説明

反射膜積層体

【課題】高反射率を有すると共に、この高反射率を長期間に亘り維持できる優れた耐久性を示す反射膜積層体を提供すること。
【解決手段】本発明の反射膜積層体は、基体上に、第1層として、純Ag膜、またはBiを含むAg基合金膜を有し、かつ前記第1層上に、第2層として、BiとGeを含有し、さらにAu、Pt、Pd、Rhの1種以上を含有するAg基合金膜を有することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、反射膜積層体、及びこの反射膜積層体を用いた車両用灯具、照明器具、光学ミラー、LED、有機ELディスプレイ、有機EL照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
純Ag膜やAg基合金膜(以後、Ag膜と称する場合がある)は、膜厚70nm以上で可視光の反射率が高くなることから、各種光源を用いた光学ミラーや照明器具などの反射膜として汎用されている。
【0003】
しかしながら、反射膜は、ハロゲンランプやHIDなどの各種光源から放出される熱により80〜200℃程度の高温環境下に曝されるため、Ag原子が高温の熱で拡散、凝集してAg膜の表面が粗くなって、反射率が低下する場合がある。
【0004】
また、大気中の塩分や硫黄分が反射膜(Ag膜)表面に付着して、Agが塩素と反応して凝集したり、Agが硫化されて黒く変色して、反射率が低下するという問題もある。
【0005】
これまで、上記問題を解決するために種々の技術が開発されている。具体的には、耐熱性向上のために、例えば特許文献1には、AgにAuを添加し、さらにCu等を添加した合金膜が開示されている。特許文献2には、Ag薄膜と、貴金属元素を含有するAg基合金膜とを積層してなり、各層がさらに希土類元素を含有する導電体が開示されている。
【0006】
また、耐硫化性向上のために、例えば特許文献3や4には、AgにGeやInを添加した合金が開示されている。特許文献5には、耐熱性が高いAg−Bi合金に耐食性を向上する元素であるZnを添加した合金が開示されている。
【0007】
しかしながら、これら従来公知の合金膜単独では、時間の経過とともに反射率が徐徐に低下してしまい、車両用灯具や照明器具などの反射膜に求められる高い反射率(93%以上)を使用目的によっては長期間維持することができない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2002―129259号公報
【特許文献2】特開2006−1271号公報
【特許文献3】特開2001−192753号公報
【特許文献4】特開2006−37169号公報
【特許文献5】特開2005−48231号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は上記の様な状況の下でなされたものであり、本発明の目的は、高反射率を有すると共に、この高反射率を長期間に亘り維持できる優れた耐久性を示す反射膜積層体を提供することにある。詳細には、特に車両用灯具や照明器具などの反射膜に要求される高い反射率(概ね93%以上)を有し、耐熱性や耐塩水性や耐硫化性、好ましくは耐湿性にも優れた反射膜積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決し得た本発明の反射膜積層体は、基体上に、第1層として、純Ag膜、またはBiを含むAg基合金膜を有し、かつ前記第1層上に、第2層として、BiとGeを含有し、さらにAu、Pt、Pd、Rhの1種以上を含有するAg基合金膜を有することを特徴とする。
【0011】
本発明の反射膜積層体は、純Ag膜、またはBiを含むAg基合金膜(以下、「Ag膜(第1層)」、または単に「第1層」と称する場合がある。)を備えるため、高反射率を発揮できる。特に、Biを0.02原子%以上含有させると、熱によるAgの凝集も起こり難い。また、この第1層上に第2層を設けているため、第1層に塩分や硫黄分が直接付着することがなく、第1層のAgが、塩分によって凝集し難く、また硫黄分によって変色し難い。また、この第2層が、Agを主成分としてBiとGeを含有し、さらにAu、Pt、Pd、Rhの1種以上を含有するAg基合金膜(以下、「Ag膜(第2層)」、または単に「第2層」と称する場合がある。)で構成されるため、反射率の高い反射膜積層体が得られるのみならず、第2層中で、熱や塩分によるAgの凝集や硫黄分によるAgの硫化も起り難い。
【0012】
なお、本明細書において前記「基体上」あるいは「層上」とは、第1層や第2層が直上に設けられる場合や、他の皮膜を介在して設けられる場合も含むことを意味する。
【0013】
本発明の反射膜積層体は、前記第1層がBiを0.02〜0.3原子%含むAg基合金膜であってもよい。また、前記第2層は、Biを0.02〜0.3原子%、Geを0.02〜1原子%、およびAu、Pt、Pd、Rhの1種以上を0.5〜35原子%含むAg基合金膜であることが好ましい実施態様である。
【0014】
また、前記第1層の膜厚をX(nm)、前記第2層の膜厚をY(nm)、前記第2層に含まれるAu、Pt、Pd、Rhの1種以上の元素の含有率をZ(原子%)としたときに、Y≧3、X+Y≧70、およびY+Z≦65を満たすことが好ましい実施態様である。
【0015】
また、前記第2層上(より好ましくは、第2層の直上)に、Si酸化物からなる保護層、及び/又はAl酸化物からなる保護層を有することが好ましい実施態様である。特に、保護層の膜厚が、全体として3〜50nmであることが好ましい。
【0016】
本発明には、上記反射膜積層体を備えた車両用灯具、照明器具、光学ミラー、LED、有機ELディスプレイ、有機EL照明器具が包含される。
【発明の効果】
【0017】
本発明の反射膜積層体は、高反射率を発揮するAg膜(第1層)を、熱、塩分、硫黄分に対する耐久性を発揮するAg膜(第2層)で保護するため、高い反射率を長時間維持することができる。また、高反射率を長時間維持できることから、本発明の反射膜積層体を車両用灯具、照明、LED、有機ELディスプレイ、有機EL照明器具として利用することにより、上記車両用灯具などの耐久性の向上が期待される。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】図1は、実施例で用いたスパッタリング装置の概略を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の反射膜積層体は、基体上に、第1層として、純Ag膜、またはBiを含むAg基合金膜を有し、かつ前記第1層上に、第2層として、BiとGeを含有し、さらにAu、Pt、Pd、Rhの1種以上を含有するAg基合金膜を有することを特徴とする。
【0020】
本発明者らは、Ag膜を用いた反射体であって、照明器具や車両用灯具などに要求される高い反射率を有し、しかもAg膜の凝集や硫化も防止可能な反射膜積層体を提供するために、鋭意検討してきた。その結果、(1)高い反射率を発揮するAg膜(第1層)と、Agの凝集や硫化を防止するためのAg膜(第2層)とを併用すること、詳細には、Ag膜(第1層)をAg膜(第2層)で保護することが有用であること、(2)その際、両Ag膜の膜厚や含有成分組成を調整することが好ましいことを見出した。さらに、(3)耐熱性や耐硫化性などの更なる向上や、耐湿性の改善のために、Ag膜(第2層)の上に保護膜を設けることが有効であり、これにより、これらの特性が格段に向上することを見出し、本発明を完成した。
【0021】
以下、本発明の反射膜積層体について詳細に説明する。
【0022】
(第1層)
まず、本発明を特徴付けるAg膜(第1層)について説明する。本発明が備える第1層は、高反射率を発揮させるための層であり、純Ag膜、またはBiを含むAg基合金膜から構成される。
【0023】
純Ag膜は膜厚70nm以上で約96%と非常に高い反射率を示す。一方で、純Ag膜は高温に曝されると熱による凝集を起こす場合がある。そこで、本発明の反射膜積層体をおよそ100℃以上となる雰囲気で使用する場合には、Biを含むAg基合金膜を第1層として用いることが好ましい。
【0024】
Biは、熱に起因するAgの結晶粒成長や凝集を抑制する作用があり、このような作用を有効に発揮させて、Ag膜の耐熱性を向上させるためには、Ag基合金膜中のBi含有率の下限を0.02原子%(より好ましくは0.03原子%、さらに好ましくは0.04原子%)とすることが好ましい。ただし、Bi含有率が高くなると耐熱性の向上効果は飽和する一方、反射率の低下が起こるため、Bi含有率の上限は0.3原子%(より好ましくは0.25原子%、さらに好ましくは0.2原子%)とすることが好ましい。
【0025】
かかるAg基合金膜としては、上記量のBiを含み、残部がAg及び不可避不純物からなるものが挙げられる。
【0026】
(第2層)
本発明が備える第2層は、熱、塩分、硫黄分に対する耐久性を発揮させるための層であり、Agを主成分(含有率が好ましくは50原子%以上、より好ましくは60原子%以上、さらに好ましくは70原子%以上)としてBiとGeを含有し、さらにAu、Pt、Pd、Rhの1種以上の元素(以下、「M元素」と称する場合がある。)を含有するAg基合金膜から構成される。
【0027】
Biには、前述の通り、熱によるAgの結晶粒成長や凝集を抑制する作用があり、その作用を十分に発揮させるためには、Ag基合金膜中のBi含有率の下限を0.02原子%(より好ましくは0.03原子%、さらに好ましくは0.04原子%)とすることが好ましい。なお、Bi含有率の上限については、0.3原子%(より好ましくは0.25原子%、さらに好ましくは0.2原子%)とすることが好ましい。0.3原子%を超えてBiを含有させても、耐熱性の向上効果は飽和する一方、反射率の低下が起こるからである。
【0028】
Geには、Ag膜の耐硫化性を高めて、空気中に含まれる硫化水素などの硫化物とAgが接触した場合のAg膜の変色を抑制する作用がある。また、Ag基合金膜の表面に濃化し、後述する保護層の緻密化やピンホールの低減に寄与して、保護膜の保護性を高める作用があると考えられている。このような作用を有効に発揮させるためには、Ag基合金膜中のGe含有率の下限を0.02原子%(より好ましくは0.03原子%)とすることが好ましい。なお、Ge含有率の上限については1原子%(より好ましくは0.5原子%)とすることが好ましい。1原子%を超えてGeを含有させても、耐硫化性の向上効果は飽和する一方、反射率の低下が起こるからである。
【0029】
Au、Pd、Rh、及びPt(M元素)には、塩分によるAgの凝集を抑制する作用がある。このような作用を有効に発揮させるためには、M元素の合計量(単独の場合は単独量であり、2種以上を含む場合は合計量である。)の下限を0.5原子%(より好ましくは1原子%)とすることが好ましい。また、M元素の合計量(単独量または2種以上の合計量)の上限については35原子%(より好ましくは30原子%)とすることが好ましい。M元素の合計量が0.5原子%未満では、凝集抑制効果が小さく、一方、35原子%を超えると、コストの上昇、反射率の低下、更には耐硫化性の低下(後述する保護膜のピンホールの増加)などを招く場合がある。
【0030】
かかるAg基合金膜としては、上記量のBi、Ge、及びM元素を含み、残部がAg及び不可避不純物からなるものが挙げられる。
【0031】
(各層の膜厚、及び第2層中のM元素の含有率)
本発明では、第1層の膜厚をX(nm)、第2層の膜厚をY(nm)、第2層に含まれるAu、Pt、Pd、Rhの1種以上の元素(M元素)の含有率をZ(原子%)としたときに、Y≧3、X+Y≧70、およびY+Z≦65を満たすことが好ましい。この式を満足しない場合は反射率が93%よりも低くなってしまうからである。以下、各式について詳述する。
【0032】
<Y≧3>
第2層の膜厚(Y)が3nm未満では、第2層が連続膜にならない可能性が高く、熱、塩分、硫黄分に対する耐久性の高い膜(第2層)を表面に均一に形成するのが困難となる場合がある。Yは好ましくは5nm以上、より好ましくは7nm以上とするのが良い。
【0033】
<X+Y≧70>
第1層および第2層の膜厚の和(X+Y)は70nm以上とするのが良い。Ag膜を用いて全反射を得るためには70nm以上必要であり、また熱などによるAgの凝集はAg膜の膜厚にも依存し、膜が厚いほど凝集し難くなるからである。X+Yはより好ましくは80nm以上である。なお、X+Yの上限は、コストの観点から500nmとすることが好ましい。
【0034】
<Y+Z≦65について>
Zの値が大きくなる、すなわち第2層中のM元素の含有率(原子%)が高いと、飛来塩分によるAgの凝集を抑制する効果は大きくなるが、併せて第2層の膜厚(Y)を厚くすると反射率が低下する。逆に、第2層の膜厚(Y)が薄ければ、M元素の含有率(Z)を高くしても反射率の低下は起こり難い。そこで、本発明では、第2層中のM素の含有率(Z)と第2層の膜厚(Y)との関係をY+Z≦65で規定して、本発明の反射膜積層体に要求される塩分耐久性と反射率とのバランスを図ることが好ましい。Y+Zの値は、コストの面も合わせて考慮すると、より好ましくは60以下であり、さらに好ましくは55以下である。この範囲内で、より耐久性の高い反射膜積層体を低コストで得ることができる。
【0035】
(保護層)
本発明の反射膜積層体は、第2層上に、Si酸化物からなる保護層、及び/又はAl酸化物からなる保護層を有してもよい。本発明の反射膜積層体は、Ag膜(第2層)がAu、Pt、Pd、Rhの1種以上を含有するため、熱、塩分、硫黄分に対して耐久性を発揮する。この第2層の表面にさらに保護層を形成して外部環境から遮断し、大気中の塩分や硫黄分と第2層との接触を防止することで、より高い耐久性を発揮させることができる。かかる保護層は、Si酸化物からなる保護層か、Al酸化物からなる保護層、あるいはこれらの保護層の複合層から構成することにより、保護層を無色透明にすることができ、保護層を設けたことによる反射率の低下を防ぐことができる。また、これらの酸化物からなる保護層は、工業的に安価に生産できる。
【0036】
SiやAlの酸化物からなる保護層(単層、または複合層)の膜厚は、3〜50nmであることが好ましい。3nm未満の場合、保護層にピンホールが多く形成されて保護性が不充分となる。一方、50nmを超えると膜応力が大きくなり、耐熱試験で割れや剥がれが発生する恐れがある。また、50nmを超えると反射率の低下をきたす場合がある。好ましい膜厚範囲は4〜40nmであり、より好ましくは5〜35nmである。
【0037】
本発明の反射膜積層体は、上記SiやAlの酸化物からなる保護層上に、さらにプラズマ重合膜層を有してもよい。特に有機シリコンを用いてプラズマ重合膜層を形成すれば、保護膜をより強固なものにし、高反射率をより長期間維持することが可能となる。この有機シリコンとしては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、トリエトキシシラン等が挙げられる。
【0038】
プラズマ重合膜層の好ましい膜厚は5〜500nmであり、より好ましい膜厚は10〜400nmである。膜厚が薄くなるとバリア性が低下し、一方、膜厚が厚くなると膜応力が大きくなり、積層成膜した後に耐熱試験や耐湿試験を行ったときに割れや剥がれが生じる恐れがある。
【0039】
(下地膜)
本発明の反射膜積層体は、第1層と基体との間(界面)に、下地膜を有してもよい。基体の材質によっては、基体と第1層との密着性が変化することがある。例えば、基体の材質が金属であれば、基体と第1層の密着性は比較的良いが、基体の材質がガラスや樹脂の場合には、基体と第1層の密着性が劣る傾向がある。また、基体表面にハロゲンイオン(例えば塩分)や硫黄分を含む汚れや微細なゴミが付着している場合、そのままその基体上にAg膜(第1層)を形成すると、前記ゴミなどの部分でAgの凝集が発生し、時間の経過とともにその凝集がAg膜表面にまで達し、やがては反射率が低下することがある。そこで、第1層と基体との密着性の安定性を向上させ、また、基体表面のゴミなどに起因するAg凝集を防止して、本発明に係る反射膜積層体の信頼性をより高めるために、基体と第1層との界面に下地膜を設けるのが好ましい。
【0040】
この下地膜としては、Cu、Ni、Co、W、Mo、Ta、Cr、Ti、およびFeよりなる群から選択される1種以上の金属の金属単体膜、もしくはこれらの金属を基とする合金膜が挙げられる。特に、基体上の汚れ等によるAgの凝集を抑える目的のために、Ag膜(第2層)を下地層として形成してもよい。すなわち、第2層の組成のAg合金膜で第1層を挟むような構造とするのである。このとき、第1層の上層(第2層)と下層(第2’層)の組成と膜厚は、同様であっても異なるものであってもよい。
【0041】
下地膜の膜厚の好ましい下限は5nmである。5nm未満では連続膜を形成できない場合がある。また、基板上にハロゲンイオンや硫黄分などが付着している場合に、これらとAg膜(第1層)とを隔離することが困難になる。より好ましくは7nm以上である。
【0042】
また、下地膜の膜厚の好ましい上限は、下地膜の材料によって変化し得、材料に応じて適切な膜厚に制御することが好ましい。例えば、下地膜が金属膜や合金膜の場合、500nm以下(より好ましくは400nm以下であり、更に好ましくは300nm以下)であることが好ましい。それぞれの好ましい上限を超えると膜応力が大きくなり、成膜した後に耐湿試験や耐熱試験を行なうと割れや剥離が発生する恐れがあるからである。また、下地膜として第2層のAg基合金膜を用いる場合、上述の割れや剥離の恐れとコストの両面から、200nm以下(より好ましくは150nm以下であり、更に好ましくは100nm以下)であることが好ましい。
【0043】
(基体)
本発明の反射膜積層体で用いる基体の材質は、特に限定されるものではなく、Ag膜を備えた照明器具や車両用灯具などの分野に通常用いられるものであれば特に限定されず、例えば、樹脂やガラスなどが例示される。樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、PETやPBT(ポリブチレンテレフタレート)などのポリエステル樹脂、ABS樹脂、エポキシ樹脂、アセタール樹脂、脂環式炭化水素樹脂などが例示され、これら樹脂の混合物であってもよい。
【0044】
本発明では、光源の発する熱の温度に応じて基板の材質を定めることが好ましい。例えば、光源の温度が約180℃以上の場合はガラスの使用が好ましく、約120〜180℃の場合はPETやPBTなどのポリエステル樹脂の使用が好ましく、約120℃以下の場合はポリカーボネート樹脂の使用が好ましい。
【0045】
また、JIS K7209に規定のA法(23℃の純水に24時間浸漬後、吸水量を測定する方法)により測定したときの吸水率が0.1%未満の樹脂材料を用いてもよい。このように防湿性(防水性)に優れた基体(吸水率の小さい基板)を使用すれば、基体に含まれる水分や、Ag膜が形成されていない側の基体面(裏面)から侵入してきた水分に起因して、Ag膜が凝集することを抑えることができるため、耐湿性に優れた反射膜積層体を得ることができる。
【0046】
上記要件を満足する樹脂としては、例えば、PET樹脂(吸水率0.05%)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂(吸水率0.03%)などが挙げられる。基板の好ましい吸水率は0.08%以下であり、より好ましくは0.06%以下である。
【0047】
(反射膜積層体の特性と用途)
車両用灯具、照明器具、光学ミラー、LED、有機ELディスプレイ、有機EL照明器具の反射膜材料として一般的に使用されている材料はAlであり、その反射率はおよそ85%である。これに対し、本発明の反射体の反射率は非常に高く、JIS R 3106に基づき、D65光源での波長範囲380〜780nmの光によって測定された可視光反射率を、おおむね93%以上に高めることができる。したがって、本発明の反射膜積層体を用いれば、光源(ランプ)の消費電力を従来よりも下げても従来と同程度の明るさを確保することができる。また、複数のランプを使用する場合には、ランプの個数を減少させることができるため、光源に費やすコストを削減できる。さらに、従来の反射膜材料では充分な明るさを確保できなかったLED光源のリフレクターにも好適に用いられる。
【0048】
また、本発明の反射膜積層体は、車両用灯具、照明器具、光学ミラー、LED、有機ELディスプレイ、有機EL照明器具に好適に用いられる。
【0049】
ここで、車両用灯具とは、自動車や自動二輪車のヘッドランプやリアランプなどを意味する。本発明の反射膜積層体は、これらランプの反射板やエクステンションに好適に用いられる。照明器具とは、ダウンライトや蛍光灯などを意味する。照明器具には、LEDや有機ELを使用した照明器具も含まれる。光学ミラーとは、カメラのフラッシュや、光の反射を利用した分析装置内のミラーなどを意味する。LEDとは、電気を通すことで発光する半導体のことを指し、特に半導体が発した光を反射させる構造体を有するLED素子のことを意味する。有機ELディスプレイパネルとは、有機ELを使用したテレビや携帯電話用ディスプレイパネルなどを意味する。
【0050】
(第1層、第2層、保護層、及び下地膜の形成方法)
本発明の反射膜積層体が備える第1層や第2層、及び必要に応じて備える保護層や下地膜の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば以下の方法が挙げられる。
【0051】
第1層、及び第2層を構成するAg膜の形成方法としては、純AgスパッタリングターゲットまたはAg基合金スパッタリングターゲットを用い、スパッタリング法で成膜する方法が挙げられる。特に、直流カソードを用いたDCスパッタリング法によって成膜することが好ましい。
【0052】
また、第2層の上に保護層を設ける場合には、ターゲットとしてSi酸化物スパッタリングターゲット及び/又はAl酸化物スパッタリングターゲットを用い、スパッタリング法で成膜する方法が挙げられる。具体的には、例えば高周波カソードを用いたRFスパッタリング法によって成膜する方法が挙げられる。
【0053】
また、上記保護層の上に更にプラズマ重合膜を成膜するときは、例えばヘキサメチルジシロキサンを原料として、プラズマCVD法で成膜する方法が挙げられる。
【0054】
また、基板と第1層との間に下地膜を形成する場合は、下地膜を構成する材料によって成膜方法を適宜変えて行なえばよい。例えば、金属または金属酸化物からなる下地膜を形成するには、スパッタリング法で成膜する方法が挙げられる。詳細には、金属膜の場合は直流カソードを用いたDCスパッタリング法の適用が好ましく、金属酸化物の場合は高周波カソードを用いたRFスパッタリング法の適用が好ましい。なお、金属酸化物の場合は、CVD法により成膜することもできる。また、Ag膜(第2’層)からなる下地膜の形成は、上述のAg膜(第2層)形成方法と同様の方法で行なえばよい。
【実施例】
【0055】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施をすることは全て本発明の技術的範囲に包含される。
【0056】
(製造例1〜10)
図1に示すような、DC電源に接続されたカソード2基(A、B)と、DC電源とRF電源に接続されたカソード1基(C)とを備えたスパッタリング装置を用い、DC電源に接続されたカソードAに、第1層形成材料としてφ100mm×t5mmの純AgスパッタリングターゲットまたはAg−Bi合金スパッタリングターゲット(純AgよりなるターゲットまたはAg−Bi合金よりなるターゲット)を取り付けた。なお、Ag−Bi合金の組成を変える場合には、異なる組成のAg−Bi合金を取り付けた。
【0057】
別のDC電源に接続されたカソードBに、第2層形成材料としてφ100mm×t5mmのAg−Bi−Ge合金スパッタリングターゲット(Ag−Bi−Ge合金よりなるターゲット)を取り付けた。なお、Ag−Bi−Ge合金への他の合金元素(M元素)の添加は、添加するM元素のチップをAg−Bi−Ge合金上に乗せて行った。また、Ag−Bi−Ge合金の組成を変える場合には、異なる組成のAg−Bi−Ge合金スパッタリングターゲットを取り付けるか、その上に乗せる金属チップの種類とサイズおよび枚数を変えて調整した。
【0058】
基板台に、基板としてφ50mm×t1mmのポリカーボネート(PC)基板を取り付け、カソードA上のターゲットに正対させ、チャンバー内を1.3×10−3Pa以下となるように真空に引いた。その後、チャンバー内にArガスを導入し、チャンバー内圧力を0.27Paとなるようにし、カソードA上のターゲットにDC(直流)を印加してプラズマを発生させ、DCパワー200Wでターゲットをスパッタリングすることにより、PC基板上に純Ag膜またはAg合金膜よりなる第1層を形成した。
【0059】
次に、第1層を形成した基板をカソードBのターゲットに正対するよう基板台を移動させ、カソードB上のターゲットにDC(直流)を印加してプラズマを発生させ、DCパワー200Wでターゲットをスパッタリングすることにより、第1層上にAg−Bi−Ge−M合金よりなる第2層を形成して、試料1〜10を得た。
【0060】
なお、ターゲットとPC基板間の距離は100mmとし、PC基板を公転させながら第1層及び第2層の形成を行った。第1層および第2層の膜厚はスパッタリング時間を制御することにより調整した。
【0061】
得られた試料1〜10について、下記方法により、Ag合金薄膜中の各種添加元素の含有率、及び可視光反射率(初期反射率)を測定した。また、可視光反射率(初期反射率)測定後、下記条件で耐硫化試験、耐湿試験、耐熱試験、耐塩水試験を行った。
【0062】
<各種添加元素の含有率>
試料1〜10のAg合金薄膜中の各種添加元素の含有率は、ICP(Inductivily Coupled Plasma、誘導結合プラズマ)質量分析法により測定して求めた。
【0063】
<可視光反射率(初期反射率)>
試料1〜10について、JIS R 3106に示される方法で、D65光源での波長範囲380〜780nmの光によって可視光反射率(初期反射率)を測定した。
【0064】
<耐硫化試験1>
0.5%硫化アンモニウム水溶液の液面から5cmの高さに、成膜面(第1層面、あるいは第2層面)が液面に対向するように、試料1〜10をそれぞれ設置し、常温(25℃)で5分間曝露した。
【0065】
耐硫化試験1後の試料1〜10について、前記初期反射率の測定の場合と同様の方法により波長範囲380〜780nmの光における可視光反射率を測定し、初期反射率との差〔即ち、試験前後の反射率の差=初期反射率(%)−硫化試験後反射率(%)〕を求め、この反射率の差によって耐硫化性を評価した。この反射率の差が3%以下を◎、3超5%以下を○、5超7%以下を△、7%超を×と評価した。
【0066】
<耐湿試験>
試料1〜10を、温度50℃、湿度95RH%の恒温恒湿試験装置内に入れて500時間保持した。
【0067】
保持後の試料1〜10について、その成膜面に発生した白点の数を目視で測定し、白点発生点数が0個を◎、1〜4個を○、5〜9個を△、10個以上を×と評価した。
【0068】
<耐熱試験>
試料1〜10を、温度130℃の恒温試験装置内に入れて1000時間保持した。
【0069】
保持後の試料1〜10について、耐硫化試験1と同様の方法により波長範囲380〜780nmの光における可視光反射率を測定し、初期反射率との差〔即ち、試験前後の反射率の差=初期反射率(%)−耐熱試験後反射率(%)〕を求め、この反射率の差により耐熱性を評価した。この反射率の差が1%以下を◎、1超3%以下を○、3超5%以下を△、5%超を×と評価した。
【0070】
<耐塩水試験>
試料1〜10を、常温(25℃)の3%塩化ナトリウム水溶液に60分間浸漬し、取出し後、純水で洗浄し、次いで乾燥した。
【0071】
耐塩水試験後の試料1〜10について、耐硫化試験1と同様の方法により波長範囲380〜780nmの光における可視光反射率を測定し、初期反射率との差〔即ち、試験前後の反射率の差=初期反射率(%)−耐塩水試験後反射率(%)〕を求め、この反射率の差により耐熱性を評価した。この反射率の差が1%以下を◎、1超3%以下を○、3超5%以下を△、5%超を×と評価した。
【0072】
評価した試料1〜10の構成、および、初期反射率、耐硫化試験1、耐湿試験、耐熱試験、耐塩水試験の結果を表1に示す。ここで、初期反射率が93%以上で、耐硫化試験1、耐湿試験、耐熱試験、耐塩水試験の全てが○以上となるものを合格とした。
【0073】
【表1】

【0074】
試料1〜4、及び6は、第2層が本願発明の構成要件を満たさないため、初期反射率が高いものの、耐硫化試験1、耐湿試験、耐熱試験、耐塩水試験の全て、もしくはいずれかにおいて、試験後の反射率低下が起こり、4項目の試験にて合格することができなかった。また、試料5は、Y+Zが65を超えるため、初期反射率が93%未満となった。一方、本願発明の構成要件を全て満たす試料7〜10においては、4項目の試験全てにおいて○以上の結果となり合格判定であった。特に耐塩水試験において優れた耐久性を示した。
【0075】
(製造例11〜21)
製造例1〜10と同様の方法で、ポリカーボネート基板上に第1層および第2層を形成した。次いで、基板台を酸化Siもしくは酸化Al製スパッタリングターゲットを取り付けたカソードC上に移動させ、チャンバー内圧力を0.27Paに維持したまま、カソードC上のターゲットにRF(高周波)を印加してプラズマを発生させ、RFパワー200Wで酸化Siあるいは酸化Alターゲットをスパッタリングすることにより、第2層上に酸化Si保護層あるいは酸化Al保護膜を形成して、試料11〜21を得た。
【0076】
なお、このときターゲットと基板間の距離は100mmとし、基板を公転させながら成膜(保護層の形成)を行った。酸化Si保護層あるいは酸化Al膜の膜厚はスパッタリング時間を制御することにより調整した。
【0077】
得られた試料11〜21について、製造例1〜10と同様の手法により、Ag合金薄膜中の各種添加元素の含有率、及び可視光反射率(初期反射率)を測定した。また、可視光反射率(初期反射率)測定後、下記条件で耐硫化試験2を行なった。さらに、製造例1〜10と同様の手法により、耐湿試験、耐熱試験を行った。
【0078】
<耐硫化試験2>
用いる試験液を10%硫化アンモニウム水溶液とし、曝露時間を20分とした以外は耐硫化試験1と同様にして、試料11〜21の耐硫化試験2を行なった。
【0079】
評価方法についても、耐硫化試験1と同様にして、耐硫化試験2後の試料11〜21について、初期反射率との差〔即ち、試験前後の反射率の差=初期反射率(%)−硫化試験2後反射率(%)〕を求め、この反射率の差によって耐硫化性を評価した。この反射率の差が3%以下を◎、3超5%以下を○、5超7%以下を△、7%超を×と評価した。
【0080】
評価した試料11〜21の構成、および、初期反射率、耐硫化試験2、耐湿試験、耐熱試験の結果を表2に示す。ここで、初期反射率が93%以上で、耐硫化試験2、耐湿試験、耐熱試験の全てが○以上となるものを合格とした。
【0081】
【表2】

【0082】
試料11は、第2層が本願発明の構成要件を満たさないため、初期反射率が高いものの、耐硫化試験2、耐湿試験、及び耐熱試験において、試験後の反射率低下もしくは白点発生が起こり、不合格判定となった。試料12は、第2層がM元素は含むもののGeを含有しないため、保護層を形成しても、耐硫化試験2において試験後の反射率の低下が起った。これは保護層のSiOの緻密化が不十分であったためと考えられる。一方、本願発明の構成要件を全て満たす試料13〜21においては3項目の試験全てにおいて優れた耐久性を示して合格判定となり、高反射率と高耐久性を両立するものであった。また、上記試料8と試料16とから、保護層を設けることにより3項目の試験についてさらに耐久性が向上することが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0083】
本発明は、Agの凝集および硫化が生じ難い反射膜積層体の提供に有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基体上に、
第1層として、純Ag膜、またはBiを含むAg基合金膜を有し、かつ
前記第1層上に、第2層として、BiとGeを含有し、さらにAu、Pt、Pd、Rhの1種以上を含有するAg基合金膜を有することを特徴とする反射膜積層体。
【請求項2】
前記第1層は、Biを0.02〜0.3原子%含むAg基合金膜である請求項1に記載の反射膜積層体。
【請求項3】
前記第2層は、Biを0.02〜0.3原子%、Geを0.02〜1原子%、およびAu、Pt、Pd、Rhの1種以上を0.5〜35原子%含むAg基合金膜である請求項1または2に記載の反射膜積層体。
【請求項4】
前記第1層の膜厚をX(nm)、前記第2層の膜厚をY(nm)、前記第2層に含まれるAu、Pt、Pd、Rhの1種以上の元素の含有率をZ(原子%)としたときに、Y≧3、X+Y≧70、およびY+Z≦65を満たす請求項1から3のいずれか一項に記載の反射膜積層体。
【請求項5】
前記第2層上に、Si酸化物からなる保護層、及び/又はAl酸化物からなる保護層を有する請求項1から4のいずれか一項に記載の反射膜積層体。
【請求項6】
前記保護層の膜厚が、全体として3〜50nmである請求項5に記載の反射膜積層体。
【請求項7】
請求項1から6のいずれか一項に記載の反射膜積層体を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項8】
請求項1から6のいずれか一項に記載の反射膜積層体を備えることを特徴とする照明器具。
【請求項9】
請求項1から6のいずれか一項に記載の反射膜積層体を備えることを特徴とする光学ミラー。
【請求項10】
請求項1から6のいずれか一項に記載の反射膜積層体を備えることを特徴とするLED。
【請求項11】
請求項1から6のいずれか一項に記載の反射膜積層体を備えることを特徴とする有機ELディスプレイ。
【請求項12】
請求項1から6のいずれか一項に記載の反射膜積層体を備えることを特徴とする有機EL照明器具。

【図1】
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【公開番号】特開2011−32533(P2011−32533A)
【公開日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−180037(P2009−180037)
【出願日】平成21年7月31日(2009.7.31)
【出願人】(000001199)株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Fターム(参考)】