KR102475837B1 - 광학 필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터는, 하면 및 상면을 갖는 기판; 상기 기판의 상면 상에 배치된 상부 무기물 필터 적층체; 상기 상부 무기물 필터 적층체 상에 배치되며 광 흡수제를 포함하는 유기물층; 및 상기 기판의 하면 상에 배치된 하부 무기물 필터 적층체를 포함한다.

Description

광학 필터{OPTICAL FILTER}
본 발명은 유기물 코팅층을 포함하는 광학 필터에 관한 것이다.
광학 필터는 요구되는 파장 대역의 광을 투과시키거나 차단하는 광학 장치이다. 예를 들어, 카메라 모듈 등과 같이 선택된 영역의 주파수 또는 색상이 필요한 애플리케이션의 경우 광의 파장 범위를 제한할 필요가 있다. 이를 위해 원치 않는 파장의 광을 선택적으로 반사(reflection), 굴절(refraction), 회절(diffraction) 또는 흡수(absorption)하고 나머지 파장의 광을 투과(transmission)하도록 하는 광학 필터가 사용될 수 있다.
한편, VR(Virtual Reality), AR(Augmented Reality), 자율 주행 차량, 드론, 안면 인식, 홍채 인식, 제스처 인식 등에 있어서 핵심 구성 요소 중 하나로 적외선 영역의 파장을 제어하기 위한 광학 필터가 주목받고 있다. 스마트 장치에 안면 인식, 홍채 인식, 제스처 인식 등과 같은 기능을 적용함에 있어서, 특정 적외선 영역에 대한 높은 투과 성능 및 나머지 영역에 대한 높은 차단 성능을 가짐과 동시에 낮은 두께를 갖는 광학 필터의 개발이 요구되고 있다.
일반적으로, 광학 필터는 기판 상에 배치된 필터 적층체를 포함하며, 필터 적층체는 높은 굴절률층과 낮은 굴절률층이 교번하여 적층된 구조를 갖는다. 높은 굴절률층과 낮은 굴절률층 각각의 굴절률, 전체 층 개수, 각 층의 두께 등을 조절하여 요구되는 파장의 광을 투과시키는 광학 필터가 제공될 수 있다.
그러나 높은 굴절률층과 낮은 굴절률층을 이용한 간섭 필터는 그 구조가 단순한 장점이 있지만, 요구되는 파장에 적합한 광학 필터를 세밀하게 설계하는데 한계가 있다. 특히, 간섭 필터는 입사각에 따른 중심 파장의 블루 시프트를 감소시키는데 한계가 있다. 입사각에 따른 큰 파장 시프트는 요구되는 입사각 범위에 걸쳐 광을 투과시키기 위해 통과 대역을 넓게 형성할 것을 요구하고, 그 결과, 전달되는 주변광이 증가하여 신호 대 잡음(S/N)비가 감소한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 입사각에 따른 파장 시프트를 감소시킬 수 있는 광학 필터를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있는 광학 필터를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 제조 과정에서 유기물층의 변형을 방지할 수 있는 광학 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터는, 하면 및 상면을 갖는 기판; 상기 기판의 상면 상에 배치된 상부 무기물 필터 적층체; 상기 상부 무기물 필터 적층체 상에 배치되며 광 흡수제를 포함하는 유기물층; 및 상기 기판의 하면 상에 배치된 하부 무기물 필터 적층체를 포함한다.
무기물 필터 적층체와 광 흡수제를 포함하는 유기물층을 함께 사용함으로써 입사각에 따른 파장 시프트를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있다. 나아가, 광 흡수제를 포함하는 유기물층을 상부 무기물 필터 적층체 상에 배치함으로써 상부 무기물 필터 적층체를 상대적으로 고온에서 제작할 수 있어 양호한 특성을 갖는 상부 무기물 필터 적층체를 제조할 수 있으며, 유기물층의 변형을 방지할 수 있다.
상기 유기물층은 단파장측에 광 흡수 에지 파장을 갖는 근적외선 흡수제를 함유할 수 있다.
상기 광학 필터는 근적외선의 광을 투과하는 대역 투과 필터일 수 있다.
상기 상부 무기물 필터 적층체는 교번하여 적층된 굴절률이 서로 다른 층들을 포함할 수 있으며, 상기 상부 무기물 필터 적층체는 상기 광 흡수 에지보다 장파장 측에 컷 오프 에지 파장을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하부 무기물 필터 적층에는 반사 방지층일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 하부 무기물 필터 적층체는 단파장 투과 또는 장파장 투과 필터 적층체일 수 있다.
상기 상부 무기물 필터 적층체는 단파장 투과, 장파장 투과, 또는 대역 투과 필터 적층체일 수 있다.
상기 광학 필터는 상기 유기물층 상에 배치된 반사 방지층을 더 포함할 수 있다.
상기 광학 필터는 상기 유기물층 상에 배치된 오버 코트를 더 포함할 수 있다.
상기 광학 필터는 상기 기판과 상기 상부 무기물 필터 적층체 사이에 배치된 베이스 코트를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 무기물 필터 적층체는 스퍼터링 증착 기술을 이용하여 증착된 것일 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 무기물 필터 적층체와 함께 광 흡수제를 포함하는 유기물층을 채택함으로써 입사각 증가에 따른 파장 시프트를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라, 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있는 광학 필터를 제공할 수 있다.
나아가, 상기 유기물층을 무기물 필터 적층체 상에 배치함으로써 무기물 필터 적층체를 상대적으로 고온에서 형성할 수 있어 우수한 성능을 갖는 무기물 필터 적층체를 제조할 수 있으며, 유기물층의 변형을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 필터를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 광 흡수제를 포함하는 유기물층의 광 투과 스펙트럼을 설명하기 위한 개략적인 그래프이다.
도 4는 무기물 필터 적층체의 광 투과 스펙트럼을 설명하기 위한 개략적인 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터의 광 투과 스펙트럼을 설명하기 위한 개략적인 그래프이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 더욱 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
대표적으로 광학 필터는 흡수 필터(absorption filter) 및 간섭 필터(interference filter)로 구분될 수 있다. 흡수 필터는 특정 파장 대역의 빛을 선택적으로 흡수하는 물질을 이용하여 빛을 차단할 수 있다. 간섭 필터는 흡수 필터와 달리 흡수보다는 빛의 간섭 현상을 이용하여 원하지 않는 파장을 파괴적으로 간섭(destructively interfere)함으로써 투과되는 파장을 제한할 수 있다.
본 발명은 간섭 필터와 흡수 필터를 조합하여 입사각 증가에 따른 중심 파장의 블루 시프트를 감소시킨 대역 투과 필터와 관련되며, 특히, 무기물 필터 적층체와 광 흡수제를 포함하는 유기물층의 적층 순서를 제어함으로써 유기물층의 변형을 방지한 광학 필터에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 광학 필터는 기판(21), 하부 필터 적층체(23), 상부 필터 적층체(23), 및 유기물층(29)을 포함할 수 있다. 또한, 광학 필터는 베이스 코트(25) 및/또는 오버 코트(31)를 포함할 수 있다.
기판(21) 요구되는 파장의 광을 투과하는 투명 기판으로, 예컨대 유리 기판, 석영 기판, 또는 실리콘 기판과 같은 무기물 기판, 또는 투명 수지로 형성된 필름 기판일 수 있다.
투명 수지는 적외선 영역에서 광을 투과하는 합성 수지를 지칭하며, 예를 들어, 아크릴 수지, 스티렌 수지, 아크릴 수지(acrylic resin), 스티렌 수지(styrene resin), ABS 수지(ABS resin), AS 수지(AS resin), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin), 폴리올레핀 수지(polyolefin resin), 폴리염화비닐 수지(polyvinyl chloride resin), 아세테이트계 수지(acetate-based resin), 셀룰로오스계 수지(cellulose-based resin), 폴리에스테르 수지(polyester resin), 알릴에스테르 수지(allylester resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 에테르 수지(polyimide ether resin), 폴리아미드이미드 수지(polyamideimide resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 우레탄 수지(urethane resin), 또는 우레아 수지(urea resin)일 수 있다.
하부 필터 적층체(23)는 기판(21)의 하면 상에 배치될 수 있다. 하부 필터 적층체(23)는 기판(21) 상에 증착되어 형성될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하부 필터 적층체(23)는 임시 기판과 같은 다른 기판 상에 증착된 후, 기판(21) 상에 부착될 수도 있다.
하부 필터 적층체(23)는 굴절률이 서로 다른 복수의 무기물층들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 하부 필터 적층체(23)는 반사 방지막일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 하부 필터 적층체(23)는 굴절률이 서로 다른 층들이 서로 교번하여 적층된 적층 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어, 단파장, 장파장, 또는 대역 투과 필터 적층체, 또는 일 수 있다.
하부 필터 적층체(23)는 기판(21)의 상면을 투과한 특정 파장 대역의 광이 하면에서 반사되는 것을 방지하기 위한 반사 방지막으로 기능할 수 있다. 나아가, 하부 필터 적층체(23)는 기판(21)의 상면을 투과한 광 중 적어도 일부를 차단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하부 필터 적층체(23)는 복수의 저굴절률층들(L) 및 고굴절률층(H)들을 포함할 수 있으며, 저굴절률층(L)과 고굴절률층(H)이 교번하여 적층된 구조를 가질 수 있다. 저굴절률층(L)은 예컨대 SiOx(예컨대, SiO2), TiOx(예컨대, TiO2), NbOx(예컨대, Nb2O5), TaOx(예컨대, Ta2O5), 또는 AlOx(예컨대, Al2O3)를 포함할 수 있다. 특히, 저굴절률층(301a)은 SiO2층으로 형성될 수 있다. 한편, 고굴절률층(H)은 예컨대 수소화된 실리콘(Si:H)층 또는 탄소가 첨가된 수소화된 실리콘(SiC:H)층일 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 하부 필터 적층체(23)는 복수의 저굴절률층들(L)과 복수의 고굴절률층들(H)과 함께 복수의 중굴절률층들(M)을 포함할 수도 있다. 중굴절률층들(M)은 저굴절률층과 고굴절률층 사이의 굴절률을 갖는 물질층으로, 예를 들어, 탄소가 첨가된 수소화된 실리콘(SiC:H)층일 수 있다.
상부 필터 적층체(27)는 기판(21)의 상면 상에 배치된다. 상부 필터 적층체(27)는 기판(21)을 사이에 두고 하부 필터 적층체(23)에 대향하여 배치된다.
상부 필터 적층체(27)는 복수의 저굴절률층들(L) 및 복수의 고굴절률층들(H)을 포함하며, 특정 실시예에 있어서, 복수의 중굴절률층들(M)을 더 포함할 수 있다. 상부 필터 적층체(27)는 복수의 저굴절률층들(L) 및 복수의 고굴절률층들(H)이 교번하여 적층된 구조를 가질 수 있다. 상부 필터 적층체(27)의 첫째층과 마지막층은 모두 저굴절률층(L)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 저굴절률층들과 고굴절률층 이외에 중굴절률층(M)이 함께 사용될 수 있다. 중굴절률층(M)은 저굴절률층보다 높은 굴절률을 갖고 고굴절률층보다 작은 굴절률을 갖는 물질층으로 형성된다. 고굴절률층(H)과 저굴절률층(L) 이외에 중굴절률층(M)을 채택함으로써 광학 필터 설계를 위한 파라미터가 추가된다. 이에 따라, 요구되는 파장에 적합한 광학 필터를 세밀하게 설계할 수 있어 고성능의 광학 필터를 제공할 수 있다.
여기서 고굴절률층(H)은 3 초과의 굴절률(reflactive index)을 갖는 물질층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 고굴절률층(H)은 940nm의 파장에서 약 3.4 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 고굴절률층(H)은 수소화된 실리콘(Si:H)층으로 형성될 수 있다.
한편, 중굴절률층(M)은 3 이상의 굴절률을 갖되 고굴절률층(H)보다 작은 굴절률을 갖는 물질층으로 형성될 수 있다. 중굴절률층(M)은 특히 940nm의 파장에서 약 3.3 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 중굴절률층(M)은 탄소가 첨가된 수소화된 실리콘(SiC:H)으로 형성될 수 있다.
저굴절률층(L)은 3 미만의 굴절률을 갖는 물질층으로 형성될 수 있다. 저굴절률층(L)은 940nm의 파장에서 3 미만, 나아가, 2 미만, 더 나아가, 약 1.5 미만의 굴절률을 갖는 물질층으로 형성될 수 있다. 저굴절률층(L)은 예를 들어, SiOx(예컨대, SiO2), TiOx(예컨대, TiO2), NbOx(예컨대, Nb2O5), TaOx(예컨대, Ta2O5), 또는 AlOx(예컨대, Al2O3)를 포함할 수 있다.
상부 필터 적층체(27)는 단파장, 장파장, 또는 대역 투과 필터 적층체일 수 있다. 상부 필터 적층체(27)와 하부 필터 적층체(23)는 서로 조합하여 대역 투과 특성을 나타낼 수도 있다.
상부 및 하부 필터 적층체(23, 27) 내 각층의 증착 방식은 다양할 수 있다. 예를 들어, 박막 증착은 CVD(Chemical Vapor Deposition), 증발(evaporation), 스퍼터링(sputtering) 등과 같은 공정에 의해 수행될 수 있다.
스퍼터링 증착은 물리적 기상 증착(physical vapor deposition) 방법의 하나로 진공상태의 용기 안에 불활성 기체를 채우고, 소스인 타겟에 이온을 충돌시켜 타겟 물질을 기판으로 방출함으로써 기판 상에 박막을 증착한다.
이와 같은 스퍼터링 증착 방식은 재료가 되는 원자들이 강하게 기판에 부딪혀 증착되기 때문에 CVD, 증발 등에 의한 증착 방식에 비해 박막의 밀착 강도가 높아질 수 있다.
예를 들어, 스퍼터링 증착은, 직류 전원을 이용한 DC 스퍼터링, DC 펄스를 이용한 DC-펄스 스퍼터링, 교류 전원을 이용한 MF 또는 RF 스퍼터링, 이온 소스를 사용하여 타겟에 집중된 이온빔을 발생시키는 이온빔 스퍼터링, 자기장에 의해 한정된 기판과 타겟 사이의 플라즈마에서 이온화되는 마그네트론 스퍼터링 등을 포함할 수 있다.
마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)은 타겟의 이온화를 증가시키기 위하여 타겟 뒷면에 영구자석 또는 전자석을 설치한 것으로, 전기장으로부터 방출되는 전자를 타겟 바깥으로 형성되는 자기장내에 국부적으로 모아 반응성 가스와 충돌을 촉진시킴으로써 스퍼터링 효율을 향상시킬 수 있다.
MF 파워를 사용한 마그네트론 스퍼터링은 DC에 의한 아킹 발생의 단점을 보완하면서도 RF 마그네트론 스퍼터링에 비해 높은 증착률을 유지할 수 있어 광학 필터를 대량으로 제조하는데 특히 적합하다. 그러나 본 발명이 MF 마그네트론 스퍼터링에 한정되는 것은 아니며, 위에서 언급된 다양한 박막 증착 기술이 또한 이용될 수 있다.
특히, 상부 및 하부 필터 적층체(23, 27) 내 각층을 200℃ 이상, 나아가, 300℃ 이상의 온도에서 증착함으로써 각층의 광학적 성능을 개선할 수 있다. 특히, 상부 및 하부 필터 적층체(23, 27)는 유기물층(29)의 형성 전에 기판(21) 상에 형성될 수 있으며, 이에 따라, 유기물층(29)을 변형시키지 않으면서 상대적으로 고온에서 형성될 수 있다.
베이스 코트(25)는 기판(21)과 상부 필터 적층체(27) 사이에 배치될 수 있다. 베이스 코트(25)는 기판(21)에 대한 상부 필터 적층체(27)의 접착력을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 기판(21)에 대한 상부 필터 적층체(27)의 접착력이 큰 경우, 베이스 코트(25)는 생략될 수 있다. 특히, 기판(21)이 유리, 쿼츠, 또는 실리콘과 같은 무기물 기판인 경우, 베이스 코트(25)는 생략된다.
베이스 코트(25)는 적외선에 투명한 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 아크릴, 에폭시, 우레탄, 폴리 이미드 등의 투명 물질로 형성될 수 있다.
유기물층(29)은 상부 필터 적층체(27) 상에 배치된다. 유기물층(29)은 적외선 영역에서 광 흡수 에지 파장을 갖는 광 흡수제를 포함할 수 있다. 가시광을 흡수하는 가시광 흡수제는 예를 들어, 프탈로시아닌계 화합물(phthalocyanine-based compound), 안트라퀴논계 화합물(anthraquinone-based compound), 아조계 화합물(azo-based compound), 또는 디아조계 화합물(diazo-based compound)일 수 있다. 가시광 흡수제는 단독으로 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물로 조합하여 사용될 수 있다.
유기물층(29)은 또한 근적외선 영역의 광을 흡수하는 근적외선 흡수제를 포함할 수 있다. 근적외선 흡수제는, 예를 들어, 프탈로시아닌계 화합물(phthalocyanine-based compound), 나프탈로시아닌계 화합물(naphthalocyanine-based compound), 시아닌계 화합물(cyanine-based compound), 디이모늄계 화합물(diimonium-based compound) 또는 디티올계 화합물(dithiol-based compound)일 수 있다. 이러한 화합물들은 단독으로 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물로 조합하여 사용될 수 있다.
유기물층(29)은 가시광 흡수제 및 근적외선 흡수제 외에, 통상의 자외선(UV) 흡수제, 산화방지제, 윤활제, 소포제, 정전기 방지제, 열안정제, 분산제, 내연제, 마찰방지제 또는 가소제와 같은 첨가제를 더 함유할 수 있다.
유기물층(29)은 상부 필터 적층체(27)에 직접 접촉할 수 있다. 상부 필터 적층체(27)와 유기물층(29) 사이에 유기물층(29)의 접착력을 향상시키기 위해 베이스 코트가 추가될 수도 있다.
용매에 광 흡수제 및 첨가제를 분산 또는 용해시켜 코팅액을 제조하고, 코팅액을 상부 필터 적층체(27) 상에 도포하고 건조하여 유기물층(29)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 코팅액은 스핀 코팅(spin coating)법 또는 스프레이 코팅(spray coating)법 등의 코팅 기술을 이용하여 상부 필터 적층체(27) 상에 코팅될 수 있다.
오버 코트(31)는 유기물층(29)을 덮는다. 유기물층(29)은 표면이 평탄하지 않게 형성될 수 있으며, 오버 코트(31)는 유기물층(29)의 상면을 평탄화 시킬 수 있다. 오버 코트(31)는 또한 유기물층(29)을 보호하는 보호층으로 사용될 수 있다.
오버 코트(31)는 예를 들어, 아크릴, 에폭시, 우레탄, 또는 폴리 이미드 등으로 형성될 수 있으며, 적외선에 투명한 물질로 형성될 수 있다. 오버 코트(31)는 생략될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 필터를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 필터는 도 1을 참조하여 설명한 광학 필터와 대체로 유사하나, 반사 방지층(33)을 더 포함하는 것에 차이가 있다.
반사 방지층(33)은 유기물층(29) 또는 오버 코트(31) 상에 배치될 수 있다. 반사 방지층(33)은 오버 코트(31)의 표면에서 발생되는 반사를 방지하기 위해 형성될 수 있다. 반사 방지층(33)은 예를 들어 굴절률이 서로 다른 무기물층들을 적층하여 형성될 수 있다. 반사 방지층(33)은 상대적으로 낮은 온도, 예를 들어, 200℃ 이하의 온도에서 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 광 흡수제를 포함하는 유기물층(29)과 함께 필터 적층체들(23, 27)이 사용된다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터의 광 투과 스펙트럼에 대해 설명한다.
도 3은 광 흡수제를 포함하는 유기물층의 광 투과 스펙트럼을 설명하기 위한 개략적인 그래프이고, 도 4는 일 실시예에 따른 무기물 필터 적층체의 광 투과 스펙트럼을 설명하기 위한 개략적인 그래프이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터의 광 투과 스펙트럼을 설명하기 위한 개략적인 그래프이다.
우선, 도 3을 참조하면, 광 흡수제를 포함하는 유기물층(29)은 단파장측에 광 흡수 에지 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 광 흡수 에지 파장은 적외선 영역의 파장일 수 있다. 여기서, 광 흡수 에지 파장은 투과율 50%를 나타내는 파장을 의미한다. 유기물층(29)은 단파장측에 광 흡수 에지 파장을 가지므로, 광 흡수 에지 파장보다 장파장에서 광 투과율은 50%보다 크며, 광 흡수 에지 파장보다 단파장에서 광 투과율은 50%보다 작다. 일 예로, 광 흡수 에지 파장은 750nm 내지 850nm 범위 내에 있을 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 흡수 에지 파장은 850nm 내지 930nm 범위 내에 있을 수 있다.
도 4를 참조하면, 하부 필터 적층체(23) 및 상부 필터 적층체(27)에 의해 적외선 영역에 통과 대역을 갖는 대역 투과 필터가 제공될 수 있다. 예를 들어, 하부 필터 적층체(23)와 상부 필터 적층체(27) 중 어느 하나는 장파장 투과 필터 적층체이고, 다른 하나는 단파장 투과 필터 적층체일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상부 필터 적층체(27)는 대역 통과 필터 적층체이고, 하부 필터 적층체(23)는 반사 방지층일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상부 필터 적층체(27) 및 하부 필터 적층체(23)는 모두 대역 통과 필터 적층체일 수 있으며, 하부 필터 적층체(23)의 대역이 상부 필터 적층체(27)의 대역을 포함할 수 있다.
하부 필터 적층체(23)와 상부 필터 적층체(27)의 다양한 조합에 의해 도 4와 같은 대역 통과 스펙트럼이 달성될 수 있다. 이들에 의해 형성되는 통과 대역의 컷온 에지 파장은 유기물층(29)의 광 흡수 에지 파장보다 단파장이며, 컷 오프 에지 파장은 유기물층(29)의 광 흡수 에지 파장보다 장파장이다.
도 5를 참조하면, 광학 필터는 하부 필터 적층체(23), 상부 필터 적층체(27), 및 유기물층(29)에 의해 대역 통과 스펙트럼을 나타낸다. 여기서, 컷 온 에지 파장은 대체로 유기물층(29)의 광 흡수 에지 파장에 크기 영향을 받는다.
유기물층(29)의 광 흡수 에지 파장은 일반적으로 입사각에 영향을 받지 않는다. 따라서, 유기물층(29)과 필터 적층체들(23, 27)을 조합한 대역 통과 필터의 컷 온 에지 파장은 입사각 증가에 따른 파장 시프트가 크지 않으며, 결과적으로, 중심 파장의 블루 시프트를 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 6을 참조하면, 센서 시스템은 광원(LS), 센서(S) 및 광학 필터(F)를 포함한다.
광학 필터(F)는 센서(S) 상에 배치될 수 있다. 한편, 광원(LS)은 광학 필터(F)를 향해 광을 조사할 수 있다. 광원(LS)으로부터 입사된 광은 기판(21)의 상 면에 배치된 유기물층(29), 상부 필터 적층체(27), 기판(21), 하부 필터 적층체(23)의 순으로 통과할 수 있다. 유기물층(29), 상부 필터 적층체(27), 기판(21), 하부 필터 적층체(23)를 모두 통과한 특정 파장 대역의 광만이 센서(1000)에서 감지될 수 있다.
광원(LS)이 센서(S)에 대향하여 광학 필터(F) 상부에 배치된 것으로 설명하지만, 광원(LS)은 센서(S) 측에 배치될 수도 있다. 광원(LS)은 특정 파장, 예컨대 940nm 파장의 광을 피사체를 향해 조사할 수 있으며, 피사체에서 반사된 광이 광학 필터(F)로 입사될 수 있다. 광학 필터(F)는 상기 특정 파장을 포함하는 파장 대역의 광을 투과하고, 그 외 차단 영역 내의 파장의 광을 차단한다. 광학 필터(F)는 특히 입사각에 따른 파장 시프트가 크기 않으므로, 통과 대역을 상대적으로 좁게 형성할 수 있으며, 이에 따라, 배경광에 의한 노이즈를 제거할 수 있다.
앞서 설명한 실시예들의 광학 필터는 적외선 영역의 광을 투과하는 광학 필터로 사용하기에 적합하다. 앞서, 설명의 편의를 위하여 광학 필터가 센서 상에 배치되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 필터는 적외선 영역에서의 투과 및 반사 특성 조절을 위한 다양한 장치에 활용될 수 있다.
앞서, 본 발명이 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 설명된 시스템, 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로 다른 구현예들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 하면 및 상면을 갖는 기판;
    상기 기판의 상면 상에 배치된 상부 무기물 필터 적층체;
    상기 상부 무기물 필터 적층체 상에 배치되며 광 흡수제를 포함하는 유기물층; 및
    상기 기판의 하면 상에 배치된 하부 무기물 필터 적층체를 포함하고,
    상기 유기물층은 단파장측에 광 흡수 에지 파장을 갖는 근적외선 흡수제를 함유하는 광학 필터.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    근적외선의 광을 투과하는 대역 투과 필터인 광학 필터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부 무기물 필터 적층체는 교번하여 적층된 굴절률이 서로 다른 층들을 포함하고,
    상기 상부 무기물 필터 적층체는 상기 광 흡수 에지 파장보다 장파장 측에 컷 오프 에지 파장을 갖는 광학 필터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하부 무기물 필터 적층에는 반사 방지층인 광학 필터.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 상부 무기물 필터 적층체는 단파장 투과, 장파장 투과, 또는 대역 투과 필터 적층체인 광학 필터.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기물층 상에 배치된 반사 방지층을 더 포함하는 광학 필터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기물층 상에 배치된 오버 코트를 더 포함하는 광학 필터.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판과 상기 상부 무기물 필터 적층체 사이에 배치된 베이스 코팅층을 더 포함하는 광학 필터.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 무기물 필터 적층체는 스퍼터링 증착 기술을 이용하여 증착된 광학 필터.
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