矢印方向に移動し、厚み
方向に組成勾配を有する撥水性の薄膜を被覆(成膜)す
る。
The vacuum film forming apparatus 10 has a vacuum exhaust port 16 connected to a vacuum exhaust means (not shown) and a gas introducing pipe 14 connected to a gas introducing means (not shown), so that a reduced pressure atmosphere can be adjusted. 15. Two sputtering cathodes 11A and 11B to which a negative voltage can be applied by a DC power supply (not shown) are provided at the bottom of the film forming chamber 15. Sputtering cathode 11A has titanium metal 12A, and sputtering cathode 11B has silicon target 12B.
Are attached by metal bonding. The two planar-type cathodes constitute a set with respect to the plasma discharge to be generated, and are arranged in close proximity to each other. The glass plate 13 is moved in the direction of the arrow in the figure to coat (deposit) a water-repellent thin film having a composition gradient in the thickness direction.

【0019】金属ターゲット12Aを陰極とするときに
は、シリコンターゲット12Bを陽極にし、一方シリコ
ンターゲット12Bを陰極とするときには、金属ターゲ
ット12Aを陽極とする。これらターゲットの極性を交
互に反転させる周期は、通常1KHz〜100KHzと
するのがよい。この極性の交互反転は、通常オシレータ
ーを用いて行う。
When the metal target 12A is used as a cathode, the silicon target 12B is used as an anode, while when the silicon target 12B is used as a cathode, the metal target 12A is used as an anode. The cycle of alternately inverting the polarities of these targets is usually preferably 1 kHz to 100 kHz. This alternating inversion of the polarity is usually performed using an oscillator.

【0020】カソードに印加する電圧波形は、正弦波、
方形パルス波、時間非対称波など時間軸に対して2つの
ターゲット材料の表面に帯電する電荷が中和される正負
のバランスのとれた印加電圧波形であればよい。チタン
金属及びシリコン金属の両方のターゲットを同時にスパ
ッタリングすることによりグロー放電が安定して維持さ
れる。2つのターゲットが同時にスパッタリングされ
る。スパッタをするときの成膜室15内には、ガス導入
パイプ14からアルゴン、酸素、フッ素化合物ガスを導
入する。かくして、アルゴンと酸素とフッ素化合物ガス
からなる減圧した雰囲気ガスがつくられる。主としてア
ルゴンガスによりグロー放電が維持され、酸素によ反応
性スパッタリングが行われ、これによりガラス板に酸化
チタンと二酸化珪素の混合した薄膜が被覆される。フッ
素化合物ガスは薄膜のなかに取り込まれる。
The voltage waveform applied to the cathode is a sine wave,
It is sufficient that the applied voltage waveform is a positive / negative balanced voltage that neutralizes the electric charges charged on the surfaces of the two target materials with respect to the time axis, such as a square pulse wave and a time asymmetric wave. Glow discharge is stably maintained by sputtering both titanium metal and silicon metal targets simultaneously. Two targets are sputtered simultaneously. Argon, oxygen, and a fluorine compound gas are introduced from the gas introduction pipe 14 into the film forming chamber 15 during sputtering. Thus, a reduced-pressure atmosphere gas composed of argon, oxygen, and a fluorine compound gas is produced. The glow discharge is maintained mainly by the argon gas, and reactive sputtering is performed by oxygen, whereby the glass plate is coated with a mixed thin film of titanium oxide and silicon dioxide. The fluorine compound gas is taken into the thin film.

【0021】以下に本発明を実施例と比較例で説明す
る。用いた基板は、いずれの実施例、比較例についても
ソーダライムシリケート組成のフロートガラス板であ
る。この透明ガラス板は、単体で可視光線の透過率が約
92%、表面反射率が約4%であった。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples and Comparative Examples. The substrate used was a float glass plate having a soda-lime silicate composition in each of Examples and Comparative Examples. This transparent glass plate alone had a visible light transmittance of about 92% and a surface reflectance of about 4%.

【0022】実施例1 図2に示す真空成膜装置で、スパッタリングターゲット
12Aとして金属チタン、スパッタリングターゲット1
2Bとしてシリコンをメタルボンド法で貼りつけ、アル
ゴンと酸素の混合ガスを導入して被膜の成分がSiOx
(xは2または2よりも若干小さい)とTiOy(yは
1.33または1.33より若干小さい)の混合物とな
るようにした。また同時にフッ素化合物ガスとして四フ
ッ化エチレンを、ガス導入パイプ14から導入ガス総量
の5%になるようにして導入した。そしてスパッタリン
グ時の雰囲気圧力を0.4Paとした。スパッタリング
カソードに高周波電力を印加し、高周波マグネトロンス
パッタリング法により2つのターゲットの前を通過する
ガラス板に酸化チタンと二酸化珪素が混合された撥水性
の薄膜を約100nm被覆した。その結果、波長550
nmでの反射率が0.2%となりガラス板表面の反射率
を約20分の一に低減させることができた。また450
nm、650nmの波長においてもほぼ同じ反射率にな
り、広い波長域での反射防止機能が付与されたことを確
認した。このサンプルの撥水性の薄膜の表面の純水を用
いた液滴法による接触角を測定したところ、95゜であ
り、大きな撥水性を有することが確認された。さらにこ
のサンプルについて、JIS−R3221に定められる
耐磨耗性試験と同等のテーバー磨耗試験(荷重250g
f、回転数100回とする)を行った後に磨耗面での接
触角を測定したところ、約91゜になり、著しい接触角
の低下は見られなかった。
Example 1 In the vacuum film forming apparatus shown in FIG.
As 2B, silicon is bonded by a metal bond method, and a mixed gas of argon and oxygen is introduced, and the component of the coating is SiOx.
(X is 2 or slightly less than 2) and TiOy (y is slightly less than 1.33 or 1.33). At the same time, ethylene tetrafluoride as a fluorine compound gas was introduced from the gas introduction pipe 14 so as to be 5% of the total introduced gas. The atmospheric pressure during sputtering was set to 0.4 Pa. High-frequency power was applied to the sputtering cathode, and a glass plate passing in front of the two targets was coated with a water-repellent thin film in which titanium oxide and silicon dioxide were mixed by about 100 nm by a high-frequency magnetron sputtering method. As a result, the wavelength 550
The reflectance in nm was 0.2%, and the reflectance on the surface of the glass plate could be reduced to about one-twentieth. Also 450
The reflectance was almost the same even at wavelengths of 650 nm and 650 nm, and it was confirmed that an antireflection function was provided in a wide wavelength range. The contact angle of the surface of the water-repellent thin film of this sample measured by a droplet method using pure water was 95 °, and it was confirmed that the sample had large water-repellency. Further, for this sample, a Taber abrasion test equivalent to the abrasion resistance test defined by JIS-R3221 (load: 250 g
f, the number of rotations was 100), and the contact angle on the abraded surface was measured. As a result, the contact angle was about 91 °, and no remarkable decrease in the contact angle was observed.

【0023】実施例2〜実施例5 フッ素化合物ガスの種類と成膜室への導入量を表1に示
すように変えた以外は、実施例1と同じようにして、撥
水性の薄膜をガラス板上に被覆した。波長550nmで
の反射率と、実施例1と同様のテーバー磨耗試験前後で
の接触角を表1に示す。表1から明らかなように、テー
バー磨耗試験前後でも接触角は殆ど変化せず、耐摩耗性
が大きいサンプルが得られた。
Examples 2 to 5 A water-repellent thin film was made of glass in the same manner as in Example 1 except that the kind of the fluorine compound gas and the amount introduced into the film forming chamber were changed as shown in Table 1. Coated on board. Table 1 shows the reflectance at a wavelength of 550 nm and the contact angles before and after the Taber abrasion test as in Example 1. As is clear from Table 1, the contact angle hardly changed before and after the Taber abrasion test, and a sample having high abrasion resistance was obtained.

【0024】比較例 フッ素化合物ガスを導入しなかったこと以外は、実施例
1と同様の方法により、サンプルを作製した。このサン
プルの反射防止膜の表面に市販のフッ素系撥水処理剤
(商品名:ガラコ)を入念に塗布し、撥水性を付与し
た。得られたサンプルの波長550nmでの反射率は、
実施例1と同等の約0.3%であったが、実施例1と同
等のテーバー磨耗試験前後での接触角が、試験前では1
01°であったが、試験後では22°まで低下し、この
撥水性の薄膜は撥水耐久性が劣るものであった。
Comparative Example A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that no fluorine compound gas was introduced. A commercially available fluorine-based water-repellent agent (trade name: Garako) was carefully applied to the surface of the antireflection film of this sample to impart water repellency. The reflectance of the obtained sample at a wavelength of 550 nm is:
The contact angle before and after the Taber abrasion test was about 0.3%, which was equivalent to that of Example 1.
Although it was 01 °, it decreased to 22 ° after the test, and this water-repellent thin film was poor in water-repellency durability.

【0025】[0025]

【表1】 =================================== 例 導入ガス組成(雰囲気ガス組成) 撥水性の薄膜 (容量%) 膜面反 水の接触角(°) 射率(%) 試験前 試験後 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− (実施例) 1 アルコ゛ン47.5 酸素47.5 四フッ化エチレン 5 0.3 95 91 2 アルコ゛ン45.0 酸素45.0 四フッ化メタン 10 0.2 88 92 3 アルコ゛ン49.5 酸素49.5 四フッ化エチレン 1 0.3 92 91 4 アルコ゛ン47.5 酸素47.5 六フッ化フ゜ロヒ゜レン 5 0.4 95 93 5 アルコ゛ン47.5 酸素47.5 八フッ化フ゛チレン 5 0.4 98 92 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− (比較例) 1 アルコ゛ン50.0 酸素50.0 導入せず 0.3 101 22 ===================================Table 1 ================================== Example Introduced gas composition (atmospheric gas composition) Water repellency Thin film (volume%) Film surface anti-water contact angle (°) Emissivity (%) Before test After test −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−− (Example) 1 alcohol 47.5 oxygen 47.5 ethylene tetrafluoride 5 0.3 95 91 2 alcohol 45.0 oxygen 45.0 methane tetrafluoride 10 0.2 88 92 3 alcohol 49.5 oxygen 49.5 ethylene tetrafluoride 1 0.3 92 91 4 Alcohol 47.5 Oxygen 47.5 Hexafluorofluoride 5 0.4 95 93 5 Alcohol 47.5 Oxygen 47.5 Phthylene octafluoride 5 0.4 98 92 ----------------------------- −−−−−−−−−−−−−−− (Comparative example) 1 Alcohol 50.0 Oxygen 50.0 No introduction 0.3 101 22 =================== ================

【0026】以上の実施例と比較例から、本発明の撥水
性の薄膜は、撥水性を付与するフッ素化合物が膜の表面
及び膜内に含有しているので、初期状態はもちろん膜の
表面が摩耗しても撥水性が低下しない。同時にガラス板
の表面反射率を20分の1に低減することができる。
From the above Examples and Comparative Examples, the water-repellent thin film of the present invention contains not only the initial state but also the surface of the film, because the fluorine compound imparting water repellency is contained in and on the film surface. Even if worn, the water repellency does not decrease. At the same time, the surface reflectance of the glass plate can be reduced to 1/20.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の物品に被覆される撥水性の薄膜
は、高屈折率金属酸化物と低屈折率酸化物である二酸化
珪素を、薄膜の厚み方向で基板から遠ざかるに従い屈折
率が小さくなるように組成勾配を有して含有するととも
に、薄膜のなかにフッ素化合物を含有するようにしたの
で、大きな撥水耐久性と反射率低減機能の両者を併せ有
する。
As described above, the water-repellent thin film coated on the article of the present invention has a high refractive index metal oxide and a low refractive index oxide, silicon dioxide, whose refractive index decreases with increasing distance from the substrate in the thickness direction of the thin film. Since it is contained so as to have a composition gradient as well as a fluorine compound in the thin film, it has both a large water repellency and a reflectance reducing function.

【0028】また、本発明の物品の撥水性の薄膜の被覆
方法によれば、薄膜の撥水性と低反射性とを単一の被覆
工程により同時に付与することができるので、物品を経
済性よく製造できる。
Further, according to the method for coating a water-repellent thin film of an article of the present invention, the water repellency and low reflectivity of the thin film can be simultaneously provided in a single coating step, so that the article can be economically manufactured. Can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の物品の一実施例の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of the article of the present invention.

【図2】本発明を実施するのに用いた真空成膜装置の概
略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a vacuum film forming apparatus used for carrying out the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:本発明の物品 2:ガラス板 3:撥水性の薄膜 4:フッ素化合物含有層 10:真空成膜装置 11A、11B:スパッタリングカソード 12A、12B:ターゲット 13:基板 14:ガス導入パイプ 15:成膜室 16:真空排気口 1: Article of the present invention 2: Glass plate 3: Water-repellent thin film 4: Fluorine compound-containing layer 10: Vacuum film forming apparatus 11A, 11B: Sputtering cathode 12A, 12B: Target 13: Substrate 14: Gas introduction pipe 15: Composition Membrane room 16: Vacuum exhaust port

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 真記 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 Fターム(参考) 4G059 AA01 AA11 AC04 AC22 EA01 EA04 EA05 EA07 EA18 EB04 4K029 AA09 AA11 BA43 BA46 BA48 BB02 BC00 BC08 BD00 CA06 DC03 DC05 DC16 EA05 KA01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shinki Nakamura 3-5-1, Doshomachi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka F-term in Nippon Sheet Glass Co., Ltd. 4G059 AA01 AA11 AC04 AC22 EA01 EA04 EA05 EA07 EA18 EB04 4K029 AA09 AA11 BA43 BA46 BA48 BB02 BC00 BC08 BD00 CA06 DC03 DC05 DC16 EA05 KA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上にフッ素を含有する撥水性の透明酸
化物薄膜が被覆された物品であって、前記薄膜は、少な
くとも1種の高屈折率金属酸化物と低屈折率酸化物であ
る二酸化珪素を、前記薄膜の厚み方向で基板から遠ざか
るに従い屈折率が小さくなるように組成勾配を有して含
有することを特徴とする撥水性の物品。
An article comprising a substrate coated with a fluorine-containing water-repellent transparent oxide thin film, wherein the thin film is at least one kind of a high-refractive-index metal oxide and a low-refractive-index oxide. A water-repellent article comprising silicon dioxide with a composition gradient such that the refractive index decreases as the distance from the substrate in the thickness direction of the thin film increases.
【請求項2】高屈折率金属酸化物が、酸化チタン、酸化
ジルコニウム、酸化タンタル、チタン酸プラセオジウム
の群のいずれか1種から選ばれたことを特徴とする請求
項1に記載の撥水性の物品。
2. The water-repellent material according to claim 1, wherein the high refractive index metal oxide is selected from the group consisting of titanium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide and praseodymium titanate. Goods.
【請求項3】請求項1または2に記載の物品の撥水性の
透明酸化物薄膜の被覆方法であって、フッ素を含有する
減圧雰囲気が調整できる成膜装置に、2つのカソードを
1組として近接配置し、一方のカソードに貼りつけた前
記金属酸化物の金属のターゲットを陰極とするときに
は、他方のカソードに貼りつけたシリコンターゲットを
陽極とし、前記金属のターゲットを陽極とするときに
は、前記シリコンターゲットを陰極となるように、前記
2つのカソードにその極性が交互に反転する電圧を印加
し、前記金属とシリコンのターゲットを同時に酸素との
反応性のスパッタをするとともに、前記基板を前記金属
ターゲットおよび前記シリコンターゲットの前面の空間
をこの順に通過させることを特徴とする撥水性の薄膜の
被覆方法。
3. A method for coating a water-repellent transparent oxide thin film on an article according to claim 1 or 2, wherein two cathodes are paired in a film forming apparatus capable of adjusting a reduced pressure atmosphere containing fluorine. When the metal target of the metal oxide attached to one cathode is used as a cathode, the silicon target attached to the other cathode is used as an anode, and when the metal target is used as an anode, the silicon is used. A voltage whose polarity is alternately inverted is applied to the two cathodes so that the target serves as a cathode, and the metal and silicon targets are simultaneously subjected to reactive sputtering with oxygen, and the substrate is treated with the metal target. And passing through the space in front of the silicon target in this order.
【請求項4】前記金属ターゲットをチタン、ジルコニウ
ム、タンタル、プラセオジウムの群からなる選ばれた少
なくとも一つとすることを特徴とする請求項3に記載の
撥水性の薄膜の被覆方法。
4. The method according to claim 3, wherein the metal target is at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium, tantalum, and praseodymium.
【請求項5】前記フッ素を含有する減圧雰囲気を、四フ
ッ化メタン、四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン、
八フッ化ブチレンのフッ素ガスの群から選ばれた少なく
とも1つを前記成膜装置内に導入して形成することを特
徴とする請求項3または4に記載の撥水性の薄膜の被覆
方法。
5. The method of claim 1, wherein the reduced-pressure atmosphere containing fluorine is methane tetrafluoride, ethylene tetrafluoride, propylene hexafluoride,
5. The method for coating a water-repellent thin film according to claim 3, wherein at least one selected from the group consisting of fluorine gas of butylene octafluoride is introduced into the film forming apparatus.
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