JPS6088902A - 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
が代表的に挙げられる。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、耐光性な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シ、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一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
であシその膜厚がｄである場合にｎｄなる値を意味する
。また、このタイプの色分離フィルタは、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、また反射頭載においてもその透過率が無視しう
るほど小さくｔｘ、いという欠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からなる色分離フィ
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
、以下のような目的を有する。

（ａ）　４過領域において、波長の変化に伴なう光かつ
反射領域における光透過度が極めて小さいとい５擾れた
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
。

（ｂＪ　高屈折率８電体層と低屈折率誘電体層との積層
膜数を従来より減少させても、侵れた分光透過率特性を
有し、したがってその製造工程が簡素化され５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
−λである高屈折率誘電体層と、≠ 該光学膜厚７゛７２である低屈折率誘電体層と”゛交互
にλ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、（−）基板と前記積
層体との間に　／、／　：／、Ｊ−λ≠ の光学膜厚を有する高屈折率誘電体層および一ム＆二／
、２−λの光学膜厚を有する低屈折率誘電体層 層が、この順序で基板上に設けられておシ、（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、−λの光学膜厚を有する高屈折率誘電体層、工
乏二／、２λの光学膜厚を有する低屈折率誘電体層、−
す△ごＩＪ−λの光学膜厚≠ を有する高屈折率誘電体層および必要に応じてさらに一
／、０　二２，０−λの光学膜厚を有する低屈折率誘ψ 電体層が、この順序で設けられていることを特徴として
いる。

従来、多層干渉膜からなる色分離フィルタにおいて代、
高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層との光学膜厚は、
いずれも−λに厳密に制御しなけ弘 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１よいと考えられてきたが、本発明における色分離
フィルタでは、最も基板側ならびに最も基板−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
体層の光学膜厚な、７λカ・らそれぞれ特定の値に意識
的に変化させることによって、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
口しかも本発明のように最も基板側と最も基板から離れ
た側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電体層の積層膜数な従来より減少
させても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。

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

本発明に係る色分離フィルターは、第１図に示されるよ
うに、基板コ上に、ゴｌ二／、３λの光学グ 膜厚を有する高屈折率誘電体第１層Ｈ１が積層され／、
０！二！ｉ−λの光学膜厚を有する低屈折率物質弘 体筒１ＭＬ１が積層されている。そしてこの低屈折率誘
電体第１ＪｉｉＬ１上に、７λの光学膜厚を有する高屈
折率誘電体第４層Ｈ２および７λの光学膜厚を有する低
屈折率誘電体第２層Ｌ２が積層され、さらにこの低屈折
率誘電体温２屠Ｌ２上に同様に７λの光学膜厚を有する
高屈折率誘電体層３層Ｈ３および／ ｊλの光学膜厚セ有する低屈折率誘電体第３層Ｌ５が積
層されている。このようにして、同様に７λの光学膜厚
を有する高屈折率誘電体層ＨＫ、　５．６と低屈折率誘
電体層Ｌｌｉ、　５．６とが順次交互に積層されている
。そして低屈折率誘電体第ｔ）ＮＬ６上に、７λの光学
膜厚を有する高屈折率誘電体第７層Ｈ７および／、０　
：１，２λの光学膜厚を有する低屈折率誘電≠ 体層第７層Ｌ７がこの順序で積層されている。さら／、
／〜７．３ に、この低屈折率誘電体筒７屠Ｌ７上に　。

λの光学膜厚を有する高屈折率誘電体層ｒ層Ｈ８が債濁
されている。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であシその膜厚がｄである場合に
、ｎｄなる値を意味している。

次に本発明の別の具体例に係る色分離フィルターについ
て説明する。この色分離フィルターは、／、／〜７．３ 第２図に示されるように、基板ｌ上に　。

λの光学膜厚を有する高屈折率誘電体層１層Ｈ１がｉ、
ｏ夕〜１０．２ は□λの光学膜厚を有する低屈折率誘電体第１層Ｌ１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Ｈ
２および７λの光学膜厚を有する低屈折率誘電体第２層
Ｌ２が積層され、さらにこの低屈折率誘電体箔２眉Ｌ２
上に同様にｊλの光学膜厚を有する高屈折率誘電体層３
層Ｈ５およびＬλの光学膜厚を有する低屈折率誘電体第
３層Ｌ５≠ が積層されている。このようにして、同様に７λの光学
膜厚を有する高屈折率誘電体層山−２６と低屈折率誘電
体層ＬＫ、　５．６とが順次交互に積層されている。そ
して低屈折率誘電体第１層Ｌ６上に、７λの光学膜厚を
有する高屈折率誘電体第７層■７および□λ好ましくは
ム０１．−／、２λの光学膜１、Ｏ〜１．コ 弘 厚を有する低屈折率誘電体第７層Ｌ７がこの１＠序で積
層されている。さらに、この低屈折率誘電体筒７屠Ｌ７
上に／、／云１，３λの光学膜厚を有する高屈／、０〜
２．０ 折率銹電体筒ｒ層Ｈ８および□λ好ましく弘 は−ｉ、ｏｒ−ｘ、ｏ−λの光学膜厚を有する低屈折率
物質参 体筒を層Ｌ８がこの順序で積層されている。なお前ゆへ
　し　λ１ｒ点パー言「百Ｌ１．奇　請しｂ愉古す六物
讐の屈折率がｎであシその膜厚１ｒＺ　ｄである場合に
、ｎｄなる値を意味している。

基板ｌとしては、パイン・ンクスガラス、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５る０ 高屈折率誘電体層を形成する高屈折率物質としては、Ｔ
ｉ０ｚ　（屈折率ｎ　＝２．２　）　、５ｂ２０５　（
ｎ　＝２、θ≠）、ＣａＯ２（ｎ　＝２．１Ｉ２）、Ｚ
ｒＯ２（ｎ　＝コ、１０）、Ｚｎ５（ｎ＝２．３夕）な
どが挙げられる。また低屈折率誘電体層を形成する低屈
折率物質としてし１．５１０２　（ｎ　＝　Ｉ、ｕＡ　
）、ＣａＦ２　（ｎ　＝　１．２３　）　、ＭｇＦｚ（
ｎ　＝　／、３１　）などカー挙げられる。

これらのうち、高屈折率物質としてのＴｉ０ｇと、低屈
折率物質としての９０２との組合せが、多層積層する場
合に層間の応力緩和の面力・ら好ましい。

高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層は、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シ制御される。

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、ｇｆ層数は２層以上好筐しくはｆ−プになり
かつ反射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２ＯＲ程度ででであ
る。

本発明に係る色分離フィルタは、最も基板側および最も
基板から離れた側の、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しており、この優れた分光透
過率特性は、光学膜、／ 厚かＶλ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５ＯＡ以下）が許容さ
れ５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
これらの実施例に限定されるものではないＯ 実施例／ 光学式膜厚計が配置された真空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セットし、次いで／　
Ｘ　１０　’　Ｔｏｒｒ　’！で排気した後基板温度を
３３膜０℃とした。そして真空蒸着時に積層されたＴｌ
Ｏ２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　’
Ｅで導入し、次に所定ハースにセットされたＴｉ　ｏ２
ベレット試料（メルク社製）を電子ビーム加熱にょシ充
分ブレヒートした後、シャッターを開いて基板上にＴｌ
Ｏ２を／、ｊλの光学膜厚に蒸着させた。この蒸着は、
電子銃の電流値を２！ＯｍＡに設定して行なった。

積層されるＴｉ　０２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＆！Ｏｎｍとしその反
射光を受光器で受け、光学膜厚（ｎｄ）と反射率との関
係を監視することにょつて／、２λの弘 光学膜厚にｉｉｔ！Ｉ御された〇 次に０２ガスの導入を停止した後、所定ハースにセント
された５ｓｏ２試料（オプトロン製）を電子ビームによ
り加熱し、充分プレヒートした後、シャッターを開いて
５ｔｏ２膜をＴｉＯ２膜上に／、／　２の光学≠ 膜厚に蒸着させた。８３０２膜の光学膜厚は’ｌＩＯ２
膜と同様に光電式膜厚計を用いて行なった。

同様の操作を繰り返すことにより、−４ノーλの光≠ 学膜厚を有するｓｔｇ２膜上にＴｌＯ２膜と５１０２膜
を順次／　／　／　／　／　／、　／ 交互に７λ、７λ、Ｖλ１、ｊλ、７λ、７λ、７／Ｉ
Ｉ／／ λ、ｊλ、７λ、ｊλ；７→工、岳の光学膜厚でそれぞ
れ５層ずつ合計ｉｏ層積層した。

次いで最上Ｊ研のＳｌ０ｇ膜上に、１３層目として、上
記と同様の操作でＶλの光学膜厚を有するＴｉＯ２膜を
積層し、ｌμ層目として−へ／−λの光学［ＩＫを右す
る５ｉ０２膜を該ＴｉＯ２膜上に積層し、最後に、この
上に第１Ｓ層目として了λの光学膜厚を有する’ｒｔｏ
２膜を積層し、基板温度が２００℃になる１で徐冷した
後、大気中に取シ出した。

得られた多層干渉膜の分光透過率特性を第２図曲線（＆
）に示す。第２図かられかるように、本発明に係る色分
離フィルタを構成する多層干渉膜は、θ秩戒ｉｔ’ｓシ
ャープでありかつ反射領域における光透過度は極めて小
さく／チ以下であるという優れた分光透過率特性を有し
ている。

この多層千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ＣＦ１１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、このストライブ色分離フィル
タは、モニター波長ヲ６！ｒＯｎｍ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５ｔｏ２膜′とを交互に１それ
ぞｌ れ７λの光学膜厚でｇ層ずつ合計１６層積層した以外は
、実施例１と同様にして多層干渉膜を作成した０ この多層干渉膜の分光透過率特性を第λ図曲線（ｂ）に
示す。

実施例コ 光学式膜厚計が配置された真亜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セットし、次いで／　
Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ　’！で排気した後基板温度を３５
Ｏ″Ｃとした。そして真空蒸着時に積層されたＴｌＯ２
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λＸ　／（ｆ”　Ｔｏｒｒ　’！で導入
し、次に所定ハースにセットされた’ｒｉｏ２ペレット
試料（メルク社製）を電子ビーム加熱により充分ブレヒ
ートシた後、シャッターを開いて基板上にＴｌＯ２を／
、＋２ Ｔλの光学膜厚に蒸着させた。この蒸着は、電子銃の電
流値を１！Ｏｍｋに設定して行なった。積層される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ＡｊＯｎｍとしその反射光を受光器で受
け、光学膜厚（ｎｄ）と反射率との関係を監視すること
によって一／、２−λのμ 光学膜厚に！ｉｉｉ制御された。

次に０２ガスの導入を停止した後、所定ノ〜−スにセッ
トされた５１０２試料（オプトロン製）を電子ビームに
より加熱し、充分ブレヒートした後、シャ・ツタ−を開
いて８１０２膜をＴｉＯ２膜上に７．／λの光学膜 膜厚に蒸着させた。５１０２膜の光学膜厚はＴ　Ｉ　Ｏ
２ｌ１Ｉ４と同様に光′上式膜厚計を用いて行なった。

同様の操作を繰り返すことにより、−へ７−λの光≠ 学膜厚を有する５ｔｏ２膜上にＴｉ　０２膜と５１０２
膜を順次／／／／ノ λ、７λ、７λ、７λエモ佳エフ→の光学膜厚でそれぞ
れ５層ずつ合計１０層積層した。

次いで最上層の３ｓｏｚｌＩ上に、１３層目として、上
記と同様の操作でＶλの光学膜厚を有するＴｌＯ２膜を
積層し、第７４ｃ層目として込Ｌλの光学膜厚を有≠ する５ｔｏ２膜を積層し、次いで、この上に第１３層目
最後にこの上に第１を層目として７λの光学膜厚を有す
る５１０２膜を積層し、基板温度がコｏｏ”ｃになる壕
で徐冷した後、大気中に取り出した。

このようにして得られた多層干渉膜からなる色分離フィ
ルタは、実施例１の色分離フィルタと同職における光透
過度は極めて小さく／チ以下であるという医れた分光透
過率特性を有していた。

実施例３ 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、光学式膜厚計を配置した真空巻着装
置により、高屈折率誘電体であるＴｉＯ２と、低屈折日
電体である５ｆ０２とを、光学式膜厚計のモニター波長
を６！Ｏｎｍとして、光学膜厚ｎｄ（ｎ：屈折率、ｄ：
膜厚）が、順次ム三≠ なるよ５９．互にこの順序でｌ弘層蒸着し、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１（除去する事
により、シアン特性を有するストライプパターンを得た
。次に、シアンパターン上に、硫化カドミウムを真空蒸
着法により成膜し、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た。得
られた基板上に、更に、二酸化ケイ素膜を！μｍ厚、真
空蒸着法により積層し、表面を平滑に研摩して周波数分
離型撮像管用色分離フィルタを作製した。得られたフィ
ルタの分光透過率特性は、色分離フィルタとして理想的
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
１＋ｆＴ面図であり、第３図は本発明に係る色分熱フィ
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 λ・・・基板 Ｈｌ、２．−１・−・高屈折率銹電体層Ｌｌ、　２・・
・　・・・低屈折率誘電体層出願人代理人　猪　股　消 も　１　図 ■ 灼２　履 朽　３　圀 ％″Ｉ 欲莢λ（面）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ４　基板上に、所定波長λの光に対する光学膜、ｌ 厚かＶλである高屈折率誘電体層と、該光学膜厚、ｌ か７λである低屈折率誘電体層とが交互に２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、 （ａ）　基板と前記積層体との間に、ノｌ二／、Ｊ　λ
   ≠ の光学膜厚を有する高屈折率誘電体層および／、０−；
   ム２λ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おり、（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、−λ
   の光学膜厚を有する高屈折率誘電体層　／、０ニム２　
   λの光学膜厚を有昼 する低屈折率誘電体層および′°′〜′°８λの光学膜 膜厚を有する高屈折率誘電体層がこの順序で設けられて
   いることを特徴゛とする色分離フィルタ。 ２、基板上に、所定波長λの光に対する光学膜厚がＬλ
   である高屈折率誘電体層と、該光学膜厚≠ がムλである低屈折率誘電体層とが交互にコ層以ゲ 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、 ／、／〜／、Ｊ （ａ）　基板と前記積層体との間に、４！−一λの光学
   膜厚を有する高屈折率誘電体層およびｌ＋Ｏ〜７．２ □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おシ、（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、マλの
   光学膜厚を有する高屈折率誘電体層、ノに／、２　λの
   光学膜厚を有≠ する低屈折率誘電体層　ｉｌ：ｉ、ｓλの光学膜厚膜 １、θ〜λ、Ｏ を有する高屈折率誘電体層および　７　λの光学膜厚を
   有する低屈折率誘電体層が、この順序で設けられている
   ことを特徴とする色分離フィルタ０ ３、高屈折率誘電体層がＴｌＯ２かう構成され、低屈折
   率誘電体層が８１０２から構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項に記載の色分離
   フィルタ。