JP4800947B2 - 電磁遮蔽用薄膜積層体を備えた透明基板 - Google Patents

Description

本発明の主題は、電磁遮蔽のための少なくとも１つの金属層を含む薄膜多層をコーティングされた特にガラス製の透明基板である。

本発明は、以下、プラズマディスプレイスクリーンにおいてかかる基板の使用についてさらに詳細に説明する。しかしながら、下記の基板は、かかる利用分野に制限されるわけではなく、該基板をあらゆる電磁遮蔽壁の中に組み込むことが可能である。

プラズマディスプレイスクリーンは、２枚のガラス板の間に捕捉されたプラズマガス混合物（Ｎｅ，Ｘｅ，Ａｒ）、及びディスプレイの後方プレートの内部面上に設置されたリン光体を含む。２枚のガラス板の間のプラズマ放電中にプラズマガス混合物によって発生せしめられた紫外線放射が、後方プレートの内部面上のリン光体と相互作用して可視光放射（赤、緑又は青）を生成する。気体粒子の低準位遷移メカニズムが、紫外発光に競合し、それが８００〜１２５０ｎｍの間の赤外線放射を生成し、主としてディスプレイの前面を通したその伝播は、特に遠隔制御装置などを用いて赤外線によって制御されている近くにある機器に関して、非常に厄介な干渉の源となり得る。

その上に、全ての電子デバイスがそうであるように、プラズマディスプレイスクリーンは、マイクロコンピュータ、携帯電話などといったその他のデバイスと干渉してはならない寄生放射線を生成し得るアドレシングシステム又はドライバを有している。

かかる放射線の伝播を無くするか又はせめて減衰させるための１つの解決法は、電磁遮蔽を提供する目的で透明かつメタライゼーションを受けているフィルタとも呼ばれるウインドウをディスプレイの前面に設置することにある。このフィルタは、例えば、３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚの周波数範囲の電磁波及び８００ｎｍを超える赤外線を反射する銀ベースの薄い層でコーティングされた透明な基板である。

かくして、フランス特許第２，６４１，２７２号明細書は、少なくとも１層の金属酸化物を含む透明な副層と、犠牲金属酸化物層、１５ｎｍ以下の厚みの酸化亜鉛層及び金属酸化物の上部被覆層を含む透明な被覆層の間にはさまれた反射性銀層を含む基板を提案している。

上記の銀層は、好ましくは、８〜１２ｎｍの間の厚みを有する。

副層の金属酸化物層は、複数の酸化物から選ぶことができ、複数の酸化物の混合物であり得る。好ましい例は、二酸化チタン層とこの二酸化チタン上に被着させられた酸化錫層である。

犠牲金属酸化物の目的は、特にスパッタリング技術により実施される場合のその被着の間の酸化から銀層を保護することにある。これは、銀が損なわれたとするとコーティングされた基板はその低い放射率を失ないその光透過は大幅に削減されることになるからである。往々にして好まれる犠牲金属は、酸化に対する非常に有効な保護を銀に提供し、容易に酸化されて非常に吸光度の低い酸化物を形成するという利点を有するという理由で、チタンである。

酸化亜鉛層は、さらに低い層の中への酸素の浸透に対する保護として役立ち、犠牲金属の厚みを幾分か削減できるようにし、このときこの金属はより容易に、より完全にそしてより均一に酸化される。上述の文献は、特に優れた光透過特性を層に与えるべく、酸化亜鉛層の厚みを１５ｎｍに制限することを要求している。

しかしながら、単一金属層をもつこのような基板は、例えば１．８Ω／□未満の表面抵抗を有するのに充分な電磁遮蔽を得るのには適切ではない。その上、その他の特許出願は、特に銀層といった複数の金属層を含む多重層を提案している。しかしながら、層の数を増やすと光透過率は低下することがわかっている。従って、満足のいく光透過率を達成するためには、層の厚みと種類の間の妥協点を見い出さなくてはならない。

国際公開第０１／８１２６２号パンフレットとして開示された特許出願は、基板に最も近い銀層の場合には厚みｅ₁でその他の層については厚みｅ₂の２つの銀層を有し、酸化チタンといった犠牲金属酸化物が各々の銀層の上に設置されてそれを保護している多重層を提案している。１つの層構成の例は、次の通りである：
基板／Ｓｉ₃Ｎ₄／ＺｎＯ／Ａｇ／Ｔｉ／Ｓｉ₃Ｎ₄／ＺｎＯ／Ａｇ／Ｔｉ／ＺｎＯ／Ｓ_i３Ｎ₄。

適切な光透過率をなおも維持しながら１．８Ω／□未満の表面抵抗を達成するためには、厚みｅ₁／ｅ₂の比は０．８〜１．１、好ましくは０．９〜１の間にあり、金属層の合計厚みｅ₁＋ｅ₂は２７．５〜３０ｎｍ、好ましくは２８〜２９．５ｎｍの間にある。

欧州特許出願第１，１５５，８１６号明細書は、例えば酸化亜鉛又好ましくは窒化シリカといった５５０ｎｍの波長で２．４未満の屈折率をもつ層及び酸化チタン層を交互に有する３層、さらには４層の銀層をもつ多重層について開示している。基板に最も近い銀層及び最も遠く離れた銀層の厚みは、好ましくはその他の銀層の厚みの０．１〜１倍に等しい。６７％の光透過率で１．５Ω／□の表面抵抗をもつ層構成の一例が、各々厚み１６ｎｍの３層のパラジウム・ドープ銀層を用いて提供されている。この層構成は、次の通りである：
基板／ＴｉＯ_x／ＳｉＮ_x／Ａｇ／ＳｉＮ_x／ＴｉＯ_x／ＳｉＮ_x／Ａｇ／ＳｉＮ_x／ＴｉＯ_x／ＳｉＮ_x／Ａｇ／ＳｉＮ_x／ＴｉＯ_x。

しかしながら、既存の解決法の特性をさらに改善しかくして光透過率を劣化させることなく表面抵抗をさらに一層実質的に低減させることが常に望まれる。

従って、本発明の目的は、満足のいく光学特性をなおも達成しながら、電磁波透過の問題を軽減させる目的で、特にプラズマディスプレイスクリーンのための別のフィルタ的解決法を発見することにある。

本発明に従うと、３つの銀層を内含し、基板上に二酸化チタン層、金属酸化物層、銀層の１つ及び被覆層を交互に含んで成る薄膜多重層が備わった、特にガラス製の透明基板が提供される。この透明基板は、
金属酸化物が酸化亜鉛であること；
被覆層が犠牲金属であること；及び
少なくとも１つの金属酸化物を含む反射防止層が、基板から最も遠く離れた銀層のための被覆層上に被着されていること、
を特徴とする。

１つの特徴に従うと、銀層の各々の厚みは、１３ｎｍ〜１９ｎｍの間である。３つのそれぞれの層（Ａｇ₁，Ａｇ₂，Ａｇ₃）の厚み（ｅＡｇ₁，ｅＡｇ₂，ｅＡｇ₃）は同一であるか、そうでなければ、０．８〜１．２の間の比率で変動し、ｅＡｇ₁≦ｅＡｇ₃≦ｅＡｇ₂となるようなものである。

もう1つの特徴に従うと、基板に最も近い銀層（Ａｇ₁）のための副層としての二酸化チタン層は、１０〜２０ｎｍの間、好ましくは１０〜１５ｎｍの間の厚みを有し、その他の２つの銀層（Ａｇ₂，Ａｇ₃）のための副層としての酸化チタン層は、３５〜５５ｎｍ、好ましくは４０〜５０ｎｍの間の厚みを有する。

好ましくは、酸化亜鉛層は、１５ｎｍより大きい厚みを有する。

有利には、犠牲金属層は、ニオブ、チタン又はジルコニウムからなり、２ｎｍを超えない厚みを有する。

もう1つの特徴に従うと、反射防止層は、２５〜５０ｎｍ、好ましくは２５〜３５ｎｍの間の厚みを有する。有利には、この反射防止層は、１５〜３５ｎｍ、好ましくは２０〜３０ｎｍの間の厚みを有する少なくとも１つの二酸化チタン層を包含し、かつこの二酸化チタン層上に被着させられ、かつ５〜１５ｎｍ、好ましくは６〜１０ｎｍの間の厚みを有する金属酸化物のもう１つの層をも包含し得る。この金属酸化物層は、好ましくは、酸化錫（ＳｎＯ₂）又は窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）である。

このような特徴と共に、本発明に従った基板は、１Ω／□を超えず、好ましくは０．７〜０．９Ω／□の間の表面抵抗を有する。

基板は、強化ガラス又は非強化ガラスから作られていてもよく、さもなければ、プラスチックから作られていてもよい。

かかる基板を、例えばプラズマディスプレイタイプの表示スクリーンに対して適用される電磁遮蔽フィルタ内で使用することが有利であろう。従って、このフィルタは、以下の光学特性を有するべく、任意には反射防止層でコーティングされる単数又は複数の機能的プラスチックシート（例えば顔料又は染料を含有）及び／又はもう１つの透明な基板と合わせて、本発明の多重層を備えた基板を含む：
４５〜５５％の間の光透過率Ｔ_L；
透過における１０％未満の純度；
５％未満、好ましくは４％未満の光反射率Ｒ_L；
２０％未満の純度での反射における主として紫−青の色；
透過における主として青の色。

次いで、本発明のその他の特長及び利点を添付の図面を参照して説明する。なお、これらの図面において、図１は、電磁遮蔽フィルタの第１の実施形態を例示し、図２は、電磁遮蔽フィルタの第２の実施形態を例示し、そして図３は、本発明の多重層を概略的に例示している。

本発明の要素のさまざまな寸法、特に厚みに関しては、図面中読取りをより容易にするように、一定の縮尺に基づいて描かれてはいないということをまず最初に指摘しておかなければならない。

図１は、光学及び電磁遮蔽フィルタを形成するためにプラズマディスプレイの前面に接合されるように意図された透明な構造体の１実施形態の第１の例を示している。

図示の構造体は、ディスプレイと同じ側に設置されるように意図された、ガラスタイプの、ただし一変形形態としてはプラスチックで作ることのできる第１の透明基板１０、該構造体の内側に面して基板１０の内部面の上に設置される本発明に従った薄膜多重層２０、例えばＰＶＢフィルムのようなプラスチックフィルム４０を用いて多重層２０に面して第１の基板に接合されるガラスタイプの第２の基板３０を含んで成る。この機能的プラスチックフィルムは、有利には、５９０ｎｍを中心とする波長のオレンジ色をろ光するべく有機染料又は鉱物顔料を包含し得る。該プラスチックフィルム又は該構造体の代替的実施形態についてのさらなる詳細に関しては、フランス特許出願第０３／０４６３６号明細書を参照することができる。

構造体の外側に向かう基板１０及び３０の外部面には、好ましくは、反射防止コーティング５０が備わっている。

図２は、見る人とは反対側にくるように意図された面の１つに薄膜多重層２０が備わった基板１０、及び第１の実施形態で上述した通りのその他の機能性を有利には包含しうる例えばＰＶＢフィルムのようなプラスチックフィルム４０を用いて多重層２０に面して基板１０に接合されている、ディスプレイと同じ側に設置されるように意図されている例えばＰＥＴのようなプラスチックで作られた基板６０を含んで成る、構造体の実施形態の第２の例を示している。構造体の外側に向かう基板１０の外部面には、好ましくは反射防止コーティング５０が具備されている。

従って、本発明は、例えば基板１０のような基板上に被着された多重層２０に関する。この多重層は、３つの金属銀層を包含し、Ａｇ₁は、基板に最も近い層であり、Ａｇ₂は中央層であり、Ａｇ₃は、３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚの周波数をもつ電磁波及び８００ｎｍを超える赤外線波を反射することを機能とする最も遠く離れた銀層である。

多重層は、基板上に交互に被着させられた状態で、二酸化チタン層２１、酸化亜鉛層から成る金属酸化物層２２、銀層Ａｇ₁、Ａｇ₂又はＡｇ₃の１つ及び犠牲金属の被覆層２３を包含する。基板から最も遠くの銀層Ａｇ₃上に被着されている犠牲金属層２３の上面に被着されているのは、少なくとも１つの金属酸化物から成る反射防止層２４である。

銀層Ａｇ₁、Ａｇ₂又はＡｇ₃の各々の厚みは、１３ｎｍ〜１９ｎｍの間である。それぞれの層Ａｇ₁、Ａｇ₂及びＡｇ₃の厚みｅＡｇ₁、ｅＡｇ₂及びｅＡｇ₃は、同一であってよく、さもなければ、０．８〜１．２の間の比率で変動してもよく、ｅＡｇ₁≦ｅＡｇ₃≦ｅＡｇ₂となるようなものである。層の厚みの不均衡は、同じ表面抵抗を維持しながら光反射率を低下させるため、優先的である。

基板に近い銀層Ａｇ₁のための副層としての酸化チタン層２１は、１０〜２０ｎｍ、好ましくは１０〜１５ｎｍの間の厚みを有する。

その他の２つの銀層Ａｇ₂及びＡｇ₃のための副層としての酸化チタン層２１は、３５〜５５ｎｍ、好ましくは４０〜５０ｎｍの間の厚みを有する。

酸化亜鉛層２２は、好ましくは、１５ｎｍを上回る、例えば１６又は１８ｎｍの厚みを有する。

犠牲金属層２３は、ニオブ、チタン又はジルコニウム、好ましくはチタンからなるものであり、最大２ｎｍ、例えば１．５ｎｍの厚みを有する。

犠牲金属層は、銀を酸化から保護し、かつその低効率を改善することを可能にする。チタンの存在は、光透過率を劣化させ得るものの、それはまさに充分適正な光透過率を維持しながらさらに一層低い表面抵抗を得ることができるようにする。フィルタの光学特性とその遮蔽特性の間に見い出すべき妥協点は、優れた光学特性をなおも維持しながら遮蔽を優先させることによって提供される。かくして、３つの銀層に基づく本発明の層構成によると、表面抵抗は、先行技術に従った場合の１．５に比べ０．８Ω／□まで低下し、これは「消費者」製品と呼ばれるものを扱う欧州規格ＥＮ５５０２２のクラスＡを満たすだけでなく、ホームシネマタイプの特殊な製品を扱うクラスＢをも満たすものである。

基板から遠隔した銀層Ａｇ₃のための反射防止層２４は、２５〜５０ｎｍの間、好ましくは２５〜３５ｎｍの間の厚みを有する。この層は、１５〜３５ｎｍ、好ましくは２０〜３０ｎｍの間の厚みの二酸化チタンを少なくとも含む。

有利には、この反射防止層の二酸化チタンの上面に被着されるものとして、５〜１５ｎｍ、好ましくは６〜１０ｎｍの間の小さい厚みのもう１つの金属酸化物がある。この金属酸化物は、例えば、酸化錫（ＳｎＯ₂）又は窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）であり、反射及び透過における色の純度を改善する一助となる。

多重層の全ての層は、既知のスパッタリング技術により基板上に被着される。

下記の表では、本発明の多重層２０の５つの例（例１〜例５）を示す。表中に示されているのは、各層の厚み（ｎｍ単位）、そして基板１０に接合された各々の多重層について、光透過率Ｔ_Lの値（％単位）、光反射率Ｒ_L（％単位）、透過における純度Ｐ_e ｉｎ Ｔ（％単位）、反射における純度Ｐ_e ｉｎ Ｒ(％単位）、透過及び反射における主波長、それぞれλ_d ｉｎ Ｔ及びλ_d ｉｎ Ｒ（ｎｍ単位）及び表面抵抗R surf（Ω／□単位）である。

これらの５つの例は、１Ω／□未満の適切な遮蔽を達成することを可能にする。

例１、例２及び例５の場合、銀層は同じであり１５ｎｍに等しく、酸化亜鉛の厚みは異なり厚みは１５ｎｍ未満であり、例５の場合は正確に１０ｎｍに等しい。各例について、二酸化チタン層の厚みは、多重層の光学特性を最適化するように固定される。

結果から、例５よりも大きい酸化亜鉛の厚み（６〜８ｎｍ及びそれ以上）を有する例１及び例２について、光透過率が、先行技術に関して予想されうるものとは異なり、実質的に同一にとどまっているか又は例１の場合にはわずかに上回っていさえし、酸化亜鉛の厚みは１８ｎｍであり、又反射は、例１及び例２の場合、例５の場合に比べ低いものであるという利点を有し、かくして、見る人にとって眩しくない攻撃性の低い形でディスプレイを照射することを可能にしている、ということがわかる。

例３及び例４は、銀層に関して等しくない厚みで、例４の場合ＳｎＯ₂に基づく反射防止層２５との比較を提供している。不均衡は、光反射率を低減させるという利点をもつが、透過及び反射における純度を増大させるという欠点を有する。反射防止層の付加は、この欠点を克服し、かくして例１、例２及び例５のものと同等の又は実質的に同等の透過における純度を得る一助となる。

かくして、銀及び誘電層の被着及び本発明に従って作成された厚みを制御すると同時に金属保護層を使用することによって、図１又は図２を参照して得られたフィルタは以下の特性を有する：
１Ω／□未満の表面抵抗；
４５〜５５％の間の光透過率Ｔ_L；
１０％未満の透過における純度；
５％未満、好ましくは４％未満の光反射率Ｒ_L；
２０％未満の純度での反射における主として紫−青の色；及び
透過における主として青の色。

本発明の基板を用いた電磁遮蔽フィルタは、表示スクリーン、特にプラズマディスプレイに応用することができる。それは、遮蔽に関し非常に優れた性能を提供し（表面抵抗は１Ω／□未満）、その結果、９００ｎｍでの透過率が１％を超えず、特に赤外線を遮断する。このフィルタは同様に、優れた視認性（光透過率は４５〜５５％の間）を提供し、ディスプレイのコントラストを改善する。

電磁遮蔽フィルタの第１の実施形態を例示した断面図である。 電磁遮蔽フィルタの第２の実施形態を例示した断面図である。 図３は、本発明による多重層を概略的に例示した断面図である。

Claims (13)

1. ３つの銀層（Ａｇ₁，Ａｇ₂，Ａｇ₃）を包含し、かつ二酸化チタン層（２１）、金属酸化物層（２２）、銀層（Ａｇ₁，Ａｇ₂，Ａｇ₃）の１つ及び被覆層（２３）を基板上に交互に含んで成る薄膜多重層（２０）が備わった透明基板において、
   金属酸化物が酸化亜鉛であること；
   被覆層（２３）が犠牲金属であること；
   少なくとも１つの金属酸化物を含む反射防止層（２４）が、基板から最も遠く離れた銀層（Ａｇ₃）のための被覆層（２３）上に被着されていること；
   銀層（Ａｇ ₁ ，Ａｇ ₂ ，Ａｇ ₃ ）の各々の厚みが１３ｎｍ〜１９ｎｍの間であること；及び
   犠牲金属からなる被覆層（２３）が、２ｎｍを超えない厚みを有すること、
   を特徴とする透明基板。
2. それぞれの銀層（Ａｇ₁，Ａｇ₂，Ａｇ₃）の厚み（ｅＡｇ₁，ｅＡｇ₂，ｅＡｇ₃）が同一であるか、さもなければ、０．８〜１．２の間の比率で変動し、ｅＡｇ₁≦ｅＡｇ₃≦ｅＡｇ₂となるようなものであることを特徴とする請求項１に記載の基板。
3. 基板に最も近い銀層（Ａｇ₁）のための副層としての二酸化チタン層（２１）が、１０〜２０ｎｍの厚みを有し、その他の２つの銀層（Ａｇ₂，Ａｇ₃）のための副層としての酸化チタン層（２１）が、３５〜５５ｎｍの厚みを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板。
4. 酸化亜鉛層（２２）が１５ｎｍより大きい厚みを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板。
5. 犠牲金属からなる被覆層（２３）が、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）又はジルコニウム（Ｚｒ）からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板。
6. 反射防止層（２４）が、２５〜５０ｎｍの厚みを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板。
7. 反射防止層（２４）が、１５〜３５ｎｍの厚みを有する少なくとも１つの二酸化チタン層を内含することを特徴とする請求項６に記載の基板。
8. 反射防止層（２４）が、二酸化チタン層及びこの二酸化チタン層上に被着させられ５〜１５ｎｍの厚みを有する金属酸化物のもう１つの層を内含することを特徴とする請求項６又は７に記載の基板。
9. 反射防止層（２４）の金属酸化物層が、酸化錫（ＳｎＯ₂ ）であることを特徴とする請求項８に記載の基板。
10. １Ω／□を超えない表面抵抗を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の基板。
11. 強化ガラス又は非強化ガラスから作られているか又はプラスチックから作られていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の基板。
12. 下記のような光学特性：
    ４５〜５５％の間の光透過率Ｔ_L；
    透過における１０％未満の純度；
    ５％未満の光反射率Ｒ_L；
    ２０％未満の純度での反射における主として紫−青の色；
    透過における主として青の色、
    を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の基板を含む電磁遮蔽フィルタ。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの基板又はフィルタをその前面に内蔵するプラズマディスプレイタイプの表示スクリーン。

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