JPH02901A - 耐久性の優れた光学体 - Google Patents
耐久性の優れた光学体Info
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Landscapes
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- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は各種光学的機能を有する耐久性の優れた光学体
に関するものである。
に関するものである。
[従来の技術]
従来からガラス、プラスチックなどの透明基板に薄膜を
形成して光学的機能を付加したものとして、ミラー、熱
線反射ガラス、低放射ガラス、干渉フィルター、カメラ
レンズやメガネレンズの反射防止コートなどがある。
形成して光学的機能を付加したものとして、ミラー、熱
線反射ガラス、低放射ガラス、干渉フィルター、カメラ
レンズやメガネレンズの反射防止コートなどがある。
通常のミラーでは、無電解メツキ法でAgが、または真
空蒸着法、スパッタリング法などでAIやCrなどが形
成される。これらの中でCr膜は比較的丈夫なのでコー
ト面が露出した表面鏡としても一部用いられている。
空蒸着法、スパッタリング法などでAIやCrなどが形
成される。これらの中でCr膜は比較的丈夫なのでコー
ト面が露出した表面鏡としても一部用いられている。
熱線反射ガラスは、酸化チタンや酸化錫などがスプレー
法、CVD法あるいは浸漬法などで形成されてきた。最
近では、金属膜、窒化膜、錫をドープした酸化インジウ
ム(ITO)などがスパッタリング法でガラス板面に形
成されたものが熱線反射ガラスとして使われるようにな
ってきた。スパッタリング法は膜厚コントロールが容易
で且つ複数の膜を連続して形成でき、透明酸化膜と組み
合せて、透過率、反射率、色調などを設計することが可
能である。このため意匠性を重視する建築用などに需要
が伸びている。
法、CVD法あるいは浸漬法などで形成されてきた。最
近では、金属膜、窒化膜、錫をドープした酸化インジウ
ム(ITO)などがスパッタリング法でガラス板面に形
成されたものが熱線反射ガラスとして使われるようにな
ってきた。スパッタリング法は膜厚コントロールが容易
で且つ複数の膜を連続して形成でき、透明酸化膜と組み
合せて、透過率、反射率、色調などを設計することが可
能である。このため意匠性を重視する建築用などに需要
が伸びている。
室内の暖房機や壁からの輻射熱を室内側に反射する低放
射ガラス(低放射率ガラス)は、銀を酸化亜鉛で挟んだ
ZnO/Ag/ZnOの3層系またはZnO/Ag/Z
nO/Ag/ZnOの5層系(特願昭81−28084
4号参照)などの構成を持ち、複層ガラスか合わせガラ
スの形で使われる。近年ヨーロッパの寒冷地での普及が
目ざましい。
射ガラス(低放射率ガラス)は、銀を酸化亜鉛で挟んだ
ZnO/Ag/ZnOの3層系またはZnO/Ag/Z
nO/Ag/ZnOの5層系(特願昭81−28084
4号参照)などの構成を持ち、複層ガラスか合わせガラ
スの形で使われる。近年ヨーロッパの寒冷地での普及が
目ざましい。
レンズなどの反射防止コートは、酸化チタン、酸化ジル
コニウムなどの高屈折率膜と酸化シリコン、フッ化マグ
ネシウムなどの低屈折率nりを交互に積層している0通
常は真空蒸着法が用いられ、成膜時は基板加熱をして耐
擦傷性の向上を図っている。
コニウムなどの高屈折率膜と酸化シリコン、フッ化マグ
ネシウムなどの低屈折率nりを交互に積層している0通
常は真空蒸着法が用いられ、成膜時は基板加熱をして耐
擦傷性の向上を図っている。
[発明が解決しようとする課題]
表面鏡や、単板の熱線反射ガラス及びレンズなどの反射
防止コートなどは、コートされた膜が空気中に露出した
状態で使用される。このため、化学的な安定性や耐摩耗
性に優れていなければならない、一方、低放射ガラスで
も複層ガラスまたは合わせガラスになる前の運搬や取り
扱い時の傷などにより不良品が発生する。このため安定
で耐摩耗性に優れた保護膜も兼ねた光学薄膜が望まれて
いる。
防止コートなどは、コートされた膜が空気中に露出した
状態で使用される。このため、化学的な安定性や耐摩耗
性に優れていなければならない、一方、低放射ガラスで
も複層ガラスまたは合わせガラスになる前の運搬や取り
扱い時の傷などにより不良品が発生する。このため安定
で耐摩耗性に優れた保護膜も兼ねた光学薄膜が望まれて
いる。
耐久性向上のためには通常化学的に安定で透明な酸化膜
が空気側に設けられる。これらの酸化膜としては酸化チ
タン、酸化錫、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化
珪素などがあり、必要な性能に応じて選択され、使用さ
れてきた。
が空気側に設けられる。これらの酸化膜としては酸化チ
タン、酸化錫、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化
珪素などがあり、必要な性能に応じて選択され、使用さ
れてきた。
しかし、酸化チタン、酸化ジルコニウムは化学的安定性
に優れているが、結晶質の膜になりやすく表面の凹凸が
大きくなる傾向があり、このため擦ったときの摩擦が大
きくなり耐摩耗性に劣る。
に優れているが、結晶質の膜になりやすく表面の凹凸が
大きくなる傾向があり、このため擦ったときの摩擦が大
きくなり耐摩耗性に劣る。
一方、酸化錫、酸化珪素はそれぞれ酸、アルカリに弱く
長期間の浸漬には酎えない。酸化タンタルは、これら中
では耐摩耗性と化学的安定性の両方を兼ね備えているが
、まだ#摩耗性に関して十分とは言えない。
長期間の浸漬には酎えない。酸化タンタルは、これら中
では耐摩耗性と化学的安定性の両方を兼ね備えているが
、まだ#摩耗性に関して十分とは言えない。
又、酸化チタン、酸化錫、酸化タンタル、酸化ジルコニ
ウムは屈折率が比較的高く、一方、酸化珪素は屈折率が
比較的低く、各種光学的機能を持たせるにあたり、光学
設計の自由度に制限がある。
ウムは屈折率が比較的高く、一方、酸化珪素は屈折率が
比較的低く、各種光学的機能を持たせるにあたり、光学
設計の自由度に制限がある。
このように、高い耐久性を持ち、且つ広い光学設計の自
由度も併せもつ薄膜は知られていない。
由度も併せもつ薄膜は知られていない。
[課題を解決するための手段]
本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
、基板上に少なくとも2層からなる光学薄膜が形成され
た光学体において、空気側の最外層が非晶質酸化膜から
なることを特徴とする耐久性の優れた光学体を提供する
ものである。
、基板上に少なくとも2層からなる光学薄膜が形成され
た光学体において、空気側の最外層が非晶質酸化膜から
なることを特徴とする耐久性の優れた光学体を提供する
ものである。
第1図は、本発明に係わる光学体の一例の断面図を示し
たものであり、■は透明あるいは着色したガラスやプラ
スチックなどからなる基板、2は金属、窒化物、炭化物
、酸化物あるいはこれらの複合物などからなる第1層、
3は空気側の最外層となる非晶質酸化膜、特に少なくと
もジルコニウムと硼素を含んだ酸化物からなる第2層を
示す。
たものであり、■は透明あるいは着色したガラスやプラ
スチックなどからなる基板、2は金属、窒化物、炭化物
、酸化物あるいはこれらの複合物などからなる第1層、
3は空気側の最外層となる非晶質酸化膜、特に少なくと
もジルコニウムと硼素を含んだ酸化物からなる第2層を
示す。
第2図は、本発明に係わる光学体の別の一例の断面図を
示したものでありjOは上記基板lと同様の各種基板、
11は透明誘電体膜からなる第1層、12は窒化物膜か
らなる第2層、13は空気側の最外層となる非晶質酸化
膜、特に、少なくともジルコニウムと硼素を含んだ酸化
物からなる第3層を示す。
示したものでありjOは上記基板lと同様の各種基板、
11は透明誘電体膜からなる第1層、12は窒化物膜か
らなる第2層、13は空気側の最外層となる非晶質酸化
膜、特に、少なくともジルコニウムと硼素を含んだ酸化
物からなる第3層を示す。
本発明は上記したように少なくとも2層構成よりなるが
、場合によっては第1図の基板lと第1層2.第1層2
と第2層3、あるいは、第2図の基板lOと第1層11
、第1層11と第2層12、又は第2層12と第3層1
3との間に1層、又は複数の層を形成して付着力向上や
光学特性の調整の機能、又はその他各種能を持たしても
良い1本発明における最も大きな特徴は、空気側の最外
層に非晶質酸化膜を形成することであり、これによって
耐摩耗性と化学的安定性に優れた光学体を可能にしてい
る。
、場合によっては第1図の基板lと第1層2.第1層2
と第2層3、あるいは、第2図の基板lOと第1層11
、第1層11と第2層12、又は第2層12と第3層1
3との間に1層、又は複数の層を形成して付着力向上や
光学特性の調整の機能、又はその他各種能を持たしても
良い1本発明における最も大きな特徴は、空気側の最外
層に非晶質酸化膜を形成することであり、これによって
耐摩耗性と化学的安定性に優れた光学体を可能にしてい
る。
第1図の第2層3又は第2図の第3層13の非晶質酸化
膜としては特に限定はされるものではなく、X線的にみ
て非晶質であれば良い。具体的には、チタン、ジルコニ
ウム、ハフニウム、錫、タンタル及びインジウムの群か
ら選ばれる少なくとも1種と、硼素又は珪素のうち少な
くとも1種とを含む複合酸化膜が好ましく、これらの中
でも、特にジルコニウムと硼素を含んだ複合酸化膜が耐
擦傷性に優れていると同時に、十分な化学的安定性を有
しているので好ましい。
膜としては特に限定はされるものではなく、X線的にみ
て非晶質であれば良い。具体的には、チタン、ジルコニ
ウム、ハフニウム、錫、タンタル及びインジウムの群か
ら選ばれる少なくとも1種と、硼素又は珪素のうち少な
くとも1種とを含む複合酸化膜が好ましく、これらの中
でも、特にジルコニウムと硼素を含んだ複合酸化膜が耐
擦傷性に優れていると同時に、十分な化学的安定性を有
しているので好ましい。
このように、第2層3又は第3層13に、ジルコニウム
と硼素を含んだ酸化物を用いる場合の硼素の含有割合は
特に限定されるものではない、硼素の含有割合が増加す
るにつれ、この膜の屈折率は2.1から1.8以下まで
減少するが、耐摩耗性と化学的安定性はいずれも良好で
ある。従って光学的に必要な屈折率を基にして硼素含有
量を選択すれば良い、−数的にはジルコニウム100部
に対して原子比で1部以上、好ましくは3部以上、特に
5部以上の硼素が望ましい。これより硼素が少ないと十
分な非晶質化が得られないため耐摩耗性能が低下し、通
常の硼素を含まない酸化ジルコニウムに対しての優位性
が認められなくなる。
と硼素を含んだ酸化物を用いる場合の硼素の含有割合は
特に限定されるものではない、硼素の含有割合が増加す
るにつれ、この膜の屈折率は2.1から1.8以下まで
減少するが、耐摩耗性と化学的安定性はいずれも良好で
ある。従って光学的に必要な屈折率を基にして硼素含有
量を選択すれば良い、−数的にはジルコニウム100部
に対して原子比で1部以上、好ましくは3部以上、特に
5部以上の硼素が望ましい。これより硼素が少ないと十
分な非晶質化が得られないため耐摩耗性能が低下し、通
常の硼素を含まない酸化ジルコニウムに対しての優位性
が認められなくなる。
一方、硼素含有量の上限は特に限定はないが、ジルコニ
ウム100部に対して原子比で2000部以下、好まし
くは1000部以下、特に500部以下が望ましい。こ
れより硼素が多いと屈折率が非常に小さくなるとともに
、化学的安定性が不十分となり、又、耐摩耗性も低下す
るので好ましくない。
ウム100部に対して原子比で2000部以下、好まし
くは1000部以下、特に500部以下が望ましい。こ
れより硼素が多いと屈折率が非常に小さくなるとともに
、化学的安定性が不十分となり、又、耐摩耗性も低下す
るので好ましくない。
かかるジルコニウムと硼素を含んだ酸化膜は、ジルコニ
ウム、硼素、酸素の3成分だけに限定されるものではな
く、耐久性向上、光学定数調整、成膜時の安定性、ある
いは成膜速度の向上などのために他の成分を含んでいて
も差し支えないことは言うまでもないことである。また
本発明の非晶質酸化膜は必ずしも透明である必要はなく
、酸素欠損の状態の吸収性膜や、−部窒素を含有してい
ても同様に有効である。
ウム、硼素、酸素の3成分だけに限定されるものではな
く、耐久性向上、光学定数調整、成膜時の安定性、ある
いは成膜速度の向上などのために他の成分を含んでいて
も差し支えないことは言うまでもないことである。また
本発明の非晶質酸化膜は必ずしも透明である必要はなく
、酸素欠損の状態の吸収性膜や、−部窒素を含有してい
ても同様に有効である。
最外層である第2層3又は第3層13の膜厚は特に限定
されるものではない、用途に応じて透過色や反射色を考
慮して決定すればよいが、あまり薄いと十分な耐久性が
得られないため、50Å以上好ましくは100Å以上、
特に200Å以上であることが望ましい。
されるものではない、用途に応じて透過色や反射色を考
慮して決定すればよいが、あまり薄いと十分な耐久性が
得られないため、50Å以上好ましくは100Å以上、
特に200Å以上であることが望ましい。
第2層3又は第3層13の膜形成法も特に限定されない
、真空蒸着法、イオンブレーティング法、スパッタリン
グ法などいずれも可能であるが、熱線反射ガラスなど、
自動車や建築用などの大面積コーティングが必要な場合
は、均一性に優れる反応性スパッタリング法が好ましい
。
、真空蒸着法、イオンブレーティング法、スパッタリン
グ法などいずれも可能であるが、熱線反射ガラスなど、
自動車や建築用などの大面積コーティングが必要な場合
は、均一性に優れる反応性スパッタリング法が好ましい
。
第1層2の膜材料は特に限定されず、用途によって、あ
るいは要求仕様によって金属、窒化物、炭化物、硼化物
、酸化物、珪化物あるいはこれらの複合物から選択され
る。
るいは要求仕様によって金属、窒化物、炭化物、硼化物
、酸化物、珪化物あるいはこれらの複合物から選択され
る。
熱線反射ガラスの場合は第1層2として窒化チタン、窒
化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化クロム、窒化タ
ンタルなどの窒化物、または錫をドープした酸化インジ
ウム(ITO)等が主に選ばれる。
化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化クロム、窒化タ
ンタルなどの窒化物、または錫をドープした酸化インジ
ウム(ITO)等が主に選ばれる。
第1層2の窒化物膜の膜厚は、希望する透過率にもよる
が、1000Å以下、好ましくは500Å以下が望まれ
る。100OAを超えると窒化物膜の吸収が大きくなり
過ぎ、又、内部応力のため剥離が生じ易くなる。
が、1000Å以下、好ましくは500Å以下が望まれ
る。100OAを超えると窒化物膜の吸収が大きくなり
過ぎ、又、内部応力のため剥離が生じ易くなる。
窒化物膜を用いる場合、ガラス界面との付着力を増すた
めに基板と窒化物膜間にもう1層を形成し第2図のよう
な3層構成とするのは有効である。かかる第1層11と
しては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウ
ム、酸化錫、酸化タンタル、酸化インジウムなどの酸化
物や、硫化亜鉛などからなる透明誘電体膜が好ましい、
第2層12の窒化物膜との付着力やスパッタリングでの
生産性を考えると、第2層の窒化物膜と同様な元素を含
む誘電体膜が好ましいが、特にこれだけに限定されるも
のではなく、第1居II/第2層12の組み合わせは酸
化タンタル/窒化チタン、酸化ジルコニウム/窒化チタ
ン、あるいは酸化錫/窒化ジルコニウムなど種々となり
うる。かかる第1層11の透明誘電体膜は、前述したよ
うな非晶質膜と同様なものを用いてもよい。
めに基板と窒化物膜間にもう1層を形成し第2図のよう
な3層構成とするのは有効である。かかる第1層11と
しては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウ
ム、酸化錫、酸化タンタル、酸化インジウムなどの酸化
物や、硫化亜鉛などからなる透明誘電体膜が好ましい、
第2層12の窒化物膜との付着力やスパッタリングでの
生産性を考えると、第2層の窒化物膜と同様な元素を含
む誘電体膜が好ましいが、特にこれだけに限定されるも
のではなく、第1居II/第2層12の組み合わせは酸
化タンタル/窒化チタン、酸化ジルコニウム/窒化チタ
ン、あるいは酸化錫/窒化ジルコニウムなど種々となり
うる。かかる第1層11の透明誘電体膜は、前述したよ
うな非晶質膜と同様なものを用いてもよい。
かかる誘電体lll11の膜厚は特に限定されないが、
これらの誘電体は屈折率も大きく、適当な膜厚を選択す
れば、干渉効果も利用して反射率や色調の調節も可能で
ある。特に、干渉効果を利用して可視域での高透過、低
反射を目的とする熱線反射ガラスに用いる場合は、第1
層11と第3層13の膜厚は光学的膜厚で1000〜1
800人の範囲で調節されるのが好ましい。第1層11
と第3層13の屈折率は2.0〜2.5の範囲で選択さ
れるのが望ましいが、この範囲外でも、光学的膜厚が適
正な範囲内であればよい、又、第2層12の窒化物膜の
膜厚は、希望する透過率にもよるが、1000Å以下が
好ましく、50〜500人の範囲が最適である。100
0人を超えると窒化物膜の吸収が大きくなり過ぎ、又、
内部応力のため剥離が生じ易くなる。
これらの誘電体は屈折率も大きく、適当な膜厚を選択す
れば、干渉効果も利用して反射率や色調の調節も可能で
ある。特に、干渉効果を利用して可視域での高透過、低
反射を目的とする熱線反射ガラスに用いる場合は、第1
層11と第3層13の膜厚は光学的膜厚で1000〜1
800人の範囲で調節されるのが好ましい。第1層11
と第3層13の屈折率は2.0〜2.5の範囲で選択さ
れるのが望ましいが、この範囲外でも、光学的膜厚が適
正な範囲内であればよい、又、第2層12の窒化物膜の
膜厚は、希望する透過率にもよるが、1000Å以下が
好ましく、50〜500人の範囲が最適である。100
0人を超えると窒化物膜の吸収が大きくなり過ぎ、又、
内部応力のため剥離が生じ易くなる。
第2層3又は第3層13の最外層がジルコニウムと硼素
を含んだ酸化膜である場合、第1層2と第2層3の間、
又は、第2層12と第3層13の居間付着力を向上させ
、且つ第1層2又は第2層12の内部応力を低減させる
為に、第1層2又は第2層12として硼素を含む窒化物
、特に窒化ジルコニウムを用いることは有効である。
を含んだ酸化膜である場合、第1層2と第2層3の間、
又は、第2層12と第3層13の居間付着力を向上させ
、且つ第1層2又は第2層12の内部応力を低減させる
為に、第1層2又は第2層12として硼素を含む窒化物
、特に窒化ジルコニウムを用いることは有効である。
第1層2として錫をドープした酸化インジウム(ITO
)を用いる場合、熱線反射性能を上げるためにはキャリ
ア濃度と移動度が大きく、且つ4000Å以上の膜厚の
ITOが望ましい、干渉による反射色を抑えるためには
、ITOを少なくとも7000Å以上形成するのが好ま
しい。その上に保護層として第2層3を形成する。この
ような低抵抗で透過率が高く、且つ耐久性のある光学薄
膜は熱線反射ガラスとしてばかりではなく、単板で電磁
波シールド用の窓ガラス、自動車のフロントガラスの電
熱風防、リアガラスの曇り上め、あるいは透明アンテナ
としても用いることが出来る。更に、化学的耐久性を利
用してエレクトロクロミック表示素子のITO(給電電
極)の保護コートとしても使える。
)を用いる場合、熱線反射性能を上げるためにはキャリ
ア濃度と移動度が大きく、且つ4000Å以上の膜厚の
ITOが望ましい、干渉による反射色を抑えるためには
、ITOを少なくとも7000Å以上形成するのが好ま
しい。その上に保護層として第2層3を形成する。この
ような低抵抗で透過率が高く、且つ耐久性のある光学薄
膜は熱線反射ガラスとしてばかりではなく、単板で電磁
波シールド用の窓ガラス、自動車のフロントガラスの電
熱風防、リアガラスの曇り上め、あるいは透明アンテナ
としても用いることが出来る。更に、化学的耐久性を利
用してエレクトロクロミック表示素子のITO(給電電
極)の保護コートとしても使える。
低反射ガラスの場合は、空気側の最外層3より高屈折率
を有する膜を第1層2として形成するか、又は3層、あ
るいはそれ以上の多層膜構成をとる。3層膜の場合は、
第1図の基板lと第1層2、又は第1層2と第2層3の
間にもう一層形成して、屈折率と膜厚を調整することに
より、反射率を低減させる。第1層2と新たに挿入する
層は、特に限定されないが、硼素含有量の異なる低屈折
率膜と高屈折率膜を用いることも可能である。
を有する膜を第1層2として形成するか、又は3層、あ
るいはそれ以上の多層膜構成をとる。3層膜の場合は、
第1図の基板lと第1層2、又は第1層2と第2層3の
間にもう一層形成して、屈折率と膜厚を調整することに
より、反射率を低減させる。第1層2と新たに挿入する
層は、特に限定されないが、硼素含有量の異なる低屈折
率膜と高屈折率膜を用いることも可能である。
低放射ガラスの場合は、基板/酸化膜/ Ag/非晶質
酸化膜(特に、硼素とジルコニウムを含んだ酸化膜)の
3層構成、又は、基板/酸化膜/ Ag/酸化膜/Ag
/非晶質酸化膜の5層構成にすると有効である。かかる
酸化膜としては、特に限定はされないが、 ZnOが一
例として上げられる、又、ジルコニウムと硼素を含む酸
化膜を用いても良い。
酸化膜(特に、硼素とジルコニウムを含んだ酸化膜)の
3層構成、又は、基板/酸化膜/ Ag/酸化膜/Ag
/非晶質酸化膜の5層構成にすると有効である。かかる
酸化膜としては、特に限定はされないが、 ZnOが一
例として上げられる、又、ジルコニウムと硼素を含む酸
化膜を用いても良い。
表面鏡に応用する場合は、基板上に、金属としてガラス
との接着力の良好なりロムなどを第1層2として形成し
、その上に第2層3として本発明の非晶質酸化膜、特に
、硼素とジルコニウムを含んだ酸化膜を形成すれば良い
。
との接着力の良好なりロムなどを第1層2として形成し
、その上に第2層3として本発明の非晶質酸化膜、特に
、硼素とジルコニウムを含んだ酸化膜を形成すれば良い
。
基板1又は10は、通常ガラス、プラスチックなどが用
いられる。ミラーとして用いる場合は、これに限定され
ず、平滑であれば金属、セラミックスなどの不透明基板
であっても構わない。
いられる。ミラーとして用いる場合は、これに限定され
ず、平滑であれば金属、セラミックスなどの不透明基板
であっても構わない。
その他の応用として、光学薄膜ではないが、サーマルヘ
ッドや磁気ディスクなどのメモリーデノスクの保護膜と
して用いることもできる。
ッドや磁気ディスクなどのメモリーデノスクの保護膜と
して用いることもできる。
又、本発明においては、第1図及び第2図に示したよう
に基板の片面だけに光学薄膜を形成してもよいし、基板
の両面に形成してもよい。
に基板の片面だけに光学薄膜を形成してもよいし、基板
の両面に形成してもよい。
[作 用]
本発明における光学体の空気側の最外層である非晶質酸
化物膜、即ち、第1図第2層3又は第2図第3層13は
、ガラス構成元素である硼素や珪素を含むことで非晶質
化されており、表面の平滑さが増すため摩擦抵抗が低減
し、これによって高い耐久性を有しているので、本発明
の光学体において、耐摩耗性や耐薬品性を向上させるた
めの保護層の役割を持つ、更にその屈折率、膜厚などの
調整により、光学的な機能、即ち、透過率、反射率、色
調などの調整機能を有する。
化物膜、即ち、第1図第2層3又は第2図第3層13は
、ガラス構成元素である硼素や珪素を含むことで非晶質
化されており、表面の平滑さが増すため摩擦抵抗が低減
し、これによって高い耐久性を有しているので、本発明
の光学体において、耐摩耗性や耐薬品性を向上させるた
めの保護層の役割を持つ、更にその屈折率、膜厚などの
調整により、光学的な機能、即ち、透過率、反射率、色
調などの調整機能を有する。
特に、かかる最外層がジルコニウムと硼素を含む酸化物
膜である場合における硼素は、酸、アルカリなどに強い
化学的安定性を有する酸化ジルコニウムに硼素を添加す
ることにより膜が非晶質化し、耐摩耗性と化学的安定性
の両方を満足する大変優れた耐久性を有する膜の実現に
寄与している。
膜である場合における硼素は、酸、アルカリなどに強い
化学的安定性を有する酸化ジルコニウムに硼素を添加す
ることにより膜が非晶質化し、耐摩耗性と化学的安定性
の両方を満足する大変優れた耐久性を有する膜の実現に
寄与している。
又、硼素は、膜の屈折率調節にも寄与する。
即ち、硼素の含有割合を増やすことにより屈折率を下げ
ることができる。
ることができる。
本発明において最外層以外の層は主に光学的な面での作
用を有し、透過や反射性能などを担っている。
用を有し、透過や反射性能などを担っている。
又、熱線反射性能を有する光学体において、窒化物膜は
熱線反射機能を受は持つものである。又、干渉効果を利
用して可視域での高透過、低反射を目的とした熱線反射
ガラスにおいては、第2図の第2層12は熱線反射機能
を受は持ち、第1層11及び第3層13は、窒化物膜の
可視域での反射を防止する機能を有する。
熱線反射機能を受は持つものである。又、干渉効果を利
用して可視域での高透過、低反射を目的とした熱線反射
ガラスにおいては、第2図の第2層12は熱線反射機能
を受は持ち、第1層11及び第3層13は、窒化物膜の
可視域での反射を防止する機能を有する。
[実施例]
(実施例1)
ガラス基板をスパッタリング装置の真空槽にセットしl
X l116Torrまで排気した。アルゴンと窒素
の混合ガスを導入して圧力を2 X 1O−3Torr
とした後、チタンを反応性スパッタリングして窒化チタ
ン(第1層)を約200人形成した0次にアルゴンと酸
素の混合ガスに切り替え圧力を2 X 1O−3Tor
rにして、ジルコニウム/硼素ターゲット(原子比70
/ 30)を反応性スパッタリングしてジルコニウムと
硼素からなる非晶質酸化115IZrBxOy (第2
層)を約500人形成した。
X l116Torrまで排気した。アルゴンと窒素
の混合ガスを導入して圧力を2 X 1O−3Torr
とした後、チタンを反応性スパッタリングして窒化チタ
ン(第1層)を約200人形成した0次にアルゴンと酸
素の混合ガスに切り替え圧力を2 X 1O−3Tor
rにして、ジルコニウム/硼素ターゲット(原子比70
/ 30)を反応性スパッタリングしてジルコニウムと
硼素からなる非晶質酸化115IZrBxOy (第2
層)を約500人形成した。
こうして得られた熱線反射ガラスの可視光透過率TV、
太陽光線透過率TE 、コート面可視光反射率RVF、
ガラス面可視光反射率RVGは、それぞれ53.42.
8.28 (%)であった、膜の耐久性を調べるため
に1規定の塩酸、水酸化ナトリウム中に6時間、あるい
は沸醤水中に2時間浸漬したが、いずれも透過率、反射
率の変化は1%以内であった。
太陽光線透過率TE 、コート面可視光反射率RVF、
ガラス面可視光反射率RVGは、それぞれ53.42.
8.28 (%)であった、膜の耐久性を調べるため
に1規定の塩酸、水酸化ナトリウム中に6時間、あるい
は沸醤水中に2時間浸漬したが、いずれも透過率、反射
率の変化は1%以内であった。
砂消しゴムによる擦り試験でも、傷は殆どつかず極めて
すぐれた耐摩耗性を示した。
すぐれた耐摩耗性を示した。
(実施例2)
実施例1と同様にガラス基板上に窒化チタン(第1層)
を約200人形成した後、アルゴンと酸素の混合ガスに
切り替え圧力を2 X 1O−3Torrにした0次に
ジルコニウム/硼素ターゲット(原子比33/ 13?
)を反応性スパッタリングしてジルコニウムと硼素から
なる非晶賀酸化膜ZrBx07 (第2層)を約500
人形成した。
を約200人形成した後、アルゴンと酸素の混合ガスに
切り替え圧力を2 X 1O−3Torrにした0次に
ジルコニウム/硼素ターゲット(原子比33/ 13?
)を反応性スパッタリングしてジルコニウムと硼素から
なる非晶賀酸化膜ZrBx07 (第2層)を約500
人形成した。
得られた熱線反射ガラスの光学性能TvTE 、 RV
F、 RVGは、それぞれ55.42.3.20(%)
であった。
F、 RVGは、それぞれ55.42.3.20(%)
であった。
実施例1と同様な耐久性試験を行ったが、同様に優れた
性能を示した。
性能を示した。
(実施例3)
ガラス基板をスパッタリング装置の真空槽にセットしI
X 10−6 Torrまで排気した。アルゴンと酸
素の混合ガスを導入して圧力を2 X 1O−3Tot
rとし、基板を350℃程度に加熱をしなからITOタ
ーゲットをスパッタリングしてITO(第1層)を約1
ル形成した0次にアルゴンと酸素の混合ガスの割合を変
えたジルコニウム/硼素ターゲット(原子比33/ 8
7)を反応性スパッタリングして非晶質酸化膜ZrBx
07 (第2層)を約780人形成した。
X 10−6 Torrまで排気した。アルゴンと酸
素の混合ガスを導入して圧力を2 X 1O−3Tot
rとし、基板を350℃程度に加熱をしなからITOタ
ーゲットをスパッタリングしてITO(第1層)を約1
ル形成した0次にアルゴンと酸素の混合ガスの割合を変
えたジルコニウム/硼素ターゲット(原子比33/ 8
7)を反応性スパッタリングして非晶質酸化膜ZrBx
07 (第2層)を約780人形成した。
このようにして得られた熱線反射ガラスの耐久性を、実
施例1と同様に評価したところ極めて優れた耐久性を示
した。
施例1と同様に評価したところ極めて優れた耐久性を示
した。
(実施例4)
ガラス基板をスパッタリング装置の真空槽にセットしI
X 10−6 Tarrまで排気した。アルゴンと酸
素の混合ガスを導入して圧力を2 X 1O−3Tor
rとした後、タンタルを反応性スパッタリングして酸化
タンタル(第1層)を約620人形成した。続けてジル
コニウム/硼素ターゲット(原子比33/ 87)を同
じく反応性スパッタリングして非晶質酸化膜ZrBxO
y (第2層)を約760人形成した。
X 10−6 Tarrまで排気した。アルゴンと酸
素の混合ガスを導入して圧力を2 X 1O−3Tor
rとした後、タンタルを反応性スパッタリングして酸化
タンタル(第1層)を約620人形成した。続けてジル
コニウム/硼素ターゲット(原子比33/ 87)を同
じく反応性スパッタリングして非晶質酸化膜ZrBxO
y (第2層)を約760人形成した。
一旦、真空をリークし基板を裏返して、再び同様な二層
膜を裏面にも形成した。
膜を裏面にも形成した。
このようにして得られた低反射ガラスの反射率は約1.
5%であった。また耐久性も実施例1と同様に極めて優
れていた。
5%であった。また耐久性も実施例1と同様に極めて優
れていた。
(実施例5)
ガラス基板をスパッタリング装置の真空槽にセットし、
I X 10−6 Torrまで排気した。アルゴンと
酸素の混合ガスを導入して圧力を2×1(13Torr
とした後、硼素を含むジルコニウムターゲットを高周波
マグネトロンスパッタリングして非晶質酸化膜ZrBx
Oy (第1層)を約600人形成した0次に、アルゴ
ンと窒素の混合ガスに切り替え圧力を2 X 1O−3
Torrにしてチタンターゲットを高周波マグネトロン
スパッタリングして窒化チタン(第2層)を約120人
形成した。その後、再び第1層と同じ条件でZrBx(
h膜(第3層)を約SOO入形成した。
I X 10−6 Torrまで排気した。アルゴンと
酸素の混合ガスを導入して圧力を2×1(13Torr
とした後、硼素を含むジルコニウムターゲットを高周波
マグネトロンスパッタリングして非晶質酸化膜ZrBx
Oy (第1層)を約600人形成した0次に、アルゴ
ンと窒素の混合ガスに切り替え圧力を2 X 1O−3
Torrにしてチタンターゲットを高周波マグネトロン
スパッタリングして窒化チタン(第2層)を約120人
形成した。その後、再び第1層と同じ条件でZrBx(
h膜(第3層)を約SOO入形成した。
こうして得られた試料の可視光透過率TV、太陽光透過
率TEは、それぞれ約80%、60%であった。 実施
例1と同様の耐久性試験を行ったが、実施例1と同様に
優れた性能を示した。
率TEは、それぞれ約80%、60%であった。 実施
例1と同様の耐久性試験を行ったが、実施例1と同様に
優れた性能を示した。
(実施例6)
ガラス基板をスパッタリング装置の真空槽にセットし、
I X 1O−6Torrまで排気した。アルゴンと酸
素の混合ガスを導入して圧力を2×101Torrとし
た後、珪素を含むチタニウムターゲットを高周波マグネ
トロンスパッタリングして非晶質酸化膜Ti5ixOY
膜(第1層)を約600人形成した。次に、アルゴンと
窒素の混合ガスに切り替え圧力を2 X 1O−3To
rrにしてチタンターゲットを高周波マグネトロンスパ
ッタリングして窒化チタン(第2層)を約120人形成
した。その後、再び第1層と同じ条件で非晶質酸化膜T
i5ixOy (第3層)を約800人形成した。
I X 1O−6Torrまで排気した。アルゴンと酸
素の混合ガスを導入して圧力を2×101Torrとし
た後、珪素を含むチタニウムターゲットを高周波マグネ
トロンスパッタリングして非晶質酸化膜Ti5ixOY
膜(第1層)を約600人形成した。次に、アルゴンと
窒素の混合ガスに切り替え圧力を2 X 1O−3To
rrにしてチタンターゲットを高周波マグネトロンスパ
ッタリングして窒化チタン(第2層)を約120人形成
した。その後、再び第1層と同じ条件で非晶質酸化膜T
i5ixOy (第3層)を約800人形成した。
こうして得られた試料の可視光透過率、太陽光透過率は
、実施例5とほぼ同様な性能であった。又、耐久性も実
施例5と同様の結果が得られた。
、実施例5とほぼ同様な性能であった。又、耐久性も実
施例5と同様の結果が得られた。
(比較例1)
実施例5の効果を見るために、硼素を含まない酸化ジル
コニウム膜(第1層)を約600人形成した0次に、ア
ルゴンと窒素の混合ガスに切り替え圧力を2 X 1O
−3Torrにしてチタンターゲットを高周波マグネト
ロンスパッタリングして窒化チタン(第2層)を約12
0人形成した。その後、再び第1層と同じ条件で酸化ジ
ルコニウム膜(第3層)を約600人形成した。
コニウム膜(第1層)を約600人形成した0次に、ア
ルゴンと窒素の混合ガスに切り替え圧力を2 X 1O
−3Torrにしてチタンターゲットを高周波マグネト
ロンスパッタリングして窒化チタン(第2層)を約12
0人形成した。その後、再び第1層と同じ条件で酸化ジ
ルコニウム膜(第3層)を約600人形成した。
こうして得られた試料を砂消しゴム試験にかけたところ
、耐摩耗性は劣り多数の傷が生じた。
、耐摩耗性は劣り多数の傷が生じた。
(比較例2)
実施例6の効果を見るために、珪素を含まない酸化チタ
ン膜(第1層)を約600人形成した。次に、アルゴン
と窒素の混合ガスに切り替え圧力を2 X 101To
rrにしてチタンターゲットを高周波マグネトロンスパ
ッタリングして窒化チタン(第2層)を約120人形成
した。その後、再び第1層と同じ条件で酸化チタン膜(
第3層)を約600人形成した。
ン膜(第1層)を約600人形成した。次に、アルゴン
と窒素の混合ガスに切り替え圧力を2 X 101To
rrにしてチタンターゲットを高周波マグネトロンスパ
ッタリングして窒化チタン(第2層)を約120人形成
した。その後、再び第1層と同じ条件で酸化チタン膜(
第3層)を約600人形成した。
こうして得られた試料を砂消しゴム試験にかけたところ
、耐痒耗性は劣り多数の傷が生じた。
、耐痒耗性は劣り多数の傷が生じた。
[発明の効果]
本発明は、基板からみて一番外側、即ち、空気側の最外
層に非晶質酸化膜を用いることにより、実施例1〜6に
示すように、化学的安定性と耐摩耗性に優れた光学体を
得ることを可能にることができる。
層に非晶質酸化膜を用いることにより、実施例1〜6に
示すように、化学的安定性と耐摩耗性に優れた光学体を
得ることを可能にることができる。
又、非晶質酸化膜として硼素を含んだものを用いる場合
は、硼素の含有割合を変えることにより、かかる酸化膜
の屈折率を調節することができ、光学的な膜設針の自由
度が拡大するという効果も奏する。
は、硼素の含有割合を変えることにより、かかる酸化膜
の屈折率を調節することができ、光学的な膜設針の自由
度が拡大するという効果も奏する。
第1図は1本発明に係わる光学体の一例の一部断面図を
示したものであり、第2図は本発明に係わる熱線反射性
能を有する光学体の一例の一部断面図を示す。 1.10:基板 2:金属、窒化物、炭化物、硼化物、酸化膜、珪化物、
あるいはこれらの複合物からなる膜(第1層) 3:非晶質酸化膜(82層) 11:透明誘電体膜(第1層) !2:窒化膜(第2層)
示したものであり、第2図は本発明に係わる熱線反射性
能を有する光学体の一例の一部断面図を示す。 1.10:基板 2:金属、窒化物、炭化物、硼化物、酸化膜、珪化物、
あるいはこれらの複合物からなる膜(第1層) 3:非晶質酸化膜(82層) 11:透明誘電体膜(第1層) !2:窒化膜(第2層)
Claims (6)
- (1)基板上に少なくとも2層からなる光学薄膜が形成
された光学体において、空気側の最外層が非晶質酸化膜
からなることを特徴とする耐久性の優れた光学体。 - (2)非晶質酸化膜がチタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、錫、タンタル、及びインジウムの群から選ばれる少
なくとも1種と、硼素又は珪素のうち少なくとも1種と
を含む酸化物からなることを特徴とする請求項1記載の
耐久性の優れた光学体。 - (3)非晶質酸化膜が少なくともジルコニウムと硼素を
含んだ酸化膜からなることを特徴とする請求項1記載の
耐久性の優れた光学体。 - (4)基板上に、該基板側から順に窒化物膜、非晶質酸
化膜の少なくとも2層構成膜が形成されてなることを特
徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の熱線反射性能
を有する耐久性の優れた光学体。 - (5)基板上に、該基板側から順に透明誘電体膜、窒化
物膜、非晶質酸化膜の少なくとも3層構成膜が形成され
てなることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載
の熱線反射性能を有する耐久性の優れた光学体。 - (6)窒化物膜が窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化
ハフニウム、窒化タンタル及び窒化クロムの群から選ば
れる少なくとも1種からなることを特徴とする請求項4
又は5記載の熱線反射性能を有する耐久性の優れた光学 体。
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- 1988-03-31 JP JP63076202A patent/JPH0682163B2/ja not_active Expired - Lifetime
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