JPH0973001A - 反射防止膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、導電性が高く、広い周波数帯
域においても反射防止効果が高い反射防止膜を提供す
る。 【解決手段】 隣り合う２つの層を支持層１１に、ある
いは支持層１１上のハードコート層１２上に被着させた
ものであり、支持層１１に近い方の第１の層１を光を吸
収する導電性の材料から構成し、他の第２の層２を屈折
率が２．０以下である材料から構成する。上記第１の層
１の短波長側の波長λ_v における屈折率をｎ_v 、消衰係
数をｋ_v とし、長波長側の波長λ_r における屈折率をｎ
_r 、消衰係数をｋ_r とするとき、ｎ_v はｎ_r より大きく
かつｋ_v はｋ_r より小さい（ｎ_v ＞ｎ_r かつｋ_v ＜ｋ
_r ）ものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、支持層に被着さ
れ、反射防止特性を有すると共に、電磁波のもれや静電
気の帯電等を防止する光学膜としての反射防止膜に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射防止膜は、例えば空気とガラ
スとの光学的境界面における屈折率を減少させることが
好ましかったり、また、その必要がある光学や電気光学
の分野で広く使われている。これらの応用分野として
は、カメラのレンズ、コピー機械のプラテン（原稿
台）、機器用のカバーガラス、陰極線管いわゆるＣＲＴ
（cathode-ray tube）用パネル、その他の表示装置等が
ある。

【０００３】各種の応用分野で使われる光学的な薄膜コ
ーティングには、マグネシウムフッ化物から成る膜等の
単一層コーティングや、１つの波長領域における屈折率
を最小にする２層のコーティングや、比較的広い波長領
域例えば可視光領域の範囲にわたって低い屈折率を生じ
る多層の広帯域コーティング等がある。ここで、上記２
層のコーティングについて説明する。

【０００４】先ず、米国特許第４４２２７２１号に開示
された２層膜で構成される反射防止膜（以下、反射防止
膜Ａ）は、少なくとも１つの低屈折率の材料から成る層
例えばマグネシウムフッ化物から成る層と、薄い透明な
高屈折率で導電性を有する材料から成る層、例えばイン
ディウム錫酸化物（ＩＴＯ：indium tin oxide）、カド
ミウム錫酸塩、あるいは錫アンチモン酸化物から成る層
とから構成され、光学基材の表面から順に低屈折率の材
料から成る層、薄い透明な高屈折率で導電性を有する材
料から成る層が被着されて成るものである。また、上記
導電性材料から成る層は、１．０ｎｍから３０．０ｎｍ
の光学厚さを有しており、また、上記低屈折率材料から
成る層は、上記導電性材料から成る層が劣化しないよう
に、導電性材料から成る層の厚さに応じた厚さを有す
る。

【０００５】上記反射防止膜Ａは、一方が低い屈折率で
もう一方が高い屈折率である２層膜にて、電気的に直接
接続できＣＲＴやコピー機械等に最適な導電性のある反
射防止膜を提供する。

【０００６】また、米国特許第４７３２４５４号に開示
された２層膜で構成される反射防止膜（以下、反射防止
膜Ｂ）は、透明なプラスティックから成る基板と、堅く
てかつ引っかき傷に耐性であって上記基板に被着される
第１の層と、上記第１の層に密着するとともに酸素原子
存在下及び１５０℃以下における高周波放電によるスパ
ッタ法あるいは真空蒸着法で構成される導電性材料から
成る第２の層と、上記第２の層に密着するとともに上記
第２の層の屈折率より低い屈折率を有する第３の層とか
ら成り、上記第２の層はＩＴＯを含むものである。

【０００７】上記反射防止膜Ｂは、光を伝搬できるとと
もに、プラスティックの保護層に被着させてＣＲＴのフ
ィルタからの電磁波のフィルタとして最適な反射防止膜
を提供する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記反射防
止膜Ａは、導電性が低いこと及び広い周波数帯域にわた
り低い反射防止率が問題となり、この点の改善が望まれ
ている。

【０００９】また、前記反射防止膜Ｂにおいても、上記
反射防止膜と同様に、広い周波数帯域にわたり低い反射
防止率が問題となり、この点の改善が望まれている。

【００１０】ここで、導電性が低いと、例えば反射防止
膜をＣＲＴ用パネル上に装着した場合には静電気の防止
やＣＲＴパネルからの電磁波の出力防止に対する効力が
少ない。

【００１１】そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて
なされたものであり、導電性が高く、広い周波数帯域に
おいても反射防止率が高い反射防止膜を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の反射防止膜は、
隣り合う２つの層を例えば可撓性のある支持層やガラス
性の支持層等に被着させたものであり、支持層に近い方
の第１の層を光を吸収する導電性の材料から構成し、他
の第２の層を屈折率が２．０以下である材料から構成し
たものであるとともに、上記第１の層の短波長側の波長
λ_v における屈折率をｎ_v 、消衰係数をｋ_v とし、長波
長側の波長λ_r における屈折率をｎ_r 、消衰係数をｋ_r
とすると、ｎ_v はｎ_r より大きくかつｋ_v はｋ_r より小
さい、すなわち、ｎ_v ＞ｎ_r かつｋ_v ＜ｎ_r 、の式を満
たすことで上述の課題を解決するものである。

【００１３】また、上記第１の層を、酸素分圧５０％以
下の酸素存在下で生成させると、酸化物の発生を低減す
ることができ、導電性の劣化を低減することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の反射防止膜の実施
の形態を図面を参照しながら説明する。

【００１５】上記反射防止膜は、光学基材表面に直接被
着して当該光学基材表面からの反射光量を低減するとと
もに、上記光学基材表面上で導電性を有するものであ
る。また、例えばポリエチレンテレフタレラート（poly
ethylene terephthalate：ＰＥＴ）で構成される可撓性
を有する支持層に被着させて反射防止フィルムシートと
し、この反射防止フィルムを陰極線管いわゆるＣＲＴ
（cathode-ray tube）を用いた表示装置の画面表面（ガ
ラス面等）に貼り付ける、あるいは直接上記表示装置の
ＣＲＴの製造時等に画面表面に被着形成して、上記画面
表面からの眩しい反射光を抑えたり、電磁波の放出や静
電気を最小に抑えるものである。また、２つの薄膜層で
済むため、材料の量が少なくて済み、低価格で供給する
ことが可能になる。

【００１６】また、本発明は２つの特徴を有しており、
屈折率ｎ及び吸光係数または消衰係数ｋである光を吸収
する材料を用いて反射防止特性を有していることと、こ
れにより波長領域における光学特性が広がり、従来の多
層膜と比較してより少ない層の膜構成で広い波長領域の
反射防止膜の実現が可能となることが挙げられる。

【００１７】ここで、図１の（Ａ）に示すように、例え
ば上記可撓性を有する支持層を支持層１１とし、上記反
射防止膜を構成する層で上記支持層１１より近い方から
第１の層１、第２の層２とする。また、図１の（Ｂ）に
示すように、支持層１１上に硬質被覆いわゆるハードコ
ート層１２を形成し、このハードコート層１２上に第１
の層１、第２の層２を形成するようにしてもよい。

【００１８】上記第１の層１を選択する条件として、安
価であること、光学基材表面に対して密着性が高いこ
と、耐久性が高いこと、ストレスが低いこと、最適な屈
折率ｎや消衰係数ｋといった光学特性が得られるように
調整可能であることが挙げられる。また、上記第２の層
２を選択する条件として、安価であること、屈折率が低
いこと、ストレスが低いこと、硬いこと、耐久性が高い
ことが挙げられる。

【００１９】そこで、本実施形態の原理として、最適な
光学特性について、アドミッタンスダイアグラム（admi
ttance diagram）の原理を用いて説明する。

【００２０】光学アドミッタンスは、一般に複素数で与
えられる。単位を工夫することによって、実部は、光を
通過させる空間あるいは物質の屈折率ｎと数値的に等し
く、虚部は、上記空間あるいは物質の消衰係数と数値的
に等しくなる。

【００２１】また、各アドミッタンスを表す点は、後述
するアドミッタンスダイアグラムに従い、用いる物質に
特徴的であるとともに光を通過させる際の物質の厚さに
依存する。

【００２２】例えば、後述するガラス基板上のＴｉＮ_x
及びＳｉＯ₂ のアドミッタンスダイアグラムを図２に示
す。なお、波長λ＝４５０ｎｍのときの屈折率をｎ_v 、
消衰係数をｋ_v とし、波長λ＝６５０ｎｍのときの屈折
率をｎ_r 、消衰係数をｋ_r とし、アドミッタンスの軌跡
は、実軸上のガラス基板の点（１．５２，０）を通過
し、膜厚の増加に伴い、それぞれ（ｎ_v ，−ｋ_v ）、
（ｎ_r ，−ｋ_r ）の点へ収束する。

【００２３】上記ＴｉＮ_x において、波長λ＝４５０ｎ
ｍの場合、点（−ｎ_v ，ｋ_v ）と点（ｎ_v ，−ｋ_v ）と
上記所定の点（１．５２，０）とを通過する略円弧状の
曲線２１が上記アドミッタンスダイアグラムである。ま
た、同様に波長λ＝６５０ｎｍの場合、点（−ｎ_r ，ｋ
_r ）と点（ｎ_r ，−ｋ_r ）と上記所定の点（１．５２，
０）とを通過する略円弧状の曲線２２が上記アドミッタ
ンスダイアグラムである。

【００２４】また、ＳｉＯ₂ のアドミッタンスダイアグ
ラムは、曲線２３として得られる。この曲線２３は、
（（１．４６²＋１）／２，０）＝（１．５６，０）を
中心とする半径０．５６の円である。

【００２５】通常、２層膜を形成する場合のアドミッタ
ンスの軌跡は、曲線２１、２２、２３を組み合わせて作
成することができる。

【００２６】ここで、前述の第１の層に二酸化チタン
（ＴｉＯ₂ ）膜を用い、第２の層にＳｉＯ₂ 膜を用いた
Ｖコートと呼ばれる２層膜（ＴｉＯ₂ −ＳｉＯ₂ ）であ
る反射防止膜のアドミッタンスダイアグラムを図３に示
す。なお、ＴｉＯ₂ は屈折率が高く、ＳｉＯ₂ はＴｉＯ
₂ と比較して屈折率が低く、より膜に厚みがある。

【００２７】この図３は、上記２層膜（ＴｉＯ₂ −Ｓｉ
Ｏ₂ ）の反射防止膜のアドミッタンスダイアグラムとし
て、外側から順に入射する可視光の波長λが４５０ｎ
ｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍのときをそれぞれ示してい
る。すなわち、例えば波長λ＝４５０ｎｍのとき、ｎ＝
１．５２付近から始まり、１時の方向にある点ａまでは
光がＴｉＯ₂ を通過する際のアドミッタンスの軌跡を示
し、点ａから１０時の方向にある点ａ’までの略円弧状
の軌跡についてはＳｉＯ₂ を通過する際のアドミッタン
スの軌跡を示している。また、波長λ＝５５０ｎｍの場
合は、同様に出発から点ｂまではＴｉＯ₂ を、点ｂから
点ｂ’まではＳｉＯ₂ を通過する際のアドミッタンスの
軌跡であり、さらに、波長λ＝６５０の場合は、出発か
ら点ｃまではＴｉＯ₂ を、点ｃから点ｃ’まではＳｉＯ
₂ を通過する際のアドミッタンスの軌跡を示している。

【００２８】上記（ＴｉＯ₂ −ＳｉＯ₂ ）反射防止膜の
アドミッタンスダイアグラムによれば、第１の膜と第２
の膜とを通過する際のアドミッタンスの軌跡の移動距離
が入射する光の波長λに応じて異なるため、各軌跡の終
点である点ａ’、点ｂ’、点ｃ’のｎ座標が一定でない
ことがわかる。このことは、入射させる光の波長が変化
すると、ＴｉＯ₂ −ＳｉＯ₂ 膜の光学的な膜厚ＱＷＯＴ
（Quarter wave of optical thickness ：λ／４を単位
として表した光学的な厚さ）は変化すると言える。すな
わち、４５０ｎｍから６５０ｎｍまでの可視領域の波長
を有する光を入射すると、波長に応じて反射光が存在す
るとともに、その光量が変化すると予測される。

【００２９】この点においても、従来の２層膜で形成さ
れる反射防止膜では、広い範囲の波長の光の反射を防止
することが困難であり、改善が望まれる。

【００３０】ここで、本発明の実施の形態として、前述
の第１の層がＩＴＯ（インディウム錫酸化物：indium t
in oxide）と金（Ａｕ）とから構成され、第２の膜がＳ
ｉＯ₂ から構成される例を挙げ、この（ＩＴＯ／Ａｕ−
ＳｉＯ₂ ）反射防止膜のアドミッタンスダイアグラムを
図４に示す。ここで第１の層は、ＩＴＯの屈折率ｎ₁₁の
割合が６０％、金（Ａｕ）の屈折率ｎ₁₂の割合が４０％
となるように、すなわち第１層の屈折率ｎ₁ ＝０．６ｎ
₁₁＋０．４ｎ₁₂となるように構成され、この第１の層は
例えば１２．８ｎｍの厚みを有し、また、上記第２の層
は例えば７７．８ｎｍの厚みを有している。

【００３１】ここで、上記アドミッタンスダイアグラム
を求める方法について説明する。先ず、多層膜におい
て、各層の効果は以下の（１）式で表される。

【００３２】

【数１】

【００３３】この（１）式において、δを表す式（δ＝
２πＮｄcosθ／λ） 中のＮは各層の複素屈折率であ
り、このＮは、各層の屈折率をｎ、消衰係数をｋとする
とき、Ｎ＝ｎ−ｉｋと表される（ｉは虚数単位、ｉ²＝
−１） 。すなわち、光学アドミッタンスｙに相当する
値である。また、θは入射角であり、例えば垂直入射の
場合θ＝０となる。また、ｄは膜厚を表す。

【００３４】ここで、（１）式を用いて多層膜全体の合
成アドミッタンスを得るために、以下の（２）式で示さ
れる計算がなされる。

【００３５】

【数２】

【００３６】（２）式において、ｙ_m は基板のアドミッ
タンスである。また、合成光学アドミッタンス、または
合成アドミッタンスＹは、Ｙ＝Ｃ／Ｂで求められる。

【００３７】再び、上記２層膜（ＩＴＯ／Ａｕ−ＳｉＯ
₂ ）の反射防止膜に戻って、上記第１の層を形成するＩ
ＴＯ／Ａｕ層は、金色を有する金属層であるとともに導
電性酸化物が添加された金属であり、入射する光の波長
λに応じて異なる吸光度を示し、図４に示すように、波
長λ＝４５０ｎｍのときは点ｄまで、波長λ＝５５０ｎ
ｍのときは点ｅまで、波長λ＝６５０ｎｍのときは点ｆ
までそれぞれアドミッタンスは異なる軌跡を描く。な
お、点ｄ、点ｅ、点ｆはそれぞれ異なる位置に存在する
とともに、第１の層に用いる物質、第１の層の厚さ等の
第１の層の物性や第１の層に入射する光の波長に応じて
変化する点である。

【００３８】また、点ｄ、点ｅ、点ｆの各点から点ｇま
では、ＳｉＯ₂ 層のアドミッタンスの軌跡を示す。な
お、点ｇは（１，０）であり、このことからも、上記
（ＩＴＯ／Ａｕ−ＳｉＯ₂ ）反射防止膜は、少なくとも
可視光領域の範囲のどの波長を有する光が入射されて
も、屈折率が１すなわち反射を完全に防止していること
がわかる。

【００３９】このように、第１の層を光を吸収する層と
して、この第１の層の物性を第２の層のアドミッタンス
ダイアグラムに基づいて決定することで、第１の層と第
２の層の２層のみで形成され、可視光領域の光の反射を
ほぼ完全に防止する反射防止膜が実現される。

【００４０】また、このときの第１の層を形成する材料
の条件としては、図２に示したようなアドミッタンスダ
イアグラムを描くことの可能なもの、すなわち選出され
た２つの波長で短波長側を波長λ_v 、長波長側を波長λ
_r とするとき、上記第１の層において、波長λ_v での屈
折率をｎ_v 、消衰係数をｋ_v とし、波長λ_r での屈折率
をｎ_r 、消衰係数をｋ_r とすると、波長λと屈折率ｎと
の関係は、例えば図５のＡに示すように傾きが負の直線
に、また、波長λと消衰係数ｋとの関係は、例えば図５
のＢに示すように傾きが正の直線になる。すなわち、以
下の（３）式を満たす。

【００４１】 ｎ_v ＞ｎ_r かつ ｋ_v ＜ｎ_r … （３） なお、波長λと屈折率ｎとの関係及び波長λと消衰係数
ｋとの関係は、上記図５のＡ、Ｂに示すような直線関係
である必要はなく、上記（３）式を満たしていればよ
い。

【００４２】また、（３）式を満たす他の材料として
は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、チタンの窒化物（ＴｉＮ
_x ）が挙げられる。ここで、ｘ＞０である。

【００４３】

【表１】

【００４４】また、上記第１の層は、チタンの窒化物
（ＴｉＮ_x ）、ジルコニウムの窒化物（ＺｒＮ_x ）、チ
タンの窒化物とジルコニウムの窒化物との混合物の少な
くとも１つで構成されることが挙げられる。ここで、ｘ
＞０である。

【００４５】また、第１の層は、チタンの酸窒化物（Ｔ
ｉＮ_xＯ_y）、ジルコニウムの酸窒化物（ＺｒＮ_xＯ_y）、
チタンの酸窒化物及びジルコニウムの酸窒化物の混合物
の少なくとも１つから構成されてもよい。これらのｘ，
ｙは、ｘ＞０、ｙ＞０である。

【００４６】次に、本発明の他の実施の形態の反射防止
膜として、上記第１の層には不純物としてタングステン
（Ｗ）を導入した窒化チタン（ＴｉＮ_x(Ｗ) ）膜を用
い、第２の層にはＳｉＯ₂ 膜を用いて成る２層膜（Ｔi
Ｎ_x(Ｗ) −ＳｉＯ₂ ） の反射防止膜について、図面を
参照しながら説明する。第１の層のｘは、０＜ｘ≦１の
範囲内とすることが好ましい。この２層膜（ＴiＮ_x(Ｗ)
−ＳｉＯ₂ ） から成る反射防止膜のアドミッタンスダ
イアグラムを図６〜図９に示す。なお、第１の層（Ｔi
Ｎ_x(Ｗ)）は、スパッタリングにより形成する際のフロ
ーガス中のアルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ₂） の各分圧を
それぞれ８７％、１３％（この条件は、装置による。）
とし、ターゲットとなるチタン（Ｔｉ）上にタングステ
ン（Ｗ）を貼り付けてスパッタリングすることで、Ｔｉ
に対するＷの割合が０．６原子％となるようにしてい
る。

【００４７】これらの図６〜図８は、入射する可視光の
波長λが互いに異なる場合を示し、図６はλ＝４０５ｎ
ｍ、図７はλ＝５４６ｎｍ、図８はλ＝６３３ｎｍのと
きのアドミッタンスダイアグラムをそれぞれ示してい
る。この２層膜（ＴiＮ_x(Ｗ)−ＳｉＯ₂ ）から成る反射
防止膜は、屈折率ｎ₀ ＝１．５２、消衰係数ｋ₀ ＝０の
ガラス基板上に、上記第１の層（ＴiＮ_x(Ｗ)）が９．９
３ｎｍの厚みで、また上記第２の層（ＳｉＯ₂ ）が８
２．８１ｎｍの厚みで順次被着形成されている。図６の
λ＝４０５ｎｍのときには、第１の層の屈折率ｎ₁ ＝
２．５、消衰係数ｋ₁＝０．７３であり、図７のλ＝５
４６ｎｍのときには、第１の層の屈折率ｎ₁ ＝１．５
８、消衰係数ｋ₁ ＝１．４９であり、図８のλ＝６３３
ｎｍのときには、第１の層の屈折率ｎ₁ ＝１．１６、消
衰係数ｋ₁ ＝１．７４である。また、第２の層について
は、いずれの波長のときも屈折率ｎ₂ ＝１．４５、消衰
係数ｋ₂ ＝０である。これらの図６〜図８において、そ
れぞれ点ａから点ｂまの曲線は、光が上記第１の層（Ｔ
ｉＮ_x(Ｗ) ）を通過する際のアドミッタンスの軌跡を示
し、同様に点ｂから点ｃまでの曲線が上記第２の層（Ｓ
ｉＯ₂ ）のアドミッタンスの軌跡を示している。

【００４８】これらの図６〜図８において、入射光波長
λ＝４０５ｎｍの図６では、反射率Ｒが０．４８％、λ
＝５４６ｎｍの図７ではＲ＝０．０１５％、λ＝６３３
ｎｍの図８ではＲ＝０．０１４％となっている。すなわ
ち、可視光領域の範囲のどの波長を有する光が入射され
ても、反射率Ｒが低く抑えられている。

【００４９】この実施の形態においても、第１の層を光
を吸収する層として、この第１の層の物性を第２の層の
アドミッタンスダイアグラムに基づいて決定すること
で、第１の層と第２の層の２層のみで形成され、可視光
領域の光の反射をほぼ完全に防止する反射防止膜が実現
される。

【００５０】次に、本発明のさらに他の実施の形態とし
て、上記第１の層にはジルコニウムの酸窒化物（ＺｒＮ
_xＯ_y）膜を用い、第２の層にはＳｉＯ₂ 膜を用いて成る
２層膜（ＺｒＮ_xＯ_y −ＳｉＯ₂ ） の反射防止膜につい
て、図９及び図１０のアドミッタンスダイアグラムを参
照しながら説明する。なお、第１の層（ＺｒＮ_xＯ_y）の
ｘ，ｙは、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦２であって、次に例示
したような光学特性を示す材料を用いている。

【００５１】図９は、入射光の波長λ＝４０５ｎｍ、図
１０はλ＝６３３ｎｍのときのアドミッタンスダイアグ
ラムをそれぞれ示している。この実施の形態において
は、屈折率ｎ₀ ＝１．５２、消衰係数ｋ₀ ＝０のガラス
基板上に、上記第１の層（ＺｒＮ_xＯ_y）が９．５９ｎｍ
の厚みで、また上記第２の層（ＳｉＯ₂ ）が９０．３７
ｎｍの厚みで順次被着形成されている。図９のλ＝４０
５ｎｍのときには、第１の層の屈折率ｎ₁ ＝２．４、消
衰係数ｋ₁ ＝０．４であり、図１０のλ＝６３３ｎｍの
ときには、第１の層の屈折率ｎ₁ ＝１．７２、消衰係数
ｋ₁ ＝１．７５である。また、第２の層については、い
ずれの波長のときも屈折率ｎ₂ ＝１．４５、消衰係数ｋ
₂ ＝０である。これらの図９、図１０において、それぞ
れ点ａから点ｂまの曲線は、光が上記第１の層（ＺｒＮ
_xＯ_y）を通過する際のアドミッタンスの軌跡を示し、同
様に点ｂから点ｃまでの曲線が上記第２の層（ＳｉＯ
₂ ）のアドミッタンスの軌跡を示している。

【００５２】これらの図９、図１０において、入射光波
長λ＝４０５ｎｍの図９では、反射率Ｒが０．３９％、
λ＝６３３ｎｍの図１０ではＲ＝０．０８１％となって
いる。すなわち、可視光領域の範囲のどの波長を有する
光が入射されても、反射率Ｒが低く抑えられている。

【００５３】次に、上記第１の層にチタンの窒化物（Ｔ
ｉＮ_x ）を用い、第２の層に二酸化シリコン（ＳｉＯ
₂ ）を用いた２層の（ＴｉＮ_x −ＳｉＯ₂ ）反射防止膜
の例について説明する。

【００５４】ＴｉＮ_x は、上記表１に示したように、４
５０ｎｍの光に対する屈折率ｎ_v は２．４、消衰係数ｋ
_v は１．２であり、６５０ｎｍの光に対する屈折率ｎ_r
は１．７、消衰係数ｋ_r は１．８であり、図２に示した
ようなアドミッタンスダイアグラムを示すものである。

【００５５】また、ＴｉＮ_x は、一般にチタンの酸化物
が混在すると導電性が下がるとともに、工業的にＴｉＮ
_x を形成するために完全に酸素を抜いた安定した系を作
ることが困難であるため、本実施形態で用いるＴｉＮ_x
は、酸素分圧が５０％以下の酸素存在下で形成させたも
のを用いている。

【００５６】また、このような２層の（ＴｉＮ_x −Ｓｉ
Ｏ₂ ）反射防止膜の波長（ｎｍ）と反射率（％）との関
係を計算値で求めた結果を図１１に示し、また波長（ｎ
ｍ）と透過率（％）との関係を計算値で求めた結果を図
１２に示す。この場合の反射率や透過率を求めるための
計算式としては種々の式が知られているが、原理的に
は、波長λに対する反射率Ｒは次の（４）式に基づいて
求めることができ、波長λに対する透過率Ｔは次の
（５）式に基づいて求めることができる。

【００５７】

【数３】

【００５８】これらの（４）式、（５）式中で、Ｂ，Ｃ
は、上記（２）式により求めることができ、例えば２層
膜の場合には、次の（６）式により求められる。

【００５９】

【数４】

【００６０】（６）式において、δ＝２πＮｄcosθ／
λ であり、今回の計算ではθ＝０としている。また、
第２の層の複素屈折率Ｎ₂ は、ｎ₂ ＝１．４５であり、
これはｙ₂ に相当する。また、第１の層の複素屈折率Ｎ
₁ は、ｎ₁ −ｉｋ₁ で表され、これはｙ₁ に相当する。
また、ｙ_m は基板の光学アドミッタンスであり、例えば
ガラス基板の場合１．５２である。

【００６１】ここで、（６）式において、短波長側の入
射波長λ_v において反射率が０となる膜厚を誘導する。
上記第１、第２の各層の膜厚は、それぞれｄ₁ 、ｄ₂ と
定義される。

【００６２】反射率が０となる条件は、（７）式で示さ
れる。

【００６３】 Ｙ（ｄ₁ ，ｄ₂ ）＝Ｃ₂／Ｂ₂＝１ … （７） この（７）式中で、ｄ₁ が上記第１の層の膜厚、ｄ₂ が
上記第２の層の膜厚であり、Ｃ₂ ，Ｂ₂ は、Ｃ＝Ｃ₂ 、
Ｂ＝Ｂ₂ を（６）式に代入して求められる値である。上
記（６）式中の第１の層のδ₁ 及び第２の層のδ₂ は、
以下の（８）式及び（９）式にて表される。

【００６４】 δ₁ ＝２πｙ₁ｄ₁／λ … （８） δ₂ ＝２πｙ₂ｄ₂／λ … （９） 図１１、図１２の例では、上記図１のＢに示したような
構造を想定しており、例えば、支持層１１としての厚さ
１８８μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）フ
ィルム上に、ハードコート層１２となるアクリル系樹脂
を厚さ６μｍ程度コーティングし、その上に第１の層１
となるＴｉＮ_x 層を１０ｎｍの厚みに被着形成し、その
上に第２の層２となるＳｉＯ₂ を８０ｎｍの厚みに被着
形成している。

【００６５】図１１において、製造時の上記ＴｉＮ_x 及
びＳiＯ₂層の厚さのばらつきを考慮して、上記厚さに対
して１σすなわち２％の範囲のガウス分布に従う厚さの
１００個のサンプルについて、波長λ（ｎｍ）に対する
反射率Ｒ（％）の計算を行い、上限値、下限値及び平均
値を求めたものが、上限値カーブ３１、平均値カーブ３
２、下限値カーブ３３である。すなわち、製造時にＴｉ
Ｎ_x 層の厚さが２％程度ばらついても、反射防止膜の光
学特性は図１１の上限値カーブ３１と下限値カーブ３３
との間の範囲内に収まる、という設計マージンを表して
いる。なお、平均値カーブ３２については、上記ハード
コート層の厚さに応じた光の多重干渉による凹凸が表れ
ている。

【００６６】図１２においても、図１１と同様に上記Ｔ
ｉＮ_x 層の厚さに応じて透過率は異なる値をとるため、
１００サンプルについての１σの範囲のガウス分布にお
ける上限値カーブ４１、平均値カーブ４２、下限値カー
ブ４３を示している。

【００６７】図１１及び図１２によれば、（ＴｉＮ_x −
ＳｉＯ₂ ）反射防止膜は、極端に低い反射率や極端に平
坦な（波長−透過率）カーブが要求されないＣＲＴの反
射防止膜として適用するのに充分であり、ＣＲＴの反射
防止膜が２層の膜で実現可能であることが示される。

【００６８】ここで、（ＴｉＮ_x −ＳｉＯ₂ ）反射防止
膜における波長（ｎｍ）と反射率（％）との関係を実測
値で求めた結果を図１３に示す。

【００６９】図１３によれば、図１１に示した上記計算
値と同様のカーブが得られているため、（ＴｉＮ_x −Ｓ
ｉＯ₂ ）反射防止膜は好ましい実施形態であることがわ
かる。また、このＴｉＮ_x 層の抵抗値（シート抵抗値）
を求めると２３７オーム／スクエアであり、この値はＣ
ＲＴの前面から出る虞のある電磁波や静電気を抑える典
型的な抵抗値である１０００オーム／スクエアの略１／
４であるため、より改善された反射防止膜となることが
わかる。

【００７０】ここで、上記（３）式に示した関係におい
て、上記反射防止膜の実用化の範囲を検討する。この検
討のために、以下の（１０）式及び（１１）式に示すよ
うな関係を用いる。

【００７１】 ｎ_v ＞ ｎ_r ＋ Ｄ … （１０） ｋ_r ＞ ｋ_v ＋ Ｄ … （１１） これらの（１０）式、（１１）式中の“Ｄ”は、ｎ_v 及
びｎ_r 、あるいはｋ_v及びｋ_r の隔たりを示す値であ
り、このＤと実際得られた反射率との関係を図１４に示
す。この図１４は、上述した短波長側の波長λ_v での屈
折率ｎ_v 、消衰係数ｋ_v に対して、長波長側の波長λ_r
での屈折率ｎ_r をｎ_v −Ｄとし、消衰係数ｋ_r をｋ_v ＋
Ｄとするとき、これらのｎ_v 、ｋ_v 、Ｄをいくつか選ん
で反射率を求め、同じＤの値について平均をとったもの
である。

【００７２】具体的には、λ_v ＝４５０ｎｍ、λ_r ＝６
５０ｎｍとし、波長λ_v での屈折率ｎ_v として０．７、
１．５、２．５を、消衰係数ｋ_v として１．０、４．０
をそれぞれ設定し、これらの短波長側の各屈折率ｎ_v 、
消衰係数ｋ_v に対して、Ｄを０．２としたときには、長
波長側での屈折率ｎ_r は、ｎ_v −０．２よりそれぞれ
０．５、１．３、２．２とされ、消衰係数ｋ_r は、ｋ_v
＋０．２よりそれぞれ１．２、４．２とされる。これら
の組み合わせの６組についてそれぞれ反射率を求め、平
均をとることにより、Ｄ＝０．２のときの平均反射率
０．２８を得る。同様にして、Ｄ＝０．４としたときの
平均反射率０．１９、Ｄ＝０．６としたときの平均反射
率０．１３を求め、Ｄと反射率との関係をプロットした
ものが図１４である。

【００７３】図１４によれば、上記反射率を抑える効果
が０．２以下である場合が上記反射防止膜の実用化の範
囲とすると、Ｄが０．４より大きい、すなわち、以下の
（１２）式及び（１３）式を満たすような屈折率ｎと消
衰係数ｋとを有するもので上記反射防止膜の第１の層を
構成することが、本発明の効果をより顕著に得ることが
わかる。すなわち、 ｎ_v ＞ ｎ_r ＋ ０．４ … （１２） ｋ_r ＞ ｋ_v ＋ ０．４ … （１３） の条件を満足するように短波長側の屈折率ｎ_v 、消衰係
数ｋ_v 及び長波長側での屈折率ｎ_r 、消衰係数ｋ_r を設
定して２層膜を設計すればよい。

【００７４】以上のように構成することで、上記反射防
止膜によれば、２層膜という簡単な構成で、導電性が高
く、可視光の広い周波数帯域においても反射防止率が高
い反射防止膜を提供することができるため、装着する光
学基材、例えば、ＣＲＴの表面の静電気の防止や電磁波
出力防止に対する効力が向上する。

【００７５】次に、上記図６〜図８と共に説明したよう
な２層膜、すなわち、第１の層に不純物としてタングス
テン（Ｗ）を導入した窒化チタン（ＴｉＮ_x(Ｗ) ）膜を
用い、第２の層にはＳｉＯ₂ 膜を用いて成る２層膜（Ｔ
iＮ_x(Ｗ) −ＳｉＯ₂ ） の反射防止膜の光学的特性につ
いて、図１５〜図１７を参照しながら説明する。この例
では、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）層上にア
クリル系樹脂のハードコート層を介して上記２層膜を被
着形成したものを用いている。ＰＥＴ層の光学的特性と
しては、波長λが４００ｎｍ、４３０ｎｍ、５５０ｎ
ｍ、６５０ｎｍ、７００ｎｍ、７５０ｎｍのときの屈折
率ｎがそれぞれ１．５０、１．４８、１．４６、１．４
７、１．４８、１．５０で、消衰係数ｋはいずれの波長
でも０となっている。上記ハードコート層の厚みは６５
００ｎｍで、波長λが３８０ｎｍ、４３０ｎｍ、５５０
ｎｍ、６５０ｎｍ、７８０ｎｍのときの屈折率ｎがそれ
ぞれ１．５１、１．５０、１．５０、１．５２、１．５
５で、消衰係数ｋはいずれの波長でも０となっている。
上記第１の層（ＴｉＮ_x(Ｗ) ）は、厚みが９．７２ｎｍ
で、波長λ＝４０５ｎｍのときの屈折率ｎが２．５０、
消衰係数ｋが０．７３で、λ＝６３２．８ｎｍのときｎ
＝１．１５５、ｋ＝１．７３５となっている。また上記
第２の層（ＳｉＯ₂ ）は、厚みが８４．２８ｎｍ、波長
λ＝５４６ｎｍのときｎ＝１．４５、ｋ＝０となってい
る。

【００７６】図１５は、入射光波長λに対する反射率Ｒ
の関係を、例えば上記（４）式に基づいて求めた計算値
であり、図１６は、例えば上記（５）式に基づいて求め
た計算値である。

【００７７】また、図１７は、上記条件で試作された２
層の反射防止膜の波長λに対する反射率Ｒの実測値であ
る。この図１７によれば、上記ＴｉＮx にタングステン
をドーピングした２層膜は、略４５０ｎｍから６５０ｎ
ｍまでの広域に亘る波長の光の反射を防止することが分
かる。

【００７８】膜厚を調整することにより、反射光は青が
強調され、赤が減衰されることになる。このことは、こ
の２層膜をＣＲＴの反射防止膜として用いたとき、ＣＲ
Ｔディスプレイの反射光は、青あるいは紫を帯びた白に
なることが分かる。この色はＣＲＴの反射色として好ま
れるものである。

【００７９】以上のように構成することで、上記反射防
止膜によれば、２層膜という簡単な構成で、導電性が高
く、広い周波数帯域においても反射防止率が高い反射防
止膜を提供することができるため、装着する光学基材、
例えばＣＲＴの表面からの静電気の防止や電磁波出力防
止についての効力が向上する。

【００８０】例えば、図１８は、ＣＲＴ５１上に上記２
層膜から成る反射防止膜を被着形成した例を示してい
る。この図１８において、ＣＲＴ５１の表示面のガラス
板上にＵＶ（紫外線）硬化レジン５２を介してＰＥＴフ
ィルム５３が設けられ、このＰＥＴフィルム５３上に、
ハードコート層５４を介して上記２層膜より成る反射防
止膜５５が被着形成されている。この反射防止膜５５上
には、汚染防止コート層５６が必要に応じて被着形成さ
れている。このような構造により、画面表面での反射光
５７を略々０にまで抑え、ＣＲＴ内部からの電磁波５８
の放射を防止することができる。この場合、反射防止膜
５５の導電性を有する層を接地線５９により電気的に接
地することにより、静電気の防止や電磁波シールド効果
をより高めることができる。

【００８１】なお、本実施形態では、ＰＥＴに被着させ
た後、このＰＥＴをＣＲＴを用いた表示装置の画面表面
に密着させてＣＲＴの表面の反射防止膜として用いる例
を示したが、これに限定されることはなく、ＣＲＴの表
面に直接被着させて使用してもよいし、他にはカメラの
レンズ、コピー機械のプラテン（原稿台）、機器用のカ
バーガラス等の光学基材表面に用いてもよい。なお、上
記反射防止膜をＰＥＴに一旦被着させてからこのＰＥＴ
を上記光学基材表面に密着させても、光学基材表面に直
接被着させても差し支えない。

【００８２】また、本実施形態において、支持層として
ＰＥＴを用いて、上記反射防止膜をＰＥＴに被着させて
用いる例を挙げたが、これに限定されることはなく、ガ
ラス性の支持層を用いてもよい。

【００８３】また、本実施形態において、第１の層に導
電性酸化物が添加された金属として、ＩＴＯ／Ａｕ層を
用いた例を示したが、これに限定されることはなく、他
の導電性酸化物が添加された金属を用いてもよい。

【００８４】また、本実施形態において、第２の層に、
二酸化硅素（ＳｉＯ₂ ）層を用いた例を示したが、こち
らもこれに限定されることはなく、屈折率が２．０以下
である例えば二フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂ 、屈折率
ｎ＝１．３８）等を用いても、本発明の効果を得ること
はいうまでもない。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の反射防止
膜によれば、支持層に近い第１の層を光を吸収する導電
性の材料から構成し、上記第１の層の外側に被着される
第２の層を屈折率が２．０以下である材料から構成し、
さらに、上記第１の層の短波長側の波長λ_v における屈
折率をｎ_v 、消衰係数をｋ_v とし、長波長側の波長λ_r
における屈折率をｎ_r 、消衰係数をｋ_r とすると、ｎ_v
はｎ_r より大きくかつｋ_v はｋ_r より小さくすること
で、簡単な構成で、導電性が高く、広い周波数帯域にお
いても反射防止率が高い反射防止膜を提供することがで
きるため、装着する光学基材からの静電気の防止や電磁
波出力防止に対する効力が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の反射防止膜の要部の構成
を示す図である。

【図２】上記反射防止膜の第１の層の選出原理を説明す
るアドミッタンスダイアグラムの一例を示すグラフであ
る。

【図３】従来の（ＴｉＯ₂ −ＳｉＯ₂ ）反射防止膜のア
ドミッタンスダイアグラムを示すグラフである。

【図４】本発明の実施の形態となる（ＩＴＯ／Ａｕ−Ｓ
ｉＯ₂ ）反射防止膜のアドミッタンスダイアグラムを示
すグラフである。

【図５】上記反射防止膜の第１の層の屈折率あるいは消
衰係数と波長との関係を示すグラフである。

【図６】本発明の実施の形態となる（ＴiＮ_x(Ｗ) −Ｓ
ｉＯ₂ ） 反射防止膜の波長λが４０５ｎｍのときのア
ドミッタンスダイアグラムを示すグラフである。

【図７】上記（ＴiＮ_x(Ｗ) −ＳｉＯ₂ ） 反射防止膜の
波長λが５４６ｎｍのときのアドミッタンスダイアグラ
ムを示すグラフである。

【図８】上記（ＴiＮ_x(Ｗ) −ＳｉＯ₂ ） 反射防止膜の
波長λが６３３ｎｍのときのアドミッタンスダイアグラ
ムを示すグラフである。

【図９】本発明の実施の形態となる（ＺｒＮ_xＯ_y −Ｓ
ｉＯ₂ ） 反射防止膜の波長λが４０５ｎｍのときのア
ドミッタンスダイアグラムを示すグラフである。

【図１０】上記（ＺｒＮ_xＯ_y −ＳｉＯ₂ ） 反射防止膜
の波長λが６３３ｎｍのときのアドミッタンスダイアグ
ラムを示すグラフである。

【図１１】本発明の実施の形態となる（ＴｉＮ_x −Ｓｉ
Ｏ₂ ）反射防止膜における反射率と波長との関係を計算
値で求めたグラフである。

【図１２】上記（ＴｉＮ_x −ＳｉＯ₂ ）反射防止膜にお
ける透過率と波長との関係を計算値で求めたグラフであ
る。

【図１３】上記（ＴｉＮ_x −ＳｉＯ₂ ）反射防止膜にお
ける反射率と波長との関係を実測値で求めたグラフであ
る。

【図１４】本発明の反射防止膜の反射率と、低域側の屈
折率／消衰係数と高域側の屈折率／消衰係数との隔たり
との関係を説明するグラフである。

【図１５】本発明の実施の形態となる（ＴiＮ_x(Ｗ) −
ＳｉＯ₂ ） 反射防止膜における反射率と波長との関係
を計算値で求めたグラフである。

【図１６】上記（ＴiＮ_x(Ｗ) −ＳｉＯ₂ ） 反射防止膜
における透過率と波長との関係を計算値で求めたグラフ
である。

【図１７】上記（ＴiＮ_x(Ｗ) −ＳｉＯ₂ ） 反射防止膜
における反射率と波長との関係を実測値で求めたグラフ
である。

【図１８】本発明の実施の形態となる反射防止膜の応用
例を概略的に示す図である。

【符号の説明】

１ 第１の層、 ２ 第２の層、 １１ 支持層、 １
２ ハードコート層

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持層に被着される反射防止膜におい
   て、 上記支持層に近い方から第１の層と第２の層の２つの隣
   り合う層から構成され、上記第１の層は光を吸収する導
   電性の材料から成り、上記第２の層は屈折率が２．０以
   下である材料から成るとともに、 任意に選出した２つの波長の短波長側を波長λ_v 、長波
   長側を波長λ_r とし、 上記第１の層の波長λ_v における屈折率をｎ_v 、消衰係
   数をｋ_v とし、上記波長λ_r における屈折率を屈折率ｎ
   _r 、消衰係数をｋ_r とするとき、 ｎ_v はｎ_r より大きくかつｋ_v はｋ_r より小さいことを
   特徴とする反射防止膜。
2. 【請求項２】 上記第１の層は、プラスティック性の支
   持層に被着されることを特徴とする請求項１記載の反射
   防止膜。
3. 【請求項３】 上記第１の層は、プラスティック性の支
   持層上に被着されたハードコート層上に被着されること
   を特徴とする請求項１記載の反射防止膜。
4. 【請求項４】 上記第１の層は、酸素分圧が５０％以下
   の酸素存在下で生成された層であることを特徴とする請
   求項１記載の反射防止膜。
5. 【請求項５】 上記第１の層は、導電性酸化物が添加さ
   れた金属から成ることを特徴とする請求項１記載の反射
   防止膜。
6. 【請求項６】 上記第１の層は、チタンの窒化物から成
   ることを特徴とする請求項１記載の反射防止膜。
7. 【請求項７】 上記第１の層は、不純物としてタングス
   テンが混合されたチタンの窒化物から成ることを特徴と
   する請求項１記載の反射防止膜。
8. 【請求項８】 上記第１の層は、ジルコニウムの酸窒化
   物から成ることを特徴とする請求項１記載の反射防止
   膜。
9. 【請求項９】 上記第２の層は、二酸化硅素から成るこ
   とを特徴とする請求項１記載の反射防止膜。
10. 【請求項１０】 上記第１の層のｎ_v は（ｎ_r ＋０．
    ４）よりも大きく、かつｋ_r は（ｋ_v ＋０．４）よりも
    大きいことを特徴とする請求項１記載の反射防止膜。