JP3357087B2 - 光彩防止透明体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光彩防止透明体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ガラス表面に透明導電膜を形
成し、表示用の電極や、低放射ガラス（Ｌｏｗ−Ｅｍｉ
ｓｓｉｖｉｔｙ Ｇｌａｓｓ）として用いることが行な
われている。例えば、イオンプレーティング法によりイ
ンジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）膜が形成されたガラス
基板は液晶等の表示素子の透明電極として多く用いられ
ている。またスプレー法によりフッ素ドープ酸化スズ
（ＳｎＯ ₂ ：Ｆ）膜が形成されたガラス基板は、住宅用
の低放射ガラスとして用いられている。また、最近透明
導電膜の新たな用途として、建築用の電磁遮蔽ガラス、
自動車用の電熱風防窓、民生用の太陽電池用透明導電基
板などが考えられるようになってきた。これらはいずれ
も大面積ガラス基板が要求される用途である。

【０００３】ところで、透明導電膜を構成する材料に
は、ＩＴＯ、ＳｎＯ ₂ ：Ｆ、アルミニウムドープ酸化亜
鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）等があるが、これらの透明酸化物材
料はいずれも屈折率が１．６〜２．３とガラスに比べて
大きいため、干渉条件を満たす波長での反射率が大きく
なる。即ち、これらの透明酸化物をガラス基板上にある
程度以上の膜厚に形成した場合、分光反射（透過）スペ
クトルに極大極小の波（リップル）が現われる。このた
め、大面積のガラス基板にこれらの薄膜を形成した場
合、面内の膜厚変動（ムラ）により反射（透過）極大の
波長がずれ、反射（透過）色の光彩、即ち色ムラ（ｉｒ
ｉｄｅｓｃｅｎｃｅ）となって目に感知される。

【０００４】ガラス面上での膜厚分布は、膜の形成手法
にもよるが例えば１ｍ×１ｍのガラスを考えた場合、蒸
着やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）では±５％以内に抑えることは極めて困
難である。我々の研究によれば、この程度の膜厚分布を
仮定すると、前記の透明薄膜が約０．１５μｍ以上の幾
何学的膜厚でガラス基板上に形成された場合、面内の色
ムラが問題となるレベルに達する。一方、膜厚を厚くす
ると、反射（透過）色の彩度が減少しはじめる。約０．
６μｍ以上の厚みで彩度は減少する。色ムラとして認識
されないためには３μｍ以上、好ましくは５μｍ以上の
膜厚が必要である。

【０００５】また、たとえ、膜厚分布を極めて均一に制
御できたとしても、分光スペクトルにおける大きなリッ
プルは残るので、３μｍ以下の膜厚では鮮やかな色彩と
して目に感知されることになる。また、大面積ガラスに
形成されると、ガラス面と視線のなす角（視角）によ
り、極大反射（透過）波長がずれ、色彩が変化するため
やはり色ムラとして感知されることになる。したがって
分光スペクトルにおけるリップル自体を小さく抑えるこ
とが望ましいのである。

【０００６】幾何学的膜厚が０．１５μｍよりも薄い場
合には、±５％の膜厚分布を仮定すると膜厚分布の変化
量が±７５Å程度となるので膜厚変動による面内の色ム
ラはほとんど感知されないが、視角による色ムラはやは
り問題となる。

【０００７】このように透明薄膜をガラス基板上へある
程度以上厚く形成する場合、面内の膜厚変動や視角の変
化により、ガラスに色ムラが観測され、商品性を著しく
損なう場合がある。

【０００８】これを防止するためにこれまでにいくつか
の提案がなされている。例えば、透明薄膜とガラス基板
との間に屈折率ｎ＝１．７〜１．８の透明層を可視光の
１／４の波長に相当する光学厚みで形成する方法が知ら
れている（特公昭６３−３９５３５号参照）。また、透
明薄膜とガラス基板との間に、屈折率ｎ＝１．６〜１．
７で可視光の１／４の波長に相当する光学厚みの透明層
と屈折率ｎ＝１．８〜１．９で可視光の１／４の波長に
相当する光学厚みの透明層とをガラス基板側からこの順
に順次形成する方法も知られている。

【０００９】また、透明薄膜とガラス基板との間にｎ＝
１．７〜１．８の層を形成する現実的な手段としてＳｉ
Ｃ _x Ｏ _y 膜を形成する方法が知られている（特開平１−
２０１０４６号参照）。これは板ガラスの製造工程とし
てフロート法を想定し、溶融スズ窯中でシランと不飽和
炭化水素化合物と二酸化炭素の混合ガスをガラス表面に
当てるもので、基本的には常圧ＣＶＤにより中間屈折率
透明膜を形成する方法である。

【００１０】いずれの場合も透明薄膜の下地となる透明
層の膜厚は、可視光の１／４の波長に相当する光学膜厚
以上が必要である。このため、いずれの場合も形成手段
は、常圧ＣＶＤである。常圧ＣＶＤによる成膜は大量の
ガラスを製造プロセス中に連続で（いわゆるオンライン
で）処理する場合に、特にコストの点で非常に有効であ
るが、多品種少量生産や多層成膜には不向きという欠点
がある。

【００１１】このため、現在の建築用や自動車用の熱線
反射ガラスはスパッタリング方式による製造方式をとる
場合が多い。また、表示用の透明導電基板の場合も品質
の点から真空プロセスをとるのが普通である。真空プロ
セスによる利点は、高品質、多品種少量生産や多層成膜
が容易、膜厚の制御性に優れるなどが挙げられるが、大
面積基板への均一コーティングを考えた場合、インライ
ンのスパッタリング方式が最も優れているといえる。ま
た、蒸着やプラズマＣＶＤなど他の真空プロセスとの組
み合わせが装置設計上容易という利点もある。このた
め、前記のような下地層は、スパッタリング方式により
形成されることが望ましい。

【００１２】一方、スパッタリング法の欠点は成膜速度
が遅いことである。中でも酸化物被膜を金属ターゲット
からの反応性スパッタリングにより形成する際の成膜速
度が著しく遅い。我々は、安定で耐久性に優れかつ成膜
速度の速い中間屈折率透明材料を見い出し、これを上記
の下地層として用いること（特開平３−１６４４４９
号）や、下地層を低高屈折率の２層に分割すること（特
願平２−２７５２４０号）を提案しているが、それでも
なお、生産タクト上問題なしとはいえなかった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の問題
点を解決し、真空プロセス、特にスパッタリング法によ
り、従来よりも短時間で形成できる、色ムラの防止され
た（大面積透明導電性積層体として好適な）光彩防止透
明体を新規に提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、透明基
体上に屈折率が１．６以上で幾何学的膜厚が０．１５μ
ｍ以上の透明薄膜が形成され、該透明薄膜と透明基体と
の界面に下地層が形成された光彩防止透明体であって、
該下地層は消衰係数ｋ≧０．０１である吸収性の膜であ
る光彩防止透明体を提供する。

【００１５】また、本発明は、透明基体上に屈折率が
１．６以上で幾何学的膜厚が０．１５μｍ以上の透明薄
膜が形成され、該透明薄膜上に上地層が形成された光彩
防止透明体であって、該上地層は消衰係数ｋ≧０．０１
である吸収性の膜である光彩防止透明体を提供する。

【００１６】本発明における透明基体としては、各種ガ
ラス基板、プラスチックフィルムやプラスチック基板等
を使用でき、その屈折率が１．４〜１．６であることが
望ましい。ガラスやプラスチックの代表的な屈折率とし
ては１．５１が挙げられる。

【００１７】本発明における透明薄膜は、屈折率が１．
６以上、特に好ましくは１．８〜２．３で、幾何学的膜
厚が０．１５μｍ以上の透明な薄膜である。本発明にお
いて「透明な膜」とは、消衰係数ｋが、光学計算の際ｋ
を無視できる程度の小さな値（ｋ≒０）である膜をい
い、ｋ＜０．０１の膜であることが好ましい。膜の材料
は特に限定されないが、代表的なものとしては、ＩＴ
Ｏ、ＳｎＯ ₂ ：Ｆ、ＺｎＯ：Ａｌ等の透明導電性の材料
や、ＺｎＯ等の導電性のないものが挙げられる。上記し
た透明薄膜は、建築用ヒートミラー、電磁遮蔽ガラス、
自動車用電熱風防ガラス、紫外線カットガラス等に利用
できる。

【００１８】そもそも光彩、即ち色ムラの発現する原因
は透明基板上に該基板より充分大きな屈折率、具体的に
は１．６以上、特に１．８以上の屈折率を有する透明薄
膜が形成された場合の該透明薄膜の上下界面における光
の干渉作用である。このため分光スペクトル中に反射
（透過）率の極大極小（リップル）を生じる。ここで、
該透明薄膜の膜厚が変化すると、この極大極小の位置
（波長）が変化し色調の変化となって観測される。視角
が変化した場合も同様に、分光スペクトル中の極大極小
の位置（波長）の変化が色調の変化となって観測され
る。

【００１９】透明薄膜の干渉作用による反射率は、振幅
反射率ｒについては、

【００２０】

【数１】

【００２１】と表される。ここでｒ _A は空気／透明薄膜
界面のフレネル係数、ｒ _B は透明薄膜／基板界面のフレ
ネル係数、δは透明薄膜層内での位相差で、

【００２２】

【数２】

【００２３】と表される。ここで、ｎは透明薄膜の屈折
率、ｄは透明薄膜の膜厚、θは透明薄膜内の光の進行方
向と基板面の法線とのなす角、λは真空中での光の波
長、である。通常測定される反射率Ｒはエネルギー反射
率であり、それは振幅反射率ｒの絶対値の２乗である。
ここで｜r _A r _B |＜＜１が成立する場合には数１の分母を
１と近似して、

【００２４】 Ｒ＝｜r | ² ≒｜r _A ＋r _B exp （−ｉδ）｜ ² ＝｜r _A | ² ＋｜r _B | ² ＋２｜r _A ｜｜r _B ｜cos δ

【００２５】と書ける。これは、膜厚変動による（即ち
δの変化による）リップルの大きさが４｜r _A ｜｜r _B ｜で
あることを示している。つまり、リップルの大きさは透
明薄膜の上下界面におけるフレネル係数の積に比例す
る。したがって上下どちらかの界面におけるフレネル係
数をゼロにすることができればリップルは消失する。界
面のフレネル係数をゼロにすることはこの界面による反
射を防止することにほかならない。

【００２６】今、透明基板上に透明薄膜が形成されてい
るとすると、この上下界面による反射を防止するための
最も単純な方法は単層の反射防止膜を形成することであ
り、これは、界面を形成している２種類の材料（下界面
の場合は透明基板と透明薄膜、上界面の場合は透明薄膜
と空気）の屈折率の積の平方根の屈折率（中間屈折率）
を有する透明材料を、反射防止したい波長の１／４の光
学的厚み（λ／４）に形成することにより達成される。
これが前記した従来技術における光彩防止透明体に用い
られている下地層の意味である。

【００２７】本発明者らは既にこのλ／４の光学膜厚の
中間屈折率層の代わりに低／高・屈折率の透明２層膜と
することにより、全体の膜厚を薄くすることを提案して
いる（前記特願平２−２７５２４０号）。この提案によ
り、大面積の均一性に優れるスパッタリング法によりこ
れらの透明膜を形成するのに要する時間を半分程度に短
縮することが可能になった。本発明では、この反射防止
層として吸収膜を用いることにより、成膜に要する時間
を更に大幅に短縮することを狙ったものである。本発明
において「吸収膜」とは、消衰係数ｋが０でない膜、即
ち、光学計算の際無視できない程度の消衰係数ｋを有す
る膜を指す。好ましくはｋ≧０．０１、より好ましくは
ｋ≧０．１、特に好ましくはｋ≧０．２の膜である。

【００２８】本発明で用いられる吸収性下地層として
は、図５を例にして説明すると、該下地層により、可視
光線領域の設計波長λにおいて透明基体３０／下地層３
２／透明薄膜３１の複合界面（透明基体と下地層との界
面、および下地層と透明薄膜との界面）における透明薄
膜３１側からの入射光の合成反射フレネル係数の絶対値
が、下地層３２を挿入しない場合の透明基体３０／透明
薄膜３１の界面における透明薄膜３１側からの入射光の
反射フレネル係数の絶対値より小さくなるように、下地
層３２の屈折率ｎ、消衰係数ｋ、膜厚ｄが選択されてい
ることが好ましい。これを式で表現すると、いま問題に
している波長λにおける吸収性下地層３２の屈折率を
ｎ、消衰係数をｋ、膜厚をｄとして、透明基体３０の屈
折率をｎ _s 、透明薄膜３１の屈折率をｎ _f としたとき次
のようになる。

【００２９】

【数３】

【００３０】ここで、

【００３１】

【数４】

【００３２】

【数５】

【００３３】

【数６】

【００３４】である。

【００３５】つまり、数３を満たすように吸収性下地層
３２のｎ、ｋ、ｄを選ぶことが好ましい。このためには
実際に吸収性下地層のｎ、ｋを測定し、数３を満たす膜
厚を計算して、その膜厚の吸収性下地層を形成すればよ
い。また、こうして形成された吸収性下地層が数３を満
たしているかどうかは吸収性下地層３２を挿入した試料
と挿入しない試料を作成し、両方の試料の透明薄膜３１
側の分光反射率を測定し、両方のリップルの大きさを比
較してみれば一目瞭然である。即ち、数３が満たされて
いる場合には、吸収性下地層３２を挿入した試料の方が
リップルが小さくなる。

【００３６】ところで、リップルは、設計波長λ付近で
最も小さくなり、λから離れるほど顕著に現れる。設計
波長λは可視光線領域（３６００Å〜８３００Å）内の
波長であるが、人間の目は５５００Å（グリーン）〜６
０００Å（赤）に対して最も敏感なので、λはこの範囲
内にするのが好ましい。

【００３７】ここで数３を満たす（ｎ、ｋ、ｄ）の範囲
はかなり広範囲に亘るが、本発明者は鋭意研究した結
果、吸収性下地層３２の（ｎ、ｋ）の望ましい値として
は、図１に示した、曲線Ａ−直線Ｈ−直線Ｉ−曲線Ｆ−
直線Ｇで囲まれた領域の内部（境界線を含む）、特に望
ましい値としては、図２に示した、曲線Ａ′−直線Ｈ−
曲線Ｆ′−直線Ｇで囲まれた領域の内部（境界線を含
む）であることを見出した。これは、下地層の（ｎ、
ｋ）がこの範囲にあれば適当な膜厚ｄを選ぶことによっ
て、数３の左辺の値が充分小さく、反射防止効果＝リッ
プル抑制効果を大きくすることができるためである。逆
に、（ｎ、ｋ）がこの範囲にないとどんな膜厚ｄを選ん
でも、数３の左辺の値を充分に小さくすることは難し
い。

【００３８】数３の左辺を｜ｒ｜、右辺を｜ｒ ₀ ｜とす
ると、図１および図２の曲線ＣおよびＤは、｜ｒ｜≒０
となるような下地層の（ｎ、ｋ）の値を示す。

【００３９】また、図１の曲線Ａ、Ｂ、ＥおよびＦは、
｜ｒ｜＝０．５｜ｒ ₀ ｜となるような値を示し、また、
図２の曲線Ａ′、Ｂ′、Ｅ′およびＦ′は、｜ｒ｜＝
０．２｜ｒ ₀ ｜となるような値を示す。なお、曲線Ｅ、
Ｆのｋ＜１の部分は、曲線Ｅ、Ｆのｋ≧１の部分（｜ｒ
｜＝０．５｜ｒ ₀ ｜）の延長線であり、実用的な膜厚を
考慮して定めたものである。また、曲線Ｅ′、Ｆ′のｋ
＜１の部分は、曲線Ｅ′、Ｆ′のｋ≧１の部分（｜ｒ｜
＝０．２｜ｒ ₀ ｜）の延長線であり、実用的な膜厚を考
慮して定めたものである。

【００４０】ここでの｜ｒ｜は、透明基体（ｎ _s ＝１．
５１５）／下地層（ｎ、ｋ）／透明薄膜の複合界面にお
ける透明薄膜側の合成反射フレネル係数の絶対値（いず
れもλ（設計波長）＝５５００Åとしたときの値）であ
る。図１の曲線Ａ、Ｃ、Ｅおよび図２の曲線Ａ′、Ｃ、
Ｅ′は、透明薄膜の屈折率ｎ _f ＝１．６の場合を示し、
図１の曲線Ｂ、Ｄ、Ｆおよび図２の曲線Ｂ′、Ｄ、Ｆ′
は、透明薄膜の屈折率ｎ _f ＝２．３の場合を示してい
る。したがって、λ＝５５００Åにおいて、透明基体の
屈折率ｎ _s が１．５１５の場合には、曲線Ａの右下、か
つ、曲線Ｆの左上の領域に下地層の（ｎ、ｋ）が含まれ
ることが好ましい。

【００４１】また、ｋ≧０．２（直線Ｇ）としているの
は吸収性下地層の膜厚が薄くてすむようにとの考慮の結
果である。即ち、ｋ＜０．２であると、膜が透明に近づ
いていき、下地層としての機能を果たすための膜厚が大
きくなる。また、ｋ＞６．０（直線Ｈ）およびｎ＞９．
０（直線Ｉ）では、反対に下地層としての機能を果たす
ための膜厚が小さくなりすぎ、そのような膜を実際に形
成するのが困難となる。

【００４２】したがって、λ＝５５００Å、透明基体の
屈折率ｎ _f が１．５１５の場合には、下地層の（ｎ、
ｋ）の値は、図１の曲線Ａ−直線Ｈ−直線Ｉ−曲線Ｆ−
直線Ｇで囲まれた領域の内部（境界線を含む）であるこ
とが好ましく、さらに、図２の曲線Ａ′−直線Ｈ−曲線
Ｆ′−直線Ｇで囲まれた領域の内部（境界線を含む）で
あることが好ましい。

【００４３】図１４および図１５は、数３の左辺を｜ｒ
｜としたとき、λ＝６３２８Åにおける｜ｒ｜≒０とな
るような下地層の（ｎ、ｋ）の値を示すグラフである。
図１４は、透明基体の屈折率ｎ _s が１．４の場合、図１
５は、透明基体の屈折率ｎ _s が１．６の場合である。曲
線は、透明薄膜の屈折率ｎ _f が０．１ずつ異なる場合、
それぞれに対する（ｎ、ｋ）の値を示しており、図１４
の左上の曲線Ｕはｎ _f ＝１．６の場合、図１５の左上の
曲線Ｗはｎ _f が１．６よりごくわずかに大きい場合、図
１４および図１５の曲線ＶおよびＹはｎ _f ＝２．３の場
合である。

【００４４】図１４および図１５から、透明基体の屈折
率ｎ _s や透明薄膜の屈折率ｎ _f が各々、ｎ _s ＝１．４〜
１．６、ｎ _f ＝１．６〜２．３の範囲で変化しても下地
層として好ましい（ｎ、ｋ）の値はあまり変化しないこ
とがわかる。したがって、図１および図２の（ｎ、ｋ）
の値も、透明基体の屈折率ｎ _s や透明薄膜の屈折率ｎ _f
が変ってもあまり変化しない。

【００４５】また、以上の吸収性下地層の膜厚は、吸収
性下地層のｎ、ｋの値をもとに数３を満たすように選択
されるが、具体的には１０〜５００Åの間にあることが
リップル抑制効果および生産性の点から望ましい。

【００４６】本発明で用いられる吸収性下地層の材料と
しては金属単体、窒化物、炭化物、またはこれらの金
属、窒化物、炭化物の複合体が挙げられ、チタン、クロ
ム、ジルコニウムのうちの一種以上の金属、前記一種以
上の金属の窒化物、前記一種以上の金属の炭化物、また
はこれらの複合体を主成分とする単層膜がリップル抑制
効果と経済性の点から望ましい。なかでもチタンの窒化
物は耐久性に優れており、この点で実用上好ましい。こ
の場合チタン窒化物の膜厚はリップル抑制の観点から２
０〜２００Åであることが好ましい。

【００４７】以上のような下地層を形成することによ
り、透明薄膜に、透明基体の反対側から入射し、透明基
体の反対側に出射していく光に関して、透明薄膜の上下
界面における干渉によって生ずるリップルを低減でき
る。本発明においては、透明薄膜に関して透明基体の反
対側から測定した、光彩防止透明体の分光反射率曲線の
リップル率の可視光線領域における最小値が±３０％以
下であることが好ましい。

【００４８】以上、本発明の下地層を吸収膜の単層構成
とした場合について述べたが、該下地層は複数の層から
構成されていてもよい。この場合、本発明の条件を示す
数３〜数６はより複雑な形となるが、該複数層からなる
下地層を全て考慮した結果の合成の反射フレネル係数を
考えれば、全く同様の議論が成立する。特に条件を満た
すか否かの、分光反射率による実際的な判定の方法は単
層膜の場合と全く同様に適用できる。

【００４９】一方、上地層の場合にも、下地層と全く同
様の議論が成立する。即ち、図６を例にして説明する
と、該上地層により、可視光線領域の設計波長λにおい
て、透明薄膜４１／上地層４３／空気、の複合界面にお
ける透明薄膜４１側の合成反射フレネル係数の絶対値が
上地層４３を形成しない場合の透明薄膜４１／空気界面
における透明薄膜４１側の反射フレネル係数の絶対値よ
り小さくなるように、上地層４３の屈折率ｎ、消衰係数
ｋ、膜厚ｄが選択されていることが好ましい。

【００５０】これを式で表現すると、いま問題にしてい
る波長λにおける吸収性上地層４３の屈折率をｎ、消衰
係数をｋ、膜厚をｄ、空気の屈折率を１．０、透明薄膜
４１の屈折率をｎ _f としたとき次のようになる。

【００５１】

【数７】

【００５２】ここで、

【００５３】

【数８】

【００５４】

【数９】

【００５５】

【数１０】

【００５６】である。

【００５７】つまり、数７を満たすように吸収性上地層
４３のｎ、ｋ、ｄを選ぶことが必要となる。このために
は実際に吸収性上地層４３のｎ、ｋを測定し、数７を満
たす膜厚を計算してその膜厚の吸収性上地層を形成すれ
ばよい。また、こうして形成された吸収性上地層４３が
数７を満たしているかどうかは吸収性上地層４３を形成
した試料と上地層４３のない試料を作成し、両方の試料
の透明薄膜４１側の分光反射率を測定し、両者のリップ
ルの大きさを比較してみれば一目瞭然である。即ち、数
７が満たされている場合には、吸収性上地層４３を形成
した試料の方がリップルが小さくなる。

【００５８】ここで数７を満たす（ｎ、ｋ、ｄ）の範囲
はかなり広範囲に亘るが、我々は鋭意研究した結果、吸
収性上地層４３の（ｎ、ｋ）の望ましい値としては、図
３に示した、曲線Ｊ−直線Ｓ−直線Ｔ−曲線Ｑ−直線Ｒ
で囲まれた領域の内部（境界線を含む）、特に望ましい
値としては、図４に示した、曲線Ｊ′−直線Ｓ−曲線
Ｑ′−直線Ｒで囲まれた領域の内部（境界線を含む）で
あることを見出した。上地層の（ｎ、ｋ）がこの範囲に
あれば適当な膜厚ｄを選ぶことによって、数７の左辺の
値が充分に小さく反射防止効果＝リップル抑制効果を大
きくできる。逆に（ｎ、ｋ）がこの範囲にないとどんな
膜厚ｄを選んでも、数７の左辺の値を充分に小さくする
ことは難しい。

【００５９】数７の左辺を｜ｒ｜、右辺を｜ｒ ₀ ｜とす
ると、図２の曲線ＪおよびＫは、｜ｒ｜≒０となるよう
な上地層の（ｎ、ｋ）の値を示す。

【００６０】また、図３の曲線Ｊ、Ｋ、ＰおよびＱは、
｜ｒ｜＝０．５｜ｒ ₀ ｜となるような値を示し、また、
図４の曲線Ｊ′、Ｋ′、Ｐ′およびＱ′は、｜ｒ｜＝
０．２｜ｒ ₀ ｜となるような値を示す。なお、曲線Ｐ、
Ｑのｋ＜１の部分は、曲線Ｐ、Ｑのｋ≧１の部分（｜ｒ
｜＝０．５｜ｒ ₀ ｜）の延長線であり、実用的な膜厚を
考慮して定めたものである。また、曲線Ｐ′、Ｑ′のｋ
＜１の部分は、曲線Ｐ′、Ｑ′のｋ≧１の部分（｜ｒ｜
＝０．２｜ｒ ₀ ｜）の延長線であり、実用的な膜厚を考
慮して定めたものである。

【００６１】ここでの｜ｒ｜は、透明薄膜／上地層
（ｎ、ｋ）／空気の複合界面における透明薄膜側の合成
反射フレネル係数の絶対値（いずれもλ（設計波長）＝
５５００Åとしたときの値）である。図３の曲線Ｊ、
Ｌ、Ｐおよび図４のＪ′、Ｌ、Ｐ′は、透明薄膜の屈折
率ｎ _f ＝１．６の場合を示し、図３の曲線Ｋ、Ｍ、Ｑお
よび図４のＫ′、Ｍ、Ｑ′は、透明薄膜の屈折率ｎ _f ＝
２．３の場合を示している。したがって、λ＝５５００
Åにおいて、曲線Ｊの右下、かつ、曲線Ｑの左上の領域
に上地層の（ｎ、ｋ）が含まれることが好ましい。

【００６２】また、ｋ≧０．２（直線Ｒ）としているの
は吸収性上地層の膜厚が薄くてすむようにとの考慮の結
果であり、直線Ｓおよび直線Ｔについても、吸収性下地
層の場合と同様である。

【００６３】したがって、λ＝５５００Åにおいて、上
地層の（ｎ、ｋ）の値は、図３の曲線Ｊ−直線Ｓ−直線
Ｔ−曲線Ｑ−直線Ｒで囲まれた領域の内部（境界線を含
む）であることが好ましく、さらに、図４の曲線Ｊ′−
直線Ｓ−曲線Ｑ′−直線Ｒで囲まれた領域の内部（境界
線を含む）であることが好ましい。

【００６４】上述の吸収性上地層の膜厚は、吸収性上地
層のｎ、ｋの値をもとに数７を満たすように選択される
が、具体的には２０〜５００Åの間にあることがリップ
ル抑制効果および生産性の点から望ましい。

【００６５】本発明で用いられる上地層の材料としては
金属単体、窒化物、炭化物、またはこれらの複合体が挙
げられ、チタン、クロム、ジルコニウムのうちの一種以
上の金属、前記一種以上の金属の窒化物、前記一種以上
の金属の炭化物またはこれらの複合体を主成分とする単
層膜がリップル抑制効果と経済性の点から望ましい。な
かでもチタンの窒化物は耐久性に優れており、この点で
実用上好ましい。この場合チタン窒化物の膜厚はリップ
ル抑制の観点から８０〜３００Åであることが好まし
い。

【００６６】以上のような上地層を形成することによ
り、透明薄膜に、透明基体側から入射し、透明基体側に
出射していく光に関して、透明薄膜の上下界面における
干渉によって生ずるリップルを低減できる。本発明にお
いては、透明薄膜に関して透明基体側から測定した、光
彩防止透明体の分光反射率曲線のリップル率の可視光線
領域における最小値が±３０％以下であることが好まし
い。

【００６７】以上、本発明の上地層を吸収膜の単層構成
とした場合について述べたが、該上地層が複数の層から
構成されていてもよいのは先に下地層について述べのと
同様である。

【００６８】また、上記上地層の上に第２の透明基体を
積層して、第１の透明基体／透明薄膜／上地層／第２の
透明基体、という構造の光彩防止透明体を形成すること
もできる。この場合、可視光線領域の設計波長におい
て、透明薄膜／上地層／第２の透明基体の複合界面にお
ける透明薄膜側の合成反射フレネル係数の絶対値が、該
上地層が形成されない場合の透明薄膜／第２の透明基体
の界面における透明薄膜側の反射フレネル係数の絶対値
より小さい値となることが好ましい。

【００６９】このような上地層を形成することにより、
透明薄膜に、第１の透明基体側から入射し、第１の透明
基体側に出射していく光に関して、透明薄膜の上下界面
における干渉によって生ずるリップルを低減できる。上
地層の膜厚は１０〜５００Åであることが好ましい。 本
発明においては、透明薄膜に関して第１の透明基体側か
ら測定した、光彩防止透明体の分光反射率曲線のリップ
ル率の可視光線領域における最小値が±３０％以下であ
ることが好ましい。第２の透明基体としては、第１の透
明基体と同様のものが使用できる。

【００７０】一例として、図８のように、透明基体（ガ
ラス基板）６０／下地層６２／透明薄膜６１／上地層６
３、という構成の薄膜が形成されている側を内側にし
て、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等からなるプラス
チック中間膜６４を介してもう１枚のガラス基板６０と
積層した合わせガラスとして、本発明の光彩防止透明体
を構成することもできる。この場合、中間膜６４とガラ
ス基板の屈折率が同じであれば、上地層６３は、上述
の、透明基体と透明薄膜との間の下地層と同様の条件を
満たす必要がある。

【００７１】即ち、可視光線領域の設計波長λにおい
て、透明薄膜６１／上地層６３／中間膜（第２の透明
体）６４の複合界面における透明薄膜側６１側の合成反
射フレネル係数の絶対値が、上地層６３が形成されてい
ない場合の透明薄膜６１／中間膜６４の界面における透
明薄膜６１側の反射フレネル係数の絶対値より小さい値
であるのが好ましい。

【００７２】透明膜（非吸収性の膜）による反射防止と
大きく異なる点は、吸収膜の場合、片側からの反射率は
反対側からの反射率と異なることである。このため、透
明膜による反射防止層を上地層または下地層として形成
した場合には、透明基板側の反射と空気側の反射の両方
におけるリップルを同時に抑制できるのに対し、吸収膜
を用いた場合には例えば本発明による下地層を形成した
場合、空気側の反射リップルは抑制されるが、透明基板
側の反射リップルはかえって増大することが起こり得
る。逆に本発明による上地層を形成した場合には、透明
基板側の反射リップルは抑制されるが、空気側の反射リ
ップルはかえって増大することが起こり得る。

【００７３】したがって本発明を用い、かつ、両側から
の反射リップルをともに抑制したい場合には、本発明に
よる下地層５２と上地層５３をともに形成して、透明基
体５０／下地層５２／透明薄膜５１／上地層５３という
図７のような構成や、図８のような構成とすることが大
いに有効となる。この場合、可視光線領域の設計波長に
おいて、透明基体／下地層／透明薄膜の複合界面（透明
基体と下地層との界面、および下地層と透明薄膜との界
面）における透明薄膜側からの入射光の合成反射フレネ
ル係数の絶対値が、該下地層が形成されない場合の透明
基体／透明薄膜の界面における透明薄膜側からの入射光
の反射フレネル係数の絶対値より小さい値であり、か
つ、可視光線領域の設計波長において、透明薄膜／上地
層／空気の複合界面（透明薄膜と上地層との界面、およ
び上地層と空気との界面）における透明薄膜側からの入
射光の合成反射フレネル係数の絶対値が、該上地層が形
成されない場合の透明薄膜／空気の界面における透明薄
膜側からの入射光の反射フレネル係数の絶対値より小さ
い値であることが好ましい。 また、下地層および上地層
はともにチタンの窒化物からなる膜であることが好まし
い。また、下地層の膜厚は２０〜２００Åで、かつ、上
地層の膜厚が８０〜３００Åであることが好ましい。ま
た、透明薄膜はＩＴＯを主成分とする膜であることが好
ましい。 本発明においては、透明薄膜に関して下地層側
から測定した、光彩防止透明体の分光反射率曲線のリッ
プル率の可視光線領域における最小値、および透明薄膜
に関して上地層側から測定した、光彩防止透明体の分光
反射率曲線のリップル率の可視光線領域における最小値
が、各々±３０％以下であることが好ましい。

【００７４】本発明の光彩防止透明体においては、上述
のような下地層や上地層を形成することにより、分光反
射率のリップルが小さくなり、色むらが低減される。色
ムラ低減の程度は、次のような分光反射率のリップル率
を尺度として用いることが好ましい。

【００７５】分光反射率曲線において、各極大同志をな
めらかに結んだ包絡線（曲線Ａとする）および各極小同
志をなめらかに結んだ包絡線（曲線Ｂとする）の、ある
波長における曲線Ａの値をａ、その波長における曲線Ｂ
の値をｂとすると、 リップルＲ _i ＝ａ−ｂ（％） リップル率Ｒ _r ＝（（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ））×１００（％） により、その波長におけるリップルＲ _i とリップル率Ｒ
_r を定義する。

【００７６】「リップル率」は、反射率の大きさに対す
るリップルの影響を考慮した値であるので、実際に人間
の目に感知される色むらの程度を表すことができる。

【００７７】本発明においては、下地層や上地層が形成
されることにより下地層や上地層が形成されない場合と
比べ、リップル率が小さくなっている。本発明の光彩防
止透明体の色ムラ低減の程度としては、可視光線領域の
全波長におけるリップル率の最小値が、±３０％以下、
特に±１０％以下であることが望ましい。リップル率の
最小値が±３０％を超えていると、色ムラがかなり目立
ってくる。

【００７８】特に、透明薄膜について透明基体側から測
定した、本発明の光彩防止透明体の分光反射率と、透明
薄膜について透明基体とは反対側から測定した、本発明
の光彩防止透明体の分光反射率の各々について、可視光
線領域のリップル率の最小値が±３０％以下であること
が望ましい。

【００７９】

【実施例】実施例１ ガラス基板（屈折率１．５１）を真空槽内にセットし、
１×１０ ^-5 Ｔｏｒｒまで排気した後、ＡｒとＮ ₂ の混合
ガスを導入し、３×１０ ^-3 Ｔｏｒｒの圧力中でチタンの
ターゲットをＤＣ（直流）スパッタリングしてチタンの
窒化物の膜をガラス基板上に３００Å形成した。この膜
の光学定数を求めたところ、６３２８Åの波長でｎ＝
１．９８、ｋ＝１．５３であった。これらのｎとｋの値
から、次に形成する光彩防止透明体の下地層の厚さを８
０Åとすることにした。

【００８０】次に別のガラス基板３０を真空槽内にセッ
トし、同様の手順でチタンの窒化物からなる下地層３２
を８０Å形成した。この上にイオンプレーティングによ
りＩＴＯからなる透明薄膜３１を１．０μｍ形成した。
これをサンプル１とした（図５の構成）。このサンプル
の膜面側の分光反射率曲線を図９の７１に示した。

【００８１】実施例２〜６ 実施例１と同様にして下地層と透明薄膜の組合わせを表
１の通りとした（表１には実施例１も合わせて示す）。

【００８２】

【表１】

【００８３】実施例７ 実施例１と同様のガラス基板４０を真空槽内にセット
し、イオンプレーティングにより、ＩＴＯからなる透明
薄膜４１を１μｍ形成した。この上にＤＣスパッタリン
グにより、チタンの窒化物からなる上地層４３を１５０
Å形成した（図６の構成）。これをサンプル２とした。
このサンプルのガラス面側の分光反射率曲線を図１０の
８２に示した。

【００８４】実施例８〜１２ 実施例７と同様にして上地層と透明薄膜の組合わせを表
２の通りとした（表２には実施例７も合わせて示す）。

【００８５】

【表２】

【００８６】実施例１３ 実施例１と同様のガラス基板５０上に、実施例１と同様
にして、チタンの窒化物からなる下地層５２（約８０
Å）、およびＩＴＯからなる透明薄膜５１（１．０μ
ｍ）を形成し、その上に、チタンの窒化物からなる上地
層５３を１５０Å形成した（図７の構成）。これをサン
プル３とした。このサンプルの膜面側およびガラス面側
の分光反射率曲線を図１１の９１（膜面側）および９２
（ガラス面側）に示した。

【００８７】実施例１４〜１６ 実施例１３と同様にして下地層と上地層の組合わせを表
３の通りとした（表３には実施例１３も合わせて示
す）。このとき透明薄膜はイオンプレーティングによる
ＩＴＯ膜でその厚みは１．０μｍであった。

【００８８】

【表３】

【００８９】実施例１７ 実施例１と同様にして、ガラス基板６０上に、チタン窒
化物からなる下地層６２、およびＩＴＯからなる透明薄
膜６１を形成し、その上に、ＤＣスパッタリングにより
チタンの窒化物からなる上地層６３を８０Å形成し、こ
れをＰＶＢの中間膜６４（屈折率１．５１）を介しても
う１枚のガラス基板６０と接着し、合わせガラスとした
（図８の構成）。これをサンプル４とした。このサンプ
ルの両面側の分光反射率曲線を図１２の１０１（側面
側）および１０２（ガラス面側）に示した。

【００９０】比較例１ ガラス基板を真空槽内にセットし、１×１０ ^-5 Ｔｏｒｒ
まで排気した後、イオンプレーティングによりＩＴＯ膜
を１μｍ形成した。このサンプルの膜面側の分光反射率
曲線を図１３の１１１に示した。ガラス面側については
図示していないが、可視域ではほとんど膜面側と変わら
ない分光反射率曲線であった。

【００９１】比較例２ ガラス基板を真空槽内にセットし、１×１０ ^-5 Ｔｏｒｒ
まで排気した後、Ｚｒ：Ｓｉ＝１：２の合金ターゲット
を用いＡｒと酸素の混合雰囲気の３×１０ ^-3 Ｔｏｒｒの
圧力中でＤＣスパッタリングにより、ＺｒＳｉ _x Ｏ _y の
膜を９００Å形成した。この膜の屈折率は１．７４であ
った。この上にイオンプレーティングによりＩＴＯ薄膜
を８０００Å形成した。

【００９２】比較例３ ガラス基板を真空槽内にセットし、１×１０ ^-5 Ｔｏｒｒ
まで排気した後、Ａｒと酸素の混合ガスを導入し、３×
１０ ^-3 Ｔｏｒｒの圧力中でチタンのターゲットをＤＣス
パッタリングしてＴｉＯ ₂ の膜を１２０Å形成した。次
いで同じくＡｒと酸素の混合ガス中でＺｒ：Ｓｉ＝１：
９の合金ターゲットを用い、ＤＣスパッタリングにより
ＺｒＳｉ _x Ｏ _y の膜を４００Å形成した。この上にイオ
ンプレーティングによりＩＴＯの膜を８０００Å形成し
た。

【００９３】図９〜１３の分光反射曲線を比べると、単
にガラス基板上に透明薄膜を形成した場合（比較例１、
図１１の１１１）に比べ、本発明による下地層を形成し
た場合の膜面側の分光反射曲線（実施例１、図９の７
１）、本発明による上地層を形成した場合のガラス面側
の分光反射曲線（実施例７、図１０の８２）、本発明に
よる上地層と下地層をともに形成した場合の膜面および
ガラス面側の分光反射曲線（実施例１３、図１１の９１
および９２）、本発明による下地層および上地層を上下
に形成した合わせガラスの場合の膜面およびガラス面側
の分光反射曲線（実施例１７、図１２の１０１および１
０２）のいずれにおいても可視域におけるリップルがか
なり小さいことがわかる。

【００９４】可視域におけるリップルの最小値およびリ
ップル率の最小値をまとめたのが表４である。表４にお
いて「膜面側」とは、透明薄膜に関してガラス基板とは
反対側から測定した値、「ガラス面側」とは、透明薄膜
に関してガラス基板側から測定した値である。

【００９５】

【表４】

【００９６】実施例１〜１７について、合成反射フレネ
ル係数の絶対値（λ＝６３２８Åにおける計算値）を一
例として表５に示す。また、比較例について、反射フレ
ネル係数の絶対値（λ＝６３２８Åにおける計算値）を
表６に示す。また、表５、表６の計算のために使用し
た、各種材料の屈折率ｎ、消衰係数ｋの値（λ＝６３２
８Åにおける測定値）を表７に示す。

【００９７】

【表５】

【００９８】

【表６】

【００９９】

【表７】

【０１００】全ての実施例にわたり、分光反射率のリッ
プルは比較例１に比べかなり小さいことがわかる。

【０１０１】比較例２、３はリップルを抑制する層とし
て透明膜（非吸収膜）を形成した場合であり、この場合
にはリップルは両側面ともに小さくなっているが、形成
すべき下地層の膜厚が本発明に比べ５倍が１０倍大きい
ことがわかる。これは実用上の大きな障害となりうる。
これに対し本発明では下地層または上地層の膜厚が小さ
くてよい上に一般に形成速度を透明膜よりも速くできる
ので、形成に要する時間は膜厚の比以上に短縮でき、し
たがって生産性に優れている。

【０１０２】

【発明の効果】以上、実施例からも明らかなように、本
発明は透明基板に高屈折率の透明薄膜をある程度以上の
厚みに形成した場合に、分光反射スペクトルに発現する
リップルを抑制する効果がある。特に本発明による下地
層を形成した場合には、膜面側（透明基体と反対側）の
分光反射スペクトルにおけるリップルを抑制する効果が
あり、本発明による上地層を形成した場合には透明基体
側の分光反射スペクトルにおけるリップルを抑制する効
果がある。

【０１０３】また、特に本発明による下地層と上地層を
ともに形成することにより、透明基体側と、反対側の各
々の分光反射スペクトルにおけるリップルをともに抑制
する効果が得られる。本発明によれば、高屈折率の透明
薄膜の膜厚ムラや視角変化による色ムラ（光彩）を防止
する効果が得られる。特に大面積のガラス基板に本発明
が適用された場合に顕著な効果を有する。

【０１０４】また、本発明においては、リップルを抑制
する層として吸収膜を用いているため、全体としてのガ
ラス基板を用いた積層体の透過率が下がるので、ビルな
どに施工された場合、窓を通して室内に侵入する太陽エ
ネルギーを抑制し、冷房負荷を軽減する効果もある。ま
た、反射率を高くすることができるので、建造物の外観
の意匠性を高めることもできる。

【０１０５】また、本発明の大きな効果の一つは、先に
我々が提案した無光彩ガラス（前記特開平３−１６４４
４９号および特願平２−２７５２４０号）に比べリップ
ル抑制層を吸収膜として、膜厚を薄くできるために、実
用上大きな問題であるところの生産に要する時間が大巾
に短縮できるということである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における下地層の屈折率ｎおよび消衰係
数ｋの好ましい範囲を示すグラフ。

【図２】本発明における下地層の屈折率ｎおよび消衰係
数ｋのさらに好ましい範囲を示すグラフ。

【図３】本発明における上地層の屈折率ｎおよび消衰係
数ｋの好ましい範囲を示すグラフ。

【図４】本発明における上地層の屈折率ｎおよび消衰係
数ｋのさらに好ましい範囲を示すグラフ。

【図５】本発明の実施例の模式的断面図。

【図６】本発明の実施例の模式的断面図。

【図７】本発明の実施例の模式的断面図。

【図８】本発明の実施例の模式的断面図。

【図９】実施例１のサンプル１の分光反射曲線を示すグ
ラフ。

【図１０】実施例７のサンプル２の分光反射曲線を示す
グラフ。

【図１１】実施例１３のサンプル３の分光反射曲線を示
すグラフ。

【図１２】実施例１７のサンプル４の分光反射曲線を示
すグラフ。

【図１３】比較例１のサンプルの分光反射曲線を示すグ
ラフ。

【図１４】本発明における下地層の屈折率ｎおよび消衰
係数ｋの例を示すグラフ。

【図１５】本発明における下地層の屈折率ｎおよび消衰
係数ｋの例を示すグラフ。

【符号の説明】

３０、４０、５０、６０：透明基体（ガラス基板） ３１、４１、５１、６１：透明薄膜 ３２、５２、６２ ：下地層 ４３、５３、６３ ：上地層

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基体上に屈折率が１．６以上で幾何学
   的膜厚が０．１５μｍ以上の透明薄膜が形成され、該透
   明薄膜と透明基体との界面に下地層が形成された光彩防
   止透明体であって、該下地層は消衰係数ｋ≧０．０１で
   ある吸収性の膜である光彩防止透明体。
2. 【請求項２】該下地層の幾何学的膜厚が１０〜５００Å
   である請求項１に記載の光彩防止透明体。
3. 【請求項３】透明基体上に屈折率が１．６以上で幾何学
   的膜厚が０．１５μｍ以上の透明薄膜が形成され、該透
   明薄膜上に上地層が形成された光彩防止透明体であっ
   て、該上地層は消衰係数ｋ≧０．０１である吸収性の膜
   である光彩防止透明体。
4. 【請求項４】該上地層の幾何学的膜厚が２０〜５００Å
   である請求項３に記載の光彩防止透明体。
5. 【請求項５】第１の透明基体上に屈折率が１．６以上で
   幾何学的膜厚が０．１５μｍ以上の透明薄膜が形成さ
   れ、該透明薄膜上に上地層、および該上地層上に第２の
   透明基体が積層された光彩防止透明体であって、該上地
   層は消衰係数ｋ≧０．０１である吸収性の膜である光彩
   防止透明体。
6. 【請求項６】第１の透明基体がガラス基板であり、第２
   の透明基体がプラスチック中間膜であって、該プラスチ
   ック中間膜の透明薄膜とは反対側に、もう１枚のガラス
   基板が積層され、合わせガラス構造とされている請求項
   ５に記載の光彩防止透明体。
7. 【請求項７】透明基体上に屈折率が１．６以上で幾何学
   的膜厚が０．１５μｍ以上の透明薄膜が形成され、該透
   明薄膜と透明基体との界面に下地層が形成され、該透明
   薄膜上に上地層が形成された光彩防止透明体であって、
   該下地層および該上地層は、それぞれ消衰係数ｋ≧０．
   ０１である吸収性の膜である光彩防止透明体。
8. 【請求項８】該下地層の幾何学的膜厚が２０〜２００Å
   であり、かつ、該上地層の幾何学的膜厚が８０〜３００
   Åである請求項７に記載の光彩防止透明体。