(57)【要約】【課題】光学薄膜および基板に成膜する方法を規定するものである。【解決手段】基板に隣接して、第一の層を成膜する。この第一の層は、約０．２７λ0 から０．３１λ0 までの光学的厚さを有し、その際λ0 は、可視スペクトルによって境界を規定されたスペクトル領域、または可視スペクトル内のスペクトル領域に対応する基準波長である。約０．１λ0 から０．１２５λ0 までの光学的厚さと約２．２から約２．６までの屈折率を有する第二の層を成膜する。約１．４６から約１．５２までの屈折率を有する第三の層を成膜する。この光学薄膜は、広帯域反射防止性能を備えており、この薄い第二の層により、この光学薄膜を高能率に製造することが容易となっている。
2005502077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
λ0 が、可視スペクトルによって境界を規定されたスペクトル領域、または可視スペクトル内のスペクトル領域に対応する基準波長であって、
約０．２７λ0 から約０．３１λ0 までの光学的厚さを持つ、基板に隣接する第一層と、
約０．１λ0 から約０．１２５λ0 までの光学的厚さと約２．２から約２．６までの屈折率を持つ第二層と、
λ0 で測定した場合に、約１．４６から約１．５２までの屈折率を持つ第三層とを有する光学薄膜。
【請求項２】
当該の第一層が、λ0 で測定した場合に、約１．７から約２．１までの屈折率を有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項３】
当該の第一層が、誘電体で構成される請求項１に記載の薄膜。
【請求項４】
当該の第一層が、窒化ケイ素、酸化亜鉛、インジウム酸化第一錫、酸化ビスマス、酸化第二錫、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化アンチモン、および酸化ガドリニウムから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１に記載の薄膜。
【請求項５】
当該の第一層が、約７０ｎｍから約１００ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項６】
当該の第二層が、酸化チタン、酸化ニオブおよび酸化タンタルから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１に記載の薄膜。
【請求項７】
当該の第二層が、約２０ｎｍから約３５ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項８】
当該の第三層が、約０．２λ0 から約０．２５λ0 までの光学的厚さを有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項９】
当該の第三層が、二酸化ケイ素とフッ化マグネシウムから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１に記載の薄膜。
【請求項１０】
当該の第三層が、約７０ｎｍから約９５ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項１１】
当該の薄膜が、基板に成膜される請求項１に記載の薄膜。
【請求項１２】
当該の成膜が、５未満の数の層を有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項１３】
λ0 が、可視スペクトルによって境界を規定されたスペクトル領域、または可視スペクトル内のスペクトル領域に対応する基準波長であって、
約０．２７λ0 から約０．３１λ0 までの光学的厚さを持つ、基板に隣接する第一層を成膜する措置と、
約０．１λ0 から約０．１２５λ0 までの光学的厚さと約２．２から約２．６までの屈折率を持つ第二層を成膜する措置と、
λ0 で測定した場合に、約１．４６から約１．５２までの屈折率を持つ第三層を成膜する措置とを有する、基板に成膜する方法。
【請求項１４】
当該の層を成膜する措置が、スパッタ法で構成される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
当該の第一層が、約１．７から約２．１までの屈折率を有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
当該の第一層が、誘電体で構成される請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
当該の第一層が、窒化ケイ素、酸化亜鉛、インジウム酸化第一錫、酸化ビスマス、酸化第二錫、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化アンチモン、および酸化ガドリニウムから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
当該の第一層が、約７０ｎｍから約１００ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
当該の第二層が、酸化チタン、酸化ニオブおよび酸化タンタルから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
当該の第二層が、約２０ｎｍから約３５ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
当該の第三層が、約０．２λ0 から約０．２５λ0 までの光学的厚さを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
当該の第三層が、二酸化ケイ素とフッ化マグネシウムから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
当該の第三層が、約７０ｎｍから約９５ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
当該の基板が、ガラス、陰極線管、フラットパネルディスプレイ、ウェブまたはロールである請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
約０．２７λ0 から約０．３１λ0 までの光学的厚さを持つ、基板に隣接する第一層と、
この第一層と隣接する、約０．１λ0 から約０．１２５λ0 までの光学的厚さを持つ第二層と、
約０．２λ0 から約０．２５λ0 までの光学的厚さを持つ第三層とを有する光学薄膜であって、
その際、λ0 が、可視スペクトルによって境界を規定されたスペクトル領域、または可視スペクトル内のスペクトル領域に対応する基準波長であり、そして、この第一層の屈折率が、この第二層の屈折率より小さく、かつこの第三層の屈折率より大きい光学薄膜。
【請求項２６】
約０．２７λ0 から約０．３１λ0 までの光学的厚さを持つ、基板に隣接する第一層を成膜する措置と、
約０．１λ0 から約０．１２５λ0 までの光学的厚さを持つ第二層を成膜する措置と、
約０．２λ0 から約０．２５λ0 までの光学的厚さを持つ第三層を成膜する措置とを有する、基板に成膜する方法であって、
その際、λ0 が、可視スペクトルによって境界を規定されたスペクトル領域、または可視スペクトル内のスペクトル領域に対応する基準波長であり、そして、この第一層の屈折率が、この第二層の屈折率より小さく、かつこの第三層の屈折率より大きい方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
単純な広帯域反射防止（ＡＲ）膜は、三つの層から構成される。ＡＲ膜は、あるスペクトル領域内の波長を持つ光の反射率を低減するものである。ガラス基板上に成膜された三層のＡＲ膜の中の第一層は、一般的には、特にこの基板の屈折率より大きい中位の屈折率と、スペクトル領域の基準波長の約１／４の光学的厚さを有する。可視光に関して、この基準波長は、典型的には約５００ｎｍから約５５０ｎｍまでの範囲にあり、多くの場合約５５０ｎｍである。第二層は、特に第一層より大きい、高い屈折率と、基準波長の約１／２の光学的厚さを有する。第三層は、特に第一層より小さく、かつ一般的に基板の屈折率より小さい、低い屈折率と、基準波長の１／４の光学的厚さを有する。この三層型薄膜は、ガイザー（Gaiser）の特許文献１、テレン（Thelen）の特許文献２、ならびに非特許文献１に記載されている。この三層のＡＲ膜は、しばしば１／４λ・１／２λ・１／４λ（ＱＨＱ）型薄膜と呼ばれている。
【０００２】
この三層型薄膜の欠点は、最適な性能を生み出すためには、三層の屈折率が特別な値を持たなければならないことである。第一層の屈折率の選択と制御が、特に重要である。特別な屈折率値からのずれは、これらの層の物理的厚さを変えることによって補償することはできない。
【０００３】
初期のＡＲ膜における大きな改善点は、ロック（Rock）により特許文献３で紹介された。このロックのＡＲ膜は、二つの成膜材料から構成されており、一方の材料は、一般的に２より大きい、高い屈折率を有し、他方の材料は、一般的に基板の屈折率より小さい、低い屈折率を有する。このロックのＡＲ膜は、四つの層より構成されている。基板に隣接する第一層は、高屈折率の材料から成り、基板から二番目の層は、低屈折率の材料から成る。これらの第一と第二層は、基準波長の約１／４の実効光学的厚さを有する。基板から三番目の層は、高屈折率の材料から成り、基準波長の約１／２の光学的厚さを有する。基板から四番目の層は、低屈折率の材料から成り、基準波長の約１／４の光学的厚さを有する。このロックのＡＲ膜の利点は、特別な屈折率値を持つ材料を必要としないことである。これらの層の物理的厚さは、利用可能な原料指数の範囲において、可視光のスペクトルに対して低い反射率値を示すように調整することができる。
【０００４】
しかし、スパッタ法によってＡＲ膜を経済的に作るには、問題がある。第一に、高屈折率の第三層に対する好ましい材料である、酸化チタンは、成膜速度が遅い。この遅い速度は、ＴｉＯ2 を成膜するために用いるスパッタリング機器を、ずっと高いパワーで動作させることによって、部分的にだけ補償される。このため、多くの時間と多数のスパッタカソードを、第三層のスパッタリングに充てなければならない。第二に、約６０°Ｃ以上の温度に耐えることができないプラスチックフィルムのような温度に敏感な材料、またはおよそ１５０°Ｃ以上の温度に曝すことができない陰極線管（ＣＲＴ）は、ＴｉＯ2 のスパッタ源の高いパワーによって、容易に過熱する可能性がある。過熱を防止するには、ＴｉＯ2 ターゲットを低いパワーで動作させることができるが、ただし成膜処理がずっと遅くなること、またはずっと多くのＴｉＯ2 ターゲットを必要とすることの犠牲を払うことになる。
【特許文献１】
米国特許第２，４５８，３８５号明細書
【特許文献２】
米国特許第３，１８５，０２０号明細書
【特許文献３】
米国特許第３，４３２，２２５号明細書
【非特許文献１】
Lockhart et al., "Three-Layered Reflection Reducing Coatings", J. Opt. Soc. Am. 37, pp.689-694 (1947)
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
光学薄膜と基板に成膜する方法を規定する。基質に隣接して、第一層を成膜する。この第一層は、約０．２７λ0 から約０．３１λ0 までの光学的厚さを有する。λ0 は、可視スペクトルによって境界を規定されたスペクトル領域、または可視スペクトル内のスペクトル領域に対応する基準波長である。約０．１λ0 から約０．１２５λ0 までの光学的厚さと約２．２から約２．６までの屈折率を有する第二層を成膜する。約１．４６から約１．５２までの屈折率を有する第三層を成膜する。
【０００６】
この発明の光学薄膜の利点は、広い範囲の波長に対して反射率が非常に低いことである。この発明の光学薄膜は、広い帯域の波長に渡って、１／４λ・１／２λ・１／４λ（ＱＨＱ）型薄膜と同等の性能を有する。
【０００７】
この発明の光学薄膜の別の利点は、第二層が薄く高屈折率なことである。高屈折率の材料は、典型的にはスパッタリング速度が遅い。この発明の高屈折率の第二層は、ＱＨＱ型薄膜における高屈折率の第二層およびロックのＡＲ膜の高屈折率の第三層よりも、１／４から１／５の薄さである。例えば、５５０ｎｍの基準波長に対して、この第二層の物理的厚さは、約２０ｎｍから約３５ｎｍである。この発明の薄い第二層により、この光学薄膜を高能率に製造することが容易となっている。このため、この光学薄膜は、スパッタ法により経済的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明の上述した特徴およびその他の特徴は、図面と関連した、以下の詳細な記述を読むことにより、より明らかとなる。
【０００９】
図面においては、同じまたは同様の部分には、同じ符号を使用している。
【００１０】
図１は、この発明の実施形態にもとづく、基礎を成す基板上にある反射防止膜の断面図である。光学薄膜４１は、透明または光を吸収する基板４３上に成膜されている。この基板４３は、ガラスまたはプラスチックである。この薄膜４１は、第一層４５、第二層４７、および第三層４９を有する。第一層４５は、基板４３に隣接して成膜され、第二層４７は、第一層４５の上に成膜され、そして第三層４９は、第二層４７の上に成膜されている。この成膜は、スパッタ法、加熱蒸発法、またはその他の従来技術の方法で行われる。
【００１１】
第一層４５は、約０．２７λ0 から約０．３１λ0 までのような、λ0 ／４より少し大きい光学的厚さを有する。λ0 は、可視スペクトルによって境界を規定されたスペクトル領域、または可視スペクトル内のスペクトル領域に対応する基準波長である。この可視スペクトルは、約３８０ｎｍから約７８０ｎｍまでである。λ0 は、約５００ｎｍから約５５０ｎｍまでであり、典型的には約５５０ｎｍである。第一層４５は、約１．７から約２．１までの屈折率のような、中位の屈折率を有する。第二層４７は、約０．１λ0 から約０．１２５λ0 までの光学的厚さと約２．２から約２．６までの屈折率のような、高い屈折率を有する。第三層４９は、約１．４６から約１．５２までの屈折率のような、低い屈折率を有するとともに、約０．２λ0 から約０．２５λ0 までの光学的厚さを有する。
【００１２】
誘電体の薄膜の物理的厚さｄは、以下の式（１）のとおり、光学的厚さと関係している。
【００１３】
【数１】
2005502077.tif 000003
【００１４】
この場合、ＯＴは、光学的厚さであり、ｎは、屈折率である。光学的厚さと屈折率は、波長に依存する。層の物理的厚さは、基準波長において、相応の光学的厚さとなるように選択される。例えば、５５０ｎｍの波長に対しては、第一層４５、第二層４７および第三層４９の物理的厚さは、それぞれ約７０ｎｍから約１００ｎｍまで、約２０ｎｍから約３５ｎｍまで、および約７０ｎｍから約９５ｎｍまでである。
【００１５】
高屈折率の第二層４７は、ＱＨＱ型薄膜の高屈折率の第二層およびロックのＡＲ膜の高屈折率の第三層よりも、１／４から１／５の薄さである。ＱＨＱ型薄膜またはロックのＡＲ膜の高屈折率の層の光学的厚さを低減することは、一般的に薄膜の性能を劣化させる。この発明の光学薄膜は、薄い高屈折率の層を提供する一方、ＱＨＱ型薄膜およびロックのＡＲ膜と同等の性能を達成している。約２．３より大きい屈折率を持つ高屈折率の材料は、より低い屈折率を持つ材料よりも著しく低速にしかスパッタリングできないので、この薄い第二層４７は、特に有利である。この薄い第二層４７により、建築用ガラスおよびＣＲＴディスプレイのような用途のために、スパッタ法によって、ＡＲ膜４１を経済的に、高能率に製造することが容易となっている。
【００１６】
第一層４５は、窒化ケイ素、酸化亜鉛、インジウム酸化第一錫（ＩＴＯ）、酸化ビスマス、酸化第二錫、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化アンチモン、または酸化ガドリニウムなどの誘電体である。１／４波長より少し大きなＩＴＯを含む第一層４５用には、多くの材料を用いることができ、帯電防止と反射防止（ＡＳＡＲ）市場に相応しい薄膜４１を成している。第二層４７は、酸化チタン、酸化ニオブ、または酸化タンタルである。酸化チタンは、約２．４以上の屈折率を有する。酸化チタンで構成される第二層４７は、アドミッタンス図を用いて、約λ0 ／１０の光学的厚さを有するものと決定される。酸化ニオブは、約２．２８の屈折率を有し、酸化タンタルは、約２．２の屈折率を有する。酸化ニオブまたは酸化タンタルで構成される第二層４７は、アドミッタンス図を用いて、約λ0 ／８の光学的厚さを有するものと決定される。第三層４９は、酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムである。
【００１７】
図２は、この発明の実施形態にもとづく反射防止膜の用途を示す模式図である。薄膜４１は、陰極線管、フラットパネルディスプレイ５１、ウェブ、またはロールなどの基板４３に成膜される。光線５３が基板の表面上に衝突すると、この光線５３のほんの僅かな部分が光線５５として反射される。このようにして、薄膜４１は、スペクトル領域内の光の反射を低減する。
【００１８】
理想的な反射防止膜は、基準波長において、０の反射率を有する。広帯域反射防止膜は、可視スペクトルのようなスペクトル領域内の一定の範囲の波長に対して、０の反射率を与える。０の反射率は、１のアドミッタンスに等しい。成膜した表面のアドミッタンスＹは、成膜した表面の実効屈折率を表しており、薄膜の層の屈折率が波長に依存するので、波長の関数である。図３に示されるとおり、アドミッタンス図は、薄膜の層の機能性を示すために利用することができる。水平軸および垂直軸は、アドミッタンスの実数部（「ＲｅＹ」と表示している）と虚数部（「ＩｍＹ」と表示している）を表している。アドミッタンス図は、基準波長と見なされる単一波長の光に適用される。この図は、薄膜の層が基板に成膜されていくに従って、アドミッタンスが変化する様子を示している。最初のアドミッタンスは、基板の屈折率１１、例えばガラスに対しては１．５から始まり、最後の成膜された表面の最終的なアドミッタンスは、終点（すなわち、点２３）の値である。層の光学的厚さが増加するに従い、アドミッタンスは、時計回りの方向に円を描いて行く。１／４波長の光学的厚さは、半円で表されており（例えば、弧１３と２１）、一方１／２波長の光学的厚さは、真円で表されている（例えば、弧１７）。
【００１９】
二つの層の境界は、点１５と１９で表されるとおり、尖点を形成している。異なる波長では、アドミッタンス図は、異なる終点を持ち、そのためアドミッタンスは、異なる値を持つ。しかし、一つの尖点が存在する場合、成膜した表面のアドミッタンス図の終点は、異なる波長において、同じ終点（すなわち、アドミッタンスに関して同じ値）の近傍に留まる。このようにして、尖点は、それが成膜した表面の終点を固定し、反射率を波長に対して一定とすることが利点である。広帯域の反射防止膜は、反射率を出来るだけ多くの波長に対して一定のままとなるようにするため、多くの尖点を有する。例えば、１／２波長の光学的厚さを持つ層は、二つの尖点（例えば、点１５と１９）を与え、そのため広帯域の性能を提供する。
【００２０】
図３は、三層のＱＨＱ型薄膜のアドミッタンス図である。水平軸は、アドミッタンスの実数部（「ＲｅＹ」と表示している）を表し、垂直軸は、アドミッタンスの虚数部（「ＩｍＹ」と表示している）を表している。弧１３で示されるとおり、中位の屈折率の第一層は、基板と第一層の実効屈折率を与え、それは、基板だけの屈折率よりも高い。高屈折率の第二層は、基準波長において不活性な層であり（すなわち、成膜した表面の屈折率を変えない）、弧１７によって示されるとおり、広帯域の性能を提供している。低屈折率の第三層は、弧２１で示されるとおり、反射防止特性（すなわち、終点でのアドミッタンスは、１であり、０の反射率に等しい）を提供している。二つの鋭い尖点１５と１９の存在は、成膜された表面のアドミッタンスが広い範囲の波長に対してほぼ１のままであり、そのため、その反射率が広い範囲の波長に対してほぼ０であることを示している。
【００２１】
図４は、ロックのＡＲ膜のアドミッタンス図である。水平軸は、アドミッタンスの実数部（「ＲｅＹ」と表示している）を表し、垂直軸は、アドミッタンスの虚数部（「ＩｍＹ」と表示している）を表している。最初の二つの層は、基板と最初の二つの層の実効屈折率を与え、それは、基板だけの屈折率よりも高い。それぞれ弧２５と２９で示されるとおり、第一と第二層は、実効的に１／４波長の層を成し、これらの二つの層間の境界は、鈍い尖点２７を形成している。アドミッタンス図におけるロックのＡＲ膜の重要な特徴は、弧３３で示されるとおり、第三層が、最終層の円弧の右に完全な形で存在する真円を生成していることであり、そのため、１／２波長の厚さの第三層は、広帯域性能を提供するものである。第四層は、点３９で示されるとおり、アドミッタンスを１に持ってきており、そのため、反射防止特性を提供するものである。この記述は、三層のＡＲ膜に対しても、ロックのＡＲ膜の最初の二つの層が三層のＡＲ膜の中位の屈折率の第一層の機能を果たすということ以外は、同じである。ＱＨＱ型薄膜とロックのＡＲ膜における高屈折率の層の広帯域性能は、この高屈折率の層の光学的厚さが低減された場合、劣化してしまう。
【００２２】
図５は、この発明の実施形態にもとづく反射防止膜に関するアドミッタンス図である。水平軸は、アドミッタンスの実数部（「ＲｅＹ」と表示している）を表し、垂直軸は、アドミッタンスの虚数部（「ＩｍＹ」と表示している）を表している。第一層４５は、弧６３で示されるとおり、裸の基板の実行屈折率を上昇させると同時に、広帯域効果を緩和する。第一層４５は、鋭い尖点６５を与えているために、λ0 ／４より少し厚い（すなわち、半円より少し大きい）。この発明の第二層４７は、この発明の第二層４７が決して不活性にならないという点で、ＱＨＱ型薄膜の第二層とは異なる。第二層４７は、弧６７に示されるとおり、（第一層４５から）アドミッタンスの絶対値を低下し始め、そのため反射防止層として機能し始める。第二層４７が、この反射防止機能を果たすようにするために、第一層４５は、λ0 ／４より少し厚い。第二層４７は、第三層４９が１のアドミッタンス値で終点７３を持つようにするための誘導層（steering layer）としても機能する。第三層４９は、弧７１で示されるとおり、１のアドミッタンス値で終点７３を持ち、より完全に反射を防止する。二つの尖点６５と６９が存在することは、この発明の光学薄膜がＱＨＱ型薄膜とロックのＡＲ膜と同等の広帯域反射防止性能を達成していることを示している。この発明の光学薄膜は、高能率に製造するために、薄く高屈折率の第二層４７を有することが有利である。
【００２３】
図６は、この発明の別の実施形態にもとづく反射防止膜のアドミッタンス図であり、以下の表１に示す光学薄膜の実施形態に関して、波長に対するアドミッタンスの変化を示している。
表１
2005502077.tif 000004
水平軸は、アドミッタンスの実数部（「ＲｅＹ」と表示している）を表し、垂直軸は、アドミッタンスの虚数部（「ＩｍＹ」と表示している）を表している。異なる波長（すなわち、４５０ｎｍ，５００ｎｍ，５５０ｎｍ，６００ｎｍ，および６５０ｎｍ）において、成膜された表面のアドミッタンスは、ほぼ１である。二つの尖点６５と６９の存在は、波長の変化にともない、終点がぼぼ１のままであるとともに、反射率がほぼ０のままであることを示している。このようにして、この発明の光学薄膜によって、広帯域反射防止性能が達成される。
【００２４】
図７は、表１で示した、この発明の実施形態にもとづく反射防止膜に関する反射率と波長間の相関を示すグラフである。このグラフは、第一層４５に対して、異なる材料（すなわち、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＺｎＯ、ＩＴＯ、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、Ｓｂ2 Ｏ3 およびＧｄ2 Ｏ3 ）を用いた反射防止膜に関して、ナノメートルでの波長の関数としての反射率の百分率を示している。この反射率は、５５０ｎｍの基準波長では、約０．５％以下である。広帯域性能は、約４２５ｎｍと約６２５ｎｍの間の波長に対して、約１％以下の低い反射率であることによって証明されている。図７の実施形態のすべてに関して、第一層４５に対して、異なる材料が使用されているのに、第一層４５に関する物理的厚さは同じである。この事実は、このシステムが第一層４５に関する材料を置き換えることに対して柔軟性を持つことを明らかにしている。
【００２５】
図８は、以下の表２に示した、この発明の実施形態にもとづく反射防止膜に関する反射率と波長間の相関を示すグラフである。
表２
2005502077.tif 000005
この実施形態は、表１に示したものとは、高屈折率の第二層４７の材料が少し低い屈折率を持つ材料と置き換えられている点が異なっている。屈折率の変化に対応して調整するために、光学的厚さを増加している。このグラフは、第一層４５に対して、異なる材料（すなわち、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＺｎＯ、ＩＴＯ、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、Ｓｂ2 Ｏ3 およびＧｄ2 Ｏ3 ）を用いた反射防止膜に関して、ナノメートルでの波長の関数としての反射率の百分率を示している。この薄膜は、５５０ｎｍの基準波長で、約０．５％以下の低い反射率を有する。約４２５ｎｍと約６００ｎｍの間の波長に対して、約１％以下の低い反射率であることが、この薄膜の広帯域反射防止性能を明らかに示している。図８の実施形態のすべてに関して、第一層４５に対して、異なる材料が使用されているのに、第一層４５に関する物理的厚さは同じである。このため、この光学薄膜は、第一層４５に対して、異なる材料を用いても、同等の広帯域反射防止性能を有する。
【００２６】
図９は、成膜していないガラスとこの発明の実施形態にもとづく反射防止膜に関する、反射率と波長間の相関を示すグラフである。水平軸は、ナノメートルでの光の波長を表し、垂直軸は、反射率の百分率を表している。成膜していないガラスの各側面は、約４５０ｎｍから約７５０ｎｍに対して、約４％の光を反射しており、その結果成膜していないガラスの二つの側面の全反射率は、線８１で示されるとおり、約８％である。ここで用いる全反射率は、ＣＩＥ（国際照明委員会）標準にもとづく、１０度の観測視野角でのＤ６５光源におけるＹ三刺激値である。
【００２７】
約２．９ｍｍの総厚みを持つフロートグラスの片側を、表１で示した光学薄膜で成膜した。線８３と８５は、それぞれこの成膜したガラスの反射率の理論値と実験値を表している。このガラスの両側の全反射率は、線８３と８５で表されるとおり、約４５０ｎｍから約６５０ｎｍに対して、約４．５％以下であり、成膜していないガラスの約８％の全反射率より著しく小さくなった。このように、この薄膜は、約４５０ｎｍから約６５０ｎｍまでのような広い範囲の波長に対して、ガラスの反射率を低減するものである。この成膜したガラスは、ＣＩＥ標準における｜ａ* ｜＜３、｜ｂ* ｜＜６の中間の反射色を有した。これらは、ＣＲＴディスプレイ市場、または建築用ガラスの用途に対して相応しい値であり、これらの用途は、安全性の理由から、人々がガラスのドアまたは窓（例えば、店舗の窓）の存在を検知することができるべきであるとする個所に対して、反射を防止することを望んでいる分野である。
【００２８】
図１０は、この発明の実施形態にもとづく反射防止膜に関する、反射率と波長間の相関を示すグラフである。水平軸は、ナノメートルでの光の波長を表し、垂直軸は、反射率の百分率を表している。約５．８ｍｍの総厚みを持つ接合されたフロートガラスは、その両側を表１に示された光学薄膜で成膜されている。線８７と８９は、それぞれこの成膜したガラスの反射率の理論値と実験値を表している。このガラスの両側の全反射率の理論値は、ＣＩＥ標準では、線８７で表されるとおり、約１％以下である一方、全反射率の実験値は、線８９で表されるとおり、約２％以下であった。この実験値は、成膜していないガラスに対する約８％の全反射率よりも小さくなった。このように、この薄膜は、広い範囲の波長に対して、ガラスの反射率を低減するものである。この成膜し、接合したフロートガラスは、ＣＩＥ標準における（ａ* ，ｂ* ）＝（１４，−２２）の測定色を有し、これは、目に対しては紫色である。この反射された光の全体強度が低いことは、この色の発色を低下させるものである。
【００２９】
図１１は、ＱＨＱ薄膜と比較した、この発明の実施形態にもとづく反射防止膜に関する、反射率と波長間の相関を示すグラフである。水平軸は、ナノメートルでの光の波長を表し、垂直軸は、反射率の百分率を表している。線９１は、０．８半波長の高屈折率の第二層を持つ典型的なＱＨＱ薄膜を表しており、一方線９３は、表１に示した光学薄膜を表している。このＱＨＱ薄膜は、線９１で示されるとおり、約４６０ｎｍと約６００ｎｍの間の波長において、線９３で示した、この発明の光学薄膜よりも少し低い反射率を有する。この発明の反射防止膜は、ＱＨＱ型薄膜よりも少し低い性能を有するが、この反射防止膜が生産能力のために薄い第二層４７を利用していることが有利である。
【００３０】
この発明は、特定の実施形態と関連して上述したが、この記述と例は、説明することを意図したものであり、この発明を制限することを意図したものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施形態にもとづく、基礎を成す基板上にある反射防止膜の縦方向の断面図
【図２】この発明の実施形態にもとづく反射防止膜の用途を示す模式図
【図３】従来技術のＡＲ膜のアドミッタンス図
【図４】従来技術のＡＲ膜のアドミッタンス図
【図５】この発明の実施形態にもとづく反射防止膜のアドミッタンス図
【図６】この発明の実施形態にもとづく反射防止膜のアドミッタンス図
【図７】この発明の実施形態にもとづく反射防止膜の反射率と波長間の相関を示すグラフ
【図８】この発明の実施形態にもとづく反射防止膜の反射率と波長間の相関を示すグラフ
【図９】この発明の実施形態にもとづく反射防止膜と成膜していないガラスの反射率と波長間の相関を示すグラフ
【図１０】この発明の実施形態にもとづく反射防止膜の反射率と波長間の相関を示すグラフ
【図１１】この発明の実施形態にもとづく反射防止膜と１／４λ・１／２λ・１／４λ（ＱＨＱ）型薄膜の反射率と波長間の相関を示すグラフ
【符号の説明】
【００３２】
１１    基板の屈折率
１３    弧
１５    尖点
１７    弧
１９    尖点
２１    弧
２３    点
２５    弧
２７    尖点
３１    尖点
３３    弧
３５    尖点
３７    弧
３９    点
４１    薄膜
４３    基板
４５    第一層
４７    第二層
４９    第三層
５１    フラットパネルディスプレイ
５３，５５    光線
６１    基板の屈折率
６３    弧
６５    尖点
６７    弧
６９    尖点
７３    終点
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月5日(2003.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
λ0 が、スペクトル領域に対応する、または可視スペクトルにおける基準波長であって、
約０．２７λ0 から約０．３１λ0 までの光学的厚さを持つ、基板に隣接する第一層と、
約０．１λ0 から約０．１２５λ0 までの光学的厚さと、λ0 で測定した場合に、約２．２から約２．６までの屈折率を持つ、この第一層に隣接する第二層と、
λ0 で測定した場合に、約１．４６から約１．５２までの屈折率を持つ、この第二層に隣接する第三層とから成る、基板上に成膜される反射防止光学薄膜。
【請求項２】
当該の第一層が、λ0 で測定した場合に、約１．７から約２．１までの屈折率を有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項３】
当該の第一層が、誘電体で構成される請求項１に記載の薄膜。
【請求項４】
当該の第一層が、窒化ケイ素、酸化亜鉛、インジウム酸化第一錫、酸化ビスマス、酸化第二錫、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化アンチモン、および酸化ガドリニウムから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１に記載の薄膜。
【請求項５】
当該の第一層が、約７０ｎｍから約１００ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項６】
当該の第二層が、酸化チタン、酸化ニオブおよび酸化タンタルから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１に記載の薄膜。
【請求項７】
当該の第二層が、約２０ｎｍから約３５ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項８】
当該の第三層が、約０．２λ0 から約０．２５λ0 までの光学的厚さを有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項９】
当該の第三層が、二酸化ケイ素とフッ化マグネシウムから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１に記載の薄膜。
【請求項１０】
当該の第三層が、約７０ｎｍから約９５ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項１１】
当該の薄膜が、基板に成膜される請求項１に記載の薄膜。
【請求項１２】
当該の成膜が、５未満の数の層を有する請求項１に記載の薄膜。
【請求項１３】
λ0 が、スペクトル領域に対応する、または可視スペクトルにおける基準波長であって、
約０．２７λ0 から約０．３１λ0 までの光学的厚さを持つ、基板に隣接する第一層を成膜する措置と、
この第一層に隣接して、約０．１λ0 から約０．１２５λ0 までの光学的厚さと約２．２から約２．６までの屈折率を持つ第二層を成膜する措置と、
この第二層に隣接して、λ0 で測定した場合に、約１．４６から約１．５２までの屈折率を持つ第三層を成膜する措置とから成る、基板に反射防止膜を成膜する方法。
【請求項１４】
当該の層を成膜する措置が、スパッタ法で構成される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
当該の第一層が、約１．７から約２．１までの屈折率を有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
当該の第一層が、誘電体で構成される請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
当該の第一層が、窒化ケイ素、酸化亜鉛、インジウム酸化第一錫、酸化ビスマス、酸化第二錫、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化アンチモン、および酸化ガドリニウムから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
当該の第一層が、約７０ｎｍから約１００ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
当該の第二層が、酸化チタン、酸化ニオブおよび酸化タンタルから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
当該の第二層が、約２０ｎｍから約３５ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
当該の第三層が、約０．２λ0 から約０．２５λ0 までの光学的厚さを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
当該の第三層が、二酸化ケイ素とフッ化マグネシウムから成る群から選ばれた一つの材料で構成される請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
当該の第三層が、約７０ｎｍから約９５ｎｍまでの物理的厚さを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
当該の基板が、ガラス、陰極線管、フラットパネルディスプレイ、ウェブまたはロールである請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
約０．２７λ0 から約０．３１λ0 までの光学的厚さを持つ、基板に隣接する第一層と、
約０．１λ0 から約０．１２５λ0 までの光学的厚さを持つ、この第一層と隣接する第二層と、
約０．２λ0 から約０．２５λ0 までの光学的厚さを持つ、この第二層と隣接する第三層とから成る、基板上に成膜される反射防止光学薄膜であって、
その際、λ0 が、スペクトル領域に対応する、または可視スペクトルにおける基準波長であり、そして、この第一層の屈折率が、この第二層の相応の屈折率より小さく、かつこの第三層の屈折率より大きい光学薄膜。
【請求項２６】
約０．２７λ0 から約０．３１λ0 までの光学的厚さを持つ、基板に隣接する第一層を成膜する措置と、
約０．１λ0 から約０．１２５λ0 までの光学的厚さを持つ第二層を成膜する措置と、
約０．２λ0 から約０．２５λ0 までの光学的厚さを持つ第三層を成膜する措置とから成る、基板に反射防止光学薄膜を成膜する方法であって、
その際、λ0 が、可視スペクトルによって境界を規定されたスペクトル領域、または可視スペクトル内のスペクトル領域に対応する基準波長であり、そして、この第一層の屈折率が、この第二層の相応の屈折率より小さく、かつこの第三層の屈折率より大きい方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
反射防止光学薄膜と基板に反射防止光学薄膜を成膜する方法を規定する。基板に隣接して、第一層を成膜する。この第一層は、約０．２７λ0 から約０．３１λ0 までの光学的厚さを有する。λ0 は、スペクトル領域に対応する、または可視スペクトルにおける基準波長である。この第一層に隣接して、約０．１λ0 から約０．１２５λ0 までの光学的厚さと、λ0 で測定した場合に、約２．２から約２．６までの屈折率を有する第二層を成膜する。この第二層に隣接して、λ0 で測定した場合に、約１．４６から約１．５２までの屈折率を有する第三層を成膜する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明の反射防止光学薄膜の利点は、広い範囲の波長に対して反射率が非常に低いことである。この発明の反射防止光学薄膜は、広い帯域の波長に渡って、１／４λ・１／２λ・１／４λ（ＱＨＱ）型薄膜と同等の性能を有する。




【国際調査報告】
2005502077.tif 000035
2005502077.tif 000036
2005502077.tif 000037