CN109891277B - 紫外线透射滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有能够应对装置小型化的板厚薄度,并且充分地屏蔽可见光和近红外光,同时具有规定的紫外线透射特性的紫外线透射滤波器。所述紫外线透射滤波器,厚度为0.5mm以下,具有吸收体,在对于入射角0°的光的波长250~1100nm的光谱透射率曲线中,具有透射波长带,所述透射波长带在波长280~400nm的范围具有最大透射波长λTmax(0°)且半峰宽为10nm以上,所述最大透射波长λTmax(0°)处的透射率为30%以上,将所述最大透射波长λTmax(0°)处的透射率标准化为1时,对于波长400~1100nm的光的平均透射率为0.3以下。

Description

紫外线透射滤波器
技术领域
本发明涉及一种紫外线透射滤波器。
背景技术
近年来,提高监测对人体有影响的紫外线照射水平等紫外线的传感技术的行为正在变得活跃。如此,为了高性能地监测紫外线的照射水平,要求屏蔽不应感知的可见光、近红外光而仅透射紫外光的光学滤波器。
以往,已知通过调整玻璃组成,得到透射规定波长区域的紫外线的吸收型玻璃,将该吸收型玻璃成型为规定的形状而制成光学滤波器的技术(例如,参照专利文献1、专利文献2),以及将这样的吸收型玻璃与干涉膜组合而得的光学滤波器(例如,参照专利文献3)的技术。
但是,为了得到规定的紫外线透射特性,这些光学滤波器需要至少1mm以上的厚度,搭载这样的光学滤波器的设备的小型化存在限制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-188542号公报
专利文献2:日本特开2005-314150号公报
专利文献3:日本特开2006-163046号公报
发明内容
本发明是从上述观点出发而完成的,其目的在于提供实现能够应对装置的小型化的薄度,并且充分地屏蔽可见光和近红外光,同时具有规定的紫外线透射特性的紫外线透射滤波器。
本发明的紫外线透射滤波器具有吸收体,在对于入射角0°的光的波长250~1100nm的光谱透射率曲线中具有透射波长带,所述透射波长带在波长280~400nm的范围具有最大透射波长λTmax(0°)且半峰宽为10nm以上,所述最大透射波长λTmax(0°)处的透射率为30%以上,将所述最大透射波长λTmax(0°)处的透射率标准化为1时,对于波长400~1100nm的光的平均透射率为0.3以下,厚度为0.5mm以下。
根据本发明,能够提供实现可应对装置的小型化的薄度,并且充分地屏蔽可见光和近红外光,同时具有规定的紫外线透射特性的紫外线透射滤波器。
附图说明
图1A是简要地表示一实施方式的紫外线透射滤波器的一个例子的截面图。
图1B是简要地表示一实施方式的紫外线透射滤波器的其它例子的截面图。
图1C是简要地表示一实施方式的紫外线透射滤波器的其它例子的截面图。
图1D是简要地表示一实施方式的紫外线透射滤波器的其它例子的截面图。
图1E是简要地表示一实施方式的紫外线透射滤波器的其它例子的截面图。
图1F是简要地表示一实施方式的紫外线透射滤波器的其它例子的截面图。
图1G是简要地表示一实施方式的紫外线透射滤波器的其它例子的截面图。
图2是表示针对实施例1中得到的紫外线透射滤波器,对入射角0°和30°的光测定的光谱透射率曲线的图。
图3是表示针对实施例2中得到的紫外线透射滤波器,对入射角0°和30°的光测定的光谱透射率曲线的图。
图4是表示针对实施例3中得到的紫外线透射滤波器,对入射角0°和30°的光测定的光谱透射率曲线的图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。应予说明,本说明书中,根据需要将紫外线或紫外光简称为“UV”,将近红外线或近红外光简称为“NIR”。
<UV透射滤波器>
本发明的一实施方式的UV透射滤波器(以下,也称为“本滤波器”)具有吸收体,厚度为0.5mm以下,在对于入射角0°的光的波长250~1100nm的光谱透射率曲线中,具有以下的(1)~(3)的光学特性。
(1)具有在波长280~400nm的范围具有最大透射波长λTmax(0°)且半峰宽为10nm以上的透射波长带。
(2)最大透射波长λTmax(0°)处的透射率为30%以上。
(3)将最大透射波长λTmax(0°)处的透射率标准化为1时,对于波长400~1100nm的光的平均透射率为0.3以下。
最大透射波长λTmax(0°)(以下,仅以“λTmax(0°)”表示)表示在以入射角0°使光入射于本滤波器而测定的波长250~1100nm的光谱透射率曲线中,透射率显示最大值的波长。以下,将具有λTmax(0°)的透射波长带的半峰宽以“FWHMmax”表示,将λTmax(0°)处的透射率以“Tmax”表示。
本滤波器可以为在吸收体上具备反射层的构成。反射层只要具有后述的规定的反射波长带即可,可以由单层、多层的膜构成。从反射波长带的设计自由度的观点考虑,反射层优选由电介质多层膜构成。以下,只要没有特别说明,则将由电介质多层膜构成的反射层仅作为“反射层”进行说明。另外,“在吸收体上具备反射层”并不限于与吸收体接触地具备反射层的情况,也包括在吸收体与反射层之间具备其它功能层的情况。以下,在“…上具备”具有同样的含义。
本滤波器具有至少1个吸收体。本滤波器的吸收体是指,在对于入射角0°的光的波长250~1100nm的范围具有至少在λTmax(0°)不具有最大吸收波长的吸收波长带的层状构件。本滤波器可以具有1层吸收体,也可以具有2层以上。
本滤波器具有2层以上的吸收体时,各层可以为相同的构成,也可以不同。如果举出一个例子,则在具有2层吸收体的本滤波器中,可以将第1层构成为包含吸收剂和树脂(树脂可以具有吸收特性,也可以不具有)的吸收层,将第2层构成为其自身由具有吸收特性的树脂、玻璃等形成的吸收层。此时,各吸收层中,吸收波长带可以相同,也可以不同。
另外,本滤波器具有包含吸收剂和树脂的吸收层作为吸收体时,可以为分别含有吸收波长带不同的2种以上的吸收剂的2层以上的吸收层组合而成的构成。进而,吸收体也可以为在1层吸收层中含有吸收波长带不同的2种以上的吸收剂的构成。另外,由具有吸收特性的树脂、玻璃形成的吸收层其自身可作为基板发挥作用。另外,对于包含吸收剂和树脂的吸收层,也可以通过调整树脂的种类、厚度而作为基材发挥作用。应予说明,本说明书中,“吸收体”和“吸收层”以相同的含义使用。
本滤波器具备反射层时,该反射层由在对于入射角0°的光的波长250~1100nm的范围中具有至少1个反射波长带的层状构件构成。但是,反射层不具有包含λTmax(0°)的反射波长带。应予说明,本滤波器可以具有1层反射层,也可以具有2层以上反射层。本滤波器具有2层以上反射层时,各层可以为相同的构成,也可以不同。
本滤波器整体的厚度为0.5mm以下,并且满足上述(1)~(3)的光学特性。本滤波器具有吸收层和反射层这两者时,优选反射层主要反射可见光、吸收层吸收NIR以及本滤波器的透射波长带的长波长侧或透射波长带的短波长侧和长波长侧的紫外光的组合,或者反射层主要反射可见光和NIR、吸收层吸收本滤波器的透射波长带的长波长侧或透射波长带的短波长侧和长波长侧的紫外光的组合。
另外,从提高刚性的目的等考虑,本滤波器可以进一步具有透明基材。具有吸收层和反射层这两者时,吸收层和反射层可以在透明基材的同一主面上具有,也可以在不同的主面上具有。在透明基材的同一主面上具有吸收层和反射层时,它们的层叠顺序没有特别限定。本滤波器可以进一步具有抑制UV的透射波长带的透射率损失的防反射层等其它功能层。本滤波器中,透明基材是指具有如下光学特性的基材:在对于入射角0°的光的波长280~1100nm的光谱透射率曲线中,不具有选择性地遮蔽光的波长带。换言之,是指在上述光谱透射率曲线的整个区域中,能够大致一定地保持规定的透射率例如50%以上的基材。透明基材如果波长280~1100nm的透射率为70%以上,则优选,如果为80%以上,则更优选,如果为90%以上,则进一步优选。
图1A是在吸收层11的一个主面具备反射层12的UV透射滤波器10的构成例。
图1B是在具有2层吸收层11a、11b和反射层12的UV透射滤波器10中,在吸收层11b的一个主面具备吸收层11a,在吸收层11b的另一个主面具有反射层12的构成例。此时,吸收层11b例如优选兼具作为提高刚性的基材的功能的吸收层。吸收层11a和吸收层11b的吸收波长带可以相同,也可以不同。作为吸收层11a和吸收层11b的吸收波长带不同的例子,可举出以下例子。例如,反射层12主要反射可见光时,优选吸收层11a和吸收层11b各自作为主要吸收NIR的NIR吸收层和主要吸收近紫外光的近紫外光吸收层的组合,或者作为近紫外光吸收层和NIR吸收层的组合。
图1C是在透明基材13的一个主面具备吸收层11,在透明基材13的另一个主面具备反射层12的UV透射滤波器10的构成例。
图1D是在图1B所示的UV透射滤波器10的吸收层11a的主面上具备防反射层14的构成例。不设置反射层、吸收层采取最表面的构成时,例如,除图1B所示的UV透射滤波器10以外,图1A、图1C所示的UV透射滤波器10也可以在吸收层上设置防反射层。应予说明,防反射层可以为不仅覆盖吸收层的最表面,还覆盖吸收层的侧面整体的构成。此时,可提高吸收层的防湿效果。
图1E是在具有2层吸收层11a、11b的UV透射滤波器10中,在吸收层11b的一个主面具备吸收层11a的构成例。图1F是具有1层吸收层11的UV透射滤波器。图1G是具有透明基材13和其一个主面上的吸收层11的UV透射滤波器。图1E和图1F虽然未图示,但可以在一个或两个最表面侧(与空气的界面)具备防反射层。图1G虽然未图示,但可以在吸收层11的与空气的界面具备防反射层。
作为图1E的构成,例如可举出作为吸收层11a的后述的玻璃吸收层、作为吸收层11b的后述的含吸收剂的吸收层的组合。此时,可以在含吸收剂的吸收层中含有1种以上的例如吸收可见光的吸收剂。作为图1F和图1G的吸收层11,例如可举出后述的含吸收剂的吸收层。此时,可以在含吸收剂的吸收层中组合含有例如1种以上的吸收可见光的吸收剂和1种以上的吸收NIR的吸收剂。图1E~图1G所示的UV透射滤波器为不具有反射层的构成,光学特性不会因入射角而发生变化。
如上所述,本滤波器满足上述(1)~(3)的要件。
(1)和(2)的要件是本滤波器用于确保UV的累积透射量的要件。通过具有在波长280~400nm的范围具有Tmax为30%以上的λTmax(0°)且FWHMmax为10nm以上的透射波长带,能够确保可用UV传感器等充分检测的UV的透射量。应予说明,FWHMmax优选20nm以上,更优选25nm以上。
具有λTmax(0°)的透射波长带优选其长波长侧到达可见区的范围窄,更优选不会到达可见区。这是因为用UV传感器等进行UV的精确的监测时,可见光的感知尤其可能成为噪声的原因。从这样的观点考虑,λTmax(0°)优选波长290~390nm的范围内,更优选波长300~380nm的范围内。
从同样的观点考虑,将Tmax标准化为1时、在比λTmax(0°)长的波长侧透射率为0.5的波长λ(0°1/2L)优选波长380~420nm的范围内,更优选波长380~410nm的范围内。进而,将Tmax标准化为1时,在比λTmax(0°)长的波长侧透射率为0.3的波长λ(0°3/10L)优选波长390~430nm的范围内,更优选波长390~415nm的范围内。
另外,从提高UV的累积透射量的观点考虑,Tmax优选50%以上,更优选70%以上。从同样的观点考虑,FWHMmax优选60nm以上,更优选120nm以上。从抑制可见光的短波长侧的透射率的观点考虑,FWHMmax优选150nm以下。
应予说明,将UV区域中透射波长区进一步特定化,例如对波长区为315~400nm的UVA进行灵敏度高的传感时,FWHMmax优选10~85nm。此时的λTmax(0°)优选波长325~390nm的范围内。同样地,例如,对波长区为280~315nm的UVB进行灵敏度高的传感时,FWHMmax优选10~35nm。此时,λTmax(0°)优选波长290~305nm的范围内。
另外,(3)的要件表示与UV区域相比,从可见区到NIR区域,透射量充分小。满足(3)的要件的本滤波器能够在UV传感器等中充分地遮蔽不需要的波长区域的光而进行高灵敏度的UV检测。将Tmax标准化为1时,对于400~1100nm的光的平均透射率(以下,表示为“TAve(400-1100)”)为0.3以下,优选0.1以下,更优选0.05以下。另外,TAve(400-1100)的绝对值优选5%以下,更优选2%以下。进而,对于波长400~1100nm的光的最大透射率优选10%以下,更优选5%以下,进一步优选3%以下。
从能够减小入射角依赖性的理由考虑,本滤波器优选满足下述(4),更优选除下述(4)以外还满足下述(5)的要件。
(4)将Tmax标准化为1时在比λTmax(0°)长的波长侧透射率为0.5的波长λ(0°1/2L)与将入射角30°时的最大透射波长λTmax(30°)(以下,仅以“λTmax(30°)”表示)处的透射率标准化为1时的在比λTmax(30°)长的波长侧透射率为0.5的波长λ(30°1/2L)之差的绝对值为15nm以下。
(5)将Tmax标准化为1时在比λTmax(0°)短的波长侧透射率为0.5的波长λ(0°1/2S)与将λTmax(30°)处的透射率标准化为1时的在比λTmax(30°)短的波长侧透射率为0.5的波长λ(30°1/2S)之差的绝对值为15nm以下。
波长λ(0°1/2L)与波长λ(30°1/2L)之差的绝对值优选10nm以下,更优选5nm以下,进一步优选2nm以下。另外,波长λ(0°1/2S)与波长λ(30°1/2S)之差的绝对值优选10nm以下,更优选5nm以下,进一步优选2nm以下。
接着,对本滤波器的透明基材、吸收层、反射层和防反射层进行说明。
[透明基材]
透明基材只要是在对于入射角0°的光的波长280~1100nm的光谱透射率曲线中能够大致一定地保持规定的透射率例如50%以上的基材,材料就没有特别限制。透明基材的形状可以为板状、膜状中的任一者。应予说明,如上所述,透明基材在波长280~1100nm的光谱透射率曲线中的透射率优选70%以上,更优选90%以上。
由于本滤波器的厚度为0.5mm以下,因此,为了适合于该要件,透明基材的厚度优选0.03~0.3mm,从强度和薄型化的方面考虑,更优选0.05~0.2mm。
作为透明基材,可以使用树脂、玻璃、晶体材料等。作为树脂,可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯树脂、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、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚乙烯醇树脂等。
上述树脂中,从热耐性的观点考虑,优选玻璃化转变温度(Tg)超过100℃的树脂,从UV侧的透明性的观点考虑,特别优选丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚烯烃树脂、氟树脂、聚酰亚胺树脂。
另外,作为能够用于透明基材的玻璃,可举出无碱玻璃、石英玻璃等。作为能够用于透明基材的晶体材料,可举出水晶、氟化钙、蓝宝石等双折射性晶体。
对于透明基材的光学特性,作为将吸收层或者吸收层和反射层等层叠而得到的本滤波器具有上述的光学特性即可。透明基材在其主面上层叠吸收层时,可以对其层叠面实施利用硅烷偶联剂的表面处理。通过使用实施了利用硅烷偶联剂的表面处理的透明基材,可提高与吸收层的密合性。应予说明,作为图1E所示的UV透射滤波器10,例如,即使在玻璃吸收层(11b)和含吸收剂的吸收层(11a)邻接而层叠的情况下,也可以对其层叠面实施利用硅烷偶联剂的表面处理。
[吸收层]
作为吸收层,可举出含有树脂和吸收剂的含吸收剂的吸收层、由其自身具有例如在250~1100nm的范围的光谱透射率曲线中具有透射率小于50%的带域的吸收特性的树脂、玻璃等形成的树脂吸收层、玻璃吸收层。它们可以单独使用1层,或者可以将2层以上组合使用。
(玻璃吸收层)
作为能够用于玻璃吸收层的玻璃,只要是具有上述吸收体所具有的吸光特性的玻璃(以下,也称为“吸收型玻璃”)就可以没有限制地使用。作为吸收型玻璃,可举出在氟磷酸盐系玻璃或磷酸盐系玻璃等中添加有CuO等的玻璃(以下,也将它们汇总称为“含CuO的玻璃”)、钠钙玻璃等含碱玻璃等。应予说明,“磷酸盐系玻璃”也包含玻璃的骨架的一部分由SiO2构成的硅磷酸盐玻璃。
含CuO的玻璃具有在对于入射角0°的光的波长250~1100nm的光谱透射率曲线中典型地吸收近红外区(700~1100nm)的光的能力。含碱玻璃具有在同样的光谱透射率曲线中典型地吸收紫外区(300nm以下)的光的能力。
含CuO的玻璃中,通过调节CuO含量和厚度,能够调整近红外区的吸收能力。作为含CuO的玻璃,例如可举出以下组成的玻璃。
(G1)相对于以质量%计含有P2O5:46~70%、AlF3:0.2~20%、LiF+NaF+KF:0~25%、MgF2+CaF2+SrF2+BaF2+PbF2:1~50%、其中F:0.5~32%、O:26~54%的基础玻璃100质量份,以外部比例(外割)计含有CuO:0.5~7质量份的玻璃。
(G2)以质量%计,由P2O5:25~60%、Al2OF3:1~13%、MgO:1~10%、CaO:1~16%、BaO:1~26%、SrO:0~16%、ZnO:0~16%、Li2O:0~13%、Na2O:0~10%、K2O:0~11%、CuO:1~7%、ΣRO(R=Mg、Ca、Sr、Ba):15~40%、ΣR’2O(R’=Li、Na、K):3~18%(其中,39%摩尔量以下的O2-离子被F离子替换)构成的玻璃。
(G3)以质量%计含有P2O5:5~45%、AlF3:1~35%、RF(R为Li、Na、K):0~40%、R’F2(R’为Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn):10~75%、R”Fm(R”为La、Y、Cd、Si、B、Zr、Ta,m为相当于R”的原子价的数量):0~15%(其中,可将氟化物总合计量的70%以下替换为氧化物)和CuO:0.2~15%的玻璃。
(G4)以阳离子%计含有P5+:11~43%、Al3+:1~29%、R阳离子(Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn离子的总量):14~50%、R’阳离子(Li、Na、K离子的总量):0~43%、R”阳离子(La、Y、Gd、Si、B、Zr、Ta离子的总量):0~8%和Cu2+:0.5~13%,并进一步以阴离子%计含有F:17~80%的玻璃。
(G5)以阳离子%计含有P5+:23~41%、Al3+:4~16%、Li+:11~40%、Na+:3~13%、R2+(Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+的总量):12~53%和Cu2+:2.6~4.7%,并进一步以阴离子%计含有F:25~48%和O2-:52~75%的玻璃。
(G6)相对于以质量%计由P2O5:70~85%、Al2O3:8~17%、B2O3:1~10%、Li2O:0~3%、Na2O:0~5%、K2O:0~5%、其中Li2O+Na2O+K2O:0.1~5%、SiO2:0~3%构成的基础玻璃100质量份,以外部比例计含有0.1~5质量份的CuO的玻璃。
如果例示市售品,则作为(G1)的玻璃,可举出NF-50E、NF-50EX、NF-50T、NF-50TX(旭硝子公司制,商品名)等,作为(G2)的玻璃可举出BG-60、BG-61(以上为Schott公司制,商品名)等,作为(G5)的玻璃,可举出CD5000(HOYA公司制,商品名)等。
另外,上述的含CuO的玻璃可以进一步含有金属氧化物。含有例如Fe2O3、MoO3、WO3、CeO2、Sb2O3、V2O5等中的1种或2种以上作为金属氧化物的含CuO的玻璃在紫外区的短波长侧,例如在波长300nm以下具有吸收特性。
该金属氧化物的含量相对于上述含CuO的玻璃100质量份,优选使选自Fe2O3、MoO3、WO3和CeO2中的至少1种为Fe2O3:0.6~5质量份、MoO3:0.5~5质量份、WO3:1~6质量份、CeO2:2.5~6质量份,或者使Fe2O3和Sb2O3这2种为Fe2O3:0.6~5质量份+Sb2O3:0.1~5质量份,或者使V2O5和CeO2这2种为V2O5:0.01~0.5质量份+CeO2:1~6质量份。
作为含碱玻璃,例如可举出在含碱玻璃的基本的组成中添加有以下的金属氧化物的玻璃。金属氧化物中,例如,氧化铁在380nm附近具有尖锐的吸收,含有其的含碱玻璃的360nm以下的透射率变低。作为氧化铁以外的金属氧化物,可举出氧化钛、氧化铈、氧化锌,含有这些金属氧化物的含碱玻璃中,也得到与氧化铁的情况同样的趋势。
作为含碱玻璃的市售品,可举出BK7、B270、D263Teco、Tempax(以上为Schott公司制,商品名)、TAF系列、FCD系列(HOYA公司制,商品名)等。
由于本滤波器的厚度为0.5mm以下,因此,为了适合于该要件,玻璃吸收层的厚度优选0.03~0.5mm,从薄型化和强度的方面考虑,更优选0.05~0.2mm。
玻璃吸收层作为吸收层使用,并且其自身可作为基板发挥作用。例如,典型而言,由含CuO的玻璃吸收层所带来的光的吸收峰,与染料(色素)或颜料等吸收剂相比,吸收波长带的宽度大,吸收波长带与透射波长带的边界并不陡峭。将这样的玻璃吸收层作为吸收层使用时,特别是对可见区与紫外区的边界要求陡峭的吸光特性时,例如如图1B、图1D、图1E所示的UV透射滤波器10那样,吸收层优选玻璃吸收层与含吸收剂的吸收层的组合。
(树脂吸收层)
树脂吸收层由其自身具有本发明的吸收体所定义的吸收特性的树脂构成。作为具有该吸收特性的树脂,例如可举出具有在对于入射角0°的光的比λTmax(0°)短的波长侧具有最大吸收波长的吸收波长带,在其以外的波长区域具有与构成透明基材的树脂同样的透射性的树脂(以下为“透明树脂”)。进而,这样的树脂中,例如,以厚度0.5mm以下的板状体测定的光吸收光谱中透射率小于50%的吸收波长带优选为300nm以下。
本滤波器中,可以将这样的树脂吸收层与玻璃吸收层和/或含吸收剂的吸收层组合。将树脂吸收层与使用了透明树脂的含吸收剂的吸收层组合时,可以利用树脂吸收层的树脂的吸收和含吸收剂的吸收层的吸收剂的吸收这两者,因而优选。但是,如果为含有具有上述吸收特性的树脂和吸收剂的含吸收剂的吸收层,则能够以一层得到兼具树脂和吸收剂的吸收特性的吸收层,因此,从吸收层的薄膜化的观点考虑,优选为该构成的含吸收剂的吸收层。
(含吸收剂的吸收层)
典型而言,含吸收剂的吸收层为吸收剂均匀地溶解或分散在树脂中而成的层或树脂基板。树脂为用于形成层的基体成分,可以为可作为透明基材使用的树脂,也可以为包含透明树脂且其自身具有可构成树脂吸收层的吸收波长带的树脂。优选能够将吸收剂的吸光特性反映于含吸收剂的吸收层的树脂。
<吸收剂>
作为吸收剂,只要是能够对含吸收剂的吸收层赋予满足上述吸收体条件的吸收特性的吸收剂就没有限制。即,可以使用在波长250~1100nm的范围在本滤波器的最大透射波长λTmax(0°)以外具有吸收峰的吸收剂。
作为上述吸收剂,例如可举出主要吸收可见光的吸收剂、主要吸收NIR的吸收剂、主要吸收近紫外光的吸收剂(其中,在最大透射波长λTmax(0°)以外具有吸收峰)等。
作为主要吸收可见光的吸收剂,可举出方酸
Figure BDA0002043371480000111
系色素、酞菁系色素、花青系色素、偶氮系色素、蒽醌系色素、紫环酮系色素、苝系色素、次甲基系色素、喹啉系色素、吖嗪系色素、二酮吡咯并吡咯(DPP)系色素、克酮酸
Figure BDA0002043371480000112
系色素、金属络合物、二亚铵系色素等色素。它们可以使用1种或2种以上。
作为主要吸收NIR的吸收剂,可举出花青系色素、酞菁系色素、萘酞菁系色素、二硫醇金属络合物系色素、二亚铵系色素、聚次甲基系色素、苯酞系色素、萘醌系色素、蒽醌系色素、靛酚系色素、方酸
Figure BDA0002043371480000113
系色素等色素。它们可以使用1种或2种以上。
作为主要吸收近紫外光的吸收剂,可举出
Figure BDA0002043371480000114
唑系色素、部花青系色素、花青系色素、萘二甲酰亚胺系色素、
Figure BDA0002043371480000115
二唑系色素、
Figure BDA0002043371480000116
嗪系色素、
Figure BDA0002043371480000117
唑烷系色素、萘二甲酸系色素、苯乙烯系色素、蒽系色素、环状羰基系色素和三唑系色素等。它们可以使用在最大透射波长λTmax(0°)以外具有吸收峰的1种或2种以上。
应予说明,根据使用的吸收剂,有时具有期望的吸收以外的吸收。在选择吸收剂时,可以适当选择不会大幅阻碍本滤波器的UV透射的程度的吸收剂。
含吸收剂的吸收层所含有的吸收剂的种类可考虑UV透射滤波器的其它构成要素而适当选择。例如,图1A~图1D所示的UV透射滤波器中,可使用至少吸收反射层所具有的反射波长带以外的波长带的吸收剂。图1E所示的UV透射滤波器中,作为将玻璃吸收层和含吸收剂的吸收层层叠时的含吸收剂的吸收层所含有的吸收剂,可使用主要吸收可见光的吸收剂。
另外,例如,图1F、图1G所示的UV透射滤波器的吸收层由含吸收剂的吸收层构成时,吸收剂可以组合使用主要吸收可见光的吸收剂和主要吸收NIR的吸收剂。进而,也可以使用主要吸收近紫外光的吸收剂。
此时,吸收剂优选组合例如波长250~1100的光吸收光谱中的树脂中的最大吸收波长分别在400nm以上且小于500nm的范围的吸收剂(D1)、在500nm以上且小于600nm的范围的吸收剂(D2)、在600nm以上且小于700nm的范围的吸收剂(D3)、在700nm以上且小于800nm的范围的吸收剂(D4)、在800nm以上且小于900nm的范围的吸收剂(D5)、在900nm以上且小于1100nm的范围的吸收剂(D6)。吸收剂(D1)~吸收剂(D6)的各吸收剂中,吸收剂可以使用1种或2种以上。
作为吸收剂(D1),优选偶氮系色素、部花青系色素、香豆素系色素。作为吸收剂(D2),优选花青系色素、方酸
Figure BDA0002043371480000121
系色素、氧杂菁系色素、苯乙烯系色素。作为吸收剂(D3),优选花青系色素、方酸
Figure BDA0002043371480000122
系色素、酞菁系色素。作为吸收剂(D4),优选方酸
Figure BDA0002043371480000123
系色素、花青系色素、酞菁系色素。作为吸收剂(D5),优选花青系色素、酞菁系色素、方酸
Figure BDA0002043371480000124
系色素、克酮酸
Figure BDA0002043371480000125
系色素。作为吸收剂(D6),优选花青系色素、酞菁系色素、二亚铵系色素、克酮酸
Figure BDA0002043371480000126
系色素、DPP系色素、Ni络合物系色素。
吸收剂(D1)~吸收剂(D6)可以各自使用市售品,也可以在上面例示的各色素中,使用通过利用公知的方法向具有其骨架的化合物导入以最大吸收波长成为期望的波长范围的方式选择的取代基而合成的色素。
在此,本滤波器中使用的吸收剂根据以下的理由当制成含吸收剂的吸收层时,优选包含可得到在可见区与紫外区的边界具有陡峭的吸光特性的吸收峰的吸收剂。
本滤波器中,UV透射波长带以外的波长区的光的透射率优选尽可能小。特别是以高灵敏度进行UV的监测时,可见光的感知能成为噪声的原因,因此,优选紫外区与可见区的边界的透射率变化陡峭。例如对于含CuO的玻璃,如上所述,难以得到吸收波长带与透射波长带的边界陡峭的吸收峰,因此,对本滤波器赋予上述特性时,优选使用具有上述吸光特性的吸收剂。另外,即使在想要利用由电介质多层膜形成的反射层得到该特性,由于反射波长带因光的入射角度而偏移,因此,为了抑制入射角依赖性,也优选使用具有上述吸光特性的吸收剂。
从上述观点考虑,含吸收剂的吸收层具体而言优选含有满足以下的(iv-1)的吸收剂(以下,也称为吸收剂(U))。以下,只要没有特别说明,则提到吸收剂的光学特性时,是入射角0°时的光学特性。
(iv-1)溶解于二氯甲烷而测定的波长280~800nm的光吸收光谱中,在波长300~420nm的范围具有最大吸收波长λmax(UV)。
吸收剂(U)优选进一步满足以下的(iv-2)。
(iv-2)溶解于二氯甲烷而测定的光谱透射率曲线中,将最大吸收波长λmax(UV)处的透射率设为10%时,最大吸收波长λmax(UV)与在比最大吸收波长λmax(UV)短的波长侧透射率为50%的波长λs50之差λmax(UV)-λs50为60nm以下。
满足(iv-1)的吸收剂(U)中,将满足(iv-2)的吸收剂称为吸收剂(U1)。以下,仅用“λmax(UV)”表示将吸收剂(U1)溶解于二氯甲烷而测定的光谱透射率曲线中得到的最大吸收波长λmax(UV)。将λmax(UV)处的透射率设为10%时,仅用“λs50”表示在比λmax(UV)短的波长侧透射率为50%的波长λs50
另外,对于吸收剂(U1),将溶解于二氯甲烷而测定的光谱透射率曲线中λmax(UV)处的透射率设为10%时,将在比λmax(UV)短的波长侧透射率为70%的波长用“λs70”表示,将透射率为80%的波长用“λs80”表示,将透射率为90%的波长用“λs90”表示。吸收剂(U1)更优选除(iv-2)以外,λmax(UV)和λs70、λs80、λs90还满足以下的关系。
λmax(UV)-λs70≤70nm
λmax(UV)-λs80≤75nm
λmax(UV)-λs90≤80nm
满足(iv-1)的吸收剂(U)的最大吸收波长在透明树脂中也不会大幅变化。即,在将满足(iv-1)的吸收剂(U)溶解或分散于透明树脂而得到的含吸收剂的吸收层中,以入射角0°测定的波长280~800nm的光吸收光谱中的最大吸收波长λmax·P(UV)也大致存在于波长300~420nm内,因而优选。
吸收剂(U1)在含于透明树脂时也显示优异的陡峭性。即,对于吸收剂(U1),在将该吸收剂(U1)溶解或分散于透明树脂而得到的含吸收剂的吸收层中,将最大吸收波长λmax·P(UV)处的透射率设为10%时,最大吸收波长λmax·P(UV)与在比最大吸收波长λmax·P(UV)短的波长侧透射率为50%的波长λs50·P之差λmax·P(UV)-λs50·P也大致为60nm以下,显示与在二氯甲烷中同等的陡峭性,因而优选。
如果使用吸收剂(U1),则在本滤波器中,例如,将Tmax标准化为1时,能够容易地使在比λTmax(0°)长的波长侧透射率为0.5的波长λ(0°1/2L)在波长380~420nm的范围内。另外,由此,能够有助于实现(3)的要件。
具备含有吸收剂(U)的含吸收剂的吸收层时,本滤波器优选含吸收剂的吸收层的最大吸收波长λmax·P(UV)处的入射角0°时的透射率为30%以下。如果该透射率为30%以下,则能够充分地遮蔽可见光的短波长侧的光,容易实现本滤波器的(3)的要件。含吸收剂的吸收层的最大吸收波长λmax·P(UV)处的本滤波器的透射率更优选20%以下,进一步优选10%以下。
作为吸收剂(U1)的具体例,可举出满足(iv-1)和(iv-2)的
Figure BDA0002043371480000141
唑系色素、部花青系色素、花青系色素、萘二甲酰亚胺系色素、
Figure BDA0002043371480000142
二唑系色素、
Figure BDA0002043371480000143
嗪系色素、
Figure BDA0002043371480000144
唑烷系色素、萘二甲酸系色素、苯乙烯系色素、蒽系色素、环状羰基系色素和三唑系色素等。
作为吸收剂(U1)的市售品,例如,作为
Figure BDA0002043371480000145
唑系,可举出Uvitex(注册商标)OB(Ciba公司制,商品名)、Hakkol(注册商标)RF-K(昭和化学工业株式会社制,商品名)、Nikkafluor EFS、Nikkafluor SB-conc(以上均为日本化学工业株式会社制,商品名)等。作为部花青系,可举出S0511、S0512(Few Chemicals公司制,商品名)等。作为花青系,可举出SMP370、SMP416(以上均为株式会社林原制,商品名)等。作为萘二甲酰亚胺系,可举出Lumogen(注册商标)F violet570(BASF公司制,商品名)等。另外,也可以使用SMP471(株式会社林原制,商品名)等。
作为吸收剂(U1),也可举出式(N)所示的色素。应予说明,本说明书中,只要没有特别说明,则将式(N)所示的色素记为色素(N)。也同样地记载其它式子所示的色素。另外,将式(1n)所示的基团记为基团(1n)。也同样地记载其它式子所示的基团。
Figure BDA0002043371480000151
式(N)中,R18各自独立地表示可以包含饱和或不饱和的环结构、可以具有支链的碳原子数1~20的烃基。具体而言,可举出直链状或支链状的烷基、烯基、饱和环状烃基、芳基、烷芳基等。另外,式(N)中,R19各自独立地为氰基或式(n)所示的基团。
-COOR30…(n)
式(n)中,R30表示可以包含饱和或不饱和的环结构、可以具有支链的碳原子数1~20的烃基。具体而言,可举出直链状或支链状的烷基、烯基、饱和环状烃基、芳基、烷芳基等。
作为色素(N)中的R18,其中优选式(1n)~(4n)所示的基团。另外,作为色素(N)中的R19,其中优选式(5n)所示的基团。
Figure BDA0002043371480000161
作为色素(N)的具体例,可例示表1所示的构成的色素(N-1)~(N-4)。应予说明,表1中的R18和R19的具体的结构对应于式(1n)~(5n)。表1中也示出对应的色素缩写。应予说明,色素(N-1)~(N-4)中,存在2个的R18相同,R19也同样。
[表1]
色素缩写 R<sup>18</sup> R<sup>19</sup>
N-1 1n 5n
N-2 2n 5n
N-3 3n 5n
N-4 4n 5n
以上例示的吸收剂(U1)中,优选
Figure BDA0002043371480000163
唑系、部花青系的色素,作为其市售品,例如可举出Uvitex(注册商标)OB、Hakkol(注册商标)RF-K、S0511。作为吸收剂(U1),特别优选式(M)所示的部花青系色素。
Figure BDA0002043371480000162
式(M)中,Y表示Q6和Q7键合于1个碳原子的亚甲基或者氧原子。在此,Q6和Q7各自独立地表示氢原子、卤素原子或者碳原子数1~10的烷基或烷氧基。Q6和Q7各自独立地优选氢原子或者碳原子数1~10的烷基或烷氧基,更优选均为氢原子或者至少一者为氢原子而另一者为碳原子数1~4的烷基。特别优选Q6和Q7均为氢原子。
Q1表示可以具有取代基的碳原子数1~12的1价的烃基。作为可以具有的取代基为烃基时的1价的烃基,优选氢原子的一部分可以被脂肪族环、芳香族环或烯基取代的碳原子数1~12的烷基、氢原子的一部分可以被芳香族环、烷基或烯基取代的碳原子数3~8的环烷基以及氢原子的一部分可以被脂肪族环、烷基或烯基取代的碳原子数6~12的芳基。Q1为非取代的烷基时,该烷基可以为直链状,也可以为支链状,其碳原子数更优选1~6。
作为氢原子的一部分被脂肪族环、芳香族环或烯基取代的碳原子数1~12的烷基,更优选具有碳原子数3~6的环烷基的碳原子数1~4的烷基、被苯基取代的碳原子数1~4的烷基,特别优选被苯基取代的碳原子数1或2的烷基。应予说明,被烯基取代的烷基是指作为整体为烯基但在1、2位间不具有不饱和键的基团,例如是指烯丙基、3-丁烯基等。
作为具有烃基以外的取代基的烃基,优选具有1个以上的烷氧基、酰基、酰氧基、氰基、二烷基氨基或氯原子的烃基。这些烷氧基、酰基、酰氧基和二烷基氨基的碳原子数优选1~6。
优选的Q1为氢原子的一部分可以被环烷基或苯基取代的碳原子数1~6的烷基。特别优选的Q1为碳原子数1~6的烷基,具体而言,例如可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等。
Q2~Q5各自独立地表示氢原子、卤素原子或者碳原子数1~10的烷基或烷氧基。烷基和烷氧基的碳原子数优选1~6,更优选1~4。Q2和Q3优选至少一者为烷基,更优选均为烷基。Q2或Q3不是烷基时,更优选氢原子。特别优选Q2和Q3均为碳原子数1~6的烷基。Q4和Q5优选至少一者为氢原子,更优选均为氢原子。Q4或Q5不是氢原子时,优选碳原子数1~6的烷基。
Z表示式(Z1)~(Z5)所示的2价基团中的任一者。
Figure BDA0002043371480000181
式(Z1)中,Q8和Q9各自独立地表示可以具有取代基的碳原子数1~12的1价的烃基。Q8和Q9可以为不同的基团,但优选为相同的基团。
作为可以具有的取代基为烃基时的1价的烃基,优选氢原子的一部分可以被脂肪族环、芳香族环或烯基取代的碳原子数1~12的烷基、氢原子的一部分可以被芳香族环、烷基或烯基取代的碳原子数3~8的环烷基以及氢原子的一部分可以被脂肪族环、烷基或烯基取代的碳原子数6~12的芳基。
Q8和Q9为非取代的烷基时,该烷基可以为直链状,也可以为支链状,其碳原子数更优选1~6。作为氢原子的一部分被脂肪族环、芳香族环或烯基取代的碳原子数1~12的烷基,更优选具有碳原子数3~6的环烷基的碳原子数1~4的烷基、被苯基取代的碳原子数1~4的烷基,特别优选被苯基取代的碳原子数1或2的烷基。应予说明,被烯基取代的烷基是指作为整体为烯基但在1、2位间不具有不饱和键的基团,例如是指烯丙基、3-丁烯基等。
作为具有烃基以外的取代基的1价的烃基,优选具有1个以上的烷氧基、酰基、酰氧基、氰基、二烷基氨基或氯原子的烃基。这些烷氧基、酰基、酰氧基和二烷基氨基的碳原子数优选1~6。
优选的Q8和Q9均为氢原子的一部可以被环烷基或苯基取代的碳原子数1~6的烷基。特别优选的Q8和Q9均为碳原子数1~6的烷基,具体而言,例如可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等。
式(Z2)~(Z4)中,Q10~Q19各自独立地表示氢原子或可以具有取代基的碳原子数1~12的1价的烃基。可以具有取代基的碳原子数1~12的1价的烃基为与上述Q8、Q9同样的烃基。作为可以具有取代基的碳原子数1~12的1价的烃基,优选不具有取代基的碳原子数1~6的烷基。
Q10和Q11均更优选碳原子数1~6的烷基,它们特别优选为相同的烷基。Q12、Q15优选均为氢原子或者不具有取代基的碳原子数1~6的烷基。键合于相同碳原子的2个基团(Q13和Q14、Q16和Q17、Q18和Q19)优选均为氢原子,或者均为碳原子数1~6的烷基。
作为色素(M),优选Y为氧原子、Z为基团(Z1)或基团(Z2)的化合物,以及Y为Q6和Q7键合于1个碳原子的亚甲基、Z为基团(Z1)或基团(Z5)的化合物。
作为Y为氧原子、Z为(Z1)或基团(Z2)时的色素(M),更优选Q1为碳原子数1~6的烷基、Q2和Q3均为氢原子或者均为碳原子数1~6的烷基、Q4、Q5均为氢原子的色素(M)。特别优选Q1为碳原子数1~6的烷基、Q2和Q3均为碳原子数1~6的烷基、Q4、Q5均为氢原子的色素(M)。
作为Y为Q6和Q7键合于1个碳原子的亚甲基、Z为基团(Z1)或基团(Z5)的色素(M),优选Q1为碳原子数1~6的烷基、Q2和Q3均为氢原子或者均为碳原子数1~6的烷基、Q4~Q7均为氢原子的色素(M),更优选Q1为碳原子数1~6的烷基、Q2~Q7均为氢原子的色素(M)。作为色素(M),优选Y为氧原子、Z为基团(Z1)或基团(Z2)的化合物,特别优选Y为氧原子、Z为基团(Z1)的化合物。
作为色素(M)的具体例,可举出式(M-1)~(M-11)所示的化合物。
Figure BDA0002043371480000201
Figure BDA0002043371480000211
另外,作为吸收剂(U1),可以使用Exiton公司制的ABS407、QCR Solutions Corp.公司制的UV381A、UV381B、UV382A、UV386A、VIS404A、HW Sand公司制的ADA1225、ADA3209、ADA3216、ADA3217、ADA3218、ADA3230、ADA5205、ADA2055、ADA6798、ADA3102、ADA3204、ADA3210、ADA2041、ADA3201、ADA3202、ADA3215、ADA3219、ADA3225、ADA3232、ADA4160、ADA5278、ADA5762、ADA6826、ADA7226、ADA4634、ADA3213、ADA3227、ADA5922、ADA5950、ADA6752、ADA7130、ADA8212、ADA2984、ADA2999、ADA3220、ADA3228、ADA3235、ADA3240、ADA3211、ADA3221、ADA5220、ADA7158、CRYSTALYN公司制的DLS381B、DLS381C、DLS382A、DLS386A、DLS404A、DLS405A、DLS405C、DLS403A等。
作为上面例示的吸收剂(U1)使用的各化合物中,将优选用于本发明的化合物的制品名、名称或式编号、溶解于二氯甲烷而测定的λmax(UV)、λs50、λs70、λs80、和λs90以及λmax(UV)与λs50、λs70、λs80、和λs90的差分别示于表2。
[表2]
Figure BDA0002043371480000231
本实施方式中,作为吸收剂(U1),可以单独使用选自具有上述吸光特性的多个化合物中的1种,也可以并用2种以上。
吸收剂优选含有吸收剂(U)中的1种或2种以上,更优选含有吸收剂(U1)中的1种或2种以上。应予说明,吸收剂可以在不损害本效果的范围内根据需要含有吸收剂(U)以外的其它吸收剂。
<树脂>
含吸收剂的吸收层中使用的树脂优选可作为上述透明基材使用的树脂、透明树脂。或者,将使用相同的吸收剂得到的含吸收剂的吸收层应用于本滤波器时,如果为可得到与使用透明树脂的情况同样的UV透射波长带的树脂,则可以与可作为上述透明基材使用的树脂、透明树脂同样地优选使用。以下,将这样的树脂和可作为上述透明基材使用的树脂和透明树脂一并称为“树脂(B)”。
作为树脂(B),具体可举出丙烯酸树脂、环氧树脂、烯·硫醇树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚树脂、聚芳酯树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚对苯撑树脂、聚亚芳基醚氧化膦树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚烯烃树脂、环状烯烃树脂和聚酯树脂。作为树脂(B),可以单独使用这些树脂中的1种,也可以混合使用2种以上。
上述中,从吸收剂对树脂(B)的溶解性以及耐热性的观点考虑,树脂(B)优选玻璃化转变温度(Tg)高的树脂。树脂(B)的Tg具体而言优选140℃以上,更优选200℃以上。
作为Tg高的树脂,优选选自聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚砜树脂、聚芳酯树脂、聚酰亚胺树脂和环氧树脂中的1种以上。进而,树脂(B)更优选选自聚酯树脂、聚酰亚胺树脂中的1种以上,特别优选聚酰亚胺树脂。作为聚酯树脂,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂等。
作为树脂(B),可以使用市售品。作为市售品,作为丙烯酸树脂,可举出Ogsol(注册商标)EA-F5003(Osaka Gas Chemical株式会社制,商品名)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸异丁酯(以上均为东京化成工业株式会社制,商品名)、BR50(三菱丽阳株式会社制,商品名)等。
另外,作为聚酯树脂,可举出OKP4HT、OKP4、B-OKP2、OKP-850(以上均为OsakaGas Chemical株式会社制,商品名)、Vylon(注册商标)103(东洋纺株式会社制,商品名)等。
作为聚碳酸酯树脂,可举出LeXan(注册商标)ML9103(sabic公司制,商品名)、EP5000(三菱瓦斯化学株式会社制,商品名)、SP3810(帝人化成株式会社制,商品名)、SP1516(帝人化成株式会社制,商品名)、TS2020(帝人化成株式会社制,商品名)、xylex(注册商标)7507(sabic公司制,商品名)等。作为环状烯烃树脂,可举出ARTON(注册商标)(JSR株式会社制,商品名)、ZEONEX(注册商标)(日本Zeon株式会社制,商品名)等。
作为聚酰亚胺树脂,可举出Neopulim(注册商标)C3G30(三菱瓦斯化学株式会社制,商品名)、Neopulim C3450(三菱瓦斯化学株式会社制,商品名)、JL-20(新日本理化制,商品名)(这些聚酰亚胺树脂中可以含有二氧化硅)等。
含吸收剂的吸收层可以在不损害本发明的效果的范围内含有各种任意成分。作为任意成分,例如可举出流平剂、抗静电剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂、分散剂、阻燃剂、润滑剂、增塑剂、单重态氧猝灭剂等。
<含吸收剂的吸收层的制造方法>
含吸收剂的吸收层例如可以如下形成:使吸收剂与树脂(B)或树脂(B)的原料成分溶解或分散于溶剂而制备涂敷液,将其涂敷于基材并使其干燥·固化。基材可以是可作为本滤波器的构成构件应用的透明基材、玻璃吸收层、树脂吸收层(以下为“透明基材等”),也可以为仅在形成含吸收剂的吸收层时使用的例如剥离性的基材。应予说明,即使在本滤波器包含透明基材等作为构成构件的情况下,也可以使用剥离性的支承基材,可以使用玻璃板、经脱模处理的塑料膜、不锈钢板等。
作为溶剂,没有特别限定,例如可举出醇类、二元醇类、酮类、酰胺类、亚砜类、醚类、酯类、氯仿、脂肪族卤代烃类、脂肪族烃类、氟系溶剂等。这些溶剂可以单独使用1种,或者混合使用2种以上。应予说明,本说明书中,术语“溶剂”以包含分散介质和溶剂这两者的概念使用。
另外,涂敷液通过含有表面活性剂,能够改善外观,特别是因微小的气泡所致的空洞、因异物等的附着所致的凹陷、干燥工序中的缩孔(はじき)。表面活性剂没有特别限定,可以任意地使用阳离子系、阴离子系、非离子系等公知的表面活性剂。
涂敷液的涂敷可以使用浸涂法、铸涂法、喷涂法、旋涂法、珠涂法、线棒涂布法、刮刀涂布法、辊涂法、帘式涂布法、狭缝模涂法、凹版涂布法、狭缝反向涂布法、微型凹版法、喷墨法或逗号涂布法等涂布法。此外,也可以使用棒涂法、丝网印刷法、柔性版印刷法等。
另外,含吸收剂的吸收层也可以通过挤出成型而制造成膜状,进而,也可以将多个膜层叠并通过热压接等使其一体化。本滤波器包含透明基材等作为构成构件时,可以将含吸收剂的吸收层贴合在透明基材等上。
如果UV透射滤波器整体的厚度为0.5mm以下,则含吸收剂的吸收层的厚度没有特别限制。例如,图1F这样的含吸收剂的吸收层11为主构成的UV透射滤波器时,可以由含吸收剂的吸收层11和未图示的防反射层构成,因此,含吸收剂的吸收层11本身的厚度只要小于0.5mm即可,例如可以为0.45mm以下。
进而,含吸收剂的吸收层与其它构成构件一起构成本滤波器时,含吸收剂的吸收层的厚度优选0.1~100μm。含吸收剂的吸收层由多个吸收层构成时,各吸收层的合计的厚度只要为0.1~100μm即可。厚度小于0.1μm时,有可能无法充分地表现出期望的光学特性,厚度超过100μm时,层的平坦性降低,吸收率有可能产生面内偏差。含吸收剂的吸收层的厚度更优选0.3~50μm。另外,具备防反射层等以外的功能层时,根据其材质,如果含吸收剂的吸收层的厚度过厚,则有可能产生裂纹等。从这样的观点考虑,含吸收剂的吸收层的厚度优选0.3~10μm。
[反射层]
反射层优选由电介质多层膜构成,只要对于入射角0°的光在波长250~1100nm的范围中具有除λTmax(0°)以外的至少1个反射波长带即可。反射层例如通过与上述吸收层互补地发挥功能,对于入射角0°的光在波长250~1100nm的范围中,能够遮蔽本滤波器的UV透射波长带的波长区以外的整个区域的光。由此,容易满足本滤波器的特别是(3)的要件。
本滤波器具有反射层时,不论反射层和吸收层中的哪一层分担上述需要遮蔽的波长区的哪个波长区,只要作为整体需要的波长区的光能够必要程度地遮蔽,则各层遮蔽的波长区没有特别限制。如果考虑各层的吸光特性、设计的容易度、入射角依赖性等,则优选反射层主要反射可见光、吸收层吸收NIR和近紫外光的组合,反射层主要反射可见光和NIR、吸收层吸收近紫外光的组合。
从这样的观点考虑,在吸收层吸收NIR和近紫外光、反射层主要反射可见光的情况下,反射层如果波长470~520nm的光的最大透射率TMAX(470~520)为10%以下,则优选,如果为5%以下,则更优选。另外,反射层如果波长470~520nm的光的平均透射率TAVE(470~520)为2%以下,则优选,如果为1%以下,则更优选。
另外,反射层如果波长425~530nm的光的最大透射率TMAX(425~530)为10%以下,则优选,如果为5%以下,则更优选。另外,反射层优选波长425~530nm的光的平均透射率TAVE(425~530)为5%以下,如果为2%以下,则更优选,如果为1%以下,则进一步优选。
进而,反射层如果波长425~745nm的光的最大透射率TMAX(425~745)为10%以下,则优选,如果为5%以下,则更优选。另外,反射层如果波长425~745nm的光的平均透射率TAVE(425~745)为2%以下,则优选,如果为1%以下,则更优选。
作为这样的构成例,例如可举出在图1B所示的UV透射滤波器10中,吸收层11b为由含CuO的玻璃构成的玻璃吸收层,吸收层11a为含有吸收剂(U)优选吸收剂(U1)和树脂(B)的含吸收剂的吸收层,反射层12为具有上述反射特性的反射层的组合。另外,例如可举出在图1C所示的UV透射滤波器10中,在透明基材13的一个主面上具备含有吸收剂(U)优选吸收剂(U1)、主要吸收NIR的吸收剂和树脂(B)的含吸收剂的吸收层即吸收层11,以及在另一个主面上具备具有上述反射特性的反射层12的组合。
另外,在反射层为主要反射可见光和NIR的构成的情况下,如果波长800~1000nm的光的最大透射率TMAX(800~1000)为15%以下,则优选,如果为10%以下,则更优选。另外,优选波长800~1000nm的光的平均透射率TAVE(800~1000)为10%以下,如果为5%以下,则更优选。
另外,如果波长750~1050nm的光的最大透射率TMAX(750~1050)为15%以下,则优选,如果为10%以下,则更优选。另外,如果波长750~1050nm的光的平均透射率TAVE(750~1050)为10%以下,则优选,如果为5%以下,则更优选。
进而,如果波长425~1100nm的光的最大透射率TMAX(425~1100)为15%以下,则优选,如果为10%以下,则更优选。另外,如果波长425~1100nm的光的平均透射率TAVE(425~1100)为10%以下,则优选,如果为5%以下,则更优选。
另外,如果波长425~530nm的光的最大透射率TMAX(425~530)为10%以下,则优选,如果为5%以下,则更优选。另外,优选波长425~530nm的光的平均透射率TAVE(425~530)为5%以下,如果为2%以下,则更优选,如果为1%以下,则进一步优选。
作为这样的构成例,例如可举出在图1C所示的UV透射滤波器10中,在透明基材13的一个主面上具备含有吸收剂(U)优选吸收剂(U1)和树脂(B)的含吸收剂的吸收层即吸收层11,以及在另一个主面上具备具有上述反射特性的反射层12的组合。
本滤波器具有反射层时,不依赖于吸收层的光学特性,反射层优选波长425~530nm的光的平均透射率TAVE(425~530)为5%以下,如果为2%以下,则更优选,如果为1%以下,则进一步优选。
另外,通过适当地设计构成反射层的电介质多层膜,本滤波器能够满足上述(4)的要件,进而满足上述(4)和(5)的要件,可得到入射角依赖性小的UV透射滤波器。
反射层由电介质多层膜构成,所述电介质多层膜是将由低折射率材料构成的电介质膜(低折射率膜)和由高折射率材料构成的电介质膜(高折射率膜)交替层叠而成的。具有上述反射特性的电介质多层膜可以分别根据所要求的光学特性,使用现有的方法设计其具体的层数、膜厚以及使用的高折射率材料和低折射率材料的折射率。进而,电介质多层膜可如该设计那样制造。
高折射率膜优选折射率为1.6以上,更优选为2.2~2.5。作为高折射率材料,例如可举出Ta2O5、TiO2、Nb2O5。这些之中,从成膜性、折射率等的再现性、稳定性等方面考虑,优选Ta2O5、TiO2,更优选Ta2O5
另一方面,低折射率膜优选折射率小于1.6,更优选为1.45以上且小于1.55。作为低折射率材料,例如可举出SiO2、SiOxNy等。从成膜性的再现性、稳定性、经济性等方面考虑,优选SiO2
进而,反射层优选透射率在透射区与遮光区的边界波长区域陡峭地发生变化。为了该目的,构成反射层的电介质多层膜的合计层叠数优选15层以上,更优选25层以上,进一步优选30层以上。但是,如果合计层叠数变得过多,则产生翘曲等,或者膜厚增加,因此,合计层叠数优选120层以下,更优选75层以下,更进一步优选60层以下。另外,电介质多层膜的膜厚优选2~10μm。
如果电介质多层膜的合计层叠数、膜厚为上述范围内,则反射层能够满足小型化的要件,维持高的生产率,并且使入射角依赖性的程度为上述范围内。另外,电介质多层膜的形成例如可以使用CVD法、溅射法、真空蒸镀法等真空成膜工艺、喷雾法、浸渍法等湿式成膜工艺等。
反射层可以以单层(1组电介质多层膜)赋予规定的光学特性,或者可以以多个层赋予规定的光学特性。设置多个层时,例如,可以设置于透明基材等的一个主面侧,也可以夹持透明基材等而设置于其两主面侧。
应予说明,本说明书中,对于特定的波长区,透射率为例如90%以上是指在该全波长区域中,透射率不低于90%,同样地,透射率为例如1%以下是指在该全波长区域中,透射率不超过1%。
[防反射层]
作为防反射层,可举出电介质多层膜、中间折射率介质、折射率逐渐地变化的蛾眼结构等。其中,从光学效率、生产率的观点考虑,优选电介质多层膜。防反射层与反射层同样地将低折射率膜和高折射率膜交替层叠而得到。防反射层的膜厚优选0.1~1μm。
本滤波器可以具备例如对特定波长区的光的透射和吸收进行控制的基于无机微粒等赋予吸收的构成要素(层)等作为其它构成要素。作为无机微粒的具体例,可举出ITO(Indium Tin Oxides)、ATO(Antimony-doped Tin Oxides)、钨酸铯、硼化镧等。
本滤波器的厚度为0.5mm以下,为了装置的小型化、轻量化,优选0.3mm以下,更优选0.1mm以下。另一方面,从维持强度的观点考虑,本滤波器的厚度优选0.05mm以上。
本滤波器是具有能够应对装置的小型化的板厚薄度,并且充分地屏蔽可见光和近红外光,同时具有规定的UV透射特性的UV透射滤波器,能用于UV传感器、UV相机等。
实施例
以下,基于实施例对本发明进行说明,但本发明并不限定于这些实施例。应予说明,以下的各例中的各构成构件和UV透射滤波器的光学特性的测定均使用Hitachi High-Tech Science制的光谱光度计U4100进行。
[例1]
制作具有与图1D同样的截面图的UV透射滤波器A。
(作为反射层的可见光反射性的电介质多层膜的成膜)
将厚度0.3mm的旭硝子制的氟磷酸玻璃基板、NF-50EX(以下,称为“吸收玻璃基板A”)用超声波清洗机进行清洗。对已清洗的吸收玻璃基板A以入射角0°测定波长250~1100nm的光谱透射率。得到的透射光谱显示吸收玻璃基板A在波长800~1000nm的NIR区域和波长250~310nm的UV区域具有吸收波长带。
在上述得到的已清洗的吸收玻璃基板A的一个主面上,以各层成为表3所示的膜材料和膜厚的方式从层编号1进行成膜,形成合计44层(合计层厚度:3470nm)的作为反射层的可见光反射性的电介质多层膜(以下,称为“电介质多层膜R”)。
另外,同时,作为上述电介质多层膜R的透射率测定用的检体,在对波长300~400nm的光的与NF-50EX的折射率的差为0.1以下的Schott制的硼硅酸玻璃D263玻璃基板上也形成与上述同样的电介质多层膜R。
对上述得到的透射率测定用的检体测定波长250~1100nm的入射角0°的光谱透射率。由得到的透射光谱算出电介质多层膜R的透射光谱。由电介质多层膜R的透射光谱求出波长425~745nm的光的最大透射率TMAX(425~745),结果为4.31%,求出平均透射率TAVE(425~745),结果为0.83%。另外,求出波长425~530nm的光的最大透射率TMAX(425~530),结果为1.60%,求出平均透射率TAVE(425~530),结果为0.22%。
[表3]
Figure BDA0002043371480000301
(含吸收剂的吸收层的成膜)
将作为吸收剂(U1)的表2中示出吸收特性的S0512以相对于树脂100质量份成为7质量份的方式与聚酰亚胺树脂(C3G30)的10质量%环己酮溶液混合,在室温下搅拌·溶解,由此得到涂敷液。
使用间隙30μm的涂布器通过模涂法将得到的涂敷液塗布在上述得到的具有电介质多层膜R的吸收玻璃基板A的不具有电介质多层膜R的主面上,在100℃加热干燥5分钟,形成膜厚1.1μm的相当于含吸收剂的吸收层的近紫外线吸收层A,得到按照电介质多层膜R、吸收玻璃基板A、近紫外线吸收层A的顺序层叠的层叠体。
同样地制作在吸收玻璃基板A上仅具有近紫外线吸收层A的检体,测定波长250~1100nm的入射角0°的光谱透射率。从得到的透射光谱减去吸收玻璃基板A的透射光谱而得到近紫外线吸收层A的透射光谱。得到的透射光谱具有λmax·P(UV)为414nm、λmax·P(UV)-λs50·P为414-372=42nm的吸收峰。
(防反射层的成膜)
在上述得到的层叠体的近紫外线吸收层A上,以各层成为表4所示的膜材料、膜厚的方式从层编号1形成合计6层(合计层厚度:139nm)的对于紫外光的防反射层(以下,称为“电介质多层膜AR”)。如此得到例1的UV透射滤波器A。
在图1D所示的UV透射滤波器10中,反射层12相当于电介质多层膜R,吸收层11b相当于吸收玻璃基板A,吸收层11a相当于近紫外线吸收层A,防反射层14相当于电介质多层膜AR。
[表4]
Figure BDA0002043371480000311
测定得到的UV透射滤波器A的波长250~1100nm的入射角0°和30°的光谱透射率。将透射光谱示于图2。是实线为0°、虚线为30°的透射光谱。将由透射光谱得到的UV透射滤波器A的光学特性与其它例子一并示于表8。
[例2]
制作在图1C中示出截面图的UV透射滤波器10的吸收层11上形成有图1C中未图示的防反射层的构成的UV透射滤波器B。
(作为反射层的可见光和NIR反射性的电介质多层膜的成膜)
将厚度0.21mm的Schott制的硼硅酸玻璃D263玻璃基板(以下,称为“透明玻璃基板B”)用超声波清洗机清洗10分钟。对已清洗的透明玻璃基板B以入射角0°测定波长250~1100nm的光谱透射率。根据得到的透射光谱,透明玻璃基板B在波长250~1100nm的整个区域的透射率为90%以上且大致一定。
在上述得到的已清洗的透明玻璃基板B的一个主面上,以成为表5所示的膜材料和膜厚的方式从层编号1进行成膜,形成合计104层(合计层厚度:7084nm)的作为反射层的从可见光到NIR反射性的电介质多层膜(以下,称为“电介质多层膜R2”)。
对上述得到的带电介质多层膜R2的透明玻璃基板B测定波长250~1100nm的入射角0°的光谱透射率。由得到的透射光谱算出电介质多层膜R2的透射光谱。由电介质多层膜R2的透射光谱求出波长425~1100nm的光的最大透射率TMAX(425~1100),结果为9.94%,求出平均透射率TAVE(425~1100),结果为2.43%。另外,求出波长425~530nm的光的最大透射率TMAX(425~530),结果为4.97%,求出平均透射率TAVE(425~530),结果为0.94%。
[表5]
Figure BDA0002043371480000331
(含吸收剂的吸收层的成膜)
将作为吸收剂(U1)的表2中示出吸收特性的S0512以相对于树脂100质量份为7质量份的方式与聚酰亚胺树脂(C3G30)的10质量%环己酮溶液混合,在室温下搅拌·溶解,由此得到涂敷液。
使用间隙30μm的涂布器通过模涂法将得到的涂敷液涂布在上述得到的具有电介质多层膜R2的透明玻璃基板B的不具有电介质多层膜R2的主面上,在100℃加热干燥5分钟,形成膜厚3μm的相当于含吸收剂的吸收层的近紫外线吸收层B,得到按照电介质多层膜R2、透明玻璃基板B、近紫外线吸收层B的顺序层叠的层叠体。
同样地制作在透明玻璃基板B上仅具有近紫外线吸收层B的检体,测定波长250~1100nm的入射角0°的光谱透射率。从得到的透射光谱减去吸收玻璃基板B的透射光谱而得到近紫外线吸收层B的透射光谱。得到的透射光谱中,λmax·P(UV)为414nm。
(防反射层的成膜)
在上述得到的层叠体的近紫外线吸收层B上,形成与实施例1相同的电介质多层膜AR。如此得到例2的UV透射滤波器B。
在图1C所示的UV透射滤波器10中,反射层12相当于电介质多层膜R2,透明基材13相当于透明玻璃基板B,吸收层11相当于近紫外线吸收层B。应予说明,UV透射滤波器B在吸收层11(近紫外线吸收层B)上具有图1C中未图示的作为防反射层的电介质多层膜AR。
测定得到的UV透射滤波器B的波长250~1100nm的入射角0°和30°的光谱透射率。将透射光谱示于图3。是实线为0°、虚线为30°的透射光谱。将由透射光谱得到的UV透射滤波器B的光学特性与其它例子一并示于表8。
[例3]
制作在图1C中示出截面图的UV透射滤波器10的吸收层11上形成有防反射层14的构成的UV透射滤波器C。
在例2中,使透明玻璃基板B为厚度0.3mm的日东树脂工业制的Kuralex S-0树脂透明基板(以下,称为“透明树脂基板C”),使反射层为表6所示的构成(合计104层,合计层厚度:7059nm)的作为反射层的从可见光到NIR反射性的电介质多层膜(以下,称为“电介质多层膜R3”),除此以外,与例2同样地得到带电介质多层膜R3的透明树脂基板C。
对上述得到的带电介质多层膜R3的透明树脂基板C测定波长250~1100nm的入射角0°的光谱透射率。由得到的透射光谱算出电介质多层膜R3的透射光谱。由电介质多层膜R3的透射光谱求出波长425~1100nm的光的最大透射率TMAX(425~1100),结果为9.42%,求出平均透射率TAVE(425~1100),结果为2.62%。另外,求出波长425~530nm的光的最大透射率TMAX(425~530),结果为4.59%,求出平均透射率TAVE(425~530),结果为0.97%。
[表6]
Figure BDA0002043371480000351
在带电介质多层膜R3的透明树脂基板C的不具有电介质多层膜R3的主面上,与例1同样地形成近紫外线吸收层A后,在其上形成防反射层,得到UV透射滤波器C。
在图1C所示的UV透射滤波器10中,反射层12相当于电介质多层膜R3,透明基材13相当于透明树脂基板C,吸收层11相当于近紫外线吸收层A。应予说明,UV透射滤波器C在吸收层11(近紫外线吸收层A)上具有图1C中未图示的作为防反射层的电介质多层膜AR。
测定得到的UV透射滤波器C的波长250~1100nm的入射角0°和30°的光谱透射率。将透射光谱示于图4。是实线为0°、虚线为30°的透射光谱。将由透射光谱得到的UV透射滤波器C的光学特性与其它例子一并示于表8。
[例4]
制作具有与图1G同样的截面图的UV透射滤波器D。本例中,作为透明基材,将与例2中使用的透明基材同样的透明玻璃基板B用超声波清洗机清洗10分钟而使用。
(含吸收剂的吸收层的成膜)
将作为吸收剂的表7中示出吸收特性的分别被分类为吸收剂(D1)~吸收剂(D6)的10种吸收剂以相对于树脂100质量份分别成为表7所示的质量份的方式与聚酰亚胺树脂(C3G30)的10质量%环己酮溶液混合,在室温下搅拌·溶解,由此得到涂敷液。色素D11、D21、D22为市售品,色素D31、D41例如为国际公开第2014/088063号、国际公开第2016/133099号等中示出的方酸
Figure BDA0002043371480000361
系色素的合成品,D42、D51、D52、D53、D61例如为国际公开第2017/094858号等中示出的花青系色素的合成品。
使用间隙30μm的涂布器通过模涂法将得到的涂敷液涂布在上述得到的已清洗的透明玻璃基板B的一个主面上,在100℃加热干燥5分钟,形成膜厚10μm的相当于含吸收剂的吸收层的可见光·NIR吸收层D,得到例4的UV透射滤波器D。
测定得到的UV透射滤波器D的波长250~1100nm的入射角0°和30°的光谱透射率。应予说明,由所测定的透射率算出内部透射率(=所测定的透射率/(100-反射率)),用于评价。将由透射光谱得到的UV透射滤波器D的光学特性与其它例子一并示于表8。
[表7]
Figure BDA0002043371480000371
[表8]
例1 例2 例3 例4
UV透射滤波器的厚度 0.307mm 0.220mm 0.310mm 0.220mm
λ<sub>Tmax(0°)</sub> 353nm 346nm 334mn 378nm
T<sub>max</sub> 63.6% 96.1% 94.1% 30%
FWHM<sub>max</sub> 39nm 47nm 48nm 68nm
将T<sub>max</sub>设为1时的<sub>Ave(400-1100)</sub> 0.01 0.03 0.03 0.12
T<sub>Ave(400-1100)</sub>绝对值 0.9% 2.6% 2.7% 3.7%
λ<sub>max·P</sub>(UV)处的透射率 0.5% 0.5% 0.5% -
|λ<sub>(0°1/2L)</sub>-λ<sub>(30°1/2L)</sub>| 1nm 1nm 1nm 0nm
|λ<sub>(0°1/2S)</sub>-λ<sub>(30°1/2S)</sub>| 4nm 10nm 11nm 0nm
由表8可知,例1~4的UV透射滤波器具有能够应对装置的小型化的板厚薄度,并且充分地屏蔽可见光和近红外光,同时具有规定的紫外线透射特性。
符号说明
10...UV透射滤波器、11,11a,11b...吸收层、12...反射层、13...透明基材、14...防反射层。

Claims (13)

1.一种紫外线透射滤波器,具有吸收体,在对于入射角0°的光的波长250~1100nm的光谱透射率曲线中,具有透射波长带,
所述透射波长带在波长280~400nm的范围具有最大透射波长λTmax(0°)且半峰宽为10nm以上,
所述最大透射波长λTmax(0°)处的透射率为30%以上,
将所述最大透射波长λTmax(0°)处的透射率标准化为1时,对于波长400~1100nm的光的平均透射率为0.3以下,
所述紫外线透射滤波器的厚度为0.5mm以下,
所述吸收体包含含吸收剂的吸收层,所述含吸收剂的吸收层含有树脂和吸收剂。
2.根据权利要求1所述的紫外线透射滤波器,其中,入射角0°时的波长400~1100nm的平均透射率为5%以下。
3.根据权利要求1或2所述的紫外线透射滤波器,其中,进一步具备由电介质多层膜构成的反射层,
对于入射角0°的光,所述反射层在波长250~1100nm的范围具有至少1个反射波长带,所述反射波长带不包含所述最大透射波长λTmax(0°)
4.根据权利要求1或2所述的紫外线透射滤波器,其中,所述树脂具有如下吸收特性:在300nm以下具有透射率小于50%的吸收波长带。
5.根据权利要求1或2所述的紫外线透射滤波器,其中,所述吸收体进一步包含玻璃吸收层。
6.根据权利要求5所述的紫外线透射滤波器,其中,所述玻璃吸收层包含含有CuO的氟磷酸盐系玻璃或含有CuO的磷酸盐系玻璃。
7.根据权利要求5所述的紫外线透射滤波器,其中,所述玻璃吸收层包含含碱玻璃。
8.根据权利要求1或2所述的紫外线透射滤波器,其中,所述吸收剂含有如下的吸收剂:
在溶解于二氯甲烷并以入射角0°测定的波长280~800nm的光吸收光谱中,在波长300~420nm的范围具有最大吸收波长λmax(UV)的吸收剂。
9.根据权利要求8所述的紫外线透射滤波器,其中,所述吸收剂包含选自
Figure FDA0002794702580000021
唑系色素、部花青系色素、花青系色素、萘二甲酰亚胺系色素、
Figure FDA0002794702580000022
二唑系色素、
Figure FDA0002794702580000023
嗪系色素、
Figure FDA0002794702580000024
唑烷系色素、萘二甲酸系色素、苯乙烯系色素、蒽系色素、环状羰基系色素和三唑系色素中的至少1种。
10.根据权利要求8所述的紫外线透射滤波器,其中,所述紫外线透射滤波器在对所述含吸收剂的吸收层以入射角0°测定的波长280~800nm的光吸收光谱中的最大吸收波长λmax·P(UV)处,入射角0°时的透射率为30%以下。
11.根据权利要求1或2所述的紫外线透射滤波器,其中,将所述最大透射波长λTmax(0°)处的透射率标准化为1时的在比所述最大透射波长λTmax(0°)长的波长侧透射率为0.5的波长λ(0°1/2L)与将入射角30°时的最大透射波长λTmax(30°)处的透射率标准化为1时的在比所述最大透射波长λTmax(30°)长的波长侧透射率为0.5的波长λ(30°1/2L)之差为15nm以下。
12.根据权利要求1或2所述的紫外线透射滤波器,其中,将所述最大透射波长λTmax(0°)处的透射率标准化为1时的在比所述最大透射波长λTmax(0°)短的波长侧透射率为0.5的波长λ(0°1/2S)与将入射角30°时的最大透射波长λTmax(30°)处的透射率标准化为1时的在比所述最大透射波长λTmax(30°)短的波长侧透射率为0.5的波长λ(30°1/2S)之差为15nm以下。
13.根据权利要求3所述的紫外线透射滤波器,其中,所述反射层的波长425~530nm的光的平均透射率TAVE(425~530)为5%以下。
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