滤光器及其制造方法与流程

本申请要求于2017年9月28日提交的韩国专利申请no.10-2017-0125910的优先权，该韩国专利申请的全部内容为了所有目的通过引用并入本文中。

本发明涉及滤光器及其制造方法。更具体地，本发明涉及滤光器及其制造方法，其中通过使用回火玻璃基板提供滤光器，使得滤光器得到强化。

背景技术：

滤光器是选择性透射特定波长范围内的光并根据光学设计实施为配置在基板上的多层的装置。

滤光器应用于各种领域，特别是广泛用于控制由照相机的成像透镜接收的光的波长。

一般而言，将光转换成电信号的固态成像装置例如ccd和cmos用于摄像机、数码相机和智能电话的照相机中。所述固态成像装置不仅用于可见光谱(400nm至700nm)，而且还用于近红外光谱(直至1200nm)，从而在人们实际识别的图像与表现的图像之间存在色差。

为了校正该差异，使用滤光器例如近红外截止滤光器(nir截止滤光器)来减弱近红外光谱波长的光。

nir截止滤光器设置在成像透镜和固态成像装置之间，它们构成成像装置，并减弱从成像透镜入射的近红外光谱的光并将通过的光提供给固态成像装置的光接收单元。

常规上，已经使用了反射nir截止滤光器，其在透明玻璃基板的上部或下部配置有近红外反射膜。然而，随着近年来已经开发出该滤光器的高分辨率模型，作为吸收型和反射型的组合的混合滤光器被广泛使用。

例如，有一种技术是在吸收近红外线的蓝色玻璃基板上形成作为氧化物多层膜配置的近红外反射膜。

然而，有一个问题是玻璃基板容易因外部冲击或应力而破裂。另外，在可商购的nir截止滤光器的情况下，由于玻璃基板厚，其整体厚度增加，并且即使当玻璃基板的厚度薄时，也难以处理和机械加工该滤光器。

近年来，已使用了形成近红外反射膜的技术，近红外反射膜包括含有吸收近红外线的染料的树脂基板和设置在该树脂基板的上部和下部的氧化物多层膜。

然而，在使用树脂基板的情况下，成本高于玻璃基板，该基板容易由于外部应力而弯曲，并且该氧化物多层膜的涂布产率劣化。

另外，在常规玻璃基板(通常使用硼硅酸盐玻璃)和树脂基板的情况下，由于在近红外吸收层或近红外反射膜的沉积期间沉积材料和基板之间的热膨胀系数的差异而发生应力，导致基板翘曲。因此，在常规基板的情况下，由于其翘曲，难以确保沉积条件。

因此，需要nir截止滤光器的先进结构。

同时，在比摄像机和数码相机使用更广泛的智能电话的情况下，对具有高图像质量和高性能的差异化设计有需求，因此，要求更纤薄和重量更轻。

然而，高分辨率照相机需要使用成像透镜的数量最少为三个或更多的透镜系统。另外，根据实现高分辨率的要求，即需要使用nir截止滤光器和固态成像装置的基本配置，在减小成像装置的厚度上存在限制，导致智能手机纤薄化上的限制。

为了减小成像装置的厚度，已经研究了构成透镜系统的透镜的形状和透镜的组装方法等，并且还进行了研究以最小化保护透镜系统的护罩玻璃的厚度。

另外，已经进行研究以减小本发明中感兴趣的nir截止滤光器的厚度。特别是，已经进行了对0.1t玻璃基板的商业化的研究，来代替具有上述缺点的树脂基板。

然而，存在的问题是玻璃基板的厚度越薄，其强度越弱并且难以实施机械加工和处理方法。

另外，在玻璃基板上形成的近红外反射膜通常被配置为由氧化物制成的多层膜。在这种情况下，玻璃基板和多层氧化物之间的应力差导致玻璃基板的强度劣化，在薄板玻璃厚度等于或小于0.3t的情况下引起严重的问题。

技术实现要素：

因此，本发明着眼于相关技术中出现的上述问题而做出，并且本发明的目的是提出一种滤光器，其通过使用回火玻璃基板来提供，从而制造强化的滤光器。

另外，本发明的另一个目的是提出一种制造滤光器的方法，所述方法包括以下步骤：在保持片材状态的同时对基底玻璃基板进行回火和机械加工，并形成滤光器层，从而通过实施简单的制造方法来提供强化的滤光器。

为了实现上述目的，提供一种滤光器，其包括回火玻璃基板以及在该回火玻璃基板的上下表面上形成的滤光器。

另外，为了实现上述目的，提供一种制造滤光器的方法，所述方法包括：在基底玻璃基板上以每单元为基准形成片材切割部分；对所述基底玻璃基板进行回火，使其上下表面被回火并且其侧面部分也通过所述切割部分回火；在所述基底玻璃基板的上下表面的每一个上形成滤光器；以及将所述基底玻璃基板分开成单元，其中每个单元充当基于单元的滤光器。

所述回火玻璃基板可以由铝硅酸盐玻璃制成并化学回火。化学回火可以使用硝酸钾(kno3)在范围从350℃至450℃的温度下实施。

片材切割部分可以通过用激光器对基底玻璃基板进行片材切割而形成。

在回火玻璃基板的上下表面中的任一个或两个上形成强化树脂层。优选在滤光器层下方进一步设置强化树脂层。

该树脂层可以配置成0.1μm至20μm的厚度。该树脂层可选自由聚碳酸酯、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸酯、硅烷树脂和氟树脂组成的组。

该树脂层可进一步包括近红外吸收组分。

可以设置滤光器层，其中在该回火玻璃基板的上下表面的每一个上形成近红外反射膜和可见光低反射膜中的任一个，或者在该回火玻璃基板的上下表面的每一个上形成近红外反射膜和可见光低反射膜的组合，以用作滤光器层。

基底玻璃基板可以具有0.05mm至0.3mm的厚度。

滤光器可以是近红外截止滤光器。

根据本发明，通过使用回火玻璃基板制造滤光器，从而提供强化的滤光器。

另外，根据本发明，在回火玻璃基板上形成强化树脂层以进一步强化，导致滤光器的显著强化。

另外，根据本发明，整个工艺以片材状态进行，使得工艺简单，并且便于处理和机械加工玻璃基板，特别是0.3mm以下的薄玻璃，由此改善总体工艺产率并且降低工艺成本。

特别是，常规上难以处理、机械加工和强化薄玻璃基板，但是本发明通过在将基底玻璃基板保持在片材状态的同时形成片材切割部分而具有消除所述困难的效果。

另外，对0.05t至0.3t、即0.3mm以下的薄玻璃基板进行回火并通过强化树脂层进一步改善强度，从而通过使用薄玻璃基板提供滤光器，由此实现了滤光器的纤薄性，导致成像装置的纤薄化。

另外，形成强化树脂层，然后形成滤光器层，使得滤光器层的涂布性得到改善，并且滤光器层和玻璃基板之间的应力差减小，由此进一步强化玻璃基板并使基板的翘曲最小化。因此，能够提供高质量滤光器并且能够期待其商业化。

此外，根据光学设计的近红外反射膜或可见光低反射膜形成为滤光器层，以阻挡近红外波长带中的光并使可见光反射率最小化，从而提供具有优异性能的近红外截止滤光器。

附图说明

通过以下结合附图时的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，附图中：

图1是示出根据本发明一个实施方式的滤光器制造方法的框图；

图2是示意性示出根据本发明一个实施方式的滤光器的横截面图；

图3是示出根据本发明的实施方式形成强化树脂层后的特性曲线的图；和

图4是示出在根据本发明的实施方式形成近红外反射膜之后近红外截止滤光器的特性曲线的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。然而，在以下描述中，应注意，当常规元素的功能和与本发明相关的元素的详细描述可能使本发明的要点不清时，将省略对这些元素的详细描述。

本发明涉及滤光器及其制造方法，其中通过使用回火玻璃基板提供滤光器使得滤光器被强化，并且将基底玻璃基板在保持在片材状态的同时进行回火和机械加工并在玻璃基板的上下表面上形成滤光器层，从而通过实施简单的制造方法来提供强化的滤光器。

另外，根据本发明，在玻璃基板和滤光器层之间形成强化树脂层，以进一步强化滤光器。

另外，对0.05t至0.3t、即0.3mm以下的薄玻璃基板进行回火以用薄玻璃基板提供滤光器，并通过在薄玻璃基板上形成强化树脂层来进一步改善其强度，由此实现滤光器的纤薄性，导致成像装置的纤薄化。

另外，形成强化树脂层，然后形成滤光器层，使得滤光器层的涂布性得到改善，并且滤光器层和回火玻璃基板之间的应力差减小，由此进一步强化玻璃基板并使基板的翘曲最小化。因此，能够提供高质量滤光器，并且能够期待其商业化。

此外，根据光学设计的近红外反射膜或可见光低反射膜形成为滤光器层，以阻挡近红外波长带中的光并使可见光反射率最小化，从而提供具有优异性能的近红外截止滤光器。

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方式。图1是示出根据本发明一个实施方式的滤光器制造方法的框图；图2是示意性示出根据本发明一个实施方式的滤光器的横截面图；图3是示出根据本发明的实施方式形成强化树脂层后的特性曲线的图；和图4是示出在根据本发明的实施方式形成近红外截止滤光器之后近红外截止滤光器的特性曲线的图。

如同所示，根据本发明的制造滤光器的方法包括：在基底玻璃基板上以每单元为基准形成片材切割部分；对基底玻璃基板100进行回火，使得基底玻璃基板100的上下表面被回火并且其侧面部分也通过片材切割部分回火；在基底玻璃基板100的上下表面的每一个上形成滤光器层300；以及将基底玻璃基板100分成单元，其中每个单元充当基于单元的滤光器10。

使用薄玻璃基板作为基底玻璃基板或基于单元的玻璃基板在本发明中可能更有效。特别是，当使用厚度为0.05t至0.3t、即0.3mm以下厚度的薄玻璃基板100时，薄玻璃基板100被强化，使得滤光器10的强度提高并且滤光器10变得纤薄。

图2中显示的附图标记100可以用于基底玻璃基板和基于单元的玻璃基板两者。

在根据本发明实施方式的制造滤光器的方法中，片材切割部分以每单元为基准在基底玻璃基板100上形成。

基底玻璃基板100由铝硅酸盐玻璃制成并化学回火。

片材切割部分通过用激光器片材切割基底玻璃基板100而形成，并通过激光器在基底玻璃基板100的上部和下部形成裂缝，但不形成断裂线。

在由裂缝划分的片材切割部分两侧的基底玻璃基板100部分以锯齿形或螺纹配合的形式彼此咬合，使得片材切割部分两侧的基底玻璃基板100部分保持相互咬合，由此使基底玻璃基板保持片材状态。

也就是说，虽然基底玻璃基板100构造有由穿过基板的上部和下部形成的裂缝所形成的片材切割部分，但是基底玻璃基板100保持片材状态而没有被分成单元。这在本发明中称为片材切割。

然后，当对基底玻璃基板100进行回火时，基底玻璃基板100的侧面部分通过片材切割部分回火。

也就是说，当以每单元为基准切割基底玻璃基板100时，片材切割部分成为基底玻璃基板100的侧面部分。因此，在基底玻璃基板100的上下表面上、并通过片材切割部分也在侧面部分上形成约20μm至90μm的回火层。

基底玻璃基板100由铝硅酸盐玻璃制成。

基底玻璃基板100的回火工艺使用硝酸钾(kno3)在350℃至450℃的温度范围内根据化学回火实施。在回火之后，逐渐冷却基板以防止裂缝，并且在完成回火之后清洁基底玻璃基板100。

也就是说，通过所述工艺对保持在片材状态的基底玻璃基板100进行回火。在这种情况下，不仅基底玻璃基板100的上下表面，而且侧面部分，即基于单元的玻璃基板的切割表面也相应地被回火。

可以进行片材工艺，其中在基底玻璃基板100保持片材状态的状态下进行回火工艺，从而与常规的单元型工艺相比改善了批量生产性和耐久性。

特别是，当进行常规的单元型工艺时，难以对薄玻璃基板回火，从而由于薄玻璃基板强度的限制，难以将其投入实际应用。

然而，根据本发明，由于形成了片材切割部分，薄玻璃在片材状态下被回火，从而可以容易地处理和机械加工薄玻璃基板100，使玻璃基板的侧面部分也回火，并提供回火的薄玻璃基板100。

也就是说，在常规的片材工艺中，作为基底玻璃基板100的切割面的侧面部分没有被回火，使得侧面部分的强度弱。然而，根据本发明，由于可以在将基板保持在片材状态的同时对侧面部分进行回火，可以改善其产率和强度。

然后，在基底玻璃基板100的上表面或下表面上形成强化树脂层200。强化树脂层200可以完全形成在基底玻璃基板100的上下表面中的任一个上，或者可以完全形成在基底玻璃基板100的上下表面上，从而改善工艺产率。

根据本发明的实施方式，图2显示了在基底玻璃基板100上形成强化树脂层200，在强化树脂层200上形成滤光器层300，而在底部只设置有滤光器层300。在图2中，玻璃基板100可以是回火的基底玻璃基板或回火的基于单元的玻璃基板，两者都没有具体显示。

基底玻璃基板100涂有树脂层200，以改善基底玻璃基板100的强度并使滤光器层300和玻璃基板100之间的应力差最小化，从而使强化树脂层200起到最小化基底玻璃基板100的强度降低和翘曲的作用。

也就是说，在用作滤光器层300的氧化物多层膜(例如sio2、tio2、ta2o5等)与玻璃基板100之间的接合面处，由于热膨胀系数等的差异产生应力。结果，玻璃基板100的压缩应力的平衡被外部冲击破坏，导致强度劣化或导致玻璃基板的翘曲。因此，通过在玻璃基板100和滤光器层300之间形成强化树脂层200，可以防止玻璃基板100和滤光器层300的导致翘曲和强度劣化的直接接合。

在此，优选强化树脂层200由厚度为0.1μm至20μm的透明材料形成，以便不影响可见光透射率。更优选地，强化树脂层200的厚度为约0.5μm至5μm，以确保几乎不降低透射率、强度加强和产品纤薄性。

同时，强化树脂层200还可以包括近红外吸收组分，以更有效地阻挡近红外线。

近红外吸收组分可以是吸收近红外线的染料，例如方酸染料、酞菁染料或花青染料，从而使可见光的吸收最小化并且近红外线的吸收最大化，由此可以提供高性能nir截止滤光器。

强化树脂层200由具有优异涂布性的透明材料制成，并且所述材料可选自由聚碳酸酯、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸酯、硅烷树脂和氟树脂组成的组。如有必要，将树脂层200的材料与近红外吸收组分混合。可以根据近红外线滤光器的规格以不干扰可见光透射的方式调节近红外吸收组分的量。

涂布树脂层200的材料可以通过各种方法实施，例如浸涂、旋涂、模压涂布、棒涂、喷涂、丝网印刷、喷墨印刷、点涂、压印等，它们能够用树脂材料涂布玻璃基板100。

同时，强化树脂层200的形成可以在基底玻璃基板100的回火后选择性地实施。另外，在对基底玻璃基板100回火之后，可以实施滤光器层300的形成，这将在下面描述。

滤光器层300在基底玻璃基板100的上下表面上形成。在基底玻璃基板100上预先形成强化树脂层200的情况下，在强化树脂层200上形成滤光器层300。

也就是说，在形成强度增强树脂层200的情况下，在强化树脂层200上形成滤光器层300，使得玻璃基板100和滤光器层300不直接接合。当只在基底玻璃基板100的上下表面中的一个上形成强化树脂层200时，滤光器层300直接形成在基底玻璃基板100的一个表面上并形成在强化树脂层200上。

滤光器层300用于选择性地反射或透射特定波长带。在本发明的一个实施方式中，滤光器层300可以实施为近红外反射膜或可见光低反射膜。

滤光器层300主要通过沉积氧化物多层膜(例如sio2、tio2、ta2o5等)形成。具体地，滤光器层300通过选择性沉积具有高折射率和低折射率的预定厚度的氧化物多层膜而形成，以便根据取决于目的或用途的光学设计来最小化入射角依赖性并透射或反射特定波长带。

也就是说，根据取决于目的或用途的光学设计，可以在回火玻璃基板的上下表面的每一个上形成近红外反射膜和可见光低反射膜中的任一个，或其组合可以形成在回火玻璃基板的上下表面上。

例如，可以在回火玻璃基板的上下表面的每一个上形成多层近红外反射膜和可见光低反射膜中的任一个。或者，在回火玻璃基板的上表面上形成多层近红外反射膜并在回火玻璃基板的下表面上形成多层可见光低反射膜(或反之)，或在回火玻璃基板的上下表面的每一个上形成多层近红外反射膜和可见光低反射膜的组合。

滤光器层300的形成通过已知的物理和化学沉积方法例如电子束、溅射、cvd来实施。

在完成滤光器层300的形成之后，将基底玻璃基板100分成单元，其中每个单元用作滤光器10。

也就是说，在基底玻璃基板100保持在片材状态的同时完成整个工艺之后，将基底玻璃基板100分成单元，其中每个单元充当基于单元的滤光器10。

具体地，通过使用激光器切割成单元从而在基于单元的玻璃基板100上形成断裂线，或者将预定压力施加到基于单元的玻璃基板100以切割成单元，从而提供基于单元的滤光器10。

施加单元分开所需的恒定压力可以通过能够直接对在基底玻璃基板100上形成的每个单元施加预定压力或冲击的任何方法来实施。例如，配置成单元的基底玻璃基板100通过夹具传递并通过自动冲压机压迫基于单元的玻璃基板100以分开成单元，或者将配置成单元的基底玻璃基板100供应到外部以手动施加预定压力，使得基板被分开成单元。

图3显示了在回火玻璃基板(0.1mm厚度)的表面(图中为上表面)上形成树脂层(将方酸染料添加到氨基甲酸酯和丙烯酸合成树脂中)后基板的特性曲线的图。证实了所述基板在近红外区表现出优异的吸收性能。

图4是示出nir截止滤光器(入射角为0°)的特性曲线的图，其中根据本发明的实施方式，在玻璃基板的上表面(正面)上形成树脂层并在树脂层的上表面(正面)和基板的下表面(背面)的每一个上形成滤光器层(二十四个近红外反射膜(正面)/玻璃基板/十八个可见光低反射膜(背面)，用sio2或tio2)。证实了nir截止滤光器表现出90％以上的优异的近红外反射和吸收性能(其中正面是指光入射的玻璃基板表面，而背面是指相反的表面)。

下表1显示了根据本发明的配置有强化树脂层的回火玻璃基板的强度。测量方法如下：将试样放置在底部夹具(6.42mmx6.42mm)上；并用顶部夹具的压制部件(直径2mm，1r)对试样加压来测量断裂强度(压制部件的速度，50mm/min)。

为了比较，还测量了根据本发明实施方式制备的0.1t(0.1mm)厚回火玻璃基板(铝硅酸盐玻璃)试样(b/g，裸玻璃)的强度。

在此，在试样上形成有树脂层的情况下，测量在回火玻璃基板的底表面上形成树脂层的情况和在回火玻璃基板的顶表面上形成树脂层的情况下的强度。

表1

(单位：kgf)

如表1中所示，发现具有树脂层的回火玻璃基板的强度高于没有树脂层的回火玻璃基板的强度。另外，根据测量结果，与b10相比，没有树脂层的回火玻璃基板和具有树脂层的回火玻璃基板都具有高强度，b10是当缺陷率为10％时的预期强度。

众所周知，未回火的0.1t玻璃基板的强度为1kgf至2kgf，树脂基板的强度约为1kgf。因此，发现根据本发明的回火玻璃基板明显强度改善，并且具有树脂层的强化玻璃基板的强度进一步改善。

本发明提供滤光器，其中通过使用回火玻璃基板从而提供滤光器使得滤光器被强化，并将基底玻璃基板在保持片材状态的同时进行回火和机械加工，并且如有必要，在所述玻璃基板的上下表面上形成滤光器层，从而通过实施简单的制造方法来提供强化的滤光器。

另外，根据本发明，整个工艺以片材状态进行，使得工艺明显简单，并且便于处理和机械加工玻璃基板，由此改善了总体工艺产率和降低了工艺成本。特别是，常规上难以处理、机械加工和强化薄玻璃基板，但是本发明通过在将基底玻璃基板保持片材状态的同时形成片材切割部分而具有消除所述困难的效果。

另外，对0.05t至0.3t、即0.3mm以下的薄玻璃基板进行回火并通过强化树脂层进一步改善强度，从而通过使用强化的薄玻璃基板提供滤光器，由此实现了滤光器的纤薄性，导致成像装置的纤薄化。

另外，形成强化树脂层，然后形成滤光器层，使得滤光器层的涂布性能得到改善，并且滤光器层和玻璃基板之间的应力差减小，由此进一步强化玻璃基板并使基板的翘曲最小化。因此，可以提供高质量滤光器，促成使用薄玻璃基板的滤光器的商业化。

此外，根据光学设计的近红外反射膜或可见光低反射膜形成为滤光器层，以阻挡近红外波长带中的光并使可见光反射率最小化，从而提供具有优异性能的近红外截止滤光器。