JP2008015411A - Mask tool, film forming tool and method of manufacturing color wheel - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide mask tools for precisely forming the end part as a boundary of a color filter, to provide a film forming tool for facilitating a mask operation for forming the color filter, and to provide a method of manufacturing a color wheel using the mask tools. <P>SOLUTION: The mask tool has: an open part on a substrate side which has open fringe part on a face in contact with the substrate for the color wheel; an open part on the space side having an area larger than that of the open part on the substrate side, being opened on the face not in contact with the substrate so as to surround the open part on the substrate side viewed from the side not in contact with the substrate; tapered face part which is tilted at an acute angle from the open part on the space side to the open part on the substrate side; and an inner circumferential face formed at the tilted end part of the tapered face part. The film forming tool is provided with a substrate mounting tool for mounting the substrate and the plurality of mask tools. The method of manufacturing the color wheel uses the mask tools. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、マスク治具、成膜治具およびカラーホイールの製造方法に関し、さらに詳しくは、明るく、シャープな分光特性を持つカラーホイールを製造するためのマスク治具、成膜治具およびこれらのマスク治具、成膜治具を使用したカラーホイールの製造方法に関する。   The present invention relates to a mask jig, a film forming jig, and a method for manufacturing a color wheel, and more specifically, a mask jig, a film forming jig for manufacturing a color wheel having a bright and sharp spectral characteristic, and these The present invention relates to a color wheel manufacturing method using a mask jig and a film forming jig.

液晶プロジェクタなどの投射型画像表示装置におけるカラー表示の方法としては、単板式といわれる、人間の視覚の残像現象を利用して、一つのライトバルブ素子を使用して分光した赤色（Ｒという。）光、緑色（Ｇという。）光、青色（Ｂという。）光の画素毎の光量を制御して時系列的に画像を生成する方法と、３板式といわれる、ライトバルブ素子を３つ使用して、それぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光から生成したＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像を合成する方法などが知られている。近年、たとえば強誘電性液晶表示素子やデジタルマイクロミラーデバイスなど高速高性能のライトバルブ素子が実用化され、一つのライトバルブ素子にＲ光、Ｇ光、Ｂ光を短時間で順次入射させ、Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像を時系列的に生成し、これらを順次スクリーンに投射する時分割型の単板式画像表示方式が広く使用されるようになってきた。この方式によれば、比較的単純な光学系を用いているので、画像表示装置の小型化、軽量化が達成できるため、液晶プロジェクタなどの投射型画像表示装置を低コストで提供できる。カラーホイールは、このような画像表示装置において、白色光源から出射する光を、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光それぞれの波長帯域の光に順次分光する時分割型分光装置用のフィルタ素子として、好適に使用される。   As a color display method in a projection-type image display device such as a liquid crystal projector, a red color (referred to as R) that is spectrally separated by using a single light valve element by utilizing an afterimage phenomenon of human vision, which is referred to as a single plate type. A method of generating an image in time series by controlling the amount of light, green (referred to as G) light, and blue (referred to as B) light for each pixel, and three light valve elements called three-plate type are used. There are known methods for combining R images, G images, and B images generated from R light, G light, and B light, respectively. In recent years, for example, high-speed and high-performance light valve elements such as ferroelectric liquid crystal display elements and digital micromirror devices have been put into practical use. R light, G light, and B light are sequentially incident on one light valve element in a short time. A time-division type single-plate image display method in which an image, a G image, and a B image are generated in time series and sequentially projected onto a screen has been widely used. According to this method, since a relatively simple optical system is used, the image display device can be reduced in size and weight, so that a projection type image display device such as a liquid crystal projector can be provided at low cost. In such an image display device, the color wheel is suitable as a filter element for a time-division spectroscopic device that sequentially separates light emitted from a white light source into light of each wavelength band of R light, G light, and B light. Used for.

通常、カラーホイールは円盤形で４または８分割された扇形のフィルタ領域を備えている。フィルタ領域には、カラーフィルタが形成され、光源からの白色光を入射して、それぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光、白色（Ｗという。）光を透過光または反射光として出射する。このような複数のフィルタ領域に複数の色のカラーフィルタを形成したカラーホイールは、従来、各色ごとにフィルタ領域に相当する形状のカラーフィルタを製造しておき、これらの各色のカラーフィルタを繋ぎ合わせたり、基板上に張り合わせたりして製造していた。それぞれのカラーフィルタは、染色法や顔料分散法等で形成したり、ガラスなどの透光性の薄板上に光干渉フィルタを成膜して成形したりして製造する。光干渉フィルタの成膜方法としては、高屈折率の素材、例えばＴａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＺｎＳなどよりなる誘電体薄膜と低屈折率の素材、例えばＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂などよりなる誘電体薄膜とを、交互に数層から数十層積層した誘電体多層膜が用いられる。通常、光干渉フィルタを用いるほうが染色法や顔料分散法に較べ、カラーホイールの分光特性、耐熱性、耐光性、耐薬品性に優れているといわれている。それぞれの光干渉フィルタを成膜して、フィルタ領域の形状に成形して製造する方法としては、例えば、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれの光干渉フィルタを成膜したガラス板を所望の角度の扇形に切り出し、それらを固定部材で繋ぎ合わせて円盤状のカラーホイールを作成する。あるいは、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれのフィルタを成膜したガラス薄板を所望の角度の扇形に切り出し、それらを円盤状の基板上に張り合わせてカラーホイールを作製する。しかしながら、このようなカラーホイールには、次のような問題があった。（１）カラーホイールの加工工程が複雑であることと、その回転中心が偏心していると、高速回転時にバランスを崩して破壊するおそれがあり、バランスの調整に非常な熟練を要した。（２）それぞれのカラーフィルタの境界部に重なりによる段差やすきまが生じ、回転時に騒音が発生したり、破壊したりすることがあった。（３）カラーフィルタの境界部の照明を利用しようとしても、その部分のすきまや重なり、あるいは破断面の非平滑性等から散乱光を生じ、カラーフィルタの境界部においては有効に光を利用できない。 Usually, the color wheel has a disk-shaped filter area divided into four or eight. A color filter is formed in the filter region, and white light from the light source is incident, and R light, G light, B light, and white (W) light are emitted as transmitted light or reflected light, respectively. A color wheel in which color filters of a plurality of colors are formed in a plurality of filter regions as described above conventionally manufactures a color filter having a shape corresponding to the filter region for each color, and connects these color filters for each color. Or pasted on a substrate. Each color filter is manufactured by a dyeing method, a pigment dispersion method, or the like, or by forming a light interference filter on a light-transmitting thin plate such as glass. As a method for forming an optical interference filter, a dielectric thin film made of a material having a high refractive index, such as Ta ₂ O ₅ , Nb ₂ O ₅ , TiO ₂ , ZrO ₂ , ZnS, or the like, and a material having a low refractive index, such as SiO _{2 are used.} A dielectric multilayer film in which several to several tens of dielectric thin films made of MgF ₂ or the like are alternately stacked is used. Usually, it is said that the use of an optical interference filter is superior in the spectral characteristics, heat resistance, light resistance, and chemical resistance of the color wheel compared to the dyeing method and the pigment dispersion method. As a method for manufacturing each optical interference filter by forming it into the shape of the filter region, for example, a desired glass plate on which each optical interference filter for R light, G light, and B light is formed can be obtained. Cut out into an angular sector and connect them with a fixed member to create a disk-shaped color wheel. Or the glass thin plate which formed each filter of R light, G light, and B light is cut out in the fan shape of a desired angle, and these are bonded together on a disk shaped board | substrate, and a color wheel is produced. However, such a color wheel has the following problems. (1) If the processing process of the color wheel is complicated and the center of rotation is eccentric, there is a risk of breaking the balance during high-speed rotation, which may cause destruction. (2) Steps and gaps due to overlapping occur at the boundary portions of the respective color filters, and noise may be generated or broken during rotation. (3) Even when trying to use illumination at the boundary of the color filter, scattered light is generated due to gaps and overlaps in that portion, or non-smoothness of the fracture surface, and light cannot be used effectively at the boundary of the color filter. .

そこで、最近は新しいカラーホイールの製造方法が開発されている。このカラーホイールの製造方法は、ガラスなどの透光性の一枚の基板上の各フィルタ領域に各色のカラーフィルタに対応する光干渉フィルタを成膜する方法である。一般に、この製造方法による場合は、カラーホイールの機械的強度が高く、高速回転してもカラーホイールが破壊することがない。また、カラーフィルタ間に継ぎ目や隙間がないので、使用時に風切り音のような騒音が発生することがない。例えば、このようなカラーフィルタを形成するため、カラーホイール用の基板上に、所定のフィルタ領域を画定する開口部を備えた金属製の板からなるマスク治具を載置し、基板とマスク治具とを適切な固定治具によって保持し、例えば蒸着装置やスパッタリング装置等の成膜装置によって、上述した誘電体多層膜を積層する方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法では、マスク治具を基板上に載置して特定のフィルタ領域を形成し蒸着法などによってカラーフィルタを形成した後、同一のマスク治具を所定の角度だけ回転させて次のフィルタ領域を形成して次の色のカラーフィルタを形成することができる。これを繰り返せば、ひとつのマスク治具でそれぞれのフィルタ領域に複数のカラーフィルタを形成することができるとされている。   Therefore, recently, a new color wheel manufacturing method has been developed. This color wheel manufacturing method is a method in which a light interference filter corresponding to a color filter of each color is formed in each filter region on a transparent substrate such as glass. In general, according to this manufacturing method, the mechanical strength of the color wheel is high, and the color wheel does not break even if it rotates at a high speed. Further, since there are no seams or gaps between the color filters, noise such as wind noise does not occur during use. For example, in order to form such a color filter, a mask jig made of a metal plate having an opening for defining a predetermined filter region is placed on the substrate for the color wheel, and the substrate and the mask are cured. A method of laminating the above-described dielectric multilayer film by a film forming apparatus such as a vapor deposition apparatus or a sputtering apparatus has been proposed (see Patent Document 1). In this method, a mask jig is placed on a substrate to form a specific filter area, a color filter is formed by vapor deposition or the like, and then the same filter jig is rotated by a predetermined angle to obtain the next filter area. To form a color filter of the next color. If this is repeated, it is said that a plurality of color filters can be formed in each filter region with a single mask jig.

この他にも以下のようなカラーホイールまたはその製造方法が提案されている。特許文献２には、各カラーフィルタを固定部材で繋ぎ合わせて作成した円盤状のカラーホイールの支持部材を工夫することにより照明効率の低下を抑え、破損に対する耐性を増したカラーホイールが開示されている。さらに、特許文献３には、カラーホイールの回転中心軸を高精度に決定するカラーホイールの製造方法が開示されている。特許文献３には、透光性のガラス基板上にカラーフィルタの薄膜を蒸着する際に、各カラーフィルタのパターンの回転中心の偏心を抑えるための蒸着工程におけるマスク治具が開示されている。特許文献４には、一枚ものの基板の表裏に光干渉フィルタの膜を被覆したカラーホイールが開示されている。特許文献５には、カラーホイールの製造工程における製造コスト低減のための好適なカラーフィルタの表裏識別手段が開示されている。特許文献６には、カラーホイールの明るさの向上のために、カラーフィルタ同士の境界に白色フィルタを設けたカラーフィルタが開示されている。   In addition to this, the following color wheel or a manufacturing method thereof has been proposed. Patent Document 2 discloses a color wheel that suppresses a decrease in illumination efficiency and improves resistance to breakage by devising a support member for a disk-shaped color wheel formed by connecting each color filter with a fixing member. Yes. Furthermore, Patent Document 3 discloses a method for manufacturing a color wheel that determines the rotation center axis of the color wheel with high accuracy. Patent Document 3 discloses a mask jig in a vapor deposition process for suppressing the eccentricity of the rotation center of each color filter pattern when vapor-depositing a color filter thin film on a translucent glass substrate. Patent Document 4 discloses a color wheel in which a film of an optical interference filter is coated on the front and back of a single substrate. Patent Document 5 discloses a suitable color filter front / back identification means for reducing the manufacturing cost in the color wheel manufacturing process. Patent Document 6 discloses a color filter in which a white filter is provided at the boundary between color filters in order to improve the brightness of the color wheel.

しかしながら、従来のカラーホイールの製造方法では、各フィルタ領域からなるパターンの境界における精度が十分ではなかった。カラーフィルタを繋ぎ合わせたり、張り合わせたりしたカラーホイールはもとより、一枚の基板上にそれぞれの光干渉フィルタを形成したカラーホイールにおいても、光干渉フィルタの境界部では正確な色の光線を出射できなかった。比較的精度よく製造できる一枚の基板上にそれぞれの光干渉フィルタを形成したカラーホイールにおいても、光干渉フィルタ用の薄膜は、基板上にＴａ₂Ｏ₅やＳｉＯ₂などの薄膜として数十層積層されている。そして、Ｔａ₂Ｏ₅やＳｉＯ₂などの薄膜は、境界部であるその端部において積層された層の数が揃っていないで、中心部における層の数より少なくなっている。あるいは端部において積層された実際の薄膜の厚さが要求される光学薄膜の膜厚より薄くなっていることがある。このため、端部においては、十分にシャープな色を出射するカラーフィルタとはならなくなる。また、光干渉フィルタの端部において正確に数十層のＴａ₂Ｏ₅やＳｉＯ₂層が積層されていないと、光干渉フィルタの境界部を正確に特定することもできなくなる。このため、顕微鏡等で光干渉フィルタの境界部を特定して、そこを基準にマスク治具をセットして、次の色の光干渉フィルタを形成しようとしても、形成した光干渉フィルタの境界部が不明確であれば、マスク治具をセットする基準の位置が正確に定まらないことになる。このような光干渉フィルタからなるカラーフィルタの境界部では、色ぼけの領域が発生し、このカラーフィルタの形成されたカラーホイールからはシャープな色の分光装置を作ることは困難である。 However, in the conventional color wheel manufacturing method, the accuracy at the boundary between the patterns formed by the filter regions is not sufficient. In addition to a color wheel that connects or bonds color filters, even a color wheel in which each optical interference filter is formed on a single substrate cannot emit light of the correct color at the boundary of the optical interference filter. It was. Even in a color wheel in which each optical interference filter is formed on a single substrate that can be manufactured with relatively high accuracy, a thin film for the optical interference filter has several tens of layers such as Ta ₂ O ₅ or SiO ₂ on the substrate. Are stacked. The thin films such as Ta ₂ O ₅ and SiO ₂ do not have the same number of layers laminated at the end portions which are the boundary portions, and are smaller than the number of layers in the central portion. Or the thickness of the actual thin film laminated | stacked in the edge part may be thinner than the film thickness of the required optical thin film. For this reason, the end portion does not become a color filter that emits a sufficiently sharp color. Further, if dozens of Ta ₂ O ₅ and SiO ₂ layers are not accurately laminated at the end of the optical interference filter, the boundary portion of the optical interference filter cannot be accurately specified. For this reason, even if the boundary part of the optical interference filter is specified with a microscope or the like, and the mask jig is set based on the specified boundary to form the optical interference filter of the next color, the boundary part of the formed optical interference filter If it is unclear, the reference position for setting the mask jig cannot be determined accurately. A color blur region occurs at the boundary portion of the color filter composed of such an optical interference filter, and it is difficult to make a sharp color spectroscopic device from the color wheel on which the color filter is formed.

特開２００３−５７４２４号公報JP 2003-57424 A 特開２００５−３２６６７８号公報JP 2005-326678 A 特開２００５−６２３１９号公報JP 2005-62319 A 特開２００２−３４１１３３号公報JP 2002-341133 A 特開２００４−１０１８２７号公報JP 2004-101827 A 特開２０００−３２９９２２号公報JP 2000-329922 A

この発明においては、上述のような問題点を解決できるカラーホイールを製造するため、カラーフィルタの境界となる端部を精密に形成するためのマスク治具の提供を課題としている。また、カラーフィルタ形成のためのマスク操作を容易にできる成膜治具の提供、およびこれらのマスク治具を使用して、上述のような問題点を解決できるカラーホイールの製造方法を提供することを課題としている。   In this invention, in order to manufacture a color wheel that can solve the above-described problems, it is an object to provide a mask jig for precisely forming an end portion that becomes a boundary of a color filter. Also, to provide a film forming jig that can easily perform a mask operation for forming a color filter, and to provide a manufacturing method of a color wheel that can solve the above-described problems by using these mask jigs. Is an issue.

前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、
カラーホイール用の基板にカラーフィルタを形成するための開口部を備えたマスク治具であって、
基板に接する面に開口辺縁部をもって開口する基板側開口部と、
基板に接する面とは反対側の面に、基板側開口部よりも大きな面積を有し、かつ基板に接する面とは反対側から見ると基板側開口部を囲繞するように開口する空間側開口部と、
空間側開口部から基板側開口部に向かって鋭角に傾斜するテーパ面部と、
このテーパ面部の傾斜先端部に形成された内周面と
を有するマスク治具であり、
請求項２は、
前記鋭角の角度が１０〜８０度である請求項１に記載のマスク治具であり、
請求項３は、
前記内周面の高さが０．３ｍｍ以下である請求項１または２に記載のマスク治具であり、
請求項４は、
複数のカラーフィルタを有するカラーホイールに用いられる基板を載置する基板載置治具と、
それぞれのカラーフィルタの位置に対応して互いに異なる位置にカラーフィルタ形成用の開口部を有する複数のマスク治具と
を備えた成膜治具であり、
請求項５は、
前記請求項４に記載のマスク治具が、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマスク治具である請求項４に記載の成膜治具であり、
請求項６は、
基板載置治具が、基板を支持する支持部と、その支持部の周囲に形成された凹部とを有する基板載置部を備える請求項４または５に記載の成膜治具であり、
請求項７は、
基板載置治具に基板を載置する工程と、
基板載置治具に載置された基板上に、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマスク治具であって、基板上に形成するカラーフィルタに対応するカラーフィルタ形成用の開口部を有するマスク治具を選んでこれを載置して、順次それぞれのカラーフィルタを形成する工程と
を含むカラーホイールの製造方法である。 As means for solving the problems,
Claim 1
A mask jig having an opening for forming a color filter on a substrate for a color wheel,
A substrate-side opening having an opening edge on the surface in contact with the substrate; and
A space-side opening that has a larger area than the substrate-side opening on the surface opposite to the surface that contacts the substrate, and that opens to surround the substrate-side opening when viewed from the side opposite to the surface that contacts the substrate And
A tapered surface portion inclined at an acute angle from the space-side opening toward the substrate-side opening;
A mask jig having an inner peripheral surface formed at an inclined tip portion of the tapered surface portion,
Claim 2
The mask jig according to claim 1, wherein the acute angle is 10 to 80 degrees.
Claim 3
The mask jig according to claim 1 or 2, wherein a height of the inner peripheral surface is 0.3 mm or less,
Claim 4
A substrate mounting jig for mounting a substrate used in a color wheel having a plurality of color filters;
A film forming jig comprising a plurality of mask jigs having openings for forming color filters at different positions corresponding to the positions of the respective color filters,
Claim 5
The film jig according to claim 4, wherein the mask jig according to claim 4 is the mask jig according to any one of claims 1 to 3.
Claim 6
The substrate mounting jig is a film forming jig according to claim 4 or 5, comprising a substrate mounting part having a support part for supporting the substrate and a concave part formed around the support part,
Claim 7
A step of placing a substrate on a substrate placement jig;
A mask jig according to any one of claims 1 to 3, wherein a color filter opening corresponding to a color filter formed on the substrate is mounted on the substrate placed on the substrate placing jig. A method of manufacturing a color wheel, including a step of selecting a mask jig having a portion, placing the mask jig, and sequentially forming each color filter.

この発明のマスク治具により形成したカラーフィルタは、その端部の境界面で精密に他の色のカラーフィルタと分離されており、境界付近においても正確に所望の色の光線を出射できる。そのため、このカラーフィルタを形成したカラーホイールは、カラーフィルタの境界部分で色ぼけがなく、シャープな色の光線を出射できる。さらに、カラーフィルタの境界部分での出射する光線の無駄がなく出射光の利用効率が高くなる。このため、このカラーホイールを使用した画像表示装置はシャープで明るい画像を形成しやすい。   The color filter formed by the mask jig of the present invention is precisely separated from the color filters of other colors at the boundary surface of the end portion, and can emit light of a desired color accurately even near the boundary. For this reason, the color wheel on which the color filter is formed can emit light having a sharp color without being blurred at the boundary of the color filter. Further, there is no waste of the emitted light at the boundary portion of the color filter, and the utilization efficiency of the emitted light is increased. For this reason, an image display device using this color wheel tends to form a sharp and bright image.

また、この発明に係る成膜治具を用いてカラーホイールを製造する際、マスク治具のカラーホイール基板上へのセッティングが正確に、且つ容易にできるため、基板上へのカラーフィルタの形成において、カラーフィルタの端部で容易に、精密に他の色のカラーフィルタとの境界を形成することができる。   In addition, when manufacturing a color wheel using the film forming jig according to the present invention, the setting of the mask jig on the color wheel substrate can be performed accurately and easily, so in the formation of the color filter on the substrate. The boundary with other color filters can be easily and precisely formed at the end of the color filter.

さらに、この発明に係る製造方法を用いてカラーホイールを製造すれば、境界部分で色ぼけがなく、シャープな色の光線を出射できるカラーホイールが得られ、このカラーホイールから出射する光線の利用効率が高くなる。このため、このカラーホイールを使用した画像表示装置はシャープで明るい画像を形成しやすい。また、この発明の製造方法により製造したカラーホイールは、基板上に薄膜を形成しただけの簡単な構造であるので、高速回転においても騒音や偏心による破損のおそれはほとんどない。   Furthermore, if a color wheel is manufactured using the manufacturing method according to the present invention, a color wheel that can emit sharp light rays without blurring at the boundary portion is obtained, and the utilization efficiency of light rays emitted from this color wheel is obtained. Becomes higher. For this reason, an image display device using this color wheel tends to form a sharp and bright image. Further, since the color wheel manufactured by the manufacturing method of the present invention has a simple structure in which a thin film is formed on a substrate, there is almost no possibility of damage due to noise or eccentricity even at high speed rotation.

この発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明においては、カラーホイール上に形成される各カラーフィルタは、不要な入射光を濾波して、所望の波長帯域の入射光のみを透過させ利用するものとして説明しているが、この発明において製造されるカラーホイールには、所望の波長帯域の入射光のみを反射させて利用し、その他の不要な入射光を濾波するように形成されたカラーフィルタを備えた反射光を利用するカラーホイールをも含んでいる。   An embodiment of the present invention will be described. In the following description, each color filter formed on the color wheel is described as filtering unnecessary incident light and transmitting and using only incident light in a desired wavelength band. In the color wheel manufactured in the present invention, only the incident light of a desired wavelength band is reflected and used, and the reflected light including a color filter formed so as to filter other unnecessary incident light is used. It also includes a color wheel.

この発明のマスク治具はカラーホイール用の基板上のフィルタ領域にカラーフィルタを形成するためのマスク治具である。この発明に係るカラーフィルタは、蒸着法やスパッタリング法などによって基板上に成膜された誘電体多層膜である光干渉フィルタからなっており、基板と同じ中心軸を持つ扇形のフィルタ領域に形成されている。通常、カラーフィルタは基板上に複数形成されており、例えば４個のフィルタ領域にそれぞれ赤色光のみを透過させる赤色透過用のカラーフィルタ、緑色光のみを透過させる緑色透過用のカラーフィルタ、青色光のみを透過させる青色透過用のカラーフィルタとして形成されている。なお、全ての色の光を透過させるフィルタ領域は光干渉フィルタは形成されていないが、このフィルタ領域を便宜上白色透過用のカラーフィルタとして扱う。   The mask jig of the present invention is a mask jig for forming a color filter in a filter region on a substrate for a color wheel. The color filter according to the present invention comprises an optical interference filter which is a dielectric multilayer film formed on a substrate by vapor deposition or sputtering, and is formed in a fan-shaped filter region having the same central axis as the substrate. ing. Usually, a plurality of color filters are formed on the substrate. For example, each of four filter regions transmits a red color filter that transmits only red light, a green color filter that transmits only green light, and blue light. It is formed as a color filter for blue transmission that transmits only the light. The filter region that transmits all colors of light is not formed with an optical interference filter, but this filter region is treated as a white color filter for convenience.

この発明に係るマスク治具においては、上記の各色のカラーフィルタに対応してそれぞれ専用のマスク治具が用意されることが多い。それぞれのマスク治具の光干渉フィルタ形成時のマスク用の開口部は、基板に接する面に開口辺縁部をもって開口する基板側開口部と、基板に接する面とは反対側の面に、基板側開口部よりも大きな面積を有し、かつ基板に接する面とは反対側から見ると基板側開口部を囲繞するように開口する空間側開口部と、空間側開口部から基板側開口部に向かって鋭角に傾斜するテーパ面部と、このテーパ面部の傾斜先端部に形成された内周面とを有する。   In the mask jig according to the present invention, dedicated mask jigs are often prepared corresponding to the color filters of the respective colors. The mask opening when forming the optical interference filter of each mask jig has a substrate-side opening having an opening edge on the surface in contact with the substrate and a surface on the side opposite to the surface in contact with the substrate. A space-side opening that opens to surround the substrate-side opening when viewed from the side opposite to the surface in contact with the substrate, and a space-side opening to the substrate-side opening. And a tapered surface portion inclined at an acute angle, and an inner peripheral surface formed at the inclined tip portion of the tapered surface portion.

図１〜図３を参照にしながらこのマスク治具の開口部の構造について説明する。図１、図２に示すように、このマスク治具１の扇形の開口部６は、カラーフィルタ形成時にマスク治具１のカラーホイール用の基板に接する側である基板側開口部９よりも、基板に接する側とは反対側の空間側開口部１１のほうが面積が大きく、且つこの開口部６をマスク治具１の空間側２１’の面の上方から見たときに、すなわち図１で表した平面図上では紙面の真上から見たときに、基板側開口部９が空間側開口部１１の内側に見える状態になるように囲まれている。そして、開口部６の断面には空間側開口部１１から基板側開口部９に向かって鋭角に傾斜するテーパ面部１０が形成されている。図１の平面図のＡ−Ａ’線における断面図である図２で示せば、開口部６の断面であるテーパ面部１０を表わす線と、マスク治具の基板側２１を表す直線とのなす角度が鋭角になっている。図２におけるテーパ面部Ｂの拡大図を図３Ｂに示した。図３Ｂに示すようにテーパ面部１０は空間側２１'の開口開始部１３’から、テーパ面部１０の先端である傾斜先端部１２に向かうにつれて開口部６側に突き出しているように傾斜している。この傾斜角、言い換えればマスク治具の基板側２１とテーパ面部１０とのなす角度θは鋭角であり、さらに、その角度θは１０〜８０度であることが好ましく、１０〜４５度が特に好ましい。このようにすることにより、カラーフィルタ境界部における光干渉フィルタ用の個々の薄膜の形成むらや厚さの変動を防ぐことができる。特に、スパッタリングによる薄膜形成においては、角度θは１０〜４５度が好ましい。   The structure of the opening of this mask jig will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the fan-shaped opening 6 of the mask jig 1 is more than the substrate-side opening 9 that is in contact with the color wheel substrate of the mask jig 1 when forming the color filter. The space-side opening 11 on the opposite side to the side in contact with the substrate has a larger area, and when this opening 6 is viewed from above the surface of the space side 21 'of the mask jig 1, that is, as shown in FIG. In the plan view, the substrate-side opening 9 is surrounded so as to be visible inside the space-side opening 11 when viewed from directly above the page. In the cross section of the opening 6, a tapered surface portion 10 that is inclined at an acute angle from the space-side opening 11 toward the substrate-side opening 9 is formed. As shown in FIG. 2 which is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the plan view of FIG. 1, a line representing the tapered surface portion 10 which is a cross section of the opening 6 and a straight line representing the substrate side 21 of the mask jig are formed. The angle is sharp. An enlarged view of the tapered surface portion B in FIG. 2 is shown in FIG. 3B. As shown in FIG. 3B, the tapered surface portion 10 is inclined so as to protrude from the opening start portion 13 ′ on the space side 21 ′ toward the opening portion 6 side toward the inclined tip portion 12 that is the tip of the tapered surface portion 10. . The inclination angle, in other words, the angle θ formed between the substrate side 21 of the mask jig and the tapered surface portion 10 is an acute angle, and the angle θ is preferably 10 to 80 degrees, and more preferably 10 to 45 degrees. . By doing so, it is possible to prevent the formation unevenness of the individual thin film for the optical interference filter and the variation in the thickness at the boundary portion of the color filter. In particular, in forming a thin film by sputtering, the angle θ is preferably 10 to 45 degrees.

さらに、図３Ｂにおける鋭角部分Ｂ’を拡大した図が図３Ｂ’である。図３Ｂ’に示すように、このテーパ面部１０の傾斜先端部１２には内周面１０’が形成されている。この内周面１０’は、テーパ面部１０の先端の欠損部であり、その高さを０．３ｍｍ以下、さらに０．１〜０．０１ｍｍとすることが好ましい。この内周面１０’の高さは、低いほうが誘電体薄膜である光干渉フィルタを形成する上では蒸着物質が均一に形成され易い。しかし、マスク治具１の製作上、内周面１０’の高さを小さくしすぎると基板側開口部９の形状の精度が保てなくなるおそれがある。基板側開口部９の形状の精度を保って内周面１０’の高さを０．０１ｍｍ以下に製作するためには、非常に高度な製作技術が必要となり経済的ではない。通常、内周面１０’は、基板側開口部９の形状を精密に加工するために開口部６におけるテーパ面１０の鋭角部分の先端を切り欠いて形成する。そのため、内周面１０’はマスク治具１の板面に対してほぼ垂直になっている。なお、内周面１０’は、テーパ面１０と逆側に傾斜していると、光干渉フィルタを形成する上では好ましくない。   Further, FIG. 3B ′ is an enlarged view of the acute angle portion B ′ in FIG. 3B. As shown in FIG. 3B ′, an inner peripheral surface 10 ′ is formed at the inclined tip end portion 12 of the tapered surface portion 10. The inner peripheral surface 10 ′ is a defective portion at the tip of the tapered surface portion 10, and the height thereof is preferably 0.3 mm or less, more preferably 0.1 to 0.01 mm. The lower the inner peripheral surface 10 ′, the easier it is to form a vapor deposition material when forming an optical interference filter that is a dielectric thin film. However, when the mask jig 1 is manufactured, if the height of the inner peripheral surface 10 ′ is too small, the accuracy of the shape of the substrate side opening 9 may not be maintained. In order to manufacture the inner peripheral surface 10 ′ at a height of 0.01 mm or less while maintaining the accuracy of the shape of the substrate side opening 9, a very advanced manufacturing technique is required, which is not economical. Usually, the inner peripheral surface 10 ′ is formed by notching the tip of the acute angle portion of the tapered surface 10 in the opening 6 in order to precisely process the shape of the substrate side opening 9. Therefore, the inner peripheral surface 10 ′ is substantially perpendicular to the plate surface of the mask jig 1. If the inner peripheral surface 10 ′ is inclined to the opposite side of the tapered surface 10, it is not preferable for forming an optical interference filter.

この発明においては、一般に、上記の各カラーフィルタに対応してそれぞれ専用のマスク治具が用意されることが多いが、カラーホイール上のフィルタ領域は、それぞれのカラーフィルタに対応して扇形の角度の大きさが異なっているからである。例えば、赤色透過用のカラーフィルタは８５度、緑色透過用のカラーフィルタは９０度、青色透過用のカラーフィルタは１００度、白色透過用のカラーフィルタは７５度というようになっている。このため、それぞれのカラーフィルタ用のマスク治具は、それぞれ８５度、９０度、１００度の扇形の開口部を備えている必要がある。なお、白色透過用のカラーフィルタのフィルタ領域は光干渉フィルタは形成されないが、光源の有効利用のため反射防止膜を形成するためのマスク治具を備えていることが好ましい。   In this invention, generally, a dedicated mask jig is often prepared corresponding to each of the above color filters, but the filter area on the color wheel has a fan-shaped angle corresponding to each color filter. This is because the sizes of are different. For example, the color filter for red transmission is 85 degrees, the color filter for green transmission is 90 degrees, the color filter for blue transmission is 100 degrees, and the color filter for white transmission is 75 degrees. For this reason, the mask jig for each color filter needs to have fan-shaped openings of 85 degrees, 90 degrees, and 100 degrees, respectively. In the filter region of the white color filter, no optical interference filter is formed, but it is preferable to have a mask jig for forming an antireflection film for effective use of the light source.

図１、図４、図５にそれぞれの色のカラーフィルタに対応するマスク治具の例を示した。例えば、図１は赤色透過用のカラーフィルタ製造用のマスク治具、図４は緑色透過用のカラーフィルタ製造用のマスク治具、図５は青色透過用のカラーフィルタ製造用のマスク治具を表わす。図１、図４、図５に示すように、このマスク治具１，２，３はそれぞれ異なった位置に、異なった角度の扇形の開口部６，７，８を持つ薄い板状をしている。それぞれの開口部６，７，８は上述のような構造をしている。そして、通常はカラーホイール用の基板をのせる載置治具との位置決めをし易いように、それぞれ位置決め治具１４，１５，１６，１７，１８，１９を備えている。位置決め治具１４，１５，１６，１７，１８，１９は位置決めができれば、どのようなものでもよいが、この場合は、丸孔および横長孔を例示している。これは、後述する載置治具に備えた位置決め治具が、この丸孔および横長孔にぴったりはまる円柱であることと対応している。なお、形成すべきカラーフィルタのフィルタ領域のうち、扇形の形状が同じものがある場合は、マスク治具に位置決め治具を複数組備えておき、位置決め治具の組合せを選択することにより、複数のフィルタ領域にひとつのマスク治具でカラーフィルタを形成することもできる。また、白色透過用のカラーフィルタ製造用のマスク治具も作ることが望ましく、この白色透過用のカラーフィルタ製造用のマスク治具にも丸孔および横長孔等の位置決め治具を設置する。   FIGS. 1, 4 and 5 show examples of mask jigs corresponding to the color filters of the respective colors. For example, FIG. 1 shows a mask jig for manufacturing a color filter for red transmission, FIG. 4 shows a mask jig for manufacturing a color filter for green transmission, and FIG. 5 shows a mask jig for manufacturing a color filter for blue transmission. Represent. As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the mask jigs 1, 2, and 3 are formed into thin plates having fan-shaped openings 6, 7, and 8 at different angles at different positions. Yes. Each of the openings 6, 7, and 8 has a structure as described above. In addition, positioning jigs 14, 15, 16, 17, 18, and 19 are provided to facilitate positioning with a mounting jig on which a color wheel substrate is normally placed. The positioning jigs 14, 15, 16, 17, 18, and 19 may be any as long as they can be positioned, but in this case, round holes and horizontally long holes are illustrated. This corresponds to the fact that the positioning jig provided in the mounting jig, which will be described later, is a cylinder that fits exactly into the round hole and the laterally long hole. In addition, when there is the same fan-shaped shape among the filter regions of the color filter to be formed, a plurality of positioning jigs are provided in the mask jig, and a plurality of positioning jigs are selected by selecting a combination of the positioning jigs. It is also possible to form a color filter with a single mask jig in the filter region. Also, it is desirable to make a mask jig for manufacturing a white color filter, and positioning jigs such as a round hole and a laterally long hole are also installed in the mask jig for manufacturing a white color filter.

次にこの発明の成膜治具について説明する。この発明の成膜治具は、複数のカラーフィルタを有するカラーホイールに用いられる基板を載置する基板載置治具と、それぞれのカラーフィルタの位置に対応して互いに異なる位置にカラーフィルタ形成用の開口部を有する複数のマスク治具とを備えている。この成膜治具は、カラーホイール用の基板にカラーフィルタを形成するために使用する治具である。この成膜治具は、基板載置治具と、それぞれのカラーフィルタの形成に使用するための複数、通常は３種以上のマスク治具とを備えている。上述のように、カラーフィルタの各フィルタ領域はそれぞれ扇形の角度の大きさが異なっている場合が多く、ひとつのマスク治具を基板上で回転して複数のフィルタ領域にカラーフィルタを形成することは難しい。そこで、基板載置治具上に基板を固定して載置しておき、カラーフィルタ毎に準備しておいたマスク治具を取り替えながら、それぞれのフィルタ領域にカラーフィルタを形成していく。ここで使用するマスク治具は、精密な境界を持つカラーフィルタを形成する上から、上述の構造の開口部を備えたマスク治具であることが好ましい。   Next, the film forming jig of the present invention will be described. The film forming jig of the present invention is a substrate mounting jig for mounting a substrate used for a color wheel having a plurality of color filters, and for forming color filters at different positions corresponding to the positions of the respective color filters. And a plurality of mask jigs having a plurality of openings. This film forming jig is a jig used for forming a color filter on a substrate for a color wheel. This film forming jig includes a substrate mounting jig and a plurality of, usually three or more kinds of mask jigs for use in forming each color filter. As described above, each filter area of a color filter often has a sector-shaped angle, and a single mask jig is rotated on the substrate to form color filters in a plurality of filter areas. Is difficult. Therefore, the substrate is fixed and placed on the substrate placement jig, and the color filter is formed in each filter region while replacing the mask jig prepared for each color filter. The mask jig used here is preferably a mask jig having an opening having the above-described structure in order to form a color filter having a precise boundary.

基板載置治具と複数のマスク治具とは、それぞれ上述したような位置決め治具を備えており、基板載置治具に基板を載置して、その上にマスク治具を配置する際に、マスク治具と基板載置治具、すなわち基板との相対位置を正確に確定できるようになっている。例えば、マスク治具に上述のような丸孔と横長孔の組合せの位置決め治具を備えていれば、図６、図７に示すような基板載置治具４の対応する位置に丸棒を垂直に配置した位置決め治具２０，２０’を備えていることが好ましい。そして、これらの位置決め治具の加工精度は１０μｍ程度でぴったり嵌るようにすることが好ましい。このように、マスク治具と基板載置治具、すなわち基板との相対位置を精密に位置決めできることが、基板上のフィルタ領域にカラーフィルタを正確に形成する効果をもたらす。基板上にカラーフィルタを正確に形成することができれば、カラーフィルタ同士の境界での重なりや隙間がなくなり、カラーフィルタの境界面で精密に色が変化するカラーホイールを製造することができる。このようなカラーホイールは、画像表示装置に用いた場合、画像の色ぼけがなく、光の利用効率の高い、明るい画像を得ることができる。   The substrate mounting jig and the plurality of mask jigs each include a positioning jig as described above. When placing a substrate on the substrate mounting jig and placing the mask jig thereon, In addition, the relative position between the mask jig and the substrate mounting jig, that is, the substrate can be accurately determined. For example, if the mask jig is provided with a positioning jig having a combination of a round hole and a horizontally long hole as described above, a round bar is placed at a corresponding position of the substrate mounting jig 4 as shown in FIGS. It is preferable to include positioning jigs 20 and 20 'arranged vertically. And it is preferable that the processing accuracy of these positioning jigs is fitted to be about 10 μm. Thus, being able to accurately position the relative position between the mask jig and the substrate mounting jig, that is, the substrate, has the effect of accurately forming the color filter in the filter region on the substrate. If the color filter can be accurately formed on the substrate, there can be no overlap or gap at the boundary between the color filters, and a color wheel whose color changes precisely at the boundary surface of the color filter can be manufactured. When such a color wheel is used in an image display device, it is possible to obtain a bright image with no color blur and high light use efficiency.

この発明に係る基板載置治具は、基板を支持する支持部と、その支持部の周囲に形成された深さ１ｍｍ以上の凹部とを有する基板載置部を備えていることが好ましい。図６〜図９に示すように、基板載置治具４は金属製等の平板上に基板載置部５を備えている。この基板載置部５上に基板を載置した後、その上にマスク治具を載せて基板上のフィルタ領域にカラーフィルタ形成用の蒸着装置等で誘電体薄膜を形成する。その際、基板は基板載置治具４の基板載置部５上で自然には移動しないように載置されている。そして、上述のように、例えばマスク治具１は、基板載置治具４に備えた位置決め治具２０，２０’およびマスク治具１に備えた位置決め治具１４，１５によって精度よく基板載置治具４上、すなわち基板上の所定の位置に配置される。これにより、基板の所定のフィルタ領域に精度よくマスク治具１の開口部６が重なる。このような状態で蒸着操作を行えば、カラーフィルタは所定のフィルタ領域に正確に形成される。   The substrate mounting jig according to the present invention preferably includes a substrate mounting portion having a support portion for supporting the substrate and a recess having a depth of 1 mm or more formed around the support portion. As shown in FIGS. 6 to 9, the substrate mounting jig 4 includes a substrate mounting portion 5 on a flat plate made of metal or the like. After the substrate is placed on the substrate placement portion 5, a mask jig is placed thereon, and a dielectric thin film is formed on the filter region on the substrate by a color filter forming vapor deposition apparatus or the like. At that time, the substrate is placed so as not to move naturally on the substrate placement portion 5 of the substrate placement jig 4. As described above, for example, the mask jig 1 is placed on the substrate with high accuracy by the positioning jigs 20 and 20 ′ provided on the substrate placing jig 4 and the positioning jigs 14 and 15 provided on the mask jig 1. It is arranged at a predetermined position on the jig 4, that is, on the substrate. Thereby, the opening 6 of the mask jig 1 is accurately overlapped with a predetermined filter region of the substrate. If the vapor deposition operation is performed in such a state, the color filter is accurately formed in a predetermined filter region.

この発明に係る基板載置治具４は、図８およびそのＤ部の拡大図である図９に示すように、基板を支持する支持部５’と、その支持部５’の周囲に形成された深さ１ｍｍ以上の凹部とを有する基板載置部５を備えることが好ましい。この深さ１ｍｍ以上の凹部は、基板載置部５に載置されている基板にカラーフィルタを形成した後、基板載置治具４に載置したまま基板を洗浄する工程において、基板の裏側、すなわち基板載置治具４側の洗浄・乾燥操作を容易にするものである。カラーフィルタを形成した後の基板は水やアルコール等の有機溶媒で洗浄されるが、基板載置治具４の基板載置部５に載置したまま洗浄すると、基板の裏側には洗浄液が行きわたり難く洗浄が不十分になり易い。そこで、基板の中央部付近に基板を支持する支持部５’を設け、基板のフィルタ領域の裏側にあたる支持部５’の周囲に深さ１ｍｍ以上の凹部を設け、基板の裏側に洗浄液が行きわたり易くすることが好ましい。深さは，図９に示すように支持部５’を基準にした深さＥである。このようにすれば、基板を基板載置治具４の基板載置部５に載置した際に、基板と基板載置部５における凹部との間に１ｍｍ以上の間隙ができ、基板の洗浄の際、洗浄液が行きわたり易く洗浄が効果的に行われる。さらに、この洗浄液を乾燥する場合にも、基板と基板載置部５の凹部との間に１ｍｍ以上の間隙があると、非常に効率的に基板の乾燥ができる。   As shown in FIG. 8 and FIG. 9 which is an enlarged view of a D portion thereof, the substrate mounting jig 4 according to the present invention is formed around a support portion 5 ′ for supporting the substrate and the support portion 5 ′. It is preferable to include a substrate mounting portion 5 having a recess having a depth of 1 mm or more. The recess having a depth of 1 mm or more is formed on the back side of the substrate in the step of cleaning the substrate while being placed on the substrate placing jig 4 after the color filter is formed on the substrate placed on the substrate placing portion 5. That is, the cleaning / drying operation on the substrate mounting jig 4 side is facilitated. The substrate after the color filter is formed is washed with an organic solvent such as water or alcohol. However, if the substrate is washed while being placed on the substrate placing portion 5 of the substrate placing jig 4, the washing solution goes to the back side of the substrate. It is difficult to move and cleaning is likely to be insufficient. Therefore, a support portion 5 ′ for supporting the substrate is provided near the center of the substrate, a recess having a depth of 1 mm or more is provided around the support portion 5 ′, which is the back side of the filter region of the substrate, and the cleaning liquid reaches the back side of the substrate. It is preferable to make it easy. The depth is a depth E with reference to the support portion 5 'as shown in FIG. In this way, when the substrate is placed on the substrate placement portion 5 of the substrate placement jig 4, a gap of 1 mm or more is formed between the substrate and the recess in the substrate placement portion 5, and the substrate is cleaned. In this case, the cleaning liquid is easily distributed and cleaning is performed effectively. Furthermore, even when this cleaning liquid is dried, the substrate can be dried very efficiently if there is a gap of 1 mm or more between the substrate and the concave portion of the substrate mounting portion 5.

この発明のマスク治具および基板載置治具は、どのような素材で製造してもよいが、アルミニウム、鋼、銅、マグネシウムおよびこれらの金属の合金を素材として製造することが好ましい。その中でも、軽量性、加工性からアルミニウムおよびアルミニウム合金が好適である。経済性を重視する場合は、鋼などの鉄系素材を使用してもよい。例えば、５〜１０ｍｍ厚のアルミニウムの平板からカラーフィルタを形成するためのカラーホイール用の基板より大きな正方形に切り出して、図６、図７に示すような支持部５’を含む基板載置部５を形成する。なお、基板載置部５の直径は基板の直径より大きいことが好ましい。さらに、このアルミニウムの平板に、位置決め治具２０，２０’としてアルミニウム、鋼、銅、マグネシウムおよびこれらの金属の合金等を素材として製造した円柱を設置する。このようにして、図６に示したなような基板載置治具４が製造できる。アルミニウムの平板の加工は切削法、電鋳法、エッチング法、レーザー加工法等によればよい。マスク治具１〜３の製造方法も基板載置治具４と同様であるが、開口部６，７，８の形成には、十分な寸法精度が要求される。例えば、開口部６のテーパ面部１０における傾斜先端部１２の内周面１０’の高さは０．３ｍｍ以下とすることが好ましい。また、位置決め治具１４，１５としての丸孔および横長穴と開口部６との相対位置を正確に配置する必要がある。このため、マスク治具の加工には切削法、電鋳法、エッチング法、レーザー加工法等が好ましい。   The mask jig and the substrate mounting jig of the present invention may be made of any material, but are preferably made of aluminum, steel, copper, magnesium, and alloys of these metals. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferable from the viewpoint of lightness and workability. When importance is attached to economy, iron-based materials such as steel may be used. For example, a substrate mounting portion 5 including a support portion 5 ′ as shown in FIGS. 6 and 7 is cut out from a flat plate of aluminum having a thickness of 5 to 10 mm into a larger square than a substrate for a color wheel for forming a color filter. Form. The diameter of the substrate platform 5 is preferably larger than the diameter of the substrate. Further, a cylinder made of aluminum, steel, copper, magnesium, an alloy of these metals, or the like as a material is installed on the aluminum flat plate as the positioning jigs 20 and 20 '. In this way, the substrate mounting jig 4 as shown in FIG. 6 can be manufactured. The processing of the aluminum flat plate may be performed by a cutting method, an electroforming method, an etching method, a laser processing method, or the like. The manufacturing method of the mask jigs 1 to 3 is the same as that of the substrate mounting jig 4, but sufficient dimensional accuracy is required for forming the openings 6, 7, and 8. For example, the height of the inner peripheral surface 10 ′ of the inclined tip portion 12 in the tapered surface portion 10 of the opening 6 is preferably 0.3 mm or less. Moreover, it is necessary to arrange | position the relative position of the round hole and laterally long hole as the positioning jigs 14 and 15, and the opening part 6 correctly. For this reason, a cutting method, an electroforming method, an etching method, a laser processing method and the like are preferable for processing the mask jig.

上述のマスク治具および基板載置治具を用いた、カラーホイールの製造方法について説明する。カラーホイールの基板は、例えばホウケイ酸ガラス等の光透過性の無機材料、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン等の光透過性の光学プラスチック材料を使用すればよい。上記材料からできた平板を所望の大きさの円盤状に切り出せば基板となる。この基板を上述の基板載置治具の基板載置部に載せ、例えば赤色カラーフィルタ用の第一のマスク治具をその上に配置する。その際、基板載置治具の位置決め治具とマスク治具の位置決め治具とにより、マスク治具と基板載置治具との相対位置を正確に決定する。これにより、マスク治具の開口部からは基板載置治具上に載置された基板における赤色カラーフィルタ用のフィルタ領域のみが露出している。このように基板載置治具とマスク治具とにより挟まれた基板を、例えば図１０に示すような電子照射で蒸発源２６を加熱する真空蒸着装置２２の基板支持具２９に基板の外部への露出面がるつぼ２５のほうに向くようにしてセットし、チャンバ２３内を減圧にしておき、るつぼ２５中の蒸発源２６に電子照射装置２７から電子を照射して蒸着物質を加熱して蒸発させて、マスク治具の開口部から外部に露出している基板のフィルタ領域に蒸着物質を蒸着させて光干渉フィルタの薄膜を形成する。蒸着物質としては、高屈折率の素材、例えばＴａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＺｎＳなどよりなる誘電体物質と低屈折率の素材、例えばＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂などよりなる誘電体物質とがあり、これらを、交互に数層から数十層積層して光干渉フィルタを形成する。なお、光干渉フィルタの各誘電体薄膜の厚さは、高屈折率の素材と低屈折率の素材との組合せ、および目的とするカラーフィルタの透過光の波長によって決まる。通常は、個々の誘電体薄膜の厚さは、数１０ｎｍとすることが多い。 A method for manufacturing a color wheel using the above-described mask jig and substrate mounting jig will be described. For the substrate of the color wheel, a light-transmitting inorganic material such as borosilicate glass, or a light-transmitting optical plastic material such as polymethyl methacrylate, polycarbonate, or polycycloolefin may be used. If a flat plate made of the above material is cut into a disk of a desired size, a substrate is obtained. This substrate is placed on the substrate placement portion of the above-described substrate placement jig, and a first mask jig for a red color filter, for example, is placed thereon. At that time, the relative position between the mask jig and the substrate mounting jig is accurately determined by the positioning jig of the substrate mounting jig and the positioning jig of the mask jig. As a result, only the filter region for the red color filter on the substrate placed on the substrate placement jig is exposed from the opening of the mask jig. Thus, the substrate sandwiched between the substrate mounting jig and the mask jig is transferred to the substrate support 29 of the vacuum evaporation apparatus 22 that heats the evaporation source 26 by electron irradiation as shown in FIG. Is set so that its exposed surface faces the crucible 25, the inside of the chamber 23 is depressurized, and the evaporation source 26 in the crucible 25 is irradiated with electrons from the electron irradiation device 27 to heat the vapor deposition material to evaporate. The thin film of the optical interference filter is formed by depositing a deposition material on the filter region of the substrate exposed to the outside from the opening of the mask jig. As the vapor deposition material, a dielectric material made of a material having a high refractive index, for example, Ta ₂ O ₅ , Nb ₂ O ₅ , TiO ₂ , ZrO ₂ , ZnS, or the like, and a material having a low refractive index, for example, SiO ₂ , MgF _2, etc. A dielectric substance is formed, and several to several tens of layers are alternately laminated to form an optical interference filter. The thickness of each dielectric thin film of the optical interference filter is determined by the combination of a high refractive index material and a low refractive index material, and the wavelength of the transmitted light of the target color filter. Usually, the thickness of each dielectric thin film is often several tens of nm.

基板上にひとつのカラーフィルタが形成されたら、真空蒸着装置２２からカラーホイールを成膜治具ごと取り出して、基板載置治具からマスク治具を取り外す。そして、この基板載置治具の基板載置部に載ったままの基板上に、基板載置治具と基板との相対位置を移動させないようにして、第二のマスク治具、例えば緑色カラーフィルタ用のマスク治具を配置する。その際、第一のマスク治具の配置と同じように、基板載置治具の位置決め治具とマスク治具の位置決め治具とにより、第二のマスク治具と基板載置治具との相対位置を正確に決定する。これにより、マスク治具の開口部からは基板載置治具上に載置された基板における緑色カラーフィルタ用のフィルタ領域のみが露出していることになる。この成膜治具に挟まれた基板に、上述と同様にして真空蒸着装置２２中で光干渉フィルタを形成する。光干渉フィルタの色を変化させるには、蒸着物質を変化させるか、誘電体薄膜の厚さを変化させるか、すればよい。通常は、同じ蒸着物質を用いて、所望の波長の光線を透過するように誘電体薄膜の厚さを変化させる。これにより、緑色カラーフィルタが形成される。   When one color filter is formed on the substrate, the color wheel is taken out from the vacuum deposition apparatus 22 together with the film forming jig, and the mask jig is removed from the substrate mounting jig. Then, the second mask jig, for example, a green color, is arranged so as not to move the relative position between the substrate placement jig and the substrate on the substrate placed on the substrate placement portion of the substrate placement jig. Place a filter mask jig. At that time, in the same manner as the arrangement of the first mask jig, the positioning of the substrate mounting jig and the positioning jig of the mask jig are used to connect the second mask jig and the substrate mounting jig. Determine the relative position accurately. As a result, only the filter region for the green color filter on the substrate placed on the substrate placement jig is exposed from the opening of the mask jig. An optical interference filter is formed in the vacuum deposition apparatus 22 in the same manner as described above on the substrate sandwiched between the film forming jigs. In order to change the color of the optical interference filter, the deposition material or the thickness of the dielectric thin film may be changed. Usually, the same vapor deposition material is used to change the thickness of the dielectric thin film so as to transmit a light beam having a desired wavelength. Thereby, a green color filter is formed.

緑色カラーフィルタと同様にして、青色カラーフィルタも形成することができる。青色カラーフィルタを形成すれば、白色カラーフィルタを含めて４色のカラーフィルタが形成されたことになるが、白色カラーフィルタ部分には青色カラーフィルタの形成と同様にして反射防止膜を形成することが望ましい。通常は、赤色、緑色、青色、白色の４色のカラーフィルタが形成されたカラーホイールが使用されるので、カラーフィルタ形成はこれで終了である。さらに、他の色のカラーフィルタを形成する場合は、上述の操作を繰り返せばよい。カラーフィルタ形成が終わった基板は、マスク治具を取り外して基板載置治具に載置されたまま、アルコールや水などの洗浄溶液で洗浄することが好ましい。この場合、基板の表側であるカラーフィルタが形成されている面は、露出しているので容易に洗浄、乾燥ができる。しかし、基板の裏側であるカラーフィルタが形成されていない面は、露出していないので容易に洗浄、乾燥ができない場合がある。そこで、この発明における好ましい載置治具、すなわち基板を支持する支持部と、その支持部の周囲に形成された深さ１ｍｍ以上の凹部とを有する基板載置部を備える載置治具を使用すると、基板の表側だけでなく裏側も用意に洗浄乾燥ができる。基板載置部における凹部の深さを１ｍｍ以上とするのは、凹部の深さがこれより浅いと洗浄溶液が十分に洗浄効果を発揮しなかったり、洗浄溶液の乾燥が困難となったりするからである。しかし、凹部の深さを１０ｍｍ以上とすると基板の基板載置部での安定性が劣ることがあるので好ましくない。このようにして、洗浄・乾燥が終わればカラーホイールが完成する。   A blue color filter can be formed in the same manner as the green color filter. If a blue color filter is formed, four color filters including a white color filter are formed. An antireflection film is formed on the white color filter portion in the same manner as the blue color filter. Is desirable. Usually, since a color wheel in which four color filters of red, green, blue, and white are formed is used, the color filter formation is completed. Furthermore, when forming color filters of other colors, the above operation may be repeated. The substrate on which the color filter has been formed is preferably cleaned with a cleaning solution such as alcohol or water while the mask jig is removed and the substrate is placed on the substrate mounting jig. In this case, the surface on the front side of the substrate on which the color filter is formed is exposed and can be easily washed and dried. However, the surface on the back side of the substrate on which the color filter is not formed is not exposed and may not be easily washed and dried. Therefore, a preferred mounting jig according to the present invention, that is, a mounting jig provided with a substrate mounting portion having a support portion for supporting a substrate and a recess having a depth of 1 mm or more formed around the support portion is used. Then, not only the front side but also the back side of the substrate can be prepared and dried. The reason why the depth of the concave portion in the substrate mounting portion is set to 1 mm or more is that if the depth of the concave portion is shallower than this, the cleaning solution does not exhibit a sufficient cleaning effect or it becomes difficult to dry the cleaning solution. It is. However, if the depth of the recess is 10 mm or more, the stability of the substrate at the substrate mounting portion may be inferior, which is not preferable. In this way, the color wheel is completed after washing and drying.

上述のようにして製造したカラーホイールの中心軸部に、カラーホイールを回転させるモータを取り付けて図１２に示すような分光装置３８とすることができる。分光装置３８に使用されるモータは、その種類について特に限定されるものではないが、たとえば軸回転型のスピンドルモータとし、中心軸部は、ロータマグネットが取り付けられたアウタロータに固着されて、ステータコイル内部に設けられた軸受部に回転自在に軸支されるものとすることができる。カラーホイールの各フィルタ領域のカラーフィルタは、その中心がカラーホイールの中心に一致するパターンとして形成され、中心軸部自体をモータの回転軸と合わせてあるため、各フィルタ領域のカラーフィルタの中心とカラーホイールの回転動作上の回転中心とが一致している。このカラーホイールは、カラーフィルタの形成に用いたメタルマスクの加工精度が優れているので、カラーフィルタの境界が非常にシャープになっており、分光装置に使用したときに、色の境界においてはっきりした分光ができる。   A spectroscopic device 38 as shown in FIG. 12 can be obtained by attaching a motor for rotating the color wheel to the central shaft portion of the color wheel manufactured as described above. The type of motor used in the spectroscopic device 38 is not particularly limited. For example, a shaft rotation type spindle motor is used, and the central shaft portion is fixed to an outer rotor to which a rotor magnet is attached. It can be rotatably supported by a bearing provided inside. The color filter of each filter area of the color wheel is formed as a pattern whose center coincides with the center of the color wheel, and the center shaft portion itself is aligned with the rotation axis of the motor. The rotation center of the color wheel coincides with the rotation center. This color wheel has excellent processing accuracy of the metal mask used to form the color filter, so the color filter boundary is very sharp, and when used in a spectroscope, the color boundary is clear. Spectroscopy is possible.

次に、上記分光装置を利用した画像表示装置３６について説明する。図１２はこの発明に係る画像表示装置３６の一実施形態を示す概略構成図である。この画像形成装置３６は、上述の製造方法で製作したカラーホイールを使用した分光装置３８を備える。図１２において画像表示装置３６は、たとえばメタルハライドランプ等からなる白色光源３９と、カラーホイール３７を有する分光装置３８と、例えば液晶ライトバルブ素子のような透過型のライトバルブ素子４０と、投射レンズ系４１とを備えている。白色光源３９から出射された白色光４２は、回転するカラーホイール３７によって、たとえば赤色光、緑色光、青色光に順次分光されてライトバルブ素子４０に入射し、ライトバルブ素子４０は各入射光４３を変調して赤色画像、緑色画像、青色画像を順次生成し、生成された各画像は投射レンズ系４１によってスクリーン等に順次投射されてフルカラー画像が合成される。なお、上述した画像表示装置３６において、ライトバルブ素子４０を反射型のものとして説明たが、この発明に係る画像表示装置３６はこの態様に限定されるものではなく、これらのライトバルブ素子４０を、液晶ライトバルブ素子のような透過型のライトバルブ素子ではなく、例えばデジタルマイクロミラーデバイスのような反射型のライトバルブ素子としてもよい。その場合は、反射光４６が使用される。また、画像表示装置に、図１２に図示されていない任意の適切な光学系および制御系を追加することもできる。   Next, the image display device 36 using the spectroscopic device will be described. FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the image display device 36 according to the present invention. The image forming apparatus 36 includes a spectroscopic device 38 that uses a color wheel manufactured by the above-described manufacturing method. In FIG. 12, an image display device 36 includes a white light source 39 made of, for example, a metal halide lamp, a spectroscopic device 38 having a color wheel 37, a transmissive light valve element 40 such as a liquid crystal light valve element, and a projection lens system. 41. The white light 42 emitted from the white light source 39 is sequentially split into, for example, red light, green light, and blue light by the rotating color wheel 37 and enters the light valve element 40, and the light valve element 40 receives each incident light 43. Are sequentially generated to generate a red image, a green image, and a blue image, and the generated images are sequentially projected onto a screen or the like by the projection lens system 41 to synthesize a full-color image. In the image display device 36 described above, the light valve element 40 is described as a reflection type. However, the image display device 36 according to the present invention is not limited to this mode, and the light valve element 40 is not limited to this embodiment. Instead of a transmissive light valve element such as a liquid crystal light valve element, a reflective light valve element such as a digital micromirror device may be used. In that case, reflected light 46 is used. Further, any appropriate optical system and control system not shown in FIG. 12 can be added to the image display device.

図１は、この発明に係るマスク治具の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a mask jig according to the present invention. 図２は、図１のＡ−Ａ’における断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 1. 図３は、図２のＢ部の拡大図である。図３ＢはＢ部を、また図３Ｂ’は図３ＢにおけるＢ’部の拡大図を示す。FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG. 3B shows a portion B, and FIG. 3B 'shows an enlarged view of the portion B' in FIG. 3B. 図４は、この発明に係るマスク治具の平面図である。FIG. 4 is a plan view of the mask jig according to the present invention. 図５は、この発明に係るマスク治具の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the mask jig according to the present invention. 図６は、この発明に係る基板載置治具の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the substrate mounting jig according to the present invention. 図７は、この発明に係る基板載置治具の正面図である。FIG. 7 is a front view of the substrate mounting jig according to the present invention. 図８は、図６のＣ−Ｃ’における断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 6. 図９は、図８のＤ部の拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view of a portion D in FIG. 図１０は、真空蒸着装置の模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a vacuum deposition apparatus. 図１１は、カラーホイールの平面図である。FIG. 11 is a plan view of the color wheel. 図１２は、画像表示装置の概略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of the image display device.

符号の説明Explanation of symbols

１，２，３：マスク治具 ４：基板載置治具
５：基板載置部 ５’：支持部 ６，７，８：開口部 ９：基板側開口部
１０：テーパ面部 １０’：内周面 １１：空間側開口部
１２：傾斜先端部 １３：傾斜開始部 １３’：開口開始部
１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２０’：位置決め治具
２１：基板側２１’：空間側
２２：真空蒸着装置 ２３：チャンバ ２４：排気部 ２５：るつぼ
２６：蒸発源 ２７：電子照射装置 ２８：基板 ２９：基板支持具
３０：カラーホイール ３１：中心軸部 ３２，３３，３４，３５：フィルタ領域
３６：画像表示装置 ３７：カラーホイール ３８：分光装置
３９：白色光源 ４０：ライトバルブ素子 ４１：投射レンズ系 ４２：白色光
４３：入射光 ４４：変調光 ４５：画像形成光 ４６：反射光
θ：基板側２１とテーパ面部１０とのなす角度

1, 2, 3: Mask jig 4: Substrate placing jig 5: Substrate placing portion 5 ′: Supporting portion 6, 7, 8: Opening 9: Substrate side opening 10: Tapered surface portion 10 ′: Inner circumference Surface 11: Space-side opening 12: Inclined tip 13: Inclination start 13 ': Opening start 14, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 20': Positioning jig 21: Substrate 21 ': Space side 22: Vacuum deposition apparatus 23: Chamber 24: Exhaust part 25: Crucible 26: Evaporation source 27: Electron irradiation apparatus 28: Substrate 29: Substrate support 30: Color wheel 31: Central shaft part 32, 33, 34, 35 : Filter area 36: Image display device 37: Color wheel 38: Spectroscopic device 39: White light source 40: Light valve element 41: Projection lens system 42: White light 43: Incident light 44: Modulated light 45: Image forming light 46: Reflection Light θ: substrate side 21 and taper Angle made with surface 10

Claims (7)

カラーホイール用の基板にカラーフィルタを形成するための開口部を備えたマスク治具であって、
基板に接する面に開口辺縁部をもって開口する基板側開口部と、
基板に接する面とは反対側の面に、基板側開口部よりも大きな面積を有し、かつ基板に接する面とは反対側から見ると基板側開口部を囲繞するように開口する空間側開口部と、
空間側開口部から基板側開口部に向かって鋭角に傾斜するテーパ面部と、
このテーパ面部の傾斜先端部に形成された内周面と
を有するマスク治具。 A mask jig having an opening for forming a color filter on a substrate for a color wheel,
A substrate-side opening having an opening edge on the surface in contact with the substrate; and
A space-side opening that has a larger area than the substrate-side opening on the surface opposite to the surface that contacts the substrate, and that opens to surround the substrate-side opening when viewed from the side opposite to the surface that contacts the substrate And
A tapered surface portion inclined at an acute angle from the space-side opening toward the substrate-side opening;
A mask jig having an inner peripheral surface formed at an inclined tip portion of the tapered surface portion. 前記鋭角の角度が１０〜８０度である請求項１に記載のマスク治具。   The mask jig according to claim 1, wherein the acute angle is 10 to 80 degrees. 前記内周面の高さが０．３ｍｍ以下である請求項１または２に記載のマスク治具。   The mask jig according to claim 1, wherein a height of the inner peripheral surface is 0.3 mm or less. 複数のカラーフィルタを有するカラーホイールに用いられる基板を載置する基板載置治具と、
それぞれのカラーフィルタの位置に対応して互いに異なる位置にカラーフィルタ形成用の開口部を有する複数のマスク治具と
を備えた成膜治具。 A substrate mounting jig for mounting a substrate used in a color wheel having a plurality of color filters;
A film forming jig comprising a plurality of mask jigs having openings for forming color filters at different positions corresponding to the positions of the respective color filters. 前記請求項４に記載のマスク治具が、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマスク治具である請求項４に記載の成膜治具。   The film-forming jig according to claim 4, wherein the mask jig according to claim 4 is the mask jig according to any one of claims 1 to 3. 基板載置治具が、基板を支持する支持部と、その支持部の周囲に形成された凹部とを有する基板載置部を備える請求項４または５に記載の成膜治具。   The film forming jig according to claim 4, wherein the substrate mounting jig includes a substrate mounting part having a support part for supporting the substrate and a concave part formed around the support part. 基板載置治具に基板を載置する工程と、
基板載置治具に載置された基板上に、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマスク治具であって、基板上に形成するカラーフィルタに対応するカラーフィルタ形成用の開口部を有するマスク治具を選んでこれを載置して、順次それぞれのカラーフィルタを形成する工程と
を含むカラーホイールの製造方法。


A step of placing a substrate on a substrate placement jig;
A mask jig according to any one of claims 1 to 3, wherein a color filter opening corresponding to a color filter formed on the substrate is mounted on the substrate placed on the substrate placing jig. A method of manufacturing a color wheel, including a step of selecting a mask jig having a portion, placing the mask jig, and sequentially forming each color filter.

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