JP2009145710A5 - 光学多層膜フィルタおよびその製造方法 - Google Patents

Description

特許文献１では光学多層膜フィルタの最終層に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）を蒸着させ、光学多層膜フィルタの表面を導電体で形成する方法で帯電を除去していた。ＩＴＯは可視光の透過率が約９０％あり、膜の光学特性を変化させない方法として用いられてきた。

しかしながら、ＩＴＯを蒸着する方法は屈折率の高い誘電体膜と低い誘電体膜とを交互に積層した最後にＩＴＯを蒸着させるため、蒸着層内を汚し、光学多層膜フィルタの特性を劣化させる問題がある。また、インジウムＩｎは希少金属であり、ＩＴＯが液晶パネルや有機ＥＬなどのＦＰＤ（フラット・パネル・ディスプレイ）に広く使われると、価格の高騰と将来の供給不足とが心配される。

第６の観点の光学多層膜フィルタの最終層の蒸着材料は、ＭｇＦ_２又はＬｉＦである。
ＭｇＦ_２又はＬｉＦは原子量が小さく、高屈折率薄膜又は低屈折率薄膜に入り込む。

＜光学多層膜フィルタ３０の構成＞
光学多層膜フィルタ３０の光透過率は透明薄膜の屈折率と膜厚の積で決まるため、所望する赤外線を反射するように屈折率と膜厚と積層数とを設計する。一般的に膜厚は波長の反射率もしくは透過率が最大になるように波長の１／４前後に設計される。

図２はイオンアシスト蒸着装置１０で水晶基板２０に薄膜を積層した構成図を示す。例えば、赤外線を除去するために、水晶基板２０に透明薄膜である高い屈折率の二酸化チタン３２を１層目に蒸着し、２層目に低い屈折率の二酸化ケイ素３３を蒸着し、交互に積層することで複層にする。最終層のｎ層には低い屈折率のフッ化マグネシウム３１を積層し、（ｎ−１）層には低い屈折率の二酸化ケイ素３３を積層している。ｎ層と（ｎ−１）層は光学多層膜フィルタ３０のなかで唯一、低い屈折率の物質同士を重ね、２種類の物質で所定の薄膜を形成する。薄膜の積層数は積層方法により２０層から６０層に重ねる。

最終層（ｎ層）に積層したフッ化マグネシウム３１のマグネシウムＭｇは低い屈折材料や高い屈折材料より小さな原子量を持ち、また酸素と結合しやすい性質のため、下層の二酸化ケイ素層に入り込み、酸素と結合することで、一酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が形成される。また、マグネシウム（Ｍｇ）は二酸化ケイ素層の下部の二酸化チタン層にも入り込み、一酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が形成されることで、一酸化チタン（ＴｉＯ）が形成される。ちなみに、マグネシウム（Ｍｇ）の原子量は２４．３０５、フッ素（Ｆ）の原子量は１８．９９８、ケイ素（Ｓｉ）の原子量は２８．０８５、チタン（Ｔｉ）の原子量は４７．８６７である。

グラフで分かるように光学多層膜フィルタ３０の表面より５０ｎｍ付近までｎ層のマグネシウム（Ｍｇ）がピークを示し、（ｎ−２）層まで徐々に減少し、二酸化チタン層にも入り込んでいる様子が分かる。二酸化チタン層にはマグネシウム（Ｍｇ）が図３の破線枠Ａで示すように１０カウントから５０カウントの幅で混入し、酸化マグネシウムと一酸化チタンとが形成されている。（ｎ−３）層以下にはマグネシウムＭｇが１０カウント以下になり、真空チャンバ１９内を浮遊するマグネシウム（Ｍｇ）が混入しているものと考えられる。

以上より、イオンアシスト蒸着装置１０では、所定厚でそれぞれの物質が水晶基板２０に蒸着され、マグネシウムＭｇの特性により、適度に下層まで入り込んでいる様子が分かる。これにより光学多層膜フィルタ３０は赤外線を除去し、また金属膜を形成することができ帯電を除去することができる。