DE102013022162B4 - Optical filter, process for its manufacture and its use - Google Patents

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    • G02B5/20Filters
    • G02B5/22Absorbing filters
    • G02B5/223Absorbing filters containing organic substances, e.g. dyes, inks or pigments

Abstract

Optischer Filter, umfassend ein Substrat (2) und auf mindestens einer Seite des Substrats eine Filterschicht (3), wobei die Filterschicht (3) eine homogen gefärbte Matrix umfasst, welche mindestens einen in der Matrix gelösten organischen Farbstoff enthält,wobei die Matrix eine Sol-Gel-Verbindung oder ein Polyurethanharz umfasst,wobei der organische Farbstoff aus der Gruppe der Phthalocyanine ausgewählt ist, wobei der Filter für einen kurzen Zeitraum bei Temperaturen von 220 bis 270 °C und dauerhaft bis mindestens 140 °C thermisch stabil ist,wobei es sich bei dem Filter um einen IR-cut Filter handelt, bei dem ein Durchlassbereich mit einer Transmission von mehr als 70% spätestens bei einer Wellenlänge von 460 nm beginnt und frühestens bei 540 nm endet und ein Sperrbereich bei 650 nm +/- 30 nm beginnt, wobei der Eintritt in den Sperrbereich durch T50II gekennzeichnet ist.Optical filter, comprising a substrate (2) and a filter layer (3) on at least one side of the substrate, the filter layer (3) comprising a homogeneously colored matrix which contains at least one organic dye dissolved in the matrix, the matrix being a sol -Gel compound or a polyurethane resin, wherein the organic dye is selected from the group of phthalocyanines, wherein the filter is thermally stable for a short period at temperatures of 220 to 270 ° C and permanently up to at least 140 ° C, which is the filter is an IR-cut filter in which a pass band with a transmission of more than 70% begins at the latest at a wavelength of 460 nm and ends at 540 nm at the earliest and a blocking range begins at 650 nm +/- 30 nm, where entry into the restricted area is indicated by T50II.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Filter, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Filters, sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen Filters.The present invention relates to an optical filter, a method for producing an optical filter, and the use of the filter according to the invention.

Die meisten verfügbaren Filter und Filtersysteme, welche im Bereich Kameras, Mobiltelefone, o.a. WLP(wafer-level packaging)-basierte Elektronik eingesetzt werden, basieren auf anorganischen Systemen. Ziel solcher Systeme ist i.d.R. die Realisierung einer spezifikations-genauen Transmissionskurve, bspw. eine steile Kante im Bereich von 650 nm. Häufig kommt sogenanntes Blauglas zum Einsatz, d.h. ein optisches Glas, beispielsweise ein Fluorphosphatglas, welchem färbende Glasbestandteile wie beispielsweise CuO zugesetzt wurden. Ferner werden Schichten, welche anorganische Bestandteile enthalten, oder Mehrfachschichtsysteme verwendet. Bei der Verwendung von Blauglas ist man bei sehr guten optischen Eigenschaften bzgl. einiger Dinge limitiert: zum einen ist das Glas nur bedingt korrosionsstabil, zum anderen sind Glasdicken kleiner 300 µm aufgrund der Sprödheit des Materials nur schwer realisierbar bzw. deren Herstellung mit hohen Kosten verbunden. Außerdem schränkt der thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE) des Glases die Weiterverarbeitung durch manche Bonding-Verfahren, wie bspw. „Wafer-Level-Packaging“ (WLP), ein, welche in der Mikroelektronik Standardverfahren sind. Mehrfachschichten bzw. Schichten mit anorganischen Partikeln weisen das Problem auf, dass die optischen Eigenschaften nur unzureichend erfüllt werden und bei Partikel gefüllten Systemen häufig eine starke Streuung (Haze) auftritt, welche ungewünschte optische Effekte, d.h. optische Verluste in Form von Transmissionsverminderung und Bildverschlechterung, erzeugt.Most of the available filters and filter systems, which are used in the field of cameras, mobile phones, or other WLP (wafer-level packaging) -based electronics, are based on inorganic systems. The aim of such systems is usually the realization of a specification-precise transmission curve, e.g. a steep edge in the range of 650 nm. Often so-called blue glass is used, i.e. an optical glass, for example a fluorophosphate glass, to which coloring glass components such as CuO have been added. Layers which contain inorganic constituents or multilayer systems are also used. When using blue glass you are limited with very good optical properties with regard to some things: on the one hand, the glass is only corrosion-resistant to a limited extent, on the other hand, glass thicknesses of less than 300 µm are difficult to achieve due to the brittleness of the material and their production is associated with high costs . In addition, the coefficient of thermal expansion (CTE) of the glass restricts further processing through some bonding processes, such as "Wafer-Level-Packaging" (WLP), which are standard processes in microelectronics. Multiple layers or layers with inorganic particles have the problem that the optical properties are only inadequately met and, in particle-filled systems, there is often strong scattering (haze), which produces undesired optical effects, ie optical losses in the form of reduced transmission and image deterioration .

Der sogenannte „Haze“ oder „Haze-Wert“ (auch Opazität, Trübung) ist ein optischer Parameter zur Beschreibung des Streuverhaltens eines Materials, insbesondere für die Trübung von transparenten Proben. Der Wert beschreibt den Anteil des transmittierten Lichts, der von der durchstrahlten Probe nach vorne gestreut wird. Somit quantifiziert der Haze-Wert den Einfluss von Partikeln in der Oberfläche oder der Struktur, die die klare Durchsicht stören. Diese Partikel können entweder bewusst eingebracht worden sein oder von Materialfehlern stammen. Das Verfahren zur Messung des Haze-Wertes wird in der Norm ASTM D 1003 beschrieben. Die Norm erfordert die Messung von vier Spektren. Für jedes Spektrum wird der Lichttransmissionsgrad berechnet. Die vier Transmissionsgrade werden zum %-Haze-Wert verrechnet.The so-called “haze” or “haze value” (also opacity, turbidity) is an optical parameter for describing the scattering behavior of a material, in particular for the turbidity of transparent samples. The value describes the proportion of the transmitted light that is scattered forward by the irradiated sample. The haze value thus quantifies the influence of particles in the surface or structure that interfere with the clear view. These particles can either have been deliberately introduced or come from material defects. The method for measuring the haze value is described in the ASTM D 1003 standard. The standard requires the measurement of four spectra. The light transmittance is calculated for each spectrum. The four degrees of transmission are offset against the% haze value.

Mehrfachschichtsysteme bzw. Interferenzfilter mit guten optischen Eigenschaften sind heute ein Standard in derartigen Filtern. Da in diesen Schichten das Licht nicht absorbiert wird, treten Mehrfachreflexionen im Filter auf, die zu sogenannten „Geisterbildern“ („ghost images“) werden. Erst durch eine optische Absorption in Schichten oder im Substrat können diese Geisterbilder vermieden werden. Zum anderen sind Mehrfachschichtsysteme, die die gewünschte Filterfunktion mit steilen Kanten aufweisen sehr kostenintensiv und daher für eine Umsetzung nicht geeignet.Multi-layer systems or interference filters with good optical properties are now a standard in such filters. Since the light is not absorbed in these layers, multiple reflections occur in the filter, which become so-called “ghost images”. These ghost images can only be avoided through optical absorption in layers or in the substrate. On the other hand, multi-layer systems that have the desired filter function with steep edges are very cost-intensive and therefore not suitable for implementation.

Des Weiteren existieren mittlerweile auf Kunststoff basierende Folien auf dem Markt, welche gute optische Eigenschaften bei gleichzeitig niedrigen Kosten aufweisen. Allerdings verschlechtern sich die optischen Eigenschaften bzw. die Stabilität der Folie bei Belastungstests wie Temperatur-, Klimabelastung, Resistenz gegenüber Chemikalien wie Isopropanol und sind aus diesen Gründen nicht für WLP-Prozesse geeignet.Furthermore, there are now plastic-based foils on the market which have good optical properties at low costs. However, the optical properties or the stability of the film deteriorate in stress tests such as temperature and climatic stress, resistance to chemicals such as isopropanol and are therefore not suitable for WLP processes.

Beschichtungen aus Polyurethan (PU) sind im Stand der Technik bekannt. In WO 2007/025011 A1 werden Kratzschutzschichten für Handydisplays und andere Displaybauteile beschrieben, wobei diese Schichten ungefärbt oder getönt sein können. Es ist kein Hinweis zu finden, womit und nach welchen Auswahlkriterien diese Färbung erzeugt werden kann und wie intensiv die Tönung sein kann, wobei das beschriebene System keine Filterfunktion im Sinne eines gezielten optischen Designs aufweist.Coatings made of polyurethane (PU) are known in the prior art. In WO 2007/025011 A1 scratch protection layers for mobile phone displays and other display components are described, whereby these layers can be uncolored or tinted. There is no indication of how and according to which selection criteria this coloration can be generated and how intense the tint can be, the system described not having a filter function in the sense of a targeted optical design.

In WO 2012/031837 A1 werden Beschichtungssysteme auf PU-Basis für Anzeigebereiche auf glatten transparenten Formkörpern mit einer Transmission im sichtbaren Bereich von 1 bis 20% beschrieben, welche farbstabil bis 150°C sind, die Stoß-/Biegefestigkeit des Substrats nicht herabsetzen, sowie ausreichend opak sind, um Leuchtanzeigen und andere Bauteile der Anzeige zu verdecken. Damit sind die hier beschriebenen Systeme nicht für den Einsatz im Bereich Filtersysteme für die Mikroelektronik/Optik und Prozesse wie WLP geeignet, da hier zumindest kurzfristig Temperaturen von kurzfristig > 250 °C erreicht werden.In WO 2012/031837 A1 PU-based coating systems for display areas on smooth, transparent moldings with a transmission in the visible range of 1 to 20% are described, which are color-stable up to 150 ° C, do not reduce the impact / flexural strength of the substrate, and are sufficiently opaque to display illuminated displays and cover up other components of the display. The systems described here are therefore not suitable for use in the field of filter systems for microelectronics / optics and processes such as WLP, since temperatures of> 250 ° C are reached here, at least for a short time.

Die DE 10 2010 045 149 A1 beschreibt eine farbige Beschichtung auf Polyurethanbasis für Anzeigenbereiche von Kunststoff-, Glas- oder Glaskeramik-Formkörpern (z.B. Kochflächen oder Bedienflächen von Haushaltsgeräten). Die Beschichtung ist ausreichend transparent für Leuchtanzeigen und ausreichend opak, um die Leuchtanzeigen und andere Bauteile im Nichtbetrieb zu verdecken. Als Binder für die Farbschicht kommen blockierte Polyisocyanate zum Einsatz. Geeignete Farbmittel müssen aufgrund der Anforderungen während des späteren Gebrauches dauerhaft nur bis 100 °C stabil sein. Dafür werden eine Reihe anorganischer Pigmente und organischer Farbmittel (Pigmente und Farbstoffe) genannt, mit denen Farbschichten erstellt werden können, die im gesamten sichtbaren Spektrum möglichst gleichmäßig transparent sein sollen. Dieser Schrift lehrt die Erzeugung einer farbgebenden, für alle Wellenlängen des sichtbaren Spektrums möglichst gleichmäßig durchlässigen Schicht mit jedoch insgesamt niedrigen Transmissionswerten (in den Beispielen < 20%) und nicht die Erzeugung eines optischen Filters.The DE 10 2010 045 149 A1 describes a colored coating based on polyurethane for display areas of plastic, glass or glass ceramic molded bodies (eg cooking surfaces or control surfaces of household appliances). The coating is sufficiently transparent for illuminated displays and sufficiently opaque to cover the illuminated displays and other components when not in use. Blocked polyisocyanates are used as binders for the paint layer. Suitable colorants must be based on the requirements only be stable up to 100 ° C during later use. For this purpose, a number of inorganic pigments and organic colorants (pigments and dyes) are named with which layers of color can be created that should be as uniformly transparent as possible over the entire visible spectrum. This document teaches the production of a coloring layer which is as uniformly permeable as possible for all wavelengths of the visible spectrum, but with overall low transmission values (in the examples <20%) and not the production of an optical filter.

Die US 2004/0102548 A1 offenbart einen blau gefärbten Filter für FlüssigkristallAnzeigen und bildgebende Sensoren (insbesondere für CCD-Sensoren und CMOS-Sensoren). Er umfasst ein Substrat sowie eine Schicht aus einem im Alkalischen löslichen Harz und einem Farbstoff, wobei es sich bei dem Farbstoff um eine Phthalocyanin-Komponente handelt. Zur Verbesserung der schlechten Löslichkeit dieses Farbstoffes werden spezielle Modifizierungen an der Farbstoffgrundstruktur vorgeschlagen, die das Lösungsverhalten positiv beeinflussen. Als Binder für die Farbstoffkomponente des Filters sind Harze beschrieben, die im Alkalischen löslich sind. Bei den dabei offenbarten organischen Polymeren handelt es sich um Verbindungen, die eine geringere Temperaturstabilität aufweisen (kurzzeitig maximal 200 °C). Daher sind die so hergestellten Filter nicht für den Einsatz im Bereich Filtersysteme für die Mikroelektronik/Optik und Prozesse wie WLP geeignet. Es wird ein strukturierter Farbfilter und kein optischer Filter mit homogener Filterschicht offenbart.The US 2004/0102548 A1 discloses a blue colored filter for liquid crystal displays and imaging sensors (particularly for CCD sensors and CMOS sensors). It comprises a substrate and a layer of an alkali-soluble resin and a dye, the dye being a phthalocyanine component. To improve the poor solubility of this dye, special modifications to the basic dye structure are proposed which have a positive effect on the dissolution behavior. Resins which are soluble in alkaline media are described as binders for the dye component of the filter. The organic polymers disclosed here are compounds that have a lower temperature stability (briefly a maximum of 200 ° C.). The filters produced in this way are therefore not suitable for use in the field of filter systems for microelectronics / optics and processes such as WLP. A structured color filter and not an optical filter with a homogeneous filter layer is disclosed.

In der DE 10 2011 009 235 A1 wird eine festigkeitserhöhende Beschichtung für Glas- oder Glaskeramikformkörper beschrieben, die auf blockierten Polyisocyanaten als Binder basiert. Um den Blick in eine Kochmulde oder hinter eine Bedienblende zu verhindern, wird gelehrt, dass das Polyurethansystem so eingefärbt sein muss, dass die Transmission für sichtbares Licht im Bereich von 0 bis 2 %, insbesondere zwischen 0,1 und 1% liegt. Dafür werden eine Reihe anorganischer und organischer Farbmittel (Pigmente und Farbstoffe) genannt. Es wird eine farbige Beschichtung eines Substrates offenbart, die zu einer gewünschten niedrigen Transmission (unter 2 % für Wellenlängen im Bereich des sichtbaren Lichts) führt, und kein optischer Filter.In the DE 10 2011 009 235 A1 describes a strength-increasing coating for glass or glass ceramic moldings which is based on blocked polyisocyanates as binders. In order to prevent the view into a cooktop or behind a control panel, it is taught that the polyurethane system must be colored in such a way that the transmission for visible light is in the range from 0 to 2%, in particular between 0.1 and 1%. A number of inorganic and organic colorants (pigments and dyes) are named for this. A colored coating of a substrate is disclosed, which leads to a desired low transmission (below 2% for wavelengths in the range of visible light), and no optical filter.

In der DE 10 2011 050 870 A1 wird eine transparente, eingefärbte Glaskeramik offenbart, auf der eine Farbschicht aufgebracht ist, die als Lichtkompensationsfilter wirkt. Ausgangspunkt ist, dass sich durch die eingefärbte Glaskeramik eine unerwünschte Farbveränderung des Lichts, das von einem unterhalb der Glaskeramik angeordneten Leuchtmittel (z.B. einer handelsüblichen LED) emittiert wird, ergibt. Mit einer angepassten, auf die Glaskeramik aufgebrachten Farbschicht ist es möglich die Verschiebung des ursprünglichen Farbortes des Leuchtmittels wieder zu kompensieren bzw. zu einem gewünschten Farbort hin zu verschieben. Entscheidend für den farblich gewünschten Gesamteindruck ist ein entsprechender Transmissionsverlauf, der sich aus den Transmissionsverläufen des Substrates (gefärbte Glaskeramik) und der Farbschicht ergibt. Es werden keine besonderen Anforderungen an die optische Qualität (Homogenität, Transmissionsspektrum) der erzeugten Farbschicht gestellt. Die hergestellten beschichteten Glaskeramik-Substrate sind nicht als optische Filter für den Einsatz im Bereich Filtersysteme für die Mikroelektronik/Optik und Prozesse wie WLP geeignet.In the DE 10 2011 050 870 A1 a transparent, colored glass ceramic is disclosed, on which a colored layer is applied, which acts as a light compensation filter. The starting point is that the colored glass ceramic results in an undesirable change in the color of the light emitted by a light source (eg a commercially available LED) arranged below the glass ceramic. With an adapted color layer applied to the glass ceramic, it is possible to compensate for the shift in the original color location of the illuminant or to shift it to a desired color location. A corresponding transmission curve, which results from the transmission curves of the substrate (colored glass ceramic) and the color layer, is decisive for the overall impression desired in terms of color. There are no special requirements for the optical quality (homogeneity, transmission spectrum) of the color layer produced. The coated glass ceramic substrates produced are not suitable as optical filters for use in the field of filter systems for microelectronics / optics and processes such as WLP.

Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Filters, welcher in geringen Dicken und mit guten optischen Filtereigenschaften, beispielsweise Homogenität und Haze, kostengünstig hergestellt werden kann. Der Filter sollte außerdem ausreichend mechanisch und thermisch stabil sein und eine gute chemische und Klimabeständigkeit aufweisen.The object of the present invention is thus to provide a filter which can be produced inexpensively in small thicknesses and with good optical filter properties, for example homogeneity and haze. The filter should also be sufficiently mechanically and thermally stable and have good chemical and climatic resistance.

Die vorstehende Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelöst.The above object is achieved by the embodiments of the present invention described in the claims.

Insbesondere wird ein optischer Filter bereitgestellt, welcher ein Substrat und auf mindestens einer Seite des Substrats eine Filterschicht umfasst, wobei die Filterschicht eine homogen gefärbte Matrix umfasst, welche mindestens einen in der Matrix gelösten organischen Farbstoff enthält. Dabei umfasst die Matrix eine Sol-Gel-Verbindung oder ein Polyurethanharz, und der organische Farbstoff ist aus der Gruppe der Phthalocyanine ausgewählt. Der Filter ist für einen kurzen Zeitraum bei Temperaturen von 220 bis 270 °C und dauerhaft bis mindestens 140 °C thermisch stabil. Dabei handelt es sich bei dem Filter um einen IR-cut Filter, bei dem ein Durchlassbereich mit einer Transmission von mehr als 70% spätestens bei einer Wellenlänge von 460 nm beginnt und frühestens bei 540 nm endet und ein Sperrbereich (T50II) bei 650 nm +/- 30 nm beginnt.In particular, an optical filter is provided which comprises a substrate and a filter layer on at least one side of the substrate, the filter layer comprising a homogeneously colored matrix which contains at least one organic dye dissolved in the matrix. The matrix here comprises a sol-gel compound or a polyurethane resin, and the organic dye is selected from the group of phthalocyanines. The filter is thermally stable for a short period of time at temperatures of 220 to 270 ° C and permanently up to at least 140 ° C. The filter is an IR-cut filter in which a transmission range with a transmission of more than 70% begins at the latest at a wavelength of 460 nm and ends at 540 nm at the earliest and a blocking range (T 50 II) at 650 nm +/- 30 nm begins.

Der erfindungsgemäße Filter umfasst ein Substrat und mindestens eine Filterschicht. Die Filterschicht umfasst eine Matrix und mindestens einen in die Matrix eingebundenen Farbstoff.The filter according to the invention comprises a substrate and at least one filter layer. The filter layer comprises a matrix and at least one dye incorporated into the matrix.

Die Figuren zeigen:

  • 1 zeigt eine schematische Abbildung einer Variante des erfindungsgemäßen Filters 1. Auf dem Substrat 2 ist zumindest eine Filterschicht 3 aufgebracht. Optional können auf der Oberseite und/oder der Unterseite Antireflexbeschichtungen 4 bzw. 4' aufgebracht sein. Ferner kann eine Zwischenschicht 5 beispielsweise zur Verbesserung der Haftfestigkeit der Filterschicht 3 zwischen Substrat 2 und Filterschicht 3 aufgebracht sein. Die Schichten 4, 4' und/oder 5 können optional ferner eine Funktion zur Feineinstellung der optischen Eigenschaften der Filter aufweisen, beispielsweise können sie eine im IR-blockierende Funktion aufweisen.
  • 2 zeigt schematisch eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens.
  • 3 zeigt eine Transmissionskurve eines erfindungsgemäßen Filters gemäß Beispiel 1 sowie die Definitionen von Durchlass- und Sperrbereich des Filters einschließlich der T50 Werte.
  • 4 und 5 zeigen Transmissionskurven erfindungsgemäßer Filter gemäß Beispielen 2 und 3.
  • 6 zeigt das Ergebnis einer Homogenitätsmessung des Filters gemäß Beispiel 1, d.h. Transmissionskurven gemessen an vier verschiedenen Stellen auf dem Filter. Die Kurven liegen exakt übereinander, der Filter weist somit eine hohe optische Homogenität auf.
  • 7 zeigt den Vergleich von Transmissionskurven vorteilhafter Varianten erfindungsgemäßer Filter mit Filterschichten, welche zum einen mit Spin-coating (durchgezogene Linie), zum anderen mit Siebdruck (gepunktete Kurve) aufgebracht wurden. Die Transmission im Durchlassbereich der mittels Spin-coating aufgebrachten Filterschicht ist deutlich besser als die der mittels Siebdruck aufgebrachten Schicht.
  • 8 zeigt den Vergleich von Transmissionskurven vorteilhafter Varianten erfindungsgemäßer Filter mit Filterschichten, welche mit unterschiedlichen Spin-coating-Parametern aufgebracht wurden. Zwar sind beide Kurven besser als die mittels Siebdruck aufgebrachte Schicht, jedoch lässt sich durch Anpassung der Spin-coating-Parameter eine weitere Verbesserung der Transmissionskurve erreichen.
The figures show:
  • 1 shows a schematic illustration of a variant of the filter according to the invention 1 . On the substrate 2 is at least one filter layer 3 upset. Optionally, anti-reflective coatings can be used on the top and / or the bottom 4th or. 4 ' be upset. Furthermore, an intermediate layer 5 for example to improve the adhesive strength of the filter layer 3 between substrate 2 and filter layer 3 be upset. The layers 4th , 4 ' and or 5 can optionally also have a function for fine adjustment of the optical properties of the filters, for example they can have an IR-blocking function.
  • 2 shows schematically an advantageous embodiment of the coating method according to the invention.
  • 3 shows a transmission curve of a filter according to the invention according to Example 1 and the definitions of the pass band and stop band of the filter including the T 50 values.
  • 4th and 5 show transmission curves of filters according to the invention according to Examples 2 and 3.
  • 6th shows the result of a homogeneity measurement of the filter according to Example 1, ie transmission curves measured at four different points on the filter. The curves are exactly on top of each other, so the filter has a high optical homogeneity.
  • 7th shows the comparison of transmission curves of advantageous variants of filters according to the invention with filter layers which were applied on the one hand with spin coating (solid line) and on the other hand with screen printing (dotted curve). The transmission in the transmission range of the filter layer applied by means of spin coating is significantly better than that of the layer applied by means of screen printing.
  • 8th shows the comparison of transmission curves of advantageous variants of filters according to the invention with filter layers which were applied with different spin-coating parameters. Although both curves are better than the layer applied by screen printing, a further improvement in the transmission curve can be achieved by adjusting the spin coating parameters.

Der erfindungsgemäße Filter weist gute optische Eigenschaften auf.The filter according to the invention has good optical properties.

Die erfindungsgemäßen Filter weisen verglichen mit Filtern des Stands der Technik eine überraschend niedrige Streuung bzw. einen überraschend niedrigen Haze auf. Der Haze-Wert des Filters ist vorzugsweise kleiner als 10%, weiter bevorzugt kleiner als 5%, mehr bevorzugt kleiner als 3%, ganz besonders bevorzugt kleiner als 1%. Der Haze-Wert wird vorzugsweise mit einem Messgerät der Gerätebezeichnung Hazeguard Plus der Firma Byk bestimmt.The filters according to the invention have a surprisingly low scatter or a surprisingly low haze compared with filters of the prior art. The haze value of the filter is preferably less than 10%, more preferably less than 5%, more preferably less than 3%, very particularly preferably less than 1%. The haze value is preferably determined with a measuring device with the device name Hazeguard Plus from Byk.

Ferner weisen sie eine geringere Rauheit als Filter des Stands der Technik auf, wodurch Schichten mit geringer Streuung erhalten werden. Insbesondere beträgt die Rauheit der Filterschicht Ra weniger als 0,5 µm, insbesondere weniger als 0,3 µm und bevorzugt weniger als 0,001 µm, welches vergleichbar mit der Rauheit des unbeschichteten Substrats ist.Furthermore, they have a lower roughness than filters of the prior art, as a result of which layers with low scattering are obtained. In particular, the roughness of the filter layer R a is less than 0.5 μm, in particular less than 0.3 μm and preferably less than 0.001 μm, which is comparable to the roughness of the uncoated substrate.

3 zeigt die erfindungsgemäße Definition von Durchlass- bzw. Sperrbereich sowie den T50-Werten für einen Bandpassfilter. Der erfindungsgemäße Filter ist durch die Transmission im sogenannten Durchlassbereich (Passbereich) und die Transmission im Sperrbereich charakterisiert. Unter dem Durchlassbereich wird erfindungsgemäß der Bereich zwischen T50I und T50ll verstanden. Der Durchlassbereich sollte eine möglichst hohe Transmission aufweisen. Insbesondere sollte die Transmission innerhalb des Durchlassbereichs mindestens teilweise, d.h. für einen im Durchlassbereich liegenden Wellenlängenbereich, mindestens 70%, bevorzugt mindestens 80%, mehr bevorzugt mindestens 85% betragen. Unter dem Sperrbereich wird erfindungsgemäß der Bereich nach T50ll verstanden. Gemäß einer wie in 3 gezeigten Variante kann sich an den Sperrbereich ein weiterer Bereich mit hoher Transmission anschließen. Bei einer solchen Variante kann noch ein dritter Wert T50III zur Charakterisierung der Kurve angegeben werden. Der Sperrbereich sollte eine möglichst geringe Transmission aufweisen. Insbesondere sollte die Transmission innerhalb des Sperrbereiches mindestens teilweise, d.h. für einen im Sperrbereich liegenden Wellenlängenbereich, höchstens 40 %, bevorzugt höchstens 30%, mehr bevorzugt höchstens 25% betragen. Vorzugsweise beträgt die mittlere Transmission im Sperrbereich höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 40%, mehr bevorzugt höchstens 30%. Der Wert T50 beschreibt eine Wellenlänge bei der der Wert von 50% Transmission überschritten wird. Bei Filtern wird dieser Wert vor Eintritt in den Transmissionsbereich, hier als T50I bezeichnet, und nach Austritt aus dem Transmissionsbereich, hier als T50ll bezeichnet, durchschritten. T50II kennzeichnet erfindungsgemäß gleichzeitig den Eintritt in den Sperrbereich, T50III den Eintritt in einen weiteren Durchlassbereich. Sogenannte Langpass- und Kurzpass-Filter weisen nur einen T50-Wert zwischen Sperr- und Durchlassbereich auf. 3 shows the definition according to the invention of the pass band or stop band and the T 50 values for a bandpass filter. The filter according to the invention is characterized by the transmission in the so-called pass range (pass range) and the transmission in the blocking range. According to the invention, the transmission range is understood to mean the range between T 50 I and T 50 II. The pass band should have the highest possible transmission. In particular, the transmission within the transmission range should be at least partially, ie for a wavelength range lying in the transmission range, at least 70%, preferably at least 80%, more preferably at least 85%. According to the invention, the blocked range is understood to mean the range according to T 50 II. According to a like in 3 The variant shown can be followed by a further area with high transmission. In such a variant, a third value T 50 III can also be specified to characterize the curve. The blocking area should have the lowest possible transmission. In particular, the transmission within the blocking range should be at least partially, ie for a wavelength range lying in the blocking range, at most 40%, preferably at most 30%, more preferably at most 25%. The average transmission in the blocking range is preferably at most 50%, preferably at most 40%, more preferably at most 30%. The value T 50 describes a wavelength at which the value of 50% transmission is exceeded. In the case of filters, this value is passed through before entering the transmission range, here referred to as T 50 I, and after leaving the transmission range, here referred to as T 50 II. According to the invention, T 50 II simultaneously denotes entry into the restricted area, T 50 III denotes entry into a further passage area. So-called long-pass and short-pass filters only have a T 50 value between the stop and pass band.

Weiterhin sollte die Breite des Durchlassbereichs, bei welchem die Transmission mehr als 70%, 80% bzw. 85% beträgt, möglichst groß sein.Furthermore, the width of the pass band, in which the transmission is more than 70%, 80% or 85%, should be as large as possible.

Gemäß der Erfindung ist der erfindungsgemäße Filter ein Blaufilter bzw. ein NIR-Cut-Filter. Der Bereich mit einer Transmission von mehr als 70%, vorzugsweise mehr als 85%, beginnt dann bei einer Wellenlänge von 460 nm, bevorzugt 450 nm, mehr bevorzugt 440 nm und endet frühestens bei 540 nm, bevorzugt 550 nm, mehr bevorzugt bei 560 nm. Insbesondere sollte der T50II bei 650 nm +/- 30nm liegen. Die mittlere Transmission im Bereich von 450 bis 550 nm sollte bei 87% (+/-5%) liegen, und die Breite des Wellenlängenbereichs um T50ll von einer Transmission von 70% bis zu einer Transmission von 30% sollte höchstens 80 nm (+/-10 nm) (Maß für die Steilheit der Bandkante) betragen.According to the invention, the filter according to the invention is a blue filter or a NIR cut filter. The range with a transmission of more than 70%, preferably more than 85%, then begins at a wavelength of 460 nm, preferably 450 nm, more preferably 440 nm and ends at the earliest at 540 nm, preferably 550 nm, more preferably at 560 nm In particular, the T 50 II should be at 650 nm +/- 30 nm. The mean transmission in the range from 450 to 550 nm should be 87% (+/- 5%), and the width of the wavelength range around T 50 ll from a transmission of 70% to a transmission of 30% should be at most 80 nm ( +/- 10 nm) (measure of the steepness of the strip edge).

Die Filterschicht 3 weist vorzugsweise eine Schichtdicke von mindestens 0,1 µm, weiter bevorzugt mindestens 0,5 µm, mehr bevorzugt mindestens 1 µm, gemäß spezieller Ausführungsformen mindestens 2 µm auf. Die Schichtdicke beträgt vorzugsweise höchstens 15 µm, mehr bevorzugt höchstens 12 µm, gemäß einer Variante höchstens 10 µm. Gemäß spezieller Ausführungsformen können auch größere Schichtdicken von beispielsweise höchstens 20 µm oder höchstens 100 µm bevorzugt sein.The filter layer 3 preferably has a layer thickness of at least 0.1 μm, more preferably at least 0.5 μm, more preferably at least 1 μm, according to special embodiments at least 2 μm. The layer thickness is preferably at most 15 μm, more preferably at most 12 μm, according to one variant at most 10 μm. According to special embodiments, greater layer thicknesses of, for example, at most 20 μm or at most 100 μm can also be preferred.

Der erfindungsgemäße Filter weist eine Dicke von vorzugsweise höchstens 2 mm, mehr bevorzugt höchstens 1 mm und/oder mindestens 0,1 mm auf. Gemäß einer Variante der Erfindung können bei Verwendung von Dünnstgläsern als Substrate auch Filter mit eine Dicke von weniger als 0,1 mm bereitgestellt werden, beispielsweise Filter mit einer Schichtdicke von 0,05 mm oder 0,025 mm. Gemäß dieser Variante weist auch die Filterschicht 3 nur eine sehr geringe Dicke von höchstens 10 µm oder höchstens 5 µm auf.The filter according to the invention has a thickness of preferably at most 2 mm, more preferably at most 1 mm and / or at least 0.1 mm. According to a variant of the invention, when using extremely thin glasses as substrates, filters with a thickness of less than 0.1 mm can also be provided, for example filters with a layer thickness of 0.05 mm or 0.025 mm. According to this variant, the filter layer also has 3 only a very small thickness of at most 10 µm or at most 5 µm.

Die Filterschicht weist eine Homogenität der Schichtdicke über die gesamte Beschichtungsfläche auf, wobei die Abweichung vorzugsweise höchstens 15%, mehr bevorzugt höchstens 10% und am meisten bevorzugt höchstens 5% beträgt. Diese Homogenität der Schichtdicke wird vorzugsweise beim fertigen Filter, bei der Herstellung von Filtern über Wafer jedoch auf der gesamten Waferoberfläche, d.h. auf einer Fläche mit einem Durchmesser von 8 bzw. 12 Zoll oder sogar 16 Zoll erreicht. Erfindungsgemäß kann der Begriff „Filter“ sowohl den vereinzelten Filter als auch einen Wafer zur Herstellung von Filtern umfassen.The filter layer has a homogeneity of the layer thickness over the entire coating surface, the deviation preferably being at most 15%, more preferably at most 10% and most preferably at most 5%. This homogeneity of the layer thickness is preferably achieved in the finished filter, but in the manufacture of filters over wafers on the entire wafer surface, i.e. on an area with a diameter of 8 or 12 inches or even 16 inches. According to the invention, the term “filter” can include both the separated filter and a wafer for the production of filters.

Durch die große Homogenität der Schichtdicke der Filterschicht weist der erfindungsgemäße Filter eine gute optische Homogenität auf, insbesondere eine WellenlängenAbweichung bei T50ll von vorzugsweise höchstens 5 %, bevorzugt höchstens 3%, mehr bevorzugt von höchstens 1% auf.Due to the great homogeneity of the layer thickness of the filter layer, the filter according to the invention has good optical homogeneity, in particular a wavelength deviation at T 50 II of preferably at most 5%, preferably at most 3%, more preferably at most 1%.

Der erfindungsgemäße Filter weist außerdem hervorragende mechanische Eigenschaften auf, insbesondere hinsichtlich Haftfestigkeit und Abriebfestigkeit nach MIL-C-48497.The filter according to the invention also has excellent mechanical properties, in particular with regard to adhesive strength and abrasion resistance according to MIL-C-48497.

Die Haftfestigkeit wird durch einen sog. Klebebandtest (Aufbringen des Klebebands, wie bspw. Tesafilm, und langsames Abziehen über die Ecke) bestimmt. Vorzugsweise löst sich bei diesem Test weniger als 10 % der Testfläche, bevorzugt weniger als 2%, mehr bevorzugt findet keine Ablösung statt.The adhesive strength is determined by what is known as an adhesive tape test (application of the adhesive tape, such as, for example, scotch tape, and slow peeling over the corner). Preferably, less than 10% of the test area dissolves in this test, preferably less than 2%, more preferably no detachment takes place.

Die Abriebfestigkeit wird durch einen sog. Schrubbtest mit einem sogenannten „Käsetuch“ (s. Definition cheese cloth nach US Federal Standard CCC-C-440) mit einer Auflage von 500 g und 50 Hüben bestimmt. Vorzugsweise bestehen die erfindungsgemäßen Filter diesen Test ohne Verschlechterung der optischen Eigenschaften.The abrasion resistance is determined by a so-called scrubbing test with a so-called "cheese cloth" (see definition of cheese cloth according to US Federal Standard CCC-C-440) with an application of 500 g and 50 strokes. The filters according to the invention preferably pass this test without any deterioration in the optical properties.

Der Filter weist eine gute chemische Beständigkeit (bspw. gegenüber Wasser, Isopropanol, Ethanol) und eine hohe Klima-(entsprechend MIL-C-675A: 95%rel. LF bei 49°C 24 h) und Langzeitbeständigkeit (entsprechend MIL-STD-810C) bei gleichbleibenden Absorptionseigenschaften auf.The filter has a good chemical resistance (e.g. to water, isopropanol, ethanol) and a high climate (according to MIL-C-675A: 95% rel. Humidity at 49 ° C 24 h) and long-term resistance (according to MIL-STD- 810C) with constant absorption properties.

Der Begriff „gleichbleibende Absorptionseigenschaften“ bedeutet dabei, dass die Änderung der Transmission in Durchlass- und Sperrbereich vor und nach dem Belastungstest höchstens +/- 5% beträgt. Unter einer signifikanten Änderung der Absorptionseigenschaften wird hingegen eine Änderung der Transmission von mehr als +/- 10%, insbesondere mehr als +/- 5% verstanden.The term “constant absorption properties” means that the change in transmission in the pass and stop areas before and after the stress test is a maximum of +/- 5%. By contrast, a significant change in the absorption properties is understood to mean a change in transmission of more than +/- 10%, in particular more than +/- 5%.

Für die Langzeitstabilität wird außerdem nach folgenden Methoden getestet: (i) Temperatur-Luftfeuchte Test: 1000h bei 85°C und 85% rel. LF und (ii) zyklischer feuchte Wärmetest: von -20 bis 65 °C bei 90 % rel. LF einer Temperaturrampe von < 1°C/min und 14 Wiederholungen. Vorzugsweise bestehen die erfindungsgemäßen Filter diesen Test ohne Verschlechterung der optischen Eigenschaften.For long-term stability, the following methods are also tested: (i) Temperature-humidity test: 1000h at 85 ° C and 85% rel. LF and (ii) cyclic humid heat test: from -20 to 65 ° C at 90% rel. LF a temperature ramp of <1 ° C / min and 14 repetitions. The filters according to the invention preferably pass this test without any deterioration in the optical properties.

Ein erfindungsgemäßer Filter weist eine hohe Temperaturstabilität auf, d.h. der Filter kann für einen Zeitraum von bis zu 10 Min auf eine Temperatur im Bereich von 220 bis 270°C bei gleichbleibenden Absorptionseigenschaften erhitzt werden, wie vorstehend definiert. Insbesondere kommt es dabei aufgrund der Verwendung der thermisch beständigen Matrix zu keiner signifikanten Änderung der Transmission bzw. es erfolgt keine zusätzliche Absorption bspw. aufgrund der Vergilbung des Matrixmaterials durch organische Zersetzungsreaktionen.A filter according to the invention has a high temperature stability, ie the filter can be heated for a period of up to 10 minutes to a temperature in the range from 220 to 270 ° C. with constant absorption properties, as defined above. In particular, because of the use of the thermally stable matrix, there is no significant change in the transmission or there is no additional absorption, for example due to the yellowing of the matrix material due to organic decomposition reactions.

Unter dem „relevanten Wellenlängenbereich“ wird erfindungsgemäß insbesondere der Wellenlängenbereich von 405 bis 700 nm, vorzugsweise von 400 bis 800 nm, gemäß einer Ausführungsform von 400 bis 2500 nm, verstanden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann der relevante Wellenlängenbereich bei 300 nm, 330 nm, 350 nm, 380 oder 400 nm beginnen, sofern Substrat und Matrix eine ausreichende Transparenz im UV-Bereich aufweisen. Ferner kann die Obergrenze des relevanten Wellenlängenbereich bei 2400 nm, 1500 nm, 1000 nm, oder 800 nm liegen, sofern dies für die geplante Anwendung ausreichend ist.According to the invention, the “relevant wavelength range” is understood to mean in particular the wavelength range from 405 to 700 nm, preferably from 400 to 800 nm, according to one embodiment from 400 to 2500 nm. According to certain embodiments, the relevant wavelength range can begin at 300 nm, 330 nm, 350 nm, 380 or 400 nm, provided that the substrate and matrix have sufficient transparency in the UV range. Furthermore, the upper limit of the relevant wavelength range can be 2400 nm, 1500 nm, 1000 nm, or 800 nm, provided this is sufficient for the planned application.

Der erfindungsgemäße Filter kann gleichzeitig als Träger bzw. Substrat für elektronische Bauteile, d.h. als Leiterplatte dienen. Leiterplatten bestehen aus elektrisch isolierendem Material mit daran haftenden, leitenden Verbindungen (Leiterbahnen). Als isolierendes Material kann der erfindungsgemäße Filter auch als Substrat verwendet werden. Die Leiterbahnen können aus einer dünnen metallischen Schicht geätzt werden, oder durch ein Fotolithographieverfahren mittels der Lift-Off Technologie strukturiert werden. Typischerweise werden Kupfer- oder Silber- oder Goldschichten als leitfähiges Material eingesetzt, die zumeist noch eine (metallische) Haftvermittlerschicht aufweisen. Diese kann beispielsweise aus Titan bestehen, wobei eine Anzahl weiterer Haftvermittlerschichten bekannt sind. Durch eine Pufferschicht, die als Lötstopplack im Bereich der Leiterplattenindustrie bekannt ist, können Bereiche freigelegt werden, in denen die Leiterbahnen kontaktiert werden können. Auf diese freiliegenden metallischen Flächen werden Lötpunkte (engl. „bumps“) gesetzt, die später im Lötprozess die Kontakte zum CMOS Chip oder die Leiterplatte herstellen. Die Bauelemente werden damit elektrisch kontaktiert. Gleichzeitig können sie durch die Kontakte auch mechanisch gehalten werden. Größere Komponenten können auch mit Kabelbindern, Klebstoff oder Verschraubungen auf der Leiterplatte befestigt werden. Aufgrund der thermischen Belastung im Lötprozess muss die Filterschicht eine Temperaturstabilität aufweisen, um zumindest kurzzeitig auf die zum Löten notwendigen Temperatur aufgeheizt werden zu können.The filter according to the invention can simultaneously serve as a carrier or substrate for electronic components, i.e. as a printed circuit board. Circuit boards consist of electrically insulating material with conductive connections (conductor tracks) adhering to them. As an insulating material, the filter according to the invention can also be used as a substrate. The conductor tracks can be etched from a thin metallic layer or structured by a photolithography process using lift-off technology. Typically, copper or silver or gold layers are used as conductive material, which mostly also have a (metallic) adhesion promoter layer. This can consist of titanium, for example, a number of further adhesion promoter layers being known. A buffer layer, known as a solder mask in the circuit board industry, can be used to expose areas in which contact can be made with the conductor tracks. Soldering points ("bumps") are placed on these exposed metallic surfaces, which later make the contacts to the CMOS chip or the circuit board in the soldering process. The components are thus electrically contacted. At the same time, they can also be held mechanically by the contacts. Larger components can also be attached to the circuit board with cable ties, glue or screw connections. Due to the thermal load in the soldering process, the filter layer must have temperature stability in order to be able to be heated to the temperature required for soldering, at least for a short time.

Das Substrat ist vorzugsweise im relevanten Wellenlängenbereich optisch unwirksam, d.h. transparent und weist eine Transmission von mindestens 85%, vorzugsweise mindestens 90%, mehr bevorzugst mindestens 91% auf, wobei die maximale Transmission aufgrund der Reflexion an den beiden Substratoberflächen mit der Brechzahl nd von circa 1,5 ohne zusätzliche Antireflexschicht auf ca. 92% begrenzt ist. Außerdem sollte das Substrat eine thermische Beständigkeit von vorzugsweise mindestens 300°C, mehr bevorzugt mindestens 400°C aufweisen.The substrate is preferably optically ineffective in the relevant wavelength range, ie transparent and has a transmission of at least 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 91%, the maximum transmission due to the reflection on the two substrate surfaces with the refractive index n d of 1.5 is limited to approx. 92% without an additional anti-reflective layer. In addition, the substrate should have a thermal resistance of preferably at least 300 ° C, more preferably at least 400 ° C.

Als Material für das Substrat für den erfindungsgemäßen Filter kommen Glas, Glaskeramik, Kristalle und Optokeramik in Frage, wobei Glassubstrate, mehr bevorzugt Dünnglassubstrate bevorzugt sind.As the material for the substrate for the filter according to the invention, glass, glass ceramic, crystals and optoceramics come into consideration, with glass substrates, more preferably thin glass substrates, being preferred.

Gemäß einer Ausführungsform werden transparente Gläser (z.B. Borosilicatglas, Kalk-Natron-Glas, Alumosilikatglas, Erdalkali-Silicat-Glas, Quarzglas oder alkalifreie Gläser) verwendet, die gewalzt oder gefloatet sein können oder durch (wie z.B. in EP 1 414 762 B1 beschrieben) Ziehverfahren wie der Downdraw- oder Updraw-Prozesse oder ein Overflow-Fusion-Verfahren hergestellt sein können. Bei Gläsern, die aufgrund ihres Herstellungsprozesses nur in größeren Dicken, z.B. größer 1mm hergestellt werden können, kann durch mechanische Bearbeitung mit Schleif-, Läpp- und/oder Polierverfahren oder ein Wiederziehverfahren ein geeignet dünnes Substrat hergestellt werden.According to one embodiment, transparent glasses (for example borosilicate glass, soda-lime glass, aluminosilicate glass, alkaline earth silicate glass, quartz glass or alkali-free glasses) are used, which can be rolled or floated or through (such as in EP 1 414 762 B1 described) drawing processes such as the downdraw or updraw processes or an overflow fusion process can be produced. In the case of glasses, which due to their manufacturing process can only be manufactured in greater thicknesses, eg greater than 1 mm, a suitably thin substrate can be manufactured by mechanical processing with grinding, lapping and / or polishing processes or a redrawing process.

Gemäß einer Variante werden als Substrat Dünngläser, d.h. Gläser mit einer Dicke von 100 µm bis 2 mm, oder Dünnstgläser, d.h. Gläser mit einer Dicke von 25 µm bis 100 µm, verwendet. Für solche Dünngläser geeignet sind bspw. die von SCHOTT AG unter den Namen AF32, D263, B270 vertriebenen Gläser.According to a variant, thin glasses, i.e. glasses with a thickness of 100 µm to 2 mm, or extremely thin glasses, i.e. glasses with a thickness of 25 µm to 100 µm, are used as the substrate. The glasses sold by SCHOTT AG under the names AF32, D263, B270, for example, are suitable for such thin glasses.

Als Substrat können auch optische Gläser, wie sie bspw. von SCHOTT AG unter dem Namen PSK-Gläser, BASF-Gläser, LAF-Gläser, LASF-Gläser, BK-Gläser oder LF-Gläser angeboten werden, verwendet werden.Optical glasses, such as those offered by SCHOTT AG under the name PSK glasses, BASF glasses, LAF glasses, LASF glasses, BK glasses or LF glasses, can also be used as the substrate.

Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform wird eine transparente Keramik, im Speziellen eine Optokeramik verwendet.According to a further particular embodiment, a transparent ceramic, especially an optoceramic, is used.

Als kristalline Substrate gemäß einer weiteren Ausführungsform können beispielsweise Calciumfluorid oder Saphir verwendet werden.Calcium fluoride or sapphire, for example, can be used as crystalline substrates according to a further embodiment.

Für nachfolgende Prozesse, wie zum Beispiel Wafer-Level-Packaging, kann der thermische Ausdehnungskoeffizient des Filters von großer Bedeutung sein. Hier zeigt der erfindungsgemäße Filter gegenüber Glasbulk- oder Kunststofflösungen der Vorteil, dass der Ausdehnungskoeffizient im Wesentlichen durch das verwendete Glassubstrat bestimmt wird und an die jeweiligen Verbindungspartner, wie beispielsweise Silizium angepasst werden kann. Dabei sind Substrate mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten CTE bzw. α (20,300) im Bereich von 3 bis 9,4 10-6 K-1 bevorzugt.For subsequent processes, such as wafer-level packaging, the thermal expansion coefficient of the filter can be of great importance. Here the filter according to the invention has the advantage over glass bulk or plastic solutions that the expansion coefficient is essentially determined by the glass substrate used and can be adapted to the respective connection partner, such as silicon. Substrates with a coefficient of thermal expansion CTE or α (20.300) in the range from 3 to 9.4 10 -6 K -1 are preferred.

In einer besonderen Ausführungsform wird ein vorgespanntes Substrat verwendet. Die Vorspannung kann dabei chemisch bzw. thermisch induziert sein.In a particular embodiment, a prestressed substrate is used. The bias can be chemically or thermally induced.

Als Substrat kann auch ein Glas mit absorbierenden Eigenschaften verwendet werden. Die Absorptionseigenschaften eines solchen Glases können zur Feineinstellung des Transmissionsprofils des Filters verwendet werden.A glass with absorbent properties can also be used as the substrate. The absorption properties of such a glass can be used to fine-tune the transmission profile of the filter.

Die Matrix enthält mindestens einen Farbstoff, welcher in der Matrix gelöst vorliegt, d.h. bei der Herstellung der Beschichtungslösung bzw. der Lackherstellung keine dauerhafte Schlierenbildung zeigt und eine homogen gefärbte Matrix ermöglicht. Der oder die Farbstoffe sollen ferner ausreichend stark färben und thermisch stabil genug sein, um den Belastung bei der Vernetzung des Bindersystems und im späteren Gebrauch standzuhalten.The matrix contains at least one dye which is dissolved in the matrix, i.e. does not show any permanent streaking during the production of the coating solution or the paint production and enables a homogeneously colored matrix. The dye or dyes should also have a sufficiently strong color and be thermally stable enough to withstand the stresses during crosslinking of the binder system and during later use.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein solcher organischer Farbstoff in einem üblichen Lösungsmittel löslich.According to a preferred embodiment, such an organic dye is soluble in a customary solvent.

Gemäß der Erfindung bevorzugt sind Farbstoffe, die dauerhaft bis mindestens 140 °C thermisch stabil sind und kurzzeitig Temperaturbelastungen von 150 °C bis 300 °C, bevorzugt 200 bis 270 °C standhalten. Unter dem Begriff „dauerhaft“ wird dabei ein Zeitraum von mehr als 60 min, vorzugsweise mindestens 100 Stunden verstanden, unter dem Begriff „kurzzeitig“ ein Zeitraum von höchstens 60 min, vorzugsweise höchstens 30 min.According to the invention, dyes which are permanently thermally stable up to at least 140.degree. C. and withstand brief temperature loads of 150.degree. C. to 300.degree. C., preferably 200 to 270.degree. C., are preferred. The term “permanent” is understood to mean a period of more than 60 minutes, preferably at least 100 hours, and the term “short-term” a period of at most 60 minutes, preferably at most 30 minutes.

Erfindungsgemäß ist der organische Farbstoff ausgewählt aus der Gruppe der Phthalocyanine.According to the invention, the organic dye is selected from the group of phthalocyanines.

Als Farbstoffe können auch vorzugsweise organische Farbstoffe eingesetzt werden, welche aus der Gruppe bestehend aus Azofarbstoffen, Polymethin-Farbstoffen, Cyaninfarbstoffen, Triphenylmethan-Farbstoffen, Carbonyl-Farbstoffen: Anthrachinone, Indigo und Porphyrine ausgewählt sind.Organic dyes selected from the group consisting of azo dyes, polymethine dyes, cyanine dyes, triphenylmethane dyes, carbonyl dyes: anthraquinones, indigo and porphyrins can also be used as dyes.

Je nach relevantem Wellenlängenbereich wird ein Farbstoff mit geeigneten Absorptionseigenschaften ausgewählt. Für die Herstellung eines Blaufilters bzw. eines IR-Cut-Filters werden blau-grüne Farbstoffe verwendet.Depending on the relevant wavelength range, a dye with suitable absorption properties is selected. Blue-green dyes are used to manufacture a blue filter or an IR cut filter.

Phthalocyanine (Tetrabenzotetraazaporphyrine) zeichnen sich durch hohe chemische und thermische Stabilität aus. Erfindungsgemäß können Phthalocyanine mit unterschiedlichen Zentralatomen verwendet werden, beispielsweise Pb, Zn, AI, Ga, Si, Ti, Cu oder V. Ein dieses Zentralatom nicht enthaltendes Pigment erscheint türkis (Pigment Blue 16) und kann ebenfalls verwendet werden.Phthalocyanines (Tetrabenzotetraazaporphyrine) are characterized by high chemical and thermal stability. According to the invention, phthalocyanines with different central atoms can be used, for example Pb, Zn, Al, Ga, Si, Ti, Cu or V. A pigment which does not contain this central atom appears turquoise (Pigment Blue 16) and can also be used.

Porphyrine sind organisch-chemische Farbstoffe, die aus vier Pyrrol-Ringen (Tetrapyrrol) bestehen, die durch vier Methingruppen zyklisch miteinander verbunden sind. Der einfachste Vertreter ist Porphin.Porphyrins are organic chemical dyes that consist of four pyrrole rings (tetrapyrrole) that are cyclically linked by four methine groups. The simplest representative is porphine.

Von den blau-grünen Farbstoffen sind solche bevorzugt, deren Absorptionsmaximum im Bereich von 550 bis 750 nm liegt, besonders bevorzugt im Bereich 650 bis 750 nm. Speziell eingesetzt werden Eisencyan-Komplexe, Indanthron, Indigo, Pthalocyanine mit Cu, Zn oder V als Zentralatom, vorzugsweise die β-Form der Phthalocyanine, beispielsweise des Kupferphthalocyanins (z.B. Orasol®, wie Orasol Blau GN, Orasol Blau 94416, Orasol Blau 94416), Vanadium- oder Zinkphthalocyanine (z.B. Epolight®), Chrom-Chelate, vorzugsweise Cr3+ mit Liganden aus der Azo- und Azomethinreihen z.B. Heliogenblau 23050, Heliogenblau 23080, Corimax Blue, der Firma Kremer Pigmente sowie Marabu Glasfarben.Of the blue-green dyes, preference is given to those whose absorption maximum is in the range from 550 to 750 nm, particularly preferably in the range from 650 to 750 nm. Iron cyan complexes, indanthrone, indigo, pthalocyanines with Cu, Zn or V as the central atom are specifically used , preferably the β form of phthalocyanines, for example copper phthalocyanine (e.g. Orasol®, such as Orasol Blue GN, Orasol Blue 94416, Orasol Blue 94416), vanadium or zinc phthalocyanines (e.g. Epolight®), chromium chelates, preferably Cr 3+ with Ligands from the azo and azomethine series, for example Heliogen blue 23050, Heliogen blue 23080, Corimax Blue, from Kremer Pigments and Marabu Glass Paints.

Bevorzugt können die Epolight-Farbstoffe der Firma Epolin, d.h. die Gruppe der NIR-Farbstoffe von 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1000nm NIR Absorbing Dyes (wie bspw. 700A, 700B, 714A, 720B, 721A, 728A), Phthalocyanine mit unterschiedlichem Zentralatom (wie Pb, Zn, Al, Ga, Si, Ti, Cu, und andere) bspw. von Sigma Aldrich und von QCR Solutions Corp. auch die Gruppe des sichtbaren Bereich 400 nm, 500 nm, 600 nm Visible Absorbing Dyes verwendet werden.The Epolight dyes from Epolin, ie the group of NIR dyes of 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1000 nm NIR absorbing dyes (such as 700A, 700B, 714A, 720B, 721A, 728A), phthalocyanines can preferably be used different central atom (such as Pb, Zn, Al, Ga, Si, Ti, Cu, and others) for example from Sigma Aldrich and from QCR Solutions Corp. also the group of the visible range 400 nm, 500 nm, 600 nm Visible Absorbing Dyes can be used.

Neben den bereits erwähnten Farbstoffen, sind insbesondere auch solche von hohem Interesse welche im IR-Bereich > 600 nm blockieren. Dazu sind insbesondere Farbstoffe der Gruppe Tetrakis(alkyl)ammoniumsalze, im besonderen Farbstoffe der Gruppe Tetrakis(alkyl)ammoniumbromid, oder -Chlorid besonders bevorzugt in geradkettiger Ausführung mit n ≥ 4, und symmetrische Cyanine geeignet mit n ≥ 5, beschrieben durch: N (- (CH2)n- CH3)4 Br- Tetrakis(alkyl)ammoniumbromid (CH3)2N-(CH=CH)n-1-CH=N(CH3)2 Cyanine In addition to the dyes already mentioned, those that block in the IR range> 600 nm are also of particular interest. For this purpose, dyes of the group tetrakis (alkyl) ammonium salts, in particular dyes of the group tetrakis (alkyl) ammonium bromide, or chloride, particularly preferably in a straight-chain version with n ≥ 4, and symmetrical cyanines suitable with n ≥ 5, are described by: N (- (CH 2 ) n - CH 3 ) 4 Br - tetrakis (alkyl) ammonium bromide (CH 3 ) 2 N- (CH = CH) n-1 -CH = N (CH 3 ) 2 cyanines

Erfindungsgemäß können einer oder eine Kombination von zweien oder mehreren der vorstehend genannten Farbstoffe in der Matrix verwendet werden.According to the invention, one or a combination of two or more of the aforementioned dyes can be used in the matrix.

Als weitere Ausführungsform können im roten Bereich des Spektrums absorbierende Farbstoffe verwendet werden.As a further embodiment, dyes absorbing in the red region of the spectrum can be used.

Daneben können Farbstoffe verwendet werden, welche ein geeignetes Absorptionsspektrum für grüne Kontrastfilter oder Graufilter aufweisen.In addition, dyes can be used which have a suitable absorption spectrum for green contrast filters or gray filters.

Zusätzlich zu den vorstehend genannten löslichen Farbstoffen können erfindungsgemäß feinskalige Pigmente, d.h. nicht in den verwendeten Lösungsmitteln bzw. Beschichtungslösungen lösliche Farbstoffe, in die Matrix eingebunden werden. Insbesondere kann, sofern erforderlich, eine Mischung eines oder mehrerer Farbstoffe mit Pigmenten eine Möglichkeit sein, die Feineinstellung des gewünschten Transmissionsverlaufs im relevanten Wellenlängenbereich einzustellen.In addition to the above-mentioned soluble dyes, fine-scale pigments, i.e. dyes that are not soluble in the solvents or coating solutions used, can be incorporated into the matrix according to the invention. In particular, if necessary, a mixture of one or more dyes with pigments can be a way of fine-tuning the desired transmission curve in the relevant wavelength range.

Um beispielsweise IR-Licht im Bereich > 750 nm gut zu blocken, d.h. eine Transmission < 20% in diesem Wellenlängen-Bereich, eignen sich bspw. CuO oder Cu3(PO)4-Verbindungen bzw. -salze.For example, in order to block IR light well in the range> 750 nm, ie a transmission <20% in this wavelength range, CuO or Cu 3 (PO) 4 compounds or salts are suitable, for example.

Geeignet sind grundsätzlich alle Pigmente, welche keine bzw. keine zu hohe Streuung aufweisen.In principle, all pigments which have no or not too high a scatter are suitable.

Je feiner die Pigmente sind, umso geringer die Streuung. Bei Korngrößen > 1 µm tritt üblicherweise eine Streuung von 5 bis 40 % im Wellenlängenbereich von 400 bis 750 nm, so dass die solche Pigmente erfindungsgemäß nicht bevorzugt sind.The finer the pigments, the lower the scatter. With grain sizes> 1 μm, there is usually a scatter of 5 to 40% in the wavelength range from 400 to 750 nm, so that such pigments are not preferred according to the invention.

Bei der Verwendung von Pigmenten mit Korngrößen unterhalb von 1 µm, sogenannte Nanopigmente kann die Streuung auf weniger als 6 % (0,1 - 6 %), insbesondere auf 4 - 5 %, reduziert werden. Bei der Dispergierung dieser Nanopigmente ist zu beachten, dass diese fein dispergiert werden müssen, um eine Agglomeration zu verhindern, was bspw. durch einen Dreiwalzenstuhl oder Ultraschallbehandlung möglich ist.When using pigments with grain sizes below 1 µm, so-called nanopigments, the scatter can be reduced to less than 6% (0.1 - 6%), in particular to 4 - 5%. When dispersing these nanopigments, it should be noted that they have to be finely dispersed in order to prevent agglomeration, which is possible, for example, using a three-roller mill or ultrasonic treatment.

Bevorzugt liegen diese Absorptionspigmente in nanoskaliger Form mit einem Primärpartikeldurchmesser von 2 bis 5000 nm, bevorzugt 8 bis 1000 nm, ganz besonders 10 bis 500 nm vor. Unter Primärpartikeln werden dabei in der Regel die Partikel im unagglomerierten Zustand verstanden. Teilchendurchmesser können durch Kleinwinkelstreuung (SAXS), dynamische Lichtstreuung (DLS) und/oder Fraunhofer-Beugung ermittelt werden.These absorption pigments are preferably in nanoscale form with a primary particle diameter of 2 to 5000 nm, preferably 8 to 1000 nm, very particularly 10 to 500 nm. Primary particles are generally understood to mean the particles in the unagglomerated state. Particle diameters can be determined by small angle scattering (SAXS), dynamic light scattering (DLS) and / or Fraunhofer diffraction.

Mindestens ein wie vorstehend beschriebener Farbstoff ist in der Matrix gelöst. Die Matrix besteht vorzugsweise aus einem sogenannten Binder. Als Binder können zum einen Verbindungen verwendet werden, welche bereits die für die Schichtbildung erforderlichen Eigenschaften aufweisen, beispielsweise Kunststoffe bzw. Polymere mit einem ausreichenden Polymergewicht. Als weitere Variante kann die Matrix nach der Beschichtung des Substrats durch Vernetzungs- und/oder Polymerisationsreaktionen in situ gebildet werden.At least one dye as described above is dissolved in the matrix. The matrix preferably consists of a so-called binder. On the one hand, compounds can be used as binders which already have the properties required for layer formation, for example plastics or polymers with a sufficient polymer weight. As a further variant, the matrix can be formed in situ by crosslinking and / or polymerization reactions after the substrate has been coated.

Erfindungsgemäß umfasst die Matrix eine Sol-Gel-Verbindung oder ein Polyurethanharz.According to the invention, the matrix comprises a sol-gel compound or a polyurethane resin.

Als Binder können auch Hybrid-Polymere, Silikone (org. und/oder anorganisch vernetzend), Phenolharze, Epoxide, Polyamide, Polyimid, EVA (Ethylenvinylacetat) und Polyesterharze und Mischungen derselben verwendet werden.Hybrid polymers, silicones (organic and / or inorganic crosslinking), phenolic resins, epoxides, polyamides, polyimide, EVA (ethylene vinyl acetate) and polyester resins and mixtures thereof can also be used as binders.

Es können verschiedene Thermoplasten als Kunststoffschichten verwendet werden, wie Cyclo-Olefin-Copolymer COC, Ionomere, Polyamid PA, Polyethylenterephthalat PET, Polybutylenterephthalat PBT, Polyetherketon PEK, Polyoxymethylen POM, Acrylatbasierende Systeme, Polymethylmethacrylat und/oder Polystyrol PS, die sich durch ihre hohe chemische und mechanische Stabilität auszeichnen.Various thermoplastics can be used as plastic layers, such as cyclo-olefin copolymer COC, ionomers, polyamide PA, polyethylene terephthalate PET, polybutylene terephthalate PBT, polyether ketone PEK, polyoxymethylene POM, acrylate-based systems, polymethyl methacrylate and / or polystyrene PS, which are characterized by their high chemical properties and mechanical stability.

Von den Polyesterharzen sind sogenannte UP-Harze, d.h. ungesättigte Polyesterharze, bevorzugt. Je nach Reaktion mit Säuren oder Alkoholen können weiche bzw. harte Kunststoffschichten hergestellt werden.Of the polyester resins, so-called UP resins, i.e. unsaturated polyester resins, are preferred. Depending on the reaction with acids or alcohols, soft or hard plastic layers can be produced.

Alkydharze können mit verschiedenen Filmbildnern wie Epoxidharze oder auch Phenolharze verarbeitet werden. Verwendung zur Lacksynthese, ja nach Lösungsmittel können niedrig oder höher viskose Lacke hergestellt werden.Alkyd resins can be processed with various film formers such as epoxy resins or phenolic resins. Use for paint synthesis, depending on the solvent, low or high viscosity paints can be produced.

Bei Verwendung von EVA ist bevorzugt, dass der Polyolefinanteil (d.h. der Ethylenanteil) einen Anteil von höchstens 5% aufweist, da ansonsten eine Beschichtung durch Spin-coating durch die hohe Viskosität der Bindemittellösung erschwert ist. Als Lösungsmittel für EVA eignen sich Toluol, Benzol und Xylol.When using EVA, it is preferred that the polyolefin content (i.e. the ethylene content) has a content of at most 5%, since otherwise a coating by spin-coating is more difficult due to the high viscosity of the binder solution. Toluene, benzene and xylene are suitable solvents for EVA.

Gemäß der Erfindung kommen Sol-Gel-Verbindungen oder Polyurethanharze zum Einsatz.According to the invention, sol-gel compounds or polyurethane resins are used.

Bei Sol-Gel-Verbindungen umfasst die Beschichtungszusammensetzung insbesondere Sol-Gel-Vorstufen des Siliziums, Titans, Zirkons, Aluminiums, Zinks, Magnesiums, Calciums, Zinns oder Mischungen davon. Ganz besonders bevorzugt sind die Sol-Gel-Vorstufen Si(ORx)Ry, Ti(ORx)Ry, Zr(ORx)Ry, AI(ORx)Ry, Zn(ORx)Ry, Mg(ORx)Ry, Ca(ORx)Ry und Sn(ORx)Ry.In the case of sol-gel compounds, the coating composition comprises in particular sol-gel precursors of silicon, titanium, zirconium, aluminum, zinc, magnesium, calcium, tin or mixtures thereof. The sol-gel precursors Si (ORx) Ry, Ti (ORx) Ry, Zr (ORx) Ry, AI (ORx) Ry, Zn (ORx) Ry, Mg (ORx) Ry, Ca (ORx) are very particularly preferred Ry and Sn (ORx) Ry.

Darin ist vorzugsweise Rx = Wasserstoff, Alkyl, Allyl oder Aryl und/oder Ry = Epoxy, Methacrylat, Acrylat, Vinyl, Allyl, Amino, Thiol, Alkyl oder Aryl. Die Indizes x und y sind in Summe 4, d.h. x + y = 4.Therein, Rx = hydrogen, alkyl, allyl or aryl and / or Ry = epoxy, methacrylate, acrylate, vinyl, allyl, amino, thiol, alkyl or aryl. The indices x and y are the sum 4th , i.e. x + y = 4.

Bevorzugt umfasst die Beschichtungszusammensetzung eine UV-härtbare und oder thermisch härtbare hybridpolymere, hydrolysierte und kondensierte Alkoxysilanvorstufe, insbesondere Glycidyloxypropylltriethoxysilan (GPTES) und/oder Methacryloxypropy-Itrimethoxysilan. Diese können ferner mit Polysiloxanen funktionalisiert sein. Bevorzugt werden Methyl- und oder Phenyl-funktionalisierte Polysiloxane verwendet. Die Sol-Gel-Schicht auf dem Substrat umfasst also vorzugsweise die Reaktionsprodukte hierin beschriebener Sol-Gel-Vorstufen mit hierin beschriebenen Polysiloxanen.The coating composition preferably comprises a UV-curable and / or thermally curable hybrid polymer, hydrolyzed and condensed alkoxysilane precursor, in particular glycidyloxypropyltriethoxysilane (GPTES) and / or methacryloxypropyltrimethoxysilane. These can also be functionalized with polysiloxanes. Methyl- and / or phenyl-functionalized polysiloxanes are preferably used. The sol-gel layer on the substrate thus preferably comprises the reaction products of the sol-gel precursors described herein with the polysiloxanes described herein.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Binderzusammensetzung ein Polyurethanharz, welches durch Reaktion einer Polyisocyanat-Komponente mit einer Polyol-Komponente entsteht. Unter Polyisocyanaten werden dabei organische Verbindungen verstanden, die zwei oder mehrere Isocyanatgruppen (-N=C=O) enthalten. Unter Polyolen werden organische Verbindungen verstanden, welche zwei oder mehrere Hydroxylgruppen (-OH) enthalten. Durch Reaktion von Polyisocyanaten und Polyolen entstehen geradkettige oder verzweigte Polyurethane:

Figure DE102013022162B4_0001
In a further embodiment, the binder composition comprises a polyurethane resin which is formed by the reaction of a polyisocyanate component with a polyol component. Polyisocyanates are understood to mean organic compounds which contain two or more isocyanate groups (-N = C = O). Polyols are understood to mean organic compounds which contain two or more hydroxyl groups (—OH). The reaction of polyisocyanates and polyols produces straight-chain or branched polyurethanes:
Figure DE102013022162B4_0001

Erfindungsgemäß können je nach Anwendung folgende Polyisocyanate verwendet werden:

  • - aromatische Isocyanate, z.B. 2,4-Toluylendiisocyanat (TDI), 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI),
  • - cycloaliphatische und araliphatische Isocyanate, z.B. Isophorondiisocyanat (IPDI), 2,4-Methylcyclohexyldiisocyanat (HTDI), Xylylendiisocyanat (XDI),
  • - aliphatische Isocyanate, z.B. Hexamethylendiisocyanat (HDI), Trimethylhexamethylendiisocyanat (TMDI) oder 1,4-Cyclohexyldiisocyanat (CHDI),
According to the invention, the following polyisocyanates can be used depending on the application:
  • - aromatic isocyanates, e.g. 2,4-toluene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI),
  • - cycloaliphatic and araliphatic isocyanates, e.g. isophorone diisocyanate (IPDI), 2,4-methylcyclohexyl diisocyanate (HTDI), xylylene diisocyanate (XDI),
  • - aliphatic isocyanates, e.g. hexamethylene diisocyanate (HDI), trimethylhexamethylene diisocyanate (TMDI) or 1,4-cyclohexyl diisocyanate (CHDI),

Mit aliphatischen Isocyanaten, insbesondere mit HDI, können Polyurethane mit ausgezeichneter thermischer Stabilität erzeugt werden, die sich erst bei 210 bis 270 °C zersetzen. Die thermische Stabilität von Polyurethanschichten aus aliphatischen Isocyanaten ist daher ausreichend für die Anwendung als Filtersysteme, welche in der Regel über WLP(Wafer-Level-Packaging)-Prozesse im Bauteil eingebracht werden, da hier hierbei kurzzeitig Temperaturen von 260°C für einen Zeitraum von ca. 10 min, bevorzugt weniger als 5 min, auftreten. Im Einsatzbereich bspw. in Kameramodule kommen allerdings nur Temperaturen deutlich < 150°C zum Tragen.With aliphatic isocyanates, in particular with HDI, polyurethanes with excellent thermal stability can be produced, which only decompose at 210 to 270 ° C. The thermal stability of polyurethane layers made from aliphatic isocyanates is therefore sufficient for use as filter systems, which are usually introduced into the component via WLP (wafer-level packaging) processes, since here brief temperatures of 260 ° C for a period of about 10 min, preferably less than 5 min occur. In the area of application, e.g. in camera modules, only temperatures well below 150 ° C come into play.

Anstelle monomerer Polyisocyanate können bevorzugt auch Polymerisate der entsprechenden Monomere eingesetzt werden, z.B. ihre Dimere, Trimere, Oligomere oder höhere Polymerisate. Des Weiteren können mehrwertige Alkohole wie Biurete, Isocyanurate oder Addukte an Trimethylolpropan oder ähnliche Verbindungen verwendet werden, welche durch Molekülvergrößerung die Monomere in schwerer flüchtige und damit leichter zu handhabende Komponenten umwandeln.Instead of monomeric polyisocyanates, it is also possible with preference to use polymers of the corresponding monomers, for example their dimers, trimers, oligomers or higher polymers. Furthermore, polyhydric alcohols such as biurets, isocyanurates or adducts with trimethylolpropane or similar compounds can be used, which convert the monomers into less volatile and therefore easier to handle components by enlarging their molecules.

Bevorzugt sind ferner blockierte Polyisocyanate (sogenannte Einbrennurethanharze, EBU-Harze), bei welchen die hochreaktiven Isocyanatgruppen durch sogenannte Blockierungsmittel reversibel blockiert sind. Ein blockiertes Polyisocyanat spaltet bei erhöhter Temperatur das Blockierungsmittel unter Freisetzung des reaktiven Isocyanats ab, so dass die Vernetzungsreaktion durch thermische Behandlung gestartet werden muss. Als Blockierungsmittel eignen sich neben Alkoholen und Phenolen auch andere Brönstedsäuren (Protonendonatoren, Verbindungen mit acidem Wasserstoff) wie Thioalkohole, Thiophenole, Oxime, Hydroxamsäureester, Amine, Amide, Imide, Lactame oder Dicarbonylverbindungen und insbesondere ε-Caprolactam, Butanonoxim, Dimethylpyrazol, Diisopropylamin und Malonsäureester wie z.B. Diethylmalonat. Während mit Butanonoxim-blockiertem HDI Lacke formuliert werden können, die bereits bei 140 bis 180 °C (5 - 60 min) aushärten, sind bei ε-Caprolactam blockiertem HDI etwas höhere Temperaturen zur Vernetzung notwendig (160 - 240 °C, 5 - 60 min). Da bei der Vernetzung das Blockierungsmittel freigesetzt wird und Malonsäurediethylester keine und ε-Caprolactam im Vergleich zu Butanonoxim eine weniger kritische Einstufung als Gefahrenstoff hat, werden mit Malonsäureester oder mit ε-Caprolactam blockierte, aliphatische Polyisocyanate bevorzugt. Butanonoxim, ε-Caprolactam und die meisten anderen Blockierungsmittel entweichen bei der Vernetzung zu einem erheblichen Anteil aus dem Lackfilm und werden mit dem Abluftstrom des Trockners aus dem Lack entfernt. Dadurch verschiebt sich das Reaktionsgleichgewicht von der Seite der Ausgangskomponenten auf die Seite des Polyurethans.Blocked polyisocyanates (so-called stoving urethane resins, EBU resins) in which the highly reactive isocyanate groups are reversibly blocked by so-called blocking agents are also preferred. A blocked polyisocyanate splits off the blocking agent at an elevated temperature, releasing the reactive isocyanate, so that the crosslinking reaction has to be started by thermal treatment. In addition to alcohols and phenols, other Bronsted acids (proton donors, compounds with acidic hydrogen) such as thioalcohols, thiophenols, oximes, hydroxamic acid esters, amines, amides, imides, lactams or dicarbonyl compounds and in particular ε-caprolactam, butanone oxime, dimethylpyrazole and, diisopropylamine, are suitable as blocking agents such as diethyl malonate. While HDI blocked with butanone oxime can be used to formulate coatings that cure at 140 to 180 ° C (5 - 60 min), HDI blocked with ε-caprolactam requires slightly higher temperatures for crosslinking (160 - 240 ° C, 5 - 60 min). Since the blocking agent is released during crosslinking and diethyl malonate is not classified as hazardous and ε-caprolactam is less critical than butanone oxime, aliphatic polyisocyanates blocked with malonic acid ester or ε-caprolactam are preferred. Butanone oxime, ε-caprolactam and most of the other blocking agents escape to a large extent from the paint film during crosslinking and are removed from the paint with the exhaust air flow from the dryer. This shifts the reaction equilibrium from the side of the starting components to the side of the polyurethane.

Beispiele für geeignete, blockierte aliphatische Polymerisate von Polyisocyanate sind z.B. die Desmodur®-Typen von Bayer Material Science, beispielsweise Desmodur® BL 3175 SN und Desmodur® BL 3272 MPA.Examples of suitable blocked aliphatic polymers of polyisocyanates include the Desmodur ® grades from Bayer Material Science, for example, Desmodur ® BL 3175 SN and Desmodur ® BL 3272 MPA.

Aus dem Gehalt blockierter Isocyanatgruppen lässt sich das Äquivalentgewicht berechnen. Sofern die durchschnittliche NCO-Funktionalität der blockierten Polyisocyanate bekannt ist, lässt sich daraus das durchschnittliche Molekulargewicht bestimmen. Unter NCO-Funktionalität versteht man die Anzahl an blockierten und gegebenenfalls freien NCO-Gruppen pro Molekül. Bei geeigneten EBU-Harzen liegt die NCO-Funktionalität bei ≥ 2, insbesondere bei 2,5 - 6, besonders bevorzugt bei 2,8 - 4,2. Es sind aber auch Harze mit mehr als 6 blockierten Isocyanatgruppen pro Molekül geeignet, wenn auch nicht bevorzugt.The equivalent weight can be calculated from the content of blocked isocyanate groups. If the average NCO functionality of the blocked polyisocyanates is known, the average molecular weight can be determined from it. NCO functionality means the number of blocked and optionally free NCO groups per molecule. In the case of suitable EBU resins, the NCO functionality is 2, in particular 2.5-6, particularly preferably 2.8-4.2. However, resins with more than 6 blocked isocyanate groups per molecule are also suitable, although not preferred.

Das durchschnittliche Molekulargewicht bevorzugter Polymerisate blockierter Polyisocyanate liegt bei 800 - 2000 g/mol. Polyisocyanate mit Molekulargewichten von 2000 - 10000 g/mol können aber ebenfalls geeignet sein. Die mittleren Molekulargewichte können z. B. über eine GPC-Messung (Gelpermeationschromatografie) bestimmt werden.The average molecular weight of preferred polymers of blocked polyisocyanates is 800-2000 g / mol. However, polyisocyanates with molecular weights of 2000-10,000 g / mol can also be suitable. The average molecular weights can be, for. B. be determined via a GPC measurement (gel permeation chromatography).

Als Reaktionspartner für ein Polyisocyanat können prinzipiell alle Verbindungen dienen, die ein reaktives (acides) Wasserstoffatom enthalten. Durch die Reaktion der Isocyanatgruppen mit Verbindungen, die reaktive Wasserstoffatome enthalten, bildet sich durch Polyaddition das Polyurethan.In principle, all compounds which contain a reactive (acidic) hydrogen atom can serve as reactants for a polyisocyanate. The polyurethane is formed through polyaddition through the reaction of the isocyanate groups with compounds that contain reactive hydrogen atoms.

Die Eigenschaften des Polyurethans hängen nicht nur von der Isocyanat-Komponente, sondern auch von der gewählten H-aciden Verbindung ab.The properties of the polyurethane depend not only on the isocyanate component, but also on the H-acidic compound selected.

Polyole, insbesondere Polyesterpolyole und Polyetherpolyole sind geeignet, da mit diesen Komponenten mechanisch und chemisch sehr stabile Beschichtungen erhalten werden können. Als besonders geeignet haben sich Polyesterpolyole, insbesondere verzweigte Polyesterpolyole mit einem hohen Hydroxylgruppenanteil (vorzugsweise drei und mehr Hydroxylgruppen pro Molekül, entsprechend einem OH-Anteil von 2 - 8 Gew.-%, insbesondere 3 - 6 Gew.-%) und einem mittleren Molekulargewicht im Bereich von 1000 - 2000 g/mol erwiesen. Diese Polyole führen über ihre Hydroxylgruppen zu stark vernetzten Polyurethanfilmen, so dass besonders harte, kratzfeste sowie chemisch beständige Schichten erzeugt werden können. Je stärker die Polyesterpolyole verzweigt sind und je mehr Hydroxylgruppen sie aufweisen, umso stärker vernetzt ist das gebildete Polyurethan.Polyols, in particular polyester polyols and polyether polyols, are suitable since these components can be used to obtain mechanically and chemically very stable coatings. Polyester polyols, especially branched polyester polyols with a high proportion of hydroxyl groups (preferably three or more hydroxyl groups per molecule, corresponding to an OH proportion of 2-8% by weight, in particular 3-6% by weight) and an average molecular weight are particularly suitable in the range of 1000-2000 g / mol. Via their hydroxyl groups, these polyols lead to strongly crosslinked polyurethane films, so that particularly hard, scratch-resistant and chemically resistant layers can be produced. The more the polyester polyols are branched and the more hydroxyl groups they have, the more crosslinked the polyurethane that is formed.

Beispiele für geeignete Polyesterpolyole sind die Desmophen®-Typen von Bayer Material Science Desmophen® 651 MPA, Desmophen® 680 BA und Desmophen® 670.Examples of suitable polyester polyols are the Desmophen® grades from Bayer Material Science Desmophen® 651 MPA, Desmophen® 680 BA and Desmophen® 670.

Die Molekülstruktur der meisten handelsüblichen Polyesterpolyole und auch der oben genannten Desmophen®-Typen kann nicht exakt angegeben werden, da bei der Herstellung i.d.R. ein Polymergemisch erhalten wird. Die Eigenschaften der Polyesterpolyole können jedoch durch die Reaktionsführung reproduzierbar eingestellt werden, wobei die Produkte durch den Hydroxylgehalt (OH-Zahl), das mittlere Molekulargewicht, ihre Dichte und die Viskosität charakterisierbar sind. Die durchschnittliche OH-Funktionalität wird durch die Wahl der Ausgangskomponenten bestimmt.The molecular structure of most of the commercially available polyester polyols and also of the Desmophen ® types mentioned above cannot be specified precisely because a polymer mixture is usually obtained during production. The properties of the polyester polyols can, however, be adjusted reproducibly by the conduct of the reaction, the products being characterizable by the hydroxyl content (OH number), the average molecular weight, their density and the viscosity. The average OH functionality is determined by the choice of the starting components.

Die Kontrolle und die Kenntnis des Hydroxylgehalts (OH-Gehalts) der Polyol-Komponente (H-acide oder Hydroxylkomponente) und die Kenntnis des Gehalts an blockierten Isocyanatgruppen (NCO-Gehalt) der Polyisocyanat-Komponente sind deshalb wichtig, weil theoretisch eine maximale Vernetzung der Beschichtung nur bei dem Einsatz gleicher stöchiometrischer Mengen an Isocyanat- und Hydroxylkomponente erfolgt, wenn das stöchiometrische Verhältnis von Isocyanat- zu Hydroxylkomponente also 1 : 1 beträgt gemäß folgender Reaktionsgleichung:

Figure DE102013022162B4_0002
The control and knowledge of the hydroxyl content (OH content) of the polyol component (H-acidic or hydroxyl component) and the knowledge of the content of blocked isocyanate groups (NCO content) of the polyisocyanate component are important because theoretically maximum crosslinking of the Coating is only carried out when the same stoichiometric amounts of isocyanate and hydroxyl components are used, if the stoichiometric ratio of isocyanate to hydroxyl components is 1: 1 according to the following reaction equation:
Figure DE102013022162B4_0002

Die bei dem stöchiometrischen Verhältnis von 1 : 1 theoretisch erreichbare, maximale Vernetzungsdichte ist entscheidend für die Eigenschaften der Beschichtung (Haftung, Kratzfestigkeit, Flexibilität, chemische und thermische Beständigkeit). Isocyanat- und Hydroxylkomponente sollten daher in dem Polyurethansystem in dem stöchiometrischen Verhältnis 1 : 1 vorliegen. Die hierzu notwendigen Mengen können über das Äquivalentgewicht berechnet werden.The maximum crosslink density that can theoretically be achieved at the stoichiometric ratio of 1: 1 is decisive for the properties of the coating (adhesion, scratch resistance, flexibility, chemical and thermal resistance). The isocyanate and hydroxyl components should therefore be present in the polyurethane system in the stoichiometric ratio of 1: 1. The quantities required for this can be calculated using the equivalent weight.

Die Reduzierung des Polyisocyanatanteils (Untervernetzung) führt zu flexibleren Beschichtungen mit geringerer mechanischer und chemischer Stabilität und ist daher nicht bevorzugt. Die Erhöhung des Polyisocyanatanteils (Übervernetzung) erhöht die Vernetzungsdichte, weil die überschüssigen Isocyanatgruppen mit Luftfeuchte unter Bildung von Harnstoffgruppen reagieren. Der Einsatz von Polyisocyanat- zu Polyolkomponente in den Äquivalent-Verhältnissen 1,1 : 1 bis 2 : 1 kann daher sinnvoll sein, um über die Härte der Beschichtung die Kratzfestigkeit oder die Haftfestigkeit auf dem Substrat zu erhöhen. Da die Nebenreaktion mit Wasser auch durch andere Faktoren wie den Wassergehalt des Lösungsmittels oder die Restfeuchtigkeit des Substrats ermöglicht wird, wodurch dem System Isocyanatgruppen entzogen werden, die dann nicht mehr für eine Reaktion mit den Hydroxygruppen der Polyol-Komponente zur Verfügung stehen, werden Äquivalent-Verhältnisse von Polyisocyanat- zu Polyolkomponente in der Größenordnung von 1,1 : 1 bis 2 : 1, insbesondere von 1,2 : 1 bis 1,5 : 1, bevorzugt.The reduction of the polyisocyanate content (under-crosslinking) leads to more flexible coatings with lower mechanical and chemical stability and is therefore not preferred. Increasing the polyisocyanate content (overcrosslinking) increases the crosslinking density because the excess isocyanate groups react with atmospheric moisture to form urea groups. The use of polyisocyanate to polyol components in the equivalent ratios of 1.1: 1 to 2: 1 can therefore make sense in order to increase the scratch resistance or the adhesion to the substrate via the hardness of the coating. Since the side reaction with water is also made possible by other factors such as the water content of the solvent or the residual moisture of the substrate, whereby isocyanate groups are withdrawn from the system, which are then no longer available for a reaction with the hydroxyl groups of the polyol component, equivalent Ratios of polyisocyanate to polyol component of the order of magnitude from 1.1: 1 to 2: 1, in particular from 1.2: 1 to 1.5: 1, are preferred.

Natürlich können auch verschiedene H-acide Verbindungen kombiniert werden, z.B. Polyesterpolyole mit Silicon- oder Epoxidharzen, insbesondere, um die Filmeigenschaften hinsichtlich spezieller Anforderungen anzupassen.Of course, various H-acidic compounds can also be combined, e.g. polyester polyols with silicone or epoxy resins, in particular to adapt the film properties to specific requirements.

Die thermische Aushärtung des aufgebrachten Polyurethansystems erfolgt durch Erhitzen auf 150 °C - 260 °C, insbesondere durch Erhitzen auf 170 - 210 °C für eine Dauer von 10 - 120 min, insbesondere von 60 - 90 min. Die Aushärtezeit ist dabei für die Haftfestigkeit und chemische Beständigkeit von wesentlicher Bedeutung, bspw. zeigt eine Aushärtung von 45 min bei 180°C keine chemische Beständigkeit gegenüber Isopropanol und besteht den Klebebandtest nicht, während eine Aushärtung bei gleicher Temperatur von > 60 min dazu führt, dass beide Tests bestanden werden. Durch das Erhitzen verdunstet zum einen das Lösungsmittel aus der Farbe, zum anderen wird die Isocyanatkomponente deblockiert, so dass die Vernetzungsreaktion mit der H-aciden Komponente (z.B. Polyesterpolyol) abläuft und sich ein fester Film bildet. Höhere Temperaturen als 210 °C werden in der Regel für eine längere Aushärtung (> 30 min) nicht angewandt, da sich das gebildete Polyurethan ab 200 °C zersetzen kann. Die Zersetzung bewirkt eine leichte Braunfärbung der Beschichtung, die in der Regel unerwünscht ist.The applied polyurethane system is thermally cured by heating to 150-260 ° C., in particular by heating to 170-210 ° C. for a period of 10-120 min, in particular 60-90 min. The hardening time is for the adhesive strength and chemical resistance is essential, e.g. curing for 45 minutes at 180 ° C shows no chemical resistance to isopropanol and does not pass the adhesive tape test, while curing at the same temperature for> 60 minutes results in both tests being passed. When heated, the solvent evaporates from the paint and the isocyanate component is deblocked, so that the crosslinking reaction with the H-acidic component (e.g. polyester polyol) takes place and a solid film is formed. Temperatures higher than 210 ° C are generally not used for longer curing (> 30 min), since the polyurethane formed can decompose from 200 ° C. The decomposition causes a slight brown coloration of the coating, which is usually undesirable.

Die erforderliche Reaktionstemperatur hängt u.a. ganz wesentlich von dem Blockierungsmittel, mit dem die Isocyanatkomponente blockiert ist, ab. So genügen bei Isocyanaten, die mit Butanonoxim blockiert sind, 140 - 180 °C, um die Vernetzung in Gang zu setzen, während bei Isocyanaten, die mit ε-Caprolactam blockiert sind, 160 - 240 °C notwendig sind. Die notwendige Dauer für eine ausreichende Vernetzung hängt von der Auswahl der Isocyanat-Komponente und der H-aciden Verbindung (Polyesterpolyol) ab. Sie kann wesentlich (auf wenige Minuten) durch Katalysatoren verkürzt werden, z.B. durch tertiäre Amine, insbesondere aber durch metallhaltige Katalysatoren, z.B. Zn-, Co-, Fe-, Sn(IV)-, Sb- und Sn(II)-Salze. Besonders geeignete Katalysatoren sind Zinn(IV)-Alkoxylate wie z.B. Dibutylzinndilaurat und Tetra-(2-ethylhexyl)-titanat, Zink- oder Cobaltnaphthenat. Der Katalysator oder die Katalysatormischung werden in einer Menge von 0,05 - 1 Gew.-% (bezogen auf die Farbpaste) zugesetzt.The required reaction temperature depends largely on the blocking agent with which the isocyanate component is blocked. For isocyanates that are blocked with butanone oxime, 140-180 ° C are sufficient to set the crosslinking in motion, while for isocyanates that are blocked with ε-caprolactam, 160-240 ° C are necessary. The time required for adequate crosslinking depends on the selection of the isocyanate component and the H-acidic compound (polyester polyol). It can be shortened considerably (to a few minutes) using catalysts, for example tertiary amines, but especially metal-containing catalysts, for example Zn, Co, Fe, Sn (IV), Sb and Sn (II) salts. Particularly suitable Catalysts are tin (IV) alkoxylates such as dibutyltin dilaurate and tetra (2-ethylhexyl) titanate, zinc or cobalt naphthenate. The catalyst or the catalyst mixture are added in an amount of 0.05-1% by weight (based on the color paste).

Die oben genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 12 zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen Filters.The above-mentioned object is also achieved by a method according to claim 12 for producing an optical filter according to the invention.

Ein Verfahren zur Herstellung des Filters umfasst vorzugsweise folgende Schritte:

  • (1) Herstellung Bindersystem: Lösen des Binders (eine oder zwei Komponenten) im Lösungsmittel;
  • (2) Herstellung des Lackes durch Lösen des Farbstoffes und ggf. Dispergieren der Pigmente im Bindersystem sowie ggf. weitere Zusatzstoffe;
  • (3) ggf. Entlüften des Lacks;
  • (4) ggf. Substratreinigung;
  • (5) ggf. Aufbringen einer Zwischenschicht;
  • (6) Aufbringen des Lacks beispielsweise durch Spin-coating;
  • (7) ggf. Vortrocknung des Lacks (sogenanntes „soft-bake“);
  • (8) Trocknung und/oder thermische und/oder UV-Härtung des Lacks;
  • (9) ggf. Aufbringen weiterer Schichten.
A method for producing the filter preferably comprises the following steps:
  • (1) Preparation of the binder system: dissolving the binder (one or two components) in the solvent;
  • (2) Production of the paint by dissolving the dye and, if necessary, dispersing the pigments in the binder system and, if necessary, further additives;
  • (3) if necessary, venting the paint;
  • (4) substrate cleaning if necessary;
  • (5) optionally applying an intermediate layer;
  • (6) application of the lacquer, for example by spin coating;
  • (7) if necessary, pre-drying of the paint (so-called “soft bake”);
  • (8) drying and / or thermal and / or UV curing of the paint;
  • (9) if necessary, application of further layers.

Unter „Trocknung“ wird erfindungsgemäß verstanden, dass der Binder im Wesentlichen ohne chemische Reaktion in die Filterschicht überführt wird, d.h. dass nur flüchtige Bestandteile aus der Beschichtungslösung entfernt werden.According to the invention, “drying” is understood to mean that the binder is transferred into the filter layer essentially without a chemical reaction, i.e. that only volatile components are removed from the coating solution.

Die Herstellung der Filterschicht umfasst vorzugsweise den Schritt des Herstellens einer Beschichtungslösung. Zur Herstellung der Beschichtungslösung bzw. des Lackes werden mindestens ein Farbstoff und Binder bzw. ein Bindersystem in einem Lösungsmittel gelöst. Die Beschichtungslösung wird auf das Substrat aufgebracht und gehärtet. The production of the filter layer preferably comprises the step of producing a coating solution. To produce the coating solution or the lacquer, at least one dye and binder or a binder system are dissolved in a solvent. The coating solution is applied to the substrate and cured.

Der Binder kann als Lösungsmittel für den Farbstoff dienen. Sofern die Viskosität des Binders nicht ausreicht, kann ein Lösungsmittel hinzugegeben werden. Lösungsmittel sorgen insbesondere dafür, dass der Lack in seiner Viskosität und Verarbeitbarkeit beeinflusst werden kann. Durch Zugabe von Lösungsmitteln kann die Filterschicht in einem Beschichtungsverfahren aufgebracht werden, wobei die Menge des Lösungsmittels bzw. die Viskosität der Beschichtungslösung die resultierende Schichtdicke maßgeblich beeinflusst. Dabei ist zu beachten, dass die Ausbildung und Beschaffenheit der Filmoberfläche auch von den verwendeten Lösungsmitteln abhängen kann. Lösungsmittel mit sehr großen Verdunstungsraten, also hohem Dampfdruck, sind weniger geeignet, da es zur Ausbildung einer Haut an der Oberfläche kommen kann. Dadurch ändert sich das Fließverhalten, es können hydrodynamische Instabilitäten auftreten, welche letztendlich zur Ausbildung von lateralen Beschichtungsstrukturen, die sternförmig vom Rotationszentrum ausgehen, führen. Des Weiteren sind hygroskopische Lösungsmittel nicht geeignet, die zwar Wasser aus der Umgebung anziehen, jedoch selbst nicht mit diesem mischbar sind. Dann kann es zu Entmischungseffekten kommen, was ebenfalls laterale Strukturen bewirkt. Daher werden Lösungsmittel mit einem Dampfdruck < 120 hPa (bei Normbedingungen: 20 °C) bevorzugt, besonders bevorzugt < 60 hPa, um eine gute Verarbeitbarkeit zu gewährleisten.The binder can serve as a solvent for the dye. If the viscosity of the binder is insufficient, a solvent can be added. Solvents in particular ensure that the viscosity and workability of the paint can be influenced. By adding solvents, the filter layer can be applied in a coating process, the amount of solvent or the viscosity of the coating solution having a decisive influence on the resulting layer thickness. It should be noted that the formation and nature of the film surface can also depend on the solvents used. Solvents with very high evaporation rates, i.e. high vapor pressure, are less suitable because a skin can develop on the surface. This changes the flow behavior, hydrodynamic instabilities can occur, which ultimately lead to the formation of lateral coating structures that start in a star shape from the center of rotation. Furthermore, hygroscopic solvents are not suitable which, although they attract water from the environment, are not themselves miscible with it. This can lead to segregation effects, which also causes lateral structures. Solvents with a vapor pressure of <120 hPa (under standard conditions: 20 ° C.) are therefore preferred, particularly preferably <60 hPa, in order to ensure good processability.

Bevorzugte Lösungsmittel sind Alkohole, Ether und Mischungen daraus. Vorzugsweise werden n-Butylacetat, Carbitol, Carbitolacetat, Butylcarbitolacetat, Ethylacetat, Methanol, Ethanol, 1-Propanol, Dimethylformamid (DMF), Etylenglykolmonoethylether, Diethylenglykolmonoethylether, Tripropylenglycolmonomethylether, Dichlormethan, 1,2,3-Trichlorpropan, Cyclohexan, Tetrahydrofuran, 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon, Ethylmethylketon, Cyclohexanon und Mischungen derselben eingesetzt.Preferred solvents are alcohols, ethers and mixtures thereof. Preference is given to n-butyl acetate, carbitol, carbitol acetate, butyl carbitol acetate, ethyl acetate, methanol, ethanol, 1-propanol, dimethylformamide (DMF), ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, dichloromethane, 1,2,3-trichloropropane, 4-hydroxy -4-methyl-2-pentanone, ethyl methyl ketone, cyclohexanone and mixtures thereof are used.

Für die Herstellung von dünnen Polymerfilmen für ein Spin-coating-Verfahren werden gemäß dem Stand der Technik 1,2,3-Trichlorpropan (2,8 hPa Dampfdruck bei 20°C) oder Cyclohexanon (4,55 hPa Dampfdruck bei 20°C) oder DMF (3,77 hPa Dampfdruck bei 20°C) bevorzugt verwendet. In der Regel werden zwischen 10 und 30% bezogen auf die Gesamtmasse der Beschichtungslösung eingesetzt.For the production of thin polymer films for a spin-coating process, 1,2,3-trichloropropane (2.8 hPa vapor pressure at 20 ° C) or cyclohexanone (4.55 hPa vapor pressure at 20 ° C) are used according to the state of the art. or DMF (3.77 hPa vapor pressure at 20 ° C.) is preferably used. As a rule, between 10 and 30% based on the total mass of the coating solution are used.

Überraschenderweise zeigt sich jedoch, dass eine Mischung von mindestens einem Lösungsmittel mit geringem Dampfdruck < 2 hPa (bei Normalbedingungen) mit mindestens einem Lösungsmittel mit einem hohen Dampfdruck > 100 hPa ebenfalls gute Ergebnisse zeigten.Surprisingly, however, it has been found that a mixture of at least one solvent with a low vapor pressure <2 hPa (under normal conditions) with at least one solvent with a high vapor pressure> 100 hPa likewise gave good results.

Der Beschichtungslösung können weitere Additive, wie Haftvermittler, Entschäumer, Verlaufsadditive, Nivellierer, Entlüfter, Gleit-Additive, Substratnetadditive, Netz- und Dispergieradditive, Rheologieadditive, strahlenhärtende und Antiblocking (UV-Blocker)-Additive zugefügt werden. Dieses Additive können bis zu 5 Gew.-%, bevorzugt bis zu 2 Gew.-% der Beschichtungslösung ausmachen. Sie können beispielsweise von der Firma TEGO (EVONIK) kommerziell erworben werden und sind dem Fachmann als typische Lackadditive bekannt.Further additives, such as adhesion promoters, defoamers, leveling additives, leveling agents, deaerators, sliding additives, substrate additives, wetting and dispersing additives, rheology additives, radiation-curing and antiblocking (UV blocker) additives can be added to the coating solution. These additives can make up up to 5% by weight, preferably up to 2% by weight, of the coating solution. They can be obtained commercially, for example, from TEGO (EVONIK) and are known to the person skilled in the art as typical paint additives.

Im Speziellen handelt es sich um reine und/oder organisch modifizierte niedermolekulare Polysiloxane und/oder organische Polymere und/oder Fluor-funktionalisierte Polymere und/oder Polyethermodifizierte und/oder Polysiloxane und/oder Polyacrylate und/oder basische und saure Fettsäurederivate.In particular, they are pure and / or organically modified low molecular weight polysiloxanes and / or organic polymers and / or fluorine-functionalized polymers and / or polyether-modified and / or polysiloxanes and / or polyacrylates and / or basic and acidic fatty acid derivatives.

Viele organische Farbstoffe haben den Nachteil, dass sie trotz gewünschtem Transmissionsverhalten und ggf. auch hoher Temperaturstabilität, nicht stabil gegenüber UV-Strahlung sind. Aus diesem Grund können in einer weiteren Ausführungsform sog. AntiBlocking-Additive zur Erhöhung der UV-Stabilität zugegeben werden. Die Wirkung solcher Blocking-Additive geht auf die Deaktivierung freier Radikale zurück. Sie werden im allgemeinen als HALS („Hindered Amine Light Stabilizers“) bezeichnet und sind chemisch in der Regel Derivate von TMP (2,2,6,6-Tetramethylpiperidin).Many organic dyes have the disadvantage that, despite the desired transmission behavior and possibly also high temperature stability, they are not stable to UV radiation. For this reason, in a further embodiment, so-called anti-blocking additives can be added to increase the UV stability. The effect of such blocking additives is due to the deactivation of free radicals. They are generally referred to as HALS ("Hindered Amine Light Stabilizers") and are usually chemically derived from TMP (2,2,6,6-tetramethylpiperidine).

Je nach Beschichtungsverfahren können auch noch verschiedene Verlaufsmittel zugegeben werden, beispielsweise PEG, BYK 302, BYK 306, TEGO Wet- oder TEGO Rad-Produkte, um homogene Schichtdicken zu erreichen. Insbesondere beim Beschichten von nicht glatten, unebenen Oberflächen wird ein Benetzungsmittel/Verlaufsmittel zugegeben, das ein homogenes Verlaufen der Schicht trotz der Unebenheiten gewährleistet. Für Spin-coating werden Lösungsmittel bevorzugt, welche eine gute Benetzung der Oberfläche erlauben und geeignet sind, zusätzlich Additive wie Verlaufsmittel und Benetzungshilfen einzusetzen, dies können bspw. Ethylmethylketon oder Butylcarbitolacetat sein.Depending on the coating process, different leveling agents can also be added, for example PEG, BYK 302, BYK 306, TEGO Wet or TEGO Rad products, in order to achieve homogeneous layer thicknesses. In particular when coating non-smooth, uneven surfaces, a wetting agent / leveling agent is added which ensures that the layer runs homogeneously despite the unevenness. For spin-coating, solvents are preferred which allow good wetting of the surface and are suitable for using additional additives such as leveling agents and wetting aids, these can be, for example, ethyl methyl ketone or butyl carbitol acetate.

Wenn das Bindersystem zu flüssig für den Beschichtungsprozess ist und der Lösungsmittelanteil nicht weiter reduziert werden kann, kann die Viskosität durch Zusatz von rheologischen Additiven erhöht werden. Andernfalls würde der Lack in Abhängigkeit von den gewählten Spin-Coating-Parametern zu dünn werden und die Filterschicht nicht ausreichend absorbieren.If the binder system is too liquid for the coating process and the solvent content cannot be further reduced, the viscosity can be increased by adding rheological additives. Otherwise, depending on the selected spin coating parameters, the lacquer would become too thin and the filter layer would not absorb sufficiently.

Typischerweise kann eine Verdickung, d.h. die Erhöhung der Viskosität durch Zusatz von Harzen wie Polyacrylaten, Polysiloxanen, thixotropierten Acrylharzen und isocyanat- oder urethanthixotropierten Alkydharzen erreicht werden oder durch Reduzierung des Lösungsmittelanteils. Auch Wachse wie hydriertes Rizinusöl oder Polyolefinwachse sind geeignet oder assoziative Verdicker wie assoziative Acrylatverdicker, hydrophob modifizierte Celluloseether, hydrophob modifizierte Etherurethane („Polyurethanverdicker“), hydrophob modifizierte Polyether oder modifizierte Harnstoffe. Bei der Auswahl der Verdickungsmittel ist allerdings darauf zu achten, ob der Farbfilm bspw. weiter beschichtet werden soll. In diesem Falle sind insbesondere Wachse nicht als Verdickungsmittel geeignet.Typically, thickening, i.e. increasing the viscosity, can be achieved by adding resins such as polyacrylates, polysiloxanes, thixotropic acrylic resins and isocyanate- or urethanthixotropic alkyd resins or by reducing the solvent content. Waxes such as hydrogenated castor oil or polyolefin waxes are also suitable, or associative thickeners such as associative acrylate thickeners, hydrophobically modified cellulose ethers, hydrophobically modified ether urethanes (“polyurethane thickeners”), hydrophobically modified polyethers or modified ureas. When selecting the thickening agent, however, it is important to ensure that the paint film should be coated further, for example. In this case, waxes in particular are unsuitable as thickeners.

Zusätzlich können sog. Härter z.B. zur Erhöhung der Schichthärte/Kratzbeständigkeit zugefügt werden, beispielsweise Nanopartikel, Bis-epoxide.In addition, so-called hardeners can be added, e.g. to increase the layer hardness / scratch resistance, for example nanoparticles, bis-epoxides.

Die bevorzugten Gewichtsanteile der verschiedenen Bestandteile der Beschichtungslösungen zum Aufbringen von Filterschichten auf Substrate hängen von dem verwendeten Binder ab.The preferred proportions by weight of the various constituents of the coating solutions for applying filter layers to substrates depend on the binder used.

Insbesondere wird eine für das Beschichtungsverfahren geeignete Viskosität eingestellt. Für ein Spin-coating Verfahren ist bevorzugt, die Viskosität des Binder-Gemisches auf höchstens 100 mPas, bevorzugt höchstens 50 mPas, besonders bevorzugt höchstens 20 mPas einzustellen.In particular, a viscosity suitable for the coating process is set. For a spin-coating process it is preferred to adjust the viscosity of the binder mixture to at most 100 mPas, preferably at most 50 mPas, particularly preferably at most 20 mPas.

In den folgenden Tabellen sind bevorzugte Gewichtsanteile der Bestandteile von Beschichtungslösungen beispielhaft für ein Polyurethansystem und GPTES angegeben. Anteile in Gew.-% PU-System Lösungsmittel Farbstoff Additive Bevorzugt 22 - 99 1-80 <10 < 10 mehr bevorzugt 41 - 90 2-60 <5 < 5 besonders bevorzugt 60-80 20-35 <1 < Anteile in Gew.-% GPTES Lösungsmittel Farbstoff Additive Bevorzugt 22 - 99 1 - 80 <10 < 10 mehr bevorzugt 30-80 30 - 60 <5 < 5 besonders bevorzugt 40-60 40-50 <2 <1 In the following tables, preferred proportions by weight of the constituents of coating solutions are given by way of example for a polyurethane system and GPTES. Proportions in% by weight PU system solvent dye Additives Prefers 22-99 1-80 <10 <10 more preferred 41 - 90 2-60 <5 <5 particularly preferred 60-80 20-35 <1 < Proportions in% by weight GPTES solvent dye Additives Prefers 22-99 1 - 80 <10 <10 more preferred 30-80 30-60 <5 <5 particularly preferred 40-60 40-50 <2 <1

Der Farbstoffanteil, der zur Erreichung der gewünschten Transmission in der Beschichtung notwendig ist, hängt von der Schichtdicke der Beschichtung ab und liegt je nach Schichtdicke bei 0,1 - 45 Gew.-% (bezogen auf die ausgehärtete Beschichtung). Dem Farbstoffanteil entspricht ein Binderanteil von 55 - 99,9 Gew.-%. Bei höheren Schichtdicken sind geringere Farbstoffanteile als bei niedrigen Schichtdicken notwendig, um die gewünschte wellenlängenabhängige Absorption und damit eine Transmissionserniedrigung zu erreichen. Durch Änderung der Konzentration kann zudem auch die Steilheit der Bandkante des Filters beeinflusst werden, da sich bei höheren Konzentrationen Sättigungseffekte einstellen. Diese kann zur gezielten Einstellung der Form der Bandkante des Filters ausgenutzt werden. Farbstoffanteile von mehr als 45 Gew.-% sind nicht bevorzugt, da dann die Kratz- und Haftfestigkeit nicht mehr ausreichend wäre.The proportion of dye that is necessary to achieve the desired transmission in the coating depends on the layer thickness of the coating and, depending on the layer thickness, is 0.1-45% by weight (based on the cured coating). A binder content of 55 - 99.9% by weight corresponds to the dye content. In the case of higher layer thicknesses, lower dye proportions are necessary than in the case of lower layer thicknesses in order to achieve the desired wavelength-dependent absorption and thus a reduction in transmission. By changing the concentration, the steepness of the band edge of the filter can also be influenced, since saturation effects occur at higher concentrations. This can be used to specifically adjust the shape of the band edge of the filter. Dye proportions of more than 45% by weight are not preferred, since the scratch and adhesive strength would then no longer be sufficient.

In einer getrockneten und gehärteten Filterschicht liegt das Massenverhältnis von Farbstoff zu Binder 1 bei 200:1 bis 50:1, bevorzugt 175:1 bis 60:1, ganz besonders bevorzugt 150:1 bis 100:1.In a dried and hardened filter layer, the mass ratio of dye to binder 1 is 200: 1 to 50: 1, preferably 175: 1 to 60: 1, very particularly preferably 150: 1 to 100: 1.

In einer getrockneten und gehärteten Filterschicht liegt das Massenverhältnis von Farbstoff zu Binder 2 bei 100:1 bis 3:1, bevorzugt 50:1 bis 5:1, ganz besonders bevorzugt 40:1 bis 25:1.In a dried and hardened filter layer, the mass ratio of dye to binder 2 is 100: 1 to 3: 1, preferably 50: 1 to 5: 1, very particularly preferably 40: 1 to 25: 1.

Alle Bestandteile, die Matrix, die Farbstoffe und die funktionellen Zusätze werden homogenisiert, vorzugsweise mittels Dispermat (Ultraturax) oder Dreiwalzenstuhl.All components, the matrix, the dyes and the functional additives are homogenized, preferably using a Dispermat (Ultraturax) or three-roller mill.

Der fertige Lack kann druckfiltriert werden, um aus den Rohstoffen oder im Herstellungsprozess eingetragene Fussel, Staub oder andere Partikel, zu entfernen. Alternativ kann der Lack vor der Beschichtung durch einen Ultrafeinfilter gefiltert werden.The finished paint can be pressure filtered to remove lint, dust or other particles from the raw materials or during the manufacturing process. Alternatively, the paint can be filtered through an ultrafine filter before coating.

Die Beschichtung kann ein- oder mehrlagig erfolgen, wobei eine einlagige Beschichtung bevorzugt ist.The coating can take place in one or more layers, a single layer coating being preferred.

In einer speziellen Ausführungsform wird die Filterschicht nur lokal strukturiert bzw. ausgespart bzw. auf das Substrat aufgebracht. Vorzugsweise wird das Substrat jedoch vollflächig beschichtet.In a special embodiment, the filter layer is only locally structured or recessed or applied to the substrate. However, the substrate is preferably coated over the entire area.

Die Beschichtung des Substrats kann durch Spin-coating, Sprühen, Tauchen, Gießen, Aufstreichen, Siebdruck, Tampondruck, Ink-Jet-Druck, Off-Set-Druck, Roll-coating, oder andere dem Fachmann bekannte Verfahren erfolgen. Für diese Beschichtungsverfahren muss die Viskosität der Farbmatrix auf die Verarbeitbarkeit angepasst werden.The substrate can be coated by spin-coating, spraying, dipping, pouring, brushing, screen printing, pad printing, ink-jet printing, off-set printing, roll coating, or other methods known to the person skilled in the art. For these coating processes, the viscosity of the color matrix must be adapted to the processability.

Erfindungsgemäß ist ein Spin-coating Verfahren bzw. Rotationsbeschichtungsverfahren bzw. ein Schleuderbeschichtungsverfahren bevorzugt, da mit einem solchen Verfahren sehr homogene Filterschichten aufgetragen werden können.According to the invention, a spin coating process or a rotation coating process or a spin coating process is preferred, since very homogeneous filter layers can be applied with such a process.

Zum Aufschleudern eignen sich alle in Lösung vorliegenden Materialien. Das Substrat wird auf einem Drehteller, dem sogenannten Chuck, in der Regel mittels Vakuumansaugung an der Unterseite fixiert. Mit einer Dosiereinrichtung über dem Zentrum des Substrats wird die gewünschte Menge der Lösung aufgebracht.All materials in solution are suitable for spin coating. The substrate is fixed on a turntable, the so-called chuck, usually by means of vacuum suction on the underside. The desired amount of the solution is applied with a metering device over the center of the substrate.

Der Spin-Coating Prozess wird in drei Schritte unterschieden:

  1. 1. Schritt Verteilung der Beschichtungslösung, charakteristisch sind hier moderate Beschleunigung und Drehzahlen, üblicherweise im Bereich 200-2000 rpm, jedoch abhängig von dem verwendeten Spin-Coater;
  2. 2. Schritt Beschichtung, hier werden mittlere bis hohe Drehzahlen benötigt, um das Substrat gleichmäßig zu beschichten, üblicherweise im Bereich 1000-10000 rpm, jedoch abhängig von dem verwendeten Spin-Coater;
  3. 3. Schritt Abschleudern von überschüssigem Material, wobei hohe Drehzahlen notwendig sind, typischerweise > 2000 rpm, jedoch abhängig von dem verwendeten Spin-Coater.
The spin coating process is divided into three steps:
  1. 1st step Distribution of the coating solution, characteristic here are moderate acceleration and speeds, usually in the range 200-2000 rpm, but depending on the spin coater used;
  2. 2nd step coating, here medium to high speeds are required in order to coat the substrate evenly, usually in the range 1000-10000 rpm, but depending on the spin coater used;
  3. 3rd step Throwing off excess material, which requires high speeds, typically> 2000 rpm, but depending on the spin coater used.

Um eine feste Schicht zu erhalten, ist es notwendig, das Lösungsmittel zu entfernen. Ein Teil des Lösungsmittels verflüchtigt sich schon beim Aufschleudern. Das Entfernen des Lösungsmittels kann durch einen beheizten Chuck oder durch anschließendes Ausheizen auf einer „Hotplate“ (Tempern, auch Soft Bake genannt) forciert werden. Vorteile dieser Behandlung liegen darin begründet, dass mit moderaten Temperaturen beim Soft Bake verhindert wird, dass das Lösungsmittel Blasen in der Schicht erzeugt, wie dies beim schnellen Aufheizen oft der Fall ist. Weiterhin wird die Schicht „staubtrocken“, d.h. Staub und Schwebteilchen haften im Wesentlichen nicht mehr auf der Oberfläche, so dass Kontaminationen leichter entfernt werden können.In order to obtain a solid layer, it is necessary to remove the solvent. Part of the solvent evaporates when it is spun on. The removal of the solvent can be forced by a heated chuck or by subsequent heating on a "hotplate" (tempering, also called soft bake). The advantages of this treatment are based on the fact that moderate temperatures in the Soft Bake prevent the solvent from creating bubbles in the layer, as is often the case with rapid heating. Furthermore, the layer becomes "dust-dry", i.e. dust and suspended particles essentially no longer adhere to the surface, so that contamination can be removed more easily.

Für Spin-coating wird insbesondere ein Lösungsmittel, wie bspw. Ketone oder Acetate, bevorzugt, welches eine gute Benetzung der Oberfläche erlaubt und geeignet ist, zusätzlich Additive wie Verlaufsmittel und Benetzungshilfen einzusetzenFor spin-coating, a solvent such as ketones or acetates is particularly preferred, which allows good wetting of the surface and is suitable for using additional additives such as leveling agents and wetting aids

Nach der Beschichtung werden die Farbschichten wenn erforderlich thermisch gehärtet und/oder UV gehärtet. Bevorzugt werden die Schichten bei Temperaturen > 150 °C, bevorzugt > 170°C eingebrannt. Dazu kann Standardequipment verwendet werden, im Falle der UV-Härtung oder Kombination von UV-Härtung mit thermischer Härtung können beispielsweise herkömmliche UV-Flächenstrahler verwendet werden, bevorzugt mikrowellenangeregte elektrodenlose Flächenstrahler-UV-Lampen, besonders bevorzugt UV-LEDs.After coating, the layers of paint are thermally cured and / or UV cured if necessary. The layers are preferably baked at temperatures> 150.degree. C., preferably> 170.degree. Standard equipment can be used for this, in the case of UV curing or a combination of UV curing with thermal curing, for example, conventional UV surface emitters can be used, preferably microwave-excited, electrodeless surface emitter UV lamps, particularly preferably UV LEDs.

Für eine hohe Güte der Filter ist neben der bereits erwähnten geringen Rauheit und der geringen Streuung weiter wichtig, dass sich ein glatter Film ausbildet und dass die ausgehärtete Beschichtung keine groben, lichtundurchlässigen Teilchen, Verunreinigungen oder dergleichen enthält, (z.B. Staub, Fussel, Körner mit einer Größe von über 200 µm, insbesondere 0,3 - 1,5 mm). Aufgrund dieser Anforderung muss bei der Herstellung von Filterschichten mit exzellenter Qualität auf Sauberkeit in der Produktion geachtet werden. Idealerweise wird unter Reinraumbedingungen (Reinraumklasse <10000) produziert.In addition to the already mentioned low roughness and low scattering, it is also important for a high quality filter that a smooth film is formed and that the cured coating does not contain any coarse, opaque particles, impurities or the like (e.g. dust, lint, grains with a size of over 200 µm, in particular 0.3-1.5 mm). Due to this requirement, care must be taken to ensure cleanliness in production when producing filter sheets of excellent quality. Ideally, production takes place under clean room conditions (clean room class <10000).

Der Filter kann auch mehr als eine Filterschicht 3 aufweisen. Gemäß einer solchen Variante der Erfindung weisen weitere Filterschichten 3' vorzugsweise andere Absorptionseigenschaften, d.h. beispielsweise Absorptionsbanden bei jeweils anderen Wellenlängen auf. Eine oder mehrere Filterschichten 3' können auf der Unterseite des Substrats 2 zwischen Substrat 2 und Schicht 4' oder auf der Oberseite des Substrats unterhalb oder oberhalb der Filterschicht 3 angeordnet sein. Diese Variante ist gegenüber einer Variante, bei welcher in einer Filterschicht 3 mehr als ein Farbstoff enthalten ist, in Fällen bevorzugt, wenn es durch Wechselwirkungen der Farbstoffmoleküle zu unerwünschten optischen Effekten kommt. Da die erfindungsgemäßen Filterschichten eine hohe Homogenität der Schichtdicke aufweisen können, weisen auch Filter mit zwei oder mehreren Filterschichten eine sehr gute bis ausreichende optische Homogenität auf.The filter can also have more than one filter layer 3 exhibit. According to such a variant of the invention, further filter layers have 3 ' preferably other absorption properties, ie for example absorption bands at different wavelengths. One or more filter layers 3 ' can on the bottom of the substrate 2 between substrate 2 and shift 4 ' or on top of the substrate below or above the filter layer 3 be arranged. This variant is compared to a variant in which in a filter layer 3 more than one dye is contained, preferably in cases when the interaction of the dye molecules leads to undesirable optical effects. Since the filter layers according to the invention can have a high degree of homogeneity in terms of layer thickness, filters with two or more filter layers also have very good to sufficient optical homogeneity.

Weiterhin kann der erfindungsgemäße Filter transmissionsändernde Multilayerschichten 4, 4' und 5 umfassen. Multilayerschichten umfassen in der Regel Abfolgen hoch- und niedrigbrechender Schichten aus Nitriden, Oxiden, Oxynitriden von Metallen oder Mischungen daraus und können beispielsweise durch PVD-Verfahren wie Sputtern, Aufdampfen, etc. oder PECVD-Verfahren auf den Filter aufgebracht werden.Furthermore, the filter according to the invention can have transmission-changing multilayer layers 4th , 4 ' and 5 include. Multilayer layers usually comprise sequences of high and low refractive index layers made of nitrides, oxides, oxynitrides of metals or mixtures thereof and can be applied to the filter, for example, by PVD processes such as sputtering, vapor deposition, etc. or PECVD processes.

Beispielsweise kann durch eine solche transmissionsändernde Multilayerschicht elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich oberhalb 650 nm bis 1000 nm, vorzugsweise bis 1200 nm weitgehend reflektiert bzw. geblockt werden, und so der Sperrbereich beispielsweise des in 3 gezeigten Filters in Richtung längerer Wellenlängen erweitert werden. Im Stand der Technik werden solche reflektiven Multilayerschichten als einzige IR-Strahlung beeinflussende Schicht verwendet. Aufgrund des durch die Reflektion erzeugten Streulichts kommt es jedoch in der Regel zur Bildung sogenannter Geisterbilder. Überraschenderweise treten auch bei der Kombination der Filterschichten gemäß dieser Erfindung mit solchen Multilayerschichten keine Geisterbilder auf. Es wird angenommen, dass das durch die Multilayerschichten entstehende Streulicht durch die Filterschicht absorbiert wird.For example, electromagnetic radiation in the infrared range above 650 nm to 1000 nm, preferably up to 1200 nm, can be largely reflected or blocked by such a transmission-changing multilayer layer, and thus the blocking range, for example of the in 3 The filter shown can be extended in the direction of longer wavelengths. In the prior art, such reflective multilayer layers are used as the only layer influencing IR radiation. However, due to the scattered light generated by the reflection, so-called ghost images usually occur. Surprisingly, even with the combination of the filter layers according to this invention with such multilayer layers, no ghost images occur. It is assumed that the scattered light produced by the multilayer layers is absorbed by the filter layer.

Das Design der Multilayerschichten bei Verwendung in Verbindung mit der organischen Filterschicht kann derart angepasst werden, dass die kombinierte wellenlängenabhängige Transmission des gesamten Filters der gewünschten Spezifikation entspricht. Besonders kritisch ist hierbei der Wert T50II, der als zentrales Bestandteil der optischen Spezifikation gilt. Die Absorptionskante der Multilayerschicht bei kurzen Wellenlängen muss hierbei zu längeren Wellenlängen hin verschoben werden. Für das Beispiel eines Blauglasfilters liegt diese Absorptionskante T50II beispielsweise bei 630nm. Diese Absorptionskante wird bereits im Wesentlichen durch die Absorption der organische Filterschicht realisiert, so dass die Multilayerschicht hier eine hohe Transmission oberhalb 80% aufweisen sollte, um die Gesamttransmission zu erreichen. Dies ermöglicht eine tolerantere Auslegung der Multilayerschicht, bei der beispielsweise eine weniger steile Flanke und eine geringere Transmissionsunterdrückung ausreicht zur Erreichung der Gesamttransmission. Insgesamt können durch diese Kombination technisch einfachere und damit kostengünstigere Multilayerschichten hergestellt werden. Das Design derartiger Multilayerschichten ist dem Fachmann bekannt und kann gut mithilfe von optischer Schichtdesign Software wie beispielsweise TFCalc von der Firma Software Spectra Inc. durchgeführt werden. Um den Effekt der organischen Filterschicht einzubeziehen, kann die Transmission und Reflexion der organischen Filterschicht in die optischen Konstanten eines Substratglases überführt werden und damit beim Schichtdesign berücksichtigt werden. Dem Fachmann ist dabei bekannt wie die optische Transmission und Reflexion der organischen Filterkurve beispielsweise in die Sellmeyer-Koeffizienten umgerechnet werden, die ein Programm wie TFCalc verwendet. Die Anpassung des Multilayer-Schichtdesigns geschieht durch Anpassung der Anzahl und der Dicke der Einzelschichten.The design of the multilayer layers when used in conjunction with the organic filter layer can be adapted in such a way that the combined wavelength-dependent transmission of the entire filter corresponds to the desired specification. The value T 50 II, which is a central component of the optical specification, is particularly critical. The absorption edge of the multilayer layer at short wavelengths must be shifted towards longer wavelengths. For the example of a blue glass filter, this absorption edge T 50 II is, for example, 630 nm. This absorption edge is already essentially realized by the absorption of the organic filter layer, so that the multilayer layer here should have a high transmission above 80% in order to achieve the total transmission. This enables a more tolerant design of the multilayer layer, in which, for example, a less steep flank and lower transmission suppression are sufficient to achieve the overall transmission. Overall, this combination enables technically simpler and therefore more cost-effective multilayer layers to be produced. The design of such multilayer layers is known to the person skilled in the art and can easily be carried out with the aid of optical layer design software such as TFCalc from Software Spectra Inc. In order to include the effect of the organic filter layer, the transmission and reflection of the organic filter layer can be converted into the optical constants of a substrate glass and thus taken into account in the layer design. The person skilled in the art knows how the optical transmission and reflection of the organic filter curve are converted, for example, into the Sellmeyer coefficients that a program such as TFCalc uses. The adaptation of the multilayer layer design is done by adapting the number and thickness of the individual layers.

Vorzugsweise werden Reflexionen auf der Vorder- bzw. Rückseite des Filters durch das Aufbringen von Antireflexbeschichtungen 4, 4' verhindert bzw. vermindert, so dass sich die Gesamttransmission im optischen Bereich merklich erhöht. Hier können mehr als 6 % Transmissionsgewinn im absorptionsfreien Wellenlängenbereich erzielt werden. Auch bei solchen Antireflexbeschichtungen handelt es sich in der Regel um Multilayerschichten wie vorstehend beschrieben. Durch entsprechendes Schichtdesign kann die Antireflexfunktion mit der Funktion der Erweiterung des Sperrbereichs wie vorstehend beschrieben in einer Multilayerschicht kombiniert werden.Preferably, reflections on the front and back of the filter are caused by the application of anti-reflective coatings 4th , 4 ' prevented or reduced, so that the total transmission in the optical range increases noticeably. Here, more than 6% transmission gain can be achieved in the absorption-free wavelength range. Such anti-reflective coatings are generally also multilayer layers as described above. By means of a suitable layer design, the anti-reflective function can be combined with the function of expanding the restricted area, as described above, in a multilayer layer.

Des weiteren können Haftvermittler zwischen Substrat und Filterschicht bzw. Filtersystem aufgebracht sein, bevorzugt anorganische Haftvermittler, wie poröse SiO2-Schichten bspw. mittels einem Pyrolyse (Beispielsweise Beflammung mit HMDSO)- oder SolGel-Verfahren aufgebracht, besonders bevorzugt organische Haftvermittler bestehend aus Hexamethyldisilazan(HMDS), Epoxy-, Methacrylat-, Acrylat- Amino-, Vinyl-, und Thiolgruppen in stark verdünnter alkoholischen Lösung oder durch ein CVD-Verfahren aufgebracht.Furthermore, adhesion promoters can be applied between the substrate and the filter layer or filter system, preferably inorganic adhesion promoters such as porous SiO 2 layers, for example applied by means of a pyrolysis (e.g. flame treatment with HMDSO) or SolGel process, particularly preferably organic adhesion promoters consisting of hexamethyldisilazane ( HMDS), epoxy, methacrylate, acrylate, amino, vinyl and thiol groups in a very dilute alcoholic solution or applied by a CVD process.

Gegebenenfalls können zusätzlich funktionale Schichten, wie Kratzschutzschichten, Korrosionsschutzschichten, Glättungsschichten, Easy to Clean-Schichten u.v.m. auch auf die Filterschicht bzw. das Filterschichtsystem aufgebracht werden oder auf die der Filterschicht bzw. dem Filterschichtsystem gegenüberliegende Substratoberfläche, oder eine Kombination dieser beschriebenen Schichten und deren Anordnungen.If necessary, additional functional layers, such as scratch protection layers, corrosion protection layers, smoothing layers, easy to clean layers and much more can also be applied to the filter layer or the filter layer system or to the substrate surface opposite the filter layer or the filter layer system, or a combination of these described layers and their arrangements .

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Filters. Insbesondere kann der Filter als Filterelement im Strahlengang von optisch empfindlichen Halbleiterdetektoren, beispielsweise einem CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor; komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter)-Sensor oder CCD (Charge Coupled Device)-Sensor verwendet werden. Solche Halbleiterdetektoren finden beispielsweise als Bildsensoren in digitalen Kameras oder Videokameras oder in der Spektroskopie Anwendung.The present invention also relates to the use of the filter according to the invention. In particular, the filter can be used as a filter element in the beam path of optically sensitive semiconductor detectors, for example a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor or CCD (Charge Coupled Device) sensor. Such semiconductor detectors are used, for example, as image sensors in digital cameras or video cameras or in spectroscopy.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können sehr homogene Filterschichten auch auf größeren Flächen hergestellt werden. Somit eignen sich die erfindungsgemäßen Filter bzw. Wafer zur Herstellung von Filtern auch zum Einsatz in Wafer-Level-Packaging (WLP)-Prozessen. Das Substrat 2, im Folgenden „Glaswafer“, weist in einem solchen Fall nicht die Abmessungen eines einzelnen Filters, sondern die Abmessung eines Wafers auf, auf welchem eine Vielzahl von Filterelementen vorgesehen ist. Bei WLP-Prozessen werden die Halbleiterwafer mit den optisch aktiven Sensoren und ein Glaswafer 2 mit Filterschicht 3 direkt übereinander montiert, mit Abständen zwischen Glasoberfläche und Halbleiterchip von weniger als 1mm, so dass der optische Strahlengang von der Lichtquelle über den Filter 1 auf den Sensor fällt. Bei der Montage der Glaswafer über dem Sensor Chip können gleichzeitig Versiegelungen aufgebracht werden, so dass der Sensor Chip hermetisch gegenüber der Umgebung geschützt ist. Die Montage kann entweder durch Klebeprozesse erfolgen, oder aber durch einen Lötprozess, bei dem entweder eine metallische Versiegelung durch ein niedrig schmelzendes Lot oder aber eine glasartige Verbindung durch ein niedrig schmelzendes Glaslot realisiert wird. Typischerweise wird für derartige Prozesse ein Glaswafer 1 eingesetzt, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient im Bereich des Ausdehnungskoeffizienten des Silizium Chips liegt. Als Beispiel für ein geeignetes Glassubtrat kann das Glas AF32 (SCHOTT AG) verwendet werden, das mit einer thermischen Ausdehnung von 3,2 10-6 K-1 besonders gut an das Siliziumsubstrat angepasst ist. Bei Klebeprozessen ist der thermische Ausdehnungskoeffizient weniger kritisch, so dass auch Gläser mit höheren Ausdehnungskoeffizienten, wie beispielsweise das Glas D263eco (SCHOTT AG) mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 7,2 10-6 K-1 eingesetzt werden kann. Der große Vorteil des WLP-Prozesses beruht darauf, dass Filter und Sensor in Waferform miteinander verbunden werden und erst anschließend in Einzelchips vereinzelt werden.With the method according to the invention, very homogeneous filter layers can also be produced over larger areas. The filters or wafers according to the invention are thus also suitable for the production of filters for use in wafer-level packaging (WLP) processes. The substrate 2 , hereinafter “glass wafer”, does not have the dimensions of an individual filter in such a case, but the dimensions of a wafer on which a plurality of filter elements is provided. In WLP processes, the semiconductor wafers with the optically active sensors and a glass wafer 2 with filter layer 3 Mounted directly one above the other, with gaps between the glass surface and the semiconductor chip of less than 1mm, so that the optical beam path from the light source over the filter 1 falls on the sensor. When assembling the glass wafers over the sensor chip, seals can be applied at the same time so that the sensor chip is hermetically protected from the environment. The assembly can be done either by gluing processes, or by a soldering process in which either a metallic seal is realized by a low-melting solder or a glass-like connection by a low-melting glass solder. A glass wafer is typically used for such processes 1 used, whose thermal expansion coefficient is in the range of the expansion coefficient of the silicon chip. As an example of a suitable glass substrate, the glass AF32 (SCHOTT AG) can be used, which has a thermal expansion of 3.2 10 -6 K -1 is particularly well adapted to the silicon substrate. The coefficient of thermal expansion is less critical in bonding processes, so that glasses with higher coefficients of expansion, such as D263eco glass (SCHOTT AG) with a coefficient of thermal expansion of 7.2 10 -6 K -1 , can also be used. The great advantage of the WLP process is based on the fact that the filter and sensor are connected to one another in wafer form and are only then separated into individual chips.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit weiter einen Glaswafer, auf welchem eine Vielzahl der erfindungsgemäßen Filter vorgesehen ist und welcher den gleichen, wie in 1 für den erfindungsgemäßen Filter beschriebenen Aufbau aufweist. Ein solcher Glaswafer kann einen Durchmesser von beispielsweis 8 oder 12 Zoll aufweisen.The present invention thus further relates to a glass wafer on which a plurality of the filters according to the invention are provided and which are the same as in FIG 1 has the structure described for the filter according to the invention. Such a glass wafer can have a diameter of, for example, 8 or 12 inches.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der CMOS-Sensor durch „Pick-and-Place“ Prozesse mit dem Filter (3) zusammen geführt werden. Hierbei kann der CMOS Sensor durch ähnliche Klebe- und Lötprozesse Prozesse wie oben beschrieben durch den Filter (3) hermetisch versiegelt und geschützt werden. Die Vereinzelung der CMOS-Chips und Glaswafer vor dem Montieren ermöglicht eine weitere Produktvariante, bei denen der Filter (3) und der CMOS Chip unterschiedliche Größen haben.According to a further embodiment, the CMOS sensor can be processed with the filter ( 3 ) are brought together. The CMOS sensor can be glued and soldered processes similar to those described above through the filter ( 3 ) hermetically sealed and protected. The separation of the CMOS chips and glass wafers before assembly enables a further product variant in which the filter ( 3 ) and the CMOS chip have different sizes.

Wie vorstehend beschrieben eignen sich hitzebeständige Varianten des erfindungsgemäßen Filters für die Verwendung als Substrat für Leiterplatten. So können zusätzlich zur optischen Filterwirkung noch elektrisch leitfähige, strukturierte Elektroden außerhalb des optischen Strahlenganges aufgebracht sein, um den CMOS Chip und/oder die Kontakte einer elektrischen Platine zu kontaktieren. Gemäß spezieller Ausführungsformen können durch die elektrisch leitfähigen Leiterbahnen sowohl die Kontakte des CMOS Chips auf der Vorderseite als auch die Kontakte einer unter dem CMOS Chip liegenden elektrischen Platine kontaktiert werden und eine elektrische Verbindung hergestellt werden. In diesen Fällen unterscheiden sich die Größen des Glaschips von der Größe des Silizium-Chips, da die Leiterbahnen geometrisch über den Silizium Chip hinausgeführt werden, um eine Kontaktierung außerhalb zu ermöglichen.As described above, heat-resistant variants of the filter according to the invention are suitable for use as a substrate for printed circuit boards. In addition to the optical filter effect, electrically conductive, structured electrodes can also be applied outside the optical beam path in order to contact the CMOS chip and / or the contacts of an electrical circuit board. According to special embodiments, both the contacts of the CMOS chip on the front side and the contacts of an electrical circuit board located below the CMOS chip can be contacted through the electrically conductive conductor tracks and an electrical connection can be established. In these cases, the size of the glass chip differs from the size of the silicon chip, since the conductor tracks are geometrically guided beyond the silicon chip in order to enable contact to be made outside.

Die vorstehende Erfindung wird im Folgenden durch Beispiele näher erläutert, ist jedoch nicht auf die in den Beispielen beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.The present invention is explained in more detail below by means of examples, but is not restricted to the embodiments described in the examples.

BeispieleExamples

Erfindungsgemäße Filter wurden gemäß den in der Tabelle 1 angegebenen Bedingungen hergestellt. Als Substrat dienten 0,5 bis 0,7 mm dicke Glaswafer aus AF32 bzw. D263 (SCHOTT AG). Tabelle 1: Bsp. 1 Bsp. 2 Bsp. 3 Bsp. 4 Bsp. 5 Binderkomponente(n) Desmodur® BL 3175 SN/ Desmophen® 651 MPA GPTES Desmodur® BL 3175 SN/ Desmophen® 670 Desmodur® BL 3272 MPA/ Desmophen® 680 BA Desmodur® BL 3272 MPA / Desmophen® 651 MPA Einwaage Binder [Gew.-%] 70,67 51,82 70,67 70,67 70,67 Lösungsmittel (LM) Alkylketon Alkohol Alkylketon Alkylketon Alkylketon Einwaage LM [Gew.-%1 28,27 46,63 28,27 28,27 28,27 Farbstoff Phthalocyanin Phthalocyanin Phthalocyanin +Porphyrin Phthalocyanin + Tetrakis Ammonium Phthalocyanin + Kupfer(II)-acetylacetonat Einwaage Farbstoff [Gew.-%] 0,56 1,55 0,56 + 0,35 0,56 0,56 + 0,56 Additive Acrylated polysiloxanes keine Acrylated polysiloxanes Acrylated polysiloxanes Acrylated polysiloxanes Einwaage Additive [Gew.-%] 0,50 0,50 0,50 0,50 Herstellung Spincoating-Bedingungen Step 1: 800 rpm /10s Step1: 200 rpm/ 5s Step1: 800 rpm /10s Step1: 800 rpm/10s Step 1: 800 rpm /10s Step 2: 1500 rpm 20s Step 2: 500 rpm 5s Step 2: 1500 rpm 20s Step 2: 1500 rpm 20s Step 2: 1500 rpm 20s Step 3: 4000rpm 10s Step 3: 1000 rpm 10s Step 3: 4000 rpm 10s Step 3: 4000 rpm 10s Step 3: 4000 rpm 10s Temp./Dauer Aushärtung 180°C 70min 200°C 60min 180°C 70min 180°C 60min 180°C 50min Filters according to the invention were produced according to the conditions given in Table 1. Glass wafers made of AF32 or D263 (SCHOTT AG) with a thickness of 0.5 to 0.7 mm were used as the substrate. Table 1: Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3 Ex. 4 Ex. 5 Binder component Desmodur ® BL 3175 SN / Desmophen® 651 MPA GPTES Desmodur ® BL 3175 SN / Desmophen® 670 Desmodur ® BL 3272 MPA / Desmophen® 680 BA Desmodur ® BL 3272 MPA / Desmophen® 651 MPA Weight of binder [% by weight] 70.67 51.82 70.67 70.67 70.67 Solvent (LM) Alkyl ketone alcohol Alkyl ketone Alkyl ketone Alkyl ketone Weight of LM [wt .-% 1 28.27 46.63 28.27 28.27 28.27 dye Phthalocyanine Phthalocyanine Phthalocyanine + porphyrin Phthalocyanine + tetrakis ammonium Phthalocyanine + copper (II) acetylacetonate Weight of dye [% by weight] 0.56 1.55 0.56 + 0.35 0.56 0.56 + 0.56 Additives Acrylated polysiloxanes none Acrylated polysiloxanes Acrylated polysiloxanes Acrylated polysiloxanes Weight of additives [% by weight] 0.50 0.50 0.50 0.50 Manufacturing Spin coating conditions Step 1: 800 rpm / 10s Step1: 200 rpm / 5s Step1: 800 rpm / 10s Step1: 800 rpm / 10s Step 1: 800 rpm / 10s Step 2: 1500 rpm 20s Step 2: 500 rpm 5s Step 2: 1500 rpm 20s Step 2: 1500 rpm 20s Step 2: 1500 rpm 20s Step 3: 4000rpm 10s Step 3: 1000 rpm 10s Step 3: 4000 rpm 10s Step 3: 4000 rpm 10s Step 3: 4000 rpm 10s Temp./duration curing 180 ° C 70min 200 ° C 60min 180 ° C 70min 180 ° C 60min 180 ° C 50min

Tabelle 2 fasst die Eigenschaften der hergestellten erfindungsgemäßen Filter zusammen. Tabelle 2: Eigenschaften Bsp. 1 Bsp. 2 Bsp. 3 Bsp. 4 Bsp. 5 Schichtdicke + + + + + Haftfestigkeit + o + o + Chemische Beständigkeit + o + o o Klimabeständigkeit + + + + + Haze + + + + + Homogenität + + + + + Temperaturstabilität + + + + + Transmissionseigenschaften + - + + + Absorptionseigenschaften + - + + + Table 2 summarizes the properties of the filters according to the invention produced. Table 2: characteristics Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3 Ex. 4 Ex. 5 Layer thickness + + + + + Adhesive strength + O + O + Chemical resistance + O + O O Climate resistance + + + + + Haze + + + + + homogeneity + + + + + Temperature stability + + + + + Transmission properties + - + + + Absorption properties + - + + +

Dabei gilt folgende Legende: + o - Schichtdicke < 10% Abweichung 10-15 % Abweichung > 15% Abweichung Haftfestigkeit keine Ablösung Ablösung < 2% der Testfläche Ablösung > 2% der Testfläche Chemische Beständigkeit keine Ablösung // Transmissions-Veränderung < 5% Ablösung < 2% der Testfläche // 5-10% Ablösung < 2% der Testfläche //> 10% Klimabeständigkeit Abweichung in Transmission < 5% 5-10% >10% Haze < 4% 4-8% >8 Homogenität über die Waferfläche Abweichung in Transmission < 5% 5-10% >10% Temperaturstabilität Abweichung in Transmission < 5% 5-10% >10% Bandkante T50 (bei 650 nm) 25 nm 25 - 40 nm >40 nm The following legend applies: + O - Layer thickness <10% deviation 10-15% deviation > 15% deviation Adhesive strength no replacement Detachment <2% of the test area Detachment> 2% of the test area Chemical resistance no detachment // change in transmission <5% Detachment <2% of the test area // 5-10% Detachment <2% of the test area //> 10% Climate resistance Deviation in transmission <5% 5-10% > 10% Haze <4% 4-8% > 8 Homogeneity over the wafer area Deviation in transmission <5% 5-10% > 10% Temperature stability Deviation in transmission <5% 5-10% > 10% Band edge T 50 (at 650 nm) 25 nm 25 - 40 nm > 40 nm

Beispiel 5Example 5

Die Beschichtungslösung aus Beispiel 1 wurde durch ein Siebdruckverfahren auf das Substrat aufgebracht. Die Transmissionskurve ist in 7 im Vergleich zu einem mit einem Spin-coating-Verfahren aufgebrachten Filter gezeigt.The coating solution from Example 1 was applied to the substrate by a screen printing method. The transmission curve is in 7th compared to a filter applied with a spin-coating process.

Claims (15)

Optischer Filter, umfassend ein Substrat (2) und auf mindestens einer Seite des Substrats eine Filterschicht (3), wobei die Filterschicht (3) eine homogen gefärbte Matrix umfasst, welche mindestens einen in der Matrix gelösten organischen Farbstoff enthält, wobei die Matrix eine Sol-Gel-Verbindung oder ein Polyurethanharz umfasst, wobei der organische Farbstoff aus der Gruppe der Phthalocyanine ausgewählt ist, wobei der Filter für einen kurzen Zeitraum bei Temperaturen von 220 bis 270 °C und dauerhaft bis mindestens 140 °C thermisch stabil ist, wobei es sich bei dem Filter um einen IR-cut Filter handelt, bei dem ein Durchlassbereich mit einer Transmission von mehr als 70% spätestens bei einer Wellenlänge von 460 nm beginnt und frühestens bei 540 nm endet und ein Sperrbereich bei 650 nm +/- 30 nm beginnt, wobei der Eintritt in den Sperrbereich durch T50II gekennzeichnet ist.Optical filter, comprising a substrate (2) and a filter layer (3) on at least one side of the substrate, the filter layer (3) comprising a homogeneously colored matrix which contains at least one organic dye dissolved in the matrix, the matrix being a sol -Gel compound or a polyurethane resin, wherein the organic dye is selected from the group of phthalocyanines, wherein the filter is thermally stable for a short period at temperatures of 220 to 270 ° C and permanently up to at least 140 ° C, which is the filter is an IR-cut filter in which a pass band with a transmission of more than 70% begins at the latest at a wavelength of 460 nm and ends at 540 nm at the earliest and a blocking range begins at 650 nm +/- 30 nm, where entry into the restricted area is indicated by T 50 II. Optischer Filter nach Anspruch 1, wobei die Filterschicht (3) durch ein Spin-coating-Verfahren aufgetragen ist.Optical filter after Claim 1 , wherein the filter layer (3) is applied by a spin-coating process. Optischer Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Filter eine optische Homogenität aufweist, wobei die Wellenlängenabweichung bei T50II bei Messungen von Transmissionskurven an verschiedenen Stellen auf dem Filter höchstens 5 % beträgt.Optical filter according to one of the preceding claims, wherein the filter has an optical homogeneity, the wavelength deviation at T 50 II in measurements of transmission curves at different points on the filter being at most 5%. Optischer Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat (2) ein Glas umfasst und wobei das Substrat (2) eine Transmission von mindestens 85% im Spektralbereich von 400nm bis 800nm aufweist.Optical filter according to one of the preceding claims, wherein the substrate (2) comprises a glass and wherein the substrate (2) has a transmission of at least 85% in the spectral range from 400 nm to 800 nm. Optischer Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Filterschicht (3) eine Dicke von höchstens 100 µm aufweist.Optical filter according to one of the preceding claims, wherein the filter layer (3) has a thickness of at most 100 µm. Optischer Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Filter eine Dicke von höchstens 2 mm und/oder mindestens 0,1 mm aufweist.Optical filter according to one of the preceding claims, wherein the filter has a thickness of at most 2 mm and / or at least 0.1 mm. Optischer Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Filter einen Haze-Wert von kleiner als 10% aufweist.Optical filter according to one of the preceding claims, wherein the filter has a haze value of less than 10%. Optischer Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Filter im Sperrbereich von 650 nm bis 700 nm eine mittlere Transmission von maximal 50% aufweist.Optical filter according to one of the preceding claims, the filter having an average transmission of a maximum of 50% in the blocking range from 650 nm to 700 nm. Optischer Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Filter mindestens eine weitere Schicht umfasst, die die Transmission im IR-Bereich absenkt, und wobei diese Schicht als Multilayerschicht (4, 4', 5) und/oder weitere Filterschicht (3') ausgebildet ist.Optical filter according to one of the preceding claims, wherein the filter comprises at least one further layer which lowers the transmission in the IR range, and wherein this layer is formed as a multilayer layer (4, 4 ', 5) and / or further filter layer (3') is. Optischer Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Filter auf der oberen und/oder unteren Oberfläche eine Antireflexbeschichtung (4, 4') umfasst.Optical filter according to one of the preceding claims, wherein the filter comprises an anti-reflective coating (4, 4 ') on the upper and / or lower surface. Optischer Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat ein Wafer ist.An optical filter according to any one of the preceding claims, wherein the substrate is a wafer. Verfahren zur Herstellung eines optischen Filters nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend die folgenden Schritte: - Herstellung eines Bindersystems: Lösen eines Binders in einem Lösungsmittel, wobei der Binder eine Sol-Gel-Verbindung oder ein Polyurethanharz umfasst, - Herstellung einer Beschichtungslösung durch Lösen eines Farbstoffes im Bindersystem, wobei der Farbstoff ausgewählt wurde aus der Gruppe der Phthalocyanine; - Aufbringen der Beschichtungslösung auf ein Substrat durch ein Beschichtungsverfahren; - Trocknung der Beschichtungslösung durch Entfernen flüchtiger Bestandteile und/oder thermische und/oder UV-Härtung der Beschichtungslösung, wodurch eine Filterschicht gebildet wird, welche eine homogen gefärbte Matrix umfasst.Method for manufacturing an optical filter according to one of the Claims 1 to 11 , comprising the following steps: - Preparation of a binder system: dissolving a binder in a solvent, the binder comprising a sol-gel compound or a polyurethane resin, preparation of a coating solution by dissolving a dye in the binder system, the dye being selected from the group of phthalocyanines; Applying the coating solution to a substrate by a coating process; Drying of the coating solution by removing volatile constituents and / or thermal and / or UV curing of the coating solution, whereby a filter layer is formed which comprises a homogeneously colored matrix. Verwendung eines optischen Filters nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Filterelement im Strahlengang von optisch empfindlichen Halbleiterdetektoren, beispielsweise einem CMOS-Sensor.Use of an optical filter according to one of the Claims 1 to 11 as a filter element in the beam path of optically sensitive semiconductor detectors, for example a CMOS sensor. Verwendung eines optischen Filters nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in digitalen Kameras, Videokameras oder in der Spektroskopie.Use of an optical filter according to one of the Claims 1 to 11 in digital cameras, video cameras or in spectroscopy. Verwendung eines optischen Filters nach Anspruch 11 in einem WLP-Prozess, bei dem ein Halbleiterwafer mit optisch aktivem Sensor und ein optischer Filter in Waferform direkt übereinander montiert und miteinander verbunden werden und erst anschließend eine Vereinzelung in Einzelchips erfolgt.Using an optical filter after Claim 11 in a WLP process in which a semiconductor wafer with an optically active sensor and an optical filter in the form of a wafer are mounted directly on top of each other and connected to one another and only then are separated into individual chips.
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