(57)【要約】【課題】反射率の低下を防止する。【解決手段】本発明に係る反射鏡１０は、銀を含む金属層３が基材１上に積層された反射鏡であって、炭素元素を含有した窒化物層４が金属層３上に積層されている。【選択図】図１
2007072190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀を含む金属層が基材上に積層された反射鏡であって、
炭素元素を含有した窒化物層が前記金属層上に積層されていることを特徴とする反射鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の反射鏡において、
前記窒化物層が窒化アルミニウム、窒化クロム、窒化チタン、窒化シリコン、窒化ニオビウム、窒化タンタル又は窒化タングステンで構成されていることを特徴とする反射鏡。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の反射鏡において、
前記窒化物層の厚さが１〜２０ｎｍであることを特徴とする反射鏡。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の反射鏡において、
前記金属層が銀合金で構成されていることを特徴とする反射鏡。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の反射鏡において、
前記窒化物層上に酸化物層が積層されていることを特徴とする反射鏡。
【請求項６】
請求項５に記載の反射鏡において、
前記酸化物層が炭素元素を含有していることを特徴とする反射鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に光学製品に適用可能な反射鏡に係り、特に高反射率を維持することができる反射鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学製品に適用されている高反射率の反射鏡は金属製の薄膜を反射膜として使用しており、なかでも、幅広い波長域で均等に高反射率を維持することができるという理由で、金属製の薄膜物質として銀単体又はその合金を使用する場合が多くなっている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の反射鏡では、反射膜としての銀膜（３）上に、酸化アルミニウム膜（４）、酸化チタン膜（５）及び二酸化ケイ素膜（６）の酸化物を形成して、銀膜を保護するとともに銀膜の反射率を増加させる増反射機能をも付与している（段落番号００１６，図１参照）。
【特許文献１】特開２００１−７４９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の反射鏡では、上記の通り、銀膜上に酸化物を形成しているため、銀膜上に酸化物を形成しようとする場合や形成し終えた場合に、銀膜中の銀が酸素の影響を受けて酸化し、当該銀膜の反射率が低下するという問題を有している。
本発明の目的は反射率の低下を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため本発明に係る反射鏡は、
銀を含む金属層が基材上に積層された反射鏡であって、
炭素元素を含有した窒化物層が前記金属層上に積層されていることを特徴としている。
【０００５】
前記反射鏡においては、前記窒化物層が窒化アルミニウム、窒化クロム、窒化チタン、窒化シリコン、窒化ニオビウム、窒化タンタル又は窒化タングステンで構成されているのが好ましく、前記窒化物層の厚さも１〜２０ｎｍであることが好ましい。
【０００６】
前記反射鏡においては、前記金属層が銀合金で構成されているのが好ましい。
【０００７】
前記反射鏡においては、前記窒化物層上に酸化物層が積層されていてもよく、前記酸化物層が炭素元素を含有していてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る反射鏡では、銀を含む金属層が反射膜として機能するものでその金属層上に窒化物層が積層されているから、金属層中の銀が酸素の影響を受けて酸化するということがなく、反射率の低下を防止することができる（下記実施例参照）。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は本発明に係る反射鏡１０の概略構成を示す断面図である。
反射鏡１０は、液晶プロジェクタ等の光学製品の反射鏡として主に適用されるもので、図１に示す通りに基材１を有しており、その基材１上に下地層２、金属層３、窒化物層４及び最外層５が順次積層された構成を有している。
【００１０】
基材１は反射鏡１０の土台を構成するもので、具体的には、シクロオレフィン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ナイロン樹脂等の樹脂組成物で構成されている。基材１はアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレス等の金属で構成されてもよいし、ガラスで構成されてもよいし、セラミックで構成されてもよい。
【００１１】
下地層２は基材１上に積層された層で、基材１と金属層３との密着性を高めかつ金属層３の鏡面性（平面性）をも高めるためのものである。下地層２は具体的には二酸化ケイ素、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）、フッ化マグネシウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化チタン、酸化イットリウム、アルミン酸マグネシウム、窒化酸化アルミニウム及びイットリウム・アルミニウム・ガーネット等の無機物で構成されている。
【００１２】
金属層３は下地層２上に積層された層で、光を反射するという光学特性を有した層である。金属層３は具体的には銀を含む金属（銀単体又は銀合金）で構成されている。銀合金としては、銀ビスマス、銀マグネシウム、銀パラジウム、銀白金、銀ロジウム等の合金が適用可能である。
【００１３】
窒化物層４は金属層３上に積層された層で、金属層３中の銀の酸化を防止して当該金属層３の反射率が低下するのを防止するものである。窒化物層４は具体的には窒化アルミニウム、窒化クロム、窒化チタン、窒化シリコン、窒化ニオビウム、窒化タンタル、窒化タングステン等で構成されている。
【００１４】
窒化物層４の厚さは１〜２０ｎｍ（１ｎｍ以上で２０ｎｍ以下）とするのがよい。窒化物層４の厚さが１ｎｍを下回ったり２０ｎｍを上回ったりすると、反射鏡１０の反射率が著しく低下するからである（下記実施例参照）。
【００１５】
最外層５は窒化物層４上に積層された層で、金属層３の保護機能と金属層３の増反射機能とを果たすものである。最外層５は具体的には酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化タンタルチタン、酸化タングステン等の酸化物で構成されており、酸化物層となっている。
【００１６】
これら酸化物は、光の屈折率でいうと、酸化シリコンが低屈折率を有し、酸化アルミニウムが中屈折率を有し、酸化チタン、酸化タンタル、酸化タンタルチタン及び酸化タングステンが高屈折率を有している。最外層５は互いに異なる屈折率の物質を積層して２層以上の層で構成されてもよく、この場合には、上記いずれかの酸化物の単層で構成する場合に比べて最外層５の増反射機能を高めることができる。例えば、最外層５を高屈折率層、低屈折率層及び高屈折率層の３層構造といった形態で構成すれば、当該最外層５の増反射機能を高めることができる。
【００１７】
次に、反射鏡１０の製造方法について説明する。
【００１８】
始めに、基材１を構成しようとする上記樹脂組成物を射出成形等により所定の形状に成形して基材１を作製する（以下「基材作製工程」という。）。基材１を上記した金属材料で構成する場合にはその金属材料をプレス成形、ヘラ絞り成形等により所定の形状に成形し、基材１をガラスで構成する場合にはそのガラスの溶融物を所定の形状にプレス成形し、基材１をセラミックで構成する場合にはそのセラミックの前駆体を所定の形状に焼成し、基材１を作製する。
【００１９】
基材作製工程を終えたら、下地層２を構成しようとする材料を用い、スパッタリング法や真空蒸着法、ＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）法等を用いて基材１上に下地層２を形成する（以下「下地層形成工程」という。）。下地層形成工程においてスパッタリング法を用いる場合には炭素元素を含有したターゲットを使用するのがよく、この場合スパッタレートを著しく向上させることができる。例えば、スパッタリング法で酸化アルミニウムの下地層２を形成する場合には、ターゲットとしてアルミニウムカーボンを、スパッタリング用ガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを使用し、当該ターゲットに直流又は交流電圧を印加してターゲット材をスパッタすればよい。
【００２０】
なお、基材作製工程で基材１を金属板で構成した場合には当該基材１の表面を羽布研磨して化学研磨や電解研磨するのがよく、この場合、基材１に対する下地層２の密着性を高めることができる。他方、基材作製工程で基材１をガラスで構成した場合において、基材１の表面の凹凸が小さくてガラス内部から水分が漏出しないようなときは、特に下地層２を形成しなくてもよい。
【００２１】
下地層形成工程を終えたら、金属層３を構成しようとする材料を用い、スパッタリング法や真空蒸着法、イオンプレーティング法等を用いて下地層２上に金属層３を形成する（以下「金属層形成工程」という）。
【００２２】
金属層形成工程を終えたら、窒化物層４を構成しようとする材料を用い、スパッタリング法を用いて金属層３上に窒化物層４を形成する（以下「窒化物層形成工程」という）。窒化物層形成工程では、炭素元素を含有したターゲットを使用する。すなわち、ターゲットとして炭素元素を含有したアルミニウム、クロム、チタン、シリコン、ニオビウム、タンタル、タングステン等を、スパッタリング用ガスとしてアルゴンと窒素の混合ガスを使用し、当該ターゲットに直流又は交流電圧を印加してターゲット材をスパッタし、窒化物層４を形成する（当該窒化物層４には炭素元素が含有される）。
【００２３】
窒化物層形成工程を終えたら、最外層５を構成しようとする材料を用い、スパッタリング法を用いて窒化物層４上に最外層５を形成する（以下「最外層形成工程」という）。最外層形成工程でも、金属層形成工程の場合と同様に、炭素元素を含有したターゲットを使用する。すなわち、ターゲットとしてシリコン、アルミニウム、チタン、タンタル、タングステン等を、スパッタリング用ガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを使用し、当該ターゲットに直流又は交流電圧を印加してターゲット材をスパッタして最外層５を形成し（当該最外層５には炭素元素が含有される）、本発明に係る反射鏡１０の製造が完了する。
【００２４】
なお、最外層５を２層以上の積層構造にするのであれば、層を形成するごとにターゲットを変更して同様の処理を繰り返しおこなえばよい。
【００２５】
以上の本実施形態では、銀単体又は銀合金で構成された金属層３が光の反射層として機能してその金属層３上に窒化物層４を積層しているから、金属層３上に窒化物層４を積層しようとする場合や積層し終えた場合に、金属層３中の銀が酸素の影響を受けて酸化するということがなく、反射率の低下を防止することができる（下記実施例参照）。
【００２６】
また、反射鏡１０の製造方法において窒化物層形成工程及び最外層形成工程では、スパッタリング法のターゲットとして、炭素元素を含有したターゲットを使用するから、炭素元素を含有しないターゲットを使用した場合に比べて、高い電圧をターゲット材に印加してもスパッタ放電が安定して持続可能となり、スパッタレートを著しく向上させることができ、更には厚さ、透明性及び屈折率等が安定した均一な窒化物層４及び最外層５を形成することができる。その結果、短時間で、高い反射率と反射率分布の均一な反射鏡１０を製造することができる。
【実施例】
【００２７】
（１）試料の作製
（１．１）試料１の作製
シクロオレフィン樹脂（日本ゼオン社製ゼオノア（登録商標）1060R）を射出成形して基材を作製した（基材作製工程）。その後、スパッタリング用ガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを、ターゲットとしてアルミニウムカーボン（アルミニウムと炭素の混合物）を使用し、スパッタリング法を用いて当該基材上に厚さ８０ｎｍの酸化アルミニウムの下地層を形成した（下地層形成工程）。
【００２８】
その後、ターゲットとして銀ビスマスを使用し、スパッタリング法を用いて当該下地層に厚さ１５０ｎｍの銀ビスマスの金属層を形成した（金属層形成工程）。その後、スパッタリング用ガスとしてアルゴンと窒素の混合ガスを、ターゲットとしてアルミニウムカーボンを使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ５ｎｍの窒化アルミニウムの窒化物層を形成した（窒化物層形成工程）。
【００２９】
その後、スパッタリング用ガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを、ターゲットとしてタンタルチタンカーボン（タンタルとチタンと炭素の混合物）を使用し、スパッタリング法を用いて当該窒化物層上に厚さ２０ｎｍの酸化タンタルチタン（TaTiOx）で構成された第１の酸化物層を形成した。その後、スパッタリング用ガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを、ターゲットとしてシリコンカーボン（シリコンと炭素の混合物）を使用し、スパッタリング法を用いて当該第１の酸化物層上に厚さ２０．５ｎｍの酸化シリコンで構成された第２の酸化物層を形成した。
【００３０】
その後、スパッタリング用ガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを、ターゲットとしてチタンカーボン（チタンと炭素の混合物）を使用し、スパッタリング法を用いて当該第２の酸化物層上に厚さ５３．８ｎｍの酸化チタンで構成された第３の酸化物層を形成した。以上の通り、第１〜第３の各酸化物層で最外層を構成し（最外層形成工程）、上記基材作製工程から最外層形成工程までの各工程を経て作製された作製物を「試料１」とした。
【００３１】
（１．２）試料２の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとしてシリコンカーボンを使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ１ｎｍの窒化シリコンの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料２」を作製した。
【００３２】
（１．３）試料３の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとしてシリコンカーボンを使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ８ｎｍの窒化シリコンの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料３」を作製した。
【００３３】
（１．４）試料４の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとしてシリコンカーボンを使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ１５ｎｍの窒化シリコンの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料４」を作製した。
【００３４】
（１．５）試料５の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとしてシリコンカーボンを使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ２０ｎｍの窒化シリコンの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料５」を作製した。
【００３５】
（１．６）試料６の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとしてクロムカーボン（クロムと炭素の混合物）を使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ５ｎｍの窒化クロムの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料６」を作製した。
【００３６】
（１．７）試料７の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとしてチタンカーボン（チタンと炭素の混合物）を使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ５ｎｍの窒化チタンの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料７」を作製した。
【００３７】
（１．８）試料８の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとしてニオビウムカーボン（ニオビウムと炭素の混合物）を使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ５ｎｍの窒化ニオビウムの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料８」を作製した。
【００３８】
（１．９）試料９の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとしてタンタルカーボン（タンタルと炭素の混合物）を使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ５ｎｍの窒化タンタルの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料９」を作製した。
【００３９】
（１．１０）試料１０の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとしてタングステンカーボン（タングステンと炭素の混合物）を使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ５ｎｍの窒化タングステンの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料１０」を作製した。
【００４０】
（１．１１）試料１１の作製
試料１の作製における窒化物形成工程を省き、当該金属層上には窒化物層を形成しなかった。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料１１」を作製した。
【００４１】
（１．１２）試料１２の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとしてシリコンカーボンを使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ０．８ｎｍの窒化シリコンの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料１２」を作製した。
【００４２】
（１．１３）試料１３の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとしてシリコンカーボンを使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ２４ｎｍの窒化シリコンの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料１３」を作製した。
【００４３】
（１．１４）試料１４の作製
試料１の作製における窒化物形成工程で、ターゲットとして炭素を含有しない単なるシリコンを使用し、スパッタリング法を用いて当該金属層上に厚さ１５ｎｍの窒化シリコンの窒化物層を形成した。それ以外は、試料１の作製と同様にして「試料１４」を作製した。
【００４４】
上記の通り作製した試料１〜１４の「基材」，「下地層」，「金属層」，「窒化物層」，「最外層」の構成物等を下記表１に示す。
【００４５】
【表１】
2007072190.tif 000003
【００４６】
（２）試料の反射率測定
各試料１〜１４に対し波長４００〜８００ｎｍの光を照射し、各試料１〜１４の反射率を測定した。その測定結果を下記表２及び図２に示す（下記表２には、波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍ，６５０ｎｍの各光に対する各試料１〜１４の反射率を記載している）。
【００４７】
表２中、波長４５０ｎｍの光に対する各試料１〜１４の「評価」の項目の基準は下記の通りである。
◎…９７．５％以上
○…９６．５〜９７．５％
×…９６．５％未満
【００４８】
表２中、波長５５０ｎｍの光に対する各試料１〜１４の「評価」の項目の基準は下記の通りである。
◎…９８％以上
○…９７〜９８％
×…９７％未満
【００４９】
表２中、波長６５０ｎｍの光に対する各試料１〜１４の「評価」の項目の基準は下記の通りである。
◎…９８％以上
○…９７〜９８％
×…９７％未満
【００５０】
表２中、「総合評価」の項目の基準は下記の通りである。
◎…波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍ，６５０ｎｍの反射率が全て◎である
○…波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍ，６５０ｎｍの反射率が全て◎又は○である
×…波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍ，６５０ｎｍの反射率に×がある
【００５１】
【表２】
2007072190.tif 000004
【００５２】
（３）まとめ
試料１〜１０と試料１１との比較結果から、試料１〜１０では高反射率が維持されており、金属層上に窒化物層を積層することが反射率の低下を防止するのに有用であることがわかる。試料２〜５と試料１１〜１３との比較結果から、窒化物層の厚さを１〜２０ｎｍとすることが、反射率の低下を防止するのに特に有用であることがわかる。試料４と試料１４との比較結果から、窒化物層形成工程で炭素元素を含有したターゲットを使用して窒化物層に炭素元素を含有させることも、反射率の低下を防止するのに特に有用であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】反射鏡１０の概略構成を示す断面図である。
【図２】波長４００〜８００ｎｍの各光に対する試料１〜１４の反射率を示す図面である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  反射鏡
１  基材
２  下地層
３  金属層
４  窒化物層
５  最外層（酸化物層）
【図１】
2007072190.tif 000005
【図２】
2007072190.tif 000006