JP4560889B2

JP4560889B2 - 反射防止体

Info

Publication number: JP4560889B2
Application number: JP2000140735A
Authority: JP
Inventors: 壽大崎
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: JP2001324601A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射防止体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディスプレイの表示部などの反射防止と電磁波遮蔽は、基体側から、透明な低屈折率誘電体膜、透明な高屈折率誘電体膜、透明な低屈折率導電体膜を積層することにより達成されていた（特開昭６０−１６８１０２）。しかし、このタイプの多層構成の反射防止膜においては、低反射となる波長範囲を広くするために反射防止膜を構成する層の数を増す必要があり、これに伴って製造コストが増える問題があった。
【０００３】
また、反射防止と電磁波遮蔽を達成するための膜構成を極めて単純にしたものとして、基体側から光吸収成膜とシリカ膜を積層した２層の反射防止膜も提案されている（特開平９−１５６９６４）が、光吸収成膜を用いているために、可視光透過率が７５％以下であり、可視光透過率の高いものが得られない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、単純な層構成で、可視光透過率が高く、充分な反射防止性能を発現する反射防止体の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基体上に、基体側から、幾何学的膜厚が１２〜５５ｎｍで屈折率が１．８〜２．５の透明膜（以下、高屈折率膜という）と、幾何学的膜厚が４．７〜９．２ｎｍで銀を含む膜（以下、銀膜という）と、幾何学的膜厚が５５〜１００ｎｍで屈折率が１．３〜１．６の透明膜（以下、低屈折率膜という）とがこの順に積層され、膜側からの波長５５０ｎｍの入射光に対する膜面反射率が０．６％以下である反射防止体を提供する。
【０００６】
高屈折率膜の幾何学的膜厚（以下、単に膜厚という）を小さくすると４５０〜５００ｎｍの波長領域の反射率が増加し、逆に、膜厚を大きくすると低反射となる波長範囲が狭くなる。銀膜の膜厚を小さくすると低反射となる波長範囲は広がるが、波長が５００ｎｍ以上の領域の光に対する反射率が増加し、逆に、膜厚を大きくすると低反射となる波長範囲は狭くなり可視光透過率は減少する。低屈折率膜の膜厚を小さくすると低反射となる波長範囲は低波長側となり、逆に膜厚を大きくすると低反射となる波長範囲は長波長領域になる。
【０００７】
広い低反射領域において反射率を低くするためには、高屈折率膜、銀膜、低屈折率膜の３つの膜、それぞれの膜厚を最適なものにすることが必要である。その膜厚は用いる膜の屈折率に依存する。
例えば、高屈折率膜として屈折率が１．８の透明膜を用い、低屈折率膜としてシリカ膜を用いた場合、高屈折率膜の膜厚は２５〜５５ｎｍ、特に３４〜４９ｎｍであることが好ましい。またこの場合、銀膜の膜厚は４．７〜６．５ｎｍ、特に４．７〜６．０ｎｍであることが好ましく、シリカ膜の膜厚は５５〜８０ｎｍ、特に６３〜７４ｎｍであることが好ましい。
【０００８】
また例えば、高屈折率膜として屈折率が２．０の透明膜を用い、低屈折率膜としてシリカ膜を用いた場合、高屈折率膜の膜厚は１８〜３８ｎｍ、特に２４〜３６ｎｍであることが好ましい。またこの場合、銀膜の膜厚は４．４〜７．８ｎｍ、特に４．８〜６．７ｎｍであることが好ましく、シリカ膜の膜厚は６０〜８４ｎｍ、特に６３〜７８ｎｍであることが好ましい。
【０００９】
また例えば、高屈折率膜として屈折率が２．５の透明膜を用い、低屈折率膜としてシリカ膜を用いた場合、高屈折率膜の膜厚は１２〜２２ｎｍ、特に１４〜２０ｎｍであることが好ましい。またこの場合、銀膜の膜厚は５．５〜９．２ｎｍ、特に６．０〜８．５ｎｍであることが好ましく、シリカ膜の膜厚は６４〜８４ｎｍ、特に７１〜８３ｎｍであることが好ましい。
【００１０】
高屈折率膜としては、化学的安定性に優れ、機械的強度が高いことから、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化モリブデン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化チタン、窒化シリコンおよび窒化アルミニウムからなる群から選ばれる１種以上を含む膜であることが好ましい。特に、酸化亜鉛、酸化スズおよび窒化シリコンからなる群から選ばれる１種以上を主成分とする膜であることが好ましい。
【００１１】
銀膜は、金、銅、パラジウムおよびチタンをも含む膜であることが好ましい。
銀以外の金属の含有割合は、銀との総量に対して２０原子％以下であることが好ましい。
低屈折率膜としては、化学的安定性に優れ、機械的強度が高いことから、シリカを含む膜であることが好ましい。特に、シリカを主成分とする膜であることが好ましい。
【００１２】
本発明における各膜の成膜方法としては、真空蒸着法やスパッタ法が挙げられる。スパッタ法によれば、大面積の基体上に均一に成膜できる。特に、工業的には直流スパッタ法が好ましい。
直流スパッタ法においては、金属ターゲットを用いることが多く、酸化物膜を成膜する場合にはスパッタガスに反応性ガス（例えば酸素など）を含む。したがって、例えば、低屈折率膜であるシリカ膜を、シリコンターゲットを用い、酸素含有雰囲気中で直流スパッタ法により成膜すると、シリカ膜の成膜時に、銀膜が酸素プラズマにより酸化され、結果として所望の特性を発現する反射防止体が得られないことがある。
【００１３】
銀膜の酸化を防止する膜（以下、バリア膜という）を銀膜とシリカ膜との間に形成しておくことにより、シリカ膜成膜時の銀膜の酸化を防いだり、得られた反射防止体を酸化雰囲気中（例えば大気中）で加熱処理した場合の耐熱性を向上させることができる。
すなわち、本発明においては、銀膜と低屈折率膜との間に、バリア膜として、該低屈折率膜とは異なる組成であって、銀以外の金属、窒化物または酸化物からなり、膜厚が１〜２０ｎｍの膜（以下、単にバリア膜Ａという）が形成されていることが好ましい。
【００１４】
バリア膜Ａが金属からなる膜である場合は、膜厚は１〜３ｎｍが好ましい。金属からなる膜としては、チタン、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、亜鉛、パラジウム、白金、アルミニウム、インジウム、スズおよびシリコンからなる群の１種以上の金属を主成分とする金属膜が挙げられる。銀膜の酸化防止の観点からは、シリコン膜であることが好ましい。
【００１５】
バリア膜Ａが酸化物からなる膜である場合は、膜厚は１．５〜２０ｎｍが好ましい。酸化物からなる膜は、銀膜を酸化しないように、酸化物ターゲットを用いて、希ガスを主成分とする雰囲気中でスパッタ法により形成されることが好ましい。
バリア膜Ａが窒化物からなる膜である場合は、膜厚は１．５〜２０ｎｍが好ましい。窒化物としては、反射防止体が酸化雰囲気中で加熱処理される場合にも銀膜を酸化から守る作用が大きいことから、窒化シリコンを主成分とする膜や窒化アルミニウムを主成分とする膜が好ましい。銀膜の酸化防止の観点からは、窒化シリコン膜であることが好ましい。
【００１６】
窒化物からなる膜は、１）金属ターゲットを用い、窒素のみ、または、窒素と希ガスの混合ガスの雰囲気中で直流スパッタ法で形成する、または、２）窒化物ターゲットを用い、希ガス雰囲気中で高周波スパッタ法により形成する、ことができ、いずれの成膜方法でも銀膜を酸化させない。
【００１７】
本発明の反射防止体は、前述したように成膜後に加熱処理されてもよい。例えば、基体として、ガラス基板を用い、成膜後には加熱処理として、強化処理や曲げ加工処理などを施す場合がある。該加熱処理時には、銀が移動しやすくコロイドを形成し、反射防止体の反射防止性能が失われることがある。
【００１８】
前記加熱処理時に銀が移動することを防止するために、高屈折率膜と銀膜との間に、金属（銀は含まない）または完全に酸化されていない酸化物（以下、単に部分酸化物という）からなり、幾何学的膜厚が０．５〜２ｎｍの膜（以下、単に膜Ｂという）が形成されることが好ましい。
【００１９】
さらに、同様の理由から、銀膜とバリア膜Ａとの間に、膜Ｂが形成されることが好ましい。ただし、バリア膜Ａと膜Ｂとは異なる組成のものを用いる。
すなわち、膜Ｂは、銀膜のいずれか片側または両側に形成されることが好ましい。
【００２０】
膜Ｂとしては、バリア膜Ａとは異なる組成のものであって、チタン、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、亜鉛、パラジウム、白金、アルミニウム、インジウム、スズおよびシリコンからなる群の１種以上の金属を主成分とする金属膜、または該金属の部分酸化物膜が挙げられる。特に、ニクロムまたはニクロムの部分酸化物膜が特に好ましい。
【００２１】
本発明に用いる基体としては、ガラス、プラスティックスなどが挙げられる。
具体的には、ディスプレイ用の表示部を構成するガラス、プラスティックスなどや、建築物や自動車の窓部を構成するガラス、プラスティックスなどが挙げられる。
【００２２】
また、展示物などの収納物を保護し、かつ、視認性が要求される部分（例えば展示用ショーケース）に用いられるガラス、プラスティックスなども挙げられる。プラスティックスの材料としてはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などが挙げられる。また、プラスティックスは板状、フィルム状のいずれも用い得る。
【００２３】
本発明の反射防止体における膜側からの波長５５０ｎｍの入射光に対する膜面反射率は０．６％以下である。４００〜６５０ｎｍの波長範囲での膜面反射率は２．５％以下であることが好ましい。膜面反射率とは、基体の反射を含まない膜面のみの反射率である。
【００２４】
本発明の反射防止体における可視光透過率は、８０％以上であることが好ましい。
本発明の反射防止体は、ディスプレイの表示部、光学素子、窓などの反射防止用途に好適である。
【００２５】
【実施例】
（例１）
成膜室にアルゴンガスをスパッタガスとして導入し、２０ｃｍ×７ｃｍ×０．５ｃｍの大きさのアルミニウムを３原子％混ぜた酸化亜鉛ターゲット（アルミニウムと亜鉛との総量に対してアルミニウムが３原子％、以下も同様）に０．２６ｋＷの電力を投入して、直流スパッタ法によりアルミニウムが混入された酸化亜鉛膜（屈折率が２．０の高屈折率膜）を３１．５ｎｍの膜厚でソーダライムガラス上に形成した。
【００２６】
次に、アルゴンガスをスパッタガスとして用いて、２０ｃｍ×７ｃｍ×０．５ｃｍの大きさのパラジウムを１原子％混ぜた銀ターゲット（パラジウムと銀との総量に対してパラジウムが１原子％、以下も同様）に０．０８ｋＷの電力を投入して、直流スパッタ法によりパラジウムを含む銀膜（銀膜に相当）を６．４ｎｍの膜厚で形成した。なお、得られた膜の組成はターゲットと同じ組成であった。
【００２７】
次に、アルゴンガスをスパッタガスとして用いて、２０ｃｍ×７ｃｍ×０．５ｃｍの大きさのアルミニウムを３原子％混ぜた酸化亜鉛ターゲットに０．２６ｋＷの電力を投入して、直流スパッタ法によりアルミニウムが混入された酸化亜鉛膜（バリア膜Ａに相当）を９ｎｍの膜厚で形成した。
【００２８】
次に、酸素ガスをスパッタガスとして用いて、２０ｃｍ×７ｃｍ×０．５ｃｍの大きさのｎ型シリコンターゲットに２００ｋＨｚの周期で正電位を印加するパルス変調直流スパッタ法によりシリカ膜（屈折率が１．４７の低屈折率膜）を７１ｎｍの膜厚で形成した。投入電力は約１．０４ｋＷであった。
得られた試料の分光透過率を求めた。得られた分光透過率を図１に示す。また、この分光透過率より可視光透過率を求めた。可視光透過率は８７．７％であった。
【００２９】
得られた試料の膜の形成されていないガラス面に黒色塗料を塗布し、膜の形成されている側の分光反射率を求めた。得られた分光反射率を図２に示す。５５０ｎｍにおける膜面反射率は０．０７％であった。また、４００〜６５０ｎｍの波長範囲での膜面反射率は２％以下であった。
【００３０】
また、低反射波長範囲の大小を判定するために、膜面反射率が０．６％となる低反射側の波長で、高波長側の波長を除したものを「０．６％バンド幅比」と定義し、これを求めた。得られた０．６％バンド幅比は１．６５であった。また、反射率が１％となる低反射側の波長で、長波長側の波長を除したものを「１％バンド幅比」と定義し、これも求めた。得られた１％バンド幅比は１．７４であった。
【００３１】
実用上は、０．６％バンド幅比が１．４以上であることが好ましく、また、１％バンド幅比は１．５以上であることが好ましい。
このように、可視光透過率の高い、しかも、低反射波長範囲の極めて広い反射防止体が得られた。
【００３２】
（例２）
例１における銀膜の膜厚を表１のように変化させた以外は、例１と同様にして反射防止体を形成した。得られた試料の可視光透過率、０．６％バンド幅および１％バンド幅を例１の結果とともに表１に示す。なお、銀膜の膜厚が４．２ｎｍの場合は比較例に相当する。
【００３３】
得られた反射防止体の４００〜６５０ｎｍの波長範囲での膜面反射率はいずれの場合も２％以下であった。
また、いずれの場合も面積抵抗は１ｋΩ／□以下であり、ＣＲＴの電磁波遮蔽用途に好適である。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【発明の効果】
本発明の反射防止体は、単純な層構成で、高い可視光透過率を有し、充分な反射防止特性を発現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】例１の分光透過率を示すグラフ。
【図２】例１の分光反射率を示すグラフ。

Claims

基体上に、基体側から、幾何学的膜厚が１２〜５５ｎｍで屈折率が１．８〜２．５の透明膜と、幾何学的膜厚が４．７〜９．２ｎｍで銀を含む膜と、幾何学的膜厚が５５〜１００ｎｍで屈折率が１．３〜１．６の透明膜とがこの順に積層され、膜側からの波長５５０ｎｍの入射光に対する膜面反射率が０．６％以下である反射防止体。
銀を含む膜と屈折率が１．３〜１．６の透明膜との間に、該透明膜とは異なる組成であって、銀以外の金属、窒化物または酸化物からなり、幾何学的膜厚が１〜２０ｎｍの膜が形成されている請求項１に記載の反射防止体。
屈折率が１．８〜２．５の透明膜が、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化モリブデン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化チタン、窒化シリコンおよび窒化アルミニウムからなる群から選ばれる１種以上を含む膜である請求項１または２に記載の反射防止体。
銀を含む膜が、パラジウムをも含む膜である請求項１、２または３に記載の反射防止体。
屈折率が１．３〜１．６の透明膜が、シリカを含む膜である請求項１、２、３または４に記載の反射防止体。