JPH11142602A

JPH11142602A - 反射防止構造

Info

Publication number: JPH11142602A
Application number: JP9322082A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ishima; 義昭石間
Original assignee: Murakami Corp
Current assignee: Murakami Corp
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造で高い反射防止効果が得られる反
射防止構造を提供する。【解決手段】透明基板１０の裏面１０ｂに屈折率が
２．０から４．０で、吸収係数が２．０から４．０の複
素屈折率を有する金属薄膜による反射防止膜２２を成膜
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属薄膜を用い
て透明ガラス基板や透明プラスチック基板の板面での光
の反射を防止した反射防止構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】透明ガラス基板や透明プラスチック基板
の反射防止膜として、誘電体薄膜によるものが知られて
いる。図２はその一例を示したもので、ガラスあるいは
プラスチックによる透明基板１０のおもて面１０ａに、
ＭｇＦ₂，ＳｉＯ₂等の透明誘電体薄膜１２による反射
防止膜をλ／４（λは反射防止対象の光の波長）の光学
膜厚に成膜したものである。この反射防止構造による基
板おもて面１０ａ側から入射して基板おもて面１０ａ側
で反射される光の反射率（基板１０を透過して基板裏面
１０ｂで反射される光を含まない反射率）Ｒ１の特性を
図３に示す。図３によれば反射率Ｒ１は波長５００〜５
５０ｎｍで１．３〜２．８％（ＭｇＦ₂のときＲ１＝
１．３％、ＳｉＯ₂のときＲ１＝２．８％）程度にな
る。この場合、誘電体薄膜１２の透過率Ｔ１は、誘電体
薄膜１２での光の吸収がないとすると、Ｔ１＝９７．２
〜９８．７％となる。また、全体の透過率Ｔは、透明基
板１０での光の吸収がなくかつ透明基板１０の裏面１０
ｂでの反射率を４．２％（ガラス基板の場合）とする
と、Ｔ＝Ｔ１×９５．８％＝９３．１〜９４．６％とな
る。

【０００３】図２は反射防止膜を単層の誘電体薄膜１２
で構成したが、多層の誘電体薄膜で構成することもでき
る。図４は３層の場合を示したもので、透明基板１０の
おもて面１０ａに屈折率の異なる透明誘電体薄膜として
Ａｌ₂Ｏ₃膜１４をλ／４、ＺｒＯ₂膜１６をλ／２、
ＭｇＦ₂膜１８をλ／４の光学膜厚に積層して、多層の
誘電体薄膜２０からなる反射防止膜を構成したものであ
る。これによれば、この反射防止構造による基板おもて
面１０ａ側から入射して基板おもて面１０ａ側で反射さ
れる光の反射率Ｒ２の特性を図５に示す。これによれ
ば、反射率Ｒ１は波長５００〜５５０ｎｍの領域では
０．１％程度になる。この場合、誘電体薄膜２０の透過
率Ｔ２は、誘電体薄膜２０での光の吸収がないとする
と、Ｔ２＝９９．９％となる。また、全体の透過率Ｔ
は、透明基板１０での光の吸収がなくかつ透明基板１０
の裏面１０ｂでの反射率を４．２％とすると、Ｔ＝Ｔ２
×９５．８％＝９５．７％となる。なお、積層数は３層
のほかに２層、４層、７層、……等が知られている。

【０００４】図２、図４の構造では、透明基板１０のお
もて面１０ａに反射防止膜１２，２０を施したが、透明
基板１０の裏面１０ｂからの反射光量も大きいので、通
常は図６、図７のように、透明基板１０の両面１０ａ，
１０ｂに反射防止膜１２，２０が施される。図６の構造
によれば、基板おもて面１０ａの側から見た反射率Ｒは
２．６〜５．４％程度となる。図７の構造によれば、基
板おもて面１０ａ側から見た反射率Ｒは０．２％程度と
なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６の単層の反射防止
構造によれば、低価格であるが反射防止効果が小さい欠
点があった。また、図７の多層の反射防止構造によれ
ば、反射防止効果が大きいが工程が複雑であるため高価
格となる欠点があった。また、誘電体薄膜は導電性を有
しないので、薄膜の導電性を利用する用途には用いるこ
とができなかった。

【０００６】この発明は、前記従来の技術における問題
点を解決することができる新規な構造の反射防止構造を
提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、屈折率ｎ′
が２．０から４．０で、吸収係数ｋが２．０から４．０
の複素屈折率を有する金属薄膜を用いて反射防止膜を構
成したものである。すなわち、金属薄膜が入射面側の最
表面を構成する場合には、反射率が高くなり反射防止効
果は得られないが、金属薄膜の上に透明基板や誘電体薄
膜による反射防止膜が存在すると、入射面側から入射さ
れた光は、透明基板あるいは誘電体薄膜による反射防止
膜と金属薄膜との間で光の干渉を起こし、反射光が弱め
られて反射防止効果が得られる。

【０００８】この発明の反射防止構造は、具体的には次
のように構成される。

【０００９】（ａ）透明基板の裏面に屈折率ｎ′が
２．０から４．０で、吸収係数ｋが２．０から４．０の
複素屈折率を有する金属薄膜による反射防止膜を成膜し
てなる反射防止構造。

【００１０】（ｂ）透明基板の裏面に屈折率ｎ′が
２．０から４．０で、吸収係数ｋが２．０から４．０の
複素屈折率を有する金属薄膜による反射防止膜を成膜
し、該金属薄膜の表面に誘電体薄膜による反射防止膜を
成膜してなる反射防止構造。

【００１１】（ｃ）透明基板の裏面に誘電体薄膜によ
る反射防止膜を成膜し、該誘電体薄膜の表面に屈折率
ｎ′が２．０から４．０で、吸収係数ｋが２．０から
４．０の複素屈折率を有する金属薄膜による反射防止膜
を成膜してなる反射防止構造。

【００１２】上記（ａ），（ｂ），（ｃ）の反射防止構
造によれば、透明基板のおもて面側から見た同裏面の反
射率を低下させることができる。

【００１３】（ｄ）透明基板のおもて面に屈折率ｎ′
が２．０から４．０で、吸収係数ｋが２．０から４．０
の複素屈折率を有する金属薄膜による反射防止膜を成膜
し、該金属薄膜の表面に誘電体薄膜による反射防止膜を
成膜してなる反射防止構造。この反射防止構造によれ
ば、透明基板のおもて面側から見た同おもて面の反射率
を低下させることができる。

【００１４】前記（ａ），（ｂ），（ｃ）の反射防止構
造において、透明基板のおもて面に単層あるいは多層の
誘電体薄膜にによる反射防止膜を成膜しあるいは上記
（ｄ）による反射防止構造を施すことにより、透明基板
のおもて面側から見た同おもて面および裏面の反射率を
ともに低下させることができる。また、前記（ｄ）の反
射防止構造において、透明基板の裏面に単層あるいは多
層の誘電体薄膜による反射防止膜を成膜することによ
り、透明基板のおもて面側から見た同おもて面および裏
面の反射率をともに低下させることができる。

【００１５】尚、金属薄膜は例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，
Ｎｉ−Ｃｒ合金、ステンレス等で構成することができ、
適正な膜厚範囲は２０〜３０オングストローム（２〜３
ｎｍ）である。金属薄膜による基板おもて面側から見た
同おもて面あるいは裏面の反射率は単層の誘電体薄膜に
よる反射率よりも低く抑えることができる。したがっ
て、低価格で反射防止効果の高い反射防止構造が実現さ
れる。

【００１６】また、この発明の反射防止構造は、例えば
自分の顔や蛍光灯等が写ってじゃまになる所等に用いる
ことができ、例えば窓ガラス、ショーウィンドウ、のぞ
き窓、ＣＲＴディスプレイ用反射防止フィルタ等の用途
に用いることができる。また、金属薄膜の導電性を利用
して、帯電防止用のぞき窓や粉末ケースののぞき窓、電
磁シールド機能付ＣＲＴディスプレイ用反射防止フィル
タ等の用途に用いることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を以下説明
する。はじめに、透明基板の片面について反射防止を行
う場合の各種構造例について説明する。尚、これら各構
造例の反射率および透過率のシミュレーション特性を図
面に示すが、これらシミュレーション特性はいずれも次
の条件による。

【００１８】（透明基板）材料：透明ガラス屈折率：１．５２光の吸収率：０％（金属薄膜）材料：Ｔｉ複素屈折率：Ｎ＝ｎ′−ｉｋの定数：ｎ′＝２．７
５，ｋ＝３．５膜厚：光学膜厚ｎ′ｄ＝０．０１λ。すなわち、
物理膜厚ｄはｄ＝０．０１λ／ｎ′。λ＝５５０ｎｍと
して、ｄ＝２０オングストローム（誘電体薄膜）材料：ＳｉＯ₂ 膜厚： λ／４またはλ／２（各構造図中に記載さ
れたとおり）屈折率：１．４６光の吸収率：０％上記シミュレーション条件において光学膜厚ｎ′ｄを
０．０１λに設定する根拠について説明する。透明基板
の裏面に金属薄膜単層を成膜した構造（後述する図１，
１０の構造）において、透明基板のおもて面側から入射
した光が透明基板と金属薄膜との境界面で反射する際の
反射率Ｒm を求める。空気の屈折率をｎ₀（＝１）、透
明基板（ガラスまたはプラスチック）の屈折率をｎ_gと
すると、単層理論計算式として、

【００１９】

【数１】と置くと、反射率Ｒm は、

【００２０】

【数２】として与えられる。ｎ′，ｋ，ｎ₀，ｎ_gは固有値なの
で、ｎ′ｄを数２に代入し、Ｒm が０に最も近くなる
ｎ′ｄの値を求める。この時のｎ′ｄが最適の光学膜厚
であり、例えば０．０１λとなる。

【００２１】また、金属薄膜と誘電体薄膜からなる２層
膜については、透明基板の下面に誘電体薄膜し、その下
に金属薄膜を成膜した構造（後述する図１３の構造）に
おいて、透明基板側から入射した光が誘電体薄膜と金属
薄膜との境界面で反射する際の反射率Ｒm あるいは透明
基板のおもて面に金属薄膜を成膜し、その上に誘電体薄
膜を成膜した構造（後述する図１６の構造）において、
誘電体薄膜側から入射した光が誘電体薄膜と金属薄膜と
の境界で反射する際の反射率Ｒは、別途多層理論計算式
からＲm またはＲが０に最も近い値となる金属薄膜の光
学膜厚ｎ′ｄの値が求まる。このときの金属薄膜の光学
膜厚ｎ′ｄは、単層膜時と同じ値となり、誘電体薄膜の
光学膜厚はλ／４またはλ／２となる。

【００２２】〔実施の形態１〕：図１図１は、透明基板１０の裏面１０ｂからの反射を防止し
たものである。透明基板１０は透明ガラスや透明プラス
チック（アクリル樹脂、ポリカーボネート等）で構成さ
れる。透明基板１０の裏面１０ｂには、金属薄膜２２が
スパッタ法等で一定の厚さの一様な膜あるいは島状の膜
に成膜されている。

【００２３】金属薄膜の光学定数は次式で表される。

【００２４】Ｎ＝ｎ′−ｉｋ但し、Ｎ：複系屈折率ｎ′：位相速度係数（屈折率）ｋ：振幅減衰係数（吸収係数）この発明の金属薄膜２２は、屈折率ｎ′が２．０から
４．０、吸収係数ｋが２．０から４．０の弱い吸収を持
つ金属が適しており、例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｎｉ−
Ｃｒ合金、ステンレス等を用いることができる。金属薄
膜２２の膜厚は２０〜３０オングストローム程度が適当
である。

【００２５】図１の反射防止構造における透明基板１０
のおもて面１０ａ側から見た裏面１０ｂの反射率Ｒｍ３
の特性を図８に示す。また、裏面１０ｂ側から入射した
光が裏面１０ｂで反射する際の反射率Ｒ３の特性および
金属薄膜２２の透過率Ｔ３の特性を図９に示す。これに
よれば、５００ｎｍ付近の波長に対して反射率Ｒｍ３は
０．３％と低くなる。これに対し、金属薄膜２２が最表
面を構成している裏面１０ｂ側からの反射率Ｒ３は１０
％と高くなる。また、全体の透過率Ｔはおもて面１０ａ
側からでも裏面１０ｂ側からでも６２．３％となり、実
用上十分な透過率が得られる。また、金属薄膜２２の表
面抵抗値は８００〜１５００Ω／□であり、導電性を有
する。

【００２６】〔実施の形態２〕：図１０図１０の反射防止構造は、図１の反射防止構造におい
て、金属薄膜２２の表面に光学膜厚がλ／２のＳｉＯ₂
等の透明誘電体膜２４を成膜したものである。この構造
による基板おもて面１０ａ側から見た裏面１０ｂの反射
率Ｒｍ４の特性を図１１に示す。また、基板裏面１０ｂ
側からの裏面１０ｂの反射率Ｒ４の特性および反射防止
膜２２＋２４の透過率Ｔ４の特性を図１２に示す。これ
によれば、５００ｎｍ付近の波長に対して裏面の反射率
Ｒｍ４は０．０１％と低くなっている。このとき、全体
の透過率Ｔは６２．３％となる。

【００２７】〔実施の形態３〕：図１３図１３の反射防止構造は、透明基板１０の裏面１０ｂに
光学膜厚がλ／４のＳｉＯ₂等の透明誘電体膜２６を成
膜し、透明誘電体膜２６の表面に図１の金属薄膜２２と
同じ金属薄膜２８を成膜したものである。この構造によ
る基板おもて面１０ａ側から見た裏面１０ｂの反射率Ｒ
ｍ５の特性を図１４に示す。また、基板裏面１０ｂ側か
らの裏面１０ｂの反射率Ｒ５の特性および反射防止膜２
６＋２８の透過率Ｔ５の特性を図１５に示す。これによ
れば、５００ｎｍ付近の波長に対して反射率Ｒｍ５が
０．２５％と低くなる。また、全体の透過率Ｔは６７．
１％となる。

【００２８】〔実施の形態４〕：図１６図１６の反射防止構造は、透明基板１０のおもて面１０
ａに図１の金属薄膜２２と同じ金属薄膜３０を成膜し、
金属薄膜３０の表面に光学膜厚がλ／４のＳｉＯ₂等の
透明導電体薄膜３２を成膜したものである。この構造に
よる基板おもて面１０ａ側から見たおもて面１０ａの反
射率Ｒ６の特性を図１７に示す。また、基板裏面１０ｂ
側からのおもて面１０ａの反射率Ｒｍ６の特性および反
射防止膜３０＋３２の透過率Ｔ６の特性を図１８に示
す。これによれば、５３０ｎｍ付近の波長に対して反射
率Ｒ６が０．２％と低くなる。また、全体の透過率Ｔは
７２．８％となる。

【００２９】以上、透明基板の片面に反射防止膜を施し
た場合について説明したが、これらの構造を用いて透明
基板の両面に反射防止膜を施す場合の各種構造例につい
て説明する。

【００３０】〔実施の形態５〕：図１９図１９の反射防止構造は、図１の反射防止構造において
透明基板１０のおもて面１０ａに図２の透明誘電体薄膜
による反射防止膜１２を成膜したものである。これによ
れば、反射率Ｒが１．６〜３．１％で透過率Ｔが６３．
２〜６４．２％の反射防止構造が得られる。

【００３１】〔実施の形態６〕：図２０図２０の反射防止構造は、図１の反射防止構造において
透明基板１０のおもて面１０ａに図４の多層透明誘電体
薄膜１４，１６，１８による反射防止膜２０を成膜した
ものである。これによれば、反射率Ｒが０．４％で透過
率Ｔが６４．９％の反射防止構造が得られる。

【００３２】〔実施の形態７〕：図２１図２１の反射防止構造は、図１０の反射防止構造におい
て透明基板１０のおもて面１０ａに図２の透明誘電体薄
膜による反射防止膜１２を成膜したものである。これに
よれば、反射率Ｒが１．３〜２．８％で透過率Ｔが６
３．２〜６４．２％の反射防止構造が得られる。

【００３３】〔実施の形態８〕：図２２図２２の反射防止構造は、図１０の反射防止構造におい
て透明基板１０のおもて面１０ａに図４の多層透明誘電
体薄膜１４，１６，１８による反射防止膜２０を成膜し
たものである。これによれば、反射率Ｒが０．１％で透
過率Ｔが６４．９％の反射防止構造が得られる。

【００３４】〔実施の形態９〕：図２３図２３の反射防止構造は、図１３の反射防止構造におい
て透明基板１０のおもて面１０ａに図２の透明誘電体薄
膜による反射防止膜１２を成膜したものである。これに
よれば、反射率Ｒが１．６〜３．０％で透過率Ｔが６
８．０〜６９．１％の反射防止構造が得られる。

【００３５】〔実施の形態１０〕：図２４図２４の反射防止構造は、図１３の反射防止構造におい
て透明基板１０のおもて面１０ａに図４の多層透明誘電
体薄膜１４，１６，１８による反射防止膜２０を成膜し
たものである。これによれば、反射率Ｒが０．３５％で
透過率Ｔが６４．９％の反射防止構造が得られる。

【００３６】〔実施の形態１１〕：図２５図２５の反射防止構造は、図１６の反射防止構造におい
て透明基板１０の裏面１０ｂに図２の透明誘電体薄膜に
よる反射防止膜１２を成膜したものである。これによれ
ば、反射率Ｒが１．０〜１．８％で透過率Ｔが７３．９
〜７５．０％の反射防止構造が得られる。

【００３７】〔実施の形態１２〕：図２６図２６の反射防止構造は、図１６の反射防止構造におい
て透明基板１０の裏面１０ｂに図４の多層透明誘電体薄
膜１４，１６，１８による反射防止膜２０を成膜したも
のである。これによれば、反射率Ｒが０．３％で透過率
Ｔが７５．９％の反射防止構造が得られる。

【００３８】〔実施の形態１３〕：図２７図２７の反射防止構造は、図１の反射防止構造において
透明基板１０のおもて面１０ａに図１６の反射防止構造
を施したものである。これによれば、反射率Ｒが０．４
％で透過率Ｔが４９．４％の反射防止構造が得られる。

【００３９】〔実施の形態１４〕：図２８図２８の反射防止構造は、図１０の反射防止構造におい
て透明基板１０のおもて面１０ａに図１６の反射防止構
造を施したものである。これによれば、反射率Ｒが０．
２％で透過率Ｔが４９．４％の反射防止構造が得られ
る。

【００４０】〔実施の形態１５〕：図２９図２９の反射防止構造は、図１３の反射防止構造におい
て透明基板１０のおもて面１０ａに図１６の反射防止構
造を施したものである。これによれば、反射率Ｒが０．
３％で透過率Ｔが５３．２％の反射防止構造が得られ
る。

【００４１】実施の形態１３（図２７）、１４（図２
８）、１５（図２９）によれば、透過率が５０％前後と
なり、透過光の眩しさを半減する効果が得られる。ま
た、透過色が淡いグレーとなり、高級感のある反射防止
構造が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１を示す断面図であ
る。

【図２】従来の反射防止構造を示す断面図である。

【図３】図２の反射防止構造の特性図である。

【図４】従来の反射防止構造を示す断面図である。

【図５】図４の反射防止構造の特性図である。

【図６】従来の反射防止構造を示す断面図で、図２の
反射防止膜を両面に成膜したものである。

【図７】従来の反射防止構造を示す断面図で、図４の
反射防止膜を両面に成膜したものである。

【図８】図１の反射防止構造の特性図である。

【図９】図１の反射防止構造の特性図である。

【図１０】この発明の実施の形態２を示す断面図であ
る。

【図１１】図１０の反射防止構造の特性図である。

【図１２】図１０の反射防止構造の特性図である。

【図１３】この発明の実施の形態３を示す断面図であ
る。

【図１４】図１３の反射防止構造の特性図である。

【図１５】図１３の反射防止構造の特性図である。

【図１６】この発明の実施の形態４を示す断面図であ
る。

【図１７】図１６の反射防止構造の特性図である。

【図１８】図１６の反射防止構造の特性図である。

【図１９】この発明の実施の形態５を示す断面図であ
る。

【図２０】この発明の実施の形態６を示す断面図であ
る。

【図２１】この発明の実施の形態７を示す断面図であ
る。

【図２２】この発明の実施の形態８を示す断面図であ
る。

【図２３】この発明の実施の形態９を示す断面図であ
る。

【図２４】この発明の実施の形態１０を示す断面図で
ある。

【図２５】この発明の実施の形態１１を示す断面図で
ある。

【図２６】この発明の実施の形態１２を示す断面図で
ある。

【図２７】この発明の実施の形態１３を示す断面図で
ある。

【図２８】この発明の実施の形態１４を示す断面図で
ある。

【図２９】この発明の実施の形態１５を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１０透明基板１０ａ基板おもて面１０ｂ基板裏面１２，２０，２４，２６，３２誘電体薄膜（反射防止
膜）２２，２８，３０金属薄膜（反射防止膜）

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【手続補正書】

【提出日】平成９年１２月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】Ｎ＝ｎ′−ｉｋ但し、Ｎ：複素屈折率ｎ′：位相速度係数（屈折率）ｋ：振幅減衰係数（吸収係数）この発明の金属薄膜２２は、屈折率ｎ′が２．０から
４．０、吸収係数ｋが２．０から４．０の弱い吸収を持
つ金属が適しており、例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｎｉ−
Ｃｒ合金、ステンレス等を用いることができる。金属薄
膜２２の膜厚は２０〜３０オングストローム程度が適当
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板の裏面に屈折率ｎ′が２．０から
４．０で、吸収係数ｋが２．０から４．０の複素屈折率
を有する金属薄膜による反射防止膜を成膜してなる反射
防止構造。
【請求項２】透明基板の裏面に屈折率ｎ′が２．０から
４．０で、吸収係数ｋが２．０から４．０の複素屈折率
を有する金属薄膜による反射防止膜を成膜し、該金属薄
膜の表面に誘電体薄膜による反射防止膜を成膜してなる
反射防止構造。
【請求項３】透明基板の裏面に誘電体薄膜による反射防
止膜を成膜し、該誘電体薄膜の表面に屈折率ｎ′が２．
０から４．０で、吸収係数ｋが２．０から４．０の複素
屈折率を有する金属薄膜による反射防止膜を成膜してな
る反射防止構造。
【請求項４】前記透明基板のおもて面に誘電体薄膜によ
る反射防止膜を成膜してなる請求項１から３のいずれか
に記載の反射防止構造。
【請求項５】透明基板のおもて面に屈折率ｎ′が２．０
から４．０で、吸収係数ｋが２．０から４．０の複素屈
折率を有する金属薄膜による反射防止膜を成膜し、該金
属薄膜の表面に誘電体薄膜による反射防止膜を成膜して
なる反射防止構造。
【請求項６】前記透明基板の裏面に誘電体薄膜による反
射防止膜を成膜してなる請求項５記載の反射防止構造。
【請求項７】透明基板のおもて面に屈折率ｎ′が２．０
から４．０で、吸収係数ｋが２．０から４．０の複素屈
折率を有する金属薄膜による反射防止膜を成膜し、該金
属薄膜の表面に誘電体薄膜による反射防止膜を成膜して
なる請求項１から３のいずれかに記載の反射防止構造。
【請求項８】前記金属薄膜が２０から３０オングストロ
ームの膜厚に成膜されている請求項１から７のいずれか
に記載の反射防止構造。
【請求項９】前記金属薄膜が、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｎｉ
−Ｃｒ合金，ステンレスのいずれかで構成されている請
求項１から８のいずれかに記載の反射防止構造。
【請求項１０】前記透明基板が、透明ガラス基板または
透明プラスチック基板で構成されている請求項１から９
のいずれかに記載の反射防止構造。