(57)【要約】空間的およびスペクトル的に異なる反射特性を有し、また、光学的スペクトルにおいて少なくとも２５０ｎｍの帯域で実質的に均一な透過特性を有する、改良された複数層光学的フィルタ構成体を提供する。フィルタ構成体は、並列的に基板（１３）の表面（１２）に配置された２つの光学的薄膜スタック（１１）を有する。各薄膜スタック（１１）は部分的な２つの吸収層（１５、１９）、および、吸収層の間に配された部分的な２つの誘電体層（１７）を有する。スタックのうち少なくとも１つは、さらに誘電体層（２１）がその上に堆積される。加えて、１以上の誘電体層を、各スタックの第１の部分的な吸収層と基板の間に配してフィルタ構成体の裏面での反射を低減させてもよい。柔軟性のあるフィルム上にフィルタ構成体を作成するために半連続的な処理も有する。
2004526995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間的に、および、スペクトル的に異なる反射特性を有し、かつ、可視スペクトルにおける少なくとも２５０ｎｍの帯域において実質的に均一な透過特性を有する複数層光学的フィルタ構成体であって、
（ａ）前記帯域の大部分で少なくとも半透明であり、表面を有する基板、
（ｂ）金属およびサーメットを含むグループから選択された２つの部分的吸収層およびそれらの間に差し挟まれた誘電体層を有し、前記基板の前記表面に堆積された光学的薄膜の第１スタック、ならびに、
（ｃ）前記第１スタックと近接して前記基板の前記表面に並設され、金属およびサーメットを含むグループから選択された２つの部分的吸収層、および、それらの間に差し挟まれた誘電体層を有する光学的薄膜の第２スタックであって、その２つの部分的吸収層および誘電体層は前記第１スタックの層の延長部であり、その上にさらに第２誘電体層が堆積されている第２スタックを有し、
（ｄ）前記第１および第２スタックが、前記フィルタ構成体の反射面から、前記帯域内の光の実質的に異なるスペクトルを反射し、かつ、前記フィルタ構成体が実質的に均一な透過特性を有することを特徴とする、複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項２】
前記帯域が、近ＵＶスペクトル、可視スペクトル、および、近赤外スペクトルのうちの少なくとも１つの部分を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項３】
前記帯域が、光学的スペクトルの４８０ｎｍから６３０ｎｍに渡る範囲を有することを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項４】
光学的スペクトルにおいて少なくとも３００ｎｍの帯域で、スペクトル的に異なる反射特性および実質的に均一な透過特性を有する、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項５】
前記帯域が、光学的スペクトルの４００ｎｍから７００ｎｍに渡る範囲を有することを特徴とする、請求項４に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項６】
前記第１スタックはその上にさらに第３誘電体層が堆積され、前記第３誘電体層は前記第２スタックの前記第２誘電体層とは異なる膜厚を有することを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項７】
前記帯域の大部分の入射光に関し、少なくとも４０％の透過率を有する、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項８】
前記帯域の大部分の入射光に関し、少なくとも２０％の透過率を有する、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項９】
前記フィルタ構成体の前記第１スタックを透過する光のパーセンテージと前記フィルタ構成体の前記第２スタックを透過する光のパーセンテージとの差の変化が前記帯域で５％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項１０】
前記フィルタ構成体の前記第１スタックを透過する光のパーセンテージと前記フィルタ構成体の前記第２スタックを透過する光のパーセンテージとの差の変化が前記帯域で３％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項１１】
前記フィルタ構成体の前記第１スタックを透過する光のパーセンテージと前記フィルタ構成体の前記第２スタックを透過する光のパーセンテージとの差の変化が前記帯域で１％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項１２】
前記反射面から、前記フィルタ構成体の前記第１スタックで反射する光のパーセンテージと、前記反射面から、前記フィルタ構成体の前記第２スタックで反射する光のパーセンテージとの差の変化が、前記帯域の実質的な部分で５％よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項１３】
前記反射面から、前記フィルタ構成体の前記第１スタックで反射する光のパーセンテージと、前記反射面から、前記フィルタ構成体の前記第２スタックで反射する光のパーセンテージとの差の変化が、前記帯域の実質的な部分で少なくとも１０％であることを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項１４】
前記反射面から、前記フィルタ構成体の前記第１スタックで反射する光のパーセンテージと、前記反射面から、前記フィルタ構成体の前記第２スタックで反射する光のパーセンテージとの差の変化が、前記帯域の実質的な部分で少なくとも２５％であることを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項１５】
前記反射面とは反対側の面から計測した場合、前記フィルタ構成体の前記第１スタックで反射する光のパーセンテージと前記フィルタ構成体の前記第２スタックで反射する光のパーセンテージとの差の変化が、前記帯域で５％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項１６】
前記反射面とは反対側の面から計測した場合、前記フィルタ構成体の前記第１スタックで反射する光のパーセンテージと前記フィルタ構成体の前記第２スタックで反射する光のパーセンテージとの差の変化が、前記帯域で３％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項１７】
前記反射面とは反対側の面から計測した場合、前記フィルタ構成体の前記第１スタックで反射する光のパーセンテージと前記フィルタ構成体の前記第２スタックで反射する光のパーセンテージとの差の変化が、前記帯域で１％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項１８】
前記反射面とは反対側の面から計測した場合、前記フィルタ構成体の前記第１スタックで反射する光のパーセンテージおよび前記フィルタ構成体の前記第２スタックで反射する光のパーセンテージが実質的に前記全帯域で１０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項１９】
前記基板が柔軟性を有する基板であることを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項２０】
前記基板が、ポリエステル、ＰＥＴ、ポリカーボネート、アクリル、および、三酢酸セルロースを含むグループから選択されたポリマーを有する、柔軟性を有するフィルム基板であることを特徴とする、請求項１９に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項２１】
前記基板が、テフロン(Teflon)、テドラー(Tedlar)、カイナー(Kynar)を含むグループから選択された柔軟性を有するフィルム基板であることを特徴とする、請求項１９に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項２２】
前記部分的吸収層が４未満の減衰係数を有する金属を有することを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項２３】
前記部分的吸収層が、クロム、ニクロム、モリブデン、ニッケル、タングステン、ロジウム、チタン、および、バナジウムを含むグループから選択された少なくとも１つの金属を有することを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項２４】
前記誘電体層が、金属酸化物誘電体、金属硫化物誘電体、または、金属窒化物誘電体に分類される少なくとも１つの誘電体を有することを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項２５】
前記誘電体層が、一酸化シリコン、二酸化チタン、五酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ネオジム、酸化ニオブ、酸化インジウム錫、および、酸化ジルコニウムを有するグループから選択された少なくとも１つの誘電体を有することを特徴とする、請求項１に記載の複数層光学的フィルタ構成体。
【請求項２６】
少なくとも０．３メートルの幅を有する、柔軟性のあるフィルム基板のロール上に光学的フィルタ構成体を製造する方法であって、
（ａ）ウェブコータを用い、実質的に長さの大部分に渡り前記基板の表面上に複数層の薄膜ベーススタックを堆積させるステップ、
（ｂ）幅の広いフォーマットのプリンタを用いて、除去可能なインクを有するマスク層を前記ベーススタックの部分にプリントするステップ、
（ｃ）ウェブコータを用い、前記ベーススタックおよびマスク層に少なくとも１つの付加的薄膜層を堆積させるステップ。
（ｄ）前記マスク層を除去するステップ、を有する光学的フィルタ構成体を製造する方法。
【請求項２７】
前記ベーススタックが、前記基板上に堆積された第１部分的吸収薄膜層、前記第１部分的吸収層上に堆積された第１誘電体薄膜層、および、前記第１誘電体層上に堆積された第２部分的吸収薄膜層を有し、前記第１および第２部分的吸収層は金属およびサーメットを含むグループから選択されることを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１および第２部分的吸収層が、それぞれ第１および第２金属薄膜層であることを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記柔軟性を有するフィルム基板のロールが少なくとも０．６メートルの幅を有することを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記付加的薄膜層が誘電体薄膜層を含んでいる、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記ウェブコータがスパッタ堆積ソースを含んでいる、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記幅の広いフォーマットのプリンタがラスタプリンタを含んでいる、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
ステップ（ｂ）がさらに、
前記プリンタをマイクロプロセッサに接続するステップ、および、
前記マイクロプロセッサを利用して前記マスク層を、前記マイクロプロセッサに記憶された画像ファイルの形式でプリントするステップを有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
前記除去可能なインクは表面張力が高いことで特徴付けられる、請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
前記マスク層は溶剤を用いて除去される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３６】
前記溶剤が水である、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記溶剤が有機溶剤である、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記溶剤がイソプロピルアルコールである、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
少なくとも０．３メートルの幅を有する、柔軟性のあるフィルム基板のロール上に光学的フィルタ構成体を製造する方法であって、
（ａ）ウェブコータを用い、実質的に長さの大部分に渡り前記基板の表面上に複数層の薄膜ベーススタックを堆積させるステップ、
（ｂ）前記基板を不特定期間貯蔵するステップ、
（ｃ）必要に応じて前記基板の部分を取り外すステップ、
（ｄ）幅の広いフォーマットのプリンタを用いて、除去可能なインクを有するマスク層を前記部分の一部分上の前記ベーススタックにプリントするステップ、
（ｅ）ウェブコータを用い、前記部分の前記ベーススタックおよびマスク層に少なくとも１つの付加的薄膜層を堆積させるステップ、および、
（ｆ）前記マスク層を除去するステップ、を有する光学的フィルタ構成体を製造する方法。
【請求項４０】
前記ベーススタックが、前記基板上に堆積された第１部分的吸収薄膜層、前記第１部分的吸収層上に堆積された第１誘電体薄膜層、および、前記第１誘電体層上に堆積された第２部分的吸収薄膜層を有し、前記第１および第２部分的吸収層は金属およびサーメットを含むグループから選択されることを特徴とする、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１および第２部分的吸収層が、それぞれ第１および第２金属薄膜層であることを特徴とする、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記柔軟性を有するフィルム基板のロールが少なくとも０．６メートルの幅を有することを特徴とする、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記付加的薄膜層が誘電体薄膜層を含んでいる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記ウェブコータがスパッタ堆積ソースを含んでいる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記幅の広いフォーマットのプリンタがラスタプリンタを含んでいる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４６】
ステップ（ｂ）がさらに、
前記プリンタをマイクロプロセッサに接続するステップ、および、
前記マイクロプロセッサを利用して前記マスク層を、前記マイクロプロセッサに記憶された画像ファイルの形式でプリントするステップを有する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４７】
前記除去可能なインクは表面張力が高いことで特徴付けられる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４８】
前記マスク層は溶剤を用いて除去される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４９】
前記溶剤が水である、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記溶剤が有機溶剤である、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記溶剤がイソプロピルアルコールである、請求項４８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る技術分野は、光学的薄膜フィルタに関し、特に電磁スペクトルの所定の部分に関し、異なる反射特性および均一な透過特性を有する光学的薄膜フィルタ構成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
参考に示す米国特許第５，７３１，８９８号（特許文献１）は、第１反射面から眺めると所定のパターンで光を反射し、また、フィルタの裏面から眺めるとパターンは実質的に視認できない光学的フィルタ構成体を開示している。特許文献１における基本的なフィルタ構成体は、ガラスのような基板の片面に金属および誘電体層を堆積させている。このように構成することにより、フィルタ構成体は２つの面を有する。それらは、特許文献１において示されている実施形態において薄膜が基板に堆積されている面である反射面、および、裏面もしくは反射面とは反対の基板面である。
【０００３】
所定のパターンを作り出すため、特許文献１の開示するフィルタ構成体の反射面は２つの近接した反射領域を有し、その各々は異なった可視光の波長帯域を反射するように構成され、その反射される波長帯域によって知覚される反射色が決定される。このようにして２つの反射領域が、反射面からの反射を見る場合に、像と背景を含んだ識別可能に彩色されたパターンを形成する。
【０００４】
各領域で反射される可視光の特定の波長帯域は、第１および第２反射領域の基礎をなしている光学的コーティングの特性により決定される。例えば、特許文献１によれば、反射領域の光学的コーティングが、単にクロム金属薄膜を有するならば、可視スペクトルにおいて中立色帯域のスペクトルを反射する。相対的に、特許文献１によれば、反射領域の光学的コーティングが、可視スペクトルにおけるおよそ４分の１波長の光学的厚さ（ＱＷＯＴ）に一致する厚さでクロムの上に堆積されたＳｉＯのような誘電体薄膜を有するならば、干渉による弱め合いによって色が付く。その結果、反射率は非対称となり、色が知覚される。
【０００５】
従って、特許文献１に係るフィルタ構成体の第１および第２反射領域は、金属層、または、堆積された誘電体コーティングを有する金属層のいずれかを有する。反射領域が単なる金属薄膜を有するならば、反射色はスペクトル的に中立である。他方、反射領域が金属層とさらにその上に堆積された誘電体薄膜を備えるならば、反射色は誘電体層の膜厚によって決定される。光学的コーティングの厳密な特性は反射領域ごとに異なり、フィルタ構成体の反射面上にパターンが認識される。
【０００６】
特許文献１に開示の光学的フィルタ構成体の示す色は、ある種の利用用途において要求される程度の明るさはなく、コントラストも高くないかもしれない。特許文献１に開示されているＱＷＯＴコーティングの作り出す色は広範囲のスペクトル帯域を有する傾向があり、よって平坦、かつ、くすんだものである。
【０００７】
反射領域より認識される色はフィルタ構成体を透過する可視光から部分的に除去されているので、透過する光のバランスをとる手段でカラーバランスをとる必要がある。そのような手段がない場合、第１反射領域を透過する可視光は、第２反射領域を透過する可視光とは異なるスペクトル構成を有し、透過してパターンが視認される。この差異を補償する目的で特許文献１は第１および第２反射領域を透過する可視光におけるカラーバランスを実現するために２つの異なる手段を示している。
【０００８】
特許文献１が示す、透過光のバランスをとる第１の手段には、反射領域を形成する誘電体薄膜と基板との間の金属薄膜の膜厚を変化させることが含まれる。反射領域を通過する可視光は部分的に金属製薄膜に吸収され、その吸収量は金属製薄膜の膜厚に依存している。結果として、十分に膜厚を変化させることにより、バランスをとることが達成され、パターンは実質的には裏面から見る者が視認することはない。しかしながら、このようなアプローチは利用用途に対して自己制限的になる可能性を有する。なぜならば金属層膜厚を小さい値の範囲に維持して後方の高度な反射を避けなければならないからである。後方の反射は、例えば自動車のフロントガラスまたは建築用ガラスのような高度な後方からの照明状態があるかもしれない特定の利用用途においては受け入れがたいグレアを引き起こす可能性がある。さらには、特許文献１に採用されている金属層の膜厚は透過率３０％未満のフィルタ構成体になる傾向を有する。これはサングラスに利用するのであれば受け入れられることだが、一般にフロントガラス、ヘルメットのバイザー、および、その他の４０％以上の透過率が必要な工学機器にとっては余りに低い。第１および第２反射領域よりも金属製薄膜の膜厚を薄くし、多くを透過可能にすれば、透過率は上昇するであろうが、裏面から見るとパターンがさらに見えるようになる効果が同時に生じ、光学的フィルタ構成体の目的が無効化する。
【０００９】
特許文献１の示す、第２の、透過のバランスをとる方法は、およそ５０％の透過率を有するフィルタ基板上に光学的薄膜を堆積させることで達成される。加えて、基板の色を選択し、さらに基板を透過する光の色の不均衡を減少させてもよい。上記方法を組み合わせることにより、特許文献１では１０％ないし２０％の間の透過率が実現可能である。これはサングラスにとって受容可能な透過率の範囲であることを注記している。しかしながら、特定の利用用途に関しては、特許文献１の示す透過バランス特性と同様の特性を有し、高い透過率を有するものが望まれるかもしれない。そのような他の利用目的においては、より高い透過率が安全性その他の理由で重要である。
【００１０】
特許文献１に記載の、光学的フィルタ構成体製造のための一括コーティング処理は、実際には遅くなる傾向がある。また、商業的に発展しうる方法での大きなフォーマットのフィルタ構成体の製造にも適さない。
【００１１】
製造工程の遅さは使用する方法における制限に起因する。一般に、特許文献１は一括型の処理を開示しており、自ずと一度にコーティング可能なフィルタ構成体の数はコーティングチャンバに適合しうるフィルタ構成体の数に制限される。しかしながら、チャンバのサイズが大きくなるに従い、制御可能に薄膜を堆積可能な圧力レベルにまでコーティングチャンバを減圧するのに時間がかかるので、コーティング処理間のダウンタイムも同様に増加する。結果、経済スケールを大きくすることは、単に小さな操作のスケールを大きくすることではない。よって、特許文献１に記載の一括型処理で得られる光学的フィルタ構成体の量は大量市場に向けて大量の製品を提供することには不適である。むしろ、一括型コーティング処理は自ずと少量生産に適している。
【００１２】
光学的フィルタ構成体のサイズもまた自ずとコーティングチャンバのサイズによって限定される。実際、標準的に利用可能な蒸発およびスパッタの一括コーティングチャンバは一般に、大きなフォーマットの利用用途のためのフィルタ構成体を満足のいくやり方で製造するにはサイズが不十分である。単に、より大きなコーティングチャンバをデザインしたり、配置したりすることは、共に、十分なアプローチではない。柔軟性のない基板上への複数層コーティングの堆積は相当なリスクを負って実施されている。光学的薄膜のコーティングには厳しい処理制御が必要である。さらには、基板のサイズが増加するにつれ、基板表面上での目立った欠陥の発生の可能性が増大する。コーティング処理において異常が発生すれば、基板はだめになり、相当な出費となる。これら障害の結果として、適切な製造工程が利用可能であるならば可能である、大きなフォーマットの広範な利用用途は実現されないままである。
【００１３】
前記に即し、第１および第２反射領域の間で光学的スペクトルに関し透過光のバランスをとるための改善された方法を有する光学的フィルタ構成体の必要性が存在する。このような改善された光学的フィルタ構成体は、より明るく、そして高度なカラーコントラストが作られるべき彩色されたパターンが可能ならば、特に望まれる。改善された光学的フィルタ構成体を提供可能なら、可視光の透過率がさらに高められたデザインを可能にすることが望ましく、そうすることで広範な利用用途で使用可能である。前記特徴を１つ以上有し、フィルタ構成体の裏面でのグレアが低減されたフィルタ構成体が望ましい。
【００１４】
大きなフォーマットのフィルタ構成体が製造可能となるのみならず、より大規模な製造方法でより小さなフォーマットのフィルタ構成体の製造を可能とするような、改善された複数層薄膜光学的フィルタ構成体の製造方法に対する必要性が存在する。
【特許文献１】
米国特許第５，７３１，８９８号  明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、本発明の一態様の目的は、前記の必要性の１つ以上を満足し、さらにその他の望ましい特性を有する、改善された光学的フィルタ構成体を提供することである。本発明のその他の態様の目的は、現行の方法において存在する欠点を１つ以上克服している、複数層薄膜光学的フィルタ構成体の、改善された製造工程を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１態様は、改善された複数層光学的フィルタ構成体である。フィルタ構成体は空間的およびスペクトル的に異なった反射特性を一面で有し、かつ、光学的スペクトルに関し少なくとも２５０ｎｍの帯域で実質的に均一な透過特性を有する。フィルタ構成体は、隣接して並列的に基板の表面に配置された２つの光学的薄膜スタックを有する。各薄膜スタックは部分的な２つの共通な吸収層、および、吸収層の間に配された部分的な２つの共通な誘電体層を有する。スタックのうち少なくとも１つは、さらに誘電体層がその上に堆積される。加えて、１以上の誘電体層を、各スタックの第１の部分的な吸収層と基板の間に配してフィルタ構成体の裏面での反射を低減させてもよい。
【００１７】
よって、本発明の１形態によれば、フィルタ構成体は、帯域の大部分について少なくとも半透過的な基板、基板上に堆積された光学的薄膜の第１スタック、および、第１スタックと並置的に隣接して基板上に堆積された光学的薄膜の第２スタックを有する。第１スタックは２つの金属層およびその間に差し挟まれた誘電体層を有する。第２スタックもまた２つの金属層およびその間に差し挟まれた誘電体層を有しており、第２スタックの２つの金属層および誘電体層は単なる第１スタックの層の延長に過ぎない。しかし、第２スタックにはさらに第２誘電体層が堆積されている。その結果、第１および第２スタックは実質的にフィルタ構成体の反射面とは異なる帯域のスペクトルの光を反射する。しかしながら、本発明によるフィルタ構成体は、帯域内では実質的に均一な透過特性をも有する。
【００１８】
好ましくは、帯域は少なくとも、近ＵＶスペクトル、可視スペクトル、または、近赤外スペクトルの部分を含んでいる。本発明のある好適な実施形態においては、フィルタ構成体は４８０ｎｍないし６３０ｎｍの可視スペクトル、さらに好ましくは４００ｎｍないし７００ｎｍの可視スペクトルに機能するようにデザインされている。フィルタ構成体が可視領域に機能するようにデザインされている場合、第１および第２スタックは、フィルタ構成体の反射面から視覚的に認識可能な部分的に彩色されたパターンを反射する。他方では、本発明のフィルタ構成体内の透過は実質的に第１および第２スタックで均一なので、構成体の反対面から見れば実質的に反射パターンは視覚的に認識不可能である。
【００１９】
反射パターンの形状は、第１および第２スタックに覆われた基板のそれぞれの領域の形状に依存しているが、一般には「パターン」はロゴ、デザイン、絵、広告、装置、その他の形態を有してよい。
【００２０】
第１および第２スタックにおいて２つの金属層で誘電体層をサンドイッチすることで、明るく、高度なコントラストを反射パターンに与える性能が改善され、また、フィルタ構成体を透過する光の総量も改善される。本質的には、これら３つの層には、光が金属層間で複数回反射する、光キャビティの形態も含まれている。各反射において、金属層が部分的に光を吸収する。このようにして、より明るく、かつ、高度なコントラストを反射面で作り出し、より大きな透過率をフィルタ構成体で可能にし、それと同時に色および強度に関するバランスをとることを実現している。
【００２１】
改善された光学的フィルタ構成体の代替的実施形態は、戦略的に付加的誘電体または金属の層を加えている。付加的な層により、改善された透過率およびカラーバランスを維持しつつ、さらに広範囲な明るく高度なコントラストを有する色を可能にし、また、後方の反射を低減可能にしている。
【００２２】
本発明の第２の態様は、複数層薄膜光学的フィルタ構成体の、改善された製造方法である。その方法は、少なくとも幅０．３ｍを有する柔軟性のあるフィルム基板のロール上に１以上の光学的フィルタ構成体を形成する工程を含んでいる。この方法に準じて、薄膜ベーススタックがウェブコータを用い、実質的にその長さの大部分に渡り、フィルム基板の表面に堆積される。それから除去可能なマスク層が、ワイドフォーマットプリンタまたはその他の手段を用いてベーススタックの部分に印刷される。少なくとも１つの付加的薄膜層がベーススタックおよびマスク層上にウェブコータを用いて堆積され、その後でマスク層が除去される。本方法は、カスタムの大きなフォーマットのフィルタ構成体のみならず、大規模な商業的製造方法で複数の小さなフォーマットのフィルタ構成体を製造することも可能である。
【００２３】
さらなる本発明の、目的、望ましい特徴、および、利点は、例示目的で様々な本発明の実施形態が示された添付の図面とともに以下の説明から、よりよく理解することができるだろう。しかしながら、図面は単に例示を目的とするもので、本発明の限度を規定する意図はないことをはっきりと心得ておくべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
物理気相成長法（ＰＶＤ）、イオンアシストＰＶＤ法、化学気相成長法、蒸着、スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、および、化学的スプレーもしくはディッピング法、といった当業界では周知の、それぞれ相異なる幾つかの方法の１つを使って、薄膜を基板に堆積させてよい。複数層の薄膜が基板に堆積されると、複数層は一般にスタックと称される。各スタックはそれぞれ特定の機能性を有するが、それらは層の数、個々の各層の膜厚、隣接層との組み合わせ、各層の組成、層の順番、ならびに、スタックの入り口および出口媒体といった幾つかの要因によって決定される。これらの要因それ自体は、各層の反射率、透過率、吸収率、および、相変化の効果(phase variance effects)、ならびに、スタックを構成する層の組み合わせにより決定され、制御されている波長帯域に関して強め合う干渉と弱め合う干渉の原理に基づいて作用する。このため、上記要因が僅かでも変化しているスタックデザインは一般に異なる光学的特性を示す。
【００２５】
図１に、本発明による第１の実施形態の複数層フィルタ構成体の断面図を示す。本発明による光学的フィルタ構成体は、空間的におよびスペクトル的に異なる反射特性を有し、かつ、光学的スペクトルにおいて少なくとも２５０ｎｍの帯域幅で、好ましくは少なくとも３００ｎｍの帯域幅で実質的に均一な透過特性を有するようにデザインされている。フィルタ構成体の、空間的およびスペクトル的に異なる反射特性により、広範多岐に渡って識別できる像、ロゴ、デザイン、ならびに、広告、保安、同定目的およびその種の他の事柄に有用な絵を作り出すためにパターンを形成することが可能である。
【００２６】
当業者であれば当然のことながら、光学的スペクトルにおいて紫外または赤外領域で空間的に異なる反射を作り出すようにデザインされているフィルタ構成体に関しては、適切な検出用設備で反射されるパターンを見る必要がある。しかしながら、このようなフィルタ構成体は、特に保安および偽造防止用途に適しており、例えばＣＤやＤＶＤ産業との結びつきがある。
【００２７】
本発明によるフィルタ構成体は、所定の帯域で空間的におよびスペクトル的に異なる反射特性を示すが、また、同一の帯域で実質的に均一な透過特性を示す。その結果、フィルタ構成体を反射面とは反対側から透かして見れば、フィルタ構成体の空間的な透過性に差異は見られない。可視スペクトルにおいて機能するようにデザインされているフィルタ構成体に関し、このことは観察者がフィルタ構成体を反射面とは反対側から見た場合には、知覚可能なコントラストを僅かに示すか、または、一切示さない。
【００２８】
図１のフィルタ構成体は、基板１３の表面１２に堆積された４つの基本的な薄膜層を有する。一般に、基板１３はガラスまたはプラスチックであり、少なくともフィルタ構成体のデザインの意図に適うような帯域に関して半透明である。しかしながら、基板１３は設計意図にある全帯域に渡って透明であり、また、色中立であることが望ましく、そうすることで帯域内の１波長だけを、他の波長よりも吸収することは実質的にない。基板１３は硬いガラスもしくはプラスチックであっても、柔軟なポリマーフィルムのように柔軟性を有する基板であってもよい。柔軟性を有する基板または柔軟性を有するフィルム基板を作成するのに適したポリマーには、例えばポリエステル、ＰＥＴ、ポリカーボネート、アクリル、セルローストリアセテート、テフロン(Teflon)、テドラー(Tedlar)、カイナー(Kynar)、および、その他が含まれる。
【００２９】
スタック１１を構成する４つの基本的薄膜層を簡便のため、基板１３に最近の層から開始して続き数字で第１から第４としてもよい。このように、基板１３から出発して外側の層に進めば、スタック１１は第１金属層１５（第１層）、第１誘電体層１７（第２層）、少なくとも第１領域２３および第２領域２５を有する第２金属層１９（第３層）、ならびに、第２金属層１９の第１領域２３に配された第２誘電体層２１（第４層）を有している。
【００３０】
半透明金属層１５、１９はフィルタ構成体が設計上意図したスペクトル帯域においてスペクトル的に中立であることが望ましい。加えて、製造上の簡便のため、金属層１５、１９を形成するのに用いる金属は４未満の減衰係数(extinction coefficient)を有することが望ましい。本発明の光学的フィルタ構成体に使用するのに適した半透明金属の例としては、クロム、ニクロム、インコネル、モリブデン、ニッケル、タングステン、ロジウム、チタン、および、バナジウムが含まれる。特定の実施例においては非中立的な金属を用いてもよく、それにより光学的スペクトルの特定の部分をさらに強調または強調しないようにしている。サーメットを、金属層１５、１９の１つに用いても、または、付加的吸収層に用いてもよい。これら材料の利点は金属よりも透明性が高い傾向があり、また同時に高い屈折率を備えた吸収性材料である。
【００３１】
広範多岐にわたる誘電体材料を層１７または層２１に使用することができる。しかし、選択された誘電体の屈折率は、およそ層１５、１９に用いた金属の屈折率の実部の平方根であることが望ましい。誘電体の屈折率はほぼ２であり、これはおよそ好適な金属の屈折率の実部の平方根である。好適な金属には、一酸化珪素(silicon monoxide)、二酸化チタン(titanium dioxide)、五酸化タンタル(tantalum pentoxide)、酸化イットリウム(yttrium oxide)、酸化ネオジム(neodymium oxide)、酸化ニオブ(niobium oxide)、酸化インジウム錫(indium tin oxide)、酸化インジウム亜鉛(indium zinc oxide)、酸化ジルコニウム(zirconium oxide)、および、その他が含まれる。金属酸化物の誘電体に加え、金属硫化物および金属窒化物の誘電体を使用してもよい。
【００３２】
当業者であれば当然のことだが、スタックに採用されている薄膜の光学的定数（ｎおよびｋ）におけるあらゆる分散性は、フィルタ構成体の設計帯域に渡って、スタック１１のモデリングおよびデザインにおいて考慮されるべきである。
【００３３】
一般に、金属層１５の膜厚は標準としておよそ０．８ないし４ｎｍの範囲であり、また、金属層１９の膜厚は標準としておよそ１．０ないし７．５ｎｍである。しかし、４よりも大きな減衰係数を有する金属に対しては、膜厚の範囲は減少される傾向にある。同様に、著しく４よりも小さい減衰係数を有する金属に対しては、層１５、１９に用いられる金属の膜厚は増加させてもよい。
【００３４】
２つの金属層に挟まれた誘電体層１７は一般に、光学的フィルタ構成体の設計意図にあるスペクトル帯域の下限、または、下限よりも僅かに下の波長のおよそ４分の１ないし２分の１の間の光学的膜厚を有する。しかしながら、それ以外の膜厚も以下に説明するように有益である。上方の誘電体層２１は少なくとも、光学的フィルタ構成体の設計意図のスペクトル帯域の下限、または、下限よりも僅かに下の波長のおよそ８分の１の光学的膜厚を有することが望ましい。しかし、一般に第２誘電体層は、フィルタ構成体の設計上意図されたスペクトル帯域の下限、または、下限よりも僅かに下の波長のおよそ４分の１波長から、フィルタ構成体の設計上意図されたスペクトル帯域の中央の波長までの範囲の光学的膜厚を有する。
【００３５】
スタック１１は都合よく、２つの別個の光学的薄膜スタック１１ａおよび１１ｂを有すると見てもよい。スタック１１ａはスタック１１の第１から第３層を有し、スタック１１ｂはスタック１１の第１から第４層を有する。破線１４は一般にスタック１１ａと１１ｂを区分している。
【００３６】
このように見れば、スタック１１ａと１１ｂは基板１３の表面上に並置的に隣接して堆積されている。さらに、スタック１１ａと１１ｂは共に２つの共通の金属層１５、１９とその間に差し挟まれた誘電体層１７を有する。２つのスタック１１ａと１１ｂとの違いは、スタック１１ａにはさらに誘電体層２１が上に堆積されていることである。
【００３７】
第１スタック１１ａは第１反射領域２７を規定し、第２スタック１１ｂは第２反射領域２９を規定する。第１および第２反射領域２７、２９と合わせて、フィルタ構成体が所定の波帯において空間的およびスペクトル的に異なる反射を表面で示す。結果、フィルタ構成体を基板１３の反射面から反射する光で観察した場合、識別可能な所定のパターンが形成される。
【００３８】
図１に示される実施形態において、反射面は基板の薄膜が堆積される側と規定されている。しかし、当業者にとっては当然のことだが、反射面を反対側とする構成も可能である。スタック１１ａ、１１ｂによって作られるパターンにおいては、第１反射領域２７がパターンの像を形作り、そして第２反射領域２９が背景を形作ると考えられる。しかし、これはデザイン上の任意の選択であり、当然のことながら、スタック１１ｂが像を形成し、スタック１１ａが背景を形成してもよい。
【００３９】
スタック１１ａおよび１１ｂが空間的およびスペクトル的に相異なる反射を作り出す。なぜならば、第１反射領域２７は所定の波帯内の第１スペクトル光を反射するようにデザインされており、第２反射領域２９は所定の波帯内の実質的に異なるスペクトル光を反射するようにデザインされている。
【００４０】
第２スペクトルの構成はスタック１１ｂ全体の構造により決定される。しかしながら、これは主に第２誘電体層２１の膜厚によって決定される。第２反射領域２９に入射する光のいくらかは第２誘電体層の上方表面により反射され、残りは層を透過する。第２誘電体層２１による光の吸収はない。なぜならば誘電体薄膜は光を吸収しないからである。反射光および透過光の量は空気および用いられる誘電体の屈折率に基づいて決定される。透過光の一部は第２誘電体層２１と第２金属層１９との界面で反射され、残りは金属層内を伝播する。既に述べたとおり、反射光および透過光の量は用いられる特定の誘電体および金属の屈折率に従う。よって、第２スペクトルは主に、所定の波帯において、第２誘電体層２１の上方表面で反射した光と第２誘電体層２１と第２金属層１９との界面で反射した光とが干渉をおこすような、第２誘電体層２１の膜厚を選択することによってつくられる。その結果、反射光または透過光の全量は、誘電体層における光路差および金属層と入口媒体との界面における位相の変化により決定され、弱め合う干渉が生じて帯域通過の透過(transmission of a bandpass)を起こすか、または、強め合う干渉が生じて補完的帯域通過の反射(reflection of a complimentary bandpass)が生じる。
【００４１】
第２誘電体層２１の膜厚を適切に選択することにより、反射光のうちのいくらかは強め合う干渉を起こすことが可能で、それによって反射面から見る場合に強い反射となり、また、ある光は弱め合う干渉を起こして部分的にもしくは完全にキャンセルすることができる。例えば、誘電体層の光学的膜厚が可視光の特定の波長の４分の１波長の奇数倍ならば、その波長は弱め合う干渉を起こす。しかし、光学的膜厚が可視光の特定の波長の２分の１波長の倍数であれば、その色は強め合う干渉を起こす。図１に示すような構成を有するフィルタ構成体に関し、誘電体層２１が可視スペクトルに含まれる波長に対しておよそ４分の１波長の８分の１の光学的膜厚を有するならば、強め合う干渉をも起こす。弱め合う干渉または強め合う干渉を生じさせようとしている波長を含む反射スペクトルの波長は、場合によっては、部分的に弱め合う干渉または強め合う干渉を被ることがある。
【００４２】
第２誘電体層の膜厚が、特定の波長が弱め合う干渉を起こすような膜厚であれば、一般に反射スペクトルはくすんだ色として認識される。第２誘電体層の膜厚が、特定の波長が強め合う干渉を起こすような膜厚であれば、反射スペクトルは明るい色として認識される。よって、第２誘電体層の膜厚は反射された第２スペクトルにおいて強め合う干渉と弱め合う干渉とが共に起こり、最も明るい色が実現されるような膜厚であることが望ましい。
【００４３】
当業者にとっては当然のことだが、金属層１９は複素屈折率を有するので、層１９と２１との界面で反射する光に生じる位相のシフトは、金属層１９の膜厚に依存する。その結果、誘電体層２１が、所望の波長に対して４分の１波長の弱め合う干渉、または、半波長の強め合う干渉を実現するために必要な厳密な光学的膜厚は、実際の４分の１波長または半波長に相当する誘電体層２１の光学的膜厚からは僅かに変化するかもしれない。しかし、当業者であれば、本発明によるフィルタ構成体を設計する際にそのような位相のシフトは容易に考慮することができる。当業者であれば当然のことだが、先述の議論は可視光に焦点をあわせているが、同様の原理は、本発明によるフィルタ構成体の設計上、意図した光学的スペクトルの部分に対して適用される。
【００４４】
スタック１１ｂで反射する光の第１スペクトルの構成は主に、第２金属層１９の膜厚によって決定される。しかしながら、第１誘電体層１７の膜厚も反射するスペクトルに影響を及ぼす。第１誘電体層１７の第１反射スペクトルに及ぼす影響は一般に、金属層１９の膜厚が増加するにつれて減少する。第１誘電体層１７の膜厚は、先述したように第２誘電体層２１が干渉パターンを作る際に第２スペクトルに及ぼしたのと同様に、第１スペクトルに影響を及ぼす。つまり、層１９の上方表面における空気と金属の界面での反射光による強め合う干渉および弱め合う干渉を起こす。しかしまた、金属薄膜層１５および１９は複素屈折率を有するので、位相のシフトは誘電体層の膜厚を加えて考慮し、どのような波長が強め合う干渉を起こし、また、どのような波長が弱め合う干渉を起こすのかを決定する必要がある。
【００４５】
以下でさらに詳細に説明するように、誘電体層１７は幾分、第１反射スペクトルの構成に影響を及ぼすが、誘電体層１７を金属層１５および１９に差し挟む目的は、所定のスペクトル領域においてスタック１１ａおよび１１ｂにおける均一な透過を実現することに役立てること、および、そのようなスペクトル領域における後方への反射を減少させることである。
【００４６】
スタックに含まれる他の層および基板も第１および第２反射スペクトルの構成に寄与してよい。これら他の構成要素の寄与は、一般に僅かだが、以下に詳細に議論する各特性に基づいている。
【００４７】
フィルタ構成体を反射面側から反射する光で見る場合、フィルタ構成体の背景および像の領域より反射する光の間に十分なコントラストを作り、パターンが観測可能なようにしなければならない。十分なコントラストを保証するには、スタック１１ａおよび１１ｂで反射する第１および第２スペクトルが実質的に異なるべきである。フィルタが機能するように設計されている波帯の実質的な部分（例えば、２５０ｎｍの波長帯域に対し、少なくとも８０ｎｍ）に渡り、スペクトルに含まれる反射光のパーセンテージが５％を超えて変化するならば、第１および第２スペクトルは、本発明の目的のためには実質的に相異なると考えられる。しかし、第１スペクトルに含まれる反射光のパーセンテージと第２スペクトルに含まれる反射光のパーセンテージとの差は設計の意図した帯域の実質的部分で少なくとも１０％変化することが望ましく、さらには、設計の意図した帯域の実質的部分で少なくとも１５％変化することがより望ましい。
【００４８】
第１および第２スペクトルを個々に観察することで認識される色は人間の眼の明所視応答との関係でスペクトルの構成に依存している。よって、可視像を形成することを意図している本発明によるフィルタ構成体をデザインする場合、人間の眼の明所視応答を考慮すべきである。一般に、人間の眼の明所視応答はおよそ４００ｎｍからおよそ７００ｎｍに渡り、およそ５５０ｎｍをピークとした鐘状の形状である。このことから一般的な人は、曲線の端部よりも曲線のピーク辺りで、色、および、色の変動に、より敏感になるということである。よって、可視領域において第１および第２スペクトルの間で認識される色のコントラストを最大にするには、スタック１１ａおよび１１ｂは、４８０から６３０ｎｍの範囲で高レベルなコントラストを示すようにデザインされるべきで、５５０ｎｍ辺りで高レベルなコントラストを示すことが望ましい。特に、第１および第２スペクトルの間のコントラストは少なくとも０．０７であることが好ましく、より好ましくは少なくとも０．３０であり、さらに望ましくは５５０ｎｍにおいて０．４０である。ここで、コントラストは次式の絶対値で定義される。
(ＲＩ−ＲＢ)/(ＲＩ＋ＲＢ)
【００４９】
スタック１１ａおよび１１ｂは、フィルタ構成体を、反射面の反対側として規定される裏面側から透過光で見る場合に、所定の光学的スペクトルの部分において２つのスタックの透過が実質的に均一であるようにデザインされている。その結果、本発明によるフィルタ構成体はスペクトル的に、また、空間的に均一な透過を示す。実質的に均一な透過を実現するために、像を透過する光のパーセンテージと比較して、背景を透過する光のパーセンテージの差は高々５％の変化であるべきで、より好ましくは高々３％であり、より好ましくは所定の光学的スペクトルの部分で１％未満である。可視領域において使用するようにデザインされたフィルタ構成体に対し、光学的スペクトルの該当部は４８０ｎｍないし６３０ｎｍであり、より好ましくは４００ｎｍないし７００ｎｍである。この範囲で透過の差が５％未満であれば、透過によって見る場合、像は実質的に認識不可能となる傾向がある。だが、可視スペクトルでの透過のパーセントの差が小さくなればなるほど、像はより認識されにくくなる。さらには、明所視応答の中心が５５０ｎｍであるので、像および背景を透過する光のパーセンテージは、この波長周辺は可能な限り抑えて、透過による像の認識不可能性を最大にするべきである。
【００５０】
図１を参照すれば、透過のバランスをとることは、第１および第２金属層１５、１９における吸収、および、第１および第２金属層の間に第１誘電体層１７をサンドイッチすること、により実現される。金属薄膜の膜厚は、どの程度光を吸収、反射、および、透過するかで決定される。よって、第２金属層１９が、像および背景から入ってくる光を部分的に吸収することで、透過のバランスをとるための処置を開始する。本質的には、２つの金属層１５、１９の間に誘電体層１７をサンドイッチすることで反射キャビティを作っている。反射キャビティは上方の金属層１９を透過した光を部分的に２つの金属層間で複数回反射させる。金属層間、第１誘電体層での複数回の反射により、反射のたびに光は吸収され、基板から出る光のエネルギーレベルを減少させ、また、均等化している。
【００５１】
特定の波長を他の波長よりも多く吸収するようにキャビティを調整することで、透過バランスをさらに改善可能である。層１５、１７、および、１９のつくる反射キャビティは誘電体層１７の光学的膜厚を設定することで調整され、それによって透過によって最も除去されることを望まれる光波の、電場の極大化が金属層１５、１９の１つの中で起こるようにされ、金属層において極大吸収を誘起する。さらに、第１誘電体層の光学的膜厚を、除去しようとする特定の波長の４分の１波長の奇数倍に定めることにより、透過するスペクトルは、その波長において弱め合う干渉を起こす。よって、第１誘電体層１７の膜厚を変化させることにより、透過するスペクトルのある部分は、その他の透過スペクトルに比べて強調されないようにすることができる。さらに、透過の差異を減少させるために３つの層を用いることで、必要であれば比較的高い全体の透過率を維持すると共に、その差異をよりよく解消することが可能になる。
【００５２】
本発明によるフィルタ構成体は全体的な透過率をおよそ５％から６０％の範囲で様々に持たせてよい。フィルタ構成体の厳密な透過は、反射された色に望む明るさのような特定の設計上の要求、および、フィルタ構成体の特定の利用用途に従う。例えば、フィルタ構成体をサングラスとして使用しようとするなら、およそ８％ないし２０％の総透過率が望ましい。他方、フィルタ構成体を屋外で使用しようとするなら（例えば建物の外側の窓）、フィルタ構成体は２０％から３３％の総透過率を有することが好ましく、屋内での使用を意図している（例えば、室内競技場の特別観覧席の窓(sky box window)やホッケーのリンクのバリアの窓）なら、およそ４０％よりも大きな透過率が好ましい。
【００５３】
フィルタ構成体が使用される環境において予想される後方の照明の状態により、フィルタ構成体の後方反射を減少させ、フィルタ構成体が過剰なグレアを作らないようにすることが望ましい。そのような状況下では、フィルタ構成体の像および背景部分の後方反射を均一化し、背面から反射光を見た場合であってもパターンを実質的に認識できないようにすることが望ましい。
【００５４】
本発明によるフィルタ構成体は異なる３つの照明環境で使用される。（ａ）反射面に入射する光の強度が実質的に後方面から入射する光の強度よりも大きい。（ｂ）反射面に入射する光の強度が後方面に入射する光の強度とほぼ等しい。および、（ｃ）反射面に入射する光の強度が後方面に入射する光の強度よりも小さい。フィルタ構成体が（ｂ）および（ｃ）の環境に置かれる場合、フィルタ構成体の後方反射が高ければ、後方面におけるグレアは高くなる。よって、そのような状況が予想される場合、フィルタ構成体の像および背景部分間でのバランスをとるとともに、後方反射の量を減らすことが望ましい。グレアを減少させるため、後方反射率の強度は所定の光学的スペクトルの部分で透過強度よりも小さくするべきである。よって、後方反射率は、所定の光学的スペクトルの部分でフィルタ構成体を透過する光のパーセンテージよりも小さいことが望ましい。より好ましくは、後方反射率は所定の光学的スペクトルの範囲で１０％未満である。しかし、当業者にとっては当然のことだが、実際に受け入れることができる後方反射率の大きさは、フィルタ構成体を透過する光の強度およびフィルタ構成体を使用する環境によって変化する。
【００５５】
強い後方照明のある状況で見る場合でも、後方面からはパターンが実質的に認識不可能であることを確保するため、像および背景の後方反射率における差異をバランスすることが望ましい。像と背景の後方反射率における差異は５％よりも大きくないことが好ましく、より好ましくは所定の光学的スペクトルの範囲で２％未満である。可視スペクトルで使用することを想定しているフィルタ構成体に関し、特に５５０ｎｍ近傍でこのようなバランスをとることが望ましい。後方反射率の総量が減少すれば、背景と像との間の全体的な後方反射率の差がさらに大きくなろうとも許容される。よって、像と背景との間の後方反射率は５％よりも大きくないことが望ましいが、全体の後方反射率が１０％未満であるか、または、フィルタ構成体が使用される環境においては後方照明が僅かしかないかもしくは存在しない場合、もっと大きな変化も許容される。
【００５６】
図１に示すフィルタ構成体において、後方反射率は第１および第２金属層１５、１９にサンドイッチされた第１誘電体層１７により低められ、また、バランスがとられる。この構造は、透過光のバランスをとる場合と同じように機能する。底部金属層１５を透過した光は誘電体層１７に入り、金属層１５と１９の間で複数回反射する。この各反射で光の一部は吸収され、後方反射において反射される光の量が低減される。さらに、前記議論と同様の理由により、誘電体の膜厚が、可視スペクトルの部分で弱め合う干渉パターンを作る。干渉パターンはさらに、後方面で反射される光の量を減少させる。しかし、後方面からは、光は金属層１５を通過した後に誘電体層１７に入るので、金属層１５と基板１３との界面で反射する光において位相のシフトが生じる。この位相シフトと誘電体層１７と金属層１９の間の界面における位相シフトとは、第１誘電体層１７の必要な膜厚を決定する際に考慮すべきである。
【００５７】
第１金属層１５の膜厚を第２金属層１９よりも薄く設定することにより、生じる後方反射の全体的な量は減少する。なぜなら、最初に金属層１５と基板１３との間の界面で反射する光の量が減少するからである。逆に、第１金属層１５を第２金属層１９よりも厚くすれば、全後方反射が増大する傾向がある。しかし、付随する効果として、上方層で生じる後方反射の差異を減少させる効果があり、それによって、スタック１１の像部および背景部に関する後方反射曲線のバランスをとっている。
【００５８】
図２は、図１に示す構成を有する光学的フィルタ構成体の望まれる特性の幾つかが、どのようにフィルタ構成体のデザインの様子と関連しているのかをまとめたチャートである。例えば、全体的透過率が３０％より高いことが望まれているならば、光学的フィルタ内の金属層の膜厚の総計が５．０ｎｍ未満であるべきである（減衰係数がおよそ４の金属を使用すると仮定）。像および背景領域の間の透過に関する差異を小さくする必要がある場合、色を付けた基盤を使用するか、または、第１金属層１５を第２金属層１９よりも厚くしてもよい。後方反射を小さくすることを望む場合、第２金属層１９を第１金属層１５よりも厚くするべきである。最後に、第１および第２反射スペクトルにおいてより明るい色を望むのであれば、第２金属層１９は第１金属層１５よりも厚くするべきである。
【００５９】
図１に示すフィルタ構成体の入口媒体は、本願に記載の他の多くの実施形態と同様、空気であるとして示されている。しかし、当業者であれば当然のことだが、その他の入口媒体を採用してもよい。例えば、フィルタ構成体は、保護塗装で覆われても、または、引っかき耐性を有するポリマーフィルムでラミネートしてもよい。このようなコーティングやポリマーフィルムを加えることでフィルタ構成体の光学的特性が変化するかもしれない。よって、特定の反射率、透過率、および、後方反射率の目標値を実現するためにスタック１１の様々な層の膜厚をデザインする場合、フィルタ構成体の性能に対して入口および出口媒体の両者が及ぼす影響を考慮すべきである。換言すれば、あらゆる本発明による光学的フィルタのデザインの最終的な性能は、フィルタ構成体とともに用いられることを意図した入口および出口媒体の両方の光学的特性を考慮しなければならない。
【００６０】
表１は、図１に示されている構成によるフィルタ構成体の例の層の膜厚の表である。
表１
2004526995.tif 000003
【００６１】
表１に示すフィルタ構成体の４００から７００ｎｍの範囲での反射率、透過率、および、後方反射率曲線の計算値を図３、図４、および、図５にそれぞれ示す。図３に示された像に対する反射率の曲線（ＲＩ）および背景に対する反射率の曲線（ＲＢ）を見れば、像および背景によって反射される光のパーセンテージの差は、４８０から６３０ｎｍの範囲の実質的部分、特に４００から７００ｎｍで５％よりも大きい。その結果、反射した像を人間の眼で認識することが可能である。だが、コントラストは、明所視領域の中央ではなく、端部で大きくなる傾向があるので、背景と像との間のコントラストは一般に、人間の眼には低く感じられる。実際、５５０ｎｍにおける像と背景とのコントラストの計算値はほんの約０．０７である。このように、表１に従って構成されたフィルタ構成体の反射パターンは一般に明所視領域の中心で低いコントラストを示す。
【００６２】
反射色の点では、第２誘電体層（第４層）は４９０ｎｍ光の半波長の、また、３３０ｎｍ光の４分の３波長の光学的膜厚を有する。その結果、背景反射率曲線のおよそ４９０ｎｍにおいて強め合う干渉が見られ、また、波長がスペクトルの青色領域にさしかかると弱め合う干渉が見られる。同様に、第１誘電体層（第２層）は４００ｎｍ光の半波長、また、８００ｎｍ光の４分の１波長の光学的膜厚を有するので、像の反射率曲線の４００ｎｍ付近において僅かに強め合う干渉が見られ、曲線が７００ｎｍに到達するところで僅かに弱め合う干渉が見られる。
【００６３】
図４に示す、計算による像の透過率曲線（ＴＩ）および背景の透過率曲線（ＴＢ）を見れば、フィルタ構成体の透過率の全体的なパーセンテージは一般におよそ１５％ないし２２％の範囲にある。従って、表１のフィルタ構成体はサングラスに適している。透過率曲線を見れば、４８０ｎｍから６３０ｎｍの領域では背景を通って透過した光のパーセンテージと像を通って透過した光のパーセンテージの差の変化は３％未満であり、４００ｎｍから７００ｎｍの領域で５％未満である。このように、図１のフィルタ構成体の作るパターンは透過光でフィルタ構成体を見る場合、実質的に認識不可能である。さらに、像を透過する光と背景を透過する光との差が最大であるのは、実際のところ所定の波帯の端部であり、また、明所視応答曲線の中央において透過率はほぼ同一であるので、透過した像と背景との間の観測されるあらゆるコントラストは非常に僅かである。
【００６４】
図５に示す、計算による後方反射率曲線より、フィルタ構成体の像（ＲＲＩ）および背景領域（ＲＲＢ）で反射する、フィルタ構成体の後方面または基板面からの光のパーセンテージは４８０ｎｍから５００ｎｍの全範囲で実質的に同一である。従って、表１の構成を有するフィルタ構成体の後方反射ではパターンは見られない。しかしながら、後方反射は高くなる傾向を有し、４００ｎｍにおけるおよそ４０％から７００ｎｍにおける１５％までの範囲を持ち、５５０ｎｍにおいて約３０％である。このように、表１のフィルタ構成体は、受け入れ難いグレアを回避するため、低い後方照明状態における利用に最も適している。
【００６５】
上記のように単に反射または透過の相対的強度のパーセンテージの差を測る方法に対し、スタック１１の像および背景の部分で反射および透過する光の差を決定するために代替的方法を用いてもよい。代わりに、ここに記すパターンの反射率、透過率、および、後方反射率を測るための２つの方法を組み合わせて用いてもよい。本方法は異なるスペクトルの知覚される色を理論的に計算する工程、および、当業界においては周知のクロマチックチャートから得られる、識別される色の値を比較する工程を有する。例えば、図６は表１のフィルタ構成体で得られる知覚される色についての計算を示している。３つの変数Ｌ、ａ、および、ｂは、像および背景から反射される光がクロマチックチャートにあてはまる場所を決定するために計算される。ここで、ａおよびｂはクロマチックチャートの特定の色を指し、Ｌは色の明所視明度を指す。反射面における像および背景反射、Ｌｉ、ａｉ、および、ｂｉ、ならびに、Ｌｂ、ａｂ、および、ｂｂはそれぞれ計算され、色の相対差異はΔＥとして計算される。ここで、ΔＥは次式で表される。
【数１】
2004526995.tif 000004
パターンの反射率、透過率、および、後方反射率のために像および背景領域のΔＥ値を計算することにより、反射または透過する全スペクトルが合計され、また、当業界において比較的よく知られている単一値を用いた重み付けを付してもよい。例えば、像および背景からのパターンの反射を比較する場合、高いΔＥ値が望まれる。背景および像からのパターン反射を比較する場合、好ましくは、ΔＥは１７以上であり、より好ましくは、ΔＥは３０以上、最も好ましくは、ΔＥは４０以上である。逆に、像および背景領域からの透過および後方反射を比較する場合、好ましくは１０未満、より好ましくは３未満の低いΔＥ値が望まれる。
【００６６】
図６より、表１のフィルタ構成体のデザインにおけるパターンの反射、透過、および、後方反射に対するΔＥ理論値はそれぞれ１７．０６、４．９３、および、１．５８であることがわかり、よって、本発明の範囲内に含まれる。パターン反射率に対する１７．０６というΔＥの低い理論値により、表１のフィルタ構成体における像と背景のコントラストは反射によってパターンが視認可能であることは確かであろう、受容可能なコントラストの下限であることが確かめられる。透過に対するΔＥの理論値は背景およびパターンの間に良好なバランスをもたらすのに適度であることを示している。後方反射に対するΔＥの理論値は表１のフィルタのデザインは後方反射においてパターンと像との間に非常に良好なバランスを有し、よって後方反射においては、パターンは実質的に認識不可能であることを示している。
【００６７】
必要に応じ、図１のフィルタ構成体に付加的層を加え、さらに像および背景におけるさまざまな色を補償し、像および背景にさらなる色を作り、反射パターンの強度を改善し、必要に応じて後方反射を幾分補償し、また、フィルタ構成体が使用されるであろう環境のための補償をしてもよい。例えば、図７は５層を有する、図１に示したフィルタ構成体の構成の代替的実施形態を示している。図７に示すフィルタ構成体は、第２金属層１９（第３層）と誘電体層２１（第５層）との間に配された付加的な誘電体層３１（第４層）を有する。その結果、パターンを規定するスタック１１ａは、金属層１５、誘電体層１７、金属層１９、および誘電体層３１を有する。スタック１１ｂはパターンの背景を規定しており、金属層１５、誘電体層１７、金属層１９、および、誘電体層３１を有し、その上に堆積された誘電体層２１を有する。しかし、当業者にとっては当然のことだが、誘電体層３１および２１は同一の材料で作られていれば、これらの層は、スタック１１ｂに関して一体層３３として適当に取り扱ってもよく、スタック１１ｂから反射する第２スペクトルの構成はこの一体化した膜厚によって決定される。
【００６８】
誘電体層３１は、非常に薄く、単に金属層１９を酸化やその他の環境による影響から保護する目的で加えられてもよい。第２金属層１９の露出部は、使用する金属によるが、しばしば容易に損傷され、また、容易に経時的に酸化され、よってフィルタ構成体の光学的特性を変化させるので、このことは多くの利用用途において望ましい。代わりに、誘電体層３１が十分な光学的膜厚を有し、第１反射領域２７で反射する光の干渉を起こし、よって、第１反射スペクトルの色を変化させてもよい。いずれにせよ誘電体層１９はスタック１１ａ内の第２金属層の上方表面から反射する光の全量を減少させる効果を有する。
【００６９】
次に表２を参照し、図７に示す構成によるフィルタ構成体の例の層の膜厚を示す。
表２
2004526995.tif 000005
【００７０】
表２のフィルタ構成体に対する、計算による反射、透過、および、後方反射の曲線を４００から７００ｎｍの範囲でそれぞれ図８、図９、および、図１０に示す。さらに、表２に示すフィルタ構成体に対する像および背景領域のパターンの反射、透過、および、後方反射間のΔＥの理論値を図１１に示す。
【００７１】
図８に示す像（ＲＩ）および背景（ＲＢ）に対する反射曲線からわかるように、像および背景で反射する光のパーセンテージの差は４８０から６３０ｎｍの範囲の実質的部分で１０％よりも大きく、４００から７００ｎｍの範囲の大部分で５％よりも大きい。５５０ｎｍにおけるコントラストは０．７５である。さらに、図１１に示すようにパターンの反射率に対するΔＥの理論計算値は５４．０６である。このように、表２のフィルタ構成体は、可視スペクトルの大部分でパターンと像との間に非常に高いコントラストを示し、よって高い視認性を有するパターンを示す。
【００７２】
反射される色の点では、誘電体層３１および２１（第４および第５層）の一体化した膜厚が４３０ｎｍ光の１波長、また、５７０ｎｍ光の４分の３波長の光学的膜厚を有する。その結果、背景の反射率曲線のおよそ４３０ｎｍにおいて強め合う干渉が見られ、およそ５７０ｎｍにおいて弱め合う干渉が見られる。他方、誘電体層３１（第４層）は反射した像のスペクトルにおいて顕著な干渉を示さない。
【００７３】
図９に示す、像（ＴＩ）および背景（ＴＢ）の計算による透過率曲線を見れば、このフィルタ構成の全体的な透過率のパーセンテージは一般に約１２％から２２％の範囲にある。従って、表２のフィルタ構成体はサングラスに適している。また透過率曲線より、背景を透過する光と像を透過する光のパーセンテージの差は、４８０ｎｍから６３０ｎｍの領域で３％未満の変化であり、４００ｎｍから７００ｎｍの領域で５％未満の変化である。よって、図７のフィルタ構成体の作るパターンは実質的にフィルタ構成体を透過する光で見る場合、認識不可能である。このことは一般に、像と背景との間の５５０ｎｍにおける透過率の差がたった２％であるという事実からも確かめられる。さらに、このパターン透過に対するΔＥの理論計算値は１０未満である。
【００７４】
図１０に示す、計算による後方反射率曲線より、フィルタ構成体の画像領域（ＲＲＩ）および背景（ＲＲＢ）領域で反射する光のフィルタ構成体の基板側でのパーセンテージの差は、４００から７００ｎｍの範囲で５％未満であることがわかる。このように、このフィルタ構成体は、受け入れることができる後方反射を有する。しかし、後方反射の差が５５０ｎｍにおいて高くなる傾向があり、可視スペクトルの実質的部分においておよそ５％であるので、かなり大きな後方照明が存在する場合、表２の構成を有するフィルタ構成体の後方反射においてパターンを認識可能である。このことは一般に、パターンの後方反射に対するΔＥの理論計算値から確かめられ、ここでは１２．７である。さらに、フィルタ構成体の全後方反射が高い傾向があり、４００ｎｍにおけるおよそ３５％から５５０ｎｍにおける１５％までの範囲にあるので、表２の構成を有するフィルタ構成体は、受け入れ難いグレアを避けて後方照明が弱い状況での利用に最も適しており、また、後方反射の結果、パターンが見えなくなることも確かめられる。
【００７５】
図７に示す構成によるフィルタ構成体の第２例の層の膜厚を以下の表３に示す。
表３
2004526995.tif 000006
【００７６】
計算による表３のフィルタ構成体の４００から７００ｎｍの範囲での反射率、透過率、および、後方反射率の曲線をそれぞれ、図１３、図１４、および、図１５に示し、像および背景領域のパターン間の反射率、透過率、および、後方反射率のΔＥの理論値を図１２に示す。
【００７７】
図１３に示す、像（ＲＩ）および背景（ＲＢ）の反射曲線より、像および背景で反射される光のパーセンテージの差は、４８０ｎｍから６３０ｎｍの範囲の実質的部分５％よりも大きく、幾つかの部分では１０％よりも大きい。５５０ｎｍにおけるコントラストは０．３３である。また、パターンの反射に対するΔＥの理論計算値は図１２に示すように３７．６７である。このように、表３のフィルタ構成体は可視スペクトルの大部分でパターンと像の間に良好なコントラストを示し、かなり高い視認性を有するパターンとなる。
【００７８】
反射する色の点では、誘電体層３１および２１（第４および第５層）の一体とした膜厚は、およそ３８０ｎｍ光の１波長、およそ５１０ｎｍ光の４分の３波長、７６０ｎｍ光の半波長の光学的膜厚を有する。その結果、後方反射曲線におけるおよそ４００ｎｍおよび７００ｎｍにおいて強め合う干渉が観測され、およそ５１０ｎｍにおいて弱め合う干渉が観測される。他方、誘電体層３１（第４層）は反射した像のスペクトルにおいていかなる明瞭な干渉も示さない。
【００７９】
図１４に示す、像（ＴＩ）および背景（ＴＢ）の計算による透過率曲線を見れば、フィルタ構成体の全体的な透過率のパーセンテージは一般に約２２から３０％の範囲に含まれる。従って、表３のフィルタ構成体は建物の外側の窓や、そういった窓に用いられる窓用フィルムのような屋外での使用に適している。また、透過率曲線を見れば、４８０ｎｍから６３０ｎｍの領域で背景を透過する光のパーセンテージと像を透過する光のパーセンテージの差の変化は４％未満である。よって、表３のフィルタ構成体の作るパターンは、フィルタ構成体を透過する光で見れば実質的に認識不可能である。このことは一般に、像と背景の５５０ｎｍにおける透過の差がほんの僅かであることから確かめられる。さらに、パターン透過に対するΔＥの理論値は７．５８である。
【００８０】
図１５に示す、計算による後方反射曲線より、フィルタ構成体の基板側から、フィルタ構成体の画像（ＲＲＩ）領域で反射する光のパーセンテージと背景（ＲＲＢ）領域で反射する光のパーセンテージとの差は４８０から６３０ｎｍの範囲で５％である。従って表３のフィルタ構成体のパターンは、後方反射によって見る場合も実質的に視認不可能である。このことは一般に、パターン後方反射に対するΔＥの理論値の計算で確かめられる。この場合３．９２である。フィルタ構成体の全体的な後方反射率は４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で一般に、およそ１０％よりも大きく、また、およそ２０％よりも小さいので、表３の構成を有するフィルタ構成体は、低レベルから中程度までの後方照明のある環境により適している。
【００８１】
図１６は６層を有する、図１に示した構成のフィルタ構成体のさらなる変更例である。図１６に示すフィルタ構成体は、第１金属層１５と基板１３との間に誘電体層３５が差し挟まれていることを除けば、図７に関する記載と同一である。その結果、パターンの像を規定する、スタック１１ａは、誘電体層３５、金属層１５、誘電体層１７、金属層１９、および、誘電体層３１を有する。パターンの背景を規定する、スタック１１ｂはスタック１１ａと同一の層を有し、さらにまたその上に堆積された誘電体層２１を有する。当業者であれば当然のことだが、誘電体層３１および２１が同一の誘電体材料で作られていれば、これらの層はスタック１１ｂに関し、一体層３３として適切に扱ってもよい。
【００８２】
図７に示されている実施形態の場合のように、誘電体層３１は非常に薄い性質のものであって、単に金属層１９を酸化およびその他の環境による影響から保護する目的で付け加えられているのであっても、または、第１反射領域２７から反射する光に干渉を生じさせるのに十分な光学的膜厚を有してもよい。
【００８３】
誘電体層３５は光学的インピーダンスマッチング層であり、後方反射を減少させる目的で付与されている。誘電体層３５の光学的膜厚は一般に、およそフィルタ構成体の設計上の意図に含まれるスペクトル帯の上限の波長の８分の１波長からフィルタ構成体の設計上の意図に含まれるスペクトル帯の下限の波長の半波長までの範囲である。好都合にも、誘電体層３５は後方反射スペクトルの所望の部分に干渉パターンを作るために波長の４分の１の奇数倍に定めてよく、よって、後方反射における像と背景との不均衡を減少に役立ててもよい。
【００８４】
表４に図１６に示す構成によるフィルタ構成体の例の層の膜厚を示す。スタックを構成する６つの層は、簡便のため、基板に堆積された誘電体層３５から始まって第１から第６と称する。
表４
2004526995.tif 000007
【００８５】
表４のフィルタ構成体に関し、４００から７００ｎｍの範囲で、計算による反射率、透過率、および、後方反射率曲線をそれぞれ、図１７、図１８、および、図１９に示し、また、図２０に像および背景領域間のパターンの反射率、透過率、および、後方反射のΔＥの理論値を示す。
【００８６】
図１７に示す像（ＲＩ）および背景（ＲＢ）の反射曲線より、像で反射する光のパーセンテージと背景で反射する光のパーセンテージとの差は、４８０から６３０ｎｍまでの実質的部分で１０％より大きく、４００ｎｍから７００ｎｍのほぼ全範囲で５％よりも大きい。５５０ｎｍにおけるコントラストは０．４４である。しかし、パターン反射のΔＥの理論計算値は図２０に示すように１７．６６なる値である。よって、表４のフィルタ構成体は可視スペクトルの大部分でパターンと像との間にかなり良好なコントラストを示し、適度な全般的視認性を有するパターンが生じる。
【００８７】
反射される色の点で、誘電体層３１および２１（第４および第５層）の一体となった膜厚は、およそ３８０ｎｍ光の１波長、５１０ｎｍ光の４分の３波長、また、７６０ｎｍ光の半波長の光学的膜厚を有する。結果、強め合う干渉が背景の反射率（ＲＢ）曲線のおよそ４００ｎｍと７００ｎｍに見られ、弱め合う干渉がおよそ５１０ｎｍに見られる。後方反射率曲線を見れば、およそ４６０から４８０ｎｍに微量の強め合う干渉が存在する。この強め合う干渉は誘電体層３５および１７、ならびに、それらのそれぞれの周囲の層との界面における反射により生じる。対照的に、像の反射曲線（ＲＩ）においておよそ４６０ｎｍから５００ｎｍの間に少量の弱め合う干渉が存在し、これも同様に誘電体層３５および１７、ならびに、それらの周囲の層の界面での反射により生じている。
【００８８】
図１８に示す、計算による像（ＴＩ）と背景（ＴＢ）の透過率曲線を見れば、一般にフィルタ構成体の全般的な透過率のパーセンテージは４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で約１５％から３０％の範囲にある。しかし、４８０ｎｍから６３０ｎｍの範囲では、全般的な透過光のパーセンテージは２０％ないし３０％の範囲にある。従って、表４のフィルタ構成体は建物の外側の窓およびそのような窓に用いられる窓フィルムといった屋外での使用に適している。また、透過率曲線を見れば、４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で背景を透過する光のパーセンテージと像を透過する光のパーセンテージの変化はおよそ２％未満である。よって、表４のフィルタ構成体の作るパターンはフィルタ構成体を透過する光で見れば実質的に認識不可能である。このことは一般に、像と背景との間に５５０ｎｍにおいて透過率に僅かな差しかないということから確かめられる。さらに、パターンの透過に対するΔＥの理論計算値は１．９３であり、表４に従って構成されたフィルタ構成体は背景および像領域の間に非常に良好な透過バランスを有することが確かめられる。
【００８９】
図１９に示す、計算による後方反射の曲線より、フィルタ構成体の基板面からフィルタ構成体の像領域（ＲＲＩ）で反射する光のパーセンテージと背景領域（ＲＲＢ）で反射する光のパーセンテージとの差は４８０ｎｍから６３０ｎｍの範囲でおよそ３％未満である。そして、パターンの後方反射に対するΔＥの理論値は１３．７９とかなり高いが、全般的な反射率が実際のところかなり低く、可視スペクトルでの平均はおよそ６％なので、表４のフィルタ構成体は例外的な後方反射特性を示す。よって、表４のフィルタ構成体のパターンは、明るい後方照明のある環境で後方反射を見る場合であっても、実質的に視認は不可能である。
【００９０】
よって、表４のデザインを有するフィルタ構成体の全体的特性であれば、好ましくはパターンのデザインに高度な色のコントラストを必要とせず、優れた後方反射性を必要とするような利用用途に適する。
【００９１】
本発明によるフィルタ構成体のさらなる実施形態を図２１、図２２、および、図２３に示す。
【００９２】
図２１に示すフィルタ構成体は、誘電体層３１と誘電体層２１との間に第３金属層３５が差し挟まれている点を除き、図７に関連して記載されているものと同一である。しかし、金属層３５は金属層１９の第１領域２３上方にのみ延在することに注意されたい。その結果、パターンの像を規定しているスタック１１ａは、金属層１５、誘電体層１７、金属層１９、および、誘電体層３１を有する。パターンの背景を規定しているスタック１１ｂは、スタック１１ａと同一の層を有し、また、その上に堆積された金属層３５および誘電体層２１を有する。
【００９３】
図７に示される実施形態のように、誘電体層３１は非常に薄い性質を有してもよく、そして、単に金属層１９を、酸化およびその他の環境の影響から保護してもよいし、または、第１反射領域２７から反射した光の干渉を起こすのに十分な光学的膜厚を有してもよい。金属層３５がフィルタ構成体の背景部分の透過のバランスをとるのに役立ち、それによって像の部分の透過バランスとさらによく適合する。金属層３５はこのことを、層を透過している光を吸収するのみならず、誘電体層３１および金属層１９と組み合わされて光学的反射キャビティを作ることで、実現している。この反射キャビティは金属層１５、誘電体層１７、および、金属層１９によって作られる反射キャビティと同様の方法で機能する。この方法は、さらに薄い金属層１５を使用する場合であっても可能であり、さらに同時にパターンと像との間のコントラストを改善する。その結果、図２１に示す構成を有するフィルタ構成体は一般に、図７に示す構成を有するフィルタ構成体よりも、背景と像との間のよりよい色のコントラスト、および、さらに低い全般的な後方反射をしめす。
【００９４】
図２２に示すフィルタ構成体は、第３金属層３７が誘電体層２１および金属層１９との間に差し挟まれている点を除き、図１に関連して記載されているものと同一である。しかし、金属層３７は金属層１９の第１領域２３の上方にのみ延在することに注意されたい。その結果、パターンの像を規定するスタック１１ａは、金属層１５、誘電体層１７、および、金属層１９を有する。パターンの背景を規定するスタック１１ｂは、同一の層を有し、また、その上に堆積された金属層３７および誘電体層２１を有する。当業者であれば当然のことだが、金属層１９と３７が同一の金属で作られていれば、スタック１１ｂに関し、これらの層を一体層４１として適切に取り扱ってもよい。金属層３７を付加する目的は、フィルタ構成体の背景部分を透過するバランスをとる役に立てて、そうすることで像の部分の透過とよりよく適合させることである。金属層３７はこのことを、スタック１１ｂを通過する光を吸収する量を増加させることで実現している。さらに、誘電体層２１の下方の金属の膜厚を増加させることで明るい色の背景を作ることができる。
【００９５】
図２３に示すフィルタ構成体は、誘電体層２１の上端に第３金属層３９を堆積させている点を除き、図１に関連して記載されているものと同一である。その結果、パターンの像を規定しているスタック１１ａは、金属層１５、誘電体層１７、および、金属層１９を有する。パターンの背景を規定しているスタック１１ｂは、スタック１１ａと同様の層を有し、また、その上に堆積された誘電体層２１および金属層３９を有する。金属層３９は非常に薄い層であって、一般に０．５ｎｍ未満であり、好ましくは０．３ｎｍ以下である。金属層３９を付加する目的は、背景の反射率曲線の明るさを増加させることである。さらに、基板１３とおよそ同じ屈折率を有する、スタックの入口媒体が付加されれば、反射において非常に高度な色のコントラストを作り、また、像と背景との間の透過および後方反射において非常に良好なバランスを有する、フィルタ構成体を実現可能である。加えて、入口媒体を変更することにより、全般的な後方反射を減少させることができる。なぜならば、金属層３９および１９ならびに（後方反射において出口媒体である）入口媒体の屈折率の差が減少するからである。入口媒体を変更する効果はさらに、図２３に示す構成を有するフィルタ構成体の例と関連させて以下で議論する。
【００９６】
次に表５を参照すれば、図２１に示されている構成によるフィルタ構成体の例の層の膜厚が示されている。スタック１１を構成する６つの層は簡便に、基板１３上に配された金属層１５から開始して、第１から第６と称する。
表５
2004526995.tif 000008
【００９７】
表５のフィルタ構成体に対する、計算による４００から７００ｎｍまでの範囲の反射率、透過率、および、後方反射の曲線を、それぞれ図２４、図２５、および、図２６に示し、また、図２７に像および背景領域間のパターンの反射率、透過率、および、後方反射率のΔＥの理論値を示す。
【００９８】
図２４に示されている、像（ＲＩ）および背景（ＲＢ）に対する反射率曲線を見れば、像および背景によって反射される光のパーセンテージの間の差は４８０から６３０ｎｍの範囲の全体に渡り２０％より大きい。また、明所視の範囲の最端部においてさえ、図２４は背景および像によって反射される光のパーセンテージの差は１５％よりも大きい。さらに、５５０ｎｍにおけるコントラストは０．８１であり、また図２７に示すようにパターンの反射に対するΔＥの理論計算値は４６．０４である。このように、表５のフィルタ構成体はパターンおよび像の部分の間で可視スペクトル全体に渡って非常に高いコントラストを示し、また、その結果、非常に高い視認性を有するパターンが生じる。
【００９９】
表５に関し、誘電体層３１（第４層）は５ｎｍなる非常に薄い膜厚を有する。よって、誘電体層３１は図２４に示す、反射した像の色に対して影響を与えない。誘電体層３１の主たる目的は金属層１９（第３層）を保護することである。そうしなければこの層はスタック１１ａにおいて環境による影響に曝される。
【０１００】
図２５に示されている、計算による像（ＴＩ）および背景（ＴＢ）の透過率曲線を見れば、フィルタ構成体の全般的な透過率のパーセンテージは一般に、可視スペクトルで約２５％から３５％の範囲である。従って、表５のフィルタ構成体は建物の外側の窓やそのような窓に用いられる窓フィルムのような屋外での使用に適している。また、透過率曲線を見れば、背景を透過する光のパーセンテージと像を透過する光のパーセンテージの差の変化は、４８０ｎｍから６３０ｎｍの領域でおよそ３％未満であり、４００から７００ｎｍの範囲でおよそ５％未満である。このように、表５のフィルタ構成体の作るパターンは、フィルタ構成体を透過する光で見れば実質的に認識不可能である。このことは一般に、像と背景の間に５５０ｎｍにおける透過において不整合がないことから確かめられる。さらに、パターンの透過に対するΔＥの理論計算値は３．１１なる非常に低い値を示す。
【０１０１】
図２６に示す、計算による後方反射率曲線より、フィルタ構成体の基板側からフィルタ構成体の像（ＲＲＩ）領域で反射する光のパーセンテージと、背景（ＲＲＢ）領域で反射する光のパーセンテージの差は４８０から６３０ｎｍの範囲でおよそ５％未満である。加えて、５５０ｎｍにおいてはバランスもとれている。しかし、可視領域の極端において、像と背景の間の後方反射のパーセンテージの差はおおいに増加している。その結果、パターンの後方反射に対するΔＥの理論計算値は２０．９１と高い。しかし、フィルタ構成体は一般に、４８０ｎｍから６３０ｎｍの範囲で受容可能なバランスを示し、また５５０ｎｍにおいて完璧なバランスを示しているので、後方反射ではパターンは実質的には視認不可能である。
【０１０２】
フィルタ構成体に対する全般的な後方反射率は一般に、４８０ｎｍから６３０ｎｍの範囲で１０％未満であるが、可視領域の極端部、特に青色領域においておおいに増加している。従って、高い全般的な後方反射率を有し、また、後方反射において理想的なバランスが欠如すれば、表５のフィルタ構成体は後方面の照明が最小であるようなサングラスやバイザーのように、低レベルから中程度までの後方照明の状態を有する環境により適している。
【０１０３】
図２２に示す構成によるフィルタ構成体の例の層の膜厚を以下の表６に示す。スタック１１を構成する５つの層は簡便に、基板１３上に配された第１金属層から開始して第１から第５と称する。
表６
2004526995.tif 000009
【０１０４】
表６のフィルタ構成体に対する、４００から７００ｎｍの範囲での、計算による反射率、透過率、および、後方反射率の曲線をそれぞれ図２９、図３０、および、図３１に示し、また、像および背景領域のパターンの反射率、透過率、および、後方反射間のΔＥの理論値を図２８に示す。
【０１０５】
図２９に示す像（ＲＩ）および背景（ＲＢ）の反射率曲線を見れば、像および背景で反射する光のパーセンテージ間の差は全可視領域で非常に高い。さらに、５５０ｎｍにおけるコントラストは０．９１であり、また図２８に示すようにパターンの反射率に関するΔＥの理論計算値は６２．２６である。このように、表６のフィルタ構成体は全可視領域においてパターンと像の部分との間で非常に高いコントラストを示し、非常に高い視認性を有するパターンをもたらす。
【０１０６】
図３０に示す、計算による像（ＴＩ）および背景（ＴＢ）の透過率の曲線を見れば、フィルタ構成体の全般的な透過率のパーセンテージは可視スペクトルで一般に２０％未満である。従い、表６のフィルタ構成体は一般にサングラスのように低い透過率を必要とする利用用途に適している。また、透過率曲線を見れば、背景を透過する光のパーセンテージと像を透過する光のパーセンテージとの差の変化は４８０ｎｍから６３０ｎｍの領域で１％未満であり、４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で３％未満である。このように、表６のフィルタ構成体の作るパターンは、フィルタ構成体を透過する光で見れば、実質的に認識不可能である。このことは一般に、パターンの透過に関するΔＥの理論計算により確かめられ、２．６５なる非常に低い値を示す。
【０１０７】
図３１に示す、計算による後方反射率曲線より、基板側からフィルタ構成体の像（ＲＲＩ）領域で反射する光のパーセンテージと背景（ＲＲＢ）領域で反射する光のパーセンテージの差は、４８０ｎｍから６３０ｎｍの範囲の大幅な部分で５％を超えることがわかる。さらに、５５０ｎｍにおいて大きな不均衡が存在する。さらに、パターンの後方反射に対するΔＥの理論値は１４．８４と高く、後方反射曲線における一般的な不均衡が確かめられる。従い、表６のフィルタ構成体は後方照明が弱い状況を有する利用用途に、より適している。
【０１０８】
図２３に示す構成のフィルタ構成体の例の層の膜厚を以下の表７に示す。スタック１１を構成する５つの層は簡便に、基板１３上に配された第１金属層１５より第１から第５と称する。
表７
2004526995.tif 000010
【０１０９】
表７のフィルタ構成体に対する４００ｎｍから７００ｎｍまでの範囲での計算による反射率、透過率、および、後方反射率の曲線をそれぞれ図３２、図３３、および、図３４に示す。
【０１１０】
図３２に示す像（ＲＩ）と背景（ＲＢ）の反射率曲線を見れば、可視スペクトル全体で像および背景で反射される光のパーセンテージ間の差は非常に大きい。さらに、５５０ｎｍにおけるコントラストも非常に高い。このように、表７のフィルタ構成体は、全可視スペクトルでパターンおよび像の部分間に非常に高いコントラストを示す。
【０１１１】
図３３に、計算による像（ＴＩ）および背景（ＴＢ）の透過率曲線を示す。透過率曲線を見れば、背景を透過する光のパーセンテージと像を透過する光のパーセンテージとの差の変化は４８０ｎｍから６３０ｎｍの領域の実質的部分において５％よりも大きい。その結果、表７のフィルタ構成体の作るパターンは透過によって視認可能である。よって、表７のフィルタ構成体はさらに修正しないでは受け入れられない。
【０１１２】
入口媒体を変更して出口媒体と整合させることにより、つまり図２３に示す構成のスタック１１の上端にさらに別のＰＥＴフィルムの層を加えることで、優れた質を有するフィルタ構成体が作られる。このようなフィルタ構成体の一般的構成を図３５に示す。
【０１１３】
図３５のフィルタ構成体５０は第１面１２および第２面５５を備えた柔軟性を有するフィルム基板１３を有する。取付け用接着剤５７が第２面５５に付けられ、それに取り外し可能な剥離ライナー５９が取り外し可能に取り付けられる。基板５１の第１面１２は金属および誘電体からなる複数層スタック１１で覆われる。スタック１１は図１、７、１６、２１、２２、および、２３に示されている構成のいずれか１つに該当する。しかし、好ましくは、スタック１１は図２３に示す構成と一致している。基板１３上にスタック１１を成長させた後、ラミネート接着層６１をスタック１１に付け、保護フィルム６３を、接着層６１を用いて基板にラミネートする。
【０１１４】
柔軟性を有するフィルム基板１３は標準的なポリエステルもしくはＰＥＴフィルム、または、先に述べた、ウィンドウフィルム技術でもちいられるその他のフィルムであってよい。一般に、基板１３は２５μｍから２５０μｍの膜厚を有し、無色でも着色されていてもよい。しかし、光学的に純粋であることが好ましい。フィルタ構成体５０がＵＶ光に曝されるのであれば、基板１３はＵＶ吸収体を有することも好ましい。
【０１１５】
取付け用接着剤５７は、ウィンドウフィルム技術で用いられる標準的取付け用接着剤ならなんでもよく、それらには例えば、感圧性接着剤、剥がし易い(detackified)感圧性接着剤、および、水分活性接着剤が含まれる。同様に、周知のラミネート接着剤ならなんでも、ラミネート接着層６１に用いてよい。取付け用接着剤５７およびラミネート接着剤６１は光学的に純粋で、フィルタ構成体の光学的特性を劣化させないことが確かめられていることが望ましい。さらに、界面における反射を最小化させるため、接着剤の屈折率は、取付け用接着剤５７の場合は基板１３と、また、ラミネート接着剤の場合は保護フィルム６３と、できる限り近いことが望ましい。しかし、接着剤は一般に６μｍから１３μｍの厚さを有するので、接着剤は一般に、スタック１１の背景部分および像部分から反射、透過、および、後方反射した光に関していかなる干渉パターンも示さない。フィルタ構成体が日光に曝されるのであれば、取付け用接着剤およびラミネート接着剤はＵＶ吸収体を有することが望ましい。
【０１１６】
保護フィルム６３は一般に２５μｍから１００μｍを有する光学的に純粋なポリエステルまたはＰＥＴフィルムであり、表面６５には引っ掻き耐性コーティングを有することが望ましい。
【０１１７】
適当なポリマーの引っ掻き耐性コーティングで接着層６１および保護層６３の代用としてもよい。ウィンドウフィルム技術で用いられている光学的に透明な紫外硬化(ultraviolet cured)引っ掻き耐性コーティングは本目的に適している。
【０１１８】
取り外し可能な剥離ライナー５９は、好ましくは一般にウィンドウフィルム技術で用いられる種類のシリコンコートされた透明なポリエステル剥離ライナーである。
【０１１９】
フィルタ構成体５０を、ウィンドウフィルム産業で周知な標準的技術を用いて広範な基板６７にラミネートしてもよい。しかし、当業者にとっては当然のことだが、フィルタ構成体５０を取り付けるのに用いる実際の技術は、使用する取付け用接着剤次第である。剥離ライナー５９は取り付け処理の間に廃棄されるので、剥離ライナー５９はフィルタ構成体５０の部分を構成せず、完成したフィルタ構成体５０の光学的特性に影響を与えることはない。
【０１２０】
基板６７は上記の基板のいずれを有してもよい。さらに、フィルタ構成体５０は特に、以下に記す大きなフォーマットの利用用途に好適である。また、フィルタ構成体５０は、ヘルメットのバイザー等のような小さなフォーマットの利用用途でも特に有用である。なぜなら、多数のフィルタ構成体５０を単一の柔軟性を有する基板１３上に堆積させてよいからである。フィルタ構成体５０は相互に接続し、例えばヘルメットのバイザーといった所望の基板６７に取り付けてもよい。この方法は、当業界において周知の、現行の一括型コーティング処理よりもかなり速い生産速度を可能にする。
【０１２１】
以下の表８に図３５に示されている構成を有し、かつ、その上に図２３のスタック構成が堆積されたフィルタ構成体のスタック１１の層の膜厚のリストを示す。スタック１１を構成する５つの層は簡便に、基板１３上に堆積された第１金属層１５から開始して、第１から第５とする。
表８
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【０１２２】
このように、表８のフィルタ構成体は、出口媒体がＰＥＴフィルムに変更され、フィルタ構成体の両面においてフィルタ構成体の入口および出口媒体が同じである点を除いて、表７のそれと同一である。
【０１２３】
表８のフィルタ構成体に対する、４００ｎｍから７００ｎｍの範囲の、計算による反射率、透過率、および、後方反射率の曲線をそれぞれ図３６、図３７、および、図３８に示し、また、像および背景領域間のパターンの反射率、透過率、および、後方反射率のΔＥの理論値を図３９に示す。
【０１２４】
図３６に示す像（ＲＩ）および背景（ＲＢ）の反射率曲線より、像で反射する光と背景で反射する光のパーセンテージ間の差は、入口媒体をＰＥＴフィルムに変更した後であっても、全可視スペクトルで非常に高いままである。しかし、反射率の全体的なレベルは表７のフィルタ構成体のそれよりも小さい。このことは予想されたことだが、ＰＥＴフィルムの屈折率がガラスの屈折率に知覚、空気の屈折率よりも大きいからである。フィルタ構成体の５５０ｎｍにおけるコントラストは５５０ｎｍであり、パターンの反射率に対するΔＥの理論計算値は図３９に示すように、４４．５１である。このように、表８のフィルタ構成体は全可視スペクトルでパターンと像部分間に非常に高いコントラストを示し、非常に視認性の高いパターンを作る。
【０１２５】
図３７に示す、計算による像（ＴＩ）および背景（ＴＢ）の透過率曲線を見れば、フィルタ構成の全般的な透過率のパーセンテージは、一般に、可視スペクトルの大部分で３０％よりも大きい。従って、表８のフィルタ構成体は、競技場の特別観覧席(arena sky box)の窓のような高い透過率が望まれる利用用途に適している。また、透過率曲線を見れば、背景を透過する光のパーセンテージと像を透過する光のパーセンテージの差の変化は、４８０ｎｍから６３０ｎｍの領域で約１％未満であり、また、４００ｎｍから７００ｎｍの全体の範囲で２％未満である。このように、表８のフィルタ構成体の作るパターンは、フィルタ構成体を透過する光で見れば実質的に認識不可能である。このことは一般的に、パターンの透過に関するΔＥの理論計算値より確かめられる。この場合、非常に小さな値、０．８７が得られている。
【０１２６】
図３８に示す、計算による後方反射率曲線より、基板側からの、フィルタ構成体の像（ＲＲＩ）領域で反射する光のパーセンテージ、および、背景（ＲＲＢ）領域で反射する光のパーセンテージの差は４８０ｎｍから６３０ｎｍの範囲で２％未満である。さらに、５５０ｎｍにおいてはバランスがとれている。このように、パターンの後方反射に対するΔＥの理論計算値は１１．３２と、高いように見えるが、表８のフィルタ構成体の作るパターンは、後方反射においては実質的に認識不可能である。このことは、全体的な後方反射率が全可視スペクトルにおいて１３％未満であり、４８０ｎｍから６３０ｎｍの範囲で４％未満であることから正しく事実である。このように、表８のフィルタ構成体はあらゆる後方照明を有する状況における利用用途にとっても理想的な適性を有する。
【０１２７】
先の例は、本発明によるあらゆる光学的フィルタ構成体デザインの最終的性能には、フィルタ構成体と合わせて用いられることを意図された入口および出口媒体両方の光学的特性を考慮しなければならないことを示している。
【０１２８】
光学的干渉フィルタの設計技術に関する技能を有する者にとっては明白なことだが、本明細書の開示するフィルタ構成体の様々な実施形態では多くの層膜厚の組み合わせが可能である。上記原理を理解することで、光学的干渉フィルタ設計技術に関する技能を有する者ならば、商業的に利用可能なコンピュータを使用し、本発明の例のあらゆる数を決定し、容易に特定の反射率、透過率、および後方反射率の目標を満たすことができる。
【０１２９】
本発明の光学的フィルタ構成体は多くの利用用途があり、例えば以下のものを含んでいる。
自動車、機関車、航空機、ならびに、その他の形式の陸、海、および、空の輸送機関の風防ならびに窓。
ヘルメット等のバイザーおよびサングラス。
窓、商店の正面(shop front)、スライドドア、および、広告パネルを含むあらゆる形式の構造用ガラス。
カメラ、望遠鏡、双眼鏡等に用いる光学レンズおよびフィルタ。
スポーツ競技場(sports arenas)および競技場(racetracks)の特別観覧席の窓。
コンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク。
【０１３０】
上記のフィルタ構成体は、基板に金属および誘電体薄膜を成長させる周知の多くの方法を用いて製造してよい。しかし、一般にはスタック１１は、先ず、物理気相成長（ＰＶＤ）、イオンアシストＰＶＤ、化学気相成長、蒸着、スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、ならびに、化学的スプレーもしくはディッピング法といった当業界において周知の幾つかの異なる方法の１つを用いてスタック１１ａおよび１１ｂに共通の金属および誘電体層を成長させて、基板１３上に堆積される。それから、除去可能なマスク層を加えて像（または場合によっては背景）へのさらなるコーティングを阻む。次に、スタック１１ｂを完成させるのに必要なさらなる誘電体および金属層を、それらの必要とする膜厚で堆積させる。最後にマスク層が取り除かれる。
【０１３１】
当然のことながら、フィルタ構成体で３色以上をパターンに望むのであれば、第１マスクを取り除く前に第２マスキング処理を行えばよい。それから、さらに誘電体または金属層を堆積させればよく、実質はスタック１１に第３サブスタックを作成している。全ての層が堆積されれば、第１および第２マスキング処理によるマスキングが除去される。
【０１３２】
次に、本明細書に記載の柔軟性を有するフィルム基板上のフィルタ構成体を製造するための、特に好適な実施形態について説明する。
【０１３３】
多くの利用用途に関しては、本明細書に記載のフィルタ構成体を大量に製造し、マスマーケットに製品を提供可能なスケールの経済活動を実現することが望まれている。他の利用用途に関しては、標準およびカスタムの大きなフォーマットのフィルタ構成体を提供する経済的な方法が望まれている。本明細書記載の方法では、商業的に成長可能な方法で広範なサイズおよびデザインのフィルタ構成体の製造が可能である。
【０１３４】
所望のスケールの経済活動を実現するため、コアに巻かれたロール１０１として供給される柔軟性のあるフィルム基板１３上にフィルタ構成体は作られる。図４０に示す、標準的なウェブコータ１００を用いてスタック１１を構成する光学的薄膜を成長させてよい。
【０１３５】
柔軟性を有するフィルム基板１３は、０．３ｍよりも大きい幅を有することが望ましく、さらには、線状におよそ３ｍよりも長く、少なくとも０．６ｍよりも大きいことが望ましい。しかし、大量生産および大きなフォーマットの必要性を満足させるには、フィルム基板１３は好ましくは少なくとも２ないし３ｍの幅を有し、また、５０ｍよりも長い線状方向の長さを有する。用いられる基板１３の幅は、用いられるウェブコータのキャパシティに依存しており、ほとんどのウェブコータは特定の幅の基板で動作するように設計されている。同様に、基板１３の長さはウェブコータ１００が受け入れられるロール１０１の直径でのみ制限される。
【０１３６】
基板１３はポリエステルもしくはＰＥＴフィルム、または、その他のポリマーフィルムでよい。ウィンドウフィルム技術で用いられる種類のポリマーフィルムは、本方法を用いる本発明のフィルタ構成体を構成するのに特に適している。基板１３は好都合にも、基板の表面５５に取り付けられた剥離ライナーおよび取り付け用接着剤５７を含んでもよい。
【０１３７】
基板１３が、フィルタ構成体を構成した後で別の基板６７にラミネートされるのであれば、一般に取付け用接着剤５７および剥離ライナー５９を有する。しかし、基板１３上の積層体１１を堆積させた後、取付け用接着剤を加えることも可能である。
【０１３８】
柔軟性を有するフィルム基板１３のロール１０１は一般に、フィルム製造業者からボール紙製のコアで供給される。用いられるウェブコータ１００により、基板１３はそのウェブコータ１００で使用可能なコアに移転させる必要があるかもしれない。適切なコアに基板があれば、ロール１０１をウェブコータにロードしてよい。
【０１３９】
図４０は柔軟性を有するフィルム基板のロール１０１がロードされているウェブコータ１００を示している。ロール１０１は第１スピンドル１０６に搭載され、プレーティングドラム１０３を含む複数のローラ１０２に基板が通され、基板の端は第２スピンドル１０８に取り付けられる。基板がプレーティングドラム１０３を通過する点で、基板は堆積ソース１０５に曝される。堆積ソース１０５は、周知の、スパッタ堆積ソース、熱的気化ソース、または、その他の物理的気相成長技術用のソースであってよい。しかし、スパッタリングが本明細書に記載の薄膜を堆積させるには好適な方法である。スパッタリングには、少なくとも部分的に自動化された処理を可能にする利点がある。なぜなら、重要な堆積のパラメータ、つまり、速度、出力、および、圧力、はよく制御され、また理解されており、複数層薄膜スタック１１を構成する薄膜を再現可能な方法で堆積させることができるからである。また、スパッタリングは、感熱性フィルム基板を、フィルム基板に損傷を与えずにコートすることができる点で好都合である。スパッタリング処理によって製造されるコーティングは、高い耐久性および一貫性のある光学的特性を有する傾向がある。
【０１４０】
ロール１０１がウェブコータ１００にロードされ、基板が適切に通されれば、ベーススタックを基板のかなりの大部分の長さおよび幅に渡って一度に１つの薄膜層に堆積させてよい。薄膜層の堆積において、基板１３は第１スピンドル１０６のロール１０１から解かれ、第２スピンドル１０８に巻き取られて巻き取りロール１０４を形成する。基板が堆積ソース１０５を通過する際、堆積ソース１０５が薄膜層を堆積させる。
【０１４１】
ロール１０１がスピンドル１０６から解かれてスピンドル１０８に巻き取られる速度は、当業界においては周知の様々な要因による。それらには、堆積される材料、堆積される膜厚、および、用いられる物理気相成長処理が含まれる。スパッタリングに関し、堆積のパラメータにはさらに、例えばチャンバの圧力、および、バックグラウンドガスの組成、目標電圧、用いられる、もしくは、想定されるバイアス、電流密度、プラズマ電圧、ならびに、システムの幾何形状が含まれる。その結果、当業界においては一般に、堆積される各材料に対してキャリブレーション曲線を作成する。これらキャリブレーション曲線は、システムパラメータおよび堆積される材料の特定の組み合わせに関する、コーティングの膜厚と供給量とを関係付けている。特に本発明のスタックに用いられている膜厚の光学的薄膜を堆積させる場合、各機械はそれぞれ僅かに異なるので、キャリブレーション曲線は機械に固有である傾向がある。しかし、このようなキャリブレーション曲線を作成する方法は、当業界においては周知であり、詳細な議論を必要としない。しかし、当然のことながら、経時的にコータに変形が生じる傾向があり、コータ１００には周期的なキャリブレーションが望ましい。必要に応じて調整も行う、コーティング処理の絶え間ないモニタリングは、堆積される特定の薄膜の膜厚が望ましいことを確かにするために、実施されるべきである。
【０１４２】
第１薄膜の堆積の後、基板１３は第２スピンドル１０８に完全に巻き取られて、ロール１０４を形成する。この時点で、用いられている特定のウェブコータ次第では、基板１３を再度第１スピンドル１０６に巻き取る必要があるかもしれない。基板１３を再度巻き取る必要がなければ、基板を第１スピンドルに巻き取る際に第２薄膜層を堆積させる。そうでなければ、第２薄膜層は基板１３を巻戻した後、第１薄膜層を堆積させた処理と同一の処理によって第２薄膜層が堆積される。そして、第３薄膜層に対しても全処理が繰り返される。さらなる薄膜層がベーススタックを形成するならば、この処理は適当な回数だけ繰り返される。各回で、堆積される材料および膜厚に適した、目標および処理パラメータが用いられる。
【０１４３】
ベーススタック形成のため堆積される様々な薄膜層は、作られる本発明のフィルタ構成体の特定の実施形態で左右される。しかし、一般に、ベーススタックは図１、図７、図１６、および、図２１ないし図２３に示されている実施形態におけるスタック１１ａを形成している層を有する。このようにして、例えば図１に示されるフィルタ構成体において、最初の３層がベーススタックを形成する。
【０１４４】
よって、図１に示す光学的フィルタ構成体を作るため、基板１３が第１スピンドル１０６から第２スピンドル１０８に巻き取られる際に、第１金属薄膜が第１薄膜層に堆積される。基板１３が巻戻される必要があれば、基板が再度第１スピンドル１０６から第２スピンドル１０８に巻き取られる際に、図１における第１誘電体層である第２薄膜層が堆積される。基板１３が再度巻戻され、基板が第１スピンドル１０６から第２スピンドルに巻き取られる際に、図１における第２金属薄膜である、第３薄膜層が堆積される。このようにして、ベーススタックが基板上に形成される。当然のことながら、ベーススタック形成のために堆積される層の数および順序は、作成される本発明の実施形態次第である。
【０１４５】
ベーススタックが基板上に堆積されると、処理は継続されて、基板上１３に１以上の光学的フィルタ構成体が完成される。代わりに、ベーススタックを有する基板１３を、期間を特に定めずに貯蔵してもよい。基板１３を制御された環境に貯蔵し、ベーススタックへの損傷の可能性を最小にすることが望ましい。この点に関し、基本スタックの最終層に誘電体層を有するフィルタ構成体を採用することが有利である。なぜなら、誘電体層は、より酸化しやすい下層金属層を保護するからである。
【０１４６】
製造工程を完了する能力を妨げず、期間を特に定めずにベーススタックを有する基板１３を貯蔵する能力は、商業的に成長可能な工程を実現する上で特筆すべき利点である。この方法により、一続きの製造工程の間に、数多くの基板１３のロールにベーススタックを堆積させてもよい。さらに、各ロールは、特定の反射、透過、および、後方反射の目標値のみならず、特定の像および背景の色に適した、異なるベーススタックを有してもよい。特定のフィルタ構成体に対し必要が生じれば、基板１３の部分で全ロールよりも小さい部分は、所定のフィルタ構成体のデザインのための適切なベーススタックを有する貯蔵されているロール１０１から取り除いて、本明細書に記載の製造工程を完了するのに用いてよい。
【０１４７】
基板１３にベーススタックが堆積されれば、ベーススタックの一部に取り外し可能なマスク層がプリントされる。マスク層は、上記のようにあらゆるプリント可能なグラフィック、デザイン、ロゴ、像、または、言葉を含んでよい。取り外し可能なマスクは、マイクロプロセッサで制御された幅の広いフォーマットのプリンタで基板１３上にプリントしてよい。幅の広いフォーマットのプリンタはインクジェット型プリンタが好ましいが、その他の方法を用いたプリンタを使用してもよい。マスク層を堆積させるために、溶剤ベースのインクを用いた圧電性の幅の広いフォーマットのデジタルプリンタが特に適していることが見出されている。マイクロプロセッサは、大きなフォーマットのグラフィックをプリンタに送信可能な商業的に入手可能なグラフィック能力を有するコンピュータが好ましい。幅の広いフォーマットのプリンタおよびコンピュータを用いることで、マスク層を基板のロール全体にプリントしてよい。従って、プリンタの１度の走行の間に長さ１５０メートルの基板を用意してもよく、そうしてさらなる光学的フィルタ構成体の大量生産が可能となる。代わりに、貯蔵されているロールから基板の部分のみが取り外されれば、その部分にのみマスク層をプリントしてもよい。それゆえ、基板の小部分について製造工程は迅速に完了し、よって、ベーススタックが既に堆積されて貯蔵されている大量の基板を用いて迅速にオーダーを満たす能力が向上される。代替手法も、所望のスケールメリットを実現するために役立っている。
【０１４８】
さらに、取り外し可能なマスク層で堆積されたパターンは、コーティング工程が完了した後にフィルムからつなぎ合わされる、多数の個々のフィルタ構成体に対応している。この方法はヘルメットのバイザー等の利用用途に特に適している。なぜならば多数のフィルタ構成体を１度に製造し、続いて図３５に示す所望の基板６１にラミネート可能だからである。その結果、生産速度をかなり向上させることが可能である。
【０１４９】
カスタムの大きなフォーマットのフィルタ構成体に関し、適当な位置にマスク層を堆積させてレジストレーションマークを形成してよい。これらのレジストレーションマークはマスキング層が取り除かれてフィルタ構成体が完成すれば見ることができる。そして、レジストレーションマークを用いて基板１３よりも幅の広いフィルタ構成体の取り付けを、フィルタ構成体の様々な部分に適切にインストーラを位置合わせして、支援し、所望の像を作り出す。
【０１５０】
マスク層は、取り外し可能なマスキング材料、好ましくは除去可能なインクを用いてベーススタックにプリントされる。参照として示す、米国特許第４，９２５，７０５号は、前記インクを除去するための幾つかの異なる種類のインクおよび方法を開示しており、これらは本明細書に記載の光学的フィルタ構成体の製造の工程に容易に適合できる。好適なインクは高い表面張力を有し、ベース層にプリントされた場合一貫性のある被覆をもたらし、環境に安全な溶剤を用いて除去可能で、幅の広いフォーマットのプリンタのプリントヘッドおよびその他の部品と適合している。圧電性のデジタルプリンタを用いて本発明を実施するための使用に適したインクの１つは、カリフォルニア、サンホセ、１０９、コールサークル１４３０(1430 Koll Circle, 109, San Jose, California)にある株式会社プリズム(Prism Inc.)が作成し、Jax solvent based inkの名で供給されている。
【０１５１】
マスク層がベーススタックにプリントされれば、基板はウェブコータに再度挿入され、１以上の薄膜層がマスク層およびベーススタックの露出部の上に堆積され、ベーススタックの露出部上にスタック１１ｂが完成する。このように、堆積される特定の薄膜およびそれらの堆積される順番は作られる本発明のフィルタ構成体の特定の実施形態による。ロールの全体の処理を完了させようとする場合、ロールは先述の方法でウェブコータにロードされる。基板の部分だけに処理を完了させようとする場合、先ずその部分を適当なコアに巻きつけ、それからウェブコータにロードされる。それから、先述の方法でさらに１つ以上の薄膜層が堆積される。例えば、図１に示されている光学的フィルタ構成体を実現するためには、さらなる層、第２誘電体層、が最終の薄膜層として堆積される。図２２に示されている光学的フィルタ構成体を実現するには、第１付加層、図２２における第３金属層が堆積される。必要に応じ、基板は巻戻され、第２付加層、図２２における第２誘電体層が最終の薄膜層として堆積される。
【０１５２】
最終の薄膜層が堆積されれば、基板をウェブコータから取り外し、そして、マスク層を取り外し、完成した光学的フィルタ構成体をあらわにする。用いられるインクの種類により、水、イソプロピルアルコール、または、適当な有機溶剤といった溶剤がマスク層を除去するのに必要かもしれない。ある種のインクに関しては、完全にマスク層を除去するためにスクラビングが必要である。必要ならば、スクラビングは非磨耗性のスクラバを用いてあらわになっている薄膜を傷つけないようにする。そのため、必要であればスクラビングは柔らかい１００％コットンのパッドが好ましい。
【０１５３】
このように、改善された光学的フィルタ構成体およびそのような光学的フィルタ構成体を、柔軟性を有するフィルム基板上に製造する方法を開示している。本発明の実施形態を図示および説明しているが、数多くの変形例を本発明の思想から逸脱することなく実施可能であることは当業者にとっては明白である。従い、本発明は、請求項を除いて、制限されることはない。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明による光学的フィルタ構成体の断面図である。
【図２】本発明による光学的フィルタ構成体の望ましい特性と構成体の構成要素とを関連付けるチャートである。
【図３】図１の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された反射率のグラフである。
【図４】図１の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された透過率のグラフである。
【図５】図１の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された後方反射率のグラフである。
【図６】図１に示した光学的フィルタ構成体の例に関する詳細な理論計算のチャートである。
【図７】本発明による別の光学的フィルタ構成体の断面図である。
【図８】図７の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された反射率のグラフである。
【図９】図７の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された透過率のグラフである。
【図１０】図７の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された後方反射率のグラフである。
【図１１】図７に示した光学的フィルタ構成体の例に関する詳細な理論計算のチャートである。
【図１２】図７に示した光学的フィルタ構成体の第２例に関する詳細な理論計算のチャートである。
【図１３】図７の光学的フィルタ構成体の第２例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された反射率のグラフである。
【図１４】図７の光学的フィルタ構成体の第２例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された透過率のグラフである。
【図１５】図７の光学的フィルタ構成体の第２例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された後方反射率のグラフである。
【図１６】本発明による光学的フィルタ構成体のさらに別の実施形態の断面図である。
【図１７】図１６の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された反射率のグラフである。
【図１８】図１６の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された透過率のグラフである。
【図１９】図１６の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された後方反射率のグラフである。
【図２０】図１６に示した光学的フィルタ構成体の例に関する詳細な理論計算のチャートである。
【図２１】本発明による光学的フィルタ構成体のさらに別の実施形態の断面図である。
【図２２】本発明による光学的フィルタ構成体のさらに別の実施形態の断面図である。
【図２３】本発明による光学的フィルタ構成体のさらに別の実施形態の断面図である。
【図２４】図２１の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された反射率のグラフである。
【図２５】図２１の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された透過率のグラフである。
【図２６】図２１の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された後方反射率のグラフである。
【図２７】図２１に示した光学的フィルタ構成体の例に関する詳細な理論計算のチャートである。
【図２８】図２２に示した光学的フィルタ構成体の例に関する詳細な理論計算のチャートである。
【図２９】図２２の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された反射率のグラフである。
【図３０】図２２の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された透過率のグラフである。
【図３１】図２２の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された後方反射率のグラフである。
【図３２】図２３の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された反射率のグラフである。
【図３３】図２３の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された透過率のグラフである。
【図３４】図２３の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された後方反射率のグラフである。
【図３５】本発明による光学的フィルタ構成体の別の実施形態である。
【図３６】図２３の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された反射率のグラフである。
【図３７】図２３の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された透過率のグラフである。
【図３８】図２３の光学的フィルタ構成体の例に関し、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの関数として計算された後方反射率のグラフである。
【図３９】図２３に示した光学的フィルタ構成体の第２例に関する詳細な理論計算のチャートである。
【図４０】柔軟性を有するフィルム基板上に本発明の光学的フィルタ構成体を製造する上で使用できるコーティング機械の先行技術を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１１  ・・・  スタック、                １１ａ・・・  第１スタック、
１１ｂ・・・  第２スタック、            １２  ・・・  表面、
１３  ・・・  基板、                    １５  ・・・  第１金属層、
１７  ・・・  第１誘電体層、            １９  ・・・  第２金属層、
２１  ・・・  第２誘電体層、            ２３  ・・・  第１領域、
２５  ・・・  第２領域、                ２７  ・・・  第１反射領域、
２９  ・・・  第２反射領域
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004526995.tif 000117
2004526995.tif 000118
【国際調査報告】
2004526995.tif 000119
2004526995.tif 000120
2004526995.tif 000121