ガラスに多彩な機能と価値を付加する「薄膜」
ガラスは一般的に透明で反射や映り込みがあるものです。しかし、ときには反射や映り込みのないガラスが求められることがあります。例えば、美しい景色を窓越しに見たい場合や美術館・博物館で絵画や美術品を見る場合などです。また、鏡のように光を反射するガラスや、赤外線(熱線)を遮断して内部の温度調整ができるガラス、汚れや水をはじく機能を備えたガラスも存在します。こうした特殊なガラスには、さまざまな金属や化合物が表面に薄い膜として成膜されています。「薄膜」と呼ばれるこれらの膜について、ご紹介します。
見やすさを高める光学薄膜
光学薄膜を成膜することにより、ガラスの反射や透過を制御することができます。例えば、AR(反射防止)膜は、光の干渉を利用して「映り込み」を低減します。それにより、ガラスの向こう側にある対象物がより見やすくなるため、ディスプレイのモニターや絵画のカバーガラス、宝飾店の展示ディスプレイなどに用いられます。また、光の乱反射を利用して「ぎらつき」を抑えるAG(アンチグレア)膜を成膜したガラスは、屋外や電灯下で使われるモニターやデジタルサイネージに用いられます。
コラム:反射防止膜の仕組み
一般的にガラスは光が入っていく(入射)ときに4%程度、出ていく(出射)ときに4%程度を反射するため、透過する光は元の92%程度になります。夜、明るい場所からガラス越しに暗い場所を見たときに、ガラスに周りの風景が映り込み、向こう側が見えにくいことがありますが、これは、反射された8%の光が見えているのです。AR膜を表面に成膜することで反射を抑え、映り込みを減らすことができます。反射防止膜は、異なる屈折率をもつ膜が幾層も積み重ねられています。
温度を調整する光学薄膜
赤外線(熱線)を透過し可視光を反射する光学薄膜を成膜したガラスは「コールドミラー」と呼ばれます。例えば、ヘッドアップディスプレイを太陽光による温度上昇から守るために使用されます。また、ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)やFTO(Fluorine-doped Tin Oxide:フッ素ドープ酸化スズ)などの透明導電膜は、可視域で高い透過率を維持しながら、伝導電子のプラズマ吸収波長を超える近赤外線やそれよりも長波長の光を吸収あるいは反射させることでほとんど透過しません。この特性を活かして高可視光透過率の熱線反射膜として、薪ストーブの窓や防火ガラスに遮熱目的などで使用されます。ITOを用いた膜は特に熱線反射特性に優れ、FTOを用いた膜は耐熱性に優れます。
その他の多様な機能を持つ光学薄膜
各フィルターの波長、透過帯の特徴