(57)【要約】  本発明は、柔軟な二色性光学フィルターを形成する方法を提供する。該方法は、基板に隣接して複数対の層を堆積させることを含む。複数対の層の各対は、第１の屈折率を有するケイ素・炭素含有材料で形成された第１層と、第１の屈折率とは異なる、第２の屈折率を有するケイ素・炭素含有材料で形成された第２層とを含む。
2010537230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟な二色性光学フィルターを形成する方法であって、柔軟で透明なプラスチック基板の上に複数対の層を堆積させることを含み、複数対の層の各対が、第１の屈折率を有するケイ素・炭素含有材料で形成された第１層と、第１の屈折率とは異なる、第２の屈折率を有するケイ素・炭素含有材料で形成された第２層とを含む方法。
【請求項２】
プラスチック基板を少なくとも１つの真空処理チャンバーに供給することを含み、複数対の層を堆積させることが、前記少なくとも１つの処理チャンバー内にある前記基板の少なくとも一部分を、ケイ素・炭素含有前駆体ガスを含んだプラズマに曝露することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数対の層を堆積させることが、プラズマ化学蒸着及び化学蒸着の少なくとも一方を用いて複数対の層を堆積させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
複数対の層を堆積させることが、プラズマ化学蒸着及び化学蒸着の前記少なくとも一方の間に、前記基板をトリメチルシランに曝露することにより複数対の層を堆積させることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
複数対の層を堆積させることが、第１層が、第２層の第２の屈折率より大きい第１の屈折率を有するように、複数対の層の各対において第１層及び第２層を堆積させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１層及び第２層を堆積させることが、構造単位ＳｉＯＣ：Ｈに基づく高酸素ドープ水素化非晶質炭化ケイ素の誘電体被膜、及び構造単位ＳｉＯＣ：Ｈに基づく低酸素ドープ水素化非晶質炭化ケイ素の誘電体被膜の少なくとも一方で形成された、第１層及び第２層を堆積させることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１層及び第２層を堆積させることが、第１のプラズマ出力、第１の不活性ガス流速及び第１の酸素流速で第１層を堆積させること、並びに第１のプラズマ出力より高い第２のプラズマ出力、第１の不活性ガス流速より高い第２の不活性ガス流速、及び第１の酸素流速より低い第２の酸素流速で第２層を堆積させることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
第１層及び第２層を堆積させることが、第１の水素含量、第１の圧縮応力、第１の水蒸気透過速度及び第１の透明度を有する第１層を堆積させること、並びに第１の水素含量より大きい第２の水素含量、第１の圧縮応力より大きい第２の圧縮応力、第１の水蒸気透過速度より小さい第２の水蒸気透過速度、及び第１の透明度より低い第２の透明度を有する第２層を堆積させることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
第１層及び第２層を堆積させることが、およそ１００ｎｍの第１及び第２の厚さをそれぞれ有する第１及び第２の層を堆積させることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数対を堆積させることが、前記基板に隣接して第１層及び第２層を２０対未満堆積させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
柔軟で透明なプラスチック基板の上に複数対の層を堆積させることを含むプロセスであって、複数対の層の各対が、第１の屈折率を有するケイ素・炭素含有材料で形成された第１層と、第１の屈折率とは異なる、第２の屈折率を有するケイ素・炭素含有材料で形成された第２層とを含むプロセスにより形成される、柔軟な二色性光学フィルター。
【請求項１２】
プラスチック基板を少なくとも１つの処理チャンバーに供給することを含み、複数対の層を堆積させることが、前記少なくとも１つの処理チャンバー内にある前記基板の少なくとも一部分を、ケイ素・炭素含有前駆体ガスを含んだプラズマに曝露することを含む、請求項１１に記載のプロセスにより形成される、二色性光学フィルター。
【請求項１３】
複数対の層を堆積させることが、プラズマ化学蒸着及び化学蒸着の少なくとも一方を用いて複数対の層を堆積させることを含む、請求項１２に記載のプロセスにより形成される、二色性光学フィルター。
【請求項１４】
複数対の層を堆積させることが、プラズマ化学蒸着及び化学蒸着の前記少なくとも一方の間に、前記基板をトリメチルシランに曝露することにより複数対の層を堆積させることを含む、請求項１３に記載のプロセスにより形成される、二色性光学フィルター。
【請求項１５】
複数対の層を堆積させることが、第１層が、第２層の第２の屈折率より大きい第１の屈折率を有するように、複数対の層の各対において第１層及び第２層を堆積させることを含む、請求項１１に記載のプロセスにより形成される、二色性光学フィルター。
【請求項１６】
第１層及び第２層を堆積させることが、構造単位ＳｉＯＣ：Ｈに基づく高酸素ドープ水素化非晶質炭化ケイ素の誘電体被膜、及び構造単位ＳｉＯＣ：Ｈに基づく低酸素ドープ水素化非晶質炭化ケイ素の誘電体被膜の少なくとも一方で形成された、第１層及び第２層を堆積させることを含む、請求項１５に記載のプロセスにより形成される、二色性光学フィルター。
【請求項１７】
第１層及び第２層を堆積させることが、第１のプラズマ出力、第１の不活性ガス流速及び第１の酸素流速で第１層を堆積させること、並びに第１のプラズマ出力より高い第２のプラズマ出力、第１の不活性ガス流速より高い第２の不活性ガス流速、及び第１の酸素流速より低い第２の酸素流速で第２層を堆積させることを含む、請求項１５に記載のプロセスにより形成される、二色性光学フィルター。
【請求項１８】
第１層及び第２層を堆積させることが、第１の水素含量、第１の圧縮応力、第１の水蒸気透過速度及び第１の透明度を有する第１層を堆積させること、並びに第１の水素含量より大きい第２の水素含量、第１の圧縮応力より大きい第２の圧縮応力、第１の水蒸気透過速度より小さい第２の水蒸気透過速度、及び第１の透明度より低い第２の透明度を有する第２層を堆積させることを含む、請求項１５に記載のプロセスにより形成される、二色性光学フィルター。
【請求項１９】
第１層及び第２層を堆積させることが、およそ１００ｎｍの第１及び第２の厚さをそれぞれ有する第１及び第２の層を堆積させることを含む、請求項１５に記載のプロセスにより形成される、二色性光学フィルター。
【請求項２０】
前記複数対を堆積させることが、前記基板に隣接して第１層及び第２層を２０対未満堆積させることを含む、請求項１１に記載のプロセスにより形成される、二色性光学フィルター。
【請求項２１】
柔軟で透明なプラスチック基板、及び
柔軟で透明なプラスチック基板上にある複数対の層
を含み、複数対の層の各対が、第１の屈折率を有するケイ素・炭素含有材料で形成された第１層と、第１の屈折率とは異なる、第２の屈折率を有するケイ素・炭素含有材料で形成された第２層とを含む
柔軟な二色性光学フィルター。
【請求項２２】
柔軟で透明なプラスチック基板が、プラズマ化学蒸着及び化学蒸着の少なくとも一方の間に、トリメチルシランに曝露される、請求項２１に記載の柔軟な二色性光学フィルター。
【請求項２３】
第１層が、第２層の第２の屈折率より大きい第１の屈折率を有する、請求項２１に記載の柔軟な二色性光学フィルター。
【請求項２４】
第１層が、構造単位ＳｉＯＣ：Ｈに基づく高酸素ドープ水素化非晶質炭化ケイ素の誘電体被膜を含む、請求項２３に記載の柔軟な二色性光学フィルター。
【請求項２５】
第２層が、構造単位ＳｉＯＣ：Ｈに基づく低酸素ドープ水素化非晶質炭化ケイ素の誘電体被膜を含む、請求項２４に記載の柔軟な二色性光学フィルター。
【請求項２６】
第１層が、第１のプラズマ出力、第１の不活性ガス流速及び第１の酸素流速で堆積され、第２層が、第１のプラズマ出力より高い第２のプラズマ出力、第１の不活性ガス流速より高い第２の不活性ガス流速、及び第１の酸素流速より低い第２の酸素流速で堆積される、請求項２３に記載の柔軟な二色性光学フィルター。
【請求項２７】
第１層が、第１の水素含量、第１の圧縮応力、第１の水蒸気透過速度及び第１の透明度を有し、第２層が、第１の水素含量より大きい第２の水素含量、第１の圧縮応力より大きい第２の圧縮応力、第１の水蒸気透過速度より小さい第２の水蒸気透過速度、及び第１の透明度より低い第２の透明度を有する、請求項２３に記載の柔軟な二色性光学フィルター。
【請求項２８】
第１層及び第２層が、およそ１００ｎｍの第１及び第２の厚さをそれぞれ有する、請求項２１に記載の柔軟な二色性光学フィルター。
【請求項２９】
前記複数対が、第１層及び第２層を２０対未満含む、請求項２１に記載の柔軟な二色性光学フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に二色性フィルターに関しており、より特定すれば、ケイ素及び炭素の化学元素を含む多重層で形成される、柔軟な二色性フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
二色性（ｄｉｃｈｒｏｉｃ）という用語は、二色性（ｔｗｏ−ｃｏｌｏｒｅｄ）を意味するギリシャ語ｄｉｋｈｒｏｏｓに由来する。光学技術に使用する場合、二色性という用語は、１本の光線を波長の異なる２本の光線に分割できる任意の光学デバイスを指す。二色性カラーフィルターは、小範囲の色（即ち、周波数又は波長の範囲）を有する光を選択的に透過すると同時に、他の色の光を反射する。二色性カラーフィルターは、透明材料の表面上に多数の薄い膜又は被膜を積層することにより、形成し得る。こうした層又は被膜は、屈折率の異なる材料を用いて形成され、選定した波長の１／４又は１／２の厚さで施される。透過及び／又は反射される波長帯又は周波数帯は、こうした層の厚さ及び／又は屈折率を変えることにより、制御することができる。例えば、従来の二色性光学フィルターは、１／４波長積層設計に基づき、この設計では、高屈折率及び低屈折率の材料の交互層が、１／４波長の光学的厚さで透明基板上に堆積されている。こうして、特定の波長を透過し、望ましくない波長を反射するように、フィルターを設計することができる。
【０００３】
従来の二色性光学フィルターは、相対的に多数の層で形成されている。例えば、従来の二色性光学フィルターを形成するために、交互になる高屈折率及び低屈折率の材料を２０層余り使用することもある。その結果、従来の二色性光学フィルターの層形成に要する堆積時間は、相対的に長いこともあり、生成するその構造は、機械的安定性が相対的に低い恐れがある。したがって、多数の層で形成される従来の二色性フィルターは、応力内在的であり、作製するのに相対的に高価となり得る。さらに、従来の二色性光学フィルターは、物理蒸着により生成する多数の酸化金属層を用いて形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上に挙げた問題の１つ又は複数の影響に対処することを対象としている。本発明のいくつかの態様に関して基本的な理解をするために、以下に本発明の簡略化した概要を提示する。この概要は、本発明の網羅的な概説ではない。この概要は、本発明の主要又は肝要な要素を特定することも、本発明の範囲を描写することも意図していない。その唯一の目的は、後に考察するより詳細な説明に対する前置きとして、簡略化した形でいくつかの概念を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態では、柔軟な二色性光学フィルターを形成する方法が提供される。この方法は、プラスチック基板に隣接して複数対の層を堆積させることを含む。複数対の層の各対には、第１の屈折率を有するケイ素・炭素含有材料で形成された第１層、及び第１の屈折率とは異なる、第２の屈折率を有するケイ素・炭素含有材料で形成された第２層が含まれる。この方法の実施形態により形成される二色性光学フィルターは、本発明の別の実施形態においても示される。
【０００６】
本発明は、付属の図面と共になされる以下の説明を参照することにより理解し得るが、図面では類似の参照番号は、類似の要素を特定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）により調製される、低（Ｌ）屈折率及び高（Ｈ）屈折率の交互層を有する二色性カラーフィルターの複合多層構築体の概略を示す図である。
【図２】低（Ｌ）屈折率及び高（Ｈ）屈折率のＳｉＯＣ：Ｈ二色性被膜のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを提示し、さらに被膜の理想的構造モデルを枠内に示した図である。
【図３】ブランク、Ｌ被覆及びＨ被覆ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）各フィルムの紫外可視（ＵＶ−ＶＩＳ）透過スペクトルを示す図である。
【図４】（図４ａ及び４ｂ）異なる光入射角に対する多層ＳｉＣ系二色性フィルターの分光特性として、ａ）ＵＶ−ＶＩＳ透過スペクトル、ｂ）ＵＶ−ＶＩＳ反射スペクトルを示す図である。
【図５】二色性カラーフィルターの製造に使用される、ＲＩＥ構成の平行板ＰＥＣＶＤ反応装置の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、様々な改変及び代替形態を受け容れ得るが、その特定の実施形態を図面には例として示しており、本明細書で詳細に説明する。しかし、特定の実施形態の本明細書における説明は、本発明を開示する特定の形態に限定することを意図しているのではなく、それとは逆に、その意図は、添付した特許請求の範囲に規定されるような本発明の範囲内に入る、すべての改変形態、等価形態及び代替形態を包含することである。
【０００９】
本発明の例示的な実施形態を以下に説明する。明確化のために、実際の実施内容の全特徴を本明細書で説明するわけではない。このような任意の実際の実施形態を開発するに当たっては、当該開発者の特定の目的を実現するために、実施内容毎に変動すると見込まれる、システム関連及び事業関連の制約との適合などの多数の実施内容特異な決断を下すべきであることは、当然ながら理解されよう。その上、このような開発努力が、複雑で手間が掛かる恐れがあり、とは言え、本開示の利益を受ける当業者にとっては日常業務と思われることも理解されよう。
【００１０】
付属の図を参照しながら本発明を今から説明する。様々な構造、システム及びデバイスが、説明だけの目的のために、しかも当業者に周知の詳細事項で本発明が不明確にならないように、図面中に概略的に描写してある。とは言え、付属の図面は、本発明の例示的な実例を表現し、説明するために、含められている。本明細書で使用する単語及び語句は、当業者によるそうした単語及び語句の理解に一致する意味を有すると理解し、解釈されたい。用語又は語句の特別な定義、即ち、当業者が理解するような通常の慣例的な意味とは異なる定義は、本明細書における用語又は語句の一貫した用法には、一切含めないことを意図している。用語又は語句に、特別な意味、即ち当業者の理解と異なる意味をもたせることを意図している限り、そのような特別な定義は、その用語又は語句に対するその特別な定義を直接的で明確に示す定義的様式で、本明細書に明白に提示することになろう。
【００１１】
図１は、二色性フィルター１００の例示的一実施形態の概念図である。図解したこの実施形態において、二色性フィルター１００には基板１０５が含まれる。例えば、基板１０５は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）プラスチックフィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）プラスチックフィルムなどで形成し得る。本開示の利益を受ける当業者であれば、基板１０５のほんの一部が図１に示されており、いくつかの実施形態では、基板１０５は、基板１０５の第３寸法（例えば、厚さ）より有意に大きい２つの寸法（例えば、長さ及び幅）を有する材料シートの場合もあることを認識されたい。例えば、基板１０５は、直径２００ｍｍ及び厚さ０．１３ｍｍを有することもある。代替的実施形態では、基板１０５は、透明及び／又は柔軟なこともある。透明度及び／又は柔軟度は、設計選定の問題であり、二色性フィルター１００の特定の実施内容に有用に及び／又は望ましくなり得る性質に基づいて、選択し得る。
【００１２】
屈折率が異なる材料の交互層１１０、１１５は、二色性フィルター１００を作製するために基板１０５の上に形成される。図１には３対の交互層１１０、１１５が描かれているが、本開示の利益を受ける当業者であれば、本発明が交互層１１０、１１５のこの数に限定されないことを理解されたい。代替的な実施形態では、交互層１１０、１１５の対の数を増減して、基板１０５の上に形成してもよい。例えば、交互層１１０、１１５を２０対、基板１０５の上に堆積させてもよい。交互層１１０、１１５を堆積させるために、化学蒸着（ＣＶＤ）及び／又はプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を使用し得る。典型的なＣＶＤ法では、基板１０５を揮発性前駆体に曝露すると、その前駆体が、基板１０５の表面と反応し、及び／又はその上で分解することにより、所望の堆積物を生成し、層１１０、１１５を形成し得る。揮発性副生物も生成するが、反応チャンバーを通過するガス流により除去される。プラズマＣＶＤ法では、前駆体の化学反応速度を高めるためにプラズマを利用する。ＰＥＣＶＤ処理では、より低い温度での堆積を行い得る。
【００１３】
図解した実施形態において、交互層１１０、１１５は、ケイ素及び炭素を含む前駆体ガスを用いたプラズマ化学蒸着により形成される。例えば、ＳｉＣ系二色性フィルター１００は、平行板（容量性）反応装置を用いて柔軟で透明なポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板１００上に交互層１１０、１１５を堆積させるために、前駆体ガスとしてトリメチルシラン（Ｚ３ＭＳ）を用いたＰＥＣＶＤにより製造し得るが、これについては以下でより詳細に考察する。ＳｉＣ系二色性カラーフィルター１００は、交互になったＳｉＣ系の低（Ｌ）屈折率（ｎ≦１．５）材料１１０及び高（Ｈ）屈折率（ｎ≧１．９）材料１１５の周期的積層体を含む。交互層１１０、１１５の周期的積層体は、層１１０、１１５のＬ／Ｈ対をＮ対取り込んでおり、Ｎが通常１０以上である。低屈折率及び高屈折率材料１１０、１１５は、Ｈ及びＬ層１１０、１１５の光学的厚さτＨ，Ｌ＝ｎＨ，Ｌ・ｄＨ，Ｌの選択比ｒを有するように形成される。各層の物理的厚さは、ｄＨ，Ｌで示される。
【００１４】
低屈折率層１１０には、構造単位ＳｉＯＣ：Ｈに基づく、高酸素ドープ水素化非晶質炭化ケイ素の誘電体被膜がなり得る。この材料の基礎となる構造単位は、エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）及び／又はラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ）により評価し得るものであり、その原子結合構造は、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）により決定し得る。一実施形態では、低屈折率層１１０は、相対的に低いプラズマ出力（通常２００Ｗ未満）、相対的に低い（高屈折率層１１５に比較して）不活性ガス流速（通常８００ｓｃｃｍ未満）、及び相対的に高い（高屈折率層１１５に比較して）酸素流速（通常２０ｓｃｃｍ超）で、堆積される。低屈折率層１１０は、相対的に高い水素含量、低い（ほぼゼロ）圧縮応力、及び高い透明度（９０％以上）も有し得る。透明なＰＥＮ基板１０５上に堆積したとき、低屈折率層１１０は、改良された透明度及び向上した光透過率を示す、即ち、低屈折率材料１１０は反射防止性を示し得る。
【００１５】
高屈折率層１１５には、構造単位ＳｉＯＣ：Ｈに基づく、低酸素ドープ水素化非晶質炭化ケイ素の誘電体被膜がなり得る。この材料の基礎となる構造単位は、エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）及び／又はラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ）により評価し得るものであり、その原子結合構造は、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）により決定し得る。高屈折率層１１５は、相対的に高いプラズマ出力（通常４００Ｗ超）、相対的に高い（低屈折率層１１０に比較して）不活性ガス流速（通常８００ｓｃｃｍ超）、及び相対的に低い（低屈折率層１１０に比較して）酸素流速（通常２０ｓｃｃｍ未満）で、堆積し得る。低屈折率層１１０に比較して、高屈折率層１１５は、相対的に低い水素含量、高い圧縮応力（４００ＭＰａ未満）、及び低い透明度（８０％以下）を有し得る。
【００１６】
二色性フィルター１００の分光特性は、光入射角の関数としても決定し得る。例えば、そのＵＶ  ＶＩＳ透過及び反射スペクトルは、０〜４５度の範囲の入射角に対して決定し得る。二色性フィルター１００の反射バンドの中心波長、反射バンド幅、ピーク透過率及びバンド外遮光率などの分光特性を、Ｌ及びＨ層１１０、１１５の層数、並びに入射光角度の双方の関数として決定したが、これについては本明細書でさらに考察する。
【００１７】
例示的な一実施形態では、ＳｉＣ系二色性カラーフィルター１００は、交互になったＳｉＣ系の相対的に低い屈折率（ｎ≒１．４）の材料（Ｌ）層１１０及び相対的に高い屈折率（ｎ≒１．９）の材料（Ｈ）層１１５の周期的積層体で形成されている。周期的積層体には、ＬＨ対１１０、１１５が１０対含まれる。Ｌ及びＨ層１１０、１１５の物理的厚さは、ｄＨ，Ｌ＝１００ｎｍであり、Ｈ及びＬ層１１０、１１５の光学的厚さτＨ，Ｌ＝ｎＨ，Ｌ・ｄＨ，Ｌの比ｒ＝τＨ／τＬは、
ｒ＝１．９／１．４＝１．３５７
である。この例示的な実施形態では、低屈折率材料は、エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）で評価した場合、組成比がＳｉ／Ｃ＝０．５８及びＯ／Ｓｉ＝０．６４の高酸素ドープＳｉＣ：Ｈ誘電体被膜である。高屈折率材料は、エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）で評価した場合、組成比がＳｉ／Ｃ＝０．８０及びＯ／Ｓｉ＝０．２２の低酸素ドープＳｉＣ：Ｈ誘電体被膜である。
【００１８】
表１は、低屈折率及び高屈折率材料層１１０、１１５の堆積パラメーター（プロセス条件）及び生成膜の性質を列挙している。この例示的な実施形態では、低屈折率材料層１１０は、低いプラズマ出力（１５０Ｗ）、低い不活性ガス流速（６００ｓｃｃｍ）、及び高い酸素流速（３０ｓｃｃｍ）で堆積された。低屈折率材料層１１０は、低い（−９ＭＰａ）圧縮応力を有する。高屈折率材料層１１５は、高いプラズマ出力（５００Ｗ）、高い不活性ガス流速（１２００ｓｃｃｍ）、及び低い酸素流速（１５ｓｃｃｍ）で堆積された。高屈折率（ＲＩ）材料層１１５は、より高い（−３９５ＭＰａ）圧縮応力を有する。Ｌ及びＨ両層は、基板に良好に接着しており、標準テープ試験に耐える。
表１
【表１】
2010537230.tif 000003
【表２】
2010537230.tif 000004
【００１９】
図２は、低（Ｌ）屈折率及び高（Ｈ）屈折率のＳｉＯＣ：Ｈ二色性被膜のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを示す。吸光度を任意単位の縦軸に沿ってプロットし、波数をｃｍ−１単位の横軸に沿ってプロットしてある。低屈折率被膜のＦＴＩＲスペクトルは、黒色線を用いてプロットし、高屈折率被膜のＦＴＩＲスペクトルは、灰色線を用いてプロットしてある。低屈折率及び高屈折率被膜は、材料の異なる組成及び原子結合構造のために異なった特徴を示す。ＦＴＩＲで測定した高屈折率材料層１１５の原子結合構造は、Ｓｉ−Ｃ、Ｓｉ−Ｏ及びＳｉ−Ｈの強い伸縮振動を示す。図２の挿絵に、「Ｈ層」と標識した構造モデル断片を示す。ＦＴＩＲで測定した低屈折率材料層１１０の原子結合構造は、Ｓｉ−Ｏの強い伸縮振動、並びにＳｉ−Ｃ及びＳｉ−Ｈの最小限の伸縮振動を示す。Ｓｉ−Ｈラジカルに対する酸素の高い化学親和性のために、膜網目中の末端Ｓｉ−Ｈ結合の一部は、橋架け酸素原子で置き換えられている。図２の挿絵に、「Ｌ層」と標識した別の構造モデル断片を示す。
【００２０】
図３は、ブランクのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板、低屈折率材料で被覆したＰＥＮ基板、及び高屈折率材料で被覆したＰＥＮ基板のＵＶ−ＶＩＳ透過スペクトルを示す。縦軸上に透過率（％）をプロットし、ナノメートル単位の横軸上に波長をプロットしてある。低屈折率材料で被覆した基板は、相対的に高い透明度（即ち、９０％以上の透明度）を有する。したがって、ＰＥＮ基板上に堆積させると、Ｌ被膜は、ブランク基板に比して、改良された透明度及び向上した光透過率を示す、即ち、低屈折率材料は、反射防止性を示す。高屈折率被膜で被覆した基板の透明度は、図３に示した波長範囲にわたって、低屈折率被膜で被覆した基板の透明度、及びブランク基板の透明度の双方より低い（即ち、８０％以下）。
【００２１】
図４Ａ及び４Ｂは、異なる光入射角に対する多層ＳｉＣ系二色性カラーフィルターの分光特性を図示する。図４Ａは、０〜４５度までのいくつかの入射角に対して、ナノメートル単位の波長の関数としてＵＶ−ＶＩＳ透過率（％）を示し、図４Ｂは、０〜４５度までのいくつかの入射角に対して、ナノメートル単位の波長の関数としてＵＶ−ＶＩＳ反射率（％）を示す。図解した実施形態において、多層ＳｉＣ系二色性カラーフィルターは、低屈折率及び高屈折率材料の交互層を２０対含む。Ｈ材料の光学的厚さがおよそ１９０ｎｍ（物理的厚さが１００ｎｍ）の２０層構築体に対して、反射バンドの中心波長は約７２５ｎｍであるが、これは１／４波長則と良好に相関している。反射バンド幅（半値全幅）は、およそ１５０ｎｍである。したがって、この例示的二色性フィルターは、ノッチフィルター、より正確に言えば、赤色を完全に反射し、黄色、緑色、シアン及び青色バンドを透過する、赤色反射二色性ミラーに分類することができる。紫色バンドは、一部しか透過されない。ピーク透過率は６５〜９５％の間であり、バンド外遮光率は、１．５の光学密度より良好である（３％未満の透過率）。この例示的二色性フィルターは、光入射角に対する感応性も示し、入射光角度が増加すると短波長へ移行する（図４Ａ及び４Ｂ）。
【００２２】
図５は、本明細書に記載の二色性フィルターにおける交互層の堆積に使用し得る、容量型平行板反応装置５００の例示的一実施形態を示す。本開示の利益を受ける当業者であれば、明確化のために、反応装置５００及びプロセスチャンバー５０５の本発明に関わる特徴だけが、図５に描写され、本明細書に記載されていることを理解されよう。反応装置５００は、単一のウェーハ５１０を受け入れ、２００ｍｍ（８インチ）の基板上にほぼ均一な堆積ができるシャワーヘッド直径及び穴配置を有する。プラズマは、より小面積の底部電極５２０（基板ホルダーとしても作用し得る）に連結した、１３．５６ＭＨｚ電源５１５により励起され、維持される。頂部電極５２５（シャワーヘッドとしても作用し得る）及びチャンバー壁５３０は、接地されている。「反応性イオンエッチング」方式（ＲＩＥ）と規定されるこの構成では、大きな電圧低下が、より大きなピークイオンエネルギー、したがって加速されたエネルギーイオン流束を生じるが、これによって、前駆体の励起及び断片化が促進され、高い堆積速度が得られる。図解した実施形態において、電源５１５の出力と負荷との間に挿入されたインピーダンス整合回路網５３５は、インピーダンス不整合で起こる信号の反射及び劣化を減らすように（プラズマを）駆動している。インピーダンス整合回路網５３５の目的は、プラズマ５４０へ効率的な出力伝達を行い（放電時のワット損により）、電源５１５を保護することである。
【００２３】
ガス源５４５は、プロセスチャンバー５０５に１種又は複数のガスを供給するために使用される。図５には単一のガス源５４５が描かれているが、本開示の利益を受ける当業者であれば、本発明が単一のガス源５４５に限定されないことを理解されたい。代替的な実施形態では、任意な種数のガス５４５をプロセスチャンバー５０５に導入し得る。一実施形態では、ガス源５４５は、ケイ素及び炭素を含むガスをプロセスチャンバーに供給する。ガス源５４５は、酸素、並びにアルゴン、ヘリウムなどの１種又は複数の不活性ガスも供給し得る。例えば、ガス源５４５は、不活性ガスとしてヘリウムを用い又は用いずに、ケイ素・炭素含有前駆体としてトリメチルシラン［（ＣＨ３）３ＳｉＨ］からなるガス混合物を供給してもよい。
【００２４】
操作中、基板５２５の一面が、プロセスチャンバー５０５においてプラズマに曝露される。次いで、プラズマに曝露している間の基板５２５上に、１層又は複数層（示していない）を堆積させ得る。例えば、プラズマがケイ素、炭素及び水素を含んだガスから形成される場合、構造単位ＳｉＣ：Ｈに基づく水素化炭化ケイ素で、層を形成し得る。別の例として、プラズマがケイ素、炭素、水素及び酸素を含んだガスから形成される場合、構造単位ＳｉＯＣ：Ｈに基づく水素化オキシ炭化ケイ素で、層を形成し得る。プラズマ出力、チャンバー圧力、ガス濃度及び／又は流速などの反応装置５００の操作パラメーターは、選定した屈折率、光学的厚さ及び／又は物理的厚さなどの層の特定の性質を実現するために、調整し得る。一実施形態では、操作パラメーターは、従来の水素化炭化ケイ素膜及び／又はシロキサン膜に比較して、その層が相対的に高い密度及び低いナノ多孔度を有するように、調整し得る。バリアー層の堆積速度も、反応装置５００の操作パラメーターの１つ又は複数に依存し得る。例えば、その堆積速度は、プラズマ出力及びチャンバー圧力に依存し得る。
【００２５】
本明細書に記載の二色性フィルターの実施形態を構成する交互層は、屈折率が異なる層を形成するために異なる操作パラメーターを使用する、単一の反応装置５００を用いて形成し得る。別法として、複数の反応装置５００、又は図５に示したチャンバー類似の複数のチャンバーを含む集合型多チャンバー反応装置を、屈折率が異なる層を形成するために使用し得る。
【００２６】
本明細書に記載のＳｉＣ系光学構造体などの二色性フィルターは、従来の二色性フィルターに比して、相対的に少数のＬＨ対（２０層程度）で二色性フィルター効果を示す。層対の個数の減少は、堆積時間の減少を可能にし、構造体の機械的安定性を改善し得るので、一般に有利である。これにより、柔軟な二色性構築体を透明なプラスチック基板上に実現することが可能になる。対照的に、多数の層（Ｎ＞＞２０）を含んだ従来の二色性フィルターは、本明細書に記載の二色性フィルターより、応力内在性が高く、高価である。例えば、加法則を適用すると、ＬＨ約２０対を含む複合ＳｉＣ系積層体における残留応力は、２００ＭＰａ未満と推算された。ＳｉＣ系二色性構造体の相対的に低い圧縮応力並びに良好な接着性及び熱安定性のために、該構造体を柔軟なプラスチック基板上に作製することが非常に好都合となる。ＳｉＣ系二色性フィルターは、化学蒸着法及び／又はプラズマ化学蒸着法を用いて形成し得るものであり、そのため、物理蒸着（ＰＶＤ）法で生成する従来の金属酸化物系構築体の欠点を受けずに済まし得る。
【００２７】
上記に開示した特定の実施形態は、本発明が、本明細書における教示の利益を受ける当業者に明らかである、異なってはいるが等価な様式で改変し、実行し得るので、例示的なものにすぎない。さらに、下記の特許請求の範囲に記載する詳細以外は、作製又は設計に関して本明細書に示す詳細に制限を加える意図はない。したがって、上記に開示した特定の実施形態は、変更又は改変し得るものであり、このようなすべての変更は、本発明の範囲内あると見なされることは明白である。したがって、本明細書で求める保護は、下記の特許請求の範囲に示すとおりである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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