CN105884193A

CN105884193A - 一种红外吸收截止滤光片

Info

Publication number: CN105884193A
Application number: CN201510035407.2A
Authority: CN
Inventors: 王德强
Original assignee: Suzhou Jintao New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Jintao New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-08-24

Abstract

本发明涉及一种用于红外吸收截止滤光片的蓝玻璃配方，其特性是在氟磷酸盐玻璃中，通过添加一定量的稀土离子，使玻璃的化学稳定性得到显著提高。其化学式为(P_aB_bBa_cCa_dMg_eAl_fR_gLi_hCu_iZn_j)O_xF_y，其中，20％≤a≤70％，5％≤b≤30％，5％≤c≤30％，1％≤d≤10％，1％≤e≤10％，5％≤f≤30％，1％≤g≤10％，1％≤h≤10％，1％≤i≤10％，1％≤j≤10％，40％≤x≤70％，30％≤y≤60％，R是La³⁺、Ce³⁺、Y³⁺、Yb³⁺、Lu³⁺等中的一种或多种稀土离子。本发明与现有产品相比，获得的红外吸收截止滤光片用蓝玻璃耐水稳定性Dw达到1级，耐酸稳定性D_A优于4级。在可见光区透光率大于90％，在红外光截止部分的透光率小于3％，在温度85℃、湿度90％的环境下可稳定1000h以上。

Description

一种红外吸收截止滤光片

所属技术领域

本发明涉及一种氟磷酸盐玻璃配方，尤其是一种用于红外截止吸收滤光片的氟磷酸盐玻璃(俗称蓝玻璃)配方。

背景技术

近年来，随着数码照相技术的高速发展，在使用CCD或CMOS图像传感器拍摄高分辨率彩色景物时，由于可见光和红外光波长的差异，导致红外成像干扰，所以高分辨率镜头组件必须将红外光部分滤去，一般在OLPF晶片中间加上一片只通过可见光的红外吸收截止滤光片。

现有技术中，一般光学玻璃加镀红外截止膜构成的红外截止滤光片只适用于低像素的摄像头中，无法满足800万像素以上的镜头的要求。800万像素以上的镜头正在采用的红外截止滤光片开始由蓝玻璃取代普通光学玻璃。近红外线截止滤光片一般采用的吸收玻璃是通过在磷酸盐玻璃或氟磷酸盐玻璃中添加CuO来实现近红外光吸收。目前，随着智能手机等移动电子产品对于摄影质量的需求不断提升，蓝玻璃红外截止滤光片的市场需求将会呈现快速增长的趋势。但是磷酸盐玻璃和氟磷酸盐玻璃化学稳定性较差，玻璃如果长时间暴露在高温高湿的环境下，玻璃表面会产生龟裂或者白浊的缺陷，影响其光学质量。

日本旭硝子株式会社(中国专利申请号201080056315.8)提供了一种红外截止滤光片玻璃，各成分包括：以阳离子％表示，含有：25～37％的P⁵⁺、16.2～25％的Al³⁺、0.5～40％的R⁺、0.5～45％的R²⁺、2～10％的Cu²⁺、0～1％的Sb³⁺，其中，R⁺表示Li⁺、Na⁺及K⁺的总量，R²⁺表示Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺及Zn²⁺的总量；并且以阴离子％表示含有30～85％的O^2-、15～70％的F^-。该配方制成的红外截止滤光片玻璃结晶化开始温度高且液相温度低，即使在进行热处理的情况下，也不用担心玻璃结晶和由此产生缺陷。波长400nm的透射率为75～92％，波长700nm的透射率为5～10％。但是该玻璃的缺点在于耐气候性较差，玻璃在恶劣环境下使用稳定性差，而且成分中含有Sb³⁺等不利于环境保护等元素。

德国肖特公开股份有限公司(中国专利专利号201110438892.X)提供了一种氟磷酸盐玻璃，按质量％各成分包括：P₂O₅25～60％，Al₂O₃1～3％，MgO 1～10％，CaO 1～16％，BaO1～26％，SrO 0～16％，ZnO 0～10％，Li₂O 0～13％，Na₂O 0～10％，K₂O 0～11％，CuO 1～7％，∑RO(R＝Mg、Ca、Ba、Sr)15～40％，∑R₂O(R＝Li、Na、K)3～18％，其中最高达39摩尔％的O^2-被F^-代替。该配方制成的氟磷酸盐玻璃具有最佳交联度和优异耐候性，并且具有优异的滤光性能，在330～640nm的波长范围内具有非常宽的高透过率。但是由于该玻璃配方中含有较高的氟，生产过程控制比较困难，玻璃组分均匀性较差。

国内的成都光明(申请号201210104277.X等)和元亮科技(申请号201310009746.4)的专利也没有办法从根本上解决玻璃的化学性质不稳定等因素。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可见光区透过率高、近红外吸收截止且耐候性优良的用于各种厚度的红外吸收截止滤光片的蓝玻璃配方。

本发明解决上述技术问题中玻璃化学性质不稳定的问题，所采用的技术方案是：在玻璃配方中添加了R³⁺(R³⁺：La³⁺、Ce³⁺、Y³⁺、Yb³⁺、Lu³⁺)等一种或多种稀土离子，这些稀土离子主要以3+价状态存在于玻璃中，根据离子半径比，稀土离子R³⁺处于高配位状态，在网络之外起修饰作用。其电荷高，场强大，有较强的聚积作用，使玻璃结构紧密，提高玻璃的密度和化学稳定性。R³⁺是一种较强的Lewis酸，PO₄ ^3-是较强的Lewis碱，故R³⁺与PO₄ ^3-具有很好的亲和性。因此在磷酸盐玻璃中加入某些R³⁺不但不会改变原有的磷酸盐玻璃的结构稳定性，而且对改善玻璃的耐水性具有重要作用。R³⁺与PO₄ ^3-的结合生成了RPO₄，RPO₄在水中的溶解度要比其氢氧化物R(OH)₃的溶解度小，故其在溶液中亦不易发生水解。此外，RPO₄阻碍了PO₄ ^3-在酸性溶液中的溶解速度，使得磷酸盐玻璃的耐酸性得以改善。镧系离子半径与其他金属离子相比较小，故离子势Z²/r较大。将玻璃浸泡在碱性溶液中，某些R³⁺离子与碱发生反应生成溶度积较小的胶状氢氧化物，从而显著改善了玻璃的耐碱性。玻璃耐水作用稳定性D_W达到1级，耐酸作用稳定性D_A优于4级。

本发明与现有产品相比，获得的红外截止滤光片用蓝玻璃在可见光区透光率大于90％，在红外光截止部分的透光率小于3％，在温度85℃、湿度90％的环境下可稳定1000h以上。

具体实施方式

实施案例一

根据化学式(P₃₀B₁₄Ba₅Ca₈Mg₄Al₂₀Ce₁₀Li₅Cu₂Zn₄)O₆₀F₄₀化学计量比关系(mol％)，按比例称取AlH₂P₃O₁₀、CeO₂、H₃BO₃、BaF₂、CaF₂、MgO、LiF、CuO、NH₄F、ZnO、P₂O₅等原料，混合均匀，加入坩埚放入高温炉中，在温度1000-1200℃中熔制2h，浇注到模具中，脱模后420℃退火5h，通过切割、研磨和抛光后，得到所述红外截至滤光片。该滤光片在可见光区透光率大于90％，在红外光截止部分的透光率小于3％，在温度85℃、湿度90％的环境下可稳定1000h以上。玻璃的耐水作用稳定性D_W达到1级，耐酸作用稳定性D_A达到或优于4级。

实施案例二

根据化学式(P₃₅B₁₂Ba₄Ca₇Mg₄Al₁₉La₁₀Li₅Cu₂Zn₄)O₆₀F₄₀化学计量比关系(mol％)，按比例称取AlH₂P₃O₁₀、La₂O₃、H₃BO₃、BaF₂、CaF₂、MgO、LiF、CuO、NH₄F、ZnO、P₂O₅等原料，混合均匀，加入坩埚放入高温炉中，在温度1000-1200℃中熔制2h，浇注到模具中，脱模后420℃退火5h，通过切割、研磨和抛光后，得到所述红外截至滤光片。该滤光片在可见光区透光率大于90％，在红外光截止部分的透光率小于3％，在温度85℃、湿度90％的环境下可稳定1000h以上。玻璃的耐水作用稳定性D_W达到1级，耐酸作用稳定性D_A达到或优于4级。

实施案例三

根据化学式(P₄₀B₁₀Ba₅Ca₈Mg₄Al₁₄Y₁₀Li₅Cu₂Zn₄)O₆₀F₄₀化学计量比关系(mol％)，按比例称取AlH₂P₃O₁₀、Y₂O₃、H₃BO₃、BaF₂、CaF₂、MgO、LiF、CuO、NH₄F、ZnO、P₂O₅等原料，混合均匀，加入坩埚放入高温炉中，在温度1000-1200℃中熔制2h，浇注到模具中，脱模后420℃退火5h，通过切割、研磨和抛光后，得到所述红外截至滤光片。该滤光片在可见光区透光率大于90％，在红外光截止部分的透光率小于3％，在温度85℃、湿度90％的环境下可稳定1000h以上。玻璃的耐水作用稳定性D_W达到1级，耐酸作用稳定性D_A达到或优于4级。

实施案例四

根据化学式(P₃₅B₁₂Ba₅Ca₇Mg₄Al₁₈Yb₁₀Li₅Cu₂Zn₄)O₆₀F₄₀化学计量比关系(mol％)，按比例称取AlH₂P₃O₁₀、Yb₂O₃、H₃BO₃、BaF₂、CaF₂、MgO、LiF、CuO、NH₄F、ZnO、P₂O₅等原料，混合均匀，加入坩埚放入高温炉中，在温度1000-1200℃中熔制2h，浇注到模具中，脱模后420℃退火5h，通过切割、研磨和抛光后，得到所述红外截至滤光片。该滤光片在可见光区透光率大于90％，在红外光截止部分的透光率小于3％，在温度85℃、湿度90％的环境下可稳定1000h以上。玻璃的耐水作用稳定性D_W达到1级，耐酸作用稳定性D_A达到或优于4级。

实施案例五

根据化学式(P₃₀B₁₄Ba₅Ca₈Mg₄Al₂₀Lu₁₀Li₅Cu₂Zn₄)O₆₀F₄₀化学计量比关系(mol％)，按比例称取AlH₂P₃O₁₀、Lu₂O₃、H₃BO₃、BaF₂、CaF₂、MgO、LiF、CuO、NH₄F、ZnO、P₂O₅等原料，混合均匀，加入坩埚放入高温炉中，在温度1000-1200℃中熔制2h，浇注到模具中，脱模后420℃退火5h，通过切割、研磨和抛光后，得到所述红外截至滤光片。该滤光片在可见光区透光率大于90％，在红外光截止部分的透光率小于3％，在温度85℃、湿度90％的环境下可稳定1000h以上。玻璃的耐水作用稳定性D_W达到1级，耐酸作用稳定性D_A达到或优于4级。

Claims

1.一种红外吸收截至滤光片，其特征是一种氟磷酸盐玻璃配方，其化学结构式为：

(P_aB_bBa_cCa_dMg_eAl_fR_gLi_hCu_iZn_j)O_xF_y，其中，20％≤a≤70％，5％≤b≤30％，5％≤c≤30％，1％≤d≤10％，1％≤e≤10％，5％≤f≤30％，1％≤g≤10％，1％≤h≤10％，1％≤i≤10％，1％≤j≤10％，40％≤x≤70％，30％≤y≤60％，R是La³⁺、Ce³⁺、Y³⁺、Yb³⁺、Lu³⁺等中的一种或多种稀土离子。