TWI798400B

TWI798400B - 濾光器

Info

Publication number: TWI798400B
Application number: TW108110889A
Authority: TW
Inventors: 舘村満幸
Original assignee: 日商Ａｇｃ股份有限公司
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2023-04-11
Also published as: WO2019189039A1; JP7215476B2; CN111954833A; JPWO2019189039A1; TW201942602A; CN111954833B

Abstract

本發明係關於一種濾光器(1)，其具備：透明基板(10)；及3個以上之薄膜積層構造體(11)、(12)、(13)，其等分別限制近紅外波長區域內之特定波長範圍之光之透過；各薄膜積層構造體係積層於透明基板(10)之任一表面上，且3個以上之薄膜積層構造體(11)、(12)、(13)中之至少2個薄膜積層構造體係限制透過之波長範圍各不相同，藉由3個以上之薄膜積層構造體(11)、(12)、(13)限制透過之波長範圍連續，且配置於透明基板(10)之同一表面側之薄膜積層構造體(11)、(13)限制透過之波長區域不連續。

Description

濾光器

本發明係關於一種濾光器。詳細而言，關於一種限制近紅外區域之波長之光之透過之濾光器。

近年來，智慧型電話、遊戲機本體及遊戲機之控制器等機器中使用環境光感測器(例如參照專利文獻1)。環境光感測器係設置於機器內部，檢測通過上述機器之殼體之窗部擷取之機器周圍之環境光，且藉由該檢測結果控制顯示器之亮度。

環境光感測器測定檢測所得之環境光中之可見光之強度。因此，環境光感測器中使用截止近紅外區域之光等多餘之波長成分之近紅外線截止濾光器等濾光器。

近紅外線截止濾光器多用於固體攝像裝置，例如於基板上形成高折射率膜與低折射率膜以特定膜厚及層數積層而成之光學多層膜而構成。入射至近紅外線截止濾光器之光係藉由基板上之光學多層膜將近紅外區域波長之光截止，而僅透過可見光(例如參照專利文獻2)。

伴隨智慧型電話及遊戲機之薄型化之發展，被設置環境光感測器之機器殼體之厚度變得非常薄。因此，因殼體之窗部(開口部)至環境光感測器之距離變短，光對於環境光感測器以更大之廣角(高入射角)入射。

上述光學多層膜存在入射角依存性。具體而言，已知若光之入射角度變大(入射之光對於光學多層膜表面之法線方向之角度變大)，則光之透過特性向短波長側偏移。又，亦觀測到透過光學多層膜之光中，高入射角之光之可見光區域之透過率部分地下降之現象。通常，於固體攝像裝置中，光之入射角度僅考慮0°至35°左右即可。然而，如上所述，於環境光感測器中，對於高入射角之光必須具備所期望之光學特性，從而尋求與先前固體攝像裝置中使用之近紅外線截止濾光器相比於更高之入射角下亦獲得所期望之光學特性的濾光器，以各種手段實現光學特性之提昇(例如參照專利文獻3、4)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2017-86922號公報專利文獻2：日本專利特開2006-60014號公報專利文獻3：日本專利第6119747號專利文獻4：日本專利第6206410號

[發明所欲解決之問題]

本發明之目的在於提供一種對於以廣角入射之光，可見光透過率亦較高且入射角依存性亦較低的濾光器。 [解決問題之技術手段]

本發明之濾光器具備：透明基板；及3個以上之薄膜積層構造體，其等分別限制近紅外波長區域內之特定波長範圍之光之透過；各上述薄膜積層構造體積層於上述透明基板之任一表面上，且上述3個以上之薄膜積層構造體中之至少2個薄膜積層構造體係限制透過之波長範圍各不相同，藉由上述3個以上之薄膜積層構造體限制透過之波長範圍連續，且配置於上述透明基板之至少一個之同一表面側之上述薄膜積層構造體限制透過之波長區域不連續。 [發明之效果]

根據本發明之濾光器，對於以廣角入射之光亦可使可見光透過率較高且使入射角依存性較低。因此，不僅可用於環境用感測器，亦可較佳用作固體攝像裝置用之濾光器。

本發明之濾光器具備：透明基板；3個以上之薄膜積層構造體，其等分別限制近紅外波長區域內之特定波長範圍之光之透過；各上述薄膜積層構造體係積層於透明基板之任一表面上。而且，3個以上之薄膜積層構造體中之至少2個薄膜積層構造體係限制透過之波長範圍各不相同，且藉由3個以上之薄膜積層構造體限制透過之波長範圍連續。而且，配置於透明基板之至少一個之同一表面側之薄膜積層構造體限制透過之波長範圍不連續。

先前通常之僅使用限制透過之光之波長範圍(以下亦稱為「透過受限波長範圍」)較大之薄膜積層構造體的濾光器若光之入射角變大，則容易產生於可見波長區域之特定波長範圍中透過率部分地降低之現象(以下稱「反射漣波」)。另一方面，抑制反射漣波之一般方法為使用透過受限波長範圍較小之薄膜積層構造體，但若適用此種薄膜積層構造體，則存在產生於近紅外波長區域之特定波長範圍中透過率部分地上升之現象(以下稱「透過漣波」)之虞。因此，於使用先前技術之濾光器中，同時實現可見波長頻帶中之反射漣波之抑制與近紅外波長區域之透過漣波之抑制極為困難。

通常，濾光器之紅色區域之透過率降低之原因幾乎均為由玻璃之吸收或入射角度變化引起之近紅外區域之透過受限波長範圍向短波長側之偏移。其變化量受光學系統之設計影響較大，因此能夠預測。與此相對，藍色、綠色區域之透過率降低之原因主要在於因形成近紅外波長區域之阻止波段之短通濾光器之設計平衡之偏差產生的巨大反射漣波，故透過率變化量難以預測。而且，因綠色區域為圖像處理中較多使用之重要區域，藍色區域原本感受率較低等問題，綠色與藍色區域需要更高之光量。因此，抑制藍色、綠色區域中之反射漣波(抑制透過率之降低)之濾光器較佳地用作CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)及CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金氧半導體)等攝像元件、及其他光感測器用途之濾光器。

於本發明之濾光器中，藉由3個以上之薄膜積層構造體限制近紅外區域波長之光之透過，因此即便使用各自之透過受限波長範圍較小之薄膜積層構造體，亦不易產生近紅外波長區域之透過漣波及可見波長區域之反射漣波，對於廣角之光之入射亦可維持較高之透過限制性能。

以下，參照圖式，對本發明之實施形態詳細地進行說明。如圖1所示，第1實施形態之濾光器1具備透明基板10、3個薄膜積層構造體11、12、13。薄膜積層構造體11、12、13分別積層於透明基板10之任一表面上。於圖1中，於透明基板10之一表面10a上積層有薄膜積層構造體12，於另一表面10b上積層有薄膜積層構造體11及薄膜積層構造體13。再者，薄膜積層構造體12可設置於透明基板10之任一表面上，於該情形時，薄膜積層構造體11及薄膜積層構造體13設置於透明基板10之與設置有薄膜積層構造體12之面為相反側之面。例如，亦可將薄膜積層構造體12積層於表面10b上，將薄膜積層構造體11及薄膜積層構造體13積層於表面10a上。

該薄膜積層構造體11、12、13分別限制近紅外波長區域內特定波長範圍之光之透過。具體而言，薄膜積層構造體11例如限制近紅外波長區域所包含之第1波長範圍之光之透過。同樣地，薄膜積層構造體12限制近紅外波長區域所包含之第2波長範圍之光之透過，薄膜積層構造體13限制近紅外波長區域所包含之第3波長範圍之光之透過。再者，本發明中使用之各薄膜積層構造體較佳為限制近紅外波長區域內光之透過之波長範圍連續。換言之，各薄膜積層構造體較佳為於近紅外波長區域內，具有一個光透過受限波長範圍(光透過受限波長範圍不分為兩個以上)。

薄膜積層構造體11、12、13限制透過之波長範圍互不相同。例如，當將近紅外線波長區域分為3個範圍時，第1波長範圍係包含最短波長側之範圍之波長範圍，第3波長範圍係包含最長波長側之範圍之波長範圍。第2波長範圍係包含第1波長範圍與第3波長範圍之中間之範圍之波長範圍。於該情形時，較佳為第1波長範圍、第2波長範圍、第3波長範圍之中心波長自短波長側向長波長側依序為第1波長範圍之中心波長、第2波長範圍之中心波長、第3波長範圍之中心波長，或自長波長側向短波長側依序為第1波長範圍之中心波長、第2波長範圍之中心波長、第3波長範圍之中心波長。

又，於圖1中，薄膜積層構造體11、13係以自玻璃基板側起為薄膜積層構造體11、薄膜積層構造體13之順序配置，亦可以薄膜積層構造體13、薄膜積層構造體11之順序配置。又，薄膜積層構造體12之主要部分必須配置於與配置薄膜積層構造體11、薄膜積層構造體13之面不同之面。即，較佳為濾光器1限制透過之光之阻止量幾乎均來自與配置薄膜積層構造體11、薄膜積層構造體13之面為相反側之薄膜積層構造體12。再者，亦可除上述各薄膜積層構造體外另外設置例如限制紫外波長區域之光之透過之薄膜積層構造體。其原因在於：用以限制紫外波長區域之光之透過之薄膜積層構造體之透過受限波長範圍與薄膜積層構造體11、12、13不連續，因此不存在透過受限波長範圍彼此重合之部分容易產生之透過漣波之影響。

再者，於本實施形態之濾光器中，「限制光之透過」係指：對於特定波長之光，以入射角0度(垂直入射)入射時之光之透過率未達5%。又，「透過受限波長範圍不連續」係指透過受限波長範圍被透過漣波分斷，且係該透過漣波之程度成為透過率5%以上之大小的狀態。

藉由薄膜積層構造體11、12、13限制透過之波長範圍連續。即，第1波長範圍、第2波長範圍、第3波長範圍重合而成之範圍包含整個近紅外線波長區域之特定區域。

薄膜積層構造體12、薄膜積層構造體13較佳為設為具有下述斜入射之反射漣波較小之特徵的薄膜積層構造體，尤佳為薄膜積層構造體12相較薄膜積層構造體13，所有薄膜之平均折射率較高，且入射光之斜入射依存所引起之波長偏移量較小。

雖然具有該等特徵之薄膜積層構造體之透過受限波長範圍之寬度大多小於通常之薄膜積層構造體，但由於斜入射之反射漣波根本性地減小，因而當增加薄膜積層構造體之層數時，斜入射之反射漣波增大之問題較少，容易形成透過受限波長範圍。進而，薄膜積層構造體12配置於與其他薄膜積層構造體不同之面，因此不易產生因薄膜積層構造體彼此重合所產生之透過漣波之問題。

又，藉由使薄膜積層構造體12於斜入射時之波長偏移量非常小，可於廣角下穩定維持特定波長區域中之透過限制性能。而且，於薄膜積層構造體13於斜入射時之波長偏移量充分大於薄膜積層構造體12於斜入射時之波長偏移量之情形時，若入射角度較大，則薄膜積層構造體13之透過受限波長範圍會向薄膜積層構造體12所負責之波段移動。藉此，使由各薄膜積層構造體所形成之透過受限波長範圍始終重疊，從而容易維持波長800～1000 nm中之光之阻止性能，較佳。又，較佳為薄膜積層構造體12所負責之入射角度0度之波長範圍內透過率最低之波長中，本發明所構成之濾光器之透過率為0.05%以下。

於本發明中，光之透過率可使用分光光度計、例如Hitachi High-Tech Science製造之分光光度計U4100進行測定。又，於未特別指定之情形時，光之透過率係指入射角為0°時之透過率。

再者，上述對具有3個薄膜積層構造體11、12、13之濾光器1進行了說明，但薄膜積層構造體之個數亦可為4個以上。於薄膜積層構造體為4個以上之情形時，可附加設置限制透過之波長範圍之中心波長位於較薄膜積層構造體11、12、13之中心波長更長之波長側的薄膜積層構造體。即，於薄膜積層構造體為4個以上之情形時，上述3個薄膜積層構造體11、12、13為限制透過之波長範圍之中心波長位於最短波長側之薄膜積層構造體、位於第二短波長側之薄膜積層構造、及位於第三短波長側之薄膜積層構造體。薄膜積層構造體之個數較佳為3個以上7個以下，尤佳為4個以上6個以下。於實施形態之濾光器具有4個以上薄膜積層構造體之情形時，亦以積層於透明基板之同一表面上之薄膜積層構造體之透過限制波長不連續之方式配置薄膜積層構造體。例如，可以透過受限波長範圍之中心波長自短至長之順序將4個薄膜積層構造體交替積層於透明基板10之兩表面。或者，亦可將限制近紅外區域波長之光之透過的波長範圍之中心波長位於第二短波長側的薄膜積層構造體積層於與除其以外之薄膜積層構造體不同之表面。藉此，可抑制可見波長頻帶之反射漣波。

其次，對本實施形態之濾光器1所具有之各構成進行說明。

薄膜積層構造體11、12、13例如係以藉由介電多層膜限制所期望之波長範圍之透過之方式構成。介電多層膜係具有藉由選擇低折射率之介電膜(低折射率膜)、中折射率之介電膜(中折射率膜)及高折射率之介電膜(高折射率膜)交替積層所獲得的光學功能之膜。可藉由設計而實現利用光之干涉控制特定波長區域之光之透過、及光之透過限制的功能。再者，低折射率、高折射率、中折射率意為相對於鄰接之層之折射率具有較高之折射率與較低之折射率、及其等中間之折射率。

於本發明之濾光器中，作為可減少斜入射之反射漣波之薄膜積層構造體，可較佳使用以下構成之光學多層膜(近紅外線截止濾光器)。

一種近紅外線截止濾光器，其具備波長500 nm中之折射率為2.0以上之高折射率膜、波長500 nm中之折射率為1.6以上且未達上述高折射率膜之折射率之中折射率膜、及波長500 nm中之折射率未達1.6之低折射率膜，當將上述高折射率膜設為H，將上述中折射率膜設為M，將上述低折射率膜設為L時，具有以(LMHML)^n(n為1以上之自然數)之反覆所表示之反覆積層構造，且具有400～700 nm之波長範圍內平均透過率成為85%以上之透過波段、及750～1100 nm之波長範圍內平均透過率未達5%之區域之寬度為100～280 nm的阻止波段，且以如下方式積層上述高折射率膜、上述中折射率膜及上述低折射率膜：當將上述光學多層膜之上述高折射率膜之QWOT(Quarter-wave Optical Thickness，四分之一波長光學厚度)設為T_H ，將上述中折射率膜之QWOT設為T_M ，將上述低折射率膜之QWOT設為T_L 時，於上述中折射率膜之折射率為上述高折射率膜之折射率與上述低折射率膜之折射率之中間值以上之情形時，上述光學多層膜因垂直入射條件下之分光特性，將400～700 nm之波長範圍內不存在透過率部分地降低5%以上之部位的2T_L /(T_H ＋2T_M )之最大值設定為100%，最小值設定為0%時，2T_L /(T_H ＋2T_M )為100%～70%之範圍內，於上述中折射率膜之折射率未達上述高折射率膜之折射率與上述低折射率膜之折射率之中間值之情形時，上述光學多層膜因垂直入射條件下之分光特性，將400～700 nm之波長範圍內不存在透過率部分地降低5%以上之部位的(2T_L ＋2T_M )/T_H 之最大值設定為100%，最小值設定為0%時，(2T_L ＋2T_M )/T_H 成為100%～70%之範圍內。對此，見專利文獻3中之詳細記載。

又，一種近紅外線截止濾光器，其中光學多層膜係交替積層波長500 nm中之折射率為1.8以上2.23以下之中折射率膜、波長500 nm中之折射率為1.45以上1.49以下之低折射率膜而成，且具有5以上35以下之數量之上述中折射率膜與上述低折射率膜之組合單位，將限制以0°入射至上述光學多層膜之光透過之波長範圍之寬度設為100 nm以上300 nm以下。對此，本申請人於日本專利特願2017-253468號中進行了詳細記載。但，限制以0°入射至光學多層膜之光透過之波長範圍並不限定於該記載之範圍。

又，一種近紅外線截止濾光器，其中光學多層膜包含波長500 nm中之折射率為2.0以上之高折射率膜、及1.6以下之低折射率膜，上述光學多層膜當將高折射率膜於波長500 nm中之QWOT設為Q_H ，將低折射率膜於波長500 nm中之QWOT設為Q_L 時，具有積層n個(a_n Q_H 、b_n Q_L 、c_n Q_H 、d_n Q_L )之基本單位之反覆構造(此處，a_n 、b_n 、c_n 、d_n 係表示各基本單位中膜之物理膜厚為QWOT之幾倍之係數，且n表示1以上之自然數)。對此，見專利文獻4中之詳細記載。但，紫外線截止之特性並非必需構成，上述係數並無限定。

又，作為另一態樣，高折射率膜之構成材料較佳為折射率為2以上之材料，更佳為2.2～2.7。作為此種構成材料，例如可列舉TiO₂ 、Nb₂ O₅ (折射率：2.38)、Ta₂ O₅ 、或該等之複合氧化物等。

此時，中折射率膜之構成材料例如較佳為折射率超過1.6且未達2，更佳為1.62～1.92。作為此種構成材料，例如可列舉Al₂ O₃ 、Y₂ O₃ (折射率：1.81)、或該等之複合氧化物、Al₂ O₃ 與ZrO₂ 之混合物膜(折射率：1.67)等。又，亦可將組合高折射率膜與低折射率膜而成之等效膜代用作中折射率膜。

低折射率膜之構成材料例如較佳為折射率為1.3以上1.6以下。作為此種構成材料，例如可列舉SiO₂ 、SiO_x N_y 、MgF₂ 等。

介電多層膜(薄膜積層構造體)於交替積層折射率不同之薄膜構成之情形時，其層數根據介電多層膜所具有之光學特性不同，不過作為薄膜之合計積層數，較佳為50～150層。若合計積層數未達50層，則有波長800 nm～1000 nm之阻止性能不充分之虞。又，若合計積層數超過150層，則製作濾光器時之節拍時間變長，會產生因介電多層膜引起之濾光器之翹曲等，因此欠佳。

作為介電多層膜(薄膜積層構造體)之膜厚，就濾光器1之薄型化之觀點而言，於滿足上述較佳之積層數之基礎上較佳為較薄。然而，為了獲得所期望之光學特性，較佳為5 μm以上。又，考慮到因介電多層膜產生之濾光器之翹曲等，較佳為15 μm以下。

又，於具備3個薄膜積層構造體之濾光器1中，較佳為配置於透明基板10之兩表面之薄膜積層構造體之合計膜厚儘可能互相接近。其原因在於：對於用於環境光感測器之濾光器1而言，為了將濾光器1形成為極薄，透明基板10亦極薄。因此，若透明基板10之兩表面之薄膜積層構造體之物理膜厚大幅不同，則於濾光器1中會於物理膜厚較小之薄膜積層構造側產生凸狀之翹曲。

因此，於具備3個薄膜積層構造體之濾光器1中，較佳為使3個薄膜積層構造體中透過受限波長範圍位於第二短波長側、且單獨積層於透明基板10之表面的薄膜積層構造體12之物理膜厚較另外2個薄膜積層構造體11、13更大。即，較佳為具有3個薄膜積層構造體11、12、13之透過受限波長範圍之中心波長中位於第二短波長側之中心波長的薄膜積層構造體12之物理膜厚較除其以外之2個薄膜積層構造體11及薄膜積層構造體13之物理膜厚更大。藉此，可使積層於透明基板10之時之透明基板10之兩表面之薄膜積層構造體整體厚度之差較小，從而可抑制濾光器1之翹曲。

於形成介電多層膜(薄膜積層構造體)時，例如可使用IAD(Ion Assisted Deposition，離子輔助沈積)蒸鍍法、CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法、濺鍍法、真空蒸鍍法等乾式成膜製程；噴霧法、浸漬法等濕式成膜製程等。

透明基板10為使可見光透過之材料。例如可列舉玻璃、玻璃陶瓷、水晶、藍寶石等晶體；樹脂(聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)等聚酯樹脂；聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等聚烯烴樹脂；降𦯉烯樹脂；聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸樹脂；聚胺酯樹脂；氯乙烯樹脂；氟樹脂；聚碳酸酯樹脂；聚乙烯醇縮丁醛樹脂；聚乙烯醇樹脂等)等。

透明基板10較佳為具有吸收近紅外區域波長之光之性質。例如，於將本發明之濾光器1用作固體攝像裝置用近紅外線截止濾光器之情形時，藉由使透明基板10具有吸收近紅外波長區域之光之性質，可實現接近人之視感度特性之色修正。藉由薄膜積層構造體11、12、13，獲得入射角依存性較低之分光特性，因此藉由於具有吸收近紅外區域波長之光之性質之透明基板10設置上述薄膜積層構造體，便獲得限制近紅外區域波長之光之透過之優異之分光特性。因此，可獲得作為固體攝像裝置用近紅外線截止濾光器具有良好之特性之濾光器1。

具有吸收近紅外區域波長之光之性質之透明基板10較佳為包含具有使可見光區域之光透過且吸收近紅外區域之光之能力的玻璃、例如含CuO之氟磷酸鹽玻璃或含CuO之磷酸鹽玻璃(以下，亦將該等統稱為「含CuO之玻璃」)。

透明基板10藉由包含含CuO之玻璃，對可見光具有較高之透過率，並且對近紅外區域波長之光具有較高之透過限制性。再者，「磷酸鹽玻璃」中亦包含玻璃之骨架之一部分包含SiO₂ 之矽磷酸鹽玻璃。

含CuO之玻璃基板具有波長400～450 nm之光之吸收極低，波長400～450 nm之光相對於波長775～900 nm之光之吸收率比低之特徵。其結果，即便增加CuO含量提高吸收率，使含CuO之玻璃基板可藉由吸收充分限制波長775～900 nm之光之透過，亦不會導致可見光之透過率顯著降低，因而含CuO之玻璃基板有利。

作為具有吸收近紅外區域波長之光之性質之透明基板10，作為含CuO之玻璃以外之材料，亦可列舉透明樹脂中含有吸收近紅外區域中特定範圍之波長之光之近紅外線吸收色素的近紅外線吸收基板。

又，為了提高濾光器之近紅外光之吸收性能，亦可使用與上述近紅外線吸收基板同樣之材料於透明基板10之表面形成包含近紅外線吸收色素及透明樹脂之近紅外線吸收層。於該情形時，近紅外線吸收層係形成於透明基板10與薄膜積層構造體11或薄膜積層構造體12之間。又，近紅外線吸收層形成於透明基板10之至少一表面即可。

作為近紅外線吸收色素，只要為具有使可見光區域之光透過且吸收近紅外區域之光之能力的近紅外線吸收色素即可，並無特別限制。再者，本發明中之色素亦可為顏料、即分子凝聚之狀態。

作為近紅外線吸收色素，可列舉花青系化合物、酞菁系化合物、萘酚菁系化合物、二硫醇金屬錯合物系化合物、二亞銨系化合物、聚次甲基系化合物、酞內酯化合物、萘醌系化合物、蒽醌系化合物、靛酚系化合物、方酸鎓系化合物等。

該等中，更佳為方酸鎓系化合物、花青系化合物及酞菁系化合物，尤佳為方酸鎓系化合物。包含方酸鎓系化合物之近紅外線吸收色素於其吸收光譜中可見光之吸收較少，保存穩定性及對光之穩定性較高，因此較佳。包含花青系化合物之近紅外線吸收色素於其吸收光譜中可見光之吸收較少，近紅外線區域中於長波長側光之吸收率較高，因此較佳。又，眾所周知，花青系化合物成本較低，且藉由形成鹽亦可長期確保穩定性。包含酞菁系化合物之近紅外線吸收色素之耐熱性及耐候性優異，因此較佳。

作為近紅外線吸收色素，可單獨使用上述化合物中之1種，亦可併用2種以上。

作為透明樹脂，較佳為折射率為1.45以上之透明樹脂。折射率更佳為1.5以上，尤佳為1.6以上。透明樹脂之折射率並無特別上限，但就獲取之容易度等而言，較佳為1.72左右。再者，於本說明書中，只要未特別指出，則折射率係指波長500 nm中之折射率。

作為透明樹脂，可列舉丙烯酸樹脂、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、聚對苯樹脂、聚伸芳基醚氧化膦樹脂、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、及聚酯樹脂。作為透明樹脂，可單獨使用該等樹脂之1種，亦可混合使用2種以上。

於上述中，根據近紅外線吸收色素對透明樹脂之溶解性之觀點，透明樹脂較佳為選自丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、烯-硫醇樹脂、環氧樹脂、及環狀烯烴樹脂之1種以上。進而，透明樹脂更佳為選自丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、及環狀烯烴樹脂之1種以上。作為聚酯樹脂，較佳為聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚萘二甲酸乙二酯樹脂等。

近紅外線吸收層可以例如將使近紅外線吸收色素及透明樹脂或透明樹脂之原料成分、進而任意之紫外線吸收體溶解或分散於溶劑或分散媒質中製備所得之塗佈液塗佈於透明基板10上進行乾燥，進而視需要使其硬化而製造。

近紅外線吸收層除含有近紅外線吸收色素及透明樹脂、以及任意成分之紫外線吸收體以外，亦可於不阻礙本發明之效果之範圍內視需要含有其他任意成分。作為其他任意成分，具體而言，可列舉近紅外線或紅外線吸收劑、色調修正色素、紫外線吸收劑、調平劑、抗靜電劑、熱穩定劑、光穩定劑、抗氧化劑、分散劑、阻燃劑、潤滑劑、塑化劑等。又，可列舉下述添加於形成近紅外線吸收層時使用之塗佈液中之成分、例如來自矽烷偶合劑、熱或光聚合起始劑、聚合觸媒之成分等。

近紅外線吸收層之膜厚係根據使用之裝置內之配置空間及要求之吸收特性等適當決定。上述膜厚較佳為0.1～100 μm。若膜厚未達0.1 μm，則有無法充分表現除近紅外線吸收力之虞。又，若膜厚超過100 μm則有膜之平坦性降低，產生吸收率之不均之虞。膜厚更佳為0.5～50 μm。若處於該範圍，則可兼顧充分之近紅外線吸收力與膜厚之平坦性。

根據以上說明之本發明之濾光器，以同一表面上之透過受限波長範圍不連續之方式，於透明基板之表面積層透過受限波長範圍不同之3個以上之薄膜積層構造體，藉此，對於以廣角入射之光亦可獲得可見光透過率較高且近紅外區之阻止性能亦較高之分光特性。

本發明之濾光器較佳為對於近紅外波長區域、例如波長800 nm～1000 nm之光之透過率為1%以下。又，較佳為具有使波長800 nm～1000 nm下光之透過率未達0.05%之波長範圍成為100 nm以上的阻止性能。又，根據本發明之濾光器，可大幅減少使入射角為0～50°之光透過之波長範圍之光學多層膜所產生的透過率降低。藉由該特徵，可較佳用作CCD及CMOS等攝像元件、以及其他光感測器用途之濾光器，即便於如較多使用近紅外線照射光之環境下，亦可提供耀斑及重影等較少之圖像。

本發明之濾光器可於光之入射角為0～50°之廣角之範圍內有效地抑制可見光區域內、尤其是波長430 nm～560 nm之藍色、綠色區域內之透過率降低。因此，可於光之入射角較大之範圍內使上述波長範圍內之平均透過率成為85%以上。

又，於本發明之濾光器中，藉由使用具有近紅外線吸收性之透明基板、或於透明基板之表面設置近紅外線吸收層，可確實地限制近紅外波長範圍之光之透過，從而可獲得可實現接近人之視感度特性之色修正的具有更優異光學特性之濾光器。 [實施例]

(實施例1) 本實施例之濾光器(近紅外線截止濾光器)具備透明基板(近紅外線吸收玻璃，板厚0.3 mm，商品名：NF-50T，AGC Technology公司製造)、及設置於透明基板之一面及另一面之合計5個薄膜積層構造體。該薄膜積層構造體為分別自上述透明基板表面側起依序積層高折射率膜與低折射率膜之構造。

於透明基板之一面配置有4個薄膜積層構造體。4個薄膜積層構造體為4個共32層、物理膜厚3796.98 nm之高折射率膜(氧化鈦(TiO₂ ))與低折射率膜(氧化矽(SiO₂ ))之反覆積層構造(第1-1薄膜積層構造體)。即，於透明基板之一面具有包含4個薄膜積層構造體之第1-1薄膜積層構造體。

於透明基板之另一面，配置1個薄膜積層構造體。該薄膜積層構造體為高折射率膜(氧化鈦(TiO₂ ))與低折射率膜(氧化矽(SiO₂ ))之共52層、物理膜厚3093.23 nm之反覆積層構造(第1-2薄膜積層構造體)。

將設置於上述濾光器之透明基板之一面之薄膜積層構造體(第1-1薄膜積層構造體)之構成表示於表1。又，將設置於濾光器之透明基板之另一面之薄膜積層構造體(第1-2薄膜積層構造體)之構成表示於表2。於表1及表2中，膜層數為自透明基板側起之層之序數，膜厚表示物理膜厚。

對於該濾光器，使用光學薄膜模擬軟體(TFCalc，Software Spectra公司製造)對入射角0°、40°及50°下之光學特性進行驗證。將結果表示於圖2、圖3(波長850 nm～1050 nm之區域中之放大圖)中。

又，使用上述光學薄膜模擬軟體，對設置於透明基板之一面之薄膜積層構造體(第1-1薄膜積層構造體)單獨(排除透明基板對光之吸收之影響)之入射角0°、40°及50°下之光學特性進行驗證。將結果表示於圖4。又，使用上述光學薄膜模擬軟體，對設置於透明基板之另一面之薄膜積層構造體(第1-2薄膜積層構造體)單獨(排除透明基板對光之吸收之影響)之入射角0°、40°及50°下之光學特性進行驗證。將結果表示於圖5。

如圖4所示，本發明之實施例1之濾光器具有於配置於透明基板之同一表面側之薄膜積層構造體之光學特性中，於0°入射下在波長970 nm、1070 nm、1190 nm附近透過率為5%以上之部分，且該薄膜積層構造體限制透過之波長區域不連續。而且，由於僅將限制特定近紅外區域之透過之薄膜積層構造體形成於另一面，故而，可設置雖然該另一面之薄膜積層構造體之透過受限波長範圍之寬度較窄，但即便光之入射角變大，可見區域中亦不易產生反射漣波之薄膜積層構造體。

[表1]

[表2]

(實施例2) 本實施例之濾光器(近紅外線截止濾光器)具備與實施例1中使用者同樣之透明基板、及設置於透明基板之一面及另一面之薄膜積層構造體。該薄膜積層構造體係分別自上述透明基板表面側起依序積層折射率不同之膜而成之構造。

於透明基板之一面配置2個薄膜積層構造體。2個薄膜積層構造體係合計50層，物理膜厚5930.11 nm。2個薄膜積層構造體包含設置於透明基板側之上之高折射率膜(氧化鋯(ZrO₂ ))與低折射率膜(氧化矽(SiO₂ ))之共30層之反覆積層構造(第2-1薄膜積層構造體)、以及設置於第2-1薄膜積層構造體之上(空氣側)之高折射率膜(氧化鈦(TiO₂ ))與中折射率膜(氧化率(Al₂ O₃ ))之共20層之反覆積層構造(第2-2薄膜積層構造體)。

於透明基板之另一面配置1個薄膜積層構造體。該薄膜積層構造體係高折射率膜(氧化鈦(TiO₂ ))與低折射率膜(氧化矽(SiO₂ ))之共60層、物理膜厚3570.77 nm之反覆積層構造(第2-3薄膜積層構造體)。

將上述濾光器之透明基板之一面上設置之薄膜積層構造體(第2-1薄膜積層構造體及第2-2薄膜積層構造體)之構成示於表3。又，將濾光器之透明基板之另一面上設置之薄膜積層構造體(第2-3薄膜積層構造體)之構成示於表4。於表3及表4中，膜層數為自透明基板側起之層之序數，膜厚表示物理膜厚。

對於該濾光器，使用光學薄膜模擬軟體(TFCalc，Software Spectra公司製造)驗證入射角0°、40°及50°下之光學特性。將結果示於圖6、圖7(波長850 nm～1050 nm之區域中之放大圖)。

又，使用上述光學薄膜模擬軟體，驗證設置於透明基板之一面之薄膜積層構造體(第2-1薄膜積層構造體及第2-2薄膜積層構造體)單獨(排除透明基板對光吸收之影響)之入射角0°、40°及50°下之光學特性。將結果示於圖8。又，使用上述光學薄膜模擬軟體，驗證設置於透明基板之另一面之薄膜積層構造體(第2-3薄膜積層構造體)單獨(排除透明基板對光吸收之影響)之入射角0°、40°及50°下之光學特性。將結果示於圖9。

[表3]

[表4]

(實施例3) 本實施例之濾光器(近紅外線截止濾光器)具備與實施例1中使用者同樣之透明基板、及設置於透明基板之一面及另一面之薄膜積層構造體。該薄膜積層構造體係分別自上述透明基板表面側起依序積層折射率不同之膜而成之構造。

於透明基板之一面配置2個薄膜積層構造體。2個薄膜積層構造體係合計44層，物理膜厚5738.57 nm。2個薄膜積層構造體包含設置於透明基板側之上之高折射率膜(氧化鋯(ZrO₂ ))與低折射率膜(氧化矽(SiO₂ ))之共16層之反覆積層構造(第3-1薄膜積層構造體)、以及設置於第3-1薄膜積層構造體之上(空氣側)之高折射率膜(氧化鈦(TiO₂ ))與中折射率膜(氧化矽(SiO₂ ))之共28層之反覆積層構造(第3-2薄膜積層構造體)。

於透明基板之另一面配置1個薄膜積層構造體。該薄膜積層構造體係高折射率膜(氧化鋯(ZrO₂ ))與低折射率膜(氧化矽(SiO₂ ))之共30層、物理膜厚3656.75 nm之反覆積層構造(第3-3薄膜積層構造體)。

將上述濾光器之透明基板之一面上設置之薄膜積層構造體(第3-1薄膜積層構造體及第3-2薄膜積層構造體)之構成示於表5。又，將濾光器之透明基板之另一面上設置之薄膜積層構造體(第3-3薄膜積層構造體)之構成示於表6。於表5及表6中，膜層數為自透明基板側起之層之序數，膜厚表示物理膜厚。

對於該濾光器，使用光學薄膜模擬軟體(TFCalc，Software Spectra公司製造)驗證入射角0°、40°及50°下之光學特性。將結果示於圖10、圖11(波長850 nm～1050 nm之區域中之放大圖)。

又，使用光學薄膜模擬軟體，對設置於透明基板之一面之薄膜積層構造體(第3-1薄膜積層構造體及第3-2薄膜積層構造體)單獨(排除透明基板對光之吸收之影響)之入射角0°、40°及50°下之光學特性進行驗證。將結果示於圖12。又，使用光學薄膜模擬軟體，對設置於透明基板之另一面之薄膜積層構造體(第3-3薄膜積層構造體)單獨(排除透明基板對光之吸收之影響)之入射角0°、40°及50°下之光學特性進行驗證。將結果示於圖13。

[表5]

[表6]

(比較例1) 本比較例之濾光器(近紅外線截止濾光器)具備與實施例1中使用者同樣之透明基板。僅於透明基板之一面具備複數個薄膜積層構造體。該薄膜積層構造體係自上述透明基板表面側起依序積層高折射率膜與低折射率膜而成之構造。

於透明基板之一面配置有5個薄膜積層構造體。該薄膜積層構造體均為高折射率膜(氧化鈦(TiO₂ ))與低折射率膜(氧化矽(SiO₂ ))之共40層、物理膜厚5151.58 nm之反覆積層構造。即，於透明基板之一面積層有同樣構成之5個薄膜積層構造體。

設置於透明基板之另一面之光學多層膜為防反射膜。該光學多層膜係高折射率膜為氧化鈦(TiO₂ )，低折射率膜為氧化矽(SiO₂ )，且該等為共6層之物理膜厚237.58 nm之反覆積層構造。

將上述濾光器之透明基板之一面上設置之薄膜積層構造體之構成示於表3。又，將濾光器之透明基板之另一面上設置之光學多層膜之構成示於表4。於表7及表8中，膜層數為自透明基板側起之層之序數，膜厚表示物理膜厚。

對於該濾光器，使用光學薄膜模擬軟體(TFCalc，Software Spectra公司製造)對入射角0°、40°及50°下之光學特性進行驗證。將結果示於圖14、圖15(波長850 nm～1050 nm之區域中之放大圖)。又，使用上述光學薄膜模擬軟體，對透明基板之一面上設置之薄膜積層構造體單獨(排除透明基板對光吸收之影響)之入射角0°、40°及50°下之光學特性進行驗證。將結果示於圖16。又，使用上述光學薄膜模擬軟體，對透明基板之另一面上設置之光學多層膜(排除透明基板對光吸收之影響)單獨之入射角0°、40°及50°下之光學特性進行驗證。將結果示於圖17。

[表7]

[表8]

(比較例2) 本比較例之濾光器(近紅外線截止濾光器)具備與實施例1中使用者同樣之透明基板，且僅於透明基板之一面具備薄膜積層構造體。該薄膜積層構造體係自上述透明基板表面側起依序積層高折射率膜與低折射率膜而成之構造。

於透明基板之一面配置有5個薄膜積層構造體。5個薄膜積層構造體均為包含中折射率膜(氧化鋯鈦(ZrO₂ ))、低折射率膜(氧化矽(SiO₂ ))及高折射率膜(氧化鈦(TiO₂ ))之共56層、物理膜厚7647.11 nm之反覆積層構造(第3薄膜積層構造體)。而且，於該第3薄膜積層構造體中，第1層至第20層為自透明基板側起交替積層上述中折射率膜與低折射率膜所得之反覆積層構造，第21層至第56層為交替積層高折射率膜與低折射率膜所得之反覆積層構造。即，該濾光器於透明基板之一面具有5個薄膜積層構造體。

設置於透明基板之另一面之光學多層膜為防反射膜。該光學多層膜為與比較例1中使用者同樣之光學多層膜。因此，省略膜構成、分光特性之說明。

將上述濾光器之透明基板之一面上設置之薄膜積層構造體(第3薄膜積層構造體)之構成示於表9。於表9中，膜層數為自透明基板側起之層之序數，膜厚表示物理膜厚。對於該濾光器，使用光學薄膜模擬軟體(TFCalc，Software Spectra公司製造)驗證入射角0°、40°及50°下之光學特性。將結果示於圖18、圖19(波長850 nm～1050 nm之區域中之放大圖)。又，使用上述光學薄膜模擬軟體，對設置於透明基板之一面之薄膜積層構造體單獨(排除透明基板對光吸收之影響)之入射角0°、40°及50°下之光學特性進行驗證。將結果示於圖20。

[表9]

根據以上，例如實施例1之濾光器係即便光之入射角為40°、50°，近紅外區域中850 nm～990 nm之透過率亦為0.1%以下，透過漣波得以抑制。又，同樣地，即便光之入射角為40°，可見區域(450 nm～550 nm)之透過率最小值亦為92%以上，即便光之入射角為50°，可見區域之透過率之最小值亦為81%以上，反射漣波得以抑制。又，於波長898 nm～955 nm中透過率為0.0001%以下，具備較高之近紅外線之吸收力。

與此相對，比較例1之濾光器係於光之入射角為50°時，可見區域(450 nm～550 nm)之透過率之最小值為80%以下，未能抑制反射漣波。又，比較例2之濾光器係於光之入射角為50°時，可見區域(450 nm～550 nm)之透過率之最小值為80%以下，未能抑制反射漣波。進而，即便光之入射角為0°、40°、50°，近紅外區域(850 nm～990 nm)之透過率亦為0.1%以上，未能抑制透過漣波。

認為比較例1、2之光之入射角為50°時未能抑制可見區域之反射漣波之原因在於限制近紅外區域之透過之薄膜積層構造體僅形成於一面。

對於本發明，詳細地或參照特定實施態樣進行了說明，但對業者而言，毋庸置疑可於不脫離本發明之精神與範圍之前提下施加各種變更及修正。本申請案係基於2018年3月30日提出申請之日本專利申請2018-067598者，且其內容作為參照併入本文。

1‧‧‧濾光器 2‧‧‧透明基板 10‧‧‧透明基板 10a‧‧‧表面 10b‧‧‧表面 11‧‧‧薄膜積層構造體 12‧‧‧薄膜積層構造體 13‧‧‧薄膜積層構造體

圖1係表示第1實施形態之濾光器之剖視圖。圖2係表示實施例1之濾光器之光學特性之圖。圖3係表示實施例1之濾光器之光學特性(波長850～1050 nm)之圖。圖4係表示實施例1之濾光器之一面之薄膜積層構造體之光學特性之圖。圖5係表示實施例1之濾光器之另一面之薄膜積層構造體之光學特性之圖。圖6係表示實施例2之濾光器之光學特性之圖。圖7係表示實施例2之濾光器之光學特性(波長850～1050 nm)之圖。圖8係表示實施例2之濾光器之一面之薄膜積層構造體之光學特性之圖。圖9係表示實施例2之濾光器之另一面之薄膜積層構造體之光學特性之圖。圖10係表示實施例3之濾光器之光學特性之圖。圖11係表示實施例3之濾光器之光學特性(波長850～1050 nm)之圖。圖12係表示實施例3之濾光器之一面之薄膜積層構造體之光學特性之圖。圖13係表示實施例3之濾光器之另一面之薄膜積層構造體之光學特性之圖。圖14係表示比較例1之濾光器之光學特性之圖。圖15係表示比較例1之濾光器之光學特性(波長850～1050 nm)之圖。圖16係表示比較例1之濾光器之一面之薄膜積層構造體之光學特性之圖。圖17係表示比較例1之濾光器之另一面之薄膜積層構造體之光學特性之圖。圖18係表示比較例2之濾光器之光學特性之圖。圖19係表示比較例2之濾光器之光學特性(波長850～1050 nm)之圖。圖20係表示比較例2之濾光器之一面之薄膜積層構造體之光學特性之圖。

1‧‧‧濾光器

10‧‧‧透明基板

10a‧‧‧表面

10b‧‧‧表面

11‧‧‧薄膜積層構造體

12‧‧‧薄膜積層構造體

13‧‧‧薄膜積層構造體

Claims

一種濾光器，其具備：透明基板；及3個以上之薄膜積層構造體，其等分別限制近紅外波長區域內之特定波長範圍之光之透過；各上述薄膜積層構造體係積層於上述透明基板之任一表面上，上述3個以上之薄膜積層構造體中之至少2個薄膜積層構造體係限制透過之波長範圍各不相同，藉由上述3個以上之薄膜積層構造體限制透過之波長範圍連續，上述透明基板之至少一個之同一表面側上所配置之上述薄膜積層構造體限制透過之波長區域不連續，且限制透過之波長區域不連續係指具有透過率為5%以上之部分。
如請求項1之濾光器，其中上述3個以上之薄膜積層構造體中，限制近紅外區域波長之光透過的波長範圍之中心波長位於第二短波長側之薄膜積層構造體係積層於與除其以外之薄膜積層構造體不同之表面，且物理膜厚大於除其以外之上述薄膜積層構造體各自之物理膜厚。
如請求項2之濾光器，其中限制近紅外區域之波長之光之透過的波長範圍之中心波長位於第二短波長側的上述薄膜積層構造體之透過受限波長範圍中，於上述波長範圍內透過率最低之波長中，透過率為0.05%以下。
如請求項1至3中任一項之濾光器，其中上述透明基板包含選自玻璃、玻璃陶瓷、水晶、樹脂及藍寶石中之任一種以上。
如請求項1至3中任一項之濾光器，其中上述透明基板具有吸收近紅外區域之波長之光之性質。
如請求項1至3中任一項之濾光器，其中於上述透明基板之至少一表面上，具有包含吸收近紅外區域之波長之光之成分的近紅外線吸收層。