CN110703376A

CN110703376A - 滤光片与电子设备

Info

Publication number: CN110703376A
Application number: CN201910998718.7A
Authority: CN
Inventors: 于甄; 李守军; 严振兴; 孔德兴
Original assignee: Zhangjiagang Kangdexin Optronics Material Co Ltd
Current assignee: Zhangjiagang Kangdexin Optronics Material Co Ltd
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2020-01-17

Abstract

本申请提供了一种滤光片与电子设备。该滤光片包括：基底，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，基底的吸收波长在650～700nm之间；第一折射率匹配单元，设置在第一表面上，第一折射率匹配单元包括交替设置的第一折射率层和第二折射率层，第一折射率层的折射率与第二折射率层的折射率不同。该滤光片的基底可以吸收波长在650～700nm之间的光波，即对发生偏移的部分进行吸收截止，消除了光谱漂移，避免了光谱漂移导致的RGB颜色比例变化造成的成像失真。

Description

滤光片与电子设备

技术领域

本申请涉及材料领域，具体而言，涉及一种滤光片与电子设备。

背景技术

随着智能手机等具有摄像功能的电子产品的广泛普及，人们对于电子产品的功能性要求，尤其是摄像性能要求不断提高，加之电子产品的轻薄化的趋势发展，对摄像模组的设计要求不断提高，也就意味着摄像模组要能够承受更大的入射光角度(＞30°)，来保证摄像的清晰和高还原度。

现在市场上使用的蓝玻璃红外截止滤光片(Infra-Red Cut Filter，简称IRCF)或者蓝膜IRCF，仅仅能够在0～30°的角度漂移范围内截止带不发生移动，即基本保证0～30°度角度下三基色波长的不漂移，但消除不了更大角度入射下造成的光谱漂移，从而避免不了由此导致的RGB颜色比例变化造成的成像失真。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种滤光片与电子设备，以解决现有技术中的滤光片在较大入射角度时导致的成像失真的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种滤光片，该滤光片包括：基底，具有第一表面和与上述第一表面相对的第二表面，上述基底的吸收波长在650～700nm之间；第一折射率匹配单元，设置在上述第一表面上，上述第一折射率匹配单元包括交替设置的第一折射率层和第二折射率层，上述第一折射率层的折射率与上述第二折射率层的折射率不同。

进一步地，上述基底包括透明基体材料与吸收材料，上述吸收材料的吸收波长在650～700nm之间，上述透镜基体材料的透光率大于或等于90％，优选上述透明基体材料包括环烯烃聚合物。

进一步地，上述吸收材料分散在上述透明基体材料中。

进一步地，上述基底包括基体层和设置在上述基体层的至少一个表面上的吸收层，上述基体层包括上述透明基体材料，上述吸收层包括上述吸收材料。

进一步地，上述第一折射率层与第二折射率层中的一个为第一低折射率层，另一个为第一高折射率层，上述第一低折射率层的折射率为小于上述第一高折射率层的折射率；优选第一低折射率层的材料选自SiO₂、MgF₂、冰晶石与Al₂O₃中的至少一种，上述第一高折射率层的材料选自TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、OS50、ZnS、SiN与HfO₂中的至少一种。

进一步地，上述滤光片还包括：第二折射率匹配单元，设置在上述第二表面上，上述第二折射率匹配单元包括交替设置的第三折射率层和第四折射率层，上述第三折射率层的折射率与上述第四折射率层的折射率不同。

进一步地，上述第三折射率层与第四折射率层中的一个为第二低折射率层，另一个为第二高折射率层，上述第一低折射率层的折射率为小于上述第一高折射率层的折射率；优选第二低折射率层的材料选自SiO₂、MgF₂、冰晶石与Al₂O₃中的至少一种，上述第二高折射率层的材料选自TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、OS50、ZnS、SiN与HfO₂中的至少一种。

进一步地，上述第一折射率层的厚度和/或上述第二折射率层的厚度在8～300nm之间。

进一步地，上述第三折射率层的厚度和/或上述第四折射率层的厚度在8～300nm之间。

根据本申请的另一方面，提供了一种电子设备，包括滤光片，上述滤光片为任一种上述的滤光片。

应用本申请的技术方案，随着光入射角度的增大，光谱发生短移现象，该滤光片的基底可以吸收波长在650～700nm之间的光波，即对发生偏移的部分进行吸收截止，消除了光谱漂移，避免了光谱漂移导致的RGB颜色比例变化造成的成像失真。该滤光片在大角度入射的情况下，能够保持良好的光学特性，突破了现有红外截止滤光片难以满足更大角度入射产生色偏的限制。并且，上述的滤光片还包括第一折射率匹配单元，该第一折射率匹配单元包括交替设置的第一折射率层和第二折射率层，折射率不同的第一折射率层和第二折射率层形成干涉薄膜，不同波长的光波经过该滤光膜时，透射率不同，从而使得可见光具有高透，红外区域具有截止的光学分光效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的蓝玻璃IRCF的透光率随着波长变化的曲线示意图；

图2示出了现有技术中的蓝膜IRCF的透光率随着波长变化的曲线示意图；

图3示出了本申请的一种实施例提供的滤光片的结构示意图；

图4示出了本申请的另一种实施例提供的滤光片的结构示意图；

图5示出了图3的滤光片的消角度效应原理示意图；

图6示出了图3的滤光片的透光率随着波长变化的曲线示意图；

图7示出了本申请的另一种实施例提供的滤光片中的基底的结构示意图；

图8示出了本申请的再一种实施例提供的滤光片中的基底的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、基底；11、基体层；12、吸收层；20、第一折射率匹配单元；21、第一低折射率层；22、第一高折射率层；30、第二折射率匹配单元；31、第二低折射率层；32、第二高折射率层。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的滤光片在较大入射角度时导致的成像失真的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种滤光片与电子设备。

本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种滤光片，如图3与图4所示，该滤光片包括基底10和第一折射率匹配单元20，其中，基底10具有第一表面和与上述第一表面相对的第二表面，上述基底10的吸收波长在650～700nm之间；第一折射率匹配单元20设置在上述第一表面上，上述第一折射率匹配单元20包括交替设置的第一折射率层和第二折射率层，上述第一折射率层的折射率与上述第二折射率层的折射率不同。

上述的滤光片中的基底可以吸收波长在650～700nm之间的光波，随着光入射角度的增大，出射光谱发生短移现象，该滤光片的基底吸收波长在650～700nm之间的光波，如图5所示，即对发生偏移的部分进行吸收截止，消除了光谱漂移，如图6所示，避免了光谱漂移导致的RGB颜色比例变化造成的成像失真。该滤光片在大角度入射的情况下，能够保持良好的光学特性，突破了现有红外截止滤光片难以满足更大角度入射产生色偏的限制。并且，上述的滤光片还包括第一折射率匹配单元，该第一折射率匹配单元包括交替设置的第一折射率层和第二折射率层，折射率不同的第一折射率层和第二折射率层形成干涉薄膜，不同波长的光波经过该滤光膜时，透射率不同，从而使得可见光具有高透，红外区域具有截止的光学分光效果。

上述基底可以是任何形式的基底，只要其吸收波长在650～700nm之间的光波即可。具体地，本申请的一种实施例中，上述基底包括透明基体材料与吸收材料，所述透镜基体材料的透光率大于或等于90％，上述吸收材料的吸收波长在650～700nm之间。

在上段的实施例中，吸收材料可以分散在透明基体材料中，二者共混挤出形成基底，这种方式的制作较简单；也可以是包括透明基体材料的材料和包括吸收材料的材料分别形成单独的材料层，两种材料层叠置形成基底，图7所示就是这种方式中的一种具体情况，该图中，透明基体材料形成基体层11，吸收材料形成吸收层12，吸收层12设置在基体层11的表面上。当然，形成材料层的这种方式并不限于图7的具体情况，还可以是图8所示，即吸收材料形成两个吸收层12，基体材料形成一个基体层11，两个吸收层12分别设置在基体层11的两个相对的表面上。

当然，本申请的基底还可以由既能够吸收波长在650～700nm之间的光波且能够作为透明基底的材料，例如环烯烃聚合物(Cyclo Olefin Polymer，简称COP)。

本申请的基底材料可以是现有技术中的任何可以作为基底的材料，例如PET、PE、APET、COP、COC、PMMA与PC等当中的一种或者多种，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的基底材料。

本申请的吸收材料为任何可以吸收650～700nm之间的光波的且尽量不影响滤光片的其他光学性能的材料，比如无机光吸收剂，具体可以为金属氧化物或金属盐类，其中，金钟金属氧化物和金属盐类中的金属为铜、铬、铁或镉；也可以为有机光吸收剂，具体可以为酞菁、卟啉或偶氮；还可以为有机无机复合光吸收剂，具体可以为酞菁金属螯合物、卟啉金属螯合物或偶氮金属螯合物，实际的吸收材料可以包括上述多种材料中的一种或者多种。

本申请的另一种具体的实施例中，上述第一折射率层与第二折射率层中的一个为第一低折射率层21，另一个为第一高折射率层22，上述第一低折射率层21的折射率小于上述第一高折射率层22的折射率，这样使得该滤光片可以同时高透红、绿、蓝三种颜色的光，低透除了该三色光之外的其它光，例如紫、青、黄、橙光，进而对白光进行提纯，提高入射光的色域。相比现有技术中的滤光片，该滤光片中的红、绿、蓝的透过率较大。

上述的第一低折射率层的材料和第一高折射率层的材料可以为现有技术中任何的折射率满足上述要求并且对透过率影响较小的材料，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料。

具体的实施例中，第一低折射率层21的材料选自SiO₂、MgF₂、冰晶石与Al₂O₃中的至少一种。上述第一高折射率层22的材料选自TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、OS50(五氧化三钛)、ZnS、SiN与HfO₂中的至少一种。这些材料形成材料层的形成工艺较简单、且材料层的致密性等较好。可以进一步确保滤光片对可见光具有较高的透过率，对红外等具有较好的截止效果。

另外，为了获得更好的干涉效果，进一步降低滤光片对除了红光、蓝光与绿光之外的其它光的透过率，同时，提高对红光、蓝光与绿光的透过率，进而，提高滤光片的色域效果，上述第一低折射率层的个数N≥10；上述第一高折射率层的个数M≥10。

本申请中的另一种实施例中，上述N≥20，上述M≥20，这样通过设置更多的第一低折射率层与第一高折射率层来提高滤光片的色域效果。

本申请的再一种实施例中，上述滤光片还包括第二折射率匹配单元30，如图3和图4所示，第二折射率匹配单元30设置在上述第二表面上，上述第二折射率匹配单元30包括交替设置的第三折射率层和第四折射率层，上述第三折射率层的折射率与上述第四折射率层的折射率不同，这样可以进一步使得可见光具有高透且红外区域具有截止的光学分光效果。

为了进一步使得滤光片对红、绿、蓝的透过率较大。本申请的一种实施例中，上述第三折射率层与第四折射率层中的一个为第二低折射率层31，另一个为第二高折射率层32，上述第二低折射率层31的折射率小于上述第二高折射率层32的折射率。

本申请的上述第一低折射率层和第一高折射率层中的任何一个可以与基底接触设置，本领域技术人员可以根据实际情况选择将第一低折射率层或第一高折射层与基底接触设置。上述第二低折射率层和第二高折射率层中的任何一个可以与基底的第二表面接触设置，本领域技术人员可以根据实际情况选择将第二低折射率层或第二高折射层与基底的第二表面接触设置。

图3所示的结构中，与基底的第一表面接触设置的为第一高折射率层，与基底的第二表面接触设置的为第二高折射率层；图4的结构中，与基底的第一表面接触设置的为第一低折射率层，与基底的第二表面接触设置的为第二低折射层。本申请的一种未示出的实施例中，与基底的第一表面接触的为第一低折射率层，与基底的第二表面接触设置的为第二高折射层。本申请的另一种未示出的实施例中，与基底的第一表面接触的为第一高折射率层，与基底的第二表面接触设置的为第二低折射层。

同样地，上述的第二低折射率层的材料和第二高折射率层的材料可以为现有技术中任何的折射率满足上述要求并且对透过率影响较小的材料，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料。

具体的实施例中，第二低折射率层21的材料选自SiO₂、MgF₂、冰晶石与Al₂O₃中的至少一种。上述第二高折射率层22的材料选自TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、OS50、ZnS、SiN与HfO₂中的至少一种，这些材料形成材料层的形成工艺较简单、且材料层的致密性等较好。可以进一步确保滤光片对可见光具有较高的透过率，对红外等具有较好的截止效果。

本申请中的第一折射率匹配单元20中的各结构层以及第二折射率匹配单元30的各结构层可以采用任何合适的方法形成，本领域技术人员可以根据实际情况来选择合适的形成方式，比如根据具体的材料来选择合适的设置方式形成对应的结构层，比如可以采用溅射法、物理沉积法、化学气相沉积法、物理气相沉积法或者是原子层沉积法等形成对应的结构层。

本申请的一种具体的实施例中，采用离子束辅助蒸发镀膜工艺实现上述各个结构层的设置，该工艺可以进一步提高各个折射率层的致密性，且提升各折射率层的均匀性，降低折射率散布。

另外，为了获得更好的干涉效果，进一步降低滤光片对除了红光、蓝光与绿光之外的其它光的透过率，同时，提高对红光、蓝光与绿光的透过率，进而，提高滤光片的色域效果，上述第二低折射率层的个数N≥10；上述第二高折射率层的个数M≥10。

本申请中的另一种实施例中，上述N≥20，上述M≥20，这样通过设置更多的第二低折射率层与第二高折射率层来提高滤光片的色域效果。

为了在保证滤光片的光学效果良好的同时，保证滤光片的厚度较小，满足现代电子设备对轻薄化的需求，本申请的一种实施例中，上述第一折射率层的厚度和/或上述第二折射率层的厚度在8～300nm之间。这样的厚度进一步保证该滤光片的制作工艺较简单，制作成本较低且光学效果较好。

本申请的又一种实施例中，上述第三折射率层的厚度和/或上述第四折射率层的厚度在8～300nm之间。这样可以进一步提高滤光片对红光、蓝光与绿光的透过率，进而，提高滤光片的色域效果。

需要说明的是，本申请的第一折射率匹配单元20中的多个第一低折射层的材料和厚度可以相同，也可以不同；第一折射率匹配单元20中的多个第一高折射层的材料和厚度可以相同，也可以不同；第一低折射层和第一高折射率层的材料的个数和厚度可以相同也可以不同。同样地，本申请的第二折射率匹配单元20中的多个第二低折射层可以相同，也可以不同，第二折射率匹配单元20中的多个第二高折射层可以相同，也可以不同；第二低折射层和第二高折射率层的材料的个数和厚度可以相同也可以不同。另外，第一折射率匹配单元20中的材料层的总个数和第二折射率层的处理层的总个数可以相同也可以不同。

本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种电子设备，该电子设备包括滤光片，该滤光片为上述的任一种的滤光片。

该电子设备由于包括上述的滤光片，使得其光学效果较好，例如当该电子设备为摄像设备时，该摄像设备的成像效果较好，不会由于RGB颜色比例变化而造成成像失真。

当然，本申请的电子设备可以是任何包括滤光片的电子设备，并不限于上述摄像设备，还可以是显示设备等等。

实施例1

在基底的第一表面上，采用离子束辅助蒸发镀膜工艺依次交替设置16个第一高折射率层和16个第一低折射率层，形成图4所示的滤光片。其中，与第一表面接触设置的为第一高折射率层，16个第一低折射率层均为SiO₂层，16个第一高折射率层均为TiO₂层。沿着远离基底的方向上，32个折射率层的厚度依次为10.3nm、39.1nm、109.5nm、184.7nm、110.4nm、190.4nm、111.6nm、192.1nm、111.8nm、192.7nm、111.6nm、191.1nm、109.9nm、185nm、101.8nm、171.5nm、100.8nm、181.6nm、105.9nm、179.8nm、98.3nm、169.1nm、98.8nm、174.7nm、96.2nm、164.4nm、91nm、159.7nm、88.2nm、157.3nm、84.2nm、76.2nm。

在基底的第二表面上，采用离子束辅助蒸发镀膜工艺依次交替设置17个第一高折射率层和17个第二低折射率层，其中，与第二表面接触设置的为第二高折射率层，17个第二低折射率层均为SiO₂层，17个第二高折射率层均为TaO₂层。沿着远离基底的方向上，34个折射率层的厚度依次为11.2nm、36.7nm、110.9nm、155.9nm、95.8nm、143.9nm、92.2nm、141.5nm、91.3nm、140.3nm、90.8nm、140.2nm、91.1nm、139.3nm、91.4nm、139.9nm、90.8nm、140.1nm、91.5nm、139.6nm、91.3nm、141.1nm、91.2nm、141.6nm、92.1nm、143.2nm、92.8nm、146.9nm、96.7nm、153.3nm、108.5nm、173.6nm、121.6nm、88.8nm。

实施例2

与实施例1的区别在于，与第一表面距离接触设置的第一低折射率层的厚度为6nm。

实施例3

与实施例1的区别在于，与第一表面距离最大的第一高折射率层的厚度为320nm。

实施例4

与实施例1的区别在于，与第二表面接触设置的第二低折射率层的厚度为6nm。

实施例5

与实施例4的区别在于，与第二表面距离最大的第二高折射率层的厚度为320nm。

实施例6

与实施例4区别在于，不包括第二低折射率层和第二高折射率层。

对比例1

与实施例4的区别为，基底为PET基底，不包括吸收材料。

采用分光光度计对上述各实施例与对比例中的滤光片的滤光性能进行测试，测试结果见表1。

表1

需要说明的是，上述的“T％”表示透过率，表中的“0°”、“30°”和“35°”表示光的入射角度，例如，表中的“T％590-630nm 0°”表示光以0°入射滤光片时，光在波长范围590-630nm内的透过率，其他的类似表述为类似的意思。表中“R％”表示反射率。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的滤光片中的基底可以吸收波长在650～700nm之间的光波，随着光入射角度的增大，出射光谱发生短移现象，该滤光片的基底吸收波长在650～700nm之间的光波，如图5所示，即对发生偏移的部分进行吸收截止，消除了光谱漂移，如图6所示，避免了光谱漂移导致的RGB颜色比例变化造成的成像失真。该滤光片在大角度入射的情况下，能够保持良好的光学特性，突破了现有红外截止滤光片难以满足更大角度入射产生色偏的限制。并且，上述的滤光片还包括第一折射率匹配单元，该第一折射率匹配单元包括交替设置的第一折射率层和第二折射率层，折射率不同的第一折射率层和第二折射率层形成干涉薄膜，不同波长的光波经过该滤光膜时，透射率不同，从而使得可见光具有高透，红外区域具有截止的光学分光效果。

2)、本申请的电子设备由于包括上述的滤光片，使得其光学效果较好，例如当该电子设备为摄像设备时，该摄像设备的成像效果较好，不会由于RGB颜色比例变化而造成成像失真。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种滤光片，其特征在于，所述滤光片包括：

基底(10)，具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述基底(10)的吸收波长在650～700nm之间；

第一折射率匹配单元(20)，设置在所述第一表面上，所述第一折射率匹配单元(20)包括交替设置的第一折射率层和第二折射率层，所述第一折射率层的折射率与所述第二折射率层的折射率不同。

2.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述基底(10)包括透明基体材料与吸收材料，所述吸收材料的吸收波长在650～700nm之间，所述透镜基体材料的透光率大于或等于90％，优选所述透明基体材料包括环烯烃聚合物。

3.根据权利要求2所述的滤光片，其特征在于，所述吸收材料分散在所述透明基体材料中。

4.根据权利要求2所述的滤光片，其特征在于，所述基底(10)包括基体层(11)和设置在所述基体层(11)的至少一个表面上的吸收层(12)，所述基体层(11)包括所述透明基体材料，所述吸收层(12)包括所述吸收材料。

5.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述第一折射率层与第二折射率层中的一个为第一低折射率层(21)，另一个为第一高折射率层(22)，所述第一低折射率层(21)的折射率为小于所述第一高折射率层(22)的折射率；优选第一低折射率层(21)的材料选自SiO₂、MgF₂、冰晶石与Al₂O₃中的至少一种，所述第一高折射率层(22)的材料选自TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、OS50、ZnS、SiN与HfO₂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述滤光片还包括：

第二折射率匹配单元(30)，设置在所述第二表面上，所述第二折射率匹配单元(30)包括交替设置的第三折射率层和第四折射率层，所述第三折射率层的折射率与所述第四折射率层的折射率不同。

7.根据权利要求6所述的滤光片，其特征在于，所述第三折射率层与第四折射率层中的一个为第二低折射率层(31)，另一个为第二高折射率层(32)，所述第一低折射率层(21)的折射率为小于所述第一高折射率层(22)的折射率；优选第二低折射率层(31)的材料选自SiO₂、MgF₂、冰晶石与Al₂O₃中的至少一种，所述第二高折射率层(32)的材料选自TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、OS50、ZnS、SiN与HfO₂中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述第一折射率层的厚度和/或所述第二折射率层的厚度在8～300nm之间。

9.根据权利要求6所述的滤光片，其特征在于，所述第三折射率层的厚度和/或所述第四折射率层的厚度在8～300nm之间。

10.一种电子设备，包括滤光片，其特征在于，所述滤光片为权利要求1至9中任一项所述的滤光片。