JP5947976B2 - 近赤外線吸収ガラス、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る近赤外線吸収ガラス10の平面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る近赤外線吸収ガラス10の側面図である。また、図3は、本発明の第1の実施形態に係る近赤外線吸収ガラス10によって、固体撮像素子50のパッケージ60の開口部が封止された固体撮像デバイス100の縦断面図である。
次に、白濁層21を形成するためのエッチング条件等を求めるために本発明の発明者らが行った効果確認実験について説明する。
先ず、加工前(エッチング工程前)のガラス素材(ガラス基材20)として、近赤外線吸収ガラス(製品名:CM5000、HOYA CANDEO OPTRONICS社製、ガラス組成:フツリン酸塩ガラス、寸法:L19.2mm×W26.6mm×T0.58の矩形状)を用意した。そして、この近赤外線吸収ガラスを、HFを9.8重量%含有したフッ酸(温度18〜21℃)に15時間浸漬し、その後搖動水洗、自然乾燥させたサンプルと、HFを19.8重量%含有したフッ酸(温度18〜21℃)に1時間、3時間、5時間、15時間それぞれ浸漬し、その後搖動水洗、自然乾燥させたサンプルを作成した。そして、各サンプルに形成された白濁層21について以下のような評価を行った。
各サンプル上に形成された白濁層21の評価は、色、光沢、剥離性の観点から、3つのモード(3つの状態)に分類し、各モードについて、透過率T(%)、反射率R(%)、Haze値、表面粗さRa(μm)を測定することによって行った。
表1は、白濁層21の3つのモードと、透過率T(%)、反射率R(%)、Haze値、表面粗さRa(μm)の測定結果をMax(最大値)、Min(最小値)、Ave(平均値)で示した表である。なお、表1及び表2において、「処理時間」はエッチング時間(つまり、浸漬時間)を表している。表1に示すように、上述したサンプルに形成された白濁層21は、清白色の色を有し、光沢が有り、大片状に剥離するモードAと、白濁色の色を有し、軽微な光沢が有り、小片状に剥離するモードBと、白濁色の色を有し、光沢がなく、剥離しないモードCの3つの状態のものに分類されることが分かった。なお、表1中、「加工前」と記載したものは、エッチング工程を行う前の近赤外線吸収ガラスを表している。
このように、上述の効果確認実験1によって、所定濃度のHFを含有したフッ酸に所定時間浸漬することで(つまり、エッチング条件をコントロールすることで)、モードB又はモードCの状態の白濁層21を安定して得ることができることが分かった。そこで、HF濃度と、浸漬時間とを変化させて、安定した白濁層21を得るための最適な条件を調べた。
効果確認実験1と同様、加工前(エッチング工程前)のガラス素材(ガラス基材20)として、近赤外線吸収ガラス(製品名:CM5000、HOYA CANDEO OPTRONICS社製、ガラス組成:フツリン酸塩ガラス、寸法:L19.2mm×W26.6mm×T0.58の矩形状)を用意した。そして、この近赤外線吸収ガラスを、HFを5重量%含有したフッ酸(温度18〜21℃)、10重量%含有したフッ酸(温度18〜21℃)、15重量%含有したフッ酸(温度18〜21℃)及び20重量%含有したフッ酸(温度18〜21℃)に、それぞれ4時間、6時間、8時間、10時間、15時間浸漬し、その後搖動水洗、自然乾燥させたサンプルを作成した。そして、各サンプルに形成された白濁層21について透過率T(%)、反射率R(%)、Haze値を測定した。
表3は、各サンプルの白濁層21の透過率T(%)の測定結果をMax(最大値)、Min(最小値)、Ave(平均値)で示した表である。表4は、各サンプルの白濁層21の反射率R(%)の測定結果をMax(最大値)、Min(最小値)、Ave(平均値)で示した表である。表5は、各サンプルの白濁層21のHaze値の測定結果をMax(最大値)、Min(最小値)、Ave(平均値)で示した表である。なお、表3〜表5において、「処理時間」はエッチング時間(つまり、浸漬時間)を表している。
(1)5重量%のHFを含有したフッ酸に15時間以上浸漬すること。
(2)10重量%のHFを含有したフッ酸に10時間以上浸漬すること。
(3)15重量%のHFを含有したフッ酸に4時間以上浸漬すること。
(4)20重量%のHFを含有したフッ酸に4時間以上浸漬すること。
(1)5重量%のHFを含有したフッ酸に15時間以上浸漬すること。
(2)10重量%のHFを含有したフッ酸に10時間以上浸漬すること。
(3)15重量%のHFを含有したフッ酸に4時間以上浸漬すること。
(4)20重量%のHFを含有したフッ酸に4時間以上浸漬すること。
図8は、本発明の第2の実施形態に係る近赤外線吸収ガラス10Mの側面図である。
Claims (26)
- 固体撮像素子に向かう光が入射する入射面と、前記光が透過して前記固体撮像素子に向かって出射される出射面とを表裏に備え、前記光の近赤外成分を吸収する板状の近赤外線吸収ガラスにおいて、
前記光が透過可能な光透過部と、
前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方の面上に、前記光透過部の外周を枠状に取り囲むように形成され、前記光の一部を散乱させる光散乱部と、
を備え、
前記近赤外線吸収ガラスは、Cu2+を含有するフツリン酸塩系ガラス、又はCu2+を含有するリン酸塩系ガラスからなり、
前記光散乱部は、Haze値が90以上の凹凸面であり、波長400〜700nmの光に対する透過率が6.3%以下であり、反射率が0.8%以下である
ことを特徴とする近赤外線吸収ガラス。 - 前記光散乱部は、前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方の面から前記近赤外線吸収ガラスの側面にわたって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の近赤外線吸収ガラス。
- 前記入射面と前記側面との間に、該入射面と該側面とをつなぐ第1の面取り部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の近赤外線吸収ガラス。
- 前記出射面と前記側面との間に、該出射面と該側面とをつなぐ第2の面取り部が形成されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の近赤外線吸収ガラス。
- 前記光透過部の面積が、前記固体撮像素子の受光面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の近赤外線吸収ガラス。
- 前記光透過部及び前記光散乱部を覆う機能膜を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の近赤外線吸収ガラス。
- 前記機能膜は、反射防止、赤外線カット、紫外線カットの少なくとも1つ以上の機能を有する光学薄膜であることを特徴とする請求項6に記載の近赤外線吸収ガラス。
- 前記機能膜は、90nm〜300nmの膜厚を有する反射防止膜を含むことを特徴とする請求項7に記載の近赤外線吸収ガラス。
- 前記機能膜は、2000nm〜6000nmの膜厚を有する赤外線カット膜を含むことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の近赤外線吸収ガラス。
- 前記赤外線カット膜が、さらに紫外線カット機能を備えることを特徴とする請求項9に記載の近赤外線吸収ガラス。
- 前記光散乱部の少なくとも一部に形成され、前記光の一部を遮光する遮光層を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の近赤外線吸収ガラス。
- 固体撮像素子に向かう光が入射する入射面と、前記光が透過して前記固体撮像素子に向かって出射される出射面とを表裏に備え、前記光の近赤外成分を吸収する板状の近赤外線吸収ガラスの製造方法において、
Cu2+を含有するフツリン酸塩系ガラス、又はCu2+を含有するリン酸塩系ガラスからなる基材を所定の寸法に切断する工程と、
前記切断された基材を面取りする工程と、
前記面取りされた基材を所定の板厚寸法までラッピングする工程と、
前記ラッピングされた基材の表面及び裏面を鏡面状に研磨する工程と、
前記研磨された基材の表面及び裏面に前記光が透過可能な光透過部を形成すると共に、前記表面及び前記裏面の少なくとも一方の面上に、前記光透過部の外周を枠状に取り囲み前記光の一部を散乱させる光散乱部を形成する工程と、
前記光透過部及び前記光散乱部が形成された基材の表面及び裏面を鏡面状に研磨する工程と、
を具備し、
前記光透過部及び前記光散乱部を形成する工程は、前記光透過部をマスキングする工程と、前記マスキングされた基材をエッチングする工程と、を含み、
前記エッチングする工程は、前記マスキングされた基材をフッ素イオン又はフッ素含有イオンの少なくともいずれか一方を含む溶液によってエッチングする
ことを特徴とする近赤外線吸収ガラスの製造方法。 - 前記光散乱部を形成する工程は、前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方の面から前記近赤外線吸収ガラスの側面にわたって前記光散乱部を形成することを特徴とする請求項12に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記入射面と前記側面との間に、該入射面と該側面とをつなぐ第1の面取り部を形成する工程を具備することを特徴とする請求項13に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記出射面と前記側面との間に、該出射面と該側面とをつなぐ第2の面取り部を形成する工程を具備することを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記溶液は、フッ化水素、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウムの少なくとも1つ以上を含む溶液であることを特徴とする請求項12から請求項15のいずれか一項に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記エッチングする工程は、前記マスキングされた基材を、1〜40重量%のフッ化水素を含有したフッ酸に所定時間浸漬させることを特徴とする請求項16に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記エッチングする工程は、前記マスキングされた基材を、
(1)5重量%のフッ化水素を含有したフッ酸に15時間以上浸漬させる、
(2)10重量%のフッ化水素を含有したフッ酸に10時間以上浸漬させる、
(3)15重量%のフッ化水素を含有したフッ酸に4時間以上浸漬させる、又は、
(4)20重量%のフッ化水素を含有したフッ酸に4時間以上浸漬させる
ことを特徴とする請求項17に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。 - 前記エッチングする工程は、前記基材の板厚方向で、1μm〜50μmを加工することを特徴とする請求項12から請求項18のいずれか一項に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記光透過部の面積が、前記固体撮像素子の受光面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項12から請求項19のいずれか一項に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記光透過部及び前記光散乱部を覆う機能膜を形成する工程を更に具備することを特徴とする請求項12から請求項20のいずれか一項に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記機能膜は、反射防止、赤外線カット、紫外線カットの少なくとも1つ以上の機能を有する光学薄膜であることを特徴とする請求項21に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記機能膜は、90nm〜300nmの膜厚を有する反射防止膜を含むことを特徴とする請求項22に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記機能膜は、2000nm〜6000nmの膜厚を有する赤外線カット膜を含むことを特徴とする請求項22又は請求項23に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記赤外線カット膜が、さらに紫外線カット機能を備えることを特徴とする請求項24に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
- 前記光散乱部の少なくとも一部に、前記光の一部を遮光する遮光層を形成する工程を更に具備することを特徴とする請求項12から請求項25のいずれか一項に記載の近赤外線吸収ガラスの製造方法。
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