WO2018043955A1 - 카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품 및 이를 포함하는 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터 - Google Patents

카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품 및 이를 포함하는 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터 Download PDF

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WO2018043955A1
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camera module
filter
infrared cut
near infrared
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최정옥
정진호
김주영
양선호
정진영
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주식회사 엘엠에스
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Definitions

  • the present invention relates to an optical article for a near infrared cut-off filter included in a camera module and a near-infrared cut-off filter for a camera module including the same. More specifically, a ghost or flare is detected on a captured image.
  • the present invention relates to an optical article for a near infrared cut-off filter included in a camera module that is suppressed and that can realize high color reproducibility, and a near infrared cut-off filter for a camera module including the same.
  • CMOS image sensors have a near-infrared region (e.g., 700 nm to 1200 nm wavelength range) that the sensor senses in order to obtain an image of natural color, as seen by the human eye.
  • an optical component that can block light in the optical field and transmit light in the visible region (e.g., 400 nm to 700 nm) to approximate correction to human vision sensitivity.
  • a near infrared cut-off filter IRCF
  • the near infrared cut-off filter can be classified into a reflection filter and an absorption filter according to the method of cutting off the near infrared ray.
  • Reflective filters have a high light transmittance in the visible wavelength range, while the visible light transmission band shifts toward shorter wavelengths as the angle of incidence increases, resulting in a change in color perceived by an observer, that is, lowering the color reproducibility of the image.
  • fluorinated phosphate-based glass containing divalent copper ions as a coloring component which broadly absorbs light in the wavelength range of 630 nm to 1200 nm, which greatly affects the display quality of an image as the incident angle increases.
  • Absorption type filters using blue glass have been developed.
  • Absorption type filters using blue glass can implement high color reproducibility compared to reflection type filters and are used in high pixel camera modules.
  • blue glass is fragile and vulnerable to shocks, so it is limited to use for camera modules that require high fracture strength, and it is difficult to secure mass productivity with a thickness of 0.2 mm or less due to the limitation of physical properties of the material. There is this.
  • the optical design in the camera module applied to a smart phone has recently been miniaturized and integrated, so minimization of the near-infrared cut-off filter thickness is required, but there is a limit in implementing the thickness of the blue glass to a level of 0.1 mm.
  • an organic dye absorber is coated on the upper surface of the optical glass (for example, SCHOTT D263), or the organic dye absorber is uniformly dispersed in the polymer resin.
  • Absorption type filters using optical articles such as polymer absorbing films are introduced.
  • Absorption type filters using organic dye absorbers have the advantage of realizing high color reproducibility compared to absorption type filters using blue glass.
  • the absorption filter absorbs light in a limited wavelength range (light of approximately 630 nm to 730 nm wavelength range). The reflection of the near-infrared region is likely to cause optical problems such as ghosts or flares.
  • An object of the present invention is to provide an optical article for a near-infrared cut-off filter included in a camera module that can absorb light of a wide wavelength range in the near-infrared region to block ghosts or flares while maximizing color reproducibility.
  • Another object of the present invention is to provide a near infrared cut-off filter for a camera module including the optical article.
  • An optical article for a near infrared cut-off filter included in a camera module includes a light transmitting substrate including an organic absorbent and a near infrared ray formed on the light transmitting substrate and including a metal-tungsten oxide.
  • a light transmitting substrate including an organic absorbent and a near infrared ray formed on the light transmitting substrate and including a metal-tungsten oxide.
  • Including an absorbing layer wherein the average transmittance in the wavelength range of 460 nm to 560 nm is 85% or more and 100% or less, and the minimum wavelength value exhibiting 50% light transmittance at 560 nm or more appears at more than 625 nm and less than 650 nm, and 800
  • the average transmission in the wavelength range from nm to 1200 nm is greater than 40% and less than 75%.
  • the metal-tungsten oxide may be represented by the following formula (1).
  • M represents A x B y D z ,
  • A, B and D are each independently lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr), beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba), Radium (Ra), Zirconium (Zr), Chromium (Cr), Manganese (Mn), Iron (Fe), Ruthenium (Ru), Cobalt (Co), Rhodium (Rh), iridium (Ir), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), zinc (Zn), cadmium (Cd), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), tin (Sn), lead (Pb), titanium (Ti), niobium (Nb), vanadium (V), molybdenum (Mo), tantalum Rum (Ta), rhenium
  • the metal-tungsten oxide is Na 0 . 11 Cs 0 . 22 WO 3 , Na 0 . 5 WO 3, K 0. 33 WO 3, K 0.55 WO 3, Rb 0. 33 WO 3 , Cs 0 . 33 WO 3 , Ba 0 . 21 WO 3 , Ba 0 . 33 WO 3 , Na 0 . 11 Cs 0 . 22 WO 3 and Na 0 . 11 Cs 0 . 11 Rb 0 . 11 WO 3 It may include at least one selected from among.
  • the metal-tungsten oxide may be cesium-tungsten oxide.
  • the content of the metal-tungsten oxide may be 5 to 20% by weight based on the total weight of the near infrared absorbing layer.
  • the light transmissive substrate includes an organic absorbent layer comprising a transparent substrate and an organic absorbent formed on one surface of the transparent substrate, wherein the near-infrared absorbing layer is formed on the opposite side of the surface on which the organic absorbent layer is formed.
  • the content of the organic absorbent may be 10 to 30% by weight based on the total weight of the organic absorbent layer.
  • the light transmissive substrate may have a form in which an organic absorbent is dispersed in a matrix formed by the binder resin.
  • the content of the organic absorbent may be 0.1 to 1% by weight based on the total weight of the light transmitting substrate.
  • the organic absorbent is a cyanine compound, phthalocyanine compound, naphthalocyanine compound, porphyrin compound, benzoporphyrin compound, squarylium compound, anthraquinone compound, croconium compound, dimonium compound And a dithiol metal complex.
  • the organic absorbent may include a compound having an absorption maximum in at least one 690 nm to 730 nm wavelength range.
  • the average transmission in the wavelength range of 800 nm to 1200 nm of the optical article may be 45% to 55%.
  • the near-infrared absorbing layer may have a structure in which a metal-tungsten oxide is dispersed in a matrix formed by curing a composition including at least one selected from silica or alkoxysilane-based compounds.
  • the near-infrared absorbing layer may be prepared through a sol-gel method.
  • the near infrared cut-off filter for a camera module according to another embodiment for the purpose of the present invention includes the optical article described above.
  • the near-infrared cut-off filter for the camera module may include a first selective wavelength reflecting layer formed on a near infrared absorbing layer on one surface of the optical article and a second formed on the other surface of the optical article on which the first selective wavelength reflecting layer is formed. It may further comprise a 2 selective wavelength reflecting layer.
  • the first selective wavelength reflecting layer may be a near infrared reflecting layer
  • the second selective wavelength reflecting layer may be an antireflective layer
  • the optical article for the near infrared cut-off filter included in the camera module of the present invention and the near infrared cut-off filter for the camera module including the same, it absorbs light of a wide wavelength range in the near infrared region while exhibiting high transmittance in the visible region. Therefore, it is possible to provide a near-infrared cut-off filter suitable for a camera module capable of maximizing color reproducibility while suppressing generation of ghosts or flares.
  • FIG. 1 is a view for explaining an optical article for a near infrared cut-off filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining an optical article for a near infrared cut-off filter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view for explaining a near-infrared cut-off filter including the optical article of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a camera module including the near infrared cut-off filter of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating graphs showing changes in transmittance for each wavelength of the coating type light transmitting substrates 1 to 7, the dispersion type light transmitting substrates 1 to 7, and the transparent substrate.
  • FIG. 6 is a graph illustrating changes in transmittance for each wavelength according to the optical articles 1-1 to 1-4 and the comparative articles 1-1, 1-2, 8-1, and 8-6 according to the present invention.
  • FIG. 7 is a graph illustrating transmittance for each wavelength of the first selective wavelength reflecting layer and the second selective wavelength reflecting layer according to the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing changes in transmittance for each wavelength according to IRCF 1-1 to 1-4 and comparative filters 1-1, 1-2, 8-1, and 8-6 according to the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining a ghost / flare measuring method for the IRCF and the comparison filter according to the present invention.
  • FIG. 10 is a view illustrating ghost / flare measurement photographs of IRCF 4-4 and Comparative Filter 1-1 according to the present invention.
  • An optical article according to the present invention is for a near infrared cut-off filter included in a camera module, and includes a light transmitting substrate including an organic absorbent and a near infrared absorbing layer formed on the light transmitting substrate and comprising a metal-tungsten oxide.
  • the optical article has an average transmittance of 85% or more and 100% or less in the wavelength range of 460 nm to 560 nm, and has a minimum wavelength value of 50% or more at 560 nm and above at 625 nm and less than 650 nm, and exhibits 800 nm.
  • the average transmission in the wavelength range from 1200 nm to 1200 nm is greater than 40% and less than 75%.
  • the image quality by the near infrared cut-off filter to which the optical article is applied may be excellent.
  • FIG. 1 is a view for explaining an optical article for a near infrared cut-off filter according to an embodiment of the present invention.
  • an optical article 301 includes a light transmissive substrate 101, which itself includes the organic absorbent, and a near infrared absorbing layer 200 formed on one surface of the light transmissive substrate 101. .
  • the light transmissive substrate 101 is a substrate capable of transmitting light in the visible light region, and has a structure in which the organic absorbent is dispersed in a matrix constituting the light transmissive substrate.
  • the matrix of the light transmissive substrate 101 may be formed by a transparent resin.
  • the transparent resin include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT), polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, and vinyl acetate acetate copolymer, norbornene resin, and poly Acrylic resins, such as an acrylate and polymethyl methacrylate, a urethane resin, a vinyl chloride resin, a fluororesin, a polycarbonate resin, a polyvinyl butyral resin, a polyvinyl alcohol resin, a silicone resin, etc. are mentioned. These may each be used alone or in combination of two or more, but is not particularly limited to the kind of the transparent resins listed above.
  • the organic absorbent dispersed in the matrix of the light transmissive substrate 101 at least one or more of various kinds of dyes, pigments, or metal complex compounds may be used.
  • the organic absorbent may include a compound having an absorption maximum in the wavelength range of 690 nm to 730 nm, and at least one compound may be used.
  • Specific examples of the organic absorbent include cyanine compounds, phthalocyanine compounds, naphthalocyanine compounds, porphyrin compounds, benzoporphyrin compounds, squarylium compounds, anthraquinone compounds, croconium compounds, dimonium compounds, and dithiol. And all metal complexes. These may each be used alone or in combination of two or more, but is not particularly limited to the kind of the organic absorbents listed above.
  • the thickness of the light transmissive substrate 101 may be 0.05 to 0.2 mm. In terms of thinning and miniaturizing an optical article or near-infrared cut-off filter, a thinner thickness is advantageous, but a thinner thickness of 0.05 mm or less may cause warpage and cause defects in the camera module assembly process.
  • the thickness of the light transmissive substrate 101 may be 0.05 to 0.1 mm, more preferably 0.08 to 0.1 mm.
  • the content of the organic absorbent may be 0.1 to 1% by weight. That is, when the sum of the content of the transparent resin forming the matrix of the light transmitting substrate 101 and the content of the organic absorbent is 100% by weight, the content of the organic absorbent may be 0.1 to 1% by weight. In this case, the content of the transparent resin of the light transmissive substrate 101 may be 99 to 99.9% by weight.
  • the near infrared absorbing layer 200 is a layer formed on one surface of the light transmissive substrate 101 and includes a metal-tungsten oxide.
  • the near-infrared absorbing layer 200 is formed on the lower surface of the translucent substrate 101 with respect to the ground as an example, but may also be formed on the upper surface.
  • the near-infrared absorbing layer 200 may have a structure in which the metal-tungsten oxide is dispersed in a matrix formed by curing a composition including at least one selected from silica or alkoxysilane-based compounds.
  • silica the average particle size of the primary particles is 10 nm to 50 nm, and the surface of the silica particles may include silanol (Si-OH) groups.
  • the alkoxysilane-based compound include methacryloxypropyltrimethoxysilane, glycidyloxypropyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane and the like.
  • the near-infrared absorbing layer 200 may have a structure in which a binder resin forms a matrix and the metal-tungsten oxide is dispersed in a matrix formed by the binder resin.
  • a binder resin which comprises the matrix of the near-infrared absorption layer 200
  • cyclic olefin resin polyarylate resin, polysulfone resin, polyether sulfone resin, polyparaphenylene resin, polyarylene ether phosphine oxide resin, and poly Mid resin
  • polyetherimide resin, polyamideimide resin, acrylic resin, polycarbonate resin, polyethylene naphthalate resin, silicone resin, resin of various organic-inorganic hybrid series, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more, respectively, but are not particularly limited to the types of binder resins listed above.
  • the thickness of the near infrared absorbing layer 200 may be 1 to 10 ⁇ m. If it is thicker than 10 ⁇ m, it may cause serious warpage in the optical article or near infrared cut-off filter, which may cause defects in the camera module assembly process. If it is thinner than 1 ⁇ m in thickness, it may be difficult to secure sufficient NIR absorption ability. have. Preferably, the thickness of the near infrared absorbing layer 200 may be 2 to 5 ⁇ m.
  • the metal-tungsten oxide included in the near infrared absorbing layer 200 may be represented by the following Chemical Formula 1.
  • M represents A x B y D z ,
  • A, B and D are each independently lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr), beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba), Radium (Ra), Zirconium (Zr), Chromium (Cr), Manganese (Mn), Iron (Fe), Ruthenium (Ru), Cobalt (Co), Rhodium (Rh), iridium (Ir), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), zinc (Zn), cadmium (Cd), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), tin (Sn), lead (Pb), titanium (Ti), niobium (Nb), vanadium (V), molybdenum (Mo), tantalum Rum (Ta), rhenium
  • the metal-tungsten oxide may be cesium-tungsten oxide, where cesium-tungsten oxide may be represented by Cs p W q O r and the relationship between p, q and r is 0 ⁇ p / q ⁇ 1 and 2.5 ⁇ r / q ⁇ 3.
  • the cesium-tungsten oxide is Cs 0 . 33 WO 3 .
  • the metal-tungsten oxide is Na 0 . 11 Cs 0 . 22 WO 3 , Na 0 . 5 WO 3, K 0. 33 WO 3, K 0.55 WO 3, Rb 0. 33 WO 3 , Cs 0 . 33 WO 3 , Ba 0 . 21 WO 3 , Ba 0 . 33 WO 3 , Na 0 . 11 Cs 0 . 22 WO 3 , Na 0 . 11 Cs 0 . 11 Rb 0 . 11 WO 3 Etc. can be mentioned.
  • the metal-tungsten oxide included in the near infrared absorption layer 200 may be in the form of particles having a size of nanometer.
  • the size of the particles is defined as the average size of the particles, calculated by the number average particle size measured by the dynamic light scattering method, or connected two arbitrary points of the edge of each particle of irregular shape in the projected plane The longest straight line distance among the straight lines may be the arithmetic mean value of each of these particle sizes.
  • the size of the metal-tungsten oxide particles included in the near infrared absorption layer 200 may be 100 nm or less, and preferably 70 nm or less. More preferably, the size of the metal-tungsten oxide particles may be 50 nm or less, most preferably 1 nm to 30 nm.
  • the content of the metal-tungsten oxide may be 5 to 20% by weight based on the total weight of the near infrared absorbing layer. That is, when the content of the metal-tungsten oxide is 100% by weight of the content of the matrix constituting the near infrared absorbing layer and the content of the metal-tungsten oxide, the content of the metal-tungsten oxide is 5 to 20% by weight. May be%. In this case, the content of the matrix of the near infrared absorbing layer 200 may be 80 to 95% by weight.
  • FIG. 2 is a view for explaining an optical article for a near infrared cut-off filter according to another embodiment of the present invention.
  • the optical article 302 includes a light transmitting substrate 102 and a near infrared absorbing layer 200, wherein the light transmitting substrate 102 includes a transparent substrate 110 and an organic absorbing layer ( 120).
  • the organic absorbing layer 120 is a layer including an organic absorbent and is formed on one surface of the transparent substrate 110.
  • the transparent substrate 110 may be a plate such as a substrate, a film, or a thin film, and may be used without particular limitation as long as it is a substrate that can transmit light in the visible light region.
  • Examples of the material forming the transparent substrate 110 include glass, quartz, crystals such as lithium niobate, sapphire, polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene, and polypropylene.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • Polyolefin resins such as ethylene vinyl acetate copolymers, acrylic resins such as norbornene resins, polyacrylates and polymethyl methacrylates, urethane resins, vinyl chloride resins, fluorine resins, polycarbonate resins, polyvinyl butyral resins, Polyvinyl alcohol resin etc. are mentioned. These may be used independently or in combination of two or more, and are not limited to the types of the substances listed above.
  • the transparent substrate 110 examples include ARTON of JSR (company name, Japan), ZEONEX of ZEON company (company name, Japan), Topas of TOPAS Advanced Polymers (company name, Germany), Mitsui Chemicals company (company name) , Japan) APEL, Mitsubishi Rayon (company name, Japan), Acrypet, NKK company (company name, Japan), SOXR of TOYOBO company (company name, Japan), A4100 of Saturday spinning company (company name, Japan) Etc. can be mentioned.
  • As a kind of transparent base material of this invention it does not restrict
  • the thickness of the transparent substrate 110 may be 0.05 to 0.2 mm. In terms of thinning and miniaturizing an optical article or near-infrared cut-off filter, a thinner thickness is advantageous, but a thinner thickness of 0.05 mm or less may cause warpage and cause defects in the camera module assembly process.
  • the thickness of the transparent substrate 110 may be 0.05 to 0.1 mm, more preferably 0.08 to 0.1 mm.
  • a binder resin may form a matrix, and the organic absorbent may be dispersed in a matrix formed by the binder resin.
  • binder resin examples include cyclic olefin resins, polyarylate resins, polysulfone resins, polyether sulfone resins, polyparaphenylene resins, polyarylene ether phosphine oxide resins, polyimide resins, polyetherimide resins, and poly Amidimide resin, acrylic resin, polycarbonate resin, polyethylene naphthalate resin, polyester resin, resin of various organic-inorganic hybrid series, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more, respectively, but are not particularly limited to the types of binder resins listed above. As an example of the said organic absorbent, it is substantially the same as the organic absorbent demonstrated by FIG. Therefore, redundant descriptions are omitted.
  • the thickness of the organic absorbing layer 120 may be 1 to 10 ⁇ m. If the thickness is over 10 ⁇ m, warpage may occur in the optical article or the near-infrared cut-off filter, which may cause defects in the assembly process of the camera module. If the thickness is thinner than 1 ⁇ m, it is absorbed in the range of 690 nm to 730 nm. Compounds having a maximum may be difficult to provide sufficient absorption in the wavelength range (eg, less than 1% light transmittance of the optical article in the 690 nm to 730 nm wavelength range). Preferably, the thickness of the organic absorbing layer 120 may be 2 to 5 ⁇ m.
  • the content of the organic absorbent may be 10 to 30% by weight based on the total weight of the composition forming the organic absorbent layer 120. That is, when the content of the binder resin included in the organic absorbent layer 120 and the content of the organic absorbent are defined as 100% by weight, the content of the organic absorbent may be 10 to 30% by weight, and the content of the binder resin. May be 70 to 90% by weight.
  • the near infrared absorbing layer 200 is formed on the surface opposite to the surface on which the organic absorbing layer 120 on the main surface of the transparent substrate 110 is formed. Alternatively, the near infrared absorbing layer 200 may be formed on the organic absorbing layer 120. The near-infrared absorbing layer 200 is more preferably formed on the opposite surface of the surface on which the organic absorbing layer 120 is formed in that the assembly failure due to warpage can be reduced in the camera module assembly process.
  • the organic absorbing layer 120 is formed on the upper surface of the transparent substrate 110 and the near-infrared absorbing layer 200 is formed on the lower surface of the transparent substrate 110. 120 may be formed on the lower surface, and the near-infrared absorbing layer 200 may be formed on the upper surface.
  • the near-infrared absorbing layer 200 includes a matrix and a metal-tungsten oxide dispersed in the matrix, wherein each of the matrix and the metal-tungsten oxide is substantially the matrix and the metal-tungsten oxide of the near-infrared absorbing layer 200 described with reference to FIG. 1. Same as Therefore, redundant descriptions are omitted.
  • a transparent substrate 110 is first prepared, and then an organic absorption layer 120 is coated on one surface of the transparent substrate 110 to prepare a light-transmitting substrate 102. Subsequently, the optical article 302 described with reference to FIG. 2 may be manufactured by coating the near-infrared absorbing layer 200 on the other surface of the transparent substrate 110 on the transparent substrate 102.
  • the near-infrared absorbing layer 200 is transparent using a sol-gel method using a composition containing at least one selected from silica or alkoxysilane-based compounds and a sol solution containing metal-tungsten oxide dispersed in the composition.
  • a coating film may be formed on the other surface of the substrate 110.
  • the sol-gel method forms a coating layer using a sol state coating solution containing silica, alkoxysilane-based compound, strong acid, water and alcohol together with a metal-tungsten oxide to remove the solvent in the coating layer. This can be done by.
  • the coating solution may further include a hydrophilic organic polymer including a polyoxyalkylene group, and the strong acid may include sulfate ion as at least a part.
  • the process of removing the solvent from the coating layer may be performed while maintaining a temperature of 200 °C or less, wherein the near-infrared absorbing layer 200 of the structure in which the metal-tungsten oxide is dispersed in the silica matrix through the phase change of the sol-gel is manufactured. Can be.
  • the near-infrared absorbing layer 200 having such a structure, low turbidity and excellent scratch resistance may be obtained in spite of including the metal-tungsten oxide, and the near-infrared absorbing ability of the near-infrared absorbing layer 200 may also be improved.
  • FIG. 3 is a view for explaining a near-infrared cut-off filter including the optical article of FIG. 2.
  • the near infrared cut-off filter 500 includes an optical article 302, a first selective wavelength reflecting layer 410, and a second selective wavelength reflecting layer 420.
  • the optical article 302 is substantially the same as that described in FIG. 2, detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the first selective wavelength reflecting layer 410 is a layer disposed on the near infrared absorbing layer 200, and may be a first near infrared reflecting layer that passes light in a visible region and blocks near infrared rays in a predetermined first wavelength region.
  • the predetermined first wavelength region may be 700 nm to 950 nm.
  • the first selective wavelength reflecting layer 410 may have a structure in which a dielectric layer having a first refractive index and a dielectric layer having a second refractive index are alternately stacked into 5 to 61 layers, 11 to 51 layers, or 21 to 41 layers.
  • the first selective wavelength reflecting layer 410 may be designed in consideration of a range of desired transmittance to refractive index and a region of a wavelength to be blocked.
  • the second selective wavelength reflecting layer 420 is a layer formed on the other surface of one surface of the transparent substrate 102 on which the near-infrared absorbing layer 200 is formed.
  • the second selective wavelength reflecting layer 420 is formed on the organic absorbing layer 120, and the light in the visible region passes therethrough.
  • the near-infrared ray of the predetermined second wavelength region may be a second near-infrared reflective layer blocking the infrared ray.
  • the predetermined second wavelength region may be 950 nm to 1200 nm.
  • the second selective wavelength reflecting layer 420 may have a structure in which a dielectric layer having a first refractive index and a dielectric layer having a second refractive index are alternately stacked into 5 to 61 layers, 11 to 51 layers, or 21 to 41 layers.
  • the second selective wavelength reflecting layer 420 may be designed in consideration of a range of desired transmittance to refractive index and a region of a wavelength to be blocked.
  • the second selective wavelength reflecting layer 420 may be an anti-reflection layer that reduces the phenomenon that light incident on the near-infrared cut-off filter 500 is reflected at the interface, thereby increasing the amount of incident light to the image sensor.
  • the second selective wavelength reflecting layer 420 may reduce surface reflection to increase light output efficiency and remove interference or scattering caused by reflected light.
  • the anti-reflection layer may be formed by forming a thin film on the surface of a dielectric having a smaller refractive index than a light transmissive substrate by using a method such as vacuum deposition, and may be formed by using various commercially available materials without particular limitation.
  • the high refractive index layer is titanium dioxide (TiO 2 ), titanium trioxide (Ti 3 O 5 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
  • Zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), Zinc sulfide (ZnS), indium oxide (In 2 O 3 ), etc. may be used, and in the case of indium oxide, it may further include a small amount of titanium dioxide, tin oxide, cerium oxide, and the like.
  • silicon dioxide SiO 2
  • lanthanum fluoride LaF 3
  • magnesium fluoride MaF 2
  • sodium aluminium hexafluoride cyolite, Na 3 AlF 6
  • the kind of material which comprises the said dielectric layer is not specifically limited to what was listed above.
  • the near-infrared cut-off filter 500 including the optical article 302 described in FIG. 2 is illustrated and described, but the first selection is performed on the near-infrared absorbing layer 200 of the optical article 301 described in FIG. 1.
  • the near infrared cut-off filter may be configured by forming the wavelength reflecting layer 410 and forming the second selective wavelength reflecting layer 420 on the other surface of the transmissive substrate 101 on which the near infrared absorbing layer 200 is formed.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a camera module including the near infrared cut-off filter of FIG. 3.
  • the camera module 600 includes a sensing unit including an image sensor 601, a lens unit including at least one or more lenses 602, and near infrared rays disposed between the sensing unit and the lens unit. Cut-off filter (IRCF).
  • IRCF Cut-off filter
  • the camera module 600 is not particularly limited, and may be a camera device mounted on a mobile device such as a mobile phone, a digital camera, a camera device mounted on a laptop, a camera device for CCTV, or the like.
  • the image sensor 601 may be a CMOS image sensor. Light incident to the lens unit of the camera module 600 is provided to the near infrared cut-off filter IRCF via the lenses 602, and the light emitted from the near infrared cut-off filter IRCF is transmitted to the sensing unit. To the image sensor 601.
  • the near-infrared cut-off filter IRCF of FIG. 4 includes the optical article 301 described with reference to FIG. 1 or the optical article 302 described with reference to FIG. 2, but the first and second selections as described with reference to FIG. 3. Wavelength reflecting layers 410 and 420.
  • the near-infrared cut-off filter (IRCF) including the optical articles 301 and 302 according to the present invention is a phenomenon in which an unintended image is displayed on an image photographed with an artificial light or an external light source including near infrared radiation. It is possible to minimize the occurrence of image distortion problems such as ghost or flare.
  • a translucent substrate having an organic absorbent layer containing an organic absorbent on one surface of a transparent substrate was prepared as follows. First, NIR700A (trade name, QCR Solutions, USA) as an organic absorbent having an absorption maximum in the 700 ⁇ 5 nm wavelength range and NIR720B (trade name, QCR Solutions, USA) as an organic absorbent having an absorption maximum in the 720 ⁇ 5 nm wavelength range. 2.29 g, 7 g of binder resin and 210 g of container solvent are mixed, but the organic absorbent having an absorption maximum in the wavelength range of 700 ⁇ 5 nm and the organic absorbent having an absorption maximum in the wavelength range of 720 ⁇ 5 nm are 1: 1 in weight ratio. Mix so as to. After stirring for 24 hours or more with a stirrer to prepare a coating solution. In this case, polyethylene terephthalate (PET) resin was used as the binder resin, and cyclohexanone was used as the organic solvent.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the coating solution was coated on one surface of a 0.1 mm thick polyethylene terephthalate film (PET film, purchased by Toyo Spun Yarn, trade name A4100) as a transparent substrate, and cured at 120 ° C. for 50 minutes to form an organic absorbent layer having a thickness of 2 ⁇ m.
  • the coated light-transmitting substrates 2 to 7 were prepared through the same process as the coated light-transmitting substrate 1.
  • the concentration of the organic absorbent in the organic absorbent layer for preparing the coated translucent substrates 2 to 7 was prepared according to Table 1 below.
  • a dispersion type according to JP 2012-008532A is as follows.
  • Translucent substrate 1 was prepared.
  • JSR's cyclic olefin resin 100 parts by weight of Aton G (trade name) and an organic absorbent having an absorption maximum in the 700 ⁇ 5 nm wavelength range, NIR700A (trade name, QCR Solutions, USA) and a 720 ⁇ 5 nm wavelength range.
  • NIR720B trade name, QCR Solutions, Inc., USA
  • methylene chloride which are organic absorbents having an absorption maximum
  • the organic absorbent is mixed so as to be 0.49 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin, wherein the organic absorbent having an absorption maximum in the wavelength range of 700 ⁇ 5 nm and the organic absorbent having an absorption maximum in the wavelength range of 720 ⁇ 5 nm are 1: Mix to 1
  • the dispersion type light-transmitting substrate manufacturing solution was cast in a solution state on a glass plate, applied to a uniform thickness, dried at 20 ° C. for 8 hours, and then peeled from the glass plate.
  • the peeled film having a thickness of 0.1 mm was prepared by drying the peeled film at 100 ° C. under reduced pressure for 8 hours.
  • the dispersion type light transmitting substrates 2 to 7 were manufactured through the same process as the preparation of the dispersion type light transmitting substrate 1.
  • the content of the organic absorbents included in the distributed light-transmitting substrates 1 to 7 thus prepared is shown in Table 2 below.
  • the wavelength at the incident angle of 0 degrees using a Perkin Elmer spectrophotometer Lambda 1050 was used. Star transmittance (unit%) was measured. At this time, the measurement wavelength range was 350 nm to 1200 nm. The result is shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating graphs showing changes in transmittance for each wavelength of the coating type light transmitting substrates 1 to 7, the dispersion type light transmitting substrates 1 to 7, and the transparent substrate.
  • FIG. 5 (a) is a graph for the coated translucent substrates 1 to 7
  • (b) is a graph for the dispersible translucent substrates 1 to 7
  • (c) is a graph for the transparent substrate itself.
  • the average transmittance in the wavelength range of 460 nm to 560 nm shows a value of 89% to 90%.
  • the average transmittance is about 92%, and the minimum wavelength value representing 50% light transmittance at 560 nm or more appears between 631 nm and 650 nm.
  • Both the coated and dispersed transmissive substrates begin to reduce light transmittance at the boundary between the visible and near infrared regions due to the nature of the organic absorbent having an absorption maximum at a particular wavelength, for example a transmission of 50%.
  • the cut-off T50% wavelength which begins to decrease, appears, but the cut-off T50% wavelength does not appear in the case of a transparent substrate containing no organic absorbent.
  • the coated or distributed light-transmitting substrate itself alone has a high average transmittance of 90% or more in the 800 nm to 1200 nm near infrared region, so that a near infrared cut for a camera module of a high pixel (for example, 8 mega pixels or more)
  • a near infrared cut for a camera module of a high pixel for example, 8 mega pixels or more
  • a sol solution for near-infrared coating was prepared as follows.
  • a colloidal silica solution (Ludox LS, 30% SiO 2 , Sigma-Aldrich) having an average size of silica particles of 12 nm was prepared based on 100 parts by weight of a colloidal silica solution. 100 parts by weight of the contents were mixed and stirred for 1 hour. After that, a certain amount of nitric acid (70%, Sigma-Aldrich) was added during stirring to adjust the hydrogen ion index (pH) of the solution to be in the range of 4 to 6, and then 100 parts of silica solution was added to the solution.
  • nitric acid 70%, Sigma-Aldrich
  • 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 98%, Sigma-Aldrich
  • Ethylenediamine ethylenediamine, 99%, Sigma-Aldrich
  • Cs 0. With a mean size of particles of about 20 nm as metal-tungsten oxide .
  • a dispersion solution in which 33 WO 3 was dispersed was added at a mass ratio of 8: 1 and stirred for 2 hours to prepare a near infrared absorbing layer coating solution.
  • 33 WO 3 A dispersion solution prepared by mixing the nanoparticles in a mass ratio of 3: 1 and ball milling for 5 hours was used.
  • the prepared coating solution was coated on the opposite side of one surface on which the organic absorbent layer of the coated translucent substrate 1 having a thickness of 0.1 mm was formed by using a spin coater.
  • the coated substrate was cured at 120 ° C. for 60 minutes to prepare an optical article 1-1 having an organic absorbent layer formed on one surface of the transparent substrate and a near infrared absorbing layer having a thickness of 3 ⁇ m on the other surface.
  • the content of 33 WO 3 was 7.5% by weight based on the total weight of the near infrared absorbing layer.
  • the optical article 1-2 prepared according to the optical article 1-2 was prepared by substantially the same process as the preparation of the optical article 1-1 in the optical article 1-1.
  • the content of 33 WO 3 was 11.2% by weight based on the total weight of the near infrared absorbing layer.
  • the coating solution was prepared to prepare optical article 1-3 prepared according to optical article 1-3 and optical article 1-4 prepared according to optical article 1-4.
  • Cs 0 contained in the near-infrared absorbing layer of manufactured optical article 1-3 .
  • the content of 33 WO 3 was 13.7% by weight based on the total weight of the near infrared absorbing layer, and the Cs 0 .
  • the content of 33 WO 3 was 18.7 wt% based on the total weight of the near infrared absorbing layer.
  • optical articles 2-1 to 7-4 were prepared through the same process as the optical article 1-1.
  • Comparative Products 1-1 to 8-6 were prepared through the same process as in Optical Product 1-1.
  • Optical property evaluation 2 optical articles 1-1 to 7-4 and comparative articles 1-1 to 8-6
  • the transmittance of each wavelength was measured by the same method as the optical property evaluation 1.
  • optical transmittances of wavelengths of the optical articles 1-1 to 1-4 and the comparative articles 1-1, 1-2, 8-1, and 8-6 are shown in FIG. 6.
  • the wavelength (cut-off T50%) at which the transmittance becomes 50% for the first time was calculated. The results are shown in Tables 6 and 7 below.
  • FIG. 6 is a graph illustrating changes in transmittance for each wavelength according to the optical articles 1-1 to 1-4 and the comparative articles 1-1, 1-2, 8-1, and 8-6 according to the present invention.
  • FIG. 6 (a) is for optical articles 1-1 to 1-4, and (b) is for comparative articles 1-1, 1-2, 8-1 and 8-6.
  • the average transmittance in the wavelength range of 460 nm to 560 nm is 85% or more and 100% or less, respectively. It can be seen that the minimum wavelength value representing 50% of the light transmittance is greater than 625 nm and less than 650 nm, and the average transmittance in the wavelength range of 800 nm to 1200 nm is greater than 40% and less than 75%.
  • the optical article according to the present invention has a high transmittance characteristic of 85% or more in the visible region, which is suitable for application to a near-infrared cut-off filter for a high pixel camera module, and still has high sensitivity in a CMOS image sensor. It can be seen that low transmittance characteristics of 75% or less in the 800-1200 nm near infrared wavelength range can be simultaneously provided. In addition, it can be seen that it is easy to apply commercially by having a cut-off T50% characteristic suitable for applying a commercial CMOS image sensor applied to a high pixel camera module.
  • the average transmittance in the wavelength range of 800 nm to 1200 nm is less than 15% or a value of 87% or more.
  • the average transmittance in the 800 nm to 1200 nm near infrared wavelength range is lowered to 40% or less, the average transmittance in the visible range is also severely lowered to 80% or less, or the average transmittance in the visible range is 90%.
  • the average transmittance in the 800 nm to 1200 nm wavelength region is also severely increased to 87% or more.
  • the entire near infrared absorption layer In case of less than 5% by weight or more than 20% by weight, the average transmittance in the wavelength range of 800 nm to 1200 nm exceeds 87% or rather decreases to 15% level. It can be seen that it is not suitable as a use of the optical article for application to a near infrared cut-off filter.
  • the content of the metal-tungsten oxide contained in the near-infrared absorbing layer of the optical article according to the present invention for achieving the object of the present invention is preferably in the range of 5.0 wt% to 20 wt%.
  • the above-mentioned first near infrared reflecting layer is formed as a first selective wavelength reflecting layer on the near infrared absorbing layer, and as the second selective wavelength reflecting layer on the organic absorber layer on the opposite side.
  • the above-mentioned second near infrared reflecting layer each of IRCF 1-1 to 7-4 for camera module according to the present invention was prepared.
  • the first near infrared reflecting layer is formed as a first selective wavelength reflecting layer on the near infrared absorbing layer, and the second near infrared rays as a second selective wavelength reflecting layer on the organic absorbent layer on the opposite side.
  • the reflective layer By forming the reflective layer, each of Comparative Filters 1-1 to 7-2 was prepared.
  • the first near infrared reflecting layer is formed as a first selective wavelength reflecting layer on the near infrared absorbing layer, and the organic light absorbing layer is not present on the opposite side, so A second near infrared reflecting layer was formed to prepare comparative filters 8-1 to 8-6, respectively.
  • the first selective reflecting layer was designed according to Table 8 below, and the second selective wavelength reflecting layer was designed according to Table 9 below.
  • Ti 3 O 5 and SiO 2 were alternately deposited using an E-beam evaporator to form a first selective wavelength reflecting layer and a second selective wavelength reflecting layer having a total thickness of 3.5 ⁇ m and 3.0 ⁇ m, respectively.
  • the stacking order 1 is a layer directly contacting the near infrared absorbing layer and the stacking order 30 corresponds to a surface exposed to the outside.
  • the stacking order 1 is a layer directly contacting the organic absorbent layer or the transparent substrate, and the stacking is performed. Step 23 corresponds to the externally exposed surface.
  • FIG. 7 is a graph illustrating transmittance for each wavelength of the first selective wavelength reflecting layer and the second selective wavelength reflecting layer according to the present invention.
  • (a) is for the first selective wavelength reflecting layer and (b) is for the second selective wavelength reflecting layer.
  • Optical Property Evaluation 3 IRCF 1-1 to 7-4 and Comparative Filters 1-1 to 8-6
  • the transmittance of each wavelength was measured by the same method as that of the optical property evaluation 1. Among them, changes in transmittance for each wavelength of the IRCF 1-1 to 1-4 and the comparative filters 1-1, 1-2 and 8-1 to 8-6 are shown in FIG. 8.
  • the average transmittance (% T avg @ 460-560) in the wavelength range of 460 to 560 nm the average transmittance (% T avg @ 800-1200) in the wavelength range of 800 to 1200 nm and 560 nm
  • the wavelength (cut-off T50%) at which the transmittance becomes 50% for the first time was calculated. The results are shown in Tables 10 and 11 below.
  • FIG. 8 is a graph showing changes in transmittance for each wavelength according to IRCF 1-1 to 1-4 and comparative filters 1-1, 1-2, 8-1, and 8-6 according to the present invention.
  • FIG. 8 (a) relates to IRCF 1-1 to 1-4, and (b) relates to comparative filters 1-1, 1-2, 8-1 and 8-6.
  • the minimum wavelength value representing 50% of the light transmittance at 560 nm is 629. values in the range from nm to 649 nm, average transmittances in the wavelength range from 460 nm to 560 nm are also higher than 89%, and average transmittances in the wavelength range from 800 nm to 1200 nm do not exceed 0.13% at most. It can be seen that. From these results, it can be seen that the IRCF including the optical article according to the present invention can provide the optical properties required as an IRCF suitable for application to a camera module compatible with a commercially available CMOS image sensor.
  • Comparative Filters 1-1 to 7-2 when the content of the metal-tungsten oxide contained in the optical article according to the present invention is out of an appropriate range of more than 20.0% by weight, or less than 5% by weight
  • the average transmittance in the wavelength range of 460 nm to 560 nm falls below 85%, making it unsuitable for use in camera modules of high pixels, or increasing the average transmittance in the wavelength range of 800 nm to 1200 nm, resulting in ghost or The tendency to cause image distortion such as flare increases.
  • the cut-off T50% wavelength value is 689 nm only with the near-infrared absorber layer containing the metal-tungsten oxide.
  • the IRCF 1-1 to 7-4 and the comparison filter 1-1 to 8-6 were taken after assembling the camera module to the smartphone. At this time, the halogen lamp was taken while varying the angle between the halogen lamp subject and the camera module as shown in FIG. 9, and ghosts and flares were evaluated for the captured image.
  • FIG. 9 The halogen lamp was taken after assembling the camera module to the smartphone. At this time, the halogen lamp was taken while varying the angle between the halogen lamp subject and the camera module as shown in FIG. 9, and ghosts and flares were evaluated for the captured image.
  • FIG. 9 illustrates the positional relationship between the halogen lamp and the camera module, wherein the angle formed by the normal direction of the incident surface of the image sensor mounted on the halogen lamp and the camera module (or similarly to the IRCF or the normal surface of the incident surface of the comparison filter) is ⁇ .
  • the ⁇ value when the halogen lamp is located in the normal direction is set to 0 degrees.
  • the smartphone mounted with a camera module assembled with each IRCF or comparison filter was moved on a predetermined plane to photograph a halogen lamp at a position having an angle of incidence of 0 degrees, 15 degrees, 30 degrees, and 45 degrees.
  • the evaluation results are shown in Tables 12 and 13. Among them, ghost and flare results for IRCF 4-4 and comparative filter 1-1 are shown in FIG. 10.
  • FIG. 10 is a view illustrating ghost / flare measurement photographs of IRCF 4-4 and Comparative Filter 1-1 according to the present invention.
  • IRCF 4-4 the ghost / flare hardly appears, but in the case of the comparison filter 1-1, the ghost / flare is severely generated.

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Abstract

본 발명의 카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품 및 이를 포함하는 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터에 따르면, 카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품은 유기 흡수제를 포함하는 투광 기판 및 투광 기판 상에 형성되고 금속-텅스텐 산화물을 포함하는 근적외선 흡수층을 포함한다.

Description

카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품 및 이를 포함하는 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터
본 발명은 카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품 및 이를 포함하는 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 촬영된 이미지 상에서 고스트(ghost)나 플레어(flare)가 억제되고, 또한 높은 색재현성을 구현할 수 있는 카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품 및 이를 포함하는 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터에 관한 것이다.
최근 휴대전화, 노트북 PC, 보안카메라, 차량 등에 카메라 모듈의 채용이 점차 증가하고 있다. CMOS 이미지 센서(CMOS image sensor) 등 고체 촬상 소자를 이용하는 카메라 모듈은 사람이 눈으로 보는 것과 같이 자연스러운 색상의 화상을 얻기 위하여, 센서가 감지하는 근적외선 영역 (예를들면, 700 nm 내지 1200 nm 파장 범위)의 광을 차단하고, 가시광선 영역 (예를들면, 400 ㎚ 내지 700 nm 파장 범위)의 광은 투과시켜 사람의 시 감도에 근사 보정시킬 수 있는 광학 부품이 필수적으로 요구된다. 이러한 광학부품으로서 근적외선 컷-오프 필터(Infrared Cut-off Filter, IRCF)가 사용되고 있다. 근적외선 컷-오프 필터는 근적외선을 컷-오프 하는 방식에 따라 크게 반사형 필터와 흡수형 필터로 구분할 수 있다.
반사형 필터는 가시광선 파장 영역에서는 높은 광투과율을 갖는 반면, 입사각 증가에 따라 가시광선 투과 대역이 단파장 쪽으로 편이(shift) 되어 최종적으로 관찰자에게 시인되는 컬러감이 변하는, 즉 영상의 색재현성을 저하시키는 단점이 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해서 입사각이 증가함에 따라 영상의 표시 품질에 크게 영향을 미치는 630 nm 내지 1200 nm 파장 범위의 광을 폭넓게 흡수하는 2가의 구리이온을 착색성분으로 포함하는 불화인산염계 유리(일명, 블루 글라스)를 사용하는 흡수형 필터가 개발된 바 있다.
블루 글라스를 사용한 흡수형 필터는 반사형 필터에 비해서 높은 색재현성을 구현할 수 있어, 고화소의 카메라 모듈에 채택되어 이용되고 있다. 그러나 블루 글라스는 깨지기 쉽고 충격에 취약하여 높은 파괴강도가 요구되는 카메라 모듈용으로는 사용이 제한적이며, 이를 제조하는 재료가 갖는 물성의 한계로 인해서 0.2 mm 이하의 두께로 양산성을 확보하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 최근에 스마트폰에 적용되는 카메라 모듈 내의 광학 설계가 소형화 및 집적화되고 있어 근적외선 컷-오프 필터 두께의 최소화가 요구되고 있으나, 블루 글라스의 두께를 0.1 mm 수준으로 구현하는데 한계가 있다.
최근 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터의 두께를 0.1 mm 수준으로 박형화하기 위해 광학용 글라스(예, 쇼트사 D263) 상면에 유기염료 흡수제를 코팅하거나, 또는 고분자 수지 내부에 균일하게 유기염료 흡수제를 분산시킨 고분자 흡수필름 등의 광학물품을 이용한 흡수형 필터가 도입되고 있는 추세이다. 유기염료 흡수제를 사용한 흡수형 필터는 블루 글라스를 사용한 흡수형 필터 대비 높은 색재현성을 구현할 수 있는 장점이 있으나, 제한된 파장 영역의 광(대략 630 nm 내지 730 nm 파장 범위의 광)을 흡수함에 따라 그 외의 근적외선 영역의 반사가 일어나 고스트(ghost)나 플레어(flare) 현상 등의 광학적 문제를 유발할 가능성을 갖고 있다.
본 발명의 일 목적은 근적외선 영역에서 넓은 파장 범위의 광을 흡수하여 고스트 혹은 플레어를 차단하면서도 색재현성을 최대화할 수 있는, 카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광학물품을 포함하는 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 위한 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품은, 유기 흡수제를 포함하는 투광 기판 및 상기 투광 기판 상에 형성되고 금속-텅스텐 산화물을 포함하는 근적외선 흡수층을 포함하되, 460 nm 내지 560 nm의 파장 범위에서의 평균 투과율이 85% 이상 100% 이하이고, 560 nm 이상에서 광투과율 50%를 나타내는 최소 파장 값이 625 nm 초과 650 nm 미만에서 나타나며, 800 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서 평균 투과율은 40% 초과 75% 미만이다.
일 실시예에서, 상기 금속-텅스텐 산화물은 하기 화학식 1로 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017008870-appb-I000001
이때, 상기 화학식 1에서, 0≤p/q≤1이고, 2.5≤r/q≤3이고,
M은 AxByDz를 나타내고,
A, B 및 D는 각각 독립적으로 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프랑슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 주석(Sn), 납(Pb), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 탄탈럼(Ta), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 하프늄(Hf), 오스뮴(Os) 또는 비스무트(Bi)를 나타내고,
0≤x≤1, 0≤y≤1 및 0≤z≤1이되, x+y+z=1이다.
일 실시예에서, 상기 금속-텅스텐 산화물은 Na0 . 11Cs0 . 22WO3, Na0 . 5WO3, K0. 33WO3, K0.55WO3, Rb0 . 33WO3, Cs0 . 33WO3, Ba0 . 21WO3, Ba0 . 33WO3, Na0 . 11Cs0 . 22WO3 및 Na0 . 11Cs0 . 11Rb0 . 11WO3 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 금속-텅스텐 산화물은 세슘-텅스텐 산화물일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 근적외선 흡수층 전체 중량에 대해서, 상기 금속-텅스텐 산화물의 함량은 5 내지 20 중량%일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 투광 기판은 투명 기재 및 상기 투명 기재의 일면에 형성된 유기 흡수제를 포함하는 유기 흡수제층을 포함하고, 상기 투명 기재에서 상기 유기 흡수제층이 형성된 일면의 반대면에 상기 근적외선 흡수층이 형성될 수 있다. 이때, 상기 유기 흡수제의 함량은 상기 유기 흡수제층의 전체 중량에 대해서 10 내지 30 중량%일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 투광 기판은 바인더 수지가 형성하는 매트릭스 내부에 유기 흡수제가 분산된 형태일 수 있다. 이때, 상기 유기 흡수제의 함량은 상기 투광 기판의 전체 중량에 대해 0.1 내지 1 중량%일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유기 흡수제는 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 포르피린계 화합물, 벤조포르피린계 화합물, 스쿠아릴륨계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 크로코늄계 화합물, 디이모늄계 화합물 및 디티올 금속 착화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유기 흡수제는 적어도 1종의 690 nm 내지 730 nm 파장 범위에서 흡수극대를 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광학 물품의 800 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서의 평균 투과율이 45% 내지 55%일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 근적외선 흡수층은 실리카 또는 알콕시실란계 화합물로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 조성물이 경화되어 형성되는 매트릭스 내에 금속-텅스텐 산화물이 분산된 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 근적외선 흡수층은 졸-겔법을 통해 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 위한 일 실시예에 따른 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터는 상기에서 설명한 광학 물품을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터는 상기 광학 물품의 일면에서 근적외선 흡수층 상에 형성된 제1 선택 파장 반사층 및 상기 제1 선택 파장 반사층이 형성된 상기 광학 물품의 일면의 타면에 형성된 제2 선택 파장 반사층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 선택 파장 반사층은 근적외선 반사층이고, 상기 제2 선택 파장 반사층은 반사 방지층일 수 있다.
본 발명의 카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품 및 이를 포함하는 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터에 따르면, 가시광선 영역에서 높은 투과율을 나타내면서도 근적외선 영역에서 넓은 파장 범위의 광을 흡수하여 고스트 또는 플레어의 발생을 억제면서도 색재현성을 최대화할 수 있는 카메라 모듈용에 적합한 근적외선 컷-오프 필터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 광학물품을 포함하는 근적외선 컷-오프 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 근적외선 컷-오프 필터를 포함하는 카메라 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 코팅형 투광 기판 1 내지 7, 분산형 투광 기판 1 내지 7 및 투명 기재의 파장별 투과율 변화를 나타낸 그래프들을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 광학물품 1-1 내지 1-4와 비교물품 1-1, 1-2, 8-1 및 8-6에 따른 파장별 투과율 변화를 나타낸 그래프들을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 제1 선택 파장 반사층과 제2 선택 파장 반사층에 대한 파장별 투과율을 나타낸 그래프들을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 IRCF 1-1 내지 1-4와 비교필터 1-1, 1-2, 8-1 및 8-6에 따른 파장별 투과율 변화를 나타낸 그래프들을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 IRCF와 비교필터에 대한 고스트/플레어 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 IRCF 4-4와 비교필터 1-1에 대한 고스트/플레어 측정 결과 사진들을 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
광학물품
본 발명에 따른 광학물품은 카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용으로서, 유기 흡수제를 포함하는 투광 기판 및 상기 투광 기판 상에 형성되고 금속-텅스텐 산화물을 포함하는 근적외선 흡수층을 포함한다.
상기 광학물품은 460 nm 내지 560 nm의 파장 범위에서의 평균 투과율이 85% 이상 100% 이하이고, 560 nm 이상에서 광투과율 50%를 나타내는 최소 파장 값이 625 nm 초과 650 nm 미만에서 나타나며, 800 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서 평균 투과율은 40% 초과 75% 미만이다. 예를 들어, 상기 광학물품의 800 nm 내지 1200 nm 의 파장 범위에서의 평균 투과율이 45% 내지 55%일 때, 상기 광학물품이 적용된 근적외선 컷-오프 필터에 의한 영상 품질이 우수하게 나타날 수 있다.
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 상기 광학물품의 투광 기판 및 근적외선 흡수층에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 광학물품(301)은 그 자체가 상기 유기 흡수제를 포함하는 투광 기판(101)과, 투광 기판(101)의 일면에 형성된 근적외선 흡수층(200)을 포함한다.
투광 기판(101)은 가시광선 영역의 광을 투과시킬 수 있는 기판으로서, 이를 구성하는 매트릭스 내에 상기 유기 흡수제가 분산된 구조를 갖는다.
투광 기판(101)의 매트릭스는 투명 수지에 의해서 형성될 수 있다. 이때, 상기 투명 수지의 예로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌초산비닐 공중합체 등의 폴리올레핀 수지, 노르보르넨 수지, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸 메타크릴레이트 등의 아크릴 수지, 우레탄 수지, 염화비닐 수지, 불소 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐알코올 수지, 실리콘 수지 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있으나, 상기에서 나열한 투명 수지의 종류에 특별히 제한되는 것은 아니다.
투광 기판(101)의 매트릭스 내에 분산되는 유기 흡수제로서는, 다양한 종류의 염료, 안료 또는 금속 착체계 화합물 중에서 적어도 1 종 이상을 사용할 수 있다. 상기 유기 흡수제는 690 nm 내지 730 nm 파장 범위에서 흡수극대를 갖는 화합물을 포함할 수 있고, 적어도 1종 이상을 이용할 수 있다. 상기 유기 흡수제의 구체적인 예로서는, 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 포르피린계 화합물, 벤조포르피린계 화합물, 스쿠아릴륨계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 크로코늄계 화합물, 디이모늄계 화합물, 디티올 금속 착화합물 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있으나, 상기에서 나열한 유기 흡수제의 종류에 특별히 제한되는 것은 아니다.
투광 기판(101)의 두께는 0.05 내지 0.2 mm일 수 있다. 광학 물품 또는 근적외선 컷-오프 필터의 박형화 및 소형화의 측면에서 두께가 얇을수록 유리하나, 0.05 mm 이하로 얇아지게 되면 휨이 심하게 발생하여 카메라 모듈 조립 공정에서 불량을 유발할 수 있다. 바람직하게는 투광 기판(101)의 두께는 0.05 내지 0.1 mm일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.08 내지 0.1 mm 일 수 있다.
투광 기판(101)의 매트릭스를 형성하는 투명 수지 및 상기 유기 흡수제의 전체 함량에 대해서, 상기 유기 흡수제의 함량은 0.1 내지 1 중량%일 수 있다. 즉, 투광 기판(101)의 매트릭스를 형성하는 투명 수지의 함량과 상기 유기 흡수제의 함량의 합을 100 중량%라고 할 때, 상기 유기 흡수제의 함량은 0.1 내지 1 중량%일 수 있다. 이때, 투광 기판(101)의 투명 수지의 함량은 99 내지 99.9 중량%일 수 있다.
근적외선 흡수층(200)은 투광 기판(101)의 일면 상에 형성되는 층으로서, 금속-텅스텐 산화물을 포함한다. 도 1에서는 근적외선 흡수층(200)이 지면을 기준으로 투광 기판(101)의 하부면에 형성된 것을 일례로 하여 도시하였으나, 상부면에 형성될 수도 있다.
근적외선 흡수층(200)은 실리카 또는 알콕시실란계 화합물로부터 선택된 적어도 한 종을 포함하는 조성물이 경화되어 형성된 매트릭스 내부에 상기 금속-텅스텐 산화물이 분산된 구조를 가질 수 있다. 실리카의 예로서는, 1차 입자의 평균입자 크기가 10 nm 내지 50 nm이고, 상기 실리카 입자의 표면은 실라놀(Si-OH)기를 포함할 수 있다. 알콕시실란계 화합물의 예로서는, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란 등을 들 수 있다.
또 다른 실시 양태로서, 근적외선 흡수층(200)은 바인더 수지가 매트릭스를 형성하고, 상기 바인더 수지가 형성하는 매트릭스 내부에 상기 금속-텅스텐 산화물이 분산된 구조를 가질 수 있다. 근적외선 흡수층(200)의 매트릭스를 구성하는 바인더 수지의 예로서는, 환상 올레핀계 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리파라페닐렌 수지, 폴리아릴렌에테르포스핀옥사이드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지, 실리콘계 수지, 다양한 유-무기 하이브리드 계열의 수지 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있으나, 상기에서 나열한 바인더 수지의 종류에 특별히 제한되는 것은 아니다.
근적외선 흡수층(200)의 두께는 1 내지 10 ㎛일 수 있다. 10 ㎛ 두께 이상으로 두꺼워지면 광학물품 또는 근적외선 컷-오프필터에서 휨이 심하게 발생하여 카메라 모듈 조립 공정에서 불량을 유발시킬 우려가 있고, 1 ㎛ 두께 이하로 얇아지게 되면 충분한 근적외선 흡수능을 확보하기 어려울 수 있다. 바람직하게, 상기 근적외선 흡수층(200)의 두께는 2 내지 5 ㎛일 수 있다.
근적외선 흡수층(200)에 포함되는 상기 금속-텅스텐 산화물은 하기 화학식 1로 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017008870-appb-I000002
이때, 상기 화학식 1에서, 0≤p/q≤1이고, 2.5≤r/q≤3이고,
M은 AxByDz를 나타내고,
A, B 및 D는 각각 독립적으로 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프랑슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 주석(Sn), 납(Pb), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 탄탈럼(Ta), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 하프늄(Hf), 오스뮴(Os) 또는 비스무트(Bi)를 나타내고,
0≤x≤1, 0≤y≤1 및 0≤z≤1이되, x+y+z=1이다.
예를 들어, 상기 금속-텅스텐 산화물은 세슘-텅스텐 산화물일 수 있고, 이때 세슘-텅스텐 산화물은 CspWqOr로 나타낼 수 있고 이때의 p, q 및 r의 관계는 0≤p/q≤1이고, 2.5≤r/q≤3이다. 구체적인 예로서, 상기 세슘-텅스텐 산화물은 Cs0 . 33WO3으로 나타낼 수 있다.
다른 예로서, 상기 금속-텅스텐 산화물은 Na0 . 11Cs0 . 22WO3, Na0 . 5WO3, K0. 33WO3, K0.55WO3, Rb0 . 33WO3, Cs0 . 33WO3, Ba0 . 21WO3, Ba0 . 33WO3, Na0 . 11Cs0 . 22WO3, Na0 . 11Cs0 . 11Rb0 . 11WO3 등을 들 수 있다.
근적외선 흡수층(200)에 포함되는 상기 금속-텅스텐 산화물은 크기가 나노미터 사이즈인 입자 형태일 수 있다. 이때, 입자의 크기는 입자의 평균 크기로 정의하고, 동적광산란법에 의해 측정된 수평균 입자 크기로 산출되거나, 투영된 면 내에서 불규칙한 형상의 각각의 입자의 가장자리의 임의의 2개의 지점을 연결하는 직선 중에서 가장 긴 직선 거리를 입자 크기라고 할 때 이들 각각의 입자 크기의 산술 평균값일 수 있다. 예를 들어, 근적외선 흡수층(200)에 포함되는 금속-텅스텐 산화물 입자의 크기는 100 nm 이하일 수 있고, 바람직하게는 70 nm 이하일 수 있다. 더욱 바람직하게는 금속-텅스텐 산화물 입자의 크기는 50 nm 이하일 수 있으며, 가장 바람직하게는 1 nm 내지 30 nm일 수 있다.
근적외선 흡수층(200)에서, 상기 금속-텅스텐 산화물의 함량은, 상기 근적외선 흡수층 전체 중량에 대해서 5 내지 20 중량%일 수 있다. 즉, 상기 금속-텅스텐 산화물의 함량은 상기 근적외선 흡수층을 구성하는 상기 매트릭스의 함량과 상기 금속-텅스텐 산화물의 함량의 합을 100 중량%로 할 때, 상기 금속-텅스텐 산화물의 함량은 5 내지 20 중량%일 수 있다. 이때, 근적외선 흡수층(200)의 매트릭스의 함량은 80 내지 95 중량%일 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학물품(302)은 투광 기판(102) 및 근적외선 흡수층(200)을 포함하되, 투광 기판(102)이 투명 기재(110)와 유기 흡수층(120)을 포함하는 구조를 갖는다. 유기 흡수층(120)은 유기 흡수제를 포함하는 층으로서, 투명 기재(110)의 일면에 형성된다.
투명 기재(110)는 기판이나 필름, 박막 등의 플레이트로서, 가시광선 영역의 광을 투과할 수 있는 기재이면 특별한 제한 없이 이용될 수 있다.
투명 기재(110)를 형성하는 물질의 예로서는, 유리, 수정, 니오브산 리튬, 사파이어 등의 결정, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌초산비닐 공중합체 등의 폴리올레핀 수지, 노르보르넨 수지, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸 메타크릴레이트 등의 아크릴 수지, 우레탄 수지, 염화비닐 수지, 불소 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐알코올 수지 등을 들 수 있다. 이들은 각각 독립적으로 또는 2 이상이 혼합되어 이용될 수 있으며, 상기에서 나열한 물질의 종류에 한정되지 않는다.
구체적인 투명 기재(110)의 예로서는, JSR사(회사명, 일본)의 ARTON, ZEON사(회사명, 일본)의ZEONEX, TOPAS Advanced Polymers사(회사명, 독일)의 Topas, Mitsui Chemicals사(회사명, 일본)의 APEL, Mitsubishi Rayon사(회사명, 일본)의 Acrypet, NKK사(회사명, 일본)의 SOXR, TOYOBO사(회사명, 일본)의 VYLOMAX, 토요방적사(회사명, 일본)의 A4100 등을 들 수 있다. 본 발명의 투명 기재의 종류로서, 상기에서 나열한 종류에 특별히 제한되는 것은 아니다.
투명 기재(110)의 두께는 0.05 내지 0.2 mm일 수 있다. 광학 물품 또는 근적외선 컷-오프 필터의 박형화 및 소형화의 측면에서 두께가 얇을수록 유리하나, 0.05 mm 이하로 얇아지게 되면 휨이 심하게 발생하여 카메라 모듈 조립 공정에서 불량을 유발할 수 있다. 바람직하게는 투명 기재(110)의 두께는 0.05 내지 0.1 mm일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.08 내지 0.1 mm 일 수 있다.
유기 흡수층(120)에서는 바인더 수지가 매트릭스를 형성하고, 상기 바인더 수지가 형성하는 매트릭스 내부에 상기 유기 흡수제가 분산된 구조를 가질 수 있다.
상기 바인더 수지의 예로서는, 환상 올레핀계 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리파라페닐렌 수지, 폴리아릴렌에테르포스핀옥사이드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지, 폴리에스테르 수지, 다양한 유-무기 하이브리드 계열의 수지 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있으나, 상기에서 나열한 바인더 수지의 종류에 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 유기 흡수제의 예로서는, 도 1에서 설명한 유기 흡수제와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
유기 흡수층(120)의 두께는 1 내지 10 ㎛일 수 있다. 10 ㎛ 두께 이상으로 두꺼워지면 광학물품 또는 근적외선 컷-오프필터에서 휨이 심하게 발생하여 카메라 모듈 조립 공정에서 불량을 유발시킬 우려가 있고, 1 ㎛ 두께 이하로 얇아지게 되면 690 nm 내지 730 nm 범위에서 흡수극대를 갖는 화합물이 상기 파장 범위에서 충분한 흡수능(예를 들면, 690 nm 내지 730 nm 파장 범위에서의 광학 물품의 광투과율 1% 이하)을 제공하기 어려울 수 있다. 바람직하게, 상기 유기 흡수층(120)의 두께는 2 내지 5 ㎛일 수 있다.
상기 유기 흡수제의 함량은 유기 흡수층(120)을 형성하는 조성물 전체 중량에 대해서 10 내지 30 중량%일 수 있다. 즉, 상기 유기 흡수층(120)에 포함되는 바인더 수지의 함량 및 상기 유기 흡수제의 함량을 100 중량%라고 정의할 때, 상기 유기 흡수제의 함량이 10 내지 30 중량%일 수 있고, 상기 바인더 수지의 함량은 70 내지 90 중량%일 수 있다.
근적외선 흡수층(200)은 투명 기재(110)의 주면상의 유기 흡수층(120)이 형성된 면의 반대면 상에 형성된다. 이와달리, 근적외선 흡수층(200)은 유기 흡수층(120) 상부에 형성될 수도 있다. 카메라 모듈 조립 공정에서 휨에 의한 조립 불량을 저감시킬 수 있다는 점에서 상기 근적외선 흡수층(200)은 유기 흡수층(120)이 형성된 면의 대향면 상에 형성되는 것이 보다 바람직하다. 도 2에서는, 지면을 기준으로 유기 흡수층(120)이 투명 기재(110)의 상부면에 형성되고 근적외선 흡수층(200)이 투명 기재(110)의 하부면에 형성된 것을 일례로 들어 도시하였으나, 유기 흡수층(120)이 하부면에 형성되고 근적외선 흡수층(200)이 상부면에 형성될 수 있다.
근적외선 흡수층(200)은 매트릭스 및 상기 매트릭스 내부에 분산된 금속-텅스텐 산화물을 포함하는데, 이때 상기 매트릭스 및 금속-텅스텐 산화물 각각은 도 1에서 설명한 근적외선 흡수층(200)의 매트릭스 및 금속-텅스텐 산화물과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
도 2에서 설명한 광학물품(302)의 제조를 위해서 먼저 투명 기재(110)를 준비하고, 투명 기재(110)의 일면에 유기 흡수층(120)을 코팅하여 투광 기판(102)을 준비한다. 이어서, 투광 기판(102)에서 투명 기재(110)의 타면에 근적외선 흡수층(200)을 코팅함으로써 도 2에서 설명한 광학물품(302)을 제조할 수 있다.
이때, 근적외선 흡수층(200)은 실리카 또는 알콕시실란계 화합물로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 조성물과 상기 조성물에 분산되어 있는 금속-텅스텐 산화물을 포함하는 졸 용액을 코팅액으로 하여 졸-겔법을 이용하여 투명 기재(110)의 타면에 코팅막을 형성할 수 있다. 근적외선 흡수층(200)을 상기한 졸-겔법을 이용하여 제조하는 경우에 고화소의 카메라 모듈에 탑재되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품에서 요구하는 낮은 탁도(Haze), 예를들면 1% 이하, 바람직하게는 0.5% 이하, 보다 바람직하게는 0.2% 이하의 수준을 유지하면서, 제조공정중 발생할 수 있는 스크래치를 차단할 수 있는 내스크래치성을 달성할 수 있다. 또한, 상기 광학물품에서 요구되는 높은 근적외선 흡수 성능을 얻기 위한, 근적외선 흡수층의 두께 2 ㎛를 초과하는 두꺼운 후막을 마이크로크랙(micro-crack)의 발생 없이 형성할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 졸-겔법은 금속-텅스텐 산화물과 함께 실리카, 알콕시실란계 화합물, 강산, 물 및 알코올을 포함하는 졸 상태의 코팅 용액을 이용하여 코팅층을 형성하고 상기 코팅층 중에서의 용매를 제거함으로써 수행할 수 있다. 이때, 상기 코팅 용액은 폴리옥시알킬렌기를 포함하는 친수성 유기 폴리머를 더 포함할 수 있고, 상기 강산은 적어도 일부로서 황산이온을 포함할 수 있다. 상기 코팅층 중에서 용매를 제거하는 공정은 200℃ 이하의 온도를 유지하면서 수행될 수 있으며, 이때 졸-겔의 상변화를 통해서 금속-텅스텐 산화물이 실리카 매트릭스 내에 분산된 구조의 근적외선 흡수층(200)이 제조될 수 있다. 이러한 구조의 근적외선 흡수층(200)의 경우에는 금속-텅스텐 산화물을 포함함에도 불구하고 낮은 탁도와 우수한 내스크래치성을 얻을 수 있으며, 근적외선 흡수층(200)의 근적외선 흡수능 또한 향상될 수 있다.
근적외선 컷-오프 필터
도 3은 도 2의 광학물품을 포함하는 근적외선 컷-오프 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 근적외선 컷-오프 필터(500)는 광학물품(302), 제1 선택파장 반사층(410) 및 제2 선택파장 반사층(420)을 포함한다. 이때, 광학물품(302)은 도 2에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
제1 선택파장 반사층(410)은 근적외선 흡수층(200) 상에 배치되는 층으로서 가시광선 영역의 광은 통과시키고, 소정의 제 1 파장 영역의 근적외선은 차단시키는 제1 근적외선 반사층일 수 있다. 예를 들어, 상기 소정의 제1 파장영역은 700 nm 내지 950 nm 일 수 있다. 제1 선택파장 반사층(410)은 제1 굴절률을 가지는 유전체층과 제2 굴절률을 가지는 유전체층이 5 내지 61층, 11 내지 51층, 혹은 21 내지 41층으로 교대 적층된 구조일 수 있다. 제1 선택파장 반사층(410)은 원하는 투과도 내지 굴절률의 범위 및 차단하고자 하는 파장의 영역 등을 고려하여 설계 가능하다.
제2 선택파장 반사층(420)은 근적외선 흡수층(200)이 형성된 투광 기판(102)의 일면의 타면 상에 형성되는 층으로서, 유기 흡수층(120) 상에 형성되며, 가시광선 영역의 광은 통과시키고, 소정의 제 2 파장 영역의 근적외선은 차단시키는 제2 근적외선 반사층일 수 있다. 예를 들어, 상기 소정의 제2 파장영역은 950 nm 내지 1200 nm 일 수 있다. 제2 선택파장 반사층(420)은 제1 굴절률을 가지는 유전체층과 제2 굴절률을 가지는 유전체층이 5 내지 61층, 11 내지 51층, 혹은 21 내지 41층으로 교대 적층된 구조일 수 있다. 제2 선택파장 반사층(420)은 원하는 투과도 내지 굴절률의 범위 및 차단하고자 하는 파장의 영역 등을 고려하여 설계 가능하다.
이와달리, 제2 선택파장 반사층(420)은 근적외선 컷-오프 필터(500)로 입사되는 광이 계면에서 반사되는 현상을 감소시켜 이미지 센서로의 입사광량을 높이는 반사 방지층일 수 있다. 이때, 제2 선택파장 반사층(420)은 표면반사를 줄여서 출광 효율을 높이고 반사광으로 인한 간섭이나 산란을 제거할 수 있다. 상기 반사 방지층은 진공증착 등의 방법을 사용해 투광 기판보다 굴절률이 작은 유전체를 표면에 얇게 성막하여 형성할 수 있으며, 상업적으로 입수 가능한 다양한 소재들을 특별한 제한 없이 이용하여 성막할 수 있다.
제1 및 제2 선택파장 반사층들(410, 420) 각각을 구성하는 유전체층 중에서, 고굴절률층으로서는 이산화티타늄(TiO2), 삼산화오티타늄(Ti3O5), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 오산화탄탈륨(Ta2O5), 오산화니오븀(Nb2O5), 산화란타늄(La2O3), 산화이트륨(Y2O3), 산화아연(ZnO), 황화아연(ZnS), 산화인듐(In2O3) 등이 이용될 수 있고, 산화인듐의 경우에는 추가적으로 이산화티타늄, 산화주석, 산화세륨 등을 소량 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유전체층 중에서, 저굴절률층으로서는, 이산화규소(SiO2), 불화란타늄(LaF3), 불화마그네슘(MaF2), 육불화알루미륨나트륨(빙정석, Na3AlF6) 등이 이용될 수 있다. 다만, 상기 유전체층을 구성하는 소재의 종류는 상기에서 나열한 것에 특별히 한정되지 않는다.
제1 및 제2 선택파장 반사층들(410, 420)을 구성하는 유전체층 각각은 아르곤 가스(Ar gas)를 캐리어 가스로 하고 실리콘 타겟(silicon target)과 산소 가스(O2 gas)를 이용하는 반응성 스퍼터링법이나 이산화티타늄(TiO2)이나 이산화규소(SiO2) 소스를 승화시켜 증착하는 전자빔 증착(e-beam evaporation)법에 의해 형성할 수 있다.
도 3에서는 도 2에서 설명한 광학물품(302)을 포함하는 근적외선 컷-오프 필터(500)에 대해서 도시하여 설명하였으나, 도 1에서 설명한 광학물품(301)의 근적외선 흡수층(200) 상에 제1 선택파장 반사층(410)을 형성하고, 근적외선 흡수층(200)이 형성된 투광 기판(101)의 일면의 타면에 제2 선택파장 반사층(420)을 형성함으로써 근적외선 컷-오프 필터를 구성할 수도 있다.
카메라 모듈
도 4는 도 3의 근적외선 컷-오프 필터를 포함하는 카메라 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 카메라 모듈(600)은 이미지 센서(601)를 포함하는 센싱부, 적어도 1개 이상의 렌즈들(602)을 포함하는 렌즈부 및 상기 센싱부와 상기 렌즈부 사이에 배치된 근적외선 컷-오프 필터(IRCF)를 포함한다.
이때, 카메라 모듈(600)은 특별히 제한되는 것은 아니며, 휴대폰 등의 모바일 기기에 장착된 카메라 장치, 디지털 카메라, 노트북에 장착된 카메라 장치, CCTV용 카메라 장치 등일 수 있다.
이미지 센서(601)는 CMOS 이미지 센서일 수 있다. 카메라 모듈(600)의 상기 렌즈부를 향해 입사된 광이 렌즈들(602)을 경유하여 근적외선 컷-오프 필터(IRCF)로 제공되며, 근적외선 컷-오프 필터(IRCF)에서 출사되는 광이 상기 센싱부의 이미지 센서(601)로 제공된다.
도 4의 근적외선 컷-오프 필터(IRCF)는 도 1에서 설명한 광학물품(301)을 포함하거나, 도 2에서 설명한 광학물품(302)을 포함하되, 도 3에서 설명한 바와 같이 제1 및 제2 선택파장 반사층(410, 420)을 포함한다.
렌즈들(602)을 경유한 광이 이미지 센서(601)로 제공될 때, 이미지 센서(601)로 제공되는 모든 입사광이 이미지 센서(601)에 대해서 수직하게 입사되지 않고 일부가 기울어져 입사되는 경우, 색감이 변화하는 문제가 있어 색재현성을 저하시키는 문제가 있다.
그러나 본 발명에 따른 광학물품(301, 302)을 포함하는 근적외선 컷-오프 필터(IRCF)를 카메라 모듈(600)에 적용함으로써 이미지 센서(601)에 입사되는 광의 입사각의 변화에도 불구하고 실질적으로 시인이 될 정도의 색감의 변화가 없는, 높은 색재현성을 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학물품(301, 302)을 포함하는 근적외선 컷-오프 필터(IRCF)는 근적외선 방사광을 포함하는 인공 조명 또는 외부 광원과 함께 촬영된 이미지 상에서 의도하지 않은 영상이 표출되는 현상인 이른바 고스트(ghost) 또는 플레어(flare) 등의 영상 왜곡 문제가 발생하는 것을 최소화 할수 있다.
이하에서는, 구체적인 광학물품 및 제조된 광학물품을 포함하는 근적외선 컷-오프 필터의 특성 평가를 통해서 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 이하의 광학물품은 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 예일 뿐이고, 이에 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
코팅형 투광 기판 1 내지 7
투명 기재의 일면에 유기 흡수제를 포함하는 유기 흡수제층을 갖는 투광기판을 하기와 같이 준비하였다. 먼저, 700±5 ㎚ 파장 범위에서 흡수극대를 갖는 유기 흡수제로서 NIR700A(상품명, QCR Solutions사, 미국) 및 720±5 ㎚ 파장 범위의 흡수극대를 갖는 유기 흡수제인 NIR720B(상품명, QCR Solutions사, 미국) 2.29 g과 바인더 수지 7 g 및 용기 용매 210 g을 혼합하되, 700±5 ㎚ 파장 범위의 흡수극대를 갖는 유기 흡수제와 720±5 ㎚ 파장 범위의 흡수극대를 갖는 유기 흡수제가 중량비가 1:1이 되도록 혼합하였다. 이후 교반기로 24시간 이상 교반하여 코팅 용액을 제조하였다. 이때, 바인더 수지로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지를 이용하였고, 유기 용매로서는 사이클로헥사논(cyclohexanone)을 이용하였다.
상기 코팅 용액을, 투명 기재로서 0.1 mm 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET 필름, 토요 방적사 구입, 상품명A4100)의 일면에 코팅하고 120℃에서 50분간 경화하여 2 ㎛ 두께의 유기 흡수층을 형성함으로써, 투명 기재의 일면에 유기 흡수제층이 코팅된 투광 기판(이하에서는, 코팅형 투광 기판이라 칭한다.) 1을 준비하였다.
또한, 상기 유기 흡수제의 농도를 제외하고는, 코팅형 투광 기판 1과 실질적으로 동일한 공정을 통해서 코팅형 투광 기판 2 내지 7을 준비하였다. 코팅형 투광 기판 2 내지 7의 제조를 위한 유기 흡수제층에서의 유기 흡수제의 농도는 하기 표 1에 따라 준비하였다.
구분 코팅형 투광 기판 1 코팅형 투광 기판 2 코팅형 투광 기판 3 코팅형 투광 기판 4 코팅형 투광 기판 5 코팅형 투광 기판 6 코팅형 투광 기판 7
유기 흡수제의 함량(단위: 중량%) 24.7 22.1 20.4 17.9 16.2 14.9 13.6
분산형 투광 기판 1 내지 7
바인더 수지가 형성하는 매트릭스 내부에 유기 흡수제가 분산되어 있는 형태의 투광 기판(이하에서는, 분산형 투광 기판이라 칭한다.)의 준비를 위하여, 하기와 같은 방법으로 일본공개특허 2012-008532에 따라 분산형 투광 기판 1을 준비하였다.
JSR사의 환상형 올레핀계 수지인 아톤G(상품명) 100 중량부와, 700±5 ㎚ 파장 범위의 흡수극대를 갖는 유기 흡수제로서 NIR700A(상품명, QCR Solutions사, 미국) 및 720±5 ㎚ 파장 범위의 흡수극대를 갖는 유기 흡수제인 NIR720B(상품명, QCR Solutions사, 미국) 및 염화메틸렌을 혼합하여, 상기 수지의 함량이 전체 중량에 대해서 20 중량%인 분산형 투광 기판 제조용 용액을 얻었다. 이때, 수지 100 중량부를 기준으로 유기 흡수제가 0.49 중량부가 되도록 혼합하되, 700±5 ㎚ 파장 범위의 흡수극대를 갖는 유기 흡수제와 720±5 ㎚ 파장 범위의 흡수극대를 갖는 유기 흡수제가 중량비가 1:1이 되도록 혼합하였다. 상기 분산형 투광 기판 제조용 용액을 유리판 상에 용액 상태로 캐스팅하여 균일한 두께로 도포하고 20℃에서 8시간 동안 건조시킨 후 유리판으로부터 박리하였다. 박리한 필름을 감압 조건의 100℃에서 8 시간 동안 건조시킴으로써 두께 0.1 mm인 분산형 투광 기판 1을 준비하였다.
유기 흡수제의 농도를 제외하고는 상기 분산형 투광 기판 1의 제조와 실질적으로 동일한 공정을 통해서 분산형 투광 기판 2 내지 7을 제조하였다. 제조된 분산형 투광 기판 1 내지 7에 포함된 유기 흡수제의 함량은 하기 표 2와 같다.
구분 코팅형 투광 기판 1 코팅형 투광 기판 2 코팅형 투광 기판 3 코팅형 투광 기판 4 코팅형 투광 기판 5 코팅형 투광 기판 6 코팅형 투광 기판 7
유기 흡수제의 함량(단위: 중량%) 0.49 0.43 0.39 0.34 0.30 0.27 0.24
광학특성평가 1: 코팅형 투광기판 1 내지 7 및 분산형 투광기판 1 내지 7
상기에서 준비된 코팅형 투광 기판 1 내지 7과 분산형 투광 기판 1 내지 7, 그리고 유기 흡수제층이 형성되지 않은 투명 기재 각각에 대해서, Perkin Elmer사의 분광 광도계 Lambda 1050을 이용하여 입사각이 0도인 조건에서 파장별 투과율(단위 %)을 측정하였다. 이때, 측정 파장 범위는 350 nm 내지 1200 nm 이었다. 그 결과를 도 5에 나타낸다.
얻어진 파장별 투과율 데이터로부터, 460~560 nm 파장 범위에서의 평균 투과율(%Tavg@460-560), 800~1200 nm 파장 범위에서의 평균 투과율(%Tavg@800-1200) 및 560 nm 이상에서 투과율이 최초로 50%가 되는 파장(cut-off T50%)을 산출하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
구분 %Tavg@460-560 Cut-off T50% %Tavg@800-1200
코팅형 투광 기판 1 89 631 92
코팅형 투광 기판 2 89 634 92
코팅형 투광 기판 3 90 637 92
코팅형 투광 기판 4 90 640 92
코팅형 투광 기판 5 90 643 92
코팅형 투광 기판 6 90 645 92
코팅형 투광 기판 7 90 647 92
분산형 투광 기판 1 89 631 92
분산형 투광 기판 2 89 635 92
분산형 투광 기판 3 90 638 92
분산형 투광 기판 4 90 642 92
분산형 투광 기판 5 90 645 92
분산형 투광 기판 6 90 648 92
분산형 투광 기판 7 90 650 92
투명 기재 92 - 92
도 5는 코팅형 투광 기판 1 내지 7, 분산형 투광 기판 1 내지 7 및 투명 기재의 파장별 투과율 변화를 나타낸 그래프들을 도시한 도면이다.
도 5에서, (a)는 코팅형 투광 기판 1 내지 7에 대한 그래프이고, (b)는 분산형 투광 기판 1 내지 7에 대한 그래프이며, (c)는 투명 기재 그 자체에 대한 그래프이다.
도 5 및 표 3을 참조하면, 코팅형 투광 기판 1 내지 7과 분산형 투광 기판 1 내지 7의 경우에는, 460 nm 내지 560 nm의 파장 범위에서의 평균 투과율이 89% 내지 90%의 값을 나타내고, 800 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서 평균 투과율은 92% 정도이며, 560 nm 이상에서 광투과율 50%를 나타내는 최소 파장 값이 631 nm 내지 650 nm 사이에서 나타나는 것을 알 수 있다. 코팅형 투광 기판과 분산형 투광 기판 모두 특정 파장에서 흡수극대를 갖는 유기 흡수제의 특성에 기인하여 가시광선 영역과 근적외선 영역의 경계 지점에서 광투과율이 감소되기 시작하는, 예를 들어 투과율이 50%로 감소되기 시작하는 Cut-off T50% 파장이 나타나는 반면에, 유기 흡수제를 포함하지 않는 투명 기재의 경우에는 Cut-offT50% 파장이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한 상기 결과로부터, 코팅형 또는 분산형 투광 기판 그 자체만으로는 800 nm 내지 1200 nm 근적외선 영역에서의 평균 투과율이 90% 이상으로 높아 고화소(예를들어, 8메가 화소 이상)의 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터에 적용시 고스트 또는 플레어 등의 문제점이나 색재현성의 문제점 등 화질의 열화를 야기시킬 가능성이 높다.
광학물품 1-1
(1) 근적외선 흡수층 코팅액의 준비
코팅형 또는 분산형 투광 기판의 일면에 근적외선 흡수층을 형성하기 위해 하기와 같이 근적외선 코팅용 졸 용액을 준비하였다.
먼저, 실리카 입자의 평균 크기가 12 nm인 콜로이달 실리카(colloidal silica) 용액(Ludox LS, 30% SiO2, Sigma-Aldrich사)에 콜로이달 실리카용액 100 중량부를 기준으로 에탄올(ethanol)과 증류수의 함량을 각각 100 중량부씩 혼합한 후 1시간 동안 교반하였다. 그 후 일정량의 질산(nitric acid, 70%, Sigma-Aldrich사)을 교반 중에 첨가하여 용액의 수소이온지수(pH)를 4~6의 범위가 되도록 조절한 후, 이 용액에 실리카용액 100 중량부를 기준으로 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 98%, Sigma-Aldrich사)의 함량이 23 중량부가 되도록 첨가하고 30℃로 온도를 유지하면서 24시간 동안 교반하였다. 교반된 용액에 경화 촉진제로서 에틸렌디아민(ethylenediamine, 99%, Sigma-Aldrich사)을 콜로이달 실리카 100 중량부 대비 3 중량부가 되도록 첨가하고 1시간 동안 교반하였다.
이 용액에, 금속-텅스텐 산화물로서 입자의 평균 크기가 약 20 nm인 Cs0 . 33WO3가 분산된 분산용액을 질량비가 8:1이 되도록 첨가하여 2시간 동안 교반하여 근적외선 흡수층 코팅 용액을 제조하였다. 이때, Cs0 . 33WO3 분산용액으로서 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone)과 Cs0 . 33WO3 나노입자의 질량비가 3:1의 비율이 되도록 혼합하여 5시간 동안 볼 밀링함으로써 준비한 분산용액을 사용하였다.
(2) 광학물품 1-1의 제조
준비한 코팅 용액을 스핀 코터를 이용하여 두께 0.1 mm의 코팅형 투광 기판 1의 유기 흡수제층이 형성된 일면의 반대면에 코팅하였다. 코팅된 기판은 120℃에서 60분 동안 경화를 시킴으로써 투명 기재의 일면에는 유기 흡수제층이 형성되고 타면에는 두께 3㎛의근적외선 흡수층이 형성된 광학물품 1-1을 준비하였다. 이때, 제조된 광학물품 1-1에서의 근적외선 흡수층에 포함된 Cs0 . 33WO3의 함량은 근적외선 흡수층 전체 중량에 대해서 7.5 중량%이었다.
광학물품 1-2 내지 1-4의 제조
근적외선 흡수층의 제조를 위한 코팅 용액에서 Cs0 . 33WO3의 함량을 제외하고는 광학물품 1-1에서 광학물품 1-1을 제조한 것과 실질적으로 동일한 공정을 통해서, 광학물품 1-2에 따라 제조된 광학물품 1-2를 준비하였다. 광학물품 1-2의 근적외선 흡수층에 포함된 Cs0 . 33WO3의 함량은 근적외선 흡수층 전체 중량에 대해서 11.2 중량%이었다.
또한, 코팅 용액을 준비하여 광학물품 1-3에 따라 제조된 광학물품 1-3과 광학물품 1-4에 따라 제조된 광학물품 1-4를 준비하였다. 제조된 광학물품 1-3의 근적외선 흡수층에 포함된 Cs0 . 33WO3의 함량은 근적외선 흡수층 전체 중량에 대해서 13.7 중량%이었고, 제조된 광학물품 1-4의 근적외선 흡수층에 포함된 Cs0 . 33WO3의 함량은 근적외선 흡수층 전체 중량에 대해서 18.7 중량%이었다.
광학물품 2-1 내지 7-4의 제조
하기 표 4에 나타낸 조건을 제외하고는 실질적으로 광학물품 1-1과 동일한 공정을 통해서 광학물품 2-1 내지 7-4를 제조하였다.
사용 기재 근적외선 흡수층에서의 Cs0.33WO3의 함량(단위: 중량%)
광학물품 2-1 코팅형 투광 기판 2 7.5
광학물품 2-2 11.2
광학물품 2-3 13.7
광학물품 2-4 18.7
광학물품 3-1 코팅형 투광 기판 3 7.5
광학물품 3-2 11.2
광학물품 3-3 13.7
광학물품 3-4 18.7
광학물품 4-1 코팅형 투광 기판 4 7.5
광학물품 4-2 11.2
광학물품 4-3 13.7
광학물품 4-4 18.7
광학물품 5-1 코팅형 투광 기판 5 7.5
광학물품 5-2 11.2
광학물품 5-3 13.7
광학물품 5-4 18.7
광학물품 6-1 코팅형 투광 기판 6 7.5
광학물품 6-2 11.2
광학물품 6-3 13.7
광학물품 6-4 18.7
광학물품 7-1 코팅형 투광 기판 7 7.5
광학물품 7-2 11.2
광학물품 7-3 13.7
광학물품 7-4 18.7
비교물품 1-1 내지 8-6의 제조
하기 표 5에 나타난 조건을 제외하고 실질적으로 광학물품 1-1과 동일한 공정을 통해서 비교물품 1-1 내지 8-6을 제조하였다.
사용 기재 근적외선 흡수층에서의 Cs0.33WO3의 함량(단위: 중량%)
비교물품 1-1 코팅형 투광 기판 1 1.2
비교물품 1-2 49.8
비교물품 2-1 코팅형 투광 기판 2 1.2
비교물품 2-2 49.8
비교물품 3-1 코팅형 투광 기판 3 1.2
비교물품 3-2 49.8
비교물품 4-1 코팅형 투광 기판 4 1.2
비교물품 4-2 49.8
비교물품 5-1 코팅형 투광 기판 5 1.2
비교물품 5-2 49.8
비교물품 6-1 코팅형 투광 기판 6 1.2
비교물품 6-2 49.8
비교물품 7-1 코팅형 투광 기판 7 1.2
비교물품 7-2 49.8
비교물품 8-1 유기 흡수제층이 형성되지 않은 투명 기재 1.2
비교물품 8-2 7.5
비교물품 8-3 11.2
비교물품 8-4 13.7
비교물품 8-5 18.7
비교물품 8-6 49.8
광학 특성 평가 2: 광학물품 1-1 내지 7-4와 비교물품 1-1 내지 8-6
광학물품 1-1 내지 7-4와 비교물품 1-1 내지 8-6 각각에 대해서 광학 특성 평가 1과 실질적으로 동일한 방법을 통해서 파장별 투과율을 측정하였다. 그 중에서, 광학물품 1-1 내지 1-4와 비교물품 1-1, 1-2, 8-1 및 8-6의 파장별 투과율을 도 6에 나타낸다.
또한, 파장별 투과율 데이터로부터, 460~560 nm 파장 범위에서의 평균 투과율(%Tavg@460-560), 800~1200 nm 파장 범위에서의 평균 투과율(%Tavg@800-1200)및 560 nm 이상에서 투과율이 최초로 50%가 되는 파장(cut-off T50%)을 산출하였다. 그 결과를 하기 표 6 및 표 7에 나타낸다.
구분 %Tavg@460-560 Cut-off T50% %Tavg@800-1200
광학물품 1-1 87 629 69.8
광학물품 1-2 86 628 60.8
광학물품 1-3 86 627 55.4
광학물품 1-4 85 626 46.1
광학물품 2-1 88 632 69.8
광학물품 2-2 87 631 60.7
광학물품 2-3 86 630 55.4
광학물품 2-4 85 629 46.1
광학물품 3-1 88 634 69.7
광학물품 3-2 87 633 60.7
광학물품 3-3 86 632 55.4
광학물품 3-4 85 631 46.1
광학물품 4-1 88 638 69.7
광학물품 4-2 87 637 60.7
광학물품 4-3 86 636 55.4
광학물품 4-4 85 634 46.0
광학물품 5-1 88 641 69.7
광학물품 5-2 87 640 60.7
광학물품 5-3 87 639 55.3
광학물품 5-4 85 637 46.0
광학물품 6-1 88 643 69.7
광학물품 6-2 87 642 60.7
광학물품 6-3 87 641 55.3
광학물품 6-4 85 639 46.0
광학물품 7-1 88 645 69.7
광학물품 7-2 87 644 60.7
광학물품 7-3 87 643 55.3
광학물품 7-4 86 642 46.0
구분 %Tavg@460-560 cut-off T50% %Tavg@800-1200
비교물품 1-1 89 631 87.9
비교물품 1-2 77 616 14.7
비교물품 2-1 89 634 87.9
비교물품 2-2 78 618 14.7
비교물품 3-1 89 636 87.9
비교물품 3-2 78 620 14.7
비교물품 4-1 89 640 87.8
비교물품 4-2 78 623 14.7
비교물품 5-1 90 643 87.8
비교물품 5-2 78 625 14.7
비교물품 6-1 90 645 87.8
비교물품 6-2 78 627 14.7
비교물품 7-1 90 647 87.8
비교물품 7-2 78 629 14.7
비교물품 8-1 91 - 87.6
비교물품 8-2 90 - 69.5
비교물품 8-3 89 - 60.5
비교물품 8-4 88 - 55.2
도 6은 본 발명에 따른 광학물품 1-1 내지 1-4와 비교물품 1-1, 1-2, 8-1 및 8-6에 따른 파장별 투과율 변화를 나타낸 그래프들을 도시한 도면이다.
도 6에서, (a)는 광학물품 1-1 내지 1-4에 대한 것이고, (b)는 비교물품 1-1, 1-2, 8-1 및 8-6에 대한 것이다.
표 6 및 표 7을 도 6과 함께 참조하면, 광학물품 1-1 내지 7-4 각각에서는 460 nm 내지 560 nm의 파장 범위에서의 평균 투과율이 85% 이상 100% 이하인 값을 나타나고, 560 nm 이상에서 광투과율 50%를 나타내는 최소 파장 값이 625 nm 초과 650 nm 미만의 값을 나타나며, 800 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서 평균 투과율은 40% 초과 75% 미만의 값을 나타내는 것을 알 수 있다. 이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 광학물품은 고화소의 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터에 적용하기에 적합한 가시광선 영역에서의 85% 이상의 높은 투과율 특성과 CMOS 이미지센서에서 여전히 높은 민감도(sensitivity)를 갖는 800 ~ 1200 nm 근적외선 파장 영역에서의 75% 이하의 낮은 투과율 특성을 동시에 제공할 수 있음을 알 수 있다. 아울러, 고화소의 카메라 모듈에 적용되고 있는 상용의 CMOS 이미지 센서를 적용하기에 적합한 cut-off T50% 특성을 보유함으로써 상업적으로 적용하는 데에 용이함을 알 수 있다.
반면, 비교물품 1-1 내지 7-2에 있어서는, 800 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서 평균 투과율이 15% 미만의 수준이거나 87% 이상의 값을 나타내는 것을 알 수 있다. 상기 비교물품에서는 800 nm 내지 1200 nm 근적외선 파장영역에서 평균 투과율이 40% 이하로 낮아지게 되더라도 가시광선 영역에서의 평균 투과율도 80%이하 수준으로 심하게 낮아져 버리거나, 또는 가시광선 영역에서의 평균투과율이 90% 수준으로 높아지더라도 800 nm 내지 1200nm 파장영역에서의 평균 투과율도 87% 이상으로 심하게 높아지게 되어 상용의 CMOS 이미지 센서를 사용하게 되는 경우 화질의 열화나 고스트 및 플레어 등의 문제점을 야기시킬 가능성이 높음을 알 수 있다. 비교물품 8-1 내지 8-4의 경우에는 560 nm 이상에서 광투과율 50%를 나타내는 최소 파장, 즉 cut-off T50% 파장을 나타내지 않거나, 비교물품 8-5 내지 8-6의 경우에는 cut-off T50% 파장이 718 ~ 934 nm 범위에 위치하고 있어 상용의 고화소 카메라용 CMOS 이미지 센서와 양립하여 우수한 색재현성을 제공 가능한 근적외선 컷-오프 필터에 적용하기에는 적합하지 않음을 알 수 있다.
또한, 광학물품 1-1 내지 7-4와 비교 물품 1-1 내지 7-2의 결과를 함께 살펴보면, 상기 투광 기판의 종류에 상관없이 근적외선 흡수층에 포함된 금속-텅스텐 산화물의 함량이 근적외선 흡수층 전체 중량에 대해서 5 중량% 미만이거나, 20 중량% 초과인 경우에는 800 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서 평균 투과율이 87%를초과하거나 오히려 15% 수준으로 낮아지게 되므로 상기 상술한 바와 같이 고화소의 카메라용 근적외선 컷-오프 필터에 적용하기 위한 상기 광학물품의 용도로서 적합하지 않음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 목적을 효과적으로 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학물품의 근적외선 흡수층에 포함되는 금속-텅스텐 산화물의 함량은 5.0 중량% 내지 20 중량% 범위를 갖는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
근적외선 컷-오프 필터(IRCF)의 제조
상기에서 준비된 광학물품 1-1 내지 7-4 각각에 대해서, 근적외선 흡수층 상에는 제1 선택 파장 반사층으로서 상기 상술한 제1 근적외선 반사층을 형성하고, 반대면의 유기 흡수제층 상에는 제2 선택 파장 반사층으로서 상기 상술한 제2 근적외선 반사층을 형성함으로써, 본 발명에 따른 카메라 모듈용 IRCF 1-1 내지 7-4 각각을 준비하였다.
또한, 비교물품 1-1 내지 7-2 각각에 대해서, 근적외선 흡수층 상에는 제1 선택 파장 반사층으로서 상기 제1 근적외선 반사층을 형성하고, 반대면의 유기 흡수제층 상에는 제2 선택 파장 반사층으로서 상기 제2 근적외선 반사층을 형성함으로써, 비교필터 1-1 내지 7-2 각각을 준비하였다. 비교물품 8-1 내지 8-6 각각에 대해서는 근적외선 흡수층 상에 제1 선택 파장 반사층으로서 상기 제1 근적외선 반사층을 형성하고, 반대면에는 유기 흡수제층이 없으므로 투명 기재상에 제2 선택 파장 반사층으로서 상기 제2 근적외선 반사층을 형성하여, 비교필터 8-1 내지 8-6 각각을 준비하였다.
상기 제1 선택 반사층은 하기 표 8에 따라 설계되었고, 상기 제2 선택 파장 반사층은 하기 표 9에 따라 설계되었다. 전자빔 증착기(E-beam evaporator)를 이용해서 Ti3O5와 SiO2을 교대 증착하여 각각 3.5 ㎛와 3.0 ㎛의 총 두께를 갖는 제1 선택 파장 반사층과 제2 선택 파장 반사층을 형성하였다.
하기 표 8에서는 적층 순서 1이 직접 근적외선 흡수층과 접촉하는 층이고 적층순서 30이 외부로 노출된 표면에 해당하며, 하기 표 9에서는 적층 순서 1이 직접 유기 흡수제층이나 투명 기재와 접촉하는 층이고 적층 순서 23이 외부로 노출된 표면에 해당한다.
도 7은 본 발명에 따른 제1 선택 파장 반사층과 제2 선택 파장 반사층에 대한 파장별 투과율을 나타낸 그래프들을 도시한 도면이다.
도 7에서, (a)는 제1 선택 파장 반사층에 대한 것이고, (b)는 제2 선택 파장 반사층에 대한 것이다.
적층 순서 재료 Optical Thickness (QWOT) 두께(nm)
1 SiO2 0.121 9.1
2 Ti3O5 0.299 35.4
3 SiO2 1.325 99.2
4 Ti3O5 1.319 156.1
5 SiO2 1.159 86.8
6 Ti3O5 1.242 147.0
7 SiO2 1.114 83.4
8 Ti3O5 1.226 145.2
9 SiO2 1.110 83.1
10 Ti3O5 1.217 144.0
11 SiO2 1.103 82.6
12 Ti3O5 1.218 144.2
13 SiO2 1.100 82.3
14 Ti3O5 1.227 145.2
15 SiO2 1.102 82.5
16 Ti3O5 1.233 146.0
17 SiO2 1.128 84.4
18 Ti3O5 1.259 149.0
19 SiO2 1.179 88.3
20 Ti3O5 1.297 153.6
21 SiO2 1.340 100.3
22 Ti3O5 1.514 179.2
23 SiO2 1.524 114.1
24 Ti3O5 1.553 183.9
25 SiO2 1.493 111.8
26 Ti3O5 1.557 184.3
27 SiO2 1.472 110.2
28 Ti3O5 1.495 177.0
29 SiO2 1.353 101.3
30 Ti3O5 0.676 80.1
적층 순서 재료 Optical Thickness (QWOT) 두께(nm)
1 SiO2 0.434 37.6
2 Ti3O5 0.227 12.1
3 SiO2 0.485 41.9
4 Ti3O5 2.195 116.6
5 SiO2 2.109 182.6
6 Ti3O5 2.173 115.5
7 SiO2 2.171 187.9
8 Ti3O5 2.205 117.2
9 SiO2 2.175 188.2
10 Ti3O5 2.216 117.8
11 SiO2 2.187 189.3
12 Ti3O5 2.216 117.7
13 SiO2 2.181 188.8
14 Ti3O5 2.219 117.9
15 SiO2 2.181 188.8
16 Ti3O5 2.208 117.3
17 SiO2 2.173 188.1
18 Ti3O5 2.196 116.7
19 SiO2 2.152 186.3
20 Ti3O5 2.159 114.7
21 SiO2 2.097 181.6
22 Ti3O5 2.055 109.2
23 SiO2 1.013 87.7
광학 특성 평가 3: IRCF 1-1 내지 7-4와 비교필터 1-1 내지 8-6
IRCF 1-1 내지 7-4와비교필터 1-1 내지 8-6 각각에 대해서 광학 특성 평가 1과 실질적으로 동일한 방법을 통해서 파장별 투과율을 측정하였다. 그 중에서, IRCF 1-1 내지 1-4와비교필터 1-1, 1-2 및 8-1 내지 8-6의 파장별 투과율 변화를 도 8에 나타낸다.
또한, 파장별 투과율 데이터로부터, 460~560 nm 파장 범위에서의 평균 투과율(%Tavg@460-560), 800~1200 nm 파장 범위에서의 평균 투과율(%Tavg@800-1200) 및 560 nm 이상에서 투과율이 최초로 50%가 되는 파장(cut-off T50%)을 산출하였다. 그 결과를 하기 표 10 및 표 11에 나타낸다.
구분 %Tavg @460-560 Cut-off T50% %Tavg@800-1200
IRCF 1-1 92 632 0.13
IRCF 1-2 91 631 0.11
IRCF 1-3 90 631 0.10
IRCF 1-4 89 629 0.08
IRCF 2-1 92 636 0.13
IRCF 2-2 91 634 0.11
IRCF 2-3 91 634 0.10
IRCF 2-4 90 632 0.08
IRCF 3-1 93 638 0.13
IRCF 3-2 92 637 0.11
IRCF 3-3 91 636 0.10
IRCF 3-4 90 635 0.08
IRCF 4-1 93 642 0.13
IRCF 4-2 92 641 0.11
IRCF 4-3 92 640 0.10
IRCF 4-4 90 638 0.08
IRCF 5-1 94 645 0.13
IRCF 5-2 93 644 0.11
IRCF 5-3 92 643 0.10
IRCF 5-4 91 641 0.08
IRCF 6-1 94 647 0.13
IRCF 6-2 93 646 0.11
IRCF 6-3 92 645 0.10
IRCF 6-4 91 644 0.08
IRCF 7-1 94 649 0.13
IRCF 7-2 93 648 0.11
IRCF 7-3 92 647 0.10
IRCF 7-4 91 646 0.08
구분 %Tavg@460-560 Cut-off T50% %Tavg@800-1200
비교필터 1-1 94 634 0.16
비교필터 1-2 82 621 0.03
비교필터 2-1 94 637 0.16
비교필터 2-2 82 623 0.03
비교필터 3-1 94 640 0.16
비교필터 3-2 82 625 0.03
비교필터 4-1 95 643 0.16
비교필터 4-2 83 628 0.03
비교필터 5-1 95 646 0.16
비교필터 5-2 83 630 0.03
비교필터 6-1 95 648 0.16
비교필터 6-2 83 632 0.03
비교필터 7-1 96 650 0.16
비교필터 7-2 84 635 0.03
비교필터 8-1 98 696 0.16
비교필터 8-2 97 695 0.13
비교필터 8-3 96 695 0.11
비교필터 8-4 95 694 0.10
비교필터 8-5 94 694 0.08
비교필터 8-6 86 689 0.03
도 8은 본 발명에 따른 IRCF 1-1 내지 1-4와 비교필터 1-1, 1-2, 8-1 및 8-6에 따른 파장별 투과율 변화를 나타낸 그래프들을 도시한 도면이다.
도 8에서, (a)는 IRCF 1-1 내지 1-4에 관한 것이고, (b)는 비교필터 1-1, 1-2, 8-1 및 8-6에 대한 것이다.
표 10 및 표 11을 도 8과 함께 참조하면, 본 발명에 따른 광학물품을 이용하여 제조한 IRCF 1-1 내지 7-4의 경우에는560 nm 이상에서 광투과율 50%를 나타내는 최소 파장 값이 629 nm 내지 649 nm 범위의 값을 나타내고, 460 nm 내지 560 nm의 파장 범위에서의 평균 투과율도 89% 이상의 높은 값을 나타내며, 800 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서의 평균 투과율도 최대 0.13%를 넘지 않는 것을 알 수 있다. 이러한 결과로부터, 본발명에 따른 광학물품을 포함하는 IRCF는 상용화된 CMOS 이미지 센서와 양립하여 카메라 모듈에 적용하기 적합한 IRCF로서 요구되는 광학적 특성을 제공 가능함을 알 수 있다. 하지만, 비교필터 1-1 내지 7-2의 경우를 살펴보면, 본 발명에 따른 광학물품에 포함되는 금속-텅스텐 산화물의 함량이 적정 범위에서 벗어나 20.0 중량%를 초과하거나, 아니면 5 중량% 미만인 경우에는 460 nm 내지 560 nm의 파장 범위에서의 평균 투과율이 85% 미만으로 떨어져 고화소의 카메라 모듈용으로 이용하기에 적합하지 않게 되거나, 800 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서의 평균 투과율이 증가하게 되어 고스트 혹은 플레어 등의 화상 왜곡을 유발하는 경향이 증가하게 된다. 한편, 비교필터 8-1 내지 8-6의 경우를 살펴보면, 본 발명에 따른 광학물품에 포함되는 유기 흡수제층 없이, 금속-텅스텐 산화물을 포함하는 근적외선 흡수층 만으로는 Cut-off T50% 파장 값이 689 nm 이상의 값을 나타내어 입사각에 따른 가시광선 투과대역의 파장 시프트가 심하게 될 뿐만 아니라, 상용화된 CMOS 이미지 센서와 양립하여 카메라 모듈에서 요구되는 충실한 색재현성을 달성하기 어렵게 됨을 알 수 있다.
영상 품질 평가
IRCF 및 비교필터에 따른 카메라 모듈의 영상 품질을 평가하기 위해서, IRCF 1-1 내지 7-4 및 비교필터 1-1 내지 8-6 각각을 시판중인 스마트폰 Xperia Z5 (일본, 소니사의 모델명)의 카메라 모듈에 결합하여 스마트 폰에 조립한 후에 할로겐램프를 촬영하였다. 이때, 도 9에서와 같이 할로겐램프 피사체와 카메라모듈이 이루는 각도를 변화시켜 가면서 할로겐램프를 촬영하였으며, 촬영된 영상 사진에 대해서 고스트 및 플레어를 평가하였다. 도 9는 할로겐램프와 카메라 모듈의 위치 관계를 표시한 것으로서, 할로겐램프와 카메라 모듈에 실장된 이미지센서 입사면의 법선 방향(또는, 마찬가지로 IRCF 또는 비교필터 입사면의 법선 방향)이 이루는 각도를 θ라고 정의하였으며, 상기 법선 방향에 할로겐램프가 위치하는 경우의 θ값이 0도가 되도록 하였다. 각각의 IRCF 또는 비교필터가 조립된 카메라 모듈이 탑재된 상기 스마트폰을 소정의 평면 위에서 이동시켜서 입사각이 0도, 15도, 30도 및 45도의 θ값을 갖는 위치에서 할로겐램프를 촬영하였고, 그 평가 결과를 하기 표12 및 표 13과 같이 나타낸다. 그 중에서, IRCF 4-4와 비교필터 1-1에 대한 고스트 및 플레어 결과를 도 10에 나타낸다.
또한, 동일한 피사체로서 컬러 차트를 촬영한 후 컬러 차트와 촬영된 사진에 포함된 RGB 비율의 차이를 이용해서 영상 품질을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 12 및 표 13과 같이 나타낸다.
구분 고스트/플레어 영상 품질
IRCF 1-1 △ △
IRCF 1-2 △ △
IRCF 1-3 △ △
IRCF 1-4 ○ △
IRCF 2-1 △ ○
IRCF 2-2 △ △
IRCF 2-3 △ △
IRCF 2-4 ○ △
IRCF 3-1 △ ○
IRCF 3-2 △ ○
IRCF 3-3 △ ○
IRCF 3-4 ○ △
IRCF 4-1 △ ○
IRCF 4-2 △ ○
IRCF 4-3 △ ○
IRCF 4-4 ○ ○
IRCF 5-1 △ ○
IRCF 5-2 △ ○
IRCF 5-3 △ ○
IRCF 5-4 ○ ○
IRCF 6-1 △ △
IRCF 6-2 △ △
IRCF 6-3 △ △
IRCF 6-4 ○ ○
IRCF 7-1 △ △
IRCF 7-2 △ △
IRCF 7-3 △ △
IRCF 7-4 ○ △
구분 고스트/플레어 영상 품질
비교필터 1-1 × △
비교필터 1-2 ○ ×
비교필터 2-1 × ○
비교필터 2-2 ○ ×
비교필터 3-1 × ○
비교필터 3-2 ○ ×
비교필터 4-1 × ○
비교필터 4-2 ○ ×
비교필터 5-1 × △
비교필터 5-2 ○ ×
비교필터 6-1 × △
비교필터 6-2 ○ ×
비교필터 7-1 × ×
비교필터 7-2 ○ ×
비교필터 8-1 × ×
비교필터 8-2 × ×
비교필터 8-3 × ×
비교필터 8-4 × ×
비교필터 8-5 × ×
비교필터 8-6 × ×
상기 표 12 및 표 13에서, 고스트/플레어에서의 "○"는 고스트/플레어가 거의 나타나지 않은 경우를 나타내며, "△"는 "○"에 비해서는 고스트/플레어가 나타나기는 하지만 매우 낮은 수준으로 나타나는 경우를 나타내며, "△"는 고스트/플레어가 심하게 나타나서 카메라 모듈에 사용되기 어려운 수준을 의미한다. 또한 영상 품질에서의 "○"는 촬영된 컬러차트의 RGB의 비율의 차이가 5% 이내로 영상품질이 매우 우수하게 나타나는 경우이고, "△"는 5~10% 범위로 우수한 경우이며, "△"는 촬영된 컬러차트의 RGB의 비율차이가 10% 이상으로 카메라 모듈에 사용되기 어려운 수준을 의미한다.
도 10은 본 발명에 따른 IRCF 4-4와 비교필터 1-1에 대한 고스트/플레어 측정 결과 사진들을 도시한 도면이다. IRCF 4-4의 경우 고스트/플레어가 거의 나타나지 않으나, 비교필터 1-1의 경우 고스트/플레어가 심하게 발생하는 것을 알수 있다.
표 12 및 표 13과 도 10을 참조하면, IRCF 1-1 내지 7-4의경우에는 고스트/플레어가 나타나지 않거나 미약하게 나타나는 수준으로 카메라 모듈에 이용하기에 적합한 것으로 나타나고, 영상 품질도 양호한 반면, 비교필터 1-1 내지 8-6의 경우에는 모두 고스트/플레어가 나타나거나 영상 품질이 심하게 저하되어 카메라 모듈에 이용되기 어려운 것을 알 수 있다.
상기에서 살펴본 결과에 따르면, 본 발명에 따른 광학물품을 이용한 IRCF의 경우, 비교필터들에 비해서 고스트/플레어가 억제되고, 영상 품질 또한 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 유기 흡수제를 포함하는 투광 기판; 및
    상기 투광 기판 상에 형성되고 금속-텅스텐 산화물을 포함하는 근적외선 흡수층을 포함하되,
    460 nm 내지 560 nm의 파장 범위에서의 평균 투과율이 85% 이상 100% 이하이고,
    560 nm 이상에서 광투과율 50%를 나타내는 최소 파장 값이 625 nm 초과 650 nm 미만에서 나타나며,
    800 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서 평균 투과율은 40% 초과 75% 미만인 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속-텅스텐 산화물은 하기 화학식 1로 나타내는 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품;
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2017008870-appb-I000003
    이때, 상기 화학식 1에서, 0≤p/q≤1이고, 2.5≤r/q≤3이고,
    M은 AxByDz를 나타내고,
    A, B 및 D는 각각 독립적으로 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프랑슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 주석(Sn), 납(Pb), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 탄탈럼(Ta), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 하프늄(Hf), 오스뮴(Os) 또는 비스무트(Bi)를 나타내고,
    0≤x≤1, 0≤y≤1 및 0≤z≤1이되, x+y+z=1이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속-텅스텐 산화물은
    Na0 . 11Cs0 . 22WO3, Na0 . 5WO3, K0. 33WO3, K0. 55WO3, Rb0 . 33WO3, Cs0 . 33WO3, Ba0 . 21WO3, Ba0.33WO3, Na0 . 11Cs0 . 22WO3 및 Na0 . 11Cs0 . 11Rb0 . 11WO3 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속-텅스텐 산화물은 세슘-텅스텐 산화물인 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 근적외선 흡수층 전체 중량에 대해서, 상기 금속-텅스텐 산화물의 함량은 5.0 내지 20.0 중량%인 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투광 기판은
    투명 기재; 및
    상기 투명 기재의 일면에 형성된 유기 흡수제를 포함하는 유기 흡수제층을 포함하고,
    상기 투명 기재에서 상기 유기 흡수제층이 형성된 일면의 반대면에 상기 근적외선 흡수층이 형성된 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유기 흡수제의 함량은
    상기 유기 흡수제층의 전체 중량에 대해서 10 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 투광 기판은 바인더 수지가 형성하는 매트릭스 내부에 유기 흡수제가 분산된 형태인 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기 흡수제의 함량은 상기 투광 기판의 전체 중량에 대해서 0.1 내지 1 중량%인 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유기 흡수제는
    시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 포르피린계 화합물, 벤조포르피린계 화합물, 스쿠아릴륨계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 크로코늄계 화합물, 디이모늄계 화합물 및 디티올 금속 착화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유기 흡수제는
    적어도 1종의 690 nm 내지 730 nm 파장 범위에서 흡수극대를 갖는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  12. 제1항에 있어서,
    800 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서의 평균 투과율이 45% 내지 55%인 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 근적외선 흡수층은 실리카 또는 알콕시실란계 화합물로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 조성물이 경화되어 형성되는 매트릭스 내에 금속-텅스텐 산화물이 분산된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 근적외선 흡수층은 졸-겔법을 통해 제조된 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학 물품.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 광학 물품을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광학 물품의 일면에서 근적외선 흡수층 상에 형성된 제1 선택 파장 반사층; 및
    상기 제1 선택 파장 반사층이 형성된 상기 광학 물품의 일면의 타면에 형성된 제2 선택 파장 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 선택 파장 반사층은 근적외선 반사층이고,
    상기 제2 선택 파장 반사층은 반사 방지층인 것을 특징으로 하는,
    카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터.
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