JP7347145B2 - Optical element and fingerprint detection device - Google Patents

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本発明は光学素子及び前記光学素子を備える指紋検出装置に関する。 The present invention relates to an optical element and a fingerprint detection device including the optical element.

スマートフォンのディスプレイ内指紋認証方式の一つとして、光学式指紋認証がある。これは、例えば、有機薄膜撮像素子(CMOS)、近赤外線カットフィルタ、有機発光素子(OLED)が空気層を介してこの順に積層され、その最表面がカバーガラスで覆われた構成となっている。 Optical fingerprint authentication is one of the in-display fingerprint authentication methods for smartphones. For example, an organic thin-film image sensor (CMOS), a near-infrared cut filter, and an organic light-emitting device (OLED) are stacked in this order with an air layer in between, and the outermost surface of the layers is covered with a cover glass. .

この指紋認証方式では、カバーガラス表面を指圧すると、OLEDから波長500~600nm程度の光が発光され、かかる光が指表面で反射される。この際、指表面の指紋による凹凸で反射率に差が生じ、この差をCMOSにて検知することで、指紋が認証される。 In this fingerprint authentication method, when the cover glass surface is pressed with a finger, light with a wavelength of approximately 500 to 600 nm is emitted from the OLED, and this light is reflected by the finger surface. At this time, a difference in reflectance occurs due to the unevenness of the finger surface due to the fingerprint, and the fingerprint is authenticated by detecting this difference using the CMOS.

しかしながら、例えば屋外で指紋認証を行うと、太陽光等の光のうち、波長600~1000nm程度の領域である近赤外域の光は、指を透過することから、ノイズとなって指紋認証の精度が低下する。そこで、波長600nm以上の光を選択的にカットするために、近赤外線カットフィルタ等の光学素子が使用される。 However, when fingerprint authentication is performed outdoors, for example, light in the near-infrared region, which has a wavelength of about 600 to 1000 nm, from sunlight and other light passes through the finger and becomes noise, making it difficult to improve the accuracy of fingerprint authentication. decreases. Therefore, an optical element such as a near-infrared cut filter is used to selectively cut light with a wavelength of 600 nm or more.

近赤外域の光をカットする方法は、光学素子の表面に形成された誘電体多層膜の反射を用いることが一般的である。
例えば特許文献1では、基材の片面にSiO層とTiO層とが交互に積層されてなる誘電体多層膜(I)を形成し、もう一方の面にSiO層とTiO層とが交互に積層されてなる誘電体多層膜(II)を形成した光学フィルタ―を得ている。これにより、一方の面における誘電体多層膜の反射率を95%超とし、近赤外域の光の透過を抑制している。
また、特許文献2では、透明樹脂よりなる基体の両面にSiO層とTiO層とが交互に積層されてなるものを形成して光学フィルタ―を製造している。この光学フィルタ―では、波長750~1000nmの近赤外域における(両面の)透過率を5%以下とし、近赤外域の光の透過を抑制している。
これら近赤外域の光をカットする従来の光学素子の多くは、特許文献1及び2に記載されているように、カメラ等の撮像装置に備えられることを意図したものが多い。
A method of cutting near-infrared light generally uses reflection from a dielectric multilayer film formed on the surface of an optical element.
For example, in Patent Document 1, a dielectric multilayer film (I) consisting of two layers of SiO and two layers of TiO is formed on one side of a base material, and two layers of SiO and two layers of TiO are formed on the other side. An optical filter is obtained in which a dielectric multilayer film (II) is formed by alternately laminating dielectric multilayer films (II). As a result, the reflectance of the dielectric multilayer film on one surface is over 95%, and the transmission of light in the near-infrared region is suppressed.
Further, in Patent Document 2, an optical filter is manufactured by forming two SiO 2 layers and two TiO 2 layers alternately on both sides of a substrate made of a transparent resin. This optical filter has a transmittance (on both sides) of 5% or less in the near-infrared region with a wavelength of 750 to 1000 nm, thereby suppressing the transmission of light in the near-infrared region.
Many of these conventional optical elements that cut light in the near-infrared region are intended to be included in imaging devices such as cameras, as described in Patent Documents 1 and 2.

国際公開第2016-158461号International Publication No. 2016-158461 特開2006-30944号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-30944

スマートフォン等のディスプレイ内に設置された指紋認証装置では、OLED等の平板素子と光学素子とが対向するように配置される。この場合、平板素子の反射率が高いと、平板素子と光学素子との間で多重反射が発生し、かつ、その多重反射光が、平板素子と光学素子との間で散乱して迷光となる。この多重反射迷光は、指紋認証の際のノイズとなって、指紋認証の精度が低下する要因となり得る。 In a fingerprint authentication device installed in a display of a smartphone or the like, a flat plate element such as an OLED and an optical element are arranged to face each other. In this case, if the reflectance of the flat plate element is high, multiple reflections will occur between the flat plate element and the optical element, and the multiple reflected light will be scattered between the flat plate element and the optical element and become stray light. . This multiple reflected stray light becomes noise during fingerprint authentication and can be a factor in reducing the accuracy of fingerprint authentication.

そこで本発明は、近赤外域の光の透過を抑制しつつ、多重反射迷光の発生も抑制した光学素子、及び前記光学素子を備える指紋認証装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an optical element that suppresses the transmission of light in the near-infrared region and also suppresses the generation of multiple reflected stray light, and a fingerprint authentication device equipped with the optical element.

本発明の一態様に係る光学素子は、基材及び前記基材の少なくとも一方の主面上に波長600~800nmに吸収極大を持つ色素層を有する樹脂層と、前記樹脂層の両主面上に形成された反射率調整膜と、を備え、下記(1)及び(2)を満たす。
(1)前記反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の最大値(R1max700~850nm)が、共に98%以下である。
(2)前記反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg700~850nm)が高い側の面において、前記光学素子の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R2avg700~850nm)に対して、(100-R2avg700~850nm)で表される値が3~70%である。
An optical element according to one aspect of the present invention includes a resin layer having a dye layer having an absorption maximum in a wavelength range of 600 to 800 nm on a base material and at least one main surface of the base material, and a resin layer on both main surfaces of the resin layer. and a reflectance adjustment film formed on the substrate, and satisfies (1) and (2) below.
(1) The maximum value of normal incidence reflectance (R1 max 700 to 850 nm) of the reflectance adjusting film at a wavelength of 700 to 850 nm is both 98% or less.
(2) The average value of the normal incidence reflectance of the optical element at the wavelength of 700 to 850 nm on the side surface where the average value of the normal incidence reflectance of the reflectance adjustment film at the wavelength of 700 to 850 nm (R1 avg 700 to 850 nm ) is high. The value expressed by (100-R2 avg700-850nm ) is 3-70% with respect to (R2 avg700-850nm ).

また、本発明の一態様に係る指紋検出装置は、指紋認証に用いられる前記光学素子と、有機発光素子と、有機薄膜撮像素子と、を備えるものである。 Further, a fingerprint detection device according to one aspect of the present invention includes the optical element used for fingerprint authentication, an organic light emitting element, and an organic thin film image sensor.

本発明に係る光学素子は、近赤外域の光に対して、反射のみならず色素層による吸収によって、透過を抑制する。そのため、多重反射迷光の発生が抑制され、スマートフォン等の指紋認証として用いた際に、指紋認証精度を高く保つことができる。そのため、本発明は、指紋認証精度に優れた指紋検出装置をも提供できる。 The optical element according to the present invention suppresses transmission of near-infrared light not only by reflection but also by absorption by the dye layer. Therefore, the occurrence of multiple reflected stray light is suppressed, and when used for fingerprint authentication of smartphones, etc., it is possible to maintain high fingerprint authentication accuracy. Therefore, the present invention can also provide a fingerprint detection device with excellent fingerprint authentication accuracy.

図1は、本実施形態に係る光学素子の構成の一態様を示す概略模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one aspect of the configuration of an optical element according to this embodiment. 図2は、例1~例7の光学素子における色素層の透過スペクトルである。FIG. 2 shows the transmission spectra of the dye layers in the optical elements of Examples 1 to 7. 図3は、例8の光学素子における色素層の透過スペクトルである。FIG. 3 is a transmission spectrum of the dye layer in the optical element of Example 8. 図4は、例1~例8及び例10の光学素子における反射率調整膜の反射スペクトルである。FIG. 4 shows the reflection spectra of the reflectance adjusting films in the optical elements of Examples 1 to 8 and 10.

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施できる。
本明細書において、反射率、透過率とは、それぞれ垂直入射反射率、垂直入射透過率を意味する。すなわち、光の入射角が0°の垂直入射の場合の値を意味するものであり、偏光特性を加味しない値を示す。また透過率とは内部透過率のことを指し、内部透過率=透過率/(100%-反射率)で表される値を意味する。また、数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
The present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with arbitrary modifications within the scope of the gist of the present invention.
In this specification, reflectance and transmittance mean normal incidence reflectance and normal incidence transmittance, respectively. That is, it means the value when the incident angle of light is 0° and vertical incidence, and shows the value without taking polarization characteristics into consideration. Further, transmittance refers to internal transmittance, and means a value expressed by internal transmittance=transmittance/(100%−reflectance). In addition, "~" indicating a numerical range is used to include the numerical values written before and after it as a lower limit value and an upper limit value.

[光学素子]
本実施形態に係る光学素子1は、図1に示すように、基材1及び前記基材1の少なくとも一方の主面上に波長600~800nmに吸収極大を持つ色素層2を有する樹脂層10と、前記樹脂層10の両主面上に形成された反射率調整膜20と、を備える。
ここで反射率調整膜20は下記(1)を、光学素子1は下記(2)をそれぞれ満たす。
(1)反射率調整膜20の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の最大値(R1max700~850nm)が、共に98%以下である。
(2)反射率調整膜20の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg700~850nm)が高い側の面において、光学素子1の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R2avg700~850nm)に対して、(100-R2avg700~850nm)で表される値が3~70%である。
[Optical element]
As shown in FIG. 1, an optical element 1 according to the present embodiment includes a resin layer 10 having a dye layer 2 having an absorption maximum at a wavelength of 600 to 800 nm on a base material 1 and at least one main surface of the base material 1. and a reflectance adjusting film 20 formed on both main surfaces of the resin layer 10.
Here, the reflectance adjustment film 20 satisfies the following (1), and the optical element 1 satisfies the following (2).
(1) The maximum value of normal incidence reflectance (R1 max 700 to 850 nm ) of the reflectance adjustment film 20 at a wavelength of 700 to 850 nm is both 98% or less.
(2) The average value of the normal incidence reflectance of the optical element 1 at the wavelength of 700 to 850 nm on the side surface where the average value of the normal incidence reflectance of the reflectance adjustment film 20 at the wavelength of 700 to 850 nm (R1 avg 700 to 850 nm ) is high. The value expressed by (100-R2 avg700-850nm ) is 3-70% with respect to (R2 avg700-850nm ).

(樹脂層)
樹脂層10は、基材1及び基材1の少なくとも一方の主面上に波長600~800nmに吸収極大を持つ色素層2を有する。
(resin layer)
The resin layer 10 has a dye layer 2 having an absorption maximum at a wavelength of 600 to 800 nm on the base material 1 and at least one main surface of the base material 1.

基材1は、有機発光素子(OLED)からの光に対する垂直入射透過率の平均値が高い基材であればよく、例えば、波長500~600nmにおける透過率の平均値が高い基材が好ましく、かかる透過率の平均値は95%以上が好ましく、99%以上がより好ましい。
また、光による黄変等の抑制の観点から、可視光の光を透過する透明基材が好ましく、例えば、波長350~500nmにおける垂直入射透過率の平均値が高い透明基材がより好ましく、かかる透過率の平均値は90%以上がさらに好ましい。
The base material 1 may be any base material that has a high average value of normal incidence transmittance for light from an organic light emitting device (OLED), for example, a base material that has a high average value of transmittance at a wavelength of 500 to 600 nm is preferable. The average value of such transmittance is preferably 95% or more, more preferably 99% or more.
In addition, from the viewpoint of suppressing yellowing caused by light, a transparent base material that transmits visible light is preferable, and for example, a transparent base material that has a high average value of normal incidence transmittance at a wavelength of 350 to 500 nm is more preferable. More preferably, the average value of transmittance is 90% or more.

基材は樹脂基材でもガラス基材でもよいが、割れにくい、軽量である、曲げた形状での使用も可能である、外形形状の加工が容易である、の点から樹脂基材が好ましい。
樹脂基材には、従来公知の樹脂を使用できる。例えば、ノルボルネン樹脂等のシクロオレフィンポリマー(COP)またはシクロオレフィンコポリマー(COC);ポリイミド樹脂(PI);ポリアミド樹脂;ポリカーボネート樹脂(PC);ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン樹脂;ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂;エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂;フッ素樹脂;ポリビニルブチラール樹脂;ポリビニルアルコール樹脂が挙げられる。
中でも、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、からなる群より選ばれる少なくとも1種から選ばれる基材であることが好ましい。
The base material may be a resin base material or a glass base material, but a resin base material is preferable because it is difficult to break, is lightweight, can be used in a bent shape, and is easy to process into an external shape.
Conventionally known resins can be used for the resin base material. For example, cycloolefin polymers (COP) or cycloolefin copolymers (COC) such as norbornene resins; polyimide resins (PI); polyamide resins; polycarbonate resins (PC); polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate; polyethylene , polyolefin resins such as polypropylene and ethylene vinyl acetate copolymer; acrylic resins such as polyacrylate and polymethyl methacrylate; epoxy resins, urethane resins, vinyl chloride resins; fluororesins; polyvinyl butyral resins; and polyvinyl alcohol resins.
Among these, the base material is preferably selected from at least one member selected from the group consisting of cycloolefin polymers, cycloolefin copolymers, polyimide resins, polycarbonate resins, and polyester resins such as polyethylene terephthalate.

樹脂基材には、主成分となる樹脂の他、必要に応じて、他の樹脂や、密着性付与剤、レベリング剤、帯電防止剤、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、分散剤、難燃剤、滑剤、可塑剤等の任意成分を含有してもよい。 In addition to the main component resin, the resin base material may contain other resins, adhesion agents, leveling agents, antistatic agents, heat stabilizers, light stabilizers, antioxidants, and dispersants as necessary. , flame retardants, lubricants, plasticizers, and other optional components.

ガラス基材には、従来公知のガラスを使用できる。例えば、フツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラス等にCuO等を添加した吸収型のガラス(近赤外線吸収ガラス)、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラスを使用できる。中でも、赤外線吸収フィルタとして使用されているフツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラス等にCuO等を添加した吸収型のガラス(近赤外線吸収ガラス)、もしくは光学用途として使用されることが多いホウケイ酸ガラス、石英ガラスから選ばれる基材であることが好ましい。
なお、「リン酸塩ガラス」には、ガラスの骨格の一部がSiOで構成されるケイリン酸塩ガラスも含む。また、CuOを添加した上記吸収型のガラスには2価のCuイオンが含まれる。
Conventionally known glasses can be used as the glass substrate. For example, absorption type glass (near-infrared absorbing glass) in which CuO or the like is added to fluorophosphate glass, phosphate glass, etc., soda lime glass, borosilicate glass, alkali-free glass, and quartz glass can be used. Among these, absorption-type glass (near-infrared absorption glass), which is made by adding CuO or the like to fluorophosphate glass or phosphate glass, which is used as an infrared absorption filter, or porcelain glass, which is often used for optical purposes. The base material is preferably selected from acid glass and quartz glass.
Note that "phosphate glass" also includes silicophosphate glass in which a part of the glass skeleton is composed of SiO 2 . Further, the absorption type glass to which CuO is added contains divalent Cu ions.

基材は製造してもよいし、市販されているガラスフィルムや樹脂フィルムを用いてもよい。基材を製造する場合には、公知の製造方法を適用できる。
例えば、樹脂基材を製造する場合には、主成分となる樹脂と任意成分の混合物を溶融押出してフィルム状に成形して製造できる。
また、基材の主成分となる樹脂を、必要に応じて任意成分と共に溶媒または分散媒に溶解または分散させて調製した塗工液を、基材作製用の剥離性の基材に所望の厚さに塗工、乾燥させ、必要に応じて硬化させた後に、基材を前記剥離性の基材から剥離して製造できる。なお、塗工液は、微小な泡によるボイド、異物等の付着による凹み、乾燥工程でのはじき等の改善のため界面活性剤を含んでもよい。
塗工液を塗工する際には、例えば、浸漬コーティング法、キャストコーティング法、ダイコート法またはスピンコート法を使用できる。
The base material may be manufactured or a commercially available glass film or resin film may be used. When manufacturing the base material, known manufacturing methods can be applied.
For example, when manufacturing a resin base material, it can be manufactured by melt-extruding a mixture of a main component resin and optional components and molding it into a film.
In addition, a coating liquid prepared by dissolving or dispersing the resin, which is the main component of the base material, in a solvent or dispersion medium together with optional components as necessary is applied to the removable base material for base material production to a desired thickness. After coating, drying, and if necessary curing, the base material can be manufactured by peeling off the releasable base material. The coating liquid may contain a surfactant to improve voids caused by microbubbles, dents caused by adhesion of foreign matter, repellency during the drying process, and the like.
When applying the coating liquid, for example, a dip coating method, a cast coating method, a die coating method, or a spin coating method can be used.

基材の厚さは、色素層形成、反射率調整層形成時の取り扱いやすさの点から10μm以上が好ましく、20μm以上がより好ましい。また、薄型化の点から、基板の厚さは100mm以下が好ましく、50mm以下がより好ましい。 The thickness of the base material is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more from the viewpoint of ease of handling during formation of the dye layer and reflectance adjustment layer. Further, from the viewpoint of thinning, the thickness of the substrate is preferably 100 mm or less, more preferably 50 mm or less.

色素層2は、基材1の少なくとも一方の主面上に形成され、波長600~800nmに吸収極大を持つ。色素層は基材の両主面上に形成されることが反り抑制の点から好ましい。基材の両主面上に色素層を備える場合、両面の色素層は、同じ構成であっても異なる構成であってもよい。また、色素層は同一主面上に2層以上を積層した多層構造としてもよい。また、基材1の少なくとも一方の主面上に色素層2を形成し、もう一方の主面上に色素化合物を溶解または分散する樹脂の色素を含まない層を形成してもよい。 The dye layer 2 is formed on at least one main surface of the base material 1 and has an absorption maximum at a wavelength of 600 to 800 nm. The dye layer is preferably formed on both main surfaces of the base material from the viewpoint of suppressing warpage. When the dye layers are provided on both main surfaces of the base material, the dye layers on both sides may have the same structure or different structures. Further, the dye layer may have a multilayer structure in which two or more layers are laminated on the same main surface. Alternatively, the dye layer 2 may be formed on at least one main surface of the base material 1, and a dye-free layer of a resin that dissolves or disperses the dye compound may be formed on the other main surface.

色素層で波長600~800nmの領域の光を吸収することで、反射率調整膜表面での反射率を小さくしても、光学素子全体として近赤外域の光の透過を抑制できる。そのため、光学素子をOLED等の平板素子と対向させても、多重反射が起こりにくく、多重反射迷光の発生が抑制される。 By absorbing light in the wavelength range of 600 to 800 nm in the dye layer, the transmission of near-infrared light can be suppressed as a whole of the optical element even if the reflectance on the surface of the reflectance adjustment film is reduced. Therefore, even if the optical element is opposed to a flat plate element such as an OLED, multiple reflections are unlikely to occur, and the occurrence of multiple reflection stray light is suppressed.

色素層は、波長600~800nmに吸収極大を持てば特に色素の種類には限定されず、色素層を構成する色素の数も任意である。例えば、波長600~750nmに吸収極大を持つ色素化合物を用いてもよいし、波長750~800nmに吸収極大を持つ色素化合物を用いてもよいし、それら色素化合物を併用してもよい。さらには、例えば波長800~1000nm等、他の波長域に吸収極大を持つ色素化合物をさらに併用してもよい。
これら色素化合物を適切に組み合わせることで、所望する光学特性を有する色素層を設計することができる。
The dye layer is not particularly limited to the type of dye as long as it has an absorption maximum at a wavelength of 600 to 800 nm, and the number of dyes constituting the dye layer is arbitrary. For example, a dye compound having an absorption maximum at a wavelength of 600 to 750 nm may be used, a dye compound having an absorption maximum at a wavelength of 750 to 800 nm may be used, or these dye compounds may be used in combination. Furthermore, a dye compound having an absorption maximum in another wavelength range, such as a wavelength of 800 to 1000 nm, may also be used in combination.
By appropriately combining these dye compounds, a dye layer having desired optical properties can be designed.

色素化合物は、従来公知の化合物を使用できる。具体的には、ポリメチン骨格を伸ばしたシアニン色素、アルミニウムや亜鉛を中心に持つフタロシアニン色素、ナフタロシアニン化合物、平面四配位構造を有するニッケルジチオレン錯体、スクアリリウム色素、キノン系化合物、ジインモニウム化合物、アゾ化合物、イモニウム色素、ジケトピロロピロール色素、クロコニウム色素等が挙げられる。
中でも、波長600~750nmに吸収極大を持つ色素化合物として、スクアリリウム色素やシアニン色素、フタロシアニン色素等が挙げられる。
波長750~800nmに吸収極大を持つ色素化合物として、スクアリリウム色素やシアニン色素、フタロシアニン色素、ジケトピロロピロール色素、クロコニウム色素等が挙げられる。
波長800~1000nmに吸収極大を持つ色素化合物として、スクアリリウム色素やシアニン色素、イモニウム色素、ジインモニウム色素、クロコニウム色素、フタロシアニン色素等が挙げられる。
As the dye compound, conventionally known compounds can be used. Specifically, cyanine dyes with extended polymethine skeletons, phthalocyanine dyes with aluminum or zinc as their center, naphthalocyanine compounds, nickel dithiolene complexes with a planar four-coordination structure, squarylium dyes, quinone compounds, diimmonium compounds, azo compounds, immonium dyes, diketopyrrolopyrrole dyes, croconium dyes, and the like.
Among these, examples of dye compounds having maximum absorption in the wavelength range of 600 to 750 nm include squarylium dyes, cyanine dyes, and phthalocyanine dyes.
Examples of dye compounds having an absorption maximum in the wavelength range of 750 to 800 nm include squarylium dyes, cyanine dyes, phthalocyanine dyes, diketopyrrolopyrrole dyes, and croconium dyes.
Examples of dye compounds having an absorption maximum in the wavelength range of 800 to 1000 nm include squarylium dyes, cyanine dyes, immonium dyes, diimmonium dyes, croconium dyes, and phthalocyanine dyes.

色素層は、これら色素化合物を樹脂中に均一に溶解または分散した層である。色素化合物を溶解または分散する樹脂は、例えば、先述した基材を構成する樹脂を使用できる。
色素層は、色素化合物以外の吸収剤をさらに含有していてもよい。例えば、UV吸収剤や密着性付与剤、色調補正色素、レベリング剤、帯電防止剤、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、分散剤、難燃剤、滑剤、可塑剤の任意成分が挙げられる。
The dye layer is a layer in which these dye compounds are uniformly dissolved or dispersed in a resin. As the resin for dissolving or dispersing the dye compound, for example, the resin constituting the base material mentioned above can be used.
The dye layer may further contain an absorbent other than the dye compound. Examples include optional components such as UV absorbers, adhesion agents, color correction pigments, leveling agents, antistatic agents, heat stabilizers, light stabilizers, antioxidants, dispersants, flame retardants, lubricants, and plasticizers. .

色素層の製造には、公知の製造方法を適用できる。
例えば、1種または2種以上の色素化合物と、前記色素化合物を溶解または分散する樹脂と、必要に応じて任意成分との混合物を押出成形することで、フィルム状に成形された色素層が得られる。得られたフィルム状の色素層を基材の主表面上に積層し、熱圧着等により一体化することで、樹脂層が得られる。
Known manufacturing methods can be applied to manufacturing the dye layer.
For example, a dye layer formed into a film can be obtained by extrusion molding a mixture of one or more dye compounds, a resin that dissolves or disperses the dye compound, and optional components as necessary. It will be done. A resin layer is obtained by laminating the obtained film-like dye layer on the main surface of a base material and integrating it by thermocompression bonding or the like.

また、1種または2種以上の色素化合物と、前記色素化合物を溶解または分散する樹脂と、必要に応じて任意成分とを、溶媒または分散媒に溶解または分散させて調製した塗工液を、基材の主表面上に塗工、乾燥させ、必要に応じて硬化させることでも色素層を含む樹脂層を形成できる。上記基材が剥離性の基材の場合には、当該剥離性の基材から色素層を剥離した後、樹脂層の基材の主表面上に圧着等で一体化させることで、樹脂層が得られる。
なお、塗工液は、微小な泡によるボイド、異物等の付着による凹み、乾燥工程でのはじき等の改善のため界面活性剤を含んでもよい。塗工液を塗工する際には、例えば、浸漬コーティング法、キャストコーティング法、ダイコート法、インクジェットコート法、グラビアコート法、またはスピンコート法を使用できる。
In addition, a coating liquid prepared by dissolving or dispersing one or more pigment compounds, a resin for dissolving or dispersing the pigment compound, and optional components as necessary in a solvent or dispersion medium, A resin layer containing a pigment layer can also be formed by coating on the main surface of a base material, drying, and curing if necessary. If the above-mentioned base material is a removable base material, after peeling the dye layer from the releasable base material, the resin layer is integrated onto the main surface of the base material by pressure bonding or the like. can get.
The coating liquid may contain a surfactant to improve voids caused by microbubbles, dents caused by adhesion of foreign matter, repellency during the drying process, and the like. When applying the coating liquid, for example, a dip coating method, a cast coating method, a die coating method, an inkjet coating method, a gravure coating method, or a spin coating method can be used.

色素層の厚さは、塗工膜厚の安定性の点から0.3μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく0.8μm以上がより好ましい。また、乾燥後の残留溶媒の抑制の点から、色素層の厚さは30μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましく、10μm以下がより好ましい。 The thickness of the dye layer is preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and even more preferably 0.8 μm or more from the viewpoint of stability of the coating film thickness. Further, from the viewpoint of suppressing residual solvent after drying, the thickness of the dye layer is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and even more preferably 10 μm or less.

上記基材と色素層とを有する樹脂層の色素吸収分光は、下記(i)及び(ii)の少なくともいずれか一方を満たすことが好ましく、両方を満たすことがより好ましい。
(i)波長500~600nmにおける垂直入射透過率の平均値が85%以上である。
(ii)波長700~850nmにおける垂直入射透過率の最大値が35%以下である。
The dye absorption spectroscopy of the resin layer having the base material and the dye layer preferably satisfies at least one of the following (i) and (ii), and more preferably satisfies both.
(i) The average value of normal incidence transmittance at a wavelength of 500 to 600 nm is 85% or more.
(ii) The maximum value of normal incidence transmittance at a wavelength of 700 to 850 nm is 35% or less.

上記(i)を満たせば、指紋認証に用いられるOLEDより発光された光が色素層によって遮られることなく、十分に樹脂層を透過する。かかる透過率の平均値は90%以上がより好ましく、93%以上がさらに好ましい。上限は高いほど好ましいため特に限定されないが、通常99%以下となる。 If the above condition (i) is satisfied, the light emitted from the OLED used for fingerprint authentication is not blocked by the dye layer and sufficiently passes through the resin layer. The average value of such transmittance is more preferably 90% or more, and even more preferably 93% or more. The upper limit is not particularly limited as it is more preferable, but it is usually 99% or less.

上記(ii)を満たせば、指紋認証時のノイズとなる指を透過する波長域の光が、色素層により十分に吸収される。すなわち、色素層の吸収由来の遮光性能が非常に良好であることを意味する。かかる透過率の最大値は30%以下がより好ましく、15%以下がさらに好ましい。下限は低いほど好ましいため特に限定されないが、通常0.1%以上となる。 If the above condition (ii) is satisfied, light in the wavelength range that passes through the finger and causes noise during fingerprint authentication is sufficiently absorbed by the dye layer. That is, it means that the light blocking performance derived from absorption of the dye layer is very good. The maximum value of such transmittance is more preferably 30% or less, and even more preferably 15% or less. The lower limit is not particularly limited as it is more preferable, but it is usually 0.1% or more.

(反射率調整膜)
樹脂層の両主面上には、反射率を調整する機能を有する反射率調整膜が形成される。両反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の最大値(R1max700~850nm)は共に98%以下である。
(Reflectance adjustment film)
Reflectance adjustment films having a function of adjusting reflectance are formed on both main surfaces of the resin layer. The maximum value of the normal incidence reflectance (R1 max 700 to 850 nm) of both reflectance adjusting films at a wavelength of 700 to 850 nm is 98% or less.

反射率を調整する機能とは、膜を構成する材料や、多層膜である場合にはその積層する態様によって、波長域選択性を付与したり、反射率または透過率を所望の値にできることを意味する。
具体的には、特定の波長領域を反射する反射膜や、特定の波長領域の反射を防止する反射防止膜、反射と透過に光量を振り分けるハーフミラーや偏光膜等が挙げられる。より具体的には、赤外線反射膜(赤外線カットフィルタ)、紫外線反射膜(紫外線カットフィルタ)、可視光バンドパスフィルタ、可視光反射防止膜、高反射膜等が挙げられる。
The function to adjust the reflectance means that wavelength range selectivity can be imparted or the reflectance or transmittance can be set to a desired value depending on the material composing the film and the way in which it is laminated in the case of a multilayer film. means.
Specifically, examples include a reflective film that reflects a specific wavelength range, an antireflection film that prevents reflection of a specific wavelength range, a half mirror or a polarizing film that divides the amount of light into reflection and transmission. More specifically, examples include an infrared reflective film (infrared cut filter), an ultraviolet reflective film (ultraviolet cut filter), a visible light bandpass filter, a visible light antireflection film, and a high reflection film.

両反射率調整膜の構成は、同一でも異なっていてもよい。
反射率調整膜は従来公知の構成を適用できる。例えば、単層の膜でも、2層以上積層した多層膜でもよい。また、無機材料の誘電体膜でもよく、有機材料のエネルギー硬化性樹脂の膜でもよい。
The configurations of both reflectance adjustment films may be the same or different.
A conventionally known configuration can be applied to the reflectance adjustment film. For example, it may be a single-layer film or a multilayer film in which two or more layers are laminated. Further, a dielectric film made of an inorganic material may be used, or a film made of an energy-curable resin made of an organic material may be used.

反射率調整膜のうち少なくとも一方が多層膜である場合、反射率調整膜の両方の層数の合計は、コストや基材の反り防止等の点から、20層以下が好ましく、15層以下がより好ましく、10層以下がさらに好ましい。本実施形態においては、反射率調整膜の層数の合計が20層以下となることでR1max700~850nmの値が小さくなっても、色素層における吸収により近赤外域の光の透過を抑制できるため、光学素子としての機能が十分に発揮される。
反射率調整膜の一方あたりの層数は10層以下が好ましく、7層以下がより好ましく、5層以下がさらに好ましい。
When at least one of the reflectance adjustment films is a multilayer film, the total number of both layers of the reflectance adjustment film is preferably 20 or less layers from the viewpoint of cost and prevention of warping of the base material, and 15 or less layers. More preferably, the number of layers is 10 or less. In this embodiment, since the total number of layers of the reflectance adjustment film is 20 or less, even if the value of R1 max 700 to 850 nm becomes small, the transmission of light in the near-infrared region can be suppressed by absorption in the dye layer. Therefore, the function as an optical element is fully exhibited.
The number of layers per one side of the reflectance adjusting film is preferably 10 or less, more preferably 7 or less, and even more preferably 5 or less.

反射率調整膜を多層膜とする場合、異なる2種以上の膜を繰り返し積層すると、所望する光学特性が得られる。例えば、低屈折率材料を用いた膜(低屈折率膜)と高屈折率材料を用いた膜(高屈折率膜)とを交互に積層することで、反射膜や反射防止膜が得られる。また、中間屈折率材料を用いた膜も反射防止膜等に好適に用いられる。 When the reflectance adjustment film is a multilayer film, desired optical characteristics can be obtained by repeatedly laminating two or more different types of films. For example, a reflective film or an antireflection film can be obtained by alternately stacking films using a low refractive index material (low refractive index film) and films using a high refractive index material (high refractive index film). Furthermore, films using intermediate refractive index materials are also suitably used as antireflection films and the like.

反射率調整膜が無機材料の誘電体膜から構成される多層膜である場合、無機材料としては、SiO、NaAl14、NaAlF、MgF、CaF、ZrO、Al、LaF、CF、MgO、Y、TiO、Ta、Nb、La、ZnS、ZnSe、CeO、LaTiO、SiON、SiN、HfO等が挙げられる。中でも、SiO、Al、ZrO、MgF、TiO、Ta、Nb及びLaからなる群より選ばれる2種以上の誘電体膜から構成される誘電体多層膜が好ましい。 When the reflectance adjustment film is a multilayer film composed of a dielectric film made of an inorganic material, examples of the inorganic material include SiO 2 , Na 5 Al 3 F 14 , Na 3 AlF 6 , MgF 2 , CaF 2 , ZrO 2 , Al2O3 , LaF3 , CF3 , MgO, Y2O3 , TiO2 , Ta2O5 , Nb2O5 , La2O3 , ZnS, ZnSe , CeO2 , LaTiO3 , SiON , SiN, Examples include HfO 2 and the like. Among them, it is composed of two or more dielectric films selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , MgF 2 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 and La 2 O 3 A dielectric multilayer film is preferred.

誘電体多層膜は、屈折率差を一定以上有する組を選択することが、反射率調整膜に付与する光学特性の点から好ましい。上記材料の中では、例えばSiO及びTiOを含む2種以上の誘電体膜から誘電体多層膜が構成されることが好ましく、SiO及びTiOの誘電体膜を交互に積層した誘電体多層膜がより好ましい。 It is preferable to select a dielectric multilayer film having a refractive index difference of a certain value or more from the viewpoint of optical properties imparted to the reflectance adjustment film. Among the above materials, it is preferable that a dielectric multilayer film is composed of two or more types of dielectric films containing, for example, SiO 2 and TiO 2 , and a dielectric film in which dielectric films of SiO 2 and TiO 2 are alternately laminated is used. A multilayer film is more preferred.

誘電体膜または誘電体多層膜は、樹脂層に対して、例えば、CVD法、スパッタリング法、真空蒸着法の真空成膜プロセスを用いて成膜することが一般的である。 A dielectric film or a dielectric multilayer film is generally formed on a resin layer using, for example, a vacuum film forming process such as a CVD method, a sputtering method, or a vacuum evaporation method.

反射率調整膜は、無機材料のみならず、有機材料の膜でもよく、例えばエネルギー硬化性樹脂の膜が挙げられる。エネルギー硬化性樹脂の膜とは、可視光、紫外線、赤外線、高周波などの光エネルギーや熱エネルギーにより硬化する樹脂の膜である。
エネルギー硬化性樹脂の膜は、樹脂の膜でもよく、樹脂にSiO、TiO、ZrO等の無機材料等を加えて屈折率等を調整した膜でもよい。また、単層膜でも積層膜でもよい。
The reflectance adjustment film may be made of not only an inorganic material but also an organic material, such as an energy-curable resin film. An energy-curable resin film is a resin film that is cured by light energy such as visible light, ultraviolet rays, infrared rays, and high frequency, or thermal energy.
The energy-curable resin film may be a resin film, or a film in which the refractive index and the like are adjusted by adding an inorganic material such as SiO 2 , TiO 2 , or ZrO 2 to the resin. Further, it may be a single layer film or a laminated film.

エネルギー硬化性樹脂を構成する樹脂は、従来公知のものを適用できる。例えばアクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、エンチオール樹脂が挙げられる。 Conventionally known resins can be used as the resin constituting the energy-curable resin. Examples include acrylic resin, methacrylic resin, epoxy resin, and enethiol resin.

このようなエネルギー硬化性樹脂の膜は、主成分となる樹脂を、必要に応じて任意成分と共に溶媒または分散媒に溶解または分散させて調製した塗工液を、色素層の主面上に所望の厚さに塗工し、乾燥させ、光照射もしくは加熱等のエネルギーを付与することで硬化させて形成できる。
また、上記塗工液を、剥離性の基材に所望の厚さに塗工、乾燥させ、必要に応じて硬化させて膜とした後に、得られた膜を前記剥離性の基材から剥離し、樹脂層の主面上に圧着等で一体化させることで、エネルギー硬化性樹脂の膜を形成してもよい。
なお、塗工液は、微小な泡によるボイド、異物等の付着による凹み、乾燥工程でのはじき等の改善のため界面活性剤を含んでもよい。また塗工液を塗工する際には、例えば、浸漬コーティング法、キャストコーティング法、ダイコート法、インクジェットコート法、グラビアコート法またはスピンコート法を使用できる。
Such an energy-curable resin film is produced by dissolving or dispersing the main component resin in a solvent or dispersion medium together with optional components as necessary, and applying a coating solution to the main surface of the pigment layer as desired. It can be formed by coating to a thickness of , drying, and curing by applying energy such as light irradiation or heating.
Further, the above coating solution is applied to a releasable base material to a desired thickness, dried, and cured as necessary to form a film, and then the obtained film is peeled from the releasable base material. However, a film of energy-curable resin may be formed on the main surface of the resin layer by integrating the resin layer by pressure bonding or the like.
The coating liquid may contain a surfactant to improve voids caused by microbubbles, dents caused by adhesion of foreign matter, repellency during the drying process, and the like. Further, when applying the coating liquid, for example, a dip coating method, a cast coating method, a die coating method, an inkjet coating method, a gravure coating method, or a spin coating method can be used.

反射率調整膜は、下記(1)の光学特性を満たす。
(1)反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の最大値(R1max700~850nm)が、共に98%以下である。
R1max700~850nmの値を従来と比して低くすると、光学素子をOLED等の平板素子と対向させた際の、多重反射の絶対量を小さくできる。
反射率調整膜のR1max700~850nmの値は、90%以下が好ましく、60%以下がより好ましい。一方、光学素子全体での近赤外域の光の透過抑制の点から、R1max700~850nmの値は30%以上が好ましく、50%以上がより好ましい。
The reflectance adjustment film satisfies the following optical properties (1).
(1) The maximum value of normal incidence reflectance (R1 max 700 to 850 nm) of the reflectance adjustment film at a wavelength of 700 to 850 nm is both 98% or less.
By lowering the value of R1 max 700 to 850 nm compared to the conventional one, the absolute amount of multiple reflection can be reduced when the optical element is opposed to a flat plate element such as an OLED.
The value of R1 max of 700 to 850 nm of the reflectance adjustment film is preferably 90% or less, more preferably 60% or less. On the other hand, from the viewpoint of suppressing transmission of light in the near-infrared region through the entire optical element, the value of R1 max 700 to 850 nm is preferably 30% or more, more preferably 50% or more.

また、同様の理由により、反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg700~850nm)は、両面共に95%以下が好ましく、90%以下がより好ましく、60%以下がさらに好ましい。また、R1avg700~850nmの値は、25%以上が好ましく、45%以上がより好ましい。
かかるR1max700~850nmの値やR1avg700~850nmの値は、反射率調整膜を構成する材料の種類や、積層数、成膜時の条件等により調整できる。なお、成膜時の条件とは、例えば、成膜時の真空度、基材の加熱温度、材料に付与するエネルギーが挙げられる。また、これらの値に限らず、その他の光学特性についても、反射率調整膜を構成する材料の種類や、積層数、成膜時の条件等により調整できる。
Furthermore, for the same reason, the average value of normal incidence reflectance (R1 avg 700 to 850 nm) of the reflectance adjustment film at a wavelength of 700 to 850 nm is preferably 95% or less on both surfaces, more preferably 90% or less, and 60% or less. is even more preferable. Furthermore, the value of R1 avg 700 to 850 nm is preferably 25% or more, more preferably 45% or more.
The values of R1 max 700 to 850 nm and R1 avg 700 to 850 nm can be adjusted depending on the type of material constituting the reflectance adjustment film, the number of laminated layers, conditions during film formation, etc. Note that the conditions during film formation include, for example, the degree of vacuum during film formation, the heating temperature of the base material, and the energy applied to the material. Furthermore, not only these values but also other optical properties can be adjusted by changing the type of material constituting the reflectance adjustment film, the number of laminated layers, conditions during film formation, etc.

光学素子をOLEDからの光を使用する指紋認証に用いる場合には、OLEDから紫外線の発光が無い事、OLEDの紫外線透過率が低いため太陽光等の紫外線を既に十分遮光している事から、紫外域の光の透過を抑制せずとも耐久性を損なうことはない。積極的に紫外線領域の反射率を高くするためには反射調整層の層数を増やす必要があり、コストや反り防止の観点から、反射率調整膜の波長350~400nmにおける垂直入射反射率の最大値(R1max350~400nm)は、共に60%以下が好ましく、50%以下がより好ましく、40%以下がさらに好ましい。 When using optical elements for fingerprint authentication using light from OLEDs, OLEDs do not emit ultraviolet rays, and OLEDs have low ultraviolet transmittance, so they are already sufficiently blocking ultraviolet rays from sunlight, etc. Even if the transmission of light in the ultraviolet region is not suppressed, durability will not be impaired. In order to proactively increase the reflectance in the ultraviolet region, it is necessary to increase the number of layers of the reflection adjustment layer, and from the viewpoint of cost and warpage prevention, the maximum normal incidence reflectance of the reflectance adjustment film at a wavelength of 350 to 400 nm is required. Both values (R1 max 350 to 400 nm ) are preferably at most 60%, more preferably at most 50%, even more preferably at most 40%.

反射率調整膜のうち少なくとも一方は、波長500~1000nmにおける垂直入射反射率の最大値と最小値の半値が波長580~700nmの範囲内にあることが好ましく、両方の反射率調整膜の前記半値が波長580~700nmの範囲内にあることがより好ましい。これは、前記半値より低波長側の領域の光は透過し、半値より長波長側の領域の光は反射するというカットオフとなる波長が580~700nmの範囲内にあることで、近赤外域の光を選択的に反射することを意味する。 At least one of the reflectance adjustment films preferably has a half value of the maximum value and minimum value of the normal incidence reflectance at a wavelength of 500 to 1000 nm within a wavelength range of 580 to 700 nm, and the half value of both reflectance adjustment films is preferably It is more preferable that the wavelength is within the range of 580 to 700 nm. This is because the cut-off wavelength is within the range of 580 to 700 nm, in which light in the wavelength region lower than half-value is transmitted, and light in the region longer wavelength than half-value is reflected. means selectively reflecting light.

光学素子をOLEDからの光を使用する指紋認証に用いる場合、OLEDからの光を検出するため、反射率調整膜のうち少なくとも一方は、波長500~580nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg500~580nm)が4%以下の反射防止膜であることが好ましく、2%以下がより好ましく、1.5%以下がさらに好ましい。また、両方の反射率調整膜のR1avg500~580nmの値が共に上記範囲を満たすことがより好ましい。
R1avg500~580nmの値は低いほど好ましく、その下限は特に限定されないが、通常0.1%以上である。
When the optical element is used for fingerprint authentication using light from an OLED, at least one of the reflectance adjustment films has an average value of normal incidence reflectance at a wavelength of 500 to 580 nm (R1 avg500 -580 nm ) is preferably 4% or less, more preferably 2% or less, and even more preferably 1.5% or less. Further, it is more preferable that both the values of R1 avg of 500 to 580 nm of both reflectance adjustment films satisfy the above range.
The lower the value of R1 avg 500 to 580 nm , the more preferable it is, and its lower limit is not particularly limited, but is usually 0.1% or more.

(光学素子)
光学素子は、前記樹脂層及び前記反射率調整膜の他に、本実施形態の効果を妨げない範囲で、さらに任意の層を備えていてもよい。例えば、樹脂層と反射率調整膜との間に、両者の密着性を向上させる目的でさらにハードコート層を有してもよい。その他に、帯電防止層等を備えることもできる。
(optical element)
In addition to the resin layer and the reflectance adjustment film, the optical element may further include any layer as long as it does not impede the effects of this embodiment. For example, a hard coat layer may be further provided between the resin layer and the reflectance adjustment film for the purpose of improving the adhesion between the two. In addition, an antistatic layer or the like can also be provided.

ハードコート層は、前記樹脂層や反射率調整膜の光学特性を損なわなければ特に限定されず従来公知のものを使用できる。例えば、ガラス転移温度Tgが170℃以上の樹脂の層が、熱や応力による変形が生じにくく、かつ密着性の効果に優れることから好ましい。ガラス転移温度は200℃以上がより好ましく、250℃以上がさらに好ましい。ガラス転移温度の上限は特に限定されないが、成形加工性等の観点から、400℃以下が好ましい。 The hard coat layer is not particularly limited as long as it does not impair the optical properties of the resin layer or reflectance adjusting film, and any conventionally known hard coat layer can be used. For example, a layer of resin having a glass transition temperature Tg of 170° C. or higher is preferable because it is less likely to be deformed by heat or stress and has excellent adhesion effects. The glass transition temperature is more preferably 200°C or higher, even more preferably 250°C or higher. Although the upper limit of the glass transition temperature is not particularly limited, it is preferably 400° C. or lower from the viewpoint of moldability and the like.

ハードコート層を構成する樹脂として、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、エンチオール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリパラフェニレン樹脂、ポリアリーレンエーテルフォスフィンオキシド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂が挙げられる。中でも、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂が硬度や反射率調整層との密着性の点から好ましい。 Examples of the resin constituting the hard coat layer include acrylic resin, epoxy resin, enethiol resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyarylate resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyparaphenylene resin, and polyarylene ether phosphine oxide. Examples include resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyolefin resin, polycycloolefin resin, and polyester resin. Among these, acrylic resin, polyimide resin, and epoxy resin are preferable from the viewpoint of hardness and adhesion with the reflectance adjusting layer.

ハードコート層は、公知の製造方法を適用できる。
例えば、ハードコート層を構成する樹脂と、必要に応じて任意成分との混合物を押出成形によりフィルム状に成形されたハードコート層が得られる。得られたフィルム状のハードコート層を樹脂層の上方に、最外層となるように積層し、熱圧着等により一体化できる。
A known manufacturing method can be applied to the hard coat layer.
For example, a hard coat layer can be obtained by extrusion molding a mixture of a resin constituting the hard coat layer and optional components as required. The obtained film-like hard coat layer is laminated above the resin layer so as to become the outermost layer, and can be integrated by thermocompression bonding or the like.

また、ハードコート層を構成する樹脂と、必要に応じて任意成分とを、溶媒または分散媒に溶解または分散させて調製した塗工液を、樹脂層の主表面上に塗工、乾燥させ、必要に応じて硬化させることでもハードコート層を形成できる。また樹脂層の主表面上ではなく、剥離性の基材上に塗工した場合には、当該剥離性の基材からハードコート層を剥離した後、樹脂層の上方に、最外層となるように積層し、圧着等で一体化させることでハードコート層を形成できる。
なお、塗工液は、微小な泡によるボイド、異物等の付着による凹み、乾燥工程でのはじき等の改善のため界面活性剤を含んでもよい。塗工液を塗工する際には、例えば、浸漬コーティング法、キャストコーティング法、ダイコート法、インクジェットコート法、グラビアコート法またはスピンコート法を使用できる。
Further, a coating liquid prepared by dissolving or dispersing the resin constituting the hard coat layer and optional components in a solvent or dispersion medium is applied onto the main surface of the resin layer and dried, A hard coat layer can also be formed by curing as necessary. In addition, when coating is not on the main surface of the resin layer but on a removable base material, after peeling off the hard coat layer from the releasable base material, the outermost layer is placed above the resin layer. A hard coat layer can be formed by laminating them and integrating them by pressure bonding or the like.
The coating liquid may contain a surfactant to improve voids caused by microbubbles, dents caused by adhesion of foreign matter, repellency during the drying process, and the like. When applying the coating liquid, for example, a dip coating method, a cast coating method, a die coating method, an inkjet coating method, a gravure coating method, or a spin coating method can be used.

本実施形態に係る光学素子は、下記(2)の光学特性を満たす。なお、光学素子の光学特性は、光学素子を構成する色素層を含む樹脂層や反射率調整膜の構成、それらの組み合わせによって調整できる。
(2)反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg700~850nm)が高い側の面において、光学素子の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R2avg700~850nm)に対して、(100-R2avg700~850nm)で表される値が3~70%である。
The optical element according to this embodiment satisfies the following optical property (2). Note that the optical characteristics of the optical element can be adjusted by the configuration of the resin layer including the dye layer and the reflectance adjustment film that constitute the optical element, and the combination thereof.
(2) On the side surface where the average value of the normal incidence reflectance (R1 avg700~850 nm) of the reflectance adjustment film at wavelength 700~850 nm is high, the average value of normal incidence reflectance (R2 avg) at wavelength 700~850 nm of the optical element is high. avg700-850 nm ), the value expressed as (100-R2 avg700-850 nm ) is 3-70%.

(100-R2avg700~850nm)で表される値を70%以下とすると、色素層による吸収に加えて、反射率調整膜による反射によって、一定以上、近赤外域の光の透過を抑制することを意味する。(100-R2avg700~850nm)で表される値は60%以下が好ましく、50%以下がより好ましい。
(100-R2avg700~850nm)で表される値を3%以上とすると、反射率調整膜による反射を従来と比して低く抑え、光学素子をOLED等の平板素子と対向させた際の、多重反射の絶対量を小さくできる。(100-R2avg700~850nm)で表される値は10%以上が好ましく、30%以上がより好ましい。
When the value expressed by (100-R2 avg700-850nm ) is 70% or less, in addition to absorption by the dye layer, transmission of near-infrared light is suppressed beyond a certain level by reflection by the reflectance adjustment film. means. The value expressed by (100-R2 avg700-850 nm ) is preferably 60% or less, more preferably 50% or less.
If the value expressed by (100-R2 avg700-850nm ) is 3% or more, the reflection by the reflectance adjustment film can be suppressed lower than before, and when the optical element is opposed to a flat plate element such as an OLED, The absolute amount of multiple reflections can be reduced. The value expressed by (100-R2 avg 700-850 nm ) is preferably 10% or more, more preferably 30% or more.

また、R1avg700~850nmの値が低い側の面においても同様に、(100-R2avg700~850nm)で表される値が上記範囲を満たすことがより好ましい。 Further, it is more preferable that the value expressed by (100-R2 avg700-850 nm ) satisfies the above range in the same manner on the side where the value of R1 avg 700-850 nm is low.

光学素子は、OD値で表される光学濃度を用いて、
(OD_r1+OD_r2+OD_ab)>1、かつ
(OD_r1+OD_r2)<(2.5×OD_ab)
の関係を満たすことが好ましい。
OD_r1とは、入射面側に位置する反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg700~850nm_1)を用いて、-log10(100-R1avg700~850nm_1)で表される反射由来の遮光性能である。
OD_r2とは、出射面側に位置する反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg700~850nm_2)を用いて、-log10(100-R1avg700~850nm_2)で表される反射由来の遮光性能である。
OD_abとは、樹脂層の波長700~850nmにおける垂直入射透過率の平均値(T3avg700~850nm)を用いて、-log10(T3avg700~850nm)で表される色素層の吸収由来の遮光性能である。
The optical element uses the optical density expressed by the OD value,
(OD_r1+OD_r2+OD_ab)>1, and (OD_r1+OD_r2)<(2.5×OD_ab)
It is preferable that the following relationship is satisfied.
OD_r1 is expressed as -log 10 (100-R1 avg700-850nm_1 ) using the average value of normal incidence reflectance (R1 avg700-850nm_1 ) of the reflectance adjustment film located on the incident surface side at a wavelength of 700-850nm. This is the light shielding performance derived from reflection.
OD_r2 is expressed as -log 10 (100-R1 avg700-850nm_2 ) using the average value of normal incidence reflectance (R1 avg700-850nm_2 ) of the reflectance adjustment film located on the exit surface side at a wavelength of 700-850nm. This is the light shielding performance derived from reflection.
OD_ab is the light-shielding performance derived from the absorption of the pigment layer, which is expressed as -log 10 (T3 avg 700-850 nm ) using the average value of normal incidence transmittance of the resin layer at a wavelength of 700-850 nm (T3 avg 700-850 nm ). It is.

上記において、OD=αである場合、光の減衰率が(1/10α)であることを意味する。
また、光学素子が、例えば、有機薄膜撮像素子(CMOS)、光学素子、有機発光素子(OLED)の順に空気層を介して積層される場合、光学素子のOLED側が入射面側、CMOS側が出射面側となる。
In the above, when OD=α, it means that the attenuation rate of light is (1/10 α ).
Furthermore, when the optical element is, for example, an organic thin film image sensor (CMOS), an optical element, and an organic light emitting element (OLED), which are stacked in this order with an air layer in between, the OLED side of the optical element is the incident surface side, and the CMOS side is the exit surface. Become a side.

すなわち、(OD_r1+OD_r2+OD_ab)が1超とは、波長700~850nmの領域の光の減衰率が1/10未満であり、かかる光の透過率が10%未満であることを意味する。これにより、近赤外域の光の透過を十分に抑制できる。(OD_r1+OD_r2+OD_ab)の値は1.5以上がより好ましく、2以上がさらに好ましい。
(OD_r1+OD_r2+OD_ab)の値の上限は特に限定されないが、通常4以下である。
That is, (OD_r1+OD_r2+OD_ab) being more than 1 means that the attenuation rate of light in the wavelength range of 700 to 850 nm is less than 1/101 , and the transmittance of such light is less than 10%. Thereby, transmission of light in the near-infrared region can be sufficiently suppressed. The value of (OD_r1+OD_r2+OD_ab) is more preferably 1.5 or more, and even more preferably 2 or more.
The upper limit of the value of (OD_r1+OD_r2+OD_ab) is not particularly limited, but is usually 4 or less.

(OD_r1+OD_r2)<(2.5×OD_ab)とは、波長700~850nm領域の光に対して、反射率調整膜による反射により透過を抑制する光学濃度が、樹脂層の色素層による吸収により透過を抑制する光学濃度の2.5倍未満であることを意味する。これにより、反射率調整膜とOLED等の平板素子との対向による多重反射迷光を十分に抑制できる。(OD_r1+OD_r2)の値はOD_abの値の2倍以下がより好ましく、1倍以下がさらに好ましい。
(OD_r1+OD_r2)の値の下限は、反射率調整膜の反射により波長700~850nmの領域の光の透過をある程度抑制する点から、OD_abの値の0.3倍以上が好ましく、0.5倍以上がより好ましい。
(OD_r1+OD_r2)<(2.5×OD_ab) means that for light in the wavelength range of 700 to 850 nm, the optical density suppresses transmission by reflection by the reflectance adjustment film, and the optical density suppresses transmission by absorption by the dye layer of the resin layer. It means less than 2.5 times the optical density to be suppressed. Thereby, it is possible to sufficiently suppress multiple reflection stray light due to the reflectance adjustment film facing the flat plate element such as an OLED. The value of (OD_r1+OD_r2) is more preferably twice or less than the value of OD_ab, and even more preferably one time or less.
The lower limit of the value of (OD_r1+OD_r2) is preferably 0.3 times or more, and 0.5 times or more of the value of OD_ab, since the reflection of the reflectance adjustment film suppresses the transmission of light in the wavelength range of 700 to 850 nm to some extent. is more preferable.

本実施形態に係る光学素子は、指紋認証に用いられることが好ましく、特に近赤外域の光が入りやすい屋外で使用される指紋認証に用いられることがより好ましく、スマートフォンにおける指紋認証に用いられることがさらに好ましい。 The optical element according to the present embodiment is preferably used for fingerprint authentication, more preferably used for fingerprint authentication used outdoors where light in the near-infrared region easily enters, and preferably used for fingerprint authentication in a smartphone. is even more preferable.

[指紋検出装置]
本実施形態に係る指紋検出装置は、前記[光学素子]に記載の光学素子と、有機発光素子と、有機薄膜撮像素子と、を備えるものである。光学素子の好ましい態様は、上記[光学素子]に記載の好ましい態様と同様である。
有機発光素子と有機薄膜撮像素子は、従来公知のものを適用できる。また、光学素子、有機発光素子及び有機薄膜撮像素子以外の構成も、従来公知の構成であればよい。
[Fingerprint detection device]
The fingerprint detection device according to this embodiment includes the optical element described in [Optical Element] above, an organic light emitting element, and an organic thin film imaging element. Preferred embodiments of the optical element are the same as those described in [Optical Element] above.
Conventionally known organic light emitting devices and organic thin film imaging devices can be used. Further, the configurations other than the optical element, the organic light emitting element, and the organic thin film image sensor may be conventionally known configurations.

次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。以下の各光学特性の測定には、紫外可視分光光度計((株)日立ハイテクノロジーズ社製、U-4100形)を用いた。 Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. An ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd., model U-4100) was used to measure the following optical properties.

(例1~例8)
透明のポリイミド樹脂(三菱ガス化学株式会社製、L-3G30、厚さ30μm)を基材とし、その両主面上に厚さ1μmの色素層をそれぞれ成膜して樹脂層を得た。色素層は、下記に示す5種の色素化合物(A)~(E)と、ポリイミド樹脂(三菱ガス化学株式会社製、C-3G30G)とを、シクロヘキサノンとγ―ブチロラクトンの混合液(溶媒または分散媒の名称)に溶解させて塗工液を調製した。これを、基材の主表面上に塗工、乾燥、硬化させることで色素層を形成した。
色素化合物(A)~(E)は、最大吸収波長λmaxが順に707nm、753nm、772nm、809nm、845nmの化合物である。例1~例7の色素層の透過スペクトルを図2に示すが、色素化合物(A)~(E)の添加量の比は、順に2.25:1.2:1.2:2.1:4.2(質量比)である。また、例8の色素層の透過スペクトルを図3に示すが、色素化合物(A)~(E)の添加量の比は、順に1.275:0.66:0.30:1.20:2.10(質量比)である。例1~例7と、例8とは、用いる色素化合物は同じであるが、それらの添加量の違いから透過スペクトルも異なるものである。
得られた樹脂層の両主面上に、SiO及びTiOの誘電体膜を順に積層し、誘電体多層膜の反射率調整膜を形成することで光学素子を得た。反射率調整膜の構成と、各誘電体膜の厚さを表1に示す。
(Example 1 to Example 8)
A transparent polyimide resin (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd., L-3G30, thickness 30 μm) was used as a base material, and a resin layer was obtained by forming dye layers each having a thickness of 1 μm on both main surfaces thereof. The dye layer consists of five types of dye compounds (A) to (E) shown below and a polyimide resin (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd., C-3G30G) in a mixed solution (solvent or dispersion) of cyclohexanone and γ-butyrolactone. A coating liquid was prepared by dissolving it in a solvent (name of medium). This was applied onto the main surface of the base material, dried, and cured to form a dye layer.
The dye compounds (A) to (E) are compounds with maximum absorption wavelengths λ max of 707 nm, 753 nm, 772 nm, 809 nm, and 845 nm, respectively. The transmission spectra of the dye layers of Examples 1 to 7 are shown in FIG. 2, and the ratio of the amounts of dye compounds (A) to (E) added is 2.25:1.2:1.2:2.1 in order. :4.2 (mass ratio). Further, the transmission spectrum of the dye layer of Example 8 is shown in FIG. 3, and the ratio of the amounts of dye compounds (A) to (E) added is 1.275:0.66:0.30:1.20: It is 2.10 (mass ratio). Examples 1 to 7 and Example 8 use the same dye compounds, but have different transmission spectra due to differences in the amounts added.
An optical element was obtained by sequentially laminating dielectric films of SiO 2 and TiO 2 on both main surfaces of the obtained resin layer to form a reflectance adjustment film of a dielectric multilayer film. Table 1 shows the structure of the reflectance adjustment film and the thickness of each dielectric film.

Figure 0007347145000001
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Figure 0007347145000002
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(例9)
反射率調整膜を形成しなかった以外は、例1と同様にして、基材及び色素層を備える樹脂層の光学素子を得た。色素層の透過スペクトルは、図2に示した例1~7の透過スペクトルと同じである。
(例10)
例1と同様の基材を用い、その主表面に色素層を形成しないものをそのまま樹脂層とした。この樹脂層の両主面上に、SiO及びTiOの誘電体膜を順に積層し、誘電体多層膜の反射率調整膜を形成することで光学素子を得た。反射率調整膜の構成と、各誘電体膜の厚さを表1に示す。
(Example 9)
An optical element having a resin layer including a base material and a dye layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reflectance adjustment film was not formed. The transmission spectrum of the dye layer is the same as that of Examples 1 to 7 shown in FIG.
(Example 10)
The same base material as in Example 1 was used, and the resin layer was made without forming a dye layer on its main surface. An optical element was obtained by sequentially laminating dielectric films of SiO 2 and TiO 2 on both main surfaces of this resin layer to form a reflectance adjustment film of a dielectric multilayer film. Table 1 shows the structure of the reflectance adjustment film and the thickness of each dielectric film.

例1~例10の光学素子における反射率調整膜の反射スペクトルを図4に示す。
図4中、3L、5L、7L及び9Lとは、それぞれ積層数が3層、5層、7層及び9層の反射率調整膜を意味する。すなわち、3Lとは例1の入射面側、及び例1と例2の出射面側に位置する反射率調整膜の反射スペクトルである。5Lとは例2と例3の入射面側、及び例3と例4の出射面側に位置する反射率調整膜の反射スペクトルである。7Lとは例4と例5と例8の入射面側、及び例5と例6と例8の出射面側に位置する反射率調整膜の反射スペクトルである。9Lとは例6と例7の入射面側、及び例7の出射面側に位置する反射率調整膜の反射スペクトルである。
また、図4中、13L-1とは、積層数が13層である例10の入射面側に位置する反射率調整膜の反射スペクトルである。13L-2とは、積層数が13層である例10の出射面側に位置する反射率調整膜の反射スペクトルである。
FIG. 4 shows the reflection spectra of the reflectance adjusting films in the optical elements of Examples 1 to 10.
In FIG. 4, 3L, 5L, 7L, and 9L mean reflectance adjustment films having three, five, seven, and nine layers, respectively. That is, 3L is the reflection spectrum of the reflectance adjustment film located on the incident surface side in Example 1 and on the exit surface side in Examples 1 and 2. 5L is the reflection spectrum of the reflectance adjustment film located on the incident surface side in Examples 2 and 3 and on the exit surface side in Examples 3 and 4. 7L is the reflection spectrum of the reflectance adjusting film located on the incident surface side in Examples 4, 5, and 8, and on the exit surface side in Examples 5, 6, and 8. 9L is the reflection spectrum of the reflectance adjustment film located on the incident surface side of Examples 6 and 7, and on the exit surface side of Example 7.
Further, in FIG. 4, 13L-1 is the reflection spectrum of the reflectance adjustment film located on the incident surface side in Example 10, in which the number of laminated layers is 13. 13L-2 is the reflection spectrum of the reflectance adjustment film located on the exit surface side of Example 10, in which the number of laminated layers is 13.

例1~例10の光学素子における反射率調整膜(入射面側)の光学特性を表2に、反射率調整膜(出射面側)の光学特性を表3に、樹脂層の光学特性を表4に、光学素子の光学特性を表5に、それぞれ示す。なお、例1~例8が実施例であり、例9が参考例、例10が比較例である。
表2において、R1_max700-850nmとは、波長700~850nmにおける垂直入射反射率の最大値を表す。R1_avg700-850nmとは、波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値を表す。OD_r1とは、波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg700~850nm_1)を用いて、-log10(100-R1avg700~850nm_1)で表される反射由来の遮光性能を意味する光学濃度を表す。R1_max350-400nmとは、波長350~400nmにおける垂直入射反射率の最大値を表す。λ_HM(半値)とは、波長500~1000nmにおける垂直入射反射率の最大値と最小値の半値となる波長(nm)を表す。R1_avg500-580nmとは、波長500~580nmにおける垂直入射反射率の平均値を表す。
表3における各表記は、表2の対応する各表記と同じものを表す。
表4において、Tdye_avg500-600nmとは、樹脂層の波長500~600nmにおける垂直入射透過率の平均値を表す。Tdye_max700-850nmとは、樹脂層の波長700~850nmにおける垂直入射透過率の最大値を表す。OD_abとは、樹脂層の波長700~850nmにおける垂直入射透過率の平均値(T3avg700~850nm)を用いて、-log10(T3avg700~850nm)で表される、色素層の吸収由来の遮光性能を意味する光学濃度を表す。
表5において、OD(A)とは、光学素子単体の遮光性能を示す光学濃度であり、OD(B)とは、実使用に近い構成での遮光性能を示す光学濃度である。実使用に近い構成とは、反射率50%である平板が厚さ0.1mmの空気層を介して対向させた場合の光学濃度である。また、耐久性とは、擦傷性や一般環境放置下での色素の劣化等などを考慮した指標で、実使用に耐え得ると判断したものは良好であるとして「○」、実使用に耐え得ないと判断したものは「×」とした。
In the optical elements of Examples 1 to 10, Table 2 shows the optical properties of the reflectance adjustment film (incidence surface side), Table 3 shows the optical properties of the reflectance adjustment film (output surface side), and optical properties of the resin layer are shown. 4 and Table 5 show the optical properties of the optical elements. Note that Examples 1 to 8 are examples, Example 9 is a reference example, and Example 10 is a comparative example.
In Table 2, R1_max700-850nm represents the maximum value of the normal incidence reflectance in the wavelength range of 700-850nm. R1_avg700-850nm represents the average value of normal incidence reflectance in the wavelength range of 700-850nm. OD_r1 refers to the light-shielding performance derived from reflection, which is expressed as -log 10 (100-R1 avg700-850nm_1 ) using the average value of normal incidence reflectance at a wavelength of 700-850nm (R1 avg700-850nm_1 ). Represents concentration. R1_max350-400nm represents the maximum value of normal incidence reflectance at a wavelength of 350-400nm. λ_HM (half value) represents the wavelength (nm) at which the normal incidence reflectance is half the maximum value and the minimum value in the wavelength range of 500 to 1000 nm. R1_avg500-580nm represents the average value of normal incidence reflectance in the wavelength range of 500-580nm.
Each notation in Table 3 represents the same thing as the corresponding notation in Table 2.
In Table 4, Tdye_avg500-600nm represents the average value of normal incidence transmittance of the resin layer at a wavelength of 500-600 nm. Tdye_max700-850nm represents the maximum value of normal incidence transmittance of the resin layer at a wavelength of 700-850nm. OD_ab is the light shielding derived from the absorption of the dye layer, which is expressed as -log 10 (T3 avg 700-850 nm ) using the average value of normal incidence transmittance of the resin layer at a wavelength of 700-850 nm (T3 avg 700-850 nm ). Represents optical density, which indicates performance.
In Table 5, OD (A) is an optical density that indicates the light blocking performance of a single optical element, and OD (B) is an optical density that indicates the light blocking performance in a configuration close to that in actual use. The configuration close to actual use is the optical density when flat plates with a reflectance of 50% are opposed to each other with an air layer 0.1 mm thick in between. In addition, durability is an index that takes into consideration factors such as scratch resistance and deterioration of pigments when left in a general environment, and those that are judged to be able to withstand actual use are marked as good, and those that are judged to be able to withstand actual use are marked as good. Items that were determined to be absent were marked with an “×”.

Figure 0007347145000003
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Figure 0007347145000004
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Figure 0007347145000005
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Figure 0007347145000006
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例1~7を比較すると反射率調整膜による近赤外域の光の反射が多くなるほど素子単体の遮光性能OD(A)と実使用配置での遮光性能OD(B)の差が大きくなり、実使用配置での遮光性能の低下量が大きくなることが分かる。これは多重反射により撮像素子側に抜けてくる光量が増加していることを意味している。
例9は色素層の表面に誘電体多層膜による反射率調整層の無い構成で、遮光性能のほとんどが色素の吸収に由来する。例9では、実使用配置での遮光性能の低下がきわめて少なく、素子反射率を抑えることが多重反射迷光抑制に有効であることを示唆している。一方で、色素層がむき出しの構成となっているため、光学素子を作製する際に素子の表面に傷がつきやすく外観上の問題が生じやすい。また色素層がむき出しになっていることで色素が劣化しやすいという問題がある。
例10は、色素層を持たず、片側で10層以上、両側で合計20層以上の誘電体多層膜を形成すると、ほとんどが反射により近赤外線域を遮光する構成であるが、実使用配置における遮光性能の低下率{OD(B)-OD(A)}/OD(A)が15%以上となることから、多重反射により遮光性能の低下が大きいことが分かる。
また例3と例8及び例10とを比較すると、素子としての遮光性能OD(A)はいずれも大凡2程度であるが、色素層の吸収由来の遮光性能OD_abが高い程、実使用配置における遮光性能の低下量、遮光性能の低下率が少ない。このことは色素の吸収で遮光性能を上げると多重反射迷光を抑えられていることを意味する。
以上の結果より、波長600~800nmに吸収極大を持つ色素層を有する樹脂層を用いると、反射率調整膜による近赤外域の光の反射を抑えても、光学素子全体として、当該近赤外域の光の透過を十分に抑制できることが分かった。さらに、反射率調整膜による反射を抑えると、多重反射迷光の発生も抑制できる。
Comparing Examples 1 to 7, the more the near-infrared light is reflected by the reflectance adjustment film, the larger the difference between the light shielding performance OD (A) of the element alone and the light shielding performance OD (B) in the actual usage arrangement becomes. It can be seen that the amount of decrease in light shielding performance increases depending on the usage arrangement. This means that the amount of light passing through to the image sensor side is increasing due to multiple reflections.
Example 9 has a structure in which there is no reflectance adjustment layer made of a dielectric multilayer film on the surface of the dye layer, and most of the light shielding performance is derived from absorption of the dye. In Example 9, there is very little deterioration in the light shielding performance in the actual arrangement, suggesting that suppressing the element reflectance is effective in suppressing multiple reflected stray light. On the other hand, since the dye layer is exposed, the surface of the optical element is easily scratched when manufacturing the optical element, which tends to cause problems in appearance. Furthermore, since the dye layer is exposed, there is a problem that the dye easily deteriorates.
In Example 10, when a dielectric multilayer film is formed without a dye layer and has 10 or more layers on one side and 20 or more layers in total on both sides, most of the near-infrared light is blocked by reflection, but in actual use, Since the reduction rate of light-shielding performance {OD(B)−OD(A)}/OD(A) is 15% or more, it can be seen that the light-shielding performance deteriorates significantly due to multiple reflections.
Furthermore, when comparing Example 3 with Example 8 and Example 10, the light shielding performance OD (A) as an element is approximately 2, but the higher the light shielding performance OD_ab derived from absorption of the dye layer, the better in the actual arrangement. The amount of decrease in light shielding performance and the rate of decrease in light shielding performance are small. This means that multiply reflected stray light can be suppressed by increasing the light-shielding performance through dye absorption.
From the above results, if a resin layer having a dye layer with absorption maximum in the wavelength range of 600 to 800 nm is used, even if the reflection of light in the near-infrared region is suppressed by the reflectance adjustment film, the optical element as a whole will not absorb light in the near-infrared region. It was found that the transmission of light can be sufficiently suppressed. Furthermore, by suppressing reflection by the reflectance adjustment film, the occurrence of multiple reflection stray light can also be suppressed.

本発明に係る光学素子は、近赤外域の光の透過を十分に低く抑えながら、多重反射迷光の発生も抑制できる。そのため、指紋認証の精度を高くでき、屋外でも使用されるスマートフォンに搭載される指紋検出装置等の用途に非常に有用である。 The optical element according to the present invention can suppress the occurrence of multiple reflection stray light while suppressing the transmission of light in the near-infrared region to a sufficiently low level. Therefore, the accuracy of fingerprint authentication can be increased, and it is very useful for applications such as fingerprint detection devices installed in smartphones that are used outdoors.

1:光学素子
10:樹脂層
11:基材
12:色素層
20:反射率調整膜
1: Optical element 10: Resin layer 11: Base material 12: Dye layer 20: Reflectance adjustment film

Claims (12)

基材及び前記基材の少なくとも一方の主面上に波長600~800nmに吸収極大を持つ色素層を有する樹脂層と、前記樹脂層の両主面上に形成された反射率調整膜と、を備え、
下記(1)及び(2)を満たす、光学素子。
(1)前記反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の最大値(R1max700~850nm)が、共に98%以下である。
(2)前記反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg700~850nm)が高い側の面において、前記光学素子の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R2avg700~850nm)に対して、(100-R2avg700~850nm)で表される値が3~70%である。
A resin layer having a dye layer having an absorption maximum at a wavelength of 600 to 800 nm on a base material and at least one main surface of the base material, and a reflectance adjustment film formed on both main surfaces of the resin layer. Prepare,
An optical element that satisfies (1) and (2) below.
(1) The maximum value of normal incidence reflectance (R1 max 700 to 850 nm) of the reflectance adjusting film at a wavelength of 700 to 850 nm is both 98% or less.
(2) The average value of the normal incidence reflectance of the optical element at the wavelength of 700 to 850 nm on the side surface where the average value of the normal incidence reflectance of the reflectance adjustment film at the wavelength of 700 to 850 nm (R1 avg 700 to 850 nm ) is high. The value expressed by (100-R2 avg700-850nm ) is 3-70% with respect to (R2 avg700-850nm ).
前記反射率調整膜の前記波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg700~850nm)が、共に95%以下である、請求項1に記載の光学素子。 The optical element according to claim 1, wherein average values (R1 avg 700 to 850 nm ) of normal incidence reflectance of the reflectance adjusting film at the wavelength of 700 to 850 nm are both 95% or less. 前記反射率調整膜の波長350~400nmにおける垂直入射反射率の最大値(R1max350~400nm)が、共に60%以下である、請求項1又は2に記載の光学素子。 3. The optical element according to claim 1, wherein the reflectance adjusting film has a maximum value of normal incidence reflectance (R1 max 350 to 400 nm) at a wavelength of 350 to 400 nm , both of which are 60% or less. 前記反射率調整膜のうち少なくとも一方は、波長500~1000nmにおける垂直入射反射率の最大値と最小値の半値が波長580~700nmの範囲内にある、請求項1~3のいずれか1項に記載の光学素子。 According to any one of claims 1 to 3, at least one of the reflectance adjusting films has a half value of a maximum value and a minimum value of the normal incidence reflectance at a wavelength of 500 to 1000 nm within a wavelength range of 580 to 700 nm. The optical element described. 前記反射率調整膜のうち少なくとも一方は、波長500~580nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg500~580nm)が4%以下の反射防止膜である、請求項1~4のいずれか1項に記載の光学素子。 Any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the reflectance adjusting films is an antireflection film having an average value of normal incidence reflectance (R1 avg 500 to 580 nm ) of 4% or less at a wavelength of 500 to 580 nm. The optical element described in . 前記反射率調整膜のうち少なくとも一方は多層膜であり、前記反射率調整膜の両方の層数の合計が20層以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の光学素子。 The optical element according to claim 1, wherein at least one of the reflectance adjusting films is a multilayer film, and the total number of layers of both reflectance adjusting films is 20 or less. 前記多層膜が、SiO、Al、ZrO、MgF、TiO、Ta、Nb、及びLaからなる群より選ばれる2種以上の誘電体膜から構成される誘電体多層膜である、請求項6に記載の光学素子。 The multilayer film is made of two or more dielectric films selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , MgF 2 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , and La 2 O 3 The optical element according to claim 6, which is a dielectric multilayer film composed of. 前記反射率調整膜のうち少なくとも一方はエネルギー硬化性樹脂の膜である、請求項1~7のいずれか1項に記載の光学素子。 The optical element according to claim 1, wherein at least one of the reflectance adjusting films is an energy-curable resin film. 前記樹脂層の色素吸収分光が、下記(i)及び(ii)を満たす、請求項1~8のいずれか1項に記載の光学素子。
(i)波長500~600nmにおける垂直入射透過率の平均値が85%以上である。
(ii)波長700~850nmにおける垂直入射透過率の最大値が35%以下である。
The optical element according to any one of claims 1 to 8, wherein the dye absorption spectrum of the resin layer satisfies the following (i) and (ii).
(i) The average value of normal incidence transmittance at a wavelength of 500 to 600 nm is 85% or more.
(ii) The maximum value of normal incidence transmittance at a wavelength of 700 to 850 nm is 35% or less.
入射面側に位置する前記反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg700~850nm_1)を用いて、-log10(100-R1avg700~850nm_1)で表される反射由来の遮光性能をOD_r1とし、
出射面側に位置する前記反射率調整膜の波長700~850nmにおける垂直入射反射率の平均値(R1avg700~850nm_2)を用いて、-log10(100-R1avg700~850nm_2)で表される反射由来の遮光性能をOD_r2とし、
前記樹脂層の波長700~850nmにおける垂直入射透過率の平均値(T3avg700~850nm)を用いて、-log10(T3avg700~850nm)で表される前記色素層の吸収由来の遮光性能をOD_abとした場合に、
(OD_r1+OD_r2+OD_ab)>1、かつ
(OD_r1+OD_r2)<(2.5×OD_ab)
を満たす、請求項1~9のいずれか1項に記載の光学素子。
Reflection expressed as -log 10 (100-R1 avg700-850nm_1 ) using the average value of the normal incidence reflectance (R1 avg700-850nm_1 ) at a wavelength of 700-850nm of the reflectance adjustment film located on the incident surface side. The original light shielding performance is OD_r1,
Reflection expressed as -log 10 (100-R1 avg700-850 nm_2) using the average value of normal incidence reflectance at wavelengths of 700-850 nm (R1 avg700-850 nm_2 ) of the reflectance adjustment film located on the exit surface side. The original light shielding performance is OD_r2,
Using the average value of normal incidence transmittance of the resin layer at a wavelength of 700 to 850 nm (T3 avg 700 to 850 nm ), the light shielding performance derived from absorption of the dye layer expressed as -log 10 (T3 avg 700 to 850 nm ) is expressed as OD_ab In this case,
(OD_r1+OD_r2+OD_ab)>1, and (OD_r1+OD_r2)<(2.5×OD_ab)
The optical element according to any one of claims 1 to 9, which satisfies the following.
指紋認証に用いられる、請求項1~10のいずれか1項に記載の光学素子。 The optical element according to any one of claims 1 to 10, which is used for fingerprint authentication. 請求項11に記載の光学素子と、有機発光素子と、有機薄膜撮像素子と、を備える指紋検出装置。 A fingerprint detection device comprising the optical element according to claim 11, an organic light emitting element, and an organic thin film imaging element.
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