JP5933663B2 - オプトエレクトロニクス構成素子および当該オプトエレクトロニクス構成素子の製造方法 - Google Patents

Description

ここに記載されているのは、請求項１に記載されたビーム用フィルタ材料を製造するための複合物である。

この出願は、ドイツ連邦共和国特許出願第10 2009 031 915.8号に優先権を主張し、この文献の開示内容は参照によってこの出願に取り入れられるものとする。

電磁ビームを用いて、例えば送信ユニットから受信ユニットに対して行われるデータ伝送における広く一般的な問題は、例えば、データ伝送に利用される波長領域に隣接する波長領域の電磁ビームにより、障害が発生することである。

本発明の実施形態の１つの課題は、上記のような障害を低減するかまた完全に回避することである。

この課題は、請求項１に記載されたオプトエレクトロニクス構成素子によって解決される。上記のオプトエレクトロニクス構成素子の別の実施形態と、オプトエレクトロニクス構成素子と製造するための方法は、別の請求項に記載されている。

波長（λ）に対して相対透過率（Ｓ_rel）をそれぞれプロットした２つの透過スペクトル（ａ−ｃ）を示す図である。 フォトダイオードとして構成されたオプトエレクトロニクス構成素子の１つの実施形態の概略側面図である。

本発明の別の１つの実施形態は、ビーム用フィルタ材料を製造するための複合物に関しており、これにはシリコーンと、このシリコーンに拡散される少なくとも１つの着色料とが含まれており、この複合物は、４００ｎｍと７００ｎｍとの間の波長のビームに対して２０％以下の相対透過率を有しており、また８５０ｎｍと１０２５ｎｍとの間の波長のビームに対して５０％以上の相対透過率を有する。

ここで上記の相対透過率は、７００ｎｍないし１１００ｎｍの波長領域において得られる最大透過値（１００％）を基準としている。

着色剤用のマトリクス材料としてシリコーンを使用することは、他の材料に比べて有利であることが判明している。したがってシリコーンは、例えばエポキシ樹脂に比べていくつかの技術的な利点を有するのである。したがって７８０ないし１４００ｎｍの赤外線スペクトルのビームに対して、すなわちデータ伝送が行われる波長領域のビームに対して高い透過率を有する、例えばシリコーンを作製することができる。さらにシリコーンは、エポキシドと比べて、例えばＵＶ光に対して高い光学的安定性を有する。これによってシリコーンは、エポキシ樹脂に比べて格段に小さい経年変化傾向を有するのである。軟らかいシリコーンを使用することにより、例えばシリコーンが被着される上記の構成素子への熱機械ストレスが低減され、これによってこの構成素子の劣化および経年変化が低減される。シリコーンの別の利点は、これが広い定温度使用領域をカバーすることである。この定温度使用領域は、標準シリコーンに対して約−４０ないし＋１５０℃の範囲にあるが、特殊シリコーンを使用することにより、例えば−７０ないし＋２００℃に拡張することができる。この特殊シリコーンは、例えば、蒸留によって清浄化することができ、これによって揮発性シリコーンの割合は、例えば２重量％以下になる。しかしながら温度使用領域は、例えば安定剤の添加または側基のフッ素化によって高めることも可能である。

エポキシ樹脂とは異なり、シリコーンは、加工ないしは硬化時に湿気の影響を受けにくい。これにより、例えばシリコーンの加工は比較的容易に行うことができる。シリコーンは、エポキシドに比べて一層有利な低い水分率特性を有する。

上記の着色剤を適切に選択することにより、４００ｎｍないし７００ｎｍの波長領域の大部分をフィルタ除去することができる。これに対して上記の複合物は、８５０ｎｍないし１０２５ｎｍの波長領域に対して５０％以上の透過率を有する。ここで相対透過率に対する値は、上記の複合物が７００ｎｍないし１１００ｎｍの波長領域において有する最大透過値（１００％）を基準にしている。したがって例えば上記の複合物によってビーム入射窓をコーティングすることにより、例えば８５０ｎｍと１０２５ｎｍとの間の波長領域の電磁ビームを検出しようとする検出器を、障害となるビームから、例えば昼光から保護することができるのである。

上記の着色剤は、拡散されてシリコーンに存在している。したがって着色剤はシリコーンにおいて溶けている必要はなく、有利には溶けることなくシリコーン内に存在するのである。着色剤は、例えば着色剤粒子としてシリコーン内に存在する。これにより、着色剤は上記の複合物において拡散作用を有する。上記の着色剤がシリコーン内に溶けずに存在することにより、上記の複合物の極めて薄い層（０.１μｍ）は、わずかなフィルタ作用しか有しないのである。

別の１つの実施形態では、上記の着色剤はシリコーンにおいて均一に分散している。

シリコーンにおいて上記の着色剤が均一に一様に分布していることにより、上記の複合物の均一な光学的な印象が得られ、また同時にこのことは上記の複合物から形成される層がその全面積にわたって均一な吸収特性を有するという前提条件でもある。したがってこの均一な分布は、上記の複合物からこのような層を作製する際の再現性に対する前提条件でもあるのである。

しかしながら均一な粒子分布は、上記の複合物が、必ずしもアグロメレートフリーおよび集合体フリーでなければならないことを意味してはいない。本発明による複合物における均一性とは、上記の着色剤粒子が、個別粒子およびアグロメレートまたはこれらの混合物になり得ることを意味している。これらは十分に大きな体積要素で均一に分散しているため、観察者により、視覚的および微視的に色の均一性が知覚される。照射光または透過光により、不均一性を確認することはできない。

これによって上記の構成素子において欠陥のない光学的機能が得られる。上記の粒子の着色剤粒子成分ならびにサイズ、形状および分布は、オプトエレクトロニクスの送信素子の近距離場特性および遠距離場特性に、ないしはその検出器感度に直接の影響を及ぼす。

上記の粒子分布の均一性ならびに粒子サイズは、光学顕微鏡によって求めることができる。このためには上記の複合物を、例えばガラスプレートに被着して、別のガラスプレートによってカバーすることができる。

相応する均一な分布を得るためには、所定の一連の方法ステップが必要であり、これらのステップを上記の製造方法に関連して説明する。さらに粒子サイズが小さいことは有利である。

しかしながら上記の着色剤が部分的に溶けて存在している実施形態も考えることができる。これは、例えば上記の着色剤がシロキサン含有の側基を有する場合である。これによって上記の着色剤はシリコーンと相互作用を及ぼすことができるため、シリコーンにおいて着色剤が溶けることになる。

上記の複合物の別の１つの実施形態において、上記の着色剤は、シリコーンにおいて２００μｍ以下のサイズを有する粒子として拡散されて存在している。

この関連において個別粒子ないしは個別粒子アグロメレートは、粒子として理解すべきである。これは２００μｍ以下とすべきであり、球形、球状の粒子または不規則な形状をしたいわゆる薄片または小板では、最大直径を意味し、分布曲線から得られる平均サイズを意味しない。針状の粒子ではこれに相応して上記のサイズは最大の針の長さである。これによれば上記のサイズは平均サイズではないので、上記の粒子サイズは、顕微鏡下で求められる。

有利には上記の粒子は、上記の複合物において５０μｍ以下のサイズである。

小さな粒子を使用することにより、シリコーンにおいて着色剤を広範囲かつ均一に分布させることができる。これにより、一様な光学的印象が得られ、または上記の複合物から形成された層のより一定な吸収特性が得られるのである。

本発明の別の１つの実施形態では、４００ｎｍないし７００ｎｍにおける波長領域におけるビームを吸収しかつより波長の長い可視領域のビームを放射しない着色剤を使用する。

本発明の別の１つの実施形態では、上記の複合物には以下から選択される少なくとも１つの色素が含まれる。すなわち、溶媒黄色１７９，溶媒黄色９３，溶媒黄色１１４，溶媒橙色６０，溶媒橙色１０７，溶媒赤色１７９，溶媒赤色１３５，溶媒赤色１１１，溶媒赤色１９５，溶媒赤色５２，溶媒紫色３６，溶媒紫色１３，溶媒青色９７，溶媒青色１０４，溶媒緑色３，溶媒緑色２８から選択された少なくとも１つの着色剤が含まれる。

着色剤ないしは着色剤の組み合わせを適切に選択することによって可能になるのは、４００ｎｍないし７００ｎｍの全波長領域をフィルタ除去することである。

上記の複合物の別の１つの実施形態において上記の複合物には、以下を含む３つのグループIないしIIIのうちのそれぞれ１つからの少なくとも１つの着色剤が含まれる。すなわち、
I） 溶媒黄色１７９，溶媒黄色９３，溶媒黄色１１４，溶媒橙色６０，溶媒橙色１０７，溶媒赤色１７９，溶媒赤色１３５，溶媒赤色１１１，溶媒赤色１９５，溶媒赤色５２，
II） 溶媒紫色３６，溶媒紫色１３，溶媒青色９７、溶媒青色１０４，
III） 溶媒緑色３，溶媒緑色２８
のうちのそれぞれ１つからの少なくとも１つの着色剤が含まれるのである。

以下の表では上で説明した材料に対し、相応するＣＡＳ番号を示す。すなわち

である。

上記の着色剤を相応に組み合わせることにより、鮮明な吸収エッジを得ることができる。このことが意味するのは、上記の吸収しようとする波長領域、すなわちフィルタで除去しようとする波長領域と、高い透過を得ようとする波長領域との間にただ１つの極めて狭い波長領域が存在することである。この狭い波長領域において、上記の複合物によって拡がるビームと比較して、上記の複合物の透過特性が有利には跳躍的に増大するように、すなわちできるだけ急峻に、有利には最大５０ｎｍで、殊に有利には最大２０ｎｍの波長領域で増大するようにする。この領域において上記の相対透過率を数倍にし、例えば２倍に、有利に３倍にする。

さらに上記の組み合わせにより、フィルタ領域全体にわたって良好な吸収度を得ることができる。個々の着色剤は、１つの狭い波長領域だけに対して良好な吸収度を有することが多いが、これに対して、例えば４００ｎｍないし７００ｎｍの１つの領域に対する複数の着色剤を組み合わせることにより、極めて良好なフィルタ作用を得ることができる。したがって上記の相対透過率は、着色剤を適切に選択することにより、上記のような広い波長領域を通して１０％以下に維持することができる。

上記の複合物の別の１つの実施形態において、この複合物には、上でグループIないしIIIに列挙した着色剤の３つよりも多くの着色剤が含まれる。

着色剤の数をさらに多くすることにより、上記のビームが吸収される波長領域ないしは吸収エッジの急峻さをさらに改善して調整することができ、これによってその使用目的をさらに良好に調整することができる。

上記の有機着色剤の他に上記の複合物には、付加的な無機着色剤を含むことができ、例えば、ベルリン青などの遷移金属錯体、Cu，Zn，Co，Mg，Feを有するフタロシアニン、ならびに金属ドーピングないしコーティングされた（Mn，EuまたはナノAl，ナノAu，ナノAg，ナノTiN）ケイ酸塩、アルミン酸塩、フッ化物、酸化物およびガラスである。

別の１つの実施形態において上記の着色剤にはPbおよびCdが含有されていない。

別の１つの実施形態において着色剤は、例えばZnフタロシアニンまたはCuフタロシアニンなどの有機金属化合物である。

別の１つの実施形態において上記の複合物は、２重量パーセント以下の着色剤濃度を有する。

一層高い濃度は、７００ｎｍ以上の範囲の電磁ビームの透過度を下げてしまう可能性があり、ひいては送信器ないしは受信器領域における所要の感度および光学的な機能を損なってしまう可能性がある。さらに一層高い濃度は、比較的長い保管期間において上記の複合物における均一な着色剤粒子分散を損なってしまう可能性がある。

上記の複合物の別の１つの実施形態において上記のシリコーンは、６０℃ないし１８０℃の領域において熱硬化可能である。上記のシリコーンは、有利には１００℃ないし１５０℃の領域において熱硬化可能である。

上記の着色剤粒子は、例えば、第１のシリコーン成分に組み込むことができ、またこの場合にこの着色剤粒子は第２のシリコーン成分と共に熱硬化可能である。

上記の複合物の別の１つの実施形態において上記のシリコーンは、室温において１００ｍＰａｓないし１００，０００ｍＰａｓの範囲の粘度を有する。上記のシリコーンは有利には室温において、１，０００ｍＰａｓないしは４０，０００ｍＰａｓの範囲の粘度を有する。

このような粘度を有するシリコーンの利点は、これが、高い保管安定性を有することである。すなわち、このシリコーンに分布させた着色材料は、比較的長い保管期間の後も、シリコーンにおいて同じ空間的な分布を有し続けて、例えば、極めて低い粘度を有するシリコーンの場合のようには大きくは沈降せずまた保管容器の底部に集まることはないのである。これに対して比較的粘度の高いシリコーンでは、加工時、例えば射出成形時に、粘性が高いことによってさまざま困難が生じてしまうことがある。

上記の複合物の別の１つの実施形態において、上記の複合物には、ジアルキルシリコーンおよび／または芳香族シリコーンが含まれる。

したがって上記のシリコーンは、１成分シリコーンすなわち純粋なシリコーンとすることができるが、２成分シリコーンとすることも可能である。ここでは上記のシリコーンが２つ以上の成分を含む実施形態も考えられる。芳香族シリコーンを添加することにより、例えばシリコーン混合物の屈折率を増大させ、したがって上記の複合物の屈折率を増大させることができる。

２成分シリコーンでは、上記の着色剤粒子を例えばまず第１の成分に組み込むこともでき、つぎにこれを第２の成分と混ぜる。しかしながら上記の着色剤粒子は、２つの成分に組み込むことも可能である。

例えば１つまたは複数のアルキルグループが芳香基によって置換されたシリコーンでは、ないしはジアルキルシリコーンブロックおよびアリールアルキル主鎖要素ないしはジアリール主鎖要素を有する領域からなるシリコーンブロックポリマでは、屈折率を変更することができる。さらに溶媒耐久性および浸透特性ならびに接着耐久性を改善することできる。硬度およびＥモジュールを高めることも可能である。

架橋すべきハイブリット二重結合機能およびＣ−Ｃ−二重結合機能は、例えばそれぞれの鎖端部においてまたは側基に存在することができる。

上記の複合物の別の１つの実施形態において上記の複合物は、１.４ないし１.４８の範囲の屈折率を有する。

別の１つの実施形態において上記の複合物の屈折率は１.５０よりも大きく、これによって上記の電磁ビームが上記のシリコーンの境界面においてチップに移行する際の結合損失を最小化することができる。

１つの実施形態において上記の複合物は、１.５０ないし１.５７の範囲の屈折率を有する。

上記の複合物の別の１つの実施形態において上記の複合物は、付加架橋性のシリコーンを有する。

ここでこれは例えば２つの成分のシリコーンとすることができ、そのうちの１つは、Ｃ−Ｃ二重結合を有しており、また別の１つはハイドライドである。したがってこれらの２つの成分間にヒドロシリル化を行うことができる。この場合の利点は、架橋時に付加複製物が発生しないことである。

上記の複合物の別の１つの実施形態において上記の複合物には溶媒が含まれない。

上記の着色剤がシリコーンに直接拡散することができることにより、ここでは溶媒の添加を省略することができる。これによって可能になるのは、上記のシリコーンが上記の着色剤を溶かすために使用される溶媒によって腐食させられ得るか否かにかかわらずこのシリコーンを選択することができることである。同様に上記の複合物を別に使用する場合、例えば上記の複合物を透明の基板に被着する場合にも、溶媒とこの基板との間の両立性に注意する必要がないのである。

さらに加工時の膨張および縮小現象ならびに危機的な作業場所濃度による健康に害を及ぼす従業員暴露および爆発保護手段を考慮する必要がないのである。

上記の複合物の別の１つの実施形態においてこの複合物にはエポキシドが含まれていない。これによってこの複合物は、上でシリコーンとエポキシドとの比較において説明した欠点を有しない。

上記の複合物の別の１つの実施形態においてこの複合物にはエポキシドが含まれていない。この複合物は付加的にさらに１つのディフューザを含むことができる。このディフューザ材料は、例えばCaF₂，SiO₂，BaSO₄，CaCo₃，Al₂O₃，TiO₂，ZrO₂，ZnOから選択することができる。このディフューザは、上記の複合物において電磁ビームに関する散乱作用を有しており、したがって上記の複合物におけるその散乱を増大させるのである。

さらに上記の複合物は付加的にさらに例えば高熱ケイ酸などの濃縮剤を含むことができる。上記の濃縮剤を介して、例えば上記の複合物の粘度を調整し、吸収層の沈殿および凝集作用特性を最小化し、光学的な場における所望のフィルタ作用をより一層均一に形成し、また散乱作用を最適化することができる。

ここでは上記の複合物の他に、上で説明した複合物を硬化させることによって得られる材料についても特許保護が請求される。

この複合物は、例えば１つの構成部分または例えば透明基板上の１つの層に硬化させることができる。１つの実施形態において上記の層厚は、１μｍないし２ｍｍの範囲にあり、有利には１０μｍないし１ｍｍの範囲にある。ここでこの層厚を薄く選択し過ぎると、上記の層によってフィルタ除去しようとするビームうちの高い割合がこの層を通過して到達することにもなり得る。この層厚を厚く選択し過ぎると、これによって例えば、この層によってフィルタ除去しようとしていない程度の上記の電磁ビームの大き過ぎる割合が、この層によって吸収されてしまうことになる。

上記の層は、例えばピクセル点またはストライプなどのパターン構造を有することも可能である。層厚の異なる複数の面を形成することも可能である。

上記の形成した層は、例えばチップ素子またはアレイ装置などの感光性の構成部分を保護するのに使用することも可能である。

本発明では、上記の複合物に加えて、この複合物を製造する方法についても特許保護が請求される。

フィルタ材料用の複合物を製造するための１変形実施形態において上記の方法は、つぎの方法ステップ、すなわち、シリコーンを供給するステップＡ）と、
シリコーンを加熱するステップＢ）と、
ステップＢ）のシリコーンに少なくとも１つの着色材料を混ぜて拡散を発生させるステップＣ）と、
ステップＣ）の拡散を混ぜて混合物を生じるステップＤ）と、
ステップＤ）の混合物を加熱するステップＥ）と、
ステップＥ）の混合物を拡散して、フィルタ材料用の複合物を生じさせるステップＦとを有しており、ここで上記の複合物は、４００ｎｍと７００ｎｍとの間の波長のビームに対して２０％以下の相対透過率を有しており、８５０ｎｍと１０２５ｎｍとの間の波長のビームに対して５０％以上の相対透過率を有する。

上記の着色剤は、方法ステップＡ）において、例えば粉末、顔料または顆粒として供給することができる。上記の出発材料は、有利には容器で供給され、ここでこの容器には、ＳおよびＮを含有する表面汚染がない。

方法ステップＢ）のシリコーンは、有利には３５℃ないし４０℃の範囲の温度で加熱される。これにより、引き続いて上記の着色剤を容易に組み込むことができる。

方法ステップＤ）における拡散は、例えば攪拌装置、３本ロールミルにより、または有利には溶解機プレートにより、２０℃ないし８０℃の温度および２００ないし８００ＲＰＭで１ないし８時間内でまたは一晩かけて行われる。上記の混合物は、３００ないし６００ＲＰＭの溶解機プレートにより、またはPendraulik攪拌機によって混合することができる。これは、例えば１時間の時間にわたって行うことができる。

方法ステップＥ）では、例えば６０℃と８０℃との間の温度において炉で加熱することができる。これは、例えば２時間の時間にわたって行うことができる。

方法ステップＦ）の拡散は、例えば２時間の時間にわたって行うことができる。

シリコーンにおける着色剤の分布をさらに改善するため、上記の複合物を１６００ＲＰＭないし２０００ＲＰＭでミキサにおいて混ぜ合わせることができる。このためには、例えばSpeedMixer（登録商標）を使用することができる。例えば、それぞれ２分間の２つのステップにおいて混ぜ合わせることができる。択一的または付加的には３本ローラスチェア（Dreiwalzenstuhl）を用いた処理によって均一化することもできる。

まだ比較的大きな着色剤アグロメレートが上記の複合物に存在している場合、これらのアグロメレートは、例えばフィルタプロセスによって分離することが可能である。これにより、上記の濾材の均一性を増大させる。このためには濾材の硬化を損なうか硬化を起こさせない材料を上記の複合物に放出しない濾過剤を使用することができる。

例えば、５０μｍよりも大きなすべての着色剤アグロメレートをフィルタ除去するフィルタを使用することができる。

上記の複合物における粒子ないしは着色剤アグロメレートの最大サイズは、２００μｍ、有利には５０μｍ、殊に有利には２０μｍを上回らないようにする。

方法ステップＤ）における拡散は、例えば、攪拌または拡散方法により、有利にはビードミル、高速溶解機（Ultra-Turrax）、ローラ方式またはミキサ（例えばSpeedMixer（Ｒ））を介して混ぜ合わせることができる。ここでは上記のミキサを２０００ＲＰＭの速度に到達させる。

ここでは相応の装置の速度を有利には選択して、混合ないしは拡散ステップにおいて加えられる機械的な剪断力により、上記の１つまたは複数のシリコーンの分子構造が鎖分解反応によって可能な限りに変化しないかないし損傷されないようにする。

方法ステップＤ）における混合は、有利には２０℃ないし８０℃の範囲の温度で行われる。熱硬化可能な１成分シリコーン系において上記の混合温度は有利には４０℃を上回らない。

上記の方法の別の１変形実施形態においてＦ）の複合物は、１つの面に被着されるため、１つの層が形成される。これは、付加的な方法ステップＧ）において行われる。

上記の被着の前に上記の複合物にさらに１つの硬化剤を添加することができる。

この層は、横方向のパターンならびに位置選択的なフィルタ作用を有することができる。

上記の形成される層は、有利には１０μｍないし２ｍｍの層厚を有し、殊に有利には１００μｍないし１ｍｍの層厚を有する。このような層厚によれば、十分な吸収度が得られ、その際に上記の層を通って到達させようとする電磁ビームの部分が過剰に吸収されることはない。

方法ステップＦ）における上記の複合物は、例えば流体フェーズからなる方法ステップＧ）においてディスペンサまたはジェットによって被着することができる。かしながら、例えばスクリーン印刷、タンポン印刷、スピンコーティング、スタンプ技術、浸し塗りまたはローラなどの技術も使用可能である。上記のスクリーン印刷またはジェット技術によれば、固有の幾何学構造（点、線、面）を作製することも可能である。

したがって、例えば、基板の部分領域だけを所期のようにコーティングすることもできる。

被着した層の硬化は、例えば、６０℃ないし１８０℃の温度において、有利には１００℃ないし１５０℃の温度において行うことができる。これは、例えばインラインプロセスにおいて行うことができ、ここでは上記の層はまず１５０℃で１５分間硬化され、引き続いて後硬化プロセスにおいて別個の炉において１５０℃でさらに１時間、後硬化されるか、別のステップ（バッチプロセス）において、例えば１５０℃で１時間にわたって後硬化される。

別の１つの方法変形実施形態において、上記の層は、その全面積において同じ吸収特性を有する。これは上記のシリコーンにおいて着色材料を均一に分布させることによって達成することができる。このような着色材料の均一な分布は、上で説明した混合技術によって達成することが可能である。

本発明では、上記の複合物を硬化させることによって得ることの可能な材料の他に、このような材料を含むオプトエレクトロニクス構成素子についても特許保護が請求される。

本発明の１つの実施形態は、８５０ｎｍないし１０２５ｎｍの波長領域の波長の電磁ビームを放射または吸収するオプトエレクトロニクス構成素子に関する。ここでこの構成素子のビーム路には、上記の複合物を硬化することによって得られる材料を含む層または構成部分が含まれている。

この層または構成部分により、５００ｎｍと７００ｎｍとの間の波長の電磁ビームを十分にフィルタ除去することができ、その際に上記のオプトエレクトロニクス構成素子によって放射または吸収されるこれらの波長の電磁ビームの大部分が上記のフィルタによってフィルタ除去されてしまうことはない。したがって、例えば、上記のオプトエレクトロニクス構成素子が検出器である場合、４００ｎｍないし７００ｎｍの波長領域の障害ビームはフィルタ除去されるため、このビームによってこの検出器に不所望の信号が形成されることはないのである。

上記のオプトエレクトロニクス構成素子の別の１つの実施形態において、上記の層または構成部分は、昼光フィルタである。したがってこのフィルタにより、障害となる昼光から上記の放射または吸収光学素子を保護することができる。

オプトエレクトロニクス構成素子において上記の粒子は、例えば散乱粒子としても機能し、したがって、例えば、光の吸収によって得られかつ反射作用による周囲ビームからの障害信号に対する保護が増大されるため、暗騒音ないしは信号雑音比がさらに改善され、ひいては検出器の良度がさらに改善される。これに相応し、送信器側において、着色剤添加および粒子形状に依存して粒子散乱によって近距離場および遠距離場が最適化されるのである。

以下では図面および実施例に基づいて本発明の変化形態をより詳細に説明する。

図１には、３つの透過スペクトルａないしｃが線図で示されており、ここでは相対透過率（Ｓ_rel）がそれぞれ４００ｎｍないし１１００ｎｍの波長（λ）にわたってパーセントで示されている。ここで１００パーセントは、この波長領域において達成される最も高い透過率を示しており、この透過率は、各曲線に対して得られたものである。

これらの測定に対し、ビーム源としてBentem社の構成されたモノクロメータを使用した。受信器として、既知の感度を有するチップを１つのケーシングにポッティングする。ポッティング材料として、それぞれ測定すべき材料を使用した。

ここで曲線ａは、着色材料を添加していない純粋なシリコーンに対する相対透過率の経過を示している。曲線ａは、４００ｎｍから約９５０ｎｍの波長領域において単調に増大し、近似的に直線的に、すなわち同じ傾きで増大している。約９５０ｎｍにおいて相対透過率最大値に到達した後、この曲線は、引き続きの経過において急峻に放物線状に降下しており、これはこの曲線が１１００ｎｍの波長領域において相対透過率に対する値のちょうど２０％に到達するまで続けられる。

曲線ｂには、複合物Ｚ_bに対する相対透過率の経過が示されている。ここで複合物Ｚ_bには、２成分のシリコーン系（Shin Etsu KJR 9022 E1）が９８.４の質量含有率の割合で、橙色の着色材が０.０８の質量含有率の割合で、紫色の着色剤が０.５３の質量含有率の割り当て、第１の緑色の着色剤が０.２０の質量含有率の割合で、また第２の緑色の直食材が０.１９の質量含有率の割合で含まれている。

図１からわかるように複合物Ｚ_bは、４００ｎｍないし７００ｎｍの波長領域においてほとんど透過率を有しないのも同然である。７５０ｎｍないし９００ｎｍの波長領域において曲線ｂは急峻に放物線状に増大し、約９５０ｎｍの波長において相対透過率の最大値に到達する。この最大値を通過した後、この曲線は、曲線ａに類似して放物線状に急峻に減少する。

曲線ｃは、複合物Ｚ_cの相対透過率を示している。ここで複合物Ｚ_cには、２成分のシリコーン系（Shin Etsu KJR 9022 E1）が９８.２の質量含有率の割合で、橙色の着色材が０.１７の質量含有率の割合で、紫色の着色剤が１.０６の質量含有率の割り当て、第１の緑色の着色剤が０.４０の質量含有率の割合で、また第２の緑色の直食材が０.３７の質量含有率の割合で含まれている。

曲線ｃも同様に４００ｎｍないし７００ｎｍの波長領域について実質的に相対透過率を有しない。７５０ないし９００ｎｍの波長領域において曲線ｃは、曲線ｂと同様に急峻に増大しているが、この曲線ｃの経過は、高い波長の方にややシフトしている。この曲線ｃもほぼ９５０ｎｍの波長においてその相対透過率の最大値に達しており、この最大値の後、他の２つの曲線と同様に急峻に放物線状に減少している。

図１からわかるように、適切な着色剤の組み合わせを添加することにより、４００ないし７００ｎｍの波長領域において極めて良好なフィルタ機能を達成することができる。このフィルタ機能は、純粋なシリコーンでは、曲線ａからわかるように得ることできないものである。複合物Ｚ_bも複合物Ｚ_cも共に急峻な吸収エッジを有しており、このことは、約７５０ｎｍないし９００ｎｍの領域における２つの曲線の急峻な増大部において識別することができる。したがって複合物Ｚ_bおよびＺ_cは、例えば昼光フィルタとして極めて適している。これらの複合物は、例えばオプトエレクトロニクス構成素子に使用可能であり、これらの構成素子は、例えば９００ないし１０００ｎｍの波長領域の電磁ビームで動作する。

図２には、フォトダイオードとして構成されたオプトエレクトロニクス構成素子の１つの実施形態の概略側面図が示されている。このフォトダイオードには昼光フィルタ１が含まれており、この昼光フィルタは、本発明で説明したように作製された材料からなる。昼光フィルタ１ならびに第１電気コンタクト２は、高濃度にｐドーピングされたゾーン７に配置されている。高濃度にｐドーピングされたゾーン７はその側面も下側も、ｐドーピングされたゾーン６によって包囲されている。このゾーンそれ自体の側面および下側にもｎドーピングされたゾーン５が続いている。このｎドーピングされたゾーン５は、高濃度にｎドーピングされたゾーン４に載置されており、このゾーンそれ自体は第２の電気コンタクト３に配置されている。上記の上面の縁部領域には、誘電体８が設けられている。昼光フィルタ１によって濾波されない１波長の電磁ビームが、昼光フィルタの表面に当たると、ここでは例えばフォトン９として示されたこの電磁ビームは、昼光フィルタ１を通過して、高濃度にｐドーピングされたゾーン７を通ってｐドーピングされたゾーン６に到達する。この場合、フォトン９のエネルギにより、電荷分離が発生して電子１０と正孔１１とになる。電子１０ないしは正孔１１は、この構成素子の第２の電子コンタクトないしは第１の電子コンタクトまで移動し得る。荷電担体が移動することにより、上記の構成素子に電流が流れる。昼光フィルタ１によって阻止できるのは、昼光の波長領域の電磁ビームが入射することによってフォトンがフォトダイオードの内部に到達し、そこで電荷の分離により、望ましくない電流がトリガされ、したがって望ましくない暗信号がフォトダイオードにおいてトリガされることである。

本発明は、実施例に基づく説明に制限されるものではない。むしろ本発明には、あらゆる新規の特徴ならびにこれらの特徴のあらゆる組み合わせが含まれており、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴のあらゆる組み合わせが含まれる。このことはそのような特徴または組み合わせ自体が、特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまるものである。

１ フィルタ、 ２ 第１電気コンタクト、 ３ 第２電気コンタクト、 ４ 高濃度ｎドーピングゾーン、 ５ ｎドーピングゾーン、 ６ ｐドーピングゾーン、 ７ 高濃度ｐドーピングゾーン、 ８ 誘電体、 ９ フォトン、 １０ 電子、 １１ 正孔

Claims (13)

1. ８５０ｎｍから１０２５ｎｍまでの波長領域の波長の電磁ビームを放射するかまたは吸収するオプトエレクトロニクス構成素子であって、
   当該構成素子は、フィルタ材料を含むフィルタ層をビーム路に有しており、
   前記フィルタ材料は、シリコーンと、１つまたは複数の着色剤とからなり、
   前記シリコーンは、少なくとも１つの前記着色剤に対するマトリクス材料であり、前記少なくとも１つの着色剤は前記シリコーンに拡散されており、
   前記フィルタ材料は、４００ｎｍと７００ｎｍとの間の波長のビームに対して２０％以下の相対透過率を有しており、かつ、８５０ｎｍと１０２５ｎｍとの間のビームに対して５０％以上の相対透過率を有しており、
   前記シリコーンは６０℃から１８０℃の領域において熱硬化可能であり、
   前記シリコーンには芳香基が含まれており、シリコンブロックポリマは、ジアルキルシリコーンブロックと、アリールアルキル主鎖要素またはジアリール主鎖要素とを有する領域からなり、
   前記フィルタ材料の屈折率は、１．５０から１．５７までの範囲であり、
   前記シリコーンは、付加架橋性シリコーンであり、該付加架橋性シリコーンは、Ｃ−Ｃ二重結合を有する成分と、ハイドライドを有する別の成分とを有しているため、前記２つの成分の間でヒドロシリル化が生じており、
   前記フィルタ材料には、溶媒が含まれない、
   ことを特徴とするオプトエレクトロニクス構成素子。
2. 前記シリコーンは、２成分シリコーンであり、
   前記少なくとも１つの着色剤は、前記シリコーンの第１成分に組み込まれ、前記少なくとも１つの着色剤を有する前記第１成分は、前記シリコーンの第２成分に混ぜ合わされる、
   請求項１に記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
3. 前記シリコーンは、２成分シリコーンであり、
   前記少なくとも１つの着色剤は、前記シリコーンの２つの成分に組み込まれている、
   請求項１に記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
4. 前記着色剤は前記シリコーンにおいて均一に分散されている、
   請求項１から３までのいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
5. ７００ｎｍと８５０ｎｍとの間にある波長のビーム用の前記フィルタ材料は、７００ｎｍにおける２０％以下から８５０ｎｍにおける５０％以上に増大する相対透過率を有する、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
6. 前記着色剤は、前記フィルタ材料において２００μｍ以下の粒子である、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
7. 前記フィルタ材料は、溶媒黄色１７９，溶媒黄色９３，溶媒黄色１１４，溶媒橙色６０，溶媒橙色１０７，溶媒赤色１７９，溶媒赤色１３５，溶媒赤色１１１，溶媒赤色１９５，溶媒赤色５２，溶媒紫色３６，溶媒紫色１３，溶媒青色９７，溶媒青色１０４，溶媒緑色３，溶媒緑色２８のグループから選択された少なくとも１つの着色剤を含む、
   請求項１から６までのいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
8. 前記フィルタ材料には、３つのグループIないしIII
   I） 溶媒黄色１７９，溶媒黄色９３，溶媒黄色１１４，溶媒橙色６０，溶媒橙色１０７，溶媒赤色１７９，溶媒赤色１３５，溶媒赤色１１１，溶媒赤色１９５，溶媒赤色５２，
   II） 溶媒紫色３６，溶媒紫色１３，溶媒青色９７、溶媒青色１０４，
   III） 溶媒緑色３，溶媒緑色２８
   の１つずつのグループからの少なくとも１つの着色剤が含まれる、
   請求項７に記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
9. 前記オプトエレクトロニクス構成素子は、フォトダイオードとして構成されており、
   該フォトダイオードは、高濃度にｐドーピングされたゾーン（７）を有しており、
   当該ゾーン（７）の上には前記フィルタ材料（１）が直接配置されており、
   前記高濃度にｐドーピングされたゾーン（７）は、側面も下側も、ｐドーピングされたゾーン（６）によって包囲されており、
   当該ｐドーピングされたゾーン（６）それ自体の側面にも下側にも、ｎドーピングされたゾーン（５）が続いており、
   当該ｎドーピングされたゾーン（５）は、高濃度にｎドーピングされたゾーン（４）に載置されており、
   前記高濃度にドーピングされたゾーン（７，４）にはそれぞれ電気コンタクト（２，３）が取り付けられている、
   請求項１から８までのいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
10. 前記フィルタ材料は、昼光フィルタである、
    請求項１から９までのいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
11. 前記フィルタ層は、その全面積にわたって同じ吸収特性を有する、
    請求項１から１０までのいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項に記載されたオプトエレクトロニクス構成素子を製造する方法において、
    Ａ） シリコーンを準備するステップと、
    Ｂ） 当該シリコーンを加熱するステップと、
    Ｃ） ステップＢ）のシリコーンに少なくとも１つの着色材料を混ぜて拡散を発生させるステップと、
    Ｄ） ステップＣ）の拡散を混ぜて混合物を生じさせるステップと、
    Ｅ） ステップＤ）の混合物を加熱するステップと、
    Ｆ） ステップＥ）の混合物を拡散して、フィルタ材料を生じさせるステップと、
    Ｇ） ステップＦ）のフィルタ材料を表面に被着してフィルタ層を構成するステップと、
    Ｈ） ステップＧ）の載置されたフィルタ層を、６０℃から１８０℃の温度で硬化させるステップとが含まれており、
    前記シリコーンには芳香基が含まれており、シリコンブロックポリマは、ジアルキルシリコーンブロックと、アリールアルキル主鎖要素またはジアリール主鎖要素とを有する領域からなり、
    前記フィルタ材料の屈折率は、１．５０から１．５７までの範囲であり、
    前記シリコーンは、付加架橋性シリコーンであり、該付加架橋性シリコーンは、Ｃ−Ｃ二重結合を有する成分と、ハイドライドを有する別の成分とを有しているため、前記２つの成分の間でヒドロシリル化が生じており、
    前記フィルタ材料には、溶媒が含まれない、
    ことを特徴とするオプトエレクトロニクス構成素子を製造する方法。
13. 前記構成素子は、第１電気コンタクトおよび誘電体を有しており、
    前記第１電気コンタクトを有する層または構成部分と、前記誘電体とは並んで配置されており、平坦な層を構成している、
    請求項１に記載のオプトエレクトロニクス構成素子。

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