TW202023812A

TW202023812A - 帶通濾波器及其製造方法

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Publication number: TW202023812A
Application number: TW108139593A
Authority: TW
Inventors: 佐原啓一; 今村努; 田邊泰崇
Original assignee: 日商日本電氣硝子股份有限公司
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2020-07-01
Also published as: WO2020095723A1; JP2020076850A

Abstract

本發明提供一種可發揮電磁波遮蔽性之帶通濾波器及其製造方法。帶通濾波器11具有透射帶，該透射帶於700 nm以上、1200 nm以下之波長區域中的至少一部份使光透射。帶通濾波器11具備：具有光透射性之基板12、介電質多層膜（第一介電質多層膜13及第二介電質多層膜14）與透明導電膜15。

Description

帶通濾波器及其製造方法

本發明是關於使特定之波長區域的光透射之帶通濾波器及其製造方法。

先前，已知有使特定之波長領域的光透射之帶通濾波器。專利文獻1中，揭示有具備具有光透射性之基板與設於基板的介電質多層膜之帶通濾波器。帶通濾波器例如為了使近紅外線對攝影元件等光感測器選擇性地入光而使用。

專利文獻1：日本特開2015－184627號公報

如上述之帶通濾波器例如有使與於光感測器所檢測之光不同的電磁波（電波等）透射之虞，有此種電磁波會對光感測器造成不良影響之虞。

本發明之目的在於提供一種可發揮電磁波遮蔽性之帶通濾波器及其製造方法。

解決上述課題之帶通濾波器具有透射帶，該透射帶於700 nm以上、1200 nm以下之波長區域中的至少一部份使光透射，該帶通濾波器具備：具有光透射性之基板、介電質多層膜與透明導電膜。

上述帶通濾波器中，較佳該透明導電膜為氧化銦系透明導電膜或氧化錫系透明導電膜。上述帶通濾波器中，較佳該透明導電膜具有結晶性。

上述帶通濾波器中，較佳該透明導電膜構成該基板的兩個主面中之至少一者的主面側之最外層。上述帶通濾波器被用於使光感測器入光之用途，該透明導電膜被配置於與該光感測器為相反側之最外層。

解決上述課題的帶通濾波器之製造方法為上述帶通濾波器之製造方法，包括形成該介電質多層膜之步驟與形成該透明導電膜之步驟。

根據本發明，可發揮電磁波遮蔽性。

以下，針對帶通濾波器及其製造方法的實施方式，參照圖式進行說明。如圖1所示，本實施方式的帶通濾波器11具備具有光透射性之基板12、設於基板12的第一主面S1側之第一介電質多層膜13、及設於與基板12的第一主面S1為相反側的第二主面S2側之第二介電質多層膜14。帶通濾波器11進而具有設於第一介電質多層膜13之透明導電膜15。帶通濾波器11用於使光感測器16之受光部入光之用途

帶通濾波器11如圖2所例示，具有於700 nm以上、1200 nm以下之波長區域中的至少一部份使光透射的透射帶。帶通濾波器11之基板12例如較佳具有800 nm以上、1200 nm以下之波長的光之平均透射率為90％以上的光透射性。作為基板12，例如可列舉玻璃基板、水晶基板、石英基板、藍寶石基板、以及樹脂基板。基板12可為平板狀，也可為曲板狀。基板12之厚度例如較佳為0.1～5 mm之範圍。作為基板12，較佳使用玻璃基板。作為構成玻璃基板之玻璃，例如可列舉矽酸鹽系玻璃、硼酸鹽系玻璃、硼矽酸鹽系玻璃、磷酸鹽系玻璃、硼磷酸鹽系玻璃、無鹼玻璃、LAS系結晶化玻璃等。

帶通濾波器11中的第一介電質多層膜13及第二介電質多層膜14具有濾波器特性。如圖6所示，第一介電質多層膜13及第二介電質多層膜14皆具有將高折射率層13H、14H與折射率低於高折射率層之低折射率層13L、14L交互地積層之結構。做為高折射率層，例如可列舉選自氧化鈮、氧化鈦、氧化鉭、氧化鑭、氧化鎢、氧化鉿、氮化矽、氫氧化矽、及氧化鋯之至少一種。作為低折射率層，例如可列舉選自氧化矽、氧化鋁、及氟化鎂之至少一種。於第一介電質多層膜13包含一層以上之高折射率層13H及一層以上之低折射率層13L之情形時，各高折射率層13H的厚度大小及各低折射率層13L之厚度大小是依據帶通濾波器11所要求之光學性能而設定或設計。因此，第一介電質多層膜13中的高折射率層13H可具有彼此不同之厚度大小，圖6之例中，複數層高折射率層13H具有不同之厚度大小t1a、t1b。而關於低折射率層13L、第二介電質多層膜14之高折射率層及低折射率層亦同。

第一介電質多層膜13及第二介電質多層膜14中之高折射率層與低折射率層的合計積層數例如皆為4層以上、60層以下。再者，第一介電質多層膜13或第二介電質多層膜14中，可於高折射率層與低折射率層之間設置一層以上的漸移層，該漸移層之折射率自高折射率層向低折射率層漸減或漸增。又，可將折射率自介電質多層膜向基板12漸減或漸增之一層以上的漸移層，設於基板12與第一介電質多層膜13或第二介電質多層膜14之間。又，第一介電質多層膜13或第二介電質多層膜14中，可於高折射率層與低折射率層之間設置中折射率層，該中折射率層之折射率小於高折射率層且大於低折射率層。

帶通濾波器11之透明導電膜15具有電磁波遮蔽性。本實施方式之透明導電膜15構成基板12之第一主面S1側的最外層。藉由將透明導電膜15設為最外層，可藉由透明導電膜15而發揮防靜電性。帶通濾波器11中，以成為與光感測器16相反側之最外層的方式配置透明導電膜15。

作為透明導電膜15，例如可列舉氧化銦系透明導電膜、氧化錫系透明導電膜及氧化鋅系透明導電膜。作為氧化銦系透明導電膜，例如可列舉包含錫作為摻雜劑的膜之ITO膜、包含鈦作為摻雜劑的膜之ITiO膜等。作為氧化錫系透明導電膜，例如可列舉包含銻作為摻雜劑的膜之ATO膜、包含氟作為摻雜劑的膜之FTO膜等。作為氧化鋅系透明導電膜，例如可列舉包含鋁作為摻雜劑的膜之AZO膜、包含鎵作為摻雜劑的膜之GZO膜等。

透明導電膜15可具有結晶性，也可為非晶質。由更為提高電磁波遮蔽性的觀點來看，透明導電膜15較佳為具有結晶性之透明導電膜。可藉由顯現X射線繞射（XRD）之圖表中基於結晶構造而成的峰來確認透明導電膜之結晶性。

由更為提高透射帶的光透射性之觀點來看，透明導電膜15中較佳為氧化銦系透明導電膜或氧化錫系透明導電膜。由抑制透射帶之光透射性的降低，且提高電磁波遮蔽性的觀點來看，氧化銦系透明導電膜中較佳為結晶性之ITO膜。又，由抑制透射帶之光透射性的降低，且提高電磁波遮蔽性的觀點來看，氧化錫系透明導電膜中較佳為結晶性之FTO膜。

透明導電膜15之厚度較佳為5 nm以上、100 nm以下之範圍，更佳為15 nm以上、40 nm以下之範圍內。若將透明導電膜15之厚度設為厚，則可提高電磁波遮蔽性。若將透明導電膜15之厚度設為薄，則可提高透射帶之光透射性。

帶通濾波器11之透射帶的平均透射率較佳為90％以上，更佳為95％以上，進而較佳為98％以上。帶通濾波器11之阻止帶的最大透射率較佳為3％以下，更佳為2％以下，進而較佳為1％以下。

帶通濾波器11之透射帶可依據光感測器16之特性而設定。帶通濾波器11之透射帶例如可設定為765 nm以上805 nm以下之波長區域、720 nm以上735 nm以下之波長區域、910 nm以上930 nm以下之波長區域、940 nm以上960 nm以下之波長區域等。

帶通濾波器11可配置於光感測器16之受光部側而使用。此種具備帶通濾波器11與光感測器16之感測器裝置，可依需要具備透鏡等周知之光學部件、端子等。作為光感測器16（感測器裝置）之用途，並未特別限定，例如可列舉車輛用途、機器人用途、航空宇宙用途、分析機器用途等。

接著，針對帶通濾波器11之製造方法進行說明。帶通濾波器11之製造方法包括形成介電質多層膜的步驟與將透明導電膜15進行成膜的步驟。本實施方式中，於基板12的第一主面S1上形成第一介電質多層膜13，於基板12的第二主面S2上形成第二介電質多層膜14。進而，藉由於第一介電質多層膜13上形成（積層）透明導電膜15，可獲得帶通濾波器11。

對於第一介電質多層膜13、第二介電質多層膜14及透明導電膜15之形成，可使用周知之成膜方法。作為成膜方法，例如可列舉濺鍍法、真空蒸鍍法、離子束法、離子鍍法、及CVD法。由於能夠以高精度控制厚度，並且獲得膜質穩定的介電質多層膜及透明導電膜15，故該等成膜方法中較佳使用濺鍍法。濺鍍法可依循通常方法進行。

再者，本實施方式可如下述般變更而實施。本實施方式及以下之變更例可於技術上不矛盾之範圍內彼此組合而實施。雖省略圖示，但可僅於基板12之第一主面S1及基板12之第二主面S2中之一者的主面側配置介電質多層膜而構成帶通濾波器。

如上述般變更為僅於基板12之一主面配置介電質多層膜的構成之情形時，可以不在介電質多層膜上設置透明導電膜15，而將設於基板12上之透明導電膜設為最外層。

也可將帶通濾波器11之透明導電膜15的配置變更為與上述之最外層不同的配置。例如，可於基板12之第一主面S1與第一介電質多層膜13之間或是基板12之第二主面S2與第二介電質多層膜14之間配置透明導電膜。又，例如可於第一介電質多層膜13或第二介電質多層膜14之高折射率層與低折射率層之間配置透明導電膜。

帶通濾波器11中，可進而將透明導電膜15設於基板12之第二主面S2側。帶通濾波器11中之透明導電膜15也可由自不同的透明導電材料組成之複數層構成，但例如從簡化積層結構之觀點來看，較佳由自一種透明導電材料組成之一層構成。

接著，說明帶通濾波器之實施例及比較例。（實施例1）如表1所示，藉由濺鍍法將第一介電質多層膜形成於基板（玻璃基板）的第一主面，該第一介電質多層膜是以將五氧化二鈮層（Nb₂ O₅ 層）與二氧化矽層（SiO₂ 層）以合計層數為46層的方式交互積層而成。接著，藉由濺鍍法將第二介電質多層膜形成於基板的第二主面，該第二介電質多層膜是以將Nb₂ O₅ 層與SiO₂ 層以合計層數為30層的方式交互積層而成。接著，藉由濺鍍法於第一介電質多層膜上形成透明導電膜（結晶性之ITO膜），由此獲得將765 nm以上、805 nm以下之波長區域設為透射帶的帶通濾波器。將各介電質多層膜中Nb₂ O₅ 層之合計厚度、SiO₂ 層之合計厚度、膜整體之厚度、以及合計層數示於表1。又，將透明導電膜（ITO膜）之厚度示於表1。又，表1中的「透明導電膜之配置」欄的「A」是表示透明導電膜作為帶通濾波器之最外層而配置。

（實施例2）實施例2中，除了主要將透明導電膜之配置變更為基板與第一介電質多層膜之間以外，獲得與實施例1相同之帶通濾波器。表1中之「透明導電膜之配置」欄的「B」是表示透明導電膜被配置於基板與第一介電質多層膜之間。

（實施例3、4）實施例3、4中，除了主要將透明導電膜變更為非晶質ITO膜以外，獲得與實施例1相同之帶通濾波器。如表1所示，實施例4之非晶質膜ITO膜的厚度較實施例3之非晶質ITO膜的厚度更厚。

（實施例5）實施例5中，除了主要將透明導電膜變更為結晶性之ITiO膜以外，獲得與實施例1相同之帶通濾波器。

（實施例6）如表2所示，實施例6中，除了主要將透明導電膜變更為結晶性之FTO膜以外，獲得與實施例1相同之帶通濾波器。

（比較例1）比較例1中，除了省略透明導電膜以外，獲得與實施例1相同之帶通濾波器。

（光學特性之評價）圖2表示實施例1的帶通濾波器之透射光譜。關於各例之帶通濾波器的光學特性，藉由以下的評價基準進行評價。

透射帶的平均透射率為98％以上：優良（◎）透射帶的平均透射率為95％以上，未達98％：良好（〇）將各例之光透射性的評價結果示於表1及表2。

（電磁波遮蔽性之評價）如圖3及圖4所示，藉由對實施例1的帶通濾波器進行超音波焊接，形成由自透明導電膜之表面浸透至第一介電質多層膜的焊料組成之一對電極17、17。一對電極17、17為以彼此平行的方式分離之直線狀，一對電極17、17之間隔及長度為80 mm。於一對電極17、17連接測試器（三菱化學公司製造，商品名：Loresta MP），測量透明導電膜與第一介電質多層膜之積層膜的電阻（片電阻）。

關於實施例2之帶通濾波器的電阻，除了形成由自第一介電質多層膜的表面浸透至透明導電膜之焊料組成的電極以外，與實施例1同樣地進行測量。實施例3～6之帶通濾波器的電阻與實施例1同樣地進行測量。比較例1之帶通濾波器的電阻，除了形成由浸透至第一介電質多層膜之焊料組成的電極以外，與實施例1同樣地進行測量。關於各例之帶通濾波器的電磁波遮蔽性，藉由以下的評價基準自電阻的測量值進行評價。

電阻為200 ｋΩ／□以下：優良（◎）電阻超過200 ｋΩ／□，500 Ω／□以下：良好（〇）電阻超過500 ｋΩ／□：差（×）將各例之電磁波遮蔽性的評價結果示於表1及表2。

（防靜電性）使用電阻計（三菱Analytech公司製造，MCP－T360）測量各例之帶通濾波器的片電阻（表面電阻）。該測量中，以基板的第一主面側之最外層（最外面）作為測量的對象。關於各例之帶通濾波器的防靜電性，藉由以下評價基準進行評價。

片電阻為1×10⁸ Ω／□以下：優良（◎）片電阻超過1×10⁸ Ω／□，1×10¹² Ω／□以下：良好（〇）片電阻超過1×10¹² Ω／□：差（×）

[表1]

[表2] 如表1及表2所示，各實施例中，針對電磁波遮蔽性獲得了優良或良好的結果。又，實施例1、3～6之帶通濾波器中，獲得優良的防靜電性。

此處，圖5中的L1、L2、L3依序表示實施例1、4及比較例1之帶通濾波器的透射光譜。使如實施例4之非晶質的透明導電膜（非晶質ITO膜）的厚度相對於實施例3更厚，藉此可獲得與實施例1同等的電磁波遮蔽性。且說，如圖5所示，實施例4的透射帶之光透射性低於實施例1。若設為如此使用非晶質的透明導電膜提高電磁波遮蔽性，則帶通濾波器的光學特性降低，因此可知相較於非晶質的透明導電膜，具有結晶性的透明導電膜較為有利。

實施例6之透射帶的光透射性與實施例1為相同程度，故從光學特性的觀點來看，可知氧化錫系透明導電膜亦與氧化銦系導電膜同樣為較佳。又，實施例5的透射帶之光透射性雖與實施例1同等，但關於實施例5的電磁波遮蔽性低於實施例1。由該結果可知，從抑制光學特性的降低且提高電磁波遮蔽性之觀點來看，氧化銦系導電膜中較佳為ITO膜。實施例中，選擇Nb₂ O₅ 層及SiO₂ 層作為高折射率層及低折射率層，但於使用Nb₂ O₅ 層以外的高折射率層及SiO₂ 層以外的低折射率層之情形，尤其是使用上述之具體的化合物群所包含的化合物作為高折射率層及低折射率層之情形時，亦可獲得與實施例同樣的效果。

接著，針對本實施方式的作用及效果進行說明。（1）具有於700 nm以上、1200 nm以下之波長區域中的至少一部份使光透射的透射帶之帶通濾波器11，具備具有光透射性之基板12、介電質多層膜（第一介電質多層膜13及第二介電質多層膜14）與透明導電膜15。

根據該構成，可藉由透明導電膜15發揮電磁波遮蔽性。藉此，光感測器16不易受到電波等電磁波的影響，因此可提高光感測器16之運作的可靠性、延長光感測器16的壽命。

（2）帶通濾波器11之透明導電膜15較佳為氧化銦系透明導電膜或氧化錫系透明導電膜。此情形時，能夠提高帶通濾波器11之透射帶的光透射性（帶通濾波器11的光學特性）。

（3）帶通濾波器11之透明導電膜15較佳具有結晶性。此情形時，能夠抑制光學特性的降低，且提高電磁波遮蔽性。（4）帶通濾波器11之透明導電膜15較佳構成基板12的第一主面S1及第二主面S2中至少一者的主面側之最外層。此情形時，可藉由透明導電膜15發揮防靜電性。

（5）帶通濾波器11被用於使光感測器16入光之用途，較佳透明導電膜15被配置於與光感測器16為相反側之最外層。此情形時，由於光感測器16不易受到靜電之影響，因此可提高光感測器16之運作的可靠性、延長光感測器16的壽命。

11:帶通濾波器 12:基板 13:第一介電質多層膜 14:第二介電質多層膜 15:透明導電膜 16:光感測器

圖1為表示實施方式中之帶通濾波器的截面圖。圖2為表示實施例1之透射光譜的圖表。圖3為說明電阻之測量法的俯視圖。圖4為沿著圖3之4－4線的截面圖。圖5為表示實施例1、實施例4及比較例1之透射光譜的圖表。圖6為實施方式之帶通濾波器的介電質多層膜之示意性截面圖。

11:帶通濾波器

12:基板

13:第一介電質多層膜

14:二介電質多層膜

15:透明導電膜

16:光感測器

S1:第一主面

S2:第二主面

Claims

一種帶通濾波器，具有透射帶，該透射帶於700 nm以上、1200 nm以下之波長區域中的至少一部份使光透射，該帶通濾波器之特徵在於，具備：具有光透射性之基板、介電質多層膜與透明導電膜。
如請求項1記載的帶通濾波器，其中，該透明導電膜為氧化銦系透明導電膜或氧化錫系透明導電膜。
如請求項1或2記載的帶通濾波器，其中，該透明導電膜具有結晶性。
如請求項1至3中任一項記載的帶通濾波器，其中，該透明導電膜構成該基板的兩個主面中之至少一者的主面側之最外層。
如請求項4記載的帶通濾波器，其中，該帶通濾波器被用於使光感測器入光之用途，該透明導電膜被配置於與該光感測器為相反側之最外層。
一種請求項1至5中任一項記載的帶通濾波器之製造方法，其特徵在於，包括形成該介電質多層膜之步驟與形成該透明導電膜之步驟。