透明构件的制作方法

本发明涉及一种透明构件。

背景技术：

近年来，在移动电话或平板型终端的图像显示装置的表面上，设置保护显示面的透明构件。

对于透明构件，要求耐擦伤性、低反射性、防污性以及表面光滑性。因此，提出了在透明构件的表面上设置耐擦伤性膜以及光干涉膜、或光干涉膜以及防污膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/182639号

专利文献2：日本专利特开2006-124417号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

本发明人发现，如果在耐擦伤性优良的光干涉膜的表面上设置防污膜，则光干涉膜的耐擦伤性容易下降。

本发明将提供即使设有防污膜、也具备耐擦伤性优良的光干涉膜的透明构件作为课题。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明人发现光干涉膜的耐擦伤性下降的原因是光干涉膜的表面粗糙度，以及通过将光干涉膜的表面粗糙度设在特定的范围内可解决上述课题，从而完成了本发明。

即，发现通过以下的构成，可解决上述课题。

本发明提供一种透明构件，其是具备由玻璃、玻璃‐陶瓷或蓝宝石构成的透明基板，和配置于上述透明基板的表面的光干涉膜的透明构件，

上述光干涉膜包括由在波长632nm下的折射率在1.80以上的高折射率材料构成的高折射率膜、由上述折射率在1.55以上低于1.80的中间折射率材料构成的中间折射率膜以及由上述折射率低于1.55的低折射率材料构成的低折射率膜，

上述光干涉膜的马氏硬度在维氏压头的压入深度100nm下为7.5gpa～11gpa，

上述光干涉膜的表面粗糙度ra为0.5nm～2nm，

上述高折射率材料为simalnopnq。

其中，m/(m+n)为0.05～0.3，q/(p+q)为0.5～0.9。

发明的效果

本发明的具备光干涉膜的透明构件不论有无防污膜，耐擦伤性均优良。

附图说明

图1是表示本发明的透明构件10的一例的剖面图。

图2是表示本发明的透明构件10的其它例的剖面图。

具体实施方式

以下的术语的定义适用于本说明书和权利要求书。

“透明”是指光可透过。

构成光干涉膜12的各膜的“膜厚”如下定义。通过交互地重复进行基于离子溅射的蚀刻和x射线光电子能谱(xps)测定，从光干涉膜12的表面到光干涉膜12与透明基板11的界面为止，在厚度方向上进行原子浓度的分析。在得到的溅射时间和原子浓度的图中，将从“目标膜和上接膜的边界”到“目标膜和下接膜的边界”为止的溅射时间设为由标准试样的溅射速率换算成厚度而得的值。“目标膜和上接膜的边界”以及“目标膜和下接膜的边界”分别设为“检出目标膜中含有的原子以及上接膜中含有的原子的溅射时间的中央值”以及“检出目标膜中含有的原子以及下接膜中含有的原子的溅射时间的中央值”。

以下，对本发明进行详细说明。

以下记载的构成要件的说明基于本发明的代表性的实施方式，但本发明不受该实施方式所限。

表示数值范围的“～”是指包括其前后记载的数值作为下限值和上限值。

(透明构件)

图1是表示本发明的透明构件10的一例的剖面图。透明构件10具备透明基板11、和配置于透明基板11的一个表面的光干涉膜12。光干涉膜12包括高折射率膜21、中间折射率膜22以及低折射率膜23。光干涉膜12的最外表层是低折射率膜23。

图2是表示本发明的透明构件10的其它例的剖面图。透明构件10具备透明基板11、和配置于透明基板11的一个表面的光干涉膜12。光干涉膜12包括高折射率膜21、中间折射率膜22以及低折射率膜23。光干涉膜12的最外表层是低折射率膜23。

出于说明的便利性，图1以及图2中的尺寸比与实际不同。

本发明的光干涉膜12包括可包含高折射率膜21、中间折射率膜22以及低折射率膜23的多个膜的组合。

光干涉膜12优选具有高折射率膜21和中间折射率膜22的重复结构，低折射率膜23存在于该重复结构的最外表层。低折射率膜23可位于该重复结构的最下层，也可位于该重复结构的中间位置。此外，光干涉膜12优选具有低折射率膜23和中间折射率膜22的重复结构，高折射率膜21存在于该重复结构的最外表层。高折射率膜21可位于该重复结构的最下层，也可位于该重复结构的中间位置。相同地，光干涉膜12优选具有低折射率膜23和高折射率膜21的重复结构，中间折射率膜22存在于该重复结构的最外表层。中间折射率膜22可位于该重复结构的最下层，也可位于该重复结构的中间位置。进而，光干涉膜12优选具有将低折射率膜23、中间折射率膜22以及高折射率膜21作为一个单元的重复结构。该单元可从透明基板11一侧起，以中间折射率膜22、高折射率膜21以及低折射率膜23的顺序构成，也可以高折射率膜21、低折射率膜23以及中间折射率膜22的顺序构成。

(光干涉膜)

光干涉膜12包括高折射率膜21、中间折射率膜22以及低折射率膜23。高折射率膜21由632nm下的折射率在1.80以上的高折射率材料构成。中间折射率膜22由632nm下的折射率在1.55以上低于1.80的中间折射率材料构成。低折射率膜23由632nm下的折射率低于1.55的低折射率材料构成。

高折射率膜21、中间折射率膜22以及低折射率膜23优选相互直接接触。如果高折射率膜21、中间折射率膜22以及低折射率膜23相互直接接触，则各膜的边界中的密合性变高，光干涉膜12的各种耐久性提高。

光干涉膜12也可具有由与构成高折射率膜21、中间折射率膜22以及低折射率膜23的材料不同的材料构成的间隔层。作为各膜的间隔层，可例举龟裂减轻层、低摩擦层。如果光干涉膜12中有龟裂减轻层，则由于可抑制光干涉膜12和透明基板11之间龟裂延伸，因此具备光干涉膜12的透明构件10的强度增高。龟裂减轻层优选设于光干涉膜12和透明基板11之间、或光干涉膜12的中间位置。此外，如果光干涉膜12的最外表面上有低摩擦层，则光干涉膜12的耐擦伤性增高。低摩擦层优选设于光干涉膜12的最外表面。

光干涉膜12的马氏硬度在维氏压头的压入深度100nm下，为7.5gpa～11gpa。如果马氏硬度在7.5gpa以上，则光干涉膜12具有优良的耐擦伤性。如果马氏硬度在11gpa以下，则在光干涉膜12中，不易产生成为破裂的起点的细微裂纹，具备光干涉膜12的透明构件10的强度增高。

光干涉膜12的表面粗糙度ra为0.5nm～2nm。表面粗糙度ra基于jisb0601(2001)测定。如果光干涉膜12的表面粗糙度ra在0.5nm以上，则由于光干涉膜12和防污膜之间的化学键力提高，而防污膜的密合性提高。防污膜是指可简单地去除指纹等污染物的膜，优选含有具有醚键的氟代硅烷。

光干涉膜在所有的表面粗糙度下都具有优良的耐擦伤性，但由于在光干涉膜的表面设置防污膜，光干涉膜的耐擦伤性有时下降。本发明人进行认真研究的结果是，发现通过将光干涉膜的表面粗糙度ra设为2nm以下，则即使设置了防污膜，也可维持光干涉膜的耐擦伤性。

其详细尚不明确，但本发明人推测表面粗糙度ra在2nm以下的光干涉膜12具有优良的耐擦伤性的理由如下。如果防污膜的一部分剥离，则光干涉膜的摩擦力在剥离处局部地上升。在摩擦力局部地上升处，容易产生损伤的起点。如果在光干涉膜中产生一定数量以上的损伤的起点，则损伤的起点之间在光干涉膜的内部连结，因而作为损伤变得容易识别。但是，认为如果将光干涉膜的表面粗糙度ra设为2nm以下，则在防污膜剥离处的摩擦力的上升被抑制，可减少光干涉膜中产生损伤的起点的数量，作为损伤变得不易识别。

光干涉膜12的表面粗糙度ra优选0.5nm以上，特别优选0.8nm以上。光干涉膜12的表面粗糙度ra优选1.8nm以下，特别优选1.6nm以下。

光干涉膜12可通过将构成高折射率膜21的高折射率材料设为特定的材料，来实现其表面粗糙度ra达到2nm以下。

构成高折射率膜21的高折射率材料是simalnopnq。此处，m/(m+n)为0.05～0.3，q/(p+q)为0.5～0.9。

simalnopnq中，如果m/(m+n)在0.05以上，则simalnopnq不易晶化，高折射率膜21的表面进一步平滑化。因此，可将光干涉膜12的表面粗糙度ra抑制在2nm以下。即，如果m/(m+n)在0.05以上，则光干涉膜12具有优良的耐擦伤性。如果m/(m+n)在0.3以下，则可维持高折射率膜21的表面平滑性，可将光干涉膜12的表面粗糙度ra抑制在2nm以下。即，光干涉膜12具有优良的耐擦伤性。进而，如果m/(m+n)在0.3以下，则光干涉膜12在波长400nm下的光损失在2％以下。

simalnopnq中，如果q/(p+q)在0.5以上，则可通过提高高折射率膜21的马氏硬度，使光干涉膜12的马氏硬度在7.5gpa以上。即，光干涉膜12具有优良的耐擦伤性。如果q/(p+q)在0.9以下，则高折射率膜21的表面进一步平滑化，可将光干涉膜12的表面粗糙度ra抑制在2nm以下。进而，如果q/(p+q)在0.9以下，则光干涉膜12在波长400nm下的光损失在2％以下。

高折射率膜21的膜厚优选2nm～800nm。如果高折射率膜21的膜厚在800nm以下，则可将光干涉膜12的表面粗糙度ra抑制在2nm以下。如果高折射率膜21的膜厚在2nm以上，则可使高折射率膜21的膜厚均匀。高折射率膜21的膜厚进一步优选2nm～500nm，特别优选2nm～200nm。

如果使全部高折射率膜21的膜厚进行合计后的高折射率膜21的总厚度在光干涉膜12的总膜厚的90％以下，则可使光干涉膜12的马氏硬度在11gpa以下。高折射率膜21的总厚度优选85％以下，特别优选80％以下。

优选中间折射率膜22的马氏硬度为5.5gpa～9.0gpa，膜的应力为-250mpa～+200mpa，膜厚为1μm时的表面粗糙度ra为1nm～2nm。如果中间折射率膜22的马氏硬度为5.5gpa～9.0gpa，则光干涉膜12的马氏硬度容易在7.5gpa以上。如果中间折射率膜22的应力为-250mpa～+200mpa，则容易使光干涉膜12的应力为-100mpa～+100mpa，可抑制透明构件10的翘曲。中间折射率膜22中，如果膜厚1μm时的表面粗糙度ra为1nm～2nm，则可使光干涉膜12的表面粗糙度ra在2nm以下。

构成中间折射率膜22的中间折射率材料优选包括含有si或al的氧化物或氧氮化物。作为中间折射率材料，可例举al2o3、sioxny、aloknj、siralos。x为0.1～1.9，y为0.1～1.0，k为0.1～1.4，j为0.1～1.0，r为0.05～3.0，s为1.2～6.0。中间折射率材料进一步优选al2o3或aloknj。如果中间折射率材料为al2o3或aloknj，则在用溅射法进行成膜的情况下，可通过将ar气体的流量设定在特定的范围内而使膜的应力达到-50mpa～+50mpa，进而，可将光干涉膜12的表面粗糙度ra抑制在2nm以下。

中间折射率膜22的膜厚优选2nm～800nm。中间折射率膜22的膜厚进一步优选2nm～500nm，特别优选2nm～200nm。

构成低折射率膜23的低折射率材料优选包括含有si的氧化物或氧氮化物。作为低折射率材料，可例举sio2、sioxny、sivalzox、sivalzoxny。x/(x+y)为0.6～1.0，v/(v+z)为0.3～1.0。作为低折射率材料，特别优选sio2。

低折射率膜23的膜厚优选2nm～800nm。低折射率膜23的膜厚进一步优选2nm～500nm，特别优选2nm～200nm。

光干涉膜12的总膜厚优选1000nm～5000nm。如果光干涉膜12的总膜厚在1000nm以上，则由于可减少光干涉膜12中产生的形变，因此可提高光干涉膜12的马氏硬度。如果光干涉膜12的总膜厚在5000nm以下，则容易使光干涉膜12的表面粗糙度ra在2nm以下。

光干涉膜12的总膜厚进一步优选1100nm以上，特别优选1200nm以上。光干涉膜12的总膜厚进一步优选4800nm以下，特别优选4600nm以下。

光干涉膜12中含有的高折射率膜21、中间折射率膜22以及低折射率膜23的总数量优选5～200。如果高折射率膜21、中间折射率膜22以及低折射率膜23的总数量在200以下，则可将光干涉膜12的表面粗糙度ra设为2nm以下。此外，光干涉膜12中含有的高折射率膜21以及中间折射率膜22的总数量相对于高折射率膜21、中间折射率膜22以及低折射率膜23的总数量优选占80％～99％。通过使高折射率膜21以及中间折射率膜22的总数量占光干涉膜12中含有的膜的总数量的80％～99％，容易使光干涉膜12的马氏硬度达到7.5gpa以上，容易将其表面粗糙度ra设为2nm以下。

光干涉膜12中含有的高折射率膜21的膜的数量优选2～50。光干涉膜12中含有的中间折射率膜22的膜的数量优选2～50。光干涉膜12中含有的低折射率膜23的膜的数量优选1～20。

光干涉膜12的波长400nm下的光损失优选2％以下。如果光干涉膜12的表面粗糙度ra在2nm以下，则可减少表面的光的散射、使短波长(波长400nm)的光损失在2％以下。如果短波长(波长400nm)的光损失在2％以下，则光干涉膜12的反射色接近灰色，透明构件10达到理想的外观。

(透明基板)

透明基板11由玻璃、玻璃‐陶瓷或蓝宝石构成。透明基板11可以是经强化或未强化的。透明基板11也可以是非晶质基板、结晶质基板或它们的组合。作为玻璃，可例举钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸玻璃以及铝硼硅酸盐玻璃。透明基板11也可含有非晶质膜或结晶质膜。作为结晶质膜，可例举蓝宝石层、多结晶质氧化铝层以及尖晶石层。

透明基板11的弹性模量优选30gpa～120gpa。透明基板11的弹性模量可以是30gpa～110gpa、30gpa～100gpa、30gpa～90gpa、30gpa～80gpa、30gpa～70gpa、40gpa～120gpa、50gpa～120gpa、60gpa～120gpa、70gpa～120gpa的范围、以及这些之间的全部范围以及部分范围。

透明基板11的厚度优选0.2mm～2.0mm。如果透明基板11的厚度在0.2mm以上，则可提高透明基板11的弯曲强度。如果透明基板11的厚度在2.0mm以下，则可使透明构件10轻量化。透明基板11的厚度进一步优选0.4mm以上，特别优选0.5mm以上。透明基板11的厚度进一步优选1.8mm以下，特别优选1.6mm以下。

(透明构件的制造方法)

透明构件10是在透明基板11的表面上配置光干涉膜12而成的。光干涉膜12可使用涂布、析出以及该技术分野中已知的方法制造。光干涉膜12可通过物理蒸镀法(真空蒸镀法、离子电镀法、溅射法)、化学蒸镀法(热cvd法、等离子cvd法、光cvd法)进行涂布。其中，溅射法在膜厚的均匀性以及生产性方面优良，因而优选。

实施例

以下，通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不局限于这些实施例。例1～12是实施例，例20～例30是比较例。

(例1)

将100mm×100mm×0.56mm的铝硅酸盐玻璃(比重2.48)在200～400℃下进行预热后，进行离子交换处理，得到透明基板11。离子交换处理通过将铝硅酸盐玻璃浸渍在熔融盐中2小时、冷却至室温附近后进行水洗来完成。

铝硅酸盐玻璃的组成为sio264.4mol％、al2o38.0mol％、na2o12.5mol％、k2o4.0mol％、mgo10.5mol％、cao0.1mol％、sro0.1mol％、bao0.1mol％、zro20.5mol％。

在透明基板11的一个表面上，用溅射装置(ras1100bii，新柯隆株式会社(シンクロン社)制)对高折射率膜21、中间折射率膜22以及低折射率膜23进行成膜，得到具备光干涉膜12的透明构件10。

光干涉膜12设为将高折射率膜21和中间折射率膜22交互层叠后，作为最外表层设置低折射率膜23的构成。光干涉膜12的总膜厚为3000nm。

在高折射率膜21(simalnopnq)的成膜中，使用si靶以及al靶，作为成膜室的放电气体使用氩，作为反应室的放电气体使用氮以及氧。成膜时的压力为0.15pa。高折射率膜21的膜厚为2nm～150nm。膜的总数量为50。对于simalnopnq，m/(m+n)为0.3，q/(p+q)为0.9。膜的折射率为1.98。

在中间折射率膜22(al2o3)的成膜中，使用al靶，作为成膜室的放电气体使用氩，作为反应室的放电气体使用氧。成膜时的压力为0.15pa。中间折射率膜22的膜厚为10nm～150nm。膜的总数量为49。

在低折射率膜23(sio2)的成膜中，使用si靶，作为成膜室的放电气体使用氩，作为反应室的放电气体使用氧。成膜时的压力为0.15pa。低折射率膜23的膜厚为150nm。膜的总数量为1。

(例2、例3、例6、例7、例11、例12、例20～例29)

除了设为表1所示的构成以外，以与例1相同的方式，得到具备光干涉膜的透明构件。

(例4)

除了在中间折射率膜22(aloknj)的成膜中，作为反应室的放电气体使用氮以及氧以外，以与例1相同的方式，得到具备光干涉膜12的透明构件10。另外，k为0.93，j为0.32。

(例5)

除了在中间折射率膜22(siralos)的成膜中，使用si靶以及al靶，作为反应室的放电气体使用氧以外，以与例1相同的方式，得到具备光干涉膜12的透明构件10。另外，r为2.1，s为5.1。

(例8)

除了在低折射率膜23(sioxny)的成膜中，作为反应室的放电气体使用氮以及氧以外，以与例1相同的方式，得到具备光干涉膜12的透明构件10。另外，x为1.85，y为0.09。

(例9)

除了在低折射率膜23(sivalzox)的成膜中，使用si靶以及al靶以外，以与例1相同的方式，得到具备光干涉膜12的透明构件10。另外，v为0.72，z为0.28，x为1.8。

(例10)

除了在低折射率膜23(sivalzoxny)的成膜中，使用si靶以及al靶，作为反应室的放电气体使用氮以及氧以外，以与例1相同的方式，得到具备光干涉膜12的透明构件10。另外，v为0.85，z为1.5，x为1.87，y为0.08。

(例30)

在高折射率膜21(nb2o5)的成膜中，使用nb靶，作为成膜室的放电气体使用氩，作为反应室的放电气体使用氧。成膜时的压力为0.15pa。高折射率膜21的膜厚为5nm～150nm。膜的总数量为50。除了这些以外，以与例1相同的方式，得到具备光干涉膜的透明构件。

[表1]

(波长400nm下的光损失)

使用分光光度计(u-4100，日立高新技术株式会社(日立ハイテクノロジーズ社)制)以及绝对反射夹具，对于光干涉膜12，测定入射角5度下的透射率以及反射率。将波长400nm的光下、100％减去反射率以及透射率的值设为光干涉膜12的波长400nm下的光损失。

(马氏硬度)

使用picodentor(hm500，菲舍尔仪器公司(フィッシャー·インスツルメンツ社)制)，测定光干涉膜12的表面的马氏硬度。测定压头使用维氏压头，最大荷重到达时间设为10秒，蠕变时间设为5秒，使压入荷重在0.05mn到500mn之间缓慢变化，在各个条件下实施5次测定，将其平均值设为光干涉膜12的马氏硬度。

(表面粗糙度ra)

使用表面粗糙度测定器(nanonaviii工作站，日立高科技株式会社(日立ハイテクサイエンス社)制)，测定光干涉膜12的表面粗糙度。将3处的测定值的平均值作为光干涉膜12的表面粗糙度。

扫描型探针显微镜组件：spa400

悬臂：si-df40(背面al有)

弹簧常数：42n/m

测定模式：dfm

扫描区域：10000nm

(耐擦伤性)

准备2块具备光干涉膜12的透明构件10。对于2块中的1块，在光干涉膜12的表面上进行防污膜的成膜。防污膜的成膜使用加热式蒸镀装置(ras1100bii，新柯隆株式会社制)进行。蒸镀处理使用含浸了信越化学工业株式会社(信越化学工業社)制ky195的蒸镀颗粒，在腔内压力1×10^-04pa以下的真空下，通过电阻加热进行。防污膜的膜厚设为2nm～5nm。

使用3连式平面磨损试验机(pa-300a，大荣科学精器制作所(大栄科学精器製作所)制)，对不具有防污膜的光干涉膜12以及具有防污膜的光干涉膜12的耐擦伤性进行评价。测定条件设为荷重1kgf、行程宽度40mm、速度80rpm、测定环境25℃50％rh。用安装有钢丝棉(#0000)的压头(1cm²)，使其在不具有防污膜的光干涉膜12以及具有防污膜的光干涉膜12的表面滑动5000次后，目视评价表面上形成的损伤的条数。

○：不能确认损伤的形成。

δ：形成1条损伤。

×：形成2条以上损伤。

波长400nm下的光损失、马氏硬度、表面粗糙度ra以及耐擦伤性的结果示于表2。

[表2]

如表2所示，例1～例12所得到的具备光干涉膜12的透明构件10不论有无防污膜，都具有优良的耐擦伤性。例20、例24、例28以及例30所得到的具备光干涉膜的透明构件不论有无防污膜，耐擦伤性都不足。此外，例21～例23、例25～例27、例29所得到的具备光干涉膜的透明构件在不具有防污膜的情况下耐擦伤性优良，但在具备防污膜的情况下耐擦伤性不足。

参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域技术人员应该知道，在不脱离本发明的技术思想的范围内可加以各种改变或修正。

本申请基于2017年10月19日提交申请的日本专利申请2017-202884，在此引用其内容作为参照。

产业上利用的可能性

本发明的透明构件在各种设备(电视机、电脑以及智能手机)中配备的图像显示装置(液晶显示器以及oled)的显示面中，可用作具备耐擦伤性的透明构件。

符号说明

10：透明构件

11：透明基板

12：光干涉膜

21：高折射率膜

22：中间折射率膜

23：低折射率膜