CN103460683A - 滤光器及其制造方法、以及摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供滤光器,具有配置在所述被拍摄物或者光源与所述摄像元件之间,对所述入射光具有透射性的滤光器主体;和在所述滤光器主体的至少一个面一体化地形成,遮断一部分向所述摄像元件入射的光的遮光树脂膜。在所述遮光树脂膜的光入射面形成有防止光反射的微细凹凸结构。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及滤光器及其制造方法、以及摄像装置。
背景技术
在应用CCD(电荷耦合器件,Charge Coupled Device)、CMOS图像传感器(互补金属氧化物半导体图像传感器,Complementary MetalOxide Semiconductor Image Sensor)等固体摄像元件的摄像装置中,为了良好地再现色调、且获得鲜明的图像,将具有各种光学功能的滤器(滤光器)配置于摄像透镜与固体摄像元件之间等。其代表性的例子是为了将固体摄像元件的光谱灵敏度补正为人的可见度而遮蔽近红外波长区域的光的滤光器(近红外线截止滤光器),通常配置在摄像透镜与固体摄像元件之间。另外,在摄像装置中,为了调节进入的光量,防止摄像元件因受光而生成的电荷饱和而不能摄像,或截止来自摄像装置内的透镜、传感器等光学构件、其保持构件等的反射、散射导致的漫射光,配置有所谓被称为光圈的遮蔽构件。
近年来应用固体摄像元件的摄像装置向小型化发展,逐渐搭载于手机等小型电子器材。进而,最近对于这种电子器材自身的小型化、高功能化的要求提高,与其相伴地摄像装置也要求更加小型化。
作为实现摄像装置小型化的方法,例如已知在滤光器一体化地设置作为光圈发挥功能的黑色被覆件的方法(例如参照专利文献1)。该方法中,不需要用于配置光圈的空间,能够使装置小型化。而且,也可实现部件数的削减、以及由其带来的组装工序的简单化。
在配置于摄像装置内的滤光器、透镜等光学构件的光学功能面,为了防止因入射光的反射而导致的漫射光等,一般通过蒸镀、溅射等形成有由层叠有低折射率层和高折射率层的多层膜等构成的防反射膜。对于上述黑色被覆件(遮光膜)也希望这种防反射处理。
然而,上述防反射膜的形成工序复杂,在生产率、成本方面存在课题。而且,防反射膜一般也存在其防反射效果具有波长依赖性和角度(入射角度)依赖性的问题。因此,对于上述遮光膜,要求生产率和经济性优异、且能够赋予没有波长依赖性、角度依赖性等问题的防反射效果的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-268120号公报
发明内容
本发明的目的在于,提供一体化地具备生产率和经济性优异、且具有不依赖于入射光的波长、角度的防反射效果的遮光膜的滤光器及其制造方法,还有应用这种滤光器的摄像装置。
本发明的实施方式的滤光器被用于摄像装置,所述摄像装置内置有来自被拍摄物或者光源的光入射的摄像元件,所述滤光器具有:
滤光器主体,配置在所述被拍摄物或者光源与所述摄像元件之间,对所述入射光具有透射性,以及
遮光树脂膜,在所述滤光器主体的至少一个面一体化地形成,遮断一部分向所述摄像元件入射的光,
在所述遮光树脂膜的光入射面形成有防止光反射的微细凹凸结构。
在此,所谓“光入射面”是指遮光树脂膜上与滤光器主体相反侧的表面。
本发明的实施方式的滤光器的制造方法是下述滤光器的制造方法:所述滤光器被用于摄像装置,所述摄像装置内置有来自被拍摄物或者光源的光入射的摄像元件,
所述制造方法具备以下工序:
在对所述入射光具有透射性的滤光器的至少一个面形成具有规定图案形状的遮光树脂膜的工序,
所述工序包含对处于未固化~半固化状态的遮光树脂膜表面按压压印模具而形成微细凹凸结构的工序。
本发明的实施方式的滤光器的制造方法是下述滤光器的制造方法:所述滤光器被用于摄像装置,所述摄像装置内置有来自被拍摄物或者光源的光入射的摄像元件,
所述制造方法具备以下工序:
在对所述入射光具有透射性的滤光器的至少一个面形成具有规定图案形状的遮光树脂膜的工序,
对所述遮光树脂膜的表层选择性地照射放射线的工序,以及
对照射了所述放射线的遮光树脂膜进行加热而在其表面形成微细凹凸结构的工序。
本发明的实施方式的滤光器的制造方法是下述滤光器的制造方法:所述滤光器被用于摄像装置,所述摄像装置内置有来自被拍摄物或者光源的光入射的摄像元件,
所述制造方法具备以下工序:
利用含有消光剂的遮光性树脂,在对所述入射光具有透射性的滤光器的至少一个面形成具有规定图案形状、且表面形成有微细凹凸结构的遮光树脂膜。
本发明的实施方式的摄像装置具备:来自被拍摄物或者光源的光入射的摄像元件,配置在所述被拍摄物或者光源与所述摄像元件之间的透镜,和配置在所述被拍摄物或者光源与所述摄像元件之间的上述滤光器。
根据本发明的实施方式,提供一体化地具备生产率和经济性优异、且具有不依赖于入射光的波长、角度的防反射效果的遮光膜的滤光器及其制造方法。而且,根据本发明的实施方式,提供具备这种滤光器的摄像装置。
附图说明
图1是表示第1实施方式的滤光器的截面图。
图2A是表示图1的遮光树脂膜表面的凹凸微细结构的一例的截面图。
图2B是表示图1的遮光树脂膜表面的凹凸微细结构的其它例子的截面图。
图2C是表示图1的遮光树脂膜表面的凹凸微细结构的其它例子的截面图。
图3A是表示用于形成图1的遮光树脂膜的压印模具的一例的制造工序的截面图。
图3B是表示图3A所示的工序的下一工序的截面图。
图3C是表示图3B所示的工序的下一工序的截面图。
图4A是对图1的遮光树脂膜的形成方法的一例进行说明的截面图。
图4B是表示图4A所示的工序的下一工序的截面图。
图4C是表示图4B所示的工序的下一工序的截面图。
图4D是表示图4C所示的工序的下一工序的截面图。
图5A是表示用于形成图1的遮光树脂膜的压印模具的其它例子的制造工序的截面图。
图5B是表示图5A所示的工序的下一工序的截面图。
图5C是表示图5B所示的工序的下一工序的截面图。
图5D是表示图5C所示的工序的下一工序的截面图。
图5E是表示图5D所示的工序的下一工序的截面图。
图6A是对图1的遮光树脂膜的形成方法的其它例子进行说明的截面图。
图6B是表示图6A所示的工序的下一工序的截面图。
图6C是表示图6B所示的工序的下一工序的截面图。
图6D是表示图6C所示的工序的下一工序的截面图。
图7A是对图1的遮光树脂膜的形成方法的另一其它例子进行说明的截面图。
图7B是表示图7A所示的工序的下一工序的截面图。
图7C是表示图7B所示的工序的下一工序的截面图。
图7D是表示图7C所示的工序的下一工序的截面图。
图8是由图7所示的方法形成的遮光树脂膜表面通过金属显微镜得到的摄像照片。
图9A是由其它方法形成的遮光树脂膜表面通过原子力显微镜(AFM)得到的3D图像。
图9B是由另一其它方法形成的遮光树脂膜表面通过原子力显微镜(AFM)得到的3D图像。
图10A是将在表面具备无光面状凹凸结构的遮光树脂膜与不具有这种无光面状凹凸结构的遮光树脂膜的正反射率进行比较而得的图。
图10B是表示在表面具备皱状凹凸结构的遮光树脂膜的“算术平均粗糙度(Ra)”与“局部峰顶的平均间隔(S)”的正反射率的关系的图。
图11是图1所示的滤光器的俯视图。
图12是表示第1实施方式的变形例的俯视图。
图13是表示第1实施方式的变形例的截面图。
图14A是表示第1实施方式的变形例的截面图。
图14B是表示第1实施方式的变形例的截面图。
图15是表示第2实施方式的滤光器的截面图。
图16A是概略地表示第3实施方式的摄像装置的截面图。
图16B是概略地表示第3实施方式的摄像装置的变形例的截面图。
图17是表示本发明的一个实施例中使用的红外线吸收色素的吸收光谱的图。
图18A是表示实施例和比较例中形成的遮光树脂膜对以5度的角度入射的光的正反射率的图。
图18B是表示实施例和比较例中形成的遮光树脂膜对以30度的角度入射的光的正反射率的图。
图18C是表示实施例和比较例中形成的遮光树脂膜对以45度的角度入射的光的正反射率的图。
图19是表示对实施例的近红外线截止滤光器测定而得的分光透射率曲线的图。
图20是将在表面具备由蚀刻得到的微细凹凸结构的遮光树脂膜与不具有这种微细凹凸结构的遮光树脂膜对以5度的角度入射的光的正反射率进行比较而得的图。
图21A是对实施例的制造工序进行说明的截面图。
图21B是表示图21A所示的工序的下一工序的截面图。
图21C是表示图21B所示的工序的下一工序的截面图。
具体实施方式
以下,对于本发明的实施的方式进行说明。说明基于附图进行,但这些附图是为了图解而提供的,本发明不受这些附图任何限定。各图中对共同的部分赋予相同符号。
(第1实施方式)
图1是概略地表示基于本发明的第1实施方式的近红外线截止滤光器的截面图。
如图1所示,本实施方式的近红外线截止滤光器100具备近红外线截止滤光器主体(以下也简称为“滤光器主体”)10、和一体化地形成于其一个主面的外周部的遮光树脂膜20。
滤光器主体10具有透明基材11、紫外·红外光反射膜12和防反射膜13,所述紫外·红外光反射膜12在该透明基材11的一个主面形成,由可见波长区域的光透射、但紫外波长区域和红外波长区域的光反射的电介质多层膜构成,所述防反射膜13在透明基材11的另一主面形成。
另外,遮光树脂膜20通过含有炭黑等无机或者有机着色剂的遮光性的树脂形成于滤光器主体10的紫外·红外光反射膜12侧的主面。树脂的种类没有特别限定,经紫外波长区域等的光的照射而固化的光固化性树脂、热塑性树脂、热固性树脂均能使用。在此,所谓“遮光性”,主要是指通过吸收光来遮断光的透射的性质。在将本实施方式的近红外线截止滤光器100用于如后所述的内置有摄像元件的摄像装置时,由具有这种遮光性的光固化性树脂构成的遮光树脂膜20作为调节向摄像元件入射的光的量、或截止漫射光的所谓光圈而发挥功能。
该遮光树脂膜20在其表面(与滤光器主体10相反侧的面,即光入射侧的面)具备具有防止光反射功能的微细凹凸结构22。作为微细凹凸结构22的形状,如图2A~C所示,例如可以举出以阵列状规则地排列有许多圆形~棱锥状的凹部或者凸部的所谓负型蛾眼结构22a或者正型蛾眼结构22b(图2A、图2B)、微细地形成有不规则形状的凹凸部的无光面状凹凸结构22c(图2C)等。
对于负型蛾眼结构22a和正型蛾眼结构22b而言,分别使圆形~棱锥状的凹部和凸部的排列间距为入射光的波长以下、且使作为其间距与凹部和凸部的深度或高度之比的长宽比为1以上时,入射光几乎全部进入到内部(在此为遮光树脂膜20)而发挥防反射功能。优选使凹部和凸部的排列间距为50~300nm、且使其深度或者高度为200~3000nm。
对于无光面状凹凸结构22c而言,入射光在其表面扩散反射而向各个方向散射,结果发挥防反射功能。该防反射功能尤其对入射角度范围广泛、波长范围宽的入射光的正反射光发挥特别大的防反射效果。
为了获得良好的防反射效果,无光面状凹凸结构22c优选为以下结构:形成有该凹凸结构的遮光树脂膜20表面的表面粗糙度以基于JISB0601(1994)、利用原子力显微镜(AFM)而测定的算术平均粗糙度(Ra)计为0.1μm以上。更优选的范围为0.15~10μm,更进一步优选为0.2~2μm,进而优选为0.2~0.5μm。另外,以JIS B0601(1994)为基准,由超深度形状测定显微镜测定的局部峰顶的平均间隔(S)优选为1~100μm。并且,以JIS B0601(1994)为基准测定的最大高度(Ry)优选为2μm以上。局部峰顶的平均间隔(S)的更优选范围为2~50μm,更进一步优选为5~20μm。最大高度(Ry)的更优选范围为3~9μm,更进一步优选为4~6μm。
作为无光面状凹凸结构22c的一个优选例,例如可以举出由如后所述的方法形成的皱状凹凸结构。从获得良好的防反射效果的观点考虑,该凹凸结构优选为以下结构:形成有该凹凸结构的遮光树脂膜20表面的表面粗糙度以基于JIS B0601(1994)、利用原子力显微镜(AFM)测定的算术平均粗糙度(Ra)计为0.1μm以上,更优选为0.15~10μm,更进一步优选为0.23~10μm。另外,由上述方法测定的局部峰顶的平均间隔(S)优选为5~100μm,更优选为5~50μm,进一步优选为5~20μm。
具备负型蛾眼结构22a、正型蛾眼结构22b、以及无光面状凹凸结构22c的遮光树脂膜20分别例如可以由下面的方法形成。
(1)对具备负型蛾眼结构22a的遮光树脂膜20的形成方法进行说明。图3A~3C是表示用于形成具备负型蛾眼结构22a的遮光树脂膜20的压印模具的制造工序的截面图,图4A~4D是按顺序表示利用这种压印模具形成具备负型蛾眼结构22a的遮光树脂膜20的工序的截面图。
准备作为负型蛾眼结构形成用压印模具30的材料的、由石英等构成的基板31,利用蒸镀法、溅射法等使金属32附着在其表面(图3A)。接着,以该金属32作为掩模对基板31进行干式蚀刻(图3B),除去残留的金属32,从而形成在表面具有圆形~棱锥状的凸部33的负型蛾眼结构形成用压印模具30(图3C)。
接着,利用该负型蛾眼结构形成用压印模具30,如下所述地在滤光器主体10的紫外·红外光反射膜12的表面形成遮光树脂膜20。
首先,在滤光器主体10的紫外·红外光反射膜12的整个表面涂布具有遮光性的光固化性树脂并使其干燥而形成光固化性树脂涂层20A(图4A)。作为光固化性树脂的涂布方法,可以使用旋涂法、棒涂法、浸涂法、浇铸法、喷雾涂布法、珠涂(ビードコート)法、线棒涂布法、刮刀涂布法、辊涂法、帘式涂布法、狭缝模头涂布法、凹版涂布法、狭缝反向涂布法、微凹印法、逗点涂布法等。涂布可以分多次实施。另外,为了提高对紫外·红外光反射膜12的密合性,也可以先于涂布对紫外·红外光反射膜12的表面进行偶联处理。
接着,使负型蛾眼结构形成用压印模具30以其凸部33形成侧朝向光固化性树脂涂层20A的表面地与光固化性树脂涂层20A的表面抵接并进行按压,将压印模具30的表面形状转印到光固化性树脂涂层20A的表面(图4B)。按压可以边加热加压边进行。
将压印模具30从光固化性树脂涂层20A剥离后,介由使与遮光树脂膜20对应的位置开口的光掩模34,向光固化性树脂涂层20A照射光L(图4C)。对于照射的光,例如如果光固化性树脂20A通过紫外波长区域的光而固化,则照射至少包含这种紫外波长区域光的光。由此,照射了光的形成遮光树脂膜20的部分的光固化性树脂固化。
其后,通过显影选择性地除去未照射部的光固化性树脂,由此形成在表面具有负型蛾眼结构22a的遮光树脂膜20(图4D)。显影采用湿式显影、干式显影等。湿式显影时,可利用碱性水溶液、水系显影液、有机溶剂等与光固化性树脂的种类对应的显影液,通过浸渍方式、喷雾方式、刷涂、拍打(スラッピング)等公知的方法进行。显影后,可以根据需要地通过80~250℃左右的加热、或者光照射来使遮光树脂膜20进一步固化。
(2)对具备正型蛾眼结构22b的遮光树脂膜20的形成方法进行说明。图5A~5D是表示用于形成具备正型蛾眼结构22b的遮光树脂膜20的压印模具的制造工序的截面图,图6A~6D是按顺序表示利用该压印模具形成具备正型蛾眼结构22b的遮光树脂膜20的工序的截面图。
该方法(2)中,利用由上述(1)方法制造的负型蛾眼结构形成用压印模具30,按下面的方式制造正型蛾眼结构形成用压印模具40。首先,准备由石英等构成的基板31,利用蒸镀法、溅射法等使金属32附着于在其表面(图5A)。接着,以金属32为掩模对基板31进行干式蚀刻(图5B),除去残留的金属31,形成在表面形成有圆形~棱锥状的凸部33的负型蛾眼结构形成用压印模具30(图5C)。
接着,使该负型蛾眼结构形成用压印模具30以其凸部33形成侧朝向光固化性树脂涂层36A的表面地与光固化性树脂涂层36A的表面抵接并进行按压,将压印模具30的表面形状转印到光固化性树脂涂层36A的表面(图5D),其中,所述光固化性树脂涂层36A是在由石英等构成的基板35上涂布光固化性树脂并使其干燥而形成的。按压可以边加热加压边进行。
其后,将压印模具30从光固化性树脂涂层36A剥离,向光固化性树脂涂层36A照射光L使其固化。由此,获得在表面形成有圆形~棱锥状的凹部37的正型蛾眼结构形成用压印模具40(图5E)。
接着,利用该正型蛾眼结构形成用压印模具40,在滤光器主体10的紫外·红外光反射膜12的表面形成遮光树脂膜20。该工序使用正型蛾眼结构形成用压印模具40来代替负型蛾眼结构形成用压印模具30,除此之外,与在方法(1)中在滤光器主体10的紫外·红外光反射膜12的表面形成遮光树脂膜20时同样地进行。
首先,在滤光器主体10的紫外·红外光反射膜12的整个表面涂布具有遮光性的光固化性树脂并使其干燥而形成光固化性树脂涂层20A(图6A)。接着,使正型蛾眼结构形成用压印模具40以其凹部37形成侧朝向光固化性树脂涂层20A的表面地与光固化性树脂涂层20A的表面抵接并进行按压,将压印模具40的表面形状转印到光固化性树脂涂层20A的表面(图6B)。按压可以边加热加压边进行。
将压印模具40从光固化性树脂涂层20A剥离后,介由使与遮光树脂膜20对应的位置开口的光掩模34,向光固化性树脂涂层20A照射光L(图6C)。由此,照射了光的形成遮光树脂膜20的部分的光固化性树脂固化。其后,通过显影选择性地除去未照射部的光固化性树脂,由此形成在表面具有正型蛾眼结构22b的遮光树脂膜20(图6D)。
(3)对具备无光面状凹凸结构22c的遮光树脂膜20的形成方法进行说明。图7A~7D是按顺序表示形成具备无光面状凹凸结构22c的遮光树脂膜20的工序的截面图。
该方法中,首先,在滤光器主体10的紫外·红外光反射膜12的整个表面涂布具有遮光性的光固化性树脂并使其干燥而形成光固化性树脂涂层20A。其后,介由使与遮光树脂膜20对应的位置开口的光掩模34,向光固化性树脂涂层20A照射光L(图7A)。对于照射的光,例如如果光固化性树脂20A通过紫外波长区域的光而固化,则照射至少包含这种紫外波长区域光的光。由此,照射了光的部分的光固化性树脂固化。
作为上述光固化性树脂的涂布方法,可以使用旋涂法、棒涂法、浸涂法、浇铸法、喷雾涂布法、珠涂法、线棒涂布法、刮刀涂布法、辊涂法、帘式涂布法、狭缝模头涂布法、凹版涂布法、狭缝反向涂布法、微凹印法、逗点涂布法等。涂布可以分多次实施。另外,为了提高对紫外·红外光反射膜12的密合性,也可以先于涂布对紫外·红外光反射膜12的表面进行偶联处理。
接着,通过显影选择性地除去未照射部的光固化性树脂,由此形成遮光树脂膜20(图7B)。显影采用湿式显影、干式显影等。湿式显影时,可利用碱性水溶液、水系显影液、有机溶剂等与光固化性树脂的种类对应的显影液,通过浸渍方式、喷雾方式、刷涂、拍打等公知的方法进行。
接着,向遮光树脂膜20照射放射线L′,仅使遮光树脂膜20的表层部分进一步固化(图7C)。放射线L′使用对于遮光树脂膜20而言吸收大的波长的放射线。作为优选的放射线L′,可以举出波长170nm~270nm的紫外光,例如波长184nm~254nm的紫外光。
其后,加热遮光树脂膜20,缓和由照射放射线L′而生成的应力。加热温度只要是已固化的遮光树脂膜20的表层部分以外软化的温度即可,通常为50~300℃左右,优选为150~220℃左右。由此,形成在表面具有无光面状凹凸结构22c的遮光树脂膜20(图7D)。图8是通过金属显微镜对由该方法形成的无光面状凹凸结构22c的表面进行拍摄而得的照片的一例的图。该照片的例子中,形成有皱状微细凹凸结构。
上述方法(1)~(3)均以遮光树脂膜20由光固化性树脂形成时为例进行说明。在遮光树脂膜20由热塑性树脂或热固性树脂形成时,方法(1)~(3)如下进行。
在方法(1)和(2)中,在滤光器主体10的紫外·红外光反射膜12的表面形成与遮光树脂膜20相对应的图案形状的未固化~半固化状态的树脂层后,使负型蛾眼结构形成用压印模具30或者正型蛾眼结构形成用压印模具40与该树脂层压接,将它们的表面形状转印于树脂层。接着,使未固化~半固化状态的树脂层固化。
另外,在方法(3)中,在滤光器主体10的紫外·红外光反射膜12的表面形成与遮光树脂膜20相对应的图案形状的未固化~半固化状态的树脂层后,使该树脂层固化。接着,向该固化树脂层照射放射线,仅使固化树脂层的表层部分进一步固化,其后,加热来缓和由照射放射线而生成的应力。
在形成上述未固化~半固化状态的树脂层时,能够使用网版印刷、柔版印刷等印刷法,除此之外,可以用粘接剂将预先成型成规定图案形状的遮光性的半固化树脂膜与滤光器主体10的紫外·红外光反射膜12的表面粘接而形成。对于方法(3),也可以进一步用粘接剂将预先成型成规定图案形状的遮光性的固化树脂膜与滤光器主体10的紫外·红外光反射膜12的表面粘接,对该经粘接的固化树脂膜进行放射线照射和加热。
(4)具备无光面状凹凸结构22c的遮光树脂膜20也能够使用含有氧化铝、氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、炭黑等无机微粒、尼龙、聚乙烯、聚酯等树脂微粒等消光剂的遮光性树脂形成。
为了使由无光面的凹凸带来的散射效果增大,微粒的平均粒径(D50)优选为比可见光波长大的0.4μm以上。另外,如果微粒的平均粒径(D50)为100μm以上,则不能均质地将微粒分散于遮光性树脂,有可能使遮光树脂膜20的无光面凹凸结构发生不均,因而优选为100μm以下。更优选为2μm~15μm。另外,如微粒的最大粒径增大,则遮光树脂膜20的厚度增厚,滤光器100的厚度增加,如果搭载于小型相机,则相机的厚度增厚,因此90%粒径(D90)优选为300μm以下,更优选为50μm以下。
应予说明,上述平均粒径(D50)和90%粒径(D90)意思是以利用激光衍射式粒度分布测定装置测定而得的粒体集团的总体积为100%而求得累积曲线,该累积曲线分别为50%和90%的点的粒径。
该方法中,首先,利用网版印刷、柔版印刷等印刷法,在滤光器主体的紫外·红外光反射膜的整个表面,将含有消光剂的遮光性树脂、例如含有炭黑等无机或者有机着色剂且含有消光剂、根据需要进一步混合有溶剂或者分散介质而成的具有遮光性的光固化性树脂、热塑性树脂或者热固性树脂涂布成与遮光树脂膜对应的图案形状,接着使其干燥而形成遮光性树脂涂层。涂布可以分多次实施。另外,为了提高对紫外·红外光反射膜的密合性,也可以先于涂布对紫外·红外光反射膜12的表面进行利用偶联剂的处理。偶联剂可以配合在待涂布的树脂材料中。
其后,使遮光性树脂涂层通过光照射或者加热而固化。由此,形成在表面具有无光面状凹凸结构的遮光树脂膜。图9A是利用原子力显微镜(AFM)对由这种方法形成的无光面状凹凸结构的表面进行测定的3D图像的一例,形成有微细的不规则形状的凹凸部。
在该方法中,消光剂在遮光性树脂中的含量虽然也取决于消光剂的种类、其粒径等,但以固体成分基准计通常为2~10质量%,优选为2.5~8质量%的范围。低于2质量%时,无法充分地形成无光面状的微细凹凸结构,从而有可能无法获得良好的防反射效果。超过10质量%时,难以在遮光性树脂中均匀分散,从而膜厚、凹凸结构有可能变得不均匀。而且也有可能使密合性降低。遮光性树脂中,除消光剂、着色剂以外,也可以如前所述地配合用于提高密合性的添加剂,例如硅烷偶联剂等。
(5)具备无光面状凹凸结构22c的遮光树脂膜20也能够进一步利用干式蚀刻技术形成。
该方法中,首先,利用网版印刷、柔版印刷等印刷法,在滤光器主体的紫外·红外光反射膜的整个表面,将遮光性树脂、例如含有炭黑等无机或者有机着色剂、根据需要进一步混合有溶剂或者分散介质的具有遮光性的光固化性树脂、热塑性树脂或者热固性树脂涂布成与遮光树脂膜对应的图案形状,接着使其干燥而形成遮光性树脂涂层。涂布可以分多次实施。另外,为了提高对紫外·红外光反射膜的密合性,也可以先于涂布对紫外·红外光反射膜12的表面进行利用偶联剂的处理。偶联剂可以配合在待涂布的树脂材料中。
接着,使遮光性树脂涂层通过光照射或者加热而固化后,对其表面实施干式蚀刻处理。干式蚀刻处理的方法没有特别限定,但优选反应性离子蚀刻方法。由此,形成在表面具有无光面状凹凸结构的遮光树脂膜。图9B是利用AFM对由这种方法形成的无光面状凹凸结构的表面进行测定的3D图像的一例,形成有微细的不规则形状的凹凸部。
从摄像装置的小型化和遮光性的观点考虑,上述形成有微细凹凸结构22的遮光树脂膜20的厚度(包含微细凹凸结构22)优选为1~30μm的范围,更优选为1~10μm的范围,更进一步优选为3~10μm的范围。
在本实施方式的近红外线截止滤光器100中,在一体化地形成于滤光器主体10、具有光圈功能的遮光树脂膜20的表面,形成有防止光反射的微细凹凸结构22。该微细凹凸结构22能够如上所述地以比防反射膜简单的工序形成,而且不像防反射膜那样防反射效果具有波长依赖性和角度依赖性。因此能够一体化具备生产率和经济性优异、且具有不依赖于入射光的波长、角度的防反射效果的遮光膜。
应予说明,在本实施方式中,遮光树脂膜20以1nm的间隔测定的、微细凹凸结构22形成面对入射角度为0度~45度的波长420nm~650nm的光的正反射率的平均值优选为5%以下,更优选为2%以下。
另外,以10nm的间隔测定的、遮光树脂膜20的微细凹凸结构22形成面对入射角度为0度~45度的波长420nm~650nm的光的正反射率的标准偏差(σ)分别优选为0.6%以下、0.6%以下,更优选为0.4%。如果标准偏差(σ)超过0.6%,则即使上述平均正反射率小,由反射光带来的漫射光也会具有特殊的色调,作为图像的漫射光易于变得显著。
图10A是表示为了调查由无光面状凹凸结构(基于上述方法(3)的皱状凹凸结构)带来的防反射效果而进行的实验结果的图。实验中,分别向在表面设有无光面状凹凸结构的遮光树脂膜(实施例)和设有这种无光面状凹凸结构之前的遮光树脂膜(比较例)以各种角度(5度、30度、45度)照射光,测定其正反射率。测定使用分光光度计(HITACHI-HITEC公司制日立分光光度计U-4100)。
由图10A的图明确可知,对于没有设置无光面状凹凸结构的遮光树脂膜,存在正反射,且该正反射存在角度依赖性,与此相对,设有无光面状凹凸结构的遮光树脂膜在测定的全部角度中正反射率大致为“0(零)”,确认具有没有角度依赖性的良好防反射效果。
另外,图10B是表示形成如图8所示的皱状微细凹凸结构作为无光面状凹凸结构时对由该凹凸结构的不同而带来的防反射效果进行调查的结果的图。即,图10B是表示对于具有使“算术平均粗糙度(Ra)”相对于各种“局部峰顶的平均间隔(S)”变化而形成的皱状微细凹凸结构的遮光树脂膜进行测定而得的正反射率的图。“算术平均粗糙度(Ra)”和“局部峰顶的平均间隔(S)”不同的遮光树脂膜能够通过变更其形成条件(放射线的照射量、加热温度、加热时间等)而形成。
由图10B明确可知,只要“算术平均粗糙度(Ra)”为170nm以上,就不取决于“局部峰顶的平均间隔(S)”而能够实现大致1%以下的反射率。另外,只要“算术平均粗糙度(Ra)”为230nm以上,就不取决于“局部峰顶的平均间隔(S)”而能够实现0.5%以下的良好反射率。
图11是从遮光树脂膜20侧观察本实施方式的近红外线截止滤光器100的俯视图。如图11所示,本实施方式中,滤光器主体10的俯视形状是圆形,遮光树脂膜20沿其外周设成环状,但例如如图12所示,滤光器主体10可以为矩形,没有特别限定。
以下,对于构成本实施方式的近红外线截止滤光器100的滤光器主体10的透明基材11、紫外·红外光反射膜12以及防反射膜13进行详述。
透明基材11只要是透射可见波长区域的光的基材,其形状就没有特别限定,例如可以举出片状、膜状、块状、透镜状等。另外,透明基材11可以是红外线吸收玻璃、含有红外线吸收剂的树脂。
作为透明基材11的构成材料,可以举出玻璃、水晶、铌酸锂、蓝宝石等晶体、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯树脂、聚乙烯、聚丙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物等聚烯烃树脂、降冰片烯树脂、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、氯乙烯树脂、氟树脂、聚碳酸酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇树脂等。这些材料可以对紫外波长区域和红外波长区域中的至少一者具有吸收特性。
玻璃能够从在可见波长区域为透明的材料中适当选择来使用。例如硼硅酸玻璃由于易于加工、能够抑制光学面的损伤、异物等的生成而优选,不含碱成分的玻璃由于粘接性、耐候性等良好而优选。
作为玻璃,也能够使用在氟磷酸盐系玻璃、磷酸盐系玻璃中添加有CuO等的在红外波长区域具有吸收的光吸收型的玻璃。尤其是添加有CuO的氟磷酸盐系玻璃或者磷酸盐系玻璃对可见波长区域的光具有高透射率,并且CuO充分吸收近红外波长区域的光,因此能够赋予良好的近红外线截止功能。
作为含有CuO的氟磷酸盐系玻璃的具体例,可以举出以下玻璃:相对于以质量%计由46~70%的P2O5、0~25%的MgF2、0~25%的CaF2、0~25%的SrF2、0~20%的LiF、0~10%的NaF、0~10%的KF、LiF、NaF、KF的合计量为1~30%、0.2~20%的AlF3、2~15%的ZnF2(其中,能够将氟化物总合计量的50%置换成氧化物)构成的氟磷酸盐系玻璃100质量份,含有0.1~5质量份、优选0.3~2质量份的CuO。作为市售品,可以例示NF-50玻璃(旭硝子公司制商品名)等。
作为含有CuO的磷酸盐系玻璃的具体例,可以举出以下玻璃:相对于以质量%计由70~85%的P2O5、8~17%的Al2O3、1~10%的B2O3、0~3%的Li2O、0~5%的Na2O、0~5%的K2O、0.1~5%的Li2O+Na2O+K2O、0~3%的SiO2构成的磷酸盐系玻璃100质量份,含有0.1~5质量份、优选0.3~2质量份的CuO。
透明基材11的厚度没有特别限定,但从实现小型化、轻质化的观点考虑,优选0.1~3mm的范围,更优选0.1~1mm的范围。
如前所述,紫外·红外光反射膜12具有促进遮光树脂膜20形成的功能,同时一并具有赋予或者提高近红外线截止滤光器功能的效果。该紫外·红外光反射膜12由通过溅射法、真空蒸镀法等交替地层叠了低折射率电介质层和高折射率电介质层的电介质多层膜构成。
电介质多层膜还能够通过离子束法、离子镀法、CVD法等形成。溅射法、离子镀法是所谓的等离子体气氛处理,因此能够提高对透明基材11的密合性。
防反射膜13具有通过防止入射至近红外线截止滤光器100的光的反射而使透射率提高、高效地利用入射光的功能,因此能够利用以往以来已知的材料和方法形成。具体而言,防反射膜3由利用溅射法、真空蒸镀法、离子束法、离子镀法、CVD法等形成的二氧化硅、二氧化钛、五氧化钽、氟化镁、氧化锆、氧化铝等的1层以上的膜,利用溶胶凝胶法、涂布法等形成的硅酸盐系、硅酮系、氟代甲基丙烯酸酯系等构成。
与遮光树脂膜20相接的膜的表面物质可以为氟化镁,但氟化物存在与遮光树脂膜20的密合强度降低的倾向。因而优选二氧化硅、氧化钛、五氧化钽、氧化锆、氧化铝等氧化物,能够增加与遮光膜树脂的密合性。尤其是由于二氧化硅的折射率低、且能够通过硅烷偶联剂容易地增加与遮光树脂膜20的密合强度,因而更优选。
在本实施方式中,可以在透明基材11的与形成有紫外·红外光反射膜12的主面相反侧的主面代替防反射膜13而设置、或者在防反射膜13与透明基材11之间设置由反射紫外波长区域和红外波长区域的光的电介质多层膜构成的第2紫外·红外光反射膜。
另外,遮光树脂膜20可以像图13所示的近红外线截止滤光器110那样形成在滤光器主体10的防反射膜13侧的主面。
并且,遮光树脂膜20可以像图14A所示的近红外线截止滤光器120那样其外缘位于滤光器主体10的外缘的内侧。这种情况下,优选像图14B所示的近红外线截止滤光器130那样,在滤光器主体10的外缘部形成倒角部13a。通过形成倒角部24,能够抑制入射至露出的滤光器主体10外缘部表面的光反射而生成的漫射光。
(第2实施方式)
图15是概略地表示基于本发明的第2实施方式的近红外线截止滤光器140的截面图。为避免重复的说明,本实施方式以下对于与第1实施方式共同的要点省略说明,以不同点为中心进行说明。
如图15所示,本实施方式的近红外线截止滤光器140在透明基材11与防反射膜13之间设有红外光吸收膜15。红外光吸收膜15也可以设在透明基材11与紫外·红外光反射膜12之间。
红外光吸收膜15由含有吸收红外波长区域的光的红外线吸收剂的透明树脂构成。
透明树脂只要透射可见波长区域的光即可,例如可以举出丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、ABS树脂、AS树脂、聚碳酸酯树脂、聚烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、乙酸酯系树脂、纤维素系树脂、聚酯树脂、烯丙基酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺醚树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、脲树脂等。
作为吸收红外波长区域的光的红外线吸收剂,例如可以举出有机或者无机颜料、有机色素等,但没有特别限定。红外线吸收剂可以单独使用1种,也可以2种以上混合使用。
透明树脂中除红外线吸收剂以外,可以在不妨碍本发明的效果的范围含有色调补正色素、流平剂、防静电剂、热稳定剂、抗氧化剂、分散剂、阻燃剂、润滑剂、增塑剂等。
红外光吸收膜15例如可以通过以下方式形成:使透明树脂、红外线吸收剂、以及根据需要配合的其它添加剂分散或者溶解在分散介质或者溶剂中制备涂装液,将该涂装液涂装于透明基材11的与紫外·红外光反射膜12形成面相反侧的主面,并使其干燥。涂装、干燥可以分多次实施。此时,可以制备含有成分不同的多个涂装液,使其按顺序涂装、干燥。
作为分散介质或者溶剂,可以举出水、醇、酮、醚、酯、醛、胺、脂肪族烃、脂环族烃、芳香族烃等。它们可以单独使用1种,也可以2种以上混合使用。涂装液中能够根据需要地配合分散剂。
制备涂装液能够使用自转·公转式混合器、珠磨机、行星磨、超声均化器等搅拌装置。为了确保高透明性,优选充分进行搅拌。搅拌可以连续进行,也可以断续地进行。
另外,涂装液的涂装能够使用旋涂法、棒涂法、浸涂法、浇铸法、喷雾涂布法、珠涂法、线棒涂布法、刮刀涂布法、辊涂法、帘式涂布法、狭缝模头涂布法、凹版涂布法、狭缝反向涂布法、微凹印法、逗点涂布法等。
本实施方式的近红外线截止滤光器140具备红外光吸收膜15,因此具备良好的近红外线截止功能。
(第3实施方式)
图16A是概略地表示基于第3实施方式的摄像装置50的截面图。
如图16A所示,本实施方式的摄像装置50具有固体摄像元件51、滤光器52、透镜53、以及保持固定它们的箱体54。
固体摄像元件51、滤光器52、以及透镜53沿光轴x配置,在固体摄像元件51与透镜53之间配置有滤光器52。固体摄像元件51是将通过透镜53和滤光器52入射进来的光转换成电信号的电子部件,例如CCD、CMOS等。作为滤光器52,使用图1所示的近红外线截止滤光器100。对于近红外线截止滤光器100,以其紫外·红外光反射膜12位于透镜53侧、防反射膜13位于固体摄像元件51侧的方式配置。
近红外线截止滤光器100也可以如图16B所示,以紫外·红外光反射膜12位于固体摄像元件51侧、防反射膜13位于透镜53侧的方式配置。这种情况下,微细凹凸结构22具有防止以下方式生成的噪音(漫射光)的作用,即,向固体摄像元件51入射的光的一部分被固体摄像元件51的表面反射,其反射光进一步被遮光树脂膜20反射,再次向固体摄像元件51入射,由此生成的噪音(漫射光)。另外,可以将图13、图14A、图14B、图15等所示的近红外线截止滤光器用作滤光器52来代替近红外线截止滤光器100。
在摄像装置50中,由被拍摄物侧入射的光通过透镜53、以及滤光器52(近红外线截止滤光器100)向固体摄像元件51入射。固体摄像元件51将该入射的光转换成电信号,作为图像信号输出。入射光通过具备遮光树脂膜20的近红外线截止滤光器100,从而作为调节成合适的光量、且充分遮蔽了近红外线的光而被固体摄像元件51接收。
在该摄像装置50中,在近红外线截止滤光器100一体化地设有具备防止光反射的微细凹凸结构22的遮光树脂膜20。微细凹凸结构22能够由比防反射膜简单的工序形成,而且不像防反射膜那样防反射效果具有波长依赖性和角度依赖性。因此,近红外线截止滤光器100能够一体化具备生产率和经济性优异、且具有不依赖于入射光的波长、角度的防反射效果的遮光膜,摄像装置50能够具备这种生产率、经济性、光学特性优异的近红外线截止滤光器100。
基于第3的实施方式的摄像装置50仅配置有1个透镜,但可以具备多个透镜,或者也可以配置有保护固体摄像元件的保护玻璃等。并且,滤光器的位置也不限于透镜与固体摄像元件之间,例如可以配置在比透镜更靠近被拍摄物的一侧,或者在配置有多个透镜时,配置于透镜与透镜之间。
以上说明的实施方式均是滤光器具有近红外线截止功能的滤光器的例子,但滤光器也可以具有低通滤光器、ND滤光器、色调滤光器、光放大滤光器等功能。
以上,对于本发明的一些实施方式进行了说明,但本发明不限定于以上说明的实施方式的记载内容,当然,可以在不脱离本发明主旨的范围进行适当变更。
实施例
通过实施例进一步详细地说明本发明,但本发明不受这些实施例任何限定。实施例中的近红外光透射滤光器的分光透射率曲线利用分光光度计(Otsuka Electronics公司制MCPD-3000)而测定。
[蛾眼结构形成用压印模具的制造]
(制造例1)
通过溅射法在50mm×50mm×1.0mm的石英基板的表面将微细的岛状Cr膜成膜。接着,以岛状Cr膜为掩模对石英基板的表面进行干式蚀刻,进一步利用硝酸铈铵水溶液除去残留的Cr,制作成负型蛾眼结构形成用压印模具(以下,简写为压印模具(I))。
(制造例2)
在50mm×50mm×1.0mm的石英基板的表面涂布紫外线固化型丙烯酸系树脂。在该树脂涂层上按压上述压印模具(I)的凸部形成面,利用高压汞灯向树脂涂层照射紫外线使其固化。其后,拆下压印模具(I),制作成正型蛾眼结构形成用压印模具(以下,简写为压印模具(Ⅱ))。
(实施例1)
利用真空蒸镀法在40mm×40mm×0.3mm的方板状红外线吸收玻璃(NF-50玻璃旭硝子公司制)的一个表面形成电介质多层膜,在另一表面形成防反射膜。
利用旋涂法,在上述电介质多层膜的整个表面涂布遮光性紫外线固化型丙烯酸系树脂,加热后,将温度保持在90℃,在该状态下在该树脂涂层表面按压压印模具(I)的凸部形成面,将其表面形状转印。拆下压印模具(I)后,将温度恢复到常温,介由光掩模,利用高压汞灯向树脂涂层的表面照射100mJ/cm2的紫外线使其固化。其后,利用氢氧化钾水溶液除去未曝光部分,形成遮光树脂膜,从而制造近红外线截止滤光器。在近红外线截止滤光器的遮光树脂膜的表面形成有负型蛾眼结构。
(实施例2)
在形成遮光树脂膜时,用压印模具(Ⅱ)来代替压印模具(I),除此之外,与实施例1同样地进行,制造近红外线截止滤光器。在近红外线截止滤光器的遮光树脂膜的表面形成有正型蛾眼结构。
(实施例3)
与实施例1同样地进行,在40mm×40mm×0.3mm的方板状的红外线吸收玻璃(NF-50玻璃旭硝子公司制)的一个表面形成电介质多层膜,在另一表面形成防反射膜。
利用旋涂法在上述电介质多层膜的整个表面涂布遮光性紫外线固化型丙烯酸系树脂,加热后,介由光掩模,利用高压汞灯向其表面照射100mJ/cm2的紫外线使其固化。其后,利用显影液除去未曝光部分,形成表面平坦的遮光树脂膜。利用低压汞灯向该遮光树脂膜的表面照射900mJ/cm2的紫外线(波长254nm),接着,加热遮光树脂膜,从而制造近红外线截止滤光器。
利用原子力显微镜(AMF)观察所得近红外线截止滤光器的遮光树脂膜的表面,结果形成局部峰顶的平均间隔(S)为10μm的、如图8所示的皱状微细凹凸结构,遮光树脂膜的表面粗糙度以算术平均粗糙度(Ra)计为180nm。
(实施例4)
使用厚度为0.3mm的钠钙玻璃板来代替红外线吸收玻璃(NF-50玻璃),除此之外,与实施例1同样地进行,制造近红外线截止滤光器。在近红外线截止滤光器的遮光树脂膜的表面形成有负型蛾眼结构。
(实施例5)
在40mm×40mm×0.3mm的方板状钠钙玻璃的一个面形成红外光吸收层,在另一面形成电介质多层膜,进一步在红外吸收层的表面形成防反射层。其后,与实施例1同样地进行,在电介质多层膜的表面形成遮光树脂膜,制造近红外线截止滤光器。在近红外线截止滤光器的遮光树脂膜的表面形成有负型蛾眼结构。红外光吸收层的形成方法如下。
将溶解于丙酮而测定的波长区域为400~1000nm的光的吸收光谱具有如图17所示的图案的红外线吸收色素与丙烯酸树脂搅拌溶解,获得涂装液。利用间距为30μm的涂布机,采用模涂法,在厚度为1mm的钠钙玻璃板上涂布所得涂装液。其后,向涂膜照射波长为365nm的紫外线使其固化,形成红外光吸收层。
(实施例6)
在40mm×40mm×0.3mm的方板状钠钙玻璃的一个面形成2层结构的红外光吸收层来代替红外光吸收层,除此之外,与实施例5同样地进行,制造近红外线截止滤光器。在近红外线截止滤光器的遮光树脂膜的表面形成负型蛾眼结构。
(实施例7)
与实施例1同样地进行,利用真空蒸镀法在40mm×40mm×0.3mm的方板状的红外线吸收玻璃(NF-50玻璃旭硝子公司制)的一个表面形成电介质多层膜,在另一表面形成防反射膜。
介由网版掩模,通过网版印刷,将添加遮光性树脂油墨100质量份、二氧化硅微粉(平均粒径(D50)4.7μm)2或者4质量份、硅烷偶联剂0.5质量份、溶剂5质量份并均匀地混合而制备成的涂布液涂布在上述电介质多层膜的表面,进行加热,形成遮光树脂膜,从而制造近红外线截止滤光器。
利用原子力显微镜(AMF)观察所得近红外线截止滤光器的遮光树脂膜的表面,结果形成如图9A所示的无光面状微细凹凸结构。关于其表面粗糙度,对于由配合有2质量份(相对于遮光性树脂油墨为2质量%)二氧化硅微粉的材料形成的树脂膜,算术平均粗糙度(Ra)为0.43μm,最大高度(Ry)为3.63μm,局部峰顶的平均间隔(S)为30μm。另外,对于由配合有4质量份(相对于遮光性树脂油墨为4质量%)二氧化硅微粉的材料形成的树脂膜,算术平均粗糙度(Ra)为0.4μm,最大高度(Ry)为3.5μm,局部峰顶的平均间隔(S)为5.0μm。
为了进行比较,对于利用除未配合二氧化硅微粉之外同样地制备成的涂布液与上述同样地形成的遮光树脂膜,测定其表面的表面粗糙度,结果算术平均粗糙度(Ra)为0.08μm,最大高度(Ry)为0.72μm。
另外,对上述各遮光树脂膜以各种角度(5度、30度、45度)照射光,利用分光光度计(HITACHI-HITEC公司制日立分光光度计U-4100)测定其正反射率。将结果示于图18A~18C。
由图18A~18C的图明确可知,对于测定的全部角度,含有二氧化硅粉末的实施例的遮光树脂膜的正反射减少,尤其是相对于遮光性树脂油墨含有4质量%二氧化硅微粉的树脂膜,正反射率低至0.2~0.3%,具有良好的防反射效果。
并且,对于具备由相对于遮光性树脂油墨含有4质量%二氧化硅微粉的材料形成的遮光树脂膜的上述近红外线截止滤光器、和单独的遮光树脂膜,测定分光透射率曲线(入射角度0度)。将结果示于图19。
由图19的图明确可知,对于单独的遮光树脂膜,在1000~1200nm的波长区域可见透射率增加(例如在波长1200nm透射率为0.15~0.2%)。该波长区域的光对于摄像元件而言是不需要的光,导致色彩平衡、分辨率等图像特性降低。通过设置电介质多层膜和防反射膜,能够防止这种图像特性降低。
(实施例8)
与实施例1同样地进行,利用真空蒸镀法在40mm×40mm×0.3mm的方板状的红外线吸收玻璃(NF-50玻璃旭硝子公司制)的一个表面形成电介质多层膜,在另一表面形成防反射膜。
利用旋涂法在上述电介质多层膜的整个表面涂布遮光性紫外线固化型丙烯酸系树脂,加热干燥后,介由光掩模,利用高压汞灯向树脂涂层的表面照射100mJ/cm2的紫外线使其固化。其后,利用显影液除去未曝光部分,形成遮光树脂膜。
使用活性蚀刻装置,在蚀刻压力为50Pa、蚀刻气体为O2、气体流量为100sccm、施加高频电力为100W的条件下,对上述遮光树脂膜表面选择性地蚀刻0.1μm、0.60μm、0.7μm或者1.1μm,制造近红外线截止滤光器。
利用原子力显微镜(AMF)观察所得近红外线截止滤光器的遮光树脂膜的表面,结果形成有如图9B所示的无光面状微细凹凸结构。对于蚀刻量0.7μm的遮光树脂膜,其表面粗糙度是算术平均粗糙度(Ra)为0.030μm,最大高度(Ry)为0.25μm。遮光树脂膜的“蚀刻量”利用探针式落差计(KLA Tencor公司制Alpha step IQ)测定。
另外,对于上述各遮光树脂膜,以5度的入射角照射光,利用分光光度计(HITACHI-HITEC公司制日立分光光度计U-4100)测定其正反射率,同时求得波长420~650μm时的正反射率的平均值、以及波长420~650μm时的正反射率的标准偏差。结果示于图20和表1。应予说明,图20和表1中一并示出对于除了对遮光树脂膜的蚀刻量为0、即未对遮光树脂膜进行蚀刻之外同样地制造而成的近红外线截止滤光器的遮光树脂膜进行测定的结果。
[表1]
由图20的图和表1明确可知,测定的全部波长中,实施例的遮光树脂膜正反射减少,具有良好的防反射效果。尤其是蚀刻量为0.6μm以上的遮光树脂膜,正反射率的标准偏差(σ)低于0.5%,抑制了可见光的反射光的色偏差,具有更加良好的防反射特性。
(实施例9)
与实施例1同样地进行,利用真空蒸镀法在40mm×40mm×0.3mm的方板状的红外线吸收玻璃(NF-50玻璃旭硝子公司制)的一个表面形成电介质多层膜,在另一表面形成防反射膜。
介由网版掩模,通过网版印刷,将添加遮光性树脂油墨100质量份、二氧化硅微粉2或者4质量份、硅烷偶联剂0.5质量份、溶剂5质量份并均匀混合而制备成的涂布液涂布在上述电介质多层膜的表面,使其加热固化,形成遮光树脂膜。应予说明,网版掩模中,为了获得多个近红外线截止滤光器,在沿切割线分割上述玻璃材时,分别形成有形成了图14A所示的遮光树脂膜的图案,形成与这种图案相对应的形状的遮光树脂膜。
使用切割装置,沿切割线对上述遮光树脂膜形成面实施斜面与遮光树脂膜的表面形成的角度为45度的斜面切割。进一步对该斜面切割部分实施宽度为0.1mm的分段切割,由此将上述玻璃材沿厚度方向切断,制造为纵向8列、横向7列、合计56个4.2mm×4.9mm的矩形、具有如图14B所示的截面形状的各个片的近红外线截止滤光器。
图21A~21C是表示上述切割工序的截面图,图21A表示对于在红外线吸收玻璃形成有电介质多层膜和防反射膜的玻璃件10A实施斜面切割的工序,图21B表示对斜面切割部分实施分段切割,切断玻璃件10A的工序,图21C表示切断后的各个片的近红外线截止滤光器130。在图21A~21C中,62是斜面切割用刀,64是分段切割用刀。
测定所得各近红外线截止滤光器的反射光量,与对于不进行斜面切割、仅通过分段切割切断玻璃件而得的相同大小、相同构成的近红外线截止滤光器同样地进行测定而得的反射光量比较,结果反射光量降低,确认由斜面切割而带来的防反射效果提高。
产业上的可利用性
本发明的滤光器能够一体化地具备生产率和经济性优异、且具有不依赖于入射光的波长、角度的防反射效果的遮光膜,因此,在数码相机、数码摄像机、组装到手机、笔记本型个人电脑、PDA等信息器材中的小型相机等摄像装置中是有用的。
10...(近红外线切割)滤光器主体,11...透明基材,12...紫外·红外光反射膜,13...防反射膜,15...红外光吸收膜,20...遮光树脂膜,20A...光固化性树脂层,22...微细凹凸结构,22a...负型蛾眼结构,22b...正型蛾眼结构,22c...无光面状凹凸结构,24...倒角部,30...负型蛾眼结构形成用压印模具,40...正型蛾眼结构形成用压印模具,50...摄像装置,51...固体摄像元件,52...滤光器,53...透镜,54...箱体,100、110、120、130、140...近红外线截止滤光器。
Claims (22)
1.一种滤光器,被用于摄像装置,所述摄像装置内置有来自被拍摄物或者光源的光入射的摄像元件,所述滤光器具有:
滤光器主体,配置在所述被拍摄物或者光源与所述摄像元件之间,对所述入射光具有透射性,以及
遮光树脂膜,在所述滤光器主体的至少一个面一体化地形成,遮断一部分向所述摄像元件入射的光,
在所述遮光树脂膜的光入射面形成有防止光反射的微细凹凸结构。
2.根据权利要求1所述的滤光器,其中,所述遮光树脂膜的光入射面具有规定的图案形状。
3.根据权利要求1或2所述的滤光器,其中,所述遮光树脂膜的微细凹凸结构形成面对入射角度为5度和45度的波长420nm~650nm的光的平均正反射率分别为5%以下。
4.根据权利要求3所述的滤光器,其中,以10nm的间隔测定的、所述遮光树脂膜的微细凹凸结构形成面对入射角度为5度和45度的波长420nm~650nm的光的正反射率的标准偏差σ分别为0.6%以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的滤光器,其中,所述微细凹凸结构是蛾眼结构。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的滤光器,其中,所述微细凹凸结构是无光面状凹凸结构。
7.根据权利要求6所述的滤光器,其中,所述遮光树脂膜的光入射面的算术平均粗糙度Ra为0.10μm以上,且局部顶峰的平均间隔S是1~100μm,所述算术平均粗糙度Ra是以1994年JIS B0601为基准而测定的。
8.根据权利要求7所述的滤光器,其中,所述遮光树脂膜的光入射面的最大高度Ry为2.0μm以上,所述Ry是以1994年JIS B0601为基准而测定的。
9.根据权利要求1~4中任一项所述的滤光器,其中,所述微细凹凸结构是皱状凹凸结构。
10.根据权利要求9所述的滤光器,其中,所述遮光树脂膜的光入射面的算术平均粗糙度Ra为0.10μm以上,所述算术平均粗糙度Ra是以1994年JIS B0601为基准而测定的。
11.根据权利要求1~4中任一项所述的滤光器,其中,所述微细凹凸结构由干式蚀刻面形成。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的滤光器,其中,在所述滤光器主体的所述遮光树脂膜形成侧的面外缘部形成有倒角部。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的滤光器,是具有近红外线截止功能的滤光器。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的滤光器,其中,所述滤光器主体具备吸收红外波长区域的光的红外线吸收玻璃。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的滤光器,其中,所述滤光器主体具备含有吸收红外波长区域的光的红外线吸收剂的红外光吸收膜。
16.一种滤光器的制造方法,所述滤光器被用于摄像装置,所述摄像装置内置有来自被拍摄物或者光源的光入射的摄像元件,所述制造方法的特征在于,
具备在对所述入射光具有透射性的滤光器的至少一个面形成具有规定图案形状的遮光树脂膜的工序,
所述工序包含对处于未固化~半固化状态的遮光树脂膜表面按压压印模具而形成微细凹凸结构的工序。
17.一种滤光器的制造方法,所述滤光器被用于摄像装置,所述摄像装置内置有来自被拍摄物或者光源的光入射的摄像元件,所述制造方法的特征在于,具备以下工序:
在对所述入射光具有透射性的滤光器的至少一个面形成具有规定图案形状的遮光树脂膜的工序,
对所述遮光树脂膜的表层选择性地照射放射线的工序,以及
对照射了所述放射线的遮光树脂膜进行加热而在其表面形成微细凹凸结构的工序。
18.一种滤光器的制造方法,所述滤光器被用于摄像装置,所述摄像装置内置有来自被拍摄物或者光源的光入射的摄像元件,所述制造方法的特征在于,具备以下工序:
利用含有消光剂的遮光性树脂,在对所述入射光具有透射性的滤光器的至少一个面形成具有规定图案形状、且表面形成有微细凹凸结构的遮光树脂膜。
19.根据权利要求18所述的滤光器的制造方法,其中,所述遮光性树脂含有2~10质量%的所述消光剂。
20.根据权利要求18或19所述的滤光器的制造方法,其中,所述消光剂含有平均粒径D50为0.4μm~100μm的微粒。
21.一种滤光器的制造方法,所述滤光器被用于摄像装置,所述摄像装置内置有来自被拍摄物或者光源的光入射的摄像元件,所述制造方法的特征在于,具备以下工序:
在对所述入射光具有透射性的滤光器的至少一个面形成具有规定图案形状的遮光树脂膜的工序,以及
对所述遮光树脂膜的表面进行蚀刻而粗面化的工序。
22.一种摄像装置,其特征在于,具备:
来自被拍摄物或者光源的光入射的摄像元件,
配置在所述被拍摄物或者光源与所述摄像元件之间的透镜,和配置在所述被拍摄物或者光源与所述摄像元件之间的、权利要求1~15中任一项所述的滤光器。
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