CN111367005A - 红外截止滤光片、其制备方法及应用 - Google Patents

红外截止滤光片、其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种红外截止滤光片、其制备方法及应用。该红外截止滤光片包括红外截止滤光片本体和位于其第一表面和/或第二表面上的红外吸收染料层，该红外吸收染料层包括树脂基层和分散在所述树脂基层中的红外吸收染料，且按重量份计，树脂基层为30～50份，红外吸收染料为0.1～4.5份。上述红外截止滤光片中，在滤光片本体的基础上增加了红外吸收染料层，该红外吸收染料层在尺寸较薄的状态下即可起到有效的红外截止作用，上述红外截止滤光片具有较高的近红外的OD值，甚至可以达到4。总之，本发明提供的红外截止滤光片在较小的厚度尺寸下仍旧能够达到较高的近红外OD值，应用于摄像头时能够明显改善图像质量。

Description

红外截止滤光片、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及成像元件技术领域，具体而言，涉及一种红外截止滤光片、其制备方法及应用。
背景技术
随着科技的不断发展，电子设备越来越智能化，现有的电子设备如手机、笔记本、平板电脑一般都配备有摄像头，用户经常利用这些移动终端设备中的摄像头进行拍照、录像，尤其是手机、平板电脑等的应用最为广泛。随着手机、平板电脑的普及，人们对于其要求也越来越高，不仅要求高质量成像，并且追求更轻更薄、更便捷。这样，不仅提高了对于摄像头模组中光学元器件的要求，也对各部件尺寸的要求越来越高。
在摄像头中，位于影像感测器CCD或CMOS前的红外截止滤光片，可有效滤除红外线通过可见光，从而产生正常色彩的影像，是摄像头中的一个关键元器件。为了保证成像的清晰度，色彩还原的真实性，对红外截止滤光片提出了更高的要求，对滤光片的光学设计和镀膜工艺也提出了更高的要求。
目前为了得到高质量的图像，比如较高的OD值(光密度：入射光强度与透射光强度之比值的常用对数值)，摄像头模组中可能不止使用一片红外截止滤光片，这样就会增加摄像头模组的厚度，摄像头模组具有较大的厚度导致了手机等智能设备的厚度也会较大。另外，传统的镀膜法制备滤光片是在基材的两侧交替形成多层高低折射率的金属或者金属氧化物，近红外的截止越高，镀膜设计的层数也越多，膜厚也越厚，且对工艺的要求也更苛刻。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种红外截止滤光片、其制备方法及应用，以解决现有技术中为了提高图像质量采用多组红外截止滤光片或者镀膜层数较多导致的摄像头模组过厚，不满足智能设备小尺寸要求的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种红外截止滤光片，其包括：红外截止滤光片本体，具有相对的第一表面和第二表面；红外吸收染料层，设置在红外截止滤光片本体的第一表面和/或第二表面上，红外吸收染料层包括树脂基层和分散在树脂基层中的红外吸收染料，且按重量份计，树脂基层为30～50份，红外吸收染料为0.1～4.5份。
进一步地，红外吸收染料选自酞菁染料、花青染料、芳基甲烷染料、偶氮类染料、金属络合类染料、奎宁染料、二萘嵌苯类染料中的一种或多种。
进一步地，酞菁染料具有式I所示结构：
Figure BDA0001921245070000021
式I中，R1、R2、R3、R4分别独立地选自H、烷基或苯并基团；
优选地，花青染料为式II、式III、式Ⅳ所示化合物中的一种或多种：
Figure BDA0001921245070000022
式II、式III、式Ⅳ中，R5、R6分别独立地选自烷基、H或杂环基团；优选地，芳基甲烷染料具有式Ⅴ所示结构：
Figure BDA0001921245070000023
优选地，偶氮类染料具有式Ⅵ所示结构：
Figure BDA0001921245070000031
式Ⅵ中，R7、R8、R9、R10分别独立地选自H、烷基或氨基基团，A为苯基、杂环基或烷基基团；
优选地，金属络合类染料具有式Ⅶ所示结构：
Figure BDA0001921245070000032
式Ⅶ中，R11、R12分别独立地选烷基、H或SO3H基团，M为铜离子、镍离子或钴离子，n为1～3；
优选地，醌型染料具有式Ⅷ所示结构：
Figure BDA0001921245070000033
式Ⅷ中，D为供电基，A为吸电基；
优选地，二萘嵌苯类染料具有式Ⅸ所示结构：
Figure BDA0001921245070000041
式Ⅸ中，R13、R14分别独立地选自H、烷基或环烷基基团，m为1～8。
进一步地，树脂基层的材料为硅氧烷类树脂、丙烯酸树脂、改性环氧树脂、多元醇类树脂中的一种或多种。
进一步地，红外吸收染料层还包括分散在树脂基层中的附着力促进剂和流平剂。
进一步地，附着力促进剂为硅烷偶联剂或者有机硅中间体，流平剂为含氟流平剂和/或有机硅流平剂。
进一步地，按重量份计，树脂基层为30～50份，红外吸收染料为0.3～0.6份，附着力促进剂为0.1～0.5份，流平剂为0.1～0.3份。
进一步地，红外吸收染料层的厚度为3～20μm。
根据本发明的另一方面，提供了一种红外截止滤光片的制备方法，其包括以下步骤：提供红外截止滤光片本体，红外截止滤光片本体相对的第一表面和第二表面；配置含有树脂和红外吸收染料的涂料，将涂料涂布在第一表面和/或第二表面上，固化后，形成红外吸收染料层，进而形成红外截止滤光片。
进一步地，配置涂料的过程中，同时加入附着力促进剂和流平剂；优选地，配置涂料采用的溶剂为环己酮、甲基异丁基甲酮、甲苯/二甲苯混合溶剂、二氯甲烷中的一种或多种。
根据本发明的另一方面，提供了一种红外截止滤光片在摄像头中的应用。
本发明提供了一种红外截止滤光片，其包括红外截止滤光片本体和位于其第一表面和/或第二表面上的红外吸收染料层，该红外吸收染料层包括树脂基层和分散在所述树脂基层中的红外吸收染料，且按重量份计，树脂基层为30～50份，红外吸收染料为0.1～4.5份。上述红外截止滤光片中，在滤光片本体的基础上增加了红外吸收染料层，该红外吸收染料层在尺寸较薄的状态下即可起到有效的红外截止作用。而且，传统的红外截止滤光片在近红外的OD值通常只能达到3，而本发明提供的上述红外截止滤光片具有较高的近红外的OD值，甚至可以达到4。总之，本发明提供的红外截止滤光片在较小的厚度尺寸下仍旧能够达到较高的近红外OD值，应用于摄像头时能够明显改善图像质量。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明一种实施例的红外截止滤光片的结构示意图；
图2示出了根据本发明另一种实施例的红外截止滤光片的结构示意图；
图3示出了实施例1中的红外截止滤光片和对比例1中的在售滤光片的900-1000nmOD值对比图；
图4示出了实施例1中的红外截止滤光片和对比例1中的在售滤光片的940±30nmOD值对比图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、红外截止滤光片本体；20、红外吸收染料层。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中为了提高图像质量采用多组红外截止滤光片或者镀膜层数较多，这导致了摄像头模组过厚，不满足智能设备小尺寸要求。
为了解决上述问题，本发明提供了一种红外截止滤光片，其包括红外截止滤光片本体10和红外吸收染料层20，红外截止滤光片本体10具有相对的第一表面和第二表面红外吸收染料层20，设置在红外截止滤光片本体10的第一表面和/或第二表面上，红外吸收染料层20包括树脂基层和分散在树脂基层中的红外吸收染料，且按重量份计，树脂基层为30～50份，红外吸收染料为0.1～4.5份。
具体地，如图1所示，红外吸收染料层20设置在第一表面上，也可以如图2所示，红外截止滤光片本体10的第一表面和第二表面上均设置有该红外吸收染料层20。
上述红外截止滤光片中，在滤光片本体的基础上增加了红外吸收染料层，该红外吸收染料层在尺寸较薄的状态下即可起到有效的红外截止作用。而且，传统的红外截止滤光片在近红外的OD值通常只能达到3，而本发明提供的上述红外截止滤光片具有较高的近红外的OD值，甚至可以达到4。总之，本发明提供的红外截止滤光片在较小的厚度尺寸下仍旧能够达到较高的近红外OD值，应用于摄像头时能够明显改善图像质量。
具体说明：传统的镀膜法制备滤光片是在基材(即红外截止滤光片本体)的两侧交替形成多层高低折射率的金属或者金属氧化物，近红外的截止越高，镀膜设计的层数也越多，膜厚也越厚，对工艺的要求就更苛刻；或者，为了提高图像质量，也有多片传统滤波片同时使用的情况，无疑也增加了厚度。而本发明提供的上述红外截止滤光片，一片带有红外吸收染料层的滤光片就可以起到传统滤光片至少两片的作用，在较薄的状态下具有较高的OD值，这便减小了摄像头模组的厚度，也利于摄像头模组的加工集成，那么手机等智能设备就更加容易实现轻薄化。
为了进一步提高滤波片的近红外OD值，在一种优选的实施方式中，红外吸收染料包括但不限于酞菁染料、花青染料、芳基甲烷染料、偶氮类染料、金属络合类染料、醌型染料、多萘嵌苯类染料中的一种或多种。上述几种类型的红外吸收染料不仅能够进一步改善滤波片的红外截止性能，其与树脂基体之间的相容性也更好，应用于红外吸收染料层中有利于改善染料在层中的分散性和稳定性。
经过长期的探索，发明人对于红外吸收染料进行了进一步优选，发现如下几种红外吸收染料具有更佳的效果，从红外截止性、相容性、分散性、加工性等诸多方面考量，均更适宜用作滤光片中的红外吸收染料使用，具体如下：
优选地，酞菁染料具有式I所示结构：
Figure BDA0001921245070000061
式I中，R1、R2、R3、R4分别独立地选自H、烷基或苯并基团；
优选地，花青染料为式II、式III、式Ⅳ所示化合物中的一种或多种：
Figure BDA0001921245070000062
Figure BDA0001921245070000071
式II、式III、式Ⅳ中，R5、R6分别独立地选自烷基、H或杂环基团；
优选地，芳基甲烷染料具有式Ⅴ所示结构：
Figure BDA0001921245070000072
优选地，偶氮类染料具有式Ⅵ所示结构：
Figure BDA0001921245070000073
式Ⅵ中，R7、R8、R9、R10分别独立地选自H、烷基或氨基基团，A为苯基、杂环基或烷基基团；
优选地，金属络合类染料具有式Ⅶ所示结构：
Figure BDA0001921245070000074
式Ⅶ中，R11、R12分别独立地选自烷基、H或SO3H基团，M为铜离子、镍离子或钴离子，n为1～3；
优选地，醌型染料具有式Ⅷ所示结构：
Figure BDA0001921245070000081
式Ⅷ中，D为供电基，A为吸电基；
优选地，二萘嵌苯类染料具有式Ⅸ所示结构：
Figure BDA0001921245070000082
式Ⅸ中，R13、R14分别独立地选自H、烷基或环烷基基团，m为1～8。
相比于上述所示金属络合类染料、醌型染料、二奈嵌苯类染料，更优选使用上述所示酞菁染料、花青染料、芳基甲烷染料和偶氮类染料。
上述树脂基层选用的材料优选采用透明性好、涂布性能好的树脂材料，在一种优选的实施方式中，树脂基层的材料包括但不限于硅氧烷类树脂、丙烯酸树脂、改性环氧树脂、多元醇类树脂中的一种或多种。上述几种树脂材料除了具有良好的透明性、成膜性以外，和上述红外吸收染料之间具有更好的相容性，能够起到更好的分散效果。同时，这几种树脂材料与滤波片本体之间具有更好的粘结性能，有利于进一步提高红外截止滤波片的稳定性。
为了进一步改善树脂和染料之间的相容性以及红外吸收染料层制作时的加工性能，在一种优选的实施方式中，红外吸收染料层20还包括分散在树脂基层中的偶联剂和流平剂。优选地，偶联剂为硅烷偶联剂，流平剂为含氟流平剂和/或有机硅流平剂。
在一种优选的实施方式中，按重量份计，树脂基层为30～50份，红外吸收染料为0.1～4.5份，偶联剂为0.1～0.5份，流平剂为0.1～0.3份。将各组分的用量关系控制在上述范围内，有利于进一步提高红外吸收染料层的成膜性、组分相容性、红外截止性等综合性能。
如前文所述，由于红外吸收染料的引入，红外吸收染料层能够在较薄的状态下显著提高滤波片的近红外OD值。在一种优选的实施方式中，红外吸收染料层20的厚度为3～20μm。
根据本发明的另一方面，该提供了一种上述红外截止滤光片的制备方法，其包括以下步骤：提供红外截止滤光片本体10，红外截止滤光片本体10相对的第一表面和第二表面；配置含有树脂和红外吸收染料的涂料，将涂料涂布在第一表面和/或第二表面上，固化后，形成红外吸收染料层20，进而形成红外截止滤光片。在具体的操作过程中，当红外截止滤光片本体10的第一表面和第二表面均具有红外吸收染料层20时，可以先在其中一个表面上进行涂布，等干燥固化后再涂布另一表面，也可以同时涂布，然后经干燥固化形成最终的红外截止滤光片。
由于该制备方法采用含有树脂和红外吸收染料的涂料制备了红外吸收染料层20，使得本发明制备得到的红外截止滤波片具有较高的近红外的OD值，甚至可以达到4，同时具有较薄的尺寸，为手机等智能设备的轻薄化提供了有效途径。
为了进一步改善涂料的成膜性，同时提高树脂和染料之间的相容性，在一种优选的实施方式中，上述配置涂料的过程中同时加入偶联剂和流平剂。偶联剂的双亲性能够使树脂和染料更好地相同，流平剂有利于提高涂料的成膜性。优选地，配置涂料采用的溶剂为环己酮、甲基异丁基甲酮、甲苯/二甲苯混合溶剂、二氯甲烷中的一种或多种，选用上述几种溶剂有利于更充分地溶解树脂和染料。具体的溶剂使用量可以根据涂料的涂布性能、粘度等进行调整，优选地，上述涂料包括树脂基层为30～50份、红外吸收染料为0.1～4.5份、偶联剂为0.1～0.5份、流平剂为0.1～0.3份、溶剂50～70份。
具体的涂料涂布过程可以采用线棒涂布、旋涂或者狭缝涂布等方式进行，涂布完毕后，优选将涂布后的红外截止滤光片本体10放进烘箱中，在80～200℃下烘干。
本发明还提供了上述红外截止滤光片在摄像头中的应用，如前文所述，由于较薄的尺寸和较好的红外截止性能，其非常适合应用于摄像头中，为手机等智能设备的轻薄化提供了有效途径。
以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：
实施例1
涂料配方如下：
Figure BDA0001921245070000091
Figure BDA0001921245070000101
将上述涂料采用狭缝涂布的方式涂布在红外截止滤光片本体的上下表面，烘干后，形成红外截止滤波片，其中红外吸收染料层的厚度为7μm。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：树脂为30g，红外吸收染料为0.6g。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：树脂为50g，红外吸收染料为4.5g，附着力促进剂为0.5g，流平剂为0.3g。
实施例4
与实施例1的不同之处在于：树脂为30g，红外吸收染料为0.1g。
实施例5
与实施例1的不同之处在于：将树脂类型替换为硅氧烷类树脂LF-1322。
实施例6
与实施例1的不同之处在于：将红外吸收染料替换为花青染料
Figure BDA0001921245070000102
其中R5、R6均为H，染料层厚度为3μm。
实施例7
与实施例1的不同之处在于：将红外吸收染料替换为花青染料
Figure BDA0001921245070000111
其中R5、R6均为H，染料层厚度为20μm。
实施例8
与实施例1的不同之处在于：将红外吸收染料替换为芳基甲烷染料
Figure BDA0001921245070000112
实施例9
与实施例1的不同之处在于：将红外吸收染料替换为偶氮类染料
Figure BDA0001921245070000113
R7、R8、R9、R10均为H，A为苯基。
实施例10
与实施例1不同之处在于：将红外吸收染料替换为
Figure BDA0001921245070000114
R11为H，R12为SO3H基团，M为铜离子，n为2。
对比例1
以在售滤光片作为对比，表面未设置红外截止层。
分别对上述实施例1至10和对比例1中得到的红外截止滤光片或在售滤光片进行测试，检测其OD值，结果如表1所示，其中实施例1中的红外截止滤光片和对比例1中的在售滤光片的900-1000nm OD值对比图见图3，实施例1中的红外截止滤光片和对比例1中的在售滤光片的940±30nm OD值对比图见图4。
表1
样品 940nm OD值
对比例1 1.864
实施例1 4.006
实施例2 4.042
实施例3 4.100
实施例4 3.511
实施例5 3.956
实施例6 3.463
实施例7 4.032
实施例8 3.887
实施例9 4.036
实施例10 4.007
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本发明提供的红外截止滤光片在较小的厚度尺寸下仍旧能够达到较高的近红外OD值，应用于摄像头时能够明显改善图像质量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种红外截止滤光片，其特征在于，包括：
红外截止滤光片本体(10)，具有相对的第一表面和第二表面；
红外吸收染料层(20)，设置在所述红外截止滤光片本体(10)的所述第一表面和/或所述第二表面上，所述红外吸收染料层(20)包括树脂基层和分散在所述树脂基层中的红外吸收染料，且按重量份计，所述树脂基层为30～50份，所述红外吸收染料为0.1～4.5份。
2.根据权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于，所述红外吸收染料选自酞菁染料、花青染料、芳基甲烷染料、偶氮类染料、金属络合类染料、醌型染料、二萘嵌苯类染料中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的红外截止滤光片，其特征在于，
所述酞菁染料具有式I所示结构：
Figure FDA0001921245060000011
式I中，R1、R2、R3、R4分别独立地选自H、烷基或苯并基团；
优选地，所述花青染料为式II、式III、式Ⅳ所示化合物中的一种或多种：
Figure FDA0001921245060000012
式II、式III、式Ⅳ中，R5、R6分别独立地选自烷基、H或杂环基团；
优选地，所述芳基甲烷染料具有式Ⅴ所示结构：
Figure FDA0001921245060000021
优选地，所述偶氮类染料具有式Ⅵ所示结构：
Figure FDA0001921245060000022
式Ⅵ中，R7、R8、R9、R10分别独立地选自H、烷基或氨基基团，A为苯基、杂环基或烷基基团；
优选地，所述金属络合类染料具有式Ⅶ所示结构：
Figure FDA0001921245060000023
式Ⅶ中，R11、R12分别独立地选烷基、H或SO3H基团，M为铜离子、镍离子或钴离子，n为1～3；
优选地，所述醌型染料具有式Ⅷ所示结构：
Figure FDA0001921245060000031
式Ⅷ中，D为供电基，A为吸电基；
优选地，所述二萘嵌苯类染料具有式Ⅸ所示结构：
Figure FDA0001921245060000032
式Ⅸ中，R13、R14分别独立地选自H、烷基或环烷基基团，m为1～8。
4.根据权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于，所述树脂基层的材料为硅氧烷类树脂、丙烯酸树脂、改性环氧树脂、多元醇类树脂中的一种或多种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的红外截止滤光片，其特征在于，所述红外吸收染料层(20)还包括分散在所述树脂基层中的附着力促进剂和流平剂。
6.根据权利要求5所述的红外截止滤光片，其特征在于，所述附着力促进剂为硅烷偶联剂或者有机硅中间体，所述流平剂为含氟流平剂和/或有机硅流平剂。
7.根据权利要求5所述的红外截止滤光片，其特征在于，按重量份计，所述树脂基层为30～50份，所述红外吸收染料为0.3～0.6份，所述附着力促进剂为0.1～0.5份，所述流平剂为0.1～0.3份。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的红外截止滤光片，其特征在于，所述红外吸收染料层(20)的厚度为3～20μm。
9.一种权利要求1至8中任一项所述的红外截止滤光片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供红外截止滤光片本体(10)，所述红外截止滤光片本体(10)相对的第一表面和第二表面；
配置含有树脂和红外吸收染料的涂料，将所述涂料涂布在所述第一表面和/或所述第二表面上，固化后，形成红外吸收染料层(20)，进而形成所述红外截止滤光片。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，配置所述涂料的过程中，同时加入附着力促进剂和流平剂；优选地，配置所述涂料采用的溶剂为环己酮、甲基异丁基甲酮、甲苯/二甲苯混合溶剂、二氯甲烷中的一种或多种。
11.一种权利要求1至8中任一项所述的红外截止滤光片在摄像头中的应用。
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