滤光器、图像传感器、相机和电子装置

1.公开了滤光器、图像传感器、相机模块和电子装置。


背景技术：

2.包括将图像存储为电信号的图像传感器的电子装置，诸如手机、数码相机、便携式摄像机和相机，已被广泛使用。
3.为了减少因在可见光区域(例如，可见波长谱)以外的区域(例如，其它波长谱)中的光引起的光学失真的产生或通过在可见光区域以外的区域中的光来提高可见性，电子装置可以包括滤光器。


技术实现要素：

4.一些示例实施方式以薄的厚度提供能够相对于可见光区域之外的光实现期望的光学特性的滤光器。
5.一些示例实施方式提供包括该滤光器的图像传感器。
6.一些示例实施方式提供包括该滤光器或该图像传感器的相机模块(例如，相机)。
7.一些示例实施方式提供包括该滤光器、该图像传感器或该相机模块的电子装置。
8.根据一些示例实施方式，一种滤光器包括：包括第一材料的近红外吸收层，第一材料配置为吸收在近红外波长谱内的第一波长谱中的光；与近红外吸收层相邻的补偿层，补偿层包括与第一材料不同的第二材料；以及通过补偿层与近红外吸收层间隔开的超材料结构，超材料结构配置为吸收、反射和/或者散射与第一波长谱至少部分地重叠的第二波长谱中的光。
9.超材料结构可以不与近红外吸收层直接接触。
10.补偿层可以在近红外吸收层的下部、上部或侧部，超材料结构可以嵌入补偿层。
11.补偿层可以围绕超材料结构。
12.由补偿层围绕的超材料结构可以嵌入近红外吸收层。
13.第二材料可以不配置为吸收第一波长谱中的光。
14.第二材料在约700nm至约1200nm的波长谱中的最大消光系数(k)可以小于约0.01。
15.第二材料在约700nm至约1200nm的波长谱中的平均折射率(n)可以为约1.4至约2.6。
16.第二材料可以包括氧化物、氮化物、氮氧化物、卤化物、硫化物、硫族化物、半导体元素、半导体化合物、有机材料或其任何组合。
17.补偿层的厚度可以是超材料结构的厚度的约1.2倍至约20倍。
18.补偿层的厚度与近红外吸收层的厚度的厚度比可以为约1:4至约1:50。
19.第一材料的透射谱可以包括在第一波长谱内的第一最小透射波长，超材料结构的透射谱可以包括在第二波长谱内的第二最小透射波长，其中第一最小透射波长和第二最小透射波长可以都在约700nm至约990nm的波长谱内。
20.第一最小透射波长与第二最小透射波长之差可以小于或等于约100nm。
21.滤光器在近红外波长谱中的平均透射率与滤光器在可见光波长谱中的平均透射率之比可以小于或等于约0.07。
22.滤光器在约430nm至565nm的波长谱中的平均透射率可以大于约80％，滤光器在约700nm至800nm或约890nm至990nm的波长谱中的平均透射率可以小于约10％。
23.根据一些示例实施方式，提供一种包括所述滤光器的相机。
24.根据一些示例实施方式，一种图像传感器包括半导体基板和在半导体基板上的所述滤光器，该半导体基板包括多个光电二极管。
25.该图像传感器还可以包括在滤光器的下部或滤光器的上部的滤色器。
26.根据一些示例实施方式，提供一种包括所述图像传感器的相机。
27.根据一些示例实施方式，提供一种包括所述相机的电子装置。
28.所述滤光器可以以薄的厚度有效地提高可见光波长谱中的光的透射率并有效地降低近红外波长谱中的光的透射率。
附图说明
29.图1是示出根据一些示例实施方式的滤光器的示例的示意图，
30.图2是图1的滤光器的部分a的放大剖视图，
31.图3是示出根据一些示例实施方式的滤光器的另一示例的示意图，
32.图4是图3的滤光器的部分a的放大剖视图，
33.图5是示出根据一些示例实施方式的滤光器的另一示例的示意图，
34.图6是图5的滤光器的部分a的放大剖视图，
35.图7是示出在图6的滤光器中被覆盖有补偿层的超材料结构的示意图，
36.图8是示出根据一些示例实施方式的相机模块的示例的示意图，
37.图9是示出根据一些示例实施方式的相机模块的另一示例的示意图，
38.图10是示出根据一些示例实施方式的集成了滤光器的图像传感器的示例的剖视图，
39.图11是示出根据一些示例实施方式的集成了滤光器的图像传感器的另一示例的剖视图，
40.图12是示出根据一些示例实施方式的集成了滤光器的图像传感器的另一示例的剖视图，
41.图13是示出根据一些示例实施方式的集成了滤光器的图像传感器的另一示例的剖视图，
42.图14是根据一些示例实施方式的电子装置的示意图，
43.图15是示出根据示例1、比较例1和参考例1的滤光器的透射谱的曲线图，
44.图16是示出根据示例2、比较例1和参考例1的滤光器的透射谱的曲线图，以及
45.图17是示出根据示例11、比较例1和参考例1的滤光器的透射谱的曲线图。
具体实施方式
46.在下文中，将详细描述本发明构思的示例实施方式，使得本领域技术人员将理解
所述示例实施方式。然而，本公开可以以许多不同的形式来体现，并且不被解释为限于这里阐述的示例实施方式。
47.在附图中，为了清楚起见，层、膜、面板、区域等的厚度被夸大。贯穿说明书，相同的附图标记指代相同的元件。将理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为“在”另一元件“上”时，它可以直接在该另一元件上，或者还可以存在居间的元件使得该元件和该另一元件通过一个或更多个插入的空间和/或结构而彼此脱离直接接触。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间的元件，使得该元件和该另一元件彼此直接接触。如这里所述，“在”另一元件“上”的元件可以在该另一元件之上、之下和/或与该另一元件水平地相邻。
48.将理解，元件和/或其性质可以在这里被记载为与其它元件和/或其性质“相同”或“相等”，还将理解，在这里被记载为与其它元件和/或其性质“相同”或“相等”的元件和/或其性质可以与所述其它元件和/或其性质“相同”或“相等”或“基本上相同”或“基本上相等”。与其它元件和/或其性质“基本上相同”或“基本上相等”的元件和/或其性质将被理解为包括在制造公差和/或材料公差内与所述其它元件和/或其性质相同或相等的元件和/或其性质。与其它元件和/或其性质相同或基本上相同的元件和/或其性质可以在结构上相同或基本上相同、在功能上相同或基本上相同和/或在成分上相同或基本上相同。
49.将理解，在这里被描述为“基本上”相同的元件和/或其性质涵盖具有等于或小于10％的大小的相对差异的元件和/或其性质。此外，不管元件和/或其性质是否被修饰为“基本上”，将理解，这些元件和/或其性质应被解释为包括围绕所述及的元件和/或其性质的制造公差或操作公差(例如，
±
10％)。
50.当术语“约”或“基本上”在本说明书中结合数值使用时，意图是相关的数值包括围绕所述及的数值的
±
10％的公差。当范围被指定时，该范围包括在其间的所有值，诸如0.1％的增量。
51.在下文中，参照附图描述根据一些示例实施方式的滤光器。
52.根据一些示例实施方式的滤光器100可以包括用于过滤或阻挡特定的(或替代地，预定的)波长谱中的光的膜或薄膜，例如用于过滤或阻挡可见光以外的波长谱中的光的至少一部分的膜或薄膜，例如用于过滤或阻挡近红外波长谱中的光的至少一些的膜或薄膜。
53.图1是示出根据一些示例实施方式的滤光器的示例的示意图，图2是图1的滤光器的部分a的放大剖视图，图3是示出根据一些示例实施方式的滤光器的另一示例的示意图，图4是图3的滤光器的部分a的放大剖视图，图5是示出根据一些示例实施方式的滤光器的另一示例的示意图，图6是图5的滤光器的部分a的放大剖视图，图7是示出在图6的滤光器中被覆盖有补偿层的超材料结构的示意图。
54.根据一些示例实施方式的滤光器100包括近红外吸收层101、超材料结构102a、补偿层103和基底层104。
55.近红外吸收层101包括第一材料，该第一材料配置为吸收近红外波长谱的至少一部分中的光。第一材料可以配置为主要吸收属于近红外波长谱(这里也可互换地称为在近红外波长谱内)的特定的(或替代地，预定的)波长谱(在下文中称为“第一波长谱”)中的光，第一波长谱可以例如属于约700nm至约1200nm的波长谱(例如，可以在约700nm至约1200nm的波长谱内)。例如，第一材料可以是近红外吸收材料，该近红外吸收材料配置为选择性地
吸收属于近红外波长谱的第一波长谱中的光，并透射可见光波长谱中的光。
56.通过对第一波长谱中的光的吸收，第一材料的透射谱可以具有(例如，可以包括)属于第一波长谱(例如，在第一波长谱内)的第一最小透射波长(λ
min,t1
)，该第一最小透射波长(λ
min,t1
)可以例如属于约700nm至约1100nm、约700nm至约1000nm、约700nm至约990nm、约700nm至约900nm、约700nm至约800nm、约750nm至约1100nm、约750nm至约1000nm、约750nm至约990nm、约750nm至约900nm、约750nm至约800nm、约800nm至约1100nm、约800nm至约1000nm、约800nm至约990nm、约800nm至约900nm、约850nm至约1100nm、约850nm至约1000nm、约850nm至约990nm、约850nm至约900nm、约870nm至约990nm或约890nm至约990nm的波长谱。
57.第一材料可以是一种或更多种类型，并且可以是例如有机材料、无机材料、有机
‑
无机材料或其任何组合。第一材料可以包括例如量子点、醌型金属络合物、聚甲炔(polymethine)化合物、花青化合物、酞菁化合物、部花青化合物、萘酞菁化合物、亚铵化合物、二亚铵化合物、三芳基甲烷化合物、二吡咯亚甲基化合物、蒽醌化合物、二醌化合物、萘醌化合物、方酸鎓化合物、萘嵌苯(rylene)化合物、二萘嵌苯化合物、吡喃鎓(pyrylium)化合物、方酸菁(squaraine)化合物、噻喃鎓化合物、二酮吡咯并吡咯化合物、硼
‑
二吡咯亚甲基化合物、镍
‑
二硫醇络合物、克酮酸(croconium)化合物、其衍生物或其任何组合，但是不限于此。
58.包括第一材料的近红外吸收层101在可见和近红外波长谱(例如，约400nm至约1000nm)中的(平均)折射率可以小于或等于约2.0或者小于或等于约1.8，例如约1.1至约2.0或约1.1至约1.8。例如，包括第一材料的近红外吸收层101在约900nm至约1000nm(例如，940nm)的波长谱中的(平均)折射率可以小于或等于约2.0或者小于或等于约1.8，例如约1.1至约2.0或约1.1至约1.8。
59.包括第一材料的近红外吸收层101在可见和近红外波长谱(例如，约400nm至约1000nm)中的(平均)消光系数可以为约0.01至约0.5，例如，包括第一材料的近红外吸收层101在约900nm至1000nm(例如，940nm)的波长谱中的(平均)消光系数可以为约0.01至约0.5。
60.近红外吸收层101的光学特性可以与第一材料的光学特性基本上相同，也就是说，近红外吸收层101可以配置为选择性地吸收属于例如约700nm至约1200nm的波长谱的第一波长谱中的光并且可以配置为透射可见光波长谱中的光。
61.近红外吸收层101的透射谱可以与第一材料的透射谱基本上相同，并且可以通过对第一波长谱中的光的吸收而具有属于第一波长谱的第一最小透射波长(λ
min,t1
)。该第一最小透射波长(λ
min,t1
)可以属于例如约700nm至约1100nm、约700nm至约1000nm、约700nm至约990nm、约700nm至约900nm、约700nm至约800nm、约750nm至约1100nm、约750nm至约1000nm、约750nm至约990nm、约750nm至约900nm、约750nm至约800nm、约800nm至约1100nm、约800nm至约1000nm、约800nm至约990nm、约800nm至约900nm、约850nm至约1100nm、约850nm至约1000nm、约850nm至约990nm、约850nm至约900nm、约870nm至约990nm或约890nm至约990nm的波长谱。
62.近红外吸收层101可以由包括第一材料的成分形成。除了上述第一材料之外，该成分还可以包括结合剂和/或溶剂。
63.结合剂可以是透明聚合物，并且不受到特别地限制，只要它是能够与第一材料混
合、分散第一材料或结合第一材料的材料即可。结合剂可以是可固化的结合剂，例如可热固化的结合剂、可光固化的结合剂或其任何组合。
64.结合剂可以是例如(甲基)丙烯酸酯、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素(hpmc)、羟丙基纤维素(hpc)、黄原胶、聚乙烯醇(pva)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、环烯烃聚合物(cop)、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、环氧树脂、硅酮、有机
‑
无机杂化材料、其共聚物或其任何组合，但是不限于此。
65.基于结合剂的100重量份数，第一材料可以以例如约0.01至约50重量份数、约0.01至约30重量份数、约0.01至约20重量份数、约0.01至约15重量份数或约0.01至10重量份数的量被包括。
66.近红外吸收层101可以包括第一材料和结合剂的固化产物。
67.近红外吸收层101可以具有约10nm至约1000nm的厚度，并且在以上范围内，例如约10nm至约800nm、约10nm至约700nm、约10nm至约500nm、约10nm至约400nm或约10nm至约300nm的厚度。
68.多个超材料结构102a可以被周期性地或随机地布置，并且可以设置为在近红外吸收层101的下部、上部和/或内部与近红外吸收层101间隔开。
69.例如，参照图1和图2，多个超材料结构102a可以设置在近红外吸收层101的下部，并且可以设置为通过稍后将描述的补偿层103与近红外吸收层101间隔开。每个超材料结构102a嵌入补偿层103并且可以被补偿层103围绕。
70.例如，参照图3和图4，多个超材料结构102a可以设置在近红外吸收层101的上部(例如，上表面)，并且可以通过稍后将描述的补偿层103与近红外吸收层101间隔开。每个超材料结构102a可以嵌入补偿层103并且可以被补偿层103围绕。
71.例如，参照图5至图7，多个超材料结构102a可以设置在近红外吸收层101的内部，并且可以通过稍后将描述的补偿层103与近红外吸收层101间隔开。每个超材料结构102a可以被补偿层103围绕，并且被补偿层103围绕的每个超材料结构102a可以嵌入近红外吸收层101。
72.超材料结构102a是盘形纳米材料，并且可以配置为由于局域表面等离子体共振而吸收或散射特定的(或替代地，预定的)波长谱的光。超材料结构102a可以是例如金属纳米盘，并且可以包括例如金(au)、银(ag)、铝(al)、铜(cu)、其合金或其任何组合，但是不限于此。
73.例如，能引起局域表面等离子体共振的波长谱(在下文中称为“第二波长谱”)可以与作为上述近红外吸收材料的吸收波长的第一波长谱至少部分地重叠，并且超材料结构102a可以配置为吸收、反射和/或散射第二波长谱中的光。例如，第二波长谱可以属于近红外波长谱。例如，第二波长谱可以比第一波长谱窄，并且可以落入第一波长谱内(例如，可以被完全涵盖在第一波长谱内)。在另一示例中，第二波长谱可以比第一波长谱宽，使得第一波长谱可以落入第二波长谱内(例如，可以被完全涵盖在第二波长谱内)。在另一示例中，第二波长谱可以与第一波长谱部分地重叠，使得第二波长谱的一部分在第一波长谱之外。
74.第二波长谱可以属于例如约700nm至约1200nm的波长谱，在该范围内，例如约700nm至约1100nm、约700nm至约1000nm、约700nm至约990nm、约700nm至约900nm、约700nm至约800nm、约750nm至约1100nm、约750nm至约1000nm、约750nm至约990nm、约750nm至约
900nm、约750nm至约800nm、约800nm至约1100nm、约800nm至约1000nm、约800nm至约990nm、约800nm至约900nm、约850nm至约1100nm、约850nm至约1000nm、约850nm至约990nm、约850nm至约900nm、约870nm至约990nm或约890nm至约990nm的波长谱。
75.超材料结构102a可以配置为通过吸收或散射属于第二波长谱的光而有效地阻止第二波长谱中的光的透射。超材料结构102a的透射谱可以具有属于第二波长谱的第二最小透射波长(λ
min,t2
)。该第二最小透射波长(λ
min,t2
)可以属于约700nm至约1100nm、约700nm至约1000nm、约700nm至约990nm、约700nm至约900nm、约700nm至约800nm、约750nm至约1100nm、约750nm至约1000nm、约750nm至约990nm、约750nm至约900nm、约750nm至约800nm、约800nm至约1100nm、约800nm至约1000nm、约800nm至约990nm、约800nm至约900nm、约850nm至约1100nm、约850nm至约1000nm、约850nm至约990nm、约850nm至约900nm、约870nm至约990nm或约890nm至约990nm的波长谱。
76.例如，近红外吸收层101的第一最小透射波长(λ
min,t1
)和超材料结构102a的第二最小透射波长(λ
min,t2
)可以都属于例如约700nm至约1100nm、约700nm至约1000nm、约700nm至约990nm、约700nm至约900nm、约700nm至约800nm、约750nm至约1100nm、约750nm至约1000nm、约750nm至约990nm、约750nm至约900nm、约750nm至约800nm、约800nm至约1100nm、约800nm至约1000nm、约800nm至约990nm、约800nm至约900nm、约850nm至约1100nm、约850nm至约1000nm、约850nm至约990nm、约850nm至约900nm、约870nm至约990nm或约890nm至约990nm的波长谱。
77.例如，近红外吸收层101的第一最小透射波长(λ
min,t1
)与超材料结构102a的第二最小透射波长(λ
min,t2
)之差可以小于或等于约100nm，例如小于或等于约80nm、小于或等于约70nm、小于或等于约50nm、小于或等于约40nm、小于或等于约30nm、小于或等于约20nm或者小于或等于约10nm，例如0nm至约100nm、1nm至约10nm等。
78.超材料结构102a可以是配置为吸收或反射第二波长谱中的光的任何形状和尺寸的三维结构，其中尺寸可以是直径(d)和厚度(t)。超材料结构102a的尺寸可以是比要被反射或吸收的光的波长(即属于第二波长谱的波长)小的亚波长。
79.例如，超材料结构102a可以是具有平坦表面的薄纳米体，并且超材料结构102a的直径(d)相对于厚度(t)的比率可以大于或等于约8、大于或等于约9、大于或等于约10、大于或等于约12或者大于或等于约15，在该范围内，约8至约50、约9至约50、约10至约50、约12至约50或约15至约50。
80.例如，超材料结构102a的直径(d)可以为几十纳米至约几百纳米，例如大于或等于约80nm，在该范围内，例如约80nm至约500nm、约80nm至约400nm、约80nm至约300nm或约80nm至约200nm。
81.例如，超材料结构102a的厚度(t)可以是几纳米至几十纳米，例如小于或等于约60nm、小于或等于约40nm、小于或等于约30nm或者小于或等于约20nm，在该范围内，例如约1nm至约60nm、约1nm至约50nm、约1nm至约40nm、约1nm至约30nm、约1nm至约20nm或约1nm至约15nm。
82.基于滤光器100的总面积，超材料结构102a可以具有小于或等于约50％的表面覆盖率，在该范围内，例如约1％至约50％、约3％至约50％、约5％至约50％、约5％至约40％、约5％至约30％、约5％至约20％、约10％至约50％、约10％至约40％或约10％至约30％的表
面覆盖率。表面覆盖率可以是基于滤光器100的总面积由多个超材料结构102a占据的面积，并且可以通过使用电子显微镜、原子力显微镜或表面分析仪分析图像来测量。
83.超材料结构102a可以配置为通过局域表面等离子体共振而强烈地散射近红外波长谱中的光，并且散射光可以被近红外吸收层101多次吸收以针对近红外波长谱中的光提供高吸收效果。通过多次吸收而吸收的光的量可以显著高于当来自没有多个超材料结构102a的结构(即平面结构)的入射光穿过近红外吸收层101一次时被吸收的光的量。因此，可以通过近红外吸收层101和多个超材料结构102a的组合产生高的光吸收协同效果。
84.补偿层103可以与近红外吸收层101相邻地设置，并且可以例如设置在近红外吸收层101的下部(例如，下表面)(例如，可以在近红外吸收层101之下)、在近红外吸收层101的上部(例如，上表面)(例如，可以在近红外吸收层101之上)和/或在近红外吸收层101的侧部(例如，侧面)(例如，可以与近红外吸收层101水平地相邻)。补偿层103可以是与近红外吸收层101堆叠的薄膜或者围绕每个超材料结构102a的涂层或钝化层。
85.补偿层103设置在近红外吸收层101和超材料结构102a之间以将近红外吸收层101和超材料结构102a分隔开，可以防止超材料结构102a和近红外吸收层101之间的直接接触。在一些示例实施方式中，超材料结构102a可以至少部分地与近红外吸收层101直接接触，或者可以不与近红外吸收层101直接接触。因此，超材料结构102a可以被理解为至少部分地与近红外吸收层101间隔开，使得超材料结构102a可以通过补偿层103与近红外吸收层101脱离直接接触或者可以不通过补偿层103与近红外吸收层101脱离直接接触。
86.如果在没有补偿层103的情况下，近红外吸收层101和超材料结构102a直接接触，则近红外吸收层101在主吸收波长谱(即前述第一波长谱及其附近)中的折射率可能由于集中在超材料结构102a的端部上的电场而快速减小或增大。由近红外吸收层101和超材料结构102a的组合引起的光吸收协同效果可能受到近红外吸收层101的折射率的这样的变化干扰。
87.因此，通过将补偿层103设置在近红外吸收层101和超材料结构102a之间，可以防止近红外吸收层101和超材料结构102a之间的直接接触，可以减小或防止由超材料结构102a引起的近红外吸收层101的折射率的变化，并且可以减少或防止对由近红外吸收层101和超材料结构102a的组合引起的光吸收协同效果的干扰。
88.补偿层103可以包括与近红外吸收层101中包括的第一材料不同的第二材料。第二材料可以是例如不配置为基本上吸收近红外波长谱中的光的材料，例如不配置为基本上吸收和/或不配置为吸收主要由近红外吸收层101吸收的第一波长谱中的光的材料。例如，第二材料可以是近红外透射材料，或者是配置为透射至少约700nm至约1200nm的波长谱中的光而基本上不吸收该光的材料。
89.例如，第二材料在约700nm至1200nm的波长谱中的最大消光系数(k)可以小于约0.01，并且在以上范围内，小于或等于约0.007、小于或等于约0.005、小于或等于约0.003、小于或等于约1
×
10
‑3、小于或等于约1
×
10
‑5或者小于或等于约1
×
10
‑7。例如，第二材料在约700nm至1200nm的波长谱中的最大消光系数(k)可以在约1
×
10
‑9和约1
×
10
‑7之间、在约1
×
10
‑9和约1
×
10
‑5之间、在约1
×
10
‑9和约1
×
10
‑3之间、在约1
×
10
‑9和约0.003之间、在约1
×
10
‑9和约0.005之间、在约1
×
10
‑9和约0.007之间、在约1
×
10
‑9和约0.01之间等。
90.例如，第二材料可以是不配置为基本上吸收近红外波长谱和可见波长谱中的光的
透明材料。例如，第二材料可以是可见
‑
近红外透射材料，是不配置为基本上吸收并配置为透射至少约400nm至约1200nm的波长谱中的光的材料。
91.例如，第二材料在约400nm至约1200nm的波长谱中的最大消光系数(k)可以小于约0.01，在该范围内，小于或等于约0.007、小于或等于约0.005、小于或等于约0.003、小于或等于约1
×
10
‑3、小于或等于约1
×
10
‑5或者小于或等于约1
×
10
‑7。例如，第二材料在约400nm至约1200nm的波长谱中的最大消光系数(k)可以在约1
×
10
‑9和约1
×
10
‑7之间、在约1
×
10
‑9和约1
×
10
‑5之间、在约1
×
10
‑9和约1
×
10
‑3之间、在约1
×
10
‑9和约0.003之间、在约1
×
10
‑9和约0.005之间、在约1
×
10
‑9和约0.007之间、在约1
×
10
‑9和约0.01之间等。
92.第二材料的折射率可以高于或低于近红外吸收层101中包括的第一材料的折射率。例如，第二材料在约700nm至约1200nm的波长谱中的平均折射率(n)可以为约1.2至约3.0、约1.2至约2.8、约1.2至约2.8或约1.4至约2.6，但是不限于此。
93.例如，第二材料的折射率可以高于近红外吸收层101中包括的第一材料的折射率，第二材料在约700nm至约1200nm的波长谱中的平均折射率(n)可以是第一材料在约700nm至约1200nm的波长谱中的平均折射率的约1.01倍至约1.5倍。
94.例如，第二材料的折射率可以低于近红外吸收层101中包括的第一材料的折射率，第二材料在约700nm至约1200nm的波长谱中的平均折射率(n)可以是第一材料在约700nm至约1200nm的波长谱中的平均折射率的约0.70倍至约0.99倍。
95.第二材料可以从满足前述物理性质的无机材料、有机材料、有机
‑
无机材料或其任何组合中选择，诸如氧化物、氮化物、氮氧化物、卤化物、硫化物、硫族化物、半导体元素、半导体化合物、可光固化的聚合物、热固性聚合物、高耐热聚合物或其任何组合，但是不限于此。例如，第二材料可以是硅氧化物、钛氧化物、锌氧化物、铟氧化物、锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡氧化物、铟铝氧化物、锆氧化物、铝氧化物、硼硅酸盐、硅氮化物、硅氮氧化物、钡氟化物(baf2)、钙氟化物(caf2)、锂氟化物(lif)、镁氟化物(mgf2)、钾氯化物(kcl)、钾溴化物(kbr)、铯碘化物(csi)、锌硫化物、硫族化物、锗、镓砷化物、聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮或其任何组合，但是不限于此。
96.补偿层103的光学特性可以与第二材料的光学特性基本上相同。即，补偿层103可以配置为透射属于例如约700nm至约1200nm的波长谱的第一波长谱中的光而不吸收该光，并基本上透射约400nm至约1200nm的波长谱的可见
‑
红外波长谱中的光而不吸收该光。
97.补偿层103可以由包括第二材料的成分形成。除了上述第二材料之外，该成分还可以包括结合剂和/或溶剂。结合剂与上述相同。
98.补偿层103的厚度可以大于超材料结构102a的厚度，例如补偿层103的厚度可以是超材料结构102a的厚度的约1.2倍或更多、约1.5倍或更多或者约2倍或更多。例如，补偿层103的厚度可以是超材料结构102a的厚度的约1.2倍至20倍、约1.5倍至约20倍或约2倍至约20倍，但是不限于此。
99.补偿层103的厚度可以小于近红外吸收层101的厚度，例如补偿层103和近红外吸收层101的厚度比可以为约1:2至约1:100。例如，补偿层103的厚度与近红外吸收层101的厚度的厚度比可以为约1:3至约1:80、约1:4至约1:50或约1:4至约1:30，但是不限于此。
100.基底层104可以设置在近红外吸收层101、超材料结构102a和补偿层103下方，使得它可以支撑近红外吸收层101、超材料结构102a和补偿层103。基底层104可以是透明基底
层，并且可以在约400nm至约1000nm的波长谱中具有大于或等于约85％、大于或等于约90％或者大于或等于约95％的透射率。
101.基底层104可以包括有机材料、无机材料、有机
‑
无机材料或其任何组合，例如氧化物、氮化物、硫化物、氟化物、聚合物或其任何组合，例如玻璃、硅氧化物、铝氧化物、镁氟化物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或其任何组合，但是不限于此。
102.如上所述，通过近红外吸收层101和多个超材料结构102a的组合，滤光器100可以以薄的厚度针对近红外波长谱中的光表现出高的光吸收特性。具体地，滤光器100可以配置为通过在多个超材料结构102a中产生的局域表面等离子体共振来散射近红外波长谱中的光，并且散射光可以被近红外吸收层101多次吸收以针对近红外波长谱中的光表现出高的吸收效果。通过多次吸收而吸收的光的量可以显著高于当来自没有多个超材料结构102a的结构(即平面结构)的入射光穿过近红外吸收层101一次时被吸收的光的量。因此，可以通过近红外吸收层101和多个超材料结构102a的组合产生高的光吸收协同效果。
103.另一方面，如上所述，通过在近红外吸收层101和超材料结构102a之间设置补偿层103，可以防止近红外吸收层101和超材料结构102a之间的直接接触，并且可以防止由超材料结构102a引起的近红外吸收层101的折射率的变化，从而减少或防止对由近红外吸收层101和超材料结构102a的组合引起的光吸收协同效果的阻碍。
104.滤光器100的透射谱可以具有分别比在近红外吸收层101中吸收的第一波长谱和在超材料结构102a中吸收或散射的第二波长谱宽的波长谱，同时分别与第一波长谱和第二波长谱重叠。例如，在50％的透射率处，滤光器100的透射谱可以具有大于或等于约100nm的波长谱宽度，在该范围内，大于或等于约120nm、大于或等于约140nm、大于或等于约150nm、大于或等于约180nm、大于或等于约200nm、大于或等于约210nm、大于或等于约220nm、大于或等于约230nm、大于或等于约240nm或者大于或等于约250nm、或者约100nm至约300nm、约120nm至约300nm、约140nm至约300nm、约150nm至约300nm、约180nm至约300nm、约200nm至约300nm、约210nm至约300nm、约220nm至约300nm、约230nm至约300nm、约240nm至约300nm或约250nm至约300nm的波长谱宽度。因此，滤光器100可以在近红外波长谱中的宽的波长谱宽度上表现出高的光吸收特性。
105.另一方面，与仅包括近红外吸收层101或仅包括超材料结构102a的情况相比，通过组合近红外吸收层101和超材料结构102a，滤光器100可以提高可见波长谱中的光的透射率。
106.因此，滤光器100可以提高可见波长谱中的光的透射率和近红外波长谱中的吸收率，因此进一步增大选择性地过滤近红外波长谱的效果。
107.例如，滤光器100在可见波长谱中的平均透射率(t
vis
)(例如，滤光器在约430nm至565nm的波长谱中的平均透射率)可以大于约80％，并且在该范围内，大于或等于约82％、大于或等于约85％、大于或等于约90％、大于或等于约91％、大于或等于约92％、大于或等于约94％、大于或等于约95％、大于或等于约96％、大于或等于约97％、大于或等于约98％或者大于或等于约99％。这里，可见波长谱可以是例如属于大于或等于约400nm且小于约700nm或者约430nm至约565nm的范围的特定波长谱。
108.例如，滤光器100在近红外波长谱中的平均透射率(t
nir
)(例如，滤光器在约700nm至800nm或约890nm至990nm的波长谱中的平均透射率)可以低于仅具有近红外吸收层101或
仅具有超材料结构102a的情况。例如，在近红外波长谱中，滤光器在仅具有近红外吸收层101或仅具有超材料结构102a的情况下的平均透射率(t
nir
)可以是在具有近红外吸收层101和超材料结构102a的组合的情况下的t
nir
的约1.5倍或更多、约2倍或更多、约3倍或更多、约4倍或更多或者约5倍或更多，例如约1.5倍至约50倍、约2倍至约50倍、约3倍至约50倍、约4倍至约50倍或约5倍至约50倍。滤光器100在近红外波长谱中的平均透射率(t
nir
)可以例如小于约10％，并且在该范围内，小于或等于约8％、小于或等于约7％、小于或等于约5％、小于或等于约4％、小于或等于约3％、小于或等于约2％、小于或等于约1％或者小于或等于约0.5％，并且这些范围中的每个可以大于或等于约0.01％。这里，近红外波长谱可以是例如属于约700nm至约1200nm、约700nm至约800nm或约890nm至约990nm的特定波长谱。
109.例如，滤光器100在近红外波长谱中的平均透射率与滤光器100在可见波长谱中的平均透射率之比(t
nir
/t
vis
)分别与仅具有近红外吸收层101的情况或仅具有超材料结构102a的情况相比可以更低。例如，在近红外波长谱中，滤光器在仅具有近红外吸收层101或仅具有超材料结构102a的情况下的前述平均透射率之比(t
nir
/t
vis
)可以是在具有近红外吸收层101和超材料结构102a的组合的情况下的t
nir
/t
vis
的约1.5倍或更多、约2倍或更多、约3倍或更多、约4倍或更多或者约5倍或更多，例如约1.5倍至约50倍、约2倍至约50倍、约3倍至约50倍、约4倍至约50倍或约5倍至约50倍。滤光器100在近红外波长谱中的平均透射率与其在可见波长谱中的平均透射率之比(t
nir
/t
vis
)可以例如小于或等于约0.1，并且在该范围内，小于或等于约0.08、小于或等于约0.07、小于或等于约0.05、小于或等于约0.04、小于或等于约0.03或者小于或等于约0.02，并且这些范围中的每个可以大于或等于约0.01。
110.滤光器100可以应用于用来过滤特定的(或替代地，预定的)波长谱的光的所有应用，并且可以有效地用作过滤近红外波长谱中的光的近红外截止滤波器。滤光器100可以有用地应用于包括例如图像传感器、相机模块等的电子装置。电子装置可以是数码相机、便携式摄像机、监控相机诸如cctv、车载相机、机器人相机、医疗相机、具有内置相机或外部相机的手机、具有内置相机或外部相机的计算机、具有内置相机或外部相机的膝上型计算机等，但是不限于此。
111.在下文中，描述提供有前述滤光器100的相机模块(例如，相机)的示例。
112.图8是示出根据一些示例实施方式的相机模块的示例的示意图。
113.参照图8，相机模块20(这里也称为相机)包括透镜筒21、壳体22、滤光器100和图像传感器23。
114.透镜筒21包括对对象进行成像的至少一个透镜，并且透镜可以沿着光轴方向设置。这里，光轴方向可以是透镜筒21的垂直方向。透镜筒21被内置于壳体22中并与壳体22结合。透镜筒21可以在壳体22内部在光轴方向上移动，用于自动聚焦。
115.壳体22支撑并容纳透镜筒21，并且壳体22可以在光轴方向上开口，或者可以使用棱柱等垂直地设计。因此，进入壳体22的入射光可以穿过透镜筒21和滤光器100到达图像传感器23。
116.壳体22可以配备有用于使透镜筒21在光轴方向上移动的致动器。致动器可以包括包含磁体和线圈的音圈电机(vcm)。然而，可以采用除了致动器以外的各种方法，诸如机械驱动系统或使用压电装置的压电驱动系统。
117.滤光器100与如上所述相同。
118.图像传感器23可以聚集对象的图像并因此将其存储为数据，并且所存储的数据可以通过显示媒介显示为图像。
119.图像传感器23可以安装在基板(未示出)中并电连接到基板。基板可以是例如印刷电路板(pcb)或电连接到印刷电路板，印刷电路板可以是例如柔性印刷电路板(fpcb)。
120.图像传感器23可以聚集穿过透镜筒21和滤光器100的光并生成视频信号，并且可以是互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器和/或电荷耦合器件(ccd)图像传感器。
121.图9是示出根据一些示例实施方式的相机模块的另一示例的示意图。
122.参照图9，像包括图8所示的示例实施方式的一些示例实施方式一样，根据一些示例实施方式的相机模块20包括透镜筒21、壳体22、滤光器100和图像传感器23。
123.然而，与包括图8所示的示例实施方式的一些示例实施方式不同，在根据包括图9所示的示例实施方式的一些示例实施方式的相机模块20中，滤光器100和图像传感器23可以彼此接触，例如滤光器100和图像传感器23可以一体地形成以提供集成了滤光器的图像传感器23a。
124.在下文中，参照附图描述集成了滤光器的图像传感器23a的示例。描述cmos图像传感器作为图像传感器的示例。
125.图10是示出根据一些示例实施方式的集成了滤光器的图像传感器的示例的剖视图。
126.根据一些示例实施方式的集成了滤光器的图像传感器23a包括图像传感器23和滤光器100，该图像传感器23包括半导体基板110、下绝缘层60、滤色器层70和上绝缘层80。
127.半导体基板110可以是硅基板，并集成有(例如，包括)感光器件50a、50b和50c以及传输晶体管(未示出)。感光器件50a、50b和50c可以是光电二极管。例如，感光器件50a可以是蓝色感光器件50a，其配置为感测穿过稍后描述的蓝色滤色器70a的蓝色波长谱中的光，感光器件50b可以是绿色感光器件50b，其配置为感测穿过稍后描述的绿色滤色器70b的绿色波长谱中的光，感光器件50c可以是红色感光器件50c，其配置为感测穿过稍后描述的红色滤色器70c的红色波长谱中的光。感光器件50a、50b和50c以及传输晶体管可以被集成在每个像素中。感光器件50a、50b和50c可以感测光，并且感测到的信息可以由传输晶体管传送。
128.金属线(未示出)和焊盘(未示出)形成在半导体基板110上。为了减小信号延迟，金属线和焊盘可以由具有低电阻率的金属(例如，铝(al)、铜(cu)、银(ag)和其合金)制成，但是不限于此。然而，它不限于该结构，金属线和焊盘可以设置在感光器件50a、50b和50c下方。
129.下绝缘层60形成在金属线和焊盘上。下绝缘层60可以由无机绝缘材料(诸如硅氧化物和/或硅氮化物)或低介电常数(低k)材料(诸如sic、sicoh、sico和siof)制成。
130.滤色器层70形成在下绝缘层60上。滤色器层70包括形成在蓝色像素中的蓝色滤色器70a、形成在绿色像素中的绿色滤色器70b和形成在红色像素中的红色滤色器70c。然而，本公开不限于此，而是蓝色滤色器70a、绿色滤色器70b或红色滤色器70c中的至少之一可以由黄色滤色器、青色滤色器或品红色滤色器代替。
131.上绝缘层80形成在滤色器层70上。上绝缘层80可以通过减小由滤色器层70形成的台阶部分来提供平坦的表面。上绝缘层80可以由无机绝缘材料(诸如硅氧化物和/或硅氮化
物)或有机绝缘材料制成。上绝缘层80可以根据需要被省略。
132.滤光器100形成在上绝缘层80上。滤光器100包括如上所述的近红外吸收层101、多个超材料结构102a、补偿层103和基底层104，并且可以例如有效地透射可见波长谱中的光并有效地过滤或阻挡可见光区域以外的其它区域(比如近红外波长谱)中的光。当前述上绝缘层80与滤光器100的基底层104相同时，可以省略上绝缘层80和基底层104中的任何一个。滤光器100的详细描述如上所述。
133.聚焦透镜(未示出)可以进一步形成在滤光器100上。然而，本公开不限于此，滤光器100可以设置在聚焦透镜上。聚焦透镜可以控制入射光的方向并将光收集在一个区域中。聚焦透镜可以具有例如圆柱体或半球体的形状，但是不限于此。
134.双通带滤波器(未示出)可以设置在聚焦透镜下方。双通带滤波器可以选择性地透射入射光的至少两个波长谱中的光，并且可以例如选择性地透射可见波长谱中和近红外波长谱中的光。
135.如上所述，滤光器100可以配置为有效地透射可见光区域中的光并有效地阻挡近红外波长谱中的光，因而将纯可见光区域中的光传送到图像传感器，因此减少或防止当可见光区域的光引起的信号与近红外波长谱的光引起的另一信号交叉和混合时产生的串扰。
136.特别地，滤光器100可以具有小于或等于约10μm、小于或等于约5μm、小于或等于约3μm、小于或等于约2μm、小于或等于约1μm、小于或等于约700nm、约10nm至约10μm、约10nm至约5μm、约10nm至约3μm、约10nm至约2μm、约10nm至约1μm或约10nm至约700nm的薄的厚度，因而滤光器100和图像传感器23可以被实现到集成的图像传感器23a中，因此可以实现图像传感器、相机模块和配备其的电子装置的纤薄。
137.图11是示出根据一些示例实施方式的集成了滤光器的图像传感器的另一示例的剖视图。
138.根据包括图11所示的示例实施方式的一些示例实施方式，像包括图10所示的示例实施方式的一些示例实施方式一样，集成了滤光器的图像传感器23a包括图像传感器23和滤光器100，该图像传感器23包括下绝缘层60、滤色器层70以及集成有感光器件50a、50b和50c的半导体基板110。
139.然而，根据包括图11所示的示例实施方式的一些示例实施方式，与包括图10所示的示例实施方式的一些示例实施方式不同，在集成的图像传感器23a中，滤光器100设置在滤色器层70下方。因此，在一些示例实施方式中，包括一个或更多个滤色器的滤色器层70可以在滤光器100的下部或下表面处使得滤色器层70在滤光器100和半导体基板110之间(例如，如图10所示)，或者可以在滤光器100的上部或上表面处使得滤光器100在滤色器层70和半导体基板110之间(例如，如图11所示)。在附图中，滤光器100被示出为具有其中滤光器100设置在下绝缘层60和滤色器层70之间的结构的示例。然而，本公开不限于此，滤光器100可以设置在半导体基板110和下绝缘层60之间。当下绝缘层60与滤光器100的基底层104相同时，可以省略下绝缘层60和滤光器100的基底层104中的任何一个。
140.图12是示出根据一些示例实施方式的集成了滤光器的图像传感器的另一示例的剖视图。
141.根据包括图12所示的示例实施方式的一些示例实施方式，像包括图10所示的示例实施方式的一些示例实施方式一样，集成了滤光器的图像传感器23a包括图像传感器23和
滤光器100，该图像传感器23包括下绝缘层60、滤色器层70、上绝缘层80以及集成有感光器件50a、50b和50c的半导体基板110。
142.然而，根据包括图12所示的示例实施方式的一些示例实施方式，与包括图10所示的示例实施方式的一些示例实施方式不同，集成了滤光器的图像传感器23a可以包括附加地集成在半导体基板110中的用于感测属于红外波长谱的光的感光器件50d。滤色器层70可以包括在与感光器件50d对应的位置处的可见光截止滤波器、透明滤波器或白色滤色器(未示出)，或者可以仅具有空的空间而没有特定的滤波器。
143.滤光器100可以仅设置在蓝色滤色器70a、绿色滤色器70b和红色滤色器70c的上部(例如，上表面)或仅设置在蓝色滤色器70a、绿色滤色器70b和红色滤色器70c的下部(例如，下表面)，但是既不设置在所述透明滤波器或所述白色滤色器的上部也不设置在所述透明滤波器或所述白色滤色器的下部(例如，既不设置在所述透明滤波器或所述白色滤色器的上表面也不设置在所述透明滤波器或所述白色滤色器的下表面)。
144.例如，感光器件50d可以用作远距相机的辅助器件，以改善图像传感器在低照明环境中的灵敏度或使雾或细尘引起的微弱可见光图像变清晰。
145.例如，感光器件50d可以用作配置为感测近红外波长谱中的光的红外传感器。红外传感器可以扩展专门分类黑/白对比度的动态范围，因而提高长距离三维图像的感测能力。红外传感器可以是例如生物特征传感器，例如虹膜传感器、深度传感器、指纹传感器、血管分布传感器，但是不限于此。
146.图13是示出根据一些示例实施方式的集成了滤光器的图像传感器的另一示例的剖视图。
147.根据包括图13所示的示例实施方式的一些示例实施方式，像包括图12所示的示例实施方式的一些示例实施方式一样，集成了滤光器的图像传感器23a包括图像传感器23和滤光器100，该图像传感器23包括下绝缘层60、滤色器层70以及集成有感光器件50a、50b、50c和50d的半导体基板110。
148.然而，根据包括图13所示的示例实施方式的一些示例实施方式，与包括图12所示的示例实施方式的一些示例实施方式不同，在集成了滤光器的图像传感器23a中，滤光器100设置在滤色器层70下方。在附图中，滤光器100被示出为具有其中滤光器100设置在下绝缘层60和滤色器层70之间的结构的示例。然而，本公开不限于此，滤光器100可以设置在半导体基板110和下绝缘层60之间。当下绝缘层60与滤光器100的基底层104相同时，可以省略下绝缘层60和滤光器100的基底层104中的任何一个。
149.图14是根据一些示例实施方式的电子装置的示意图。
150.参照图14，电子装置1300包括通过总线1310电连接的处理器1320、存储器1330、传感器1340和显示装置1350。传感器1340可以是前述各种各样的图像传感器(例如，23、23a)、相机(例如，20)、其任何组合等中的任何一种，并且可以包括滤光器100的示例实施方式中的任何一种。处理器1320可以执行存储器程序，因而执行至少一个功能，包括控制传感器1340。处理器1320可以附加地执行存储器程序，因而在显示装置1350上显示图像。处理器1320可以产生输出。
151.在下文中，参照示例更详细地说明一些示例实施方式。然而，本发明构思的范围不限于这些示例。
152.滤光器的设计i
153.示例1
154.在玻璃基板上制造50nm厚的高折射率层(折射率：1.65)，在其上以20％的表面覆盖率设置具有132nm的直径和10nm的厚度的多个ag纳米盘，并在其上制造50nm厚的高折射率层(折射率：1.65)，以形成其中嵌入所述多个ag纳米盘的100nm厚的补偿层。随后，在补偿层上旋涂(3000rpm，20秒)其中15wt％的近红外吸收材料(依普林(epolin)，epolighttm 1178)和85wt％的环烯烃聚合物(聚[[八氢
‑5‑
(甲氧羰基)
‑5‑
甲基
‑
4,7
‑
亚甲基
‑
1h
‑
茚
‑
1,3
‑
二基]
‑
1,2
‑
乙二基]，西格玛奥德里奇(sigma
‑
aldrich)，cas no.123322
‑
60
‑
1)混合在氯仿中的成分，以形成约400nm厚的近红外吸收层，从而设计滤光器(图1和图2的结构)。
[0155]
该补偿层在可见和近红外波长范围(400nm至1000nm)中的平均折射率(n)和最大消光系数(k)分别为1.65和0。
[0156]
该近红外吸收层在可见和近红外波长范围(400nm至1000nm)中的平均折射率(n)和最大消光系数(k)分别为1.47和0.16。
[0157]
通过使用椭圆偏光设备(j.a.woollam co.)从偏振光特性变化(delta(δ),psi(ψ))获得折射率和消光系数。
[0158]
示例2
[0159]
除了所述多个ag纳米盘的表面覆盖率改变为19％以外，以与示例1中相同的方式设计滤光器。
[0160]
示例3
[0161]
除了所述多个ag纳米盘的表面覆盖率改变为18％以外，以与示例1中相同的方式设计滤光器。
[0162]
比较例1
[0163]
在玻璃基板上旋涂(3000rpm，20秒)其中15wt％的近红外吸收材料(依普林(epolin)，epolighttm 1178)和85wt％的环烯烃聚合物(聚[[八氢
‑5‑
(甲氧羰基)
‑5‑
甲基
‑
4,7
‑
亚甲基
‑
1h
‑
茚
‑
1,3
‑
二基]
‑
1,2
‑
乙二基]，西格玛奥德里奇(sigma
‑
aldrich)，cas no.123322
‑
60
‑
1)混合在氯仿中的成分而没有多个ag纳米盘和补偿层，以形成约500nm厚的近红外吸收层，从而设计滤光器。
[0164]
比较例2
[0165]
以20％的表面覆盖率在玻璃基板上设置具有132nm的直径和10nm的厚度的多个ag纳米盘而没有近红外吸收层和补偿层，并旋涂(3000rpm，20秒)环烯烃聚合物(聚[[八氢
‑5‑
(甲氧羰基)
‑5‑
甲基
‑
4,7
‑
亚甲基
‑
1h
‑
茚
‑
1,3
‑
二基]
‑
1,2
‑
乙二基]，西格玛奥德里奇(sigma
‑
aldrich)，cas no.123322
‑
60
‑
1)溶液，以形成约500nm厚的聚合物层，从而设计滤光器。
[0166]
参考例1
[0167]
在玻璃基板上以20％的表面覆盖率设置具有160nm的直径和10nm的厚度的多个ag纳米盘而没有补偿层。在其上旋涂(3000rpm，20秒)其中15wt％的近红外吸收材料(依普林(epolin)，epolighttm 1178)和环烯烃聚合物(聚[[八氢
‑5‑
(甲氧羰基)
‑5‑
甲基
‑
4,7
‑
亚甲基
‑
1h
‑
茚
‑
1,3
‑
二基]
‑
1,2
‑
乙二基]，西格玛奥德里奇(sigma
‑
aldrich)，cas no.123322
‑
60
‑
1)混合在氯仿中的成分，以形成约500nm厚的近红外吸收层，从而设计滤光器。
[0168]
评估i
[0169]
通过使用fdtd(时域有限差分，lumerical inc.)软件来执行关于根据示例、比较例和参考例的滤光器的光学模拟。
[0170]
结果在表1、图15和图16中示出。
[0171]
图15是示出根据示例1、比较例1和参考例1的滤光器的透射谱的曲线图，图16是示出根据示例2、比较例1和参考例1的滤光器的透射谱的曲线图。
[0172]
表1
[0173] λ
min,t
(nm)t
nir
(％)t
vis
(％)t
nir
/t
vis
示例19364.595.00.047示例29365.095.20.052示例39365.595.40.057比较例196239.196.00.407比较例292261.194.90.644参考例19187.794.20.082
[0174]
*λ
min,t
：最小透射波长
[0175]
*t
nir
：近红外(890nm至990nm)波长谱中的平均透射率
[0176]
*t
vis
：可见(430nm至565nm)波长谱中的平均透射率
[0177]
*t
nir
/t
vis
：近红外波长谱中的平均透射率与可见波长谱中的平均透射率之比
[0178]
参照表1、图15和图16，与根据比较例和参考例的滤光器相比，根据示例的滤光器对于可见光波长谱(例如，大于或等于约400nm且小于约700nm，例如约430nm至565nm)表现出高的透射率并且对于近红外波长谱(例如，约890nm至990nm)表现出低的透射率。从这些结果来看，根据示例的滤光器与根据比较例的滤光器相比由于近红外吸收层和超材料结构的组合而表现出光学特性的大的改善效果，并且表现出比根据参考例的滤光器更大的此类光学特性的改善效果。
[0179]
滤光器的设计ii
[0180]
示例4至10
[0181]
除了补偿层的厚度和ag纳米盘的直径如表2所示地改变以外，以与示例1中相同的方式设计滤光器。
[0182]
评估ii
[0183]
通过使用fdtd软件执行关于根据示例、比较例和参考例的滤光器的光学模拟。
[0184]
结果在表2中示出。
[0185]
表2
[0186][0187]
*ag纳米盘的直径：其中t
nir
成为最小值的直径
[0188]
*λ
min,t
：最小透射波长
[0189]
*t
nir
：近红外(890nm至990nm)波长谱中的平均透射率
[0190]
*t
vis
：可见(430nm至565nm)波长谱中的平均透射率
[0191]
*t
nir
/t
vis
：近红外波长谱中的平均透射率与可见波长谱中的平均透射率之比
[0192]
参照表2，与根据比较例和参考例的滤光器相比，根据示例的滤光器对于可见光波长谱(例如，大于或等于约400nm且小于约700nm，例如约430nm至565nm)表现出高的透射率并且对于近红外波长谱(例如，约890nm至990nm)表现出低的透射率。从这些结果来看，根据示例的滤光器与根据比较例的滤光器相比由于近红外吸收层和超材料结构的组合而表现出光学特性的大的改善效果，并且表现出比根据参考例的滤光器更大的此类光学特性的改善效果。
[0193]
滤光器的设计iii
[0194]
示例11
[0195]
具有144nm的直径和10nm的厚度的ag纳米盘被浸入到具有1.65的折射率的高折射率聚合物溶液中、被干燥并以约15nm的厚度被涂覆，以制备被聚合物覆盖的ag纳米盘。随后，在玻璃基板上以20％的表面覆盖率设置覆盖有聚合物的ag纳米盘。在其上旋涂(3000rpm，20秒)其中15wt％的近红外吸收材料(依普林(epolin)，epolighttm 1178)和环烯烃聚合物(聚[[八氢
‑5‑
(甲氧羰基)
‑5‑
甲基
‑
4,7
‑
亚甲基
‑
1h
‑
茚
‑
1,3
‑
二基]
‑
1,2
‑
乙二基]，西格玛奥德里奇(sigma
‑
aldrich)，cas no.123322
‑
60
‑
1)混合在氯仿中的成分，以形成约500nm厚的近红外吸收层，从而设计滤光器(图5和图6的结构)。
[0196]
评估iii
[0197]
通过使用fdtd软件关于根据示例、比较例和参考例的滤光器执行光学模拟。
[0198]
结果在表3和图17中示出。
[0199]
图17是示出根据示例11、比较例1和参考例1的滤光器的透射谱的曲线图。
[0200]
表3
[0201] λ
min,t
(nm)t
nir
(％)t
vis
(％)t
nir
/t
vis
示例119306.095.10.063比较例196239.196.00.407比较例292261.194.90.644参考例19187.794.20.082
[0202]
参照表3和图17，与根据比较例和参考例的滤光器相比，根据示例的滤光器对于可见光波长谱(例如，大于或等于约400nm且小于约700nm，例如约430nm至565nm)表现出高的透射率并且对于近红外波长谱(例如，约890nm至990nm)表现出低的透射率。从这些结果来看，根据示例的滤光器与根据比较例的滤光器相比由于近红外吸收层和超材料结构的组合而表现出光学特性的大的改善效果，并且表现出比根据参考例的滤光器更大的此类光学特性的改善效果。
[0203]
虽然结合了当前所认为的可行的示例实施方式描述了本公开，但是将理解，本发明构思不限于所公开的示例实施方式。相反，它旨在涵盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
[0204]
本技术要求享有2020年4月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
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2020
‑
0052768号的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用合并于此。