JPH05241017A - 黄色フィルター機能を有する光干渉多層膜 - Google Patents

黄色フィルター機能を有する光干渉多層膜

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JPH05241017A
JPH05241017A JP7863992A JP7863992A JPH05241017A JP H05241017 A JPH05241017 A JP H05241017A JP 7863992 A JP7863992 A JP 7863992A JP 7863992 A JP7863992 A JP 7863992A JP H05241017 A JPH05241017 A JP H05241017A
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JP
Japan
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refractive index
thin layer
function
transparent
optical interference
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Application number
JP7863992A
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English (en)
Inventor
Soichiro Horikoshi
創一郎 堀越
Hiroshi Kawai
博 川井
Isao Serita
功 芹田
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KOWA KURIEITAA KK
Iwasaki Denki KK
Original Assignee
KOWA KURIEITAA KK
Iwasaki Denki KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】紫外線遮断機能と赤外線反射機能のほかに、カ
ラーフィルター機能、殊に黄色フィルター機能を合わせ
持つ光干渉多層膜を提供すること。 【構成】透明な低屈折率薄層と、透明な高屈折率薄層と
が赤外線反射機能を有するように交互に複数層に積層し
てなる光干渉多層膜において、高屈折率薄層が波長20
0〜400nmの領域全般にわたる吸収帯を有する物質
の透明な薄層からなっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルター機
能、特に黄色フィルター機能を有する光干渉多層膜に関
する。
【0002】
【従来の技術】商品やディスプレー等の照明としてラン
プと組み合わされてカラーフィルターが使用されるが、
該カラーフィルターは可視域(380〜780nm)の
中で、ある特定の波長域の光を透過し、他の波長域の光
を反射する機能を有している。カラーフィルターを透光
性ガラス基体の表面に形成した多層膜により構成する場
合、膜物質として屈折率の異なる2種類の誘電体を用
い、これらの薄膜を交互に積層して光干渉作用によりフ
ィルター機能を達成させるのが一般的である。そして、
カラーフィルターは、その透過光の色に応じて、黄色の
ものを「黄色フィルター」、青色のものを「青色フィル
ター」などと呼び区別されている。
【0003】一方、果物や野菜、観葉植物、動物等に、
照明器具のランプからの光をカラーフィルターを通して
照射する場合、生物体などに有害とされている波長20
0〜315nmの紫外線を遮断する必要がある。このよ
うな紫外線遮断の機能を有するカラーフィルターとして
は、酸化チタン(TiO2 )の紫外線遮断機能を利用
し、この物質の薄層と、二酸化ケイ素(SiO2 )薄層
との交互積層により成る光干渉多層膜などが知られてい
る。
【0004】また、被照射物体が光源からの熱にさらさ
れて昇温し、変形や変質を引き起こすのを防ぎ、また紫
外線も遮断するようにするために、例えば酸化チタン薄
層と二酸化ケイ素薄層とを、各膜厚を適当に調整して交
互に積層して紫外線遮断機能と赤外線反射機能を併有す
るようにした光干渉多層膜も知られている。なおこの場
合、各層の膜厚は全般的に前記の紫外線遮断機能を有す
るカラーフィルターの場合よりも大きくなるという違い
がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学薄
膜の理論から、赤外線反射機能を有する膜構成(膜厚)
のときにカラーフィルター機能も有するよう、あるいは
カラーフィルター機能を有する膜構成(膜厚)のときに
赤外線反射機能を有するように、2者を両立させること
はできない。従って紫外線遮断機能と赤外線反射機能の
他に、カラーフィルター機能を合わせ持つ光干渉多層膜
は実用化されていなかった。
【0006】本発明は、紫外線遮断機能と赤外線反射機
能のほかに、カラーフィルター機能、殊に黄色フィルタ
ー機能を合わせ持つ光干渉多層膜を提供することを目的
としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明ではカラーフィルター機能を光干渉作用によ
り達成するのではなく、高屈折率で紫外線を遮断し黄色
を呈するように特定な波長領域に吸収帯を有する物質の
透明な薄層を高屈折率層とし、これを低屈折率層と交互
積層して光干渉作用により赤外線反射機能を有するよう
に膜構成するようにした。すなわち、
【0008】請求項1の発明では、透明な低屈折率薄層
と、透明な高屈折率薄層とが赤外線反射機能を有するよ
うに交互に複数層に積層してなる光干渉多層膜におい
て、高屈折率薄層が波長200〜400nmの領域全般
にわたる吸収帯を有する物質の透明な薄層からなってい
るように構成した。
【0009】請求項2の発明では、請求項1記載の光干
渉多層膜において、各高屈折率薄層が、窒化ケイ素(S
xyz 、ただし0.7≦x/z≦1.1、yは不
定)、窒化チタン(TiN)、酸化ビスマス(Bi2
3 )及び硫化カドミウム(CdS)からなっている群よ
り選ばれた1種の物質の透明な薄層であるように構成し
た。
【0010】
【作用】請求項1の発明では、高屈折率薄層が波長20
0〜400nmの領域全般にわたる吸収帯を有する物質
の透明な薄層からなっているので、紫外線遮断機能と黄
色フィルター機能を有する。この高屈折率薄層が低屈折
率薄層と交互積層され光干渉作用により赤外線反射機能
を有するように膜構成されているので、紫外線遮断機能
と黄色フィルター機能と赤外線反射機能とを合わせ持つ
ことになる。
【0011】請求項2の発明では、各高屈折率薄層を構
成する窒化ケイ素(Sixyz、ただし0.7≦x
/z≦1.1、yは不定)または窒化チタン(TiN)
または酸化ビスマス(Bi23 )または硫化カドミウ
ム(CdS)は、いずれも2.0以上の高屈折率を有
し、且つ近紫外域ないし可視域の波長200〜400n
mの領域全般にわたる吸収帯を有し、透過光が実質的に
黄色を呈するので、この高屈折率薄層が、低屈折率薄層
と交互積層され光干渉作用により赤外線反射機能を有す
るように膜構成された光干渉多層膜は、紫外線遮断機能
と黄色フィルター機能と赤外線反射機能とを合わせ持
つ。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の光干渉多層膜を有したフィ
ルターの概略的部分拡大断面図である。該フィルター1
は石英ガラスの平板からなる基体2の表面に、例えば表
1に示すような配置及び膜厚で高屈折率薄層である透明
な窒化ケイ素膜と、低屈折率薄層である透明な二酸化ケ
イ素膜とを10層に交互積層してなる光干渉多層膜3が
形成されている。
【0013】
【表 1】 層番号 膜物質 屈折率 膜厚(nm) 基体2 石英 1.46 − 3a 窒化ケイ素膜 2.10 119 3b 二酸化ケイ素膜 1.46 171 3c 窒化ケイ素膜 2.10 119 3d 二酸化ケイ素膜 1.46 171 3e 窒化ケイ素膜 2.10 119 3f 二酸化ケイ素膜 1.46 171 3g 窒化ケイ素膜 2.10 119 3h 二酸化ケイ素膜 1.46 171 3i 窒化ケイ素膜 2.10 119 3j 二酸化ケイ素膜 1.46 86
【0014】光干渉多層膜3の窒化ケイ素膜と、二酸化
ケイ素膜はいずれもプラズマCVD(Plasma C
hemical Vapour Depositio
n)法によって形成されている。窒化ケイ素膜は、シラ
ン(SiH4 )とアンモニア(NH3 )とを原料として
プラズマCVD法により形成される場合は、熱CVD法
を用いる場合に得られる化学量論的組成Si34 では
なく、Sixyz のような化学組成を有し、膜の吸
収特性がSiとNの原子数比x/zによって変化するこ
とが知られている。そこで、本発明では黄色を呈するよ
うにSiとNの原子数比x/zが、0.7≦x/z≦
1.1、好ましくは0.8≦x/z≦1.0になるよう
に調整される。ただしyは不定。なお、上記化学式中の
x、y、zの個々の値は成膜条件により様々に変化し一
定でなく、また膜中の水素原子の存在は当該窒化ケイ素
膜の吸収特性にあまり大きな影響を及ぼさないことが知
られている。それ故、本発明ではSiとNの原子数比x
/zのみを上記の範囲で指定し、yの値は特に指定しな
い。
【0015】上記窒化ケイ素は波長350nm以下の近
紫外に主としてSi−Si化学結合と分子構造の乱れに
基づく強い吸収帯を持ち、この吸収帯が可視域の短波長
側、即ち波長380〜500nmの領域まで裾野を広げ
ているため、窒化ケイ素が黄色を呈する。また表1のよ
うな膜厚を有し交互に積層された、高屈折率層たる透明
な窒化ケイ素薄層と、低屈折率層たる透明な薄層例えば
二酸化ケイ素薄層の交互10層膜は、波長1000nm
前後の領域の赤外線を反射する。
【0016】該フィルター1の分光透過率を測定したと
ころ図2のようになった。図2に於て、分光透過率曲線
を短波長側に向かってたどると、波長500nm付近か
ら透過率が降下し始め、波長350nm付近にて0とな
り、以降全く光を透過しないことがわかる。従って紫外
線を遮断すると共に黄色フィルターの機能を有する。一
方、波長500nm付近よりも長波長側の領域において
は、窒化ケイ素−二酸化ケイ素交互10層膜の光干渉作
用による特性、即ち可視光透過赤外線反射特性が現れて
おり、波長1000nm前後の領域の赤外線を最もよく
反射していることがわかる。
【0017】なお、光干渉多層膜に含まれる窒化ケイ素
膜の膜厚の合計は0.5μm以上、詳細には0.49μ
m以上であるのが好ましい。図3に種々の膜厚の窒化ケ
イ素単層膜を表面に形成した石英平板の分光透過率曲線
を示すが、図3のA、Bのように膜厚が0.49μm未
満の場合は、波長350nm以下の領域でCのように光
透過率が0にならない。従って、光干渉多層膜に含まれ
る窒化ケイ素膜の膜厚の合計が、0.49μm未満のと
きは、波長250〜350nmの近紫外域の紫外線が該
多層膜を若干透過する。なお前記実施例の交互10層膜
においては窒化ケイ素膜の膜厚の合計は約0.60μm
である。
【0018】フィルター1は、例えば図4のように反射
鏡付ランプの前に配置して使用される。反射鏡4は硬質
ガラス等の反射鏡基体5の内側の表面に、例えば酸化チ
タン(TiO2 )−フッ化マグネシウム(MgF2 )交
互30層膜のような誘電体物質の薄層よりなる可視光反
射赤外線透過特性を有する反射鏡多層膜6を真空蒸着等
の方法により形成してなる。反射鏡4内にはハロゲンラ
ンプ7が配置され、ランプ7は接着剤8により反射鏡4
に固定一体化されている。反射鏡4の開口部には円板状
の前記フィルター1がはめ込まれ、接着剤9により反射
鏡4に固定されている。
【0019】ランプ7より発せられた光の内、まず可視
光は直接もしくは反射鏡多層膜6により反射されてフィ
ルター1に向かうが、そのうち500〜780nmの領
域の可視光はフィルターを透過し、380〜500nm
の領域の可視光は該フィルタ1により一部若しくは全部
が吸収される。また波長380nm以下の紫外線は、前
方に向かう成分はフィルター1により吸収される。
【0020】一方、赤外線は、大部分が反射鏡多層膜6
を透過して反射鏡基体5の外側へ逃げていき、フィルタ
ー1方向に向かう残りの成分もフィルター1により大部
分が反射される。従って、フィルター1を透過する光は
紫外線と赤外線を含まない黄色光となる。
【0021】フィルター1の基体2として、実施例では
敢えて近紫外域の光をほとんど透過する石英ガラスを用
いたが、この場合でも、光干渉多層膜3が形成されてい
るので、近紫外域の光がフィルター1を透過するおそれ
はない。また硬質ガラスを用いてもよく、この場合には
硬質ガラス自身が波長300nm以下の領域の紫外線を
吸収する性質を持つので、フィルター1は紫外線吸収域
をさらに拡大させ、波長380nmまでの近紫外域全域
の光に対して遮断効果を発揮する。
【0022】なお本発明の光干渉多層膜は、表1に示さ
れた窒化ケイ素薄層と二酸化ケイ素薄層とからなる交互
10層膜の配置及び膜厚に限定されるものではなく、窒
化ケイ素薄層の吸収特性に基づく黄色フィルター機能及
び紫外線遮断機能と、窒化ケイ素薄層と二酸化ケイ素薄
層との交互多層膜による光干渉作用に基づく可視光透過
赤外線反射の機能を妨げない範囲で、各層の屈折率、膜
厚、層数を変えてよい。
【0023】また、高屈折率薄層として窒化ケイ素の他
に、窒化ケイ素と類似の特性を有する窒化チタン(Ti
N)、酸化ビスマス(Bi23 )及び硫化カドミウム
(CdS)等の2.0以上の高屈折率を有し、且つ近紫
外域ないし可視域の波長200〜400nmの領域全般
にわたる吸収帯を有している物質を用いることができ、
低屈折率薄層としては二酸化ケイ素の他にフッ化マグネ
シウム等を用いてもよい。
【0024】従って、表1において窒化ケイ素薄層のう
ち数層を窒化チタンや酸化ビスマス等にするなど、適宜
窒化ケイ素層を本発明の機能を妨げない範囲で、上述の
他の物質に変えてもよい。また同様に低屈折率薄層とし
ての二酸化ケイ素層のうち数層を他の物質に置き換えて
もよい。
【0025】また、例えば初めの10層を可視光透過赤
外線反射機能を持つ酸化チタン−二酸化ケイ素の交互多
層膜とし、後の10層を表1の窒化ケイ素−二酸化ケイ
素の交互多層膜からなる20層構造となるようにしても
よい。
【0026】
【発明の効果】窒化ケイ素等の高屈折率薄層の吸収特性
に基づく黄色フィルター機能及び紫外線遮断機能と、こ
の高屈折率薄層と低屈折率薄層との交互多層膜による光
干渉作用に基づく可視光透過赤外線反射の機能により、
紫外線遮断機能と赤外線反射機能のほかに、カラーフィ
ルター機能、殊に黄色フィルター機能を合わせ持つ光干
渉多層膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光干渉多層膜を有するフィルターの概
略的部分拡大断面図。
【図2】図1のフィルターの分光透過率曲線。
【図3】種々の膜厚の窒化ケイ素単層膜を表面に形成し
た石英平板の分光透過率曲線。
【図4】図1のフィルターを有した反射鏡付ランプ。
【符号の説明】
1 フィルター 2 基体 3 光干渉多層膜 4 反射鏡 5 反射鏡基体 6 反射鏡多層膜 7 ランプ(ハロゲンランプ) 8 接着剤 9 接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芹田 功 埼玉県川越市芳野台2丁目8番36号 株式 会社幸和クリエイター内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明な低屈折率薄層と、透明な高屈折率薄
    層とが赤外線反射機能を有するように交互に複数層に積
    層してなる光干渉多層膜において、高屈折率薄層が波長
    200〜400nmの領域全般にわたる吸収帯を有する
    物質の透明な薄層からなっていることを特徴とする黄色
    フィルター機能を有する光干渉多層膜。
  2. 【請求項2】各高屈折率薄層が、窒化ケイ素(Six
    yz 、ただし0.7≦x/z≦1.1、yは不定)、
    窒化チタン(TiN)、酸化ビスマス(Bi23 )及
    び硫化カドミウム(CdS)からなる群より選ばれた1
    種の物質の透明な薄層である請求項1記載の黄色フィル
    ター機能を有する光干渉多層膜。
JP7863992A 1992-02-28 1992-02-28 黄色フィルター機能を有する光干渉多層膜 Pending JPH05241017A (ja)

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