JP3446833B2 - 導電性光減衰反射防止被覆およびそれを施した物品 - Google Patents
導電性光減衰反射防止被覆およびそれを施した物品Info
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Description
には光を弱める導電性の反射防止被覆に関する。
良された視界のような様々な理由のために光を弱めるよ
うに製作される。これらの物品はまたその少なくとも1
つの表面上で反射防止被覆を必要とする。そのような物
品はサングラス、太陽制御用のつや出しおよびコントラ
スト増強(enhancement)フィルタを含む。
護し、かつ反射防止被覆は目に直面するレンズの表面か
らの反射された眩しい光を減少する。サングラスのため
の反射防止特性は通常は真空で堆積された透明な誘電膜
を含む多層被覆によって与えられる。光減衰の特徴はレ
ンズの固有の特性であり得る。この特徴はまたレンズを
染めることによって外部的に導入され得る。好ましく
は、サングラスは約90%の可視光を弱める。
伝えられた太陽エネルギを弱める。これらのつや出しは
好ましくはそれらの内部表面上に低い反射処理を有し、
反射が拡散することを減少させる。低い放射率(E)被
覆は反射を減少させるために使用され得る。太陽制御の
ためのつや出しに対する光の減衰は光吸収ガラスを使用
することによって達成され得る。光減衰はまた真空で堆
積された金属膜または金属膜で被覆されかつ適当な接着
剤によってつや出しへと付着されたプラスチックシート
によって与えられ得る。光減衰は約50%の可視光であ
る。
トを高めるためにかつビデオ表示端末(VDT)のスクリ
ーンから眩しい光を減少させるために使用される。この
フィルタはVDTオペレータとスクリーンとの間に位置さ
れる。コントラスト増強フィルタは光吸収ガラスから作
られ得る。そのガラスは約30%の入射光を透過すること
ができる。窓および光設備のような外部の源からの光は
フィルタを通りかつそれがスクリーンから反射される前
に弱められる。それがスクリーンから反射された後、オ
ペレータによって観察される前に再びフィルタを通過し
なければならない。第2の通過の後、光はそれがフィル
タなしであった場合の輝度の約10%にまで減衰される。
もしスクリーンの反射率が約4%であると、外部光源の
画像および対象物は99.5%以上減少され得る。
タを1回だけ通過する。こうして、それは約70%のみ減
衰され得る。そのようにして、画像の視界が高められ
る。コントラスト増強フィルタはその外部仕上げ表面に
反射防止処理が与えられる場合にのみ効果的である。好
ましくは、その内部および外部表面の双方が処理される
べきである。反射防止処理は多層の反射防止被覆を含み
得る。そのような被覆は可視光に対して認められた視界
を有し得、それは通常明所視(photopic)反射または明
所視の視界と呼ばれ、それは約0.25%よりも少ない。約
0.15%よりも少ない明所視覚を有するフィルタが好まし
い。
クから作られ得る。もしフィルタが陰極線管(CRT)に
密接して位置されると、それは静電荷を蓄積し得る。こ
うして、フィルタの一方または双方の表面が好ましく導
電性でありかつ静電荷の蓄積を妨げるように接地され
る。もしフィルタの表面に多層の反射防止被覆が設けら
れると、導電性は被覆の固有の特性であり得る。インジ
ウム錫の酸化物のような導電性の透光性のフィルムはそ
のような被覆に使用され得る。
得る。これらのフィルタの高いコストがそれらの使用を
思いとどまらせる。
に使用され得るということは周知である。最も単純な光
吸収システムはガラスまたはプラスチック基板に接触し
てクロムまたはモリブデンのような低い反射率の金属膜
および低い反射率のフィルムに接触してフッ化マグネシ
ウムまたは二酸化ケイ素のような透光性の誘電材の層を
含む。これらの金属膜は約5ナノメートル(mn)のオー
ダで非常に薄くあり得る。そのような薄膜の光学的特性
は堆積工程の初期の部分の間金属が酸化しやすいために
制御することが困難である。その後に被覆の酸化または
腐食がまた起こり得る。薄い金属膜はまた不適当な導電
性および約40%のみの可視光の減衰を与え得る。
みの二酸化ケイ素膜を含む2層システムの計算された透
過(曲線A)および反射(曲線B)値を示す。膜は約1.
52の屈折率を有するガラス基板上に堆積される。システ
ムの明所視反射は基板の反対側のシステムの側から、す
なわちシステムの空気側から観察されるときに約0.35%
である。明所視透過は約75%である。
膜を含み、それは高い屈折率を有しかつ誘電膜によって
片側上に結合される。最も低い反対は銀の相対的に薄い
膜、たとえば6ないし8nm厚みで得られる。可視光の減
衰は、しかしながら無視してもよい。
延在され得る。このことはシステムの導電性を増しかつ
その反射防止性能を改良する。銀膜は相対的に高い屈折
率の誘電材によって分離され得、それは約510nmの波長
で約2分の1の波長の光学的厚みを有し、それは可視ス
ペクトルのほぼ中間である。各々の銀幕はまた誘電材の
層によって結合されるであろう。各々の誘電層は約510n
mの波長で約4分の1の波長の屈折率を有するであろ
う。
た光透過、熱反射被覆にその機能において類似である。
この被覆の銀膜は最も低い可能な反射を与えるために相
対的に薄くなくてはならない。この被覆のための可視光
の減衰は約10%のオーダである。シート抵抗は約1平方
につき10オーム(10Ω/□)であり、大部分の目的に対
して適切な導電性を与える。
のための透過(曲線C)および反射(曲線D)値を示
す。システムはガラス基板上に堆積される。基板から始
まる層シーケンスおよび物理的厚みは以下のとおりであ
り、すなわち酸化亜鉛(45.7nm)、銀(6.9nm)、酸化
亜鉛(85.3nm)、銀(18.4nm)および酸化亜鉛(43.3n
m)である。ガラス基板の屈折率は1.52である。
い光吸収材との組合せを使用するシステムがまた構成さ
れ得る。そのような組合せは明所視透過の異なる値を許
容するが、少なくとも1つの表面から相対的に低い反射
をなおも与える。一般的にはしかしながら、銀、金また
は銅のような薄い軟金属膜を含むシステムは乏しい耐引
っかき性を有する。銀または銅の薄膜を含むシステムは
また腐食に弱くかつ保護されない表面上で使用されると
きには2,3ヶ月以内に劣化し得る。
発生することができ、すなわち、(1)高い導電性およ
び低い反射、(2)適切な光減衰および低い反射、また
は(3)適切な光減衰および高い導電性である。これら
のシステムは高い導電性、低い反射および適切な光減衰
を有する単一の構造を与えはしない。
システムを提供することであり、それは可視光のための
広い範囲の減衰値を与えるが、さらに低い明所視反射を
与える。
有し得る光減衰、反射防止層システムを提供することは
この発明のさらなる目的である。
止層システムを提供することがこの発明のさらに別の目
的である。
イン被覆機械におけるDC反応性スパッタリングによって
堆積され得る耐食性、耐磨耗性で導電性、適切な光減衰
の反射防止システムを提供することもまたこの発明の目
的である。
において述べられ、かつその一部はその説明から明らか
であるか、またはこの発明の実施によって理解され得る
であろう。この発明の目的および利点は特に請求の範囲
において指摘される手段および組合せによって認識され
かつ理解され得る。
被覆は、物品のための被覆であって、可視光に実質的に
透光性のある材料を含みかつ510nmの波長の光に対して
1.35および1.9の間の屈折率ならびに480nmおよび560nm
の間の波長の光に対して4分の1の波長の光学的厚みを
有する第1の層と、実質的に遷移金属の窒化物を含みか
つ5nmおよび40nmの間の厚みを有する、第1の層に隣接
する第2の層と、この第2の層に隣接しかつ可視光に実
質的に透光性のある材料を含みかつ510nmの波長の光に
対して1.35および2.65の間の屈折率ならびに480nmおよ
び560nmの間の波長の光に対して、4分の1波長よりも
少ないかまたはそれに等しい光学的厚みを有する第3の
層と、5nmおよび40nmの間の厚みを有する遷移金属の窒
化物を実質的に含む、第3の層に隣接する第4の層とを
備え、第1の層が、第1ないし第4の層の最外層を構成
する。
記第3の層と隣接する面とは反対側の面に隣接し、可視
光に実質的に透光性のある材料を含みかつ510nmの波長
の光に対して1.35および2.65の間の屈折率ならびに480n
mおよび560nmの間の波長の光に対して4分の1波長より
も少ないかまたはそれに等しい光学的厚みを有する第5
の層と、第5の層の前記第4の層とは反対側の面に隣接
する、実質的に遷移金属の窒化物を含みかつ5nmおよび4
0nmの間の厚みを有する第6の層とをさらに備え得る。
供する。構造の明所視反射は約0.25%よりも少なくなり
得る。その構造によって与えられる光減衰の割合は約50
および90%の間になり得る。構造の電気的シート抵抗は
1平方につき約200オームかまたはそれよりも少なくな
り得る。構造は耐磨耗性でありかつ耐食性である。
反射および光減衰を与える。この発明の構造は建築上の
ガラス被覆のために使用される型のイン−ライン被覆機
械におけるD.C.反応性スパッタリングによって商業的な
規模で適用され得る。
はこの発明の好ましい実施例を概略的に示し、かつそれ
とともに上で与えられた一般的な説明および以下に与え
られる好ましい実施例の詳細な説明はこの発明の原理を
説明するのに役立つ。
収反射防止システムの波長の機能として、計算された反
射および透過値をグラフで示す。
止システムの波長の機能として、計算された反射および
透過値をグラフで示す。
す。
層に窒化チタンをかつ第3の層に酸化錫を使用するこの
発明の実施例のために波長の機能として、計算された反
射および透過値をグラフで示す。
として計測された反射および透過値をグラフで示す。
るこの発明の実施例のために、波長の機能として、計算
された反射および透過値をグラフで示す。
第4の層に窒化チタンを使用し、かつ第3の層に二酸化
チタンを使用するこの発明の実施例のために波長の機能
として、計算された反射および透過値をグラフで示す。
使用する実施例のために波長の機能として、計算された
反射および透過値をグラフで示す。
して、計測された反射および透過値をグラフで示す。
層に窒化チタンをかつ第3の層に二酸化ケイ素を使用す
るこの発明の実施例のための波長の機能として、計算さ
れた反射および透過値をグラフで示す。
の層に窒化チタンをかつ第3の層に二酸化ケイ素または
二酸化チタンを使用するこの発明の実施例のための波長
の機能として、計算された反射値をグラフで示す。
層に窒化チタンを、第3の層に二酸化ケイ素をかつ第5
の層に二酸化チタンを使用するこの発明の5層システム
のための波長の機能として、計算された反射および透過
値をグラフで示す。
第6の層に窒化チタンをかつ第3および第5の層に酸化
錫を使用するこの発明の6層システムのための波長の機
能として、計算された反射および透過値をグラフに示
す。
ステムの計算された反射および透過値をグラフで示す。
された反射および透過値をグラフで示す。
トラスト増強フィルタを概略的に示す。
覆されかつ窒化チタンの単相で反対側上を被覆されるコ
ントラスト増強フィルタのための波長の機能として、計
測された反射および透過値を示す。
性、光減衰の反射防止被覆を提供する。そのように、そ
れらは層システムの1つの構造において特性の範囲を与
え、それは通常特性のうちの2つを有する構造の組合せ
によって与えられ、基板がその他を有する。
に有用である遷移金属はチタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム、バナジウム、タンタル、ニオブおよびクロムを含
む。これらの遷移金属の窒化物は金属と類似の光学的特
性を有し得、かつそれらは導電性の物品である。薄膜の
形状で、それらは硬い、耐磨耗性のかつ耐食性のもので
あり得る。
モニアを含む大気における金属のDC反応性スパッタリン
グによるものである。膜はまた化学的気相成長によって
堆積され得る。窒化膜の特性は炭素の含有によって修飾
され得る。そのような材料は一般的には炭窒化物と呼ば
れる。炭素は膜の反射色、導電性またはその形態を変え
得る。この発明の構造は層を含み、それらは実質的には
遷移金属の窒化物を含み、すなわち大部分は遷移金属の
窒化物である。
ある。窒化チタンは時計および宝石に対するめっき材と
して広く使用される。それは一般的には「金トーン(go
ld tone)」めっきと呼ばれる。滑らかな磨かれた表面
上に堆積されるとき、金から区別することは非常に困難
である。金と違って、しかしながらそれは硬質でありか
つ高い度合いの耐引っかき性を有する。それはまた日常
の使用において出くわす大部分の腐食剤に耐える。
の第401巻、375−81頁(1983)のバルコーネン(Valkon
en)らによる論文「薄い錫膜の選択的な透過」に述べら
れ、その全体のテキストは引用により援用される。
jkの点から一般的に特定される。n(複合指数の実際の
部分)およびk(複合指数の想像上の部分)の値は金属
の光学定数と呼ばれる。それらは金属の異なる結晶性お
よび物理形状によって異なり得る。
の発明の状況に有用な厚みにおいて、すなわち約5ない
し40nmで、遷移金属の窒化物の光学定数は約20%よりも
多くは変化し得ない。この発明は膜の厚みを調整するこ
とによって光学定数における変形を適応させるように構
成され得る。
学定数はスパッタリングガスの流速、混合ガス比、スパ
ッタリング圧力およびスパッタリング電力のような方法
パラメータの機能として変化し得る。これらの変形は約
600nmよりも長い波長でより大きくなるであろう。約600
nmよりも少ない波長に対して、変形はたとえば約15%以
内のような相対的に狭い範囲で起こり得る。
光学定数(n、k)を示す。これらの光学定数は既知の
厚みの膜の反射および透過計測によって決定された。膜
はチタンターゲットを使用してアルゴン/窒素の混合ガ
スを流し、平面マグネトロンからDC反応性スパッタリン
グによって堆積された。スパッタリング電圧は420ボル
トであり、スパッタリング圧力は3.17ミリトルでありア
ルゴンのための流速は1分間につき250標準立方センチ
メートル(sccm)であり、かつ窒素のための流速は220s
ccnmであった。25nmの厚みの膜は1分間に75インチの線
速度で堆積された。15nm膜は1分間につき136インチの
線速度で堆積された。
実施例の光学的特性を計算することにおいて使用され
た。遷移金属の膜はそれらの電気および反射特性に関し
て「金属のような」と説明され得る。約600nmよりも少
ない波長での光学定数の値は、しかしながら金属とは著
しく異なる。
表1の値n、kを表2に示されるいくつかの一般の金属
に対する値n、kと比較することによって理解され得
る。
複雑である。以下の「親指の法則」はしかしながらこの
発明の理解において助けを与えることができる。
の反射率または明るさはk/nの比に直接比例し、すなわ
ちこの比率が高くなれば、金属がより明るくなる。薄い
金属膜を介する光の透過はnの値が減少するに従って増
加し、かつkの値が減少するに従って少なくなる。銀は
相対的に厚い膜の形状で高度に反射しかつ相対的に薄膜
の形状で透光性を有する。k/nの相対的に低い値を有す
るクロム膜は高度に反射しない。クロム膜はまた大変強
度に光吸収性を有する。
る。しかしながら、膜のためのnおよびkの値はそれら
が約50%の可視光を吸収するように少なくとも約30nmの
厚みでなければならない。他方、4nmの厚みのクロム膜
は約50%の可視光を吸収し得る。約25nmまたはそれ以上
の厚みの窒化チタン膜はこの発明の低いシート抵抗の目
的に、すなわち1平方あたり約200オームかそれよりも
少ないものにかなうであろう。そのように、それらは適
切な導電性を与え静電荷の蓄積を防ぐ。それらはまた十
分な光減衰も与えるであろう。
システムはガラスまたはプラスチック基板28上に堆積さ
れた4つの膜20、22、26および24を含む。第1のおよび
最外膜20は実質的には可視光に透光性がありかつ約510n
mの波長で好ましくは約1.9よりも少ない屈折率を有す
る。その光学的厚みは約480nmおよび560nmの間の波長で
の約4分の1の波長である。膜26はまた可視光に実質的
に透光性がありかつ約510nmの波長で約1.35および約2.6
5の範囲における屈折率を有する。その光学的厚みは約4
80および560nmの間の波長で約4分の1の波長よりも少
ないかまたはそれに等しい。膜の光学的厚みは膜の屈折
率が増加するに従って少なくなり得る。
および40nmの間の物理的厚みを有する。正確な厚みは必
要とされる光減衰および反射の度合いに、かつ透光性の
膜20および26の屈折率に依存するであろう。構造15は矢
印Aの方向に沿って観察者または観察器具29によって観
察されるとき、最も低い反射率を有するように設計され
る。基板28を介して観察されるとき構造の反射率はより
高くなり得る。
れる。例は遷移金属の窒化物成分のために窒化チタンを
使用する。表3ないし11において、この発明に従う異な
る構造が以下に述べられかつ説明され、TiN(1)およ
びTiN(2)によって示される材料は15nmおよび25nmの
厚みの膜のために表1に載せられる光学定数nおよびk
をそれぞれに有する。すべての表において、基板は約51
0nmの波長で約1.52の屈折率を有するガラスであると推
定される。すべての計算に対して、図面に示される結果
は単一の表面または境界を介する透過および反射値であ
る。すべての計算において、層システムは約425nmから
約675nmの範囲の波長、すなわち可視スペクトルの一般
的に認められる限界の範囲内で最も低い可能な反射を生
じるように最適化されてきた。
び24、二酸化ケイ素(SiO2)膜20および錫/酸化物(Sn
O2)膜26を含み得る。この構造の詳細は表3に与えら
れ、かつ図4は構造の計算された反射(曲線E)および
透過(曲線F)値を示す。図5は表3に詳細に説明され
るように構成される実際の構造15のための計測された反
射(曲線H)および透過(曲線I)値を示す。構造が約
35%の透過、すなわち約65%の光減衰を与えるというこ
とは理解され得る。構造はまた約0.12%の明所視反射率
を有し、より優れた反射防止特性を与える。この構造は
また1平方につき約66オームのシート抵抗を有し、良好
な導電性を与える。
与えられた窒化チタンに対する光学定数を使用して計算
された。TiN(1)およびTiN(2)層に対して、15およ
び25nmの厚みの膜のための値がそれぞれに使用された。
実際に、しかしながら表3の12.7nmおよび20.9nmの膜に
対する光学定数値は僅かに異なり得る。さらに、たとえ
混合ガスおよび流速が名目上同じであるとしても、もし
構造が異なるスパッタリング装置によって堆積される
と、構造の計算された光学的特性と実際の光学的特性
(n、k)との間のいくつかの差異に遭遇し得る。実際
に、そのような差異は膜の厚みを変化させることによっ
て調節され得る。連続的な、イン−ライン被覆をシステ
ムを使用することによって、このことは試行錯誤で3時
間以内に達成され得る。
て輸送される。各々の陰極でのスパッタリング状態は基
板が陰極または陰極の群に露出される時間の間材料の所
望の厚みを堆積するように設定される。2、3%の厚み
における変形はスパッタリング電力を調整することによ
って達成され得る。
整はこの発明の重要な特徴である。調整は通常必要とさ
れる反射率レベルに達成するために窒化膜のいずれか1
つの厚みの変更を第1に伴う。窒化膜の元来の厚み比は
調整の間維持される。反射防止領域は第3の膜26、すな
わち窒化膜22と24との間の透光性の厚みを調整すること
によって所望の波長範囲へと回復する。第3の膜の厚み
は通常窒化膜に対して反対のセンスにおいて調整され得
る。
う異なる厚みの値の範囲を有し得るということもまた決
定されてきた。そのような2つの構造の間の差異は透過
の異なる値として理解され得る。この発明の構造の特性
が、実際の最適化が相対的に単純であることの理由とな
り得るということが信じられる。
一致は良好である。いずれかの所与の波長での差異は曲
線の波長の変位によって主に説明され得る。計測された
曲線Hは計算された曲線Eと比較されるとき約2ないし
3%だけより長い波長へと変位される。
(NaCl)の5%溶液における煮沸に耐えた。構造はまた
MIL−C−675Aの標準摩耗試験の50回のこすりに曝され
たときいずれの損害も示さなかった。こうして、構造は
耐食性および耐磨耗性を示した。
よる「薄い錫層の光学的および電気的特性」(Optical
and Electrical Properties of Thin TiN−Laye
rs)の論文、バキューム テクニック(Vakuum Techni
k)、37、14−18(1988)において与えられる。この構
造は表4に示される。TiN(3)はスチルボースキー値
およびTiN(1)、表1の15nm厚みの膜に対する光学定
数値を示す。この構造に対する反射(曲線J)および透
過(曲線K)値は図6に示される。
4の構造はこの発明が表1の特定的な光学定数に限定さ
れないということを示す。
されたい)は約1.35および2.65から間の屈折率値を有し
得る。ある値は好ましい、すなわち1.9および2.35の間
の値であるが、すべての値が容認できる低い反射を与え
得る。層26に対する異なる屈折率は層22および24の異な
る厚みによって補償され、最適反射減少を与える。いず
れかの所与の屈折率に対して、層の厚みの組合せの1つ
以上が低い反射を与え得る。組合せにおける差異はまた
異なる透過値という結果に終わり得る。この機構は構造
のための光減衰の所望の値を発生するために使用され得
る。以下の例はこの原理を説明するために役に立つ。
た反射(曲線L)および透過(曲線M)値は図7に示さ
れる。この実施例において約510nmの波長での約2.35の
屈折率を有する二酸化チタン(TiO2)が膜26のために使
用されてきた。
約30%の明所視透過を有し得る。窒化チタン層の全体の
厚みが約41nmであるということが理解され得る。表3の
実施例において、窒化チタンの全体の厚みは約34nmであ
りかつ明所視透過は約35%である。表5の実施例におけ
る付加的な窒化チタン材は可視光のより大きな減衰を与
える。このことは図4の透過値を図7のそれらと比較す
ることによって理解され得る。
窒化物層はより薄いものである。
の計算された明所視透過を有する。反射(曲線N)およ
び透過(曲線O)の計算された値は図8に示される。表
6の構造の計測された反射(曲線P)および透過(曲線
Q)値は図9に示される。これらの曲線から理解され得
るように、表6の構造は低い反射を与える一方で高い透
過を与える。表6の構造の導電性は表5のそれよりも低
いものであるが、静電荷の蓄積を防ぐためにはなおも適
切であろう。
す。計算された反射(曲線R)および透過(曲線S)値
は図10において示される。約510nmの波長で約1.46の屈
折率を有する二酸化ケイ素(SiO2)が層26を形成するた
めに使用されてきた。
ン層の全体の厚みは約51nmであり約15%の明所視透過を
与える。表7の構造を表5の構造と比較することによっ
て、実質的に異なる屈折率を有する材料が第3の膜のた
めに使用され得るが、一方で非常に低い反射値をなおも
達成するということが理解され得る。
テムからの反射がより低くなるであろう。層20の屈折率
は1.35の低さであり得るが、そのような低い値を有する
材料は実際的なものとして十分に耐久性のあるものでは
あり得ない。もし膜20の屈折率が約1.46よりも大きい
と、膜26のために可能な屈折率値の範囲はより狭くな
る。特定的に、相対的に高い屈折率の膜のみが1%の約
4分の1かまたはそれよりも少ない明所視反射率を生じ
得る。例を使用して、表8はシステムの構成を示し、こ
こでは外部膜20は酸化アルミニウム(AL2O3)である。
酸化アルミニウム膜は約510nmの波長で約1.65の屈折率
を有し得る。膜26は酸化錫であり、それは約510nmの波
長で約1.92の屈折率を有し得る。構造の明所視反射率は
約0.49%であり得る。
外部膜20は酸化アルミニウムでありかつ膜26は二酸化チ
タンであり、それは約510nmの波長で約2.35の屈折率を
有し得る。このシステムの明所視反射率は約0.3%であ
る。
(曲線Uおよび曲線T)をそれぞれに示す。
い反射率を有する透光性の材料の有効性によって決定さ
れるということが上の例から明らかになるべきである。
実際に、可視光に対して実質的に透光性がある材料に対
する最も高い屈折率は約2.65であり得、それはほぼ二酸
化チタンのルチル結晶形状の屈折率である。
よび24ならびに約2.65の屈折率を有する膜26は約0.75%
かまたはそれよりも少ない反射率を有し得る。0.75%の
反射率はサングラスなどのようなある適用に対して容認
され得る。
とえば、第5の膜か窒化チタン膜24と基板28との間に加
えられ得る。そのような構造の詳細は表10に示される。
この構造のための反射(曲線V)および透過(曲線W)
値は図12に示される。
料が同じであるので表3の構造と比較され得る。理解さ
れるように、酸化錫層の(SnO2)の付加的な層は窒化チ
タン層の厚みを増加させることによってかつその間の酸
化錫層の厚みを減少させることによって適応される。
第5の層の付加が反射防止性能における重要な改良また
は可視光の減衰における重要な差異を生じ得ないという
ことが示される。第5の層の屈折率が約510nmの波長で
1.35から2.65へと変形された上で説明された5層構造の
変形は調査されてきた。屈折率のすべての値に対して、
層の厚みシーケンスが確率され、それは約0.25%の明所
視反射率を生じ得るということが決定されてきた。屈折
率のすべての値に対して,第5の層の厚みは約480nmか
ら560nmの波長の範囲において8分の1の波長よりも少
ないものであった。
は可視光に対して実質的に透光性の材料の膜によって分
離された3つの遷移金属の窒化物層を含む。そのような
構造の層システムは表11を参照することによって示され
る。構造の反射(曲線X)および透過(曲線Y)値は図
13に示される。
射率は表3の4つの膜構造よりも著しく低いわけではな
い。しかしながら、付加的な窒化チタン層は4つの膜構
造のための約35%と比較して約17%の明所視透過を与え
る。
はそれ以上の透光性の材料をより薄い層の組合せ、すな
わちほぼ同じ全体の光学的厚みを有するが異なる屈折率
を有する副層に取換えることが可能であり得る。この技
法は特定の屈折率を有する材料の層をシミュレーション
する方法として当該技術において周知である。この技法
は、屈折率のいずれかの所望の値を有する材料が存在し
ない、容易に堆積されない、または適当な物理的特性を
有さないときに使用され得る。そのような修飾はこの発
明の真意および範囲から逸脱することなしに可能であ
る。
基板から遠く離れた構造の側から観察された値である。
光吸収膜を含む構造が構造の異なる側面上で異なる反射
値を有し得るということは周知である。
被覆された物品または装置の基板側から観察されるよう
に反射を減少させるように設計され得る。そのような構
造は2つの層のみを必要とし、その1つは窒化物層であ
り、非常に低い明所視反射を与える。
25は基板32上に堆積された窒化物30の薄膜を含む。可視
光に実質的に透光性のある材料の膜34は窒化膜30上に堆
積される。膜の厚みは矢印Aの方向において観察される
ように可視光に対して最も低い反射率を与えるように調
整される。窒化物層30は約6および9nmの厚みの間であ
り得る。好ましくは、それは約8nmの厚みである。透光
性の層は2および15nmの間の厚みであり、それは透光性
の材料の屈折率に依存する。この層の屈折率は約510nm
の波長で約1.35および2.65の間である。
素、酸化錫または二酸化チタンであり得る。窒化チタン
の光学定数は15nmの厚みの膜に対して表1に示される物
品であり得る。層34の厚みは約510nmの波長で約2.35の
屈折率を有する二酸化チタンに対しては約2.5nmであ
り、かつ約510nmの波長で約1.46の屈折率を有する二酸
化ケイ素に対しては約10.8nmであり得る。
(曲線AA)、酸化錫(曲線BB)または二酸化チタン(曲
線CC)で覆われた窒化チタン膜の計算された反射率を示
す。図15における反射率値は0ないし1%のスケールで
示され、異なる被覆材で得られた反射における差異を強
調する。理解され得るように、反射値は層34の異なる被
覆の屈折率の広い範囲に対して非常に低いものである。
約510nmの波長で約1.35から約2.65の範囲におけるいず
れかの屈折率は効果的な被覆を生じるために使用され得
る。
化チタンの単一膜のための計測された反射(曲線DD)お
よび透過(曲線EE)値を示す。図面は基板(曲線FF)の
被覆されない表面からの反射を含む。計測された反射曲
線DD(図16)は計算された曲線Z(図15)と比較され得
る。計測された曲線DDは計算された曲線Zとほぼ同じで
ある最小値を示す。計測された曲線の最小値は計算され
た曲線よりも大きな波長で起こる。計測されたデータは
基板を介して見られるときの反射に対するものである。
属の窒化物として使用された。しかしながら、遷移金属
の窒化物のいずれかがこの発明の構造において使用され
得るということが明らかになるであろう。たとえば、他
の遷移金属の窒化物は透過の異なるレベルまたはシート
抵抗の異なる値を与えるために有用であり得る。それは
また構造において2つまたはそれ以上の異なる遷移金属
の窒化物を使用するために有用であり得る。
の材料として使用されてきた。しかしながら、他の材
料、たとえば窒化ケイ素のような実質的に透光性の窒化
物、またはシリコン酸窒化物のような酸窒化物が使用さ
れ得るということが明らかになるであろう。フッ化物ま
たはサルフィドのような材料もまた使用され得るが、そ
れらは反応性スパッタリングによって容易に堆積され得
ない。
るために使用され得る。そのようなフィルタはもしそれ
らが両方の表面上で反射防止被覆を有するなら最大限に
効果的である。光減衰、反射防止被覆は一方の表面にの
み適用され得る。他方の表面は別の型の反射防止被覆を
受け取り得る。この他の被覆は図14に示されるこの発明
の2層の実施例であり得るかまたは窒化チタンの単一膜
であり得る。
はVDTスクリーン52の前に配置され得る。フィルタ50は
透光性の基板40を含み、それは表3の4層構造15でその
表面42上で被覆される。基板40の表面46は2層構造25で
被覆され得る。構造25は約7.8nmの厚みの窒化チタンの
層を含み得る。
ータ54に面する。観察の方向は矢印Aによって示され
る。フィルタ50の光減衰特性はスクリーン52からの反射
56の抑制を引き起こす。
(曲線GG)および反射(曲線HH)値を示す。反射計測は
矢印Aの方向においてなされた。表面40および46は1平
方につき約150および250オームのシート抵抗をそれぞれ
に有する。そのように、もし表面40が電気的に接地され
ると、静電荷の蓄積が妨げられるであろう。
ある。この発明が太陽抑制つや出し、サングラスおよび
保護アイウエア(eyewear)を含む他の応用において使
用され得るということが発明された実施例から明らかに
なるであろう。この発明の実施例は物品または装置の一
方または両方の表面上で使用され得る。この発明の実施
例は反対側の表面上で薄膜干渉被覆の別の型を有する物
品の1つの表面上で使用され得る。この発明の実施例は
また反対側の表面上で化学エッチングのような反射防止
処理を有する物品の1つの表面上で使用され得る。被覆
組合せの選択は物品の特定の要求によって決定される。
料はまた商業的に使用可能なスパッタリング陰極を使用
して商業的に利用可能な機械において堆積され得るしか
つそうされてきた。材料はまた連続する、イン−ライン
スパッタリングまたは他の機械において堆積され得る。
材料はDC反応性スパッタリングまたは他の方法によって
堆積され得る。膜の光学的特性は、しかしながら、すで
に説明されたように異なり得、かつその差異は適当な膜
の厚みを決定する際に考慮されなければならない。
は構造を堆積するために使用される機械はイン−ライン
スパッタ被覆機械であった。機械は真空ロックによって
分離された5つの別個のチャンバを含む。各々のチャン
バは3つまでのスパッタリング陰極を含み得、それらは
平面マグネトロンまたは回転円筒マグネトロンであり得
る。装置は長さ2メートルに幅1メートルまでの基板を
許容するであろう。上で説明された実施例において、窒
化チタン膜は平面マグネトロンを使用して堆積された。
二酸化ケイ素および酸化錫膜は回転円筒マグネトロンを
使用して堆積された。
リフォルニア フェアフィールド(Fairfield)のエア
コ・コーティング・テクノロジーズ・インコーポレーテ
ッド(Airco Coating Technologies Inc.)によって
供給された修飾されたD1モデルコーター(coater)であ
る。機械への修飾は以下のものを含み、すなわち原型の
エドワーズ(Edwards)油拡散ポンプとバリアン(Varia
n)(パラアルト、カリフォルニア)モデル185油拡散ポ
ンプとの取り換えであり、それによってポンピング容量
において2層の増加を与え、真空ロックトンネルにわた
る別個のポンプアパーチャの付加を含み、それによって
真空ロックの基板の通過の間に圧力変動を減少させ、原
型のプラスチック製の気体入口管とステンレス鋼の管と
の置き換えをさらに含む。回転マグネトロンにはアーク
抑制構造および遮へいが装備され、それはディッキー
(Dickey)らによる「回転マグネトロンスパッタリング
システムにおけるアーク抑制のためのシールディング」
(Shielding for Arc Suppression in Rotating
Magnatron Sputtering Systems)と題された1990年8
月10日の日付で出題された同時継続出願連続番号第
号に、かつスティーブンソン(Stevenson)ら
による「回転円筒マグネトロンのための片持ちばり装
着」(Cantilever Mount For Rotating Cylindrica
l Magnetrons)と題された1990年8月10日の日付で出
願された同時継続出願連続番号第 号に説
明され、両方の出願はこの発明の意図される譲受人に譲
渡され得、かつこれらの2つの出願の全体の開示は引用
により援用される。回転マグネトロンにはまたカリフォ
ルニア、フェアフィールドのエアコ・コーディング・テ
クノロジーズ・インコーポレーテッドから利用可能な電
子アークタイバータが装備され得る。
の発明はしかしながら描写されかつ説明された実施例に
限定されない。むしろ、この発明の範囲は添付の請求の
範囲によって規定される。
Claims (18)
- 【請求項1】物品のための被覆であって、 可視光に実質的に透光性のある材料を含みかつ510nmの
波長の光に対して1.35および1.9の間の屈折率ならびに4
80nmおよび560nmの間の波長の光に対して4分の1波長
の光学的厚みを有する第1の層と、 実質的に遷移金属の窒化物を含みかつ5nmおよび40nmの
間の厚みを有する、前記第1の層に隣接する第2の層
と、 前記第2の層に隣接しかつ可視光に実質的に透光性のあ
る材料を含みかつ510nmの波長の光に対して1.35および
2.65の間の屈折率ならびに480nmおよび560nmの間の波長
の光に対して4分の1波長よりも少ないかまたはそれに
等しい光学的厚みを有する第3の層と、 5nmおよび40nmの間の厚みを有する遷移金属の窒化物を
実質的に含む、前記第3の層に隣接する第4の層とを備
え、 前記第1の層が、前記第1ないし第4の層の最外層を構
成する、導電性光減衰反射防止被覆。 - 【請求項2】前記第4の層の前記第3の層と隣接する面
とは反対側の面に隣接し、可視光に実質的に透光性のあ
る材料を含みかつ510nmの波長の光に対して1.35および
2.65の間の屈折率ならびに480nmおよび560nmの間の波長
の光に対して4分の1波長よりも少ないかまたはそれに
等しい光学的厚みを有する第5の層と、 前記第5の層の前記第4の層とは反対側の面に隣接す
る、実質的に遷移金属の窒化物を含みかつ5nmおよび40n
mの間の厚みを有する第6の層とをさらに備え、 前記第6の層の前記第5の層が隣接する面とは反対側の
面が、基板の表面上にある、請求項1に記載の導電性光
減衰反射防止被覆。 - 【請求項3】前記第4の層の前記第3の層とは反対側の
面に隣接し、可視光に実質的に透光性のある材料からな
る第7の層をさらに含み、該第7の層が1.35から2.65の
範囲内の屈折率および480nmから560nmの範囲内の波長の
光に対して8分の1波長よりも少ない光学的厚みを有す
る、請求項2に記載の導電性光減衰反射防止被覆。 - 【請求項4】前記第1の層および前記第3の層が金属酸
化物を含み、前記第2の層および前記第4の層が窒化チ
タンを含む、請求項1に記載の導電性光減衰反射防止被
膜。 - 【請求項5】前記第3の層とは反対側において前記第4
の層と隣接する、金属酸化物の第5の層をさらに含み、
該第5の層は、510nmの波長の光に対して1.35および2.6
5の間の屈折率ならびに480nmないし560nmの間の波長の
光に対して8分の1波長よりも短い光学的厚みを有す
る、請求項4に記載の導電性光減衰反射防止被覆。 - 【請求項6】金属酸化物を含む前記第1および第3の層
の少なくともひとつが、異なる屈折率を有する少なくと
も2つの副層を有する、請求項4または5に記載の導電
性光減衰反射防止被覆。 - 【請求項7】前記導電性光減衰反射防止被膜が、基板の
ための導電性、反射減少被膜であり、さらに、 前記第3の層とは反対側において前記第4の層と隣接す
る、可視光に実質的に透光性のある材料を含みかつ510n
mの波長の光に対して1.35および2.65の間の屈折率なら
びに480nmおよび560nmの間の波長に対して4分の1波長
よりも少ないかまたはそれに等しい光学的厚みを有する
第5の層と、 前記第4の層とは反対側において前記第5の層と隣接す
る、実質的に窒化チタンを含みかつ5nmおよび40nmの間
の厚みを有する第6の層と、 前記第5の層とは反対側において前記第6の層に隣接す
る、可視光に実質的に透光性のある材料を含みかつ510n
mの波長の光に対して1.35および2.65の間の屈折率なら
びに480nmおよび560nmの間の波長の光に対して8分の1
波長よりも少ない光学的厚みを有する第7の層とをさら
に備え、 前記第7の層が、前記第5の層とは反対側の面において
基板と対向する、請求項4に記載の導電性光減衰反射防
止被膜。 - 【請求項8】前記第3の層とは反対側において前記第4
の層に隣接し、可視光に実質的に透光性のある材料を含
みかつ510nmの波長の光に対して1.35および2.65の間の
屈折率ならびに480nmおよび560nmの間の波長の光に対し
て4分の1波長よりも少ないかまたはそれに等しい光学
的厚みを有する第5の層と、 前記第4の層とは反対側において前記第5の層に隣接
し、実質的に遷移金属の窒化物を含みかつ5nmおよび40n
mの間の厚みを有する第6の層とをさらに備えた、請求
項1に記載の導電性光減衰反射防止被覆。 - 【請求項9】遷移金属の窒化物を含む前記第2および第
4の層が、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化ハフニ
ウム、窒化バナジウム、窒化ニオブ、窒化タンタルおよ
び窒化クロムからなる群から選択された材料を含む、請
求項1に記載の導電性光減衰反射防止被覆。 - 【請求項10】前記第2および第4の層か窒化チタンを
含む、請求項1に記載の導電性光減衰反射防止被覆。 - 【請求項11】前記第3の層と反対側において前記第4
の層に隣接するとともに、可視光に実質的に透光性のあ
る材料を含み、510nmの波長の光に対して1.35ないし2.6
5の間の屈折率および480nmから560nmの範囲内の波長の
光に対しての8分の1波長よりも短い光学的厚みを有す
るし第5の層をさらに備えた、請求項1に記載の導電性
光減衰反射防止被覆。 - 【請求項12】可視光に実質的に透光性のある材料のう
ちの少なくとも1つの層が異なる屈折率を有する少なく
とも2つの副層を含む、請求項1に記載の導電性光減衰
反射防止被覆。 - 【請求項13】前記第2の層および前記第4の層を構成
する遷移金属の窒化物のいずれかが、2つ以上の異なる
遷移金属の窒化物を含む、請求項1に記載の導電性光減
衰反射防止被覆。 - 【請求項14】透光性のある基板と、 前記基板の1つの表面上に形成された、請求項1に記載
の導電性光減衰反射防止被覆とを備えた、導電性光減衰
反射防止被覆を施した物品。 - 【請求項15】前記第3の層と反対側において前記第4
の層に隣接する、可視光に実質的に透光性のある材料を
含みかつ510nmの波長の光に対して1.35および2.65の間
の屈折率ならびに480nmから560nmの範囲内の波長の光に
対して4分の1波長よりも少ないかまたはそれに等しい
光学的厚みを有する第5の層と、 前記第4の層と反対側において前記第5の層に隣接す
る、遷移金属の窒化物を実質的に含みかつ5nmおよび40n
mの間の厚みを有する第6の層とをさらに備えた、請求
項14に記載の導電性光減衰反射防止被膜を施した物品。 - 【請求項16】前記導電性光減衰反射防止被覆に対向す
る前記基板の表面に、反射防止処理をさらに含む、請求
項14または15に記載の導電性光減衰反射防止被膜を施し
た物品。 - 【請求項17】前記反射防止処理が多層反射防止被覆で
ある、請求項16に記載の導電性光減衰反射防止被膜を施
した物品。 - 【請求項18】前記多層反射防止被覆が、 前記基板に隣接する、遷移金属の窒化物を実質的に含み
かつ5nmから15nmの範囲内の厚みを有する窒化物層と、 前記窒化物層に隣接するとともに、可視光に実質的に透
光性のある材料を含み、510nmの波長の光に対して1.35
から2.65の範囲内の屈折率ならびに2nmから15.1nmの範
囲内の厚みを有する層と を備えた、請求項17に記載の導電性光減衰反射防止被膜
を施した物品。
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