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技術 硬質部材

出願人 日本電気硝子株式会社
発明者 梶岡利之
出願日 2016年5月10日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2017-524721
公開日 2018年4月5日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 WO2016-203869
状態 特許登録済
技術分野 積層体(2) ガラスの表面処理
主要キーワード 金属炭化物膜 光学フィルター層 揺動ストローク 揺動回数 往復速度 エアー流量 透過ヘイズ ラジカルガン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年4月5日)のものです。
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図面 (3)

課題・解決手段

耐擦傷性が良好で、かつ防汚層の密着性に優れた硬質部材を提供する。基板2と、基板2上に設けられ、厚みが150nm以上である硬質層3と、硬質層3の上に設けられ、ケイ素を含有する無機材料からなり、厚みが60nm以下である密着層4と、密着層4の上に設けられ、有機ケイ素化合物を含有する防汚層5とを備えることを特徴としている。

概要

背景

近年、携帯電話デジタルカメラ、PDA(携帯情報端末)、ノートPC等のデバイスにおいては、タッチパネルが搭載されたものが普及している。これらのデバイスには、タッチパネルを保護するため、ガラス基板からなるカバーガラス硬質部材)が用いられる場合が多い。

また、カバーガラスの最外層には、汚れの付着を防止するため、防汚層が設けられる場合が多い。特許文献1〜5には、汚れの付着を防止するため、防汚層を設けることが開示されている。

概要

耐擦傷性が良好で、かつ防汚層の密着性に優れた硬質部材を提供する。基板2と、基板2上に設けられ、厚みが150nm以上である硬質層3と、硬質層3の上に設けられ、ケイ素を含有する無機材料からなり、厚みが60nm以下である密着層4と、密着層4の上に設けられ、有機ケイ素化合物を含有する防汚層5とを備えることを特徴としている。

目的

本発明の目的は、耐擦傷性が良好で、かつ防汚層の密着性に優れた硬質部材を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

基板と、前記基板上に設けられ、厚みが150nm以上である硬質層と、前記硬質層の上に設けられ、ケイ素を含有する無機材料からなり、厚みが60nm以下である密着層と、前記密着層の上に設けられ、有機ケイ素化合物を含有する防汚層とを備える、硬質部材

請求項2

前記密着層の厚みが、1nm以上である、請求項1に記載の硬質部材。

請求項3

前記硬質層の硬さが、7GPa以上である、請求項1または2に記載の硬質部材。

請求項4

前記硬質層が、酸化ジルコニウム酸化アルミニウム窒化アルミニウム酸窒化アルミニウム酸化チタン酸化タンタル酸化ニオブ酸化ハフニウム酸化錫酸化亜鉛酸化インジウム、DLC(DiamondLikeCarbon)、ダイヤモンド窒化硼素窒化炭素から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の硬質部材。

請求項5

前記密着層が、酸化ケイ素窒化ケイ素、及び酸窒化ケイ素から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬質部材。

請求項6

前記防汚層が、フッ素含有有機ケイ素化合物を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬質部材。

請求項7

前記基板が、ガラス基板である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の硬質部材。

請求項8

硬さが8GPa以上である硬質基板と、前記硬質基板の上に設けられ、ケイ素を含有する無機材料からなり、厚みが60nm以下である密着層と、前記密着層の上に設けられ、有機ケイ素化合物を含有する防汚層とを備える、硬質部材。

請求項9

前記硬質基板が、サファイヤ基板である、請求項8に記載の硬質部材。

技術分野

0001

本発明は、タッチパネル等のカバーガラスなどとして使用される硬質部材に関するものである。

背景技術

0002

近年、携帯電話デジタルカメラ、PDA(携帯情報端末)、ノートPC等のデバイスにおいては、タッチパネルが搭載されたものが普及している。これらのデバイスには、タッチパネルを保護するため、ガラス基板からなるカバーガラス(硬質部材)が用いられる場合が多い。

0003

また、カバーガラスの最外層には、汚れの付着を防止するため、防汚層が設けられる場合が多い。特許文献1〜5には、汚れの付着を防止するため、防汚層を設けることが開示されている。

先行技術

0004

特開2010−37115号公報
特開2004−170962号公報
特開平6−135745号公報
特開平8−294755号公報
特開平2−91603号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記特許文献に開示されたカバーガラスは、耐擦傷性が十分に高くないため、本発明者は、カバーガラスの耐擦傷性を改善する目的で、酸化ジルコニウム酸窒化アルミニウムなどからなる硬質層を、ガラス基板の上に設けることを検討した。その結果、ガラス基板の上に硬質層を設けると、その上に防汚層を形成しても密着性が低く、剥がれやすいという課題を見出した。また、サファイヤ等の硬質基板カバー部材として用いた場合にも、その上に防汚層を形成しても密着性が低く、剥がれやすいという課題を見出した。

0006

本発明の目的は、耐擦傷性が良好で、かつ防汚層の密着性に優れた硬質部材を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

本発明の硬質部材は、基板と、基板上に設けられ、厚みが150nm以上である硬質層と、硬質層の上に設けられ、ケイ素を含有する無機材料からなり、厚みが60nm以下である密着層と、密着層の上に設けられ、有機ケイ素化合物を含有する防汚層とを備えることを特徴としている。

0008

本発明において、密着層の厚みは、1nm以上であることが好ましい。

0009

硬質層の硬さは、7GPa以上であることが好ましい。

0010

硬質層は、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化チタン酸化タンタル酸化ニオブ酸化ハフニウム酸化錫酸化亜鉛酸化インジウム、DLC(Diamond Like Carbon)、ダイヤモンド窒化硼素窒化炭素から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。

0011

密着層は、酸化ケイ素窒化ケイ素、及び酸窒化ケイ素から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。

0012

防汚層は、フッ素含有有機ケイ素化合物を含むことが好ましい。

0013

基板は、ガラス基板であることが好ましい。

0014

本発明の他の局面における硬質部材は、硬さが8GPa以上である硬質基板と、硬質基板の上に設けられ、ケイ素を含有する無機材料からなり、厚みが60nm以下である密着層と、密着層の上に設けられ、有機ケイ素化合物を含有する防汚層とを備えることを特徴としている。

0015

硬質基板は、サファイヤ基板であることが好ましい。

発明の効果

0016

本発明によれば、耐擦傷性が良好で、かつ防汚層の密着性に優れた硬質部材を提供することができる。

図面の簡単な説明

0017

図1は、本発明の第1の実施形態の硬質部材を示す模式的断面図である。
図2は、本発明の第2の実施形態の硬質部材を示す模式的断面図である。

0018

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

0019

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態の硬質部材を示す模式的断面図である。図1に示すように、本実施形態の硬質部材1は、基板2と、基板2の上に設けられた硬質層3と、硬質層3の上に設けられた密着層4と、密着層4の上に設けられた防汚層5とを備えている。硬質部材1がタッチパネル等のカバーガラスとして使用される場合、硬質部材1は、透光性を有することが好ましい。例えば、硬質部材1は、可視光(360〜830nm)の少なくとも一部の波長域で0%超の透過率を有することが好ましい。硬質部材1は、450〜650nmの波長域で0%超の透過率を有することがより好ましく、400〜700nmの波長域で0%超の透過率を有することが更に好ましく、360〜830nmの波長域で0%超の透過率を有することが最も好ましい。これに加え、360〜830nmの波長域での平均透過率は、30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、80%以上であることが最も好ましい。基板2は、特に限定されるものではなく、例えば、ガラス基板及び樹脂基板などが挙げられる。硬質部材1がタッチパネル等のカバーガラスとして使用される場合、基板2は、透光性を有する、ソーダライムガラスアルミノシリケートガラス無アルカリガラス結晶化ガラス等からなるガラス基板や、これらのガラス基板を物理強化または化学強化して得られた強化ガラス基板であることが好ましい。機械的強度の観点から、アルミノシリケートガラス基板を化学強化して得られた強化ガラス基板が好ましい。アルミノシリケートガラス基板は、機械的強度が高いため、厚みを小さくすることができる。

0020

基板2の厚みは、機械的強度と軽量化の観点から、0.1〜1.5mmであることが好ましく、0.3〜1.2mmであることがより好ましく、0.5〜1.0mmであることが更に好ましい。

0021

硬質層3は、硬質部材1の耐擦傷性を改善するために設けられている。したがって、硬質層3は、硬い材料から形成されていることが好ましい。硬質層3の硬さは、基板2よりも硬いことが好ましい。硬さの評価方法としては、例えばナノインデンテーション法がある。例えば、Berkovich型ダイヤモンド圧子を用いたナノインデンテーション法で測定した硬さが、7GPa以上であることが好ましく、8GPa以上であることがより好ましく、9GPa以上であることがより好ましく、10GPa以上であることがさらに好ましく、11GPa以上であることがさらに好ましく、13GPa以上であることが特に好ましい。硬さの上限値は、特に設定されるものではないが、例えば、一般には350GPaである。

0022

硬質層3は、耐擦傷性を向上させる観点から、厚みが大きいことが好ましい。具体的には、硬質層3の厚みは、150nm以上であり、200nm以上であることが好ましく、300nm以上であることがより好ましく、500nm以上であることがさらに好ましい。硬質層3の厚みが150nm未満になると、良好な耐擦傷性が得られない。硬質層3の厚みが大きすぎると、硬質層3の応力により基板2が反る場合がある。このような観点から、硬質層3の厚みは、10000nm以下であることが好ましく、5000nm以下であることがより好ましく、3000nm以下であることがさらに好ましい。

0023

タッチパネル等のカバーガラスとして使用される場合、硬質層3は、透光性を有することが好ましい。

0024

硬質層3の材料としては、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ハフニウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、DLC(Diamond Like Carbon)、ダイヤモンド、窒化硼素、窒化炭素などが挙げられる。これらの中でも、特に、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、DLCが好ましい。

0025

硬質層3は、RAS(Radical Assisted Sputtering)方式により形成すると、硬質になりやすいため好ましい。RAS方式とは、スパッタリングにより薄い金属膜成膜するゾーンと、薄い金属膜をラジカルガンなどにより酸化、窒化、酸窒化、または炭化するゾーンを基板が交互に通過することにより、基板上に金属酸化物膜金属窒化物膜金属酸窒化物膜、または金属炭化物膜を形成させる方法である。

0026

密着層4は、硬質層3と防汚層5の密着性を高めるために設けられている。密着層4の材料としては、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等のケイ素を含む無機材料が挙げられる。密着層4の具体的な組成式としては、例えば、SiO2、Si3N4、SiOxNy(0≦x、0≦y)などが挙げられる。

0027

本発明において、密着層4の厚みは、60nm以下である。密着層4の厚みが60nmを超えると、密着層4の硬度特性が硬質部材1の耐擦傷性に及ぼす影響が大きくなり、その一方で、その下層の硬質層3の硬度特性が硬質部材1の耐擦傷性に及ぼす影響が小さくなり、良好な耐擦傷性が得られない場合がある。密着層4の厚みは、1nm以上であることが好ましい。密着層4の厚みを1nm以上にすることにより、より良好な密着性を得ることができる。したがって、密着層2の厚みは、1〜60nmの範囲であることが好ましく、2〜50nmの範囲であることがより好ましく、5〜30nmの範囲であることがより好ましく、10〜20nmの範囲であることがさらに好ましい。

0028

密着層4の形成方法は、特に限定されるものではないが、硬質層3と同様に、RAS方式で形成することができる。

0029

防汚層5は、有機ケイ素化合物を含むことが好ましい。有機ケイ素化合物を含むことにより、密着層4との密着性を高めることができる。これにより、長期間の使用によっても、防汚層5が剥離しにくくなり、防汚性滑り性が低下しにくくなる。

0030

有機ケイ素化合物としては、例えば、シランカップリング剤シリコーンオイルシリコーンレジンシリコーンゴム疎水性シリカ、及びフッ素含有有機ケイ素化合物から選択される1つ以上の化合物を挙げることができる。これらの中でも、フッ素含有有機ケイ素化合物が好ましい。

0031

フッ素含有有機ケイ素化合物としては、例えば、主鎖中に、−O−Si−O−ユニットを有し、かつ、フッ素を含む撥水性官能基を側鎖に有する重合体が挙げられる。フッ素含有有機ケイ素化合物は、例えばシラノール脱水縮合することにより合成することができる。フッ素含有有機ケイ素化合物としては、例えば、KY130(信越化学工業社製)、オプツ−ルDSX(ダイキン工業社製)、TSL8257、TSL8233、TSL831(以上、モメンティブ・パフォーマンスマテリアルズジャパン合同会社製)、KBM7803(信越化学工業社製)、AY43−158E(東レ・ダウコーニング社製)、KP801M(信越化学工業社製)が挙げられる。

0032

防汚層5の厚みは、特に限定されるものではないが、1nm以上であることが好ましく、1.5nm以上であることがより好ましく、2nm以上であることが特に好ましい。防汚層5の厚みが1nm未満になると、防汚効果が十分得られない場合がある。防汚層5の厚みが厚すぎると、防汚層が剥がれた後、剥がれていない部分と反射率や色が異なってしまい、ムラが目立ってしまう場合がある。このような観点からは、防汚層5の厚みは、30nm以下であることが好ましく、25nm以下であることがより好ましく、20nm以下であることがさらに好ましい。

0033

防汚層5の原料は、一般に溶液状態である。したがって、防汚層5を形成するための溶液を密着層4上に塗布した後、乾燥することにより防汚層5を形成することができる。また、防汚層5は、多孔質セラミック、金属からなる繊維、細線等に溶液を含浸させ、溶液を真空中で加熱して蒸発させ、密着層4上に堆積させる真空蒸着法によっても形成できる。

0034

なお、上述のナノインデンテーション法により硬質部材1の防汚層5が形成された面の硬さを測定した場合、その硬さが7GPa以上であることが好ましい。

0035

本実施形態においては、所定の厚みの硬質層3と防汚層5の間に、所定の厚みの密着層4が設けられているので、耐擦傷性が良好で、かつ防汚層の密着性に優れた硬質部材にすることができる。

0036

なお、硬質部材1としては、硬質層3:酸化ジルコニウムまたは酸窒化アルミニウム、密着層4:酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素、防汚層5:フッ素含有有機ケイ素化合物の組み合わせが好ましい。

0037

また、本実施形態では、基板2の上に直接硬質層3が形成されているが、基板2と硬質層3の間に、硬質部材1に様々な機能を付与する機能層を有してもよい。機能層としては、光の干渉で特定の波長の光を選択的に透過または反射させる光学フィルター層、特定の波長の光を吸収する光吸収層導電性を有する導電層、硬質部材1を着色したり模様を付与する装飾層凹凸を有する防眩膜などが使用できる。

0038

(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態の硬質部材を示す模式的断面図である。図2に示すように、本実施形態の硬質部材11は、硬質基板12と、硬質基板12の上に設けられる密着層14と、密着層14の上に設けられる防汚層15とを備えている。硬質基板12は、硬さが8GPa以上であれば特に限定されるものではない。本実施形態では、硬質基板12として、サファイヤ基板が用いられる。タッチパネル等のカバーガラスとして使用される場合、硬質基板12は、透光性を有することが好ましい。なお、サファイヤ基板は、高純度アルミナ人工的に単結晶成長させることによって製造される。

0039

硬質基板12の硬さは、第1の実施形態と同様に、Berkovich型ダイヤモンド圧子を用いたナノインデンテーション法で測定することができる。硬質基板12の硬さは10GPa以上であることが好ましく、15GPa以上であることがより好ましく、20GPa以上であることがさらに好ましく、25GPa以上であることが特に好ましい。硬さの上限値は、特に設定されるものではないが、例えば、一般には350GPaである。

0040

本実施形態における密着層14は、第1の実施形態における密着層4と同様の材料、同様の厚み、及び同様の方法で形成することができる。本実施形態における防汚層15は、第1の実施形態における防汚層5と同様の材料、同様の厚み、及び同様の方法で形成することができる。

0041

本実施形態においては、硬質基板12と防汚層15の間に、所定の厚みの密着層14が設けられているので、耐擦傷性が良好で、かつ防汚層の密着性に優れた硬質部材にすることができる。

0042

なお、硬質部材11としては、密着層14:酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素、防汚層15:フッ素含有有機ケイ素化合物の組み合わせが好ましい。

0043

以下、本発明を具体的な実施例により説明する。但し、以下の実施例は単なる例示であり、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

0044

<実施例1〜6及び比較例1〜2>
図1に示す、硬質部材1の密着層4の膜厚を変化させ、密着層4の膜厚の影響を検討した。

0045

(実施例1)
[硬質層3の形成]
基板2として、日本電気硝子株式会社製無アルカリガラス基板OA−10Gを用い、RAS方式で基板2の上に硬質層3としてのZrO2膜を形成した。Zr膜成膜条件として、成膜圧力:0.12Pa、キャリアガスとしてのArガスの流量:100sccm、Zrターゲット印加電力:5.5kWとした。Zr膜の酸化条件として、キャリアガスとしての酸素ガス流量:40sccm、ラジカルガン印加電力:4.5kWとして、ZrO2膜を膜厚500nmとなるように成膜した。ZrO2膜を形成した基板の硬さを、Berkovich型ダイヤモンド圧子を用いたナノインデンテーション法(最大荷重:1.225mN)により測定した結果、11.1GPaであった。なお、基板(OA−10G)の硬さは、6.5GPaであった。なお、「ZrO2」は実際の組成比を表すものではない。

0046

[密着層4の形成]
硬質層3の上に、RAS方式で密着層4としてのSiO2膜を形成した。Si膜の成膜条件として、成膜圧力:0.12Pa、キャリアガスとしてのArガスの流量:100sccm、Siターゲット印加電力:5.0kWとした。Si膜の酸化条件として、キャリアガスとしての酸素ガス流量:40sccm、ラジカルガン印加電力:4.5kWとして、SiO2膜を膜厚2nmとなるように成膜した。なお、「SiO2」は実際の組成比を表すものではない。

0047

[防汚層5の形成]
密着層4の上に、以下のようにして防汚層5を形成した。密着層4の表面を洗浄機洗浄し、大気圧プラズマ装置で表面を処理した。その後、スプレー装置を使用して、フッ素含有有機ケイ素化合物溶液(ダイキン工業社製 UF503:0.1質量%、3M社製Novec7200:99.9質量%)を塗布した。塗布条件は、基板2の搬送速度3mm/秒、塗布量10ml/分、エアー流量40l/分、スプレーノズル往復速度800mm/秒、スプレーノズル−基板間距離20mmの条件とした。フッ素含有有機ケイ素化合物溶液を塗布した後、クリーンオーブンを使用して150℃で60分間加熱し、塗布面をアルコールを浸したワイパーで拭き取ることで、密着層4の上に防汚層5を形成した。防汚層5の膜厚は、5nmであった。

0048

以上のようにして、実施例1の硬質部材1を作製した。

0049

(実施例2)
密着層4の膜厚を15nmとする以外は、実施例1と同様にして硬質部材1を作製した。

0050

(実施例3)
密着層4の膜厚を20nmとする以外は、実施例1と同様にして硬質部材1を作製した。

0051

(実施例4)
密着層4の膜厚を30nmとする以外は、実施例1と同様にして硬質部材1を作製した。

0052

(実施例5)
密着層4の膜厚を40nmとする以外は、実施例1と同様にして硬質部材1を作製した。

0053

(実施例6)
密着層4の膜厚を50nmとする以外は、実施例1と同様にして硬質部材1を作製した。

0054

(比較例1)
密着層4を形成せずに、硬質層3の上に防汚層5を直接形成する以外は、実施例1と同様にして硬質部材1を作製した。

0055

(比較例2)
密着層4の膜厚を80nmとする以外は、実施例1と同様にして硬質部材1を作製した。

0056

[耐擦傷性の評価]
実施例1〜6及び比較例1〜2で作製した硬質部材1について、以下のようにして耐擦傷性を評価した。

0057

耐擦傷性の評価は、揺動擦り試験により行った。揺動擦り試験は、テーバーインダストリーズ社製 Taber Oscillating Abrasion Tester 6160を用いて行なった。装置の容器内に、試料とともに砂(PREMIER Silica社製 Colorado Silica Sand(Sieve Sizes 6/9))1300gを投入した。試料は、容器の底部にテープで固定し、その上を砂が覆うように配置した。なお、試料は砂の表面から約1.5cm下に位置する状態となった。この状態で、容器ごと揺動させ、容器内の砂が動くことにより試料の表面を砂が擦る。揺動ストローク100mm、揺動速度200往復/分、揺動回数1000往復の条件で行った。透過ヘイズヘイズメーター(日本電色工業社製 NDH−5000)で測り、揺動擦り試験前後でのヘイズ値の差(ΔH(%))で評価した。なお、以下の基準で、ヘイズ値の差(ΔH(%))を、◎、○、及び×に区別して評価した。評価結果を表1に示す。

0058

◎:0.07以下
○:0.08〜0.14
×:0.15以上

0059

[密着性の評価]
実施例1〜6及び比較例1〜2で作製した硬質部材1について、以下のようにして防汚層の密着性を評価した。

0060

防汚層の密着性評価は、スチールウール擦り試験により行った。スチールウール擦り試験は、縦10mm×横10mmの日本スチールウール社製ボンスター業務用等級#0000を防汚層の表面に押し当て(荷重1000gf)、擦りストローク40mm、擦り速度60往復/分、擦り回数1000往復の条件で行った。試験後、防汚層の表面における水との接触角を測定した。接触角が90°以上の場合を○、 90°未満の場合を×として、評価した。評価結果を表1に示す。

0061

<実施例7〜8及び比較例3>
実施例2の硬質層3の膜厚を変化させ、硬質層3の膜厚の影響を検討した。

0062

(実施例7)
硬質層3の膜厚を300nmとする以外は、実施例2と同様にして硬質部材1を作製した。

0063

(実施例8)
硬質層3の膜厚を200nmとする以外は、実施例2と同様にして硬質部材1を作製した。

0064

(比較例3)
硬質層3の膜厚を100nmとする以外は、実施例2と同様にして硬質部材1を作製した。

0065

[耐擦傷性及び密着性の評価]
実施例7〜8及び比較例3で作製した硬質部材1について、上記と同様にして、耐擦傷性及び密着性を評価した。評価結果を表1に示す。

0066

<実施例9〜10>
密着層4として、酸化ケイ素(SiO2)膜に代えて、窒化ケイ素(SiN)膜及び酸窒化ケイ素(SiON)膜を用いて検討した。なお、「SiN」及び「SiON」は、実際の組成比を示すものではない。

0067

(実施例9)
密着層4として、酸化ケイ素(SiO2)膜に代えて、窒化ケイ素(SiN)膜を形成した以外は、実施例2と同様にして硬質部材1を作製した。Si膜の成膜条件として、成膜圧力:0.12Pa、キャリアガスとしてのArガスの流量:100sccm、Siターゲット印加電力:5.0kWとした。Si膜の窒化条件として、キャリアガスとしての窒素ガス流量:40sccm、ラジカルガン印加電力:4.5kWとして、窒化ケイ素(SiN)膜を膜厚15nmとなるように成膜した。

0068

(実施例10)
密着層4として、酸化ケイ素(SiO2)膜に代えて、酸窒化ケイ素(SiON)膜を形成した以外は、実施例2と同様にして透光性部材を作製した。Si膜の成膜条件として、成膜圧力:0.17Pa、キャリアガスとしてのArガスの流量:150sccm、Siターゲット印加電力:5.0kWとした。Si膜の酸窒化条件として、キャリアガスとしての酸素ガス流量:10sccm及び窒素ガス流量:30sccm、ラジカルガン印加電力:4.5kWとして、酸窒化ケイ素(SiON)膜を膜厚15nmとなるように成膜した。

0069

[耐擦傷性及び密着性の評価]
実施例9〜10で作製した硬質部材1について、上記と同様にして、耐擦傷性及び密着性を評価した。評価結果を表1に示す。

0070

<比較例4>
硬質層3及び密着層4を形成しない場合の耐擦傷性及び密着性を評価した。

0071

(比較例4)
硬質層3及び密着層4を形成せずに、基板2の上に防汚層5を直接形成する以外は、実施例2と同様にして硬質部材1を作製した。

0072

[耐擦傷性及び密着性の評価]
比較例4で作製した硬質部材1について、上記と同様にして、耐擦傷性及び密着性を評価した。評価結果を表1に示す。

0073

<実施例11及び比較例5>
硬質基板を用い、図2に示す硬質部材11を作製して評価した。

0074

(実施例11)
硬質基板12として、厚みが0.5mmのサファイヤ基板を用いた。サファイヤ基板の硬さを、Berkovich型ダイヤモンド圧子を用いたナノインデンテーション法(最大荷重:1.225mN)で測定したところ、30.2GPaであった。硬質基板12の上に、密着層14及び防汚層15を形成し、硬質部材11を作製した。密着層14及び防汚層15は、実施例2における密着層4及び防汚層5と同様にして形成した。

0075

(比較例5)
密着層14を形成せずに、硬質基板12の上に防汚層15を直接形成する以外は、実施例11と同様にして硬質部材11を作製した。

0076

[耐擦傷性及び密着性の評価]
実施例11及び比較例5で作製した硬質部材11について、上記と同様にして、耐擦傷性及び密着性を評価した。評価結果を表1に示す。

0077

<実施例12〜17及び比較例6〜7>
図1に示す硬質部材1の硬質層3をAlONに変更し、かつ密着層4の膜厚を変化させて、密着層4の膜厚の影響を検討した。

0078

(実施例12)
[硬質層3の形成]
基板2として、日本電気硝子株式会社製アルミノシリケート強化ガラス基板T2X−1を用い、RAS方式で基板2の上に硬質層3としてのAlON膜を形成した。Al膜の成膜条件として、成膜圧力:0.12Pa、キャリアガスとしてのArガスの流量:100sccm、Alターゲット印加電力:5.0kWとした。Al膜の酸窒化条件として、キャリアガスとしての酸素ガス流量:2sccm、窒素ガス流量:38sccm、ラジカルガン印加電力:4.5kWとして、AlON膜を膜厚500nmとなるように成膜した。AlON膜を形成した基板の硬さを、Berkovich型ダイヤモンド圧子を用いたナノインデンテーション法(最大荷重:1.225mN)により測定した結果、18.0GPaであった。なお、基板(T2X−1)の硬さは、7.3GPaであった。なお、「AlON」は実際の組成比を表わすものではない。

0079

なお、密着層4の形成方法、及び防汚層5の形成方法は、実施例1と同様である。

0080

(実施例13)
密着層4の膜厚を15nmとする以外は、実施例12と同様にして硬質部材1を作製した。

0081

(実施例14)
密着層4の膜厚を20nmとする以外は、実施例12と同様にして硬質部材1を作製した。

0082

(実施例15)
密着層4の膜厚を30nmとする以外は、実施例12と同様にして硬質部材1を作製した。

0083

(実施例16)
密着層4の膜厚を40nmとする以外は、実施例12と同様にして硬質部材1を作製した。

0084

(実施例17)
密着層4の膜厚を50nmとする以外は、実施例12と同様にして硬質部材1を作製した。

0085

(比較例6)
密着層4を形成せずに、硬質層3の上に防汚層5を直接形成する以外は、実施例12と同様にして硬質部材1を作製した。

0086

(比較例7)
密着層4の膜厚を80nmとする以外は、実施例12と同様にして硬質部材1を作製した。

0087

[耐擦傷性及び密着性の評価]
実施例12〜17及び比較例6〜7で作製した硬質部材1について、上記と同様にして、耐擦傷性及び密着性を評価した。評価結果を表1に示す。

0088

<実施例18〜19及び比較例8>
硬質層3の膜厚を変化させ、硬質層3の膜厚の影響を検討した。

0089

(実施例18)
硬質層3の膜厚を300nmとする以外は、実施例13と同様にして硬質部材1を作製した。

0090

(実施例19)
硬質層3の膜厚を200nmとする以外は、実施例13と同様にして硬質部材1を作製した。

0091

(比較例8)
硬質層3の膜厚を100nmとする以外は、実施例13と同様にして硬質部材1を作製した。

0092

[耐擦傷性及び密着性の評価]
実施例18〜19及び比較例8で作製した硬質部材1について、上記と同様にして、耐擦傷性及び密着性を評価した。評価結果を表1に示す。

0093

<実施例20〜21>
密着層4として、酸化ケイ素(SiO2)膜に代えて、窒化ケイ素(SiN)膜及び酸窒化ケイ素(SiON)膜を用いて検討した。なお、「SiN」及び「SiON」は、実際の組成比を示すものではない。

0094

(実施例20)
密着層4として、酸化ケイ素(SiO2)膜に代えて、窒化ケイ素(SiN)膜を形成した以外は、実施例13と同様にして硬質部材1を作製した。Si膜の成膜条件として、成膜圧力:0.12Pa、キャリアガスとしてのArガスの流量:100sccm、Siターゲット印加電力:5.0kWとした。Si膜の窒化条件として、キャリアガスとしての窒素ガス流量:40sccm、ラジカルガン印加電力:4.5kWとして、窒化ケイ素(SiN)膜を膜厚15nmとなるように成膜した。

0095

(実施例21)
密着層4として、酸化ケイ素(SiO2)膜に代えて、酸窒化ケイ素(SiON)膜を形成した以外は、実施例13と同様にして透光性部材を作製した。Si膜の成膜条件として、成膜圧力:0.17Pa、キャリアガスとしてのArガスの流量:150sccm、Siターゲット印加電力:5.0kWとした。Si膜の酸窒化条件として、キャリアガスとしての酸素ガス流量:10sccm及び窒素ガス流量:30sccm、ラジカルガン印加電力:4.5kWとして、酸窒化ケイ素(SiON)膜を膜厚15nmとなるように成膜した。

0096

[耐擦傷性及び密着性の評価]
実施例20〜21で作製した硬質部材1について、上記と同様にして、耐擦傷性及び密着性を評価した。評価結果を表1に示す。

0097

<比較例9>
硬質層3及び密着層4を形成しない場合の耐擦傷性及び密着性を評価した。

0098

(比較例9)
硬質層3及び密着層4を形成せずに、基板2の上に防汚層5を直接形成する以外は、実施例13と同様にして硬質部材1を作製した。

0099

[耐擦傷性及び密着性の評価]
比較例9で作製した硬質部材1について、上記と同様にして、耐擦傷性及び密着性を評価した。評価結果を表1に示す。

0100

0101

実施例1〜6及び比較例1〜2、並びに実施例12〜17及び比較例6〜7の結果から明らかなように、厚みが50nm以下の酸化ケイ素(SiO2)膜からなる密着層を設けた実施例1〜6及び実施例12〜17は、密着層を設けていない比較例1及び比較例6に比べ、良好な密着性が得られた。また、実施例1〜6及び実施例12〜17は、厚みが80nmの密着層を設けた比較例2及び比較例7に比べ、良好な耐擦傷性が得られた。したがって、本発明に従う実施例1〜6及び実施例12〜17は、耐擦傷性が良好で、かつ防汚層の密着性に優れていることが分かる。

0102

実施例2、7〜8及び比較例3、並びに実施例13、18〜19及び比較例8の結果から明らかように、厚みが200nm以上である硬質層を設けた実施例2、7〜8及び実施例13、18〜19は、厚みが100nmの硬質層を設けた比較例3及び比較例8に比べ、良好な耐擦傷性が得られた。

0103

実施例2、9〜10及び実施例13、20〜21の結果から明らかように、密着層4として、酸化ケイ素(SiO2)膜に代えて、窒化ケイ素(SiN)膜または酸窒化ケイ素(SiON)膜を用いた場合にも、耐擦傷性が良好で、かつ防汚層の密着性に優れるという本発明の効果が得られることがわかる。

実施例

0104

比較例4及び比較例9の結果から、硬質層3及び密着層4を形成しない場合、耐擦傷性が低いことがわかる。

0105

本発明の硬質部材は、各種デバイスのカバーガラスやカバー部材として利用できることは勿論、窓材調理器トッププレート等に利用できる。

0106

1…硬質部材
2…基板
3…硬質層
4…密着層
5…防汚層
11…硬質部材
12…硬質基板
14…密着層
15…防汚層

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