JP3444880B2 - 導電性光減衰型反射防止被膜 - Google Patents

導電性光減衰型反射防止被膜

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JP3444880B2 JP50524693A JP50524693A JP3444880B2 JP 3444880 B2 JP3444880 B2 JP 3444880B2 JP 50524693 A JP50524693 A JP 50524693A JP 50524693 A JP50524693 A JP 50524693A JP 3444880 B2 JP3444880 B2 JP 3444880B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は薄膜反射防止被膜に関し、より特定的に、
光を減衰させる導電性反射防止被膜に関する。
ある物品は熱の減少、眼の保護および改良された視度
などの様々な理由のために、光を減衰させるように製作
される。これらの物品はまた少なくともその１つの表面
上に反射防止被膜を必要とする。このような物品はサン
グラス、太陽制御ガラスおよびコントラスト強化フィル
タを含む。
サングラスでは、光を減衰させることにより眼を明る
い光から保護し、反射防止被膜は眼の方に向いているレ
ンズの表面からの眩しい反射光を低減する。サングラス
のための反射防止特性は、通常真空蒸着された透光性誘
電膜を含む多層被膜によって与えられる。光減衰特徴は
レンズの固有の特性であってもよい。この特徴はまたレ
ンズを着色することによって外部から導入されてもよ
い。好ましくは、サングラスは可視光の約90パーセント
を減衰させる。
太陽制御ガラスはたとえば乗物または建物の内部に透
過された太陽エネルギを減衰させる。これらのガラスは
好ましくは散乱反射を低減するために内表面に低反射処
理が施されている。低放射率（Ｅ）被膜が反射を減じる
ために使用されてもよい。太陽制御ガラスのための光減
衰は光吸収ガラスを使用することによって達成され得
る。光減衰はまた真空蒸着された金属膜によって、また
は金属膜で被覆され、適切な接着剤によってガラスに装
着されたプラスチックシートによっても与えられ得る。
この場合可視光の約50パーセントが減衰する。
コントラスト強化フィルタはしばしばイメージコント
ラストを強化し、ビデオディスプレイ端末（VDT）のス
クリーンからの眩しさを低減するために使用される。こ
のフィルタはVDTオペレータとスクリーンとの間に置か
れる。コントラスト強化フィルタは光吸収ガラスから作
られ得る。このガラスは入射光の約30パーセントを透過
し得る。窓や照明設備などのような外部の源からの光は
このフィルタを通過し、スクリーンに反射する前に減衰
する。スクリーンに反射した後、光はオペレータによっ
て認められる前にフィルタを再び通過しなければならな
い。２回目の通過の後、光はフィルタを通過しない場合
の強度の約10パーセントまで減衰し得る。スクリーンの
反射率が約４パーセントであれば、外部の光源および物
体のイメージは99.5パーセントより多く低減され得る。
スクリーンイメージからの光は一度だけしかコントラ
スト強化フィルタを通過しない。したがって、光は約70
パーセントしか減衰できない。このように、イメージの
視度は強化される。その外表面に反射防止処理が施され
てさえいれば、コントラスト強化フィルタは有効であ
る。好ましくは、その内表面および外表面の双方にその
ような処理が施されるべきである。反射防止処理は多層
の反射防止被膜を含んでもよい。このような被膜は通常
明所反射または明所反射率と呼ばれる、約0.25パーセン
ト未満の可視光に対する感覚反射率を有する。約0.15パ
ーセント未満の明所反射率を有するフィルタが好まし
い。
コントラスト強化フィルタはガラスまたはプラスチッ
クから作られ得る。このフィルタが陰極線管（CRT）の
近くに置かれていれば、フィルタは静電荷を蓄積する。
したがって、フィルタの一方または両方の面は好ましく
は導電性があり、静電荷の蓄積を防止するために接地さ
れている。フィルタ表面に多層の反射防止被膜が設けら
れていれば、導電性は被膜の固有の特性になり得る。酸
化インジウムスズのような導電性の透光性膜がこのよう
な被膜に使用されてもよい。
導電性フィルタのコストはVDTのコストの約30パーセ
ントにもなる。これらのフィルタの高いコストはその使
用を妨げ得る。
光吸収膜が反射防止層システムを構築するために使用
され得ることは周知である。最も単純な光吸収システム
は、ガラスまたはプラスチック基板に接触した、クロム
またはモリブデンのような低反射率金属膜、および低反
射率膜に接触した、フッ化マグネシウムまたは二酸化ケ
イ素のような透光性誘電材料の層を含む。これらの金属
膜は非常に薄く、約５ナノメートル（nm）のオーダであ
ってもよい。このような薄膜の光学特性は、金属が堆積
プロセスの最初の部分の間に酸化する傾向にあるので、
制御するのが困難である。被膜の後続の酸化または腐食
も起こり得る。薄い金属膜はまた不適切な導電性および
わずか約40パーセントの可視光の減衰を与え得る。
図１は約1.6nm厚さのクロム膜と、約75.4nm厚さの二
酸化ケイ素膜とを含む２層システムの、計算による透過
（曲線Ａ）および反射（曲線Ｂ）値を示す。これらの膜
は約1.52の屈折率を有するガラス基板上に堆積される。
このシステムの明所反射は、基板と反対のシステムの側
から、つまりシステムの空気側から観察された場合に、
約0.35パーセントである。明所透過は約75パーセントで
ある。
別の反射防止システムは高い屈折率を有し、両側で誘
電膜と接している銀膜を含む低いＥ被覆である。最も低
い反射はたとえば６から8nm厚さの比較的薄い銀の膜で
得られる。しかしながら、可視光の減衰はないに等しい
ものである。
銀誘電層システムは１つの付加的な銀膜を含むように
拡張され得る。これによりシステムの導電性を増し、そ
の反射防止性能を改良することができる。銀膜は、可視
スペクトルのほぼ真中である、波長が約510nmのとき、
約２分の１波長という光学的な厚みを有する相対的に高
い屈折率の誘電材料によって分離され得る。各銀膜もま
た誘電材料の層と接している。各誘電層は、波長が約51
0nmのとき約４分の１波長の屈折率を有する。
このシステムは米国特許第4,799,745号に記載される
光透過熱反射被膜に機能が類似している。この被膜の銀
膜は可能性のある最も低い反射を与えるために相対的に
薄くなければならない。この被膜に対する可視光の減衰
は約10パーセントのオーダである。シート抵抗は大半の
目的に対して適切な導電性があるとして、平方当り約10
オームである。
図２は２つの銀膜と３つの誘電層とを含むシステムに
対する透過（曲線Ｃ）および反射（曲線Ｄ）値を示す。
このシステムはガラス基板上に堆積される。層の順辱お
よび物理的な厚みは、基板から順番に以下のとおり、つ
まり酸化亜鉛（45.7nm）、銀（6.9nm）、酸化亜鉛（85.
3nm）、銀（18.4nm）、および酸化亜鉛（43.3nm）であ
る。ガラス基板の屈折率は1.52である。
クロムのような高光吸収金属と、銀または金のような
低光吸収金属との組合わせを使用するシステムもまた構
築され得る。このような組合わせにより、少なくとも１
つの表面からの相対的に低い反射を与えながら、様々な
値の明所透過を可能にする。しかしながら、一般に、
銀、金または銅のような薄軟化金属膜を含むシステム
は、引っかき抵抗において劣っている。銀または銅の薄
膜を含むシステムはまた腐食しやすく、保護されてない
表面上で使用された場合には、２、３ヵ月以内に劣化し
てしまうかもしれない。
上述の層システムは次のもののうちのいずれか１つを
生み出すことが可能であり、それは（１）高い導電性お
よび低い反射、（２）適切な光減衰および低い反射、ま
たは（３）適切な光減衰および高い導電性である。これ
らのシステムは高い導電性、低い反射および適切な光減
衰を有する単一の構造を提供しない。
このように、この発明の目的は、可視光に対して広い
範囲の減衰値を与える一方で、低い明所反射を依然とし
て与える導電性反射防止層システムを提供することであ
る。
この発明の他の目的は、平方当り約100オーム未満の
シート抵抗を有し得る光減衰型反射防止層システムを提
供することである。
この発明のさらに他の目的は、耐摩耗性および耐腐食
性のある導電性光減衰型反射防止層システムを提供する
ことである。
この発明の目的はまた、構造ガラスコーティングのた
めに使用される型のインラインコーティングマシンにお
いてDC反応スパッタリングによって堆積され得る、耐腐
食性、耐摩耗性、導電性のある、適切に光を減衰させる
反射防止システムを提供することである。
この発明の付加的な目的および利点は以下の説明で述
べられ、部分的には以下の説明から明らかになるものも
あれば、発明の実施によってわかるものもある。この発
明の目的および利点は、請求の範囲に特定的に指摘され
る手段および組合わせによって実現されかつ得られる。
発明の概要 この発明は物品のための被膜に関するものである。被
膜は３つの層を含み、これらの層は物品から最も遠い層
から順番に第１、第２および第３の層と呼ばれる。第１
の層は波長が520nmのとき、1.52未満の屈折率を有する
透光性材料膜から形成される。第１の層は波長が480nm
と560nmとの間のとき、４分の１波長という光学的な厚
みを有する。第２の層は第１の層の屈折率より大きい屈
折率を有し、第１の層の光学的な厚み未満の光学的な厚
みを有する透光性材料膜から形成される。第３の層は遷
移金属窒化物から形成され、5nmと15nmとの間の厚みを
有する層である。第２の層は好ましくは、波長が520nm
のとき、1.9と2.65との間の屈折率を有する。
被膜はまた第４の層を含んでもよい。第４の層は屈折
率（ｎ）および吸光係数（ｋ）を有する遷移金属の窒化
物層から形成され、第３の層を形成する遷移金属の窒化
物のｎおよびｋより小さい。第３および第４の層の合計
の厚みは5nmと15nmとの間である。
この発明の構造は導電性光減衰型反射防止被膜を与え
る。この構造の明所反射は約0.25パーセント未満であっ
てもよい。この構造によって与えられる光減衰の度合は
約45パーセントの間である。この構造の電気シート抵抗
は約1000未満であってもよい。この構造は耐摩耗性およ
び耐腐食性がどちらもある。
この構造は多くの応用例に適した高い導電性、低い反
射および光減衰を与える。この構造はコントラスト強化
フィルタのための被膜として特に有用である。この発明
の構造は、構造ガラスコーティングのために使用される
型のインラインコーティングマシンにおけるD.C.反応ス
パッタリングによって、商業ベースで適用可能である。
図面の説明 明細書に書込まれ、かつ明細書の一部をなす添付の図
面は、この発明の参考例と好ましい実施例を概略的に示
すものであり、上述の一般的な説明および以下の参考例
と好ましい実施例の詳細な説明とともに、この発明の原
理を説明するものである。
図１はクロムおよび二酸化ケイ素膜を含む２層光吸収
反射防止システムの計算による反射および透過値を、波
長の関数で示すグラフである。
図２は銀および酸化亜鉛膜を含む５層光吸収反射防止
システムの計算による反射および透過値を、波長の関数
で示すグラフである。
図３は１つの参考例に従う４層システムを概略的に示
す。
図４は第１層に二酸化ケイ素を、第２および第４層に
窒化チタンを、ならびに第３層に酸化スズを使用する、
この発明の参考例に対する計算による反射および透過値
を、波長の関数で示すグラフである。
図５は図４で参照された参考例に対する測定による反
射および透過値を、波長の関数で示すグラフである。
図６は窒化チタン膜に対する代わりの光学定数を使用
して、この発明の参考例に対する計算による反射および
透過値を、波長の関数で示すグラフである。
図７は第１層に二酸化ケイ素を、第２および第４層に
窒化チタンを、ならびに第３層に二酸化チタンを使用す
る、この発明の参考例に対する計算による反射および透
過値を、波長の関数で示すグラフである。
図８は図７で参照されているが、窒化チタンのより薄
い膜を使用する参考例に対する計算による反射および透
過値を、波長の関数で示すグラフである。
図９は図８で参照された参考例に対する測定による反
射および透過値を、波長の関数で示すグラフである。
図10は第１層に二酸化ケイ素を、第２および第４層に
窒化チタンを、ならびに第３層に二酸化ケイ素を使用す
る、この発明の参考例に対する計算による反射および透
過値を、波長の関数で示すグラフである。
図11は第１層に酸化アルミニウムを、第２および第４
層に窒化チタンを、ならびに第３層に二酸化ケイ素また
は二酸化チタンを使用する、この発明の参考例に対する
計算による反射値を、波長の関数で示すグラフである。
図12は第１層に二酸化ケイ素を、第２および第４層に
窒化チタンを、第３層に二酸化ケイ素を、ならびに第５
層に二酸化チタンを使用する、参考例の５層システムに
対する計算による反射および透過値を、波長の関数で示
すグラフである。
図13は第１層に二酸化ケイ素を、第２、第４および第
６層に窒化チタンを、ならびに第３および第５層に酸化
スズを使用する、参考例の６層システムに対する計算に
よる反射および透過値を、波長の関数で示すグラフであ
る。
図14は第１層に二酸化ケイ素を、第２および第４層に
窒化ニオブを、ならびに第３層に酸化亜鉛を使用する、
この発明の参考例に対する計算による反射および透過値
を、波長の関数で示すグラフである。
図15は図14で参照された参考例に対する測定による反
射および透過を、波長の関数で示すグラフである。
図16は第１層に二酸化ケイ素を、第２および第４層に
窒化ニオブを、ならびに第３層に酸化ニオブを使用す
る、この発明の参考例に対する計算による反射および透
過値を、波長の関数で示すグラフである。
図17は図18で参照された実施例に対する測定による反
射および透過を、波長の関数で示すグラフである。
図18は単一の遷移金属窒化物層を含むこの発明の３層
構造を概略的に示す。
図19は図18の構造の一例の計算による反射および透過
を、波長の関数で示すグラフである。
図20は図19の例の計算による反射および透過を、波長
の関数で示すグラフである。
図21は２つの異なった隣接する遷移金属窒化物層を含
む、この発明の４層構造を概略的に示す。
図22は窒化チタンおよび窒化ニオブ層を含む、図21の
構造の一例の計算による反射および透過を、波長の関数
で示すグラフである。
図23はこの発明に従う２層システムを概略的に示す。
図24は様々なオーバコーティングを有する窒化チタン
層を使用する、図14のシステムの計算による反射および
透過値を示すグラフである。
図25は窒化チタン層に対する測定による反射および透
過値を、波長の関数で示すグラフである。
図26はビデオディスプレイスクリーンに関連して使用
されるコントラスト強化フィルタを概略的に示す。
図27はこの発明に従う４層システムで一方側を被覆さ
れ、窒化チタンの単一層で反対側を被覆されたコントラ
スト強化フィルタに対する測定による反射および透過値
を、波長の関数で示す。
発明の詳細な説明 この発明はある遷移金属の窒化物の層を使用して、導
電性光減衰型反射防止被膜を提供する。このように、こ
の発明はこれらの特性のうちの２つを有する構造と、他
のものを有する構造との組合わせによって通常与えられ
る広い範囲の特性を、１つの構造または１層システムに
おいて与えるものである。
窒化物を形成することが知られ、この発明で有用な遷
移金属は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジ
ウム、タンタル、ニオブおよびクロムを含む。
これらの遷移金属窒化物は金属に類似の光学特性を有
することが可能であり、かつそれらは導電性がある。薄
膜の形状で、これらの金属は硬く、耐摩耗性がありかつ
耐腐食性がある。
これらの膜を堆積する好ましい方法は、窒素およびア
ンモニアを含む雰囲気中で金属をDC反応スパッタリング
することによる。膜はまた化学蒸着によって堆積されて
もよい。窒化膜の特性は炭素を含有することによって変
えられ得る。このような材料は一般に炭窒化物と呼ばれ
る。炭素は膜の反射色、導電性、または形態を変えるこ
とが可能である。この発明の構造は遷移金属窒化物を実
質的に含む、つまり、大部分が遷移金属窒化物である層
を含む。
遷移金属窒化物の中で最も一般的なものは窒化チタン
である。窒化チタンは時計および宝石のメッキ材料とし
て広範囲に使用される。これは一般的に「ゴールドトー
ン」メッキと呼ばれる。平滑な研摩表面上に堆積された
場合、これは金と見分けるのが非常に困難である。しか
しながら、金と違って、窒化チタンは硬く、引っかき耐
性に優れている。窒化チタンはまた日々の使用で遭遇す
る大半の腐食剤に対して抵抗性がある。
窒化物の光学特性は、論文「TiN薄膜の選択透過（Sel
ective Transmission of Thin TiN Films）」、Valkone
n他、Proc SPIE Int.Soc.Opt.Eng.、Vol.401、pp.375−
81（1983）において論じられており、このテキストはす
べて引用によりここに援用される。
金属および光吸収材料の光学特性は一般に複素屈折
率:n−jkによって特定される。ｎ（複素率の実部）およ
びｋ（複素率の虚部）の値は材料の光学定数と呼ばれ
る。これらは材料の結晶および物理形状ごとに異なる。
実際には、窒化チタン膜の光学特性は膜の厚みによっ
てばらつく。この発明に関連して有用な厚み、つまり約
3nmから40nmの厚みでは、遷移金属窒化物の光学定数は
約20％を超えて変化することはない。この発明は膜の厚
みを調整することによって、光学定数のばらつきを調整
するように構成され得る。
窒化チタン膜および他の遷移金属窒化物に対する光学
定数は、スパッタリングガスの流速、ガス混合比、スパ
ッタリング圧力およびスパッタリング電力のような処理
パラメータの関数で変化し得る。これらのばらつきは波
長が約600nmより長いときより大きくなる。約600nm未満
の波長に対しては、ばらつきは相対的に狭い範囲、たと
えば約15パーセントの範囲内になる。
表１は約15および25nmの厚みの窒化チタン膜に対する
光学定数（ｎ、ｋ）を示す。これらの光学定数は既知の
厚みの膜の反射および透過測定値によって決定されたも
のである。これらの膜は流れるアルゴン／窒素混合物の
中で、チタンターゲットを使用して、板マグネトロンか
らDC反応スパッタリングによって堆積されたものであ
る。スパッタリング電圧は420ボルトであり、スパッタ
リング圧力は3.17ミリトルであり、アルゴンの流速は25
0立方センチメートル毎分（sccm）であり、窒素の流速
は220sccmであった。。25nmの厚みの膜は75インチ毎分
の線速度で堆積された。15nmの膜は136インチ毎分の線
速度で堆積された。
表１ 窒化チタンの光学定数 波長 15nmの厚み 波長 25nmの厚み （nm） ｎ ｋ （nm） ｎ ｋ 380 1.32 1.45 380 1.32 1.45 430 1.45 1.45 430 1.34 1.42 470 1.48 1.48 480 1.36 1.40 500 1.50 1.50 520 1.40 1.48 550 1.65 1.57 550 1.47 1.46 600 1.83 1.74 600 1.50 1.85 700 1.95 2.10 700 1.79 2.37 800 2.20 2.50 800 2.15 2.95 表２は約4.89nmの厚みの窒化ニオブ（NbN）膜に対す
る光学定数を示す。この膜は流れる窒素アルゴン混合物
の中で、ニオブターゲットを使用して、板マグネトロン
からDC反応スパッタリングによって堆積されたものであ
る。スパッタリング電圧は（Ｑ）ボルトであり、スパッ
タリング圧力は（Ｑ）ミリトルであり、アルゴンの流速
は（Ｑ）sccmであり、窒素の流速は（Ｑ）sccmであっ
た。膜は（Ｑ）インチ毎分の線速度で堆積された。
表２ 窒化ニオブの光学定数 （4.89nmの厚みの膜に対する） 波長 （nm） ｎ ｋ 400 2.50 2.11 500 2.77 2.49 600 3.15 2.78 700 3.46 3.07 800 3.64 3.44 表１および表２の光学定数は、以下に論じられるこの
発明の様々な実施例の光学特性を計算する際に使用され
たものである。遷移金属の膜は、その電気および反射特
性に関連して、「金属類」と記載され得る。しかしなが
ら、可視波長での光学定数の値は一般に金属ごとに異な
る。
窒化チタンおよび窒化ニオブの光学特性と、一般的な
金属の光学特性との間の差は、表１および表２の値ｎ、
ｋを、表３に示されるいくつかの一般金属に対する値
ｎ、ｋと比較することによってわかる。
表３ 波長（nm） 金属 ｎ ｋ 500 銀 0.2 2.9 500 金 0.8 1.8 580 クロム 3.0 4.8 500 ニッケル 1.8 3.4 500 モリブデン 3.1 3.0 500 銅 1.0 2.8 薄い金属膜の反射率および透過率を計算する公式は複
雑である。しかしながら、以下の「大まかな指針」はこ
の発明を理解する助けとなるであろう。
厚い不透明膜または研摩されたバルク材料の形状の金
属の反射率または輝度は、k/nの比率に正比例してお
り、つまりこの比率が高くなればなるほど、金属は明る
くなる。薄い金属膜を介する光透過はｎの値が小さくな
るにつれて大きくなり、程度はそれほど大きくないが、
ｋの値が小さくなるにつれて大きくなる。銀は比較的厚
い膜の形状でよく反射し、比較的薄い膜の形状で透光性
がある。相対的に低いk/n値を有するクロム膜はあまり
反射しない。クロム膜はまた強い光吸収性を有する。
窒化チタン膜もまたよく光を吸収する。しかしなが
ら、この膜に対するｎおよびｋの値は、可視光の約50パ
ーセントを吸収するために少なくとも厚みが約30nmでな
ければならないようなものである。一方、4nmの厚みの
クロム膜は可視光の約50パーセントを吸収し得る。約25
nm以上の厚みの窒化チタン膜は、この発明の低いシート
抵抗という目的、つまり平方当り約200オーム以下に合
うであろう。このように、窒化チタン膜は適切な導電性
を与え、静電荷の蓄積を防止する。窒化チタン膜はまた
十分な光減衰をも与える。
窒化ニオブ膜はモリブデンのような金属膜に匹敵する
光吸収性を有する。しかしながら、窒化ニオブは少なく
とも窒化チタンと同じくらい導電性がある。約15nmの窒
化ニオブの合計の厚みは、約200nmのシート抵抗を与え
るのに十分であることがわかった。
図３に示されるように、この発明の参考例として１つ
の被膜構造15は、ガラスまたはプラスチック基板28上に
堆積された４つの膜20、22、26および24を含む。第１の
最も外側の膜20は実質的に可視光に対して透過性があ
り、波長が約510nmのとき好ましくは約1.9未満の屈折率
を有する。その光学的な厚みは波長が約480nmと560nmと
の間のとき、約４分の１波長である。膜26もまた可視光
に対して実質的に透過性があり、波長が約510nmのと
き、約1.35から約2.65の範囲の屈折率を有する。その光
学的な厚みは、波長が約480と560nmとの間のとき、約４
分の１波長未満またはそれに等しい。膜の光学的な厚み
は膜の屈折率が大きくなるにつれて小さくなり得る。
層22および24は遷移金属窒化物膜であり、各々は約５
と40nmとの間の物理的な厚みを有する。正確な厚みは必
要とされる光減衰および反射の度合に依存し、かつ透光
性膜20および26の屈折率に依存する。構造15は、矢印Ａ
の方向に沿う観察者または観察器具29によって観察され
た場合に、最も低い反射率を有するように設計される。
基板28を介して眺めた場合に、基板の反射率はより高く
なる。
層システムの詳細な参考例が以下に記載される。これ
らの例は窒化チタンおよび窒化ニオブ層を含む。以下に
述べられ、この発明の参考例と実施例に従う様々な構造
を説明する表４から表16において、TiN（１）およびTiN
（２）と呼ばれる材料は、15nmおよび25nmの厚みの膜に
対してそれぞれ表１に挙げられた光学定数ｎおよびｋを
有する。NbNと呼ばれる材料は表２の光学定数を有す
る。
すべての表において、基板は波長が約510nmのとき、
約1.52の屈折率を有するガラスであるとする。すべての
計算に対して、図に示された結果は単一の表面または境
界を介する透過および反射値である。すべての計算にお
いて、この層システムは約425nmから約675nmの波長範
囲、つまり一般に受入れられる可視光の限界内で、可能
性のある最も低い反射を生じるように最適化されたもの
である。
被膜構造15は２つの窒化チタン（TiN）膜22および2
4、二酸化ケイ素（SiO2）膜20、ならびにスズ／酸化物
（SnO2）膜26を含み得る。この構造の詳細は表４に与え
られ、図４はこの構造の計算による反射（曲線Ｅ）およ
び透過（曲線Ｆ）値を示す。図５は表４に詳細に説明さ
れるように構築された実際の構造15に対する測定による
反射（曲線Ｈ）および透過（曲線Ｉ）値を示す。この構
造は約35パーセントの透過率、つまり約65パーセントの
光減衰率を与えることが理解される。この構造はまた、
反射防止特性が優れているとして、約0.12パーセントの
明所反射率を有する。この構造はまた導電性に優れてい
るとして、平方当り約66オームのシート抵抗を有する。
表４ 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ SiO2 75.2 ２ TiN（１） 12.7 ３ SnO2 48.4 ４ TiN（２） 20.9 ガラス 基板 上に記されたように、表４の窒化チタン膜の厚みは、
表１に与えられた窒化チタンに対する光学定数を使用し
て計算されたものである。TiN（１）およびTiN（２）層
に対して、15および25nmの厚みの膜に対する値がそれぞ
れ使用された。しかしながら、実際には、表４の12.7nm
および20.9nmの膜に対する光学定数値はわずかに異なっ
てもよい。さらに、この構造が異なったスパッタリング
装置を使って堆積されていれば、たとえガス混合物およ
び流速が公称的に同じであるとしても、この構造の計算
による光学特性（ｎ、ｋ）と実際のものとの間には何ら
かの差が生じる可能性がある。実際、このような差は膜
の厚みを変えることによって調整され得る。連続したイ
ンラインコーティングシステムを使用して、膜の厚みの
変更は試行錯誤で３時間以内に行なわれ得る。
堆積中、基板は一定の速度、つまり線速度でマシンを
通して移される。各陰極線管におけるスパッタリング条
件は、基板が陰極線管または陰極線管の集まりにさらさ
れている間に所望の厚みの材料を堆積するように設定さ
れる。２、３パーセントの厚みのばらつきはスパッタリ
ング電力を調整することによってもたらされ得る。
計算による構造から実際の構造へのこの相対的に単純
な調整はこの発明の重要な特徴である。この調整は通常
まず窒化膜のいずれか１つの厚みを変更して、要求され
る反射率レベルを達成することを通常含む。窒化膜の本
来の厚みの比率は調整の間維持される。反射防止領域
は、第３の膜26、つまり窒化膜22と24との間の透光性膜
の厚みを調整することによって、所望される波長範囲ま
で回復される。第３の膜の厚みは窒化膜とは反対に通常
調整される。
計算による構造は、最適の低反射結果を与えるある範
囲の異なった厚み値を有し得ることもまた決定された。
２つのこのような構造の間の差は異なった値の透過とし
て理解され得る。この発明の構造のこの特性により実際
の最適化が比較的単純になるであろうと考えられる。
図３の計算による値と図４の測定結果とはよく一致す
る。任意の所与の波長での違いは主に曲線の波長変位に
よるものであると説明される。測定による曲線Ｈは、計
算による曲線Ｅと比較した場合、より長い波長に対して
約２から３パーセントだけ変位される。
表４の構造のサンプルは、１時間塩化ナトリウム（Na
Cl）の５パーセント溶液中での沸騰に耐えたものであ
る。この構造はまたMIL−Ｃ−675Aの標準的な50回の摩
耗試験にかけられた場合、何ら損傷を示さなかった。こ
のように、この構造は腐食耐性および摩耗耐性を示し
た。
層システムはSzczyrbowski他の論文、「薄いTiN層の
光学および電気特性（Optical and Electrical Propert
ies of Thin TiN−Layers）」、Vakuum Technik、37、1
4−18（1988）で与えられる窒化チタンの光学値を使用
して計算された。この構造は表５に示される。TiN
（３）はSzczyrbowskiの値を表わし、TiN（１）は表１
の15nmの厚みの膜に対する光学定数値を表わす。この構
造に対する反射（曲線Ｊ）および透過（曲線Ｋ）値は図
６に示される。
表５ 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ SiO2 65.2 ２ TiN（１） 16.1 ３ SnO2 42.4 ４ TiN（３） 36.6 ガラス 基板 表５の構造は約0.1パーセントの明所反射率を有し得
る。表５の構造はこの発明が表１の特定の光学定数に限
定されないことを示す。
図３の参考例に関連して、層26は約1.35と2.65との間
の屈折率値を有し得る。ある値、つまり1.9と2.35との
間の値が好ましいが、すべての値は許容可能な低い反射
を与え得る。層26に対する異なった屈折率は、層22およ
び24の異なった厚みによって補償され、最適の反射低減
を与える。任意の所与の屈折率に対して、１つより多い
組合わせの層の厚みが低い反射を与え得る。組合わせの
差はまた異なった透過値をももたらし得る。このメカニ
ズムはこの構造に対する所望される光減衰値を生じるた
めに使用される。以下の例はこの原理を示すものであ
る。
表６はこの発明の別の参考例の詳細を示す。計算によ
る反射（曲線Ｌ）および透過（曲線Ｍ）値が図７に示さ
れる。この参考例において、波長が約510nmのとき、約
2.35の屈折率を有する二酸化チタン（TiO2）が膜26に使
用された。
表６ 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ SiO2 80.0 ２ TiN（１） 11.3 ３ TiO2 33.0 ４ TiN（２） 29.8 ガラス 基板 表６の構造は約0.16パーセントの計算による明所反射
率、および約30パーセントの明所透過率を有し得る。窒
化チタン層の合計の厚みは約41nmであることが理解され
得る。表４の参考例において、窒化チタンの合計の厚み
は約34nmであり、明所透過は約35パーセントである。表
６の参考例における付加的な窒化チタン材料は可視光の
より大きな減衰を与える。これは図４の透過値を図７の
それと比較することによってわかる。
表７はこの発明の別の参考例の詳細を示し、ここでは
窒化膜はより薄くなっている。
表７ 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ SiO2 82.2 ２ TiN（１） 6.7 ３ TiO2 30.0 ４ TiN（２） 19.9 ガラス 基板 この構造は約0.08パーセントの計算による明所反射
率、および約48パーセントの計算による明所透過率を有
する。計算による反射（曲線Ｎ）および透過（曲線Ｏ）
の値は図８に示される。表７の構造の測定による反射
（曲線Ｐ）および透過（曲線Ｑ）値は図９に示される。
これらの曲線からわかるように、表７の構造は低い反射
を与えながら高い透過を与える。表７の構造の導電性は
表６のそれより低いが、それでも静電荷の蓄積を妨げる
のに適切なものである。
表８はこの発明のさらに別の参考例の詳細を示す。計
算による反射（曲線Ｒ）および透過（曲線Ｓ）値は図10
に示される。波長が約510nmのとき、約1.46の屈折率を
有する二酸化ケイ素（SiO2）が層26を形成するために使
用された。
表８ 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ SiO2 75.1 ２ TiN（１） 21.0 ３ SiO2 74.1 ４ TiN（２） 30.5 ガラス 基板 この構造の明所反射率は約0.2パーセントであり得
る。窒化チタン層の合計の厚みは約51nmであり、約15パ
ーセントの明所透過率を与える。表８の構造を表６の構
造と比較すると、実質的に異なった屈折率を有する材料
が第３の膜に使用され得るが、依然として非常に低い反
射値を達成することが理解される。
一般に、外膜20の屈折率が低くなればなるほど、その
システムからの反射は低くなる。層20の屈折率は1.35も
の低さであるが、そのような低い値を有する材料は実際
に使用するのに十分な耐久力がないかもしれない。膜20
の屈折率が約1.46より大きければ、膜26に対して可能な
屈折率値の範囲はより狭くなる。具体的には、相対的に
高い屈折率を有する膜のみが１パーセントの約４分の１
以下の明所反射率を生じ得る。一例として、表９はある
システムの構成を示すものであり、ここでは外膜20は酸
化アルミニウム（Al2O3）である。酸化アルミニウム膜
は、波長が約510nmのとき、約1.65の屈折率を有し得
る。膜26は酸化スズであり、これは波長が約510nmのと
き、約1.92の屈折率を有し得る。この構造の明所反射率
は約0.49パーセントである。
表９ 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ Al2O3 50.9 ２ TiN（１） 22.5 ３ SnO2 44.0 ４ TiN（２） 28.0 ガラス 基板 表10は層システムまたは構造の詳細を列挙するもので
あり、外膜20は酸化アルミニウムであり、膜26は二酸化
チタンであり、これは波長が約510nmのとき、約2.35の
屈折率を有し得る。このシステムの明所反射率は約0.3
パーセントである。
表10 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ Al2O3 50.9 ２ TiN（１） 22.5 ３ TiO2 44.0 ４ TiN（２） 28.0 ガラス 基板 図11は表９および表10の構造に対する計算による反射
値（曲線Ｕおよび曲線Ｔ）をそれぞれ示す。
上の例から、第１の層20の屈折率に対する実際的な上
限は、十分に高い屈折率を有する透光性材料の利用可能
性によって決定されることが明らかなはずである。実
際、実質的に可視光を透過する材料に対する最も高い屈
折率は約2.65であり、これはほぼ二酸化チタンのルチル
結晶形の屈折率である。
窒化チタン膜22および24、約1.9の屈折率を有する外
膜20、ならびに約2.65の屈折率を有する膜26を含む構造
は、約0.75パーセント以下の反射率を有し得る。0.75パ
ーセントの反射率はサングラスのようなある適用例にと
って受容可能である。
この発明の他の参考例は４つより多い層を含み得る。
たとえば、第５の膜が窒化チタン膜24と基板28との間に
加えられ得る。そのような構造の詳細は表11に示され
る。この構造に対する反射（曲線Ｖ）および透過（曲線
Ｗ）値は図12に示される。
表11 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ SiO2 75.2 ２ TiN（１） 12.4 ３ SnO2 49.6 ４ TiN（２） 21.7 ５ SnO2 9.8 ガラス 基板 表11の構造は表４の構造と比較され得るが、これは各
構造の最初の４つの層の材料が同じであるからである。
見てわかるように、酸化スズ（SnO2）の付加的な層は、
窒化チタン層の厚みを増し、それらの間の酸化スズ層の
厚みを減らすことによって、適合させられる。
図12の曲線を図４の曲線と比較すると、第５の層を加
えることにより、反射防止性能の著しい改良、または可
視光の減衰の著しい差を生じないことが示される。第５
の層の屈折率が、波長が約510nmのとき、1.35から2.65
まで変わる上述の５層構造のばらつきを調べた。屈折率
のすべての値に対して、約0.25パーセントの明所反射率
を生じ得る層の厚みシーケンスが確立され得ることが決
定された。屈折率のすべての値に対して、第５の層の厚
みは、約480nmから560nmの波長範囲内で８分の１波長未
満であった。
この発明の別の参考例は６つの層を含む。この実施例
は可視光に対して実質的に透過性のある材料の膜によっ
て分離された３つの遷移金属窒化物層を含む。そのよう
な構造の層システムは表12を参照することによって示さ
れる。この構造の反射（曲線Ｘ）および透過（曲線Ｙ）
値は図13に示される。
表12 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ SiO2 75.1 ２ TiN（１） 14.5 ３ SnO2 49.2 ４ TiN（２） 23.6 ５ SnO2 38.2 ６ TiN（１） 7.9 ガラス 基板 表12の構造は約0.1パーセントの明所反射率を有し得
る。この反射率は表４の４膜構造より著しく低いわけで
はない。しかしながら、付加的な窒化チタン層は、４膜
構造に対する約35パーセントと比較して、約17パーセン
トの明所透過率を与える。
この発明のさらに別の参考例は表13に示される。ここ
で、窒化ニオブが遷移金属窒化物膜（図３の膜22および
24）に使用される。二酸化ケイ素が外膜20に使用され、
酸化亜鉛（ZnO）が第３の膜26に使用される。
表13 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ SiO2 82 ２ NbN 5 ３ ZnO 65 ４ NbN ９ 表13の例の明所反射率は約0.12である。波長の関数で
の反射（曲線II）および透過（曲線JJ）値は図14に示さ
れる。測定による反射（曲線KK）および透過（曲線LL）
値は図15に示される。図20のサンプルは平方当り約200
オームのシート抵抗を有した。
窒化ニオブ膜を組込むこの発明の他の参考例は表14に
示される。ここで、波長が約510nmのとき、約2.35の屈
折率を有する酸化ニオブ（Nb2O5）は第３の膜26に使用
される。
表14 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ SiO2 87.7 ２ NbN 3.6 ３ Nb2O5 49.0 ４ NbN 10.2 ５ ガラス 基板 表14の例の明所反射率は約0.10である。波長の関数で
の計算による反射（曲線MM）および透過（曲線NN）の値
は図16に示される。測定による反射（曲線OO）および透
過（曲線PP）の値は図17に示される。図22のサンプルは
平方当り約200オームのシート抵抗を有した。
窒化ニオブを組込む層システムは、窒化チタンを組込
むシステムと同じ耐久性特性を示した。図15を図５と比
較すると、窒化ニオブベースの層システムの透過色は窒
化チタンベースの層システムより不明確であることが示
される。しかしながら、窒化ニオブベースの層システム
のシート抵抗は、窒化チタンベースの層システムより高
くなり得る。
この発明の１つの実施例において、遷移金属窒化物膜
を１つしか含まない３層システムが、導電性光減衰型反
射防止被膜を与えるために使用され得る。ここで図18を
参照して、３層構造60は矢印Ｃの方向から眺める観察者
62にとって効果的であるように設計される。構造60は基
板66に隣接する遷移金属窒化物層64を含む。遷移金属窒
化物層64は、相対的に高い屈折率を有する透光性層68で
オーバコートされる。層68は次に相対的に低い屈折率を
有する透光性層70でオーバコートされる。好ましくは、
層70は基板の屈折率より小さい屈折率を有する。層70
は、たとえば、約1.52未満の屈折率と、波長が約480と5
60nmとの間のとき、約４分の１波長という光学的な厚み
とを有し得る。層68は層70より高い屈折率を有する。層
68は好ましくは、波長が約520nmのとき、約1.9と2.65と
の間の屈折率を有する。一般に、層68は層70より小さい
光学的な厚みを有する。遷移金属窒化物層64は約５と15
nmとの間の物理的な厚みを有し得る。
表15は最後に説明される実施例に従う３層被膜の構造
の詳細を示す。ここで、層70は二酸化ケイ素から形成さ
れ、層68は二酸化チタンから形成され、層64は窒化ニオ
ブから形成される。基板66は約1.52の屈折率を有する。
表15 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ SiO2 84.0 ２ TiO2 37.5 ３ NbN 7.8 ガラス 基板 表15の層システムの波長の関数での計算による反射
（曲線AB）および透過（曲線AC）は図19に示される。表
15の構造を有する被膜に対する、波長の関数での、測定
による反射（曲線AD）および透過（曲線AE）は図20に示
される。
表15の層システムは、この発明の前に述べた４層の実
施例によって与えられるより少ない光減衰が要求される
場合には有用である。再び図19および図20を参照して、
表15のシステムは可視光の約45パーセントの減衰を与え
得ることがわかる。しかしながら、この３層の実施例
は、４層の実施例によって与えられるのと同じくらい低
い反射率を与えないかもしれない。一般に、明所反射率
は約0.25パーセント未満であるかもしれない。
表15に例証される３層システムは、遷移金属窒化物の
１つの付加的な層を加えることによって、この発明のさ
らに他の４層実施例を与えるように拡張することが可能
であり、この４層実施例は異なった光学特性を有する２
つの隣接する遷移窒化物層を含む。ここで図21を参照し
て、この発明の他の実施例では４層構造72は矢印Ｃの方
向から見る観察者62に効果的であるように設計される。
構造72は層76でオーバーコートされた遷移金属窒化物層
74を含み、層76は層74の光学特性とは異なる光学特性を
有する遷移金属窒化物から形成される。遷移窒化物層は
透光性層68および70でオーバコートされ、これらは一般
に構造60の透光性層と同じ機能を有し、かつゆえに同じ
識別番号を有する。層70は一般に基板66の屈折率より小
さい屈折率を有し、かつ波長が約480と560nmとの間のと
き、約４分の１波長という光学的な厚みを有する。層70
は約1.52未満の屈折率を有する。層68は層70より高い屈
折率を有し、波長が約520nmのとき、好ましくは約1.9と
2.65との間の屈折率を有する。一般に、層68は層70より
小さい光学的な厚みを有する。層74は好ましくは2.0未
満の光学定数（ｎおよびｋ）を有する遷移金属窒化物か
ら形成される。層76は好ましくは2.0より大きい光学定
数（ｎおよびｋ）を有する遷移金属窒化物から形成され
る。遷移窒化物層74および76の合計の厚みは約５と15nm
との間であり得る。光学定数は約520nmの波長に対して
特定される。
表16は窒化チタンおよび窒化ニオブの隣接する層を有
する層システムの詳細を示す。
表16 層 材料 厚み（nm） 空気 入射媒体 １ SiO2 84.0 ２ TiO2 33 ３ NbN 4.5 ４ TiN 6.7 ガラス 基板 波長の関数での計算による反射（曲線AF）および透過
（曲線AG）は図22に示される。ここで図20および図22を
参照して、光減衰（透過）がほぼ同じてありながら、２
つの異なった隣接する遷移金属窒化物層を有するシステ
ムは、遷移金属窒化物層を１つしか有さない３層システ
ムより著しく低い反射を有し得ることがわかる。具体的
には、２つの隣接する遷移金属窒化物層を有する４層シ
ステムは、約0.15パーセント未満の明所反射率を有し得
る。
構造60および62は平方当り約1000オーム未満のシート
抵抗を有し得る。
上述の実施例のいずれにおいても、１つ以上の透光性
材料を２つ以上のより薄い層、つまりほぼ同一の合計の
光学的な厚みを有するが、異なった屈折率を有するサブ
レイヤと置換えることが可能である。この技術は特定の
屈折率を有する材料の層をシミュレートする方法とし
て、当該技術分野で周知である。この２つ以上のサブレ
イヤはシミュレートされている層の光学等価物と呼ばれ
得る。この技術は、たとえば、ある所望の屈折率値を有
する材料が存在しない、それが容易に堆積されない、ま
たは適切な物理的特性を有さない場合に、使用され得
る。このような光学的に等価のサブレイヤを使用するこ
とは、この発明の精神および範囲から逸脱することなく
可能である。
この発明を説明する際に、光学的に機能性のある、つ
まり、この発明の光学的原理を説明する必要のある層の
みを説明してきた。しかしながら、主に被膜の機械的一
貫性を改良するために、１つ以上の層を多層被膜におい
て使用することは当該技術分野において珍しいことでは
ない。このような層はにかわ層または接着層と一般に呼
ばれる。これらは隣接する光学的に機能性のある層の
間、または光学的に機能性のある層と、被膜がその上に
置かれる基板との間に置かれ得る。接着層の厚みおよび
材料は、接着層が光学的に重要でないように選択されて
もよいし、または隣接する光学的に機能性のある層が接
着層が被膜上に及ぼし得るどんな光学的影響をも補償す
るように変えられてもよい。このような光学的に等価の
サブレイヤの使用は、この発明の精神および範囲から逸
脱することなく可能である。
上述の実施例に対して与えられた反射率値は、基板か
ら最も遠い構造の側から観察された値である。光吸収膜
を含む構造が、構造の異なった側で異なった反射値を有
し得ることは周知である。
窒化チタン、または別の遷移金属窒化物を含む構造
は、被膜された物品または装置の基板側から観察された
場合に反射を低減するように設計され得る。このような
構造は非常に低い明所反射率を与えるためにわずか２つ
の層しか必要とせず、そのうちの１つは窒化物層であ
る。
被膜構造の参考例は図23に示される。構造25は基板32
上に堆積された窒化物30からなる薄膜を含む。可視光に
対して実質的に透過性のある材料からなる膜34は窒化物
膜30上に堆積される。膜の厚みは、矢印Ａの方向から観
察された場合に、可視光に対して最も低い反射率を与え
るように調整される。窒化物層30は約５と10nmとの間の
厚みであってもよい。窒化チタン層は、たとえば、好ま
しくは約8nmの厚みである。透光性層は、透光性材料の
屈折率に依存して、約２と15nmとの間の厚みであっても
よい。この層の屈折率は、波長が約510nmのとき、約1.3
5と2.65との間である。
層30は窒化チタンであり、層34は二酸化ケイ素、酸化
スズ、または二酸化チタンであってもよい。窒化チタン
の光学定数は、15nmの厚みの膜に対して表１に示される
ものであってもよい。層34の厚みは波長が約510nmのと
き、約2.35の屈折率を有する二酸化チタンに対して約2.
5nmであってもよく、波長が約510nmのとき、約1.46の屈
折率を有する二酸化ケイ素に対して約10.8nmであっても
よい。
図24は計算による窒化チタン膜（曲線Ｚ）の反射率、
および二酸化ケイ素（曲線AA）、酸化スズ（曲線BB）、
または二酸化チタン（曲線CC）でオーバコートされた窒
化チタン膜の計算による反射率を示す。図24の反射率値
は０から１パーセントのスケールで示され、異なったオ
ーバコート材料を使って得られた反射の差を強調してい
る。見てわかるように、反射率値は異なったオーバコー
ティングまたは層34の広い範囲の屈折率に対して非常に
低い。波長が約510nmのとき、約1.35から約2.65の範囲
のどんな屈折率でも効果的な被膜を作るために使用され
得る。
図25はガラス基板（ｎ＝1.52）上の約8nmの厚みの窒
化チタンの単一の膜に対する測定による反射（曲線DD）
および透過（曲線EE）値を示す。この図は基板の被覆さ
れてない表面からの反射（曲線FF）を含む。測定による
反射曲線DD（図25）は計算による曲線Ｚ（図24）と比較
される。測定による曲線DDは計算による曲線Ｚとほぼ同
じ最小値を示す。測定による曲線の最小値は計算による
曲線より大きな波長で生じる。測定によるデータは基板
を介して眺められたときの反射に対するものである。
上述の実施例において、窒化チタンおよび窒化ニオブ
が遷移金属窒化物として使用されていた。しかしなが
ら、遷移金属窒化物のいずれもがこの発明の構造で使用
され得ることは明らかであろう。たとえば、他の遷移金
属窒化物は異なったレベルの透過および異なった値のシ
ート抵抗を与えるために有用である。構造15（図３参
照）において、２つの遷移金属窒化物層の各々に対して
異なった遷移金属窒化物を使用することもまた有用であ
る。
上述の実施例において、金属酸化物は透光性材料とし
て使用された。しかしながら、他の材料、たとえば窒化
ケイ素のような実質的に透光性の窒化物、またはシリコ
ンオキシナイトライドのようなオキシナイトライドが使
用され得ることは明らかであろう。フッ化物および硫化
物のような材料もまた、反応スパッタリングによって容
易に堆積することはできないが、使用され得る。
この発明の被膜はコントラスト強化フィルタに含まれ
得る。このようなフィルタは、両面に反射防止被膜を有
した場合に非常に効果的である。光減衰型反射防止被膜
は１つの表面のみに適用されてもよい。他の表面は別の
タイプの反射防止被膜が与えられてもよい。この別の被
膜は図23に示されるこの発明の２層の実施例であっても
よいし、または遷移金属窒化物の約５と10nmとの間の厚
みの単一の層であってもよい。
図26に示されるように、コントラスト強化フィルタ50
はVDTスクリーン52の前に堆積され得る。フィルタ50は
透光性基板40を含む。基板40はその表面42上を構造15、
構造60、または構造72に従う４層被膜で覆われ得る。基
板40の表面46は２層構造25、または約５と10nmとの間の
厚みを有する単一層の遷移金属窒化物で被覆されてもよ
い。
被膜15および25の低反射側は、矢印ＢおよびＣによっ
て示される観察者またはオペレータ54と面する。観察の
方向は矢印Ａによって示される。フィルタ50の光減衰特
性により、スクリーン52からの反射56が抑制される。
図27はコントラスト強化フィルタ50の測定による透過
（曲線GG）および反射（曲線HH）値を示す。反射測定は
矢印Ａの方向から行なわれた。表面42および46は平方当
り約1000オーム未満のシート抵抗を有する。このよう
に、表面42および46が電気的に接地されていれば、静電
荷の蓄積は防止され得る。
コントラスト強化フィルタはこの発明の１つの応用例
にすぎない。この発明は太陽制御ガラス、サングラスお
よび保護眼鏡を含む他の応用例において使用され得るこ
とは説明された実施例から明らかであろう。この発明の
実施例は物品または装置の１つまたは両方の面で使用さ
れ得る。この発明の実施例は物品の１つの表面上で、反
対の表面上に別のタイプの薄膜干渉被膜を有する状態
で、使用され得る。この発明の実施例はまた物品の１つ
の表面上で、反対の表面上に化学的エッチングのような
反射防止処理が施された状態で、使用され得る。被膜の
組合わせの選択は物品の特定の要件によって決定され
る。
上述の実施例を構成するために使用される材料は、商
業的に入手可能なスパッタリング陰極線管を使用して、
商業的に入手可能なマシンで堆積できるし、かつそのよ
うに堆積されたものである。材料はまた連続インライン
スパッタリングまたは他のマシンで堆積されてもよい。
材料はDC反応スパッタリングまたは他のプロセスによっ
て堆積されてもよい。しかしながら、膜の光学特性は、
既に記されたように、異なることがあり、この差は適切
な膜の厚みを決定する際に考慮されなければならない。
表４および表７、ならびに図23および図26の構造また
は被膜を堆積するために使用されるマシンは、インライ
ンスパッタコーティングマシンであった。このマシンは
真空ロックによって分離された５つの別個のチャンバを
含む。各チャンバは最大３つのスパッタリング陰極線管
を含み、これらは板マグネトロンであってもよいし、ま
たは回転円筒マグネトロンであってもよい。この装置は
最大長さ２メートル幅１メートルの基板を受け入れる。
上述の実施例において、窒化チタン膜は板マグネトロン
を使用して堆積された。二酸化ケイ素および酸化スズ膜
は回転円筒マグネトロンを使用して堆積された。
上述のインラインスパッタリングマシンは、カリフォ
ルニア州フェアフィールド（Fairfield）のAirco Coati
ng Technologies,Inc.によって供給される変形されたD1
モデルコーターである。このマシンに対する変形は、も
とのエドワーズ（Edwards）油拡散ポンプをバリアン（V
arian）（パロ・アルト（Palo Alto）、CA.）モデル185
油拡散ポンプと取換えて、ポンプ能力を２倍にするこ
と、真空ロックトンネルにわたって別のポンプ開口を付
加して、基板が真空ロックを通過する間の圧力変動を低
減すること、およびもとのプラスチックガス入口管をス
テンレス鋼管と取換ることを含む。回転マグネトロンに
は、1990年８月10日に出願され、「回転マグネトロンス
パッタリングシステムにおけるアーク抑制のためのシー
ルディング（Shielding for Arc Suppression in Rotat
ing Magnetron Sputtering Systems）」と題された、デ
ィッキー（Dickey）他による同時係属中の出願連続番号
第07/565,921号、および1990年８月10日に出願され、
「回転円筒マグネトロンのための片持ちばり装着（Cant
ilever Mount For Rotating Cylindrical Magnetron
s）」と題された、スティーブンソン（Stevenson）他の
同時係属中の出願連続番号第07/566,214号において記載
されるような、アーク抑制構造およびシールディングが
備えられており、これらの出願はどちらもこの出願の意
図された譲受人に譲渡されることになっており、これら
２つの出願の開示のすべては引用によりここに援用され
る。回転マグネトロンにはまた、カリフォルニア州フェ
アフィールドのAirco Coationg Technologies,Inc.から
入手可能な電子アークダイバータが備えられてもよい。
この発明を数多くの実施例に関して説明してきた。し
かしながら、この発明は説明された実施例に限定されな
い。むしろこの発明の範囲は添付の請求の範囲によって
規定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステファンハーゲン，デブラ アメリカ合衆国、55021 ミネソタ州、 ファリボウ、セントラル・アベニュ、 404・エイ、アパートメント・ナンバ ー・202 (72)発明者 オースティン，ラセル・アール アメリカ合衆国、94945 カリフォルニ ア州、ノバト バターフィールド・ドラ イブ、215 (56)参考文献 特開 昭64−70701（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−29815（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−307844（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−206333（ＪＰ，Ａ)

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】物品のための被膜であって、導電性を有し
    かつ光を減衰させる反射防止被膜であり、 ３つの層を含み、前記層は物品から最も遠い層から順番
    に第１、第２および第３の層と称され、 前記第１の層は1.52未満の屈折率を有し、かつ波長が48
    0nmと560nmとの間のとき、４分の１波長という光学的な
    厚みを有する透光性材料膜から形成され、 前記第２の層は前記第１の層の屈折率より大きい屈折率
    を有し、かつ前記第１の層の光学的な厚みより小さい光
    学的な厚みを有する透光性材料膜から形成され、さらに 前記第３の層は遷移金属窒化物から形成され、かつ5nm
    と15nmとの間の厚みを有する、導電性光減衰型反射防止
    被膜。
  2. 【請求項２】前記第２の層は1.9と2.65との間の屈折率
    を有する、請求項１に記載の導電性光減衰型反射防止被
    膜。
  3. 【請求項３】前記第１の層は二酸化ケイ素から形成さ
    れ、前記第２の層は二酸化チタンから形成される、請求
    項１に記載の導電性光減衰型反射防止被膜。
  4. 【請求項４】物品のための被膜であって、導電性を有し
    かつ光を減衰させる反射防止被膜であり、 ３つの層を含み、前記層は物品から最も遠い層から順番
    に第１、第２および第３の層と称され、 前記第１の層は二酸化ケイ素から形成され、かつ78nmの
    厚みを有し、 前記第２の層は二酸化チタンから形成され、かつ37.5nm
    の厚みを有し、さらに 前記第３の層は窒化ニオブから形成され、かつ7.8nmの
    厚みを有する、導電性光減衰型反射防止被膜。
  5. 【請求項５】少なくとも１つの接着層をさらに含む、請
    求項１に記載の導電性光減衰型反射防止被膜。
  6. 【請求項６】透光性材料膜から形成される前記層のいず
    れもが、光学的に等価である少なくとも２つのサブレイ
    ヤから形成される、請求項１に記載の導電性光減衰型反
    射防止被膜。
  7. 【請求項７】物品のための被膜であって、導電性を有し
    かつ光を減衰させる反射防止被膜であり、 ４つの層を含み、前記層は物品から最も遠い層から順番
    に、第１、第２、第３および第４の層と称され、 前記第１の層は1.52未満の屈折率を有し、かつ波長が48
    0nmと560nmとの間のとき、４分の１波長という光学的な
    厚みを有し、 前記第２の層は前記第１の層の屈折率より大きい屈折率
    を有し、かつ前記第１の層の光学的な厚みより小さい光
    学的な厚みを有し、 前記第３の層は第１の遷移金属窒化物から形成され、 前記第４の層は第２の遷移金属窒化物から形成され、さ
    らに 前記第３および第４の層は5nmと15nmとの間の合計厚み
    を有する、導電性光減衰型反射防止被膜。
  8. 【請求項８】前記第１の遷移金属窒化物は2.0より大き
    い屈折率（ｎ）、および2.0より大きい吸光係数（ｋ）
    を有し、前記第２の遷移金属窒化物は2.0未満の屈折率
    （ｎ）、および2.0未満の吸光係数（ｋ）を有する、請
    求項７に記載の導電性光減衰型反射防止被膜。
  9. 【請求項９】前記第２の遷移金属窒化物は窒化チタンで
    ある、請求項８に記載の導電性光減衰型反射防止被膜。
  10. 【請求項１０】前記第１の遷移金属窒化物は窒化ニオブ
    である、請求項９に記載の導電性光減衰型反射防止被
    膜。
  11. 【請求項１１】前記第１の層は二酸化ケイ素から形成さ
    れる、請求項10に記載の導電性光減衰型反射防止被膜。
  12. 【請求項１２】前記第２の層は二酸化チタンから形成さ
    れる、請求項11に記載の導電性光減衰型反射防止被膜。
  13. 【請求項１３】少なくとも１つの接着層をさらに含む、
    請求項５に記載の導電性光減衰型反射防止被膜。
  14. 【請求項１４】透光性材料膜から形成される前記層のい
    ずれかが少なくとも２つのサブレイヤを含む、請求項５
    に記載の導電性光減衰型反射防止被膜。
  15. 【請求項１５】被覆された物品であって、 基板を含み、前記基板はその１つの表面上に３つの層を
    含む、導電性を有しかつ光を減衰させる反射防止被膜を
    有し、 前記層は前記基板から最も遠い層から順に第１、第２お
    よび第３の層と称され、 前記第１の層は1.52未満の屈折率を有し、かつ波長が48
    0nmと560nmとの間のとき、４分の１波長という光学的な
    厚みを有し、 前記第２の層は1.9と2.65との間の屈折率を有し、かつ
    前記第１の層の光学的な厚みより小さい光学的な厚みを
    有し、さらに 前記第３の層は遷移金属窒化物から形成され、かつ5nm
    と15nmとの間の厚みを有する、物品。
  16. 【請求項１６】前記第１の層は二酸化ケイ素から形成さ
    れ、かつ78nmの厚みを有し、前記第２の層は二酸化チタ
    ンから形成され、かつ37.5nmの厚みを有し、さらに前記
    第３の層は窒化ニオブから形成され、かつ7.8nmの厚み
    を有する、請求項15に記載の被覆された物品。
  17. 【請求項１７】前記基板の第２の表面上に反射防止被膜
    をさらに含む、請求項15に記載の被覆された物品。
  18. 【請求項１８】前記反射防止被膜は5nmと10nmとの間の
    厚みを有する遷移金属窒化物の層から形成される、請求
    項17に記載の被覆された物品。
  19. 【請求項１９】被覆された物品であって、 基板を含み、前記基板はその１つの表面上に４つの層を
    含む、導電性を有しかつ光を減衰させる反射防止被膜を
    有し、 前記層は基板から最も遠い層から順番に第１、第２、第
    ３および第４の層と称され、 前記第１の層は1.52未満の屈折率を有し、かつ波長が48
    0nmと560nmとの間のとき、４分の１波長という光学的な
    厚みを有し、 前記第２の層は前記第１の層の屈折率より大きい屈折率
    を有し、かつ前記第１の層の光学的な厚みより小さい光
    学的な厚みを有し、 前記第３の層は第１の遷移金属窒化物から形成され、 前記第４の層は第２の遷移金属窒化物から形成され、さ
    らに 前記第３および第４の層は5nmと15nmとの間の合計厚み
    を有する、被覆された物品。
  20. 【請求項２０】前記第１の遷移金属窒化物は2.0より大
    きい屈折率（ｎ）、および2.0より大きい吸光係数
    （ｋ）を有し、前記第２の遷移金属窒化物は2.0未満の
    屈折率（ｎ）、および2.0未満の吸光係数（ｋ）を有す
    る、請求項19に記載の物品。
  21. 【請求項２１】前記第１の層は二酸化ケイ素から形成さ
    れ、かつ84nmの厚みを有し、前記第２の層は二酸化チタ
    ンから形成され、かつ33nmの厚みを有し、前記第３の層
    は窒化ニオブから形成され、かつ4.5nmの厚みを有し、
    前記第４の層は窒化チタンから形成され、かつ6.7nmの
    厚みを有する、請求項20に記載の物品。
  22. 【請求項２２】前記基板の第２の表面上に反射防止被膜
    をさらに含む、請求項19に記載の物品。
  23. 【請求項２３】前記反射防止被膜は5nmと10nmとの間の
    厚みを有する遷移金属窒化物の層から形成される、請求
    項22に記載の物品。
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