JP2019029525A - 環境光センサおよび接着層形成用組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】端末の低消費電力を実現し、かつ端末の薄型化を可能にする環境光センサを提供することを目的の一つとする。【解決手段】本発明の一実施形態によると、受光部を有する半導体素子と、半導体素子上に設けられた光学フィルタと、を含み、光学フィルタは、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長領域に吸収極大波長を有する化合物を少なくとも一以上含有する吸収層と、光拡散粒子を含有する接着層と、半導体素子を保護する保護層と、を含む環境光センサが提供される。上記環境光センサにおいて、光学フィルタのヘイズ率は、０．１％以上１．０％以下であってもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、光学フィルタを用いた環境光センサおよび接着層形成用組成物に関する。

近年、スマートフォンなどの携帯通信端末が普及し、様々な環境において情報通信が可能となった。これにより利便性が向上する一方で、携帯通信端末を長時間使用するために、携帯通信端末の低消費電力化に向けた開発が進められている。

特に、携帯通信端末に設けられた表示装置（ディスプレイ）に画像を表示させるときに必要とされる電力は、携帯通信端末の電源部（バッテリー）の消費に大きな影響を与える。周囲の明るさによらずに表示される画像の明るさが一定の場合、携帯通信端末の電力消費も大きくなってしまう。そのため、周囲の明るさに応じて、表示される画像の明るさを変えることができるように、携帯通信端末には照度センサまたは環境光センサが、搭載されている。

照度センサまたは環境光センサを用いる場合、センサの感度を上げるためには、可視光領域以外の光を遮断する必要がある。例えば、近赤外領域（例えば７００〜１１００ｎｍ）付近の光は、照射される光の中で多くの割合を占める。そのため、近赤外領域の光を遮断する場合には、近赤外線カットフィルタが用いられる。近赤外線カットフィルタは、近赤外線を吸収し、可視光を選択的に透過させる機能を有する。特許文献１には、近赤外線を吸収する技術が開示されている。

特開２０１６−２００７７１号公報

一方で、照度センサまたは環境光センサの感度をさらに上げるためには、特定の波長領域の光を吸収するカットフィルタのみならず、拡散フィルタが必要とされる。拡散フィルタが用いられることにより、環境光センサに照射される光量を下げることができ、環境光センサのシグナルノイズ比（ＳＮ比）を向上させることができる。しかしながら、近赤外線カットフィルタおよび拡散フィルタ用いた場合、接着材の厚みも加わり、携帯通信端末の厚みが増すことになる。携帯通信端末の厚みが増えることは需要者に好まれず、携帯通信端末を薄くする必要がある。

このような課題に鑑み、本発明は、端末の低消費電力を実現し、かつ端末の薄型化を可能にする環境光センサを提供することを目的の一つとする。

本発明の一実施形態によると、受光部を有する半導体素子と、半導体素子上に設けられた光学フィルタと、を含み、光学フィルタは、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長領域に吸収極大波長を有する化合物を少なくとも一以上含有する吸収層と、光拡散粒子を含有する接着層と、半導体素子を保護する保護層と、を含む環境光センサが提供される。

上記光学センサにおいて、光学フィルタのヘイズ率は、０．１％以上１．０％以下であってもよい。

上記環境光センサにおいて、吸収層は、（Ａ）波長４３０〜５８０ｎｍの範囲における透過率の平均値が、７５％以上であって、（Ｂ）波長７００〜８００ｎｍの範囲における透過率の平均値が、２０％以下であって、（Ｃ）波長８００〜１１００ｎｍの範囲における透過率の平均値が、５％以下であってもよい。

上記環境光センサにおいて、光拡散粒子の屈折率が１．２以上３．０以下であってもよい。

上記環境光センサにおいて、吸収層は、透光性を有する基材を有し、基材は、上記化合物を含んでもよい。

上記環境光センサにおいて、基材は、透光性を有する樹脂であってもよい。

上記環境光センサにおいて、吸収層は、第１面および第１面と反対側に第２面を有し、透光性を有する基材と、第１面および第２面の少なくとも一方に、化合物を含む樹脂層を有してもよい。

上記環境光センサにおいて、光学フィルタは、さらに誘電体層を有してもよい。

上記環境光センサにおいて、光拡散粒子は、近赤外領域の光を吸収してもよい。

上記環境光センサにおいて、光拡散粒子は、セシウム含有酸化タングステンであってもよい。

本発明の一実施形態によると、端末の低消費電力を実現し、かつ端末の薄型化を可能にする環境光センサを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る環境光センサを説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る環境光センサの拡大図を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学フィルタを説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る環境光センサを含む電気機器を説明する斜視図である。 本発明の一実施形態に係る環境光センサを含む電気機器を説明する斜視図である。 本発明の一実施形態に係る光学フィルタを説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学フィルタを説明する断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る環境光センサについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す各実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後に−１、−２等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。

＜第１実施形態＞
（１．環境光センサの構成）
はじめに環境光センサ７００について説明する。図１は、環境光センサ７００の断面図である。図１に示すように、環境光センサ７００は、筐体７１０、レンズ７３０、光学フィルタ１００などの光学素子、接着材７４０、トランジスタを含むチップ化された半導体素子７５０およびパッケージ基板７７０を有する。環境光センサ７００は、照度センサと呼んでもよい。

筐体７１０は、光を遮光する部材で形成され、レンズ７３０、光学フィルタ１００、トランジスタを含むチップ化された半導体素子７５０およびパッケージ基板７７０を収納する。なお、パッケージ基板７７０は、筐体７１０の外側に設けられてもよい。

レンズ７３０は、光を集束させる機能を有する。レンズ７３０は、微小のレンズが格子状に多数配列されている。したがって、レンズ７３０は、マイクロレンズアレイと呼ばれる。

半導体素子７５０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）としての機能、または記憶装置としての機能、さらに光を受光する機能を有する。半導体素子７５０には、受光部７５０Ａが設けられる。また、半導体素子７５０と、パッケージ基板７７０とは、錫、銀などを含むバンプ電極７６０などを用いて接続される。また、半導体素子７５０と、パッケージ基板７７０との間に中継基板が設けられてもよい。

光学フィルタ１００は、半導体素子７５０およびレンズ７３０上に設けられる。図２は、図１の領域Ａの拡大図である。光学フィルタ１００は、半導体素子７５０と接着材７４０を介して接続されてもよい。光学フィルタ１００は、吸収層１１０、接着層１２０および保護層１３０を有する。光学フィルタ１００は、所定の波長領域の光を吸収する機能および光を拡散させる機能を同時に有する。以下に、光学フィルタ１００の構成について詳細に説明する。

（２．光学フィルタの構成）
図３に光学フィルタ１００の断面図を示す。図３に示すように、光学フィルタ１００では、吸収層１１０、接着層１２０および保護層１３０が、この順で積層されている。

［吸収層１１０］
吸収層１１０は、近赤外吸収色素素と、透明樹脂または透明樹脂の原料成分と、必要に応じて配合される各成分とを、溶媒に溶解または分散させて塗工液を調製し、これを基材上に塗工し乾燥させ、さらに必要に応じて硬化させることにより形成できる。

例えば、透明樹脂と吸収剤とを溶融混練りして得られたペレットを溶融成形する方法、透明樹脂、吸収剤、および溶媒を含む液状樹脂組成物から溶剤を除去して得られたペレットを溶融成形する方法、または、上述の液状樹脂組成物をキャスティング（キャスト成形）する方法により製造することができる。透明樹脂及び塗工液に用いる溶媒の双方に溶解性が良好であるため、膜の均一性を確保でき、好ましい。また、近赤外吸収色素を透明樹脂成分と混合し、フィルム成形することによっても形成することができる。

近赤外吸収色素として、例えば、近赤外線を吸収する色素として作用する金属錯体系化合物や染料、顔料を用いることができ、フタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、スクアリリウム系色素、ジチオール金属錯体系化合物などを挙げることができる。具体的には、たとえば、Ｌｕｍｏｇｅ ＩＲ７６５、Ｌｕｍｏｇｅｎ ＩＲ７８８（ＢＡＳＦ製）、ＡＢＳ６４３、ＡＢＳ６５４、ＡＢＳ６６７、ＡＢＳ６７０Ｔ、ＩＲＡ６９３Ｎ、ＩＲＡ７３５（Ｅｘｃｉｔｏｎ製）、ＳＤＡ３５９８、ＳＤＡ６０７５、ＳＤＡ８０３０、ＳＤＡ８３０３、ＳＤＡ８４７０、ＳＤＡ３０３９、ＳＤＡ３０４０、ＳＤＡ３９２２、ＳＤＡ７２５７（Ｈ．Ｗ．ＳＡＮＤＳ製）、ＴＡＰ−１５、ＩＲ−７０６（山田化学工業製）などの市販品を用いることもできる。

透明樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等が使用できる。

塗工液の調製に使用する溶媒は、色素、透明樹脂または透明樹脂の原料成分、必要に応じて配合される各成分を、安定に分散できる分散媒または溶解できる溶媒であれば、特に限定されない。なお、本明細書において「溶媒」の用語は、分散媒及び溶媒の両方を含む概念で用いられる。溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、エチルセロソルブ、メチルセロソルブ等のアルコール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のアミド類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチレンエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族、またはｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン等の脂肪族炭化水素類、テトラフルオロプロピルアルコール、ペンタフルオロプロピルアルコール等のフッ素系溶剤、水等が挙げられる。これらの溶媒は１種を単独で、または２種以上を混合して使用できる。

溶媒の量は、透明樹脂または透明樹脂の原料成分１００質量部に対して、１０以上５，０００以下の質量部が好ましく、３０以上２，０００以下の質量部がより好ましい。なお、塗工液中の不揮発成分（固形分）の含有量は、塗工液１００質量部中に２以上５０以下の質量部が好ましく、５以上４０以下の質量部がより好ましい。

塗工液には、界面活性剤も含有できる。界面活性剤を含有させることにより、外観、特に、微小な泡によるボイド、異物等の付着による凹み、乾燥工程でのはじきを改善できる。界面活性剤は、特に限定されず、カチオン系、アニオン系、ノニオン系等の公知のものを任意に使用できる。

塗工液の調製には、マグネチックスターラ、自転・公転式ミキサー、ビーズミル、遊星ミル、超音波ホモジナイザ等の攪拌装置を使用できる。撹拌は連続的に行ってもよく断続的に行ってもよい。

塗工液の塗工には、例えば、浸漬コーティング法、キャストコーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法、ローラーコーティング法、カーテンコーティング法、スリットダイコーター法、グラビアコーター法、スリットリバースコーター法、マイクログラビア法、インクジェット法、またはコンマコーター法等のコーティング法を使用できる。その他、バーコーター法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法等も使用できる。

上記塗工液を前述した基材上に塗工した後、乾燥させることにより構造体が形成される。乾燥には、熱乾燥、熱風乾燥等の公知の方法を使用できる。塗工液が透明樹脂の原料成分を含有する場合には、さらに硬化処理を行う。反応が熱硬化の場合は乾燥と硬化を同時に実施できるが、光硬化の場合は、乾燥と別に硬化工程を設ける。剥離性の基材上に形成された構造体は剥離して本フィルタの製造に用いる。

なお、透明樹脂の種類によっては、押出成形によりフィルム状に製造でき、このように製造した複数のフィルムを積層し熱圧着等により一体化させてもよい。

吸収層１１０は、入射した光のうち、所定の波長領域の光を吸収し、必要な波長領域の光を透過させる機能を有する。具体的には、吸収層１１０は、（Ａ）波長４３０〜５８０ｎｍの範囲における透過率の平均値が、７５％以上、（Ｂ）波長７００〜８００ｎｍの範囲における透過率の平均値が、２０％以下、（Ｃ）波長８００〜１１００ｎｍの範囲における透過率の平均値が、５％以下であるという特徴を有する。

吸収層１１０には、透光性を有する基材１１１および化合物１１３が用いられる。透光性を有する基材１１１としては、例えば、基材１１１には、可視光を透過するものであれば、構成する材料は特に制限されず、ガラスや結晶等の無機材料や、樹脂等の有機材料が挙げられる。

可視光透過性基材に使用できる樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等が挙げられる。

可視光透過性基材に使用できるガラスとしては、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、クラウンガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、イオン交換によって得られる強化ガラス等が挙げられる。

強化ガラスはタッチパネル画面を保護する目的で、スマートフォンやタブレット端末のカバーガラスに用いられている。カバーガラスは、その外周部にはスクリーン印刷等で黒色や白色等の加飾印刷がなされている場合がある。その場合、予め加飾印刷が施される部分以外に開口部を設けておき、該開口部に上記塗工方法により塗工液を直接塗工できる。このように、塗工液を直接塗工することで、高い生産性が得られる。可視光透過性基材に使用できる結晶材料としては、水晶、ニオブ酸リチウム、サファイヤ等の複屈折性結晶が挙げられる。

また、近赤外吸収色素を透明樹脂成分と混合し、フィルム成形することによっても形成することができる。この場合、用いられる透明樹脂は、近赤外吸収色素と混合しやすい樹脂が用いられる。より具体的には、基材１１１には、環状（ポリ）オレフィン系樹脂が用いられる。また、基材１１１には、化合物１１３（色素）が含まれる。

基材１１１の厚みは、特に制限されないが、好ましくは１０μｍ以上２１０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以上１５０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以上１１０μｍ以下、特に好ましくは３０μｍ以上８０μｍ以下である。

化合物１１３は、７００ｎｍ以上〜１１００ｎｍの波長領域に吸収極大波長を一以上有する。この例では、化合物１１３として、例えば、フタロシアニン化合物が用いられる。化合物１１３の含有量は、上記の条件を満たすように適宜設定されればよい。

［接着層１２０］
本明細書において、「接着」は「粘着」も含む概念で用いられる。接着層１２０は、吸収層１１０のうち基材１１１の第１面１１１Ａ側に設けられる。接着層１２０は、入射した光を拡散させる機能を有する。接着層１２０には、樹脂１２１および光拡散粒子１２３が含まれる。

接着層１２０は、例えば、λ／４板と反射偏光子との間、また、反射偏光子における光反射層の間、偏光板または偏光子とλ／４板との間等には、接着層が含まれていてもよい。

接着層１２０に用いられる粘着剤としては、例えば、動的粘弾性測定装置で測定した貯蔵弾性率Ｇ’と損失弾性率Ｇ”との比（ｔａｎδ＝Ｇ”／Ｇ’）が０．００１〜１．５である物質のことを表し、いわゆる、粘着剤やクリープしやすい物質等が含まれる。本発明に用いることのできる粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤や、ポリビニルアルコール系接着剤が挙げられるが、これに限定されない。

また、接着剤としては、ホウ素化合物水溶液、特開２００４−２４５９２５号公報に示されるような、分子内に芳香環を含まないエポキシ化合物の硬化性接着剤、特開２００８−１７４６６７号公報記載の３６０〜４５０ｎｍの波長におけるモル吸光係数が４００以上である光重合開始剤と紫外線硬化性化合物とを必須成分とする活性エネルギー線硬化型接着剤、特開２００８−１７４６６７号公報記載の（メタ）アクリル系化合物の合計量１００質量部中に（ａ）分子中に（メタ）アクリロイル基を２以上有する（メタ）アクリル系化合物と、（ｂ）分子中に水酸基を有し、重合性二重結合をただ１個有する（メタ）アクリル系化合物と、（ｃ）フェノールエチレンオキサイド変性アクリレートまたはノニルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレートとを含有する活性エネルギー線硬化型接着剤などが挙げられる。

このような接着層１２０の屈折率の調整方法としては特に制限はないが、例えば特開平１１−２２３７１２号公報に記載の方法を用いることができる。特開平１１−２２３７１２号公報に記載の方法の中でも、以下の態様が特に好ましい。

上述の接着層１２０に用いられる粘着剤の例としては、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂をあげることができる。これらは単独もしくは２種以上混合して使用してもよい。特に、アクリル系樹脂は、耐水性、耐熱性、耐光性等の信頼性に優れ、接着力、透明性がよい等の理由により好ましい。アクリル系粘着剤としては、アクリル酸およびそのエステル、メタクリル酸およびそのエステル、アクリルアミド、アクリルニトリル等のアクリルモノマーの単独重合体もしくはこれらの共重合体、更に、上述のアクリルモノマーの少なくとも１種と、酢酸ビニル、無水マレイン酸、スチレン等の芳香族ビニルモノマーとの共重合体をあげることができる。

特に、粘着性を発現するエチレンアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等の主モノマー、凝集力成分となる酢酸ビニル、アクリルニトリル、アクリルアミド、スチレン、メタクリレート、メチルアクリレートなどのモノマー、さらに接着力向上や、架橋化起点を付与するメタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、アクリルアミド、メチロールアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、無水マレイン酸等の官能基含有モノマーからなる共重合体で、Ｔｇ（ガラス転移点）が−６０℃〜−１５℃の範囲にあり、重量平均分子量が２０万〜１００万の範囲にあるものが好ましい。

また、光拡散粒子１２３の屈折率は、１．２以上３．０以下の範囲で適宜設定してもよい。また、光拡散粒子１２３として、この例では酸化チタン（ＴｉＯ₂）が用いられる。光拡散粒子１２３の大きさは１０ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、より好ましくは２０ｎｍ以上２００ｎｍ未満である。また、光拡散粒子１２３の形状は球状が望ましいが、これに限定されない。

このような光拡散粒子１２３として、高屈折率な無機微粒子材料を含有させることにより樹脂材料の屈折率を高めることも可能である。このような高屈折率な無機材料としてはセシウム酸化タングステン、ＴｉＯ₂（屈折率２．２〜２．７）、ＣｅＯ₂（屈折率２．２）、ＺｒＯ₂（屈折率２．１）、Ｉｎ₂Ｏ₃（屈折率２．０）、Ｌａ₂Ｏ₃（屈折率１．９５）、ＳｎＯ₂（屈折率１．９）、Ｓｂ₂Ｏ₅（屈折率１．７）等が挙げられる。また、微粒子の粒子径は小さい方が樹脂材料の透明度は高くなるため、好ましい粒子径としては１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以下である。これら高屈折率な無機微粒子材料は通常の樹脂に混合して使用することが可能であり、上記のような、高屈折率の樹脂に混合することにより、硬化性樹脂の屈折率をより一層高めることが可能となる。

また、有機系の光拡散粒子としては芳香族ビニル系単量体、及び（メタ）アクリル酸エステル系単量体の少なくともいずれかに由来する構造単位を含む有機粒子を用いることができ、このような粒子の具体例としては、特開２０１０−７７２４３号公報、特開２０１７−５０２７６号公報、特開２０１１−２４８１０４号公報等に記載の粒子を用いることができる。

光拡散粒子の粘着層形成用樹脂への分散量は約１以上約２０以下の重量部、好ましくは約１〜約１０重量部である。１重量部より少ないと選択吸収性が十分でなく、２０重量部を超えると光透過性が不足する他に材料の耐衝撃性が低下する。例えば、特開平１１−３１０７１７号公報等に記載の公知の方法により分散できる。

［保護層１３０］
保護層１３０は、光学フィルタ１００下に設けられた半導体素子７５０を保護する機能を有する。保護層１３０には、透光性を有する基材が設けられる。この保護層には、平面状の透光面を有するカバーガラスが配設される。このカバーガラスは、アルミナ等のセラミックス材料や金属材料、あるいは、プラスチック材料で形成されたパッケージに各種接着剤で封着され、パッケージの内部に収納された半導体素子を保護すると共に可視光線等の透光窓として機能するものである。この例では、保護層１３０には、無色透明のガラス基板が用いられる。

このような無色透明のガラス基板としては、例えば、特開２００４−２２１５４１号公報、特開２００６−１４９４５８号公報等に記載のカバーガラスを使用することができる。なお、保護層１３０は、ガラス基板に限定されず、透明な有機樹脂が用いられてもよい。有機樹脂としては、上記吸収層で記載した透明樹脂を使用することができる。

保護層１３０の厚みは、特に制限されないが、好ましくは１０μｍ以上２１０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以上１５０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以上１１０μｍ以下、特に好ましくは３０μｍ以上８０μｍ以下である。

（３．環境光センサ７００における光学フィルタの機能）
以下に環境光センサ７００における機能について図１を用いて説明する。

光６９０には、蛍光灯または太陽光が含まれる。光６９０は光学フィルタ１００に入射する。

このとき、光６９０は、光学フィルタ１００のうち吸収層１１０の効果により、近赤外領域の光を吸収し、可視光を透過させる。具体的には、波長４３０〜５８０ｎｍの範囲における透過率の平均値が、７５％以上であって、波長７００〜８００ｎｍの範囲における透過率の平均値が、２０％以下であって、波長８００〜１１００ｎｍの範囲における透過率の平均値が、５％以下となる。

また、光学フィルタ１００が接着層１２０内に拡散粒子を有することで、光６９０は拡散される。このとき、光学フィルタ１００は、ヘイズ率が０．１％以上１．０％以下を有する。次に、光学フィルタ１００から出射される光は、均一に拡散されてレンズ７３０に入射する。次に、半導体素子７５０の受光部７５０Ａが光を検知して、光電変換を行われる。最終的に、端末に搭載された表示装置の必要な照度が決められる。

なお、従来の光学フィルタであれば、拡散フィルムと赤外線吸収フィルムとを接着する接着材、拡散フィルムおよび保護フィルムとを接着する接着材が必要であり、合計５層の厚さが必要となる。しかし、本発明の環境光センサに用いられる光学フィルタ１００の場合、接着層１２０が拡散効果を有することにより、合計３層で同様の効果を奏することができる。したがって、光学フィルタ１００の厚みが薄くなり、環境光センサ７００の厚さを薄くすることができる。つまり、端末の低消費電力を実現し、かつ端末の薄型化を可能にする。また、環境光センサ７００における部材のコストを削減することもできる。

（４．光学フィルタの製造方法）
次に、図３に示した光学フィルタ１００の製造方法を説明する。

まず、吸収層１１０を形成する。吸収層１１０は、例えば、キャスト成形法により形成される。

キャスト成形法を用いた場合、基材１１１となる樹脂および化合物１１３とを含む樹脂組成物を適当な支持体の上に流延し（キャスティングして）、溶剤を除去することにより吸収層１１０が形成される。このとき、上記支持体としては、例えば、ガラス板、スチールベルト、スチールドラムの無機材料で製造された支持体および有機樹脂（例えば、ポリエステルフィルム、環状オレフィン系樹脂フィルム）製支持体が用いられる。続いて、吸収層１１０は、キャスト成形後、支持体から剥離することにより得られる。

次に、吸収層１１０のうち基材１１１の第１面１１１Ａに接着層１２０を形成する。接着層１２０は、スピンコーティング法、スプレー法、インクジェット法、印刷法、ディッピング法または蒸着法により形成される。この例では、接着層１２０は、スピンコーティング法により形成される。なお、このとき用いられる材料は、接着層形成用組成物ということができる。

次に、接着層１２０上に保護層１３０を形成する。なお、保護層１３０を形成した後、硬化処理が行われてもよい。硬化処理は、加熱処理でもよいし、光照射処理でもよい。この例では、加熱処理が行われる。

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態において説明した光学フィルタ１００を含んだ環境光センサ７００を電子機器に適用した例について説明する。

図４は、電気機器を説明する図である。光学フィルタ１００を含んだ環境光センサ７００は、例えば、携帯端末（携帯電話、スマートフォンおよびノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器等）、情報処理装置（デスクトップ型パーソナルコンピュータ、サーバ、カーナビゲーション等）、家庭用電気機器（電子レンジ、エアコン、洗濯機、冷蔵庫）、自動車等、表示装置を含む様々な電気機器に搭載される。図４（Ａ）は携帯用ゲーム機４０００である。図４（Ｂ）は、ノート型パーソナルコンピュータ５０００である。

図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係る環境光センサ７００を有するスマートフォン６０００である。なお、図５（Ａ）は正面図、図５（Ｂ）は上面図、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）において点線で囲む領域Ｄの構成例示する詳細図を示す。スマートフォン６０００は、筐体３０２、表示パネル３０４、マイクロホン部３０６、スピーカ部３０８、環境光センサ７００を含む。表示パネル３０４にはタッチパネルが採用され、表示パネル３０４は表示機能に加え入力機能を兼ね備えている。

環境光センサ７００は、筐体３０２に設けられる表面パネル３１０背面に設けられている。すなわち、環境光センサ７００はスマートフォン６０００の外観に表れず、透光性の表面パネル３１０を通して光が入射する。このとき、光学フィルタ１００により近赤外線域の光が吸収、遮断され、可視光域の光が半導体素子７５０へ入射される。スマートフォン６０００は環境光センサ７００により、表示パネル３０４の照度や色合いを制御することができる。

（変形例１）
なお、本発明の第１実施形態では、光学フィルタ１００は、近赤外領域の波長の光を吸収について説明したが、これに限定されない。光学フィルタ１００は、近赤外領域の波長の光に加えて近紫外領域の光を吸収してもよい。近紫外線吸収剤としては、例えばアゾメチン系化合物、インドール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物が挙げられる。また、近赤外領域の光または近紫外の領域を合わせて遮断してもよい。

（変形例２）
また、本発明の第１実施形態では、化合物１１３として、フタロシアニン化合物を用いた場合を説明したが、これに限定されない。例えば、シアニン化合物、ジチオール化合物金属錯体、スクアリリウム系化合物、ナフタロシアニン系化合物、クロコニウム系化合物、ポルフィリン系化合物および金属ジチオラート系化合物、ジインモニウム化合物、アゾ化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物が用いられてもよい。

（変形例３）
また、本発明の第１実施形態では、吸収層１１０に基材１１１と化合物１１３が含まれる場合を説明したが、これに限定されない。なお、吸収層１１０は、基材１１１と所定の波長領域の光を吸収する化合物１１３を含む樹脂層を別々に組み合わせてもよい。図６は光学フィルタ１００−１の断面図である。図６に示すように、吸収層１１０−１は基材１１１の第１面１１１Ａと反対側の第２面１１１Ｂに樹脂層１１５を有する。基材１１１には、ガラス支持体または透明樹脂製基板が用いられる。樹脂層１１５は、透光性を有する。樹脂層１１５には、この例ではアクリル樹脂が設けられるが、これに限定されず、上述した樹脂材料が用いられる。このような基材としては、ＷＯ２０１６／０９８８１０号公報、特開２００６−３４２０２４号公報等に記載の基材を用いることができる。

吸収層１１０−１においては、基材１１１の第２面１１１Ｂに化合物１１３を含む樹脂層１１５をキャスト成形法により形成する。この例では、スピンコーティング法、スリットコーティング法、インクジェット法などの方法を用いて樹脂層１１５に相当する樹脂溶液が塗工される。その後、樹脂溶液に含まれる溶媒を乾燥除去することにより吸収層１１０−１を製造することができる。なお、上記方法の場合には、基材１１１を樹脂層１１５形成時の支持体として使用することできる。このとき、樹脂層１１５を形成した後、樹脂層１１５を基材１１１と剥離する必要がない。つまり、製造プロセスが簡略化される。

（変形例４）
また、本発明の第１実施形態において、接着層１２０にも近赤外領域の光を吸収する化合物が含まれてもよい。このとき、光拡散粒子１２３が近赤外領域の光を吸収する機能を有してもよい。

例えば、光拡散粒子１２３として、ＷＯ２０１５／１２２４７９号公報等に記載の金属酸化物粒子やセシウム含有酸化タングステンが用いられてもよいし、その他の無機材料が用いられてもよい。例えば、光拡散粒子１２３としてセシウムタングステンが用いられた場合、近赤外領域（例えば７００〜１１００ｎｍ付近の波長）の光をより効率的に吸収し、遮断することができる。

（変形例５）
また、本発明の光学フィルタ１００には、所望の用途、要求特性等に応じて、その他の機能膜が含まれていてもよい。図７は、光学フィルタ１００−２の断面図である。図７に示すように、光学フィルタ１００−２に誘電体層１４０が設けられてもよい。接着層１２５は、吸収層１１０のうち基材１１１の第２面１１１Ｂ側に設けられる。接着層１２５は、接着層１２０と同様に樹脂１２１および光拡散粒子１２３を含んでもよい。誘電体層１４０は、接着層１２５上に設けられる。誘電体層１４０は、不要な波長領域の光を反射させ、必要な波長領域の光を選択的に透過する機能を有する。この例では、誘電体層１４０は、近赤外線を反射させ、可視光を透過させる。なお、誘電体層１４０は、吸収層１１０と同じ波長領域の光を反射させてもよいし、異なる波長領域の光を反射させてもよい。誘電体層１４０が用いられることにより、光学フィルタ１００において、さらに選択的に光を透過させることができる。

誘電体層１４０としては、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層したものが用いられる。高屈折率材料層を構成する材料としては、屈折率が１．７以上の材料を用いることができ、屈折率が通常は１．７〜２．５の材料が選択される。このような材料としては、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、五酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛または酸化インジウム等を主成分とし、酸化チタン、酸化錫および／または酸化セリウム等を少量（例えば、主成分に対して０〜１０重量％）含有させたものが挙げられる。

低屈折率材料層を構成する材料としては、屈折率が１．６以下の材料を用いることができ、屈折率が通常は１．２〜１．６の材料が選択される。このような材料としては、例えば、シリカ、アルミナ、フッ化ランタン、フッ化マグネシウムおよび六フッ化アルミニウムナトリウムが挙げられる。高屈折率材料層および低屈折率材料層の各層の物理膜厚は、それぞれ層の屈折率にもよるが、通常、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、誘電体層１４０全体の膜厚は１．０μｍ以上８．０μｍ以下の範囲で適宜設定すればよい。

誘電体層１４０の形成方法は、具体的には高屈折率材料層と低屈折率材料層とを積層して形成する。誘電体層１４０は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法またはイオンプレーティング法等を行うことで、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層した誘電体層１４０を形成することができる。

（変形例７）
また、本発明の第１実施形態において、吸収層１１０は、光硬化性樹脂および／または熱硬化性樹脂と、必要により化合物１１３とを含む硬化性組成物を適当な支持体の上にキャスティングして溶媒を除去した後、必要に応じて紫外線照射や加熱などの適切な手法により硬化させることにより形成してもよい。

（変形例８）
また、本発明の第１実施形態では、吸収層１１０の形成方法としてキャスト成型法を用いる場合を説明したが、これに限定されない。吸収層１１０は、溶融成形法により形成してもよい。具体的には、樹脂と必要により化合物１１３とを溶融混練りして得られたペレットを溶融成形する方法がある。または、樹脂と必要により化合物１１３とを含有する樹脂組成物を溶融成形する方法がある。または、樹脂および溶剤と、必要により化合物１１３とを含む樹脂組成物から溶剤を除去して得られたペレットを溶融成形する方法がある。溶融成形法としては、射出成形、溶融押出成形またはブロー成形などが挙げられる。

１００・・・光学フィルタ、１１０・・・吸収層、１１１・・・基材、１１３・・・化合物、１１５・・・樹脂層、１２０・・・接着層、１２１・・・樹脂、１２３・・・光拡散粒子、１２５・・・接着層、１３０・・・保護層、１４０・・・誘電体層、３０２・・・筐体、３０４・・・表示パネル、３０６・・・マイクロホン部、３０８・・・スピーカ部、３１０・・・表面パネル、６９０・・・光、７００・・・環境光センサ、７１０・・・筐体、７３０・・・レンズ、７４０・・・接着材、７５０・・・半導体素子、７５０Ａ・・・受光部、７６０・・・バンプ電極、７７０・・・パッケージ基板、４０００・・・携帯用ゲーム機、５０００・・・ノート型パーソナルコンピュータ、６０００・・・スマートフォン

Claims (11)

1. 受光部を有する半導体素子と、
   前記半導体素子上に設けられた光学フィルタと、を含み、
   前記光学フィルタは、
   ７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長領域に吸収極大波長を有する化合物を少なくとも一以上含有する吸収層と、
   光拡散粒子を含有する接着層と、
   前記半導体素子を保護する保護層と、を含む
   環境光センサ。
2. 前記光学フィルタのヘイズ率は、０．１％以上１．０％以下である、
   請求項１に記載の環境光センサ。
3. 前記吸収層は、
   （Ａ）波長４３０〜５８０ｎｍの範囲における透過率の平均値が、７５％以上であって、
   （Ｂ）波長７００〜８００ｎｍの範囲における透過率の平均値が、２０％以下であって、
   （Ｃ）波長８００〜１１００ｎｍの範囲における透過率の平均値が、５％以下である、
   請求項１または２に記載の環境光センサ。
4. 前記光拡散粒子の屈折率が１．２以上３．０以下である、
   請求項１乃至３のいずれか一に記載の環境光センサ。
5. 前記吸収層は、透光性を有する基材を有し、
   前記基材は、前記化合物を含む、
   請求項１乃至４のいずれか一に記載の環境光センサ。
6. 前記基材は、透光性を有する樹脂である、
   請求項５に記載の環境光センサ。
7. 前記吸収層は、第１面および前記第１面の反対側に第２面を有し、透光性を有する基材と、
   前記第１面および前記第２面の少なくとも一方に、前記化合物を含む樹脂層を有する、
   請求項１乃至４のいずれか一に記載の環境光センサ。
8. 前記光学フィルタは、さらに誘電体層を有する、
   請求項１乃至７のいずれか一に記載の環境光センサ。
9. 前記光拡散粒子は、近赤外領域の光を吸収する、
   請求項１乃至８のいずれか一に記載の環境光センサ。
10. 前記光拡散粒子は、セシウム含有酸化タングステンである、
    請求項９に記載の環境光センサ。
11. 請求項９または１０に記載の光拡散粒子を含有する、接着層形成用組成物。

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