JP5259187B2 - 二色性ミラー - Google Patents

Description

本発明は、光学フィルターとしても知られる二色性ミラーに関する。特に、本発明は干渉性層の積層体でかつ金属反射体で被覆されたガラス基板を含むバックミラーに関する。

バックミラーをディスプレー、エミッター及び／またはミラー表面の背後に隠れた電磁センサと組合せたシステムを含む幾つかの構造が知られている。これらのシステムでは、ディスプレー／エミッターまたはセンサはミラーを通して作動し、一方ミラー自身は同時に（１）可視スペクトルの有意な部分を反射する能力を持ちかつ（２）ディスプレー／エミッターにより放射された及び／またはセンサにより吸収された電磁線の十分な量を透過することができる特別の被膜配列のおかげでその機能から予想されるものを反射する。

道路車両に設置された全てのこれらのシステムは通常、３５と５５％の間の反射率（典型的にはＳＡＥ Ｊ９６４または均等な方法により測定される）を示し、観察者の位置に比べてミラーの前面に置かれた反射層（単数または複数）を持つように組立てられることが多い。この実施態様は反射率と透過率を同時に最大とし、それら両者が電磁スペクトルの大体同じ部分を覆わねばならないときの極めて魅力的な仕事を最大とする。ある場合には前面上の反射層を使用するシステム構造が有利ではなく、従って背面上の干渉性層の積層体を含む二色性ミラーに対する要求がある。背面構造を使用するとき、透過率は通常、反射率に代わって犠牲にされる。例えば反射体としてクロムの薄層を使用するとき、以下の値が得られることができることが知られている：

^＊ 反射率と透過率はここではＳＡＥ Ｊ９６４法により測定された。それらは可視スペクトルに渡っての積算値を示す。

いったん反射率が５８−６０％を越えると、殆ど光は透過されないことが理解されよう。

基板の背面上に本発明による好適な金属反射体と干渉性層の積層体を使用することによって透過率と反射率の両者を高めることができることが発見された。

本発明は、前面と背面を持つガラス基板であって、その背面上に、基板から連続的に、
ｉ）１．９から２．８の範囲の高屈折率材料の一層、
ｉｉ）１．２から２の範囲の低屈折率材料の一層、
ｉｉｉ）３を越える屈折率を持つ半導体材料の一層、
を含む層の積層体により被覆され、
− 高屈折率材料の屈折率と低屈折率材料の屈折率が少なくとも０．２だけ異なり、
− 層ｉ）の光学的厚さ（幾何学的厚さ×屈折率）が２６０ｎｍ未満、好ましくは２５０ｎｍ未満であり、層ｉｉ）の光学的厚さが２４０ｎｍ未満、好ましくは２２０ｎｍ未満であり、そして
− 被覆された基板が５５０ｎｍで少なくとも６％、好ましくは少なくとも８％の透過率、及び５５０ｎｍで４５％を越える、好ましくは５０％を越える反射率を持つ。

有利には、本発明は従属請求項に開示されているようなものである。この被覆された基板は反射光に青味を持つことができるが、反射光に中性色を与えることもできる。この場合、表色系ハンター値ａ^＊とｂ^＊は好ましくは−１０と＋１０の間を含み、色純度は好ましくは１３％未満、より好ましくは１０％未満である。

このシステムは特にプリズム式内部昼間／夜間バックミラーにおいて重要である。この反射体は高反射率“昼間位置”を提供するためにはガラスの背後になければならない。ガラス自身の前面はそれ自身の屈折率により一般的に“夜間位置”と呼ばれる低反射率レベルを与える。同時に我々の発明によれば、透過率はミラーの背後に置かれたディスプレー／エミッター及び／またはセンサ装置の使用を可能とするのに十分なレベルに保たれる。本発明はまた、“自動調光”、ときには“エレクトロクロミック”と呼ばれる、自動昼間／夜間バックミラーで使用されることができ、そこではミラーの最高の可能な反射率が装置の光学範囲を増やすために必要である。かかるシステムは、好適な透明基板（例えばガラスまたはプラスチック）上に、かかる構造のためのあらゆる従来既知の手段により、例えば浸漬、化学蒸着（ＣＶＤ）または物理蒸着（ＰＶＤ）のような熱分解蒸着法またはこれらの技術のいずれかの組合せにより適用されることができる。

我々の構成の別の重要な利点は、劣化なしに製造取扱いを可能とし（機械−引掻抵抗性）かつ腐食に対し実質的な自己保護性（気候安定性）を持つように丈夫であることである。

以下の実施例では、二色性バックミラーは、ソーダ石灰ガラス基板の背面（観察者の反対面）を種々の層の積層体で被覆することによって形成された。層は磁気強化真空スパッター蒸着法により蒸着される。当業者により一般的に既知の方法で、ガラスは連続蒸着室を通過し、そこで適切な目標物質が真空下に衝撃される。

実施例１：
被覆基板は観察者から見て：
ガラス２ｍｍ／ＴｉＯ_２６０ｎｍ／ＳｉＯ_２５０ｎｍ／Ｃｒ２０ｎｍからなる。
この構造は次の光学的特性を与える：
５５０ｎｍでの反射率 ６３％
５５０ｎｍでの透過率 ６％
４００ｎｍでの透過率 ８％
７００ｎｍでの透過率 １２％
８００ｎｍでの透過率 １５％
他の興味ある組合せは同じ材料でそれらのそれぞれの厚さが次の範囲内にあるときに現れる。
ガラス（０．４から６ｍｍ）／ＴｉＯ_２（３０から１００ｎｍ）／ＳｉＯ_２（３０から１００ｎｍ）／Ｃｒ（１０から３０ｎｍ）

実施例２：
構造は実施例１の構造に似ているが、反射体としてクロムの代わりにシリシウム（Ｓｉｌｉｃｉｕｍ：ケイ素）が用いられる。
ガラス２ｍｍ／ＴｉＯ_２５５ｎｍ／ＳｉＯ_２１００ｎｍ／Ｓｉ３０ｎｍ
次の光学的特性が得られる（図１のスペクトルデータ参照）。
５５０ｎｍでの反射率 ８１％
５５０ｎｍでの透過率 ８％
４００ｎｍでの透過率 ７％
７００ｎｍでの透過率 １８％
８００ｎｍでの透過率 ３４％
可視及び近赤外スペクトルに渡るシリシウム屈折率及び吸収率はより薄い層が使用されることができるようなものである。
同時に他の興味ある組合せもまた、同じ材料によりそれらのそれぞれの厚さが次の範囲内にあるときに現れる。
ガラス（０．４から６ｍｍ）／ＴｉＯ_２（５５から１００ｎｍ）／ＳｉＯ_２（３０から１００ｎｍ）／Ｓｉ（１５から５０ｎｍ）

実施例３：
ガラス／ＴｉＯ_２（６０ｎｍ）／ＳｉＯ_２（６０ｎｍ）／Ｓｉ（３０ｎｍ）
次の光学的特性が得られる（図２のスペクトルデータ参照）：
５５０ｎｍでの反射率 ７０％
５５０ｎｍでの透過率 １２％
４００ｎｍでの透過率 １０％
７００ｎｍでの透過率 ３１％
８００ｎｍでの透過率 ５６％
被覆基板は反射光に中性色を示す（ａ^＊＝−８、ｂ^＊＝＋９、色純度は８．５％）。

実施例４：
ガラス２ｍｍ／ＴｉＯ_２６０ｎｍ／ＳｉＯ_２６０ｎｍ／Ｓｉ１５ｎｍ
次の光学的特性が得られる（図３のスペクトルデータ参照）。
５５０ｎｍでの反射率 ６０％
５５０ｎｍでの透過率 ２０％
４００ｎｍでの透過率 ８％
７００ｎｍでの透過率 ６４％
８００ｎｍでの透過率 ８１％

実施例５：
ガラス２ｍｍ／ＴｉＯ_２６０ｎｍ／ＳｉＯ_２６０ｎｍ／Ｓｉ５０ｎｍ
次の光学的特性が得られる（図４のスペクトルデータ参照）。
５５０ｎｍでの反射率 ６５％
５５０ｎｍでの透過率 １１％
４００ｎｍでの透過率 １％
７００ｎｍでの透過率 １９％
８００ｎｍでの透過率 ３２％

実施例６：
ガラス２ｍｍ／ＴｉＯ_２１００ｎｍ／ＳｉＯ_２３０ｎｍ／Ｓｉ３０ｎｍ
次の光学的特性が得られる（図５のスペクトルデータ参照）。
５５０ｎｍでの反射率 ６２％
５５０ｎｍでの透過率 １６％
４００ｎｍでの透過率 ４％
７００ｎｍでの透過率 ３２％
８００ｎｍでの透過率 ５６％

上記の実施態様に対する代替例はシリシウムの代わりに、１５％未満の量の別の金属でドープされたシリシウムの使用からなる。かかる手段は、光学的性質が実質的に影響を受けない限り、ＰＶＤの従来技術におけるその蒸着工程を改善するための古典的選択であり、それがＳｉＯ_２またはＳｉ層であるかどうかにかかわらず、例えばシリシウムと組合された２％から１２％のアルミニウムでドープされたシリシウムを使用することが好ましい。

全ての我々の実施態様は、それらの最も遠くに離れた背面上に、それらの機械的／腐食／耐飛散挙動をさらに改善するために典型的には一ミクロンを越える厚さのペイント／エナメル／他の材料の被覆を受けることができる。要求次第でディスプレー／エミッター／センサの前方に好適な“窓”が局部的に置かれるであろう。

本発明の被覆基板のスペクトルデータを示す。 本発明の被覆基板のスペクトルデータを示す。 本発明の被覆基板のスペクトルデータを示す。 本発明の被覆基板のスペクトルデータを示す。 本発明の被覆基板のスペクトルデータを示す。

Claims (15)

1. 前面と背面を持つガラス基板であって、その背面上に、基板から連続的に、
   ｉ）屈折率が１．９から２．８の範囲の高屈折率材料の一層、
   ｉｉ）屈折率が１．２から２の範囲の低屈折率材料の一層、
   ｉｉｉ）３を越える屈折率を持つ半導体材料の一層、
   を含む層の積層体により被覆され、
   − 高屈折率材料の屈折率と低屈折率材料の屈折率が少なくとも０．２だけ異なり、
   − 層ｉ）の光学的厚さが２６０ｎｍ未満であり、層ｉｉ）の光学的厚さが２４０ｎｍ未満であり、そして
   − 被覆された基板が５５０ｎｍで少なくとも６％の透過率、及び５５０ｎｍで４５％を越える反射率を持つこと、及び層ｉｉｉ）がＣｒ層またはＳｉ層であり、層ｉｉｉ）がＣｒ層であるとき、その幾何学的厚さが５と５０ｎｍの間であり、層ｉｉｉ）がＳｉ層であるとき、その幾何学的厚さが５と７５ｎｍの間であることを特徴とするガラス基板。
2. 層ｉ）の光学的厚さが８５と２４０ｎｍの間であることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板。
3. 層ｉｉ）の光学的厚さが５０と１８０ｎｍの間であることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス基板。
4. ７００ｎｍで３８％以下の透過率と、７００ｎｍで少なくとも４３％の反射率を持つことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のガラス基板。
5. ８００ｎｍで６２％以下の透過率と、８００ｎｍで少なくとも２２％の反射率を持つことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のガラス基板。
6. 半導体材料がケイ素、クロム、ゲルマニウム、チタン、アルミニウム、タングステン、ニッケルまたはこれらの材料の合金の少なくとも一つから選ばれることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のガラス基板。
7. 半導体材料が、ドープされていないまたは０から１２％のＡｌでドープされたケイ素であり、かつ少なくとも部分的に結晶化されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のガラス基板。
8. 高屈折率材料が酸化チタン、酸化ニオブ、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素の中から選ばれることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のガラス基板。
9. 低屈折率材料が酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、酸化スズの中から選ばれることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載のガラス基板。
10. 反射光に中性色を持つことを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載のガラス基板。
11. 反射光の色が１３％未満の色純度を与えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載のガラス基板。
12. 半導体材料の層が５と１００ｎｍの間の厚さを持つことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載のガラス基板。
13. 層ｉｉｉ）の性質及び厚さが、基板が層ｉｉｉ）のみで被覆されたときにそれがその非被覆側で測定されると５０％未満のＬＲを持つような方法で選ばれることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一つに記載のガラス基板。
14. 低屈折率材料の層が２５と１５０ｎｍの間の幾何学的厚さを持つことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一つに記載のガラス基板。
15. 高屈折率材料の層が２０と１５０ｎｍの間の幾何学的厚さを持つことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一つに記載のガラス基板。

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