CN117716266A - 滤光片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滤光片,所述滤光片具备:近红外线吸收玻璃、层叠于所述近红外线吸收玻璃的两个主面上的介质多层膜、和层叠于至少一个所述介质多层膜的表面上并且在近红外光区域中具有最大吸收波长的吸收层,其中,所述滤光片满足全部特定的光谱特性(i‑1)~(i‑5)。
Description
技术领域
本发明涉及选择性地透射可见光区域和特定的近红外光区域的光、并且阻隔除了这些区域以外的光的滤光片。
背景技术
对于使用了固态成像元件的成像装置,将其用途扩大到监视摄像头、车载摄像头等不论昼夜都进行拍摄的装置。对于这样的装置,需要分别获取基于可见光的(彩色)图像和基于红外光的(黑白)图像。
因此,正在研究使用除了具备用于使可见光透射并忠实地再现基于该可见光的图像的近红外线截止滤光片功能之外,还具备选择性地使特定的近红外光透射的功能的滤光片,即双通带滤光片。
在专利文献1中记载了一种滤光片,所述滤光片通过将介质多层膜与包含近红外线吸收色素的树脂基材组合而得到,透射可见光和800nm附近的近红外光,并且阻隔除此之外的光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5884953号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而,专利文献1中记载的滤光片的1000nm~1200nm的近红外光的屏蔽性不足。
近年来,为了缩减在ARVR设备中搭载的成像装置、节省空间,正在研究搭载能够同时获取基于可见光的图像和基于红外光的图像的成像装置。对于ARVR设备,与车载摄像头、监视摄像头相比,要求更高画质的图像。由于成像元件在波长1000nm~1200nm的范围内也具有灵敏度,因此在1000nm~1200nm的近红外光的屏蔽性不足的情况下,所获取的可见光的图像、红外光的图像会发生被称为眩光、重影的由不需要的光引起的画质降低,在ARVR设备用途中使用时画质不足。从这样的观点出发,要求能够充分地阻隔1000nm~1200nm的区域的滤光片。
另外,对于滤光片,从性能的观点出发,期望能够以使得成像元件的光接收灵敏度曲线近似于人类的视觉灵敏度曲线的方式进行校正,而且即使在高温高湿度下也具有耐候性。
本发明的目的在于提供一种滤光片,所述滤光片的可见光和特定的近红外光的透射性优异,能够充分地屏蔽除此之外的近红外光、特别是1000nm~1200nm的波长范围的光,而且可见光区域的视觉灵敏度校正性优异,与耐候性相关的可靠性高。
用于解决问题的手段
本发明提供具有以下构成的滤光片。
[1]一种滤光片,所述滤光片具备:
近红外线吸收玻璃、
层叠于所述近红外线吸收玻璃的两个主面上的介质多层膜、和
层叠于至少一个所述介质多层膜的表面上并且在近红外光区域中具有最大吸收波长的吸收层,其中,
所述滤光片满足全部下述光谱特性(i-1)~(i-5):
(i-1)在波长450nm~600nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,平均透射率T450-600(0deg)AVE为60%以上;
(i-2)在波长700nm~750nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,平均透射率T700-750(0deg)AVE为5%以下;
(i-3)在波长1050nm~1200nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,最大透射率T1050-1200(0deg)MAX为7%以下;
(i-4)在波长800nm~1000nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,最大透射率T800-1000(0deg)MAX为20%以上;
(i-5)在将波长450nm~600nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T450-600(0deg)MAX时,
在入射角0度时的光谱透射率曲线中,透射率为所述T450-600(0deg)MAX的70%时的波长λ(70%)和透射率为所述T450-600(0deg)MAX的30%时的λ(30%)包含在600nm~700nm的范围内,
在将所述波长λ(70%)下的透射率设为T(70%)、将所述波长λ(30%)下的透射率设为T(30%)时,满足下述关系式:
-2≤[T(30%)-T(70%)]/[λ(30%)-λ(70%)]≤-0.75。
发明效果
根据本发明,能够提供如下滤光片,所述滤光片的可见光和特定的近红外光、特别是800nm~900nm的波长范围的光的透射性优异,除此之外的近红外光、特别是1000nm~1200nm的波长范围的光的屏蔽性优异,而且可见光区域的视觉灵敏度校正性优异,与耐候性相关的可靠性高。
附图说明
图1是示意性地表示一个实施方式的滤光片的一例的剖视图。
图2是示意性地表示一个实施方式的滤光片的另一例的剖视图。
图3是表示近红外线吸收玻璃的光谱透射率曲线的图。
图4是表示例1-1和例1-2的吸收层的光谱透射率曲线的图。
图5是表示例2-1的滤光片的光谱透射率曲线的图。
图6是表示例2-2的滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7是表示例2-3的滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8是表示例2-5的滤光片的光谱透射率曲线的图。
图9是表示例2-6的滤光片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。
在本说明书中,有时将近红外线吸收色素简称为“NIR色素”,将紫外线吸收色素简称为“UV色素”。
在本说明书中,将由式(I)表示的化合物称为化合物(I)。由其他式表示的化合物也一样。将包含化合物(I)的色素也称为色素(I),对于其他色素也一样。另外,将由式(I)表示的基团也记为基团(I),由其他式表示的基团也一样。
在本说明书中,内部透射率是指由{实测透射率/(100-反射率)}×100的公式表示的从实测透射率中扣除界面反射的影响而得到的透射率。
在本说明书中,吸光度通过-log10((内部)透射率/100)的公式由(内部)透射率换算。
在本说明书中,基材的透射率、包括在树脂中含有色素的情况的吸收层的透射率的光谱在记为“透射率”的情况下全部为“内部透射率”。另一方面,将色素溶解于二氯甲烷等溶剂中而测定的透射率、介质多层膜的透射率、具有介质多层膜的滤光片的透射率为实测透射率。
在本说明书中,对于特定的波长范围,透射率例如为90%以上是指在其整个波长范围内透射率不低于90%,即在该波长范围内最小透射率为90%以上。同样地,对于特定的波长范围,透射率例如为1%以下是指在其整个波长范围内透射率不超过1%,即在该波长范围内最大透射率为1%以下。对于内部透射率也一样。特定的波长范围内的平均透射率和平均内部透射率为该波长范围内的每1nm的透射率和内部透射率的算术平均值。
光谱特性能够使用紫外可见分光光度计进行测定。
在本说明书中,表示数值范围的“~”包含上限和下限。
<滤光片>
本发明的一个实施方式的滤光片(以下也称为“本滤光片”)具备近红外线吸收玻璃、层叠于近红外线吸收玻璃的两个主面上的介质多层膜、和层叠于至少一个介质多层膜的表面上并且在近红外光区域中具有最大吸收波长的吸收层。
利用介质多层膜的反射特性、近红外线吸收玻璃和吸收层的吸收特性,滤光片整体能够实现可见光区域和特定的近红外光区域的优异的透射性以及其他近红外光区域的优异的屏蔽性。
使用附图对本滤光片的构成例进行说明。图1~图2是示意性地表示一个实施方式的滤光片的一例的剖视图。
图1所示的滤光片1A为具有近红外线吸收玻璃10、层叠于近红外线吸收玻璃10的一个主面上的介质多层膜21和层叠于近红外线吸收玻璃10的另一个主面上的介质多层膜22,并且在介质多层膜22的表面上还具备吸收层30的例子。
在此,介质多层膜21、22优选以与近红外线吸收玻璃10的主面接触的方式层叠。作为近红外线吸收玻璃,经常使用为了吸收近红外线而使磷酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃中含有铜、铁的玻璃,但存在玻璃中所含的P2O5等成分容易溶出到环境中的水中的倾向。介质多层膜通常由无机材料构成,因此通过将介质多层膜直接层叠于近红外线吸收玻璃的两个主面上,介质多层膜也作为防止玻璃与水接触的阻挡层发挥功能。由此,能够抑制近红外线吸收玻璃的劣化,能够得到可靠性高的滤光片。
图2所示的滤光片1B为在吸收层30的表面上还具备介质多层膜23的例子。
本发明的滤光片满足全部下述光谱特性(i-1)~(i-5):
(i-1)在波长450nm~600nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,平均透射率T450-600(0deg)AVE为60%以上;
(i-2)在波长700nm~750nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,平均透射率T700-750(0deg)AVE为5%以下;
(i-3)在波长1050nm~1200nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,最大透射率T1050-1200(0deg)MAX为7%以下;
(i-4)在波长800nm~1000nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,最大透射率T800-1000(0deg)MAX为20%以上;
(i-5)在将波长450nm~600nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T450-600(0deg)MAX时,
在入射角0度时的光谱透射率曲线中,透射率为所述T450-600(0deg)MAX的70%时的波长λ(70%)和透射率为所述T450-600(0deg)MAX的30%时的λ(30%)包含在600nm~700nm的范围内,
在将所述波长λ(70%)下的透射率设为T(70%)、将所述波长λ(30%)下的透射率设为T(30%)时,满足下述关系式:
-2≤[T(30%)-T(70%)]/[λ(30%)-λ(70%)]≤-0.75。
满足全部光谱特性(i-1)~(i-5)的本滤光片为如特性(i-1)所示可见光的透射性优异和如特性(i-4)所示特定的近红外光的透射性优异,如特性(i-2)和(i-3)所示其他近红外光的屏蔽性优异,并且如特性(i-5)所示可见光区域的视觉灵敏度校正性优异的双通带滤光片。
通过满足光谱特性(i-1),意味着450nm~600nm的可见光区域的透射性优异。
T450-600(0deg)AVE优选为80%以上,更优选为88%以上。
另外,为了满足光谱特性(i-1),例如可举出:使用可见光区域的透射性优异的介质多层膜、吸收层、玻璃。
通过满足光谱特性(i-2),意味着700nm~750nm的近红外光区域的屏蔽性优异。
T700-750(0deg)AVE优选为2%以下,更优选为1%以下。
另外,为了满足光谱特性(i-2),例如可举出:使用包含近红外线吸收色素的吸收层,利用色素的吸收能力进行光屏蔽。
通过满足光谱特性(i-3),意味着1000nm~1200nm的近红外光区域的屏蔽性优异。
T1050-1200(0deg)MAX优选为3%以下,更优选为1%以下。
另外,为了满足光谱特性(i-3),例如可举出:使用吸收1000nm以后的近红外光的玻璃。
通过满足光谱特性(i-4),意味着800nm~1000nm的近红外光区域的透射性优异。
T800-1000(0deg)MAX优选为40%以上,更优选为60%以上。
另外,为了满足光谱特性(i-4),例如可举出:使用800nm~1000nm的近红外光区域的透射性优异的介质多层膜。
光谱特性(i-5)中的关系式[T(30%)-T(70%)]/[λ(30%)-λ(70%)]是指从想要透射的可见光切换为想要屏蔽的近红外光的600nm~700nm的波长范围内的光谱透射率曲线的下降程度(可见光波段截止的斜率)。从有效地获取光的观点出发,透射区域与屏蔽区域的边界区域中的光谱曲线越陡峭则越理想,另一方面,从性能的观点出发,以使得光接收灵敏度近似于视觉灵敏度曲线的方式校正光谱曲线能够接近利用人眼观看到的感觉。通过光谱特性(i-5)中的上述关系式(斜率)为-2以上且-0.75以下,意味着可见光区域的视觉灵敏度校正性优异。
光谱特性(i-5)中的上述关系式(斜率)优选为-1.5以上,另外,优选为-0.8以下。
为了满足光谱特性(i-5),例如可举出:使用包含近红外线吸收色素的吸收层,利用色素的吸收能力进行光屏蔽。
本发明的滤光片优选还满足下述光谱特性(i-6):
(i-6)在将入射角0度时的光谱透射率曲线设为T(0deg)(λ)、将入射角35°时的光谱透射率曲线设为T(35deg)(λ)时,在450nm≤λ≤600nm的波长范围内满足下述关系式:
|T(0deg)(λ)-T(35deg)(λ)|≤10%。
特性(i-6)的关系式意味着即使在高入射角时,450nm~600nm的可见光透射率也不易变化、即抑制了波纹。
|T(0deg)(λ)-T(35deg)(λ)|优选为7%以下,更优选为4%以下。
根据用于反射近红外区域的多层膜的层叠数,由于由各层界面的反射光引起的干涉,可见光区域的透射率发生变化,由此产生波纹,入射角越高,则波纹越大。为了满足特性(i-6),例如可举出:使用通过控制层叠数而抑制了波纹的介质多层膜,以及为了弥补近红外区域的光屏蔽性而使用红外线吸收玻璃。
本发明的滤光片优选还满足下述光谱特性(i-7):
(i-7)在将波长450nm~600nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T450-600(0deg)MAX时,
在入射角0度的条件下所述T450-600(0deg)MAX为50%时的波长λVIS(0deg)(50%)和在入射角35度的条件下所述T450-600(0deg)MAX为50%时的波长λVIS(35deg)(50%)包含在600nm~700nm的范围内,并且
满足下述关系式:
|λVIS(0deg)(50%)-λVIS(35deg)(50%)|≤10nm。
通过满足光谱特性(i-7),意味着即使在高入射角时,600nm~700nm的范围内的光谱曲线也不易偏移。
|λVIS(0deg)(50%)-λVIS(35deg)(50%)|优选为7nm以下,更优选为5nm以下。
为了满足光谱特性(i-7),例如可举出:使用包含近红外线吸收色素的吸收层,利用色素的吸收能力进行光屏蔽。
本发明的滤光片优选还满足下述光谱特性(i-8):
(i-8)在将在波长800nm~1000nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T800-1000(0deg)MAX、将达到所述最大透射率时的波长设为λ800-1000(0deg)MAX时,
在750nm~λ800-1000(0deg)MAXnm的范围且入射角0度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRS(0deg)(50%)和在750nm~λ800-1000(0deg)MAXnm的范围且入射角35度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRS(35deg)(50%)满足下述关系式:
|λIRS(0deg)(50%)-λIRS(35deg)(50%)|≤30nm。
通过满足光谱特性(i-8),意味着即使在高入射角时,750nm~λ800-1000(0deg)MAXnm的范围的光谱曲线也不易偏移。
|λIRS(0deg)(50%)-λIRS(35deg)(50%)|优选为20nm以下,更优选为10nm以下。
为了满足光谱特性(i-8),例如可举出:使用包含近红外线吸收色素的吸收层,利用色素的吸收能力进行光屏蔽。
本发明的滤光片优选还满足下述光谱特性(i-9):
(i-9)在将在波长800nm~1000nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T800-1000(0deg)MAX、将达到所述最大透射率时的波长设为λ800-1000(0deg)MAX时,
在λ800-1000(0deg)MAXnm~1050nm的范围且入射角0度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRL(0deg)(50%)和在λ800-1000(0deg)MAXnm~1050nm的范围且入射角35度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRL(35deg)(50%)满足下述关系式:
|λIRL(0deg)(50%)-λIRL(35deg)(50%)|≤60nm。
通过满足光谱特性(i-9),意味着即使在高入射角时,λ800-1000(0deg)MAXnm~1050nm的范围的光谱曲线也不易偏移。
|λIRL(0deg)(50%)-λIRL(35deg)(50%)|优选为55nm以下,更优选为50nm以下。
为了满足光谱特性(i-8),例如可举出:使用包含近红外线吸收色素的吸收层,利用色素的吸收能力进行光屏蔽。
本发明的滤光片优选还满足下述光谱特性(i-10)~(i-11):
(i-10)在至少任意一个面的入射角5度时的光谱反射率曲线中,波长450nm~600nm的范围内的平均反射率R450-600(5deg)AVE为15%以下;
(i-11)在至少任意一个面的入射角5度时的光谱反射率曲线中,波长1050nm~1200nm的范围内的平均反射率R1050-1200(5deg)AVE为40%以上。
光谱特性(i-10)和(i-11)意味着介质多层膜中的至少一者为在近红外区域中具有反射特性的多层膜。
R450-600(5deg)AVE优选为5%以下,更优选为3%以下。
R1050-1200(5deg)AVE优选为80%以上,更优选为90%以上。
<近红外线吸收玻璃>
本滤光片具有近红外线吸收玻璃。通过利用玻璃的吸收能力遮蔽近红外光区域的光,能够弥补介质多层膜的光屏蔽性。
近红外线吸收玻璃优选满足全部下述光谱特性(iii-1)~(iii-3):
(iii-1)波长450nm~600nm的光谱透射率曲线中的平均内部透射率TG_450-600AVE为80%以上;
(iii-2)波长1050nm~1200nm的光谱透射率曲线中的平均内部透射率TG_1050-1200AVE小于所述平均内部透射率TG_450-600AVE;
(iii-3)波长800nm~1000nm的范围内的内部透射率TG_800-1000单调减少。
特性(iii-1)意味着波长450nm~600nm的可见光区域的透射性优异。
TG_450-600AVE优选为90%以上,更优选为95%以上。
特性(iii-2)意味着波长1050nm~1200nm的近红外光区域的光屏蔽性优异。
TG_1050-1200AVE优选为30%以下,更优选为20%以下。
通过满足特性(iii-3),意味着吸收带为1000nm以后的波长范围,能够充分地吸收该波长范围的光。在此,单调减少是指优选波长800nm下的内部透射率TG_800、波长900nm下的内部透射率TG_900、波长1000nm下的内部透射率TG_1000满足下述关系:
TG_800>TG_900>TG_1000。
另外,TG_800优选为55%以上,TG_1000优选为40%以下。
特别是通过如特性(iii-2)所示利用玻璃的吸收能力屏蔽波长1050nm~1200nm的光,能够充分地屏蔽在以往的滤光片中存在改善余地的该波长范围的光。
作为近红外线吸收玻璃,只要是能够得到上述光谱特性的玻璃,就没有限制,例如优选使用含有铁或铜的氟磷酸盐玻璃或磷酸盐玻璃,其中,从容易得到上述光谱特性的观点出发,更优选含有铁的氟磷酸盐玻璃或磷酸盐玻璃,特别优选含有铁的磷酸盐玻璃。
作为含有铁的磷酸盐玻璃(铁磷酸盐玻璃),例如可举出:具有下述任一种组成的玻璃。
(1)以氧化物基准的摩尔%计,含有P2O5、Al2O3、R’O(其中,R’O表示选自MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO中的任一种以上)、Fe2O3作为必要成分且实质上不含有F(氟成分)、含有Fe2O3:0.1%~35%的玻璃。
(2)以氧化物基准的摩尔%计,含有P2O5:40%~75%、Al2O3:5%~22%、R2O:0%~20%(其中,R2O表示Li2O、Na2O和K2O的总量)、R”O:0.1%~35%(其中,R”O表示MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO的总量)、Fe2O3:5%~35%的玻璃。
(3)以氧化物基准的摩尔%计,含有P2O5:25%~75%、Al2O3:2.5%~22%、R2O:0%~35%(其中,R2O表示Li2O、Na2O和K2O的总量)、R”O:0.1%~35%(其中,R”O表示MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO的总量)、Fe2O3:0.1%~5%(其中,不包含5%)的玻璃。
(4)以氧化物基准的摩尔%计,含有P2O5:40%~75%、Al2O3:5%~22%、R2O:0.1%~20%(其中,R2O表示Li2O、Na2O和K2O的总量)、R”O:0.1%~25%(其中,R”O表示MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO的总量)、Fe2O3:0.1%~5%(其中,不包含5%)的玻璃。
另外,在上述(1)~(4)的组成的玻璃中,优选以氧化物基准的摩尔%计,含有0.1%~20%的ZnO。
在上述(1)~(4)的组成的玻璃中,换算为Fe2O3的总铁(总Fe量)中的二价铁(Fe2+)的质量比率((Fe2+/总Fe量)×100[%])优选为25%~99%。
作为近红外线吸收玻璃,可以使用市售品,也能够由公知的方法制造。例如,能够使用国际公布第2020/262296号中记载的铁磷酸盐玻璃。
另外,作为近红外线吸收玻璃,也可以使用以下化学强化玻璃:在玻璃化转变温度以下的温度下通过离子交换使存在于玻璃板主面中的离子半径小的碱金属离子(例如,Li离子、Na离子)交换为离子半径较大的碱金属离子(例如,对于Li离子为Na离子或K离子,对于Na离子为K离子)而得到的化学强化玻璃。
从摄像头模块的低高度化的观点出发,近红外线吸收玻璃的厚度优选为0.5mm以下,更优选为0.3mm以下,从元件强度的观点出发,近红外线吸收玻璃的厚度优选为0.15mm以上。
<介质多层膜>
在本滤光片中,介质多层膜层叠于近红外线吸收玻璃的两面上。由此,能够抑制成为近红外线吸收玻璃劣化原因的水的进入,能够得到耐候性优异的滤光片。
在本滤光片中,介质多层膜中的至少一者优选被设计为近红外线反射层(以下也记为NIR反射层)。介质多层膜中的另一者优选被设计为NIR反射层、具有除近红外区域以外的反射区域的反射层、或减反射层。
本滤光片中的NIR反射层例如具有透射可见光和特定的近红外光、并且主要反射吸收层的透射区域和除特定的近红外光以外的光的波长选择性。需要说明的是,NIR反射层的反射区域也可以包含吸收层的近红外区域中的光屏蔽区域。NIR反射层可以适当设计为不限于NIR反射特性、还阻隔除近红外区域以外的波长范围的光、例如近紫外区域的光的方式。
作为在设计为NIR反射层的情况下的介质多层膜,优选满足下述光谱特性:
(iv-1)波长450nm~600nm的光谱反射率曲线中的平均反射率RD_450-600AVE为2%以下;
(iv-2)波长1000nm~1200nm的光谱反射率曲线中的平均反射率RD_1000-1200AVE为40%以上。
700nm~1000nm的近红外光区域中的一部分需要具有一定程度的透射性。能够考虑介质多层膜的反射特性和近红外线吸收色素的吸收特性,适当设计介质多层膜的反射特性,以使得滤光片整体达到目标透射率。
关于NIR反射层,例如可举出:低折射率的介质膜(低折射率膜)、中折射率的介质膜(中折射率膜)、高折射率的介质膜(高折射率膜),由层叠这些介质膜中的2种以上而得到的介质多层膜构成。高折射率膜优选折射率为1.6以上,更优选为2.2~2.5。作为高折射率膜的材料,例如可举出:Ta2O5、TiO2、TiO2、TiO、Nb2O5。作为其他市售品,可举出:佳能奥普特龙株式会社制造的OS50(Ti3O5)、OS10(Ti4O7)、OA500(Ta2O5与ZrO2的混合物)、OA600(Ta2O5与TiO2的混合物)等。在这些之中,从成膜性、折射率等的再现性、稳定性等方面出发,优选TiO2。
中折射率膜优选折射率大于等于1.6且小于2.2。作为中折射率膜的材料,例如可举出:ZrO2、Nb2O5、Al2O3、HfO2、佳能奥普特龙株式会社销售的OM-4、OM-6(Al2O3与ZrO2的混合物)、OA-100、默克公司销售的H4、M2(氧化铝-氧化镧)等。在这些之中,从成膜性、折射率等的再现性、稳定性等方面出发,优选Al2O3类化合物、Al2O3与ZrO2的混合物。
低折射率膜优选折射率小于1.6,更优选大于等于1.45且小于1.55。作为低折射率膜的材料,例如可举出:SiO2、SiOxNy、MgF2等。作为其他市售品,可举出:佳能奥普特龙株式会社制造的S4F、S5F(SiO2与AlO2的混合物)。在这些之中,从成膜性的再现性、稳定性、经济性等方面出发,优选SiO2。
关于NIR反射层,为了透射可见光和特定的近红外光,可举出:在透射、选择所期望的波段时,组合多种光谱特性不同的介质多层膜。
例如能够通过构成膜的材料、各层的膜厚和层数进行调节。
对于NIR反射层,从控制透射、屏蔽的波段的观点出发,构成反射层的介质多层膜的总层叠数优选为20层以上,更优选为25层以上,另外,从抑制波纹的观点出发,优选为50层以下。
另外,从抑制近红外线吸收玻璃的劣化的观点出发,介质多层膜的膜厚各自优选为600nm以上,更优选为1μm以上,另外,从生产率、抑制可见光区域中的反射波纹的观点出发,优选为5μm以下。
另外,在介质多层膜的形成中,例如能够使用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。
可以利用一层NIR反射层(一组介质多层膜)得到规定的光学特性,或者利用两层NIR反射层得到规定的光学特性。在具有两层以上的NIR反射层的情况下,各反射层可以是相同的构成,也可以是不同的构成。在具有两层以上的反射层的情况下,通常由反射波段不同的多个反射层构成。在设置两层反射层的情况下,可以将其中一者设定为屏蔽近红外区域中的短波段的光的近红外反射层,并且将另一者设定为屏蔽该近红外区域的长波段和近紫外区域这两个区域的光的近红外/近紫外反射层。
作为减反射层,可举出:介质多层膜、中间折射率介质、折射率逐渐变化的蛾眼结构等。其中,从光学效率、生产率的观点出发,优选介质多层膜。减反射层是与反射层同样地通过将高折射率的介质膜和低折射率的介质膜交替地层叠而得到。
<吸收层>
本滤光片中,在上述介质多层膜中的至少一者的表面上具备在近红外光区域中具有最大吸收波长的吸收层。由此,能够有效地屏蔽近红外区域的光。另外,通过将吸收层在不与近红外线吸收玻璃接触的情况下隔着介质多层膜层叠,能够防止水进入玻璃。
吸收层优选满足全部下述光谱特性(ii-1)~(ii-2):
(ii-1)在将在波长650nm~720nm的光谱透射率曲线中内部透射率为30%时的最短波长设为λA_VIS(30%)、将在波长720nm~1000nm的光谱透射率曲线中内部透射率为30%时的最短波长设为λA_IR(30%)时,满足下述关系式:
|λA_IR(30%)-λA_VIS(30%)|≥100nm。
(ii-2)在将波长450nm下的吸光度设为AA_450、将波长720nm下的吸光度设为AA_720时,满足下述关系式:
AA_720-AA_450≥1。
特性(ii-1)中的|λA_IR(30%)-λA_VIS(30%)|是以720nm作为中心的近红外光吸收带的指标,通过|λA_IR(30%)-λA_VIS(30%)|为100nm以上,意味着其为宽范围地吸收该区域的光的吸收层。
|λA_IR(30%)-λA_VIS(30%)|更优选为120nm以上。另外,色素的最大吸收波长在越长波长范围内,则越难以保持可见光区域的高透射率,从这一方面出发,|λA_IR(30%)-λA_VIS(30%)|优选为150nm以下。
为了满足特性(ii-1),例如,作为近红外线吸收色素,可举出:组合两种最大吸收波长不同且位于680nm~800nm的范围内的色素,优选组合最大吸收波长位于680nm~740nm的范围内的色素和最大吸收波长位于740nm~800nm的范围内的色素。另外,从能够以少的添加量实现宽范围的吸收的观点出发,可举出使用方酸内盐色素。
特性(ii-2)意味着其为兼具450nm下的高可见光透射性和720nm下的高近红外光屏蔽性的吸收层。
AA_720-AA_450优选为1.5以上,更优选为2以上。
为了满足特性(ii-2),例如,作为近红外线吸收色素,从强烈地吸收720nm附近的光并且保持可见光区域的高透射率的观点出发,可举出使用对称型的方酸内盐色素。
吸收层优选包含在二氯甲烷中在680nm~800nm的范围内具有最大吸收波长的色素(NIR色素)。通过包含该色素,吸收层如上述特性(ii-1)和(ii-2)所示能够宽范围地吸收以720nm为中心的近红外光吸收带,并且容易实现兼具450nm的可见光透射性和720nm的近红外光屏蔽性。由此,能够利用色素的吸收特性屏蔽对于红外线吸收玻璃而言屏蔽性稍弱的720nm附近的近红外光区域的光。
从能够宽范围地吸收近红外区域的光的观点出发,优选组合两种最大吸收波长不同且位于680nm~800nm的范围内的色素,优选组合最大吸收波长位于680nm~740nm的范围内的色素和最大吸收波长位于740nm~800nm的范围内的色素。
另外,吸收层优选为包含该色素和树脂的树脂膜。
作为NIR色素,可举出:方酸内盐化合物、花青化合物等。其中,从吸收层容易满足上述特性(ii-1)和(ii-2)的观点、最大吸收波长的范围、可见光区域的透射性、在树脂中的溶解性、耐久性的观点出发,优选方酸内/>盐化合物。
作为NIR色素的方酸内盐化合物优选为由下式(I)表示的化合物和由下式(II)表示的化合物。
需要说明的是,在方酸内盐化合物中存在2个以上相同符号的情况下,这些符号可以相同也可以不同。对于花青化合物也一样。
<方酸内盐化合物(I)>
其中,上式中的符号如下所述。
R24和R26各自独立地表示氢原子、卤素原子、羟基、碳原子数1~20的烷基或碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数1~10的酰氧基、碳原子数6~11的芳基、可以具有取代基且在碳原子间可以具有氧原子的碳原子数7~18的芳烷基、-NR27R28(R27和R28各自独立地表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、-C(=O)-R29(R29表示氢原子、卤素原子、羟基、可以具有取代基且在碳原子间可以包含不饱和键、氧原子、饱和或不饱和的环结构的碳原子数1~25的烃基)、-NHR30或-SO2-R30(R30各自表示一个以上的氢原子可以被卤素原子、羟基、羧基、磺基或氰基取代并且在碳原子间可以包含不饱和键、氧原子、饱和或不饱和的环结构的碳原子数1~25的烃基))、或者由下式(S)表示的基团(R41和R42独立地表示氢原子、卤素原子或者碳原子数1~10的烷基或碳原子数1~10的烷氧基;k为2或3)。
R21和R22可以彼此连接并与氮原子一起形成五元或六元的杂环A,R22和R25可以彼此连接并与氮原子一起形成五元或六元的杂环B,以及R21和R23可以彼此连接并与氮原子一起形成五元或六元的杂环C。
作为在形成杂环A的情况下的R21和R22键合而成的二价基团-Q-,表示氢原子可以被碳原子数1~6的烷基、碳原子数6~10的芳基或可以具有取代基的碳原子数1~10的酰氧基取代的亚烷基或亚烷基氧基。
作为在形成杂环B的情况下的R22和R25键合而成的二价基团-X1-Y1-以及在形成杂环C的情况下的R21和R23键合而成的二价基团-X2-Y2-(与氮键合的一侧为X1和X2),X1和X2各自为由下式(1x)或(2x)表示的基团,Y1和Y2各自为由选自下式(1y)~(5y)中的任一者表示的基团。在X1和X2各自为由下式(2x)表示的基团的情况下,Y1和Y2各自可以为单键,在这种情况下,在碳原子间可以具有氧原子。
在式(1x)中,4个Z各自独立地表示氢原子、羟基、碳原子数1~6的烷基或碳原子数1~6的烷氧基、或-NR38R39(R38和R39各自独立地表示氢原子或碳原子数1~20的烷基)。R31~R36各自独立地表示氢原子、碳原子数1~6的烷基或碳原子数6~10的芳基,R37表示碳原子数1~6的烷基或碳原子数6~10的芳基。
R27、R28、R29、R31~R37、在未形成杂环的情况下的R21~R23和R25各自可以与这些基团中其他任一者彼此键合而形成五元环或六元环。R31与R36可以直接键合,R31与R37可以直接键合。
在未形成杂环的情况下的R21、R22、R23和R25各自独立地表示氢原子、卤素原子、羟基、碳原子数1~20的烷基或碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数1~10的酰氧基、碳原子数6~11的芳基、或可以具有取代基且在碳原子间可以具有氧原子的碳原子数7~18的芳烷基。
作为化合物(I),例如可举出由式(I-1)~(I-3)中的任一者表示的化合物,从在树脂中的溶解性、在树脂中的耐热性和耐光性、含有该化合物的树脂层的可见光透射率的观点出发,特别优选由式(I-1)表示的化合物。
式(I-1)~式(I-3)中的符号与式(I)中的相同符号的各规定相同,优选的方式也一样。
在化合物(I-1)中,作为X1,优选基团(2x),作为Y1,优选单键或基团(1y)。在该情况下,作为R31~R36,优选为氢原子或碳原子数1~3的烷基,更优选氢原子或甲基。需要说明的是,作为-Y1-X1-,具体地,可举出由式(11-1)~(12-3)表示的二价有机基团。
-C(CH3)2-CH(CH3)- ……(11-1)
-C(CH3)2-CH2- ……(11-2)
-C(CH3)2-CH(C2H5)-……(11-3)
-C(CH3)2-C(CH3)(nC3H7)-……(11-4)
-C(CH3)2-CH2-CH2- ……(12-1)
-C(CH3)2-CH2-CH(CH3)- ……(12-2)
-C(CH3)2-CH(CH3)-CH2- ……(12-3)
另外,在化合物(I-1)中,从溶解性、耐热性、以及光谱透射率曲线中的可见光区域与近红外区域的边界附近的变化的陡峭性的观点出发,R21独立地更优选由式(4-1)或(4-2)表示的基团。
在式(4-1)和式(4-2)中,R71~R75独立地表示氢原子、卤素原子或碳原子数1~4的烷基。
在化合物(I-1)中,R24优选为-NR27R28。作为-NR27R28,从在树脂和涂布溶剂中的溶解性的观点出发,优选-NH-C(=O)-R29或-NH-SO2-R30。
在化合物(I-1)中R24为-NH-SO2-R30的化合物如式(I-12)所示。
R23和R26独立地优选氢原子、卤素原子或者碳原子数1~6的烷基或碳原子数1~6的烷氧基,更优选均为氢原子。
从耐光性的方面出发,R30独立地优选为可以具有支链的碳原子数1~12的烷基或可以具有支链的碳原子数1~12的烷氧基、或者具有不饱和的环结构的碳原子数6~16的烃基。作为不饱和的环结构,可举出:苯、甲苯、二甲苯、呋喃、苯并呋喃等。R30独立地更优选为可以具有支链的碳原子数1~12的烷基或可以具有支链的碳原子数1~12的烷氧基。需要说明的是,在表示R30的各基团中,氢原子的一部分或全部可以被卤素原子、特别是氟原子取代。
作为化合物(I-12),更具体地可举出下表中所示的化合物。另外,下表中所示的化合物在方酸内盐骨架左右各符号的含义相同。
[表1]
作为化合物(I-12),在这些之中,从可见光透射率、在树脂中的溶解性、耐热性、耐光性的观点出发,优选(I-12-1)、(I-12-6)、(I-12-11)、(I-12-16)、(I-12-21)、(I-12-26),从耐热性、耐光性的观点出发,更优选(I-12-11)、(I-12-26)。
<方酸内盐化合物(II)>/>
其中,上式中的符号如下所述。
环Z各自独立地为在环中具有0个~3个杂原子的五元环或六元环,环Z所具有的氢原子可以被取代。
R1和R2可以彼此连接并与氮原子一起形成杂环A1,R2和R3可以彼此连接并与氮原子一起形成杂环B1,以及R1和构成环Z的碳原子或杂原子可以彼此连接并与氮原子一起形成杂环C1,在这种情况下,杂环A1、杂环B1和杂环C1所具有的氢原子可以被取代。在未形成杂环的情况下的R1和R2各自独立地表示氢原子、卤素原子、或在碳原子间可以包含不饱和键、杂原子、饱和或不饱和的环结构并且可以具有取代基的烃基。R4和在未形成杂环的情况下的R3各自独立地表示氢原子、卤素原子、或在碳原子间可以包含杂原子并且可以具有取代基的烷基或烷氧基。
作为化合物(II),例如可举出:由式(II-1)~(II-3)中的任一者表示的化合物,从在树脂中的溶解性、在树脂中的可见光透射性的观点出发,特别优选由式(II-3)表示的化合物。
在式(II-1)、式(II-2)中,R1和R2各自独立地表示氢原子、卤素原子或可以具有取代基的碳原子数1~15的烷基,R3~R6各自独立地表示氢原子、卤素原子或可以具有取代基的碳原子数1~10的烷基。
在式(II-3)中,R1、R4和R9~R12各自独立地表示氢原子、卤素原子或可以具有取代基的碳原子数1~15的烷基,R7和R8各自独立地表示氢原子、卤素原子或可以具有取代基的碳原子数1~5的烷基。
从在树脂中的溶解性、可见光透射性等观点出发,化合物(II-1)和化合物(II-2)中的R1和R2独立地优选为碳原子数1~15的烷基,更优选为碳原子数7~15的烷基,进一步优选R1和R2的至少一者为碳原子数7~15的具有支链的烷基,特别优选R1和R2两者均为碳原子数8~15的具有支链的烷基。
从在透明树脂中的溶解性、可见光透射性等观点出发,化合物(II-3)中的R1独立地优选为碳原子数1~15的烷基,更优选为碳原子数1~10的烷基,特别优选为乙基、异丙基。
从可见光透射性、合成容易性的观点出发,R4优选为氢原子、卤素原子,特别优选为氢原子。
R7和R8独立地优选为氢原子、卤素原子、可以被卤素原子取代的碳原子数1~5的烷基,更优选为氢原子、卤素原子、甲基。
R9~R12独立地优选为氢原子、卤素原子、可以被卤素原子取代的碳原子数1~5的烷基。
作为-CR9R10-CR11R12-,可举出:由下述基团(13-1)~(13-5)表示的二价有机基团。
-CH(CH3)-C(CH3)2- ……(13-1)
-C(CH3)2-CH(CH3)- ……(13-2)
-C(CH3)2-CH2- ……(13-3)
-C(CH3)2-CH(C2H5)- ……(13-4)
-CH(CH3)-C(CH3)(CH2-CH(CH3)2)-……(13-5)
作为化合物(II-3),更具体地可举出下表中所示的化合物。另外,下表中所示的化合物在方酸内盐骨架左右各符号的含义相同。
[表2]
化合物(I)~(II)各自能够通过公知的方法制造。关于化合物(I),能够通过美国专利第5,543,086号说明书、美国专利申请公开第2014/0061505号说明书、国际公布第2014/088063号说明书中记载的方法制造。关于化合物(II),能够通过国际公布第2017/135359号说明书中记载的方法制造。
相对于100质量份的树脂,吸收层中的NIR色素的含量优选为0.1质量份~25质量份,更优选为0.3质量份~15质量份。需要说明的是,在组合两种以上的化合物的情况下,上述含量为各化合物的总和。
吸收层可以除了包含上述NIR色素之外还包含其他色素。作为其他色素,优选在树脂中在370nm~440nm的范围内具有最大吸收波长的色素(UV色素)。由此,能够有效地屏蔽近紫外光区域的光。
作为UV色素,可举出:唑色素、部花青色素、花青色素、萘二甲酰亚胺色素、/>二唑色素、/>嗪色素、/>唑烷色素、萘二甲酸色素、苯乙烯基色素、蒽色素、环状羰基色素、三唑色素等。在这些之中,特别优选部花青色素。另外,UV色素可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
<树脂>
作为吸收层中的树脂,只要是透明树脂,就没有限制,能够使用选自聚酯树脂、丙烯酸类树脂、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、聚芳醚氧化膦树脂、聚酰胺树脂、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、聚氨酯树脂和聚苯乙烯树脂等中的一种以上的透明树脂。这些树脂可以单独使用一种,也可以混合使用两种以上。
从吸收层的光谱特性、玻璃化转变温度(Tg)、粘附性的观点出发,优选选自聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、丙烯酸类树脂中的一种以上的树脂。
在使用多种化合物作为NIR色素或其他色素的情况下,这些化合物可以包含在同一吸收层中,另外,也可以分别包含在不同的吸收层中。
吸收层能够通过如下方式形成:使色素、树脂或树脂的原料成分和根据需要配合的各成分溶解或分散于溶剂中而制备涂布液,将其涂布于介质多层膜上并使其干燥,进一步根据需要使其固化。或者,也可以将涂布液涂布在可剥离的支撑体上而单独形成吸收层。另外,溶剂只要是能够稳定分散的分散介质或者能够溶解的溶剂即可。
另外,涂布液可以为了改善由微小气泡引起的空隙、由异物等附着引起的凹陷、干燥工序中的缩孔等而含有表面活性剂。此外,涂布液的涂布中例如能够使用浸涂法、流延涂布法或旋涂法等。另外,在涂布液含有透明树脂的原料成分的情况下,进一步进行热固化、光固化等固化处理。
另外,吸收层也能够通过挤出成型而制造成膜状。能够通过将所得到的膜状吸收层层叠于介质多层膜上并通过热压接等使其一体化而制造本滤光片。
在滤光片中可以具有一层吸收层,也可以具有两层以上的吸收层。在具有两层以上的吸收层的情况下,各层的构成可以相同,也可以不同,另外,可以在介质多层膜各自的表面上形成吸收层,也可以在一个的介质多层膜的表面上重叠两层以上的吸收层。
从涂布后的基板内的面内膜厚分布、外观品质的观点出发,吸收层的厚度为10μm以下,优选为5μm以下,另外,从以适当的色素浓度表现出所期望的光谱特性的观点出发,吸收层的厚度优选为0.5μm以上。需要说明的是,在滤光片具有两层以上的吸收层的情况下,优选各吸收层的总厚度在上述范围内。
本滤光片可以具备例如利用控制特定波长范围的光的透射和吸收的无机微粒等产生吸收的构成要素(层)等作为其他构成要素。作为无机微粒的具体例,可举出:ITO(氧化铟锡)、ATO(锑掺杂氧化锡)、钨酸铯、硼化镧等。ITO微粒、钨酸铯微粒的可见光透射率高,并且在大于1200nm的红外波长范围的宽范围内具有光吸收性,因此能够在需要该红外光的屏蔽性的情况下使用。
综上所述,本说明书公开了下述滤光片等。
[1]一种滤光片,滤光片具备:
近红外线吸收玻璃、
层叠于所述近红外线吸收玻璃的两个主面上的介质多层膜、和
层叠于至少一个所述介质多层膜的表面上并且在近红外光区域中具有最大吸收波长的吸收层,其中,
所述滤光片满足全部下述光谱特性(i-1)~(i-5):
(i-1)在波长450nm~600nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,平均透射率T450-600(0deg)AVE为60%以上;
(i-2)在波长700nm~750nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,平均透射率T700-750(0deg)AVE为5%以下;
(i-3)在波长1050nm~1200nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,最大透射率T1050-1200(0deg)MAX为7%以下;
(i-4)在波长800nm~1000nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,最大透射率T800-1000(0deg)MAX为20%以上;
(i-5)在将波长450nm~600nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T450-600(0deg)MAX时,
在入射角0度时的光谱透射率曲线中,透射率为所述T450-600(0deg)MAX的70%时的波长λ(70%)和透射率为所述T450-600(0deg)MAX的30%时的λ(30%)包含在600nm~700nm的范围内,
在将所述波长λ(70%)下的透射率设为T(70%)、将所述波长λ(30%)下的透射率设为T(30%)时,满足下述关系式:
-2≤[T(30%)-T(70%)]/[λ(30%)-λ(70%)]≤-0.75。
[2]根据[1]所述的滤光片,其中,所述滤光片还满足下述光谱特性(i-6):
(i-6)在将入射角0度时的光谱透射率曲线设为T(0deg)(λ)、将入射角35°时的光谱透射率曲线设为T(35deg)(λ)时,在450nm≤λ≤600nm的波长范围内满足下述关系式:
|T(0deg)(λ)-T(35deg)(λ)|≤10%。
[3]根据[1]或[2]所述的滤光片,其中,所述滤光片还满足下述光谱特性(i-7):
(i-7)在将波长450nm~600nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T450-600(0deg)MAX时,
在入射角0度的条件下所述T450-600(0deg)MAX为50%时的波长λVIS(0deg)(50%)和在入射角35度的条件下所述T450-600(0deg)MAX为50%时的波长λVIS(35deg)(50%)包含在600nm~700nm的范围内,并且
满足下述关系式:
|λVIS(0deg)(50%)-λVIS(35deg)(50%)|≤10nm。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的滤光片,其中,所述滤光片还满足下述光谱特性(i-8):
(i-8)在将在波长800nm~1000nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T800-1000(0deg)MAX、将达到所述最大透射率时的波长设为λ800-1000(0deg)MAX时,
在750nm~λ800-1000(0deg)MAXnm的范围且入射角0度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRS(0deg)(50%)和在750nm~λ800-1000(0deg)MAXnm的范围且入射角35度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRS(35deg)(50%)满足下述关系式:
|λIRS(0deg)(50%)-λIRS(35deg)(50%)|≤30nm。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的滤光片,其中,所述滤光片还满足下述光谱特性(i-9):
(i-9)在将在波长800nm~1000nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T800-1000(0deg)MAX、将达到所述最大透射率时的波长设为λ800-1000(0deg)MAX时,
在λ800-1000(0deg)MAXnm~1050nm的范围且入射角0度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRL(0deg)(50%)和在λ800-1000(0deg)MAXnm~1050nm的范围且入射角35度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRL(35deg)(50%)满足下述关系式:
|λIRL(0deg)(50%)-λIRL(35deg)(50%)|≤60nm。
[6]根据[1]~[5]中任一项所述的滤光片,其中,层叠于所述近红外线吸收玻璃的两个主面上的介质多层膜的厚度各自为600nm以上。
[7]根据[1]~[6]中任一项所述的滤光片,其中,所述近红外线吸收玻璃为含有铁或铜的氟磷酸盐玻璃或磷酸盐玻璃。
[8]根据[1]~[7]中任一项所述的滤光片,其中,所述近红外线吸收玻璃满足全部下述光谱特性(iii-1)~(iii-3):
(iii-1)波长450nm~600nm的光谱透射率曲线中的平均内部透射率TG_450-600AVE为80%以上;
(iii-2)波长1050nm~1200nm的光谱透射率曲线中的平均内部透射率TG_1050-1200AVE小于所述平均内部透射率TG_450-600AVE;
(iii-3)波长800nm~1000nm的范围内的内部透射率TG_800-1000单调减少。
[9]根据[1]~[8]中任一项所述的滤光片,其中,所述吸收层包含在二氯甲烷中在680nm~800nm的范围内具有最大吸收波长的色素。
[10]根据[1]~[9]中任一项所述的滤光片,其中,所述滤光片还满足下述光谱特性(i-10)~(i-11):
(i-10)在至少任意一个面的入射角5度时的光谱反射率曲线中,波长450nm~600nm的范围内的平均反射率R450-600(5deg)AVE为15%以下;
(i-11)在至少任意一个面的入射角5度时的光谱反射率曲线中,波长1050nm~1200nm的范围内的平均反射率R1050-1200(5deg)AVE为40%以上。
[11]根据[1]~[10]中任一项所述的滤光片,其中,所述吸收层满足全部下述光谱特性(ii-1)~(ii-2):
(ii-1)在将在波长650nm~720nm的光谱透射率曲线中内部透射率为30%时的最短波长设为λA_VIS(30%)、将在波长720nm~1000nm的光谱透射率曲线中内部透射率为30%时的最短波长设为λA_IR(30%)时,满足下述关系式:
|λA_IR(30%)-λA_VIS(30%)|≥100nm。
(ii-2)在将波长450nm下的吸光度设为AA_450、将波长720nm下的吸光度设为AA_720时,满足下述关系式:
AA_720-AA_450≥1。
[12]一种成像装置,其中,所述成像装置具备[1]~[11]中任一项所述的滤光片。
实施例
接着,通过实施例对本发明更具体地进行说明。
各光谱特性的测定中使用了紫外可见分光光度计(日立高新技术株式会社制造的UH-4150形)。
需要说明的是,在没有特别记载入射角度的情况下的光谱特性为在入射角0度(相对于滤光片主面垂直的方向)的条件下测定的值。
在各例中使用的色素如下所述。
化合物1(方酸内盐化合物):基于美国专利第5,543,086号说明书、美国专利申请公开第2014/0061505号说明书、国际公布第2014/088063号合成。
化合物2(方酸内盐化合物):基于国际公布第2017/135359号合成。
化合物3(部花青化合物):基于德国专利公报第10109243号说明书合成。
化合物4(部花青化合物):基于德国专利公报第10109243号说明书合成。
需要说明的是,化合物1和化合物2为近红外线吸收色素(NIR色素),化合物3和化合物4为近紫外线吸收色素(UV色素)。
化合物1
化合物2
化合物3
化合物4
<色素的光谱特性>
示出将上述色素(化合物1~4)分别溶解于二氯甲烷中而测定的吸收光谱中的最大吸收波长。
[表3]
色素 | 最大吸收波长(二氯甲烷中) |
化合物1 | 698nm |
化合物2 | 742nm |
化合物3 | 397nm |
化合物4 | 399nm |
<近红外线吸收玻璃的光谱特性>
作为近红外线吸收玻璃,参照国际公布第2020/262296号制造了下表中所示的组成的铁磷酸盐玻璃。
对于近红外线吸收玻璃,使用紫外可见分光光度计测定了350nm~1200nm的波长范围内的光谱透射率曲线。
结果如下表所示。需要说明的是,对于下表中所示的光谱特性,为了避免在空气界面和玻璃界面处的反射的影响,以内部透射率进行评价。
内部透射率(%)={实测透射率(0deg)/(100-反射率(5deg))}×100另外,近红外线吸收玻璃(厚度为0.21mm的铁磷酸盐玻璃)的光谱透射曲线如图3所示。
[表4]
<例1-1~1-2:吸收层的光谱特性>
在与计算上述化合物的光谱特性时同样地制备的聚酰亚胺树脂溶液中以下表中记载的浓度分别混合化合物1~4中的任一种色素,在50℃下搅拌2小时而使其溶解,由此得到涂布液。通过旋涂法将所得到的涂布液涂布于碱性玻璃(肖特公司制造的D263玻璃,厚度0.2mm)上,从而形成了下表中所示的膜厚的吸收层。
对于所得到的吸收层,使用紫外可见分光光度计测定了350nm~1200nm的波长范围内的光谱透射率曲线。
将使最大吸收波长下的透射率为10%而得到的结果示于下表中。
需要说明的是,对于下表中所示的光谱特性,为了避免在空气界面和玻璃界面处的反射的影响,以内部透射率进行评价。
内部透射率(%)={实测透射率(0deg)/(100-反射率(5deg))}×100
吸光度表示通过下式由内部透射率换算而得到的值。
吸光度=-log10(内部透射率/100)
另外,例1-1和例1-2的吸收层的光谱透射率曲线如图4所示。
需要说明的是,例1-1~1-2为参考例。
[表5]
<例2-1:滤光片的光谱特性>
在红外线吸收玻璃(铁磷酸盐玻璃)的一个面上通过蒸镀将SiO2和TiO2交替地层叠28层,由此形成了第一介质多层膜(反射膜)。在红外线吸收玻璃(铁磷酸盐玻璃)的另一个面上通过蒸镀将SiO2和TiO2交替地层叠41层,由此形成了第二介质多层膜(反射膜)。
以与例1-1的吸收层相同的组成在第二介质多层膜的表面上涂布树脂溶液,充分加热而将有机溶剂除去,由此形成了厚度1μm的吸收层。
在吸收层的表面上通过蒸镀将SiO2和TiO2交替地层叠9层,由此形成了第三介质多层膜(减反射膜)。
通过上述操作而制造了滤光片2-1。
<例2-2>
将红外线吸收玻璃(铁磷酸盐玻璃)变更为非吸收性玻璃(碱性玻璃、肖特公司制造的D263),除此之外,与例2-1同样地制造了滤光片。
<例2-3>
在红外线吸收玻璃(铁磷酸盐玻璃)的一个面上通过蒸镀将SiO2和TiO2交替地层叠40层,由此形成了第一介质多层膜(反射膜),在红外线吸收玻璃(铁磷酸盐玻璃)另一个面上通过蒸镀将SiO2和TiO2交替地层叠19层,由此形成了第二介质多层膜(减反射膜),除此之外,与例2-1同样地制造了滤光片。
<例2-4>
在红外线吸收玻璃(铁磷酸盐玻璃)的一个面上通过蒸镀将SiO2和TiO2交替地层叠66层,由此形成了第一介质多层膜(反射膜),未形成第二介质多层膜,除此之外,与例2-1同样地制造了滤光片。
<例2-5>
将第一介质多层膜(反射膜)的层叠数变更为50层,将第二介质多层膜(反射膜)的层叠数变更为39层,吸收层的组成与例1-2相同,除此之外,与例2-1同样地制造了滤光片。
<例2-6>
将第一介质多层膜(反射膜)的层叠数变更为82层,将第二介质多层膜(反射膜)的层叠数变更为76层,未形成吸收层和第三介质多层膜,除此之外,与例2-1同样地制造了滤光片。
<例2-7>
将红外线吸收玻璃(铁磷酸盐玻璃)变更为非吸收性玻璃(碱性玻璃、肖特公司制造的D263),将第一介质多层膜(反射膜)的层叠数变更为50层,未形成第二介质多层膜,除此之外,与例2-1同样地制造了滤光片。
上述各滤光片中的第一介质多层膜和第二介质多层膜的反射率如下表中所示。在介质多层膜为最外表层的情况下,以碱性玻璃上的反射率估算,在介质多层膜不是最外表层的情况下,以两侧的介质为碱性玻璃和聚酰亚胺树脂(吸收层中使用的树脂)时的反射率估算。
对于通过上述操作而得到的各滤光片,使用紫外可见分光光度计测定了350nm~1200nm的波长范围内的入射角0度和35度时的光谱透射率曲线、入射角5度时的光谱反射率曲线。需要说明的是,反射特性从第一介质多层膜侧或第三(或第二)介质多层膜侧进行测定。
根据所得到的光谱特性的数据计算出下表中所示的各特性。
另外,例2-1、例2-2、例2-3、例2-5、例2-6的滤光片的光谱透射率曲线分别如图5~图9所示。需要说明的是,实线为入射角0°的结果,虚线为入射角35°的结果。
需要说明的是,例2-1、例2-3、例2-5为实施例,例2-2、例2-4、例2-6、例2-7为比较例。
[表6]
由上述结果可知,例2-1、例2-3、例2-5的滤光片为如下滤光片:可见光和800nm~900nm的近红外光的透射性优异,除此之外的近红外光、特别是1000nm~1200nm的波长范围的屏蔽性优异,而且可见光区域的视觉灵敏度校正性优异,与耐候性相关的可靠性高。此外,使用了两种NIR色素的例2-1和例2-3的滤光片为如下滤光片:|λIRS(0deg)(50%)-λIRS(35deg)(50%)|为30nm以下,因此即使在高入射角时,750nm~λ800-1000(0deg)MAXnm范围的光谱曲线也不易偏移。
未使用近红外线吸收玻璃的例2-2和例2-7的滤光片得到了最大透射率T1050-1200(0deg)MAX大于7%、1050nm~1200nm的光屏蔽性低的结果。
根据后述的例3-1~例3-3的可靠性试验的结果,推测在近红外线吸收玻璃的一个主面上层叠有吸收层、在玻璃的两面上未层叠多层膜的例2-4的滤光片为玻璃容易劣化、可靠性低的滤光片。
不具有吸收层的例2-6的滤光片得到了以下结果:[T(30%)-T(70%)]/[λ(30%)-λ(70%)]小于-2,可见光区域的视觉灵敏度校正性低。
<例3-1~例3-3:可靠性试验>
对在近红外吸收玻璃上形成的介质多层膜的膜厚与可靠性的关系进行了评价。
在红外线吸收玻璃(铁磷酸盐玻璃)的一个面上通过蒸镀而交替地层叠SiO2和TiO2,由此形成了介质多层膜。各介质多层膜的层叠数如下表中所示。
将带有介质多层膜的玻璃基材在85℃、相对湿度85%的气氛下静置250小时,然后观察外观。另外,在介质多层膜表面上粘附胶带(粘合力3.9N/10mm,日伴株式会社制造的Cellotape(注册商标),相当于No.405),然后沿垂直方向剥离胶带,进行了剥离试验。
结果如下表中所示。
需要说明的是,例3-1~例3-3为参考例。
[表7]
由上述结果可知,从防止近红外线吸收玻璃劣化的观点出发,优选介质多层膜的膜厚大。
参照特定的实施方式且详细地对本发明进行了说明,但在不脱离本发明的精神和范围的情况下能够施加各种变更或修正,这对本领域技术人员而言是显而易见的。本申请基于2021年7月30日提出申请的日本专利申请(日本特愿2021-126030),其内容以引用的形式并入本申请中。
产业实用性
本发明的滤光片的可见光和特定的近红外光的透射性优异,并且具有除此之外的近红外光的屏蔽性。在近年来推进高性能化的例如输送机用的摄像头或传感器等信息获取装置的用途中有用。
标号说明
1A、1B……滤光片
10……近红外线吸收玻璃
21、22、23……介质多层膜
30……吸收层
Claims (12)
1.一种滤光片,所述滤光片具备:
近红外线吸收玻璃、
层叠于所述近红外线吸收玻璃的两个主面上的介质多层膜、和
层叠于至少一个所述介质多层膜的表面上并且在近红外光区域中具有最大吸收波长的吸收层,其中,
所述滤光片满足全部下述光谱特性(i-1)~(i-5):
(i-1)在波长450nm~600nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,平均透射率T450-600(0deg)AVE为60%以上;
(i-2)在波长700nm~750nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,平均透射率T700-750(0deg)AVE为5%以下;
(i-3)在波长1050nm~1200nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,最大透射率T1050-1200(0deg)MAX为7%以下;
(i-4)在波长800nm~1000nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中,最大透射率T800-1000(0deg)MAX为20%以上;
(i-5)在将波长450nm~600nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T450-600(0deg)MAX时,
在入射角0度时的光谱透射率曲线中,透射率为所述T450-600(0deg)MAX的70%时的波长λ(70%)和透射率为所述T450-600(0deg)MAX的30%时的波长λ(30%)包含在600nm~700nm的范围内,
在将所述波长λ(70%)下的透射率设为T(70%)、将所述波长λ(30%)下的透射率设为T(30%)时,满足下述关系式:
-2≤[T(30%)-T(70%)]/[λ(30%)-λ(70%)]≤-0.75。
2.根据权利要求1所述的滤光片,其中,所述滤光片还满足下述光谱特性(i-6):
(i-6)在将入射角0度时的光谱透射率曲线设为T(0deg)(λ)、将入射角35°时的光谱透射率曲线设为T(35deg)(λ)时,在450nm≤λ≤600nm的波长范围内满足下述关系式:
|T(0deg)(λ)-T(35deg)(λ)|≤10%。
3.根据权利要求1所述的滤光片,其中,所述滤光片还满足下述光谱特性(i-7):
(i-7)在将波长450nm~600nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T450-600(0deg)MAX时,
在入射角0度的条件下所述T450-600(0deg)MAX为50%时的波长λVIS(0deg)(50%)和在入射角35度的条件下所述T450-600(0deg)MAX为50%时的波长λVIS(35deg)(50%)包含在600nm~700nm的范围内,并且
满足下述关系式:
|λVIS(0deg)(50%)-λVIS(35deg)(50%)|≤10nm。
4.根据权利要求1所述的滤光片,其中,所述滤光片还满足下述光谱特性(i-8):
(i-8)在将在波长800nm~1000nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T800-1000(0deg)MAX、将达到所述最大透射率时的波长设为λ800-1000(0deg)MAX时,
在750nm~λ800-1000(0deg)MAXnm的范围且入射角0度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRS(0deg)(50%)和在750nm~λ800-1000(0deg)MAXnm的范围且入射角35度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRS(35deg)(50%)满足下述关系式:
|λIRS(0deg)(50%)-λIRS(35deg)(50%)|≤30nm。
5.根据权利要求1所述的滤光片,其中,所述滤光片还满足下述光谱特性(i-9):
(i-9)在将在波长800nm~1000nm和入射角0度时的光谱透射率曲线中的最大透射率设为T800-1000(0deg)MAX、将达到所述最大透射率时的波长设为λ800-1000(0deg)MAX时,
在λ800-1000(0deg)MAXnm~1050nm的范围且入射角0度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRL(0deg)(50%)和在λ800-1000(0deg)MAXnm~1050nm的范围且入射角35度时的光谱透射率曲线中透射率为T800-1000(0deg)MAX的50%时的波长λIRL(35deg)(50%)满足下述关系式:
|λIRL(0deg)(50%)-λIRL(35deg)(50%)|≤60nm。
6.根据权利要求1所述的滤光片,其中,层叠于所述近红外线吸收玻璃的两个主面上的介质多层膜的厚度各自为600nm以上。
7.根据权利要求1所述的滤光片,其中,所述近红外线吸收玻璃为含有铁或铜的氟磷酸盐玻璃或磷酸盐玻璃。
8.根据权利要求1所述的滤光片,其中,所述近红外线吸收玻璃满足全部下述光谱特性(iii-1)~(iii-3):
(iii-1)波长450nm~600nm的光谱透射率曲线中的平均内部透射率TG_450-600AVE为80%以上;
(iii-2)波长1050nm~1200nm的光谱透射率曲线中的平均内部透射率TG_1050-1200AVE小于所述平均内部透射率TG_450-600AVE;
(iii-3)波长800nm~1000nm的范围内的内部透射率TG_800-1000单调减少。
9.根据权利要求1所述的滤光片,其中,所述吸收层包含在二氯甲烷中在680nm~800nm的范围内具有最大吸收波长的色素。
10.根据权利要求1所述的滤光片,其中,所述滤光片还满足下述光谱特性(i-10)~(i-11):
(i-10)在至少任意一个面的入射角5度时的光谱反射率曲线中,波长450nm~600nm的范围内的平均反射率R450-600(5deg)AVE为15%以下;
(i-11)在至少任意一个面的入射角5度时的光谱反射率曲线中,波长1050nm~1200nm的范围内的平均反射率R1050-1200(5deg)AVE为40%以上。
11.根据权利要求1所述的滤光片,其中,所述吸收层满足全部下述光谱特性(ii-1)~(ii-2):
(ii-1)在将在波长650nm~720nm的光谱透射率曲线中内部透射率为30%时的最短波长设为λA_VIS(30%)、将在波长720nm~1000nm的光谱透射率曲线中内部透射率为30%时的最短波长设为λA_IR(30%)时,满足下述关系式:
|λA_IR(30%)-λA_VIS(30%)|≥100nm;
(ii-2)在将波长450nm下的吸光度设为AA_450、将波长720nm下的吸光度设为AA_720时,满足下述关系式:
AA_720-AA_450≥1。
12.一种成像装置,其中,所述成像装置具备权利要求1~11中任一项所述的滤光片。
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