JP2015166287A - Method for producing laminate, and laminate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を有する積層体を製造するための積層体の製造方法、および該製造方法によって製造される積層体に関する。 The present invention relates to a method for producing a laminate for producing a laminate having a titanium oxide layer mainly composed of rutile-type titanium oxide, and a laminate produced by the production method.
ディスプレイや開口部材を高機能化するために、例えばディスプレイの表示画面や開口部材の開口面に光学コーティングが設けられる。光学コーティングとしては、例えば、写り込みを低減するための反射防止膜、室内等の温度上昇を防止するための赤外線反射膜が挙げられる。反射防止膜、赤外線反射膜等の光学コーティングとしては、例えば、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とを交互に積層した誘電体多層膜が挙げられる。 In order to enhance the functionality of the display and the aperture member, for example, an optical coating is provided on the display screen of the display and the aperture surface of the aperture member. Examples of the optical coating include an antireflection film for reducing reflection and an infrared reflection film for preventing a temperature rise in a room or the like. Examples of the optical coating such as an antireflection film and an infrared reflection film include a dielectric multilayer film in which a high refractive index dielectric layer and a low refractive index dielectric layer are alternately laminated.
誘電体多層膜は、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層との屈折率差が大きいほど、全体の層数および厚さを低減でき、設計の自由度を大きくできるとともに生産性を良好にでき、光学特性が向上する。このため高屈折率誘電体として、高屈折率を有するものがこれまで以上に必要とされてきている。 The larger the refractive index difference between the high-refractive-index dielectric layer and the low-refractive-index dielectric layer, the lower the total number and thickness of the dielectric multilayer film. It is possible to improve the optical characteristics. For this reason, a material having a high refractive index is required more than ever as a high refractive index dielectric.
高屈折率誘電体としては、例えば、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、窒化ケイ素等が挙げられ、これらのなかでも高屈折率を有するものとして酸化チタンが挙げられる。低屈折率誘電体としては、フッ化マグネシウム、酸化ケイ素等が挙げられ、これらのなかでも耐熱性の良好なものとして酸化ケイ素が挙げられる。 Examples of the high refractive index dielectric include tantalum oxide, niobium oxide, titanium oxide, silicon nitride, and the like. Among these, titanium oxide is exemplified as one having a high refractive index. Examples of the low refractive index dielectric include magnesium fluoride and silicon oxide. Among these, silicon oxide is exemplified as a material having good heat resistance.
酸化チタンは、結晶構造によって屈折率が異なり、例えば、波長550nmでの屈折率で、アモルファス型の屈折率は2.2〜2.32、アナターゼ型の屈折率は2.53、ルチル型の屈折率は2.66である。光学特性を向上させる観点からは、高い屈折率が得られるルチル型が好ましい。従来、ルチル型酸化チタンを得るために900℃以上の高温で熱処理する方法が知られているが、比較的低温での熱処理によってルチル型酸化チタンを得ることは必ずしも容易でなかった。このため、各種のドーパントを含有させてルチル型酸化チタンを得ることが知られている。 The refractive index of titanium oxide varies depending on the crystal structure. For example, the refractive index at a wavelength of 550 nm, the refractive index of the amorphous type is 2.2 to 2.32, the refractive index of the anatase type is 2.53, and the refractive index of the rutile type. The rate is 2.66. From the viewpoint of improving optical characteristics, a rutile type capable of obtaining a high refractive index is preferable. Conventionally, a method of heat-treating at a high temperature of 900 ° C. or higher is known to obtain rutile-type titanium oxide, but it has not always been easy to obtain rutile-type titanium oxide by heat treatment at a relatively low temperature. For this reason, it is known to obtain a rutile type titanium oxide by containing various dopants.
例えば、Nb、Ta、Mo、As、Sb、Al、Hf、Si、Ge、Zr、W、Co、Fe、Cr、Sn、Ni、V、Mn、Tc、Re、P、およびBiからなるドーパント群から選ばれる1または2以上を添加してルチル型酸化チタンを得ることが知られている(例えば、特許文献1参照)。しかし、成膜時に150℃以上に加熱するものであって、成膜後に熱処理するものではなく、ドーパントの熱処理に対する影響については必ずしも明らかでない。 For example, a dopant group consisting of Nb, Ta, Mo, As, Sb, Al, Hf, Si, Ge, Zr, W, Co, Fe, Cr, Sn, Ni, V, Mn, Tc, Re, P, and Bi It is known that rutile-type titanium oxide is obtained by adding one or two or more selected from (for example, see Patent Document 1). However, it is heated to 150 ° C. or higher at the time of film formation, and is not heat-treated after film formation, and the influence of the dopant on the heat treatment is not necessarily clear.
また、酸化チタンと、微量のCr、V、Fe、またはNiとを含むスパッタ源を用いて、光触媒膜を成膜することが知られている(例えば、特許文献2参照)。しかし、光触媒には一般アナターゼ型の酸化チタンが用いられており、ルチル型酸化チタンが得られることについては必ずしも明らかでない。さらに、成膜時に200℃以上に加熱するものであり、成膜後に熱処理するものではなく、ドーパントの熱処理に対する影響については必ずしも明らかでない。 In addition, it is known to form a photocatalytic film using a sputtering source containing titanium oxide and a small amount of Cr, V, Fe, or Ni (see, for example, Patent Document 2). However, general anatase type titanium oxide is used for the photocatalyst, and it is not always clear that rutile type titanium oxide can be obtained. Furthermore, the film is heated to 200 ° C. or higher at the time of film formation, and is not heat-treated after film formation, and the influence of the dopant on the heat treatment is not necessarily clear.
さらに、ドーパントを含有する金属ドープTiOxターゲット(但し、xは0 .5〜1.99)を用いてスパッタすることが知られている(例えば、特許文献3参照)。しかし、Nb以外のドーパントの具体的な効果については、必ずしも明らかでない。さらに、成膜時に200℃以上に加熱するものであり、成膜後に熱処理するものではなく、ドーパントの熱処理に対する影響について必ずしも明らかでない。 Furthermore, it is known that sputtering is performed using a metal-doped TiO x target containing a dopant (where x is 0.5 to 1.99) (see, for example, Patent Document 3). However, the specific effects of dopants other than Nb are not always clear. Furthermore, the film is heated to 200 ° C. or higher at the time of film formation, and is not heat-treated after film formation, and the influence of the dopant on the heat treatment is not necessarily clear.
また、ドーパントが添加された酸化チタンからなる前駆体層を形成した後、前駆体層を還元雰囲気下で熱処理して金属酸化物層を得ることが知られている(例えば、特許文献4参照)。しかし、Nb以外のドーパントの具体的な効果については、必ずしも明らかでない。さらに、成膜時に200℃以上に加熱するものであり、熱処理によってアナターゼ型の酸化チタンが得られるが、ルチル型酸化チタンが得られることについては必ずしも明らかでない。 It is also known that after forming a precursor layer made of titanium oxide to which a dopant is added, the precursor layer is heat-treated in a reducing atmosphere to obtain a metal oxide layer (see, for example, Patent Document 4). . However, the specific effects of dopants other than Nb are not always clear. Further, the film is heated to 200 ° C. or more during film formation, and anatase-type titanium oxide is obtained by heat treatment, but it is not necessarily clear that rutile-type titanium oxide is obtained.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を有する積層体の製造方法であって、成膜時の温度を150℃以下にでき、かつ成膜後の熱処理温度を750℃以下といった比較的低温にできる積層体の製造方法の提供を目的とする。また、本発明は、このような製造方法によって製造される積層体の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and is a method for producing a laminate having a titanium oxide layer mainly composed of rutile-type titanium oxide, and the temperature during film formation can be made 150 ° C. or lower. And it aims at providing the manufacturing method of the laminated body which can make heat processing temperature after film-forming into comparatively low temperature like 750 degrees C or less. Moreover, an object of this invention is to provide the laminated body manufactured by such a manufacturing method.
本発明の積層体の製造方法は、成膜工程と、熱処理工程とを有する。成膜工程は、150℃以下の温度の透明基体上に、Ni、Fe、およびCuから選ばれる少なくとも1種の添加元素を1〜5原子%含むチタンターゲットを使用して、スパッタリング法により前駆体層を成膜する。熱処理工程は、前駆体層が形成された透明基体を550〜750℃の温度で熱処理して、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を有する積層体を得る。 The manufacturing method of the laminated body of this invention has a film-forming process and a heat treatment process. The film forming step uses a titanium target containing 1 to 5 atomic% of at least one additive element selected from Ni, Fe, and Cu on a transparent substrate having a temperature of 150 ° C. or lower, and is a precursor by sputtering. Deposit layers. In the heat treatment step, the transparent substrate on which the precursor layer is formed is heat treated at a temperature of 550 to 750 ° C. to obtain a laminate having a titanium oxide layer mainly composed of rutile titanium oxide.
本発明の積層体は、透明基体上に、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とが交互に積層された誘電体多層膜からなる光学膜を有する。高屈折率誘電体層は、上記した本発明の積層体の製造方法によって形成された酸化チタン層からなる。 The laminate of the present invention has an optical film composed of a dielectric multilayer film in which high refractive index dielectric layers and low refractive index dielectric layers are alternately laminated on a transparent substrate. The high refractive index dielectric layer is composed of a titanium oxide layer formed by the above-described laminate manufacturing method of the present invention.
本発明の積層体の製造方法によれば、成膜時の温度を150℃以下とし、かつ成膜後の熱処理温度を750℃以下といった比較的低温下で、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を有する積層体を製造できる。また、本発明の積層体によれば、本発明の製造方法によって形成された酸化チタン層を有することから、生産性に優れる。 According to the method for manufacturing a laminate of the present invention, titanium oxide mainly composed of rutile titanium oxide at a relatively low temperature, such as a film forming temperature of 150 ° C. or lower and a heat treatment temperature after film formation of 750 ° C. or lower. A laminate having layers can be produced. Moreover, according to the laminated body of this invention, since it has the titanium oxide layer formed by the manufacturing method of this invention, it is excellent in productivity.
以下、本発明の積層体の製造方法および積層体の実施形態について説明する。
実施形態の積層体の製造方法は、成膜工程と熱処理工程とを有する。成膜工程は、150℃以下の温度の透明基体上に、Ni、Fe、およびCuから選ばれる少なくとも1種の元素を1〜5原子%含むチタンターゲットを使用して、スパッタリング法により酸化チタンから主としてなる前駆体層を成膜する。熱処理工程は、前駆体層が形成された透明基体を550〜750℃の温度で熱処理して、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を得る。
Hereinafter, the manufacturing method of the laminated body of this invention and embodiment of a laminated body are demonstrated.
The manufacturing method of the laminated body of embodiment has a film-forming process and a heat treatment process. The film forming step is performed from a titanium oxide by a sputtering method using a titanium target containing 1 to 5 atomic% of at least one element selected from Ni, Fe, and Cu on a transparent substrate having a temperature of 150 ° C. or lower. A main precursor layer is formed. In the heat treatment step, the transparent substrate on which the precursor layer is formed is heat treated at a temperature of 550 to 750 ° C. to obtain a titanium oxide layer mainly composed of rutile type titanium oxide.
ここで、ルチル型酸化チタンから主としてなるとは、酸化チタン層におけるアナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンとの合計量に対するルチル型酸化チタンの質量での割合(ルチル型酸化チタン/(アナターゼ型酸化チタン+ルチル型酸化チタン))が80%以上であることを意味する。 Here, mainly consisting of rutile type titanium oxide means that the ratio of rutile type titanium oxide to the total amount of anatase type titanium oxide and rutile type titanium oxide in the titanium oxide layer (rutile type titanium oxide / (anatase type titanium oxide). + Rutile type titanium oxide)) means 80% or more.
実施形態の積層体の製造方法によれば、Ni、Fe、およびCuから選ばれる少なくとも1種の元素を1〜5原子%含むチタンターゲットを使用してスパッタリング法により前駆体層を成膜することで、前駆体層の成膜時の透明基体の温度を150℃以下にできるとともに、その後の熱処理温度を750℃以下といった比較的低温下で、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を得ることができる。以下、各工程について具体的に説明する。 According to the laminate manufacturing method of the embodiment, the precursor layer is formed by sputtering using a titanium target containing 1 to 5 atomic% of at least one element selected from Ni, Fe, and Cu. Thus, the temperature of the transparent substrate during film formation of the precursor layer can be made 150 ° C. or lower, and a titanium oxide layer mainly composed of rutile-type titanium oxide can be obtained at a relatively low temperature such as a subsequent heat treatment temperature of 750 ° C. or lower. Can do. Hereinafter, each step will be specifically described.
成膜工程は、既に説明したように、150℃以下の温度の透明基体上に、Ni、Fe、およびCuから選ばれる少なくとも1種の添加元素を1〜5原子%含むチタンターゲットを使用して、スパッタリング法により前駆体層を成膜する。 As already described, the film forming step uses a titanium target containing 1 to 5 atomic% of at least one additive element selected from Ni, Fe, and Cu on a transparent substrate having a temperature of 150 ° C. or lower. A precursor layer is formed by sputtering.
前駆体層は、後工程である熱処理工程によって、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層となるものである。前駆体層としては、例えば、アモルファス状態の酸化チタンからなるもの、アナターゼ型酸化チタンからなるもの、アナターゼ型酸化チタンと少量のルチル型酸化チタンとからなるものが挙げられ、これらのいずれであってもよい。また、前駆体層は、酸素欠陥を有するものであってもよく、例えば、一般式:TiO2−x(xは0<x≦1を満たす実数である)で表されるものであってもよい。さらに、前駆体層は、透明基体上に直接形成してもよいし、透明基体上に他の層を介して形成してもよい。 The precursor layer becomes a titanium oxide layer mainly composed of rutile-type titanium oxide by a heat treatment step which is a subsequent step. Examples of the precursor layer include those made of amorphous titanium oxide, those made of anatase-type titanium oxide, and those made of anatase-type titanium oxide and a small amount of rutile-type titanium oxide. Also good. Moreover, the precursor layer may have an oxygen defect, for example, it may be represented by a general formula: TiO 2-x (x is a real number satisfying 0 <x ≦ 1). Good. Furthermore, the precursor layer may be formed directly on the transparent substrate, or may be formed on the transparent substrate via another layer.
透明基体としては、特に制限されず、例えば、車両用、特に自動車用の窓ガラスや通常使用されているフロ−トガラス、またはロ−ルアウト法によって製造されたソーダライムガラス等の無機質の透明性があるガラス板を使用できる。ガラス板には、クリアガラス、高透過ガラス等の無色のもの、熱線吸収ガラス等の緑等に着色されたものともに使用できるが、可視光透過率を考慮すると、クリアガラス、高透過ガラス等の無色ガラスが好ましい。また、風冷強化ガラス、化学強化ガラス等の各種強化ガラスも使用できる。さらには、ホウケイ酸塩ガラス、低膨張ガラス、ゼロ膨張ガラス、低膨張結晶化ガラス、ゼロ膨張結晶化ガラス等の各種ガラスを用いることができる。透明基体の厚さは、必ずしも制限されないが、例えば1〜20mmが好ましい。 The transparent substrate is not particularly limited, and for example, there is an inorganic transparency such as window glass for vehicles, particularly automobiles, commonly used float glass, or soda lime glass produced by a roll-out method. Some glass plates can be used. The glass plate can be used with clear glass, colorless glass such as high transmission glass, or green colored glass such as heat ray absorbing glass, but considering visible light transmittance, clear glass, high transmission glass, etc. Colorless glass is preferred. Various tempered glasses such as air-cooled tempered glass and chemically tempered glass can also be used. Furthermore, various glasses such as borosilicate glass, low expansion glass, zero expansion glass, low expansion crystallized glass, and zero expansion crystallized glass can be used. Although the thickness of a transparent base | substrate is not necessarily restrict | limited, For example, 1-20 mm is preferable.
成膜工程では、スパッタリングターゲットとして、Ni、Fe、およびCuから選ばれる少なくとも1種の添加元素を1〜5原子%含むチタンターゲットを用いる。すなわち、Tiと、Ni、Fe、およびCuから選ばれる少なくとも1種の添加元素との合計量に対する添加元素の合計量の割合が1〜5原子%であるチタンターゲットを用いる。添加元素は、1種のみを含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。なお、チタンターゲットは、基本的に、Ni、Fe、およびCu以外の添加元素を含有しないことが好ましいが、影響の無い範囲で(例えば1原子%以下)含有してもよい。 In the film forming step, a titanium target containing 1 to 5 atomic% of at least one additive element selected from Ni, Fe, and Cu is used as a sputtering target. That is, a titanium target in which the ratio of the total amount of additive elements to the total amount of Ti and at least one additive element selected from Ni, Fe, and Cu is 1 to 5 atomic% is used. An additive element may contain only 1 type and may contain 2 or more types. In addition, although it is preferable that a titanium target does not contain additive elements other than Ni, Fe, and Cu fundamentally, you may contain it in the range which has no influence (for example, 1 atomic% or less).
添加元素の効果は必ずしも同一ではないが、添加元素の合計量での割合が1原子%未満の場合、後工程である熱処理工程によってルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を得られないおそれがある。一方、添加元素の合計量での割合が5原子%を超える場合、酸化チタン層の可視光吸収率が高くなるとともに、ヘイズの発生が大きくなる。また、酸化チタン層が誘電体とならないおそれがある。添加元素の割合は、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を効率的に得る観点から、1.5原子%以上が好ましく、2原子%以上がより好ましい。また、添加元素の合計量での割合は、可視光吸収率やヘイズ等の光学特性の観点から、4.5原子%以下が好ましく、4原子%以下がより好ましい。 Although the effects of the additive elements are not necessarily the same, when the ratio of the additive elements in the total amount is less than 1 atomic%, there is a possibility that a titanium oxide layer mainly composed of rutile-type titanium oxide cannot be obtained by the heat treatment process which is a subsequent process. is there. On the other hand, when the ratio of the total amount of the additive elements exceeds 5 atomic%, the visible light absorptance of the titanium oxide layer increases and the generation of haze increases. In addition, the titanium oxide layer may not be a dielectric. From the viewpoint of efficiently obtaining a titanium oxide layer mainly composed of rutile-type titanium oxide, the ratio of the additive element is preferably 1.5 atomic% or more, and more preferably 2 atomic% or more. In addition, the ratio of the total amount of the additive elements is preferably 4.5 atomic percent or less, and more preferably 4 atomic percent or less, from the viewpoint of optical properties such as visible light absorption rate and haze.
スパッタリング方式は、特に制限されず、DC(直流)スパッタリング方式、AC(交流)スパッタリング方式、高周波スパッタリング方式、マグネトロンスパッタリング方式等の各種方式を適用できる。これらの中でも、プロセスが安定しており、大面積への成膜が容易であることから、DCスパッタリング方式、ACスパッタリング方式が好ましい。 The sputtering method is not particularly limited, and various methods such as a DC (direct current) sputtering method, an AC (alternating current) sputtering method, a high frequency sputtering method, and a magnetron sputtering method can be applied. Among these, the DC sputtering method and the AC sputtering method are preferable because the process is stable and film formation on a large area is easy.
スパッタリング法は、反応性ガスを導入して行う反応性スパッタリング法が好ましい。成膜時のスパッタ圧力は、0.1〜3Paが好ましく、0.2〜0.5Paがより好ましい。反応性ガスとしては、少なくとも酸化性ガスを含有するものが用いられ、不活性ガスと酸化性ガスとの混合ガスが好適に用いられる。不活性ガスとしては、Ar、He、Ne、Kr、およびXeから選ばれる1種または2種以上を使用できる。酸化性ガスとしては、O2、O3、H2O、およびCO2から選ばれる1種または2種以上を使用できる。これらの中でも、安全性と成膜装置の保守の観点からO2が好ましい。 The sputtering method is preferably a reactive sputtering method performed by introducing a reactive gas. The sputtering pressure during film formation is preferably from 0.1 to 3 Pa, more preferably from 0.2 to 0.5 Pa. As the reactive gas, a gas containing at least an oxidizing gas is used, and a mixed gas of an inert gas and an oxidizing gas is preferably used. As the inert gas, one or more selected from Ar, He, Ne, Kr, and Xe can be used. As the oxidizing gas, one or more selected from O 2 , O 3 , H 2 O, and CO 2 can be used. Among these, O 2 is preferable from the viewpoint of safety and maintenance of the film forming apparatus.
反応性ガス中における酸化性ガスの濃度は、不活性ガスの流量と酸化性ガスの流量との割合の調整により行うことができる。酸化性ガスの流量は、反応性ガス中、20〜100体積%が好ましく、20〜30体積%がより好ましい。 The concentration of the oxidizing gas in the reactive gas can be adjusted by adjusting the ratio between the flow rate of the inert gas and the flow rate of the oxidizing gas. The flow rate of the oxidizing gas is preferably 20 to 100% by volume and more preferably 20 to 30% by volume in the reactive gas.
透明基体の温度は、150℃以下であれば特に制限されない。ここで、透明基体の温度は成膜時間が長くなるとともに上昇するが、この場合には最も温度が高くなったときの温度が150℃以下となるようにする。150℃を超える場合には、別途加熱のための設備が必要となる場合があり、コストおよび生産性の観点からは効率的ではない。透明基体の温度は、150℃以下であれば必ずしも限定されず、また添加元素の種類によっても異なるが、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を効率的に得る観点から、100℃以上が好ましく、105℃以上がより好ましく、110℃以上がさらに好ましい。 The temperature of the transparent substrate is not particularly limited as long as it is 150 ° C. or lower. Here, the temperature of the transparent substrate rises as the film formation time becomes longer. In this case, the temperature when the temperature is highest is set to 150 ° C. or lower. If the temperature exceeds 150 ° C., a separate heating facility may be required, which is not efficient from the viewpoint of cost and productivity. The temperature of the transparent substrate is not necessarily limited as long as it is 150 ° C. or lower, and also varies depending on the type of additive element, but is preferably 100 ° C. or higher from the viewpoint of efficiently obtaining a titanium oxide layer mainly composed of rutile-type titanium oxide. 105 ° C. or higher is more preferable, and 110 ° C. or higher is more preferable.
前駆体層の厚さは、添加元素の種類等によっても若干異なるが、300nm以下が好ましい。なお、厚さは、特に断らない限り幾何学的厚さとする。前駆体層の厚さを300nm以下とすることで、誘電体多層膜に好適なものとできるとともに、透明基体の温度も150℃以下に維持できる。前駆体層の厚さは、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を効率的に得る観点から、10nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましい。なお、前駆体層を熱処理して得られる酸化チタン層の厚さについても、10nm以上300nm以下が好ましい。 The thickness of the precursor layer varies slightly depending on the type of additive element, but is preferably 300 nm or less. The thickness is a geometric thickness unless otherwise specified. By setting the thickness of the precursor layer to 300 nm or less, it can be made suitable for a dielectric multilayer film, and the temperature of the transparent substrate can be maintained at 150 ° C. or less. The thickness of the precursor layer is preferably 10 nm or more, more preferably 50 nm or more, from the viewpoint of efficiently obtaining a titanium oxide layer mainly composed of rutile-type titanium oxide. In addition, also about the thickness of the titanium oxide layer obtained by heat-processing a precursor layer, 10 nm or more and 300 nm or less are preferable.
熱処理工程は、前駆体層が形成された透明基体を550〜750℃で熱処理して、前駆体層の酸化チタンを相転移させて、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層とする。熱処理工程は、大気中で行うことができる。熱処理温度が550℃未満の場合、ルチル型酸化チタンへと十分に相転移させることができない。熱処理温度は750℃もあれば、ルチル型酸化チタンへの相転移には十分であり、これ以下とすることが好ましい。また600〜700℃であれば従来の湾曲ガラスの製造工程、特に曲げ加工工程をそのまま適用できるため、より好ましい。 In the heat treatment step, the transparent substrate on which the precursor layer is formed is heat treated at 550 to 750 ° C., and the titanium oxide of the precursor layer is phase-shifted to form a titanium oxide layer mainly composed of rutile titanium oxide. The heat treatment step can be performed in the atmosphere. When the heat treatment temperature is less than 550 ° C., the phase transition to the rutile type titanium oxide cannot be sufficiently performed. A heat treatment temperature of 750 ° C. is sufficient for the phase transition to rutile-type titanium oxide, and it is preferable to set the heat treatment temperature below this. Moreover, if it is 600-700 degreeC, since the manufacturing process of the conventional curved glass, especially a bending process can be applied as it is, it is more preferable.
ここで、ルチル型酸化チタンから主としてなるとは、既に説明したように、酸化チタン層におけるアナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンとの合計量に対するルチル型酸化チタンの質量での割合(ルチル型酸化チタン/(アナターゼ型酸化チタン+ルチル型酸化チタン))が80%以上であることを意味する。なお、一般に、アモルファス状態等の酸化チタンを熱処理した場合、アナターゼ型酸化チタンのみを含むもの、ルチル型酸化チタンのみを含むもの、またはこれらの両方を含むもの、のいずれかが得られる場合が多い。 Here, it is mainly composed of rutile-type titanium oxide, as already described, the ratio of rutile-type titanium oxide to the total amount of anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide in the titanium oxide layer (rutile-type titanium oxide). / (Anatase type titanium oxide + rutile type titanium oxide)) means 80% or more. In general, when titanium oxide in an amorphous state or the like is heat-treated, one containing only anatase-type titanium oxide, one containing only rutile-type titanium oxide, or one containing both of these is often obtained. .
酸化チタン層におけるルチル型酸化チタンの質量での割合は、X線回折装置による結晶構造の観察により決定される。具体的には、X線回折装置により得られた回折スペクトルにおいて、アナターゼ型酸化チタンの(101)面の回折ピークの積分強度IA、ルチル型酸化チタンの(110)面の回折ピークの積分強度IRをそれぞれ計算し、得られた積分強度から以下の式によって算出される。
R={1/(1+0.79IA/IR)}×100
The ratio by mass of rutile type titanium oxide in the titanium oxide layer is determined by observing the crystal structure with an X-ray diffractometer. Specifically, in the diffraction spectrum obtained by the X-ray diffractometer, the integrated intensity I A of the diffraction peak of the (101) plane of anatase type titanium oxide and the integrated intensity of the diffraction peak of the (110) plane of rutile type titanium oxide. the I R calculated respectively, are calculated from the resulting integrated intensity by the following equation.
R = {1 / (1 + 0.79I A / I R)} × 100
酸化チタン層におけるルチル型酸化チタンの質量での割合は、酸化チタン層を高屈折率なものとする観点から、85%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、95%以上がさらに好ましい。上記割合は、例えば、成膜工程に用いられるチタンターゲットにおける添加元素の含有量、同工程における透明基体の温度、熱処理工程における熱処理温度や熱処理時間によって調整できる。 From the viewpoint of making the titanium oxide layer have a high refractive index, the ratio by mass of the rutile-type titanium oxide in the titanium oxide layer is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and further preferably 95% or more. The said ratio can be adjusted with the content of the additive element in the titanium target used for a film-forming process, the temperature of the transparent base | substrate in the process, the heat processing temperature and heat processing time in a heat processing process, for example.
熱処理時間は、前駆体層の酸化チタンを相転移させて、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を得ることができれば必ずしも制限されないが、ルチル型酸化チタンへと十分に相転移させる観点から、1分以上が好ましい。熱処理時間は、1分以上がより好ましく、5分以上がさらに好ましい。熱処理時間は、ルチル型酸化チタンへと相転移させるには30分もあれば十分であり、これ以下とすることで生産性を良好にできる。熱処理時間は、20分以下がより好ましく、15分以下がさらに好ましい。 The heat treatment time is not necessarily limited as long as the titanium oxide of the precursor layer is phase-shifted to obtain a titanium oxide layer mainly composed of rutile-type titanium oxide, but from the viewpoint of sufficient phase-transition to rutile-type titanium oxide, One minute or more is preferable. The heat treatment time is more preferably 1 minute or more, and further preferably 5 minutes or more. A heat treatment time of 30 minutes is sufficient for phase transition to the rutile titanium oxide, and productivity can be improved by setting it below this time. The heat treatment time is more preferably 20 minutes or less, and further preferably 15 minutes or less.
なお、熱処理工程は、必ずしも成膜工程毎に行う必要はない。例えば、成膜工程のみを複数回行った後、すなわち前駆体層を直接または他の膜を介して間接的に複数積層した後、熱処理工程を行って複数の前駆体層をまとめて熱処理してルチル型酸化チタンから主としてなる複数の酸化チタン層を得てもよい。このような方法によれば、複数の酸化チタン層を有する誘電体多層膜等を効率的に製造できる。 Note that the heat treatment process is not necessarily performed for each film formation process. For example, after performing only a plurality of film forming steps, that is, after stacking a plurality of precursor layers directly or indirectly through other films, a heat treatment step is performed to heat the plurality of precursor layers together. A plurality of titanium oxide layers mainly composed of rutile-type titanium oxide may be obtained. According to such a method, a dielectric multilayer film having a plurality of titanium oxide layers can be efficiently manufactured.
また、熱処理工程は、必ずしも酸化チタンの相転移を目的としたものに限られず、所定の熱処理温度となるものであって、ルチル型酸化チタンへと十分に相転移させることができるものであれば特に制限されない。例えば、熱処理工程としては、自動車用フロントガラス等の湾曲ガラスを製造する際に行われる加熱を伴う曲げ加工の加熱を利用してもよい。 Further, the heat treatment step is not necessarily limited to the purpose of phase transition of titanium oxide, and can be a predetermined heat treatment temperature and can be sufficiently phase-transformed into rutile titanium oxide. There is no particular limitation. For example, as the heat treatment step, bending heating accompanied by heating performed when manufacturing curved glass such as an automobile windshield may be used.
自動車用フロントガラス等の湾曲ガラスは、例えば、平板ガラスに誘電体多層膜等の光学膜を形成した後、この光学膜を有する平板ガラスを切断して550℃以上の高温環境下で曲げ加工を行うことにより製造される。このような曲げ加工のための加熱を熱処理工程として利用することで、新たに熱処理工程を設ける必要がなく、従来の製造工程をそのまま適用できる。実施形態の製造方法によれば、熱処理温度が750℃以下であることから、特に曲げ加工のための加熱を好適に利用できる。 A curved glass such as a windshield for an automobile is formed by, for example, forming an optical film such as a dielectric multilayer film on a flat glass, then cutting the flat glass having the optical film and bending it in a high temperature environment of 550 ° C. or higher. Manufactured by performing. By utilizing such heating for bending as a heat treatment step, it is not necessary to newly provide a heat treatment step, and a conventional manufacturing process can be applied as it is. According to the manufacturing method of the embodiment, since the heat treatment temperature is 750 ° C. or lower, heating for bending can be suitably used.
以下、実施形態の製造方法によって製造される積層体の具体例について説明する。
図1は、積層体の一実施形態を示す断面図である。
Hereinafter, the specific example of the laminated body manufactured by the manufacturing method of embodiment is demonstrated.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a laminate.
積層体10は、透明基体11と、この透明基体11に積層された光学膜12とを有する。光学膜12は、例えば、誘電体多層膜であって、高屈折率誘電体層121と低屈折率誘電体層122とが交互に積層された交互積層構造を有する。このうち、高屈折率誘電体層121の少なくとも一部、好ましくは全部が、実施形態の製造方法によって形成された酸化チタン層であり、すなわちルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層である。
The laminate 10 includes a
光学膜12としては、例えば、車内温度の上昇を防止するための赤外線反射膜、ダッシュボードの写り込みを低減するための反射防止膜が挙げられる。
Examples of the
光学膜12としての赤外線反射膜は、必ずしも制限されないが、高屈折率誘電体層121と低屈折率誘電体層122とを合計した層数が5以上のものが好ましい。高屈折率誘電体層121と低屈折率誘電体層122との合計した層数を5以上とすることで、可視光透過率や近赤外線領域における反射率を高くできる。高屈折率誘電体層121と低屈折率誘電体層122との合計した層数は、光学特性等と生産性とを両立させる観点から、13以下が好ましい。
Although the infrared reflective film as the
赤外線反射膜に複数の高屈折率誘電体層121が存在する場合、少なくとも1層の高屈折率誘電体層121が実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層であればよいが、全ての高屈折率誘電体層121が実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層であることが好ましい。
When a plurality of high-refractive index
高屈折率誘電体層121として実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層以外の誘電体層を併用する場合、屈折率(波長550nmでの屈折率、以下同様)が1.90以上の高屈折率誘電体からなるものが好ましい。このような誘電体としては、各種の金属酸化物が挙げられる。
When a dielectric layer other than the titanium oxide layer formed by the manufacturing method of the embodiment is used as the high refractive index
金属酸化物としては、スズ、亜鉛、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、およびハフニウムから選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物を主成分とするものが挙げられる。なお、少なくとも1層の高屈折率誘電体層121は実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層であり、好ましくは全ての高屈折率誘電体層121が実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層である。
Examples of the metal oxide include those containing as a main component an oxide of at least one metal selected from tin, zinc, niobium, tantalum, zirconium, and hafnium. The at least one high refractive index
低屈折率誘電体層122は、屈折率が1.5以下、好ましくは1.2〜1.5の低屈折率誘電体からなるものが好ましい。このような誘電体としては、例えば、酸化シリコン、フッ化マグネシウム等の低屈折率の誘電体の中から選ばれる少なくとも1種からなるものが好ましい。
The low refractive index
高屈折率誘電体層121の厚さは、必ずしも制限されないが、90〜120nmが好ましく、90〜115nmがより好ましい。低屈折率誘電体層122の厚さは、必ずしも制限されないが、150〜190nmが好ましく、155〜185nmがより好ましい。このような厚さとすることで、可視光透過率が高く赤外線反射率を良好にできる。
The thickness of the high refractive index
なお、高屈折率誘電体層121が複数存在する場合において、その最上層となるものの厚さについては、5〜30nmが好ましく、6〜25nmがより好ましい。また、低屈折率誘電体層122が複数存在する場合において、その最上層となるものの厚さについては、8〜50nmが好ましく、10〜45nmがより好ましい。このようなものとすることで、表面の色調を、刺激色を帯びない中間的色調にできる。
In the case where there are a plurality of high refractive index
光学膜12としての反射防止膜は、必ずしも制限されないが、高屈折率誘電体層121と低屈折率誘電体層122とを合計した層数が4以上のものが好ましい。高屈折率誘電体層121と低屈折率誘電体層122との合計した層数は、光学特性等と生産性とを両立させる観点から、10以下が好ましい。
The antireflection film as the
反射防止膜に複数の高屈折率誘電体層121が存在する場合、少なくとも1層の高屈折率誘電体層121が実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層であればよいが、好ましくは全ての高屈折率誘電体層121が実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層である。反射防止膜における実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層以外の高屈折率誘電体層121、低屈折率誘電体層122は、赤外線反射膜の場合と同様の材料から構成できる。
When a plurality of high refractive index
反射防止膜における高屈折率誘電体層121の厚さは、必ずしも制限されないが、80〜120nmが好ましく、90〜110nmがより好ましい。反射防止膜における低屈折率誘電体層122の厚さは、必ずしも制限されないが、80〜120nmが好ましく、90〜110nmがより好ましい。なお、高屈折率誘電体層121が複数存在する場合において、その最下層となるものの厚さについては、5〜30nmが好ましく、6〜25nmがより好ましい。また、低屈折率誘電体層122が複数存在する場合において、その最上層となるものの厚さについては、10〜50nmが好ましく、15〜45nmがより好ましい。
The thickness of the high refractive index
光学膜12としての赤外線反射膜としては、必ずしも誘電体多層膜からなる赤外線反射膜に限られず、例えば、酸化物層と金属層とを交互に積層するものであってもよい。酸化物層と金属層との合計した層数は、3以上が好ましい。また、酸化物層と金属層との合計した層数は、9以下が好ましい。
The infrared reflection film as the
酸化物層と金属層とを有するものについては、酸化物層が実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層とされる。複数の酸化物層が存在する場合、少なくとも1層の酸化物層が実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層であればよく、全ての酸化物層が実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層であってもよい。 For those having an oxide layer and a metal layer, the oxide layer is a titanium oxide layer formed by the manufacturing method of the embodiment. When there are a plurality of oxide layers, at least one oxide layer may be a titanium oxide layer formed by the manufacturing method of the embodiment, and all oxide layers are formed by the manufacturing method of the embodiment. It may be a titanium oxide layer.
酸化物層として実施形態の製造方法によって形成される酸化チタン層以外の酸化物層を併用する場合、屈折率が1.90以上の高屈折率材料からなる酸化物層が好ましい。このような酸化物層としては、各種の金属酸化物からなるものが挙げられる。 When an oxide layer other than the titanium oxide layer formed by the manufacturing method of the embodiment is used as the oxide layer, an oxide layer made of a high refractive index material having a refractive index of 1.90 or more is preferable. As such an oxide layer, what consists of various metal oxides is mentioned.
酸化物層を構成する金属酸化物としては、スズ、亜鉛、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、インジウム、およびハフニウムから選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物を主成分とするものが挙げられる。一方、金属層を構成する金属は、銀を主成分とするものであり、銀のみからなるもの、または銀を主成分とする合金からなるものとすることができる。銀以外の構成成分は、例えばパラジウム、金、銅等であり、これら銀以外の構成成分の含有量は合計で0.3〜10原子%が好ましい。 Examples of the metal oxide constituting the oxide layer include an oxide mainly composed of an oxide of at least one metal selected from tin, zinc, niobium, tantalum, zirconium, indium, and hafnium. On the other hand, the metal constituting the metal layer is mainly composed of silver and can be composed of only silver or an alloy composed mainly of silver. Constituent components other than silver are, for example, palladium, gold, copper, etc., and the content of these constituent components other than silver is preferably 0.3 to 10 atomic% in total.
酸化物層や金属層の厚さは、全体の層数や各層の構成材料によっても異なるが、例えば各酸化物膜は5〜100nmが好ましく、各金属膜は5〜20nmが好ましく、全ての酸化物膜と金属膜とを合わせた全体の層厚は50〜400nmが好ましく、150〜300nmが好ましい。 The thickness of the oxide layer and the metal layer varies depending on the total number of layers and the constituent materials of each layer. For example, each oxide film is preferably 5 to 100 nm, each metal film is preferably 5 to 20 nm, and all oxides are oxidized. The total layer thickness of the physical film and the metal film is preferably 50 to 400 nm, more preferably 150 to 300 nm.
図2は、積層体10の使用例を示したものであり、車両用、特に自動車用フロントガラスとしての赤外線反射膜を有する合わせガラスへの使用例を示したものである。 FIG. 2 shows an example of use of the laminate 10 and shows an example of use for a laminated glass having an infrared reflecting film as a windshield for vehicles, particularly for automobiles.
合わせガラス30は、積層体10の光学膜12側にポリビニルブチラール(PVB)等の中間膜13を介して他の透明基体14が貼り合わされている。積層体10は、光学膜12として赤外線反射膜を有しており、例えば、光学膜12側が凹状となるような湾曲形状とされ、光学膜12側が車内側となるように設けられる。他の透明基体14としては、積層体10の透明基体11と同様のものを使用できる。
In the
このような合わせガラス30は、例えば、以下のようにして製造できる。
まず、平板状の透明基体11上に高屈折率誘電体層121と低屈折率誘電体層122とを交互に積層して光学膜12を成膜する。この際、複数の高屈折率誘電体層121の少なくとも一部、好ましくは全部について、実施形態の製造方法における成膜工程を行って前駆体層を成膜する。また、その他の高屈折率誘電体層121と低屈折率誘電体層122とについては、公知の製造方法により製造できる。以下、この光学膜12が形成された透明基体11を積層体前駆体10と記す。
Such a
First, the
その後、積層体前駆体10の光学膜12上に離型剤を塗布し、この離型剤上に他の湾曲していない平板状の透明基体14を重ね合わせた後、全体を曲げ加工用の成形型上に載置する。成形型は、例えば積層体前駆体10の周縁部を下側から支持する形状を有する。この状態では、積層体前駆体10および他の透明基体14は、いずれも湾曲していない平板状となっている。
Thereafter, a release agent is applied onto the
次いで、積層体用前駆体10および他の透明基体14の周縁部を成形型によって下側から支持した状態で600℃以上に加熱して軟化させ、積層体用前駆体10および他の透明基体14を自重曲げにより曲げ加工する。なお、自重曲げによる曲げ加工の代わりに、プレス曲げによる曲げ加工を行ってもよい。この結果、積層体用前駆体10および他の透明基体14は、製品形状と同様な湾曲形状となる。この際、同時に実施形態の製造方法における熱処理工程が行われて、前駆体層の酸化チタンが相転移されて、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層が得られ、結果として積層体10が得られる。その後、積層体10および他の透明基体14を冷却して分離した後、洗浄して離型剤を除去する。
Next, the
離型剤の除去後、積層体10の光学膜12上に、可撓性のPVB等の中間膜13を重ね合わせ、さらに他の透明基体14を重ね合わせて、熱圧着を行う。このようにして、合わせガラス30を製造することができる。なお、積層体用前駆体10、他の透明基体14は、必ずしも両者を重ね合わせて曲げ加工を行う必要はなく、それぞれ単板で自重曲げやプレス曲げにより曲げ加工を行ってもよい。
After removal of the release agent, an intermediate film 13 such as flexible PVB is overlaid on the
図3は、積層体10の他の使用例を示したものであり、車両用、特に自動車用フロントガラスとしての反射防止膜を有する合わせガラスを示したものである。合わせガラス40は、積層体10の透明基体11側にPVB等の中間膜13を介して他の透明基体14が貼り合わされている。積層体10は、光学膜12として反射防止膜を有しており、例えば、光学膜12側が凹状となるような湾曲形状とされ、光学膜12側が車内側となるように設けられる。このような合わせガラス30についても、基本的に上記した赤外線反射膜を有する合わせガラス30の製造方法と同様にして曲げ加工を行って製造できる。
FIG. 3 shows another example of use of the
以上、実施形態の製造方法について説明したが、実施形態の製造方法によって製造される積層体としては、必ずしも透明基体上に複数の酸化チタン層が設けられるものに制限されず、透明基体上に単数の酸化チタン層が設けられるものであってもよい。また、実施形態の製造方法によって製造される積層体としては、必ずしも自動車用フロントガラスに限られず、自動車用サイドガラスまたはリアガラスであってもよいし、鉄道車両用、さらには、航空機用、建築用であってもよい。さらには、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等のフラットディスプレイにおける前面板等であってもよい。 As mentioned above, although the manufacturing method of embodiment was demonstrated, as a laminated body manufactured by the manufacturing method of embodiment, it does not necessarily restrict | limit to the thing in which a several titanium oxide layer is provided on a transparent substrate, A single on a transparent substrate The titanium oxide layer may be provided. In addition, the laminate manufactured by the manufacturing method of the embodiment is not necessarily limited to a windshield for automobiles, and may be a side glass or a rear glass for automobiles, for railway vehicles, and further for aircraft and architecture. There may be. Furthermore, a front plate or the like in a flat display such as a liquid crystal display or a plasma display may be used.
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
なお、以下の説明は本発明を限定するものではく、本発明の趣旨に沿った形での改変が可能である。
Next, specific examples of the present invention and evaluation results thereof will be described.
In addition, the following description does not limit this invention, The modification | change in the form along the meaning of this invention is possible.
(例1)
スパッタリングターゲットとしてNiを3原子%含むチタンターゲット(Ti−3at%Ni)を用いて、DCパルス電源(アドバンスエネジー社製)を用いた反応性スパッタ法によって、透明基体としてのソーダライムガラス(100mm×100mm×2mmt)上に前駆体層としてNiがドープされた酸化チタン層を成膜した。前駆体層の成膜は、全圧を0.3Pa、印加電力を1000Wとし、不活性ガスとして、アルゴンを40sccm、酸素を10sccm、それぞれ導入して行った。
(Example 1)
A soda lime glass (100 mm × 100 mm) as a transparent substrate is formed by a reactive sputtering method using a DC pulse power source (manufactured by Advanced Energy) using a titanium target (Ti-3 at% Ni) containing 3 atomic% of Ni as a sputtering target. 100 nm × 2 mmt), a titanium oxide layer doped with Ni was formed as a precursor layer. The precursor layer was formed by setting the total pressure to 0.3 Pa, the applied power to 1000 W, and introducing 40 sccm of argon and 10 sccm of oxygen as inert gases.
この際、透明基体の温度を90〜150℃の範囲内で変更して成膜を行った。なお、透明基体の温度としては、サーモラベル(日油社製)により前駆体層の表面温度を測定した。前駆体層の表面温度の調整は、前駆体層の厚さを変更することによる成膜時間の変更によって行い、最も温度が高くなったときの温度を表面温度とした。 At this time, the film was formed by changing the temperature of the transparent substrate within a range of 90 to 150 ° C. In addition, as the temperature of the transparent substrate, the surface temperature of the precursor layer was measured with a thermo label (manufactured by NOF Corporation). The surface temperature of the precursor layer was adjusted by changing the film formation time by changing the thickness of the precursor layer, and the temperature when the temperature was highest was defined as the surface temperature.
前駆体層の成膜後、前駆体層が設けられた透明基体をベルト炉(DENKO社製)により、700℃、17分の条件で熱処理して積層体を得た。 After film formation of the precursor layer, the transparent substrate provided with the precursor layer was heat-treated at 700 ° C. for 17 minutes using a belt furnace (manufactured by DENKO) to obtain a laminate.
(例2)
スパッタリングターゲットとしてFeを3原子%含むチタンターゲット(Ti−3at%Fe)を用いた以外は、例1と同様にして積層体を得た。
(Example 2)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a titanium target containing 3 atomic% Fe (Ti-3 at% Fe) was used as the sputtering target.
(例3)
スパッタリングターゲットとしてCuを3原子%含むチタンターゲット(Ti−3at%Cu)を用いた以外は、例1と同様にして積層体を得た。
(Example 3)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a titanium target containing 3 atomic% of Cu (Ti-3 at% Cu) was used as the sputtering target.
(例4)
スパッタリングターゲットとしてチタンターゲット(Ti)を用いた以外は、例1と同様にして積層体を得た。
(Example 4)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that a titanium target (Ti) was used as the sputtering target.
例1〜4の製造方法により得られた積層体について、以下に示すように結晶構造の評価を行った。 About the laminated body obtained by the manufacturing method of Examples 1-4, the crystal structure was evaluated as shown below.
(結晶構造)
積層体における酸化チタン層の結晶構造をX線回折装置(Shimazdu社製、商品名:RINT−2500)を用いて測定を行った。X線源は、管電流200mA、管電圧200V、CuKα線を使用した。入射角度ωを0.5度に固定して、20〜40度の範囲で測定した。
(Crystal structure)
The crystal structure of the titanium oxide layer in the laminate was measured using an X-ray diffractometer (manufactured by Shimazdu, trade name: RINT-2500). As the X-ray source, a tube current of 200 mA, a tube voltage of 200 V, and CuKα rays were used. The incident angle ω was fixed at 0.5 degrees, and the measurement was performed in the range of 20 to 40 degrees.
また、得られた回折スペクトルについて、解析ソフト(JADE6.0)を用いて、バックグラウンドの除去、回折ピークサーチを実施し、アナターゼ型酸化チタンの(101)面の回折ピークの積分強度IA、ルチル型酸化チタンの(110)面の回折ピークの積分強度IRをそれぞれ計算した。得られた積分強度から以下の式によって質量割合を算出した。
R={1/(1+0.79IA/IR)}×100
The obtained diffraction spectrum was subjected to background removal and diffraction peak search using analysis software (JADE 6.0), and the integrated intensity I A of the diffraction peak on the (101) plane of anatase-type titanium oxide, the integrated intensity I R of the diffraction peak of the (110) plane of rutile-type titanium oxide was calculated. The mass ratio was calculated from the obtained integrated intensity by the following formula.
R = {1 / (1 + 0.79I A / I R)} × 100
表1に、成膜時の透明基体の温度(前駆体層の表面温度)と、熱処理後の酸化チタン層の結晶構造および厚さとをまとめて示す。なお、一部については、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンとの合計量に対するルチル型酸化チタンの質量での割合を併記した。 Table 1 summarizes the temperature of the transparent substrate during deposition (surface temperature of the precursor layer) and the crystal structure and thickness of the titanium oxide layer after heat treatment. In addition, about a part, the ratio in the mass of the rutile type titanium oxide with respect to the total amount of anatase type titanium oxide and a rutile type titanium oxide was written together.
表1中、「An」はアナターゼ型酸化チタンのみからなるもの、「An+R」はアナターゼ型酸化チタンおよびルチル型酸化チタンからなるもの、「―」は製造および評価を行っていないことをそれぞれ示す。「An+R」に併記した括弧内の数値は、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンとの合計量に対するルチル型酸化チタンの質量での割合を示す。 In Table 1, “An” indicates that only anatase-type titanium oxide, “An + R” indicates that anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide, and “−” indicates that production and evaluation are not performed. The numerical value in parentheses written together with “An + R” indicates the ratio of the mass of rutile type titanium oxide to the total amount of anatase type titanium oxide and rutile type titanium oxide.
なお、例1〜3のうち、結晶構造が「An+R」で示されるものであって括弧内の数値が80%以上であるものが本発明の実施例である。 Of Examples 1 to 3, the crystal structure is represented by “An + R” and the numerical value in parentheses is 80% or more is an example of the present invention.
表1から明らかなように、スパッタリングターゲットとして、Ni、Fe、またはCuを3原子%含むチタンターゲットを用いた例1〜3の製造方法によれば、成膜時の透明基体の温度にもよるが、熱処理温度を700℃として、ルチル型酸化チタンのみからなるもの、またはアナターゼ型およびルチル型酸化チタンからなるものであってルチル型酸化チタンの質量での割合が80%以上のものを得られることがわかる。 As is apparent from Table 1, according to the production methods of Examples 1 to 3 using a titanium target containing 3 atomic% of Ni, Fe, or Cu as a sputtering target, it also depends on the temperature of the transparent substrate during film formation. However, the heat treatment temperature is set to 700 ° C., and only the rutile type titanium oxide, or the anatase type and the rutile type titanium oxide, and the ratio of the rutile type titanium oxide by mass is 80% or more can be obtained. I understand that.
特に、例1の製造方法のようにNiを含むチタンターゲットを用いることで、アナターゼ型およびルチル型酸化チタンからなるものであってルチル型酸化チタンの質量での割合が80%以上のものを得やすいことがわかる。 In particular, by using a titanium target containing Ni as in the production method of Example 1, an anatase-type and rutile-type titanium oxide having a ratio by mass of rutile-type titanium oxide of 80% or more is obtained. It turns out that it is easy.
一方、スパッタリングターゲットとして、Ni、Fe、およびCuのいずれも含まないチタンターゲットを用いた例4の製造方法では、いずれもルチル型酸化チタンの質量での割合が40%以下のものしか得られないことがわかる。なお、表には示していないが、Nbを3原子%含むチタンターゲットを用いた場合にもルチル型酸化チタンの質量での割合が40%以下であるものしか得られず、特に、Ni、Fe、およびCuから選ばれる少なくとも1種を含むチタンターゲットを用いることが、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を得るために有効であることがわかる。 On the other hand, in the production method of Example 4 using a titanium target that does not contain any of Ni, Fe, and Cu as the sputtering target, only a rutile type titanium oxide having a mass ratio of 40% or less can be obtained. I understand that. Although not shown in the table, even when a titanium target containing 3 atomic% of Nb is used, only a rutile type titanium oxide having a mass ratio of 40% or less can be obtained. It can be seen that the use of a titanium target containing at least one selected from Cu and Cu is effective for obtaining a titanium oxide layer mainly composed of rutile titanium oxide.
10…積層体、11…透明基体、12…光学膜、13…中間膜、14…他の透明基体、30…合わせガラス、121…高屈折率誘電体膜、122…低屈折率誘電体膜、
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記前駆体層が形成された前記透明基体を550〜750℃の温度で熱処理して、ルチル型酸化チタンから主としてなる酸化チタン層を得る熱処理工程と
を有することを特徴とする積層体の製造方法。 On a transparent substrate having a temperature of 150 ° C. or lower, a precursor layer is formed by sputtering using a titanium target containing 1 to 5 atomic% of at least one additive element selected from Ni, Fe, and Cu. A film forming process;
A heat treatment step of heat-treating the transparent substrate on which the precursor layer is formed at a temperature of 550 to 750 ° C. to obtain a titanium oxide layer mainly composed of rutile-type titanium oxide. .
前記高屈折率誘電体層は、請求項1乃至5のいずれか1項記載の積層体の製造方法によって形成された酸化チタン層であることを特徴とする積層体。 A laminate having an optical film composed of a dielectric multilayer film in which a high refractive index dielectric layer and a low refractive index dielectric layer are alternately laminated on a transparent substrate,
The laminated body, wherein the high refractive index dielectric layer is a titanium oxide layer formed by the method for producing a laminated body according to any one of claims 1 to 5.
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