(57)【要約】  本発明は、光学コーティングに関し、光通信および情報処理のためのディスプレイまたは他のデバイスの外表面からの可視光の反射を大幅に低減するために使用され得る。様々な実施形態における反射防止コーティングは、２層または３層からなり、これらの層は、様々な実施形態において２〜１２ナノメートルに及ぶ厚さの１つの金属層と、ある特定の範囲内の屈折率および厚さを有する１つまたは２つの非金属層とを含み、金属層は、非金属層と基板との間、または非金属層間のいずれかに配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光に対する基板上の反射防止コーティングであって、
２〜５ナノメートルの１つ金属層と、
１．３〜１．６の反射率および４０〜８０ナノメートルの厚さを有する１つの非金属層と、を含み、
前記金属層が前記非金属と基板との間に配置される、反射防止コーティング。
【請求項２】
前記金属層は、金Ａｕ、銀Ａｇ、アルミニウムＡｌ、クロムＣｒ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、モリブデンＭｏ、ビスマスＢｉ、スズＳｎ、および先述の物質の任意の混合物、合金、固溶体、または金属間化合物を含む群から選択される材料から作製される、請求項１に記載の反射防止コーティング。
【請求項３】
前記金属層は、１ナノメートル以下の総厚であり、かつクロムＣｒ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、バナジウムＶ、ジルコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆ、ニオブＮｂ、モリブデンＭｏ、および先述の物質の任意の混合物、合金、または固溶体を含む群から選択される金属から作製された副層をさらに含む、請求項２に記載の反射防止コーティング。
【請求項４】
前記先述の非金属層は、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｉО２、ＡｌＦ２、ＬａＦ３、および先述の物質の任意の混合物または固溶体、ならびにアクリレートポリマーおよびフルオロポリマーを含む有機ポリマー基を含む群から選択される材料から作製される、請求項１に記載の反射防止コーティング。
【請求項５】
可視光に対する基板上の反射防止コーティングであって、
２〜１２ナノメートルの厚さの１つ金属層と、
１．７以下の屈折率および３０〜１００ナノメートルの厚さを有する第１の非金属層と、
１．７を超える屈折率および１０〜５０ナノメートルの厚さを有する第２の非金属層と、を含み、
０．３以上の第２および第１の非金属層の屈折率間の差を有し、
第２の非金属層が基板上に配置され、前記金属層が第２の非金属層上に配置され、第１の非金属層が前記金属層上に配置される、反射防止コーティング。
【請求項６】
前記金属層は、金Ａｕ、銀Ａｇ、アルミニウムＡｌ、クロムＣｒ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、モリブデンＭｏ、ビスマスＢｉ、スズＳｎ、および先述の物質の任意の混合物、合金、固溶体、または金属間化合物を含む群から選択される材料から作製される、請求項５に記載の反射防止コーティング。
【請求項７】
前記金属層は、１ナノメートル以下の総厚であり、かつクロムＣｒ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、バナジウムＶ、ジルコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆ、ニオブＮｂ、モリブデンＭｏ、および先述の物質の任意の混合物、合金、または固溶体を含む群から選択される金属から作製された副層をさらに含む、請求項６に記載の反射防止コーティング。
【請求項８】
前記第１の非金属層は、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｉО２、ＡｌＦ３、ＬａＦ３、および先述の物質の任意の混合物または固溶体、ならびにアクリレートポリマーおよびフルオロポリマーからなる有機ポリマー基を含む群から選択される材料から作製される、請求項５に記載の反射防止コーティング。
【請求項９】
前記先述の第２の非金属層は、二酸化チタンＴｉＯ２、硫化亜鉛ＺｎＳ、五酸化タンタルТа２О５、セレン化亜鉛ＺｎＳｅ、ガリウムリンＧａＰ、インジウムスズ酸化物ＩＴＯ、窒化ガリウムＧａＮ、五酸化ニオブＮｂ２Ｏ５、モリブデン酸鉛ＰｂＭｏＯ４、窒化ホウ素ＢＮ、窒化ケイ素Ｓｉ３Ｎ４、窒化アルミニウムＡｌＮ、ケイ素Ｓｉ、ゲルマニウムＧｅ、セレンＳｅ、半導体Ａ３Ｂ５型、半導体Ａ２Ｂ６型、半導体Ａ５Ｂ６型（ヒ素、アンチモン、およびビスマスカルコゲニド）、ならびに先述の物質の任意の混合物または固溶体からなる群から選択される材料から作製される、請求項５に記載の反射防止コーティング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学コーティングに関し、特に、光通信および情報処理のためのディスプレイおよびデバイスから周囲光の反射を回避、もしくは、大幅に低減することができる反射防止光学コーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、２００４年にＳＰＩＥ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＵＳＡによって発行されたＰ．Ｗ．Ｂａｕｍｅｉｓｔｅｒの「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」頁１〜３、図１〜７、および頁４〜１１、項４．３．２に記載された基板上の周知の反射防止コーティングは、基板屈折率未満の屈折率を有し、かつ四分の一波長の光学的厚さ（層の光学的厚さは、層の物理的厚さに層の屈折率を乗じた厚さである）の１つの非金属層を含む。この既知の反射防止コーティングは、周囲光残留反射をベア基板の４〜５％から１．５〜２％にまで減少させる。この１層反射防止コーティングの欠点は、残留反射が比較的高いことである。
【０００３】
例えば、２００４年にＳＰＩＥ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＵＳＡによって発行されたＰ．Ｗ．Ｂａｕｍｅｉｓｔｅｒの「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」頁４〜１２、項４．３．３．１に記載された基板上の別の周知の反射防止コーティングは、基板屈折率を超える屈折率を有する第１の非金属層と、第１の非金属層の屈折率未満の屈折率を有する第２の非金属層とを含み、第１の非金属層は、第２の非金属層と基板との間に配置される。この既知の反射防止コーティングは、周囲光残留反射をベア基板の４〜５％から０．５〜１％にまで減少させる。この２層反射防止コーティングの欠点は、必要とされる中間色調ではなく反射光の鮮やかな色にある。
【０００４】
例えば、２００４年にＳＰＩＥ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＵＳＡによって発行されたＰ．Ｗ．Ｂａｕｍｅｉｓｔｅｒの「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」頁１〜１４、項１．３．１．３に記載された基板上の更に別の周知の反射防止コーティングは、高反射率の層と低反射率の層を交互に積層した一組の層（４層以上）を含む。この既知の反射防止コーティングは、周囲光残留反射をベア基板の４〜５％から０．１〜０．５％にまで減少させる。この多層反射防止コーティングの欠点は、調整困難な多くの蒸着層に起因する比較的高い製造コストにある。
【０００５】
高透過性だが可視域パネル内の反射熱（赤外域）が米国特許第４，３２７，９６７号に開示されている。このパネルは、ガラス基板上に蒸着した２以上の屈折率を有する１つの非金属層と、この非金属層上に蒸着した金層と、反射色の中性のために金層を被覆する他の金属の薄層とを含む。このパネルの欠点は、可視域での比較的高い反射（＞８％）である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、基板上への反射防止コーティングが、必要とされる中間色調で０．１〜０．５％まで低い可視光の周囲光残留反射を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、必要とされる中間色調での低い周囲光残留反射を提供しながら、反射防止コーティングの複数層（３層以下）の量を最小限にすることであり、したがって、これは低コストを確保する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の実施形態によれば、可視光に対するこれらの目的は、２〜５ナノメートルの厚さの１つの金属層と、１．３〜１．６の反射率および４０〜８０ナノメートルの厚さを有する１つの非金属層とを含む基板上の反射防止コーティングであって、金属層が非金属層と基板との間に配置される反射防止コーティングで実現される。
【０００９】
本発明の第２の実施形態によれば、可視光に対するこれらの目的は、２〜１２ナノメートルの厚さの１つ金属層と、１．７以下の屈折率および３０〜１００ナノメートルの厚さを有する第１の非金属層と、１．７を超える屈折率および１０〜５０ナノメートルの厚さを有する第２の非金属層とを含む基板上の反射防止コーティングであって、第２および第１の非金属層の屈折率の差が０．３以上で、第２の非金属層が基板上に配置され、金属層が第２の非金属層上に配置され、第１の非金属層が金属層上に配置される反射防止コーティングで実現される。
【００１０】
本発明は、提示された技術的解決の全ての権利範囲に完全に網羅されることなく、かつそれらを限定されることなく、反射防止コーティングのいくつか実施形態を示す図面によって明確にされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】１．６以下の屈折率を有する１つの非金属層、および非金属層と基板との間に配置された２〜５ナノメートルの厚さの１つの金属層からなる反射防止コーティングの第１の実施形態を示す図である。
【図２】図１による反射防止コーティングの周囲可視光反射スペクトルを示す図である。
【図３】１．７以下の屈折率を有する第１の非金属層、１．７を超える屈折率を有する第２の非金属層、および１つの金属層からなる反射防止コーティングであって、第２の非金属層が基板上に配置され、金属層が第２の非金属層上に配置され、第１の非金属層が金属層上に配置される、反射防止コーティングの第２の実施形態を示す図である。
【図４】図３による反射防止コーティングの周囲可視光反射スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１では、２〜５ナノメートルの厚さの１つの金属層１と、１．３〜１．６の反射率および４０〜８０ナノメートルの厚さを有する１つの非金属層２とを含む可視光に対する基板３への反射防止コーティングであって、金属層１が非金属層２と基板３との間に配置される反射防止コーティングの第１の実施形態が示される。
【００１３】
反射防止コーティングは、次のように機能する。周囲白色光４は、反射防止コーティングに入り、「空気と非金属層２との界面」、「非金属層２と金属層１との界面」、「金属層１と基板３との界面」の各界面から反射される。反射光の弱め合う干渉の結果として、反射光５の全強度は、ある特定かつ適切に選択された非金属層１の厚さおよび屈折率、ならびに金属の光学特性およびその厚さにおいて非常に低くなる。
【００１４】
好ましくは、金属層は、金Ａｕ、銀Ａｇ、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、クロムＣｒ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、モリブデンＭｏ、ビスマスＢｉ、スズＳｎ、ロジウムＲｈ、白金Ｐｔ、アンチモンＳｂ、およびこれらの物質の任意の合金または固溶体を含む群から選択される金属から作製される。基板３および先述の非金属層２とより良好に付着するために、金属層１は、１ナノメートル以下の厚さを有し、かつクロムＣｒ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、バナジウムＶ、ジルコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆ、ニオブＮｂ、モリブデンＭｏ、およびこれらの物質の任意の混合物、合金、または固溶体を含む群から選択される材料から作製された副層をさらに含むことができる。
【００１５】
金属層１の厚さは、どの金属が使用されるかということ、ならびに非金属層２の厚さおよび屈折率に依存し、２〜５ナノメートルの範囲となる。２ナノメートル未満の金属厚は、可視反射対非金属層のみに大きな影響を与えない。５ナノメートルを超える金属厚は、「青色」および「赤色」波長域での可視反射、およびそれ故の可視白色光の全反射を増加させ、望ましくない鮮やかな色の反射光も発生させる。
【００１６】
熱蒸着、電子ビーム蒸着、粉砕、イオンビーム、陰極粉砕、プラズマ気相化学成長による成膜など、良く知られた方法が基板３への金属層１の成膜に使用されうる。
【００１７】
非金属層２は、マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、フッ化ランタン、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＡｌＦ３、ＬａＦ３、ＳｉО２、および先述の物質の任意の混合物、合金、または固溶体を含む群から選択される物質から作製される。アクリレートポリマーおよびフルオロポリマーからなる有機ポリマー基も使用される。ここには記載されていない１．６以下の屈折率を有する他の材料が使用可能である。
【００１８】
非金属層２の厚さは、非金属物質の種類、主にその屈折率、ならびに金属層１の厚さおよび種類に依存し、その範囲は４０〜８０ナノメートルである。熱蒸着、電子ビーム蒸着、粉砕蒸着、イオンビーム、陰極粉砕、プラズマ気相化学成長による成膜など、良く知られている方法が、非金属層２の成膜に使用されうる。湿式塗布方法も使用できる。
【００１９】
基板３（ディスプレイまたは他のデバイスの外表面）は、誘電材料、例えば、ガラスまたはポリマーから作製される。
【００２０】
図２では、図１による反射防止コーティングの周囲可視光反射スペクトルが示される。白色光の残留反射が０．３５％以下であり、ほぼ中間色調を有する（可視スペクトル領域内の均一反射に起因する）ことが明確に見える。
【００２１】
図３では、本発明の第２の実施形態が示され、可視光に対する基板３上への反射防止コーティングは、２〜１２ナノメートルの厚さの１つ金属層１と、１．７以下の屈折率および３０〜１００ナノメートルの厚さを有する第１の非金属層２と、１．７を超える屈折率および１０〜５０ナノメートルの厚さを有する第２の非金属層６とを含み、０．３以上の第２および第１の非金属層関の屈折率の差を有し、第２の非金属層６が基板３上に配置され、金属層１が第２の非金属層６上に配置され、第１の非金属層２が金属層１上に配置される。
【００２２】
反射防止コーティングは、次のように機能する。周囲白色光４は、反射防止コーティングに入り、「空気と非金属層２との界面」、「非金属層２と金属層１との界面」、「金属層１と第２の非金属層６との界面」、「第２の非金属層６と基板３との界面」の各界面から反射される。反射光の弱め合う干渉の結果として、反射光５の全強度は、金属および非金属材料の適切な選択、非金属層２および６のそれらの厚さおよび屈折率に対して非常に低くなる。
【００２３】
好ましくは、金属層は、金Ａｕ、銀Ａｇ、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、クロムＣｒ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、モリブデンＭｏ、ビスマスＢｉ、スズＳｎ、ロジウムＲｈ、白金Ｐｔ、アンチモンＳｂ、および先述の物質の任意の混合物、合金、固溶体、または金属間化合物を含む群から選択される金属から作製される。先述の非金属層６および先述の非金属層２へ良港に付着させるために、金属層１は、１ナノメートル以下の厚さを有し、かつクロムＣｒ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、バナジウムＶ、ジルコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆ、ニオブＮｂ、モリブデンＭｏ、および先述の物質の任意の混合物、合金、固溶体、または金属間化合物を含む群から選択される材料から作製された副層をさらに含むことができる。
【００２４】
金属層１の厚さは、金属の種類、ならびに非金属層２および６の厚さおよび屈折率に依存し、２〜１２ナノメートルである。２ナノメートル未満の金属厚は、可視反射と非金属層に大きな影響を与えない。１２ナノメートルを超える金属厚は、「青色」および「赤色」波長域での可視反射、およびそれによって可視白色光の全反射を増加させ、望ましくない反射光の鮮やかな色も発生させる。
【００２５】
非金属層６上への金属層１の成膜に使用される方法は、マグネトロンスパッタリング、熱蒸着、電子ビーム、粉砕、イオンビーム、陰極粉砕、（プラズマ成長）化学気相成長による蒸着などが知られている。
【００２６】
非金属層２および６の成膜に使用される方法は、マグネトロンスパッタリング、熱蒸着、電子ビーム蒸着、ゾルゲル、（プラズマ成長）化学気相成長などが知られている。
【００２７】
１．７以下の屈折率を有する非金属層２は、マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、フッ化ランタン、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＡｌＦ３、ＬａＦ３、二酸化ケイ素ＳｉО２、および先述の物質の任意の混合物、合金、または固溶体、ならびにアクリレートポリマーおよびフルオロポリマーからなる有機ポリマー基を含む群から選択される材料から作製される。アクリレートポリマーおよびフルオロポリマーからなる有機ポリマー基も使用される。ここには記載されない１．７以下の屈折率を有する他の材料も使用可能である。
【００２８】
非金属層２の厚さは、非金属材料の種類、主にその屈折率および厚さ、ならびに金属層１の種類に依存し、３０〜１００ナノメートルである。１．７を超える屈折率を有する第２の非金属層６は、サファイアＡｌ２Ｏ３、二酸化チタンＴｉＯ２、硫化亜鉛ＺｎＳ、五酸化タンタルТа２О５、セレン化亜鉛ＺｎＳｅ、ガリウムリンＧａＰ、窒化ガリウムＧａＮ、インジウムスズ酸化物ＩＴＯ、五酸化ニオブＮｂ２Ｏ５、モリブデン酸鉛ＰｂＭｏＯ４、窒化ホウ素ＢＮ、窒化ケイ素Ｓｉ３Ｎ４、窒化アルミニウムＡｌＮ、ケイ素Ｓｉ、ゲルマニウムＧｅ、セレンＳｅ、半導体Ａ３Ｂ５型、半導体Ａ２Ｂ６型、半導体Ａ５Ｂ６型（ヒ素、アンチモン、およびビスマスカルコゲニド）、ならびに先述の物質の任意の混合物または固溶体を含む群から選択される材料から作製される。
【００２９】
非金属層６の厚さは、層２および６の両方の非金属材料の種類、主にその反射率、ならびに金属層１の厚さおよび種類に依存し、１０〜５０ナノメートルとなる。
【００３０】
第２および第１の非金属層の屈折率間の差は、０．３以上である。０．３より小さい差は、「青色」および「赤色」波長域での可視反射、および可視白色光の全反射を増加させ、望ましくない鮮やかな色の反射光をも発生させる。
【００３１】
基板（ディスプレイまたは他のデバイスの外表面）は、誘電材料、例えば、ガラスまたはポリマーから作製される。
【００３２】
図４では、図３による反射防止コーティングの周囲光反射スペクトルが示される。白色光の残留反射が０．２％以下であり、中間色調を有する（可視スペクトル領域内の均一反射に起因する）ことが明確に見える。
【００３３】
本明細書で記載される反射防止コーティングの集約属性によって確保された技術的結果は、周囲光残留反射を必要とされる中間色調で０．１〜０．５％まで低下することができる。同様に、反射防止コーティングは３層以下となり、低コストを確保する。
【００３４】
この結果は、非金属層の厚さ、それらの屈折率、および金属層の厚さの最適なバランスによって実現される。
【図１】
2016528516.tif 000003
【図２】
2016528516.tif 000004
【図３】
2016528516.tif 000005
【図４】
2016528516.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月11日(2015.9.11)
【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】
可視光に対する基材上の反射防止コーティングであって、
２〜５ナノメートル未満の厚さの１つの金属層と、
１．３〜１．６の反射率および４０〜８０ナノメートルの厚さを有する１つの非金属層と、
を含み、前記金属層が前記非金属と基材との間に配置される、反射防止コーティング。
【請求項２】
前記金属層は、金Ａｕ、銀Ａｇ、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、クロムＣｒ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、モリブデンＭｏ、ビスマスＢｉ、スズＳｎ、および先述の物質の任意の混合物、合金、固溶体、または金属間化合物からなる群から選択される材料から作製される、請求項１に記載の反射防止コーティング。
【請求項３】
前記金属層は、１ナノメートル以下の総厚であり、かつチタンＴｉ、バナジウムＶ、ジルコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆ、ニオブＮｂ、モリブデンＭｏ、および先述の物質の任意の混合物、合金、または固溶体からなる群から選択される金属から作製される副層をさらに含む、請求項２に記載の反射防止コーティング。
【請求項４】
前記先述の非金属層は、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｉО２、ＡｌＦ２、ＬａＦ３、および先述の物質の任意の混合物または固溶体、ならびにアクリレートポリマーおよびフルオロポリマーからなる有機ポリマー基からなる群から選択される材料から作製される、請求項１に記載の反射防止コーティング。
【請求項５】
可視光に対する基材上の反射防止コーティングであって、
２〜１２ナノメートルの厚さの１つの金属層と、
１．７以下の屈折率および３０〜１００ナノメートルの厚さを有する第１の非金属層と、
１．７を超える屈折率および１０〜５０ナノメートルの厚さを有する第２の非金属層と、を含み、
０．３以上の第２および第１の非金属層の屈折率間の差を有し、
第２の非金属層が基材上に配置され、前記金属層が第２の非金属層上に配置され、第１の非金属層が前記金属層上に配置される、反射防止コーティング。
【請求項６】
前記金属層は、金Ａｕ、銀Ａｇ、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、クロムＣｒ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、モリブデンＭｏ、ビスマスＢｉ、スズＳｎ、および先述の物質の任意の混合物、合金、固溶体、または金属間化合物からなる群から選択される材料から作製される、請求項５に記載の反射防止コーティング。
【請求項７】
前記金属層は、１ナノメートル以下の総厚であり、かつチタンＴｉ、バナジウムＶ、ジルコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆ、ニオブＮｂ、モリブデンＭｏ、および先述の物質の任意の混合物、合金、または固溶体からなる群から選択される金属から作製される副層をさらに含む、請求項６に記載の反射防止コーティング。
【請求項８】
前記第１の非金属層は、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｉО２、ＡｌＦ３、ＬａＦ３、および先述の物質の任意の混合物または固溶体、ならびにアクリレートポリマーおよびフルオロポリマーからなる有機ポリマー基からなる群から選択される材料から作製される、請求項５に記載の反射防止コーティング。
【請求項９】
前記先述の第２の非金属層は、二酸化チタンＴｉＯ２、硫化亜鉛ＺｎＳ、五酸化タンタルТа２О５、セレン化亜鉛ＺｎＳｅ、ガリウムリンＧａＰ、インジウムスズ酸化物ＩＴＯ、窒化ガリウムＧａＮ、五酸化ニオブＮｂ２Ｏ５、モリブデン酸鉛ＰｂＭｏＯ４、窒化ホウ素ＢＮ、窒化ケイ素Ｓｉ３Ｎ４、窒化アルミニウムＡｌＮ、ケイ素Ｓｉ、ゲルマニウムＧｅ、セレンＳｅ、および先述の物質の任意の混合物または固溶体からなる群から選択される材料から作製される、請求項５に記載の反射防止コーティング。
【国際調査報告】
2016528516.tif 000007