JPH02149803A - 光学多層膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光干渉を利用する光学多層膜に関する。

［従来の技術］ 近年薄膜形成技術の進歩により、光学的多層子ｉ！ＪＩ
ｌ！などの多層膜の研究が活発に行なわれている。

例えば、２色フィルタ、コールドミラー、ホットミラー
等には、反射増加または反射防止の機能を采す光学多層
膜が用いられている。

この光学多層膜として、所望の波長（λ０）の光線を選
択反射させるためにガラス基板上に高屈折率物質の薄膜
と低屈折率物質の簿膜をλｏ／４なる光学的膜厚で交互
に重ね、光の干渉効果を利用した多層膜が知られている
。ここで光学的膜厚とは、（薄膜の屈折率）Ｘ（薄膜の
膜厚）のことをいう（以下、同様とする）。例えば、赤
外線のある波長（λ０）を有効に反射したいときは、各
層の光学的膜厚をλｏ／４とＪることにより、赤外線を
有効に反射させることができる。このように赤外線を有
効に反射させることのできる光学多層膜を以下、熱線反
）１膜と呼ぶ。

ところで、光学多層膜を自動車の窓ガラス等に利用する
場合、赤外線のみを有効に反射し、可視光線の多くは透
過させなければならない。ところが、上記の熱線反射膜
をコーティングした熱線反射ガラスは、その可視光線反
射率が一般の素ガラスの可視光線反射率の倍程度になる
ことがわかっている。

このような可視光線の反射を防止する手段として、従来
より、各層の光学的膜厚がλ０／４（反射したい波長を
赤外線のある波長λ０とした場合）である高屈折率物質
の高屈折簿膜、および低屈折率物質の低屈折薄膜を、ガ
ラス基板上に高屈折薄膜、低屈折薄膜、高屈折薄膜の順
で奇数層重ねるとともに、さらに最外層にλｏ／８の光
学的膜厚の低屈折薄膜を成膜したものが知られている。

これによると、可視光線反射率を素ガラス並にあるいは
それ以下にまで低減することができる。

なお、本発明者は、最外層をλｏ／８の光学的膜厚とし
たことにより紫色の反射色が生じるのを防止するために
、少なくとも一層の低屈折率簿膜の光学的膜厚を１．０
６λｏ／４以上１．０９λｏ／４以下とづる提案をして
いる（実願昭６３９５６１８号）。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の熱線反射膜は、赤外線のみを有効に反射させ可視
光線の多くを透過させるため、自動車の窓ガラス等にも
利用されている。一方、近年の自動車の窓ガラスには種
々の絵、文字あるいはマーク等が表示されることが多く
なっている。これらの表示は、通常、文字等を印刷した
シールを貼り付けたり、窓ガラス上にセラミックを焼き
付けることによって行われている。

ところが、自動車の窓ガラスにシールやセラミックによ
って文字等の表示をすると視界の妨げとなるため、それ
らを設ける位置は自ずと制限され自由度が少ない。また
、セラミックを焼き付けて文字等を形成する場合には、
その製造工程や製造時間の増加を招きコスト的な面に問
題がある。

本発明は上記実情に鑑み案出されたものであり、その解
決すべき技術課題は、設ける位置を制限されることなく
かつ低コストで作製することができる絵、文字等の表示
部分を有する光学多層膜を創出することにある。

［ｙＩ題を解決するための手段］ 本発明の光学多層膜は、透明基板上に高屈折率物質より
なる反射したい光の波長（λ０）のλ０／４の光学的膜
厚をもつ高屈折率＠膜、低屈折率物質よりなる反射した
い光の波長（λ０）のλ０／４の光学的膜厚をもつ低屈
折率薄膜の順で交互に積層される２居以上の光学多層膜
であって、少なくとも一層の該高屈折率薄膜または該低
屈折率薄膜は、λｏ／４光学的膜厚からずれた光学的膜
厚に形成された絵、文字等の表示部分を有することを特
徴とする。

本発明の光学多層膜がＶ４層される透明基板は、ガラス
または透明性プラスチックス等とすることができる。

本発明の光学多層膜は、高屈折率物質よりなる高屈折率
薄膜、および低屈折率物質よりなる低屈折率１ｉＩＦｌ
が交互に積層された２層以上の多層膜で構成されている
。なお、干渉効果をより高めるために４層以上の多層膜
とすることが好ましい。

高屈折率薄膜は、高屈折率物質で形成され、反射したい
光の波長（λ０）のλｏ／４の光学的膜厚をもつもので
ある。ここでのλｏ／４は物理的な数値であるため厳密
なものではなく、λ０／４に近い方がより好ましいもの
である。後述する低屈折率薄膜の光学的膜厚についても
同様である。

高屈折率物質としては、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ
ｘ＞、Ｍ化ジルコニウム（Ｚｒ０２）等を用いることが
できる。

低屈折率薄膜は、低屈折率物質で形成さ−れ、反射した
い光の波長（λ０）のλｏ／４の光学的膜厚をもつもの
である。低屈折率物質としては、例えば、二酸化ケイ素
（ＳｉＯｚ）、弗化マグネシウム（ＭＱＦ２）等を用い
ることができる。

そして、高屈折率ＳＳまたは低屈折率薄膜のうちの少な
くとも一層は、本発明を特徴づける絵、文字等の表示部
分を部分的に有する。この表示部分は、λｏ　／　４光
学的膜厚からずれた光学的膜厚に形成されたものであり
、高屈折率薄膜または低屈折率薄膜のいずれの＠躾に設
けてもよい。なお、製造上の点では透明基板から第１層
目に設ける方が簡単である。例えば、所望の絵、文字等
の形状をしたマスク部材をＳ膜形成時に装着して表示部
分のＩＩ＊厚を変化させることによって形成することが
できる。また、表示部分の光学的膜厚は、表示部分とし
て表したい色（表示部分で反射させる色）の波長λ１に
合わせて設定することができる。

高屈折率薄膜および低屈折率薄膜は、真空蒸着法、スパ
ッタリング法、イオンブレーティング法等の物理的薄膜
成膜法や、化学気相成長法、プラズマＣＶＤ法等の化学
的簿膜成膜法によって成膜することができる。

［作用］ 本発朗の光学量！！！ｆｉ！を有する透明基板に光をあ
てた場合、波長λ０を中心とする光線は、λＯ／４の光
学的膜厚をもつ高屈折率薄膜および低屈折率薄膜により
有効に反射するとともに、可視光線の多くｔま透過する
。しかし、高屈折率薄膜または低屈折率薄膜の少なくと
も一層に設けられた絵、文字等の表示部分は、λ０／４
光学的Ｉ！厚からずれた光学的膜厚に形成されているた
め、可視光線のうちのある波長λ１を中心とする光線の
一部を反射させる。この表示部分で反射した有色反射光
により、表示部分の絵、文字等が表示される。なお、表
示部分で反射する有色反射光は、その反射角度（見る角
度）によっても色相が変化する。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。

（第１実施例） 第１図に青ガラス基板２の表面に本実施例の光学多層膜
１を積層した自動車用窓ガラスの模式断面図を示す。こ
の光学多層Ｐ／Ａ１は、青ガラス基板２の表面から順に
、基本構成部分１１ａと表示部分１１ｂとからなる第１
高屈折率薄ｖｊ！１１、第１低屈折率薄膜１２、第２高
屈折率薄膜１３、および第２低屈折率Ｓ膜１４を積層し
た４居からなる多層膜である。高屈折率物質として、２
．５０の屈折率（ｎＨ）を有する二酸化チタン（−ｒｉ
ｏｔ）、低屈折率物質として、１．４５の屈折率（ｎＬ
）を有する二酸化ケイ素（ＳｉＯｚ）を使用した。

これらの薄膜は、イオンブレーティング法によって、以
下に示す成膜条件でそれぞれの膜厚に成膜した。なお、
本実施例では、反射したい光の設計波長λＧを１１０５
０ｎとした。

まず、第１高屈折率薄１１１を成膜するに際して、青ガ
ラス基板２の光学量１ＩＩＩＩ！Ｉ成膜而側の所望の位
置に、例えばｒＡＢＣＪ等の文字をスクリーン印刷によ
り印刷してマスク材を形成し、マスク材を焼付は処理し
た。この青ガラス基板２を真空槽内へ入れ、真空槽内を
５Ｘ１０−３Ｐａまで真空引きした後酸素を導入して４
Ｘ１０−２　Ｐａの真空度とした。そして、３００Ｗの
高周波電力を印加して酸素プラズマを発生させ、加速用
電極に５００■のバイアスを印加した。次に、蒸発材料
のＴｔＯｔを電子ビームで加熱し、０．２ｒ１ｍ／秒の
速度で成膜した。そして、青ガラス基板２上に５５ｎｍ
のＴｉ０１ｔｉｌ膜が形成された時点で旦成膜を止め、
マスク材を除去した後、再度同一条件で５０ｎｍのＴｉ
１ｔ薄膜を成膜した。これにより、膜厚５Ｑｎｍの表示
部分１１ｂ（マスク材で文字を形成した部分）と膜厚１
０’５ｎｍの基本構成部分１１ａ（その他の部分）とか
らなる第１高屈折率薄膜１１を形成した。

次に、第１高屈折率薄膜１１の表面に、蒸発材料をＳｉ
Ｏ２とし、他の成膜条件を第１高屈折率簿膜１１の場合
と同様にして膜Ｊ！ｉｉ１９５ｎｍの第１低屈折率薄膜
１２を成膜した。さらに同様にして、第１低屈折率簿膜
１２の表面にＴｉＯ２からなる膜厚１１０５ｎの第２高
屈折率？ｉＪ膜１３、第２８屈折率簿膜１３の表面にＳ
　ｉｏｚからなる膜厚９７．５ｎｍの第２低屈折率薄膜
１４を形成した。

これにより、光学多層膜１の表示部分１１ｂを含む部分
全体の膜厚は、５ｏｎｍ　（Ｔ　＋０２）＋１９５ｎｍ
（ＳｉＯｚ）＋１０５ｎｍ（１０５ｎ＞＋９７．５ｎｍ
（ＳｉＯｚ）＝４４７．５ｎｍとなり、その他の基本構
成部分１１ａを含む部分全体の膜厚は、１０５ｎｍ（Ｔ
１０５ｎ＋１９５ｎｍ（ＳｉＯｚ）＋１０５ｎｍ（Ｔ１
０５ｎ＋９７゜５ｎｍ　（Ｓ　ｉ　Ｏｆ　＞＝５０２．
５ｎｍとなる。

なお、第２低屈折率ｉ１１！Ｊ（最外Ｉｆり１４の光学
的膜厚をλｏ／８としたのは、可視光線反射率を小さく
するためであり、その必要がないときは最外層の低屈折
率薄膜は必要ない。

また、第１低屈折率薄膜１２の膜厚を１．０８λｏ／４
としたのは、第２低屈折率″ａ膜（最外層）１４の光学
的膜厚をλｏ／８としたことにより、基本構成部分１１
ａに紫色等の反射色が生じるのを防止するためである。

以上のようにして、本実施例の光学多層膜１を青ガラス
基板２上に成膜した自動車用窓ガラスは、基本構成１１
ａ部分の反射色は青ガラス基板２と同じのほぼ無色とな
り、表示部分１１ｂの反射色は例えば反射角度（見る角
度）が５°の場合に青紫色となる。この反射色の差によ
り、表示部分１１ｂのｒＡＢＣＪの文字が表示される。

（第２〜第４実施例） 伯の実施例として、表に示すように、上記第１実施例の
光学多層膜のうち第１高屈折率簿膜１１の表示部分１１
−ｂの膜厚のみをそれぞれ変更した第２〜第４実施例の
光学多層膜を上記第１実施例と同様に青ガラス基板上に
成膜した。この第２〜第４実施例の光学多層膜は、表示
部分の膜厚を１０ｎｍ、３０ｎｍ１９０ｎｍにそれぞれ
形成したものである。

（試験） 上記第１〜第４本実施例の光学多層膜を有する自動車用
窓ガラスについて、国際照明委員会が採用している標準
光源Ｃを照明光源として照らし、入射角度（入射光線と
ガラス面の法線とのなす角度）が５°のときの反射光の
色についてｘｙ色度座標値を測定した。その結果を表に
示し、第２図に青ガラス基板（×印）および基本構成部
分（○印）のｘｙ色度図、第３図に表示部分（φ印）の
ｘｙ色度図を示す。ここで色度座標値とは、国際照明委
員会がきめたＣ■Ｅ表示系で色度を表示する岱で、ＸＹ
Ｚ系の場合は、三刺激値をＸＳＹ、ＺｌまたＸ＋Ｙ＋Ｚ
＝Ｓとして、ｘ＝Ｘ／Ｓ、Ｖ＝Ｙ／Ｓ、ｚ＝Ｚ／Ｓのこ
とをいう。マタ、ｘｙ色度図とは、上記色度座標を表示
する図であり、三色係数のうちＸｓ”ｐ’を直交座標系
で表わしたものをいう。なお、第２図および第３図に示
した曲線は等色相線であり、紫色（Ｐ）、青票色（ＰＢ
）、青色（Ｂ）、青緑色（ＢＧ）　、緑色（Ｇ）、黄緑
色（ＹＧ）　、黄色（Ｙ）、黄赤色（ＹＲ）、赤色（Ｒ
）、赤紫色（ＲＰ）を示す。

表および第３図に示すように、第１実施例の表示部分（
よ青紫色、第２実ｆ＾例の表示部分は黄赤色、第３実施
例の表示部分は紫色、第４実施例の表示部分は黄緑色の
反射色相をそれぞれ示した。

また、第１および第４実施例に係る自動車用窓ガラスに
ついて、入射角度（入射光線とガラス而の法線とのなす
角度）を５″、３０″　４５゜６０°とずらしたときの
反射光の色についてｘｙ色度座標値を測定した。その結
果を第４図のｘｙ色度図に示す。図中、○印は第１およ
び第４本実施例の基本構成部分についてのｘｙ色度座ｊ
ＩＡ（Ｉｌ′Ｉを示し、Δ印は第１本実施例の表示部分
についてのｘｙ色度座標値を示し、・印は第４本実施例
の表示部分についてのｘｙ色度座標値を示す。なお、い
ずれも入射角度を５６．３０°　４５°、６０９と変化
させたときのｘｙ座標値を矢印の順に小しである。

第４図から明らかなように、基本構成部分の場合は、色
相が変化しているもののその彩度は小さく、すべての角
度でほぼ無色に近い。これに対して、Ｗ１１実施例の表
示部分の場合は、５°〜３００の範囲では青紫色から紫
色へ変化し、４５°でほぼ無色となり、６０°で黄緑色
となる。また、第４実施例の表示部分の場合は、５°〜
３０°の範囲では黄緑色であり、４５°では赤色となり
、６０°でｉＩ色に近い色となる。即ち、基本構成部分
ではほぼ無色で変化しないが、表示部分では反射角度（
見る角度）により反射色が変化する。

以上のように、第１〜第４実施例の光学多層膜は、表示
部分の反射色により文字等を表示でるようにしている。

このため、表示部分の可視光線透過率をＪＩＳ規格で定
められた７０％以上とするすることができ、視界を妨げ
られる心配がない。

従って、従来表示できなかった視界の妨げとなるような
位置にも設けることができ、自由度を拡大することがで
きる。

そして、光学多層膜を形成ずろ過程で第１高屈折率簿ｒ
ｆＡ１１の光学的膜厚を部分的にずらして形成すること
のみにより反射角を生じさせることができるため、比較
的簡単に絵、文字、マーク等の表示部分を形成すること
ができる。また１表示部分の光学的膜厚を変えることに
より種々の色相を出すことが可能である。

さらには、文字等の表示を反射色により行うため、表示
部分は光沢感があり意匠的にも優れる。

また、文字等の表示部分は、反射角度（見る角度）によ
って反射色が変化するため、意匠的に面白い効果が１り
られる。

［発明の効果１ 本発明の光学多層膜は、少なくとも一層の高屈折率薄膜
または低屈折率薄膜にλｏ／４の光学的膜厚からずれた
光学的膜厚に形成された絵、文字等の表示部分を有する
。このため、表示部分で可視光線の一部を反射させるこ
とにより絵、文字等を表示することができるため、表示
部分を設ける位置を制限されない。従って、設ける位置
の自由度を従来より拡大することができる。また、表示
部分は、光学多層膜の成膜過程でその光学的膜Ｊｑをず
らせるのみで形成することができるため、比較的簡単に
かつ低コストで作製することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の実施例に係り、第１図は第１
実施例の光学多層膜を冑ガラス基板−１−に積層した自
動車用窓ガラスの模式断面図、第２図はその青ガラス基
板および基本構成部分のｘｙ色度図、第３図は第１〜第
４本実施例の表示部分のｘｙ色度図、第４図は第１およ
び第４本実施例の基本構成部分および表示部分において
入射角をずらしたときの反射光のｘｙ色度図である。 １・・・光学多層膜 ２・・・肖ガラス基板（透明基板） １１・・・第１高屈折率薄膜 １２・・・第１低屈折率薄膜 １３・・・第２高屈折率薄膜 １４・・・第２低屈折率薄膜 第１図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板上に高屈折率物質よりなる反射したい光
   の波長（λ＿０）のλ＿０／４の光学的膜厚をもつ高屈
   折率薄膜、低屈折率物質よりなる反射したい光の波長（
   λ＿０）のλ＿０／４の光学的膜厚をもつ低屈折率薄膜
   の順で交互に積層される２層以上の光学多層膜であつて
   、少なくとも一層の該高屈折率薄膜または該低屈折率薄
   膜は、λ＿０／４の光学的膜厚からずれた光学的膜厚に
   形成された絵、文字等の表示部分を有することを特徴と
   する光学多層膜。