CN105518493A - 光学滤光片及包括该光学滤光片的摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学滤光片及包括该光学滤光片的摄像装置，其中所述光学滤光片包括光吸收层和近红外线反射层，所述光吸收层的最大吸收波长在670～720nm波长范围内，所述近红外线反射层的透过率为50％的波长在690～720nm波长范围内，且所述光学滤光片满足以下公式1：【公式1】ΔE*≤1.5其中，ΔE*表示相对于所述光学滤光片垂直入射并透过所述光学滤光片的光与相对于所述光学滤光片的垂直方向呈30度角入射并透过所述光学滤光片的光之间的色差。
Description
技术领域
本发明涉及光学滤光片及包括该光学滤光片的摄像装置。
背景技术
摄像装置，如摄像机，是通过利用CMOS传感器将入射光转换成电信号来显示图像。为了能在摄像机上显示因高像素化所带来的高画质图像，在摄像头主体上趋于采用最新研发的BSI式(BackSideIlluminatedtype，背面照射型)CMOS传感器，以此代替现在普遍采用的FSI式(FrontSideIlluminatedtype，表面照射型)CMOS传感器。就FSI式CMOS传感器而言，由于电路形成在光电二极管(photodiode，PD)的上面，因而会出现部分光被遮挡的现象。与此相反，对BSI式CMOS传感器而言，为了增强与光的接触，在光电二极管的下面配置电路，由于与FSI式CMOS传感器相比能够接收更多的入射光，因而具有使图像的亮度提高70％或以上的效果。因此，800万象素或以上的摄像机通常趋于采用BSI式CMOS传感器。
这种BSI式CMOS传感器的结构能让那些入射角比FSI式CMOS传感器还要大的光射进光电二极管。
通常，CMOS传感器可以感应那些无法用肉眼看到的波段内的光，但由于这种波段的光会使图像失真，比起肉眼观看，图像被显示为其他颜色。为了防止这种现象，会在CMOS传感器的前表面上使用光学滤光片。然而，现有的光学滤光片会根据光的入射角的不同而具有不同的透过光谱，从而存在会使图像失真的问题。
【现有技术文献】
(专利文献1)日本专利公开号2008-106836。
发明内容
技术问题
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种光学滤光片，该光学滤光片可以通过降低由光的入射角造成的色差来提高颜色再现性。
本发明的另一目的在于提供一种包括所述光学滤光片的摄像装置。
技术方案
为了实现本发明的上述目的，根据本发明一个实施例的光学滤光片的特征在于，所述光学滤光片包括光吸收层和近红外线反射层，所述光吸收层的最大吸收波长在670～720nm波长范围内，所述近红外线反射层的透过率为50％的波长在690～720nm波长范围内，且所述光学滤光片满足以下公式1。
【公式1】
ΔE*≤1.5
其中，ΔE*表示相对于所述光学滤光片垂直入射并透过所述光学滤光片的光与相对于所述光学滤光片的垂直方向呈30度角入射并透过所述光学滤光片的光之间的色差。
为了实现本发明的另一目的，在一个实施例中，本发明提供一种包括本发明的光学滤光片的摄像装置。
有益效果
所述的光学滤光片不会降低可见光区域的透过率，而且可以防止因光的入射角的变化而出现光学滤光片的透光光谱发生偏移的现象。
附图说明
图1展示了根据本发明一个实施例的光学滤光片的层压结构的截面图。
图2～6分别展示了根据本发明一个实施例的光学滤光片的光透过率的光谱的图表。
图7～8分别展示了根据对比实施例的光学滤光片的光透过率的光谱的图表。
图9展示了根据本发明一个实施例的光学滤光片的光吸收层的最大吸收波长(λ)和根据光吸收层厚度的ΔE*的图表。
具体实施方式
在本发明中，“入射角”是指，入射到光学滤光片的光与该光学滤光片的垂直方向之间形成的夹角。随着摄像装置的像素逐渐增大，所需的入射光的光量也会增加。因此，最近，摄像装置不仅需要接收垂直入射于光学滤光片的光，还需要接收那些相对于垂直方向以30度或以上的角度入射的光。
此外，在本发明中，“ΔE*”是指，相对于所述光学滤光片垂直入射并透过所述光学滤光片的光与相对于所述光学滤光片的垂直方向呈30度角入射并透过所述光学滤光片的光之间的色差。
通常，透过光学滤光片的光可分成实质上平行于入射光的光和散射的光。此时，将所述实质上平行于入射光的光的透过率称为正透过率(Transmittance)，而将所述散射的光的透过率称为扩散透过率(DiffuseTransmittance)。通常，光的透过率在概念上包括正透过率和扩散透过率，然而本发明中的光的透过率仅指正透过率。
具体地，所述ΔE*是一种用于由CIE(国际照明委员会，CommissionInternationaledeL'Eclairage)规定的用作颜色值的CIELab色彩空间中的概念，且在本发明中援引了此概念。所述CIELab色彩空间是指，用来显示通过人的视觉可感知的色差的色坐标空间。在CIELab色彩空间中，通过设计，使两种不同颜色之间的距离与人所能感知的色差形成比例关系。
CIELab色彩空间中的色差指，在CIELab色彩空间中两种颜色之间的距离。亦即，距离远表示色差大，距离越近则表示几乎没有色差。这种色差可以用ΔE*表示。
可用3种坐标值，即用L*、a*、b*表示在CIE色彩空间中的任意位置。L*表示亮度，当L*＝0时会显示黑色，而当L*＝100时会显示白色。a*表示具有相应色坐标的颜色在纯洋红色(puremagenta)与纯绿色(puregreen)之间更偏向于哪一边，b*表示具有相应色坐标的颜色在纯黄色(pureyellow)与纯蓝色(pureblue)之间更偏向于哪一边。
a*的范围为-a～+a。a*的最大值(a*max)表示纯洋红色(puremagenta)，a*的最小值(a*min)表示纯绿色(puregreen)。例如，当a*值为负数时，表示颜色偏向于纯绿色，而当a*值为正数时，表示颜色偏向于纯洋红色。当比较a*＝80与a*＝50时，表示a*＝80要比a*＝50离纯洋红色更近。
b*的范围为-b～+b。b*的最大值(b*max)表示纯黄色(pureyellow)，b*的最小值(b*min)表示纯蓝色(pureblue)。例如，当b*值为负数时，表示颜色偏向于纯黄色，而当b*值为正数时，表示颜色偏向于纯蓝色。
当比较b*＝50与b*＝20时，b*＝50要比b*＝20离纯黄色更近。
通常，当ΔE*为1.5或以下时，几乎无法用人的视觉感知色差，而当ΔE*为0.5或以下时，根本无法用人的视觉感知色差。然而，当ΔE*超过1.5时，有可能用人的视觉感知色差，而当ΔE*超过2.0或以上时，能用人的视觉清楚地感知色差。例如，工厂在生产产品时，如将ΔE*维持在0.8-1.2的话，表明对工厂的产线管理保持在无法用人的视觉感知产品的色差的水平上。
通过以下公式a，可计算色坐标为(L1*,a1*,b1*)的任意颜色E1与色坐标为(L2*,a2*,b2*)的另一任意颜色E2之间的色差ΔE*。
【公式a】
其中，ΔL*表示任意两种颜色(E1，E2)在色坐标中的L1*与L2*之差。此外，Δa*表示E1与E2在色坐标中的a1*与a2*之差，Δb*表示E1与E2在色坐标中的b1*与b2*之差。
在本发明中，“可见光区域的动态范围(dynamicrange)”是指，CMOS传感器能在屏幕上能充分显示出来的光的范围。当与颜色表现无关的红外线区域的光透过光学滤光片并入射到CMOS传感器上时，用于颜色表现所需的可见光区域的动态范围将会缩小。当可见光区域的动态范围缩小时，将会出现无法区分阴暗区域的图像的现象，从而难以表现真实的图像，因此应该最大程度降低红外线区域的光透过率。此外，CMOS传感器中的干扰(noise)主要由电路结构产生，尤其，热干扰(thermalnoise)是主要原因。由于透过光学滤光片的红外线区域的光是使CMOS传感器产热的主要原因，因此需最大程度降低光学滤光片的红外线区域的光透过率。
本发明涉及一种光学滤光片，根据一个实施例，所诉光学滤光片可包括光吸收层和近红外线反射层，所述光吸收层的最大吸收波长在670～720nm的波长范围内，所述近红外线反射层的透过率为50％的波长在690～720nm的波长范围内，且所述光学滤光片满足以下公式1。
【公式1】
ΔE*≤1.5
其中，ΔE*表示相对于所述光学滤光片垂直入射并透过所述光学滤光片的光与相对于所述光学滤光片的垂直方向呈30度角入射并透过所述光学滤光片的光之间的色差。
所述光学滤光片的光吸收层的最大吸收波长在670～720nm的波长范围内。这可以通过调整包含在光吸收层中的光吸收剂的种类和含量来加以实现。此外，所述光学滤光片的近红外线反射层的透过率为50％的波长在690～720nm的波长范围内。这可以通过调整用于形成近红外线反射层的多层介电膜的厚度及层压结构来加以实现。通过将光吸收层的最大吸收波长和近红外线反射层的透过率为50％的波长控制在上述范围内，即便射入光学滤光片的光的入射角有改变，仍然可以防止由此引起的图像变色，且可以再现与用肉眼观察到的图像具有相同水平的颜色。
通过上述公式1，可以确认上述内容。
具体地，在所述公式1中，ΔE*表示色差，该色差是通过将相对于所述光学滤光片垂直入射并透过本发明的光学滤光片的光(E1)的色坐标(L1*,a1*,b1*)和相对于所述光学滤光片的垂直方向呈30度角入射并透过该光学滤光片的光(E2)的色坐标(L2*,a2*,b2*)代入所述公式a中计算出来的。
通过设计所述光学滤光片，使得所述色差(ΔE*)为1.5或以下，从而无法用人的视力感知到显示于显示器上的图像中存在的颜色失真。
例如，所述ΔE*可以为0.001～1.5、0.001～1.2、0.001～1.0或0.001～0.8。
根据本发明另一实施例的光学滤光片，在600～750nm的波长范围内，相对于所述光学滤光片垂直入射的光的透过率为30％的波长与相对于垂直方向呈30度角入射的光的透过率为30％的波长之差的绝对值(ΔT30％)可以为15nm或以下。
这表示，所述光学滤光片的相对于波长范围为600～750nm的光的透过率。具体地，这表示，基于光学滤光片，垂直入射的光与相对于垂直方向呈30度角入射的光的透过率为30％的的波长之差的绝对值可以为15nm或以下。例如，所述波长之差的绝对值可以为1～15nm、1～8nm或1～5nm。通过该方法，穿过固体摄像装置的镜片等而射进来的光的入射角即便有改变，所述光学滤光片可以防止由此引起的图像变色，且可以再现与用肉眼观察到的图像具有相同水平的颜色。此外，将所述波长之差的绝对值控制在上述范围内而使色差最小化，从而将色差控制在人的视觉无法感知的水平上。
在另一实施例中，本发明的光学滤光片的对可见光区域(450～600nm)的平均透过率可以为80％或以上。
如在摄像装置或摄像机单元等中使用时，优选地，所述光学滤光片在可见光区域内具有较高的光透过率。当所述光学滤光片对可见光区域的光具有80％或以上的平均透过率时，在安装有所述光学滤光片的摄像装置或摄像机单元上显示的图像会展示出与用肉眼观察到的图像具有相同水平的颜色。
根据又一实施例，本发明的光学滤光片对红外线区域(750～1000nm)的平均透过率可以为10％或以下。
具体地，上述条件可表明，所述光学滤光片对红外线区域的光的透过率可以为10％或以下。通过将所述光学滤光片对红外线区域的光的透过率控制在上述范围内，可以防止可见光区域的动态范围的缩小、干扰的增加、颜色再现性及分辨率的降低。
在另一个实施例中，所述光学滤光片的光吸收层可包含粘合剂树脂及分散于该粘合剂树脂中的光吸收剂。例如，所述粘合剂树脂只要能让光吸收剂在其中易于分散就不受特别限制，例如，所述粘合剂树脂可以使用环烯烃系树脂、聚芳酯树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚对苯撑树脂(polyparaphenyleneresin)、聚芳醚氧膦树脂(poly(aryleneetherphosphineoxide)resin)、聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂及各种有机-无机复合树脂中的一种或多种。
所述光吸收剂可以使用各种类型的染料、颜料或金属配位化合物中的一种或多种，但不受特别限制。例如，所述光吸收剂可以使用花菁类化合物、酞菁类化合物、萘类化合物或二巯基(dithiol)/金属配位化合物等。
所述光吸收剂可单独使用，或根据需要可混合使用两种或以上的物质。
所述光吸收剂的含量，例如，将粘合剂树脂计为100重量份时，可以为0.001～10重量份、0.01～10重量份或0.1～5重量份。通过将所述光吸收剂的含量控制在上述范围内，可以校正因入射角而出现透光光谱发生偏移的现象，且可以取得良好的隔离近红外线的效果。此外，当所述光吸收剂混合使用上述两种或以上的物质时，通过增加光吸收层的吸收波长范围(半高宽)，可以最大程度减少在近红外区域的波长范围的光会透过去。
【公式2】
tabs≤0.13μm
其中，tabs表示通过使用与光吸收层中所含有的光吸收剂相同量的光吸收剂来形成与所述光吸收层具有相同面积的光吸收层时的厚度。
具体地，所述光学滤光片的光吸收层包括粘合剂树脂和光吸收剂。其中，通过使用与光吸收层中所含有的光吸收剂相同量的光吸收剂来形成光吸收层时的厚度(tabs)可以表示光吸收层中的光吸收剂的浓度或含量。当所述tabs为0.13μm或以下时，如上说明的色差(ΔE*)可以为0.8或以下。例如，所述色差可以为0.1～0.8、0.4～0.8或0.5～0.6。通过将所述光学滤光片的ΔE*控制在0.8或以下，可以让人无法通过视觉感知到显示于包括所述光学滤光片的显示装置上的图像中所存在的颜色失真。
根据本发明的光学滤光片，当吸收层具有特定的最大吸收波长及厚度时，随着所述光学滤光片中包含的近红外线反射层的反射特性出现变化，所述光学滤光片的色差(ΔE*)也会改变。具体地，当所述近红外线反射层的特性中透过率为50％的波长(W1)有改变时，色差(ΔE*)会随之发生改变。此时，通过对W1进行最优化处理，使得ΔE*取最小值，可以防止图像的失真。
所述光吸收层的厚度可以为1～100μm。例如，所述光吸收层的厚度可以为1～10μm、3～20μm或5～30μm。通过将所述光吸收层的厚度控制在上述范围内，可以将所述光学滤光片的ΔE*有效地控制在上述范围内。
在另一实施例中，所述光学滤光片可以满足以下公式3。
【公式3】
W2-W1≤20nm
其中，W1表示在600～800nm的波长范围内垂直入射于所述光学滤光片的光相对于所述近红外线反射层的透过率为50％的波长，W2则表示所述光吸收层的最大吸收波长。
具体地，根据公式3，在600～800nm的波长范围内垂直入射于所述光学滤光片的光相对于所述近红外线反射层的透过率为50％的波长(W1)、与光吸收层的最大吸收波长，即与能让光吸收层具有最小透过率的波长(W2)之间的差距可以为20nm或以下。例如，所述W2-W1可以为0～20nm、5～15nm或10～13nm。通过上述范围的W2-W1的值，可以防止由入射角的改变引起的透光光谱发生偏移的现象，且可以期待优异的隔离近红外线的效果。此外，由于近红外线反射层可以反射部分射入光吸收层的光，可以防止因光吸收层吸收过量的光而使所述光学滤光片的效率下降或使所述光学滤光片发生退等的问题。
在另一实施例中，所述光学滤光片可以满足以下公式4。
【公式4】
0nm≤W1-(W2-W3/2)≤65nm
其中，W1表示在600～800nm的波长范围内垂直入射于所述光学滤光片的光相对于所述近红外线反射层的透过率为50％的波长，W2表示所述光吸收层的最大吸收波长，且W3表示在600nm或以上的波长范围内使所述光吸收层的透过率为50％的两个波长之差的绝对值。
具体地，公式4显示了在600～800nm的波长范围内垂直入射于所述光学滤光片的光相对于所述近红外线反射层的透过率为50％的波长(W1)、所述光吸收层的最大吸收波长(W2)以及所述光吸收层的透过率为50％的波长的半高宽(FullWidthatHalfMaximum:FWHM)(W3)之间的关系。例如，所述W1-(W2-W3/2)的值可以为1～65nm、5～40nm或10～30nm。具体地，通过将所述W1-(W2-W3/2)的值控制在上述范围内，可以最大程度降低近红外线区域的光的透过率。此时，当所述W1-(W2-W3/2)取小于0nm的值时，不仅无法防止由入射角的变化引起的光学滤光片的透光光谱发生偏移的现象，而且会使近红外区域内的光的透过率上升，致使用户能够感知到显示于显示器上的图像中所存在的颜色失真。
此外，当所述W1-(W2-W3/2)取超过65nm的值时，会降低所述光吸收层的剂型稳定性，且通过降低对图像生成作出贡献的可见光区域的光的透过率，致使图像发生失真现象。如同时能够满足上述公式1与公式2～4时，即便入射于所述光学滤光片的光的入射角发生改变，也能最大程度降低由此引起的图像的失真，从而可以再现与用肉眼观察的图像具有相同水平的颜色。此时，在上述公式1～4中，通过将所述光吸收层的最大吸收波长控制在670～720nm的范围内且将所述近红外线反射层的光透过率为50％的波长控制在690～720nm的范围内，可以更有效地再现图像的颜色。
在这种光学滤光片的结构中，根据所述光吸收层的吸收特性，在近红外线区域(700～750nm)的波长范围内有可能出现不必要的透光峰(peak)。
为了防止这种现象，根据本发明的另一个实施例，所述光学滤光片可以满足以下公式5。
【公式5】
％TNIR-peak≤10％
其中，％TNIR-peak表示在700～750nm的波长范围内的最大透过率。
具体地，所述％TNIR-peak表示在所述近红外线区域的波长范围内的最大透过率，可以为10％或以下。例如，所述％TNIR-peak可以为0.1～8％或以下、1～5％或以下、或者1～2％或以下，优选为0％。TNIR-peak越接近0％，图像的失真就越少。
随着研发出采用了如BSI式CMOS传感器一样要求高灵敏度的传感器的高像素摄像装置，当朝着安装于所述摄像装置的光学滤光片入射的光的入射角发生改变时，所述光学滤光片的透光光谱也会随之发生改变，致使所述高像素摄像装置所提供的图像发生严重的失真。为了防止这种严重的失真，一直以来采用的应对方法是，控制相对于所述光学滤光片垂直入射并透过光学滤光片的光与相对于光学滤光片的垂直方向呈30度角入射并透过光学滤光片的光的的透过率为50％的波长之差。然而，通过对上述分别以不同角度入射的光的透过率为50％的波长之差进行控制来防止图像的失真的这一方法具有局限性。亦即，对于分别以不同角度入射的光的透过率为30％的波长而言，当光的入射角发生改变时，光学滤光片的透过率将会急剧变化，致使图像依然出现失真的问题。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的光学滤光片同时会控制根据所述公式1～5分别以不同的入射角入射的光的透过率为50％的波长、和分别以不同的入射角入射的光的透过率为30％的波长。通过将相对于所述光学滤光片垂直入射并透过所述光学滤光片的光与相对于所述光学滤光片的垂直方向呈30度角入射并透过所述光学滤光片的光的透过率为30％的波长之差的绝对值(ΔT30％)控制在15nm或以下，本发明的光学滤光片与现有的光学滤光片相比更能减少图像的失真。
下面，将更为详细地说明本发明的光学滤光片。
本发明的光学滤光片可包括含有一种或多种光吸收剂的光吸收层及近红外线反射层。因此，入射于所述光学滤光片的近红外线区域的大部分光会被所述近红外线反射层反射出去。
在另一个实施例中，所述光学滤光片可进一步包括形成于所述光吸收层的一面上的透明基材。例如，所述透明基材可以为透明玻璃基板或透明树脂基板。
具体地，所述透明基材可以使用透明玻璃基板，而且根据需要可以使用含有氧化铜(CuO)的磷酸盐玻璃。当所述基板使用玻璃时，不会降低可见光的透过率，防止制造滤光片时出现的热变形，且可以防止变弯。
所述透明树脂基板可以优选强度优异的基板，例如，可以使用分散有无机填料(filler)的透光树脂。透光树脂的种类不受特别限制，可以使用上述提到的可适用于光吸收层的粘合剂树脂。例如，通过将光吸收层的粘合剂树脂与用作透明基材的树脂的种类保持一致或相似，可以降低界面发生剥离现象。
所述近红外线反射层可由多层介电膜形成。所述近红外线反射层的作用在于把近红外线区域的光反射出去。例如，所述近红外线反射层可以使用通过将高折射率层与低折射率层相交替层压而形成的多层介电膜，等等。根据需要，所述近红外线反射层可以进一步包括铝金属化膜、贵金属薄膜、或分散有氧化铟和氧化锡中的一种或多种微粒的树脂膜。
在一个实施例中，所述近红外线反射层可以为具有第一折射率的介电层与具有第二折射率的介电层相交替层压的结构。具有第一折射率的介电层与具有第二折射率的介电层之间的折射率之差可以为0.2或以上、0.3或以上、或者0.2～1.0。
例如，所述具有第一折射率的介电层可以为折射率相对较高的层，而所述具有第二折射率的介电层则可以为折射率相对较低的层。此时，所述具有第一折射率的介电层的折射率可以为1.6～2.4，所述具有第二折射率的介电层的折射率可以为1.3～1.6。
所述具有第一折射率的介电层可由选自二氧化钛、氧化铝、氧化锆、五氧化二钽、五氧化二铌、氧化镧、氧化钇、氧化锌、硫化锌和氧化铟中的一种或多种物质形成。根据需要，所述氧化铟可进一步包含少量的二氧化钛、氧化锡、氧化铈等。
所述具有第二折射率的介电层可由选自二氧化硅(silica)、氟化镧、氟化镁和氟氧化铝钠中的一种或多种物质形成。
形成所述近红外线反射层的方法不受特别限制，例如，可使用CVD法、溅射法、真空沉积法等。
所述近红外线反射层可以为具有第一折射率的介电层与具有第二折射率的介电层相交替层压形成5～61层、11～51层或21～41层的结构。在设计所述近红外线反射层时，可以考虑所需的透过率、乃至折射率的范围、所要隔离的波长区域等因素。
所述近红外线反射层可进一步包括分散于多层介电膜中的光吸收剂。例如，所述分散于多层介电膜中的光吸收剂不受特别限制，只要能够吸收500nm或以上的近红外线至红外线波长区域内的光即可。通过在所述多层介电膜中分散光吸收剂，可以减少多层介电膜中相交替层压的叠层数，可以降低所述近红外线反射层的厚度。通过该方法，当被应用于摄像装置时，可以实现摄像装置的小型化。
在一个实施例中，当所述多层介电膜进一步包含光吸收剂时，可将多层介电膜的厚度制造得更薄，以此可以实现摄像装置的小型化。
进一步，本发明涉及一种包括所述光学滤光片的摄像装置。本发明的光学滤光片可应用于PDP等的显示器上。然而，更优选地，本发明的光学滤光片可适用于近期要求高像素的摄像装置如800万像素或以上的摄像机等装置上。例如，本发明的光学滤光片可有效地应用在用于移动设备的摄像机上。
下面，通过本发明的具体实施例，将更加详细地说明本发明的具有全新结构的光学滤光片。以下所列的实施例仅用于说明本发明，并不用来限制本发明的权利范围。
制备实施例1
通过利用电子束蒸发器(E-beamevaporator)，将TiO2和SiO2相交替地沉积在玻璃基板的一面上，以形成厚度为4.210μm的近红外线反射层。
此外，混合可商购的最大吸收波长为670nm的光吸收剂、用作粘合剂树脂的原料的环烯烃系树脂及甲苯(toluene，SigmaAldrich公司产品)，并通过利用磁力搅拌器搅拌1天或以上，从而制备近红外线吸收溶液。
然后，将制备的近红外线吸收溶液旋涂在形成有近红外线反射层的玻璃基板的背面上，以形成光吸收层。
通过上述过程，可以制造本发明的光学滤光片。将制造的光学滤光片的层压结构展示在图1中。如图1所示，基于玻璃基板(10)，在该基材的下表面上形成近红外线反射层(20)，在其上表面上形成光吸收层(30)。
通过使光线分别以入射角(a)0°和(b)30°入射到在制备实施例1中制备的光学滤光片上，进行光透过率的实验。其结果在图2中展示。
制备实施例2
通过使用与制备实施例1相同的方法，制备近红外线反射层的厚度为4.238μm的光学滤光片。此外，通过使光线分别以入射角(a)0°和(b)30°入射到在制备实施例2中制备的光学滤光片上，进行测量光透过率的实验。其结果在图3中展示。
制备实施例3
通过使用与制备实施例1相同的方法，制备近红外线反射层的厚度为4.269μm的光学滤光片。此外，通过使光线分别以入射角(a)0°和(b)30°入射到在制备实施例3中制备的光学滤光片上，以进行测量光透过率的实验。其结果在图4中展示。
制备实施例4
通过使用与制备实施例1相同的方法，制备近红外线反射层的厚度为4.299μm的光学滤光片。此外，通过使光线分别以入射角(a)0°和(b)30°入射到在制备实施例4中制备的光学滤光片上，进行测量光透过率的实验。其结果在图5中展示。
制备实施例5
通过使用与制备实施例1相同的方法，制备近红外线反射层的厚度为4.331μm的光学滤光片。此外，通过使光线分别以入射角(a)0°和(b)30°入射到制备实施例5中制备的光学滤光片上，进行测量光透过率的实验。其结果在图6中展示。
制备实施例6
除了使用可商购且最大吸收波长为700nm的光吸收剂外，通过使用与制备实施例1相同的方法制备光学滤光片。
对比实施例1
通过使用与制备实施例1相同的方法，制备近红外线反射层的厚度为4.073μm的光学滤光片。此外，通过使光线分别以入射角(a)0°和(b)30°入射到对比实施例1中制备的光学滤光片上，进行测量光透过率的实验。其结果在图7中展示。
对比实施例2
通过使用与制备实施例1相同的方法，制备近红外线反射层的厚度为4.110μm的光学滤光片。此外，通过使光线分别以入射角(a)0°和(b)30°入射到对比实施例2中制备的光学滤光片上，进行测量光透过率的实验。其结果在图8中展示。
实验实施例1
测量：在600～750nm的波长区域内，相对于所述制备实施例1～5和对比实施例1～2中制备的光学滤光片，垂直入射于所述光学滤光片的光的透过率为30％的波长与以同垂直方向呈30度角入射于所述光学滤光片的光的透过率为30％的波长之间的差值的绝对值(ΔT30％)。
在下面表1中，可以确认其结果。
【表1】
| No. | ΔT30％(nm) |
| 制备实施例1 | 6.6 |
| 制备实施例2 | 3.0 |
| 制备实施例3 | 1.2 |
| 制备实施例4 | 1.0 |
| 制备实施例5 | 0.9 |
| 对比实施例1 | 18.7 |
| 对比实施例2 | 17.2 |
如上述表1中可见，根据本发明的光学滤光片，在600～750nm的波长区域内，垂直入射于所述光学滤光片的光的透过率为30％的波长与相对于垂直方向呈30度角入射于所述光学滤光片的光的透过率为30％的波长之差的绝对值为15nm或以下。
实验实施例2
除了使用如下面表2中所示的具有不同最大吸收波长(λ)和厚度的光吸收层外，根据与制备实施例1相同的方法制备光学滤光片。此外，分别测量各光学滤光片的ΔE*，其结果在以下表2和图9中展示。如图9所示，横轴表示相对于近红外线反射层具有50％的透过率的波长(W1)，竖轴表示ΔE*。在图9中，用曲线分别图示了当光吸收层具有特定的最大吸收波长(λ)和厚度时随着相对于近红外线反射层具有50％的透过率的波长发生改变时的ΔE*。
具体地，通过使用白光，垂直(入射角为0°)照射制备的光学滤光片时及相对于垂直方向以30度角照射制备的光学滤光片时，利用PerkinElmer公司的分光光度计分别测量透过光学滤光片的光在色坐标上的L*、a*和b*值，然后计算ΔE*。
此时，通过改变用于形成近红外线放射层的TiO2和SiO2的交替层叠数，将近红外线反射层的透过率为50％的波长(W1)调整在650～750nm范围内。
【表2】
上述表2和图9展示了，当光吸收层具有特定的最大吸收波长(λ)(nm)和厚度时，随着近红外线反射层的透过率为50％的波长(W1)发生改变时的ΔE*。根据本发明的光学滤光片，当光吸收层的最大吸收波长在670～720nm的范围内且近红外线反射层的透过率为50％的波长(W1)在690～720nm的范围内时，可以确认光吸收层的ΔE*显示为1.5或以下。由此可见，所述入射角即便从0°变到30°，色差已经降到无法用肉眼感知的程度。
此外，当光吸收层的最大吸收波长为670～710nm且近红外线反射层的透过率为50％的波长(W1)为690～710nm时，可将ΔE*调整为0.8或以下，结果发现，实质上已不可能用肉眼感知色差了。当ΔE*取0.8或以下的值时，例如，当ΔE*取0.478～0.572的值时，可以确认tabs(通过使用与包含在光吸收层中的光吸收剂相同量的光吸收剂来形成与所述光吸收层具有相同面积的光吸收层时的厚度)会取表3中的值。
【表3】
| ΔE* | tabs(μm) |
| 0.478 | 0.020 |
| 0.493 | 0.025 |
| 0.567 | 0.030 |
| 0.573 | 0.035 |
| 0.575 | 0.040 |
| 0.573 | 0.045 |
| 0.550 | 0.050 |
| 0.551 | 0.055 |
| 0.551 | 0.060 |
| 0.551 | 0.065 |
| 0.502 | 0.075 |
| 0.505 | 0.080 |
| 0.508 | 0.085 |
| 0.511 | 0.090 |
| 0.511 | 0.095 |
| 0.517 | 0.100 |
| 0.525 | 0.105 |
| 0.534 | 0.110 |
| 0.545 | 0.115 |
| 0.558 | 0.120 |
| 0.572 | 0.125 |
实验实施例3
测量：相对于所述制备实施例1和6中制备的光学滤光片，垂直入射于所述光学滤光片的光的透过率为30％的波长与以同垂直方向呈30度角入射于所述光学滤光片的光的透过率为30％的波长之间的差值的绝对值(ΔT30％)。
此外，通过测量W1、W2和W3，计算所述公式2中的W2-W1的值和所述公式3中的W1-(W2-W3/2)的值。
此时，通过改变用于形成近红外线反射层的TiO2和SiO2的交替叠层数，将近红外线反射层的透过率为50％的波长(W1)调整在650～750nm范围内。
此外，当光吸收层的厚度分别为7、11和15μm时，进行测量，其结果在以下表4～6中展示。
(3-1)将吸收层的厚度形成为7μm(W3＝57nm)
【表4】
如上述表4中所示，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在670～750nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在690～750nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％。此外，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在670～750nm范围内显示20nm或以下的W2-W1值，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在680～750nm的范围内显示20nm或以下的W2-W1值。此外，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在680～710nm的范围内显示20～65nm的W1-(W2-W3/2)值，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在680～750nm的范围内显示20～65nm的W1-(W2-W3/2)值。
(3-2)将吸收层的厚度形成为11μm(W3＝71nm)
【表5】
如上述表5中所示，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在660～750nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在680～750nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％。此外，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在670～710nm的范围内显示20～65nm的W1-(W2-W3/2)值，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在690～730nm的范围内显示20～65nm的W1-(W2-W3/2)值。
(3-3)将吸收层的厚度形成为15μm(W3＝83nm)
【表6】
如上述表6中所示，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在660～700nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％和20～65nm的W1-(W2-W3/2)值，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在680～720nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％和20～65nm的W1-(W2-W3/2)值。
实验实施例4
测量：相对于所述制备实施例1和6中制备的光学滤光片，垂直入射于所述光学滤光片的光的透过率为30％的波长与以同垂直方向呈30度角入射于所述光学滤光片的光的透过率为30％的波长之间的差值的绝对值(ΔT30％)和两者的TNIR-peak值。
此时，通过改变用于形成近红外线反射层的TiO2和SiO2的交替叠层数，将近红外线反射层的透过率为50％的波长(W1)调整在650～750nm范围内。
此外，当光吸收层的厚度分别为7、11和15μm时，进行测量，其结果在以下表7～9中展示。
(4-1)将吸收层的厚度形成为7μm(W3＝57nm)
【表7】
如上述表7中所示，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在670～750nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在700～750nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％。此外，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在650～690nm的范围内显示10％或以下的％TNIR-peak值，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在650～710nm的范围内显示10％或以下的％TNIR-peak值。
此外，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在670～690nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％值和10％或以下的％TNIR-peak值，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在700～710nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％值和10％或以下的％TNIR-peak值。
(4-2)将吸收层的厚度形成为11μm(W3＝71nm)
【表8】
如上述表8中所示，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在670～750nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在680～750nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％。此外，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在650～690nm的范围内显示10％或以下的％TNIR-peak值，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在650～710nm的范围内显示10％或以下的％TNIR-peak值。
此外，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在670～690nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％值和10％或以下的％TNIR-peak值，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在680～710nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％值和10％或以下的％TNIR-peak值。
(4-3)将吸收层的厚度形成为15μm(W3＝83nm)
【表9】
如上述表9中所示，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在660～700nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在680～720nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％。此外，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在650～700nm的范围内显示10％或以下的％TNIR-peak值，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在650～720nm的范围内显示10％或以下的％TNIR-peak值。
此外，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在660～700nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％值和10％或以下的％TNIR-peak值，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在680～720nm的范围内显示10nm或以下的ΔT30％值和10％或以下的％TNIR-peak值。
实验实施例6
测量：相对于所述制备实施例1和6中制备的光学滤光片，垂直入射于所述光学滤光片的光的透过率为30％的波长与以同垂直方向呈30度角入射于所述光学滤光片的光的透过率为30％的波长之间的差值的绝对值(ΔT30％)和两者的TNIR-peak值。
此外，通过使用白光，垂直(入射角为0°)照射制备的光学滤光片时及相对于垂直方向以30度角照射制备的光学滤光片时，利用PerkinElmer公司的分光光度计分别测量透过光学滤光片的光在色坐标上的L*、a*和b*值，然后计算ΔE*。
此时，通过改变用于形成近红外线放射层的TiO2和SiO2的交替层叠数，将近红外线反射层的透过率为50％的波长(W1)调整在650～750nm的范围内，且通过形成厚度为15μm的光吸收层(W3＝83nm)，进行测量，测量结果在以下表10中展示。
【表10】
如上表10中所示，ΔT30％和％TNIR-peak的值与所述实验实施例(5-3)中得出的值相同。此外，根据制备实施例1的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在670～720nm的范围内显示1.5或以下的ΔE*值，而根据制备实施例6的光学滤光片，近红外线反射层的透过率为50％的波长在680～720nm的范围内显示1.5或以下的ΔE*值。
此外可知，根据制备实施例1的光学滤光片，当近红外线反射层的透过率为50％的波长在670～700nm的范围内时，ΔT30％、％TNIR-peak和ΔE*的值在本发明所限定的范围内，而根据制备实施例6的光学滤光片，当近红外线反射层的透过率为50％的波长在680～720nm的范围内时，ΔT30％、％TNIR-peak和ΔE*的值在本发明所限定的范围内。
Claims (13)
1.一种光学滤光片，其包括光吸收层和近红外线反射层，所述光吸收层的最大吸收波长范围为670～720nm，所述近红外线反射层的透过率为50％的波长在690～720nm波长范围内，且所述光学滤光片满足以下公式1：
【公式1】
ΔE*≤1.5
其中，ΔE*表示相对于所述光学滤光片垂直入射并透过所述光学滤光片的光与相对于所述光学滤光片的垂直方向呈30度角入射并透过所述光学滤光片的光之间的色差。
2.根据权利要求1所述的光学滤光片，其特征在于，在600～750nm的波长范围内，相对于所述光学滤光片垂直入射的光的透过率为30％的波长与相对于垂直方向呈30度角入射的光的透过率为30％的波长之差的绝对值(ΔT30％)为15nm或以下。
3.根据权利要求1所述的光学滤光片，其特征在于，所述光吸收层包含粘合剂树脂及分散于该粘合剂树脂中的光吸收剂。
4.根据权利要求3所述的光学滤光片，其特征在于，所述光学滤光片满足以下公式2：
【公式2】
tabs≤0.13μm
其中，tabs表示通过使用与光吸收层中所含有的光吸收剂相同量的光吸收剂来形成与所述光吸收层具有相同面积的光吸收层时的厚度。
5.根据权利要求1所述的光学滤光片，其特征在于，所述光吸收层的厚度为1～100μm。
6.根据权利要求1所述的光学滤光片，其特征在于，所述光学滤光片满足以下公式3：
【公式3】
W2-W1≤20nm
其中，W1表示在600～800nm的波长范围内垂直入射于所述光学滤光片的光相对于所述近红外线反射层的透过率为50％的波长，W2表示所述光吸收层的最大吸收波长。
7.根据权利要求1所述的光学滤光片，其特征在于，所述光学滤光片满足以下公式4：
【公式4】
0nm≤W1-(W2-W3/2)≤65nm
其中，W1表示在600～800nm的波长范围内垂直入射于所述光学滤光片的光相对于所述近红外线反射层的透过率为50％的波长，W2表示所述光吸收层的最大吸收波长，且W3表示在600nm或以上的波长范围内使所述光吸收层的透过率为50％的两个波长之差的绝对值。
8.根据权利要求1所述的光学滤光片，其特征在于，所述光学滤光片满足以下公式5：
【公式5】
％TNIR-peak≤10％
其中，％TNIR-peak表示在700～750nm的波长范围内的最大透过率。
9.根据权利要求1所述的光学滤光片，其特征在于，所述光学滤光片进一步包括形成于所述光吸收层的一面上的透明基材。
10.根据权利要求9所述的光学滤光片，其特征在于，所述透明基材包括透明玻璃基板或透明树脂基板。
11.根据权利要求1所述的光学滤光片，其特征在于，所述近红外线反射层由多层介电膜形成。
12.根据权利要求11所述的光学滤光片，其特征在于，所述近红外线反射层进一步包含分散于所述多层介电膜中的光吸收剂。
13.一种摄像装置，其包括根据权利要求1～12中任一项所述的光学滤光片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |