JP2001324615A - 空間フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学軸によって線膨張係数が大きく違うた
め、結晶質の材料どおしの貼り合わせや光学軸をずらし
た熱硬化性接着剤による貼り合わせは困難とされてい
た。また、誘電体を受光素子の近傍に配置することは受
光素子の破壊のため困難とされてきた。 【解決手段】 導電性で粘着性の接着剤で複屈折性を有
する一対のリチウムナイオベート板を接着した空間フィ
ルタ３の構成により、接着剤の粘着性が高温下に置ける
リチウムナイオベート板の歪を吸収できる。このため、
空間フィルタ３を受光素子４を備えた固体撮像素子の筐
体２に直接接着することができ、デバイスの小型化が達
成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間フィルタに関
し、特に近年急速に普及の進んでいる受光素子（ＣＣ
Ｄ）搭載の８ミリビデオやデジタルスチルカメラ等の高
密度化・高画質化を実現する結晶の複屈折効果を利用し
た疑似色信号を除去する光学フィルタの高温時の歪及び
／または帯電防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空間フィルタは加熱硬化型の接着
剤を用いて撮像素子の封止の提案がなされている。しか
しながら、加熱硬化型接着剤では、高温で硬化させると
きに誘電体基板は分極するため、加熱硬化性接着剤を用
いて筐体との接着はしにくいことが知られている。

【０００３】図５はリチュウムナイオベート（以下ＬＮ
とよぶ）を用いた空間フィルタを、加熱硬化型接着剤で
封止した従来の一例を示す図で、図６は、図５のＢ−Ｂ
断面の高温状態での断面を示すものである。図７は、加
工温度ストレスを加えたときの帯電状態を示すグラフで
ある。

【０００４】図６において、１６は空間フィルタを構成
する第１のＬＮ、１７は空間フィルタを構成する第２の
ＬＮ、１８は第１の加熱硬化型接着剤、１９は第２の加
熱硬化型接着剤、１１は受光素子、２０及び２１は分極
状態を示す電荷を示している。

【０００５】従来の工法では、接着剤の信頼性を得るた
めに１００℃〜１５０℃の加熱を加えて硬化を行ってき
た。受光素子上にＬＮを高温で貼りつけると、ＬＮは誘
電体であるため分極して電荷２０が発生する。

【０００６】入射光側の電荷２１（図では−）は、押さ
えの治具等で放電されるか空中へ自然に放電をされる。
しかし受光素子側の電荷２０（図では＋）は１００℃以
上で硬化したため、第２のＬＮ１７及び受光素子１１を
内包する空間は乾燥状態であり、簡単に放電しない。

【０００７】図７は実際の帯電実験をした一例のデータ
ーをグラフ化したもので、１２０℃で２００Ｖ帯電状態
となる。その状態から治具をはずすと、受光素子１１へ
放電することで素子破壊を起こしていた。ＬＮや水晶の
上に蒸着されている反射防止膜や赤外カット膜は、一般
には絶縁体であるため抵抗値が高く、乾燥中では放電効
果はない。このため治具を外した後もこの電位が長時間
続くため、素子の破壊を招くこととなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような空間フィル
タを用いた固体撮像素子においては、近年小型化、薄型
化が要求されている。ＬＮは複屈折の値が水晶の６．３
倍と大きく、水晶と同等の空間フィルタの効果を得るに
は１／６．３の厚さで構成できることから、薄型化で最
近注目されてきている。また、同時に光学軸によって線
膨張係数が大きく違うため、結晶質の材料どおしの貼り
合わせや、光学軸をずらした加熱硬化性接着剤による貼
り合わせは困難とされていた。さらに、誘電体を受光素
子の近傍に配置することは、受光素子の破壊のため困難
とされてきた。

【０００９】本発明は、小型で薄型の空間フィルタの小
型化を達成しながら高信頼性も実現することを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の空間フィルタは、少なくとも１枚以上の複
屈折を持つ第１の結晶板と第２の光学ガラス、又は少な
くとも１枚以上の複屈折を持つ第１の結晶板と少なくと
も１枚以上の複屈折を持つ第２の結晶板の何れかを貼り
合わせたフィルタであって、前記フィルタの貼り合わせ
部に伸び率５０％以上、ショア硬度６０度以下の粘着性
の接着剤で直接接合した構成としたものである。

【００１１】また、上記空間フィルタ上には、反射防止
膜、反射防止膜と同時に透明導電膜、Ｔｉを含む多層
膜、または空間フィルタの側面は樹脂性の導電材料を塗
布しておく。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、少なくとも１枚以上の複屈折を持つ第１の結晶板と
第２の光学ガラス、又は少なくとも１枚以上の複屈折を
持つ第１の結晶板と少なくとも１枚以上の複屈折を持つ
第２の結晶板の何れかを貼り合わせたフィルタであっ
て、前記フィルタの貼り合わせ部に伸び率５０％以上、
ショア硬度６０度以下の粘着性の接着剤で直接接合した
構成にすることにより、結晶板は誘電体であるため結晶
軸によって線膨張係数が異なる。従来の加熱硬化性接着
剤ではソリ応力が発生し従来の加熱硬化性接着剤では高
温で分極し易くなる、粘着性の接着剤では応力が緩和さ
れ電荷量が減少させるという作用を有する。

【００１３】請求項２に記載の発明は、貼り合わせ部に
１０⁺⁸Ωｍ以下の導電性の接着剤を使用した構成によ
り、基板面の放電を早め素子の破壊を防止できるという
作用を有する。

【００１４】請求項３に記載の発明は、被写体と３原色
の画素を１平面に配置した受光素子との間にフィルタを
配し、前記フィルタの前記受光素子に対向する面に１０
⁺²Ωｍ以下の導体膜を施した反射防止膜を形成した構成
により、誘電体が帯電した時端面部に電荷を逃がし受光
素子の電圧破壊を防止できるという作用を有する。

【００１５】請求項４に記載の発明は、フィルタの受光
素子に対向する面に赤外光カットフィルタを備え、前記
赤外カットフィルタがＴｉを含む膜による１０⁺²Ωｍ以
下の導電性を有する構成により、誘電体が放電したとき
に受光素子に直接放電させないようにし電圧破壊を防止
できるという作用を有する。

【００１６】請求項５に記載の発明は、フィルタの端面
に導電性の樹脂を塗布した構成により、誘電体が帯電し
たときに瞬時に電荷を導電性の樹脂に逃がし、誘電体の
両面の電荷を中和して放電させないようにし、素子破壊
を防止できるという作用を有する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の空間フィルタを用いるデバイ
スの一実施例として受光素子と組み合わせた固体撮像素
子を例にとり、図１から図４を用いて説明する。

【００１８】図１は、本発明の一実施例における空間フ
ィルタの上面図を示し、図１において、１は導電性粘着
剤で構成された遮光シート、２は本発明の空間フィルタ
を用いるデバイスの一例の固体撮像素子の筐体、３は結
晶板（リチウムナイオベート（ＬＮ基板）等）で構成さ
れた空間フィルタ、４はＲ，Ｇ，Ｂの３原色に色分解す
る複数の画素を入射光側に備えた受光素子（ＣＣＤ）か
ら構成している。

【００１９】図２は、図１のＡ−Ａ断面を見た図で、５
は空間フィルタを構成する第１のＬＮ、６は空間フィル
タを構成する第２のＬＮ、７は第１と第２の空間フィル
タを接着する第１の粘着性の接着剤、８は第２のＬＮと
固体撮像素子の筐体を接着する第２の粘着性の接着剤、
９は固体撮像素子の保護スペーサー、１０は固体撮像素
子の筐体、１１は受光素子、１３はＬＮの端面部を被う
導電性接着剤、１２は入射光である。

【００２０】また、第１のＬＮ５と第２のＬＮ６とに
は、導電性でアクリル系８０％以上を主成分とし、黒色
の顔料を含み、溶剤を含まない粘着性の接着剤７で接着
され、接着剤の中央部分はあらかじめ金型で切断されて
遮光特性を有する遮光シート１が形成されている。

【００２１】以上のように構成された固体撮像素子につ
いて、以下その動作について説明する。入射光１２は、
空間フィルタを構成する第１のＬＮ５と第２のＬＮ６を
通して受光素子１１に入射され、電気変換される。第１
のＬＮ５は両面に導電性膜を施した反射防止膜（以下Ａ
Ｒ膜という）を施し、第２のＬＮ６は片面にＡＲコー
ト、他方の片面に赤外光カットフィルタ（以下ＩＲコー
トともいう）を施してある。室温状態では特に変形もな
く受光素子１１に結像する事が出来る。

【００２２】一方、上記固体撮像素子を高温環境下に置
くと、ＬＮ基板にそりが発生する。このような高温環境
下でも、被写体からの入射光１２は、不図示のレンズを
通ったあと空間フィルタを構成する第１のＬＮ５と第２
のＬＮ６を通して撮像素子１１に入射する。しかし、一
般に複屈折を持った結晶は結晶軸によって線膨張係数が
異なるため、高温では図３に示すように鞍状のソリを示
すこととなる。

【００２３】このような鞍状のソリが発生しても、本発
明のフィルタを構成する第１のＬＮ５と第２のＬＮ６と
を、伸び率５０％以上ショア硬度６０度以下の粘着性の
接着剤で接着している。ちなみにＬＮの基板での線膨張
係数は、最大軸で１４×１０ ^-6／℃最小軸で４×１０^-6
／℃であり、図３に示すように、高温状態でＬＮ基板が
反った状態を示し、一部では圧縮状態、一部では延伸状
態となるが、接着剤７が伸びの良い粘着性を持っている
ため、第１のＬＮ５と第２のＬＮ６とには微少なストレ
スしか掛からなく、分極電圧は最小に抑えられる。

【００２４】また、高温ではＬＮ５とＬＮ６とは誘電体
として分極を起こし、図６の従来の構造の様に受光素子
１１に対向するＬＮ１７上に電荷２０を持ち、このＬＮ
１７上に蓄積した電荷２０が受光素子１１に放電をする
と、受光素子１１の破壊を起こし、固体撮像素子として
の機能が損なわれる。本発明の好ましい太陽において
は、空間フィルタを構成する第１のＬＮ５と第２のＬＮ
６との間に帯電をした基板の表面が導体処理されている
ため電荷は外気に触れている端面から放電していく。

【００２５】また、第１のＬＮ５及び第２のＬＮ６の端
面部を、導電性のアクリルを主成分とする接着剤１３に
よって接合する本発明の好ましい態様によると、ＬＮの
両面の電荷は中和されることとなる。

【００２６】なお、図４中の１４は帯電状態から導電性
の膜を使用しないで温度２５℃湿度３８％の空気中に暴
露した状態での放電実験をした一データーで、同図１５
は本発明の導電性を備えた空間フィルタの放電実験の一
データーである。図から明白なように、本発明の空間フ
ィルタでは１０分程度で蓄積電荷は無くなり、受光素子
１１への破壊電圧以下となるため生産性を損なうことな
く量産が出来るのに対し、従来技術では蓄積電荷の放電
に数時間程度を要する。このように、本発明の構成では
電位が０になるまでの時間が極めて短いため、事実上電
荷の蓄積はないことで空間フィルタの信頼性を向上させ
ることができる。

【００２７】なお、以上の説明ではＬＮが２枚構成で説
明したが、複屈折板の枚数やガラスの枚数には制限はな
く、線膨張係数の大きく違う材料を貼り合わせる場合に
誘電体がその中に含まれている場合は、粘着性の接着剤
を使うことで常温で加工が出来、また、誘電体の帯電を
防ぐことでＣＣＤの信頼性の向上に影響を与えることと
なる。

【００２８】また、導電性の膜が形成できない場合は、
例えばＴｉＯ₂膜を金属化または半金属化（化学量論的
組成よりも酸素の価数が少ない低酸化物等）させて蒸着
することで同等の機能を出すことも可能である。多層膜
の場合は、吸収が激しくなるため、一部の層を金属化ま
たは半金属化させることで同等の性能を出すことが出来
る。

【００２９】以上のように本発明によれば、加工プロセ
スで高温にさらすことが無くなるため空間フィルタを信
頼性高く、例えば固体撮像素子筐体に直付けで空間フィ
ルタを設置できるため、より小型・薄型化が達成でき
る。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、組立時に
加熱工程が不要となるため空間フィルタへのストレスを
減らすことができ、例えば本発明の空間フィルタを固体
撮像素子に適用すると、ＣＣＤに直付けの小型の撮像素
子が得られる。

【００３１】また、通常使用時に間違って耐電をさせた
としても、空間フィルタの両面が導電性の膜で構成され
る本発明の好ましい態様によれば、電荷の中和によって
素子への放電も無くなり、例えば固体撮像素子の信頼性
を高く取ることが出来る。

【００３２】このように、本発明の空間フィルタは、商
品の小型化と薄型化が同時に実現するだけでなく、加工
プロセスの短縮により低コストが実現し、しかも高信頼
性の空間フィルタが得られ、本発明の空間フィルタを用
いたデバイスの信頼性も向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の上面図

【図２】本発明の一実施例のＡ−Ａ断面図

【図３】本発明の一実施例の高温時での断面図

【図４】リチウムナイオベートの分極電圧と放電時間と
の関係図

【図５】従来の形態の上面図

【図６】図５の高温状態におけるＢ−Ｂ断面図

【図７】リチウムナイオベートの分極電圧と放電時間と
の関係図

【符号の説明】

１ 遮光シ−ト ２ 固体撮像素子の筐体 ３ 空間フィルタ− ４ 受光素子 ５ 空間フィルタ−を構成する第１のリチウムナイオベ
ート ６ 空間フィルタ−を構成する第２のリチウムナイオベ
ート ７ 粘着性の第１接着剤 ８ 粘着性の第２の接着剤 ９ 受光素子を保護する筐体部 １０ 固体撮像素子の筐体 １１ 受光素子 １２ 被写体からの入射光 １３ 導電性の接着剤 １４ 従来の放電特性 １５ 本発明の放電特性 １６ 高温下での空間フィルタ−を構成する従来工法の
第１のＬＮ １７ 高温下での空間フィルタ−を構成する従来工法の
第２のＬＮ １８ 第１の加熱硬化型接着剤 １９ 第２の加熱硬化型接着剤 ２０ リチウムナイオベート基板上の電荷 ２１ リチウムナイオベート基板上の電荷

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土井 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H043 AE02 AE24 2H049 BA05 BA42 BB03 BB51 BB62 BC14 BC21 5C024 CX37 EX51 GY01 5C065 AA01 AA03 BB13 DD02 EE16 EE20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１枚以上の複屈折を持つ第１
   の結晶板と第２の光学ガラス、又は少なくとも１枚以上
   の複屈折を持つ第１の結晶板と少なくとも１枚以上の複
   屈折を持つ第２の結晶板の何れかを貼り合わせたフィル
   タであって、前記フィルタの貼り合わせ部に伸び率５０
   ％以上、ショア硬度６０度以下の粘着性の接着剤で直接
   接合したことを特徴とする空間フィルタ。
2. 【請求項２】 貼り合わせ部に１０⁺⁸Ωｍ以下の導電性
   の接着剤を使用したことを特徴とする請求項１記載の空
   間フィルタ。
3. 【請求項３】 被写体と受光素子との間にフィルタを配
   し、前記フィルタの前記受光素子に対向する面に１０⁺²
   Ωｍ以下の導体膜を施した反射防止膜を形成したことを
   特徴とする請求項１または２何れかに記載の空間フィル
   タ。
4. 【請求項４】 フィルタの受光素子に対向する面に赤外
   光カットフィルタを備え、前記赤外カットフィルタがＴ
   ｉを含む膜による１０⁺²Ωｍ以下の導電性を有すること
   を特徴とする請求項１〜３何れかに記載の空間フィル
   タ。
5. 【請求項５】 フィルタの端面を１０⁺²Ωｍ以下導電性
   の樹脂でカバーしたことを特徴とする請求項１〜４何れ
   かに記載の空間フィルタ。