JP2018018108A - Sol for infrared absorption layer, infrared absorption layer, manufacturing method of infrared absorption layer, and manufacturing method of infrared cut filter - Google Patents

Sol for infrared absorption layer, infrared absorption layer, manufacturing method of infrared absorption layer, and manufacturing method of infrared cut filter Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared cut filter which has good infrared shielding property with small incident angle dependence and exhibits high scratch resistance and environmental resistance.SOLUTION: An infrared cut filter 10 comprises: a transparent dielectric substrate 12; an infrared reflective layer 14 formed on one surface of the transparent dielectric substrate 12 to reflect infrared rays; and an infrared absorptive layer 16 formed on the other surface of the transparent dielectric substrate 12 to absorb infrared rays. The infrared absorptive layer 16 includes a matrix formed of a sol-gel method and having silica as a main ingredient with an infrared absorbing pigment contained therein.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、赤外線カットフィルタおよび該赤外線カットフィルタを用いた撮像装置に関する。   The present invention relates to an infrared cut filter and an imaging apparatus using the infrared cut filter.

デジタルカメラなどの撮像装置には、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの半導体固体撮像素子が搭載されている。これらの固体撮像素子の感度は、可視領域から赤外線領域にわたっている。そのため、撮像装置においては、撮像レンズと固体撮像素子との間に赤外線を遮断するための赤外線カットフィルタが設けられている。この赤外線カットフィルタにより、固体撮像素子の感度を人間の視感度に近づくように補正することができる。   An imaging apparatus such as a digital camera is equipped with a semiconductor solid-state imaging device such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS). The sensitivity of these solid-state imaging devices ranges from the visible region to the infrared region. Therefore, in the imaging device, an infrared cut filter for blocking infrared rays is provided between the imaging lens and the solid-state imaging device. With this infrared cut filter, the sensitivity of the solid-state imaging device can be corrected so as to approach human visibility.

従来、このような赤外線カットフィルタとして、樹脂製基板に誘電体多層膜からなる赤外線反射層を形成したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as such an infrared cut filter, a resin substrate having an infrared reflection layer formed of a dielectric multilayer film is known (for example, see Patent Document 1).

特開2005−338395号公報JP 2005-338395 A

しかしながら、誘電体多層膜からなる赤外線反射層は、赤外線遮断特性が入射角によって変化するという入射角依存性を有するため、該赤外線反射層を透過した光を撮像した場合、画像の中央部と周辺部とで色味に差が生じる可能性がある。   However, since the infrared reflective layer made of a dielectric multilayer film has an incident angle dependency in which the infrared blocking characteristic changes depending on the incident angle, when the light transmitted through the infrared reflective layer is imaged, the central portion and the periphery of the image There may be a difference in color between parts.

また、赤外線カットフィルタは、固体撮像素子の前に設けられるものであるため、高い耐擦傷性や耐環境性が要求される。   In addition, since the infrared cut filter is provided in front of the solid-state image sensor, high scratch resistance and environmental resistance are required.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、入射角依存性が小さい良好な赤外線遮断特性を有するとともに、高い耐擦傷性および耐環境性を有する赤外線カットフィルタおよび該赤外線カットフィルタを用いた撮像装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an infrared cut filter having good infrared ray shielding characteristics with small incident angle dependency, high scratch resistance and environmental resistance, and the infrared ray cut filter. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus using a filter.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の赤外線カットフィルタは、透明誘電体基板と、透明誘電体基板の一方の面上に形成された赤外線を反射する赤外線反射層と、透明誘電体基板の他方の面上に形成された赤外線を吸収する赤外線吸収層であって、赤外線吸収色素をゾルゲル法により形成されたシリカを主成分とするマトリックスに内包させて成る赤外線吸収層とを備える。   In order to solve the above problems, an infrared cut filter according to an aspect of the present invention includes a transparent dielectric substrate, an infrared reflective layer that reflects infrared rays formed on one surface of the transparent dielectric substrate, and a transparent dielectric. An infrared absorption layer for absorbing infrared rays formed on the other surface of the substrate, comprising an infrared absorption layer comprising an infrared absorption dye encapsulated in a matrix mainly composed of silica formed by a sol-gel method.

赤外線反射層は、誘電体多層膜から形成されてもよい。   The infrared reflective layer may be formed from a dielectric multilayer film.

赤外線反射層の透過率が50%になる波長をλRT50%nmとし、赤外線吸収層の透過率が50%になる波長をλAT50%nmとしたときに、λAT50%<λRT50%を満たすように赤外線反射層および赤外線吸収層が形成されてもよい。 Transmittance of the infrared reflective layer and the wavelength at which the 50% λ RT50% nm, the transmittance of the infrared absorbing layer when the wavelength to be 50% λ AT50% nm, satisfying the λ AT50% RT50% As described above, an infrared reflection layer and an infrared absorption layer may be formed.

さらにλAT50%−λRT50%≦−10nmを満たすように赤外線反射層および赤外線吸収層が形成されてもよい。 Infrared reflective layer and the infrared-absorbing layer may be formed so as to satisfy the more λ AT50% -λ RT50% ≦ -10nm .

さらにλAT50%−λRT50%≦−20nmを満たすように前記赤外線反射層および前記赤外線吸収層が形成されてもよい。 The infrared reflective layer and the infrared-absorbing layer may be formed so as to satisfy the more λ AT50% -λ RT50% ≦ -20nm .

さらにλAT50%−λRT50%≦−30nmを満たすように前記赤外線反射層および前記赤外線吸収層が形成されてもよい。 The infrared reflective layer and the infrared-absorbing layer may be formed so as to satisfy the more λ AT50% -λ RT50% ≦ -30nm .

さらに−50nm≦λAT50%−λRT50%を満たすように赤外線反射層および赤外線吸収層が形成されてもよい。 Infrared reflective layer and the infrared-absorbing layer may be formed so as to further satisfy -50nm ≦ λ AT50% -λ RT50% .

赤外線吸収層は、配合比が50:50乃至80:20であるフェニルトリエトキシシランとテトラエトキシシランの混合物を原料として含んでもよい。   The infrared absorption layer may contain, as a raw material, a mixture of phenyltriethoxysilane and tetraethoxysilane having a compounding ratio of 50:50 to 80:20.

透明誘電体基板は、ガラスから形成されてもよい。赤外線反射層は、紫外線を反射するよう形成されてもよい。   The transparent dielectric substrate may be formed from glass. The infrared reflecting layer may be formed to reflect ultraviolet rays.

本赤外線カットフィルタは、赤外線吸収層上に可視光線の反射を防止する反射防止層をさらに備えてもよい。該反射防止層は、紫外線の透過を防止する機能を有してもよい。   This infrared cut filter may further include an antireflection layer for preventing reflection of visible light on the infrared absorption layer. The antireflection layer may have a function of preventing transmission of ultraviolet rays.

赤外線反射層は、透明誘電体基板側の面と対向する面が凸面となるように反っていてもよい。   The infrared reflective layer may be warped so that the surface facing the surface on the transparent dielectric substrate side becomes a convex surface.

本発明の別の態様は、撮像装置である。この装置は、上記赤外線カットフィルタと、赤外線カットフィルタを透過した光が入射する撮像素子とを備える。   Another aspect of the present invention is an imaging apparatus. The apparatus includes the infrared cut filter and an image sensor on which light transmitted through the infrared cut filter enters.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a representation obtained by converting the expression of the present invention between a method, an apparatus, a system, and the like are also effective as an aspect of the present invention.

本発明によれば、入射角依存性が小さい良好な赤外線遮断特性を有するとともに、高い耐擦傷性および耐環境性を有する赤外線カットフィルタおよび該赤外線カットフィルタを用いた撮像装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide an infrared cut filter having good infrared blocking characteristics with small incident angle dependency and high scratch resistance and environmental resistance, and an imaging device using the infrared cut filter.

本発明の実施形態に係る赤外線カットフィルタの構成を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of the infrared cut filter which concerns on embodiment of this invention. ゾルゲル原料と色素の溶解性を示す図である。It is a figure which shows the solubility of a sol-gel raw material and a pigment | dye. 第1比較例に係る誘電体多層膜からなる赤外線反射層の分光透過率曲線の一例を示す。An example of the spectral transmittance curve of the infrared reflective layer which consists of a dielectric multilayer film concerning the 1st comparative example is shown. 第2比較例に係る赤外線吸収層からなる分光透過率曲線の一例を示す。An example of the spectral transmittance curve which consists of an infrared rays absorption layer concerning the 2nd comparative example is shown. 本実施形態に係る赤外線カットフィルタの分光透過率曲線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the spectral transmittance curve of the infrared cut filter which concerns on this embodiment. フェニルトリエトキシシランとテトラエトキシシランの配合比と、加水分解に必須な水の添加量との検討結果を示す図である。It is a figure which shows the examination result of the compounding ratio of phenyltriethoxysilane and tetraethoxysilane, and the addition amount of water essential for hydrolysis. 第1〜第3実施例に用いた赤外線吸収層の組成を示す図である。It is a figure which shows the composition of the infrared rays absorption layer used for the 1st-3rd Example. 第1〜第3実施例に係る赤外線吸収層のみを形成した赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。It is a figure which shows the spectral transmittance curve of the infrared cut filter which formed only the infrared rays absorption layer which concerns on the 1st-3rd Example. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=60nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率を示す図である。It is a diagram showing a spectral transmittance of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 60nm λ in the first embodiment. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=50nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率を示す図である。It is a diagram showing a spectral transmittance of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 50nm λ in the first embodiment. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=40nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 40nm λ in the first embodiment. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=30nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 30nm λ in the first embodiment. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=20nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 20nm λ in the first embodiment. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=10nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 10nm λ in the first embodiment. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=0nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the first embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the 0 nm. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=−10nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the first embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -10 nm. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=−20nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the first embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -20 nm. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=−30nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the first embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -30 nm. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=−40nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the first embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -40 nm. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=−50nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the first embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -50 nm. 第1実施例におけるλAT50%−λRT50%=−60nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the first embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -60 nm. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=60nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率を示す図である。It is a diagram showing a spectral transmittance of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 60nm λ in the second embodiment. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=50nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率を示す図である。It is a diagram showing a spectral transmittance of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 50nm λ in the second embodiment. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=40nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 40nm λ in the second embodiment. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=30nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 30nm λ in the second embodiment. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=20nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 20nm λ in the second embodiment. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=10nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 10nm λ in the second embodiment. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=0nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the second embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the 0 nm. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=−10nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the second embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -10 nm. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=−20nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the second embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -20 nm. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=−30nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the second embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -30 nm. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=−40nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the second embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -40 nm. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=−50nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the second embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -50 nm. 第2実施例におけるλAT50%−λRT50%=−60nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。Λ AT50%RT50% in the second embodiment = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -60 nm. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=60nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率を示す図である。It is a diagram showing a spectral transmittance of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 60nm λ in the third embodiment. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=50nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率を示す図である。It is a diagram showing a spectral transmittance of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 50nm λ in the third embodiment. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=40nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。3 is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 40nm λ in Example. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=30nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。3 is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 30nm λ in Example. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=20nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。3 is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 20nm λ in Example. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=10nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。3 is a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the AT50% -λ RT50% = 10nm λ in Example. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=0nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。The 3 lambda in Example AT50% -λ RT50% = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the 0 nm. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−10nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。The 3 lambda in Example AT50% -λ RT50% = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -10 nm. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−20nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。The 3 lambda in Example AT50% -λ RT50% = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -20 nm. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−30nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。The 3 lambda in Example AT50% -λ RT50% = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -30 nm. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−40nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。The 3 lambda in Example AT50% -λ RT50% = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -40 nm. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−50nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。The 3 lambda in Example AT50% -λ RT50% = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -50 nm. 第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−60nmのときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す図である。The 3 lambda in Example AT50% -λ RT50% = a diagram showing a spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the -60 nm. 図9(a)〜(m)に示す分光透過率曲線の主要なパラメータをまとめた表を示す図である。It is a figure which shows the table | surface which put together the main parameters of the spectral transmittance curve shown to Fig.9 (a)-(m). 図10(a)〜(m)に示す分光透過率曲線の主要なパラメータをまとめた表を示す図である。It is a figure which shows the table | surface which put together the main parameters of the spectral transmittance curve shown to Fig.10 (a)-(m). 図11(a)〜(m)に示す分光透過率曲線の主要なパラメータをまとめた表を示す図である。It is a figure which shows the table | surface which put together the main parameters of the spectral transmittance curve shown to Fig.11 (a)-(m). 第1実施例における赤外線吸収層のカットオフ波長と赤外線反射層のカットオフ波長の差と、分光透過率曲線の過渡領域の急峻度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the difference of the cutoff wavelength of the infrared rays absorption layer in 1st Example, and the cutoff wavelength of an infrared reflective layer, and the steepness of the transient area | region of a spectral transmittance curve. 第1実施例における赤外線吸収層のカットオフ波長と赤外線反射層のカットオフ波長の差と、入射角が0°から35°に変化したときのカットオフ波長のシフト量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the difference of the cutoff wavelength of the infrared absorption layer in 1st Example, and the cutoff wavelength of an infrared reflective layer, and the amount of shifts of the cutoff wavelength when an incident angle changes from 0 degree to 35 degrees. is there. 第2実施例における赤外線吸収層のカットオフ波長と赤外線反射層のカットオフ波長の差と、分光透過率曲線の過渡領域の急峻度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the difference of the cutoff wavelength of the infrared rays absorption layer in 2nd Example, and the cutoff wavelength of an infrared rays reflection layer, and the steepness of the transient area | region of a spectral transmittance curve. 第2実施例における赤外線吸収層のカットオフ波長と赤外線反射層のカットオフ波長の差と、入射角が0°から35°に変化したときのカットオフ波長のシフト量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the difference of the cutoff wavelength of the infrared rays absorption layer in 2nd Example, and the cutoff wavelength of an infrared reflective layer, and the shift amount of cutoff wavelength when an incident angle changes from 0 degree to 35 degrees. is there. 第3実施例における赤外線吸収層のカットオフ波長と赤外線反射層のカットオフ波長の差と、分光透過率曲線の過渡領域の急峻度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the difference of the cutoff wavelength of the infrared rays absorption layer in 3rd Example, and the cutoff wavelength of an infrared reflective layer, and the steepness of the transient area | region of a spectral transmittance curve. 第3実施例における赤外線吸収層のカットオフ波長と赤外線反射層のカットオフ波長の差と、入射角が0°から35°に変化したときのカットオフ波長のシフト量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the difference of the cutoff wavelength of the infrared rays absorption layer in 3rd Example, and the cutoff wavelength of an infrared reflective layer, and the shift amount of cutoff wavelength when an incident angle changes from 0 degree to 35 degrees. is there. 本発明の別の実施形態に係る赤外線カットフィルタを示す図である。It is a figure which shows the infrared cut filter which concerns on another embodiment of this invention. 本発明のさらに別の実施形態に係る赤外線カットフィルタを示す図である。It is a figure which shows the infrared cut filter which concerns on another embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る赤外線カットフィルタを用いた撮像装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the imaging device using the infrared cut filter which concerns on embodiment of this invention.

図1は、本発明の実施形態に係る赤外線カットフィルタ10の構成を説明するための断面図である。図1に示すように、赤外線カットフィルタ10は、透明誘電体基板12と、赤外線反射層14と、赤外線吸収層16とを備える。赤外線反射層14は、透明誘電体基板12の一方の面上に形成されている。赤外線吸収層16は、透明誘電体基板12の他方の面上に形成されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of an infrared cut filter 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the infrared cut filter 10 includes a transparent dielectric substrate 12, an infrared reflection layer 14, and an infrared absorption layer 16. The infrared reflecting layer 14 is formed on one surface of the transparent dielectric substrate 12. The infrared absorption layer 16 is formed on the other surface of the transparent dielectric substrate 12.

図1に示す赤外線カットフィルタ10は、例えばデジタルカメラにおいて、撮像レンズと撮像素子との間に設けられる。赤外線カットフィルタ10は、赤外線反射層14から光を入射し、赤外線吸収層16から光を出射するように実装される。すなわち、実装状態において、赤外線反射層14が撮像レンズに対向し、赤外線吸収層16が撮像素子に対向する。   The infrared cut filter 10 shown in FIG. 1 is provided between an imaging lens and an imaging element, for example, in a digital camera. The infrared cut filter 10 is mounted so that light is incident from the infrared reflection layer 14 and light is emitted from the infrared absorption layer 16. That is, in the mounted state, the infrared reflection layer 14 faces the imaging lens, and the infrared absorption layer 16 faces the imaging element.

透明誘電体基板12は、例えば厚さ0.1mm〜0.3mm程度の板状体であってよい。透明誘電体基板12を構成する材料は、可視光線を透過するものであれば特に限定されず、例えばガラスであってよい。ガラスで形成されたガラス基板は安価であることから、コスト面から好ましい。あるいは、透明誘電体基板12として、PMMA(Polymethylmethacrylate)やPET(Polyethylene terephthalate)、PC(Polycarbonate)、PI(Polyimide)等の合成樹脂フィルムまたは合成樹脂基板を用いることもできる。   The transparent dielectric substrate 12 may be a plate-like body having a thickness of about 0.1 mm to 0.3 mm, for example. The material constituting the transparent dielectric substrate 12 is not particularly limited as long as it transmits visible light, and may be glass, for example. A glass substrate formed of glass is preferable from the viewpoint of cost because it is inexpensive. Alternatively, as the transparent dielectric substrate 12, a synthetic resin film or a synthetic resin substrate such as PMMA (Polymethylmethacrylate), PET (Polyethylene terephthalate), PC (Polycarbonate), PI (Polyimide) can be used.

赤外線反射層14は、上述したように透明誘電体基板12の一方の面上に形成され、光入射面として機能する。赤外線反射層14は、可視光線を透過するとともに、赤外線を反射するよう構成される。赤外線反射層14は、屈折率の異なる誘電体を多層に積み上げた誘電体多層膜から形成されてよい。誘電体多層膜は、各層の屈折率および層厚を制御することにより、分光透過率特性等の光学特性を自由に設計することができる。赤外線反射層14は、例えば、屈折率の異なる酸化チタン(TiO)層と酸化シリコン(SiO)層とを透明誘電体基板12上に交互に蒸着したものであってよい。誘電体多層膜の材料としては、TiOとSiO以外にも、MgFやAl、MgO、ZrO、Nb、Ta等の誘電体も使用できる。 As described above, the infrared reflection layer 14 is formed on one surface of the transparent dielectric substrate 12 and functions as a light incident surface. The infrared reflection layer 14 is configured to transmit visible light and reflect infrared light. The infrared reflective layer 14 may be formed of a dielectric multilayer film in which dielectrics having different refractive indexes are stacked in a multilayer. The dielectric multilayer film can freely design optical characteristics such as spectral transmittance characteristics by controlling the refractive index and layer thickness of each layer. The infrared reflective layer 14 may be formed by alternately depositing a titanium oxide (TiO 2 ) layer and a silicon oxide (SiO 2 ) layer having different refractive indexes on the transparent dielectric substrate 12, for example. In addition to TiO 2 and SiO 2 , dielectric materials such as MgF 2 , Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 can also be used as the material for the dielectric multilayer film.

赤外線吸収層16は、上述したように透明誘電体基板12の他方の面上に形成され、光出射面として機能する。赤外線吸収層16は、可視光線を透過するとともに、赤外線を吸収するよう構成される。赤外線カットフィルタ10へ入射した光は、赤外線反射層14および透明誘電体基板12を透過した後、赤外線吸収層16に入射するので、赤外線吸収層16は、赤外線反射層14および透明誘電体基板12で遮断されなかった赤外線を吸収することになる。   As described above, the infrared absorption layer 16 is formed on the other surface of the transparent dielectric substrate 12 and functions as a light emission surface. The infrared absorbing layer 16 is configured to transmit visible light and absorb infrared light. The light that has entered the infrared cut filter 10 passes through the infrared reflection layer 14 and the transparent dielectric substrate 12 and then enters the infrared absorption layer 16, so that the infrared absorption layer 16 includes the infrared reflection layer 14 and the transparent dielectric substrate 12. It absorbs the infrared rays that were not blocked by.

本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10において、赤外線吸収層16は、ゾルゲル法により形成されたシリカを主な成分とするマトリックスと赤外線吸収色素とから成る。従来多く見受けられる赤外線吸収膜は、フタロシアニン系、シアニン系やジインモニウム系などの有機化合物からなる赤外線吸収色素を、ポリエステル、ポリアクリル、ポリオレフィン、ポリビニルブチラール、ポリカーボネート等の透明誘電体であるところの樹脂マトリックスに内包させて成る。しかしながら有機系の樹脂マトリックスはその物性ゆえ、硬度が低く耐擦傷性についても問題があり、実際の使用に際してはその上面にハードコートなどの保護層を積層する必要があった。   In the infrared cut filter 10 according to the present embodiment, the infrared absorption layer 16 includes a matrix mainly composed of silica formed by a sol-gel method and an infrared absorption dye. Infrared absorbing films that have been widely used in the past are resin matrixes that are transparent dielectrics such as polyester, polyacryl, polyolefin, polyvinyl butyral, polycarbonate, and other infrared absorbing dyes made of organic compounds such as phthalocyanine, cyanine, and diimmonium. It is included. However, the organic resin matrix has a low hardness and has a problem with respect to scratch resistance due to its physical properties. In actual use, it is necessary to laminate a protective layer such as a hard coat on the upper surface.

本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10では、このような問題点に着目し、赤外線吸収層16として、ゾルゲル法により形成されたシリカをマトリックスの主な成分としたものを採用した。ゾルゲル法により形成されたシリカをマトリックスの主な成分とする赤外線吸収層16を採用することの効果について以下に説明する。   The infrared cut filter 10 according to the present embodiment pays attention to such problems, and employs an infrared absorption layer 16 in which silica formed by a sol-gel method is used as a main component of the matrix. The effect of employing the infrared absorption layer 16 having silica formed by the sol-gel method as the main component of the matrix will be described below.

まず第1に、赤外線吸収層16が高硬度で得られることが挙げられる。従来フタロシアニン系、シアニン系やジインモニウム系などの有機化合物からなる赤外線吸収色素を、その中に内包させるには有機系のマトリックスからなるバインダに含有させるのが通常である。しかしながら有機系のマトリックスはその物性ゆえ、硬度が低く耐擦傷性についても問題があり、実際の使用に際してはその上面にハードコートなどの保護層を積層する必要があった。   First, it is mentioned that the infrared absorption layer 16 is obtained with high hardness. Conventionally, an infrared absorbing dye made of an organic compound such as phthalocyanine, cyanine or diimmonium is usually contained in a binder made of an organic matrix. However, the organic matrix has low physical properties and has a problem with respect to scratch resistance. In actual use, it is necessary to laminate a protective layer such as a hard coat on the upper surface.

本実施形態に係る赤外線吸収層16は、有機―無機ハイブリッドと称される、シリカをその主な成分としたマトリックスからなる層で形成されるゆえ、硬度について適用される技術分野においては何ら問題がなくなり、物性上もさることながら、これを保護するためのハードコーティング等も事実上必要がないために、製造コストを低く抑えることができるメリットも得られる。   The infrared absorption layer 16 according to the present embodiment is formed of a layer made of a matrix containing silica as a main component, which is called an organic-inorganic hybrid, and therefore there is no problem in the technical field applied for hardness. In addition to the physical properties, there is no need for a hard coating or the like for protecting the physical properties, so that the manufacturing cost can be reduced.

第2に、耐環境性の向上が得られることが挙げられる。赤外線吸収層16がシリカをその主な成分としたマトリックスから得られることから、従来の有機系バインダからなる赤外線吸収膜と比較して、湿気に対するバリア性なども向上しており、周囲の環境から内包する有機化合物からなる赤外線吸収色素への悪影響を抑える効果がより期待できる。   Secondly, an improvement in environmental resistance is obtained. Since the infrared absorbing layer 16 is obtained from a matrix containing silica as its main component, the barrier property against moisture is improved as compared with the infrared absorbing film made of a conventional organic binder, and the surrounding environment is improved. The effect which suppresses the bad influence to the infrared rays absorption pigment | dye which consists of the organic compound to include can be anticipated more.

第3に、ガラス等の基板への強固な密着力が得られることが挙げられる。従来よく用いられる樹脂系バインダからなる赤外線吸収膜を無機物であるガラス基板に施工することを考えると、施工前にガラス基板上にシランカップリング剤を塗布しておくなどのプライマ処理が事実上必要であった。そうしないとある一定の過酷な環境下では、赤外線吸収膜がガラス基板から剥離する問題があった。本実施形態に係る赤外線吸収層16は、シリカをその主な成分としたマトリックスを用いるため、同類であるところのガラス基板への密着性が向上することが期待できる。   Thirdly, a strong adhesion to a substrate such as glass can be obtained. Considering the application of an infrared absorbing film made of a resin binder that is often used in the past to an inorganic glass substrate, a primer treatment such as applying a silane coupling agent on the glass substrate prior to installation is actually necessary. Met. Otherwise, there was a problem that the infrared absorption film peeled off from the glass substrate under a certain severe environment. Since the infrared absorption layer 16 according to this embodiment uses a matrix containing silica as its main component, it can be expected that adhesion to a similar glass substrate will be improved.

次に、ゾルゲル法により形成されたシリカ系膜の形成に必要な材料とその効果について説明する。   Next, materials necessary for forming a silica-based film formed by the sol-gel method and effects thereof will be described.

まず、シリカの原料について説明する。本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10においては、赤外線吸収層16の材料として主成分にテトラエトキシシラン(TEOS/化学式=Si(OC))を使用し、ゾルゲル法によって赤外線吸収層16のマトリックスの形成を行う。テトラエトキシシランは後述するアルコキシシラン(SiR4−m(OC2n+1)の一種である(Rは官能基、mは0〜4までの整数)。 First, the raw material for silica will be described. In the infrared cut filter 10 according to the present embodiment, tetraethoxysilane (TEOS / chemical formula = Si (OC 2 H 5 ) 4 )) is used as a main component as a material of the infrared absorption layer 16, and the infrared absorption layer is formed by a sol-gel method. Sixteen matrices are formed. Tetraethoxysilane is a kind of alkoxysilane (SiR 4-m (OC n H 2n + 1 ) m ) described later (R is a functional group, m is an integer from 0 to 4).

一般的なガラスは、1500℃を超える高温において原料を熔融し、これを冷却する熔融法により製造されている。これに対して、ゾルゲル法は、低温でガラスやセラミックスを作製する比較的新しい方法である。ゾルゲル法とは、金属の有機または無機化合物の溶液を出発原料とし、溶液中の化合物の加水分解・重縮合反応によって、溶液を金属の酸化物あるいは水酸化物の微粒子が溶解したゾルとし、さらに反応を進ませてゲル化させて固化しこのゲルを加熱して酸化物固体を得る方法である。ゾルゲル法は、溶液からガラスを作製するために、種々の基板上に薄膜を作製することが可能であり、また、熔融法によるガラスの製造温度に比べ、低温でのガラスの製造が可能となる特徴を有する。   General glass is manufactured by a melting method in which a raw material is melted at a high temperature exceeding 1500 ° C. and cooled. On the other hand, the sol-gel method is a relatively new method for producing glass and ceramics at a low temperature. In the sol-gel method, a solution of a metal organic or inorganic compound is used as a starting material, and the solution is made into a sol in which fine particles of metal oxide or hydroxide are dissolved by hydrolysis / polycondensation reaction of the compound in the solution. In this method, the reaction is allowed to progress to gelation and solidification, and the gel is heated to obtain an oxide solid. In the sol-gel method, it is possible to produce a thin film on various substrates in order to produce glass from a solution, and it is possible to produce glass at a lower temperature than the glass production temperature by the melting method. Has characteristics.

ゾルゲルプロセスについて説明する。一例として、ゾルゲル法により形成されたシリカ系膜の形成について説明する。例えば、アルコキシシランを出発原料とするゾルゲル法において、アルコキシシランは、溶液中において、水と触媒による加水分解反応および脱水縮合反応により、シロキサン結合からなるオリゴマーからなるゾルが形成される。このゾル溶液を基板等に塗布すると、水や溶媒が揮発し、オリゴマーは濃縮されることによって分子量が大きくなり、流動性を失ってゲル状態となる。ゲル化直後は、ネットワークの隙間に溶媒や水が満たされた状態にある。このゲルが乾燥して水や溶媒が揮発すると、シロキサンポリマーがさらに収縮し固化が起こる。   The sol-gel process will be described. As an example, formation of a silica-based film formed by a sol-gel method will be described. For example, in a sol-gel method using alkoxysilane as a starting material, a sol composed of an oligomer composed of siloxane bonds is formed in alkoxysilane by a hydrolysis reaction and a dehydration condensation reaction with water and a catalyst. When this sol solution is applied to a substrate or the like, water and solvent are volatilized, and the oligomer is concentrated to increase the molecular weight and lose fluidity to be in a gel state. Immediately after gelation, the gap between the networks is filled with a solvent or water. When the gel is dried and water and solvent are volatilized, the siloxane polymer further shrinks and solidifies.

一般的にアルコキシシランと水との加水分解反応は次のように表される。テトラエトキシシランを例にとると;
n・Si(OC+4n・HO→n・Si(OH)+4n・COH
nSi(OH) → n・SiO + 2n・H
すなわち化学量論的にはアルコキシシラン1モルに対して水が4モル以上あれば、すべてのアルコキシ基(−O−CnH2n+1)が加水分解されることになる。また一般にアルカリや酸が反応の触媒として添加される。
In general, the hydrolysis reaction between alkoxysilane and water is expressed as follows. Taking tetraethoxysilane as an example;
n · Si (OC 2 H 5 ) 4 + 4n · H 2 O → n · Si (OH) 4 + 4n · C 2 H 5 OH
nSi (OH) 4 → n · SiO 2 + 2n · H 2 O
That is, in terms of stoichiometry, when 4 moles or more of water is present per mole of alkoxysilane, all alkoxy groups (—O—CnH 2n + 1 ) are hydrolyzed. Generally, an alkali or an acid is added as a reaction catalyst.

ゾルゲル法により形成されたシリカ系膜の出発材料としては上記のテトラエトキシシランに代表されるテトラアルコキシシランが多くの場合用いられる。これらを出発点としてゾルゲル膜を作成する際に、4個の反応活性基によって強固なネットワークを形成し、緻密でガラス質の好ましい膜を得られやすい。他のテトラアルコキシシランとしてはテトラメトキシシラン、テトラプロポキシシランやテトライソプロポキシシランなどが使用可能である。前記シラン類についてはSiに配位するアルコキシ基(−O−CnH2n+1)が大きいほど加水分解の速度が小さくなるため、結果物の特性や工程の都合によって選択することが可能である。 As a starting material for the silica-based film formed by the sol-gel method, tetraalkoxysilanes typified by the above tetraethoxysilane are often used. When forming a sol-gel film starting from these, a strong network is formed by four reactive groups, and a dense and glassy preferable film is easily obtained. As other tetraalkoxysilanes, tetramethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetraisopropoxysilane, and the like can be used. The silanes can be selected depending on the characteristics of the resulting product and the convenience of the process because the hydrolysis rate decreases as the alkoxy group coordinated to Si (—O—CnH 2n + 1 ) increases.

本実施形態においては、前記テトラエトキシシランに加えてフェニルトリエトキシシランのような3官能基からなるトリアルコキシシランを混合しゾルゲル膜の原料とする。上記で採用したテトラエトキシシランは、ゾルゲル膜を構成するシリカの原料として好適に使われる。比較的低温での焼成によってガラス質の好ましい外観や特性を得られやすいからである。   In the present embodiment, a trialkoxysilane composed of a trifunctional group such as phenyltriethoxysilane is mixed in addition to the tetraethoxysilane as a raw material for the sol-gel film. The tetraethoxysilane employed above is suitably used as a raw material for silica constituting the sol-gel film. This is because it is easy to obtain a preferable appearance and properties of glass by firing at a relatively low temperature.

しかしながらテトラエトキシシランのみを原料とするゾルゲル膜においては、膜形成過程におけるゲル化時に、架橋構造中の空間的な余裕を少なくする傾向があるので、膜中にクラックが生じやすくなる。このことは膜厚を稼ごうとした際に顕著に現れる。   However, in a sol-gel film using only tetraethoxysilane as a raw material, there is a tendency to reduce a spatial margin in the crosslinked structure at the time of gelation in the film formation process, so that cracks are likely to occur in the film. This is noticeable when trying to increase the film thickness.

さらに本実施形態においては、有機化合物からなる赤外線吸収色素一種類以上をその膜中に内包させる必要があり、テトラエトキシシランのみを原料とするゾルゲル膜には所定の量を内包させることができないという問題点があった。   Furthermore, in this embodiment, it is necessary to enclose one or more infrared absorbing dyes made of an organic compound in the film, and it is impossible to enclose a predetermined amount in a sol-gel film using only tetraethoxysilane as a raw material. There was a problem.

ゾルゲル膜にある程度の柔軟性を与えれば前記クラックが生じにくい。そこでテトラエトキシシランに3個の反応官能基を有するトリアルコキシシランを添加する手段が知られている。トリアルコキシシランはSiの周りに3個のアルコキシ基を有し、残りの1個はメチル基やエチル基、フェニル基からなる比較的反応活性の低い修飾基を有するシラン類の総称である。反応官能基が3個であるトリアルコキシシランから形成されるシリカ膜は、空間的な余裕が生じるために、ゲル化時の発生応力が比較的小さくクラックが生じにくい。また、反応官能基が3個あるため、一つのケイ素化合物が3つの強固なシロキサン結合を形成するため、架橋されたネットワークを形成することが可能である。2個のアルコキシ基を有するジアルコキシシランも事実上存するが、加水分解による縮重合の際に直鎖状になりやすく、鎖状のネットワークしか形成されないため、膜の耐摩耗性などが低下するなどの不具合を生じる。   If the sol-gel film is given a certain degree of flexibility, the cracks are hardly generated. Therefore, means for adding trialkoxysilane having three reactive functional groups to tetraethoxysilane is known. Trialkoxysilane has three alkoxy groups around Si, and the remaining one is a general term for silanes having a relatively low reactive activity modifying group consisting of a methyl group, an ethyl group, and a phenyl group. Since the silica film formed from trialkoxysilane having three reactive functional groups has a spatial margin, the generated stress at the time of gelation is relatively small and cracks are unlikely to occur. Further, since there are three reactive functional groups, one silicon compound forms three strong siloxane bonds, so that a crosslinked network can be formed. A dialkoxysilane having two alkoxy groups actually exists, but it tends to be linear in the condensation polymerization by hydrolysis, and only a chain network is formed, so that the wear resistance of the film is reduced, etc. Cause a malfunction.

前記トリアルコキシシランには、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン等が使用できる。   The trialkoxysilane includes methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, methyltriethoxy Silane, phenyltriisopropoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane and the like can be used.

中でも官能基としてフェニル基(−C)を有するトリアルコキシシランが好適である。フェニル基は100乃至200℃程度の焼成条件においては、ゾルゲル反応後にも膜に残存し柔軟性を生み出しているものと考えられる。 Among them, trialkoxysilane having a phenyl group (—C 6 H 5 ) as a functional group is preferable. It is considered that the phenyl group remains in the film even after the sol-gel reaction and produces flexibility under baking conditions of about 100 to 200 ° C.

またフェニル基を有するトリアルコキシシランは、有機化合物からなる赤外線吸収色素の内包にも有利に働くことがわかった。後述するがトリアルコキシシランの類であるメチルトリエトキシシランとフェニルトリエトキシシラン(PhTEOS/化学式=Si(C)(CO))の色素の内包性を調べたところ前者においてはゾルゲル反応後、色素が凝集してしまい一様な透明のシリカ主成分膜の形成に至らなかった。後者は所定の赤外線吸収色素を十分に内包させることができた。これはフェニル基を含むアルコキシシランから形成されるシリカ主成分膜中に生じた気孔の中に大量の有機化合物の赤外線吸収色素を導入できると考えられる。フェニル基を官能基と有するトリアルコキシシランとしては、前記フェニルトリエトキシシランのほかにフェニルトリメトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリノルマルプロポキシシラン等が挙げられる。
これらの利点を有するフェニル基を有するトリアルコキシシラン(以下フェニルトリアルコキシシラン)は先述のテトラエトキシシランのようなテトラアルコキシシランと混合させてゾルゲル法により形成されたシリカ膜の原料とする。なぜならば過剰なフェニルトリアルコキシシランの投与やフェニルトリエトキシシランのみを原料とした場合はその柔軟性からゾルゲル法により形成されたシリカ膜を形成させようとした際に、硬化しないか、硬化したとしても非常に高い焼成温度が必要であったり、膜の機械的強度が満足のいくものではない場合が生じる。従って3官能からなるフェニルトリアルコキシシランは4官能からなるテトラアルコキシシランと適当な配合をさせることが必要である。
Further, it has been found that trialkoxysilane having a phenyl group also works advantageously for inclusion of an infrared absorbing dye made of an organic compound. As will be described later, when the inclusion property of a dye of methyltriethoxysilane and phenyltriethoxysilane (PhTEOS / chemical formula = Si (C 6 H 5 ) (C 2 H 5 O) 3 ), which is a kind of trialkoxysilane, was examined, the former In, the dye aggregated after the sol-gel reaction, and a uniform transparent silica main component film could not be formed. The latter was able to sufficiently encapsulate the predetermined infrared absorbing dye. This is considered that a large amount of an infrared-absorbing dye of an organic compound can be introduced into pores generated in a silica main component film formed from an alkoxysilane containing a phenyl group. Examples of trialkoxysilane having a phenyl group as a functional group include phenyltrimethoxysilane, phenyltriisopropoxysilane, and phenyltrinormalpropoxysilane in addition to the phenyltriethoxysilane.
A trialkoxysilane having a phenyl group having these advantages (hereinafter referred to as phenyltrialkoxysilane) is mixed with a tetraalkoxysilane such as tetraethoxysilane described above to be a raw material for a silica film formed by a sol-gel method. This is because when an excessive amount of phenyltrialkoxysilane is administered or only phenyltriethoxysilane is used as a raw material, it does not cure or is cured when trying to form a silica film formed by the sol-gel method because of its flexibility. However, there are cases where a very high baking temperature is required or the mechanical strength of the film is not satisfactory. Therefore, trifunctional phenyltrialkoxysilane needs to be appropriately blended with tetrafunctional tetraalkoxysilane.

図2は、テトラエトキシシランにメチルトリエトキシシランとフェニルトリエトキシシランをそれぞれ混合し、フタロシアニン系赤外線吸収色素とシアニン系赤外線吸収色素を内包化させようとした際の実験結果を示す。   FIG. 2 shows an experimental result when tetratrioxysilane is mixed with methyltriethoxysilane and phenyltriethoxysilane to try to encapsulate a phthalocyanine infrared absorbing dye and a cyanine infrared absorbing dye.

本実験結果から、テトラエトキシシランとメチルトリエトキシシランとの混合物をゾルゲル膜の原料とした場合は、いずれの色素を添加した場合も凝集的となり内包させる量も許容しがたい制限があることが分かる。一方、テトラエトキシシランとフェニルトリエトキシシランとの混合物をゾルゲル膜の原料とした場合は、いずれの色素についても十分な内包容量と膜厚の選択性が得られ、赤外線吸収色素を内包させるにあたり有利な効果をもたらすことが分かる。   From the results of this experiment, when a mixture of tetraethoxysilane and methyltriethoxysilane is used as the raw material for the sol-gel film, there is a limit that the amount of inclusion and inclusion is unacceptable when any dye is added. I understand. On the other hand, when a mixture of tetraethoxysilane and phenyltriethoxysilane is used as the raw material for the sol-gel film, sufficient inclusion capacity and film thickness selectivity can be obtained for any dye, which is advantageous for inclusion of infrared absorbing dyes. It turns out that it brings about an effect.

次に、水について説明する。水はアルコキシシランの加水分解に必須な成分である。先述したように化学量論的には1モルのアルコキシシランに対して4モルの水が必要となる。しかしゾルゲル法により形成されたシリカ膜の形成の際にも水は蒸発し続けるので、一般的には化学量論以上の水の量を存させる場合が多い。   Next, water will be described. Water is an essential component for hydrolysis of alkoxysilane. As described above, stoichiometrically, 4 mol of water is required for 1 mol of alkoxysilane. However, since water continues to evaporate during the formation of the silica film formed by the sol-gel method, in general, an amount of water exceeding the stoichiometry is often left.

しかしながら大量の水の存在は赤外線吸収膜の内包化の障害となることもある。有機化合物からなる赤外線吸収色素は一般的に極性が低く疎水性である。一方水は極性が高いので、過剰な水は疎水性の赤外線吸収色素の溶媒への溶解やアルコキシシランへの内包化の妨げとなるからである。   However, the presence of a large amount of water may hinder the encapsulation of the infrared absorbing film. Infrared absorbing dyes composed of organic compounds are generally low in polarity and hydrophobic. On the other hand, since water is highly polar, excess water hinders dissolution of the hydrophobic infrared absorbing dye in a solvent and inclusion in alkoxysilane.

次に、溶媒について説明する。溶媒はアルコキシシランや水および触媒である酸の相溶性を高める目的で加えられる。本発明ではそれ以外に有機化合物からなる赤外線吸収色素に対して高い溶解性を有することが必要である。従って適度な極性を有する溶媒が好ましい。   Next, the solvent will be described. The solvent is added for the purpose of increasing the compatibility of alkoxysilane, water, and the acid that is the catalyst. In the present invention, it is necessary to have high solubility with respect to infrared absorbing dyes composed of organic compounds. Therefore, a solvent having an appropriate polarity is preferable.

更に溶媒はゾルゲル法により形成されたシリカ膜の形成の際に、少なくとも焼成温度以下で蒸発させる必要があり、逆に過剰に沸点が低すぎると基板への塗布直後にシリカのネットワークの形成途上で、急激に揮発し色素の内包化に不具合が生じる。更には溶媒の沸点が水より低いと焼成時に表面張力の高い水がシリカ膜に最後に残存することになり、急激な膜収縮によりクラック等の不具合が生じる恐れがある。   Furthermore, the solvent must be evaporated at least at the firing temperature or lower when forming the silica film formed by the sol-gel method. Conversely, if the boiling point is too low, the silica network is being formed immediately after application to the substrate. Volatilizes rapidly, causing problems in the pigment encapsulation. Further, when the boiling point of the solvent is lower than that of water, water having a high surface tension is finally left in the silica film at the time of firing, and there is a risk that defects such as cracks may occur due to rapid film shrinkage.

また有機化合物からなる赤外線吸収色素は高温の環境下では劣化して、吸収特性が当初のものとは大きく異なり、目的とする赤外線吸収膜を得ることができない。従って前記焼成温度は赤外線吸収色素が熱劣化しない温度範囲で行う必要がある。一般に赤外線吸収色素の耐熱温度はその特性にもよるが200℃(フタロシアニン系)、140〜160℃(シアニン系)であり、少なくともこの温度以下で焼成を完了させる必要がある。   Infrared absorbing dyes composed of organic compounds deteriorate under high temperature environments, and their absorption characteristics are very different from the original ones, making it impossible to obtain the intended infrared absorbing film. Therefore, it is necessary to perform the baking temperature within a temperature range in which the infrared absorbing dye does not thermally deteriorate. In general, the heat-resistant temperature of the infrared absorbing dye is 200 ° C. (phthalocyanine type) and 140 to 160 ° C. (cyanine type), although it depends on the characteristics, and it is necessary to complete firing at least below this temperature.

以上の考察から溶媒に求められる沸点は100℃以上であってかつ200℃以下、より好適には100℃以上であって160℃以下であることが望ましい。   From the above consideration, the boiling point required for the solvent is 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 160 ° C. or lower.

一般的使用される溶媒は、例えばメタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、エチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−メトキシエタノール(メチルセルソルブ)、2−エトキシエタノール(エチルセルソルブ)、酢酸エチルなどが挙げられる。   Commonly used solvents are, for example, methanol, ethanol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, acetone, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylimidazolidinone, ethylene glycol, tetraethylene glycol, dimethylacetamide, N-methyl-2- Examples include pyrrolidone, tetrahydrofuran, dioxane, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-methoxyethanol (methyl cellosolve), 2-ethoxyethanol (ethyl cellosolve), and ethyl acetate.

本発明では赤外線吸収色素との溶解性と沸点の観点からシクロヘキサノン(沸点131℃)、シクロペンタノン(沸点156℃)を好適に用いた。   In the present invention, cyclohexanone (boiling point 131 ° C.) and cyclopentanone (boiling point 156 ° C.) are preferably used from the viewpoint of solubility with infrared absorbing dyes and boiling point.

次に、酸について説明する。酸はアルコキシシランの加水分解の際の触媒としてはたらく。強酸であることが望ましく、以下のものを挙げることができる。塩酸,硝酸,トリクロロ酢酸,トリフルオロ酢酸,硫酸,リン酸,メタンスルホン酸,パラトルエンスルホン酸,シュウ酸などである。   Next, the acid will be described. The acid serves as a catalyst during hydrolysis of the alkoxysilane. A strong acid is desirable, and the following can be mentioned. Examples include hydrochloric acid, nitric acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, methanesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, and oxalic acid.

以上のように構成された赤外線カットフィルタ10の作用について説明する。本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10の作用を説明する前に、まず比較例に係る赤外線カットフィルタの作用について説明する。   The operation of the infrared cut filter 10 configured as described above will be described. Before describing the operation of the infrared cut filter 10 according to the present embodiment, first, the operation of the infrared cut filter according to the comparative example will be described.

図3は、第1比較例として、ガラス基板上に誘電体多層膜からなる赤外線反射層のみを形成した赤外線カットフィルタの分光透過率曲線の一例を示す。また図4は、第2比較例としてガラス基板上に、ゾルゲル法により形成されたシリカを主な成分とするマトリックスと赤外線吸収色素とから成る赤外線吸収層のみを形成した赤外線カットフィルタの分光透過率曲線の一例を示す。   FIG. 3 shows an example of a spectral transmittance curve of an infrared cut filter in which only an infrared reflective layer made of a dielectric multilayer film is formed on a glass substrate as a first comparative example. FIG. 4 shows the spectral transmittance of an infrared cut filter in which only an infrared absorption layer composed of a matrix mainly composed of silica formed by a sol-gel method and an infrared absorption dye is formed on a glass substrate as a second comparative example. An example of a curve is shown.

第1比較例に係る赤外線カットフィルタにおいては、図3に示すように誘電体多層膜の特徴である遮断特性の入射角依存性が見られる。図3において、実線は入射角が0°のときの分光透過率曲線を示し、破線は入射角が25°のときの分光透過率曲線を示し、一点鎖線は入射角が35°のときの分光透過率曲線を示す。透過率が50%となる波長をλRT50%とすると、入射角が0°のときはλRT50%=約655nmであるが、入射角が25°になるとλRT50%=約637nmであり、入射角が35°になるとλRT50%=約625nmである。このように、第1比較例に係る赤外線カットフィルタは、入射角が0°から35°に変化すると、λRT50%は約30nmも短波長側にシフトしている。 In the infrared cut filter according to the first comparative example, as shown in FIG. 3, the incident angle dependence of the blocking characteristic, which is a feature of the dielectric multilayer film, is observed. In FIG. 3, the solid line indicates the spectral transmittance curve when the incident angle is 0 °, the broken line indicates the spectral transmittance curve when the incident angle is 25 °, and the alternate long and short dash line indicates the spectral transmittance when the incident angle is 35 °. The transmittance curve is shown. When transmittance and the wavelength at which 50% λ RT50%, but when the incident angle is 0 ° is lambda RT50% = about 655 nm, the incident angle is 25 ° λ RT50% = about 637 nm, incident When the angle is 35 °, λ RT50 % = about 625 nm. Thus, in the infrared cut filter according to the first comparative example, when the incident angle changes from 0 ° to 35 °, λRT50% is shifted to the short wavelength side by about 30 nm.

赤外線カットフィルタを撮像素子に適用した場合、通常、撮像素子の中央部には、赤外線カットフィルタへの入射角が小さい(例えば入射角0°などの)光が入射するが、一方、撮像素子の周辺部には、赤外線カットフィルタへの入射角が大きい(例えば入射角25°や35°の)光が入射する。従って、図3に示すような赤外線遮断特性を有する赤外線カットフィルタを撮像装置に適用した場合、撮像素子の受光面の位置によって、撮像素子に入射する光の分光透過率曲線特性(特に波長650nm付近の分光特性)が異なることとなる。これは、画像中央部と周辺部とで色味が異なる現象を生じさせ、色再現性に悪影響を及ぼす可能性がある。   When an infrared cut filter is applied to an image sensor, light having a small incident angle (for example, an incident angle of 0 °) is normally incident on the center of the image sensor. Light having a large incident angle (for example, an incident angle of 25 ° or 35 °) is incident on the peripheral portion. Therefore, when an infrared cut filter having an infrared blocking characteristic as shown in FIG. 3 is applied to an image pickup device, the spectral transmittance curve characteristic of light incident on the image pickup element (particularly around a wavelength of 650 nm, depending on the position of the light receiving surface of the image pickup element Spectral characteristics) are different. This causes a phenomenon in which the color is different between the central portion and the peripheral portion of the image, which may adversely affect the color reproducibility.

また、第2比較例に係る赤外線カットフィルタにおいては、第1比較例に係る赤外線カットフィルタとは異なり、遮断特性の入射角依存性は存在しない。しかしながら、図4に示すように、第2比較例に係る赤外線カットフィルタは、透過率が比較的高い領域から低い領域に変化する過渡領域における分光透過率曲線が緩やかに下降している。一般に、赤外線カットフィルタにおいては、色再現性に影響を及ぼさないよう波長600nmから700nm付近に、前記過渡領域を有し、この領域での透過率が急峻に変化すること(「シャープカット特性」と呼ばれる)が求められる。従って、第2比較例に係る赤外線カットフィルタでは、色味の再現性の制御を良好に実現することは困難である。   In addition, in the infrared cut filter according to the second comparative example, unlike the infrared cut filter according to the first comparative example, there is no incident angle dependency of the cutoff characteristic. However, as shown in FIG. 4, in the infrared cut filter according to the second comparative example, the spectral transmittance curve in the transition region where the transmittance changes from a relatively high region to a low region gradually decreases. In general, an infrared cut filter has the transition region in the vicinity of a wavelength of 600 nm to 700 nm so as not to affect the color reproducibility, and the transmittance in this region changes sharply (“sharp cut characteristic”). Called). Therefore, in the infrared cut filter according to the second comparative example, it is difficult to satisfactorily realize control of color reproducibility.

これらの比較例における欠点を考慮した上で、本発明者は、透明誘電体基板12の一方の面に赤外線反射層14を形成し、他方の面に赤外線吸収層16を形成することで、遮断特性の入射角依存性が少なく、且つ良好なシャープカット特性を実現できることを見出した。   In consideration of the drawbacks in these comparative examples, the present inventor formed an infrared reflecting layer 14 on one surface of the transparent dielectric substrate 12 and formed an infrared absorbing layer 16 on the other surface, thereby blocking the blocking. It was found that the incident angle dependency of the characteristic is small and that a good sharp cut characteristic can be realized.

図5は、本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10の分光透過率曲線の一例を示す。図5においても、実線は入射角が0°のときの分光透過率曲線を示し、破線は入射角が25°のときの分光透過率曲線を示し、一点鎖線は入射角35°のときの分光透過率曲線を示す。   FIG. 5 shows an example of the spectral transmittance curve of the infrared cut filter 10 according to the present embodiment. Also in FIG. 5, the solid line shows the spectral transmittance curve when the incident angle is 0 °, the broken line shows the spectral transmittance curve when the incident angle is 25 °, and the one-dot chain line shows the spectral transmittance when the incident angle is 35 °. The transmittance curve is shown.

本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10の特性は、赤外線反射層14の光学特性と赤外線吸収層16の光学特性の組合せによって決まる。ここで赤外線反射層単体において、入射角0°で透過率が50%となる波長をλRT50%(nm)とし、赤外線吸収層単体において透過率が50%となる波長をλAT50%(nm)とする。図4は、λAT50%=λRT50%―30nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも30nm短い場合の赤外線カットフィルタ10の分光透過率曲線を示している。 The characteristics of the infrared cut filter 10 according to this embodiment are determined by a combination of the optical characteristics of the infrared reflection layer 14 and the optical characteristics of the infrared absorption layer 16. In this case the infrared reflective layer alone, the wavelength at which transmittance is 50% at an incident angle of 0 ° λ RT50% (nm) and to the wavelength lambda AT50% transmittance in the infrared-absorbing layer alone is 50% (nm) And Figure 4 shows a λ AT50% = λ RT50% -30nm , i.e. the spectral transmittance curve of the infrared cut filter 10 when lambda AT50% is 30nm shorter than lambda RT50%.

本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10の入射角0°で透過率が50%となる波長をλT50%(nm)とすると、図5に示すように、本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10においては、入射角が0°のときはλT50%=約650nmであり、入射角が25°のときはλT50%=約650nmであり、入射角が35°のときはλT50%=約642nmである。このように本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10は入射角が0°から35°に変化しても、λT50%は約8nmしか短波長側にシフトしておらず、λT50%の入射角依存性が、上述の第1比較例のλRT50%の入射角依存性よりも小さい。また図5を見ると、透過率が50%より高い領域では、入射角が変化しても分光透過率曲線に殆ど差はない。一方、透過率が50%より低い領域では、入射角が変化すると分光透過率曲線に差が現れる。しかしながら、透過率が50%より低い領域での分光透過率曲線の差は、色再現性に与える影響が小さいため、特に問題とはならない。 If the wavelength at which the transmittance is 50% at the incident angle of 0 ° of the infrared cut filter 10 according to the present embodiment is λ T50% (nm), as shown in FIG. the angle of incidence is T50% = about 650 nm lambda when the 0 °, the incident angle is when the 25 ° λ T50% = about 650 nm, incident angle when the 35 ° λ T50% = about 642nm It is. As described above, in the infrared cut filter 10 according to the present embodiment, even when the incident angle changes from 0 ° to 35 °, λ T50% is shifted only to the short wavelength side by about 8 nm, and the incident angle of λT50% . The dependency is smaller than the incident angle dependency of λ RT 50% in the first comparative example. Further, as shown in FIG. 5, in the region where the transmittance is higher than 50%, there is almost no difference in the spectral transmittance curve even if the incident angle is changed. On the other hand, in the region where the transmittance is lower than 50%, a difference appears in the spectral transmittance curve when the incident angle changes. However, the difference in the spectral transmittance curve in the region where the transmittance is lower than 50% is not particularly problematic because the influence on the color reproducibility is small.

また図5に示すように、本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10は、波長600nmから700nm付近に過渡領域を有し、この領域内で透過率が急峻に変化しており、良好なシャープカット特性を実現できることが分かる。   Further, as shown in FIG. 5, the infrared cut filter 10 according to the present embodiment has a transient region in the vicinity of a wavelength of 600 nm to 700 nm, and the transmittance changes sharply in this region, and has good sharp cut characteristics. Can be realized.

本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10の光学特性は、赤外線反射層14と赤外線吸収層16の組合せにより決まる。以下、赤外線反射層14および赤外線吸収層16それぞれの好ましい光学特性について説明する。   The optical characteristics of the infrared cut filter 10 according to this embodiment are determined by the combination of the infrared reflection layer 14 and the infrared absorption layer 16. Hereinafter, preferable optical characteristics of the infrared reflecting layer 14 and the infrared absorbing layer 16 will be described.

まず、赤外線反射層14の好適な光学特性について説明する。赤外線反射層14は、求められる性能上、少なくとも波長400nm〜600nmの帯域の可視光線を透過するとともに、少なくとも波長750nm超の赤外線を反射するように設計される。透過領域と反射領域との間の過渡領域において、分光透過率が50%となる波長をカットオフ波長λRT50%と定義する。撮像素子などの分光感度領域にも依存するが、赤外線反射層14のλRT50%は、赤外線吸収層16のカットオフ波長λAT50%付近であって、好ましくはλAT50%<λRT50%であるように設定するのが好ましい。赤外線反射層14のカットオフ波長λRT50%は、630nm〜690nmの範囲内にあることが好適である。 First, suitable optical characteristics of the infrared reflecting layer 14 will be described. The infrared reflecting layer 14 is designed to transmit visible light in a band of at least 400 nm to 600 nm and reflect infrared light having a wavelength of at least 750 nm in view of required performance. In the transition region between the transmission region and the reflection region, a wavelength at which the spectral transmittance is 50 % is defined as a cutoff wavelength λ RT50% . Although also on the spectral sensitivity region of an imaging element, lambda RT50% of the infrared reflective layer 14 is a region of the cutoff wavelength lambda AT50% of the infrared absorbing layer 16, preferably λ AT50% RT50% It is preferable to set as follows. The cutoff wavelength λ RT50 % of the infrared reflecting layer 14 is preferably in the range of 630 nm to 690 nm.

また、赤外線反射層14は、可視領域の透過率ができるだけ高くなるよう設計される。画像を構成する上で必要な可視領域の光をできるだけ撮像素子の受光面に到達させるためである。一方、赤外線反射層14は、赤外線領域の透過率ができるだけ低くなるよう設計される。画像構成に寄与しないまたは有害な帯域の光線をできるだけ遮断するためである。赤外線反射層14は、例えば、少なくとも波長400nm〜600nmの帯域の可視領域において90%以上の平均分光透過率を有するとともに、少なくとも波長750nm超の赤外線領域において2%未満の分光透過率を有することが好ましい。   The infrared reflective layer 14 is designed so that the transmittance in the visible region is as high as possible. This is because light in the visible region necessary for constructing an image is made to reach the light receiving surface of the image sensor as much as possible. On the other hand, the infrared reflective layer 14 is designed so that the transmittance in the infrared region is as low as possible. This is to block as much as possible light rays that do not contribute to the image construction or are harmful. The infrared reflective layer 14 has, for example, an average spectral transmittance of 90% or more in a visible region of at least a wavelength range of 400 nm to 600 nm and a spectral transmittance of less than 2% in an infrared region of at least a wavelength of 750 nm. preferable.

さらに、赤外線反射層14は、過渡領域において分光透過率が急峻に変化することが好ましい(「シャープカット特性」と呼ばれる)。シャープカット特性が失われて過渡領域が大きくなりすぎると、色味の再現性の制御が困難になるからである。過渡領域における透過率の急峻度をλRSLOPE=|λRT50%−λRT2%|と定義した場合(λRT2%は分光透過率が2%となる波長)、赤外線反射層14のλRSLOPEはできるだけ小さいことが好ましく、例えばλRSLOPEは70nm未満であることが好ましい。 Furthermore, the infrared reflective layer 14 preferably has a sharp change in spectral transmittance in a transient region (referred to as “sharp cut characteristic”). This is because if the sharp cut characteristics are lost and the transition region becomes too large, it becomes difficult to control the color reproducibility. When the steepness of the transmittance in the transient region is defined as λ RSLOPE = | λ RT50 % −λ RT2% | (λ RT2% is a wavelength at which the spectral transmittance is 2%), λ RSLOPE of the infrared reflecting layer 14 is as much as possible. For example, λ RSLOPE is preferably less than 70 nm.

図3に示す分光透過率曲線において入射角0°、25°、35°のいずれの場合も、可視領域における平均分光透過率は90%以上となっており、赤外線領域における平均分光透過率は2%未満となっている。さらに、図3に示す分光透過率曲線において、入射角0°、25°、35°のいずれの場合も、λRSLOPEは70nm未満となっている。従って、図3に示す分光透過率曲線を有する赤外線反射層14は、本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10に好適に適用できる。 In the spectral transmittance curve shown in FIG. 3, the average spectral transmittance in the visible region is 90% or more and the average spectral transmittance in the infrared region is 2 for any of the incident angles of 0 °, 25 °, and 35 °. %. Furthermore, in the spectral transmittance curve shown in FIG. 3, λ RSLOPE is less than 70 nm at any of incident angles of 0 °, 25 °, and 35 °. Therefore, the infrared reflective layer 14 having the spectral transmittance curve shown in FIG. 3 can be suitably applied to the infrared cut filter 10 according to the present embodiment.

次に、赤外線吸収層16の好適な光学特性について説明する。本実施形態において、赤外線吸収層16に求められる光学特性は、組み合わされる赤外線反射層14の光学特性に応じて変わる。   Next, suitable optical characteristics of the infrared absorption layer 16 will be described. In the present embodiment, the optical characteristics required for the infrared absorption layer 16 vary depending on the optical characteristics of the infrared reflection layer 14 to be combined.

また、本実施形態においては、赤外線吸収層16のカットオフ波長λAT50%が赤外線反射層14のカットオフ波長λRT50%よりも小さいこと、すなわち、λAT50%<λRT50%であることが好ましい。赤外線吸収層16がこの条件を満たすことで、赤外線カットフィルタ10の赤外線遮断特性の入射角依存性、言い換えると、入射角が0°から35°に変化したときの赤外線カットフィルタ10のカットオフ波長λT50%のシフト量を小さくすることができる。赤外線吸収層16のカットオフ波長λAT50%は、630nm〜690nmの範囲内にあることが好適である。 In the present embodiment, it cut-off wavelength lambda AT50% of the infrared absorbing layer 16 is less than the cutoff wavelength lambda RT50% of the infrared reflective layer 14, i.e., is preferably λ AT50% RT50% . When the infrared absorption layer 16 satisfies this condition, the incident angle dependency of the infrared cut-off characteristic of the infrared cut filter 10, in other words, the cutoff wavelength of the infrared cut filter 10 when the incident angle changes from 0 ° to 35 °. The shift amount of λT50% can be reduced. The cutoff wavelength λ AT50% of the infrared absorption layer 16 is preferably in the range of 630 nm to 690 nm.

さらに、本実施形態においては、赤外線吸収層16の可視領域での平均透過率ができるだけ高いことが好ましい。赤外線吸収層16の平均透過率が低い場合、撮像素子に到達する光量が少なくなるからである。例えば、赤外線吸収層16の波長400nm〜600nmにおける平均透過率は、75%以上であることが好ましい。   Furthermore, in this embodiment, it is preferable that the average transmittance of the infrared absorption layer 16 in the visible region is as high as possible. This is because when the average transmittance of the infrared absorption layer 16 is low, the amount of light reaching the imaging device is reduced. For example, the average transmittance of the infrared absorption layer 16 at a wavelength of 400 nm to 600 nm is preferably 75% or more.

本実施形態において、λRT2%より長波長の領域では赤外線吸収層16の分光透過率は不問である。この領域では、赤外線反射層14の分光透過率が非常に小さいので、赤外線カットフィルタ10全体としての透過率を低くすることができるからである。 In the present embodiment, the spectral transmittance of the infrared absorption layer 16 is not limited in the region of a wavelength longer than λRT2% . This is because, in this region, the spectral transmittance of the infrared reflecting layer 14 is very small, so that the transmittance of the infrared cut filter 10 as a whole can be lowered.

また、本実施形態において、赤外線吸収層16の分光透過率曲線は、過渡領域(例えば600nm〜λRT2%)において、単調減少することが好ましい。赤外線反射層14との合成による赤外線カットフィルタ10のカットオフ波長λT50%の目安を得やすい事、設定が容易且つ自在に行えるという利点と、色再現性の制御が容易であるという利点が得られるからである。 In the present embodiment, it is preferable that the spectral transmittance curve of the infrared absorption layer 16 monotonously decreases in a transient region (for example, 600 nm to λ RT2% ). It is easy to obtain a standard of the cutoff wavelength λ T50% of the infrared cut filter 10 by synthesis with the infrared reflective layer 14, the advantage that it can be set easily and freely, and the advantage that the color reproducibility can be easily controlled. Because it is.

以下、上記の好適な条件を全て満たす赤外線反射層と赤外線吸収層を用いた赤外線カットフィルタの実施例を、第1〜第3実施例として示すとともに、赤外線反射層14のカットオフ波長λRT50%と赤外線吸収層16のカットオフ波長λAT50%との関係の詳細な検討を行った。 Examples of infrared cut filters using an infrared reflection layer and an infrared absorption layer that satisfy all of the above preferred conditions are shown as first to third examples, and the cutoff wavelength λ RT 50% of the infrared reflection layer 14 is shown below. And a detailed study on the relationship between the cutoff wavelength λ AT of 50% of the infrared absorbing layer 16.

最初にフェニルトリエトキシシランとテトラエトキシシランとの適性な配合比について説明する。図6は、フェニルトリエトキシシランとテトラエトキシシランの配合比と、加水分解に必須な水の添加量(水/Si比率)との検討結果を示す。   First, an appropriate blending ratio of phenyltriethoxysilane and tetraethoxysilane will be described. FIG. 6 shows the examination results of the blending ratio of phenyltriethoxysilane and tetraethoxysilane and the amount of water necessary for hydrolysis (water / Si ratio).

図6に示す表において、○印は、後述の実施例1〜3で示した色素の内包が可能であって、かつ機械的な強度について合格したものを示す。×印はそれ以外である。機械的な強度に係る指標については、(a)成膜後エタノールを含ませた柔らかい紙製ワイパーによる拭き作業によっても剥離等の膜の脱落がないこと、(b)予め碁盤目に切り込みを入れた膜上に所定のテープを貼った後にそれをはがして膜の剥離等の脱落がないことを規定した。   In the table | surface shown in FIG. 6, (circle) mark shows the thing which can include the pigment | dye shown in below-mentioned Examples 1-3, and passed about mechanical strength. X mark is other than that. Regarding the indicators related to mechanical strength, (a) there is no film dropout such as peeling even after wiping with a soft paper wiper containing ethanol after film formation; (b) a notch is made in advance in the grid. After a predetermined tape was stuck on the film, it was peeled off to stipulate that the film did not fall off.

図6に示す表から、フェニルトリエトキシシランとテトラエトキシシランとの配合比は50:50乃至80:20の範囲が好ましく、添加すべき水の量としてはSi1モルに対して4モル以上であって好ましくは6〜8モルであってもよいことが分かる。   From the table shown in FIG. 6, the blending ratio of phenyltriethoxysilane and tetraethoxysilane is preferably in the range of 50:50 to 80:20, and the amount of water to be added is 4 mol or more with respect to 1 mol of Si. It is understood that 6 to 8 moles may be preferable.

また、図6に示す表から、フェニルトリエトキシシランとテトラエトキシシランとの配合比は40:60以下の場合は所定の色素を所定量添加しても凝集し内包化できないことが分かる。   From the table shown in FIG. 6, it can be seen that when the blending ratio of phenyltriethoxysilane and tetraethoxysilane is 40:60 or less, aggregation does not occur even if a predetermined amount of a predetermined dye is added.

図7は、第1〜第3実施例に用いた赤外線吸収層16の組成を示す。図7において、CY−10、IRG−022は日本化薬株式会社製、NIA−7200Hはハッコーケミカル株式会社製、SEPc−6は山田化学工業株式会社製、CIR−RLは日本カーリット株式会社製である。図6に示した検討結果から、フェニルトリエトキシシランとテトラエトキシシランの配合比を50:50に設定したものをゾルゲル膜の原料とした。溶媒はいずれもシクロペンタノンを用いた。酸性触媒としては1モル/リットルの塩酸を用いた。Si1モルに対し6モルの水を投与した。所定の赤外線吸収膜の分光特性を得るために図7に示す色素の群を投与し、第1〜第3実施例とした。   FIG. 7 shows the composition of the infrared absorption layer 16 used in the first to third examples. In FIG. 7, CY-10 and IRG-022 are manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., NIA-7200H is manufactured by Hakko Chemical Co., Ltd., SEPc-6 is manufactured by Yamada Chemical Co., Ltd., and CIR-RL is manufactured by Nippon Carlit Co., Ltd. is there. Based on the examination results shown in FIG. 6, a material for which the blending ratio of phenyltriethoxysilane and tetraethoxysilane was set to 50:50 was used as a raw material for the sol-gel film. Cyclopentanone was used as the solvent. As the acidic catalyst, 1 mol / liter hydrochloric acid was used. 6 mol of water was administered to 1 mol of Si. In order to obtain a predetermined spectral characteristic of the infrared absorption film, the group of dyes shown in FIG. 7 was administered to obtain first to third examples.

各実施例に係る赤外線吸収層16は、以下のような手順で形成した。まず、ゾルゲル原料、水及び酸触媒である塩酸(水に対して1/10wt%程度)を適当な容器に入れ、室温にて4時間程度撹拌してゾルを得る。その後、溶媒であるシクロペンタノンに所定の色素を所定量だけ計量のうえ投与し20分間室温で撹拌した溶液をゾルに混合した。   The infrared absorption layer 16 according to each example was formed by the following procedure. First, a sol-gel raw material, water, and hydrochloric acid as an acid catalyst (about 1/10 wt% with respect to water) are placed in a suitable container and stirred at room temperature for about 4 hours to obtain a sol. Thereafter, a predetermined amount of a predetermined dye was weighed and administered to cyclopentanone as a solvent, and a solution stirred for 20 minutes at room temperature was mixed with the sol.

一方、各実施例に係る赤外線反射層14は、以下のような手順で形成した。透明誘電体基板12となるショット社製D263ガラス(□76乃至90mm×t0.1乃至0.2mm前後)の洗浄済片面に、例えば図3に示す分光透過率曲線を有する誘電体多層膜からなる赤外線反射層14をイオンプレーティング法、スパッタリング法又は蒸着法等により形成させる。材料となる誘電体はSiO,TiO,Ta,MgF等から選ばれる1以上の材料であってよい。 On the other hand, the infrared reflective layer 14 according to each example was formed by the following procedure. For example, a dielectric multilayer film having a spectral transmittance curve shown in FIG. 3 is formed on one side of a washed D263 glass (□ 76 to 90 mm 2 × t0.1 to about 0.2 mm), which is the transparent dielectric substrate 12. The infrared reflection layer 14 to be formed is formed by an ion plating method, a sputtering method, a vapor deposition method or the like. The dielectric material used may be one or more materials selected from SiO 2 , TiO 2 , Ta 2 O 3 , MgF 2 and the like.

上述の方法のいずれかによって誘電体多層膜からなる赤外線反射層14を形成させる場合は、後述の赤外線吸収層16の形成前に行う必要がある。これらの多層膜形成方法においては、その過程の中で真空かつ高温(100℃前後乃至200℃前後)に透明誘電体基板12を曝すこととなるため、赤外線吸収層16を形成後に行うものとすると、赤外線吸収色素が劣化するおそれがある。   In the case where the infrared reflecting layer 14 made of a dielectric multilayer film is formed by any of the above-described methods, it is necessary to carry out it before forming the infrared absorbing layer 16 described later. In these multilayer film forming methods, the transparent dielectric substrate 12 is exposed to vacuum and high temperature (about 100 ° C. to about 200 ° C.) in the process, and therefore, it is performed after the infrared absorption layer 16 is formed. Infrared absorbing dye may be deteriorated.

透明誘電体基板12の赤外線反射層14が形成されていない面について、所定の洗浄を行った後、赤外線吸収色素を含んだゾルを塗布する。塗布は室温環境下において回転数500rpm程度でスピンコーティングを行う。   The surface on which the infrared reflective layer 14 of the transparent dielectric substrate 12 is not formed is subjected to predetermined cleaning, and then a sol containing an infrared absorbing dye is applied. The coating is performed by spin coating at a rotation speed of about 500 rpm in a room temperature environment.

ゾルが塗布された透明誘電体基板12について、例えば140℃で20分間、オーブン内で加熱する。加水分解によるゾルゲル反応を促すとともに余剰の水や溶媒等を蒸発させるためである。このようにして得られた赤外線吸収層16はその表面がガラス質で硬度が高く、好適である。   The transparent dielectric substrate 12 coated with the sol is heated in an oven at 140 ° C. for 20 minutes, for example. This is to promote the sol-gel reaction by hydrolysis and to evaporate excess water and solvent. The infrared absorption layer 16 thus obtained is suitable because the surface thereof is glassy and has high hardness.

図8は、第1〜第3実施例に係る赤外線吸収層のみを形成した赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。いずれの実施例の分光透過率曲線も、可視域400〜600nmにおける平均透過率が75%以上であって且つ、630〜690nm間にカットオフ波長λAT50があり、赤外線吸収層16としての要求特性を満足していることが分かる。 FIG. 8 shows a spectral transmittance curve of an infrared cut filter in which only the infrared absorption layer according to the first to third embodiments is formed. The spectral transmittance curve of any of the examples has an average transmittance of 75% or more in the visible range of 400 to 600 nm and a cut-off wavelength λ AT50 between 630 to 690 nm, and the required characteristics as the infrared absorption layer 16. You can see that you are satisfied.

赤外線反射層14のカットオフ波長λRT50%と赤外線吸収層16のカットオフ波長λAT50%のより好適な条件について説明する。図9(a)〜図9(m)は、第1実施例におけるλAT50%とλRT50%との差を10nmずつ変化させたときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図10(a)〜図10(m)は、第2実施例におけるλAT50%とλRT50%との差を10nmずつ変化させたときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図11(a)〜図11(m)は、第3実施例におけるλAT50%とλRT50%との差を10nmずつ変化させたときの赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(a)〜(m)、図10(a)〜(m)、図11(a)〜(m)において、実線は入射角が0°のときの分光透過率曲線を示し、破線は入射角が25°のときの分光透過率曲線を示し、一点鎖線は入射角が35°のときの分光透過率曲線を示す。なおいずれの実施例の場合においても、赤外線吸収層16のλAT50%を固定とし、赤外線反射層14のカットオフ波長λRT50%を変化させることによって、λAT50%とλRT50%との差を設定した。赤外線反射層14は誘電体多層膜によって形成されているため、その膜厚や層数を調整することによって、過渡領域の変化を容易に実現することができる。 A more preferable condition of the cutoff wavelength λ RT 50% of the infrared reflecting layer 14 and the cutoff wavelength λ AT 50% of the infrared absorbing layer 16 will be described. Figure 9 (a) ~ FIG 9 (m) shows the spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the difference between the lambda AT50% and lambda RT50% in the first embodiment is changed by 10 nm. Figure 10 (a) ~ FIG 10 (m) shows the spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the difference between the lambda AT50% and lambda RT50% in the second embodiment is changed by 10 nm. Figure 11 (a) ~ FIG 11 (m) shows the spectral transmittance curve of the infrared cut filter when the difference between the lambda AT50% and lambda RT50% in the third embodiment is changed by 10 nm. 9 (a) to (m), FIGS. 10 (a) to (m), and FIGS. 11 (a) to (m), a solid line indicates a spectral transmittance curve when the incident angle is 0 °, and a broken line indicates The spectral transmittance curve when the incident angle is 25 ° is shown, and the alternate long and short dash line shows the spectral transmittance curve when the incident angle is 35 °. Note also in the case of either embodiment, the fix lambda AT50% of the infrared absorbing layer 16, by varying the RT50% cut-off wavelength lambda of the infrared reflective layer 14, the difference between the lambda AT50% and lambda RT50% Set. Since the infrared reflective layer 14 is formed of a dielectric multilayer film, the transition region can be easily changed by adjusting the film thickness and the number of layers.

図9(a)、図10(a)、図11(a)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=60nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも60nm長い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(b)、図10(b)、図11(b)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=50nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも50nm長い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(c)、図10(c)、図11(c)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=40nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも40nm長い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(d)、図10(d)、図11(d)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=30nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも30nm長い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(e)、図10(e)、図11(e)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=20nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも20nm長い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(f)、図10(f)、図11(f)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=10nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも10nm長い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(g)、図10(g)、図11(g)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=0nm、すなわちλAT50%とλRT50%が等しい場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(h)、図10(h)、図11(h)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−10nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも10nm短い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(i)、図10(i)、図11(i)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−20nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも20nm短い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(j)、図10(j)、図11(j)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−30nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも30nm短い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(k)、図10(k)、図11(k)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−40nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも40nm短い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(l)、図10(l)、図11(l)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−50nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも50nm短い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。図9(m)、図10(m)、図11(m)は、それぞれ第1〜第3実施例におけるλAT50%−λRT50%=−60nm、すなわちλAT50%がλRT50%よりも60nm短い場合の赤外線カットフィルタの分光透過率曲線を示す。 FIG. 9 (a), the FIG. 10 (a), the FIG. 11 (a), 60 nm longer than the first to third exemplary lambda AT50% in Example -λ RT50% = 60nm, i.e. lambda AT50% is lambda RT50% respectively The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case is shown. 9B, FIG. 10B, and FIG. 11B are λ AT50% −λ RT50 % = 50 nm in the first to third embodiments, that is, λAT50% is 50 nm longer than λRT50%. The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case is shown. FIG. 9 (c), the FIG. 10 (c), the FIG. 11 (c), 40 nm longer than the first to third exemplary lambda AT50% in Example -λ RT50% = 40nm, i.e. lambda AT50% is lambda RT50% respectively The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case is shown. FIG. 9 (d), the FIG. 10 (d), the FIG. 11 (d) is, 30 nm longer than the first to third exemplary lambda AT50% in Example -λ RT50% = 30nm, i.e. lambda AT50% is lambda RT50% respectively The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case is shown. FIG. 9 (e), the FIG. 10 (e), the FIG. 11 (e) is, 20 nm longer than the first to third exemplary lambda AT50% in Example -λ RT50% = 20nm, i.e. lambda AT50% is lambda RT50% respectively The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case is shown. FIG. 9 (f), the FIG. 10 (f), FIG. 11 (f) is, 10 nm longer than the first to third exemplary lambda AT50% in Example -λ RT50% = 10nm, i.e. lambda AT50% is lambda RT50% respectively The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case is shown. 9 (g), FIG. 10 (g), and FIG. 11 (g) are the cases where λ AT50% −λ RT50 % = 0 nm in the first to third embodiments, that is, λAT50% and λRT50 % are equal. The spectral transmittance curve of an infrared cut filter is shown. Figure 9 (h), FIG. 10 (h), FIG. 11 (h) is, lambda in the first to third embodiments, respectively AT50% -λ RT50% = -10nm, i.e. 10nm than lambda AT50% is lambda RT50% The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case of being short is shown. Figure 9 (i), FIG. 10 (i), FIG. 11 (i) is, lambda in the first to third embodiments, respectively AT50% -λ RT50% = -20nm, i.e. 20nm than lambda AT50% is lambda RT50% The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case of being short is shown. Figure 9 (j), FIG. 10 (j), FIG. 11 (j) is, lambda in the first to third embodiments, respectively AT50% -λ RT50% = -30nm, i.e. 30nm than lambda AT50% is lambda RT50% The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case of being short is shown. Figure 9 (k), FIG. 10 (k), FIG. 11 (k) is, lambda in the first to third embodiments, respectively AT50% -λ RT50% = -40nm, i.e. 40nm than lambda AT50% is lambda RT50% The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case of being short is shown. 9 (l), FIG. 10 (l), and FIG. 11 (l) show λAT50% −λRT50 % = − 50 nm in the first to third embodiments, that is, λAT50% is 50 nm than λRT50%. The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case of being short is shown. Figure 9 (m), FIG. 10 (m), FIG. 11 (m) is, lambda AT50% in the first to third embodiments, respectively -λ RT50% = -60nm, i.e. 60nm than lambda AT50% is lambda RT50% The spectral transmittance curve of the infrared cut filter in the case of being short is shown.

図12は、図9(a)〜(m)の分光透過率曲線(第1実施例)の主要なパラメータを示す。図13は、図10(a)〜(m)の分光透過率曲線(第2実施例)の主要なパラメータを示す。図14は、図11(a)〜(m)の分光透過率曲線(第3実施例)の主要なパラメータを示す。   FIG. 12 shows the main parameters of the spectral transmittance curves (first embodiment) of FIGS. FIG. 13 shows the main parameters of the spectral transmittance curves (second embodiment) of FIGS. FIG. 14 shows the main parameters of the spectral transmittance curves (third embodiment) of FIGS.

図9(a)〜(m)、図10(a)〜(m)、図11(a)〜(m)に示す分光透過率曲線を評価するにあたり、本発明者は、赤外線カットフィルタにおいて、基本的に求められる特性(以下「要求特性」と呼ぶ)として、以下の(1)および(2)を設定した。
(1)波長400nm〜600nmにおける平均透過率Tave>70%
(2)λSLOPE=|λT50%−λT2%|<70nm(シャープカット特性)
In evaluating the spectral transmittance curves shown in FIGS. 9 (a) to (m), FIGS. 10 (a) to (m), and FIGS. 11 (a) to (m), the present inventor The following (1) and (2) were set as the fundamentally required characteristics (hereinafter referred to as “required characteristics”).
(1) Average transmittance T ave > 70% at wavelengths of 400 nm to 600 nm
(2) λ SLOPE = | λ T50%T2% | <70 nm (sharp cut characteristics)

上記(1)に示す平均透過率Taveの要求特性に関しては、図10(a)に示すλAT50%−λRT50%=60nmの場合の分光透過率曲線はこの条件を満たしていないが、図9(a)〜(m)および図10(b)〜(m)、図11(a)〜(m)に示す分光透過率曲線はこの要求特性を満たしている。 Regarding the required characteristic of the average transmittance T ave shown in (1) above, the spectral transmittance curve in the case of λ AT50% −λ RT50 % = 60 nm shown in FIG. 10A does not satisfy this condition. The spectral transmittance curves shown in FIGS. 9 (a) to (m), FIGS. 10 (b) to (m), and FIGS. 11 (a) to (m) satisfy this required characteristic.

図15(a)、図16(a)、図17(a)は、それぞれ第1〜第3実施例における赤外線吸収層16のカットオフ波長λAT50%と赤外線反射層14のカットオフ波長λRT50%の差λAT50%−λRT50%と、分光透過率曲線の過渡領域の急峻度λSLOPE=|λT50%−λT2%|との関係を示す。上述したように、赤外線カットフィルタにおいては、分光透過率曲線の過渡領域の急峻度(シャープカット特性)はできるだけ小さいことが好ましく、上記の条件(2)から70nm未満であることが望ましい。従って図15(a)、図16(a)、図17(a)より、−50≦λAT50%−λRT50%であることが望ましい。 FIG. 15 (a), the FIG. 16 (a), the FIG. 17 (a), cut-off wavelength of the cut-off wavelength lambda AT50% and the infrared reflective layer 14 of the infrared absorbing layer 16 in the first to third embodiments, respectively lambda RT50 % difference and λ AT50% RT50%, steepness lambda SLOPE = the transition region of the spectral transmittance curve of | showing a relationship between | lambda T50% 1-? T2%. As described above, in the infrared cut filter, the steepness (sharp cut characteristic) in the transient region of the spectral transmittance curve is preferably as small as possible, and is preferably less than 70 nm from the above condition (2). Thus FIG. 15 (a), the FIG. 16 (a), the more FIG. 17 (a), the it is desirable that -50 ≦ λ AT50% -λ RT50% .

さらに、上記の赤外線反射膜のみからなる赤外線カットフィルタの問題点であるところの入射角度によって分光透過率曲線特性が変化する観点に基づくと、人が色味の違いを感じるのは透過率が50%以上の領域での分光透過率の差異に基づくものであることが分かっている。そこで、本発明者は、赤外線遮断特性の入射角依存性を向上させるための要求特性として、以下の(3−1)〜(3−3)を設定した。入射角が0°から35°に変化したときのカットオフ波長λT50%のシフト量をΔλT50%として、
(3−1)ΔλT50%<25nm、より好適には(3−2)ΔλT50%<20nm、さらに好適には(3−3)ΔλT50%<12.5nm
Furthermore, based on the viewpoint that the spectral transmittance curve characteristic changes depending on the incident angle, which is a problem of the infrared cut filter composed only of the above-described infrared reflecting film, it is the transmittance of 50 that a person feels a difference in color. It is known that it is based on the difference in spectral transmittance in the region of% or more. Therefore, the present inventors set the following (3-1) to (3-3) as required characteristics for improving the incident angle dependency of the infrared ray blocking characteristics. Assuming that the shift amount of the cutoff wavelength λ T50% when the incident angle is changed from 0 ° to 35 ° is Δλ T50% ,
(3-1) Δλ T50% <25 nm, more preferably (3-2) Δλ T50% <20 nm, and even more preferably (3-3) Δλ T50% <12.5 nm.

一般的な赤外線反射膜のみからなる赤外線カットフィルタについては上の(1)及び(2)の要求特性を満足させることは容易であるが、入射角度依存性の指標としたΔλT50%については、30乃至40nm以上あるのが普通であり、このカットオフ波長λT50%のシフトの大きさが画像の面内の色味の違いとなって現れる。 Although it is easy to satisfy the above required characteristics (1) and (2) for an infrared cut filter composed only of a general infrared reflection film, Δλ T50% as an index of incident angle dependency is Usually, the wavelength is 30 to 40 nm or more, and the magnitude of the shift of the cut-off wavelength λ T50% appears as a difference in color in the plane of the image.

図15(b)、図16(b)、図17(b)は、それぞれ第1〜第3実施例における赤外線吸収層16のカットオフ波長λAT50%と赤外線反射層14のカットオフ波長λRT50%の差λAT50%−λRT50%と、入射角が0°から35°に変化したときのカットオフ波長λT50%のシフト量ΔλT50%との関係を示す。上記の要求特性(3−1)〜(3−3)からΔλT50%は25nm未満、より好適には20nm未満、さらに好適には12.5nm未満であることが望ましい。従って、図15(b)、図16(b)、図17(b)より、λAT50%−λRT50%≦−10nmであることが望ましく、より好適にはλAT50%−λRT50%≦−20nmであることが望ましく、さらに好適にはλAT50%−λRT50%≦−30nmであることが望ましい。 FIG. 15 (b), the FIG. 16 (b), the FIG. 17 (b), the cut-off wavelength of the cut-off wavelength lambda AT50% and the infrared reflective layer 14 of the infrared absorbing layer 16 in the first to third embodiments, respectively lambda RT50 % indicating the difference and λ AT50% RT50%, the relationship between the T50% cut-off wavelength lambda T50% shift amount Δλ of when the incident angle is changed to 35 ° from 0 ° to. From the above required characteristics (3-1) to (3-3), it is desirable that Δλ T50% is less than 25 nm, more preferably less than 20 nm, and even more preferably less than 12.5 nm. Therefore, from FIG. 15B, FIG. 16B, and FIG. 17B, it is desirable that λ AT50% −λ RT50 % ≦ −10 nm, and more preferably λ AT50% −λ RT50 % ≦ −. The thickness is desirably 20 nm, and more preferably λAT50% −λRT50 % ≦ −30 nm.

以上の考察から、赤外線吸収層16のカットオフ波長λAT50%と赤外線反射層14のカットオフ波長λRT50%の差は、以下の条件(4)を満たすことが望ましい。
(4)−50nm≦λAT50%−λRT50%≦−10nm
From the above consideration, it is desirable that the difference between the cutoff wavelength λ AT 50% of the infrared absorbing layer 16 and the cutoff wavelength λ RT 50% of the infrared reflecting layer 14 satisfies the following condition (4).
(4) −50 nm ≦ λ AT 50% −λ RT 50% ≦ −10 nm

さらに、赤外線反射層14のカットオフ波長λRT50%および赤外線吸収層16のカットオフ波長λAT50%は、以下の条件(5)を満たすことが望ましい。
(5)630nm≦λRT50%、λAT50%≦690nm
Furthermore, it is desirable that the cutoff wavelength λ RT 50% of the infrared reflecting layer 14 and the cutoff wavelength λ AT 50% of the infrared absorbing layer 16 satisfy the following condition (5).
(5) 630nm ≦ λ RT50% , λ AT50% ≦ 690nm

上記の条件(4)および(5)を満足するように赤外線反射層14および赤外線吸収層16を形成することで、透過率や色味品質などの画質要因のバランスがとれた、良好な画像を取得できる。人が色味の違いを感じるのは透過率が50%以上の領域での分光透過率の差異に基づくものであると分かっている。第1〜第3実施例に係る赤外線カットフィルタ10の分光透過率曲線を見ると、上記の条件(4)および(5)を満たすものについては、入射角が変わっても、透過率50%以上の領域においては分光透過率曲線に殆ど変化がないことが分かる。なお、上記の要求特性は一例であり、例えば撮像素子の特性に適合するように要求仕様を変更することも可能である。   By forming the infrared reflecting layer 14 and the infrared absorbing layer 16 so as to satisfy the above conditions (4) and (5), a good image with balanced image quality factors such as transmittance and color quality can be obtained. You can get it. It is known that a person feels a difference in color based on a difference in spectral transmittance in a region where the transmittance is 50% or more. Looking at the spectral transmittance curves of the infrared cut filters 10 according to the first to third embodiments, those satisfying the above conditions (4) and (5) have a transmittance of 50% or more even if the incident angle changes. It can be seen that there is almost no change in the spectral transmittance curve in this region. Note that the above-described required characteristics are examples, and the required specifications can be changed to match the characteristics of the image sensor, for example.

以上、本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10について説明した。本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10によれば、透明誘電体基板12の一方の面に赤外線反射層14を形成し、他方の面に赤外線吸収層16を形成したことにより、入射角依存性が少ない良好な赤外線遮断特性を有する赤外線カットフィルタを提供できる。   The infrared cut filter 10 according to this embodiment has been described above. According to the infrared cut filter 10 according to the present embodiment, the infrared reflection layer 14 is formed on one surface of the transparent dielectric substrate 12, and the infrared absorption layer 16 is formed on the other surface. It is possible to provide an infrared cut filter having a small number of good infrared blocking characteristics.

また、本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10においては、透明誘電体基板12として一般的なガラス基板を用いることができる。フツリン酸ガラスのような脆く、研磨などの加工がし難いガラスを使う必要がないので、一般的な研磨、切断等の加工が可能となり、その結果、薄型化など厚みの変更が容易である。   Further, in the infrared cut filter 10 according to the present embodiment, a general glass substrate can be used as the transparent dielectric substrate 12. Since it is not necessary to use a glass that is brittle and difficult to process such as polishing, such as fluorophosphate glass, it is possible to perform general processing such as polishing and cutting, and as a result, it is easy to change the thickness such as thinning.

本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10では、赤外線反射層14の光学特性と赤外線吸収層16の光学特性の組合せにより、赤外線カットフィルタ10全体としての特性が決まる。赤外線反射層14の光学特性は、誘電体多層膜の層構造を調整することで容易に変更できる。また、赤外線吸収層16の光学特性は、ゾルゲル法により形成されたシリカを主な成分とするマトリックス中に含まれる赤外線吸収色素の種類や濃度の調整や、赤外線吸収層の厚みの調整よりに容易に変更できる。一方、例えば赤外線吸収機能をもたせるためにフツリン酸ガラスを用いた場合、赤外線吸収特性の変更は、炉を使ったフツリン酸ガラスの溶融、フツリン酸ガラスの切断、厚み調整のためのフツリン酸ガラスの研磨などが必要となるため容易ではない。このように、本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10は、赤外線カットフィルタ10の光学特性を容易に変更できるという点でも優れている。   In the infrared cut filter 10 according to this embodiment, the characteristics of the infrared cut filter 10 as a whole are determined by the combination of the optical characteristics of the infrared reflection layer 14 and the optical characteristics of the infrared absorption layer 16. The optical characteristics of the infrared reflecting layer 14 can be easily changed by adjusting the layer structure of the dielectric multilayer film. The optical properties of the infrared absorption layer 16 are easier than adjusting the type and concentration of the infrared absorbing dye contained in the matrix mainly composed of silica formed by the sol-gel method, and adjusting the thickness of the infrared absorbing layer. Can be changed. On the other hand, for example, when fluorophosphate glass is used to provide an infrared absorption function, the infrared absorption characteristics are changed by melting the fluorophosphate glass using a furnace, cutting the fluorophosphate glass, and adjusting the thickness of the fluorophosphate glass for thickness adjustment. Since polishing is required, it is not easy. Thus, the infrared cut filter 10 according to the present embodiment is also excellent in that the optical characteristics of the infrared cut filter 10 can be easily changed.

さらに、本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10では、赤外線吸収層16として、ゾルゲル法により形成されたシリカをマトリックスの主な成分としたものを採用した。これにより、赤外線吸収層16の硬度を高くすることができるので、ハードコートなどの保護層を積層しなくても、高い耐擦傷性を実現できる。また、シリカをその主な成分としたマトリックスから赤外線吸収層16を形成することにより、湿気に対するバリア性などが向上しており、高い耐環境性を実現できる。   Furthermore, in the infrared cut filter 10 according to the present embodiment, the infrared absorption layer 16 is composed of silica formed by a sol-gel method as a main component of the matrix. Thereby, since the hardness of the infrared absorption layer 16 can be increased, high scratch resistance can be realized without laminating a protective layer such as a hard coat. Moreover, by forming the infrared absorption layer 16 from a matrix containing silica as its main component, the barrier property against moisture is improved, and high environmental resistance can be realized.

さらに、本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10では、赤外線吸収層16としてシリカをその主な成分としたマトリックスを用いるため、同類であるところのガラス基板への密着性を向上できる。その結果、透明誘電体基板12上に赤外線吸収層16を形成する際のプライマ処理が不要となるので、低コスト化を図ることができる。   Furthermore, in the infrared cut filter 10 according to the present embodiment, since a matrix containing silica as its main component is used as the infrared absorption layer 16, adhesion to a similar glass substrate can be improved. As a result, a primer process for forming the infrared absorption layer 16 on the transparent dielectric substrate 12 is not required, so that the cost can be reduced.

図1に示す赤外線カットフィルタ10において、赤外線反射層14は、紫外線を反射するよう形成されてもよい。赤外線カットフィルタ10を誘電体多層膜で形成した場合、層構成を調整することにより、容易に赤外線カットフィルタ10に紫外線反射機能を組み込むことができる。撮像素子に設けられるカラーフィルタは、紫外線により寿命低下などの悪影響が生じる可能性がある。従って、撮像素子の手前に位置する赤外線反射層14において紫外線を除去することにより、そのような悪影響が生じる事態を回避できる。また、赤外線反射層14に紫外線反射機能を組み込んだ場合、樹脂マトリックスで形成された赤外線吸収層16に到達する前に紫外線を除去できるので、赤外線吸収層16の劣化を防止することができる。   In the infrared cut filter 10 shown in FIG. 1, the infrared reflection layer 14 may be formed to reflect ultraviolet rays. When the infrared cut filter 10 is formed of a dielectric multilayer film, the ultraviolet reflection function can be easily incorporated into the infrared cut filter 10 by adjusting the layer configuration. The color filter provided in the image sensor may have an adverse effect such as a decrease in life due to ultraviolet rays. Therefore, it is possible to avoid such an adverse effect by removing the ultraviolet rays in the infrared reflecting layer 14 located in front of the imaging device. Further, when the ultraviolet reflecting function is incorporated in the infrared reflecting layer 14, the ultraviolet absorbing light can be removed before reaching the infrared absorbing layer 16 formed of a resin matrix, so that the infrared absorbing layer 16 can be prevented from being deteriorated.

図18は、本発明の別の実施形態に係る赤外線カットフィルタ10を示す。図18に示す赤外線カットフィルタ10において、図1に示す赤外線カットフィルタと同一または対応する構成要素については同一の符号を付すとともに、重複する説明を適宜省略する。   FIG. 18 shows an infrared cut filter 10 according to another embodiment of the present invention. In the infrared cut filter 10 shown in FIG. 18, the same or corresponding components as those of the infrared cut filter shown in FIG.

本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10は、赤外線吸収層16上に可視光の反射を防止する反射防止層18が形成されている点が、図1に示す赤外線カットフィルタと異なる。図18に示すように、反射防止層18は、赤外線吸収層16における透明誘電体基板12側の面と対向する面上に形成されている。本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10においては、反射防止層18から光が出射される。   The infrared cut filter 10 according to this embodiment is different from the infrared cut filter illustrated in FIG. 1 in that an antireflection layer 18 that prevents reflection of visible light is formed on the infrared absorption layer 16. As shown in FIG. 18, the antireflection layer 18 is formed on the surface of the infrared absorption layer 16 that faces the surface on the transparent dielectric substrate 12 side. In the infrared cut filter 10 according to the present embodiment, light is emitted from the antireflection layer 18.

本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10のように、赤外線吸収層16上に反射防止層18を形成した場合、赤外線カットフィルタ10全体としての可視光線の透過率を向上できる。   When the antireflection layer 18 is formed on the infrared absorption layer 16 as in the infrared cut filter 10 according to this embodiment, the visible light transmittance of the infrared cut filter 10 as a whole can be improved.

図18に示す赤外線カットフィルタ10において、反射防止層18は、紫外線の透過を防止するよう形成されてもよい。この場合、光の出射面側から入射した紫外線が撮像素子に到達するのを阻止できるので、撮像素子に設けられるカラーフィルタの劣化を防止できる。   In the infrared cut filter 10 shown in FIG. 18, the antireflection layer 18 may be formed so as to prevent the transmission of ultraviolet rays. In this case, since it is possible to prevent the ultraviolet rays incident from the light exit surface side from reaching the image sensor, it is possible to prevent deterioration of the color filter provided in the image sensor.

図19は、本発明のさらに別の実施形態に係る赤外線カットフィルタ10を示す。図19に示す赤外線カットフィルタ10において、図1に示す赤外線カットフィルタと同一または対応する構成要素については同一の符号を付すとともに、重複する説明を適宜省略する。   FIG. 19 shows an infrared cut filter 10 according to still another embodiment of the present invention. In the infrared cut filter 10 shown in FIG. 19, the same or corresponding components as those in the infrared cut filter shown in FIG.

本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10は、赤外線反射層14が反っている点が図1に示す赤外線カットフィルタと異なる。赤外線反射層14は、透明誘電体基板12側の面と対向する面が凸面となるように反っている。また本実施形態では、赤外線反射層14の反りに伴い、透明誘電体基板12および赤外線吸収層16も反っている。   The infrared cut filter 10 according to the present embodiment is different from the infrared cut filter shown in FIG. 1 in that the infrared reflective layer 14 is warped. The infrared reflective layer 14 is warped so that the surface facing the surface on the transparent dielectric substrate 12 side is a convex surface. In the present embodiment, the transparent dielectric substrate 12 and the infrared absorption layer 16 are also warped with the warp of the infrared reflecting layer 14.

上述したように、赤外線カットフィルタ10を撮像装置に用いる場合、赤外線反射層14が撮像レンズに対向し、赤外線吸収層16が撮像素子に対向するように実装される。しかしながら、赤外線カットフィルタ10は非常に薄く、小さいため、赤外線反射層14と赤外線吸収層16とを見分けるのは容易ではない。そこで、本実施形態のように、赤外線反射層14を反らせることにより、目視でどちらの面が赤外線反射層14であるかを判別できる。誘電体多層膜を透明誘電体基板12上に蒸着する際に膜面の応力を制御することにより、光学特性に影響を与えない範囲で赤外線反射層14の反り具合を調整できる。   As described above, when the infrared cut filter 10 is used in an imaging apparatus, the infrared reflection layer 14 is mounted so as to face the imaging lens, and the infrared absorption layer 16 faces the imaging element. However, since the infrared cut filter 10 is very thin and small, it is not easy to distinguish between the infrared reflection layer 14 and the infrared absorption layer 16. Therefore, as in the present embodiment, by warping the infrared reflection layer 14, it is possible to visually determine which surface is the infrared reflection layer 14. By controlling the stress on the film surface when the dielectric multilayer film is deposited on the transparent dielectric substrate 12, the degree of warping of the infrared reflecting layer 14 can be adjusted within a range that does not affect the optical characteristics.

図20は、本発明の実施形態に係る赤外線カットフィルタ10を用いた撮像装置100を説明するための図である。図20に示すように、撮像装置100は、撮像レンズ102と、赤外線カットフィルタ10と、撮像素子104とを備える。撮像素子104は、CCDやCMOSなどの半導体固体撮像素子であってよい。図20に示すように、赤外線カットフィルタ10は、撮像レンズ102と撮像素子104の間に、赤外線反射層14が撮像レンズ102に対向し、赤外線吸収層16が撮像素子104に対向するように設けられる。   FIG. 20 is a diagram for explaining an imaging apparatus 100 using the infrared cut filter 10 according to the embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 20, the imaging apparatus 100 includes an imaging lens 102, an infrared cut filter 10, and an imaging element 104. The image sensor 104 may be a semiconductor solid-state image sensor such as a CCD or a CMOS. As shown in FIG. 20, the infrared cut filter 10 is provided between the imaging lens 102 and the imaging element 104 so that the infrared reflection layer 14 faces the imaging lens 102 and the infrared absorption layer 16 faces the imaging element 104. It is done.

図20に示すように、被写体からの光は、撮像レンズ102により集光され、赤外線カットフィルタ10により赤外線を除去された後、撮像素子104に入射する。図20に示すように、赤外線カットフィルタ10には撮像レンズ102から様々な入射角で光が入射するが、本実施形態に係る赤外線カットフィルタ10を用いることにより入射角によらず赤外線を好適に遮断できるため、色再現性の高い良好な画像を撮像できる。   As shown in FIG. 20, the light from the subject is collected by the imaging lens 102, and after the infrared rays are removed by the infrared cut filter 10, the light enters the imaging element 104. As shown in FIG. 20, light is incident on the infrared cut filter 10 from the imaging lens 102 at various incident angles. However, by using the infrared cut filter 10 according to the present embodiment, infrared rays are preferably used regardless of the incident angle. Since it can block | interrupt, a favorable image with high color reproducibility can be imaged.

上記説明においては、赤外線カットフィルタ10を撮像装置に適用した実施形態について説明したが、上述の実施形態に係る赤外線カットフィルタ10は、他の用途にも適用できる。例えば、赤外線カットフィルタ10は、例えば自動車のウインドシールドガラスやサイドウインドウ、建築用ガラスなどの熱線遮断フィルムとして用いることができる。また、赤外線カットフィルタ10は、PDP(Plasma Display Panel)用の近赤外線カットフィルタとしても用いることができる。   In the above description, the embodiment in which the infrared cut filter 10 is applied to the imaging apparatus has been described. However, the infrared cut filter 10 according to the above-described embodiment can be applied to other applications. For example, the infrared cut filter 10 can be used as a heat ray blocking film such as a windshield glass, a side window, and architectural glass of an automobile. The infrared cut filter 10 can also be used as a near infrared cut filter for a PDP (Plasma Display Panel).

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.

10 赤外線カットフィルタ、 12 透明誘電体基板、 14 赤外線反射層、 16 赤外線吸収層、 18 反射防止層、 100 撮像装置、 102 撮像レンズ、 104 撮像素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Infrared cut filter, 12 Transparent dielectric substrate, 14 Infrared reflective layer, 16 Infrared absorption layer, 18 Antireflection layer, 100 Imaging device, 102 Imaging lens, 104 Imaging element.

Claims (10)

配合比が50:50乃至80:20であるフェニル基を有するトリアルコキシシランとテトラアルコキシシランを含むアルコキシシランの混合物および/またはそれらの加水分解物と、赤外線吸収色素と、を含むことを特徴とする赤外線吸収層用ゾル。   A mixture of a trialkoxysilane having a phenyl group with a compounding ratio of 50:50 to 80:20 and an alkoxysilane containing tetraalkoxysilane and / or a hydrolyzate thereof, and an infrared absorbing dye, Sol for infrared absorption layer. 硬化させて赤外線吸収層としたときに、分光透過率曲線において、600≦λAT50%≦700(λAT50%nmは赤外線吸収層の透過率が50%になる波長)であることを特徴とする請求項1に記載の赤外線吸収層用ゾル。 When cured to form an infrared absorbing layer, the spectral transmittance curve is 600 ≦ λ AT50% ≦ 700 (λ AT50% nm is a wavelength at which the transmittance of the infrared absorbing layer is 50%). The sol for an infrared absorption layer according to claim 1. 硬化させて赤外線吸収層としたときに、分光透過率曲線において、波長450nm〜600nmにおける透過率が70%以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の赤外線吸収層用ゾル。   3. The infrared absorbing layer sol according to claim 1, wherein when cured to form an infrared absorbing layer, the transmittance at a wavelength of 450 nm to 600 nm is 70% or more in a spectral transmittance curve. 前記赤外線吸収色素は、シアニン系化合物、アゾ系化合物、ジインモニウム系化合物、フタロシアニン系化合物および共役複素環化合物からなる群から選択される一以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の赤外線吸収層用ゾル。   4. The infrared absorbing dye includes at least one compound selected from the group consisting of a cyanine compound, an azo compound, a diimmonium compound, a phthalocyanine compound, and a conjugated heterocyclic compound. The infrared absorbing layer sol according to any one of the above. 請求項1から4のいずれかに記載の赤外線吸収層用ゾルを用いて形成されることを特徴とする赤外線吸収層。   An infrared absorption layer formed using the sol for infrared absorption layers according to claim 1. 透明基板上に請求項1から4のいずれかに記載の赤外線吸収層用ゾルを塗布する工程と、
前記赤外線吸収層用ゾルを加熱して硬化させる工程と、
を備えることを特徴とする赤外線吸収層の製造方法。
Applying the sol for infrared absorption layer according to any one of claims 1 to 4 on a transparent substrate;
Heating and curing the infrared absorbing layer sol;
The manufacturing method of the infrared rays absorption layer characterized by comprising.
透明基板の一方の面上に誘電体多層膜からなる赤外線反射層を形成する工程と、
前記透明基板の他方の面上に請求項1から4のいずれかに記載の赤外線吸収層用ゾルを塗布する工程と、
前記赤外線吸収層用ゾルを加熱して硬化させることにより赤外線吸収層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする赤外線カットフィルタの製造方法。
Forming an infrared reflective layer composed of a dielectric multilayer film on one surface of the transparent substrate;
Applying the infrared absorbing layer sol according to claim 1 on the other surface of the transparent substrate;
Forming an infrared absorbing layer by heating and curing the infrared absorbing layer sol;
An infrared cut filter manufacturing method comprising:
前記赤外線反射層の透過率が50%になる波長をλRT50%nmとし、前記赤外線吸収層の透過率が50%になる波長をλAT50%nmとしたときに、λAT50%<λRT50%を満たすように前記赤外線反射層および前記赤外線吸収層が形成されることを特徴とする請求項7に記載の赤外線カットフィルタの製造方法。 The transmittance of the infrared reflective layer and the wavelength at which the 50% λ RT50% nm, when the transmittance of the infrared-absorbing layer has a wavelength to be 50% λ AT50% nm, λ AT50% <λ RT50% The method for producing an infrared cut filter according to claim 7, wherein the infrared reflection layer and the infrared absorption layer are formed so as to satisfy the above. −50nm≦λAT50%−λRT50%を≦−10nm満たすように前記赤外線反射層および前記赤外線吸収層が形成されることを特徴とする請求項8に記載の赤外線カットフィルタの製造方法。 Method for manufacturing an infrared cutoff filter according to claim 8, characterized in that said -50nm ≦ λ AT50% RT50% to meet ≦ -10 nm infrared reflective layer and the infrared-absorbing layer is formed. 前記赤外線吸収層上に反射防止層を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の赤外線カットフィルタの製造方法。   The method for producing an infrared cut filter according to claim 7, further comprising a step of forming an antireflection layer on the infrared absorption layer.
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