(57)【要約】 【課題】透過領域を透過する斜め光によって生じる混色を抑制することができる干渉フィルタを提供することを目的とする。【解決手段】複数の青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２及び緑色透過領域１５３とこれらの間にあるブラックマトリックス領域１５４とを有し、青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２、緑色透過領域１５３及びブラックマトリックス領域１５４において入射光の波長帯のうち特定波長帯のみを光干渉により選択的に透過する総合積層体１０２を備え、入射光には可視光が含まれており、ブラックマトリックス領域１５４における特定波長帯の一部または全部が、不可視領域に属するように設定されている。【選択図】図１
2008070437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の窓領域とそれらの間にある境界領域とを有し、前記窓領域及び前記境界領域において入射光の波長帯のうち特定波長帯のみを光干渉により選択的に透過する膜体を備え、
前記入射光には可視光が含まれており、
前記境界領域における前記特定波長帯の一部または全部が、不可視領域に属するように設定されている干渉フィルタ。
【請求項２】
前記窓領域における前記特定波長帯は、赤色、緑及び青のいずれかの色に対応する波長帯である請求項１に記載の干渉フィルタ。
【請求項３】
前記膜体は、光学膜厚がそれぞれλ／４である誘電体層が複数積層されてなる２つのλ／４多層膜と、前記λ／４多層膜に挟まれ、光学膜厚がλ／４以外である絶縁体層とを有する多層構造である請求項２に記載の干渉フィルタ。
【請求項４】
前記２つのλ／４多層膜と前記絶縁体層とを、それぞれ第１のλ／４多層膜及び第２のλ／４多層膜と第１の絶縁体層とするとき、
前記膜体は、第３のλ／４多層膜と第２の絶縁体層とを有し、
第２の前記絶縁体層が、第２のλ／４多層膜と第３のλ／４多層膜とに挟まれている請求項３に記載の干渉フィルタ。
【請求項５】
前記特定波長帯は、前記絶縁体層の厚みに起因する請求項３に記載の干渉フィルタ。
【請求項６】
透明基板と、
前記透明基板上に形成され、入射光の波長帯から少なくとも２つの異なる特定波長帯を光干渉により選択的に透過する膜体とを備え、
前記膜体は、光学膜厚がそれぞれλ／４である誘電体層が複数積層されてなる２つのλ／４多層膜と、前記λ／４多層膜に挟まれ、光学膜厚がλ／４以外である絶縁体層とを有する多層構造である干渉フィルタ。
【請求項７】
前記膜体は、複数の窓領域とそれらの間にある境界領域とを有し、
前記窓領域における前記特定波長帯は、赤色光、緑色光及び青色光のいずれかの色に対応する波長帯であり、
前記境界領域における前記特定波長帯の一部または全部が、不可視領域に属している請求項６に記載の干渉フィルタ。
【請求項８】
前記２つのλ／４多層膜と前記絶縁体層とを、それぞれ第１のλ／４多層膜及び第２のλ／４多層膜と第１の絶縁体層とするとき、
前記膜体は、第３のλ／４多層膜と第２の絶縁体層とを有し、
第２の前記絶縁体層が、第２のλ／４多層膜と第３のλ／４多層膜とに挟まれている請求項６に記載の干渉フィルタ。
【請求項９】
前記特定波長帯は、前記絶縁体層の厚みに起因する請求項６に記載の干渉フィルタ。
【請求項１０】
発光部及び平面上の複数の領域それぞれにおいて、前記発光部が発する光を透過する透光状態及び前記光を遮光する遮光状態のいずれかの状態に選択的に切り替え可能な液晶層を有する発光機構と、請求項１から９のいずれかに記載の干渉フィルタとを備える液晶ディスプレイ。
【請求項１１】
平面上の複数の領域のそれぞれにおいて選択的に発光する発光層と、請求項１から９のいずれかに記載の干渉フィルタとを備えるエレクトロルミネッセンスディスプレイ。
【請求項１２】
光源と、超微小反射鏡半導体と、前記光源と前記超微小反射鏡半導体の間に配設された請求項１から９のいずれかに記載の干渉フィルタを備える薄型プロジェクション表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶やプラズマディスプレイなどのディスプレイデバイスに用いる干渉フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、耐熱性や耐光性に対して安定した特性を提供でき、また酸やアルカリなどの薬品に強いカラーフィルタとして、無機化合物の薄膜を多層に積層して、各積層膜の干渉効果によって赤、緑、青などの色分離機能を実現する多層膜干渉フィルタがある（例えば、特許文献１）。
図１０は、このような従来のカラーフィルタの構成を示す図である。
【０００３】
特許文献１のカラーフィルタは、透明基板上に、高屈折率材料の二酸化チタン（TiO2）と、低屈折率材料の二酸化シリコン（SiO2）を交互に積層し、その光学的膜厚を調整することにより赤、緑、青の各成分の光を選択的に透過するように構成されている。
より具体的には、特許文献１のカラーフィルタは、赤、緑、青の各波帯の光を選択的に透過するために、上記赤、緑、青のそれぞれにおいて、光学的膜厚を最適化した薄膜多層積層体構造が用いられているのが一般的であり、例えば、薄膜多層積層体の全体の膜厚としては、赤（R）：１．５μｍ、緑（G）：１．９μｍ、青（B）：１．１μｍとなっている。
【０００４】
ここで、便宜的に、薄膜多層積層体において赤、緑、青の光を選択に透過する各部分を、それぞれ赤透過領域、緑透過領域、青透過領域ということとする。
上述の薄膜多層積層体において青透過領域の膜厚が、緑透過領域及び青透過領域に比べて薄くなっているのは、青の波長が緑や赤の波長に比べて小さいことに起因し、青透過領域では小さな波長の光を透過率のピークに設定するため、青透過領域の膜厚を薄くしている。
【０００５】
また、緑透過領域の膜厚が特に厚いのは、緑の波長帯の光のみを透過させる分光特性を得るため、赤透過領域と青透過領域における薄膜多層積層体の構造を併せたものを用いているためである。
このような無機化合物の薄膜を多層に積層したカラーフィルタは、カラー液晶プロジェクターのカラーフィルタとして使用した場合であっても、プロジェクターの強力光源から発生する熱や光源に含有する紫外線に対する劣化が少ない。
【特許文献１】特開平９−１５４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したように、赤透過領域、緑透過領域、青透過領域の全体の膜厚は、赤（R）：１．５μｍ、緑（G）：１．９μｍ、青（B）：１．１μｍとなっており、例えば、緑透過領域と青透過領域との間では、０．８μｍの段差が生じており、また、赤透過領域と青透過領域との間においても０．４μｍの段差が生じているため、透過領域に斜めに入射した光が隣接する透過領域に侵入してしまう虞がある。
【０００７】
このような場合、３原色のうちの２色または全色が混ざってしまういわゆる混色が生じるため、色分離機能が低下するという問題がある。
このような混色を抑制するために、隣り合う透過領域の境界領域に光遮蔽する機能部、即ち、ブラックマトリックスを配設することも考えられるが、通常、ブラックマトリックスは、上記境界領域から離れた位置に配設されており、透過領域間を跨ぐ部分における混色の有効な防止策とはならない。
【０００８】
ブラックマトリックスの形成方法としては、クロム（Ｃｒ）やニッケル（Ｎｉ）または金属酸化物等からなる遮光材料を積層する方法が用いられており、仮に、上記境界領域、即ち、隣り合う透過領域の間に上記遮光材料を形成しようとすれば、従来の製造設備をそのまま使用することができないためコスト上昇を生じ、また、技術的にも画素の間隔の拡大などの２次的問題を招く虞がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、透過領域を透過する斜め光によって生じる混色を抑制することができる干渉フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る干渉フィルタは、１）複数の窓領域とそれらの間にある境界領域とを有し、前記窓領域及び前記境界領域において入射光の波長帯のうち特定波長帯のみを光干渉により選択的に透過する膜体を備え、前記入射光には可視光が含まれており、前記境界領域における前記特定波長帯の一部または全部が、不可視領域に属するように設定されていることを特徴し、また、２）透明基板と、前記透明基板上に形成され、入射光の波長帯から少なくとも２つの異なる特定波長帯を光干渉により選択的に透過する膜体とを備え、前記膜体は光学膜厚がそれぞれλ／４である誘電体層が複数積層されてなる２つのλ／４多層膜と、前記λ／４多層膜に挟まれ、光学膜厚がλ／４以外である絶縁体層とを有する多層構造であることを特徴する。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液晶ディスプレイは、３）発光部及び平面上の複数の領域それぞれにおいて、前記発光部が発する光を透過する透光状態及び前記光を遮光する遮光状態のいずれかの状態に選択的に切り替え可能な液晶層を有する発光機構と、上述の干渉フィルタとを備えることを特徴とし、また、本発明に係るエレクトロルミネッセンスディスプレイは、４）平面上の複数の領域のそれぞれにおいて選択的に発光する発光層と、上述の干渉フィルタとを備えることを特徴とし、また、発明に係るプロジェクション表示装置は、５）光源と、超微小反射鏡半導体と、前記光源と前記超微小反射鏡半導体の間に配設された上述の干渉フィルタとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記１）の構成により、窓領域同士の境界領域に入射される光のうち特定波長帯のみが選択的に光干渉によって透過し、特定波長帯以外の波長帯は透過せず、この特定波長帯の一部または全部が不可視領域に属しているため、境界領域を可視光が透過し難くなる。
つまり、境界領域における膜体は、光を遮蔽するいわゆるブラックマトリックスのように機能するので、斜めに入射した可視光が隣接する窓領域に到達することを抑制する。
【００１３】
従って、隣り合う窓領域を透過する光同士の混色が抑制される。
また、上記２）の構成により、膜体の薄膜化が可能となる。
このため、光が斜めに上記膜体に入射しても、膜体においてこの光の基板の表面に沿った方向に進む成分が小さく抑えられるので、混色が抑制され、色分離機能が向上される。
また、上記１）の構成の干渉フィルタを上記３）に記載の液晶ディスプレイ、上記４）に記載のエレクトロルミネッセンスディスプレイ、上記５）に記載の薄型プロジェクション表示装置に適用することができ、これらの表示デバイスについても、上記１）の干渉フィルタと同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００１４】
また、上記１）の構成において、以下に示すような構成であることが望ましい。
即ち、前記窓領域における前記特定波長帯は、赤色、緑及び青のいずれかの色に対応する波長帯であることが望ましい。
これにより、膜体の薄膜化が可能となるため、光が斜めに上記膜体に入射しても、膜体においてこの光の基板の延面方向に進む量が小さく抑えられ、さらに混色が抑制され、色分離機能が向上する。
【００１５】
また、前記膜体は、光学膜厚がそれぞれλ／４である誘電体層が複数積層されてなる２つのλ／４多層膜と、前記λ／４多層膜に挟まれ、光学膜厚がλ／４以外である絶縁体層とを有する多層構造であることが望ましく、また、前記２つのλ／４多層膜と前記絶縁体層とを、それぞれ第１のλ／４多層膜及び第２のλ／４多層膜と第１の絶縁体層とするとき、前記膜体は、第３のλ／４多層膜と第２の絶縁体層とを有し、第２の前記絶縁体層が、第２のλ／４多層膜と第３のλ／４多層膜とに挟まれていることが望ましい。
【００１６】
これにより、入射光の波長程度（〜５００ｎｍ）の層構成で色分離化できるので、濾光手段を薄膜化でき、斜め光による色分離機能の低下が極めて抑制される。
また、上記２）の構成において、以下に示すような構成であることが望ましい。
即ち、透明基板と、前記透明基板上に形成され、入射光の波長帯から少なくとも２つの異なる特定波長帯を光干渉により選択的に透過する膜体とを備え、前記膜体は、光学膜厚がそれぞれλ／４である誘電体層が複数積層されてなる２つのλ／４多層膜と、前記λ／４多層膜に挟まれ、光学膜厚がλ／４以外である絶縁体層とを有する多層構造であることが望ましい。
【００１７】
これにより、境界領域においては可視光、即ち、赤色光、緑色光及び青色光が透過し難くなるため、これらの色の光が混じり合ういわゆる混色が抑制される。
また、前記膜体は、複数の窓領域とそれらの間にある境界領域とを有し、前記窓領域における前記特定波長帯は、赤色光、緑色光及び青色光のいずれかの色に対応する波長帯であり、前記境界領域における前記特定波長帯の一部または全部が、不可視領域に属していることが望ましく、また、前記２つのλ／４多層膜と前記絶縁体層とを、それぞれ第１のλ／４多層膜及び第２のλ／４多層膜と第１の絶縁体層とするとき、前記膜体は、第３のλ／４多層膜と第２の絶縁体層とを有し、第２の前記絶縁体層が、第２のλ／４多層膜と第３のλ／４多層膜とに挟まれていることが望ましい。
【００１８】
これらの構成により、入射光の波長程度（〜５００ｎｍ）の層構成で色分離化できるので、濾光手段を薄膜化でき、斜め光による色分離機能の低下が極めて抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態１について、図面を用いて詳細に説明する。
（実施の形態１）
１．構造
図１は、本発明の実施の形態１における干渉フィルタ１００の部分断面図である。
干渉フィルタ１００は、赤、緑、青の色分離を行うカラーフィルタであって、透明基板１０１上に第１高屈折率層１０３、第１低屈折率層１０４、第２高屈折率層１０５、低屈折率複合層１０６、第３高屈折率層１１２、第２低屈折率層１１３、第４高屈折率層１１４及び第３低屈折率層１１５がこの順に積層されたものであり、従来の干渉フィルタのように単に低屈折率膜と高屈折率膜が交互に積層されているだけではなく、低屈折率複合層１０６の光学膜厚が、他の層の光学膜厚と大きく異なっている。
【００２０】
つまり、低屈折率複合層１０６以外の層は、何れも略同一の光学膜厚を有する。
ここで、上記光学膜厚とはその層の材料の屈折率ｎにその層の膜厚ｄを乗じた値ｎｄをいう。
上記低屈折率複合層１０６は、いわゆるスペーサ層と呼ばれる層であって、低屈折率材料の積層する位置をずらしながら複数積層した複合層からなり、図１に示すように第４低屈折率層１０７、第５低屈折率層１０９、第６低屈折率層１１０及び第７低屈折率層１１１が積層されてなる。
【００２１】
ここで、便宜的に、透明基板１０１上に積層されている全ての層、即ち、第１高屈折率層１０３、第１低屈折率層１０４、第２高屈折率層１０５、低屈折率複合層１０６、第３高屈折率層１１２、第２低屈折率層１１３、第４高屈折率層１１４及び第３低屈折率層１１５を総合積層体１０２ということとする。
原理的には、干渉フィルタ１００は、屈折率の異なる二種類の物質を、光の半波長程度の周期で交互に並べ，その波長の光の存在が許されないフォトニックバンドギャップを形成し、さらに上記低屈折率複合層１０６のように周期構造の一部を壊して欠陥を作ることによって、反射帯域中に特定の波長帯の光のみを透過させる帯域を設けるいわゆるフォトニック結晶技術を用いた積層型干渉フィルタである。
【００２２】
上述の屈折率の異なる二種類の物質としては、低屈折率材として二酸化シリコン層（ＳｉＯ２）を、また、高屈折率材としては二酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いる。
ここで、低屈折率複合層１０６において、第４低屈折率層１０７と第５低屈折率層１０９と第６低屈折率層１１０の３層が積層されている干渉フィルタ１００の積層方向における領域が、青色に対応する波長帯の光を透過する領域（「以下、青色透過領域」という。）１５１となる。
【００２３】
また、低屈折率複合層１０６において、第６低屈折率層１１０のみが存在している干渉フィルタ１００の積層方向における領域が、赤色に対応する波長帯の光を透過する領域（「以下、赤色透過領域」という。）１５２となる。
そして、低屈折率複合層１０６において、第４低屈折率層１０７と第６低屈折率層１１０の２層が積層されている干渉フィルタ１００の積層方向における領域が、近赤外線及び近紫外線を主に透過する領域（「以下、ブラックマトリックス領域」という。）１５４となる。
【００２４】
このブラックマトリックス領域１５４では、可視光線が透過しにくく、つまり反射し易くなっているため、可視光しか感じ取れない人間にとっては、恰もブラックマトリックスのような遮光部材が存在するかのように機能する。
また、透明基板１０１の表面上において、低屈折率複合層１０６が全く配されていない積層方向における領域が、緑色に対応する波長帯の光を透過する領域（「以下、緑色透過領域」という。）１５３となる。
２．光学膜厚の設定
図２には、多層膜干渉フィルタにおいて広く知られている特性マトリックス法を用いて計算を行った分光特性の設計結果の一例を示している。ここで誘電体材料としては、高屈折率材料ＴｉＯ２（屈折率２．５）、および低屈折率材料ＳｉＯ２（屈折率１．４５）を用いている。
【００２５】
低屈折率複合層１０６の光学膜厚は、青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２、緑色透過領域１５３、そしてブラックマトリックス領域１５４においてそれぞれ、０．１８８μｍ、０．０４４μｍ、０．０００μｍ（膜なし）、０．１３３μｍであり、また、物理膜厚については、それぞれ、０．１３０μｍ、０．０３０μｍ、０．０００μｍ（膜なし）、０．０９１μｍとなっている。
【００２６】
つまり、青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２及び緑色透過領域１５３間において、最も段差が大きい箇所は、青色透過領域１５１と緑色透過領域１５３との間で０．１３μｍとなっている。
これは、特許文献１に記載のカラーフィルタにおいて、青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２及び緑色透過領域１５３間で最も段差が大きい箇所は、青色透過領域１５１と緑色透過領域１５３との間で、０．８００μｍとなっており、本実施の形態１の干渉フィルタの方が、０．６７μｍ段差が小さくなっており、割合にして段差が８３．７％も減少している。
【００２７】
図２に示すように、低屈折率複合層１０６の膜厚の変化によって、透過ピーク波長特性を変化させることができ、積層型干渉フィルタの構成で、厚みを少なくするカラーフィルタにおいて必要となる赤、緑、青の波長を分離し、さらに、ブラックマトリックスとしての機能を実現できることがわかる。
ここで、青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２、緑色透過領域１５３、そしてブラックマトリックス領域１５４それぞれの分光特性を決定するスペーサ層において、上述の膜厚に設定している理由について説明する。
【００２８】
スペーサ層以外は１３２．５ｎｍの光学膜厚としており、図２に示すように、これは設定波長として５３０ｎｍに対応する。
緑色を選択的に透過させる緑色透過領域１５３においては、スペーサ層の厚みをゼロとしているが、この場合、図２に示すように、設定波長である５３０ｎｍを中心にして透過帯域が生じる。
【００２９】
さらに、スペーサ層の厚みをゼロから増やしていくと、スペーサ層の上部と下部にあるλ／４多層膜において入射した光の位相関係が相対的に変化し、結果的に５３０ｎｍにあったピーク値が長波長側にシフトしていくことになる。
例えば、スペーサ層の光学膜厚を３０ｎｍとした場合、赤色領域を透過させる赤色透過領域１５２となる。
【００３０】
さらにスペーサ層の光学膜厚を増やすと、透過波長のピーク値は可視光領域から近赤外領域へとシフトするが、同時に次のピーク波長が紫外領域から現れる。
また、ペーサ層の光学膜厚を１３０ｎｍとした場合、次のピーク波長が現れ、青色フィルタとして機能することがわかる。
なお、上記λ／４多層膜のみで構成されている、即ち、総合積層体１０２がない場合の干渉フィルタの特性としては、上記λの波長を基準として、この基準から所定波長分増加方向及び減少方向へと遠ざかった２つの波長に挟まれる範囲の波長帯（以下、「反射波長帯」という。）を反射する。
【００３１】
このλ／４多層膜の透過特性を横軸には波長を、縦軸には透過率を示すグラフに示すと、波長λを対称軸とするバスタブカーブを描くこととなる。
上記λ／４多層膜に総合積層体１０２、即ち、スペーサ層が挿設されることで、反射波長帯のうち、上記スペーサ層の光学膜厚に応じて決まる特定の波長帯だけが透過可能となるという特性が付加される。
【００３２】
以上に述べたように、透明基板上に形成した誘電体多層膜のうち、一部の誘電体層の膜厚のみを変化させることで分光特性を大きく変化させることが可能である。つまり、一部の膜厚の変化のみで色分離化が可能であるため、各画素間の膜厚段差が非常に小さくなり、斜め光による色分離機能の低下が極めて抑制できる。
また、各画素間に形成されるブラックマトリックスとしてのブラックマトリックス領域１５４もカラーフィルタと同一工程で形成可能となるため、生産性が飛躍的に向上し低コスト化につながる。
【００３３】
また、図１では、高屈折率材料として、ＴｉＯ２を用いているが、高屈折率材料として広く知られている窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、あるいは酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等などを用いてもよい。また、低屈折率材料としては、ＳｉＯ２を用いたが、特に高屈折率材料として用いる誘電体と比較して屈折率が低ければ、ＳｉＯ２以外の材料でも構わない。
３．干渉フィルタの製造方法
次に、干渉フィルタ１００の製造方法について説明する。
【００３４】
図３及び図４は、干渉フィルタ１００の製造工程を示す図であり、図３（ａ）から図４（ｐ）まで順次実行される。
具体的には、干渉フィルタ１００は、図３（ａ）に示すように、例えば、石英基板からなる透明基板１０１上に、高周波（RF:  Radio frequency）スパッタ装置を用いたスパッタリング法、もしくは電子線や抵抗加熱を用いた蒸着法により、二酸化チタンからなる第１高屈折率層１０３、二酸化シリコンからなる第１低屈折率層１０４及び二酸化チタンからなる第２高屈折率層１０５をこの順に積層して、λ／４多層膜を形成する。
【００３５】
さらに、上述のスパッタリング法または蒸着法を用いて、第１高屈折率層１０５上に二酸化シリコンからなる第４低屈折率中間体層１０７ａを成膜する。
上記第４低屈折率中間体層１０７ａ上の青色透過領域１５１の領域にレジスト前駆体（不図示）を塗布し、いわゆるプリベークと呼ばれる熱処理、ステッパなどの露光装置による露光、有機溶剤等によるレジストの現像、そしてポストベークと呼ばれる熱処理を順次行い、青色透過領域１５１の領域に膜厚１μｍのレジスト２１０を形成する。
【００３６】
その後、第４低屈折率中間体層１０７ａの露出部分、即ち、青色透過領域１５１以外の領域の膜厚３９ｎｍを取り除くエッチングプロセスを実施する。
より具体的には、図３（ｃ）に示すように、ＣＦ系のガスを用いて、物理的に第４低屈折率中間体層１０７ａのドライエッチングを行う。
以下にエッチング条件を示す。
（エッチング条件）
エッチングガス：ＣＦ4
ガス流量      ：４０ｓｃｃｍ
ＲＦパワー    ：２００Ｗ
真空度        ：０．０５０Ｔｏｒｒ
（その他の事項）
二酸化シリコンと二酸化チタンではフッ化水素酸に対する選択比が大きいため、このエッチングはドライエッチングに限るものではなく、フッ化水素酸等を用いることによるウェットエッチングプロセスを用いても構わない。
【００３７】
その場合、使用するフッ化水素酸は、フッ化水素酸とフッ化アンモニウム溶液とを１対４の割合で混合したものを用いことが好ましい。
その混合溶液に５秒浸すことでエッチングを行い、有機溶剤等を用いてレジストの除去を行う。
このようにすることで、図３（ｃ）に示すように、青色透過領域１５１の領域の第４低屈折率中間体層１０７だけが残る。
【００３８】
次に、図３（ｄ）に示すように、露出面全体に二酸化シリコンからなる第５低屈折率中間体層１０９ａを高周波スパッタ装置により成膜する。
ここで成膜する第５低屈折率中間体層１０９ａの膜厚は６１ｎｍである。
そして、図３（ｅ）に示すように、青色透過領域１５１及びブラックマトリックス領域１５４に、それぞれレジスト２１１及びレジスト２１２を形成し、青色透過領域１５１とブラックマトリックス領域１５４以外の領域の第５低屈折率中間体層１０９ａに対してエッチングプロセスを実施する。
【００３９】
これにより、図３（ｆ）に示すように、青色透過領域１５１とこの両端に存在するブラックマトリックス領域１５４とに第５低屈折率層１０９が形成され、赤色透過領域１５２と緑色透過領域１５３との間あるブラックマトリックス領域１５４には第７低屈折率層１１１が形成される。
その後、図３（ｇ）に示すように、露出面全体に二酸化シリコンからなる第６低屈折率中間体層１１０ａを高周波スパッタ装置により成膜する。
【００４０】
ここで成膜する第６低屈折率中間体層１１０ａの膜厚は３０ｎｍである。
次に、図４（ｈ）に示すように、露出面における緑色透過領域１５３以外の領域にレジスト２１３を形成する。
そして、第６低屈折率中間体層１１０ａの露出部分、即ち、緑色透過領域１５３の光学膜厚３０ｎｍを取り除くエッチングプロセスを実施する。
【００４１】
これにより、図３（ｊ）に示すように、青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２及び全てのブラックマトリックス領域１５４に第７低屈折率層１１０が形成される。
その後、図３（ｋ）に示すように、上述のスパッタリング法または蒸着法を用いて、露出面全体に二酸化チタンからなる第３高屈折率層１１２を成膜する。
そして、図３（ｍ）に示すように、上述のスパッタリング法または蒸着法を用いて、露出面全体に二酸化シリコンからなる第２低屈折率層１１３を成膜する。
【００４２】
さらに、図３（ｎ）に示すように、上述のスパッタリング法または蒸着法を用いて、露出面全体に二酸化チタンからなる第４高屈折率層１１４を成膜する。
そして、図３（ｐ）に示すように、上述のスパッタリング法または蒸着法を用いて、露出面全体に二酸化シリコンからなる第３低屈折率層１１５を成膜する。
上記工程の実施が完了することにより、低屈折率複合層１０６の青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２、緑色透過領域１５３及びブラックマトリックス領域１５４における物理的膜厚は、それぞれ１３３．０ｎｍ、３３．０ｎｍ、０．０ｎｍ、９１ｎｍとなる。
【００４３】
また、第１高屈折率層１０３、第１低屈折率層１０４、第２高屈折率層１０５、第３高屈折率層１１２、第２低屈折率層１１３、第４高屈折率層１１４及び第３低屈折率層１１５は、図２に示す光学的特性を示すように光学膜厚が調整されたλ／４多層膜構造となっている。
以上のように、本実施の形態１の干渉フィルタ１００は、１）カラーフィルタとして機能する青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２及び緑色透過領域１５３のうち隣り合うもの領域同士の間の領域に可視光線が透過し難いブラックマトリックス領域１５４を形成することができるため、青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２及び緑色透過領域１５３に斜めに入射する光が透過しても、ブラックマトリックス領域１５４が可視光を遮光するため混色が生じにくい。
【００４４】
しかも、ブラックマトリックス領域１５４の形成は、青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２及び緑色透過領域１５３を形成するのと同じ製造プロセス、即ち、スパッタリング法や蒸着法などの薄膜形成プロセスが利用可能なため、わざわざブラックマトリックスを形成するための設備を用意する必要がなく、コストを低減することができる。
２）本実施の形態１における干渉フィルタ１００は、フォトニック結晶技術を用いた積層型干渉フィルタであるため、つまり、スペーサ層としての低屈折率複合層１０６のみの膜厚変化で色分離が可能である。したがって、青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２及び緑色透過領域１５３間の段差を小さく抑えることができ、この最大段差を０．１３３μｍにすることができた。
【００４５】
この段差の値は、従来の干渉フィルタの場合の最大段差０．８μｍに比べ、８３．７％も減少しており、混色が生じる可能性を低く抑えることができる。
なお、上記１）及び２）の効果は、それぞれＡ）青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２及び緑色透過領域１５３のうち隣り合うもの領域同士の間の領域に可視光線が透過し難いブラックマトリックス領域１５４を形成されていること、及び、Ｂ）フォトニック結晶技術を用いた積層型干渉フィルタ、即ち、スペーサ層一層のみの膜厚の変化で、分光特性を調整可能な構成であるため、構造が単純になったことに起因するが、これらＡ）及びＢ）のいずれかの一方の構成を備えていれば混色の発生は抑制されるので、Ａ）及びＢ）どちらか一方の構成のみを備えた干渉フィルタであってもよい。
（実施の形態２）
図５（ａ）は、本実施の形態１１２の干渉フィルタ２００の構成を示す図である。
【００４６】
この干渉フィルタ２００は、干渉フィルタ１００と同様にフォトニック結晶技術を用い、赤、緑、青の色分離を行う積層型干渉カラーフィルタである。
干渉フィルタ１００との相違点は、干渉フィルタ１００では、色分離するために用いるスペーサ層を１層のみ設けているが、本実施の形態１１２の干渉フィルタ２００では、スペーサ層を２層設けており、上記２つのスペーサ層以外の高屈折率層及び低屈折率層の光学膜厚は略同一となっている。
【００４７】
つまり、新たに加わったスペーサ層以外は干渉フィルタ１００と同様の構成であり、また各層の形成方法についても干渉フィルタ１００と同様である。
より具体的には、干渉フィルタ２００は、透明基板１０１上に第１高屈折率層１０３、第１低屈折率層１０４、第２高屈折率層１０５、第１のスペーサ層としての低屈折率複合層２２６、第３高屈折率層２３２、第２低屈折率層２３３、第４高屈折率層２３４、第２のスペーサ層としての低屈折率複合層２３５、第５高屈折率層２３６及び第３低屈折率層２３７がこの順に積層されている。
【００４８】
図５（ａ）は、本発明の実施の形態２における干渉フィルタ２００の部分断面図である。
干渉フィルタ１００では、図２に示すように、緑色透過領域や赤色透過領域の透過帯域幅に比べて青色透過領域の透過帯域幅は狭くなっているのに対し、干渉フィルタ２００では、図５（ｂ）に示すように、青色透過領域の透過帯域幅が拡大している。
【００４９】
また、干渉フィルタ２００の青色透過領域、緑色透過領域及び赤色透過領域における透過波長の下限値が、干渉フィルタ１００よりもそれぞれ小さくなっている。
より具体的には、図５（ｂ）に示すように、干渉フィルタ２００の青色透過領域において、波長５５０ｎｍ前後の波長帯の光が透過する透過率が４％となっているのに対し、干渉フィルタ１００では、図２に示すように、透過率が１０％となっている。
【００５０】
つまり、透過させたくない波長帯の光の透過率が低減されている。
また、干渉フィルタ２００では、ブラックマトリックス領域においても、可視光領域における透過率が干渉フィルタ１００よりも低くなるため、ブラックマトリックスとしての遮光性能が向上する。
このように、ブラックマトリックスとして多層膜干渉フィルタを構成する場合に、スペーサ層を２段構成とすることで、入射波長４５０ｎｍ〜６５０ｎｍにおける透過率をさらに低減し、可視光に対する反射特性をさらに向上することが可能となり、ブラックマトリックスとしての機能性をさらに向上させることができる。
（応用例）
次に、本実施の形態における干渉フィルタのディスプレイデバイスへの適用に関して説明する。
１）液晶ディスプレイへの適用
図６は、液晶ディスプレイに実施の形態１の干渉フィルタ１００を適用した場合の部分断面斜視図である。
【００５１】
この液晶ディスプレイ３００は、画像データを電気信号に変換して入力し、その電気駆動信号を液晶層の小さな一つ一つの画素に、トランジスタによって光透過状態と光遮断状態を作り出すことによって画像表示するディスプレイデバイスであり、白色ＬＥＤなどの白色光源を用いるため、カラー表示を行なうにはカラーフィルタが必要となる。
このカラーフィルタとして本実施の形態１の干渉フィルタ１００または本実施の形態２の干渉フィルタ２００を用いることができる。
【００５２】
なお、ここでは干渉フィルタ１００を用いた場合を例示する。
より具体的には、液晶ディスプレイ３００は、文字及び画像などを表示する液晶素子であって、図中のＸ軸方向を偏光方向とする偏光板３０１を最上層として、その下層側には、透明基板１０１側が上を向いた干渉フィルタ１００、板状の透明電極３３２、Ｘ軸方向を配向方向とする配向板３３３、液晶層３３４、Ｙ軸方向を配向方向とする配向板３３５、透明電極３３６、Ｙ軸方向を偏光方向とする偏光板３３７及び白色ＬＥＤ（不図示）が内包された導光板３４０が図中のＺ軸方向に積層されてなる。
【００５３】
この液晶ディスプレイ３００は、一般的に知られているように、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス駆動による液晶表示パネルと、マルチプレックス駆動の液晶表示パネルとの２方式があり、いずれかを選択して用いることができる。
以上のように、本実施の形態１における干渉フィルタ１００を液晶ディスプレイに適用することにより、一部の誘電体層の膜厚変化のみで色分離化することができるため各画素間の膜厚段差が非常に小さくなり、さらに、画素間に配設されたブラックマトリックス領域が可視光をほぼ遮光するので、斜め光によって生じる混色を抑制することができる。
２）プラズマパネルディスプレイへの適用
本実施の形態１の干渉フィルタ１００または本実施の形態２の干渉フィルタ２００をプラズマパネルディスプレイ（以下、「ＰＤＰ」という。）に適用することもできる。
【００５４】
以下、干渉フィルタ１００を適用したＰＤＰ４００について説明する。
通常、ＰＤＰにおいては、放電セルにそれぞれ配されている蛍光体が、赤、緑、青のいずれかの色で発光するため、カラーフィルタを用いていない。
しかしながら、例えば、本来赤色発光すべき蛍光体において、この蛍光体から放射される光に赤色成分以外の波長が含まれる場合、この蛍光体から出射される光をフィルタで除去して純粋な赤色のみを取り出すことによって、色再現性を向上させることができる。
【００５５】
つまり、本実施の形態１の干渉フィルタ１００または本実施の形態２の干渉フィルタ２００をＰＤＰに適用する有用性がある。
カラーフィルタには、例えば、有機フィルムに顔料を塗布して作成された顔料系カラーフィルタもあるが、本実施の形態１の干渉フィルタ１００は、全て無機材料で構成されているため、耐熱性に優れ、ＰＤＰの製造過程におけるベーキング工程を経たとしても支障を来たさないというメリットがある。
【００５６】
そのため、干渉フィルタ１００の配設場所を発光源となる蛍光体の近くに配設することができる。
図７に、本実施の形態１の干渉フィルタ１００を面放電ＡＣ型のＰＤＰ４００に適用した構成を示す。
このＰＤＰ４００は、前面板４０１と背面板４０２とで放電空間４４０を挟んだ構造となっている。
【００５７】
前面板４０１では、前面ガラス基板４１１の放電空間４４０側主面に、走査（スキャン）電極４２１と維持（サステイン）電極４２２とからなる表示電極対４２０がストライプ状に形成され、これを覆うように誘電体層４３５が形成され、これにさらに本実施の形態１の総合積層体１０２および保護膜４３６が順次積層されている。
つまり、本実施の形態１の干渉フィルタ１００では、総合積層体１０２が透明基板１０１に積層されているのに対し、このＰＤＰ４００では、誘電体層４３５上に形成されている。
【００５８】
このように構成しても、総合積層体１０２は透明な無機材料で作られており、つまり、誘電性を有しトータルの膜厚も薄いため、ＰＤＰの駆動に何ら支障がない。
背面板４０２では、背面ガラス基板４３１の放電空間側主面に帯状のデータ電極４２３が表示電極対４２０と立体交差するように配され、これを覆うように誘電体層４３８が積層されている。
【００５９】
誘電体層４３８の放電空間側主面には、隔壁４３９がストライプ状に形成され、誘電体層４３８表面から隔壁４３９壁面にかけて蛍光体層４４１の赤、緑、青がこの順番に繰り返し配されている。
前面板４０１において、誘電体層４３５、保護膜４３６は、放電によって発生した高エネルギーのイオンによって表示電極対４２０表面におけるスパッタリングによる劣化を防止する。
【００６０】
保護膜４３６は、例えば、ＭｇＯを主成分とし、放電セル内に二次電子を効率よく放出して、放電開始電圧の低減に寄与する。
以上のように構成した前面板４０１と背面板４０２とは、加工面を対向させて、その縁部が封着され、パネル内の大気や不純物ガスが排気された後に、放電用ガスとして、希ガスのキセノン・ネオンあるいはキセノン・ヘリウムなどの混合ガスが封入され、封止されている。
【００６１】
このように、ＰＤＰにおいて、蛍光体に近い場所に、本実施の形態１における干渉フィルタ１００の総合積層体１０２を配することにより、混色を抑えつつ所望する色のみを取り出すことができる。
なお、上述したように、総合積層体１０２を蛍光体の近い場所、即ち、誘電体層４３５上に必ずしも配設しなくてもよく、前面ガラス基板４１１の主面であって、放電空間４４０側に相反する側に総合積層体１０２を配してもよい。
【００６２】
また、図７では干渉フィルタ１００は、青色、赤色及び緑色のみをそれぞれ透過する青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２、緑色透過領域１５３及びブラックマトリックス領域１５４を有したが、青色透過領域１５１、赤色透過領域１５２及び緑色透過領域１５３を全て白色光が透過する領域に設定し、即ち、青色、赤色及び緑色の全てが透過する領域に設定し、ブラックマトリックス領域１５４だけをそのままの分光特性にしてもよい。
【００６３】
何故ならば、ブラックマトリックス領域１５４だけを蛍光体の近傍に配設することにより、混色をより抑制することができるからである。
３）有機ＥＬディスプレイへの適用
本実施の形態１の干渉フィルタ１００または本実施の形態２の干渉フィルタ２００を有機ＥＬディスプレイに適用することもできる。
【００６４】
図８は、有機ＥＬディスプレイに実施の形態１の干渉フィルタ１００を適用した場合の部分断面斜視図である。
有機ＥＬディスプレイ５００は、自己発光する有機発光素子６０１と、特定波長の光のみをそれぞれ透過する干渉フィルタ１００とが、封止層５０２を介して対向配置されたものである。
【００６５】
干渉フィルタ１００は、透明基板１０１の一方の主面が外方に向き、総合積層体１０２が内方を向いた状態で配設されている。
封止層５０２は、干渉フィルタ１００及び有機発光素子６０１に挟まれる内部空間を充填して、外部からの酸素、水分等の進入を抑制し、有機発光素子６０１の界面における反射を抑制し、有機発光素子６０１から放射された光を干渉フィルタ１００へと効率良く透過する。
【００６６】
封止層５０２の材料としては、可視光透過性を有し、１．３〜２．５の屈折率を有する材料、例えば、透明シリコーンゴム、透明シリコーンゲル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のような有機材料が挙げられる。
有機発光素子６０１は、平坦化絶縁膜（不図示）で覆われた複数のＴＦＴが一方の主面に分散配置されてなるＴＦＴ基板５０４上に、上記ＴＦＴを囲繞するように絶縁層５０５が格子状に形成され、当該各格子内に膜状の陽極５０６が形成され、さらに、これらの形成物を覆うように、白色発光する発光層を含む有機層５０７、陰極５０８及び保護層５０９が順次積層されてなる。
【００６７】
陽極５０６は、例えば、透明性の導電性金属酸化物層からなる。
以上のように、本実施の形態１における干渉フィルタ１００を有機ＥＬディスプレイに適用することにより、混色を抑制することができる。
また、従来の顔料系カラーフィルタでは、発光層から発生する熱によってカラーフィルタの色選択性において時間的変化が生じてしまう問題があったが、無機材料からなる本発明の積層型カラーフィルタとすることにより耐熱性においても飛躍的な向上が実現可能となった。
４）マイクロミラーデバイスへの適用
薄型のプロジェクションディスプレイに関しては、現在、軽量化、小型化、使いやすさなどの観点から透過型液晶パネル（以下、「ＬＣＤ」という。）と、反射型液晶パネル（以下、「LCOS」という。）と、いわゆるＤＭＤ（米テキサス・インスツルメンツ社商標：digital micromirror device）と呼ばれる超微小反射鏡半導体を用いるＤＬＰ（米テキサス・インスツルメンツ社商標：Digital Light Processing）などがある。
【００６８】
本発明の実施の形態１または２における干渉フィルタの上記透過型液晶パネル及び上記反射型液晶パネルへの適用は、上記１）液晶ディスプレイへの適用と同様であるため説明を省くことにし、ここでは本発明の実施の形態１または２における干渉フィルタをＤＭＤに適用した場合について記載する。
図９は、本実施の形態１の干渉フィルタ１００をＤＭＤに適用した例を示す図であり、本実施の形態２の干渉フィルタ２００も干渉フィルタ１００と代替することが可能である。
【００６９】
このＤＭＤ６００は、支持基板６０２上に、ＣＭＯＳ基板６０３が形成され、その表面に光を吸収する吸光膜６０４が形成され、さらにその上に静電界作用によって、傾斜するミラーを有するミラー部６０５が配設されており、このミラー部６０５を覆うように本実施の形態１の干渉フィルタ１００が透明基板１０１側を上に向けて支持部６０６を介して支持基板６０２に固定されている。
【００７０】
また、ＤＭＤの画素表示がＯＦＦになったと仮定した場合に、この画素に対応するミラー部６０５の反射光路上に光を吸収する吸光板６０７が設けられている。
また、ＤＭＤの画素表示がＯＮになったと仮定した場合に、この画素に対応するミラー部６０５の反射光路上には投影用レンズ（不図示）があり、スクリーン（不図示）に映像を映し出す構成となっている。
【００７１】
このように、本実施の形態１における干渉フィルタ１００をＤＭＤに適用することにより、高コントラストが取りやすく、しかも斜め光によって生じる混色を抑制するとともに、耐熱性、耐光性の高い多層膜干渉フィルタを実現することが可能となる。
（その他のデバイスへの適用）
なお、本発明の実施の形態１または２における干渉フィル１００、２００を、上述した表示デバイスのほか、蛍光表示管（ＶＦＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた表示用ディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、もしくは電子ペーパーなどのカラー表示用ディスプレイに適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る干渉フィルタは、液晶ディスプレイ、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイ、ＤＭＤ、ＦＥＤ、ＶＦＤ、電子ペーパーなどに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態１における干渉フィルタの部分断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における干渉フィルタの分光特性を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における干渉フィルタの製造工程を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における干渉フィルタの製造工程を示す図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施の形態２における干渉フィルタの部分断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態２における干渉フィルタの分光特性を示す図である。
【図６】実施の形態１の干渉フィルタを備えた液晶ディスプレイの部分断面斜視図である。
【図７】実施の形態１の干渉フィルタを備えた面放電ＡＣ型のＰＤＰの部分断面斜視図である。
【図８】実施の形態１の干渉フィルタを備えた有機ＥＬディスプレイの部分断面斜視図である。
【図９】実施の形態１の干渉フィルタを備えたＤＭＤの部分断面斜視図である。
【図１０】従来のカラーフィルタの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１００    干渉フィルタ
１０１    透明基板
１０２    総合積層体
１０３    第１高屈折率層
１０４    第１低屈折率層
１０５    第２高屈折率層
１０６    低屈折率複合層
１０７    第４低屈折率層
１０７ａ  第４低屈折率中間体層
１０９    第５低屈折率層
１０９ａ  第５低屈折率中間体層
１１０    第６低屈折率層
１１０ａ  第６低屈折率中間体層
１１１    第７低屈折率層
１１２    第３高屈折率層
１１３    第２低屈折率層
１１４    第４高屈折率層
１１５    第３低屈折率層
１５１    青色透過領域
１５２    赤色透過領域
１５３    緑色透過領域
１５４    ブラックマトリックス領域
２００    干渉フィルタ
２１０，２１１，２１２，２１３    レジスト
２２６    低屈折率複合層
２３２    第３高屈折率層
２３３    第２低屈折率層
２３４    第４高屈折率層
２３５    低屈折率複合層
２３６    第４高屈折率層
２３７    第３低屈折率層
３００    液晶ディスプレイ
３０１    偏光板
３３２    透明電極
３３３    配向板
３３４    液晶層
３３５    配向板
３３６    透明電極
３３７    偏光板
３４０    導光板
４００    ＰＤＰ
４０１    前面板
４０２    背面板
４１１    前面ガラス基板
４２０    表示電極対
４２１    走査電極
４２２    維持電極
４２３    データ電極
４３１    背面ガラス基板
４３５    誘電体層
４３６    保護膜
４３８    誘電体層
４３９    隔壁
４４０    放電空間
４４１    蛍光体層
５００    有機ＥＬディスプレイ
５０２    封止層
５０４    ＴＦＴ基板
５０５    絶縁層
５０６    陽極
５０７    有機層
５０８    陰極
５０９    保護層
６００    ＤＭＤ
６０１    有機発光素子
６０２    支持基板
６０３    ＣＭＯＳ基板
６０４    吸光膜
６０５    ミラー部
６０６    支持部
６０７    吸光板
【図１】
2008070437.tif 000003
【図２】
2008070437.tif 000004
【図３】
2008070437.tif 000005
【図４】
2008070437.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008070437.tif 000008
【図７】
2008070437.tif 000009
【図８】
2008070437.tif 000010
【図９】
2008070437.tif 000011
【図１０】
2008070437.tif 000012