CN110959124A - 光学滤波器 - Google Patents

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Abstract

光学滤波器(1a)具备UV‑IR吸收层，在以0°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时，具有下述(i)～(v)的特性。(i)波长450nm～600nm的78％以上的平均透射率；(ii)波长750nm～1080nm的1％以下的分光透射率；(iii)波长300nm～350nm的1％以下的分光透射率；(iv)波长600nm～750nm的随着波长的增加而减少的分光透射率以及存在于波长620nm～680nm的范围内的第一IR截止波长；以及(v)波长350nm～450nm的随着波长的增加而增加的分光透射率以及存在于波长380nm～430nm的范围内的第一UV截止波长。

Description

光学滤波器
技术领域
本发明涉及光学滤波器。
背景技术
在使用了CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，互补式金属氧化物半导体)等摄像元件的摄像装置中，为了得到具有良好的色彩再现性的图像，在摄像元件的前面配置有各种光学滤波器。通常，摄像元件在从紫外线区域到红外线区域的较宽波长范围内具有分光灵敏度。另一方面，人的视觉灵敏度仅存在于可见光的区域。因此，为了使摄像装置中的摄像元件的分光灵敏度接近于人的视觉灵敏度，已知有在摄像元件的前面配置屏蔽红外线或紫外线的光学滤波器的技术。
作为光学滤波器，存在如具有电介质多层膜的光学滤波器这样利用光的反射的光学滤波器、如具有含有能够吸收规定波长的光的光吸收剂的膜的光学滤波器这样利用光的吸收的光学滤波器。后者具有不容易相对于入射光的入射角度发生变动的分光特性，从这方面出发是优选的。
例如，专利文献1中记载了一种由近红外线吸收剂和树脂形成的近红外线吸收滤波器。近红外线吸收剂由规定的膦酸化合物、规定的磷酸酯化合物和铜盐得到。规定的膦酸化合物具有与磷原子P键合的由-CH2CH2-R11表示的一价基团R1。R11表示氢原子、碳原子数1～20的烷基、或碳原子数1～20的氟代烷基。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-203467号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1所记载的近红外线吸收滤波器尽管能够有效地吸收波长800nm～1200nm的光，但很难说其在波长350nm～400nm和波长650nm～800nm具有期望的光吸收特性。因此，本发明提供一种光学滤波器，其能够利用简单的构成发挥出仅利用专利文献1所记载的近红外线吸收滤波器难以实现的所期望的光学性能。
用于解决课题的手段
本发明提供一种光学滤波器，其中，
该光学滤波器具备能够吸收红外线和紫外线的UV-IR吸收层，
在以0°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时，
(i)在波长450nm～600nm具有78％以上的平均透射率，
(ii)在波长750nm～1080nm具有1％以下的分光透射率，
(iii)在波长300nm～350nm具有1％以下的分光透射率，
(iv)在波长600nm～750nm具有随着波长的增加而减少的分光透射率，并且在波长600nm～750nm显示出50％的分光透射率的第一IR截止波长存在于波长620nm～680nm的范围内，
(v)在波长350nm～450nm具有随着波长的增加而增加的分光透射率，并且在波长350nm～450nm显示出50％的分光透射率的第一UV截止波长存在于波长380nm～430nm的范围内。
发明效果
上述的光学滤波器能够以简单的构成发挥出所期望的光学性能。
附图说明
图1A是示出本发明的光学滤波器的一例的截面图。
图1B是示出本发明的光学滤波器的另一例的截面图。
图1C是示出本发明的光学滤波器的又一例的截面图。
图1D是示出本发明的光学滤波器的又一例的截面图。
图1E是示出本发明的光学滤波器的又一例的截面图。
图1F是示出本发明的光学滤波器的又一例的截面图。
图2是示出具备本发明的光学滤波器的相机模块的一例的截面图。
图3是实施例1的光学滤波器的透射率光谱。
图4是实施例2的光学滤波器的透射率光谱。
图5是实施例16的光学滤波器的透射率光谱。
图6是实施例17的光学滤波器的透射率光谱。
图7是实施例18的光学滤波器的透射率光谱。
图8A是实施例21中使用的红外线吸收玻璃基板的透射率光谱。
图8B是实施例21的光学滤波器的透射率光谱。
图9是实施例22的光学滤波器的透射率光谱。
图10是实施例23的光学滤波器的透射率光谱。
图11是实施例24的光学滤波器的透射率光谱。
图12是实施例38的光学滤波器的透射率光谱。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，以下的说明涉及本发明的一例，本发明并不受这些示例的限定。
光学滤波器有时期望具有透射波长450nm～600nm的光且截止波长300nm～400nm和波长650nm～1100nm的光的特性。但是，例如专利文献1所记载的光学滤波器在波长350nm～400nm和波长650nm～800nm不具有充分的光吸收特性，为了截止波长350nm～400nm的光和波长650nm～800nm的光，需要另外的光吸收层或光反射膜。这样，不容易利用简单的构成(例如单层)实现具有上述期望特性的光学滤波器。实际上，本发明人为了利用简单的构成实现具有上述期望特性的光学滤波器多次反复进行试错。其结果，本发明人最终研究出了本发明的光学滤波器。
如图1A所示，光学滤波器1a具备UV-IR吸收层10。UV-IR吸收层10是能够吸收红外线和紫外线的层。光学滤波器1a在以0°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时，发挥出下述(i)～(v)的光学性能。
(i)波长450nm～600nm的78％以上的平均透射率
(ii)波长750nm～1080nm的1％以下的分光透射率
(iii)波长300nm～350nm的1％以下的分光透射率
(iv)波长600nm～750nm的随着波长的增加而减少的分光透射率和存在于波长620nm～680nm的范围内的第一IR截止波长
(v)波长350nm～450nm的随着波长的增加而增加的分光透射率和存在于波长380nm～430nm的范围内的第一UV截止波长
本说明书中，“分光透射率”是指特定波长的入射光入射至试样等物体时的透射率，“平均透射率”是指规定波长范围内的分光透射率的平均值，“最大透射率”是指规定波长范围内的分光透射率的最大值。另外，本说明书中，“透射率光谱”是指将规定波长范围内的各波长处的分光透射率按波长的顺序排列的光谱。
本说明书中，“IR截止波长”是指，将波长300nm～1200nm的光以规定的入射角度入射至光学滤波器时，在600nm以上的波长范围内显示出50％的分光透射率的波长。“第一IR截止波长”是以0°的入射角度向光学滤波器入射光时的IR截止波长。另外，“UV截止波长”是指，将波长300nm～1200nm的光以规定的入射角度入射至光学滤波器时，在450nm以下的波长范围内显示出50％的分光透射率的波长。“第一UV截止波长”是以0°的入射角度向光学滤波器入射光时的UV截止波长。
通过使光学滤波器1a发挥出上述(i)～(v)的光学性能，在光学滤波器1a中，波长450nm～600nm的光的透射量多，并且能够有效地截止波长300nm～400nm和波长650nm～1100nm的光。因此，光学滤波器1a的透射光谱比专利文献1所记载的近红外线吸收滤波器的透射光谱更适合于人的视觉灵敏度。而且，即使光学滤波器1a不具备UV-IR吸收层10以外的层，也能够发挥出上述(i)～(v)的光学性能。
关于上述(i)，光学滤波器1a在波长450nm～600nm优选具有80％以上的平均透射率，更优选具有82％以上的平均透射率。
关于上述(iii)，光学滤波器1a优选在波长300nm～360nm具有1％以下的分光透射率。由此，光学滤波器1a能够更有效地截止紫外线区域的光。
关于上述(iv)，第一IR截止波长(显示出50％的分光透射率的波长)优选存在于波长630nm～650nm的范围内。由此，光学滤波器1a的透射光谱更适合于人的视觉灵敏度。
关于上述(v)，第一UV截止波长(显示出50％的分光透射率的波长)优选存在于波长390nm～420nm的范围内。由此，光学滤波器1a的透射光谱更适合于人的视觉灵敏度。
光学滤波器1a优选在以0°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时发挥出下述(vi)的光学性能。由此能够屏蔽具有比较长的波长(波长1000～1100nm)的红外线。以往，为了截止该波长的光，大多使用由电介质多层膜形成的光反射膜。但是，根据光学滤波器1a，即使不使用这样的电介质多层膜，也能够有效地截止该波长的光。即使需要由电介质多层膜构成的光反射膜，也能够降低光反射膜所要求的反射性能的水平，因此能够降低光反射膜中的电介质的层积数，能够降低光反射膜的形成所需要的成本。
(vi)波长1000～1100nm的3％以下的分光透射率
光学滤波器1a优选在以0°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时发挥出下述(vii)的光学性能。这种情况下，能够截止具有更长波长(1100～1200nm)的红外线。由此，即使不使用电介质多层膜、或者即使减少电介质多层膜中的电介质的层积数，光学滤波器1a也能够有效地截止该波长的光。
(vii)波长1100～1200nm的15％以下的分光透射率
例如，在光学滤波器1a中，第二IR截止波长与第一IR截止波长之差的绝对值为10nm以下(光学性能(viii))。第二IR截止波长是将波长300nm～1200nm的光以40°的入射角度入射至光学滤波器1a时的IR截止波长。这种情况下，光学滤波器1a的第一IR截止波长附近的透射率特性不容易相对于入射至光学滤波器1a的光的入射角度发生变动。其结果，能够利用在摄像元件的前方配置有光学滤波器1a的摄像装置抑制在所得到的图像的中心部和周边部产生不同的色调。
在光学滤波器1a中，第二IR截止波长与第一IR截止波长之差的绝对值优选为5nm以下。
例如，在光学滤波器1a中，第三IR截止波长与第一IR截止波长之差的绝对值为15nm以下(光学性能(ix))。第三IR截止波长是将波长300nm～1200nm的光以50°的入射角度入射至光学滤波器1a时的IR截止波长。这种情况下，即使入射至光学滤波器1a的光的入射角度显著变化，也能够抑制光学滤波器1a的第一IR截止波长附近的透射率特性的变化。其结果，即使将光学滤波器1a配置在能够以宽视场角进行摄像的摄像装置的摄像元件的前方，也容易得到良好的图像。
例如，在光学滤波器1a中，第四IR截止波长与第一IR截止波长之差的绝对值为20nm以下。第四IR截止波长是将波长300nm～1200nm的光以60°的入射角度入射至光学滤波器1a时的IR截止波长。这种情况下，即使将光学滤波器1a配置在能够以宽视场角进行摄像的摄像装置的摄像元件的前方，也容易得到良好的图像。
例如，在光学滤波器1a中，第二UV截止波长与第一UV截止波长之差的绝对值为10nm以下(光学性能(x))。第二UV截止波长是将波长300nm～1200nm的光以40°的入射角度入射至光学滤波器1a时的UV截止波长。这种情况下，光学滤波器1a的第一UV截止波长附近的透射率特性不容易相对于入射至光学滤波器1a的光的入射角度发生变动。其结果，能够利用在摄像元件的前方配置有光学滤波器1a的摄像装置抑制在所得到的图像的中心部和周边部产生不同的色调。
在光学滤波器1a中，第二UV截止波长与第一UV截止波长之差的绝对值优选为5nm以下。
例如，在光学滤波器1a中，第三UV截止波长与第一UV截止波长之差的绝对值为15nm以下(光学性能(xi))。第三UV截止波长是将波长300nm～1200nm的光以50°的入射角度入射至光学滤波器1a时的UV截止波长。这种情况下，即使入射至光学滤波器1a的光的入射角度显著变化，也能够抑制光学滤波器1a的第一UV截止波长附近的透射率特性的变化。其结果，即使将光学滤波器1a配置在能够以宽视场角进行摄像的摄像装置的摄像元件的前方，也容易得到良好的图像。
例如，在光学滤波器1a中，第四UV截止波长与第一UV截止波长之差的绝对值为20nm以下。第四UV截止波长是将波长300nm～1200nm的光以60°的入射角度入射至光学滤波器1a时的UV截止波长。这种情况下，即使将光学滤波器1a配置在能够以宽视场角进行摄像的摄像装置的摄像元件的前方，也容易得到良好的图像。
光学滤波器1a优选在以0°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时发挥出下述(xii)的光学性能。
(xii)波长800～950nm的0.5％以下的分光透射率、更优选0.1％以下的分光透射率
光学滤波器1a优选在以0°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时进一步发挥出下述(xiii)的光学性能。
(xiii)波长800～1000nm的0.5％以下的分光透射率、更优选0.1％以下的分光透射率
摄像装置中使用的RGB所对应的各彩色滤波器不仅可透射各RGB所对应的波长范围的光，而且有时也可透射波长800nm以上的光。因此，若摄像装置中使用的红外线截止滤波器在上述波长范围中的分光透射率未降低至一定程度，则上述波长范围的光会入射至摄像元件的像素并由该像素输出信号。在使用这样的摄像装置获得数字图像的情况下，在可见光区域的光量足够强时，即使低光量的红外线透过彩色滤波器并被摄像元件的像素接收，也不会对所得到的数字图像产生较大影响。但是，在可见光区域的光量小时、或在图像的暗部，容易受到这样的红外线的影响，此时蓝色系或红色系等的色调可能会混在这些图像中。
这样，与CMOS和CCD等摄像元件一起使用的彩色滤波器有时使波长800～950nm或800～1000nm的范围内的光透射。通过使光学滤波器1a具有上述(xii)和(xiii)的光学性能，能够防止这样的图像的不良情况。
UV-IR吸收层10只要吸收红外线和紫外线以使光学滤波器1a能够发挥出上述(i)～(v)的光学性能，，则对其没有特别限制，例如UV-IR吸收层10包含由膦酸和铜离子形成的UV-IR吸收剂。
UV-IR吸收层10包含由膦酸和铜离子形成的UV-IR吸收剂的情况下，该膦酸例如包含具有芳基的第一膦酸。第一膦酸中的芳基与磷原子键合。由此，光学滤波器1a容易发挥出上述(i)～(v)的光学性能。
第一膦酸所具有的芳基例如为苯基、苄基、甲苯基、硝基苯基、羟基苯基、苯基中的至少1个氢原子被卤原子取代而成的卤代苯基、或者苄基的苯环中的至少1个氢原子被卤原子取代而成的卤代苄基。优选第一膦酸在其一部分具有卤代苯基。这种情况下，光学滤波器1a容易更可靠地发挥出上述(i)～(v)的光学性能。
在UV-IR吸收层10包含由膦酸和铜离子形成的UV-IR吸收剂的情况下，该膦酸优选进一步包含具有烷基的第二膦酸。第二膦酸中，烷基与磷原子键合。
第二膦酸所具有的烷基例如为具有6个以下的碳原子的烷基。该烷基可以具有直链和支链中的任一者。
UV-IR吸收层10包含由膦酸和铜离子形成的UV-IR吸收剂的情况下，UV-IR吸收层10优选进一步包含使UV-IR吸收剂分散的磷酸酯、以及基质树脂。
UV-IR吸收层10中含有的磷酸酯只要能够适当地分散UV-IR吸收剂就没有特别限制，例如包含下式(c1)所表示的磷酸二酯和下式(c2)所表示的磷酸单酯中的至少一者。下式(c1)和下式(c2)中，R21、R22和R3分别为-(CH2CH2O)nR4所表示的1价官能团，n为1～25的整数，R4表示碳原子数6～25的烷基。R21、R22和R3为彼此相同或不同的种类的官能团。
[化1]
Figure BDA0002377862750000081
对于磷酸酯没有特别限制，例如可以为Plysurf A208N：聚氧乙烯烷基(C12、C13)醚磷酸酯、Plysurf A208F：聚氧乙烯烷基(C8)醚磷酸酯、Plysurf A208B：聚氧乙烯月桂基醚磷酸酯、Plysurf A219B：聚氧乙烯月桂基醚磷酸酯、Plysurf AL：聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚磷酸酯、Plysurf A212C：聚氧乙烯十三烷基醚磷酸酯、或Plysurf A215C：聚氧乙烯十三烷基醚磷酸酯。这些均为第一工业制药公司制造的产品。另外，磷酸酯可以为NIKKOL DDP-2：聚氧乙烯烷基醚磷酸酯、NIKKOL DDP-4：聚氧乙烯烷基醚磷酸酯、或NIKKOL DDP-6：聚氧乙烯烷基醚磷酸酯。这些均为Nikkol Chemicals公司制造的产品。
UV-IR吸收层10中包含的基质树脂例如为能够使UV-IR吸收剂分散且能够进行热固化或紫外线固化的树脂。此外，作为基质树脂，在由该树脂形成0.1mm的树脂层的情况下，可以使用该树脂层对于波长350nm～900nm的透射率例如为70％以上、优选为75％以上、更优选为80％以上的树脂。相对于基质树脂100质量份，膦酸的含量例如为3～180质量份。
UV-IR吸收层10中包含的基质树脂只要满足上述特性就没有特别限定，例如为(聚)烯烃树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、(改性)丙烯酸系树脂、环氧树脂或有机硅树脂。基质树脂为可以包含苯基等芳基、优选包含苯基等芳基的有机硅树脂。若UV-IR吸收层10硬(坚硬)，则随着该UV-IR吸收层10的厚度增加，在光学滤波器1a的制造工序中容易由于固化收缩而产生裂纹。基质树脂为包含芳基的有机硅树脂时，UV-IR吸收层10容易具有良好的抗裂性。另外，在使用包含芳基的有机硅树脂时，在含有上述的由膦酸和铜离子形成的UV-IR吸收剂的情况下，UV-IR吸收剂容易发生凝集。此外，在UV-IR吸收层10的基质树脂为包含芳基的有机硅树脂的情况下，UV-IR吸收层10中包含的磷酸酯优选如式(c1)或式(c2)所表示的磷酸酯那样具有氧基烷基等具有柔软性的直链有机官能团。这是由于，通过基于上述的膦酸、包含芳基的有机硅树脂、以及具有氧基烷基等直链有机官能团的磷酸酯的组合的相互作用，UV-IR吸收剂不容易发生凝集，并且能够使UV-IR吸收层具有良好的刚性和良好的柔软性。作为基质树脂使用的有机硅树脂的具体例可以举出KR-255、KR-300、KR-2621-1、KR-211、KR-311、KR-216、KR-212以及KR-251。这些均为信越化学工业公司制造的有机硅树脂。
如图1A所示，光学滤波器1a例如进一步具备透明电介质基板20，透明电介质基板20的一个主面的至少一部分被UV-IR吸收层10覆盖。透明电介质基板20只要为在450nm～600nm具有高平均透射率(例如80％以上)的电介质基板就没有特别限制。透明电介质基板20也可以根据情况在紫外线区域或红外线区域具有吸收力。
透明电介质基板20例如为玻璃制或树脂制。透明电介质基板20为玻璃制的情况下，该玻璃例如为D263等硼硅酸玻璃、钠钙玻璃(青板)、B270等白板玻璃、无碱玻璃、或者含有铜的磷酸盐玻璃或含有铜的氟磷酸盐玻璃等红外线吸收性玻璃。透明电介质基板20为含有铜的磷酸盐玻璃或含有铜的氟磷酸盐玻璃等红外线吸收性玻璃的情况下，通过透明电介质基板20所具有的红外线吸收性能与UV-IR吸收层10所具有的红外线吸收性能的组合，能够实现光学滤波器1a所需要的红外线吸收性能。因此，能够降低UV-IR吸收层10所要求的红外线吸收性能的水平。这样的红外线吸收性玻璃例如为肖特公司制造的BG-60、BG-61、BG-62、BG-63或BG-67，日本电气硝子公司制造的500EXL，或者HOYA公司制造的CM5000、CM500、C5000或C500S。另外，红外线吸收性玻璃也可以具有紫外线吸收特性。
透明电介质基板20可以为氧化镁、蓝宝石或石英等具有透明性的结晶性基板。例如，蓝宝石由于硬度高因而不容易被划伤。因此，有时板状的蓝宝石作为耐擦伤性的保护材料(保护滤波器)而被配置在智能手机和移动电话等便携终端所具备的相机模块或透镜的前表面。通过在这样的板状的蓝宝石上形成UV-IR吸收层10，能够在保护相机模块和透镜的同时屏蔽紫外线或红外线。由此，在CCD或CMOS等摄像元件的周边或相机模块的内部不必配置具备紫外线或红外线的屏蔽性的光学滤波器。因此，若在板状的蓝宝石上形成UV-IR吸收层10，则能够有助于相机模块的低背化。
在透明电介质基板20为树脂制的情况下，该树脂例如为(聚)烯烃树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、(改性)丙烯酸系树脂、环氧树脂或有机硅树脂。
如图1A所示，在光学滤波器1a中，例如UV-IR吸收层10以单层的形式形成。这种情况下，光学滤波器1a的结构简单。
光学滤波器1a例如能够通过将用于形成UV-IR吸收层10的组合物(UV-IR吸收性组合物)涂布至透明电介质基板20的一个主面而形成涂膜并使该涂膜干燥来制造。以UV-IR吸收层10包含由膦酸和铜离子形成的UV-IR吸收剂的情况为例，对UV-IR吸收性组合物的制备方法和光学滤波器1a的制造方法进行说明。
首先对UV-IR吸收性组合物的制备方法的一例进行说明。将乙酸铜一水合物等铜盐添加至四氢呋喃(THF)等规定的溶剂中并搅拌，得到铜盐的溶液。接着，向该铜盐的溶液中加入式(c1)所表示的磷酸二酯或式(c2)所表示的磷酸单酯等磷酸酯化合物并搅拌，制备A液。另外，将第一膦酸加入到THF等规定的溶剂中并搅拌，制备B液。使用两种以上的膦酸作为第一膦酸的情况下，可以在将膦酸加入到THF等规定的溶剂中之后进行搅拌，将按膦酸的每个种类制备的多种预备液混合来制备B液。优选在B液的制备中加入烷氧基硅烷单体。
在向UV-IR吸收性组合物中加入烷氧基硅烷单体时，能够防止UV-IR吸收剂的粒子彼此凝集，因此即使降低磷酸酯的含量，UV-IR吸收性组合物中的UV-IR吸收剂也良好地分散。另外，在使用UV-IR吸收性组合物制造光学滤波器1a的情况下，通过按照充分发生烷氧基硅烷单体的水解反应和缩聚反应的方式进行处理，可形成硅氧烷键(-Si-O-Si-)，光学滤波器1a具有良好的耐湿性。此外，光学滤波器1a具有良好的耐热性。这是由于，硅氧烷键比-C-C-键和-C-O-键等键接的键能更高、化学上更稳定，耐热性和耐湿性优异。
接着，一边对A液进行搅拌，一边向A液中加入B液，进行规定时间的搅拌。接着，向该溶液中加入甲苯等规定的溶剂并进行搅拌，得到C液。接着一边对C液进行加热一边进行规定时间的脱溶剂处理，得到D液。由此，除去THF等溶剂和乙酸(沸点约118℃)等通过铜盐解离而生成的成分，由第一膦酸和铜离子生成UV-IR吸收剂。对C液进行加热的温度基于应从铜盐中解离除去的成分的沸点来决定。需要说明的是，在脱溶剂处理中，为了得到C液而使用的甲苯(沸点约110℃)等溶剂也挥发。该溶剂优选在UV-IR吸收性组合物中以一定程度残留，因此，从这方面出发来决定溶剂的添加量和脱溶剂处理的时间即可。需要说明的是，为了得到C液，也可以使用邻二甲苯(沸点约144℃)来代替甲苯。这种情况下，邻二甲苯的沸点高于甲苯的沸点，因此可以将添加量降低至甲苯的添加量的四分之一左右。
在UV-IR吸收性组合物进一步包含第二膦酸的情况下，例如进一步如下制备H液。首先，将乙酸铜一水合物等铜盐添加到四氢呋喃(THF)等规定溶剂中并搅拌，得到铜盐的溶液。接着，向该铜盐的溶液中加入式(c1)所表示的磷酸二酯或式(c2)所表示的磷酸单酯等磷酸酯化合物并搅拌，制备E液。另外，将第二膦酸添加到THF等规定的溶剂中并搅拌，制备F液。使用两种以上的膦酸作为第二膦酸的情况下，可以将第二膦酸添加到THF等规定的溶剂中后进行搅拌，将按第二膦酸的每个种类制备的多种预备液混合，制备F液。一边对E液进行搅拌，一边向E液中加入F液并搅拌规定的时间。接着，向该溶液中加入甲苯等规定的溶剂并搅拌，得到G液。接着，一边对G液进行加热一边进行规定时间的脱溶剂处理，得到H液。由此，将THF等溶剂和乙酸等通过铜盐的解离而生成的成分除去，由第二膦酸和铜离子生成另外的UV-IR吸收剂。对G液进行加热的温度与C液同样地决定，用于得到G液的溶剂也与C液同样地决定。
向D液中加入有机硅树脂等基质树脂并搅拌，能够制备UV-IR吸收性组合物。另外，UV-IR吸收性组合物含有由第二膦酸和铜离子形成的UV-IR吸收剂的情况下，向D液中加入有机硅树脂等基质树脂并搅拌而得到I液，向该I液中进一步加入H液并搅拌，由此能够制备出UV-IR吸收性组合物。
将UV-IR吸收性组合物涂布至透明电介质基板20的一个主面来形成涂膜。例如，通过旋转涂布或利用分配器的涂布将液态的UV-IR吸收性组合物涂布至透明电介质基板20的一个主面，形成涂膜。接着，对涂膜进行规定的加热处理，使涂膜固化。例如，将该涂膜暴露于温度为50℃～200℃的环境中。为了使UV-IR吸收性组合物中含有的烷氧基硅烷单体充分水解，根据需要对涂膜实施加湿处理。例如，将固化后的涂膜暴露于温度为40℃～100℃和相对湿度为40％～100％的环境中。由此形成硅氧烷键的重复结构(Si-O)n。这样能够制造出光学滤波器1a。需要说明的是，通常在包含单体的烷氧基硅烷的水解和缩聚反应中，有时使烷氧基硅烷和水在液态组合物内并存来进行这些反应。但是，在制作光学滤波器时，在预先向UV-IR吸收性组合物中添加水时，在UV-IR吸收层的形成过程中磷酸酯或UV-IR吸收剂发生劣化，可能会降低UV-IR吸收性能、或者损害光学滤波器的耐久性。因此，优选通过规定的加热处理使涂膜固化后进行加湿处理。
在透明电介质基板20为玻璃基板的情况下，为了提高透明电介质基板20与UV-IR吸收层10的附着性，可以在透明电介质基板20与UV-IR吸收层10之间形成包含硅烷偶联剂的树脂层。
<变形例>
光学滤波器1a可以从各种方面出发进行变更。例如，光学滤波器1a可以分别变更为图1B～图1F所示的光学滤波器1b～1f。除了特别说明的情况以外，光学滤波器1b～1f均与光学滤波器1a同样地构成。对于与光学滤波器1a的构成要素相同或相应的光学滤波器1b～1f的构成要素附以相同符号，省略详细的说明。只要在技术上不矛盾，光学滤波器1a相关的说明也适用于光学滤波器1b～1f。
如图1B所示，本发明的另一例的光学滤波器1b在透明电介质基板20的两个主面上形成有UV-IR吸收层10。由此，光学滤波器1b能够利用2个UV-IR吸收层10而不是1个UV-IR吸收层10发挥出上述(i)～(v)的光学性能。透明电介质基板20的两个主面上的UV-IR吸收层10的厚度可以相同，也可以不同。即，按照将光学滤波器1b为了得到所期望的光学特性所需要的UV-IR吸收层10的厚度均等或不均等地分配的方式在透明电介质基板20的两个主面上形成UV-IR吸收层10。由此，在透明电介质基板20的两个主面上形成的各UV-IR吸收层10的厚度比较小。由此能够降低涂膜的内部压力、防止裂纹的产生。另外，能够缩短涂布液态的UV-IR吸收性组合物的时间，能够缩短用于使UV-IR吸收性组合物的涂膜固化的时间。在透明电介质基板20薄的情况下，若仅在透明电介质基板20的一个主面上形成UV-IR吸收层10，则由于与由UV-IR吸收性组合物形成UV-IR吸收层10时所产生的收缩相伴的应力，光学滤波器有可能发生翘曲。但是，通过在透明电介质基板20的两个主面上形成UV-IR吸收层10，即使在透明电介质基板20薄的情况下，也可抑制光学滤波器1b中的翘曲。这种情况下，为了提高透明电介质基板20与UV-IR吸收层10的附着性，也可以在透明电介质基板20与UV-IR吸收层10之间形成包含硅烷偶联剂的树脂层。
如图1C所示，本发明的又一例的光学滤波器1c具备防反射膜30。防反射膜30是按照形成光学滤波器1c与空气的界面的方式形成的、用于降低可见光区域的光的反射的膜。防反射膜30例如为由树脂、氧化物以及氟化物等电介质形成的膜。防反射膜30可以为将折射率不同的两种以上的电介质层积而形成的多层膜。特别是防反射膜30可以为由SiO2等低折射率材料和TiO2或Ta2O5等高折射率材料构成的电介质多层膜。这种情况下，光学滤波器1c与空气的界面处的菲涅耳反射降低，能够增大光学滤波器1c的可见光区域的光量。这种情况下，为了提高透明电介质基板20与UV-IR吸收层10的附着性，也可以在透明电介质基板20与UV-IR吸收层10之间形成包含硅烷偶联剂的树脂层。根据情况，为了提高防反射膜30的附着性，也可以在UV-IR吸收层10与防反射膜30之间形成包含硅烷偶联剂的树脂层。防反射膜30可以配置在光学滤波器1c的两个主面上，也可以仅配置在一个主面上。
如图1D所示，本发明的又一例的光学滤波器1d仅由UV-IR吸收层10构成。光学滤波器1d例如可以如下制造：将UV-IR吸收性组合物涂布至玻璃基板、树脂基板、金属基板(例如钢基板或不锈钢基板)等规定的基板，形成涂膜，使该涂膜固化后从基板剥离，由此制造该光学滤波器1d。光学滤波器1d可以通过熔融成型法制造。光学滤波器1d不具备透明电介质基板20，因而较薄。因此，光学滤波器1d能够有助于摄像元件和光学系统的低背化。
如图1E所示，本发明的又一例的光学滤波器1e具备UV-IR吸收层10、以及配置在其双面的一对防反射膜30。这种情况下，光学滤波器1e能够有助于摄像元件和光学系统的低背化，并且与光学滤波器1d比，能够增大可见光区域的光量。
如图1F所示，本发明的又一例的光学滤波器1f具备UV-IR吸收层10、以及配置在其一个主面上的反射红外线和/或紫外线的反射膜40。反射膜40例如为通过蒸镀铝等金属而形成的膜、或者为由高折射率材料构成的层和由低折射率材料构成的层交替地层积而成的电介质多层膜。作为高折射率材料，使用TiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、ZnO以及In2O3等具有1.7～2.5的折射率的材料。作为低折射率材料，使用SiO2、Al2O3以及MgF2等具有1.2～1.6的折射率的材料。电介质多层膜的形成方法例如为化学气相沉积(CVD)法、溅射法或真空蒸镀法。另外，这样的反射膜也可以按照形成光学滤波器的两个主面的方式来形成(省略图示)。在光学滤波器的两个主面形成反射膜时，在光学滤波器的表面和背面这两面的应力平衡，可得到光学滤波器不容易发生翘曲的优点。
光学滤波器1a～1f分别可以根据需要按照与UV-IR吸收层10分开地具备红外线吸收膜(省略图示)的方式进行变更。红外线吸收膜例如含有花青系、酞菁系、方酸菁系、二亚铵系以及偶氮系等有机系的红外线吸收剂或者由金属络合物构成的红外线吸收剂。红外线吸收膜例如含有选自这些红外线吸收剂中的1种或2种以上的红外线吸收剂。该有机系的红外线吸收剂能够吸收的光的波长范围(吸收带)小，适合于吸收特定范围的波长的光。
光学滤波器1a～1f分别可以根据需要按照与UV-IR吸收层10分开地具备紫外线吸收膜(省略图示)的方式进行变更。紫外线吸收膜例如含有二苯甲酮系、三嗪系、吲哚系、部花青系以及噁唑系等紫外线吸收剂。紫外线吸收膜例如含有选自这些紫外线吸收剂中的1种或2种以上的紫外线吸收剂。这些紫外线吸收剂例如也可以包含吸收300nm～340nm附近的紫外线、发出比所吸收的波长更长的波长的光(荧光)而作为荧光剂或荧光增白剂发挥功能的物质，利用紫外线吸收膜能够降低引起树脂等在光学滤波器中使用的材料的劣化的紫外线的入射。
也可以使树脂制造的透明电介质基板20预先含有上述的红外线吸收剂或紫外线吸收剂。红外线吸收膜、紫外线吸收膜可通过例如将含有红外线吸收剂或紫外线吸收剂的树脂成膜而形成。这种情况下，树脂需要能够使红外线吸收剂或紫外线吸收剂适当地溶解或分散、且为透明的。作为这样的树脂，可例示出(聚)烯烃树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、(改性)丙烯酸系树脂、环氧树脂以及有机硅树脂。
光学滤波器1a～1f分别可以根据需要按照进一步具备反射红外线和/或紫外线的反射膜的方式进行变更。作为这样的反射膜，例如可以使用通过蒸镀铝等金属而形成的膜、或者由高折射率材料构成的层和由低折射率材料构成的层交替地层积而成的电介质多层膜。这样的反射膜可以按照形成光学滤波器的两个主面的方式来形成，也可以按照形成光学滤波器的一个主面的方式来形成。在像前者那样形成反射膜时，在光学滤波器的表面和背面这两面的应力平衡，光学滤波器不容易发生翘曲。反射膜为电介质多层膜的情况下，例如作为高折射率材料，使用TiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、ZnO以及In2O3等具有1.7～2.5的折射率的材料，作为低折射率材料，使用SiO2、Al2O3以及MgF2等具有1.2～1.6的折射率的材料。电介质多层膜的形成方法例如为化学气相沉积(CVD)法、溅射法或真空蒸镀法。
为了使摄像装置中的摄像元件的分光灵敏度接近人的视觉灵敏度，光学滤波器1a～1f例如被配置在摄像装置内部的CCD或CMOS等摄像元件的前面(靠近被摄物的一侧)。
另外，如图2所示，例如能够提供使用光学滤波器1a的相机模块100。相机模块100除了具备光学滤波器1a以外，还具备例如透镜系统2、低通滤波器3、摄像元件4、电路基板5、光学滤波器支承壳体7以及光学系统壳体8。光学滤波器1a的周边例如嵌入至与在光学滤波器支承壳体7的中央形成的开口相接的环状的凹部。光学滤波器支承壳体7固定于光学系统壳体8。在光学系统壳体8的内部沿着光轴依序配置有透镜系统2、低通滤波器3以及摄像元件4。摄像元件4例如为CCD或CMOS。来自被摄物的光通过光学滤波器1a截止了紫外线和红外线后，利用透镜系统2进行会聚，进一步通过低通滤波器3而进入摄像元件4。由摄像元件4生成的电信号利用电路基板5而送到相机模块100的外部。
在相机模块100中，光学滤波器1a还起到作为保护透镜系统2的罩(保护滤波器)的功能。这种情况下，优选使用蓝宝石基板作为光学滤波器1a中的透明电介质基板20。蓝宝石基板具有高耐擦伤性，因此优选例如将蓝宝石基板配置在外侧(与摄像元件4的侧相反的一侧)。由此，光学滤波器1a对于来自外部的接触等具有高耐擦伤性、并且具有上述(i)～(v)的光学性能(优选进一步具有(vi)～(xiii)的光学性能)。由此，在摄像元件4的附近不必配置用于截止红外线或紫外线的光学滤波器，容易将相机模块100低背化。需要说明的是，图2所示的相机模块100是用于例示各部件的配置等的示意图，对于将光学滤波器1a用作保护滤波器的方式进行了说明。只要光学滤波器1a可发挥出作为保护滤波器的功能，使用光学滤波器1a的相机模块不限于图2所示的示例，根据需要可以省略低通滤波器3，也可以具备其他的滤波器。
实施例
利用实施例更详细地说明本发明。需要说明的是，本发明不限于以下的实施例。首先，对实施例和比较例的光学滤波器的评价方法进行说明。
<光学滤波器的透射率光谱测定>
使用紫外可见分光光度计(日本分光公司制造、产品名：V-670)对于使波长300nm～1200nm的光入射至实施例和比较例的光学滤波器时的透射率光谱进行测定。使入射光相对于光学滤波器的入射角度以5°的间隔从0°变化到65°，测定各角度下的透射率光谱。
<UV-IR吸收层的厚度的测定>
利用数字千分尺测定实施例和比较例的光学滤波器的厚度。对于实施例和比较例的光学滤波器中的具有玻璃等透明电介质基板的光学滤波器，由利用数字千分尺测定的光学滤波器的厚度减去玻璃基板的厚度来确定光学滤波器中的UV-IR吸收层的厚度。
<实施例1>
将乙酸铜一水合物((CH3COO)2Cu·H2O)1.125g与四氢呋喃(THF)60g混合，搅拌3小时，得到乙酸铜溶液。接着，向所得到的乙酸铜溶液中加入作为磷酸酯化合物的PlysurfA208N(第一工业制药公司制造)0.412g并搅拌30分钟，得到A液。向苯基膦酸(C6H5PO(OH)2)(日产化学工业公司制造)0.441g中加入THF 10g并搅拌30分钟，得到B-1液。向4-溴苯基膦酸(C6H4BrPO(OH)2)(东京化成工业公司制造)0.661g中加入THF 10g并搅拌30分钟，得到B-2液。接着，将B-1液与B-2液混合并搅拌1分钟，加入甲基三乙氧基硅烷(MTES：CH3Si(OC2H5)3)(信越化学工业公司制造)1.934g和四乙氧基硅烷(TEOS：Si(OC2H5)4)(Kishida Chemical公司制造特级)0.634g，进一步搅拌1分钟，得到B液。一边搅拌A液一边向A液中加入B液，在室温下搅拌1分钟。接着，向该溶液中加入甲苯25g后，在室温下搅拌1分钟，得到C液。将该C液加入烧瓶中，一边在油浴(东京理化器械公司制造、型号：OSB-2100)中加热，一边利用旋转蒸发器(东京理化器械公司制造、型号：N-1110SF)进行脱溶剂处理。油浴的设定温度调整至105℃。然后，从烧瓶中取出脱溶剂处理后的D液。作为包含苯基膦酸铜和4-溴苯基膦酸铜的苯基系膦酸铜(吸收剂)的微粒的分散液的D液是透明的，微粒良好地分散。
将乙酸铜一水合物0.225g与THF 36g混合并搅拌3小时，得到乙酸铜溶液。接着，向所得到的乙酸铜溶液中加入作为磷酸酯化合物的Plysurf A208N 0.129g并搅拌30分钟，得到E液。另外，向正丁基膦酸(C4H9PO(OH)2)(日本化学工业公司制造)0.144g中加入THF 10g并搅拌30分钟，得到F液。一边搅拌E液一边向E液中加入F液，在室温下搅拌1分钟。接着，向该溶液中加入甲苯25g后，在室温下搅拌1分钟，得到G液。将该G液加入烧瓶中，一边利用油浴加热一边利用旋转蒸发器进行脱溶剂处理。油浴的设定温度调整至105℃。其后，从烧瓶中取出脱溶剂处理后的H液。作为丁基膦酸铜的微粒的分散液的H液是透明的，微粒良好地分散。
向D液中添加有机硅树脂(信越化学工业公司制造、产品名：KR-300)2.200g并搅拌30分钟，得到I液。将H液加入至I液中并搅拌30分钟，得到实施例1的UV-IR吸收性组合物(J液)。对于实施例1的UV-IR吸收性组合物(J液)，将各成分的质量基准的含量示于表1，将各成分的物质量基准的含量和各膦酸的物质量基准的含有率示于表2。由于各膦酸的含有率是将小数点后第2位四舍五入而求出的，因此有时合计不是100mol％。
在具有76mm×76mm×0.21mm的尺寸的由硼硅酸玻璃形成的透明玻璃基板(SCHOTT公司制造、产品名：D263)的一个主面的中心部的30mm×30mm的范围，使用分配器涂布实施例1的UV-IR吸收性组合物，形成涂膜。按照光学滤波器在波长700～730nm的平均透射率约为1％的方式进行试错，决定涂膜的厚度。在将UV-IR吸收性组合物涂布至透明玻璃基板时，将具有与涂布液的涂布范围相当的开口的框架置于透明玻璃基板上来阻挡涂布液以使得涂布液不会流出。通过调节涂布液的量，可得到目标厚度的涂膜。接着，将具有未干燥的涂膜的透明玻璃基板放入烘箱中，在85℃进行6小时加热处理，使涂膜固化。然后，将上述形成有涂膜的透明玻璃基板在设定为温度85℃和相对湿度85％的恒温恒湿槽内放置20小时进行加湿处理，得到在透明玻璃基板上形成有UV-IR吸收层的实施例1的光学滤波器。为了促进涂布至透明玻璃基板上的UV-IR吸收性组合物中包含的烷氧基硅烷的水解和缩聚、在UV-IR吸收层中形成硬质且致密的基质而进行加湿处理。实施例1的光学滤波器的UV-IR吸收层的厚度为170μm。测定实施例1的光学滤波器在入射角度为0°～65°的透射率光谱。将入射角度为0°、40°、50°以及60°的透射率光谱示于图3。将从实施例1的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。表8中的“透射率78％以上的波长范围”是在波长400nm～600nm显示出78％以上的分光透射率的波长范围。表8中的红外线区域特性相关的“透射率1％以下的波长范围”是在波长700nm～1200nm显示出1％以下的分光透射率的波长范围。表8中的红外线区域特性相关的“透射率0.1％以下的波长范围”是在波长700nm～1200nm显示出0.1％以下的分光透射率的波长范围。表8中的紫外线区域特性相关的“透射率1％以下的波长范围”是在波长300nm～400nm显示出1％以下的分光透射率的波长范围。表8中的紫外线区域特性相关的“透射率0.1％以下的波长范围”是在波长300nm～400nm显示出0.1％以下的分光透射率的波长范围。这些情况也适用于表10、表12、表14、表16、表18以及表20。此外，将从实施例1的光学滤波器在入射角度为0°、30°～65°(5°的间隔)的透射率光谱观察到的结果(入射角度：0°～65°)示于表11和表12。
<实施例2～15>
除了将各化合物的添加量如表1所示进行调节以外，与实施例1同样地制备实施例2～15的UV-IR吸收性组合物。除了代替实施例1的UV-IR吸收性组合物而使用实施例2～15的UV-IR吸收性组合物并将UV-IR吸收层的厚度如表1所示进行调节以外，与实施例1同样地分别制作实施例2～15的光学滤波器。将各膦酸的物质量基准的含量和含有率示于表2。各膦酸的含有率是将小数点后第2位四舍五入而求出的，因此有时合计不是100mol％。测定实施例2的光学滤波器在入射角度为0°～65°时的透射率光谱。将入射角度为0°、40°、50°和60°时的透射率光谱示于图4。将从实施例2的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。进一步将从实施例2的光学滤波器在入射角度为0°、30°～65°(5°的间隔)时的透射率光谱观察到的结果示于表13和表14。另外，将从实施例3～15的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。
<实施例16>
在具有76mm×76mm×0.21mm的尺寸的由硼硅酸玻璃形成的透明玻璃基板(SCHOTT公司制造、产品名：D263)的一个主面的中心部的30mm×30mm的范围，使用分配器涂布实施例2的UV-IR吸收性组合物，形成规定厚度的涂膜。在将UV-IR吸收性组合物涂布至透明玻璃基板时，将具有与涂布液的涂布范围相当的开口的框架置于透明玻璃基板上来阻挡涂布液以使得涂布液不会流出。接着，将具有未干燥的涂膜的透明玻璃基板放入烘箱中，在85℃进行6小时加热处理，使涂膜固化。然后，将该涂膜从透明玻璃基板剥离。将剥离后的涂膜在设定为温度85℃和相对湿度85％的恒温恒湿槽内放置20小时进行加湿处理，得到仅由UV-IR吸收层构成的实施例16的光学滤波器。利用数字千分尺的测量仅测定了光吸收层的厚度。其结果，实施例16的光学滤波器的厚度为132μm。测定实施例16的光学滤波器在入射角度为0°～65°时的透射率光谱。将入射角度为0°、40°、50°以及60°时的透射率光谱示于图5。将从实施例16的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。进一步将从实施例16的光学滤波器在入射角度为0°、30°～65°(5°的间隔)时的透射率光谱观察到的结果示于表15和表16。
<实施例17>
在具有76mm×76mm×0.21mm的尺寸的由硼硅酸玻璃形成的透明玻璃基板(SCHOTT公司制造、产品名：D263)的一个主面的中心部的30mm×30mm的范围，使用分配器涂布实施例2的UV-IR吸收性组合物，形成厚度约为实施例2中的涂膜厚度的一半的涂膜。在将UV-IR吸收性组合物涂布至透明玻璃基板时，将具有与涂布液的涂布范围相当的开口的框架置于透明玻璃基板上来阻挡涂布液以使得涂布液不会流出。接着，将具有未干燥的涂膜的透明玻璃基板放入烘箱中，在85℃进行6小时加热处理，使涂膜固化。接着，在透明玻璃基板的另一主面的中心部的30mm×30mm的范围，使用分配器涂布实施例2的UV-IR吸收性组合物，形成厚度约为实施例2中的涂膜厚度的一半的涂膜。在将UV-IR吸收性组合物涂布至透明玻璃基板时，将具有与涂布液的涂布范围相当的开口的框架置于透明玻璃基板上来阻挡涂布液以使得涂布液不会流出。接着，将具有未干燥的涂膜的透明玻璃基板放入烘箱中，在85℃进行6小时加热处理，使涂膜固化。接着，将在两主面形成了上述涂膜的透明玻璃基板在设定为温度85℃和相对湿度85％的恒温恒湿槽内放置20小时进行加湿处理，得到在透明玻璃基板的两面形成了UV-IR吸收层的实施例17的光学滤波器。在透明玻璃基板的两面形成的UV-IR吸收层的合计厚度为193μm。测定实施例17的光学滤波器在入射角度为0°～65°时的透射率光谱。将入射角度为0°、40°、50°和60°时的透射率光谱示于图6。将从实施例17的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。将从实施例17的光学滤波器在入射角度为0°、30°～65°(5°的间隔)时的透射率光谱观察到的结果示于表17和表18。
<实施例18>
除了代替实施例17中使用的透明玻璃基板而使用具有0.07mm的厚度且与实施例17中使用的透明玻璃基板为同一种类的透明玻璃基板以外，与实施例17同样地制作在透明玻璃基板的两面形成有UV-IR吸收层的实施例18的光学滤波器。在透明玻璃基板的两面形成的UV-IR吸收层的合计厚度为183μm。测定实施例18的光学滤波器在入射角度为0°～65°时的透射率光谱。将入射角度为0°、40°、50°和60°时的透射率光谱示于图7。将从实施例18的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。将从实施例18的光学滤波器在入射角度为0°、30°～65°(5°的间隔)时的透射率光谱观察到的结果示于表19和表20。
<实施例19>
除了代替Plysurf A208N而使用Plysurf A208F(第一工业制药公司制造)作为磷酸酯化合物并将各化合物的添加量如表1所示进行调节以外，与实施例1同样地制备实施例19的UV-IR吸收性组合物。除了使用实施例19的UV-IR吸收性组合物来代替实施例1的UV-IR吸收性组合物并将UV-IR吸收层的厚度调节为198μm以外，与实施例1同样地制作实施例19的光学滤波器。测定实施例19的光学滤波器的透射率光谱，将从入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。
<实施例20>
除了使用4-氟苯基膦酸(C6H4FPO(OH)2)(东京化成工业公司制造)来代替4-溴苯基膦酸并将各化合物的添加量如表1所示进行调节以外，与实施例1同样地制备实施例20的UV-IR吸收性组合物。除了使用实施例20的UV-IR吸收性组合物来代替实施例1的UV-IR吸收性组合物并将UV-IR吸收层的厚度调节为168μm以外，与实施例1同样地制作实施例20的光学滤波器。测定实施例20的光学滤波器的透射率光谱，将从入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。
<实施例21>
除了使用具有100μm的厚度的红外线吸收玻璃基板来代替实施例2中使用的透明玻璃基板并将UV-IR吸收层的厚度调节为76μm以外，与实施例2同样地制作实施例21的光学滤波器。该红外线吸收玻璃基板含有铜，具有图8A所示的透射率光谱。测定实施例21的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱。将其结果示于图8B。另外，将从实施例21的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。
<实施例22～实施例37>
除了如表3所示变更干燥后的涂膜的加湿处理的条件并如表3所示调节UV-IR吸收层的厚度以外，与实施例2同样地分别制作实施例22～37的光学滤波器。测定实施例22～24的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱。将其结果分别示于图9～图11。另外，将从实施例22～24的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。测定实施例25～37的光学滤波器的透射率光谱，将从入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。
<实施例38>
除了使用具有0.3mm的厚度的蓝宝石基板来代替实施例2中使用的透明玻璃基板并将UV-IR吸收层的厚度调节为168μm以外，与实施例2同样地制作实施例38的光学滤波器。测定实施例38的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱。将其结果示于图12。将从实施例38的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表7和表8。
<比较例1>
除了将各化合物的添加量如表4和表5所示进行调节以外，与实施例1同样地制备比较例1的D液(苯基系膦酸铜的微粒的分散液)。向比较例1的D液中添加有机硅树脂(信越化学工业公司制造、产品名：KR-300)2.200g并搅拌30分钟，得到比较例1的UV-IR吸收性组合物。除了使用比较例1的UV-IR吸收性组合物来代替实施例1的UV-IR吸收性组合物并将UV-IR吸收层的厚度调节为126μm以外，与实施例1同样地制作比较例1的光学滤波器。测定比较例1的光学滤波器的透射率光谱，将从入射角度为0°时的透射率光谱观察得到的结果示于表9和表10。另外，基于比较例1的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱测定的结果，计算出将比较例1的光学滤波器的UV-IR吸收层的厚度变化为200μm时的透射率光谱，将从该透射率光谱观察得到的结果作为比较计算例1示于表9和表10。
<比较例2>
除了将各化合物的添加量如表4和表5所示进行调节以外，与实施例1同样地分别制备比较例2的D液(苯基系膦酸铜的微粒的分散液)。向比较例2的D液中添加有机硅树脂(信越化学工业公司制造、产品名：KR-300)4.400g并搅拌30分钟，得到比较例2的UV-IR吸收性组合物。使用比较例2的UV-IR吸收性组合物来代替实施例1的UV-IR吸收性组合物，将UV-IR吸收层的厚度调节为217μm，并且如表6所示变更用于使涂膜固化的加热处理和加湿处理的条件，除此以外与实施例1同样地制作比较例2的光学滤波器。测定比较例2的光学滤波器的透射率光谱，将从入射角度为0°时的透射率光谱观察得到的结果示于表9和表10。另外，基于比较例2的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱测定的结果，计算出将比较例2的光学滤波器的UV-IR吸收层的厚度变化为347μm时的透射率光谱，将从该透射率光谱观察得到的结果作为比较计算例2示于表9和表10。
<比较例3>
将乙酸铜一水合物1.125g与THF 60g混合，搅拌3小时，得到乙酸铜溶液。接着，向所得到的乙酸铜溶液中加入Plysurf A208F(第一工业制药公司制造)0.624g并搅拌30分钟，得到A液。向苯基膦酸(日产化学工业公司制造)0.832g中加入THF 10g并搅拌30分钟，得到B-1液。向B-1液中加入MTES(信越化学工业公司制造)1.274g和TEOS(Kishida Chemical公司制造特级)1.012g，进一步搅拌1分钟，得到B液。一边搅拌A液一边向A液中加入B液，在室温下搅拌1分钟。接着，向该溶液中加入甲苯25g后，在室温下搅拌1分钟，得到C液。将该C液加入烧瓶中，一边在油浴(东京理化器械公司制造、型号：OSB-2100)中加热，一边利用旋转蒸发器(东京理化器械公司制造、型号：N-1110SF)进行脱溶剂处理。将油浴的设定温度调整至105℃。然后从烧瓶中取出脱溶剂处理后的比较例3的D液。比较例3的D液(苯基膦酸铜的微粒的分散液)是透明的，微粒良好地分散。
向比较例3的D液中添加有机硅树脂(信越化学工业公司制造、产品名：KR-300)4.400g并搅拌30分钟，得到比较例3的UV-IR吸收性组合物。使用比较例3的UV-IR吸收性组合物来代替实施例1的UV-IR吸收性组合物，将UV-IR吸收层的厚度调节为198μm，并如表6所示调节用于使涂膜固化的加热处理的条件，除此以外与实施例1同样地制作比较例3的光学滤波器。测定比较例3的光学滤波器的透射率光谱，将从入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表9和表10。另外，基于比较例3的光学滤波器的透射率光谱测定的结果，计算出将比较例3的光学滤波器的UV-IR吸收层的厚度变化为303μm时的透射率光谱，将从该透射率光谱观察得到的结果作为比较计算例3示于表9和表10。
<比较例4>
将乙酸铜一水合物1.125g与THF 60g混合并搅拌3小时，得到乙酸铜溶液。接着，向所得到的乙酸铜溶液中加入作为磷酸酯化合物的Plysurf A208F 0.891g并搅拌30分钟，得到E液。另外，向正丁基膦酸(日本化学工业公司制造)0.670g中加入THF10g并搅拌30分钟，得到F液。一边搅拌E液一边向E液中加入F液，在室温下搅拌1分钟。接着，向该溶液中加入甲苯25g后，在室温下搅拌1分钟，得到G液。将该G液加入烧瓶中，一边在油浴中加热一边利用旋转蒸发器进行脱溶剂处理。将油浴的设定温度调整至105℃。然后从烧瓶中取出脱溶剂处理后的比较例4的H液。作为丁基膦酸铜的微粒的分散液的H液是透明的，微粒良好地分散。
向比较例4的H液中添加有机硅树脂(信越化学工业公司制造、产品名：KR-300)4.400g并搅拌30分钟，得到比较例4的UV-IR吸收性组合物。使用比较例4的UV-IR吸收性组合物来代替比较例2的UV-IR吸收性组合物，将UV-IR吸收层的厚度调节为1002μm，不进行涂膜的加湿处理，除此以外与比较例2同样地制作比较例4的光学滤波器。测定比较例4的光学滤波器的透射率光谱，将从入射角度为0°时的透射率光谱观察得到的结果示于表9和表10。另外，基于比较例4的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱测定的结果，分别计算出将比较例4的光学滤波器的UV-IR吸收层的厚度变化为1216μm和385μm时的透射率光谱，将从这些透射率光谱观察得到的结果作为比较计算例4-A和比较计算例4-B分别示于表9和表10。
<比较例5>
除了将UV-IR吸收层的厚度调节为191μm、并且不进行涂膜的加湿处理以外，与实施例2同样地制作比较例5的光学滤波器。测定比较例5的光学滤波器的透射率光谱，将从入射角度为0°时的透射率光谱观察得到的结果示于表9和表10。基于比较例5的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱测定的结果，计算出将比较例5的光学滤波器的UV-IR吸收层的厚度变化为148μm时的透射率光谱，将从该透射率光谱观察得到的结果作为比较计算例5示于表9和表10。
<比较例6和7>
除了如表9所示调节UV-IR吸收层的厚度、并且如表6所示调节涂膜的加湿处理以外，与实施例2同样地制作比较例6和7的光学滤波器。测定比较例6和7的光学滤波器的透射率光谱，将从入射角度为0°时的透射率光谱观察到的结果示于表9和表10。基于比较例6的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱测定的结果，计算出将比较例6的光学滤波器的UV-IR吸收层的厚度变化为155μm时的透射率光谱，将从该透射率光谱观察得到的结果作为比较计算例6示于表9和表10。另外，基于比较例7的光学滤波器在入射角度为0°时的透射率光谱测定的结果，计算出将比较例7的光学滤波器的UV-IR吸收层的厚度变化为161μm时的透射率光谱，将从该透射率光谱观察得到的结果作为比较计算例7示于表9和表10。
<比较例8>
与比较例1同样地制备比较例8的D液(苯基系膦酸铜的微粒的分散液)。将乙酸铜一水合物0.225g与THF 36g混合，并搅拌3小时，得到乙酸铜溶液。接着，向所得到的乙酸铜溶液中加入作为磷酸酯化合物的Plysurf A208F(第一工业制药公司制造)0.178g并搅拌30分钟，得到E液。另外，向正丁基膦酸(日本化学工业公司制造)0.134g中加入THF 10g并搅拌30分钟，得到F液。一边搅拌E液一边向E液中加入F液，在室温下搅拌1分钟。接着，向该溶液中加入甲苯25g后，在室温下搅拌1分钟，得到G液。将该G液加入烧瓶中，一边在油浴中加热一边利用旋转蒸发器进行脱溶剂处理。将油浴的设定温度调整至105℃。然后从烧瓶中取出脱溶剂处理后的比较例8的H液。向比较例8的D液中添加有机硅树脂(信越化学工业公司制造、产品名：KR-300)2.200g并搅拌30分钟，得到比较例8的I液。将比较例8的H液加入到比较例8的I液中并进行搅拌，但发生了膦酸铜粒子的凝集，未能得到具有高透明性的UV-IR吸收性组合物。
<比较例9>
尝试了制备以表4所示的分量仅包含作为膦酸的正丁基膦酸、不包含烷氧基硅烷单体的UV-IR吸收性组合物，但发生了膦酸铜粒子的凝集，未能得到具有高透明性的均匀的UV-IR吸收性组合物。
根据表7，实施例1～38的光学滤波器具有上述(i)～(vii)的光学性能。另外，根据表11、表13、表15、表17以及表19，实施例1、2、16～18的光学滤波器进一步具有上述(viii)～(xi)的光学性能。另外，根据实施例3～15和实施例19～38的光学滤波器相关的透射率光谱测定的其他结果(入射角度：0°～65°、省略图示)，这些实施例的光学滤波器也进一步具有上述(viii)～(xi)的光学性能。
根据表9，比较例1的光学滤波器不具有上述(ii)、(vi)以及(vii)的光学性能，在红外线区域不具有所期望的特性。另外，根据比较计算例1，暗示了通过增大UV-IR吸收层的厚度虽然能够提高红外线区域的特性，但是第一IR截止波长短，无法实现(iv)的光学性能。这样暗示了即使使用比较例1的UV-IR吸收性组合物，也无法制作出具有上述(i)～(v)的全部光学性能的光学滤波器。同样地，根据表9中的比较例2和比较计算例2以及比较例3和比较计算例3的结果，暗示了即使使用比较例2和3的UV-IR吸收性组合物，也无法制作出具有上述(i)～(v)的全部光学性能的光学滤波器。
根据表9，比较例4的光学滤波器不具有上述(iii)和(v)的光学性能，在紫外线区域不具有所期望的特性。另外，根据比较计算例4-A，暗示了通过增大UV-IR吸收层的厚度虽然能够实现上述(iii)和(v)的光学性能，但是难以实现上述(i)的光学性能。另外，根据比较计算例4-B，暗示了通过减小UV-IR吸收层的厚度虽然能够提高上述(i)的光学性能，但是上述(iii)和(v)的光学性能进一步变差，而且波长750～1080nm的最大透射率也增加。因此暗示了，即使使用比较例4的UV-IR吸收性组合物，也无法制作出具有上述(i)～(v)的全部光学性能的光学滤波器。
根据表9，比较例5的光学滤波器不具有上述(i)和(iv)的光学性能。根据比较计算例5，暗示了通过减小UV-IR吸收层的厚度虽然能够提高波长450～600nm的平均透射率，但是IR截止波长几乎无变化，波长750～1080nm的最大透射率也增加。因此暗示了，利用比较例5的光学滤波器的制作方法无法制作出具有上述(i)～(v)的全部光学性能的光学滤波器。暗示了UV-IR吸收性组合物中包含的烷氧基硅烷单体的水解和缩聚通过加湿处理得到促进，除了推进UV-IR吸收层的固化以外，加湿处理还对光学滤波器的透射率光谱带来影响。
根据表9，比较例6的光学滤波器不具有上述(iv)的光学性能。根据比较计算例6，通过减小UV-IR吸收层的厚度虽然能够增加IR截止波长，但是波长750～1080nm的最大透射率也增加。因此暗示了，利用比较例6的光学滤波器的制作方法无法制作出具有上述(i)～(v)的全部光学性能的光学滤波器。特别暗示了比较例6中的加湿处理的条件不充分。
根据表9，比较例7的光学滤波器不具有上述(i)和(iv)的光学性能。根据比较计算例7，暗示了通过减小UV-IR吸收层的厚度虽然能够增加IR截止波长，但是波长750～1080nm的最大透射率也增加。因此暗示了，利用比较例7的光学滤波器的制作方法无法制作出具有上述(i)～(v)的全部光学性能的光学滤波器。特别暗示了比较例7中的加湿处理的条件不充分。
如表2所示，在实施例3～5的UV-IR吸收性组合物中，实施例3的UV-IR吸收性组合物的正丁基膦酸的含有率最高，实施例5的UV-IR吸收性组合物的正丁基膦酸的含有率最低。根据这一点和表8，暗示了在UV-IR吸收性组合物中的烷基系膦酸的含有率增高时，波长700～1200nm的分光透射率为1％以下的波长范围和分光透射率为0.1％以下的波长范围向着长波长侧扩大。在实施例6～8、实施例9和实施例10、以及实施例11～15中也可以说是同样的。
如表2所示，在实施例11～15的UV-IR吸收性组合物中，实施例11的UV-IR吸收性组合物的正丁基膦酸的含有率最高，实施例12的UV-IR吸收性组合物的正丁基膦酸的含有率第二高，实施例13的UV-IR吸收性组合物的正丁基膦酸的含有率第三高，实施例15的UV-IR吸收性组合物的正丁基膦酸的含有率最低。根据表7中的实施例11～15的结果，光学滤波器在波长1000～1100nm的最大透射率和光学滤波器在波长1100～1200nm的最大透射率在实施例11中最低，在实施例12中第二低，在实施例13中第三低，在实施例15中最高。由此暗示了，通过在UV-IR吸收性组合物中在规定的范围内提高烷基系磺酸的含有率，可提高红外线区域的波长的屏蔽性。
如表2所示，在实施例7、10以及13的UV-IR吸收性组合物中，实施例7的UV-IR吸收性组合物的4-溴苯基膦酸的含有率最高，实施例13的UV-IR吸收性组合物的4-溴苯基膦酸的含有率最低。根据表7中的实施例7、10以及13的结果，UV-IR吸收性组合物的4-溴苯基膦酸的含有率越高，UV截止波长越增大。由此暗示了，通过调节UV-IR吸收性组合物的4-溴苯基膦酸的含有率，可优化光学滤波器的光学性能。
用于制作实施例22～37以及比较例5～7的光学滤波器的UV-IR吸收性组合物是与实施例2的UV-IR吸收性组合物同样地制备出的，但如表7～表10所示，这些实施例和这些比较例的光学滤波器具有与实施例2的光学滤波器不同的光学性能。如上所述，为了促进UV-IR吸收性组合物中包含的烷氧基硅烷的水解和缩聚而进行了加湿处理，但根据加湿处理的方式，在这些实施例和这些比较例的光学滤波器中，波长450～600nm的平均透射率和IR截止波长产生了差异。
根据表9中的比较计算例5～7的结果，虽然通过通过改变UV-IR吸收层的厚度能够调节UV截止波长，但是根据比较例5～7的光学滤波器的制作方法，难以在满足(i)～(xi)的其他光学性能的同时使IR截止波长落入所期望的范围。因此，如下所述求出了在各实施例和一部分比较例的加湿处理中被处理物品所暴露的环境中的水蒸气量(曝露水蒸气量)。将结果示于表3和表6。根据Tetens的近似式：e＝6.11×10(7.5t/(t+237.3))求出温度t[℃]时的饱和水蒸气压e[hPa]。根据式
Figure BDA0002377862750000261
由饱和水蒸气压e[hPa]和相对湿度
Figure BDA0002377862750000262
求出水蒸气密度ρv[g/m3]。将水蒸气量×时间[mol/m3·小时]定义为曝露水蒸气量。如表3和表6所示暗示了，在加湿处理中，在温度为60℃以上的情况下，在相对湿度为70％以上、处理时间为1小时以上时，可得到良好的光学性能。该处理条件相当于5.0[mol/m3·小时]以上的曝露水蒸气量的条件，暗示了即使在加湿处理的温度为40℃的低温且相对湿度为70％的情况下以及加湿处理的温度为60℃且相对湿度为40％的低湿度的情况下，通过延长处理时间使曝露水蒸气量为同等程度，也可得到良好的光学性能。由这些结果暗示了，从高效地为光学滤波器带来良好的光学性能的方面出发，优选在60℃以上的温度和70％以上的相对湿度的环境下进行短时间的加湿处理。
[表1]
Figure BDA0002377862750000271
[表2]
Figure BDA0002377862750000281
[表3]
Figure BDA0002377862750000291
[表4]
Figure BDA0002377862750000292
[表5]
Figure BDA0002377862750000301
[表6]
Figure BDA0002377862750000302
[表7]
Figure BDA0002377862750000311
[表8]
Figure BDA0002377862750000321
[表9]
Figure BDA0002377862750000331
[表10]
Figure BDA0002377862750000332
[表11]
Figure BDA0002377862750000341
[表12]
Figure BDA0002377862750000342
[表13]
Figure BDA0002377862750000343
[表14]
Figure BDA0002377862750000351
[表15]
Figure BDA0002377862750000352
[表16]
Figure BDA0002377862750000361
[表17]
Figure BDA0002377862750000362
[表18]
Figure BDA0002377862750000371
[表19]
Figure BDA0002377862750000372
[表20]
Figure BDA0002377862750000373

Claims (12)

1.一种光学滤波器，其中，
该光学滤波器具备能够吸收红外线和紫外线的UV-IR吸收层，
在以0°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时，
(i)在波长450nm～600nm具有78％以上的平均透射率，
(ii)在波长750nm～1080nm具有1％以下的分光透射率，
(iii)在波长300nm～350nm具有1％以下的分光透射率，
(iv)在波长600nm～750nm具有随着波长的增加而减少的分光透射率，并且在波长600nm～750nm显示出50％的分光透射率的第一IR截止波长存在于波长620nm～680nm的范围内，
(v)在波长350nm～450nm具有随着波长的增加而增加的分光透射率，并且在波长350nm～450nm显示出50％的分光透射率的第一UV截止波长存在于波长380nm～430nm的范围内。
2.如权利要求1所述的光学滤波器，其中，
在以0°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时，
(vi)在波长1000～1100nm具有3％以下的分光透射率。
3.如权利要求1或2所述的光学滤波器，其中，
在以0°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时，
(vii)在波长1100～1200nm具有15％以下的分光透射率。
4.如权利要求1～3中任一项所述的光学滤波器，其中，在以40°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时，在波长600nm～750nm显示出50％的分光透射率的第二IR截止波长与所述第一IR截止波长之差的绝对值为10nm以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的光学滤波器，其中，在以50°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时，在波长600nm～750nm显示出50％的分光透射率的第三IR截止波长与所述第一IR截止波长之差的绝对值为15nm以下。
6.如权利要求1～5中任一项所述的光学滤波器，其中，在以40°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时，在波长350nm～450nm显示出50％的分光透射率的第二UV截止波长与所述第一UV截止波长之差的绝对值为10nm以下。
7.如权利要求1～6中任一项所述的光学滤波器，其中，在以50°的入射角度入射波长300nm～1200nm的光时，在波长350nm～450nm显示出50％的分光透射率的第三UV截止波长与所述第一UV截止波长之差的绝对值为15nm以下。
8.如权利要求1～7中任一项所述的光学滤波器，其中，所述UV-IR吸收层包含由膦酸和铜离子形成的UV-IR吸收剂。
9.如权利要求8所述的光学滤波器，其中，所述膦酸包含具有芳基的第一膦酸。
10.如权利要求9所述的光学滤波器，其中，所述第一膦酸在其一部分具有苯基中的至少1个氢原子被卤原子取代而成的卤代苯基。
11.如权利要求9或10所述的光学滤波器，其中，所述膦酸进一步包含具有烷基的第二膦酸。
12.如权利要求1～11中任一项所述的光学滤波器，其中，所述UV-IR吸收层以单层的形式形成。
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