JPH10153704A

JPH10153704A - 光吸収体およびこれを用いた光学機器

Info

Publication number: JPH10153704A
Application number: JP9253823A
Authority: JP
Inventors: Shinji Uchida; 真司内田; Tsuguhiro Korenaga; 継博是永; Hiroyasu Tsuji; 弘恭辻; Shogo Nasu; 昌吾那須; Kidai Nochi; 紀台能智; Toshio Fukazawa; 利雄深澤; Toshihiro Kuriyama; 俊寛栗山; Yuji Matsuda; 祐二松田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1998-06-09
Anticipated expiration: 2017-09-18
Also published as: JP3917261B2

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な遮光性を有するとともに、従来のもの
に比して反射率を低減できる光吸収体を提供する。【解決手段】光学ガラス基板１１の表面に厚さ４０ｎ
ｍのクロム膜１２、厚さ１１３ｎｍの二酸化珪素膜１
３、厚さ５ｎｍのクロム膜１４、厚さ１１３ｎｍの二酸
化珪素膜１５をこの順に積層する。クロム膜１２が外部
から基板１１へ入射しようとする光を遮断し、クロム膜
１４がクロム膜１２で反射した光を吸収して積層構造膜
（光吸収体）の外へ出ていくのを抑制する。積層構造膜
（光吸収体）中では各膜を透過する光および隣接膜間の
界面で反射する光による多重干渉が起こり、積層構造膜
（光吸収体）の外へ出る光が更に低減させられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に設けら
れ、基板に向かう光を遮蔽しつつ、基板からの反射光を
低減する光吸収体であって、光ディスク、カメラ、ビデ
オムービー、顕微鏡、内視鏡、デンタルスコープ、各種
光通信機器、各種画像表示装置、レーザープリンタ等の
光学機器に有用な光吸収体に関するものであり、また、
この光吸収体を用いた各種光学機器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、透明基板上に遮光のために形成さ
れる膜としては、例えば特開平６−２２２３５４号公報
に記載されたものが知られている。図１６はこの遮光膜
の構成を示す断面図である。図１６に示したように、こ
の遮光膜は、基板１６３の主面上に可視光領域で実質的
に透明な酸化クロム膜１６２と可視光領域で実質的に不
透明なクロム膜１６１をこの順に積層形成し、酸化クロ
ム膜１６２の膜厚を５０〜７５ｎｍとして各膜（酸化ク
ロム膜１６２，クロム膜１６１）からの反射光が干渉す
るようにしたもので、これによって遮光と低光反射化の
両立できるとされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに特開平６−２
２２３５４号公報に記載されている遮光膜によれば、低
反射化について一定の効果は得られるものの、残存反射
率が約６．５％存在する。この程度の光反射率は、光デ
ィスク用光ピックアップ、ビデオムービー用色分解プリ
ズム、イメージセンサ、レンズ等の前記各種光学機器に
用いられる光デバイスへの応用を考えた場合に十分では
なく、より低い光反射率（以下、単に「反射率」とも称
す。）を有する光吸収体が要望されている。

【０００４】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、遮光性を有するとともに、従来に比して
反射率を低減させた光吸収体およびこの光吸収体を用い
た光学機器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するべ
く、本発明の光吸収体は、入射光を遮蔽するための遮光
層と、この遮光層よりも前記入射光の入射側に形成され
た光吸収層と、この光吸収層と前記遮光層との間に形成
された透明層とを含む多層膜を基板上に形成したことを
特徴とする。このような構成とすることにより、遮光層
による反射光は、光吸収層により吸収されて減衰される
こととなり、遮光性を有し、反射率が低減された光吸収
体とすることができる。

【０００６】本発明の光吸収体においては、前記光吸収
層が、屈折率と吸収係数との積が２以上となる物質によ
り構成されていることが好ましい。光吸収層自体による
反射を抑制しつつ、遮光層からの反射光を効果的に吸収
することができるからである。

【０００７】一般に、屈折率ｎ₀の媒体から、屈折率
ｎ₁、吸収係数ｋ₁の吸収媒体に光が入射する場合の反射
Ｒは、下記式により与えられる。

【０００８】Ｒ＝（(n₀−n₁)×(n₀−n₁)＋k₁×k₁）／
（(n₀＋n₁)×(n₀＋n₁)＋k₁×k₁）この式によると、反射を小さくするためには、例えば吸
収係数ｋ₁は小さいほうが好ましいことになるが、本発
明の光吸収体においては、膜構成材料の吸収性も利用し
て無反射効果を発現させるため、吸収係数ｋ₁を小さく
し過ぎることは好ましくない。屈折率ｎ₁についても同
様に大きくなり過ぎても小さくなり過ぎても好ましくな
い。本発明者は、前記光吸収層を構成する物質に好まし
い屈折率ｎ、吸収係数ｋを種々実験すること等により検
討した結果、屈折率ｎと吸収係数ｋとの積（以下、単に
「ｎｋ値」とも称す。）が２以上であることが好ましい
ことを見出した。

【０００９】例えば、ｎ＝０．１２（波長０．５６μ
ｍ）、ｋ＝３．４５であるＡｇ（ｎｋ値＝０．４）によ
り前記光吸収層を構成すると、吸収効果は大きいが屈折
率が低く反射が高くなり過ぎて好ましい結果が得られな
かった。また、ｎ＝４．０４、ｋ＝０．０３の結晶Ｓｉ
（ｎｋ値＝０．１２）により前記光吸収層を構成する
と、反射率は低下するものの吸収効果が小さくなり過ぎ
て好ましい結果が得られなかった。しかし、ｎ＝０．８
２６、ｋ＝２．６のＣｕ（ｎｋ値＝２．１）により前記
光吸収層を構成すると、反射率が５％以下にまで低減し
た光吸収体を構成することが可能であった。

【００１０】ｎｋ値が２以上となる材料としては、具体
的には、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，アモルファス
Ｓｉ，ＳｉＣ，Ｇｅ，ＷＳｉ₂，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，
ＴｉＷ，Ｃｏ，ＳｉＧｅ，ＴｉＳｉ₂，ＣｒＳｉ₂，Ｍｏ
Ｓｉ₂，ＦｅＳｉ₂，ＣｏＳｉ ₂，ＮｉＳｉ₂，ＣｒＮおよ
びＭｏ₂Ｎ等が挙げられる。従って、前記光吸収層は、
前記に例示した物質から選ばれる少なくとも１つの物質
から構成されることが好ましい。ｎｋ値はさらに高いこ
とが好ましい。具体的には、ｎｋ値は５以上であること
が好ましく、このような材料としては、ＣｒおよびＮｉ
が挙げられる。Ｎｉ（ｎ＝１．８，ｋ＝３．３３，ｎｋ
値＝６）を前記光吸収層に用いることにより、反射率が
３％以下の光吸収体とすることができ、Ｃｒ（ｎ＝３．
１８（波長０．５６μｍ），ｋ＝４．４１，ｎｋ値＝１
４）を第２の光吸収体として用いた場合に至っては、反
射率が１％以下の光吸収体とすることが可能となる。

【００１１】また、前記光吸収体においては、前記光吸
収層の厚さが３ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましい。
３ｎｍ以上とすることにより、遮光層からの反射光の吸
収を確保できる。かかる観点からは、厚さを４ｎｍ以上
とすることがさらに好ましい。一方、２０ｎｍ以下とす
ることにより、光吸収層自体の反射光が強くなることを
防止できる。かかる観点からは、厚さを１０ｎｍ以下と
することがさらに好ましい。このように、光吸収層は、
遮光層からの反射光を吸収するに十分な程度に厚く、か
つ光吸収層自体からの反射を実質的には防止できる程度
に薄いことが好ましい。

【００１２】また、前記光吸収体においては、前記透明
層が、屈折率が２．０以下の物質から構成されているこ
とが好ましい。透明層は、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃，Ｔｉ
Ｏ₂，Ｔａ₂Ｏ₅，ＺｒＯ₂等から構成されていてもよい
が、光吸収体の反射を低減させるためには、屈折率が
１．５以下であることがさらに好ましく、かかる観点か
らはＳｉＯ₂およびＭｇＦ₂から選ばれる少なくとも１つ
の物質により構成されていることが好ましい。また、透
明層は、厚さが６８ｎｍ〜１４７ｎｍであることが好ま
しい。このように、透明層を適切に選択することによ
り、積層体中での光の干渉を利用して反射率をさらに低
減させることができる。すなわち、本発明の光吸収体に
おいては、前記多層膜を透過する透過光と、前記多層膜
中の各層界面からの反射光とが関与する光干渉効果によ
り、前記入射光の反射をさらに減衰させることが好まし
い。

【００１３】また、前記遮光層は、実質的に入射光を遮
蔽する層であることが好ましく、具体的には、Ｃｕ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，アモルファスＳｉ，ＳｉＣ，Ｇ
ｅ，ＷＳｉ，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，ＴｉＷ，Ｃｏ，Ｓｉ
Ｇｅ，ＴｉＳｉ₂，ＣｒＳｉ₂，ＭｏＳｉ₂，ＦｅＳｉ₂，
ＣｏＳｉ₂，ＮｉＳｉ₂，ＣｒＮおよびＭｏ₂Ｎから選ば
れる少なくとも１つの物質から構成されていることが好
ましい。また、遮光層の厚さは、４０ｎｍ〜２００ｎｍ
であることが好ましい。４０ｎｍ以上とすることにより
遮光性を十分に確保することができるからであり、２０
０ｎｍ以下とすることにより光吸収体全体の厚さの不必
要な増大による製造の非効率化を防止できるからであ
る。

【００１４】また、前記光吸収体においては、前記多層
膜が、前記入射側の最外層にも透明層を含むことが好ま
しい。反射率の低減に効果があるからである。この透明
層も、前述の透明層に好ましく用い得る物質により構成
し、前述の透明層に好ましい厚さとすることが好まし
い。

【００１５】前述のように、本発明の光吸収体は、入射
光の反射率を、可視光反射率により表示して、５％以
下、さらに好ましくは３％以下、最も好ましくは１％以
下にまで低減させることができる。この低減された可視
光反射率を得るためには、遮光層の光入射側に、透明層
と光吸収層とを配置しておく必要がある。遮光層の両側
に透明層と光吸収層とを配置すれば、光吸収体の両側か
ら入射する光線について反射率を低減させることが可能
となる。また、可視光透過率についても、主として遮光
層による遮蔽により、実質的に透明な基板を用いても、
１％以下、さらには実質的に０％とすることもできる。
本発明の光吸収体は、光学機器における不要光を低減さ
せるに十分低い反射率および透過率を有し得るものであ
る。なお、本発明の光吸収体は、可視光域に限られるこ
となく他の領域においても使用し得るものであって、例
えば、波長０．７μｍ〜１２μｍの赤外領域においても
有用である。

【００１６】本発明の光吸収体の別の構成は、透明層と
光吸収層とを交互に各２層以上積層して、前記光吸収層
により入射光を実質的に遮蔽するとともに、前記光吸収
層による入射光の反射を、この光吸収層よりも前記入射
光の入射側にある光吸収層による吸収により低減させ、
かつ、前記入射側に最も近い光吸収層を、屈折率と吸収
係数との積が２以上である物質により構成した厚さ３〜
２０ｎｍの層とする多層膜を基板上に形成したものであ
る。このような構成とすることによっても、遮光性を有
し、反射率が低減された光吸収体とすることができる。

【００１７】本発明の光吸収体のさらに別の構成は、入
射光を遮蔽するための遮光層と、この遮光層よりも前記
入射光の入射側に配置された、透明層と光吸収層とをこ
の順に（２ｎ＋１）層（ｎは１以上の整数；好ましくは
ｎは１〜５の整数；さらに好ましくはｎ＝１または２）
だけ積層した積層膜とを含み、前記遮光層による入射光
の反射を前記光吸収層における吸収と前記積層膜中にお
ける光干渉効果とにより減衰させることにより、前記入
射光の反射率を低減させることとしたものである。この
ような構成とすることによっても、遮光性を有し、反射
率が低減された光吸収体とすることができる。

【００１８】これら別の構成においても、前記に説明し
た例により、さらに好ましい光吸収体とすることができ
る。

【００１９】本発明の光学機器は、以上に説明した光吸
収体を備えたものであって、特に限定されるものではな
いが、例えば、光ディスク、カメラ、ビデオムービー、
顕微鏡、内視鏡、デンタルスコープ、各種光通信機器、
各種画像表示装置、レーザープリンタ等である。これら
の装置に備えられる光ディスク用光ピックアップ、ビデ
オムービー用色分解プリズム、ＣＣＤ、イメージセン
サ、各種レンズ、各種光通信デバイス、カラーフィルタ
ー等の光デバイスの性能向上に本発明の光吸収体は有用
である。すなわち、前記光学機器においては、光が透過
または反射する光部品を備え、この光部品に到達する不
要な光を前記光吸収体により低減することが好ましく、
また、前記光吸収体と前記光部品とが基板を同一にする
コンパクトな構成とすることがさらに好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の光吸収体の態様として
は、例えば、基板上に遮光層を形成し、この遮光層上
に、透明層と光吸収層との積層膜を形成した態様を挙げ
ることができる。また、別の態様としては、基板上に透
明層と光吸収層との積層膜を形成し、この積層膜上に遮
光層を形成し、この遮光層上に透明層と光吸収層体との
積層膜を形成した態様を挙げることができる。後者の態
様は、基板側から基板を透過して膜中に入射する光につ
いても低反射効果を得ることができるようにしたもので
ある。以下に、本発明の光吸収体の実施態様の例を図面
を参照しながら説明する。

【００２１】（第１の実施形態）本発明の光吸収体の構
成の例を、図１を参照しながら説明する。この光吸収体
は、基板１１上に、実質的に入射光を遮蔽する第１の光
吸収層（遮光層）１２、厚さが６８ｎｍ〜１４７ｎｍの
透明層１３、厚さが３〜２０ｎｍであって屈折率と吸収
係数との積が２以上となる物質により構成されている第
２の光吸収層（部分吸光層）１４、および厚さが６８ｎ
ｍ〜１４７ｎｍの透明層１５を、この順に形成した構成
を有する。遮光層１２は、好ましくは厚さ４０ｎｍ〜２
００ｎｍのＣｒ等からなる層である。透明層１３、１５
は、好ましくは屈折率が２．０以下、さらに好ましくは
屈折率が１．５以下の層であり、具体的にはＳｉＯ₂お
よびＭｇＦ₂から選ばれる少なくとも１つの物質からな
る層であることが好ましい。部分吸光層１４は、前述の
ように最も好ましくはＣｒからなる層である。

【００２２】この好ましい構成は、異なる屈折率の物質
間における光の挙動（反射、屈折、吸収）に基づいた計
算と実験の結果により得られたものである。この構成例
において、遮光層１２の厚さが４０ｎｍより小さい場合
には、遮光層１２の外側から基板へ入射しようとする光
を遮断する効果が低下して光吸収体全体の遮光性が低下
する傾向を示す。また、部分吸光層１４の厚さが２０ｎ
ｍより大きい場合には、それ自体の表面で反射する光の
反射率が増大して光吸収体全体の反射率が増大する。一
方、この層の厚さが３ｎｍより小さい場合には、遮光層
１２からの反射光を十分に吸収できなくなって光吸収体
全体の反射率が増大する傾向を示すこととなる。また、
透明層１３、１５の厚さが６８〜１４７ｎｍの範囲から
外れて小さくまたは大きくなると、各層界面から反射す
る多重反射光の位相の不揃いの程度が大きくなって、積
層構造膜中での光の多重干渉による反射率低減効果が減
少し、光吸収体全体の反射率が増大する傾向を示すこと
となる。

【００２３】（第２の実施形態）本発明の光吸収体の構
成の別の例を、図６を参照しながら説明する。この光吸
収体は、基板６１上に、厚さが６８ｎｍ〜１４７ｎｍの
透明層６２、厚さが３〜２０ｎｍであって屈折率と吸収
係数との積が２以上となる物質により構成されている第
１の光吸収層（部分吸光層）６３、厚さが６８ｎｍ〜１
４７ｎｍの透明層６４、実質的に入射光を遮蔽する第２
の光吸収層（遮光層）６５、厚さが６８ｎｍ〜１４７ｎ
ｍの透明層６６、厚さが３〜２０ｎｍであって屈折率と
吸収係数との積が２以上となる物質により構成されてい
る第３の光吸収層（部分吸光層）６７、および厚さが６
８ｎｍ〜１４７ｎｍの透明層６８を、この順に形成した
構成を有する。この構成例においても、遮光層６５は、
好ましくは厚さ４０ｎｍ〜２００ｎｍのＣｒ等からなる
層である。透明層６２、６４、６６、６８は、好ましく
は屈折率が２．０以下、さらに好ましくは屈折率が１．
５以下の層であり、具体的には、ＳｉＯ₂およびＭｇＦ₂
から選ばれる少なくとも１つの物質からなる層であるこ
とが好ましい。部分吸光層６３、６７は、最も好ましく
はＣｒからなる層である。この構成における各層の作用
や厚さ限定の理由は前述の構成例と同様であるが、この
構成例においては、透明基板６１と遮光層６５との間に
形成された透明層６２／部分吸光層６３／透明層６４か
らなる積層膜により、透明基板６１側からの入射光につ
いても、十分な遮光性と小さい反射率が示されることと
なる。

【００２４】なお、前記実施形態に示した前記光吸収体
においては、各透明膜の厚さが実質的に同一であること
が好ましい。この好ましい例によれば、複数の実質的に
透明な膜を互いに同一の成膜条件により成膜できるの
で、製造時の工程管理が容易となる。

【００２５】また、前記いずれの構成による光吸収体に
おいても、最上層（最外側層）としてさらに反射防止膜
を付加しても構わない。反射防止膜としては、従来から
公知の使用することができるが、Ａｌ₂Ｏ₃膜、ＴｉＯ₂
膜、ＭｇＦ₂膜およびＳｉＯ₂膜から選ばれるいずれかの
膜または２以上の膜からなる積層膜が好ましい。

【００２６】また、前記光吸収体を構成する各層は、特
に限られるものではないが、例えば、各種蒸着法、ＣＶ
Ｄ法、スパッタリング法等の従来から公知の成膜方法に
より作製することができる。また、前記基板としても、
特に限られることなく、各種ガラス、セラミックス、金
属、プラスチック等からなる基板を用いることができ
る。

【００２７】（第３の実施形態）図１１は本発明の光吸
収体を用いた光ディスク装置の概略を示す図である。半
導体レーザー１１１から出射した光はビームスプリッタ
１１２を通過し、反射素子１１３で反射され、レンズ１
１４を通過して光ディスク基板１１５上に集光する。集
光した光は反射し再びレンズ１１４、反射素子１１３を
介してビームスプリッタ１１２に到達し、光検出器１１
６に導かれ信号が検出される。

【００２８】しかし、半導体レーザー１１１から出射し
た光は、図１１にも示されているように発散しながら出
射するため、光の一部はビームスプリッタ１１２の表面
で反射して光検出器に到達し信号検出に大きな影響を及
ぼす。

【００２９】また、反射素子１１３に到達した光の一部
は表面を通過し、裏面へ到達し一部反射するが、反射し
た光は、表面を通過して最終的に光検出器に到達する。
これも前述と同様光検出器１１６で検出する信号のＳ／
Ｎを悪くする原因となり、このようなノイズ光はゼロで
あるのが求められている。

【００３０】ノイズ光をなくすために、反射防止膜をビ
ームスプリッタ１１２の表面や反射素子１１３の裏面に
コートして反射光を抑制する方法が考えられるが、従来
の反射防止膜では反射光は抑制されるものの、残存する
反射光が光ディスク装置内に存在するその他の光学素子
や、その他の機械部品に照射され迷光等になって再び光
検出器でノイズとして検出されてしまう。

【００３１】本発明の光吸収体をビームスプリッタ１１
２上の被膜１１７や反射素子上の被膜１１８として設け
ることにより、迷光が抑制された極めて有用な光ディス
ク装置を実現することができる。

【００３２】（第４の実施形態）図１２に本発明の光吸
収体を備えたＣＣＤの概略図を示す。

【００３３】１２１が画像情報光１２６の光量を検出す
るフォトディテクター、１２２が検出した信号を伝送す
るためのポリシリコン、１２３がポリシリコンに画像情
報光１２６が照射されないように光を遮断するための金
属膜、１２４がフォトディテクター等を保護するための
ＳｉＮからなる保護膜、１２５が光吸収体である。

【００３４】光吸収体１２５が無い場合、画像情報光１
２６の多くは、フォトディテクター１２１に到達する
が、一部は金属膜１２３に到達する。一般に金属層１２
３はアルミニウム等の高反射率物質で実現されているた
め、金属膜１２３に到達した光の多くは反射する。反射
した光は迷光となってその一部は、他の画素のフォトデ
ィテクター等に到達する。このノイズ光は画像として非
常に問題となりできるだけ少なくすることが求められて
いる。

【００３５】そこで保護膜１２４上に本発明の光吸収体
１２５を備えたＣＣＤの構造とする。保護膜の上に形成
するので、既存のプロセスをそのまま流用できるという
製造上のメリットも生じる。このような構成とすると、
光吸収体により反射光量が著しく低減できるため、ノイ
ズ光の少ない極めて高品位のＣＣＤが実現できる。

【００３６】また、図１３に示したように、光吸収体１
２５を形成する代わりに、図１２の金属膜１２３を本発
明の光吸収体に置き換えてもよい。すなわち、金属膜１
２３を、遮光層１３１、透明層１３２、光吸収層１３３
および透明層１３４からなる積層膜に置換する。このよ
うな構造を用いることで、ポリシリコンへの遮光性を満
足するとともに、入射した光をほとんど吸収し、反射光
をほとんど発生しないという本発明の光吸収体の特徴が
活かされる。この実施態様においては、１３３の材料と
しては、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ等のシリサイドまたは窒化物
材料を用いることが好ましい。これらの物質は、例えば
スパッタリング法により形成される。また、１３２、１
３４の透明層は、前述の透明層に好ましい物質の他、例
えば、ＳｉＯＮ、ＳｉＮを用いることも好ましい。これ
らの物質は、例えばＣＶＤ法で形成される。

【００３７】また、図１４に示したように、図１２の金
属膜１２３を第２の実施形態と同様の膜構造（透明層１
４０、光吸収層１４１、透明層１４２、遮光層１４３、
透明層１４４、光吸収層１４５、透明層１４６）にして
も、光吸収体の上下両方向から入射する光を吸収して、
不要な反射光を抑制するという効果が発生する。図１３
の構造と比べ、透明層１４０を伝わってきた光吸収体の
下側方向から入射してくる光も本構造では吸収できるた
め、さらに性能を向上させることができる。

【００３８】（第５の実施形態）図１５に本発明の光吸
収体を備えた、例えば液晶表示装置等の表示装置に応用
され得る、カラーフィルター付き基板の断面図を示す。
これは液晶セルから出た光にカラーフィルターの吸収性
を利用してカラー化を行う素子であるが、液晶セルから
出射した光のうち、カラーフィルターを通らない余分の
光をカットしたり、また照明光などの外部光が反射して
コントラストが低下しないように、カラーフィルターの
境界部分に用いるものである。

【００３９】図１５において、１５１が基板、１５２〜
１５４が赤、緑、青のカラーフィルター、１５５が保護
膜、１５６が液晶駆動電極用の透明導電膜、１５７が光
吸収体である。

【００４０】本発明の光吸収体１５７は、基板１５１上
に形成したが、カラーフィルター１５２、１５３、１５
４上であっても構わない。

【００４１】本発明の光吸収体を用いることにより、液
晶セルからの光を遮断できるとともに、例えば部屋の照
明光が光吸収体で反射して、表示装置の鑑賞者の眼に入
ることを防ぐため、有用である。本発明の光吸収体は、
液晶表示装置に限られることなく、画像表示装置全般に
有用である。

【００４２】

【実施例】

（実施例１）図１と同様の断面構成を有する光吸収体を
作製した。本実施例では、基板１１として光学ガラスで
あるＢＳＣ７（ＨＯＹＡ（株）製；商品名）を、遮光層
１２および光吸収層１４としてクロム膜を、透明層１
３，１５として二酸化珪素膜を使用した。表１に、この
光吸収体を構成する各層の物質と膜厚（光学的膜厚）を
実際の積層順に示す。なお、クロム膜および二酸化珪素
膜は、いずれもＥＢ（Electron Beam）蒸着法を用いて
成膜した。

【００４３】

【表１】

【００４４】第１層のクロム膜１２は、主に基板上方の
外部空間から基板へ入射しようとする光を遮断する機能
を有する膜であって、厚さを４０ｎｍとすることによ
り、外部空間から基板へ入射しようとする光を実質的に
ほとんど遮蔽している（基板に到達する光を実質的に０
にしている。）。また、第３層のクロム膜１４は、主に
第１層のクロム膜１２で反射した反射光が遮光膜の外へ
出てしまうのを抑制する機能を有する膜であって、厚さ
を５ｎｍとすることにより、それ自体は光を余り反射す
ることなく膜中への吸収が大きくなるようにし、第１層
のクロム膜の表面で反射された光がこれに効果的に吸収
されるようにしている。そして、クロム膜間の層１３お
よび最外側の層１５として、実質的に透明な厚さ１１３
ｎｍの二酸化珪素膜を設けることにより、各層を透過す
る透過光と隣接する層界面における反射光とが多重干渉
して、膜全体からの反射光が十分に低減されるようにし
ている。なお、２層の二酸化珪素膜を同一の膜厚にした
のは、光吸収体の製造工程において、二酸化珪素膜の成
膜条件を同一として光吸収体の製造時における工程管理
等を容易にするためである。

【００４５】図２および図３は、この光吸収体のそれぞ
れ光線透過率の波長特性と反射率の波長特性を示した図
である。なお、これらの特性は、図１における最外層で
ある透明層１５の上方からこの透明層１５表面に入射角
度が０°で入射する光について測定されたものである。

【００４６】図２および図３により、本実施例で作製し
た光吸収体は透過率および反射率（可視光透過率および
可視光反射率）がともに１％以下であり、従来知られて
いる光吸収体に比べて極めて良好な光学特性を示すこと
がわかる。

【００４７】図４および図５は、この光吸収体の光の入
射角度に対する透過率特性と反射率特性をそれぞれ示し
たものである（可視光透過率および可視光反射率）。こ
れらの図から、かかる光吸収体は特定の入射角度で入射
する光に対してのみ良好な光学特性を示すだけでなく、
種々の入射角度で入射する光に対しても良好な光学特性
を示すものであることがわかる。この光吸収体は、図５
に示したように、０°〜６０°という広範囲の入射角の
範囲について、反射率が約５％以下となっている。この
ような性質は、各種の光デバイスにおける光吸収体とし
て使用するにあたり極めて有用な特徴である。

【００４８】第１層のクロム膜１２の膜厚を、他層の厚
さを前記と同じ厚さに固定した状態で、４０ｎｍ以上に
しても同様の結果を得ることができた。一方、第１層の
クロム膜１２の厚さを４０ｎｍより小さくしていくと光
吸収体全体における光の透過率が上昇する傾向を示し
た。このことから、第１層のクロム膜１２の膜厚は４０
ｎｍ以上が好ましく、光吸収体全体の厚さおよび製造コ
スト等を考慮すると、第１層のクロム膜１２の膜厚は４
０〜２００ｎｍがさらに好ましいことが確認された。

【００４９】第３層のクロム膜１４の膜厚を、他層の厚
さを前記と同じ厚さに固定した状態で、４〜１０ｎｍの
範囲としても同様の結果を得ることができた。一方、第
３層のクロム膜１４の厚さを１０ｎｍより大きくする
と、これによる光吸収体に入射する光に対する反射率が
上昇して、光吸収体全体における反射率が増大する傾向
を示し、４ｎｍより小さくすると、第１層のクロム膜１
２からの反射光を吸収する効果が低下して、光吸収体全
体における光の反射率が増大する傾向を示した。このこ
とから、第３層のクロム膜１４の膜厚は４〜１０ｎｍに
するのが好ましいことが確認された。

【００５０】また、第２層の二酸化珪素膜１３および第
４層の二酸化珪素膜１５の厚さを、他の層の厚さを前記
と同じ厚さに固定して、これら第２層の二酸化珪素膜１
３および第４層の二酸化珪素膜１５の厚さを６８〜１４
７ｎｍの範囲内で変更しても同様の結果を得ることがで
きた。一方、これらの二酸化珪素膜１３、１５の厚さを
１４７ｎｍより大きくした場合、または６８ｎｍより小
さくした場合は共に反射率が大きくなる結果となった。
このことから、第２層の二酸化珪素膜１３および第４層
の二酸化珪素膜１５の厚さを６８〜１４７ｎｍの範囲に
するのが好ましいことが確認された。

【００５１】また、二酸化珪素膜１３、１５をフッ化マ
グネシウム膜に変更し、その膜厚を６８〜１４７ｎｍの
範囲内で変更したところ、前記と同様の好ましい結果が
得られた。なお、フッ化マグネシウム膜以外にアルミナ
等の他の透明誘電体物質からなる膜についても検討した
ところ、その効果の程度は二酸化珪素膜やフッ化マグネ
シウム膜を用いた光吸収体の場合よりも小さいが、前述
の従来の光吸収体よりも良好な光学特性が得られた。

【００５２】（実施例２）図６と同様の断面構成を有す
る光吸収体を作製した。本実施例では、実施例１と同
様、基板６１として光学ガラスであるＢＳＣ７（ＨＯＹ
Ａ（株）製，商品名）を、遮光膜６５および光吸収膜６
２、６７としてクロム膜を、透明膜６２、６４、６６、
６８として二酸化珪素膜を使用し、クロム膜および二酸
化珪素膜は、いずれもＥＢ蒸着法を用いて成膜した。

【００５３】実施例１による光吸収体は、図１における
基板上方の空間から基板へ入射しようとする光、すなわ
ち、基板の光吸収体を設けた側の空間から基板へ入射し
ようとする光を遮光し、かつ、光吸収体による光の反射
率を低減化する光吸収体であるが、実施例２による光吸
収体は、さらに、基板下方の空間から基板へ入射しよう
とする光、すなわち、基板の光吸収体を設けていない側
の空間から基板を透過して光吸収体へ入射する光を遮光
し、かつ、基板の下方へ反射する光の反射率を低減化す
る光吸収体である。各層の膜厚（光学膜厚）を表２に示
す。

【００５４】

【表２】

【００５５】この光吸収体では、第４層のクロム膜６
５、第５層の二酸化珪素膜６６、第６層のクロム膜６
７、および第７層の二酸化珪素膜６８からなる積層膜が
実施例１の積層膜と実質的に同一の積層構成を有し、こ
の積層膜によって基板６１の上方から基板へ入射しよう
とする光が遮光され、かつ、光吸収体による基板６１の
上方への光の反射率が低減される。さらに、第４層のク
ロム膜６５、第３層の二酸化珪素膜６４、第２層のクロ
ム膜６３、および第１層の二酸化珪素膜６２からなる第
４層より下の積層膜も実施例１の積層膜と実質的に同一
の積層構成を有し、この積層膜によって基板６１の下方
から入射する光が遮光され、かつ、光吸収体による基板
６１の下方への光の反射率が低減される。

【００５６】図７，図８はこの光吸収体の基板の上方か
ら基板へ入射する光に対する透過率の波長特性と反射率
の波長特性を示した図である。なお、これら特性は、図
６における第８層の二酸化珪素膜６８表面に入射角度が
０°で入射する光について測定されたものである。これ
らの図から、かかる光吸収体は基板の上方からの光に対
するその透過率および反射率がともに１％以下という極
めて良好な光学特性を示すことがわかる。また、図９、
図１０は、この光吸収体の基板の下方から基板へ入射す
る光に対する透過率の波長特性と反射率の波長特性を示
した図である。なお、これら特性は、基板６１表面に入
射角度が０°で入射する光について測定されたものであ
る。これらの図から、かかる光吸収体は基板の下方から
の光に対してもその透過率および反射率が十分に小さい
良好な光学特性を示すことがわかる。

【００５７】なお、本実施例による光吸収体についても
実施例１による光吸収体と同様に各層の厚さを変更して
その光学特性を調べたが、実施例１による光吸収体のそ
れと同様の結果が得られた。すなわち、いずれの二酸化
珪素膜６２，６４，６６，６８についても好ましい厚さ
は６８〜１４７ｎｍであり、第４層のクロム膜６５の好
ましい厚さは４０〜２００ｎｍであり、第２層および第
６層のクロム膜６３、６７の好ましい厚さは４〜１０ｎ
ｍであった。また、実施例１による光吸収体と同様に、
二酸化珪素膜をフッ化マグネシウム膜に置換しても良好
な結果が得られ、アルミナ等の他の透明誘電体物質から
なる膜に置換した場合は、その効果の程度は二酸化珪素
膜やフッ化マグネシウム膜を用いた光吸収体の場合より
も小さいが、前記した従来の光吸収体よりも良好な光学
特性が得られた。

【００５８】なお、前記実施例では４層構成の光吸収体
と７層構成の光吸収体について説明したが、本発明の技
術思想を逸脱しない範囲で他の層数の光吸収体を構成で
きることは言うまでもない。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入射光を遮蔽するための遮光層と、この遮光層よりも前
記入射光の入射側に形成された光吸収層と、この光吸収
層と前記遮光層との間に形成された透明層とを含む多層
膜を基板上に形成したことを特徴とする光吸収体とする
ことにより、遮光性を有し、反射率が低減された光吸収
体とすることができる。

【００６０】また、本発明によれば、透明層と光吸収層
とを交互に各２層以上積層して、前記光吸収層により入
射光を実質的に遮蔽するとともに、前記光吸収層による
入射光の反射を、この光吸収層よりも前記入射光の入射
側にある光吸収層による吸収により低減させ、かつ、前
記入射側に最も近い光吸収層を、屈折率と吸収係数との
積が２以上である物質により構成した厚さ３〜２０ｎｍ
の層とする多層膜を基板上に形成したことを特徴とする
光吸収体とすることにより、遮光性を有し、反射率が低
減された光吸収体とすることができる。

【００６１】また、本発明によれば、入射光を遮蔽する
ための遮光層と、この遮光層よりも前記入射光の入射側
に配置された、透明層と光吸収層とをこの順に（２ｎ＋
１）層（ｎは１以上の整数）だけ積層した積層膜とを含
み、前記遮光層による入射光の反射を前記光吸収層にお
ける吸収と前記積層膜中における光干渉効果とにより減
衰させることにより、前記入射光の反射率を低減したこ
とを特徴とする光吸収体とすることにより、遮光性を有
し、反射率が低減された光吸収体とすることができる。

【００６２】また、例えば、入射光と反射光の多重干渉
効果を利用する本発明の光吸収体の好ましい態様によれ
ば、さらに光学特性を良好にすることが可能となる。

【００６３】本発明の光吸収体は、各種の光デバイスの
光吸収体として有効に利用できるものであって、各種光
学機器の性能向上に有利である。本発明の光吸収体は、
基本的に、広い範囲の入射角度で入射してくる光に対し
ても良好な光学特性を示すことから、各種光デバイスの
光吸収体として、広範かつ有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光吸収体の構成の例を示す断面図で
ある。

【図２】実施例１で作製した光吸収体の透過率の波長
依存特性を示す図である。

【図３】実施例１で作製した光吸収体の反射率の波長
依存特性を示す図である。

【図４】実施例１で作製した光吸収体の透過率の入射
角依存特性を示す図である。

【図５】実施例１で作製した光吸収体の反射率の入射
角依存特性を示す図である。

【図６】本発明の光吸収体の構成の別の例を示す断面
図である。

【図７】実施例２で作製した光吸収体の多層膜側から
の入射光についての透過率の波長依存特性を示す図であ
る。

【図８】実施例２で作製した光吸収体の多層膜側から
の入射光についての反射率の波長依存特性を示す図であ
る。

【図９】実施例２で作製した光吸収体の基板側からの
入射光についての透過率の波長依存特性を示す図であ
る。

【図１０】実施例２で作製した光吸収体の基板側から
の入射光についての反射率の波長依存特性を示す図であ
る。

【図１１】本発明の光吸収体を備えた光ディスク装置
の例の概要を示す図である。

【図１２】本発明の光吸収体を備えたＣＣＤの例の概
要を示す断面図である。

【図１３】本発明の光吸収体を備えたＣＣＤの別の例
の概要を示す断面図である。

【図１４】本発明の光吸収体を備えたＣＣＤのさらに
別の例の概要を示す断面図である。

【図１５】本発明の光吸収体を備えたカラーフィルタ
ー付き基板の例の断面図である。

【図１６】従来の光吸収体の構成の例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１１、６１基板１２、６５遮光膜１４、６３、６７光吸収膜１３、１５、６２、６４、６６、６８透明膜１１１半導体レーザー１１２光ビームスプリッタ１１３反射素子１１４レンズ１１５光ディスク１１６光検出器１１７、１１８、１２５光吸収体１２１フォトディテクター１２２ポリシリコン１２３金属膜１２４ＳｉＮ膜１２６画像情報光１６１クロム膜１６２酸化クロム膜１６３基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者那須昌吾大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者能智紀台大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者深澤利雄大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者栗山俊寛大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者松田祐二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光を遮蔽するための遮光層と、この
遮光層よりも前記入射光の入射側に形成された光吸収層
と、この光吸収層と前記遮光層との間に形成された透明
層とを含む多層膜を基板上に形成したことを特徴とする
光吸収体。
【請求項２】前記光吸収層が、屈折率と吸収係数との
積が２以上となる物質により構成されている請求項１に
記載の光吸収体。
【請求項３】前記光吸収層が、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，アモルファスＳｉ，ＳｉＣ，Ｇｅ，ＷＳ
ｉ₂，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，ＴｉＷ，Ｃｏ，ＳｉＧｅ，
ＴｉＳｉ₂，ＣｒＳｉ₂，ＭｏＳｉ₂，ＦｅＳｉ₂，ＣｏＳ
ｉ₂，ＮｉＳｉ₂，ＣｒＮおよびＭｏ₂Ｎから選ばれる少
なくとも１つの物質により構成されている請求項２に記
載の光吸収体。
【請求項４】前記光吸収層の厚さが、３ｎｍ〜２０ｎ
ｍである請求項１に記載の光吸収体。
【請求項５】前記透明層が、屈折率が２．０以下の物
質により構成されている請求項１に記載の光吸収体。
【請求項６】前記透明層が、ＳｉＯ₂およびＭｇＦ₂か
ら選ばれる少なくとも１つの物質により構成されている
請求項５に記載の光吸収体。
【請求項７】前記透明層の厚さが、６８ｎｍ〜１４７
ｎｍである請求項１に記載の光吸収体。
【請求項８】前記多層膜を透過する透過光と、前記多
層膜中の各層界面からの反射光とが関与する光干渉効果
により、前記入射光の反射をさらに減衰させる請求項１
に記載の光吸収体。
【請求項９】前記遮光層が、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，アモルファスＳｉ，ＳｉＣ，Ｇｅ，ＷＳｉ，
Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，ＴｉＷ，Ｃｏ，ＳｉＧｅ，ＴｉＳ
ｉ₂，ＣｒＳｉ₂，ＭｏＳｉ₂，ＦｅＳｉ₂，ＣｏＳｉ₂，
ＮｉＳｉ₂，ＣｒＮおよびＭｏ₂Ｎから選ばれる少なくと
も１つの物質から構成されている請求項１に記載の光吸
収体。
【請求項１０】前記遮光層の厚さが、４０ｎｍ以上で
ある請求項１に記載の光吸収体。
【請求項１１】前記多層膜が、前記入射側の最外層に
も透明層を備えた請求項１に記載の光吸収体。
【請求項１２】前記入射光についての反射率が、可視
光域において５％以下である請求項１に記載の光吸収
体。
【請求項１３】前記入射光についての透過率が、可視
光域において１％以下である請求項１に記載の光吸収
体。
【請求項１４】透明層と光吸収層とを交互に各２層以
上積層して、前記光吸収層により入射光を実質的に遮蔽
するとともに、前記光吸収層による入射光の反射を、こ
の光吸収層よりも前記入射光の入射側にある光吸収層に
よる吸収により低減させ、かつ、前記入射側に最も近い
光吸収層を、屈折率と吸収係数との積が２以上である物
質により構成した厚さ３〜２０ｎｍの層とする多層膜を
基板上に形成したことを特徴とする光吸収体。
【請求項１５】入射光を遮蔽するための遮光層と、こ
の遮光層よりも前記入射光の入射側に配置された、透明
層と光吸収層とをこの順に（２ｎ＋１）層だけ積層した
積層膜であって、前記遮光層による入射光の反射を前記
光吸収層における吸収と前記積層膜中における光干渉効
果とにより減衰させる積層膜とを基板上に形成したこと
を特徴とする光吸収体。ただし、ｎは１以上の整数であ
る。
【請求項１６】基板上に、入射光を遮蔽するための遮
光層、厚さが６８ｎｍ〜１４７ｎｍの透明層、厚さが３
〜２０ｎｍであって屈折率と吸収係数との積が２以上と
なる物質により構成される光吸収層、および厚さが６８
ｎｍ〜１４７ｎｍの透明層を、この順に形成したことを
特徴とする光吸収体。
【請求項１７】透明基板上に、厚さが６８ｎｍ〜１４
７ｎｍの透明層、厚さが３〜２０ｎｍであって屈折率と
吸収係数との積が２以上となる物質により構成される光
吸収層、厚さが６８ｎｍ〜１４７ｎｍの透明層、入射光
を遮蔽するための遮光層、厚さが６８ｎｍ〜１４７ｎｍ
の透明層、厚さが３〜２０ｎｍであって屈折率と吸収係
数との積が２以上となる物質により構成される光吸収
層、および厚さが６８ｎｍ〜１４７ｎｍの透明層を、こ
の順に形成したことを特徴とする光吸収体。
【請求項１８】請求項１〜１７のいずれかに記載の光
吸収体を備えた光学機器。
【請求項１９】光が透過または反射する光部品を備
え、この光部品に到達する不要な光を前記光吸収体によ
り低減する請求項１８に記載の光学機器。
【請求項２０】前記光吸収体と前記光部品とが基板を
同一にする請求項１９に記載の光学機器。