TW200408826A - Photopic detector system and filter therefor - Google Patents

Description

200408826 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於具有濾光器以產生一所需光譜性反應之偵測 器系統，較特別的是，本發明關於具有—光譜性反應以相近 於人眼者之偵測器系統，及其濾光器。 【先前技術】 笔子偵測器已長久用於攝影及相關領域，以提供一場景或 物體之亮度量測。為了粗略地量測出代表人眼所感受到之亮 度，目岫已使用諸如硫化鎘光電池之偵测器，諸偵測器具有 光譜性反應，其峰值在可見光區内且至少大略近似於人眼之 反應’惟’此^[貞測之特徵使用不適於許多用途。 近年來’濾光器已使用組合於其他偵測器，以提供一較相 近於人眼者之反應。 在一方式中，如第3,996,461號美國專利（Sulzbach等人）所 述’ 一多層式薄膜渡光器直接沉積於一♦光二極體之偵測表 面上’多層式濾光器之個別誘電層一次沉積一層（至少$ 〇牧 矽薄片，各薄爿含有約300個偵測器），直到建立一干涉堆 疊。多層膜設計用於減少到達光二極體之光線，而為波長之 函數，使偵測器系統（光二極體與多層膜）具有一接近於人眼 者之光譜性反應。因為矽光二極體本身具有一在可見光區内 趨近於紅色而加權，但是持續增加至紅外線區内之光譜性反 應’多層式濾光器可減少在紅外線區及可見光區内之光透 射，以產生所需之系統反應。 在另一方式中，含有銅離子之以填酸鹽玻璃為主的渡光器 85464 -6 - 408826 係使用做為伯、、目丨丨$ ^ i 、/、态之濾光器，此系統之一缺點為磷酸鹽玻璃 易受潮，另一去炎+ |馮在模塑、切割、及拋光操作中處理玻璃時 =便1±及/或困難，以及玻璃之比重較大。玻璃濾光器亦 車乂厚且重，此為許多應用中所不需要者。 、 气中以人造樹脂為主之濾光器係用於替代以玻 璃為主之濾光器。例如，jp 〇6·ιΐ8,228及π队345,877號日 本專利公告案揭露一由人造樹脂製成之濾光器，係由一含有 2定結構磷酸群之單聚體及一可與之共聚合化之單聚體之 混合物共聚合化而成之共聚物組成亦包括-主要由 銅鹽組成之金屬鹽，含有共聚物之磷具有一磷酸酯鍵，磷酸 群使聚合物之抗天候性不良，因此，若此一濾光器曝露於高 溫及高濕度，則有關於變白（混濁）及透明度損失（不透明）之 問題會開始衍生。 其他以树脂為主之渡光器亦冒有人提出，2q⑼—98130及 2000-252482號日本專利公告案揭露一具有改良耐久性之濾 光器，其使用一具有特別設計化學結構之聚合物，此濾光器 不利的是在近紅外線區及紫外線區内之光線吸收性不佳，故 使用此濾光器之偵測器系統即敏感於人眼未能感受之光線。 因此持續需求變換型式之偵測器系統，其可模擬人眼反 應，特別是該系統具有良好之波帶外不接受（即在近紅外線 及紫外線波長内之反應皆不計）、相近於可見光中之所需反 應、及良好抗天候性。 【發明内容】 本申請案揭露摘測器系統’其中定位於一偵測器前方之一 85464 200408826 遽光器選擇性透光’使得組合之瀘、光器/偵測器系統極相近 於人眼反應。濾光器包含一干涉元件及—吸收性元件，吸收 性元件較佳為-聚合膜且其内散布一或多特別調整之顏料- 或其他著色劑’干涉元件亦較佳為一聚合膜，在某些實施例- 中則為-共擠塑之多層膜。正常入射時干涉元件在可見光區 内提供高平均透射（至少大約5G%，且較佳為至少大約观），， 而在-延伸至近紅外線區内之反射波帶内則為低透射(小於 大約5%，較佳為小於大約2%或1%)。干涉元件之反射波帶延 伸相當遠而至近紅外線區内’以確定债測器系統不敏感於近φ 紅外線光。吸收性元件具有一或多選定之著色劑，而組合於 干"70件時在可見光區内提供非均—之透射，肖佳為具有一 鐘形特徵，適可提供偵測器系、統在光譜之可見光部分内有接 近人眼之反應。 濾光器可經調整以用於半導體光二極體，例如矽光二極 體’多種濾光器結構亦在此揭露，包括一施加於聚合性干涉 膜或施器表面之吸收性膜。吸收性元件亦可利用一 黏接層以黏接於干涉元件，或結合於干涉元件之一或多個體φ 層。在某些實掩例中，濾光器可延伸通過-濾光器組件之第· 一孔，且濾光器組件可包括一用於承接一偵測器組件之第二 孔。此板組設計相對於一將所有濾光器元件直接施加於偵測 Γ I面之系、、充而有一定之優點。系統可包括額外之光學元 件，例如一光線散射層，以減少角度之依存性。 【實施方式】 以下π明部分係關於如何使—偵測器系…统之反應接近於 85464 -8 - 200408826 -所需之錢性反應，針對本中請案之目的，優選值簡” 之以下計算（以百分比表示）係用於定量—偵測器系統之正常 化光譜性反應DQ )有多接近於一所需或目標光譜性之反應 Τ(λ ) ： ^ 780 - Γ( Α)|ΔΑ -χίοο, FM =i^3B〇__ 780 (方程式1) 其中總和係在波長增量△ λ =5nm之81個間隔上完成，此 一致於日本工業標準JIS-C-1609(1993)。針對本申請案之目 的’若優選值FM之計算小於約25%，較佳為小於約2〇%，债 測器系統之反應D(又）可視為接近於目標函數τ(又）。除非另 有說明’否則優選值之计异即針對常態下入射於偵測器系統 上之光線而評估。 在一有利之重要例子中，目標反應Τ( λ )為人眼之標準光 反應ν(λ )，光反應V(；l )亦已知為光譜性發光效率函數，其 係一定義於360-830nm範圍内之鐘形函數且在555nm時具有 一最大值1 ·0。-在其他例子中，目標反應可為人眼在低明視 度下之反應，稱之為暗反應V’（又），V’（又）函數係一在507nm 時具有最大值1·〇之鐘形函數。函數ν(λ)及ν’（λ)可見於 Commission International de l’Eclairage (CIE)之公告案内， 案名為 The Basis of Physical Photometry，CIE Publication Νο·18·2(1983)。 針對本申請案之目的，除非另有說明，“紫外線”一詞係指 波長小於約400nm之電磁輻射，“可見”一詞指在約400至 85464 -9- 200408826 700·範圍内之波長’ 近紅外線”―詞指在約7〇〇至 2500·範圍内之波長。”仙j器”一詞係指一將電磁移轉換成 電力信號之結構’無論是在最終包裝形式或先期結構，其包 括在-半導體偵冑器例+中一在内部形成—或多主動結合 區之半導體晶圓。適合之偵測器例子包括且不限定的有光二 極體及光二極體陣列，及固態攝影機元件諸如ccd影像感測 器及MOS影像感測器。 ’偵測器系統包括一濾 光器組件11 〇包含一濾 圖1說明一偵測器系統1 〇〇之實施例 光器組件110及一偵測器組件112，渡 示濾光器組件110，其中濾光器殼體114之一下部分標示為 114a且濾光器殼體114之一上部分標示為U4b，濾光器元 120即夾置於部分114a、114b之間。較佳為，二f :、 光器殼體114且具有二孔116、118，孔116適可承接一濾光器 元件120。在一結構中，殼體114係由不透明之熱塑性材料構 成’其注塑於-預设之濾光器材料條内。圖2係以截面圖揭 或更多濾光器殼體114沿著濾光器材料條而同時形成一列。 注塑之材料冷卻後，長條即可在相鄰殼體114之間之位置裁 切，諸如在端部120a、120b，以產生個別濾光器組件ιι〇。 另者，濾光器材料之一個別預切片可施加於一先前製成之濾 光器殼體114。 孔116可為如圖所示濾光器殼體114内之一實質開孔，或者 其可為一光學性孔，用於將可由偵測器組件112偵測之光線 透射至偵測器之主動區。光學性孔可為一不透明濾光器殼體 内之一窗孔，或者濾光器殼體可以完全由—將光線透射至偵 85464 -10- 200408826 測器主動區之材料構成。 孔118適可承接偵測器組件112，在所示之實施例中，孔us 係由二濾光器殼體部分114a、114b之—部分圍繞，孔ιΐ8之

尺寸及形狀適可承接债測器組件112，如圖i之脫離情形所 示。當偵測器組件完全插入由孔118界定之孔穴時(如圖& 偵測器之一主動區122即實質上對齊於孔116且定位於濾光 器元件120之後。因此，沿著一垂直軸線而傳送向孔…之光 線即在撞擊於谓測器主動區122之前先通過濾光器元件 W。㈣器組件112可以選項地包括一習知窗孔或透鏡元 件’以覆蓋主動區122。一透射型鑄封料例如環氧樹脂可在 偵測器組件插入前先提供於由孔118界定之孔穴内，因此當 痛測器組件112完全插入時，鑄封料即完全包圍谓測器組件 。配線或引線124a、124b 112且將其定位於濾光||組件11〇内

可反應於撞擊在主動區122上之光線而提供一電力信號，在 半導體光二極體之例子中，該信號係一電流。針對其他偵測 器類型，該信號可採取其他型式，諸如一電阻變化或一電 位。預放大器電路可以選項地提供於偵測器組件ιΐ2内。 如圖2所示’濾光器元件12〇較佳為一較薄之聚合物膜，其 係由二種主要成分組成：（1)一反射型干涉元件121&及（2)一 吸收型元件121b。諸元件較佳為膜或膜疊層形式，以利於設 計之彈性度及相容於低重量與小尺寸，此為某些该測器系統 應用上之重要考量。關於此點，“膜，，可視為一延伸之光學性 物體，其厚度大體上不大於約0·25ηπη(即千分之十对，或 “密爾”）。在某些例子中，一膜可接附或施加於另一光學性 85464 -11 - 200408826 物體’諸如一剛性基板或具有適當反射或透射性質之另一 膜。膜亦可呈一實質撓性形式，無論是在獨立或接附於其他 撓性層時。本文所用之“膜體，，應指無論是其本身或組合於其 他成分時之膜。 兀件121a、121b二者完全填入孔116且覆蓋或延伸過偵測 器主動區122，亦可使用無孔或一孔且孔較小於偵測器主動 區。在某些例子中，元件121a、121b可以彼此共同延伸。在 其他實施例中，元件121b可以直接塗覆於偵測器之主動區 122上，或混合於一令偵測器保持定位之透射型鑄封料，而 干涉tl件12la覆蓋孔116。無論是否使用孔，諸組件皆配置 使得實質上所有撞擊於偵測器主動區之光線通過干涉元件 及吸收元件。 干涉元件121a較佳為一藉由典型上數十或數百層交錯聚 合物構成之多層式聚合膜（或膜體），接著選擇性將多層擠出 物通過一或多個多重模具，及隨後令擠出物拉伸或定向以形 成最終之m。生&之膜典型上由數十或數百個別之微層组 成，其厚度及折射指數係經調整以提供一基本上位於光譜近 紅外線區内之反射帶。較佳為，相鄰之微層對於沿著一^轴 線偏光之光線呈現-至少〇.〇5之折射指數差（△〜），且同樣 對於沿著-·線偏光之光線呈現一至少〇〇5之折射指數差 (△ny)，其中X及y軸線相互垂直且界定出膜i2ia之平面。相 鄰之微層亦較佳為對於一垂直於\及 綠之Z軸線偏光之光 線呈現-折射指數差cnz)’其係經調整以取得斜向入射光 之P偏光成分所需之反射率性質。 85464 -12- 200408826 為了方便文後說明，在相關於一干涉膜之任意處，X軸線 將視為定向於膜之平面，使△ ηχ為最大值。因此，△ ny之大 小可等於或小於（但是不大於）△〜之大小。再者，選擇那一 材料層開始計算差值△ nx、△ ny、△〜則以△ ηχ需為非負數 來表不’易言之，形成一界面之二層間之折射指數差為△ nj=nirn2j，其中j=x、y或ζ及其中層號卜2係選定為ηΐχ$ η2χ， 即△ ηχ - 〇 〇 為了維持斜角之ρ偏光光線之高反射率，微層之間之ζ指數 錯配△ ηζ可控制成實質小於最大平面内折射指數差△〜，使 △ ηζ$ 〇·5* △ ηχ。較佳為，△ ηζ$ 〇 25* △ ηχ。一零或接近零 之ζ扣數錯配會產生微層之間之界面，其ρ偏光光線之反射率 做為入射角函數而呈固定或接近固定。再者，ζ指數錯配八 ηζ可控制成相較於平面内指數差△〜而具有相反極性，即△ ηζ<0,此條件產生界面且其ρ偏光光線之反射率隨著入射角 增加而增加，如同s偏光光線之情形。適當聚合干涉膜與相 關結構之進一步細節可見於第5,882,774號美國專利（J〇nza 等人）、WO 95V17303 號（〇uderkirk等人）及 w〇 99/39224號 (Ouderkirk等人）之PCT公告案。在一單純之實施例中，微層 可具有相當於一 1/4波疊之厚度，即配置於光學性重覆單元 或單位單元，且主要各由相等光學性厚度之二相鄰微層組成 (f比=50%)，此光學性重覆單元可用於由建設性干涉光線反 射，該光線之波長係二倍於光學性重覆單元之整體光學性厚 度。沿著膜之一厚度軸線（例如z軸線）之厚度梯度用於加寬反 射帶，以延伸於所需之短與長波長帶邊緣之間，容後詳述。 85464 •13- 200408826 亦可使用經過調整以令此帶邊緣呈尖銳狀之厚度梯度，如第 6，157,490號美國專利（Wheatiey等人）所述。 其他層配置方式亦可預期，諸如具有2個微層光學性重覆 單元且其f比不同於5〇%之多層膜，或其光學性重覆單元主要 由超過二微層組成之膜，諸變換型式之光學性重覆單元設計 可減少或消除特定之高階反射，即其波長為一部分設計波長 λ之反射。例如，第二、第三、及第四階反射（分列為λ/2、 λ /3、又/4)即可利用光學性重覆單元而消除，其主要由配置 成父錯高、低折射指數與相對光學性厚度呈7··1:1··7Μ:1之6 個微層、、且成，如弟5,360,659號美國專利（Aren(js等人）所述。 第二、第三、及第四階反射另可利用光學性重覆單元而消 除，其主要由分別呈高、中、低折射指數之三種不同光學性 材料Η、Μ、L組成，其配置順序為HMLM且相對光學性厚度 主2·1·2·1，如弟5，1〇3,3375虎美國專利（Schrenk等人）所述。 月ij述單純之1/4波疊產生明顯之第三階反射，因此，一含 有1/4波璺且在又=12〇〇nm或更大時具有第一階反射之干涉 性元件將在大約又/3=40〇nm或更大時有明顯反射。 針對某些應用，可能需要組合二或多個多層膜，以增加整 體反射率或增加光線反射之帶寬，此組合例如可藉由將二或 多個多層光學性膜疊合於一呈適當光學性透明之黏著劑而 達成。 干涉元件121 a另可包含較多習知真空沉積式無機多層 膜’其微層（例如Ti〇2用於高折射指數微層及Si〇2用於低折射 指數微層）係呈等向性折射指數。因為較大之層-層平面内折 85464 -14· 200408826 射指數差△ nx、△ ny典型上可比共同擠塑之聚合物者易於取 知’故僅舄較少微層即可產生一用於正常入射光（入射角 之給定反射率值。惟，此無機多層膜通常並非較佳，因為其 需要較複雜之真空沉積製程（即各層需分開鋪置）、需要剛性 咼溫基板（通常為厚玻璃）、且P偏光光線之反射率隨著入射角 增大而減小（及伴隨著增加透射）。 干涉元件12la另可包含一膽固醇型（偏光旋轉向列性）液晶 膜’諸膜係由一層具有膽固醇級之聚合材料組成，其中膽固 醇材料之分子螺旋軸線延伸橫向於該層。諸膜可製成使螺旋 軸線之間距沿著臈之厚度而改變，以提供膜在一所需之波長 範圍上有寬反射帶。右及左方之膽固醇層可組合以反射入射 光之二垂直偏光狀態-即左及右圓形偏光狀態，請參考第 5,793,456號（Broer等人）及6，181，395號（Li等人）美國專利。另 者，干涉元件12la可包含一聚合背襯且備有一金屬/無機氧 化物璺’如第4,799,745號美國專利（Meyer等人）所述，或另 一由第 5,440,446號（Shaw等人）、第 5,725,909號（Shaw等人）、 第 6,01〇,751 號{Shaw 等人）、及 6,045,864號（Ly〇ns 等人）美國 專利所述方法製備之聚合物/無機氧化物疊。 不論使用那一種技術，干涉元件121 a皆製成實質上可反射 基本上位於近紅外線區内光譜波帶之正常入射光，及實質上 透射大部分或幾乎所有可見光波長區之正常入射光。干涉元 件車父佳為在可見光區内提供一至少約5〇%之平均透射率，且 最佳為至少約70%，及在一延伸至近紅外線區之反射波帶内 提供一小於約5%之平均透射率，且最佳為小於約2%或1〇/〇。 85464 -15- 200408826 針對使用矽光二極體之偵測器系統而言，5%、2%及1%之透 射率限制較佳為涵蓋自約80〇11111至11〇〇nm或自約7〇〇1^至 1200nm之範圍。在許多例子中，干涉元件具有可省略不計之 吸收里，因此一給定波長之透射百分比加上反射百分比為大 約 100〇/〇。 濾光器兀件120之另一主要組件為吸收性元件121b，此亦 較佳為一以聚合物為主之膜或膜體，以利製造及設計彈性。 吸收性元件12lb含有一或多著色劑，包括可在可見光波長上 非均一地吸收之顏料或染料。再者，經發現適當之著色劑苛 提供偵測器系統以一有效反應，其至少在可見光波長範圍上 相近於人眼之敏感度（例如標準之光目視反應ν( λ 。例如， 若偵測器組件112之光譜反應為一函綠DET( λ )且正常入射 之吸收性元件121b之光譜性透射為一函數Α;ρ(λ)，則一由 DET( λ )乘以AF< λ)乘以一適當選定之正常化常數所定義之 函數將相對於光函數V(又），而產生大約2〇%或更小之優選值 FM計算（如方程式1)，較佳為大約1〇%或更小。正常化常數 係選定使函數DETU )*AFU )之最大值等於！。 吸收性元件1-21 b較佳為包含一散布於其内之綠色顏料，顏 料散布於一形成一膜之基質内，基質材料之典型膜厚度實質 上在可見光波長範圍上呈透明。綠色顏料提供一第一近似於 人眼光譜性反應，因為綠色主要在人之視覺區内。惟，注意 到偵測裔系統之光譜性反應在可見光區之變化程度，吸收性 元件121b之理想透射特徵將錯開，以補償而產生一偵測器系 統，其即松近於人之反應。有利之綠色顏料實例包括veHdian 85464 -16· 200408826 綠色顏料（取自許多公司之氧化鉻粉末（ΠΙ)，例如曰本T〇y〇 Ganryou KogyOU公司）（在本文内稱為“pG—18，，）、孔雀石靛綠 (取自曰本Sansui Shikso有限公司之銅基質材料）（在本文内 稱為“PG-4”）、酞菁綠（取自BASF有限公司之有機材料）(在本 文内稱為“PG_7”）、及酞菁綠6Y(取自瑞士 Clariant國際有限 公司之有機材料）（在本文内稱為“PG-3 6”）。其中，以酞菁綠 及酞青綠6 Y較佳，因為其可支持高峰值光透射且亦可達成密 切相近於人眼之反應，其中一種酞菁綠6γ顏料為 際有限公司出售之商品Hostaperm Green 8G。綠色顏料可揉 入基質材料或一樹脂母體，及模塑、擠塑、或以其他方式形 成一膜或其他層。基質内之綠色顏料濃度及膜厚度應予以控 制，以取得所需之光譜性吸收特徵。綠色顏料另可在一含有 黏結劑成分之溶劑内擴散，且塗覆於一預先形成之基板上以 形成吸收性元件121b，或者吸收性元件12lb可直接塗覆於干 涉元件121a上，即主動區122内之偵測器表面上，或塗覆於 一覆蓋主動區122之窗孔或透鏡元件上。針對某些應用，綠 色顏料可在一光透射鑄封料内擴散，例如一圍繞於偵測器系 統112之ί哀氧樹_脂，或者若使用一透明之熱塑性材料形成濾 光器殼體114，則綠色顏料可在注塑之前先散布於濾光器殼 體材料内。 單一綠色顏料受限於其可使偵測器系統有多相近於目標 物反應，本申請人已發現黃色顏料最好亦包括在偵測器系統 之光學路徑中，以令偵測器系統更加相近於目標物反應。較 佳為，黃色顏料混合於吸收性元件1211)内之綠色顏料，有機 85464 -17- 200408826 及無機顏料皆可使用，但是以有機顏料較佳，因為其有高# 值光透射且可達成密切相近於目標物反應。黃色顏料可包含 至少二種黃色之混合物，即一較長波長（似紅色）之黃色及一 較長波長（似藍色）之黃色，容後詳述。

適當之有機黃色顏料實例包括乙醯醋酸醯替苯胺單偶氮 顏料如Hansa黃G(C.I.黃色1號顏料，在此簡稱為PY-l)、Hansa 黃 10G(C.I.PY_3 號）、Hansa黃 RN(C.I.PY-65號）、Hansa 亮黃 5GX(C.I.PY-74號）、Hansa 亮黃 10GX(C.I.PY-98號）、永久性 黃 FGL(PY-97)、Simura 靛快速黃 6G(PY-133)、Lionol 黃 K-2R(PY-169)、乙醯醋酸醯替苯胺雙偶氮顏料如雙偶氮黃 G(PY-12)、雙偶氮黃GR(PY-13)、雙偶氮黃5G(PY-14)、雙偶 氮黃8G(PY-17)、雙偶氮黃R(PY-55)、永久性黃HR(PY-83)、 偶氮凝縮顏料如含鉻之酞菁黃3G(PY-93)、含鉻之酞菁黃 6G(PY-94)、苯並味嗤酮單偶氮顏料如Hostaperm黃 H3G(PY-154)、Hostaperm 黃 H4G(PY-151)、Hostaperm 黃 H2G(PY-120)、Hostaperm 黃 H6G(PY-175)、Hostaperm 黃 HLR(PY-156) ' 異吲哚基酮顏料如 Irgazin黃 3RLTN(PY-110)、Irgazin黃 2RLT、Irgazin黃 2GLT(PY-109)、 Fastogen超黃 GROH(PY-137)、Fastogen超黃 GRO(PY-llO)、 Sandrin黃6GL(PY-173)、及其他顏料，例如陰丹士林黃顏料 如黃烷酮（PY-24)、蒽十四醯亞胺（PY-106)、酞醚醯胺型蒽醌 (PY-123)、蒽醌黃E3R(PY-99)，金屬複合物顏料如偶氮鎳複 合物顏料（PY-150)、亞硝基鎳複合物顏料（PY-153)、甲亞胺 銅複合物顏料（PY-117)，p奎琳g太酮顏料如g太醯胺藏目太酮 85464 -18- 200408826 (PY-138)、Paliotol 黃 D1819(PY-139)，異吲哚基鲷顏料如 Pahotol黃D1155(PY-185)，及苯並咪唑酮顏料如有機顏料龙 HGTRAN^Y-ISO)。在諸顏料之中，以ργ_15〇、 PYW、ΡΥ· i 8 5、ΡΥ] 8 〇、及 pY-1 i 〇 較佳，因為諸顏=可 達成較一致於光缙性發光效率，此外，諸顏料具有高耐天候 性。為了增添彈性，複數不同著色劑可組合以形成吸收性元 件，無論是將著色劑混合於單一層或將其提供於光學路徑7 任意處之分離層中，以利較相近於目標物功能。例如，可以 組合至少二種不同之黃色顏料，黃色顏料通常對於大約 400-450nm之間之藍光有高吸收率（透射百分比小於約 1〇%)，而對於大約550_700nm之間之波長有低吸收率（透射百 分比大於約90%)。一切割轉變區分離此二區域，且切割轉變 區可使黃色顏料之波長不同於另一者，例如黃色顏料p γ _丨3 9 為似紅之黃色且具有一大約52〇nm之切割轉變區（在5〇%轉 變點量測），而PY-180具有一大約490nm之切割轉變區。 適合用於形成元件121b之基質材料例如包括聚酯如聚對 笨一曱酸乙二_，及具有良好熱穩定性之塑料如聚丙烯、賽 璐玢、聚碳酸酯、醋酸纖維素、三乙醯基纖維素、聚乙烯、 聚氯乙烯、聚乙浠醇、含氟樹脂、氯化橡膠、及離子聚合物。 基板之厚度取決於材料，以利於取得適當強度及光透射比， 但是典型上例如在10至200 /zm範圍内。 欲形成元件121 b時’可使用一可交聯之樹脂成分，更明確 地說’其包括具有未飽和鍵之單聚合物與寡聚合物之一電子 束可固化產物或UV可固化產物，及在含有聚異氰酸酯或縮 85464 -19- 200408826 水甘油化合物之樹脂内具有反應群之熱塑性樹脂之反應可 固化產物。對於在樹脂内具有反應群之上述熱塑性樹脂，亦 可使用習知樹脂，例如包括聚醋樹脂、聚丙浠酸酯樹脂、聚 丙烯酸、苯乙烯樹脂、聚醋酸乙浠脂樹脂、聚氨酯樹脂、苯 乙烯丙烯酸樹脂、聚丙醯胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醚樹脂、 聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚烯烴樹脂，乙烯樹脂如聚氯乙 烯樹脂及聚乙烯醇樹脂，纖維素樹脂如纖維素樹脂、聚氧乙 基纖維素樹脂及醋酸纖維素樹脂，聚醋酸乙烯脂樹脂如聚醋 酸乙醯脂樹脂及聚乙烯醇縮丁醛樹脂、矽酮調節樹脂及長鏈 烷基調節樹脂。特別理想者為聚丙烯酸酯樹脂及聚丙烯酸苯 乙稀樹脂。 用於此黏結劑樹脂之凝結（即固化）方法並未特別限制，且 可包括利用離子化輻射之加熱及放射，多種異氰酸酯凝結劑 係屬已知，且在其中，較佳為使用芳族異氰酸s旨之加合物， 在一般市售產品中包括ΤΑΚΕΝΑΤΕ(由Takeda化學工業有限 公司製造）、BURNOCK(由Dainippon墨水及化學公司製造）、 Koronate (由Nippon聚氨S旨工業公司製造）、及Dismodule(由 Bayer公司製造）。對於異氰酸酯凝結劑，多種環氧樹脂凝結 劑係屬已知，包括一般市售產品如雙酚A型環氧樹脂有 EPIKOTE828(由YUKA Shell環氧樹脂公司製造），酚醛清漆 環氧樹脂有EPIKOTE180S80(由YUKA Shell環氧樹脂公司製 造）及非揮發性環氧樹脂有Denacol EX-614(由Nagase Chem Tex公司製造）。相關於上述所用黏結劑樹脂之重量百分比而 添加之聚異氰酸酯及環氧樹脂量較佳為在5至100重量百分 85464 -20- 200408826 比範圍内，最佳為在20至80重量百分比範圍内。當添加物量 太/ 4，父聯濃度變低，導致不足之抗熱性及抗化學性。當 =加物量太多時’塗層液之鑄封壽命變短且塗覆表面太黏而 造成不方便，例如在製造過程期間難以操作。 2於可交聯之樹脂成分，可使用具有未飽和鍵之單聚合物 與寡聚合物之一電子束凝結產物或uv.結產物，具有至少 ♦口化奴-碳未飽和鍵之化合物可以使用做為凝結黏結 :。更明確地說，本文中可用之化合物包括芳基丙烯酸酯、 苯基丙烯酸酯、丁氧基乙基丙烯酸酯、丁氧基乙烯乙二醇丙 烯酸酯、環己基丙烯酸酯、二環戊基丙烯酸酯、2_乙基己基 丙烯酸酯、丙三醇丙烯酸酯、縮水甘油丙烯酸酯、2_羥乙基 丙烯酸酯、2-羥丙基丙烯酸酯、異冰片基丙烯酸酯、異右旋 基丙烯酸酯、異辛基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯、2_甲氧乙 基丙烯酸酯、甲氧乙烯乙二醇丙烯酸酯、苯氧乙基丙烯酸 酯、硬脂醯丙烯酸_、乙烯乙三醇二丙烯㈣、：乙稀乙二 醇二丙烯酸酯、1，4_丁二醇二丙烯酸酯、丨，5_戊二醇二丙烯 酸i曰、1，6-己二醇二丙烯酸酯、丨，3_丙二醇二丙烯酸酯、丨，4_ 環己二醇二丙烯酸酯、2,2-二羥甲基丙烷二丙烯酸酯、丙三 醇一丙烯酸酯、二丙烯乙二醇二丙烯酸酯、丙三醇三丙烯酸 酯、二羥甲基丙烷三丙烯酸酯、聚氧乙基-三羥甲基丙烷三 丙烯IS日、異戊四醇三丙烯酸酯、異戊四醇四丙烯酸酯、三 乙烯乙二醇二丙烯酸酯、聚氧丙基三羥甲基丙烷三丙烯酸 酯、丁烯乙二醇二丙烯酸酯、丨，2,4_丁三醇三丙烯酸酯、2,2，扣 二甲基-1，3-戊二醇二丙烯酸酯、二芳基富馬酸酯、i，l〇_癸二 85464 -21 - 200408826 醇二甲基丙烯酸酯、二異戊四醇六丙烯酸酯、及上述化合物 與由甲基丙烯酸酯族取代之丙烯酸酯族，例如γ _甲基丙稀 基氧丙基三甲基矽烷、1-乙烯基-2-吡咯酮、2-羥乙基丙烯醯 辦酸i旨、丙浠酸單聚合物如四氫糠基丙烯酸酯、二環戊稀基 丙烯酸酯、二環戊烯基氧乙基丙烯酸酯、3_ 丁二醇二丙烯酸 酯、新戊基乙二醇二丙烯酸酯、聚乙稀乙二醇二丙烯酸酯、 經特戊酸酯新戊基乙二醇二丙烯酸酯、苯乙烯氧化物調節丙 烯酸酯、苯丙烯氧化物調節丙烯酸酯、N_乙烯基_2_吡咯酮、 雙酚A-乙烯氧化物調節二丙烯酸酯、異戊四醇二丙烯酸酯單 ，脂酸醋、四乙烯乙二醇二丙烯酸醋、聚丙烯乙二醇二：烯 酸酯：三甲基醇丙烷丙烯氧化物調節三丙烯酸酯、異氰尿酸 ?烯氧化物調節三丙烯酸醋、三曱基醇丙烷乙烯氧化物調節 2稀酸醋、異戊四醇五丙烯酸醋、異戊四醇六丙稀酸醋、 二戊四醇四㈣_，及上述化合物與由f基丙烯酸酿族取 ^㈣酸S旨族，例如氨醋_酸寡聚合物且其中 1=:!聚氨s旨結構之募聚合物、聚酯丙稀酸寡聚合物 且其中丙烯酸酯族鐽纴协 脂丙婦酸寡聚合物且：φ:…構之寡聚合物、環氧樹 結構之寡聚合物—: 酯族鍵結於*有環氧樹脂 氣酿甲基丙烯酸寡聚合物且1中甲其％ ρ 酸醋族鍵結於具有聚^μ〜 初且”中甲基丙細 寡聚合物且其中甲基：::暴聚合物、聚酯甲基丙稀酸 聚合物、環氧樹脂/基§^鍵結於具有聚酯結構之募 族鍵結於具有環氧樹;族==物且其中甲基丙婦酸醋 氨酯丙烯酸酯、且有 久口具有丙烯酸酯族之聚 具有丙烯酸酉旨族之聚醋丙稀酸醋、具有丙稀 85464 -22- 200408826 酸酯族之環氧樹脂、具有甲基丙烯酸酯族之聚氨酯甲基丙烯 酸醋、具有甲基丙烯酸酯族之聚酯甲基丙烯酸酯、具有甲基 丙烯酸醋族之環氧樹脂甲基丙烯酸酯。 此係可用凝結黏結劑之簡單實例，而可用之凝結黏結劑並 不限於此，此一凝結黏結劑之含量較佳為在1〇至4〇%之總固 體成分重量範圍内。 較仏為吸收性元件121 b為提供债測器系統在可見光區域 内性能之主要系統組件，以相近於目標功能。對比之下，干 涉元件121a對於可見光區域内之偵測器系統性能上較無影 響，因為在可見光中其透射較為固定。惟，干涉元件Kb需 在近紅外線區域内具有一主要影響，其提供一遮阻功能（低 透射、高反射率），以中和❹】器組件112之高敏感度。此配 置方式之優點在於干涉元件121a可以具有一比提供近紅外 線遮阻與相近於人眼反應所需之可見光區域内精準變化（鐘 形函數）的干涉元件更單純且堅固之設計，單純且堅固之設 计則產生咼產量之干涉元件且減少廢料。較佳配置方式之另 一優點在於較佳之偏離軸線性能，吸收性元件之光譜性透射 係、比干涉元件之光譜性讀射承尤旦a、ai > _

分，及令可見光以外（近紅外線及選擇性 85464 上相關聯於吸收成 之紫外線）之光線斥 -23- 200408826 回基本上相關聯於干涉反射片。 圖3係理想化形式揭示不同糸統組件對於偵測器系統1 〇 〇 整體光譜性反應之貝獻’曲線2 0 0代表一典型石夕光二極體摘 測器之光谱性反應（例如单位為安培/瓦），此一彳貞測器在可見 光區域内具有一反應且彎向光譜之長波長（紅色）端，及在其 快速下降雨持續增大至近紅外線區，而在大約11〇〇-12〇〇nm 之間漸可忽略不計。偵測器在紫外線區域内（大約4〇〇11111以 下）亦可具有一不可忽略之反應。曲線202代表吸收性元件 12lb之透射百分比，較佳為，此層包含散布於内部之綠色及 黃色顏料，曲線202提供可見光區域内之一近似鐘形反應， 但是在有實質偵測器反應200之其他波長處亦（不必要地）呈 現相當可觀之光漏。如圖所示，近紅外線區内之大量光漏並 非不尋常，紫外線區内亦有光漏。曲線2〇4，代表正常入射 之干涉元件之透射百分比，其具有一由短波長波帶緣部2〇4a 與長波長波帶緣部204b圍成之強反射波帶，反射波帶之高反 射率在大部分波帶上提供一低透射百分比，較佳為小於大約 5°/〇 ’或最佳為小於大約2%或甚至1 %。量測做為一半最大透 射點或一半最大反射點之波帶緣部2〇4a較佳為接近於可見 光區域，其理由如上，較佳為在大約630與770nm之間，或可 選擇從大約600至850nm。若緣部204a實質上位於700nm之 外，則第6,049,419號美國專利（Wheatley等人）所述之一吸收 片或反射片可包括在吸收性元件、干涉元件、或其任意組合 内，以遮阻大約700nm與緣部204a之間間隙内正常角度之近 紅外線光。 85464 -24- 200408826 長波長之波帶緣部204b較佳為設置於偵測器反應可忽略 不計之波長以外至少大約5〇nm處，以用於斜向入射光之角度 變移及用於製造公差。在矽光二極體之例子中，波帶緣部 204b較佳為設置於大約1150-13 50nm之間。曲線204在大部分 可見光區域上亦呈現較高之透射百分比，較佳為平均至少 5 0% ’且最佳為至少7〇%或甚至自4〇〇_7〇〇nm起至少8〇%。請 /主思右干涉元件包含一 1/4波疊或其他可產生一明顯第三階 反射之結構’則一較高階反射波帶將存在於紫外線區域内 (如圖3所不）’且若長波長之波帶緣部2〇仆位於大約 以上處，其可部分地延伸至可見光譜之藍色端。第三或較高 階反射ί皮帶有㈤於保#紫外線區域内之㈣器系統反應在 可接受之低位準，若吸收性元件在該波長區域内有明顯透

視為不可控制之變數。 。另方面， 一所需之標稱透射或反射率 於調整半導體光二極體之光譜性 I统反應之偵測器組件（曲線2〇〇) 面，干涉元件12la可設計為具有 功能’此屬習知，但是調整其透 85464 -25- 200408826 射力犯以補煩例如其他系統組件内之批次之間變化並非較 佳者，此因製造過程之複雜性及相關聯於改變此製程所致之 難度及/或不可重覆之咼成本。比較上，吸收性元件Kb 製及其調整即較為單純，其僅牵涉到（選定適當基質材 料及顏料後）顏料濃度及元件厚度之控制。因此，吸收性元 件121b杈佳為在量測及/或已知偵測器組件I。、干涉元件 及任思其他系統組件之光譜性特徵後才製造。透過計 异及/或試驗-錯誤，元件1211)之顏料濃度及厚度即經控制， 以減小對於目標物反應之平均偏差。濾光器之光譜性透射比 係設計如下。 首先，偵測器之光譜性敏感度係至少在可見光及近紅外線 區域内量測，且此外干涉元件121&之光譜性敏感度（光譜性 透射）至少在相同波長區域内量測。同樣地，使用於吸收性 儿件121b内之顏料之吸光係數是在一預定波長區域内量 測’將吸光係數代入Lambert-Beer定律之通式中，以取得一 计算吸收性元件12 lb之光譜性透射比所需之方程式（但是其 使用膜或其他裀體之顏料濃度及厚度做為獨立變數）。若欲 使用二或多種顏料，應假設其為獨立地作用，且均勻地包含 於元件121 b内。 使用干涉元件之敏感度、Lambert-Beer方程式、及一比例 因數時，可計算一正常化之系統反應函數D( λ )，且上述方 程式（1)之優選值FM之計算可在一數學式中取得做為獨立變 數（即吸收性元件之顏料濃度及厚度）之函數。隨後，例如使 用單一方法（用於線性程控中之有限重覆演算，以利用連續 85464 -26- 性㈣值取得最佳解法），一電腦模擬即實施以決定諸變數 之最佳值，諸如料元件則依此製造。如不使用此計算方 一亦可使用採取實驗或類此者之試驗-錯誤法以決定可見 光校正構件厚度及綠色與黃色顏料之濃度與比率之最佳值。 如上所述，吸收性㈣12_之綠色與黃色顏料之濃度取 、；兀件之厚度，因此，濃度不做獨一定義，其大體上在其 所散布之層之重量之1()至5()%範圍内，較佳為在至佩範 圍内。 >其他層及元件亦可用於㈣器系統内，諸如讀遮蔽層、 杬靜電層、UV截斷層、防應變層 '及類此者，如w〇 99/39224 號pct公告案（〇uderkirk等人）所述。其他層之另一實例為一 抗反射塗層，一漫射體亦可用於增大偵測器系統之接收角 度及々偵測斋系統較不敏感於入射光之空間性及/或角度 性變化。較佳為，漫射體在整個可見光譜上具有一高百分比 透射（至少約90%，較佳為至少約95%)，但是亦具有一高霧度 值（至少約80%，較佳為至少約85%)，因此即使幾乎所有入射 光通過漫射體，光線仍不於以一廣錐形角擴散。一適當之漫 射體可取自Kimoto有限公司之i〇〇lse型產品，其具有95.4% 之可見光透射及83·9%之霧度，ioolse型漫射體包含一 ΡΜΜΑ粒子層（平均粒子尺寸為3〇 # m)於一 1〇〇 # m厚之 PMMA膜上。另一適當之漫射體可取自ReyC〇有限公司之 TRX-110型產品，其具有97.7%之可見光透射及89.8%之霧 度。針對某些應用時，有必要將一擴散元件混合於吸收性元 件基質内，使二者可在單一操作中塗佈。 85464 -27- 200408826 多種用於濾光器組件110、制器組件112、及其組件之结 構亦屬可行，it件ma、121b可以分離地製造及隨後以_ = 明之黏性層黏合’其亦可上下堆疊且有或無一插入空間、窗 孔、或其他光學元件如上所述者。在某些結射，吸收性元 = 12ib可以如同一顏料樹脂般施加於—已製成之干涉膜，接 著為固化步驟。在此例子中，顏料樹脂可利用批次製程施加 諸如旋塗，或利用連續性製程諸如刀塗、模塗、或類此者。 元件12U、121b另可製成一個體或膜，例如藉由結合顏料 或其他著色劑於一干涉膜之一或多層，包括干涉膜可能包含 之任意表層（光學性厚層）。當干涉元件121&係由—光學性透 明黏層接合之二或多多層式光學膜之疊層時，部分或所有吸 收性著色劑亦可結合於疊層之黏層。 在另一方式中，吸收性元件可以如同一顏料樹脂般施加於 另表面’包括直接施加於偵測器之主動表面122，及隨後 固化。參閱圖2a，在此例子中顏料樹脂可旋塗於半導體晶圓 上’大量個體偵測器可由此晶圓裁切取得。裁切之前，樹脂 先藉由適當地施加熱或輻射而固化。亦可進行利用標準微影 技術使固化之樹脂呈圖案化，例如將基板之面積曝光以做電 接觸。吸收性元件亦可包含不同層或膜，其各有部分有助於 所需之吸收功能。例如，吸收性元件丨2丨b可包括一綠色顏料 膜及一分離之黃色顏料膜。施加顏料樹脂於偵測器或其他基 板之其他方法亦可使用，諸如噴墨式印刷、絹印、或類此者。 若元件121a、121b維持為不同組件，則吸收性元件可設置 於干涉元件前方之光學路徑中（即傳播向偵測器主動區域之 85464 -28- 200408826 光線係在通過干涉元件前先通過吸收性元件），反之亦然。 若吸收性元件位於干涉元件前方，少許光線由偵測器系統反 射，因而減少散失光線。若干涉元件位於吸收性元件前方， 少許總光線由濾光器吸收，有利於增加壽命。 針對某些應用而言，有必要將干涉元件121a、吸收性元件 121b、或干涉元件與吸收性元件121a/121b直接施加於偵測 器之表面。如上所述，“偵測器，，一詞係指一將電磁能轉換成 電力信號之結構，不論其係以最終封裝形式或在結構之早期 階段，包括内部形成一或多主動結合區之半導體偵測器或半 導體晶圓之例子。依此，干涉元件121a可直接施加於半導體 晶圓之表面，例如在聚合性多層干涉濾光器膜之例子中（其 亦可包含個體金屬或金屬氧化物層）利用疊層，在膽固醇型 液晶膜之例子中利用塗覆，或在無機多層薄膜或聚合物/金 屬或聚合物/無機氧化物堆疊之例子中利用濺擊或氣體沉 積。當干涉元件121a為一獨立膜或一設在施加於偵測器表面 之？κ合性或玻璃背襯上之薄膜時，吸收性元件以^可在將干 涉元件121a固、定於偵測器表面上之前先施加於干涉元件 121a，使吸收性元件121b設置於面向偵測器表面之干涉元件 121a主表面上或設置於背向偵測器表面之干涉元件以“主 表面上，或者其可結合於一多層干涉元件121&之諸層内。另 者，吸收性元件121b可在施加干涉元件121a之前先施加於偵 測器表面，或者其可在干涉元件12“已固定於偵測器表面之 後才施加於干;歩元件121a之|面。在某些例子中，光偵測器 或半導體晶圓、干涉元件121a、及吸收性元件12;^可以彼此 85464 -29- 200408826 /、同L伸且將吸收性元件丨2丨b夾置於晶圓表面與干涉元件 之間或者干涉元件121 a可以夾置於晶圓表面與吸收性 元件121b之間。干涉元件、吸收性元件、或其組合(亦可包 括/、他層及上述元件’包括且不限定的有emi遮蔽、抗靜電 ^截斷、防應變層、抗反射、及/或擴散層）已施加於半 導體曰日圓I，生成之結構可切成個體彳貞測ϋ /濾、光器晶片且 適當地封裝。 吸收f生7L件可以整體或一部分結合於遽光器殼體内， 如圖2b所示，遽光器殼體不需要具有一濾光孔，而是包含一 部分透明之上部分叫且其内部散布有—或多著色劑。在此 例子中滤光it殼體可以僅有—孔118，以㈣測器組件插 入’再者，-或多著色劑可散布於上述鑄封料中，此鑄封料 隨後可用於將_器組件112定位於濾光器殼體内及至 分地過濾可見光等雙重用途。 對於自動製造，非連續性之干涉元件叫長條可切成較3 片，例如-張或-捲之此膜。若干涉膜包含一堆疊之上述 合性微層’則非接觸式雷射切割技術即較機械式 : 佳，因為前者已經發現可產生較不易脫層之長條邊或缘^ :佳為，-可移除之襯裡係在雷射切割操作期間覆蓋… 件且因切割結果而形成之非連續性襯 一勝帶自對應之元件咖長條去除。複㈣現= U4a、U4b如圖卜2所示者可同時黏合，以形成沿著元= 長條而均句間隔之-線列之實質相同攄光器殼體114。若， 要個別之渡光器殼體，元件121a長條且較佳為—膜或膜體而 85464 -30- 200408826 其可在殼體之間切割，請參閱2002年10月10日提出之第 10/268,118 號美國專利申請案 “Method For Subdividing Multilayer Optical Film Cleanly and Rapidly”。雷射切割系統 亦可用於提供備有一熔物區之干涉元件，以控制脫層，如同 樣於2002年10月10日提出之第10/268,3 54號美國專利申請案 “Multilayer Optical Film With Melt Zone to Control Delamination’’戶斤述 o 實例 在以下之例子中，多數系統係製成或取得如下： 綠色墨水（G1) 100重量份之PG-36型綠色顏料（Clariant GmbH販售之 Hostaperm Green 8G商品）及35重量份之顏料分散劑（BYK Chemie販售之Disperbyk 2000商品）係在丙稀乙二醇單曱基 醚醋酸酯與丁基溶纖劑之85:1 5溶劑混合物中利用砂磨而分 散，固體成分之含量為27%。為了分析，墨水施加於一玻璃 基板且使用一對流式烤箱以80 °C固化至一大約0.5 # m厚 度，由此製備之綠色顏料之透射百分比係在一 Hitachi U-4000型分光計上量測自200至1300nm，且如圖4中之曲線 PG-36所示。 第一黃色墨水（Y1) 100重量份之PY-139型黃色顏料（BASF製造之Paliotol Yellow D1819)及15重量份之顏料分散劑（BYK Chemie販售 之Disperbyk 2000商品）係在丙烯乙二醇單甲基醚醋酸酯與 丁基溶纖劑之85 :1 5溶劑混合物中利用砂磨而分散，固體成 85464 -31 - 200408826 分之含量為25%。為了分析，墨水施加於一玻璃基板且使用 一對流式烤箱以80°C固化至一大約0.5 // m厚度，由此製備之 黃色顏料之透射百分比係在一 Hitachi U-4000型分光計上量 測自200至1300nm，且如圖4中之曲線PY-139所示。 第二黃色墨水（Y2) 100重量份之PY-180型黃色顏料（Clariant GmbH販售之 HGTRAN黃色有機顏料）及50重量份之顏料分散劑（BYK Chemie販售之Disperbyk 2000商品）係在丙烯乙二醇單曱基 醚醋酸酯與丁基溶纖劑之85:15溶劑混合物中利用砂磨而分 散，固體成分之含量為25%。為了分析，墨水施加於一玻璃 基板且使用一對流式烤箱以80 t：固化至一大約0.5 // m厚 度，由此製備之黃色顏料之透射百分比係在一 Hitachi U-4000型分光計上量測自200至1300nm，且如圖4中之曲線 PY-180所示。 ' 第一混合墨水成分（GY1) 依上述製備之Gl、Y1及Y2係以PG-36: PY-139: PY-180 = 54:35fll之最終顏料比混合。呈3:1之苯乙烯丙烯酸 樹脂（Johnson Polymer販售之Johncryl 690商品）與環氧樹脂 (Nagase Chem Tex製造之Denachor EX614型）添加做為黏結 劑樹脂，且顏料之最終比例調整為25%重量百分比。最終墨 水成分之溶劑成分為丙烯乙二醇單甲基醚醋酸酯：曱苯：丁基 溶纖劑=75:15:10，且固體成分之含量為17%。為了分析，墨 水成分施加於一玻璃基板且使用一對流式烤箱以80°C固化 至一大約1.7 /z m厚度，由此製備之第一混合顏料之透射百分 85464 -32- 200408826 比係在一 Hitachi U-4000型分光計上量測自200至1300nm，且 如圖5中之曲線GY1所示。 第二混合墨水成分（GY2) 依上述製備之Gl、Y1係以PG-36: PY-139=50:50之最終顏 料比混合。呈3 :1之苯乙浠丙稀酸樹脂（Johnson Polymer販售 之Johncryl 690商品）與環氧樹脂（Nagase Chem Tex製造之 Denachor EX614型）添加做為黏結劑樹脂，且顏料之最終比 例調整為25%重量百分比。最終墨水成分之溶劑成分為丙烯 乙二醇單甲基醚醋酸酯：甲苯：丁基溶纖劑=75:1 5:10，且固體 成分之含量為17%。為了分析，墨水成分施加於一玻璃基板 且使用一對流式烤箱以80°C固化至一大約1.7// m厚度，由此 製備之第二混合顏料之透射百分比係在一 Hitachi U-4000型 分光計上量測自200至1300nm，且如圖5中之曲線GY2所示。 第一干涉元件（IF1) 一聚合性多層干涉膜係藉由共擠塑一低熔體coPEN之交 錯層而製成，該低熔體coPEN由大約277°C之聚萘乙烯（PEN)/ 聚對苯二甲酸~乙二酯（PET)及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)之 90/10共聚物構成，以形成一擠出物且具有夾置於由低熔體 coPEN組成之二外表面層之間之224個體層，諸層界定一基本 上由112單位單元組成之光學袋且沿著一垂直於堆疊之軸線 而有概呈直線之厚度梯度。位於袋一側之最厚單位單元大約 比位於袋另一側之最薄單位單元厚1.3倍，光學袋係呈非對 稱地增加，以形成一具有448個體層之多層光學膜結構，且 設有外表面層以及袋之間之一内部聚合物邊界層（PBL)，層 85464 -33- 200408826 增加係實施以利於其中一光學袋之整體厚度約為另一袋者 之1.3倍。擠出物在一驟冷輥上驟冷，以形成一流鑄多層膜， 流鑄膜依序在縱向（MD)及橫向（TD)中分別以3.4:1及3·4:1之 拉伸比拉伸，其產生一成品膜，且在c〇PEN層中分別具有大 約1.744、1.720及1·508之平面内折射指數（ηΐχ，niy)及一平面 外折射指數（nlz)，而在PMMA層中分別具有大約1495、1.495 及1.495之平面内折射指數（η。，η&)及一平面外折射指數 (〜2)，所有指數皆由一 Metricon表面波特徵化裝置以55〇nm ϊ測。成品膜包含二枚各為1/4波設計之光學袋，且各沿著 一垂直於膜平面之軸線而有概呈直線之厚度梯度，以賦予一 在各光學袋内之反射波長範圍。成品膜内之最厚單位單元具 有一大約1·8倍於成品膜内之最薄單位單元者之厚度，相當 於一大約665nm至1220nm之反射波長範圍。光學性結構外侧 上之表面層為低炼體c〇PEN，具有大約11 # m(〇 .43密爾）厚 度’整體膜厚度大約90/zm(3.7密爾）。 依上述製成之二實質相同之多層膜輥係在其光學性質基 礎上選定，且經電暈處理以增進黏性，其中一電暈處理之膜 係以一 uv引發之黏著劑塗覆大約122# m(5密爾）且以υν光 線照射，以啟動黏著劑之固化過程。由熱熔體擠塑製程製出 之黏著劑為一熱塑性成分（乙烯醋酸乙烯酯）、可固化樹脂成 分（環氧樹脂與多元醇之混合物）、及一光引發劑成分（三芳美 錡六氟銻酸鹽）之均質混合物，二多層膜隨後疊合，及疊人 黏著劑之固化係以25t(80T)之熱浸液加速達10分鐘。生成 之膦體或干涉元件（“IF 1，，）即由二多層式光學膜組成且其間 85464 -34- 200408826 設有一透明之黏層，元件呈輥狀及具有一大約300/zm(12.4 密爾）厚度。 依此構成之干涉元件IF 1針對正常入射光而呈現一在近紅 外線波長區域内之反射波帶及一在可見光區域内之傳送波 帶，在相距大約450-640nm處之透射百分比約為70%或更 大，在相距大約700-1140nm處為小於1%，且在相距 680_70011111及1140-116011111處為小於5%，透射百分比係在一 Hitachi U-4000型分光計上使用一正常未偏光之入射光量測 自200至1300nm，且如圖5中之曲線IF 1及圖3中之曲線204所 示0 第二干涉元件（IF2) 一沉積於一吸收性玻璃濾光器基板上之無機誘電性多層 膜（總稱為干涉元件”IF2”）係由一 03-146型Yahoo數位攝影機 攝取，IF2原先聯結於一债測器，但是為了諸實例而分離。 IF2膜-玻璃基板組合或膜體具有一大約1 mm實體厚度及一大 约10mmX 10mm正方形孔，正常入射之透射百分比係在一 Hitachi U-400(J型分光計上量測自200至1300nm，且結果如圖 5中之曲線IF2所示。 偵測器 一 S7329型之石夕PIN光二極體镇測器取自Hamamatsu Photonics公司，偵測器包括一透明塑膠封裝及一 2mmx 2mm 主動區域，偵測器之光譜性反應係在一 Hitachi U-4000型分 光計上量測自200至13 0Onm，且結果如圖3中之曲線200所示。 一般過程 85464 ，35-- 200408826 在實例1-6之各實例中，其中一墨水成分塗覆於一底層之 第一主表面上及固化形成一吸收性膜，在某些例子中底層為 干涉元件IF Π在其他例子中則為一具有大約5 〇 # m厚度之平 坦聚對苯二甲酸乙二酯（PET)膜（Teijin公司製造之〇又膜）。若 底層為PET膜，一丙烯酸黏著劑即塗覆於底層之第上主表面 (相對立於弟一主表面）上且黏著劑塗覆表面黏於一片干涉元 件（μ例1、4)或黏於搞測器之主動表面（實例$)。在各例子 中，吸收性元件（即弧形墨水層）本身之CIE三色激勵值（χ， Y ’ Z)係使用備有一 c光源之Ohtsuka Denshi MCPD 2000型分 光計量測，根據三刺激值可計算CIE 193 1標準色度值（χ，y， z)如下，且記錄為 x=X/( X+Y+Z) y=Y/( X+Y+Z) z=Z/( X+Y+Z) 同樣在各例子中，干涉元件及吸收性元件皆定位於矽光二極 體上方以產生一偵測器系統，偵測器系統之光譜性敏感度係 在3 80至1200nm波長區域中使用一Hitaehi單色光鏡量測。針 對各波長，光二極體所產生之電流利用一電流/電壓放大器 而轉換成電壓，且以電壓量測之。在各波長處量測諸值後偵 測器系統之一相對光譜性敏感度即可藉由將量測值除以所 取#之最大電壓而得到，使得相對光譜性敏感度之最大值為 10，相對光譜性敏感度對於標準之人眼光反應（亦為一正常 化函數，具有一最大值丨·0)接著以上述方程式1計算。由於方 程式1並未考量780nm以外之性能，故在8〇〇、9〇〇、1〇〇〇及 85464 ，36, 200408826 11 OOnm處之相對光譜性敏感度未分別註明。偵測器系統接著 放置於-85〇C與85%相對濕度之環境内25〇小時，隨後渡光器 以目視檢查有無流出物出現及透明度損失，結果揭示於表i 内。請注意6個實例#對偵消j器系、统之相對光譜性敏感度而 各在近紅外線波長處呈現不大於約1%，且各相對於光函數 ν(λ)而取得一小於20%之優選值17]^計算，在某些例子中更 小於15%。 ik後建構比較性貫例如下，在放置於一 85。〇與85%相對濕 度之ϊ哀境内250小時後進行試驗（1)對人眼光反應之偏差度、 (2) 在8〇0、900、1000及11〇〇nm處之相對光譜性敏感度及 (3) 有無流出物出現及透明度損失，其方式則如諸實例所示， 結果亦揭不於表1内。 實例1 混合之墨水成分GY1利用一刮條塗覆於以pET為主之膜 (Teijm公司製）上’且有機溶劑在烤箱内以8〇乞蒸發。乾燥後 即取得一具有1.7 // m厚綠/黃色顏料層之pET膜，此膜進一步 在70 C之烤箱、内維持24小時，以增進交聯反應。綠/黃色吸 收性膜具有色度值χ==〇·368、y=〇 532。利用丙烯酸黏著劑將 吸收性膜黏接於干涉臈IF丨後，組合之膜放置於偵測器上 方’使入射光先撞擊於吸收性元件上，接著為干涉元件。 實例2 干涉元件IF1以雷射切割形成長條，其使用上述美國專利 申明案 Method For Subdividing Multilayer Optical Film Cleanly and Rapidly”（代理人檔案編號 57743Ijs〇〇2)所示之 85464 -37- 200408826 紅序5在自底部襯裡去除長條之前，混合之墨水成分GY2利 用7旋塗機塗覆於干涉元件巧1上，且有機溶劑在烤箱内以 8〇 C瘵發。乾燥後即取得一具有i ·7 μ㈤厚綠/黃色吸收性膜 於其上之聚合物多層干涉元件，此組合進一步在7〇它之烤箱 内維持24小_，以增進交聯反應。綠❺色吸收性膜具有色 度值x:0,391、y=0.551。此組合之_長條自底部概裡去除， 而放入一注塑機，且一箱型濾光器殼體（如圖1)形成於長條周 侧。生成之濾光器組件放置於偵測器上方，使入射光先撞擊 於吸收性元件上，接著為干涉元件。 f例3 干涉元件IF1以雷射切割形成長條，其使用上述美國專利 申請案 “Method For Subdlvldmg MultUayer 〇pticai 阳瓜

Cleanly and Rapidly”（代理人檔案編號57743us〇〇2)所示之 程序，在自底部襯裡去除長條之前，混合之墨水成分GY〕利 用一旋塗機，塗覆於干涉元件IF1上，且有機溶劑在烤箱内以 80°C蒸發。乾燥後即取得一具有厚綠/黃色吸收性膜 於其上之聚合杨多層干涉元件，此組合進一步在它之烤箱 内維持24小時，以增進交聯反應。綠/黃色吸收性膜具有色 度值x=G.391、y4 551。此組合之—長條自底部襯裡去除， 而放入/二塑機且箱型濾光器殼體(如圖1)形成於長條周 側。生成之濾光裔組件放置於偵測器上方，使入射光先撞擊 於吸收性元件上，接著為干涉元件。 f例4 混合之墨水成分GY1利用一刮條塗覆於以pE丁為主之臈 85464 -38- 200408826 (gTeijm A司製）上，且有機溶劑在烤箱内以80°C蒸發。乾燥後 17取知具有1.7/z m厚綠/黃色顏料層之pET膜，此膜進一步 在7〇 C之烤箱内維持24小時，以增進交聯反應。綠/黃色吸 收I*生膜具有色度值㈣·368、㈣切。利用丙烯酸黏著劑將 吸收性膜黏接於干涉膜IF2後，組合之膜放置於偵測器上 方使入射光先撞擊於吸收性元件上，接著為干涉元件。 實例5 此。之墨水成分GY1利用一刮條塗覆於以為主之膜 (TeijmA司製）上，且有機溶劑在烤箱内以8❹。c蒸發。乾燥後 P取彳于具有i·7# m厚綠/黃色顏料層之PET膜，此膜進一步 在70 C之烤箱内維持24小時，以增進交聯反應。綠/黃色吸 收性膜具有色度值㈣·368、y=G 532。一丙烯酸黏著劑塗在 相對於顏料層之!>_第二主表面上，且膜經由丙烯酸黏著 ^直接黏於该測器之主動表面上。隨後，干涉元件則放 置於顏料層上方’以產生一偵測器系統。 實例6 混合之墨水'成*GY2利用一旋塗機，塗覆於干涉元件ifi 上’且有機溶劑在烤箱内以8(rc蒸發。乾燥後即取得一具有 1.7# m厚綠/黃色吸收性膜於其上之聚合物多層干涉元件， 此組合進-步在7G C之烤箱内維持24小時，以増進交聯反 應。綠/黃色吸收性膜具有色度值㈣391、”.551。此組合 片係乂 g通j刀切除。一丙烯酸黏著劑施加在相對於顏 料層之組合物表面上，且生成之結構經由丙烯酸黏著劑而直 接黏於债測器之主動區上。 85464 -39 = 200408826 比較性實例l 由Kureha化學工業公司製造之一塑膠光學膜係由^資 二裝置公司製造之USBCCD相機取得，此濾光器連接於偵測 且生成之偵測器系統係以相同於先前實例中之方式量測 及評估。 比較性實例7 取得一由H〇ya有限公司製造之CM5〇〇型商用吸收性玻璃 膜，此濾光器連接於偵測器’且生成之偵測器系統係以相同 於先前實例中之方式量測及評估。 性訾例3 以IF2連接於摘測器，且生成之债測器系統係以相 同於先前實例中之方式量測及評估。 取得一具有人眼反應校正濾光器之以矽光二極體為生之 偵測器系統，债測器系統為Hamamatsu ph〇t〇nies公司販售之 160-01型產品，校正濾光器具有一無機之氣體塗覆式誘電 性多層膜組合於一吸收玻璃，校正濾光器分離於商用债測器 系、、、先之其餘者，且連接於先前實例中使用之偵測器。 焉例 相^於光反應 之優選值（FM) 計算（請見方程 表1 近紅外線中之相對患 譜性敏感度 ~ 在 85°C、85% RH250小時後觀 到之流出物及透 度知.失

85464 -40- 200408826 1 ~CE-1 ~~ ~CE-2~~ 1 48.8%~ 1 48.2% 0.02 A f\ f\ ΤοΤδό I 0.23 [0.08 1 CE-3 0.00 0.00 0.00 口——1—1 5 8.0 % ^7oo 0.00 o.oT CE-4 13.9%~~ 0.00 0.00 0.00 0.00 —I—1 -_J j發明之多種修改及變換型式在不脫離本發明之精神及 乾臂下應可由習於此技者明瞭，且應該瞭解的是本發明不限 於本文内載述之闡釋性實施例。 【圖式簡單說明】 附《係本說明“參考’其中相同之參考編號指相同元 件，及其中： 圖1係一偵測器系統之立體圖； ，係-用於伯測器系統之遽光器組件截面圖，其中偵測 器組件揭示為完全結合且以虛線表示； 圖2a及2b係相似於圖2之截面圖，但是有變換之滤光器組 件； 圖3係偵測器系統之多項組件之相對光譜性透射或反應之 圖表；及 圖4及5係透射百分比對波長之圖表。 【圖式代表符號說明;j

100 偵測器系統 110 濾光器組件 112 偵測器組件 114 濾光器殼體 114a 上部分 114b 下部分 116 子L 85464 200408826 120 濾光器元件 120a、b 端部 121a 反射型干涉元件 121b 吸收性元件 122 濾光器主動區域 124a、b 引線 42, 85464

Claims (1)

1. 200408826 拾、申請專利範圍： 1 · 一種適用於一偵測器之濾光器，濾光器包含： 一干涉元件，其實質上將法線入射光反射超過一近紅 外線波長帶及實質上將法線入射光透射超過可見光波 長；及 一吸收性元件，其吸收非均一地超過可見光波長之光 線’吸收性元件包含一散布於聚合性基質内之著色劑； 其中濾、光斋在組合於貞測器時即產生一债測器系統， 其相對反應近似於人眼之視覺反應。 2·如申請專利範圍第1項之濾光器，其中干涉元件將至少 大約70%法線入射光透射於大約4〇〇_7〇〇nm之間之平均 值。 3·如申請專利範圍第2項之濾光器，其中干涉元件將小於 大約5%法線入射光透射於大約700-11 〇〇ηιη之間。 4 ·如申請專利範圍第3項之濾光器，其中干涉元件將小於 大約2°/〇法線入射光透射於大約70〇-ll〇〇nm之間。 5·如申請專科範圍第1項之濾光器，其中近紅外線波長帶 具有一設於大約600-850nm之間波長之短波長帶緣部。 6·如申請專利範圍第1項之濾光器，其中干涉元件及吸收 性元件至少一者設置在一用於承接偵測器之框架上。 7_如申請專利範圍第1項之濾光器，其中著色劑包含至少 一顏料。 8·如申請專利範圍第7項之濾光器，其中至少一顏料包含 一綠色顏料。 85464 200408826 9. 如申請專利範圍第8項之濾光器，其中至少一顏料包含 至少一黃色顏料。 10. 如申請專利範圍第1項之濾光器，進一步包含一漫射體。 11 ·如申請專利範圍第1項之濾光器，其中偵測器包含一矽 光二極體。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之濾光器，其中相對反應偏差於 人眼之視覺反應達到一小於大約20%之平均值。 1 3 ·如申請專利範圍第1項之濾光器，其中干涉元件包含一 疊層結構’且吸收性元件至少一部分設置於疊層結構之 至少一層内。 14·如申請專利範圍第13項之濾光器，其中疊層結構包含 一黏接層及其中吸收性元件設置於黏接層内。 15. —種债測器系、统，包含如申請專利範目帛i項之遽光器 且組合於一偵測器。 16·如申請專利範圍第15項之偵測器系統，其中至少一名 分吸收性元件設置於伯測器上。 17. 如申請專利範圍第15項之偵測器系統其中干涉元不 係間隔於債測器。 18. 如申請專利範圍第15項之制器系統，進一步包含_ 19 架，及其中干涉元件連接於濾光器框架。 .:广專利範圍第18項之摘測器系統，進一步包含一 β又於偵測器與干涉元 ^ 5 , 間之鑄封枓，及其中鑄封料$ 含至少一部分吸收性元件。 2〇·如申請專利範圍第15 哨夂偵測态糸統，進一步包含一 85464 200408826 濾光器框架，及其中至少一部分濾光器框架包含至少一 部分吸收性元件。 21· —種製造一適用於一偵測器之濾光器之方法，該方法包 含以下步驟： 提供一干涉元件，其將法線入射光反射超過一近紅外 線波長帶及實質上將法線入射光透射超過可見光波長； 填入一吸收性著色劑於一樹脂内，以吸收非均一地超 過可見光波長之光線； 將樹脂成型，以形成一吸收性元件；及 組合干涉元件及吸收性元件，以提供一濾光器； 其中濾光器在組合於偵測器時即產生一偵測器系 統，其對於法線入射光之相對反應係近似於人眼之視覺 反應。 22. 如中請專利範圍第21項之方法，其中相對反應偏差於 人眼之視覺反應達到一小於大約2〇%之平均值。 23. 如中請專利範圍第21項之方法，其中該方法包含形成 該樹脂之二膜於一基板上。 24. 如中請專利範圍第23項之方法，其中基板包含干涉元 件。 其中基板包含偵測器。 ’其中該方法包含將干 25·如申請專利範圍第23項之方法， 26·如申請專利範圍第21項之方法 涉元件連接於一濾光器框架。 27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中據光器框架至少 -部分呈透明且包含填裝著色劑之樹脂。 85464 200408826 28·如申請專利範園第26項之方法甘山* 去’其中濾、光器框架具有 一孔穴以承接偵測器，及其中 丫通方法包含放置一含有填 裝著色劑之樹脂的鑄封料於$ ^ J竹％孔穴内且將偵測器插入孔 穴内。 29.如申請專利範圍第21項之方法，其中該提供步驟包含形 成一疊層結構，且疊層結構之至少一層包含填裝著色劑 之樹脂。 85464 -4-