JPS6087302A - 色分離フイルタ - 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】 発明の技術分野 本発明は色分離フィルタに関し、さらに詳しくはフルカ
ラー液晶表示装置、撮像管方式カラーカメラ、固体カラ
ーカメラ、カラーファツジミリなどに用いられる多層干
渉薄膜からなる所定波長の光を透過する色分離フィルタ
に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 フルカラー液晶表示装置などに用いられる色分離フィル
タとしては、有機染色フィルタと多層干渉膜フィルタと
が代表的に皐けられる。このうち有機染色フィルタは、
フィルタの染色に有機染料が用いられているため、必然
的に耐熱性、耐光性がどの物性の点で劣るという欠点が
あった。これに対して多層干渉膜からなる色分離フィル
タは、多層干渉膜が一般に無機物質から構成されている
ため、耐光性、耐熱性、耐薬品性ならびに耐洗浄性など
に優れているという利点があυ、注目を集めている。

ところがこの多層干渉膜からなる色分離フィルタは、高
屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とを、その光学膜厚
を厳重に制御しながら合計２０層程度積層して製造され
ているため、製造工程が著しく複雑になるという欠点が
ある。なお光学膜厚とは、膜を構成する物質の屈折率が
ｎでありその膜厚がｄである場合にｎｄなる値を意味す
る。また、このタイプの色分熱フィルタは、その分光透
過率特性の面で不安定であるという欠点がある。すなわ
ち、透過領域において波長の変化とともにその透過率が
変化する現象（いわゆるリップル現象）がかなり大きく
認められ、また吸収領域においてもその透過率が無視し
うるほど小さくないという欠点があった。１だ、多層干
渉膜の積層数をある程度以上域すると、吸収端での吸収
がシャープではなくなるという欠点があった。

発明の目的ならびにその概要 本発明は、上述のような多層干渉膜力・らなる色分離フ
ィルタに伴なう欠点を一挙に解決しようとするものであ
り、５以下のような目的を有する。

（ａ）　透過領域において、波長の変化に伴なう光透過
率の変化（リップル現象）がほとんど認められず、しか
も吸収端での吸収がシャープでありかつ吸収領域におけ
る光透過度が極めて小さいという優れた分光透過率特性
を有する色分離フィルタを提供すること。

（ｂ）　高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層との積層
膜数を従来よシ減少させても、優れた分光透過率特性を
；河し、したがってその製造工程が簡素化されうる色分
離フィルタを提供すること。

上記のような目的を達成しうる本発明に係る色分離フィ
ルタは、基板上に、所定波長λの光に対する光学膜厚か
一λである高屈折率誘電体層と、≠ フィルタにおいて、下記の条件（１１〕および（ｂ）の
少なくともいずれか一方を満たすことを特徴としている
。

（ａ）　基板と前記積層体との間に、−ム△二／、３　
λ≠ の光学膜厚を有する高屈折率誘電体層および／、０二／
、３　λの光学膜厚を有する低屈折率誘電体層 ／、／二ｉ、ｚλの光学膜厚を有する高屈折率誘電体≠ 層およびｏ、ｚ　二ｉ、、ｔλの光学膜厚を有する低屈
折≠ 率峙電体層がこの順序で設けられていること。

従来、多層干渉膜からなる色分離フィルタにおいては、
高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層の光学膜厚は、い
ずれもすべて７λに厳密に制御しなければ優れた分光透
過率特性を有する色分離フィルタは得られないと考えら
れてきたが、本発明においては、最も基板側または最も
基板から離れた側のいずれか一方櫃層される高屈折率誘
電体層および低屈折率誘電体層の光学膜厚を−λからそ
す れぞれ特定の値に意識的に変化させることによりて、全
く意外にも、極めて優れた分光透過率特性を有する色分
離フィルタが得られる。し力・も本発明のように、最も
基板側または最も基板から１１）畦れた１ｌｔｌのいず
Ｊｑか−ＪＧ屈折率銹電体層および低屈折率誘電体層の
光学膜厚を特定の値に設定することによって、高屈折率
誘電体層および低屈折率誘を体層の洋ル″１ｌｌｌ’ｍ
数を従来よシ減少させても浸れた分光透過率特性を有す
る色分離フィルタが得られる。

３、発明の詳細な説明 以下、本、発明を図面に示す好ましい具体的態様により
説明する。

本発明に係る第１の色分離フィルターは、第１図に示さ
れるように基板λ上に　／、／ニム、？λの弘 光学膜厚を有する高屈折率誘電体第１層Ｈ１が積層され
ており、その上に−ｉ、ｏ　：／、Ｊ−λの光学膜厚を
弘 有する低屈折率誘電体層１ＭＬ１が積層されている。

そしてこの低屈折率誘電体第１層Ｌ１上に、７λの光学
膜厚を有する高屈折率誘電体第２層Ｈ２およびムλの光
学膜厚を有する低屈折率誘電体第２層Ｌ２μ が積層され、さらに同様にこの低屈折率誘電体第、２層
Ｌ２上にｔλの光学膜厚を有する高屈折率誘電体層ＩＩ
う、　’ｌ、　５．６．７．８および低屈折率誘電体層
Ｌ３．　ｕ、　５．６．７．８がこの順序で交互に積層
さｉしている。

なお、前述のように光学膜厚とは、膜を構成する物質の
屈折率がｎであり、七の膜厚がｄである場合に、ｎｄな
る値を：き味している。

次に本発明の別の具体例に係る色分離フィルタ／Ｉｃつ
いて説明する。この色分離フィルターは、第２図に示さ
れるように、基板コ上に、−λの光≠ 学膜厚を有する高屈折率誘電体層Ｈ１，２，５，１１，
５，６，７／ と、７λの光学膜厚を有する低屈折率誘電体層ＬＬ、　
２．３．１１．５．６．７　とが、順次交互に積層され
ている。

そして低屈折率関電体第７層Ｌ７上に、１区二ｉ、ｒ弘 λの光学膜厚を有する高屈折率誘電体筒ｇ層Ｈ８が積層
されておυ、その上に０．　、ｔ　−ｋ　／、”□λの
光学膜 厚を有する低屈折率誘電体用♂層Ｌ８が積層されている
。

基板／としては、パイレックスガラス、石英ガラス、合
成石英板、光学用樹脂板、透明樹脂フィルムなどの透明
基板あるいはブラウン管基板、固体撮像素子などが用い
られる。

高屈折率誘電体層を形成する高屈折率物質としては、Ｔ
ｉＯ２（屈折率ｎ＝２．２）、３ｂ２０３　（ｎ　＝、
２．ＱＩＡ）、ＣｅＯ２（ｎ　＝２．ｌｌ−２）　、Ｚ
ｒ０ｚ　（ｎ　＝、１．１０）、Ｚｎ５（ｎ＝２．３夕
）などが挙げられる。１だ低屈折率誘電体層を形成する
低屈折率物質としては、８１０２　（ｎ　＝　／、ｕＡ
　）、ＣａＦ２　（ｎ　＝　／、２３　）、ＭｇＦ２　
（ｎ　＝　／、３１　）などが挙げられる。

このうち、高屈折率物質としての’ｒｉｏ２と、低屈折
率物質としての５ｉ０２との組合せが多層積層する場合
に層間の応力緩和の面から好筐しい。

高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層は、冊子モー
咄蒸着法あるいはスパックリング法など成膜法によって
積層形成される。これらの誘電体層の光学膜厚は、光電
式膜厚計などの膜厚監視装置により制御される。

基板上に積層される高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体
層の合計積層数は、６層以上姓１しくは２層以上である
。この合計層数が６層未満であると吸収端での吸収がシ
ャープでなく、かつ吸収領域での透過率が無視しえなく
なるため好贅しくない。でた、゛積層数が多くなれば吸
収端での吸収がシャープになりかつ吸収領域での透過率
は小さくなるが、積層工程が複雑になるため、実用上の
見地からは、２０層程度までである。

本発明に係る色分熱フィルタは、最も基板側または最も
基板から離れた側のいずれか一方の高屈折率誘電体層お
よび低屈折率誘電体層の光学膜厚を特定の値に制御して
いるために、優れた分光透過率特性を有する色分離フィ
ルタが得られており、この優れた分光透過率特性は、光
学膜厚かｊλである高屈折率誘電体層および低屈折率誘
電体層の積層合計数を従来の多層干渉膜の膜数より減じ
ても保持される。

最も基板側に積層される高屈折率誘電体層および低屈折
率誘電体層と、最も基板から離れた側に積層される高屈
折率誘電体層および低屈折率誘電体層との間に積層され
る高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層は、それぞ
れ７λの光学膜厚を有するように積層されるが、この光
学膜厚は数チ以内の誤差（通常はｓｏ八へ下）が許容さ
れうる。

以下本発明をさらに実施例により説明するが、本発明は
こ択らの実施例に限定されるものではない。

実施例１ 光学式膜厚計が配置された真壁蒸着装置の基板ホルダ一
部にパイレックスのガラス基板を七ット後、ｌ×１０　
°ｒｏｒｒまで排気した後基板温度を３ｊＯ℃とした。

そして真空蒸着時に積層されたＴｉ　０２がＴｉＯある
いはＴｉに還元されることを防止する目的で、０２ガス
を２　Ｘ　１０　Ｔｏｒｒまで導入し＼次に所定ハース
にセットされたＴｉＯ２ベレット試相（メルク社製）を
電子ビーム加熱により充分プレヒートした後、シャッタ
ーを開いて基板上にＴｌＯ２を／、２λ≠ の光学膜厚に蒸着させた。この蒸着は、電子銃の電流値
を、２ｊＯｍＡに設定して行なった。０１層されるＴｉ
Ｏ２膜の膜厚は、光電式膜厚計により、投光器からの光
を前もってセットしておいたモニターガラスにあててモ
ニター波長λを４１０　ｎｍとし、その反射光を受光器
で受け、光学膜厚（ａｄ）と反射率との関係を監視する
ことによ〜てム２λの光学グ 膜厚に制１ｉＬｌｉされた。

次に０２ガスの導入を停止した後、所定ハースにセット
された８１０２試料（オプトロン製）を亀子ビームによ
り加熱し、充分プレヒートした後、シャッターを即いて
５ｉ０２膜を’ｒｉｏ２膜上に込／λの光学≠ 膜厚に蒸着さぜた。５ｉ０２膜の光学膜厚はＴｉＯ２膜
とＩｌｌ／／　／ ｊ２・７２・Ｖ２・７２・７λ・７２・ｊλ・７λの光
学膜厚でそれぞれ７層ずつ合計７１重積層した。次いで
、基板温度が２００℃になる１で徐冷した後、大気中に
取り出した。

得られた多層干渉膜の分光透過率特性を第３図曲１ｔｌ
（ａ）に示す。第３図かられかるように、本発明に係る
色分離フィルタを措成する多層干渉膜は、光透過領域に
おける光透過率の変化いわゆるリップル現象が従来と比
較して小さくなり、しかも吸収端での吸収がシャープで
ありかつ吸収領域における光透過度は極めて小さく／１
以下であるという優れた分光透過率特性を有している。

この多層干渉薄膜上に所定形状のマスキング層を形成し
た後、該多層干渉膜をＣ’Ｆ’ｑガスでドライエツチン
グし、次いでマスキング層を剥離し、ストライプ色分離
フィルタを作成した。なお、このストライプ色分離フィ
ルタは、モニター波長を６ＪＯｎｍとしたので、シアン
特性を有していた。

比較例 基板上に、ＴｉＯ２膜と５ｉｏ２膜とを交互に、それぞ
／ れＶλの光学膜厚でｒ層ずつ合計／１層ｙＬ層した以外
は、実施例／と同様にして多層干渉膜を作成したＯ この多層干渉膜の分光透過率特性を第２図曲線（ｂ）に
示す。

実施例λ パイレックスガラス基板上に従来技術を用いて、所定形
状のアルミニウム逆エツチングパターンを形成した。次
に、上記基板上に実施例１と同様にして、光学式膜厚計
が配置さねた真空蒸着装置により、高屈折率誘電体であ
るＴｉＯ２と、低屈折話電体である５ｉＱ２とを、光学
式膜厚計のモニター波長をＡｊＯｎｍとして、光学ｉ／
ｌ　ｎｄ　（ｎ　：屈折率、／、／　／、３ ］ｒλ、］ｒλとなるよう交互にｌ’Ａ１１ｒ蒸着し、
アルミニウムパターン上にシアン特性を有する多層干渉
膜を形成した。次に、これより、アルミニウムを剥離除
去してシアン特性を有するストライプパターンを得た。

次に、シアンパターン士に、硫化カドミウムを真空蒸着
法にょシ成膜し、更に、ドライエツチング法を用いて、
シアンストライプとクロス状にパターニングして撮像管
用色分離フィルターを作成した。得られたフィルターの
分光透過率特性は、色分離フィルターとして優れた特性
を有していた。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明に係る色分離フィルタの
断面図であり、第３図は本発明に係る色分離フィルタお
よび従来の色分離フィルタの分光透過率特性を示す図で
ある。 ｌ・・・色分離フィルタ コ・・・基板 Ｈｌ、　２−０．・・・高屈折率誘電体層ＬＬ、　２１
．・　・・・低屈折率誘電体層出願人代理人　猪　股　
清 Ｌ　１　閣 ５３　図 ４１伎λ（ｎｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 八　基板上に、所定波長λの光に対する光学膜厚が乙λ
   である高屈折率誘電体層と、該光学膜厚≠ がｌλである低屈折率訪α体層とが交互にグ層以≠ 上積層されてなる積層体が設けられている多層干渉膜型
   色分離フィルタにおいて、下記の条件（ａｌおよび（ｂ
   ）のいずれか一方を満たすことを特徴とする色分離フィ
   ルタ： ／、０〜／、Ｊ 学膜厚を有する高屈折率誘電体層および　ゃλの光学膜
   厚を有する低屈折率誘電体層が、この順序で基板上に設
   けられていること、 （ｂ）　前記積層体の基板から最も離れている側の低屈
   折率誘電体層上に、／、／二／Ｊλの光学膜を有≠ する高屈折率誘電体層およびＯＪ−／、ｊλの光学膜弘 厚を有する低屈折率誘電体層がこの順序で設けうれてい
   ること。 λ、高高屈折率誘体体層ＴｉＯ２から構成され、低屈折
   率誘電体層が５ｉ０２から構成されていることを特徴と
   する特許請求の範四第１項に記載の色分離フィルタ。