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公開番号2025107359
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-17
出願番号2025077304,2023150076
出願日2025-05-07,2018-08-07
発明の名称超薄型薄膜光干渉フィルタ
出願人エヴェリックスインコーポレイテッド
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G02B 5/28 20060101AFI20250710BHJP(光学)
要約【課題】薄膜干渉フィルタを提供する。
【解決手段】薄膜干渉フィルタは、複数の繰り返しユニットブロックを形成するよう群をなして配列された個々の薄膜フィルタで構成されている薄膜干渉多層スタックを有し、薄膜干渉フィルタを永続的に損傷させないで250mmまたはそれどころかそれ以下の曲率半径まで曲げ可能であるに足るほど可撓性である。薄膜干渉フィルタは、繰り返しユニットブロック内に配列された個々の薄膜層で構成されている第2の薄膜干渉多層スタックを有するのが良く、かかる薄膜層は、互いに異なる光透過スペクトルを有するのが良い。第1の薄膜干渉多層スタックと第2の薄膜干渉多層スタックとの間に位置する少なくとも1つの中間層は、赤外光、可視光、または紫外光の波長範囲を遮断するのが良い。隣接の薄膜層とは異なる光学的厚さの欠陥層が繰り返しユニットブロックを形成し、それによりファブリ・ペロー空洞共振器を形成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
薄膜干渉フィルタであって、
複数の第１の繰り返しユニットブロックを形成するよう群をなして配列された個々の薄膜層で構成されている第１の薄膜干渉多層スタックを有し、
前記薄膜干渉フィルタは、全体として前記薄膜干渉フィルタをまたは前記少なくとも１つの多層スタック中の前記薄膜層を永続的に損傷させず、変形させず、または前記薄膜干渉フィルタもしくは前記薄膜層に亀裂を入れることなく、２５０ｍｍまたはそれ以下の曲率半径まで曲げ可能であるのに足るほど可撓性である、薄膜干渉フィルタ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
複数の第２の繰り返しユニットブロックを形成するよう群をなして配列された個々の薄膜層で構成されている第２の薄膜干渉多層スタックをさらに有し、前記第２の薄膜干渉多層スタックは、前記第１の薄膜干渉多層スタックとは異なる光透過スペクトルを有する、請求項１記載の薄膜干渉フィルタ。
【請求項３】
前記第１の薄膜干渉多層スタックと前記第２の薄膜干渉多層スタックとの間に位置する少なくとも１つの中間層を有し、
前記少なくとも１つの中間層は、前記第１の薄膜干渉多層スタック中の個々の薄膜層の各々の厚さの１０～１０００倍の厚さを有する、請求項２記載の薄膜干渉フィルタ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの中間層のうちの少なくとも１つは、赤外光、可視光、または紫外光の波長範囲を遮断する吸収中間層である、請求項３記載の薄膜干渉フィルタ。
【請求項５】
第１のジャケット層および第２のジャケット層をさらに有し、前記第１のジャケット層と前記第２のジャケット層との間には前記第１の薄膜干渉多層スタックが配置されている、請求項１記載の薄膜干渉フィルタ。
【請求項６】
前記第１または前記第２のジャケット層のうちの少なくとも一方の外面上に被着された反射防止薄膜層のうちの１～１５個の層をさらに有する、請求項６記載の薄膜干渉フィルタ。
【請求項７】
前記反射防止薄膜層のうちの１～１５個の層は、ポリマーまたはガラスを主成分としている、請求項６記載の薄膜干渉フィルタ。
【請求項８】
前記反射防止薄膜層のうちの１～１５個の層は、熱的圧伸成形法の際に前記第１のジャケット層および前記第１の薄膜干渉多層スタックとの同時圧伸によって作られている、請求項６記載の薄膜干渉フィルタ。
【請求項９】
前記反射防止薄膜層のうちの１～１５個の層は、熱的圧伸成形後に前記第１のジャケット層を被覆することによって作られている、請求項６記載の薄膜干渉フィルタ。
【請求項１０】
前記第１のジャケット層および前記第２のジャケット層の各々は、前記第１の薄膜干渉多層スタック中の個々の薄膜層の各々の厚さの１０～１０００倍の厚さを有する、請求項５記載の薄膜干渉フィルタ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、光干渉フィルタ、特に多層薄膜フィルタに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
光干渉フィルタは、高いスペクトル選択度を維持しながら高い光学濃度（Ｏ．Ｄ．）を得るのに必要な複雑な構造体のゆえに本来的に複雑でありかつ製造するのに費用がかかる。濾波された光のスペクトル形状を微調整する能力は、干渉フィルタの利点のうちの１つである。
【０００３】
伝統的に、かかる干渉フィルタは、プラスチックまたはガラスの基板上への透明な薄膜光学層の真空蒸着により作られる。薄膜層を被着させた基板は、厚さが典型的には０．５ｍｍ～１０ｍｍまでの範囲にある。層ごとの被覆およびその結果としてのフィルタ切断により、薄膜スタック中に張力が生じ、この張力は、多くの場合、特に基板が薄すぎる場合、薄膜フィルタ上に曲げおよび亀裂発生を生じさせる。この問題は、高い光学的性能を達成するために多数の層を備えたフィルタについてより顕著である。高い光学密度を得るためには、多数の層が必要とされる。広いスペクトル遮断範囲は、多数の層を必要とする。高透過レベルと低透過レベルとの間の急な移行エッジは、種々の屈折率を有する多数の層を備えた複雑な層構造体を必要とする場合が多い。同様に、平坦な透過曲線を生じさせるために側面反射バンドを抑制するには、複雑な層構造体および種々の屈折率を有する多数の層が必要になる場合が多い。従来、主として３つの方式により薄いプラスチックを主成分とするフィルタ膜またはフィルムが作られた。
【０００４】
１．同時押し出し：この方式では、２つまたは３つ以上の材料が典型的には、フィードブロックを通って流れ、そして材料の数層スタックを形成する。この材料の数層流れを次に一連の層マルチプライヤ（layer multiplier）中に押し込み、ここで、元の層状スタックを種々の仕方で一方向に分割し、そして垂直方向に再結合し、その目的は、スタックの幅または高さを変更しながら層の数を２倍にすることにある。次に、最終の多層流れをダイ中に押し込んで多層スタックを多層膜の状態に広げる。この方式は、ある特定の欠点を有する。Ａ）多層膜またはフィルムは、層の周期的に繰り返されるユニットブロック限定される。換言すると、送りブロックを出た同一の数層スタックを周期的に増倍させる。マルチプライヤは、せいぜい様々な分割および再結合比を提供できるほどのものであり、その結果、厚さの比は、一マルチプライヤとその次のマルチプライヤでは変化するようになる。個々の層のカスタマイズ化は、実行可能ではない。Ｂ）この方式は、同時押し出し機器で加工できる全プラスチックフィルタにしか役立たない。例えば、ガラスフィルタを導入することができない。
【０００５】
２．可撓性基板上への被覆：ウェブ被覆プロセスが窓用フィルム業界で広く用いられており、この場合、プラスチックフィルムのロールを真空チャンバ中に供給して薄膜層を被着させる。多くの場合、直列状態に多数の被着源が存在し、その結果、各被着源は、１度に１つの層を被着させる。この方法は、多くの場合、２０個という多くの被膜層を含むほんの数個の反射防止層、引っ掻き保護または放熱層のための単一の層構造体について用いられる。薄膜層のための被覆源材料のブルタリティ（brutality）が所与の場合、多くの層数は、可撓性基板が曲がるときに薄膜スタックの亀裂発生を引き起こす。この理由で、複雑な薄膜フィルタをこの方式により可撓性基板上に作ることができない。同様な方式では、可撓性基板のシートを閉鎖真空チャンバ内に設けられたドラムまたは固定具に取り付ける。この方式は、極めて僅かな量の製品を生じさせるが、それよりも多くの数の層が作られた幾分より複雑な層を許容する。層の脆弱な性状および曲げ能力の制限にもかかわらず、これら製品の用途は、限定されている。多層フィルタを可撓性基板上に成長させるこれら２つの方式は、多層フィルタ層を可撓性基板上にいったん成長させると、かかる多層フィルタ層に意図的に亀裂を入れることによって多層フィルタの小さなサイズの粒子を生じさせるためにも用いられる。可撓性基板により、かかるフィルタから粒子を生じさせることが容易になる。
【０００６】
３．ナノ積層：この方式では、種々の屈折率を有する材料のナノスケール層をロールツーロール（roll-to-roll）方式で可撓性基板上に直接積層する。この方法および結果として生じる製品の大きな欠点は、サブミクロンスケールで個々の副層の一様性および制御性が不足していることにある。したがって、結果として生じるフィルタ製品は、選択性の高いフィルタとして良好に働くことはない。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１４／０２４２３２９（Ａ１）号明細書は、構造化プリフォームブロックの圧伸成形を用いて薄膜光フィルタを製造する方法を記載している。この方法は、全プラスチック可撓性超薄型膜およびシートの形態をした薄膜光干渉フィルタの製造を可能にする。この方法は、著しく高いスケーラビリティを提供するとともに高い性能を実証しながら曲がって湾曲表面に合致することができる超薄型フィルタを提供することによって伝統的な真空被覆薄膜フィルタの２つの大きな欠点に取り組んでいる。薄膜フィルタの熱的圧伸形成法に関し、米国特許出願公開第２０１４／０２４２３２９（Ａ１）号明細書を参照により引用し、その開示内容全体を本明細書の一部とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
米国特許出願公開第２０１４／０２４２３２９（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、薄膜干渉フィルタであって、複数の第１の繰り返しユニットブロックを形成するよう群をなして配列された個々の薄膜層で構成されている第１の薄膜干渉多層スタックを有し、薄膜干渉フィルタは、全体として薄膜干渉フィルタをまたは少なくとも１つの多層スタック中の薄膜層を永続的に損傷させず、変形させず、または薄膜干渉フィルタもしくは薄膜層に亀裂を入れることなく、２５０ｍｍまたはそれどころかそれ以下の曲率半径まで曲げ可能であるのに足るほど可撓性であることを特徴とする薄膜干渉フィルタをもたらす。
【００１０】
複数の第２の繰り返しユニットブロックを形成するよう群をなして配列された個々の薄膜層で構成されている第２の薄膜干渉多層スタックが、第１の薄膜干渉多層スタックとは異なる光透過スペクトルを有するのが良い。
（【００１１】以降は省略されています）

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