JPS6086505A - 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Ｗ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り、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Ｊ脅と低屈折率誘電体層とを、その光学膜
厚をＣ＆重に制御しながら合計量Ｐｊ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υ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づルタは、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（いわゆるリゾプル現象）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。筐だ、多
層干渉膜の積層数をある程度以上減すると、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）　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シ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
膜数を従来より減少させても、優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る色分前
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１
ルタは基板上に、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層
とを交互に６層以上積層してなる多層干渉模型色分離フ
ィルタにおいて、（ａ）　最も基板側に積層される高屈
折率誘電体第１層の所定波長λの光に対する光学膜厚が
ｉ、ｉ二／、Ｊ　λであシ、かつその上に積層される低
ゲ ／＋θ〜／、Ｊ 屈折率誘電体温１ｒ９Ｂの前記光学膜厚がｍ−７−−λ
であり、 （ｂ）　この低屈折率誘電体第１Ｒ上に順次交互に積層
される少なくとも合計２層の高屈折率誘電体層および低
屈折率誘電体層の前記光学膜厚がそれぞれＬλであり、 ≠ （ｃ）　最も基板から離れた側の高屈折率誘電体層の前
記光学膜厚がｉ、ｉ二／、１λであシ、かつそのμ 上に積層される低屈折率誘電体層の前記光学膜厚が！ｌ
ニム先λである、 ことを特徴としている。

従来、多層干渉膜からブ２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との光学膜厚は
、いずれもマλにＮＲ密に制御したければ優れた分光透
過率特性を有する色分離フづ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を、ムλからそれぞれ特
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。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を従来
よシ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。

本発明に係る色分離フィルターは、基板２上に、／、／
二／、３　λの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、その上に一／、０二ｉ、
ｓ−≠ λの光学膜厚を有する低屈折率誘電体層１ｒｒｌＬ１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、ムλの光学膜厚を有する高屈折率物質弘 体温λ層Ｈ２およびＶλの光学膜厚を有する低屈折率誘
電体層λ層Ｌ２が積層され、さらにこの低屈折率誘電体
第コ層Ｌ２上に同様に７λの光学膜厚を有する高屈折率
誘電体第３層１（５および一λの光学膜≠ 厚を有する低屈折率誘電体層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Ｈ１１，５，６，７と低屈折率誘電体層Ｉ
ｎ、　５．　Ｇ、　７とが順次交互に積層されている。

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でありその膜厚がｄである場合に、ｎｄ　なる
値を意味している。

そして、低屈折肋電体第７層Ｌ７上に、ｌ／　二／ｊ≠ λの光学膜厚を有する高屈折率誘電体層を層Ｈ８が積層
されておシ、その上に０．ｊ二２，０　λの光学膜を 厚を有する低屈折率誘電体温ｒ層り、が積層されている
。

基板／としては、パインックスガラス、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＠素子などが用い
られうる。

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）、５ｂ２０３（ｎ　＝
２．０１１　）、Ｃ＠０２　（ｎ　＝　Ｊ４１２　）、
Ｚｒ０２（ｎ　＝　２．１０）、ＺｎＳ　（ｎ　−２，
３１）などが挙けられる。マタ低屈折率誘電体層を形成
する低屈折率物質としては、５ｉＯ２（ｎ　＝　／、Ｉ
Ａ＆　）、ＣａＦ２　（ｎ　＝　／、２３　）、Ｍｇ　
Ｆ２（ｎ　−ｔ、３ｇ）などが挙げられる。

これらのうち、高屈折率物質としての’ｒｉｏ２と、低
屈折率物質としての５ｔｏ２との組合せが、多層積層す
る場合に眉間の応力緩和の面から好ましい。

高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層は、篭り一ビ
ーー、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
層の合計積層数は６層以上好１しくは２層以上である。

この合計層数がｔＪｆｊ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
くなるため好ましくな鴨また、積層数が多くなれば吸収
端での吸収がシャープになシ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ｍ層程度までである。

本発明に係る色分岐フィルタは、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、
侵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、光学膜中／ 厚か７λ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！Ｅｌｌｌ！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−λの光学膜厚をグ 有するように積層されるが、この光学膜厚は数チｔＪ内
のｔａ苫Ｃ４繭堂は勺０ｋｂｌ下）六−詐突拘りスー以
下本発明をさらに実施例にょシ説明するが、本発明はこ
れらの実施例に限定されるものではない。

爽施例１ 光学式膜厚計が配置された真空蒸着装置の基板ホルタ一
部にパイレツクスのガラス基板をセット後、／　Ｘ　１
Ｏ−６Ｔｏｒｒまで排気した後基板温度を３１０℃とし
た。そして真空蒸着時に、ｉ：ＸＪ層されたＴｌ　０２
がＴｊＯ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　Ｉｆ”　Ｔｏｒｒ　’！で導入
し、次に所定ハースにセクトさ社たＴｉ　０２ペレツト
試ｆ＋（メルク社製）を電子ビーム加熱によシ充分プレ
ヒート／、２ した後、シャッターを開いて基イ反上にＴｉ　０２をず
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。積層されるＴｉＯ
２膜の膜厚は、光電式膜Ｈ計によシ、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ＡｊＯｎｒｎとしその反射光を受光器で受
け、光′−ｊ−膜厚（ｎｄ）と反射率との関係を監視す
ることによって下λの光学膜厚に制御された。

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８１０２試料（オプトロン製）をｔ子ビームに
よシ加熱し、充分プレヒートした後、シャッターを開い
て５ｉ０２膜をＴｉｏ２ＪルＳ上に亙λの光学膜厚に蒸
着させた。Ｓｉ　０２膜の光＃１１．き厚はＴｉ０２１
ｉ〆と同様に光電式膜厚計を用すて行なった。

同様の操作をａＤ返すことにより、Ｔ１０！庭とを／／
／、／／／／ 順次交互に７２・７２・７・１・７２・７２・７２・７
２ムλ・ムλ　ムλ１Ｌλ、ムλの光学ｊ膜厚でそれぞ
れ１ＩＩＩ′ｌＩ　グ　グ ア層ずつ合計／９層積層した。

次いで最上層の５ｉＯＪｉｆｉ上に、７．５層目として
、上／ 記と同様の操作で了λの光学膜厚を有するＴｊ０２膜を
、ｌ”；’ｔＨＬ、最後に７６層目としてＴｌの光学膜
厚の５１０２膜を該ＴｌＯ２膜上にｌｙｔ層し、基板温
度が２００℃になるまで徐冷した後、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１図かられかるように、本発明に係る色分
離フィルタを涌成する多層干渉膜は、光透過領域におけ
る光透Ａ小の変化いわゆる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、掛ける光透過圧は極めて小さくｌ俤以下であ
るという侵；ｎた分光透過率特性を有している。

この多層干渉薄ＤＡ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ｃｒｔ、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ｔｊＯｎｒｒＩとしたので、シ
アン特性を有して込た。

比較例 基板上に、Ｔｉ　０２膜と５ｉ０２膜とを交互に、それ
ぞれムλの光学膜厚でＪｒ層ずつ合唱７６層積層した以
外は、実’ＪｊｔＭ例／と同様にして多層干渉膜を作成
した。

この多層干渉膜の分光透過率特性を第２図曲ね（ｂ）に
示す。

丈飾例！ 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にして、光学
式膜厚計が配置された真空蒸着装置によシ、高屈折率訪
電体である’ｒｔｏ２と、低屈折；を電体である８１　
ｏ、、とを、ブ０学式膜厚計のモニター波長をｊｊ＜７
ｎｍとして、光学膜Ｄｊ　ｎｄ　（Ｈ；屈折率、ｄ：Ｌ
λ、Ｌλ、Ｌλ、Ｌλ、ムλ、Ｌλ、ムλ、ｌ　ダ　ｌ
　ｌＩ　ＩＩ　ｌ　ｌ Ｌλ、Ｌλ、となるよう交互に／４’層蒸着し、アルダ
　ｒ ミニラ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
、シアンパターン上に、硫化カドミウムな；！％空空蒸
着法主り成膜し、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６１ｔフイルターとして理想的
特性を有していた。

【図面の簡単な説明】

ｆｆｉ　／　ＩｉＡ　（ｄ、木琺明に係る色分離フィル
タの断面図であシ、第一図は本発明に係る色分離フィル
タおよび従来の色分ｈ「フィルタの分光適過率特性を示
す図である。 ハ・・色分離フィルタ　コ・・・基板 Ｈ１，２・・・高屈折率し多電体層 Ｌ１．２・・・低屈折率ルジ寛体層。 出願人代理人　猪　股　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、　基板上に、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層
   とを交互に６層以上′！Ｒ層してなる多層干渉膜減色分
   離フィルタにおいて、 （ａ）＠も基板側に積層される高屈折率誘電体第７層の
   所定波長λの光に対する光学膜厚がλであシ、 （ｂ）　この低屈折率誘電体第１層上に順次交互に積層
   される少なくとも合計２層の高屈折率誘電体層および低
   屈折率誘電体層の前記光学膜厚がそれぞれＶλであ多、 （Ｃ）　最も基板から離れた側の高屈折率誘電体層の前
   記光学膜厚が−Ｌ４二／ｊ−λであり、かつその弘 上に積層さ九る低屈折率誘電体層の前記光学膜厚＋Ｏ，
   ｊ〜λ、Ｏ か　、λである、 ことを特徴とする色分離フィルタ。 λ　高屈折率誘電体層がＴｉＯ２からｊｉｌ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項に記載の色分離フィルタ
   。