JPH07270601A

JPH07270601A - 光学薄膜

Info

Publication number: JPH07270601A
Application number: JP6083976A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawamata; 健川俣; Hiroshi Ikeda; 浩池田; Bunji Akimoto; 文二秋元; Nobuaki Mitamura; 宣明三田村; Yoshiki Nitta; 佳樹新田; Toshiaki Oimizu; 利明生水
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】電子デバイスを基板とし、この基板に対して
熱によるダメージを与えることなく基板上に形成できる
光学薄膜を提供する。【構成】電子デバイス上に成膜される光学薄膜であっ
て、真空蒸着法により形成されたＭｏＯ₃、あるいはＷ
Ｏ₃の少なくともいずれか一方の物質を含む層を少なく
とも一層含むように構成した。ＭｏＯ₃、ＷＯ₃は、低
いエネルギーで容易に蒸発でき、基板に対する蒸発源か
らの輻射熱を低く抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子や液晶等
の電子デバイス上への反射防止膜、フィルター等として
用いられる光学薄膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐ
ｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子や、液晶シャ
ッター等の液晶関連部品、あるいはこれらに他の部品等
を接合したデバイス等、熱がかかることによりその機能
に支障をきたしやすい電子デバイスの表面にも、小型化
や高性能化のために反射防止膜や干渉フィルター等の光
学薄膜を設けたという要求がでてきている。

【０００３】デバイス上に直接光学薄膜を形成する例は
従来あまりないが、レンズ等の光学部品上の光学薄膜、
特に反射防止膜に関するものは数多く提案されている。
これらのうち電子デバイスと同様に、耐熱性の低い樹脂
製基板上に光学薄膜を形成する場合には、基板加熱を行
うことができない等の制約により、膜構成や成膜方法に
さまざまな工夫がされてきている。例えば反射防止膜と
しては、特開昭６２−１９１８０１号公報に開示された
ものが知られており、これは、空気側から樹脂基板側へ
順にＳｉＯ₂層，ＺｒＯ₂＋ＴｉＯ₂層，ＺｒＯ₂層，
ＳｉＯまたはＳｉＯ₂層を成膜した４層から構成されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】反射防止膜や干渉フィ
ルターとして充分な光学性能を得るためには、低屈折率
と高屈折率物質とを組み合わせた構成とする必要があ
る。低屈折率物質としては何ら問題なくＳｉＯ₂を用い
ることができるが、高屈折率物質の選択には問題があ
る。すなわち、高屈折率物質としては、従来技術にみら
れるＺｒＯ₂やＴｉＯ₂あるいはＣｅＯ₂、ＺｎＳ等が
用いられる場合が多い。しかしながら、電子デバイス上
に光学薄膜を形成する場合、樹脂製基板の場合と同様
に、基板の耐熱性が低いことによる問題点が発生する。
すなわち、ＴｉＯ₂やＺｒＯ₂等は融点が高く、通常の
ガラス基板上に膜を形成する場合と同じ装置のセッティ
ング方法では、基板加熱を行わない場合であっても蒸発
源からの輻射熱の影響で基板が加熱され、デバイス自体
が破壊される恐れがあり、また基板に接合品を用いたと
きには接合部の強度が劣化したり剥がれてしまったりす
る恐れがある。そのため、基板に対する蒸発源からの輻
射熱の影響の少ない成膜が要求される。

【０００５】その対策としては、蒸発熱から基板までの
距離を長くしたり、蒸発源と基板との間に遮蔽板を設け
て蒸発源からの輻射熱の影響を少なくする方法が考えら
れる。しかし、上記方法はいずれも成膜装置の大幅な改
造が必要となるため、従来のガラス基板上への膜を形成
するための装置をそのまま使用することができないとい
う不具合がある。また、前記方法では、必然的に蒸着時
間が長くなり、生産性の点でも好ましくない。

【０００６】上記不具合は蒸発源からの輻射熱の低い材
料を用いることができれば解決することができ、上記の
ＣｅＯ₂およびＺｎＳはこの条件を満たす材料である。
しかし、ＣｅＯ₂は傷つきやすく耐湿性が低いうえに、
可視域内の短波長域に大きな吸収があるという欠点があ
る。また、ＺｎＳはＣｅＯ₂よりもさらに弱く傷つきや
すく、耐湿性も低く水溶性があり、成膜後に大気中に放
置すると特性が変化してしまうという欠点がある。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、電子デバイスを基板とし、基板に対して熱によ
るダメージを与えること無く、従来の成膜装置を用いて
容易に成膜することができ、生産性も良い光学薄膜を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光学薄膜は、蒸発源からの輻射熱の低い高
屈折率材料としてＭｏＯ₃、ＷＯ₃を使用し、抵抗加熱
法、電子線加熱法等の一般的な真空蒸着法により基板で
ある電子デバイス上にＭｏＯ₃層、ＷＯ₃層を形成する
こととした。

【０００９】すなわち、請求項１の光学薄膜は、電子デ
バイス上に成膜される光学薄膜であって、真空蒸着法に
より形成されたＭｏＯ₃、あるいはＷＯ₃の少なくとも
いずれか一方の物質を含む層を少なくとも一層含むよう
に構成した。

【００１０】また、請求項２の光学薄膜は、電子デバイ
ス上に成膜される光学薄膜であって、真空蒸着法により
形成されたＷＯ₃を６０重量％以上含む層を少なくとも
一層含むように構成した。さらに、請求項３の光学薄膜
は、電子デバイス上に成膜される光学薄膜であって、高
屈折率層として真空蒸着法により形成されたＷＯ₃を９
０重量％以上含む層を用い、低屈折率層として真空蒸着
法により形成されたＳｉＯ₂を用いて構成した。

【００１１】

【作用】

（請求項１の作用）ＭｏＯ₃およびＷＯ₃は従来、光学
薄膜用材料としてはほとんど注目されていなかった材料
である。ＭｏＯ₃およびＷＯ₃は、低いエネルギーで容
易に蒸発させることができる材料であり蒸発源からの輻
射熱を低く抑えることができるため、熱によるダメージ
を基板に与えることがない。また、従来技術に挙げられ
ているＣｅＯ₂およびＺｎＳよりも傷つきにくく、比較
的耐湿性も高い。さらに、完全に酸化した状態であれば
可視域で光の吸収もほとんどなく、屈折率は１．８５〜
２．１程度（成膜条件によって変化する）である。した
がって、ＭｏＯ₃、ＷＯ₃を高屈折率物質として使用
し、充分な性能を有する光学薄膜を形成することが可能
である。

【００１２】（請求項２の作用）光学薄膜はＷＯ₃のみ
で形成せず、ＷＯ₃にある程度の混合物を添加して形成
してもよい。蒸着材料にスプラッシュ防止等の目的で他
の誘電体や金属を混合することは可能であるが、従来用
いられてきた高屈折率材料のうちＺｒＯ₂やＴｉＯ₂等
は、ＷＯ₃と大幅に蒸気圧が異なるために、膜中にはほ
とんど入ることはない。ＷＯ₃と蒸気圧が低い物質とし
てはＺｎＳを混合すれば屈折率が高くなるものの耐湿性
が低くなってしまい、フッ化物を混合すれば屈折率が低
くなってしまうという欠点がある。そのため、膜中には
ＷＯ₃を６０重量％以上含むようにしたほうが好まし
い。

【００１３】（請求項３の作用）低屈折率材料として
は、従来から用いられているＳｉＯ₂を使用するとよ
い。ＷＯ₃を９０重量％以上含む層とＳｉの酸化物層と
は密着性が良く、耐久性が高い。さらに、屈折率の差が
大きいために必要な光学特性を得やすい。このとき、光
学薄膜の基板との密着性や耐久性を考慮した場合、基板
から第１層目はＳｉの酸化物層であることが望ましい。
ここでＳｉの酸化物とはＳｉＯ_x（ｘ＝１〜２）を示し
ている。

【００１４】

【実施例１】本発明の実施例１では、光学薄膜として、
液晶シャッター上に設けた反射防止膜を示す。反射防止
膜は、表１に示すように５層構成とした。

【００１５】

【表１】

【００１６】本実施例の反射防止膜の成膜には、市販さ
れている標準的な真空蒸着装置を用いることができ、以
下に成膜方法を説明する。真空蒸着装置の真空槽内に液
晶シャッター基板をセットし、１×１０^-4Ｐａまで排気
する。次に、蒸着材料であるＳｉＯ₂を電子線加熱蒸着
法により加熱して液晶シャッター上にＳｉＯ₂層を蒸着
した。その後、蒸着材料であるＷＯ₃を同様に電子線加
熱蒸着法により加熱して上記ＳｉＯ₂層上にＷＯ₃層を
蒸着した。そして、さらに上記ＳｉＯ₂層とＷＯ₃層の
蒸着を行い、最表層としてＳｉＯ₂層をＷＯ₃層上に蒸
着して、表１に示す光学薄膜の反射防止膜を形成した。

【００１７】本実施例の反射防止膜の分光特性を図１に
示す。図１は最表層のＳｉＯ₂層側からの０°入射時の
反射率を示してあり、可視域（４００〜７００ｎｍ）
で、ほぼ０．５％前後の反射率があり、極めて優れた特
性を有している。一方、反射防止膜を形成しているとき
の基板温度はほとんど上昇することなく４０℃以下に保
たれていた。また、成膜した後も液晶シャッターは正常
に作動することを確認した。さらに、本実施例の反射防
止膜は、テープ剥離テストにより剥離することがなく充
分な密着強度を有し、擦傷性試験により充分な耐擦傷性
を有することも確認できた。

【００１８】

【実施例２】本発明の実施例２では、光学薄膜として、
ＣＣＤ基板上に設けた反射防止膜を示す。本実施例の反
射防止膜は、上記実施例１と同じ膜構成（表１参照）と
し、実施例１の電子線加熱蒸着法に換えて、ＷＯ₃層を
抵抗加熱蒸着法により蒸着して成膜する以外は実施例１
と同じ方法で行った。

【００１９】本実施例によれば、上記実施例１と同様な
効果が得られた。また、反射防止膜の成膜後にＣＣＤが
正常に作動することを確認できた。

【００２０】

【実施例３】本発明の実施例３では、液晶シャッターと
プラスチック製プリズムをエネルギー硬化型のシリコー
ン系接着剤により接合した接合品の上に設けたＩＲ（赤
外線）カットフィルターを示す。ＩＲカットフィルター
は、表２に示すように２５層構成とした。

【００２１】

【表２】

【００２２】本実施例のＩＲカットフィルターは以下の
ように上記の接合品に成膜した。真空蒸着装置の真空槽
内に接合品をセットし、２×１０^-4Ｐａまで排気する。
次に、上記実施例１と同様に電子線加熱法によって、接
合品側からＳｉＯ₂層を蒸着した後、ＳｉＯ₂層上にＭ
ｏＯ₃層を蒸着した。そして、このＳｉＯ₂層とＭｏＯ
₃層の蒸着を交互に行い、表２に示す光学的膜厚を有す
るＳｉＯ₂層とＭｏＯ₃層をあわせて２５層積層した。
なお、表２において、Ａは、接合品側から交互に成膜し
たＭｏＯ₃（１．００λ）とＳｉＯ₂（１．０６λ）の
各８層からなる計１６層を表している。さらに、一番上
のＳｉＯ₂層上に撥水層としてフッ素系樹脂を抵抗加熱
蒸着法によって物理的膜厚で１０ｎｍ成膜し、最表層と
した。

【００２３】本実施例のＩＲカットフィルターの分光特
性を図２に示す。図に示すように、本実施例のＩＲカッ
トフィルターは、可視域（４００〜７００ｎｍ）におい
てほぼ９０％以上の透過率があり、極めて優れた特性を
有している。一方、膜を形成しているときの基板（接合
品）温度はわずかに上昇したがそれでも蒸着終了まで５
０℃以下に保たれていた。したがって、成膜した後も接
合部が剥がれたり接合強度が下がることはなく、また液
晶シャッターも正常に作動した。本実施例でＭｏＯ₃に
換えてＷＯ₃を用いても同様の結果が得られた。最表層
に撥水層を設けることで、膜の耐湿性を大幅に向上させ
ることができた。

【００２４】なお、本発明は、電子デバイスを基板と
し、基板に対して熱によるダメージを与えること無く、
従来の成膜装置を用いて容易に成膜することができ、生
産性も良い光学薄膜を提供することを目的として、以下
のように構成することができる。第１に、真空蒸着法に
より形成されたＷＯ₃を含む層を少なくとも一層含むこ
とを特徴として光学薄膜を構成し、耐湿性の高いＷＯ₃
を用いて高耐湿性、高耐久性の光学薄膜を得る。

【００２５】第２に、真空蒸着法により形成されたＷＯ
₃を９０％以上含む層を少なくとも１層含むことを特徴
として光学薄膜を構成し、屈折率が高く耐久性の高い光
学薄膜を得る。なお、ＷＯ₃は６０重量％以上で構成で
きるが、より好ましくはＷＯ₃を９０重量％以上含むよ
うにすると、より高屈折率、高耐久性が得られる。

【００２６】第３に、高屈折率層として真空蒸着法によ
り形成されたＷＯ₃を９０重量％以上含む層を用い、低
屈折率層として真空蒸着法により形成されたＳｉＯ₂を
用いることを特徴として反射防止膜を構成する。低屈折
率材料としては、従来から用いられているＳｉＯ₂を使
用するとよい。ＷＯ₃を９０重量％以上含む層とＳｉの
酸化物層とは密着性が良く、耐久性が高い。さらに、屈
折率の差が大きいために必要な光学特性を得やすい。こ
のとき、光学薄膜の基板との密着性や耐久性を考慮した
場合、基板から第１層目はＳｉの酸化物層であることが
望ましい。ここでＳｉの酸化物とはＳｉＯ_x（ｘ＝１〜
２）を示している。したがって、特定波長域での反射防
止膜の構成としては例えば、基板側から第１層目がＳｉ
の酸化物層、第２層目がＷＯ₃を９０重量％以上含む
層、第３層目がＳｉＯ₂層という構成をとることができ
る。すなわち、高屈折率としてＷＯ₃を９０重量％以上
含む層、第３層目がＳｉＯ₂層という構成をとると、層
間の密着性が高いために耐久性高く、また、屈折差が大
きいために所望の光学特性を容易に得ることができる。

【００２７】第４に、基板側から第１層目がＳｉの酸化
物層、第２層目がＷＯ₃を９０重量％以上含む層、第３
層目がＳｉＯ₂層、第４層目がＷＯ₃を９０重量％以上
含む層、第５層目がＳｉＯ₂層であることを特徴として
反射防止膜を構成する。

【００２８】第５に、基板側から第１層目がＳｉの酸化
物層、第２層目がＷＯ₃を９０重量％以上含む層、第３
層目がＳｉＯ₂層、第４層目がＷＯ₃を９０重量％以上
含む層、第５層目がＳｉＯ₂層であることを特徴として
液晶シャッターの反射防止膜を構成する。

【００２９】第６に、高屈折率層として真空蒸着法によ
り形成されたＷＯ₃を９０重量％以上含む層を用い、低
屈折率層として真空蒸着法により形成されたＳｉＯ₂を
用いることを特徴として電子デバイス上のエッジフィル
ターを構成する。

【００３０】第７に、基板側から第１層目がＳｉの酸化
物層であり、高屈折率層として真空蒸着法により形成さ
れたＷＯ₃を９０重量％以上含む層を用い、低屈折率層
として真空蒸着法により形成されたＳｉＯ₂を用いるこ
とを特徴として電子デバイス上のエッジフィルターを構
成する。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の光学薄
膜において、請求項１の発明にあっては、電子デバイス
上にＭｏＯ₃あるいはＷＯ₃少なくともいずれか一方を
含む物質からなる層を少なくとも１層含む構成とするこ
とにより、従来の成膜装置に何ら改造を加えることなく
蒸発源からの輻射熱を低く抑えることができ、デバイス
本来の性能の劣化が生じることがない。また、請求項２
の発明にあっては、ＷＯ₃を６０重量％以上に、より好
ましくはＷＯ₃を９０重量％以上含むようにすると、屈
折率が高く耐久性の高いものが得られる。さらに、請求
項３の発明にあっては、高屈折率層としてＷＯ₃を９０
重量％以上含む層、第１層目および第３層目に低屈折率
層を用い、各層間の密着性を高くして耐久性を高くする
ことができる。また、屈折率差が大きいために所望の光
学特性を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における反射防止膜の分光反
射率を示す図である。

【図２】本発明の実施例３におけるＩＲカットフィルタ
ーの分光透過率を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三田村宣明東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者新田佳樹東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者生水利明東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子デバイス上に成膜される光学薄膜で
あって、真空蒸着法により形成されたＭｏＯ₃、あるい
はＷＯ₃の少なくともいずれか一方の物質を含む層を少
なくとも一層含むことを特徴とする光学薄膜。
【請求項２】電子デバイス上に成膜される光学薄膜で
あって、真空蒸着法により形成されたＷＯ₃を６０重量
％以上含む層を少なくとも一層含むことを特徴とする光
学薄膜。
【請求項３】電子デバイス上に成膜される光学薄膜で
あって、高屈折率層として真空蒸着法により形成された
ＷＯ₃を９０重量％以上含む層を用い、低屈折率層とし
て真空蒸着法により形成されたＳｉＯ₂を用いることを
特徴とする光学薄膜。