TW202234096A

TW202234096A - 光學濾波器

Info

Publication number: TW202234096A
Application number: TW110148270A
Authority: TW
Inventors: 長田崇; 塩野和彦
Original assignee: 日商Ａｇｃ股份有限公司
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2022-09-01
Also published as: WO2022138252A1; CN116648644A; JPWO2022138252A1

Abstract

本發明涉及一種光學濾波器，具備：基材，其包含含有色素之樹脂膜，該色素係吸收近紅外光；以及第1薄膜積層結構體及第2薄膜積層結構體，其等係限制近紅外光之透射者；前述第1薄膜積層結構體包含至少2層介電質多層膜，且積層於前述基材之一主面側作為最外層；前述第2薄膜積層結構體包含至少1層介電質多層膜，且積層於前述基材之另一主面側作為最外層；前述第1薄膜積層結構體滿足特定光學特性(i-1A)及(i-1B)，且前述第2薄膜積層結構體滿足特定光學特性(i-2A)。

Description

光學濾波器

本發明涉及一種光學濾波器。

在使用固態攝像元件之攝像裝置中為了良好地重現色調以獲得鮮明之影像，係使用可透射可見區域之光(以下亦稱「可見光」)並可遮蔽近紅外線波長區域之光(以下亦稱「近紅外光」)的光學濾波器。

所述光學濾波器可舉各種方式，例如於透明基板之單面或雙面交替積層折射率不同之介電質薄膜(介電質多層膜)，並利用光之干涉來反射欲遮蔽之光的反射型濾波器等。

對於遮蔽近紅外光之光學濾波器，係要求需遮蔽750~1200nm之廣泛波長區域之光，但技術上難以以1種多層膜來涵括其。爰此，已知有組合複數層具不同近紅外光反射區域之介電質多層膜來使用之技術(專利文獻1)。先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2007-183525號公報

發明欲解決之課題已知在介電質多層膜中，依據多層膜之積層數，因各層界面之反射光所造成的干涉，會導致透射率急遽變化、即發生波紋，光之入射角度越大，越容易顯著發生。

如上述專利文獻1記載之光學濾波器，若為了廣泛遮蔽近紅外光區域之光而複合介電質多層膜，有可見光區域中波紋未被抵消而增幅之虞。

又，構成薄膜積層結構體之介電質多層膜會具有入射角依存性，而所謂的入射角依存性是指：光之入射角度越大，光之透射特性會越往短波長側位移之特性。因此，多層膜之透射率會急遽變化，而在與可見光區域為邊界附近的近紅外光區域中，會有在高入射角條件下反射特性降低之虞。

本發明目的在於提供一種光學濾波器，其具有可見光之高透射性與近紅外光之高遮蔽性，且即使在高入射角下，仍抑制住可見光區域之波紋發生與近紅外光區域之遮蔽性降低。

用以解決課題之手段本發明中係使用一種複合有2層以上多層膜之薄膜積層結構體，其係使近紅外光反射區域位移，以抵消可見光區域之波紋。惟，在該結構體中，各多層膜之近紅外光反射區域之重疊中會產生間隙，而容易發生漏光，從而因介電質多層膜之入射角依存性，而尤其容易於高入射角下發生漏光。爰此，吾等發現藉由進一步具備一種薄膜積層結構體其可反射會發生漏光之波長區域的光，並使用一種色素其可吸收該波長區域之光，即可解決上述課題。即，本發明提供一種具有以下構成之光學濾波器。 [1]一種光學濾波器，具備：基材；以及第1薄膜積層結構體及第2薄膜積層結構體，其等係限制近紅外線波長區域內之光透射者；前述基材包含含有色素之樹脂膜，該色素係吸收近紅外線波長區域內之光；前述第1薄膜積層結構體包含至少2層介電質多層膜，且積層於前述基材之一主面側作為最外層；前述第2薄膜積層結構體包含至少1層介電質多層膜，且積層於前述基材之另一主面側作為最外層；前述第1薄膜積層結構體滿足下述光學特性(i-1A)及(i-1B)，且前述第2薄膜積層結構體滿足下述光學特性(i-2A)： (i-1A)在入射角度40°且波長850nm~950nm下之最大透射率為5%以上； (i-1B)在入射角度40°且波長450nm~600nm下之最大反射率為8%以下； (i-2A)在入射角度40°且波長850nm~950nm下之平均反射率為25%~60%。 [2]如[1]之光學濾波器，其中前述樹脂膜滿足所有下述光學特性(ii-1)~(ii-3)： (ii-1)在入射角度0°且波長850nm~950nm下之平均內部透射率為60~90%； (ii-2)在入射角度30°且波長850nm~950nm下之平均內部透射率為60~90%； (ii-3)在入射角度40°且波長850nm~950nm下之平均內部透射率為60~90%。 [3]如[1]或[2]之光學濾波器，其中前述樹脂膜更滿足下述光學特性(ii-4)： (ii-4)在入射角度30°且波長660nm~730nm下之平均內部透射率為10%以下。 [4]如[1]至[3]中任一項之光學濾波器，其中前述第2薄膜積層結構體係積層於前述樹脂膜表面。 [5]如[1]至[4]中任一項之光學濾波器，其中前述樹脂膜更滿足下述光學特性(ii-5)： (ii-5)在入射角度0°下波長450~600nm之平均內部透射率為70%以上。 [6]如[1]至[5]中任一項之光學濾波器，其中前述第2薄膜積層結構體具有TiO ₂與SiO ₂交替積層而成之介電質多層膜，且下述式所示之膜比率為0.50以上；膜比率(物理膜厚)=SiO ₂之總物理膜厚/(TiO ₂之總物理膜厚+SiO ₂之總物理膜厚)。 [7]如[1]至[6]中任一項之光學濾波器，其中前述樹脂膜包含聚醯亞胺系樹脂。 [8]如[1]至[7]中任一項之光學濾波器，其滿足所有下述光學特性(iii-1)~(iii-5)： (iii-1)在入射角度0°且波長400~600nm下之平均透射率為70%以上； (iii-2)在入射角度40°且波長450~600nm下之平均反射率為5%以下； (iii-3)在入射角度5°且波長450~600nm下之平均反射率為3%以下； (iii-4)在入射角度40°且波長700~900nm下之最大透射率為15%以下； (iii-5)在入射角度40°且波長1000~1100nm下之平均透射率為5%以下。

發明效果根據本發明可提供一種光學濾波器，其具有可見光之高透射性與近紅外光之高遮蔽性，且即使在高入射角下，仍抑制住可見光區域之波紋發生與近紅外光區域之遮蔽性降低。

以下說明本發明之實施形態。本說明書中，有時亦會將近紅外線吸收色素簡稱為「NIR色素」。本說明書中，式(I)所示化合物稱為化合物(I)。以其他式表示之化合物亦同。由化合物(I)構成之色素亦稱為色素(I)，其他色素亦同。又，式(I)所示基團亦表記為基團(I)，其他式所示基團亦同。

本說明書中，「限制光之透射」意指：關於預定波長之光，以入射角0度(垂直入射)入射時之光透射率小於5%。

本說明書中，內部透射率係指：從實測透射率減去界面反射之影響而得之透射率，以{實測透射率/(100-反射率)}×100之式表示。本說明書中，基材之透射率、包含含有色素之樹脂時的樹脂膜之透射率於記載為「透射率」時，均為「內部透射率」。另一方面，具有介電質多層膜之光學濾波器的透射率係實測透射率。

本說明書中，針對特定波長區域，透射率例如90%以上係指：在其全波長區域中透射率不低於90%，亦即在其波長區域中最小透射率為90%以上。同樣地，針對特定波長區域，透射率例如1%以下係指：在其全波長區域中透射率不超過1%，亦即在其波長區域中最大透射率為1%以下。關於內部透射率亦同。特定波長區域中之平均透射率及平均內部透射率係該波長區域中每1nm之透射率及內部透射率的算術平均。光學特性可使用紫外線可見光光譜光度計來測定。本說明書中，表示數值範圍之「~」包含上下限。

＜光學濾波器＞本發明光學濾波器具備基材與2個限制近紅外線波長區域內之光透射的薄膜積層結構體。基材包含含有色素之樹脂膜，該色素係吸收近紅外線波長區域內之光。第1薄膜積層結構體包含至少2層介電質多層膜，且積層於基材之一主面側作為最外層；第2薄膜積層結構體包含至少1層介電質多層膜，且積層於基材之另一主面側作為最外層。亦即，本發明光學濾波器包含至少3層介電質多層膜。第1薄膜積層結構體及第2薄膜積層結構體各自滿足後述特定之光學特性。

第1薄膜積層結構體係2層以上介電質多層膜之複合體，其係使近紅外光反射區域位移，以抵消各多層膜之可見光區域之波紋。另一方面，第1薄膜積層結構體係於預定之近紅外線波長區域、具體上係於850nm~950nm之波長區域中發生漏光。藉由第2薄膜積層結構體之反射特性與樹脂膜所含之色素的吸收特性來遮蔽該漏光，可以光學濾波器整體實現可見光之高透射性、近紅外光之高遮蔽性及降低可見光區域之波紋。又，色素無入射角依存性且可發揮吸收特性，故藉由使用吸收近紅外光之色素，即可利用色素來補足因多層膜之入射角依存性所造成近紅外光區域之遮蔽性的降低。

使用圖式針對本濾波器之構成例進行說明。圖1~3係概略顯示一實施形態之光學濾波器之一例的截面圖。

圖1所示光學濾波器1於基材10之一主面側具有第1薄膜積層結構體31，且於另一主面側具有第2薄膜積層結構體32。圖1中，第1薄膜積層結構體31具有介電質多層膜31A及介電質多層膜31B。又，基材10具有支持體11與積層於支持體之一主面側的樹脂膜12。

圖2所示光學濾波器1為基材10不具支持體且由樹脂膜12構成之例。

圖3所示光學濾波器1係第1薄膜積層結構體31具有介電質多層膜31A、介電質多層膜31B及介電質多層膜31C之例。

＜薄膜積層結構體＞本發明光學濾波器具有限制近紅外線波長區域內之光透射的第1薄膜積層結構體及第2薄膜積層結構體，且各薄膜積層結構體係分別積層於基材之兩主面側作為最外層。

第1薄膜積層結構體係具有至少2層介電質多層膜之複合體。第1薄膜積層結構體滿足下述光學特性(i-1A)及(i-1B)。 (i-1A)在入射角度40°且波長850nm~950nm下之最大透射率T _850-950 _(40deg _)MAX為5%以上 (i-1B)在入射角度40°且波長450nm~600nm下之最大反射率R _450-600 _(40deg _)MAX為8%以下

第1薄膜積層結構體係設計成使近紅外光反射區域位移，以抵消2層以上介電質多層膜之可見光區域的波紋，結果會在近紅外線波長區域中發生漏光。光學特性(i-1A)意指：發生漏光之波長區域與可容許之漏光的程度。T _{850-950(40deg)MAX}較宜為6%以上，又宜為30%以下，較宜為20%以下。

意指：藉由滿足光學特性(i-1B)，可見光區域之反射特性便低。藉此，在可見光區域中，顯示良好之透射性。R _{450-600(40deg)MAX}較宜為7%以下。

第1薄膜積層結構體宜更滿足下述光學特性(i-1C)。 (i-1C)在入射角度40°且波長1000nm~1100nm下之平均反射率R _1000-1100 _(40deg _)AVE為95%以上意指：藉由滿足光學特性(i-1C)，在近紅外光區域中，尤其是在1000nm~1100nm，光之遮蔽性便優異。

第2薄膜積層結構體包含至少1層介電質多層膜。第2薄膜積層結構體滿足下述光學特性(i-2A)。 (i-2A)在入射角度40°且波長850nm~950nm下之平均反射率R _850-950 _(40deg _)AVE為25%~60% 意指：藉由滿足光學特性(i-2A)，便可利用第2薄膜積層結構體之反射特性來遮蔽因第1薄膜積層結構體之漏光而無法遮蔽的光。藉由R _{850-950(40deg)AVE}為25%以上，可有效遮蔽在第1薄膜積層結構體產生之漏光，又藉由R _{850-950(40deg)AVE}為60%以下，可抑制介電質多層膜之物理膜厚變得過厚。R _{850-950(40deg)AVE}宜為30%~55%。

第2薄膜積層結構體宜更滿足下述光學特性(i-2B)。 (i-2B)在入射角度0°且波長450nm~600nm下之平均透射率T _450-600 _(0deg _)AVE為80%以上意指：藉由滿足光學特性(i-2B)，可獲得對光學濾波器來說，是高的可見光透射率。T _{450-600(0deg)AVE}宜為90%以上。

第2薄膜積層結構體宜更滿足下述光學特性(i-2C)。 (i-2C)在入射角度40°且波長1000nm~1100nm下之平均反射率R _1000-1100 _(40deg _)AVE為25%~60% 意指：藉由滿足光學特性(i-2C)，在近紅外光區域中，尤其是在1000nm~1100nm，光之遮蔽性便優異。

第1薄膜積層結構體及第2薄膜積層結構體係構成為：藉由介電質多層膜來限制所期望之波長範圍的透射。介電質多層膜係具有光學機能之膜，該具有光學機能之膜係選自於低折射率之介電質膜(低折射率膜)、中折射率之介電質膜(中折射率膜)及高折射率之介電質膜(高折射率膜)並交替積層而得者。可藉由設計，利用光之干涉來展現下述功能：控制特定波長區域之光透射或限制光之透射的功能。此外，低折射率、高折射率、中折射率意指：相對於鄰接之層的折射率，具有高折射率與低折射率、或其中間之折射率。

高折射率膜係在波長500nm下之折射率宜為1.9以上、較宜為1.9~2.6之膜。高折射率膜之材料可舉例如Ta ₂O ₅、TiO ₂、Nb ₂O ₅。該等中，由成膜性、折射率等之重現性、穩定性等方面來看，宜為TiO ₂。

中折射率膜係在波長500nm下之折射率宜為1.5~2.1、較宜為1.8~2.0之膜。中折射率膜之材料可舉例如Al ₂O ₃、Y ₂O ₃、ZrO ₂。該等中，由穩定性等方面來看，宜為Al ₂O ₃、ZrO ₂或包含該2材料之混合材料。

低折射率膜係在波長500nm下之折射率宜為1.8以下、較宜為1.3~1.6之膜。低折射率膜之材料可舉例如SiO ₂、MgF ₂、SiO _xN _y等。由成膜性之重現性、穩定性、經濟性等方面來看，宜為SiO ₂。

第2薄膜積層結構體宜為：TiO ₂與SiO ₂交替積層而成之多層膜，且下述式所示之膜比率為0.50以上。膜比率(物理膜厚)=SiO ₂之總物理膜厚/(TiO ₂之總物理膜厚+SiO ₂之總物理膜厚) 藉由所述構成，可獲得第2薄膜積層結構體所帶來之波長850~950nm之反射特性、具體而言為在入射角度為40°下之反射率為25~60%之特性。膜比率較宜為0.55以上，更宜為0.60~0.70。此外，物理膜厚可藉由觸針式表面形狀測定器(Dektak150，股份公司ULVAC Co., Ltd.製)測定。

當薄膜積層結構體是以交替積層不同折射率之薄膜而構成時，其層數會因介電質多層膜具有之光學特性而異，但薄膜之合計積層數宜為50~150層。合計積層數若為50層以上，波長800nm~1000nm之阻止性能便充分。又，合計積層數若為150層以下，製作光學濾波器時，生產作業時間不會變長，且不易發生光學濾波器因介電質多層膜而翹曲等，故不適宜。此外，由獲得近紅外線之高遮光性能之觀點來看，第1薄膜積層結構體之合計積層數宜為20~150，且宜為20~50。由量產性之觀點看來，第2薄膜積層結構體之合計積層數宜為50以下，較宜小於20。

就薄膜積層結構體之物理膜厚而言，以滿足上述理想之積層數之前提下，由光學濾波器之薄型化之觀點來看宜薄。由獲得所期望之光學特性之觀點來看，第1薄膜積層結構體之物理膜厚宜為3µm以上，又由抑制光學濾波器之翹曲之觀點來看宜為15µm以下。由抑制樹脂層發生皺褶之觀點來看，第2薄膜積層結構體之膜厚宜小於3µm，較宜小於2.5µm。

第1薄膜積層結構體、第2薄膜積層結構體可積層於基材之任一主面，惟第2薄膜積層結構體宜積層於基材之樹脂膜表面。介電質多層膜少之第2薄膜積層結構體的積層數小於第1薄膜積層結構體。與薄膜積層結構體相接之樹脂膜其薄膜之積層數越多，受到之應力便越強。來自薄膜積層結構體之應力若強，在回焊等組裝步驟中，樹脂受熱而軟化時，會於樹脂膜發生皺褶，導致外觀品質成為問題。藉由將積層數少之薄膜積層結構體積層於樹脂膜表面，樹脂膜受到之應力小而能抑制皺褶發生，從而理想。

薄膜積層結構體在其形成時，例如可使用IAD(Ion Assisted Deposition：離子輔助沉積)蒸鍍法、CVD法、濺鍍法、真空蒸鍍法等乾式成膜製程、或噴塗法、浸漬法等濕式成膜製程等。

＜基材＞本發明光學濾波器中，基材具有包含色素(IR)及樹脂之樹脂膜，該色素係吸收近紅外線波長區域內之光。藉由色素(IR)之吸收特性，可遮蔽在第1薄膜積層結構體發生之近紅外線波長區域之漏光。又，藉由色素(IR)之吸收特性，即可利用色素來補足因多層膜之入射角依存性所造成近紅外光區域之遮蔽性的降低。

樹脂膜宜滿足所有下述光學特性(ii-1)~(ii-3)。 (ii-1)在入射角度0°且波長850nm~950nm下之平均內部透射率T _850-950 _(0deg _)AVE為60~90% (ii-2)在入射角度30°且波長850nm~950nm下之平均內部透射率T _850-950 _(30deg _)AVE為60~90% (ii-3)在入射角度40°且波長850nm~950nm下之平均內部透射率T _850-950 _(40deg _)AVE為60~90%

意指：藉由滿足光學特性(ii-1)~(ii-3)，在第1薄膜積層結構體會發生漏光之入射角條件及波長區域中，亦可利用色素(IR)之吸收特性來遮光。

T _850-950 _(0deg _)AVE較宜為70~90%。 T _850-950 _(30deg _)AVE較宜為70~90%。 T _850-950 _(40deg _)AVE較宜為70~90%。

樹脂膜宜更滿足下述光學特性(ii-4)。 (ii-4)在入射角度30°且波長660nm~730nm下之平均內部透射率T _660-730 _(30deg _)AVE為10%以下波長660nm~730nm係一在近紅外光區域中靠近與可見光區域之邊界，且容易因介電質多層膜之入射角依存性而引發在高入射角下之反射特性降低(斜入射位移)的區域。意指：藉由滿足光學特性(ii-4)，可利用色素之吸收特性來遮蔽未在介電質多層膜完全反射之近紅外光。T _{660-730(30deg)AVE}較宜為20%以下。

樹脂膜宜更滿足下述光學特性(ii-5)。 (ii-5)在入射角度0°下波長450~600nm之平均內部透射率T _450-600 _(0deg _)AVE為70%以上意指：藉由滿足光學特性(ii-5)，樹脂膜便具有高可見光透射性。T _{450-600(0deg)AVE}較宜為60%以上。

吸收近紅外線波長區域內之光的色素(IR)宜為於構成樹脂膜之樹脂中於570~950nm具有最大吸收波長的色素。藉由使用該色素，可有效遮蔽近紅外光。

色素(IR)可列舉：方酸鎓色素、花青色素、酞青色素、萘酞青色素、二硫醇金屬錯合物色素、偶氮色素、聚次甲基色素、酞內酯色素、萘醌色素、蒽醌色素、靛酚色素、吡喃鎓(pyrylium)色素、硫代吡喃鎓(thiopyrylium)色素、克酮鎓(croconium)色素、四去氫膽鹼(tetradehydrocholine)色素、三苯甲烷色素、胺鎓色素及二亞銨(diimonium)色素等。該等中，由光譜特性之觀點來看，宜為方酸鎓色素、花青色素，由耐久性之觀點來看則宜為酞青色素。又，色素(IR)可由1種化合物構成，亦可包含2種以上化合物。

相對於樹脂100質量份，樹脂膜中之NIR色素(IR)之含量宜為0.1~30質量份，較宜為0.1~15質量份。此外，組合2種以上化合物時，上述含量為各化合物之總和。

樹脂膜亦可在不損及本發明效果之範圍內含有其他色素例如紫外光吸收色素。紫外光吸收色素可列舉㗁唑色素、部花青素色素、花青色素、萘二甲醯亞胺色素、㗁二唑色素、㗁𠯤色素、㗁唑啶色素、萘二甲酸色素、苯乙烯基色素、蒽色素、環狀羰基色素、三唑色素等。其中又以部花青素色素尤佳。

本濾波器中之基材可為單層結構，亦可為複層結構。又，基材之材質若為可透射可見光之透明性材料，便可為有機材料亦可為無機材料，無特別限制。基材為單層結構時，宜為由包含樹脂與NIR色素(IR)之樹脂膜構成之樹脂基材。基材為複層結構時，宜為於支持體之至少一主面積層有含有NIR色素(IR)之樹脂膜的複合基材。此時，支持體宜由透明樹脂或透明性無機材料構成。

樹脂若為透明樹脂便無限制，可使用選自於聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、烯硫醇樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醚樹脂、聚芳酯樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚對伸苯樹脂、聚芳香醚膦氧化物樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚烯烴樹脂、環狀烯烴樹脂、聚胺甲酸酯樹脂及聚苯乙烯樹脂等中之1種以上透明樹脂。該等樹脂可單獨使用1種，亦可混合2種以上來使用。其中，由色素溶解性優異方面、UV側之吸收少方面、玻璃轉移點(Tg)高方面、以及與支持體或介電質多層膜之密著性優異方面來看，宜為聚醯亞胺樹脂。

使用複數個化合物作為NIR色素(IR)或其他色素時，該等可包含於同一樹脂膜中，又亦可分別包含於不同之樹脂膜中。

就透明性無機材料而言，宜為玻璃或結晶材料。可用於支持體之玻璃可列舉：於氟磷酸鹽系玻璃或磷酸鹽系玻璃等中包含銅離子之吸收型玻璃(吸收近紅外線之玻璃)、鈉鈣玻璃、硼矽酸玻璃、無鹼玻璃、石英玻璃等。由可吸收紅外線(尤其是900~1200nm)之觀點來看，玻璃宜為磷酸鹽系玻璃、氟磷酸鹽系玻璃。此外，「磷酸鹽系玻璃」亦包含玻璃骨架之一部分係以SiO ₂構成之矽磷酸鹽玻璃。

玻璃亦可使用以下述方式獲得之化學強化玻璃：於玻璃轉移點以下之溫度下，藉由離子交換，將存在於玻璃板主面之離子半徑小的鹼金屬離子(例如Li離子、Na離子)交換成離子半徑較大之鹼離子(例如相對於Li離子為Na離子或K離子，相對於Na離子為K離子)。

可用於支持體之結晶材料可舉水晶、鈮酸鋰、藍寶石等雙折射性結晶。

由光學特性、機械特性等與歷經長時間之可靠性相關的形狀穩定性之觀點、由製造濾波器時之處置性等來看，支持體宜為無機材料，尤宜為玻璃、藍寶石。

樹脂膜可以下述方式形成：將色素(IR)、樹脂或樹脂之原料成分、及視需求摻混之各成分溶解或分散至溶劑中來調製塗敷液，並將該塗敷液塗敷於支持體使其乾燥，且視需求進一步使其硬化。上述支持體可為本濾波器所含之支持體，亦可為僅於形成樹脂膜時使用之剝離性支持體。又，溶劑若為可穩定分散之分散媒或可溶解之溶劑即可。

又，為了改善微小氣泡造成之孔隙、異物等附著造成之凹陷、乾燥步驟中之皺縮等，塗敷液中亦可包含界面活性劑。並且，塗敷液之塗敷例如可使用浸漬塗覆法、澆鑄塗覆法或旋塗法等。將上述塗敷液塗敷至支持體上後，藉由使其乾燥而形成樹脂膜。又，當塗敷液含有透明樹脂之原料成分時，進一步進行熱硬化、光硬化等硬化處理。

又，樹脂膜亦可藉由擠製成形製成膜狀。基材為由包含色素(IR)之樹脂膜構成的單層結構(樹脂基材)時，可直接將樹脂膜作為基材來使用。基材為具有支持體與樹脂膜之複層結構(複合基材)時，可藉由將該膜積層於支持體並利用熱壓接等使該等一體化來製造基材，其中前述樹脂膜係積層於支持體之至少一主面且包含色素(IR)者。

樹脂膜可於光學濾波器中具有1層，亦可具有2層以上。具有2層以上時，各層可為相同構成亦可不同。

當基材為由包含色素(IR)之樹脂膜構成的單層結構(樹脂基材)時，樹脂膜之厚度宜為20~150µm。當基材為具有支持體與樹脂膜之複層結構(複合基材)時，樹脂膜之厚度宜為0.3~20µm，其中前述樹脂膜係積層於支持體之至少一主面且含有色素(IR)者。此外，光學濾波器具有2層以上樹脂膜時，各樹脂膜之總厚度宜為上述範圍。

基材之形狀無特別限定，亦可為塊狀、板狀、膜狀。又，由降低介電質多層膜成膜時之翹曲、光學元件低高度化之觀點來看，基材之厚度宜為300µm以下；當基材為由樹脂膜構成之樹脂基材時，基材之厚度宜為50~300µm；當基材為具備支持體與樹脂膜之複合基材時，基材之厚度宜為50~300µm。

＜光學濾波器(光學特性)＞上述構成之本發明光學濾波器宜滿足所有下述光學特性(iii-1)~(iii-5)。 (iii-1)在入射角度0°且波長400~600nm下之平均透射率T _400-600 _(0deg _)AVE為70%以上 (iii-2)在入射角度40°且波長450~600nm下之平均反射率R _450-600 _(40deg _)AVE為5%以下 (iii-3)在入射角度5°且波長450~600nm下之平均反射率R _450-600 _(5deg _)AVE為3%以下 (iii-4)在入射角度40°且波長700~900nm下之最大透射率T _700-900 _(40deg _)MAX為15%以下 (iii-5)在入射角度40°且波長1000~1100nm下之平均透射率T _{1000-1100(40deg)AVE}為5%以下

滿足所有光學特性(iii-1)~(iii-5)之本發明光學濾波器，係一種光學濾波器其具有可見光之高透射性與近紅外光之高遮蔽性、且即使在高入射角下，仍抑制住可見光區域之波紋。

意指：藉由滿足光學特性(iii-1)，則波長400~600nm之可見光區域的透射性優異。T _{400-600(0deg)AVE}宜為72%以上。

意指：藉由滿足光學特性(iii-2)，在波長450~600nm之可見光區域中波紋便小。R _{450-600(40deg)AVE}宜為4%以下。

意指：藉由滿足光學特性(iii-3)，在可見光區域中波紋便小。R _{450-600(5deg)AVE}宜為2.5%以下。

意指：藉由滿足光學特性(iii-4)，即使在高入射角下，700~900nm之近紅外光區域之遮蔽性仍優異。T _{700-900(40deg)MAX}宜為14%以下。

意指：藉由滿足光學特性(iii-5)，即使在高入射角下，1000~1100nm之近紅外光區域之遮蔽性仍優異。T _{1000-1100(40deg)AVE}宜為4.5%以下。

本發明光學濾波器宜更滿足下述光學特性(iii-6)。 (iii-6)在入射角度40°且波長850nm~950nm下之最大透射率T _850-950 _(40deg _)MAX為20%以下意指：藉由滿足光學特性(iii-6)，在光學濾波器中，便遮蔽了第1薄膜積層結構體中所容許之漏光。T _{850-950(40deg)MAX}宜為15%以下。

本發明光學濾波器例如在數位靜態相機等攝像裝置中使用時，可提供一種色彩再現性優異之攝像裝置。該攝像裝置具備固態攝像元件、攝像透鏡及本發明光學濾波器。本發明光學濾波器例如可配置於攝像透鏡與固體攝像元件之間、或透過黏著劑層直接貼附於攝像裝置之固態攝像元件、攝像透鏡等來使用。

實施例接著，藉由實施例進一步具體說明本發明。各光學特性係採用光學薄膜模擬軟體(TFCalc，Software Spectra公司製)來驗證。又，本申請案中係將各膜在波長500nm下之折射率作為代表值來使用，其係考量折射率之波長依存性而進行了模擬。此外，未特別明記入射角度時之光學特性係以入射角0度(相對於光學濾波器主面為垂直之方向)模擬後之值。

各例中使用之色素如下。化合物1(花青化合物)：根據Dyes and pigments 73(2007)344-352而合成。化合物2(方酸鎓色素)：根據美國專利申請案公開第2014/0061505號說明書及國際公開第2014/088063號而合成。化合物3(部花青素化合物)：參考日本專利第6504176號公報而合成。

[化學式1]

＜例1-1：樹脂膜＞以10質量%之濃度將聚醯亞胺樹脂(MITSUBISHI GAS CHEMICAL COMPANY製C-3G30G)溶解於有機溶劑(環己酮)。於上述調製出之聚醯亞胺樹脂溶液中，相對於樹脂100質量份，添加化合物1 0.05質量份、化合物2 2.76質量份、化合物3 11.7質量份，一邊加熱至50℃一邊攪拌2小時。使用旋塗法將含有色素之樹脂溶液塗佈於玻璃基板(鹼玻璃，Schott製D263)，並充分加熱乾燥而獲得膜厚5µm之樹脂膜(塗敷膜)。

＜例1-2：樹脂膜＞除了相對於樹脂100質量份，添加化合物1 0.44質量份、化合物2 2.76質量份、化合物3 11.7質量份外，以與例1-1相同之方式獲得樹脂膜。

針對各樹脂膜，以光譜光度計在波長350nm~1200nm之波長範圍內，在相對於入射方向為5deg之入射方向上測定透射光譜與反射光譜。使用所得光譜透射率曲線與光譜反射率曲線算出光譜內部透射率曲線並規格化，使最大吸收波長下之透射率為10%。內部透射率(%)=透射率/(100-反射率)*100 將光學特性列於後述表1中。此外，例1-1及例1-2為參考例。

＜例2-1：薄膜積層結構體1-1＞將交替積層有TiO ₂膜、SiO ₂膜、ZrO ₂膜且積層數及物理膜厚不同之的3種介電質多層膜予以複合，設計出薄膜積層結構體1-1。將各積層數及物理膜厚列於後述表1中。

＜例2-2：薄膜積層結構體1-2＞將交替積層有TiO ₂膜與SiO ₂膜且積層數及物理膜厚不同之2種介電質多層膜予以複合，設計出薄膜積層結構體1-2。將各積層數及物理膜厚列於後述表1中。

＜例2-3：薄膜積層結構體1-3＞除了將TiO ₂膜與SiO ₂膜之積層數及物理膜厚設定如後述表1所示者外，以與例2-2相同之方式設計出薄膜積層結構體1-3。

＜例2-4：薄膜積層結構體1-4＞除了將TiO ₂膜與SiO ₂膜之積層數及物理膜厚設定如後述表1所示者外，以與例2-2相同之方式設計出薄膜積層結構體1-4。

＜例2-5：薄膜積層結構體1-5＞參照日本專利特開2007-183525號公報之實施例4的記載，設計出由交替積層有TiO ₂膜與La ₂O ₃及Al ₂O ₃膜之介電質多層膜構成的薄膜積層結構體1-5。將各積層數列於後述表1中。

＜例2-6：薄膜積層結構體2-1＞設計出由交替積層有TiO ₂膜與SiO ₂膜之介電質多層膜構成的薄膜積層結構體2-1。將積層數及物理膜厚列於後述表1中。

＜例2-7：薄膜積層結構體2-2＞參照日本專利特開2007-183525號公報之實施例4的記載，設計出由交替積層有TiO ₂膜與SiO ₂膜之介電質多層膜構成的薄膜積層結構體2-2。將積層數列於後述表1中。

將薄膜積層結構體1-1~1-5之光學特性及薄膜積層結構體2-1~2-2之光學特性列於後述表1中。又，將薄膜積層結構體1-4、1-5及薄膜積層結構體2-1、2-2之光譜透射率曲線與光譜反射率曲線分別示於圖4~11。此外，例2-1~例2-7為參考例。

＜例3-1：光學濾波器＞於玻璃基板(鹼玻璃，Schott製D263)之一主面積層例1-1之樹脂膜及薄膜積層結構體2-1，並於另一主面積層薄膜積層結構體1-1而獲得光學濾波器。

＜例3-2：光學濾波器＞除了將薄膜積層結構體1-1換成薄膜積層結構體1-2外，以與例3-1相同之方式獲得光學濾波器。

＜例3-3：光學濾波器＞除了將薄膜積層結構體1-1換成薄膜積層結構體1-3外，以與例3-1相同之方式獲得光學濾波器。

＜例3-4：光學濾波器＞除了將薄膜積層結構體1-1換成薄膜積層結構體1-3、將例1-1之樹脂膜換成例1-2之樹脂膜這點外，以與例3-1相同之方式獲得光學濾波器。

＜例3-5：光學濾波器＞除了將薄膜積層結構體1-1換成薄膜積層結構體1-4外，以與例3-1相同之方式獲得光學濾波器。

＜例3-6：光學濾波器＞參照日本專利特開2007-183525號公報之實施例4的記載，於玻璃基板之一主面積層薄膜積層結構體2-2，並於另一主面積層薄膜積層結構體1-5而獲得光學濾波器。

對所得各光學濾波器使用光譜光度計在0deg、40deg之入射方向上測定透射光譜，並在5deg之入射方向上測定反射光譜。將光學特性列於下述表中。又，將光學濾波器3-1~3-6之光譜透射率曲線分別顯示於圖12~17。此外，例3-1~3-5為實施例，例3-6為比較例。

又，藉由下述方法針對光學濾波器進行了皺褶評估。皺褶評估係在將光學濾波器放入設定成160℃的電爐內10分鐘並加熱，之後從電爐取出，降溫至常溫。接著，以光學顯微鏡觀察光學濾波器之中央部，確認有無皺褶。於光學濾波器有可以肉眼辨識之皺褶時評估為×，無可以肉眼辨識之皺褶時評估為○。將結果列於表1中。

[表1]

由上述結果可知，光學濾波器3-1~3-5具有可見光之高透射性與近紅外光之高遮蔽性，有抑制住在高入射角下之可見光區域之波紋發生，又還抑制住在高入射角下之近紅外光區域之遮蔽性降低。並且，還抑制住於樹脂膜發生皺褶。另一方面，所使用之多層膜為2種且未併用色素之光學濾波器3-6，在高入射角下之可見光區域會發生波紋，又在高入射角下透射特性會位移，而發生了近紅外光區域之遮蔽性降低。

吾等已詳細且參照特定實施態樣說明了本發明，但顯然熟知此項技藝之人士可在不脫離本發明精神及範圍下施予各種變更或修正。本申請案係基於2020年12月25日提申之日本專利申請案(日本特願2020-217100)，並在此將其內容納入作為參考。

產業上之可利用性本發明光學濾波器之可見光透射性優異，且有抑制住在高入射角下之近紅外光之遮蔽性降低而具有良好之近紅外光遮蔽特性。近年來，高性能化進展，例如有用於輸送機用相機或感測器等資訊取得裝置之用途上。

1:光學濾波器 10:基材 11:支持體 12:樹脂膜 31:第1薄膜積層結構體 31A,31B,31C:介電質多層膜 32:第2薄膜積層結構體

圖1係概略顯示一實施形態之光學濾波器之一例的截面圖。圖2係概略顯示一實施形態之光學濾波器之一例的截面圖。圖3係概略顯示一實施形態之光學濾波器之一例的截面圖。圖4係顯示第1薄膜積層結構體1-4之光譜透射率曲線的圖。圖5係顯示第1薄膜積層結構體1-4之光譜反射率曲線的圖。圖6係顯示第1薄膜積層結構體1-5之光譜透射率曲線的圖。圖7係顯示第1薄膜積層結構體1-5之光譜反射率曲線的圖。圖8係顯示第2薄膜積層結構體2-1之光譜透射率曲線的圖。圖9係顯示第2薄膜積層結構體2-1之光譜反射率曲線的圖。圖10係顯示第2薄膜積層結構體2-2之光譜透射率曲線的圖。圖11係顯示第2薄膜積層結構體2-2之光譜反射率曲線的圖。圖12係顯示例3-1之光學濾波器之光譜透射率曲線的圖。圖13係顯示例3-2之光學濾波器之光譜透射率曲線的圖。圖14係顯示例3-3之光學濾波器之光譜透射率曲線的圖。圖15係顯示例3-4之光學濾波器之光譜透射率曲線的圖。圖16係顯示例3-5之光學濾波器之光譜透射率曲線的圖。圖17係顯示例3-6之光學濾波器之光譜透射率曲線的圖。

1:光學濾波器

10:基材

11:支持體

12:樹脂膜

31:第1薄膜積層結構體

31A,31B:介電質多層膜

32:第2薄膜積層結構體

Claims

一種光學濾波器，具備：基材；以及第1薄膜積層結構體及第2薄膜積層結構體，其等係限制近紅外線波長區域內之光透射者；前述基材包含含有色素之樹脂膜，該色素係吸收近紅外線波長區域內之光；前述第1薄膜積層結構體包含至少2層介電質多層膜，且積層於前述基材之一主面側作為最外層；前述第2薄膜積層結構體包含至少1層介電質多層膜，且積層於前述基材之另一主面側作為最外層；前述第1薄膜積層結構體滿足下述光學特性(i-1A)及(i-1B)，且前述第2薄膜積層結構體滿足下述光學特性(i-2A)； (i-1A)在入射角度40°且波長850nm~950nm下之最大透射率為5%以上； (i-1B)在入射角度40°且波長450nm~600nm下之最大反射率為8%以下； (i-2A)在入射角度40°且波長850nm~950nm下之平均反射率為25%~60%。
如請求項1之光學濾波器，其中前述樹脂膜滿足所有下述光學特性(ii-1)~(ii-3)： (ii-1)在入射角度0°且波長850nm~950nm下之平均內部透射率為60~90%； (ii-2)在入射角度30°且波長850nm~950nm下之平均內部透射率為60~90%； (ii-3)在入射角度40°且波長850nm~950nm下之平均內部透射率為60~90%。
如請求項1或請求項2之光學濾波器，其中前述樹脂膜更滿足下述光學特性(ii-4)： (ii-4)在入射角度30°且波長660nm~730nm下之平均內部透射率為10%以下。
如請求項1至請求項3中任一項之光學濾波器，其中前述第2薄膜積層結構體係積層於前述樹脂膜表面。
如請求項1至請求項4中任一項之光學濾波器，其中前述樹脂膜更滿足下述光學特性(ii-5)： (ii-5)在入射角度0°下波長450~600nm之平均內部透射率為70%以上。
如請求項1至請求項5中任一項之光學濾波器，其中前述第2薄膜積層結構體具有TiO ₂與SiO ₂交替積層而成之介電質多層膜，且下述式所示之膜比率為0.50以上；膜比率(物理膜厚)=SiO ₂之總物理膜厚/(TiO ₂之總物理膜厚+SiO ₂之總物理膜厚)。
如請求項1至請求項6中任一項之光學濾波器，其中前述樹脂膜包含聚醯亞胺系樹脂。
如請求項1至請求項7中任一項之光學濾波器，其滿足所有下述光學特性(iii-1)~(iii-5)： (iii-1)在入射角度0°且波長400~600nm下之平均透射率為70%以上； (iii-2)在入射角度40°且波長450~600nm下之平均反射率為5%以下； (iii-3)在入射角度5°且波長450~600nm下之平均反射率為3%以下； (iii-4)在入射角度40°且波長700~900nm下之最大透射率為15%以下； (iii-5)在入射角度40°且波長1000~1100nm下之平均透射率為5%以下。