JP6568424B2 - Infrared cut filter and method of manufacturing infrared cut filter - Google Patents
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Description
本発明は、近赤外線から遠赤外線までの幅広い波長域において優れた赤外線カット性能を有する赤外線カットフィルタに関する。また、本発明は、該赤外線カットフィルタの製造方法に関する。 The present invention relates to an infrared cut filter having excellent infrared cut performance in a wide wavelength range from near infrared rays to far infrared rays. The present invention also relates to a method for manufacturing the infrared cut filter.
光学用途においては、例えば、偏光フィルタ、波長用フィルタ等の様々な光学フィルタが用いられている。
波長用フィルタは、入射光の中の特定波長だけを選択的に取り出したり、カットしたりする性能を有するフィルタであり、例えば、赤外線をカットする赤外線カットフィルタが挙げられる（例えば、特許文献１）。
In optical applications, for example, various optical filters such as a polarizing filter and a wavelength filter are used.
The wavelength filter is a filter having the ability to selectively extract or cut only a specific wavelength in incident light, and includes, for example, an infrared cut filter that cuts infrared rays (for example, Patent Document 1). .
赤外線カットフィルタは、例えば、デジタルカメラ、携帯電話カメラ等のカメラ、液晶プロジェクタ等において用いられている。
赤外線カットフィルタには様々なタイプがあり、例えば、光の干渉効果を生じる誘電体多層膜を有するフィルタ、無機材料からなる薄膜を有するフィルタ、有機系赤外線吸収剤を含有するフィルタ等が挙げられる。
しかしながら、従来の赤外線カットフィルタ、特に無機材料からなる薄膜を有するフィルタは、遠赤外線のカット性能に比べて近赤外線のカット性能が不充分であることがあり、近赤外線から遠赤外線までの幅広い波長域において優れた赤外線カット性能を有する赤外線カットフィルタが望まれている。
Infrared cut filters are used in cameras such as digital cameras and mobile phone cameras, liquid crystal projectors, and the like.
There are various types of infrared cut filters. Examples thereof include a filter having a dielectric multilayer film that produces a light interference effect, a filter having a thin film made of an inorganic material, and a filter containing an organic infrared absorber.
However, conventional infrared cut filters, particularly filters having a thin film made of an inorganic material, may have insufficient near infrared cut performance compared to far infrared cut performance, and have a wide wavelength range from the near infrared to the far infrared. An infrared cut filter having excellent infrared cut performance in the region is desired.
本発明は、近赤外線から遠赤外線までの幅広い波長域において優れた赤外線カット性能を有する赤外線カットフィルタを提供することを目的とする。また、本発明は、該赤外線カットフィルタの製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the infrared cut filter which has the outstanding infrared cut performance in the wide wavelength range from a near infrared ray to a far infrared ray. Moreover, an object of this invention is to provide the manufacturing method of this infrared cut filter.
本発明は、基板上に形成された下地層と、前記下地層に接する、前記下地層と同素材からなるナノサイズ突起物とを有し、前記ナノサイズ突起物は、長さが９０ｎｍ〜１５０μｍである赤外線カットフィルタである。
以下、本発明を詳述する。
The present invention has an underlayer formed on a substrate, and a nanosize protrusion that is in contact with the underlayer and made of the same material as the underlayer, and the nanosize protrusion has a length of 90 nm to 150 μm. This is an infrared cut filter.
The present invention is described in detail below.
本発明者は、赤外線カットフィルタとして、基板上に形成された下地層と、該下地層に接する、該下地層と同素材からなるナノサイズ突起物とを有するフィルタを用いることにより、充分な可視光透過性を維持しながら優れた赤外線カット性能が得られることを見出した。このようなフィルタは、基板上に同素材からなる下地層とナノサイズ突起物とを１工程で形成させることも可能であるため、製造方法も簡便である。
更に、本発明者は、ナノサイズ突起物の長さによっては充分な赤外線カット性能が得られないことがあるのに対し、ナノサイズ突起物の長さを特定範囲に調整することで、下地層及びナノサイズ突起物の素材が無機材料である場合であっても、近赤外線から遠赤外線までの幅広い波長域において優れた赤外線カット性能が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
The present inventor uses a filter having an underlayer formed on a substrate and a nano-size protrusion made of the same material as the underlayer in contact with the underlayer as an infrared cut filter. It has been found that excellent infrared cut performance can be obtained while maintaining light transmittance. Since such a filter can also form the base layer and nanosize protrusions made of the same material on the substrate in one step, the manufacturing method is also simple.
Furthermore, the present inventor may not obtain sufficient infrared cut performance depending on the length of the nano-sized protrusions, whereas the underlayer is adjusted by adjusting the length of the nano-sized protrusions to a specific range. And even if it is a case where the raw material of a nanosize protrusion is an inorganic material, it discovered that the infrared cut performance excellent in the wide wavelength range from near infrared rays to far infrared rays was obtained, and came to complete this invention.
本発明の赤外線カットフィルタは、基板上に形成された下地層と、上記下地層に接する、上記下地層と同素材からなるナノサイズ突起物とを有する。
図１は、本発明の赤外線カットフィルタの一例を模式的に示した断面図である。図１に示す赤外線カットフィルタ５は、基板６上に形成された下地層７と、下地層７に接する、下地層７と同素材からなるナノサイズ突起物８とを有する。
The infrared cut filter of the present invention includes an underlayer formed on a substrate and a nano-size protrusion that is in contact with the underlayer and made of the same material as the underlayer.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of an infrared cut filter of the present invention. The
上記基板は特に限定されないが、透明であることが好ましく、例えば、ガラス基板、金属基板等の無機基板、プラスチックフィルム等が挙げられる。上記プラスチックフィルムとして、ＰＥＴフィルム、ポリエチレンナフトエートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、シクロオレフィン樹脂フィルム等が好ましい。
上記基板の厚みは特に限定されないが、上記ガラス基板等の無機基板の厚みは、２０μｍ〜１０ｍｍが好ましく、上記プラスチックフィルムの厚みは、８〜５００μｍが好ましい。
Although the said board | substrate is not specifically limited, It is preferable that it is transparent, for example, inorganic substrates, such as a glass substrate and a metal substrate, a plastic film, etc. are mentioned. As the plastic film, a PET film, a polyethylene naphthoate film, a polycarbonate film, a polyimide film, a cycloolefin resin film and the like are preferable.
The thickness of the substrate is not particularly limited, but the thickness of the inorganic substrate such as the glass substrate is preferably 20 μm to 10 mm, and the thickness of the plastic film is preferably 8 to 500 μm.
本発明の赤外線カットフィルタにおいては、上記基板上に上記下地層が直接形成されていてもよいが、上記基板の表面に表面処理が施されていたり、上記基板と上記下地層との間に薄膜層が形成されていたりしてもよい。
上記薄膜層として、例えば、上記基板が上記プラスチックフィルムである場合に該プラスチックフィルムのガスバリア性を高めることのできる薄膜層等が挙げられる。上記薄膜層は、透明であることが好ましく、具体的には例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の金属酸化物層、アクリル、シリコーン等からなる透明樹脂層等が挙げられる。
In the infrared cut filter of the present invention, the base layer may be directly formed on the substrate, but the surface of the substrate is subjected to surface treatment, or a thin film is formed between the substrate and the base layer. A layer may be formed.
As said thin film layer, when the said board | substrate is the said plastic film, the thin film layer etc. which can improve the gas barrier property of this plastic film are mentioned, for example. The thin film layer is preferably transparent, and specific examples thereof include a metal oxide layer such as SiO 2 and Al 2 O 3 , a transparent resin layer made of acrylic, silicone, and the like.
上記下地層の素材は特に限定されないが、無機材料が好ましく、導電性を有する無機材料がより好ましい。更に、上記下地層は、少なくとも、インジウム、スズ及び酸素を含有することが好ましく、更に、窒素を含有してもよい。上記下地層の素材として、具体的には例えば、インジウムを含有する酸化スズ、アルミニウムを含有する酸化スズ、亜鉛を含有する酸化スズ、ガリウムを含有する酸化スズ、窒素を含有する酸化スズ等が挙げられる。
上記下地層の厚みは特に限定されないが、３〜５００ｎｍが好ましい。
Although the raw material of the said base layer is not specifically limited, An inorganic material is preferable and the inorganic material which has electroconductivity is more preferable. Furthermore, the underlayer preferably contains at least indium, tin, and oxygen, and may further contain nitrogen. Specific examples of the material for the underlayer include tin oxide containing indium, tin oxide containing aluminum, tin oxide containing zinc, tin oxide containing gallium, and tin oxide containing nitrogen. It is done.
Although the thickness of the said base layer is not specifically limited, 3-500 nm is preferable.
上記ナノサイズ突起物は、上記下地層と同素材からなるものである。本発明の赤外線カットフィルタは、上記基板上に同素材からなる上記下地層と上記ナノサイズ突起物とを１工程で形成させることも可能であるため、製造方法も簡便である。
上記ナノサイズ突起物の素材は、上記下地層と同素材である限り特に限定されないが、無機材料が好ましく、導電性を有する無機材料がより好ましい。更に、上記ナノサイズ突起物は、少なくとも、インジウム、スズ及び酸素を含有することが好ましく、更に、窒素を含有することが好ましい。上記ナノサイズ突起物の素材として、具体的には例えば、インジウムを含有する酸化スズ、アルミニウム含有する酸化スズ、亜鉛を含有する酸化スズ、ガリウムを含有する酸化スズ、窒素を含有する酸化スズ等が挙げられる。
なお、「同素材からなる」とは、構成元素が同一であることを意味する。構成元素が同一であれば、必ずしも各構成元素の組成比が同一である必要はない。
The nanosize protrusion is made of the same material as the underlayer. Since the infrared cut filter of the present invention can form the base layer made of the same material and the nanosize protrusions on the substrate in one step, the manufacturing method is also simple.
The material of the nanosize protrusion is not particularly limited as long as it is the same material as the underlayer, but an inorganic material is preferable, and an inorganic material having conductivity is more preferable. Furthermore, the nanosize protrusion preferably contains at least indium, tin and oxygen, and further preferably contains nitrogen. Specific examples of the material of the nano-sized protrusion include tin oxide containing indium, tin oxide containing aluminum, tin oxide containing zinc, tin oxide containing gallium, and tin oxide containing nitrogen. Can be mentioned.
Note that “consisting of the same material” means that the constituent elements are the same. If the constituent elements are the same, the composition ratios of the constituent elements are not necessarily the same.
上記ナノサイズ突起物は、長さが９０ｎｍ〜１５０μｍである。
上記ナノサイズ突起物の長さが上記範囲に調整されていることで、本発明の赤外線カットフィルタは、上記下地層及び上記ナノサイズ突起物の素材が無機材料である場合であっても、近赤外線から遠赤外線までの幅広い波長域において優れた赤外線カット性能を有することができる。長さが９０ｎｍ未満であると、充分な赤外線カット性能を得ることが難しくなる。また、長さが１５０μｍを超えるナノサイズ突起物を形成することは難しい。長さの好ましい下限は１２０ｎｍ、好ましい上限は１００μｍであり、より好ましい下限は１５０ｎｍ、より好ましい上限は５０μｍであり、更に好ましい下限は５００ｎｍ、更に好ましい上限は３０μｍであり、特に好ましい下限は８００ｎｍ、特に好ましい上限は１μｍである。
なお、ナノサイズ突起物の長さとは、基板から離れる方向に伸びるナノサイズ突起物の長さ（基板に対してほぼ垂直方向にナノサイズ突起物が伸びている場合はナノサイズ突起物の高さ）であり、赤外線カットフィルタの断面又は表面を観察した電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）から求めることができる。ナノサイズ突起物の長さとは、３０個以上のナノサイズ突起物の平均値を意味する。
The nano-sized protrusion has a length of 90 nm to 150 μm.
By adjusting the length of the nano-sized protrusions within the above range, the infrared cut filter of the present invention is close to the base layer and the nano-sized protrusions even when the material of the nano-sized protrusions is an inorganic material. It has excellent infrared cut performance in a wide wavelength range from infrared to far infrared. If the length is less than 90 nm, it is difficult to obtain sufficient infrared cut performance. Moreover, it is difficult to form nano-sized protrusions having a length exceeding 150 μm. The preferred lower limit of the length is 120 nm, the preferred upper limit is 100 μm, the more preferred lower limit is 150 nm, the more preferred upper limit is 50 μm, the still more preferred lower limit is 500 nm, the still more preferred upper limit is 30 μm, and the particularly preferred lower limit is 800 nm. A preferred upper limit is 1 μm.
The length of the nano-sized protrusion is the length of the nano-sized protrusion extending in a direction away from the substrate (if the nano-sized protrusion extends in a direction substantially perpendicular to the substrate, the height of the nano-sized protrusion is And can be obtained from an electron micrograph (SEM image) obtained by observing the cross section or surface of the infrared cut filter. The length of a nanosize protrusion means an average value of 30 or more nanosize protrusions.
上記ナノサイズ突起物は、上記基板から成長したナノサイズ突起物の長さＨと、上記ナノサイズ突起物の幹を輪切りにした断面の幅（基板に対してほぼ垂直方向にナノサイズ突起物が伸びている場合はナノサイズ突起物を基板に対して水平方向に輪切りにした断面の幅）Ｗとの比率Ｈ／Ｗが１〜３００であることが好ましい。本発明の赤外線カットフィルタにおいては、いずれの箇所においても実質的に比率Ｈ／Ｗが同比率のナノサイズ突起物が同一密度で形成されていることが好ましい。比率Ｈ／Ｗが１未満であると、上記ナノサイズ突起物が充分に形成されず、充分な赤外線カット性能を得ることが難しくなることがある。比率Ｈ／Ｗが３００を超えると、上記ナノサイズ突起物が物理的な力で破壊されやすくなることがある。 The nano-size protrusions have a length H of the nano-size protrusions grown from the substrate and a width of a cross section obtained by cutting the trunk of the nano-size protrusions (the nano-size protrusions are substantially perpendicular to the substrate). In the case of stretching, it is preferable that the ratio H / W with the width W of the cross section obtained by cutting the nano-sized protrusion in a horizontal direction with respect to the substrate is 1 to 300. In the infrared cut filter of the present invention, it is preferable that nano-sized protrusions having substantially the same ratio H / W are formed at the same density at any location. When the ratio H / W is less than 1, the nanosize protrusions are not sufficiently formed, and it may be difficult to obtain sufficient infrared cut performance. When the ratio H / W exceeds 300, the nano-sized protrusions may be easily broken by physical force.
上記ナノサイズ突起物の形状は特に限定されず、例えば、ロッド状（円錐状、円筒状）、こぶ状、四角柱状、四角錐状等が挙げられる。なかでも、ロッド状が好ましく、円錐状がより好ましい。上記円錐状は、円錐の先端に球を有する形状であることがより好ましい。これらの形状は、単一の形状のみが存在していてもよいし、２種以上の形状が混在していてもよい。
また、上記ナノサイズ突起物は、分岐構造を有するものを含んでいてもよい。
The shape of the nano-sized protrusion is not particularly limited, and examples thereof include a rod shape (conical shape, cylindrical shape), a hump shape, a quadrangular prism shape, and a quadrangular pyramid shape. Especially, rod shape is preferable and conical shape is more preferable. The conical shape is more preferably a shape having a sphere at the tip of the cone. As for these shapes, only a single shape may be present, or two or more shapes may be mixed.
Moreover, the said nanosize protrusion may contain what has a branched structure.
なお、ナノサイズ突起物の比率Ｈ／Ｗ、及び、形状は、赤外線カットフィルタの断面又は表面を観察した電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）から求めることができる。ナノサイズ突起物の比率Ｈ／Ｗとは、３０個以上のナノサイズ突起物の平均値を意味する。 In addition, the ratio H / W and the shape of the nano-sized protrusion can be obtained from an electron micrograph (SEM image) obtained by observing the cross section or the surface of the infrared cut filter. The ratio H / W of nano-sized protrusions means an average value of 30 or more nano-sized protrusions.
上記ナノサイズ突起物は、広い領域に高い密度で形成されていることが好ましい。
上記ナノサイズ突起物は、１ｍｍ２以上の領域、好ましくは１００ｍｍ２〜１ｍ２もの広い領域に１ｍｍ２あたり１×１０５〜１×１０９個の密度で形成されていることが好ましい。密度が１ｍｍ２あたり１×１０５個未満であると、上記ナノサイズ突起物を有しないフィルタとの差異がなく、上記ナノサイズ突起物の効果が得られないことがある。密度が１ｍｍ２あたり１×１０９個を超えると、上記ナノサイズ突起物が多すぎて、密度が不均一になることや、可視光透過性が低下することがある。密度のより好ましい下限は１ｍｍ２あたり１×１０６個、より好ましい上限は１ｍｍ２あたり１×１０７個である。
なお、「ナノサイズ突起物が１ｍｍ２以上の領域に１ｍｍ２あたり１×１０５〜１×１０９個の密度で形成されている」とは、赤外線カットフィルタの表面を観察した電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）を用いて、１ｍｍ２以上の領域にわたる任意の５以上の箇所について算出したナノサイズ突起物の密度の平均値が、１ｍｍ２あたり１×１０５〜１×１０９個であることを意味する。
The nanosize protrusions are preferably formed in a wide area with a high density.
The nanosized protrusions are, 1 mm 2 or more areas, preferably it is formed 100 mm 2 to 1 m 2 things a large area in 1 mm 2 per 1 × 10 5 ~1 × 10 9 pieces of density. If the density is less than 1 × 10 5 per 1 mm 2 , there is no difference from the filter having no nano-size projection, and the effect of the nano-size projection may not be obtained. When the density exceeds 1 × 10 9 per 1 mm 2 , the above-mentioned nano-sized protrusions are too much, and the density may become non-uniform or the visible light transmittance may be reduced. The more preferable lower limit of the density is 1 × 10 6 per 1 mm 2 , and the more preferable upper limit is 1 × 10 7 per 1 mm 2 .
Note that “the nano-sized protrusions are formed at a density of 1 × 10 5 to 1 × 10 9 per 1 mm 2 in a region of 1 mm 2 or more” is an electron micrograph observing the surface of the infrared cut filter ( The average value of the density of nano-sized protrusions calculated for any five or more locations over a region of 1 mm 2 or more using a SEM image) is 1 × 10 5 to 1 × 10 9 per 1 mm 2. means.
上記下地層及び上記ナノサイズ突起物は、少なくとも上記基板の片面に形成されていればよいが、上記基板の両面に形成されていてもよい。 The underlayer and the nano-sized protrusions may be formed on at least one surface of the substrate, but may be formed on both surfaces of the substrate.
本発明の赤外線カットフィルタの用途は特に限定されないが、カメラ（例えば、デジタルカメラ、携帯電話カメラ）、液晶プロジェクタ等の光学用途や、通過センサー、対物センサー等の光学センサー用途等が好ましい。
本発明の赤外線カットフィルタは、近赤外線から遠赤外線までの幅広い波長域において優れた赤外線カット性能を有する。より具体的には、本発明の赤外線カットフィルタは、波長１４００ｎｍ付近の近赤外線のカット性能が６０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。また、本発明の赤外線カットフィルタは、波長３０００ｎｍ付近の遠赤外線のカット性能が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。
一方で、本発明の赤外線カットフィルタは、充分な可視光透過性を有する。本発明の赤外線カットフィルタは、波長５５０ｎｍ付近の可視光透過率が６０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。
なお、近赤外線カット性能、遠赤外線カット性能、及び、可視光透過率は、例えば、紫外可視赤外分光光度計（例えば、日本分光社製のＶ−７２００）を用いて、検出器に小型積分球を用いてＩＳＯ １３４６８−１：１９９６の条件で測定することができる。
The application of the infrared cut filter of the present invention is not particularly limited, but optical applications such as cameras (for example, digital cameras and mobile phone cameras), liquid crystal projectors, optical sensors such as passage sensors and objective sensors are preferable.
The infrared cut filter of the present invention has excellent infrared cut performance in a wide wavelength range from near infrared rays to far infrared rays. More specifically, the infrared cut filter of the present invention preferably has a near-infrared cut performance near a wavelength of 1400 nm of 60% or more, and more preferably 80% or more. In addition, the infrared cut filter of the present invention preferably has a cut performance of far infrared rays in the vicinity of a wavelength of 3000 nm of 80% or more, and more preferably 90% or more.
On the other hand, the infrared cut filter of the present invention has sufficient visible light permeability. In the infrared cut filter of the present invention, the visible light transmittance near a wavelength of 550 nm is preferably 60% or more, and more preferably 80% or more.
Note that the near-infrared cut performance, far-infrared cut performance, and visible light transmittance are small integration in the detector using, for example, an ultraviolet-visible infrared spectrophotometer (for example, V-7200 manufactured by JASCO Corporation). It can be measured under the conditions of ISO 13468-1: 1996 using a sphere.
本発明の赤外線カットフィルタを製造する方法は特に限定されないが、スパッタリングにより上記基板上に上記下地層と上記ナノサイズ突起物とを形成する方法が好ましい。
本発明の赤外線カットフィルタを製造する方法であって、スパッタリングにより基板上に下地層とナノサイズ突起物とを形成する赤外線カットフィルタの製造方法もまた、本発明の１つである。
The method for producing the infrared cut filter of the present invention is not particularly limited, but a method of forming the underlayer and the nano-sized protrusion on the substrate by sputtering is preferable.
A method for producing the infrared cut filter of the present invention, which is a method for producing an infrared cut filter in which an underlayer and a nano-sized protrusion are formed on a substrate by sputtering, is also one aspect of the present invention.
上記スパッタリングに使用するスパッタ装置は特に限定されず、バッチ式のスパッタ装置であってもよいし、ロールｔｏロール方式のスパッタ装置であってもよい。 The sputtering apparatus used for the sputtering is not particularly limited, and may be a batch type sputtering apparatus or a roll-to-roll type sputtering apparatus.
上記スパッタリングの条件（例えば、ガス雰囲気、基板を加熱する温度（成膜温度）及び時間、スパッタリングターゲット中のＳｎＯ２含有量等）を調整することにより、上記基板上に上記範囲の長さを有するナノサイズ突起物を形成することができる。
なかでも、酸素ガスを導入しないでスパッタリングを行うことが好ましく、アルゴンガス雰囲気下でスパッタリングを行うことがより好ましい。なお、酸素ガスを導入しないでスパッタリングを行うとは、少なくとも、酸素ガスを導入しないでスパッタリングを行う工程が含まれていればよく、その工程の前に酸素ガスを導入してスパッタリングを行ってもよい。酸素ガスを導入する場合は、アルゴンガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気下でスパッタリングを行い、続いて、酸素ガスを含まないアルゴンガス雰囲気下でスパッタリングを行うことが好ましい。
By adjusting the sputtering conditions (for example, the gas atmosphere, the temperature (deposition temperature) and time for heating the substrate, the SnO 2 content in the sputtering target, etc.), the length in the above range is provided on the substrate. Nano-sized protrusions can be formed.
Among these, it is preferable to perform sputtering without introducing oxygen gas, and it is more preferable to perform sputtering in an argon gas atmosphere. Note that sputtering without introducing oxygen gas may include at least a step of performing sputtering without introducing oxygen gas, and even if sputtering is performed by introducing oxygen gas before that step. Good. In the case of introducing oxygen gas, it is preferable to perform sputtering in a mixed gas atmosphere of argon gas and oxygen gas, and then perform sputtering in an argon gas atmosphere not containing oxygen gas.
上記スパッタリングにおいて、上記基板を加熱する温度（成膜温度）は特に限定されないが、好ましい下限が１２０℃、好ましい上限が５００℃である。このような成膜温度とすることにより、上記ナノサイズ突起物を充分に形成することができる。
なかでも、上記基板が上記ガラス基板等の無機基板である場合、成膜温度の好ましい下限は１５０℃、より好ましい下限は１７５℃である。成膜温度を１７５℃以上とすることにより、目的とする形状のナノサイズ突起物を形成しやすくなる。
また、上記プラスチックフィルムは一般的に薄く熱伝導性が高いため、上記基板が上記プラスチックフィルムである場合、成膜温度の好ましい下限は１３０℃である。このような成膜温度とすることにより、上記基板として上記プラスチックフィルムを用いることができ、フレキシブルな赤外線カットフィルタとすることができる。
In the sputtering, the temperature for heating the substrate (film formation temperature) is not particularly limited, but a preferable lower limit is 120 ° C. and a preferable upper limit is 500 ° C. By setting it as such film-forming temperature, the said nanosize protrusion can fully be formed.
Especially, when the said board | substrate is inorganic board | substrates, such as the said glass substrate, the minimum with preferable film-forming temperature is 150 degreeC, and a more preferable minimum is 175 degreeC. By setting the film forming temperature to 175 ° C. or higher, it becomes easy to form nanosized protrusions having a target shape.
Further, since the plastic film is generally thin and has high thermal conductivity, when the substrate is the plastic film, a preferable lower limit of the film formation temperature is 130 ° C. By setting it as such film-forming temperature, the said plastic film can be used as said board | substrate and it can be set as a flexible infrared cut filter.
上記スパッタリングに使用するスパッタリングターゲットは特に限定されず、例えば、ＳｎＯ２３．０〜５０重量％のＩＴＯターゲット等が挙げられる。このようなＳｎＯ２含有量とすることにより、上記ナノサイズ突起物を充分に形成することができる。また、ＳｎＯ２含有量が多くなるにつれて、上記ナノサイズ突起物の長さが増し、密度が高くなるとともに、円錐の先端に存在する球の直径が小さくなる傾向がある。ＳｎＯ２含有量のより好ましい下限は５重量％、より好ましい上限は４５重量％であり、更に好ましい下限は７重量％、更に好ましい上限は３５重量％である。
Sputtering target used in the sputtering is not particularly limited, for example,
上記スパッタリングの様式は特に限定されず、ＤＣスパッタであってもＲＦスパッタであってよく、ＤＣスパッタとＲＦスパッタとの重畳スパッタであってもよい。上記スパッタリングの圧力、投入電力等は特に限定されず、例えば、圧力０．６６６Ｐａ、投入電力３００Ｗ等を用いることができる。 The sputtering method is not particularly limited, and may be DC sputtering or RF sputtering, or may be superimposed sputtering of DC sputtering and RF sputtering. The sputtering pressure, input power, and the like are not particularly limited. For example, a pressure of 0.666 Pa, input power of 300 W, or the like can be used.
本発明の赤外線カットフィルタの製造方法においては、上記基板に対して、スパッタリングターゲットを傾けて対向させた状態でスパッタリングを行うことが好ましい。これにより、目的とする形状のナノサイズ突起物をより広い領域に高い密度で形成することができる。
この理由ははっきりとは判っていないが、基板に対してスパッタリングターゲットを傾けることで、１）ターゲット材料の基板への到達エネルギーを制御できる、２）アルゴンプラズマによる基板及び生成膜へのダメージ（逆スパッタ）を制御できるためであると推察される。１）のターゲット材料の基板への到達エネルギーはナノサイズ突起物の生成に関与すると考えられ、２）のアルゴンプラズマによるダメージは生成したナノサイズ突起物の逆スパッタによる選択的消失による膜の平坦化に寄与すると考えられる。
In the method for producing an infrared cut filter of the present invention, it is preferable to perform sputtering in a state where the sputtering target is inclined to face the substrate. Thereby, the nanosized protrusion of the target shape can be formed at a high density in a wider region.
The reason for this is not clear, but by tilting the sputtering target with respect to the substrate, 1) the energy of the target material reaching the substrate can be controlled, and 2) the substrate and the generated film are damaged by the argon plasma (reversely) This is presumed to be because the sputtering can be controlled. The energy reached to the substrate of the target material in 1) is considered to be involved in the formation of nano-sized protrusions, and the damage due to argon plasma in 2) is caused by the selective disappearance of the generated nano-sized protrusions by reverse sputtering. It is thought that it contributes to.
図２に、基板に対して、スパッタリングターゲットを傾けて対向させた状態でスパッタリングを行うスパッタリング方法の一例を模式的に示す。図２に示すスパッタリング方法においては、基板ホルダ１に保持した基板２に対して、ターゲット電極３に取り付けたスパッタリングターゲット４を傾けて対向させた状態でスパッタリングを行う。これにより、スパッタリングターゲット４と同素材のスパッタ原子４’が基板２の表面に入射し、基板２の表面に堆積してナノサイズ突起物が形成される。なお、通常は基板ホルダ１を回転させながらスパッタリングを行う。
なお、図２において基板２は水平に図示されているが、基板２に対してスパッタリングターゲット４を傾けて対向させている限りにおいて、基板２及びスパッタリングターゲット４はいずれも水平であってもよいし、水平でなくてもよい。
FIG. 2 schematically shows an example of a sputtering method in which sputtering is performed with the sputtering target inclined and facing the substrate. In the sputtering method shown in FIG. 2, sputtering is performed in a state where the
In FIG. 2, the
なお、図３に、基板に対して、スパッタリングターゲットを傾けることなく水平に対向させた状態でスパッタリングを行う一般的なスパッタリング方法の一例を模式的に示す。
図３に示すように、基板に対して、スパッタリングターゲットを傾けることなく水平に対向させた状態でスパッタリングを行う一般的なスパッタリング方法であってもナノサイズ突起物を形成することはできるが、図２に示すように、基板に対して、スパッタリングターゲットを傾けて対向させた状態でスパッタリングを行うことにより、目的とする形状のナノサイズ突起物をより広い領域に高い密度で形成することができる。
Note that FIG. 3 schematically illustrates an example of a general sputtering method in which sputtering is performed in a state where the sputtering target is horizontally opposed to the substrate without being inclined.
As shown in FIG. 3, nano-size protrusions can be formed even by a general sputtering method in which sputtering is performed in a state where the sputtering target is horizontally opposed to the substrate without being inclined. As shown in FIG. 2, by performing sputtering in a state where the sputtering target is inclined and opposed to the substrate, nano-sized protrusions having a target shape can be formed in a wider area at a high density.
上記基板に対して、スパッタリングターゲットを傾けて対向させた状態でスパッタリングを行う場合、上記基板の鉛直軸と上記スパッタリングターゲットの鉛直軸とがなす角度θ（図２参照）の好ましい下限が５°、好ましい上限が６０°である。角度θが５°未満であると、目的とする形状のナノサイズ突起物を広い領域に均一な密度で形成できないことがある。角度θが６０°を超えると、成膜時の結晶性の低下、及び、成膜速度の遅延がみられることがある。特にＩＴＯターゲットを用いる場合は、角度θが６０°を超えると、膜質の低下から表面抵抗が増大することがある。角度θのより好ましい下限は１０°、より好ましい上限は５５°であり、更に好ましい下限は１５°、更に好ましい上限は４５°である。 When sputtering is performed with the sputtering target tilted and opposed to the substrate, a preferable lower limit of an angle θ (see FIG. 2) formed by the vertical axis of the substrate and the vertical axis of the sputtering target is 5 °. A preferred upper limit is 60 °. If the angle θ is less than 5 °, nanosized protrusions having a desired shape may not be formed in a wide area with a uniform density. When the angle θ exceeds 60 °, the crystallinity during film formation may be lowered and the film formation rate may be delayed. In particular, when an ITO target is used, if the angle θ exceeds 60 °, the surface resistance may increase due to the deterioration of the film quality. The more preferable lower limit of the angle θ is 10 °, the more preferable upper limit is 55 °, the still more preferable lower limit is 15 °, and the still more preferable upper limit is 45 °.
本発明の赤外線カットフィルタの製造方法においては、得られた赤外線カットフィルタに対して焼成、プラズマ処理等を行ってもよい。焼成時の加熱方法は特に限定されず、例えば、ヒーターオーブン加熱、赤外線加熱等が挙げられる。焼成することで、赤外線カットフィルタの可視光透過性を増大させることができる。
焼成時のフィルタ表面温度は特に限定されないが、好ましい下限は２００℃、好ましい上限は６００℃である。上記フィルタ表面温度を２００℃以上とすることで、赤外線カットフィルタの波長５５０ｎｍ付近の可視光透過率を大幅に向上させることができる。上記フィルタ表面温度が６００℃を超えると、赤外線カットフィルタの波長１４００ｎｍ付近の近赤外線の透過率が増大してしまい、赤外線カットフィルタとしての性能が低下することがある。
In the method for producing an infrared cut filter of the present invention, the obtained infrared cut filter may be subjected to firing, plasma treatment, or the like. The heating method at the time of baking is not specifically limited, For example, heater oven heating, infrared heating, etc. are mentioned. By baking, the visible light transmittance of the infrared cut filter can be increased.
Although the filter surface temperature at the time of baking is not specifically limited, A preferable minimum is 200 degreeC and a preferable upper limit is 600 degreeC. By setting the filter surface temperature to 200 ° C. or higher, the visible light transmittance in the vicinity of a wavelength of 550 nm of the infrared cut filter can be significantly improved. When the filter surface temperature exceeds 600 ° C., the transmittance of near-infrared rays in the vicinity of the wavelength of 1400 nm of the infrared cut filter increases, and the performance as an infrared cut filter may deteriorate.
本発明によれば、近赤外線から遠赤外線までの幅広い波長域において優れた赤外線カット性能を有する赤外線カットフィルタを提供することができる。また、本発明によれば、該赤外線カットフィルタの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the infrared cut filter which has the outstanding infrared cut performance in the wide wavelength range from a near infrared ray to a far infrared ray can be provided. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of this infrared cut filter can be provided.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
（実施例１）
ＤＣマグネトロンスパッタ装置のターゲット電極にスパッタリングターゲットとしてＳｎＯ２７．０重量％のＩＴＯターゲットを取り付け、アルゴンガス雰囲気下で基板（コーニングガラス＃１７３７基板、厚み０．７ｍｍ）を加熱して該基板にスパッタリングを行い、基板上に下地層とナノサイズ突起物とを有する赤外線カットフィルタを得た。
このときの基板の鉛直軸とスパッタリングターゲットの鉛直軸とがなす角度θは２５°であった。また、アルゴン圧は０．６６６Ｐａ、成膜温度は３００℃、投入電力は３００Ｗ、成膜時間は５分であった。
Example 1
A sputtering target SnO 2 7.0 wt% ITO target was attached to the target electrode of a DC magnetron sputtering apparatus, and a substrate (Corning glass # 1737 substrate, thickness 0.7 mm) was heated in an argon gas atmosphere to perform sputtering on the substrate. The infrared cut filter which has a base layer and a nanosize protrusion on a board | substrate was obtained.
At this time, the angle θ formed by the vertical axis of the substrate and the vertical axis of the sputtering target was 25 °. The argon pressure was 0.666 Pa, the film formation temperature was 300 ° C., the input power was 300 W, and the film formation time was 5 minutes.
（実施例２〜１６、比較例１〜３）
スパッタ成膜条件（様式、ターゲット、投入電力、成膜時間、角度θ）、及び、加熱条件を表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、基板上に下地層とナノサイズ突起物とを有する赤外線カットフィルタを得た。
なお、実施例２、４〜１６及び比較例１〜３では、得られた赤外線カットフィルタに対してフィルタ表面温度３００℃で１時間焼成を行った。
(Examples 2-16, Comparative Examples 1-3)
A base layer was formed on the substrate in the same manner as in Example 1 except that the sputter film formation conditions (style, target, input power, film formation time, angle θ) and heating conditions were changed as shown in Table 1. An infrared cut filter having nano-sized protrusions was obtained.
In Examples 2, 4 to 16, and Comparative Examples 1 to 3, the obtained infrared cut filters were baked at a filter surface temperature of 300 ° C. for 1 hour.
＜評価＞
実施例、比較例で得られた赤外線カットフィルタについて、下記の評価を行った。結果を表１に示した。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about the infrared cut filter obtained by the Example and the comparative example. The results are shown in Table 1.
（１）ナノサイズ突起物の観察
赤外線カットフィルタの表面を観察した電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）を用いて、ナノサイズ突起物の形状を求めた。また、同様の電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）を用いて、３０個以上のナノサイズ突起物の平均値として、ナノサイズ突起物の長さ及び比率Ｈ／Ｗを求めた。また、同様の電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）を用いて、１ｍｍ２以上の領域にわたる任意の５以上の箇所について算出したナノサイズ突起物の密度の平均値を求めた。
なお、比較例１及び２で得られた赤外線カットフィルタはナノサイズ突起物が充分に形成されていない平坦な薄膜であり、比較例３で得られた赤外線カットフィルタでは長さが９０ｎｍ以上となるナノサイズ突起物は得られなかったことがわかった。
(1) Observation of nano-sized protrusions The shape of the nano-sized protrusions was determined using an electron micrograph (SEM image) obtained by observing the surface of the infrared cut filter. Moreover, using the same electron micrograph (SEM image), the length and ratio H / W of the nanosize protrusion were obtained as an average value of 30 or more nanosize protrusions. Further, using the same electron micrograph (SEM image), the average value of the density of the nano-sized protrusions calculated for any five or more locations over an area of 1 mm 2 or more was obtained.
In addition, the infrared cut filter obtained in Comparative Examples 1 and 2 is a flat thin film in which nano-sized protrusions are not sufficiently formed, and the infrared cut filter obtained in Comparative Example 3 has a length of 90 nm or more. It was found that no nano-sized protrusion was obtained.
（２）近赤外線カット性能、遠赤外線カット性能、及び、可視光透過率の評価
紫外可視赤外分光光度計（日本分光社製のＶ−７２００）を用いて、検出器に小型積分球を用いて赤外線カットフィルタ（サンプルサイズ２０ｍｍ角、厚み０．７ｍｍ）の波長３００〜３３００ｎｍの範囲での透過率を３回測定した。３点の平均値からそれぞれ可視光透過率（波長５５０ｎｍ）、近赤外線カット性能（１４００ｎｍ）、遠赤外線カット性能（３０００ｎｍ）を求めた。なお、近赤外線カット性能、遠赤外線カット性能は、それぞれの波長での光線透過率を１００％から差し引いて求めた。
(2) Evaluation of near-infrared cut performance, far-infrared cut performance, and visible light transmittance Using a UV-visible-infrared spectrophotometer (V-7200 manufactured by JASCO Corporation), a small integrating sphere is used as a detector. The transmittance of the infrared cut filter (sample size 20 mm square, thickness 0.7 mm) in the wavelength range of 300 to 3300 nm was measured three times. Visible light transmittance (wavelength 550 nm), near-infrared cut performance (1400 nm), and far-infrared cut performance (3000 nm) were determined from the average values of the three points. The near-infrared cut performance and far-infrared cut performance were determined by subtracting the light transmittance at each wavelength from 100%.
本発明によれば、近赤外線から遠赤外線までの幅広い波長域において優れた赤外線カット性能を有する赤外線カットフィルタを提供することができる。また、本発明によれば、該赤外線カットフィルタの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the infrared cut filter which has the outstanding infrared cut performance in the wide wavelength range from a near infrared ray to a far infrared ray can be provided. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of this infrared cut filter can be provided.
１ 基板ホルダ
２ 基板
３ ターゲット電極
４ スパッタリングターゲット
４’ スパッタ原子
５ 赤外線カットフィルタ
６ 基板
７ 下地層
８ ナノサイズ突起物
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ナノサイズ突起物は、長さが９０ｎｍ〜１５０μｍであり、
前記下地層及びナノサイズ突起物は、少なくとも、インジウム、スズ及び酸素を含有する
ことを特徴とする赤外線カットフィルタ。 A base layer formed on a substrate, and a nano-size protrusion made of the same material as the base layer, in contact with the base layer;
The nano-sized protrusions are Ri is 90nm~150μm der length,
The infrared cut filter, wherein the underlayer and the nano-sized protrusions contain at least indium, tin, and oxygen .
A claim 1 or the method of producing the infrared ray cut filter 2 described method for manufacturing an infrared cut filter, which comprises forming a base layer and the nano-size projections on the substrate by sputtering.
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