JPH05116992A

JPH05116992A - 光彩防止透明体

Info

Publication number: JPH05116992A
Application number: JP4101628A
Authority: JP
Inventors: Takuji Oyama; 卓司尾山; Yasuhiko Akao; 安彦赤尾
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-05-14
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: JP3357087B2

Abstract

(57)【要約】【目的】短時間で形成できる、色ムラの防止された大面
積透明積層体を提供する。【構成】透明基体上５０上に屈折率が１．６以上、膜厚
０．１５μｍ以上の透明薄膜５１が形成され、透明基体
５０と透明薄膜５１の界面に吸収性の下地層５２、かつ
／または、透明薄膜５１上に吸収性の上地層５３を形成
する。例えば、ガラス基板／ＴｉＮ（下地層）／ＩＴＯ
（透明薄膜）／ＴｉＮ（上地層）とする。

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
ものである。

【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-Emissivity
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ガラス基板上に形成され
たインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）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
法によりガラス基板上に形成されたフッ素ドープ酸化ス
ズ（ＳｎＯ2 ：Ｆ）膜は、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や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】ところが、透明導電膜を構成する材料に
は、ＩＴＯ，ＳｎＯ2 ：Ｆ，や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
くなってしまう。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
れるのである。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(iridescence) となって目に感知される
ことになる。

【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 deposition ）では±５％
以内に抑えることは極めて高度な技術要するのが現状で
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、膜厚を厚くしてゆくと、反射（透
過）色の彩度が減少しはじめる。約０．６μｍ以上の厚
みで鮮やかさは減少してゆくが、色ムラとして判別され
るレベルを超えるためには３μｍ以上、好ましくは５μ
ｍ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コ
ントロールすることができたとしても、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。こ
れが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。従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】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±７
５Å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1／4 波
長に相当する厚みに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ｎ＝１．６〜１．７の 1／4 波長に相当す
る厚みの透明層とｎ＝１．８〜１．９の1／4 波長に相
当する厚みの透明層をガラス基板側からこの順に連続し
て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
Ｃx Ｏy 膜を形成する手法が知られている（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
当てるというもので、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 波長に相当する膜厚が最低
でも必要である。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力な手
法であると言われている。しかし、一方で、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
形成できることが望ましいのである。

【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、スパッタリングの成膜速度を向上させ
るための研究が盛んに行なわれているのが現状である。
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のが
この方式の最大の欠点である。我々は、別に安定で耐久
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なしえ
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を新規に提供することを目的
とするものである。

【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、膜厚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が０でない吸収性の膜であることを特徴と
する光彩防止透明体を提供するものである。

【００１５】また、本発明は、透明基体上に屈折率が
１．６以上で膜厚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が０でない吸収性の膜
であることを特徴とする光彩防止透明体を提供するもの
である。

【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
を用いることができ、その屈折率が１．４〜１．６であ
ることが望ましく、特に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】本発明の透明薄膜は、屈折率が１．６以
上、特に好ましくは１．８〜２．３で、膜厚が０．１５
μｍ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）である膜をいう。具体的には
ｋ＜０．０１の膜をいう。膜の材料は特に限定されない
が、代表的なものとしては、ＩＴＯ，ＳｎＯ2 ：Ｆ，Ｚ
ｎＯ：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。これらは、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
カットガラス等として利用することができる。

【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高屈折率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、該高屈折率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
されるのである。あるいは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ｒA は空気／透明薄膜
界面のフレネル係数、ｒB 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。測定にかかる反射率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｜rA rB|＜＜１が成立する場合には分母を１と近似
して、

【００２４】Ｒ＝｜r |2〜｜rA＋rB exp （−ｉδ）｜2 ＝｜rA|2＋｜rB |2 ＋２｜rA｜｜rB｜cosδ

【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｜rA｜｜rB｜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
のである。従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こ
とになる。界面のフレネル係数をゼロにすることはこの
界面を反射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、この上下界面を反射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中間屈折率の 1／4
λ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（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、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。具体的にはｋ
≧０．０１、より好ましくはｋ≧０．１、特に好ましく
はｋ≧０．２の膜をいう。

【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の複合界面における透明薄膜３１側の
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が選択されていなければならない。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ｎs 、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を選ぶことが必要となる。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３
１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からはなれるほど顕著に表われる。
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）〜6000Å
（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）であることが望ましいことを見出した。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して
やることは難しい。

【００３８】数３の左辺を｜ｒ｜、右辺を｜ｒ0 ｜とす
ると、図１及び図２の曲線Ｃ及び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及びＦは、｜
ｒ｜＝０．５｜ｒ0 ｜となるような値を示し、また、図
２の曲線Ａ′，Ｂ′，Ｅ′及びＦ′は、｜ｒ｜＝０．２
｜ｒ0 ｜となるような値を示す。（ただし、曲線Ｅ，Ｆ
のｋ＜１の部分は、曲線Ｅ，Ｆのｋ≧１の部分（｜ｒ｜
＝０．５｜ｒ0 ｜）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｜ｒ0｜）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（ｎs ＝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及び図２の曲線Ａ′，Ｃ，Ｅ′
は、透明薄膜の屈折率ｎf＝１．６の場合であり、図１
の曲線Ｂ，Ｄ，Ｆ及び図２の曲線Ｂ′，Ｄ，Ｆ′は、透
明薄膜の屈折率ｎf ＝２．３の場合を示している。従っ
て、λ＝5500Åにおいて、透明基体の屈折率ｎs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
きくなってしまう。また、ｋ＞６．０（直線Ｈ）及び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】従って、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及び図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ｎs が１．４の場合、図１５は、
透明基体の屈折率ｎs が１．６の場合である。曲線は、
透明薄膜の屈折率ｎf 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ｎf ＝１．６の場合、図１５の左上の曲線Ｗ
はｎf が１．６よりごくわずかに大きい場合、図１４及
び図１５の曲線Ｖ及びＹはｎf ＝２．３の場合である。

【００４４】図１４及び図１５から、透明基体の屈折率
ｎs や透明薄膜の屈折率ｎf が各々、ｎs ＝１．４〜
１．６、ｎf ＝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。従って、図１及び図２の（ｎ，ｋ）の値
も、透明基体の屈折率ｎs や透明薄膜の屈折率ｎf 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
リップル抑制効果及び生産性の点から望ましい。

【００４６】更に、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、好ましく
は、チタン、クロム、ジルコニウムのうち少なくとも一
種の金属単体、またはこれらの金属の窒化物、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２０〜２００Å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するこ
とができる。

【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することができる。

【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が選択されていなければならない。

【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ｎf 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
ことが望ましいことを見出した。これは上地層の（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｜ｒ0 ｜とす
ると、図２の曲線Ｊ及び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及びＱは、｜
ｒ｜＝０．５｜ｒ0 ｜となるような値を示し、また、図
４の曲線Ｊ′，Ｋ′，Ｐ′及びＱ′は、｜ｒ｜＝０．２
｜ｒ0 ｜となるような値を示す。（ただし、曲線Ｐ，Ｑ
のｋ＜１の部分は、曲線Ｐ，Ｑのｋ≧１の部分（｜ｒ｜
＝０．５｜ｒ0 ｜）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｜ｒ0｜）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
及び図４のＪ′，Ｌ，Ｐ′は、透明薄膜の屈折率ｎf ＝
１．６の場合であり、図３の曲線Ｋ，Ｍ，Ｑ及び図４の
Ｋ′，Ｍ，Ｑ′は、透明薄膜の屈折率ｎf ＝２．３の場
合を示している。従って、λ＝5500Å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及び直線Ｔについても、吸収性下地層
の場合と同様である。

【００６３】従って、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
ル抑制効果及び生産性の点から望ましい。

【００６５】更に、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、好ましくは、チタン、クロム、ジルコニ
ウムのうち少なくとも一種の金属単体、またはこれらの
金属の窒化物、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することができる。

【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た通
りである。

【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
より小さい値となっていることが必要である。

【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することが
できる。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６０
／（下地層６２）／透明薄膜６１／上地層６３、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６２／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６２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することができるのに対
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してしま
うことが起こり得る。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してしまうと
いうことが起こり得る。

【００７３】従って本発明を用い、かつ、両側からの反
射リップルを共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を共に形成して、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。

【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
を尺度として表しやすい。

【００７５】「リップル率」とは、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）及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Ｒi ＝ａ−ｂ（％）リップル率Ｒr ＝（（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ））×１００
（±％）により、その波長におけるリップルＲi とリップル率Ｒ
r を定義する。

【００７６】かかる「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
るものである。

【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値の最小値が、±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、色ムラからなり
目立ってくるためである。

【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、
１×１０-5Torrまで排気した後、ＡｒとＮ2 の混合ガス
を導入し、３×１０-3Torrの圧力中でチタンのターゲッ
トをＤＣ（直流）スパッタ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８０Å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（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（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）、及びＩＴＯからなる透明薄膜５１（１．０μｍ）
を形成し、その上に、チタンの窒化物からなる上地層５
３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及びガラス面側の分光
反射率曲線を図１１の９１（膜面側）及び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。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、及び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）及び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、１×１０-5Torrまで
排気した後、イオンプレーティングによりＩＴＯ膜を１
μｍ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、１×１０-5Torr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３×１０-3Torrの圧力中で
ＤＣスパッタリングにより、ＺｒＳｉX ＯY の膜を９０
０Å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８００
０Å形成した。

【００９２】比較例３ガラス基板を真空槽内にセットし、１×１０-5Torrまで
排気した後、Ａｒと酸素の混合ガスを導入し、３×１０
-3Torr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ＴｉＯ2 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 ＯY 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共に形成した場合の膜面及びガラ
ス面側の分光反射曲線（実施例１３、図１１の９１及び
９２）、本発明による下地層及び上地層を上下に形成し
た合わせガラスの場合の膜面及びガラス面側の分光反射
曲線（実施例１７、図１２の１０１及び１０２）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くな
っていることがわかる。

【００９４】可視域におけるリップルの最小値及びリッ
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＝6328Å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、狙いとする側の分
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は透明膜（非吸収膜）による
リップル抑制層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良
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かくすることがで
き、従って生産性に優れているということができる。

【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
共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共に抑制する
効果が得られる。これにより、高屈折率透明薄膜の膜厚
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。このことは、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ものである。

【０１０４】また、本発明においては、リップル抑制層
として吸収膜を用いているため、全体としてのガラス構
造物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（特開平３−１６４４４９
号及び特願平２−２７５２４０号）に比べリップル抑制
層を吸収膜として、膜厚を薄くすることができるため
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】本発明の下地層の屈折率ｎ及び消衰係数ｋの好
ましい範囲を示すグラフ。

【図２】本発明の下地層の屈折率ｎ及び消衰係数ｋのさ
らに好ましい範囲を示すグラフ。

【図３】本発明の上地層の屈折率ｎ及び消衰係数ｋの好
ましい範囲を示すグラフ。グ図４】本発明の上地層の屈
折率ｎ及び消衰係数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】本発明の下地層の屈折率ｎ及び消衰係数ｋの
例を示すグラフ。

【図１５】本発明の下地層の屈折率ｎ及び消衰係数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

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基体上に屈折率が１．６以上で膜厚
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が０でない吸収性の膜
であることを特徴とする光彩防止透明体。
【請求項２】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
とを特徴とする請求項１の光彩防止透明体。
【請求項３】可視光線領域のある波長において、透明基
体／下地層／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
側の反射フレネル係数の絶対値より小さい値であること
を特徴とする請求項１の光彩防止透明体。
【請求項４】可視光線領域の設計波長において、該下地
層の複素屈折率ｎ−ｉｋの屈折率ｎ及び消衰係数ｋが図
１の、曲線Ａ−直線Ｈ−直線Ｉ−曲線Ｆ−直線Ｇで囲ま
れる領域内（境界線を含む）にあることを特徴とする請
求項１の光彩防止透明体。
【請求項５】該下地層が、チタン、クロム、ジルコニウ
ムのうち少なくとも１種の金属、これらの金属のうち少
なくとも１種の窒化物、上記金属のうち少なくとも１種
の炭化物、またはこれらの複合体を主成分とする膜を少
なくとも１層含むことを特徴とする請求項１の光彩防止
透明体。
【請求項６】該下地層の膜厚が１０Å以上５００Å以下
であることを特徴とする請求項１の光彩防止透明体。
【請求項７】透明基体上に屈折率が１．６以上で膜厚
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が０でない吸収性の膜であることを特徴
とする光彩防止透明体。
【請求項８】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％以下であることを
特徴とする請求項７の光彩防止透明体。
【請求項９】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／空気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であることを特徴と
する請求項７の光彩防止透明体。
【請求項１０】可視光線領域の設計波長において、該上
地層の複素屈折率ｎ−ｉｋの屈折率ｎ及び消衰係数ｋが
図３の、曲線Ｊ−直線Ｓ−直線Ｔ−曲線Ｑ−直線Ｒで囲
まれた領域内（境界線を含む）にあることを特徴とする
請求項７の光彩防止透明体。
【請求項１１】該上地層の膜厚が２０Å以上５００Å以
下であることを特徴とする請求項７の光彩防止透明体。
【請求項１２】該上地層が、チタン、クロム、ジルコニ
ウムのうち少なくとも１種の金属、これらの金属のうち
少なくとも１種の窒化物、上記金属のうち少なくとも１
種の炭化物、またはこれらの複合体を主成分とする膜を
少なくとも１層含むことを特徴とする請求項７の光彩防
止透明体。
【請求項１３】第１の透明基体上に屈折率が１．６以上
で膜厚０．１５μｍ以上の透明薄膜が形成され、該透明
薄膜上に上地層、及び該上地層上に第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が０でない吸収性の膜であることを特徴とする光彩防
止透明体。
【請求項１４】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
ことを特徴とする請求項１３の光彩防止透明体。
【請求項１５】該上地層の上に第２の透明基体が積層さ
れており、可視光線領域の設計波長において、第１の透
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
さい値であることを特徴とする請求項１３の光彩防止透
明体。
【請求項１６】該上地層の膜厚が１０Å以上５００Å以
下であることを特徴とする請求項１３の光彩防止透明
体。
【請求項１７】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、もう一枚のガラ
ス基板が積層され、合せガラス構造とされていることを
特徴とする請求項１３の光彩防止透明体。
【請求項１８】透明基体上に屈折率が１．６以上で膜厚
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
及び上地層は、消衰係数ｋが０でない吸収性の膜である
ことを特徴とする光彩防止透明体。
【請求項１９】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、及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±３
０％以下であることを特徴とする請求項１８の光彩防止
透明体。
【請求項２０】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／空気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であることを特徴とする請
求項１８の光彩防止透明体。
【請求項２１】該下地層及び上地層が共にチタンの窒化
物からなる膜であることを特徴とする請求項１８の光彩
防止透明体。
【請求項２２】該下地層の膜厚が２０Å以上２００Å以
下、かつ、該上地層の膜厚が８０Å以上３００Å以下で
あることを特徴とする請求項１８の光彩防止透明体。
【請求項２３】該透明薄膜が、スズを含む酸化インジウ
ム（ＩＴＯ）を主成分とする膜であることを特徴とする
請求項１８の光彩防止透明体。