光学滤波器制造技术

一种光学滤波器，包含衬底和堆叠在衬底的第一表面上的第一滤波器层。第一滤波器层包含：具有小于3的折射率的多个较低折射率层；具有大于3的折射率的多个较高折射率层；以及具有3或大于3的且比较高折射率层的折射率小的折射率的多个中等折射率层，且一个较高折射率层和一个中等折射率层插入在两个较低折射率层之间的区中的至少一个中。

【技术实现步骤摘要】
光学滤波器相关申请的交叉引用本专利文献要求2019年6月27日申请的韩国专利申请第10-2019-0076886号的优先权和权益，所述专利文献出于所有目的以引用的方式并入本文中，如同在此完全阐述一样。
示例性实施例涉及一种包含具有不同折射率的薄膜的光学滤波器。
技术介绍
光学滤波器是一种适于允许目标波长带中的光通过其透射或阻挡光的光学装置。举例来说，对于需要选定范围内的频率或颜色的应用(例如照相机模块)，有必要限制光的波长范围。为此目的，可使用一种光学滤波器，所述光学滤波器适于允许选择性地反射、折射、衍射或吸收不需要的波长范围内的光，同时允许其它波长范围内的光通过其透射。用于控制红外(IR)光谱中的光的波长的光学滤波器作为虚拟现实(virtualreality，VR)、增强现实(augmentedreality，AR)、自主车辆、无人机、人脸识别、虹膜识别、手势识别等中的关键组件中的一个而受到关注。为了将例如面部识别、虹膜识别、手势识别等的功能应用于智能装置，有必要开发一种具有较低厚度，同时相对于特定IR波长范围内的光具有高透射性能且相对于剩余波长范围内的光具有高阻挡性能的光学滤波器。一般来说，光学滤波器包含安置在衬底上且具有其中较高折射率层和较低折射率层彼此交替地堆叠的结构的滤波器堆叠。有可能通过调整较高折射率层和较低折射率层中的每一个的折射率、总层数、每一层的厚度等来制造适于允许目标波长范围内的光的透射的光学滤波器。由于光穿过光学滤波器的堆叠中的所有层以透射光学滤波器，因此较高折射率层和较低折射率层都选定为具有低消光系数。氧化硅或氮化硅(例如SiOx或SiNx)具有小于2.0的相对较低的折射率，且具有极小的消光系数，且因此适用于较低折射率层。氢化硅(Si:H)具有高折射率和相对较小的消光系数，且因此长期以来一直用于较高折射率层。然而，尽管使用两种类型的层(也就是说，较高折射率层和较低折射率层)的光学滤波器具有结构简单的优点，但这种光学滤波器在适用于目标波长的精确设计方面存在局限性。具体来说，Si:H层的折射率倾向于随着其消光系数的减小而减小，且倾向于随着其消光系数的增加而增加。此外，Si:H层在靠近可见光的近IR波长光谱内具有相对较高的消光系数，且因此在增加透射率中具有局限性。
技术实现思路
示例性实施例提供一种可精确地设计成允许目标波长带中的光的选择性透射的光学滤波器。示例性实施例提供一种相对于在近IR波长光谱中的特定波长范围内的光具有高透射率和高阻挡性能的光学滤波器。示例性实施例提供一种光学滤波器，所述光学滤波器包含：衬底；以及堆叠在所述衬底的第一表面上的第一滤波器层，其中所述第一滤波器层包含：具有小于3的折射率的多个较低折射率层；具有大于3的折射率的多个较高折射率层；以及具有3或大于3的且比所述较高折射率层的折射率小的折射率的多个中等折射率层，且一个较高折射率层和一个中等折射率层插入在两个较低折射率层之间的区中的至少一个中。通过采用具有3或大于3的折射率的中等折射率层以及较高折射率层，可精确地设计光学滤波器，从而改良光学滤波器的性能。在一实施例中，较高折射率层中的每一个可包含氢化硅(Si:H)层，且中等折射率层中的每一个可包含添加碳的氢化硅(SiC:H)层。添加碳的氢化硅层具有比氢化硅层更小的消光系数，由此光学滤波器可具有改良的透射率。光学滤波器可在特定波长范围内具有96％或大于96％的透射率，且可在0到30度范围内的入射角下具有小于12纳米的中心波长蓝移。第一滤波器层可以是允许特定波长范围内的光的透射的带通滤波器(bandpassfilter)。在一实施例中，特定波长范围可在800纳米到1,000纳米的范围内。添加碳的氢化硅(SiC:H)层可在800纳米到1,000纳米的波长范围内具有小于0.0001的消光系数的局部最小值。消光系数的局部最小值可存在于800纳米到900纳米的波长范围内，或可存在于900纳米到1,000纳米的波长范围内。较低折射率层可包含由以下所组成的族群中选出的至少一个：SiOx、TiOx、NbOx、TaOx、AlOx、SiNx、TiNx、NbNx、TaNx、AlNx以及其混合物。在一实施例中，一个较高折射率层和一个中等折射率层可插入在两个较低折射率层之间的区中的每一个中。在一些实施例中，光学滤波器可包含成对较高折射率层和中等折射率层，每一对包含安置成彼此相邻的较高折射率层和中等折射率层，且所述对中的至少两对可分别具有比中心波长大1.6倍的总光学厚度。至少两对较高折射率层和中等折射率层中的每一对可具有比中心波长大2倍的总光学厚度。至少两对中的每一对可包含具有大于中心波长的光学厚度的较高折射率层。至少两对中的每一对可包含具有大于中心波长的光学厚度的中等折射率层。至少三个较低折射率层可安置在至少两对较高折射率层与中等折射率层之间，且安置在至少三个较低折射率层之间的区中的每一个中的较高折射率层可具有比邻近于其的中等折射率层更小的光学厚度。如本文中所使用，除非另外特定地说明，否则术语“中心波长”(centralwavelength)是指在具有50％或大于50％的透射率的波长带的中心的波长。另外，术语“通带”(passband)是指透射率维持在具体值或大于具体值且可与某一透射率一起定义的波长带，例如，具有50％或大于50％的透射率的通带、具有90％或大于90％的透射率的通带等。除非另外特定地说明，否则术语“通带”是指具有50％或大于50％的透射率的通带。术语“过渡区”(transitionregion)是指透射率从通带降低到预定值的波长范围。此处，预定值可以是5％或小于5％的透射率，且可视阻挡水平而定来确定。通带和过渡区外部的区通常称为阻挡区。光学滤波器可还包含安置在衬底上且通过交替地堆叠具有不同折射率的层来形成的第二滤波器层。此外，具有不同折射率的层可包含添加碳的氢化硅(SiC:H)层。第二滤波器层可相对于可见光谱中的至少一部分光具有95％或大于95％的阻挡率。第一滤波器层和第二滤波器层的总厚度可小于10微米。在一实施例中，第一滤波器层可以是带通滤波器，且第二滤波器层可具有包含第一滤波器层的通带的通带。第一滤波器层可通过中频(middlefrequency，MF)磁控溅镀(magnetronsputtering)方法形成在衬底上。示例性实施例可提供一种相对于特定波长范围内的光具有减小的厚度和高透射率的光学滤波器。另外，示例性实施例可提供一种减少由于入射角的增大而引起的中心波长的蓝移的光学滤波器器。此外，示例性实施例可提供一种可通过设计参数的增加而精确地设计成适用于目标波长的光学滤波器。本公开的以上和其它特征和优点将根据以下描述而变得显而易见。包含附图以提供对本专利技术概念的进一步理解，并且附图并入本说明书中且构成本说明书的一部分，所述附图与用以阐述本专利技术概念的原理的描述一起说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学滤波器，包括：/n衬底；以及/n第一滤波器层，堆叠在所述衬底的第一表面上，/n其中所述第一滤波器层包括：多个较低折射率层，具有小于3的折射率；多个较高折射率层，具有大于3的折射率；以及多个中等折射率层，具有3或大于3的且比所述较高折射率层的折射率小的折射率，且一个较高折射率层和一个中等折射率层插入在两个较低折射率层之间的区中的至少一个中。/n

【技术特征摘要】
20190627 KR 10-2019-00768861.一种光学滤波器，包括：
衬底；以及
第一滤波器层，堆叠在所述衬底的第一表面上，
其中所述第一滤波器层包括：多个较低折射率层，具有小于3的折射率；多个较高折射率层，具有大于3的折射率；以及多个中等折射率层，具有3或大于3的且比所述较高折射率层的折射率小的折射率，且一个较高折射率层和一个中等折射率层插入在两个较低折射率层之间的区中的至少一个中。


2.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述较高折射率层中的每一个包括氢化硅层，且所述中等折射率层中的每一个包括添加碳的氢化硅层。


3.根据权利要求2所述的光学滤波器，其中所述光学滤波器在特定波长范围内具有96％或大于96％的透射率，且在0度到30度的范围内的入射角下具有小于12纳米的中心波长蓝移。


4.根据权利要求3所述的光学滤波器，其中所述第一滤波器层是允许所述特定波长范围内的光的透射的带通滤波器。


5.根据权利要求4所述的光学滤波器，其中所述特定波长范围在800纳米到1,000纳米的范围内。


6.根据权利要求2所述的光学滤波器，其中所述添加碳的氢化硅层在800纳米到1,000纳米的波长范围内具有小于0.0001的消光系数的局部最小值。


7.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述较低折射率层包括由以下所组成的族群中选出的至少一个：SiOx、TiOx、NbOx、TaOx、AlOx、SiNx、TiNx、NbNx、TaNx、AlNx以及其混合物。


8.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中一个较高折射率层和一个中等折射率层插入在所述两个较低折射率层之间的所述区中的每一个中。


9.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：金东焕，黄允湜，金源莹，
申请(专利权)人：奥托仑达株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR