TWI605275B - Near-infrared cut filter and optical semiconductor device - Google Patents

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TWI605275B
TWI605275B TW105120356A TW105120356A TWI605275B TW I605275 B TWI605275 B TW I605275B TW 105120356 A TW105120356 A TW 105120356A TW 105120356 A TW105120356 A TW 105120356A TW I605275 B TWI605275 B TW I605275B
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Seiichiro Ito
Yuichiro Ishizaki
Keisuke Toda
Tetsuya Tojo
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Kyocera Corp
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Description

近紅外線截止濾波件、及光半導體裝置
本發明係關於一種抑制特定之波長區域之光，具體而言抑制近紅外線之透過之近紅外線截止濾波件、及使用近紅外線截止濾波件之光半導體裝置。
近年來，於使用攝像元件或受光元件等之光半導體元件之光半導體裝置中，使用有將光聚光之光學透鏡、及作為特定之波長區域之光將近紅外線之透過抑制而使其他之波長區域之光透過之短波通型之近紅外線截止濾波件、或抑制特定之波長區域之光之透過而使其他之波長區域之光透過之短波通型及長波通型之近紅外線截止濾波件等各種光學構件。例如，於使用攝像元件之情形時，出於將入射至攝像元件之光之波長區域限定於人類之眼睛可察覺之波長區域(可見光線區域)中之目的，而將抑制近紅外之波長區域(近紅外線區域)之光之透過的近紅外線截止濾波件或近紅外線截止濾波件配置於光學透鏡與攝像元件之間。該近紅外線截止濾波件或近紅外線截止濾波件構成為抑制作為波長相較可見光線之波長區域更長之光之近紅外線之透過。
例如於日本專利特開2012-137649號公報中，提案有一種於透明基板之上積層有吸收近紅外線之波長區域之光之吸收膜之近紅外線截止濾波件。又，於例如日本專利特開2013-54368號公報中，提案有一種包含於半導體基板之上積層將作為特定之波長區域之光反射之紅外線之複數種之薄膜而成之多層膜之近紅外線截止濾波件。
日本專利特開2012-137649號公報中揭示之近紅外線截止濾波件係於透明基板上依次積層將近紅外線反射之反射膜、吸收近紅外線之吸收膜及保護膜而獲得。於該吸收膜中包含吸收近紅外線之有機色素。又，吸收膜中使用有含有苯乙烯結構之丙烯酸系者。
然而，該構成之近紅外線截止濾波件係於吸收近紅外線之吸收膜中，形成吸收膜之樹脂中出現有機色素較多之部位與有機色素較少之部位，故而存在難以於吸收膜之所有部位使有機色素均一地吸收近紅外線之情況。又，若為了消除有機色素較少之部位，而將複數層重疊，則存在出現有機色素過多之部位之虞，又，存在光之透過性整體地變差之情況。
本發明之一實施形態之近紅外線截止濾波件具備：吸收膜，其吸收入射之光中之近紅外線；反射膜，其係於上表面配置有上述吸收膜，且將透過上述吸收膜之光中之近紅外線反射；及透明基板，其係於上表面配置有上述反射膜及上述吸收膜，使透過上述反射膜之光透過；上述吸收膜包含：聚合物，其包含具有疏水基之重複單位及具有羥基之重複單位；及有機色素，其係分散於上述聚合物中，具有羥基並且吸收近紅外線；上述聚合物中之具有羥基之重複單位係乙烯醇。
又，本發明之一實施形態之光半導體裝置具備：光半導體元件收納用封裝體，其具有光入射之透鏡固定部、透過上述透鏡固定部之光透過之濾波件固定部、及透過上述濾波件固定部之光入射之光半導體元件安裝部；透鏡，其固定於上述透鏡固定部；本發明之一實施形態之近紅外線截止濾波件，其係以透過上述透鏡之光自上述吸收膜側入射之方式固定於上述濾波件固定部；及光半導體元件，其係以透過上述近紅外線截止濾波件之光入射之方式安裝於上述光半導體元件安裝部。
01‧‧‧另一面側之第1群
02‧‧‧另一面側之第2群
03‧‧‧另一面側之第3群
04‧‧‧另一面側之第4群
05‧‧‧另一面側之第5群
1‧‧‧近紅外線截止濾波件
2‧‧‧吸收膜
3‧‧‧反射膜
4‧‧‧透明基板
5‧‧‧保護膜
11‧‧‧低折射率層
12‧‧‧高折射率層
20‧‧‧聚合物
21‧‧‧有機色素
31‧‧‧第1群
32‧‧‧第2群
33‧‧‧第3群
34‧‧‧第4群
35‧‧‧第5群
36‧‧‧第6群
37‧‧‧第7群
100‧‧‧光半導體裝置
101‧‧‧光半導體元件收納用封裝體
102‧‧‧光半導體元件安裝部
103‧‧‧濾波件固定部
104‧‧‧透鏡固定部
105‧‧‧光半導體元件
106‧‧‧透鏡
A-A線‧‧‧A-A線
圖1(a)係表示本發明之一實施形態之近紅外線截止濾波件之剖視圖，(b)係(a)之吸收膜之放大剖視圖。
圖2係表示本發明之其他實施形態之近紅外線截止濾波件之剖視圖。
圖3係表示本發明之其他實施形態之近紅外線截止濾波件之剖視圖。
圖4係表示本發明之其他實施形態之近紅外線截止濾波件之剖視圖。
圖5係表示本發明之一實施形態之近紅外線截止濾波件中之反射膜及透明基板之剖視圖。
圖6係表示本發明之一實施形態之近紅外線截止濾波件之反射膜中之第1群之多層結構之放大圖。
圖7係表示圖5所示之構成中之光之透過率之圖表。
圖8係詳細地表示圖2所示之本發明之其他實施形態之近紅外線截止濾波件中之反射膜之剖視圖。
圖9係表示圖8所示之構成中之光之透過率之圖表。
圖10係表示本發明之其他實施形態之近紅外線截止濾波件中之反射膜及透明基板之剖視圖。
圖11係詳細地表示圖4所示之本發明之一實施形態之近紅外線截止濾波件中之反射膜之剖視圖。
圖12係僅表示本發明之其他實施形態之近紅外線截止濾波件之單面中之反射膜之剖視圖。
圖13係表示於圖12所示之本發明之其他實施形態之近紅外線截止濾波件之單面設置有透明基板之情形時之光之透過率之圖表。
圖14係表示圖12所示之本發明之其他實施形態之近紅外線截止 濾波件之透過率之圖表。
圖15係表示本發明之實施形態之光半導體裝置之俯視視圖。
圖16係沿著圖15所示之光半導體裝置之A-A線之剖視圖。
以下，對於本發明之實施形態之近紅外線截止濾波件，一面參照圖式一面進行說明。
<近紅外線截止濾波件之構成>
圖1(a)係表示本發明之一實施形態之近紅外線截止濾波件1之剖視圖，圖1(b)係表示將吸收膜2之一部分放大所得之剖視圖。於該等之圖中，近紅外線截止濾波件1具備吸收膜2、反射膜3及透明基板4。
如圖1(a)所示，於透明基板4之上表面設置有反射膜3，且於反射膜3之上表面設置有吸收近紅外線之吸收膜2。該吸收膜2包含：聚合物20，其包含具有疏水基之重複單位及具有羥基(-OH基)之重複單位；及有機色素21，其係分散於該聚合物20中，具有羥基並且吸收近紅外線。此處，所謂近紅外線係指波長區域中700~1500nm之光。該吸收膜2係俯視時之尺寸為例如一邊為7×7mm之四邊形，厚度為0.5~10μm。
該聚合物20中之具有疏水基之重複單位係構成具有難以與水分子親和之原子團之聚合物20之分子結構。該聚合物20中具有疏水基之重複單位例如為具有丁醛基(C8H15O2：示性式省略)之乙烯丁醛(C8H15O2：示性式省略)及具有乙醯基(C2H3O：CH3CO-)之乙酸乙烯酯(C4H6O：CH2=CHOCOCH3)、具有甲縮醛基(C5H8O2：示性式省略)之維尼綸(C5H8O2：示性式省略)及具有乙醯基之乙酸乙烯酯、具有烷基(CmH2m)等之包含碳及氫之烴系單體、具有丙烯醯基之丙烯酸(C3H4：CH2=CHCOOH)單體或甲基丙烯酸甲酯(C5H5O2：CH2=C(CH3)COOCH3)單體。
具有烷基之烴系單體例如為乙烯(C2H4：CH2=CH2)。此外，亦可為丙烯(C3H6：CH3CH=CH2)或丁二烯(C4H6：CH2=CHCH=CH2)等。又，疏水基除了烷基之外，既可為具有苯基(C6H5-)之烴系(CmHn)單體(n與m係自然數，且為單體中具有雙鍵之組合)，亦可例如為苯乙烯(C8H8：C6H5-CH=CH2)或α-甲基苯乙烯(C9H10：C6H5C(=CH2)CH3)等。
若為包含該等重複單位之聚合物20，則可抑制聚合物20與有機色素21之反應。因此，吸收膜2可維持有機色素21所具有之吸收特性。
於聚合物20中具有疏水基之重複單位例如為乙烯醇縮乙醛及乙酸乙烯酯之情形時，聚合物20為聚乙烯醇縮乙醛聚合物。因該聚乙烯醇縮乙醛包含縮醛基，故吸收膜2之韌性提昇。因此，亦可於透明基板4中使用玻璃等之情形時，抑制破裂及龜裂等產生之情況。又，由於聚乙烯醇縮乙醛具有乙醯基，故而吸收膜2本身不易溶於水中。如此般，於聚合物20包含與有機色素21不產生反應之重複單位之情形時，不存在有機色素21溶解於聚合物20中之虞，故而可維持有機色素21之功能。
又，作為聚合物20中具有羥基之重複單位之乙烯醇係於示性式上為乙烯醇單體，但於實際製品之近紅外線截止濾波件1之狀態下，不存在乙烯醇單體。其原因在於乙烯醇(CH2=CHOH)不穩定，會立刻變成更穩定之乙醛(CH3CHO)。
又，聚乙烯醇縮乙醛聚合物係藉由聚乙烯醇與醛(甲醛(CH2O：HCHO)或丁醛(C4H8O：C3H7CHO))之縮合反應而獲得。此時，使用鹽酸或硫酸等無機酸作為縮合反應之觸媒。繼而，使用水或甲醇等作為溶劑。於此情形時，於縮醛化反應中，無法將聚乙烯醇完全地縮醛化。因此，羥基被殘留，進而於皂化中，殘留有少量之乙醯基。藉 此，可獲得包含具有縮醛基作為疏水基之重複單位、具有乙醯基之重複單位及具有羥基之乙烯醇之聚合物。又，包含烴系單體或丙烯酸系單體與乙烯醇之聚合物20係藉由使烴-乙酸乙烯酯共聚物或丙烯酸系-乙酸乙烯酯共聚物於甲醇中皂化而獲得。
如上所述，乙烯醇單體無法穩定地存在，但為了方便起見，而對於乙烯醇之部分，以下稱為乙烯醇單體。
乙烯醇單體係氧等氣體之透過率較低，阻氣性優異。該情形係取決於如下之原因。即，若因乙烯醇單體中所含之羥基之極性而於電荷中產生偏移，則於正-負間互相吸引而作用於分子間之力變強。若如此般作用於分子間之力變強，則分散之氧分子需要較大之能量將該分子間力拆離。此時，難以為了氧分子透過高分子鏈而擴張高分子鏈製作通道，以減弱作用於高分子鏈之分子間力。此情形亦即氧變得難以自吸收膜2之表面向內部透過，故而氧透過率變小，從而阻氣性變優異。
適於吸收膜2之聚乙烯醇縮乙醛聚合物係聚乙烯縮丁醛聚合物。於該情形時，較佳為使用聚乙烯縮丁醛聚合物中丁醛基之莫耳比為60~80莫耳%且乙醯基之莫耳比為2~6莫耳%者。聚乙烯縮丁醛聚合物係於樹脂之中，氧之透過率相對較小。又，因水蒸氣透過率亦較低，故而可抑制聚合物20溶於水中。而且，因聚合物20具有韌性，故而亦可保護其他膜。
又，於吸收膜2係烴-乙烯醇共聚物之情形時，例如可使用乙烯-乙烯醇共聚物。於該情形時，較佳為使用乙烯-乙烯醇共聚物中乙烯單體之莫耳比為20~60莫耳%者。乙烯-乙烯醇共聚物係不僅氧之透過率較小，而且親油性之乙烯被聚合，故可抑制共聚物本身溶於水中。進而，因水蒸氣之透過率亦較低，故而可抑制有機色素21溶於水中。又，尤其包含乙烯單體之莫耳比為25~35莫耳%之乙烯-乙烯醇 共聚物之吸收膜2難以溶於水中，從而阻氣性優異。
又，若聚合物20為丙烯酸乙烯醇共聚物或乙烯基甲基丙烯酸甲酯，則吸收膜2之延展性較高。因此，可減少藉由形成吸收膜2時之熱歷程而產生之應力。又，與聚乙烯醇縮乙醛聚合物及烴-乙烯醇共聚物同樣地，氧之透過率較小，亦難溶於水中。
以上所示之聚合物20係難溶於水中，阻氣性優異。藉此，可抑制有機色素21之氧化分解及對水之溶解，從而可維持有機色素21之功能。
吸收膜2係如圖1(b)所示包含聚合物20、及分散於該聚合物20中之有機色素21。該有機色素21具有羥基。有機色素21之材料例如為於取代基中具有羥基之酞菁系化合物或花青系化合物。此外，若為於取代基中具有羥基者，則可使用方酸鎓系化合物、二亞銨化合物、偶氮化合物等。此類有機色素21可結合需要吸收之波長區域組合多個分散於聚合物20中。該等有機色素21可於波長區域中，相較其他波長之光更強地吸收700~1500nm之光。
如此般，因吸收膜2中之乙烯醇單體及有機色素21之兩者均具有羥基，故而乙烯醇單體之羥基與有機色素21之羥基產生氫鍵結。於羥基彼此之氫鍵中，若陰電性之值大於氫之氧與氫產生鍵結，則該氫攜帶正電荷。另一方面，吸引電子後之氧反而攜帶負電荷。靜電引力起作用於此類攜帶有少量正電荷之氫原子與其他分子之攜帶有負電荷之氧之間，而產生氫鍵。即，電性引力作用於乙烯醇單體之氫與有機色素21之氧之間、或乙烯醇單體之氧與有機色素21之氫之間。因此，羥基彼此鍵結，有機色素21分散。於此情形時，於聚合物20中，對應於具有連續結構之乙烯醇單體之羥基，有機色素21之羥基鍵結，有機色素21分散，故而可使有機色素21無偏向地分散於聚合物20內。
進而，藉由該氫鍵，聚合物20與有機色素21較強地鍵結，故而 可抑制有機色素21與環境中之氧反應進行氧化分解。首先，於氧正要將有機色素21氧化分解時，首先為了切斷羥基彼此之氫鍵而需要能量。因此，即使可將有機色素21自與聚合物20之鍵結切斷，亦存在未殘留進行氧化分解之能量之可能性。或者，即使進行了氧化分解，亦僅為一部分，故可抑制吸收膜2中之有機色素21之氧化分解。
又，聚合物20係阻氣性優異，故而氧之透過率較低，從而可抑制有機色素21之氧化分解。又，可使有機色素21無偏向地分散於聚合物20內。因此，可抑制於樹脂中單純地混合有機色素21之情形時產生之有機色素21凝固地存在之部位及幾乎不存在之部位等之產生。甚至，可抑制聚合物20中之有機色素21之濃度變得不均一之虞。
其次，對反射膜3加以說明。該反射膜3係將透過吸收膜2之光中之近紅外線反射。其中，所謂近紅外線係指波長區域中700~1500nm之光。反射膜3之材料係例如低折射率材料之氧化矽(silica)、高折射率材料之氧化鈦(titania)。此外，若為反射近紅外線者，則亦可為氧化鋯、氧化鉭等。該反射膜3係俯視時之尺寸為例如與吸收膜2相同之尺寸，且厚度為0.01~10μm。因藉由設置有該反射膜3來反射未能利用吸收膜2完全地吸收之近紅外線，故而可抑制近紅外線自透明基板4向光半導體元件透過。
繼而，於上表面配置有反射膜3及吸收膜2之透明基板4使入射之光透過，且作為可見光線入射至攝像元件等光半導體元件中。該透明基板4係具有對於可見光線之光透過性之基板。此時之可見光線之波長區域係400~600nm之光。再者，此時所謂之透明係指可使入射之可見光線之80%以上之可見光線透過。
作為透明基板4之材料例如可使用玻璃。作為玻璃之種類，可列舉鈉鈣玻璃、石英玻璃或硼矽酸玻璃。此外，若為具有光透過性之基板，則亦可為包含金屬氧化物等無機材料或PET(Polyethylene terephthalate)(聚對苯二甲酸乙二酯)、聚醯亞胺、聚碳酸酯或丙烯酸等之樹脂材料者。該透明基板4係俯視時之尺寸為例如與吸收膜2及反射膜3相同之尺寸，且厚度為50~300μm。
再者，於入射至近紅外線截止濾波件1之光不僅包含可見光線及近紅外線，亦包含紫外線。所謂紫外線係指波長區域中200~380nm之光線。紫外線係與近紅外線相比，空氣中或透鏡等之透過率較低。因此，即使不使如有機色素21般之吸收劑如近紅外線般分散於吸收膜2中被吸收，亦可藉由反射膜3及透明基板4充分地抑制透過。
如上所示之近紅外線截止濾波件1係透過光學透鏡等之光(自吸收膜2側入射之光)首先入射至吸收膜2，再依次透過反射膜3、透明基板4。此時，於吸收膜2中，與藉由吸收近紅外線而僅以反射膜3反射近紅外線之情形相比，可減少由反射膜3反射之近紅外線之量。進而，於近紅外線截止濾波件1中，設置有吸收膜2及反射膜3之兩者，藉此，能夠以兩階段截止近紅外線。即，自吸收膜2之表面入射之光於吸收膜2之有機色素21中被吸收近紅外線。進而，未被吸收膜2吸收而透過至反射膜3之近紅外線被反射膜3反射。藉此，可截止99%以上之近紅外線。
又，如上所示之近紅外線截止濾波件1可藉由吸收膜2包含聚合物20及具有羥基之有機色素21，而成為聚合物20之羥基與有機色素21之羥基產生氫鍵結者。可藉由該氫鍵結，而抑制有機色素21之氧化分解，並且可使有機色素21無偏向地分散於聚合物20內。藉此，可維持有機色素21之功能，從而可實現能抑制自吸收膜2側入射之近紅外線之透過而使可見光線透過之近紅外線截止濾波件1。
其次，對於本發明之其他實施形態之近紅外線截止濾波件1，一面參照圖式一面加以說明。於圖2~圖4中，分別表示本發明之其他實施形態之近紅外線截止濾波件1之剖視圖。於該等圖中，近紅外線截 止濾波件1係與本發明之一實施形態同樣地具備吸收膜2、反射膜3及透明基板4。
如圖2所示，近紅外線截止濾波件1係於吸收膜2之上表面配置有保護使入射之光透過之吸收膜2之保護膜5。於圖2所示之例中，具備保護膜5之方面係與上述之本發明之實施形態不同。透過光學透鏡等之紫外線、可見光及近紅外線等之全部之波長區域之光入射至該圖2所示之例之近紅外線截止濾波件1中。
保護膜5之材料可使用氟樹脂。氟樹脂因耐摩擦性、耐化學品性及硬度優異，故可保護吸收膜2不被劃傷。尤其，氟樹脂藉由選擇因熱而顯示聚合反應之材料，而塗覆於吸收膜2之表面時，樹脂因將氟樹脂乾燥之熱進行聚合反應，氟樹脂之分子間之鍵變大，因此可獲得更硬之膜。作為其原因，因熱而顯示聚合反應之熱固性樹脂藉由高分子彼此交聯而作成三維網眼狀結構之分子，從而複雜且立體地緊密相互纏繞。該交聯反應係不可逆反應，聚合後之熱固性樹脂既不可恢復成原先之原料狀態，亦不可再次熔融進行再成形。作為此類三維網眼狀結構之高分子之熱固性樹脂係不僅耐摩擦性、耐化學品性及硬度優異，而且即使於高溫下，亦難以進行分子運動，故耐熱性亦較高。
又，氟樹脂因光之折射率與空氣接近，故而亦可具有作為使入射之光於表面不反射地透過之防反射膜之作用。即，包含氟樹脂之保護膜5係防止近紅外線截止濾波件1之表面之劃傷之效果較大，可使光不反射地透過。該保護膜5係俯視時之尺寸為例如與透明基板4、反射膜3及吸收膜2相同之尺寸，且厚度為0.05~5μm。
由於存在該保護膜5，故與吸收膜2之上表面露出於外部之情形相比，可抑制氧及水蒸氣等之透過。又，可保護吸收膜2之上表面免於受摩擦等，避免被劃傷。
其次，於圖3或圖4所示之例中，近紅外線截止濾波件1亦於圖1 所記載之本發明之一實施形態或圖2所記載之本發明之其他實施形態中之透明基板4之下表面，以與上表面側夾隔著透明基板4成為對稱之方式，依次設置有反射膜3及吸收膜2。或者，亦可依次設置反射膜3、吸收膜2及保護膜5。如此地，透明基板4之上表面側及下表面側之膜構成夾隔著透明基板4而對稱，藉此，於透明基板4之上下同樣地產生因各個膜之材料及厚度不同而產生之膜間之應力。因此，可減少透明基板4產生應變。其原因在於，即使於近紅外線截止濾波件1之製作及使用時施加熱，亦於透明基板4之上表面側及下表面側，同樣構成之膜同樣地進行熱膨脹及熱收縮。尤其，於自較大尺寸之多個多片用之母基板最終進行切晶，獲得複數個近紅外線截止濾波件1時，可均一地施加利用晶圓切割機等切斷多個多片用之母基板之力。
圖5係表示本發明之一實施形態之近紅外線截止濾波件1中之反射膜3及透明基板4之剖視圖，圖6係表示構成該反射膜3之第1群31之多層結構之放大剖視圖。又，圖7係表示圖5所示之構成中之透過率之圖表。橫軸表示波長(nm)，縱軸表示透過率(%)。反射膜3具有將折射率不同且分別使可見光線及近紅外線透過之低折射率層11及高折射率層12積層而構成之複數個群。如圖5所示，反射膜3自光所入射之方向(於圖5中為圖之上方)依次具備有第1群31、第2群32、第3群33、第4群34、第5群35、第6群36及第7群37。該近紅外線截止濾波件1係作為藉由使入射至反射膜3之光透過，而使可見光線相較近紅外線更多地透過者發揮作用。
以下所示之構成係為了使需要抑制反射之可見光線有效地透過，而基於將中心波長設為500nm之設計條件所求得之構成。又，以下，為了方便起見，而將低折射率層11之光學膜厚之4分之1設為L，將高折射率層12之光學膜厚之4分之1設為H進行說明。又，於以下所示之實施例中，低折射率層11為二氧化矽(SiO2)且折射率為1.47，高 折射率層12為二氧化鈦(TiO2)且折射率為2.43。當俯視該第1群31時之尺寸結合作為目的之近紅外線截止濾波件之規格適當地設定即可，例如為7×7mm。
如圖6所示，第1群31係自光所入射之側依次包含低折射率層11、高折射率層12及低折射率層11。此時，第1群31之表觀光學膜厚為可見光線之波長(此處為500nm)之大致4分之1。上下之低折射率層11之厚度相同，且以高折射率層12為中心對稱地設置。該第1群31之反射波係將3層之反射波合成所得者，但實際上與將第1群31視為單層之情形時之反射波相同，第1群31可作為表觀折射率為n1之單層處理。
此處，第1群31係例如包含低折射率層11為SiO2、高折射率層12為TiO2及低折射率層11為SiO2之組合，且各層之光學膜厚為0.3L、0.29H及0.3L。該0.3及0.29係作為調整各層之光學膜厚之光學膜厚調整係數之第1係數。此時，各層之光學膜厚為0.3×(500/4)=37.5(nm)、0.29×(500/4)=36.25(nm)及0.3×(500/4)=37.5(nm)，第1群31之表觀光學膜厚為該等之合計之111.25(nm)。又，各層之物理膜厚成為與各層之光學膜厚分別除以折射率所得者相等，分別為37.5÷1.47=25.51(nm)、36.25÷2.43=14.92(nm)及37.5÷1.47=25.51(nm)。此時，該第1群31之表觀折射率n1為1.85。
第1群31係表觀光學膜厚為可見光線之波長之大致4分之1。本發明之一實施形態將可見光線之波長設定為500nm，故而該波長之4分之1為125nm。然而，該500nm係設計時之中心波長，於實際之設計中，該第1群31及以下之若干個之群中之光學膜厚嚴格來說並非唯一確定者，該等光學膜後為中心波長附近之光之波長之4分之1之尺寸即可。即，第1群31之光學膜厚為可見光線之波長之大致4分之1即可。此處之第1群31之光學膜厚如上所述為111.25nm，且為作為中心波長之500nm之4分之1之125nm附近，從而成為需要透過之波長區域之可 見光線之4分之1。因此，對於作為中心波長之500nm附近之可見光線，可抑制其反射，使第1群31有效地透過。
第2群32係於上表面配置有第1群31，且自上表面側起依序積層低折射率層、高折射率層及低折射率層。此時，與第1群31同樣地，低折射率層彼此之厚度相同。例如為包含SiO2之低折射率層及包含TiO2之高折射率層之組合，且各自之光學膜厚係低折射率層為0.3L、高折射率層為0.45H及低折射率層為0.3L。該0.3及0.45係與第1群31同樣地為各層之第1係數。俯視第2群32時之尺寸與第1群31相同。
此時，第2群32之各層之光學膜厚係低折射率層為0.3×(500/4)=37.5(nm)，高折射率層為0.45×(500/4)=56.25(nm)，低折射率層為0.3×(500/4)=37.5(nm)，且第2群32之表觀光學膜厚係該等之合計之131.25(nm)。又，各層之物理膜厚與各層之光學膜厚分別除以折射率所得者相等，且分別為37.5÷1.47=25.51(nm)、56.25÷2.43=23.148(nm)及37.5÷1.47=25.51(nm)。此時，該第2群32之表觀折射率為2.06。此處，第2群32之光學膜厚並非必須為可見光線之波長之大致4分之1，但因成為接近作為中心波長之500nm之4分之1之125nm之值，故而變得易使可見光線透過。
此處，於將空氣之折射率設為n0之情形時，因n0=1，故與第1群31之間，作為折射率之關係n0<n1成立。此時，為了抑制光之反射，第2群32之表觀折射率n2必須為n1<n2之關係。因此，作為如本發明之一實施形態之組合，關於第2群32，若低折射率層、高折射率層及低折射率層之光學膜厚為0.3L、0.45H及0.3L，且表觀折射率n2為2.06，則可使上述關係成立。
於此種第1群31及第2群32中，對用以增大可見光線之透過率之2個條件(相位條件及振幅條件)加以說明。
首先，對相位條件加以說明。於將複數個具有不同折射率之群 積層之情形時，為了增大光之透過率，必須抑制於各個群之界面產生之反射。於本發明之一實施形態中，在空氣與第1群31之界面及第1群31與第2群32之界面引起光之反射。此時，藉由將第1群31之光學膜厚設為可見光線之波長之大致4分之1，而第1群31之上下之界面中產生之光之反射波成為逆相位，從而相互抵消，因此可抑制第1群31引起之可見光線之反射，提昇透過率。再者，由於第1群31設定為可見光線之反射率變小，故而第1群31中，非可見光線之近紅外線之反射率變得高於可見光線之反射率。尤其，於對於可見光線所設定之中心波長(500nm)之2倍之波長(1000nm附近)，光學膜厚為波長之大致2分之1，故而第1群31之上下之界面所產生之近紅外線之反射波成為同相位。因此，近紅外線之反射波互相加強，故而第1群31中之近紅外線之透過得以抑制。
其次，對振幅條件加以說明。所謂光之振幅條件係指相對於上述之相位條件而言，用於協同地抑制光學薄膜之表面上之反射之條件。於空氣、第1群31及第2群32中，為了實現振幅條件，而自光之入射側觀察，使第1群31之上下界面中之近紅外線之反射率相等即可。藉由使該等反射率相等，第1群31之上下界面中之近紅外線之反射波之振幅一致，故而可進一步提昇上述相位條件之效果。
此處，為了振幅條件成立，空氣、第1群31及第2群32之折射率n0、n1及n2之關係為n12=n0×n2即可。此情形係空氣與第1群31之上表面之界面處之反射率能夠以(n1-n0)2/(n1+n0)2近似，第1群31之下表面與第2群2之上表面之境界處之反射率能夠以(n2-n1)2/(n2+n1)2近似。因該等近似值相等，故而成為(n1-n0)2/(n1+n0)2=(n2-n1)2/(n2+n1)2，且可將此式求解，導出n12=n0×n2之關係。
再者，藉由相位條件，第1群31之上下之界面處之反射波相互成為逆相位，故而即使振幅條件未嚴格成立，亦可獲得抑制反射波之效 果。進而，藉由以折射率n0、n1及n2之關係為n0<n1<n2或n0>n1>n2之關係成立之方式，即以n1取分別設置於第1群31之上表面及下表面之空氣及第2群32之折射率之間之值之方式進行選擇，而於不違背振幅條件之範圍內選擇各個折射率，故而抑制反射波之效果變強。
具體而言，根據n12=n0×n2之關係，關於折射率n0、n1及n2之大小關係，於n0>n1成立時，關於n2，n1>n2成立，於n0<n1成立時，關於n2，n1<n2成立。再者，為了進一步提昇抑制反射波之效果，較佳為以n0×n2-n12之差之絕對值成為0.5以下之方式選擇各群之折射率。於n0×n2-n12之差之絕對值為0.5以下之情形時，可將空氣、第1群31及第2群32之間之中心波長為500nm之可見光線之反射率抑制為1.5%以下。
以下，對第3群33~透明基板4亦同樣地進行說明。第3群33係於上表面設置有第2群32，且包含低折射率層。該低折射率層包含例如SiO2，且光學膜厚為L。第3群33之折射率n3為1.47。俯視第3群33時之尺寸與第1群31及第2群32相同。
該第3群33之光學膜厚為可見光線之波長之大致4分之1，且於中心波長為500nm之情形時為500/4=125(nm)。又，第3群33之物理膜厚與光學膜厚除以折射率n3所得者相等而為125÷1.47=85.03(nm)。此時折射率n3為1.47。第3群33係光學膜厚為可見光線之波長之大致4分之1。與第1群31同樣地，若第3群33之光學膜厚為125nm附近，則可抑制中心波長500nm附近之可見光線之反射，而使之有效地透過。
第4群34係於上表面配置有第3群33，且自上表面側起，對於低折射率層、高折射率層及低折射率層以此順序進行說明。此時，與第1群31及第2群32同樣地，低折射率層彼此之厚度相同。例如為包含SiO2之低折射率層及包含TiO2之高折射率層之組合，且各個光學膜厚係低折射率層為L，高折射率層為2H，低折射率層為L。該2H之2係與 第1群31及第2群32同樣地為高折射率層之第1係數。俯視第4群34時之尺寸係與第1群31、第2群32及第3群33相同。
此時，第4群34之各層之光學膜厚係低折射率層為500/4=125(nm)，高折射率層為2×(500/4)=500(nm)，低折射率層為500/4=125(nm)，且第4群34之表觀光學膜厚為該等之合計之1000(nm)。該第4群34亦可為了調整該表觀光學膜厚，而具有20組之使用3層組合之光學膜厚整體之第2係數且具有表觀光學膜厚之0.8~1.2倍之光學膜厚之3層(低折射率層、高折射率層及低折射率層)之組合。於具有20組之該3層之組合時之各組合中之各層之物理膜厚係與各層之光學膜厚分別除以折射率所得者相等，且低折射率層為0.8~1.2×125÷1.47=68.03~102.04(nm)，高折射率層為0.8~1.2×500÷2.43=86.42~246.91(nm)，低折射率層為68.03~102.04(nm)。此時第4群34之表觀折射率n4係各組合及組合整體均為1.1。
該第4群34可抑制近紅外線之透過。尤其，越多地具有構成該第4群34之3層之組合，則越可抑制近紅外線之透過，各組之第2係數之個數係於上述範圍內越多，則越可抑制較廣之波長範圍之近紅外線之透過。例如，對於1組之第4群34之光學膜厚L、2H及L之組合，於第2係數為0.8之情形時，可抑制0.8×500=400(nm)之可見光線之反射，從而抑制其2倍之波長之800nm之近紅外線之透過。
該反射之機制係存在於光學膜厚L、2H及L之組合中。若於該光學膜厚L、2H及L之條件下考量1組之3層組合，則該1組之光學膜厚作為整體與中心波長相同。該值相對於中心波長之2倍之波長可視為2分之1，且該1組之上表面及下表面中產生之中心波長之2倍之波長之光之反射波成為同相位，故而中心波長之2倍之波長之光之反射得以加強。因此，可於該3層組合中，抑制相當於中心波長500(nm)×第2係數之2倍之波長之光之近紅外線之光之透過。
第5群35係於上表面配置有第4群34，且自上表面側起依序積層低折射率層、高折射率層及低折射率層。與第1群31、第2群32、第4群34及第5群35同樣地，低折射率層彼此之厚度相同。例如為包含SiO2之低折射率層及包含TiO2之高折射率層之組合，且各個光學膜厚係低折射率層為0.3L、高折射率層為0.3H，低折射率層為0.3L。該0.3係與第1群31、第2群32及第4群34同樣地為各層之第1係數。俯視第5群35時之尺寸與第1群31、第2群32、第3群33、第4群34相同。
此時，第5群35之各層之各自之光學膜厚為37.5(nm)，第5群35之表觀光學膜厚為112.5(nm)。又，各層之物理膜厚係與各層之光學膜厚分別除以折射率所得者相等，分別為37.5÷1.47=25.51(nm)、37.5÷2.43=15.43(nm)及37.5÷1.47=25.51(nm)。此時，該第5群35之表觀折射率n5為1.86。
第5群35係表觀光學膜厚為可見光線之波長之大致4分之1。本發明之一實施形態係將可見光線之波長設定為500nm，故而與第1群31及第3群33同樣地，若第5群35之光學膜厚為125nm附近，則對於中心波長500nm附近之可見光線，可抑制其反射，從而使第5群35有效地透過。
第6群36係於上表面配置有第5群35，且自上表面側起依序積層高折射率層、低折射率層及高折射率層。此時，高折射率層彼此之厚度相同。例如為包含TiO2之高折射率層及包含SiO2之低折射率層之組合，且各個光學膜厚係高折射率層為0.85~1.0×1.5H，低折射率層為0.85~1.0×0.2L，高折射率層為0.85~1.0×1.5H。該1.5及0.2係與第1群31、第2群32、第4群34及第5群35同樣地為各層之第1係數。
若為該光學膜厚1.5H、0.2L及1.5H之組合，則表觀光學膜厚為400nm，故而與第4群34同樣地，對於400nm之2倍之波長之光，該1組之上表面及下表面上產生之反射波成為同相位，因此，相當於該波 長之近紅外線之透過得以抑制。因此，若乘以上述第2係數(0.85~1.0)，則可抑制相當於400(nm)×第2係數之2倍之波長之光之近紅外線之透過。俯視第6群36時之尺寸係與第1群31、第2群32、第3群33、第4群34及第5群35相同。
此時，第6群36之各層之光學膜厚係高折射率層成為0.85~1.0×1.5×(500/4)=159.38~187.5(nm)，低折射率層成為0.85~1.0×0.2×(500/4)=21.25~25(nm)，高折射率層成為150~187.5(nm)，且該第6群36之表觀光學膜厚為360(nm)。又，與第4群34同樣地，第2係數為0.85~1.0之情形時之各層之物理膜厚與各層之光學膜厚分別除以折射率所得者相等，分別為159.38~187.5÷2.43=65.59~77.16(nm)、21.25~25÷1.47=14.46~17.01(nm)及65.59~77.16(nm)。 此時，該第6群36之表觀折射率係各組合及組合整體均為2.82。又，與第4群34同樣地，亦可具有5組之0.85~1.0×(1.5H、0.2L、1.5H)之組合。
第7群37係於上表面配置有第6群6，且自上表面側起依序積層低折射率層、高折射率層及低折射率層。此時，與第1群31、第2群32、第4群34及第5群35同樣地，低折射率層彼此之厚度相同。例如為包含SiO2之低折射率層及包含TiO2之高折射率層之組合，且各個光學膜厚係低折射率層為0.3L，高折射率層為0.45H，低折射率層為0.3L。該0.3及0.45係與第1群31、第2群32、第4群34、第5群35及第6群36同樣地為各層之第1係數。俯視第7群37時之尺寸係與第1群31、第2群32、第3群33、第4群34、第5群35及第6群36相同。
此時，第7群37之各層之光學膜厚係與第2群32相同，且第7群37之表觀光學膜厚為112.5(nm)。又，各層之物理膜厚係與各層之光學膜厚分別除以折射率所得者相等，分別為37.5÷1.47=25.51(nm)、56.25÷2.43=23.15(nm)及37.5÷1.47=25.51(nm)。此時，該第7群37之 表觀折射率為2.06。
該第7群37之表觀光學膜厚係可見光線之波長之大致4分之1。本發明之一實施形態係將可見光線之波長設定為500nm，故而與第1群31、第3群33及第5群35同樣地，若第7群37之光學膜厚為125nm附近，則對於中心波長500nm附近之可見光線，可抑制其反射，使第7群37有效地透過。
上述透明基板4係於上表面配置有第7群37，且容易使較廣之波長區域之光透過者。此時，透明基板4使透過第7群37之光中之近紅外線被抑制之可見光線透過。
透明基板4之折射率n8於溫度20℃之情形時為1.3~1.8。於例如透明基板4為硼矽酸玻璃之情形時，折射率n8為1.52。
對於以上所示之實施形態之各群之構成，將表示具體之材料等而歸納之表表示於表1中。於表1中，將組合各群之低折射率層及高折射率層而成之3層自上表面側依次表示為第1層、第2層及第3層。又，依次表示作為製造為製品時之低折射率層及高折射率層之層數之製造方面之層數、構成各群之層之材料、相對於該材料之折射率、各群之表觀折射率、調整構成各群之3層之組合整體之光學膜厚之係數之第2係數、構成各群之層之第1係數(各層)、構成中心波長500nm之情形時之各群之各層之單層之光學膜厚(nm)、中心波長500nm之單層之相對於光學膜厚之物理膜厚(nm)、與作為製造方面之1層之低折射率層及高折射率層對應之物理膜厚即複數層膜厚(nm)及包含表觀光學膜厚之光學膜厚(nm)。此處，製造方面之層數可於連續之層中使用相同之材料之情形時，作為1層進行成膜，故表示此情形時之層數。於如此地作為1層設置之情形時，成為低折射率層及高折射率層交替設置之狀態。
如表1所示，該例中之折射率n0、n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7及n8之關係為n0<n1<n2、n2>n3>n4、n4<n5<n6且n6>n7>n8。因於反射膜3中該關係成立，而如圖7所示，成為可見光線之透過率至少為80%以上之近紅外線截止濾波件1。進而，於中心波長500nm附近，透過率為90%以上。
如上所示之近紅外線截止濾波件1係透過透鏡等之光首先入射至第1群31，且依次透過第2群32、第3群33、第4群34、第5群35、第6群36、第7群37及透明基板4。又，近紅外線截止濾波件1係第1群31、第3群33、第5群35及第7群37之光學膜厚為可見光線之波長之大致4分之 1，且折射率之關係為n0<n1<n2、n2>n3>n4、n4<n5<n6且n6>n7>n8，藉此，可提昇可見光線之透過率。又，藉由於第4群34中，光學膜厚之比為低折射率層：高折射率層：低折射率層=1：2：1，而可抑制近紅外線之透過。
其次，對於本發明之其他實施形態之近紅外線截止濾波件1，一面參照圖式一面進行說明。於圖8、圖10及圖11中，分別表示本發明之其他實施形態之近紅外線截止濾波件1之剖視圖。於圖9中，表示利用圖8所示之近紅外線截止濾波件1所得之透過率之圖表，且橫軸表示波長(nm)，縱軸表示透過率(%)。於圖8中，反射膜3具備第1群31、第2群32、第3群33、第4群34、第5群35、第6群36、第7群37及透明基板4。於該圖8所示之例中，於吸收膜2之上表面配置有保護使入射之光透過之吸收膜2之保護膜5。
該吸收膜2於溫度為20℃之情形時，折射率na為1.45~1.55。例如於吸收膜2包含聚乙烯縮丁醛時，折射率於500nm時為1.47~1.55。
保護膜5於溫度為20℃之情形時，折射率np為1.35~1.45。例如於保護膜p包含氫氟醚時，折射率於500nm時為1.37~1.41。
又，若將第2群32、第1群31、吸收膜2、保護膜5及空氣之折射率分別設為n2、n1、na、np及n0，則n2>n1>na且na>np>n0之關係成立。該等值係溫度為20℃時之值。關於各膜及各群之折射率，於該關係成立之情形時，可使更多之可見光線透。將此時之透過率表示於圖9之圖表中。
該折射率之評價可由透過率之測定或材料分析等而進行。為使此類折射率之關係成立，適當地選擇材料進行組合即可。例如，作為保護膜5可選擇折射率為1.35左右之氟樹脂，作為吸收膜2可選擇折射率為1.5左右之聚乙烯縮丁醛聚合物或乙烯-乙烯醇共聚物。再者，於該等材料中，折射率之微調整可藉由調整材料中之孔隙量而進行。
其次，於圖10所示之例中，近紅外線截止濾波件1係於圖5所示之反射膜3與透明基板4之構成中，亦於透明基板4之下表面，以與上表面夾隔著透明基板4成為對稱配置之方式，設置有第7群37、第6群36、第5群35、第4群34、第3群33、第2群32及第1群31。又，於圖11所示之例中，近紅外線截止濾波件1係詳細地表示圖4所記載之本發明之一實施形態中之反射膜3者。即，亦於透明基板4之下表面，依次設置有第7群37、第6群36、第5群35、第4群34、第3群33、第2群32、第1群31、吸收膜2及保護膜5。如此般，透明基板4之上表面側及下表面側之構成係夾隔著透明基板4而對稱之配置，故於透明基板4之上下同樣地產生因各個膜及群之材料及厚度不同而產生之應力。因此，可減少透明基板4因應力而產生應變之情形。
其次，於圖12中，表示有設置於本發明之一實施形態中之透明基板4之相反側之其他之構成之剖視圖。於圖13中，表示有將圖12之構成進而設置於透明基板4之情形時之透過率之圖表，且橫軸表示波長(nm)，縱軸表示透過率(%)。與圖10及圖11之情形同樣地，近紅外線截止濾波件1亦可於圖5所記載之本發明之一實施形態中之透明基板4之相反側，具有圖12所示之構成。此時，於光自圖12所示之上表面側入射之情形時，包含第1群01、第2群02、第3群03、第4群04及第5群05。亦可於該第1群01之上表面，與透明基板4之其他之面同樣地設置有吸收膜2及保護膜5。以下具體表示。
第1群01係包含低折射率層。該低折射率層例如於包含SiO2，且光學膜厚為0.84L，中心波長為500nm之情形時，光學膜厚為105(nm)。此時之折射率為1.47。該0.84係與本發明之一實施形態所示之各群同樣地為調整低折射率層之光學膜厚之第1係數。
第2群02係於上表面配置有第1群01，且自上表面側起依序積層低折射率層、高折射率層及低折射率層。該低折射率層例如包含 SiO2，高折射率層包含TiO2，各層之光學膜厚為0.22L、0.33H及0.22L。該0.22及0.33係與第1群01同樣地為各層之第1係數。於此時之中心波長為500nm之情形時，第2群02之光學膜厚為288.25(nm)，表觀折射率為1.95。
第3群03係於上表面配置有第2群02，包含高折射率層，且該高折射率層例如包含TiO2，光學膜厚為1.87H。該1.87係與第1群01及第2群02同樣地為高折射率層之第1係數。於中心波長為500nm之情形時，光學膜厚為233.50(nm)，此時之折射率為2.43。
第4群04係於上表面配置有第3群03，且與第2群02同樣地，自上表面側起依序積層低折射率層、高折射率層及低折射率層。該低折射率層例如包含SiO2，高折射率層包含TiO2，各層之光學膜厚為0.22L、0.33H及0.22L。該0.22及0.33係與第1群01、第2群02及第3群03同樣地為各層之第1係數。於此時之中心波長為500nm之情形時，第4群04之光學膜厚為288.25(nm)，表觀折射率為1.95。
第5群05係於上表面配置有第4群04，且與第1群01同樣地，包含低折射率層。該低折射率層例如包含SiO2，光學膜厚為0.84L，該0.84係與第1群01、第2群02、第3群03及第4群04同樣地為低折射率層之第1係數。於中心波長為500nm之情形時，光學膜厚為105(nm)。此時之折射率為1.47。
此時，於第1群01~第5群05為以第3群03為中心之對稱之配置之情形時，作為整體，可將表觀折射率設為1.5。又，亦可具有10組之第1群01~第5群05之組合。此時，各組合及組合整體中表觀折射率均為1.5。又，於中心波長為500nm之情形時，第1群01~第5群05之整體之光學膜厚為636(nm)，故而於與空氣之界面及與透明基板4之界面中產生之2倍波長之近紅外線之反射波成為同相位，因此可抑制近紅外線之透過。
關於以上之其他實施形態之單面之各群之構成，將表示具體之材料等而歸納之表表示於表2中。於表2中，與表1同樣地，將對應於各群之將低折射率層及高折射率層組合而成之3層自上表面側依次表示為第1層、第2層及第3層。又，依次表示有製造為製品時之作為低折射率層及高折射率層之層數之製造方面之層數、構成各群之層之材料、相對於該材料之折射率、各群之表觀折射率、構成各群之各層之第1係數(各層)、構成中心波長為500nm之情形時之各群之各層之單層之光學膜厚(nm)、中心波長為500nm之單層之相對於光學膜厚之物理膜厚(nm)、與作為製造方面之1層之低折射率層及高折射率層對應之物理膜厚即複數層膜厚(nm)及包含表觀光學膜厚之各群之光學膜厚(nm)。
於將上述之構成設置於透明基板4之本發明之一實施形態之相反側之面之情形時，可獲得表示如圖13及圖14所示之透過率之圖表。此 時，圖13為僅反射膜3及透明基板4之情形時之透過率，圖14表示於第1群31及第1群01之上表面設置有吸收膜2之情形。
<近紅外線截止濾波件之製造方法>
其次，對以上之實施形態之近紅外線截止濾波件1之製造方法之一例加以說明。
首先，準備具有0.2mm之厚度且直徑為30~90mm之圓形之玻璃板作為透明基板4。例如使用超音波洗浄法或化學洗浄法等清洗該玻璃板之表面。再者，此處之玻璃板係用作多個多片用之母基板者，故而亦可為一邊為30~90mm之四邊形。
其次，於清洗後之玻璃板之表面，設置包含二氧化矽或二氧化鈦之反射膜3。該反射膜3可藉由使用蒸鍍法、離子電鍍法、CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法或濺鍍法等之成膜而形成。厚度為0.05μm。此後，使用超音波清洗法或化學清洗法等清洗反射膜3之表面。再者，亦可於透明基板4之相反側之表面同樣地設置反射膜3。
反射膜3係交替地積層包含SiO2之低折射率層及包含TiO2之高折射率層，依次設置第7群37、第6群36、第5群35、第4群34、第3群33、第2群32及第1群31。交替地設置於該等各群中之各層可藉由使用蒸鍍法、離子電鍍法、CVD法或濺鍍法等之成膜法而形成。各群之厚度係自第7群37至第1群31依次為74.17(nm)、728.20(nm)、66.45(nm)、4.4(μm)、85.03(nm)、74.17(nm)及65.94(nm)。此後，使用超音波清洗法或化學清洗法等清洗。再者，亦可於透明基板4之相反側之表面同樣地依次設置第7群37、第6群36、第5群35、第4群34、第3群33、第2群32、第1群31。再者，於透明基板4之上下之面，各群之層不同之構成之情形時，亦可藉由同樣之方法設置。
其次，於反射膜3之表面設置吸收膜2。該吸收膜2將以濃度成為 5~20質量%左右之方式使聚合物20及有機色素21溶解於甲基乙基酮及甲苯等之有機溶劑之混合液中所得之塗佈液，使用旋轉塗佈法、浸漬法、噴霧法、凹版法或棒式塗佈法等，以成為10~100μm之厚度之方式，塗覆於反射膜3之表面。此後，藉由利用加熱爐進行乾燥，使有機溶劑汽化，而獲得厚度為3μm之吸收膜2。再者，於將聚合物20與有機色素21混合而成之液體中，羥基彼此相互進行氫鍵結，因此有機色素21被吸引至聚合物20之羥基。保持著該狀態，有機溶劑進行汽化，吸收膜2之厚度一面變薄一面產生固化，因此有機色素21均一地分散於吸收膜2中。
其次，於吸收膜2之表面設置保護膜5。作為該保護膜5，將以濃度成為5~20質量%左右之方式使用氟樹脂而溶解於氟系有機溶劑之混合液中所得之塗佈液，使用旋轉塗佈法、浸漬法、噴霧法、凹版法或棒式塗佈法等，以成為10~100μm之厚度之方式，進行塗覆。此後，藉由利用加熱爐進行乾燥，使有機溶劑汽化並且聚合，而獲得厚度為3μm之保護膜5。
最後，切晶為特定之尺寸、例如7×7mm，進行清洗。此時，若透明基板4之兩面對稱地設置有吸收膜2，反射膜3及保護膜5，則於切晶時，在透明基板4之上下均一地產生應力，故而透明基板4難以產生應變，從而可抑制透明基板4產生破裂或翹曲。
以如上方式，可製造本發明之實施形態之近紅外線截止濾波件1。
<光半導體裝置之構成>
其次，關於本發明之一實施形態之光半導體裝置100，一面參照圖式一面加以說明。圖15及圖16係分別表示本發明之一實施形態之光半導體裝置100之俯視視圖及剖視圖。於該等圖中，光半導體裝置100具備本發明之實施形態之近紅外線截止濾波件1(以下，有時簡單地總 稱為「濾波件1」)、光半導體元件收納用封裝體101、光半導體元件105及透鏡106。
於設置有圖15所示之透鏡106之部位，使自該透鏡106之上表面入射之光入射至光半導體元件收納用封裝體101之內部。入射後之光透過濾波件1，於近紅外線之透過被抑制之狀態下，照射至光半導體元件105。
如圖16所示，光半導體元件收納用封裝體101具有：供光入射之透鏡固定部104、供透過透鏡固定部104之光透過之濾波件固定部103及供透過濾波件固定部103之光入射之光半導體元件安裝部102。光半導體元件收納用封裝體101係由陶瓷材料或金屬材料而形成。於該光半導體元件收納用封裝體101中之光半導體元件安裝部102安裝有攝像元件或受光元件等光半導體元件105。此時，光半導體元件105藉由接合線等連接構件，電性連接於光半導體元件收納用封裝體101之配線等。於光半導體元件105為攝像元件或受光元件之情形時，光半導體元件105具備產生與入射至光半導體元件105之表面之光之強度相應之電荷之光電轉換之功能。
又，於透鏡固定部104固定有透鏡106。該透鏡106使來自外部之光一面折射一面透過，且入射至濾波件1中。透鏡106包含玻璃或透明樹脂等材料。結合使用目的而使用凸透鏡、凹透鏡或菲涅耳透鏡等各種形狀之透鏡作為透鏡106。
如圖15及圖16所示般，透鏡固定部104例如具有立方體形狀或長方體形狀，且於上下表面設置有貫通孔，透鏡106以嵌入至該貫通孔之方式被固定。
又，濾波件固定部103中固定有濾波件1。該濾波件1以位於透鏡106與光半導體元件105之間之方式固定於濾波件固定部103。濾波件固定部103之形狀並無特別限定，例如於俯視之情形時為四邊形、六 邊形、八邊形或圓形等。
具備近紅外線截止濾波件1之光半導體裝置100係藉由近紅外線截止濾波件1之吸收膜2分散地具有吸收近紅外線之有機色素21，而可於自透鏡106入射之光透過近紅外線截止濾波件1時有效地吸收近紅外線。進而，近紅外線截止濾波件1藉由於吸收膜2之下表面設置有反射近紅外線之反射膜3，而可利用反射膜3將透過吸收膜2之光中之近紅外線反射。因此，可使近紅外線之透過得以抑制之光透過且入射至光半導體元件105中。
又，光半導體裝置100係於反射膜3中，第1群31、第3群33、第5群35及第7群37之光學膜厚或表觀光學膜厚為可見光線之大致4分之1、及折射率之關係成立。藉此，於自透鏡106入射之光透過近紅外線截止濾波件1時，可有效地抑制近紅外線之透過及可見光線之反射。進而，於第1群31之上表面具備包含有機色素21之吸收膜2之情形時，利用吸收膜2吸收近紅外線，且利用第1群31~第7群37將透過吸收膜2之近紅外線反射，因此可更有效地抑制近紅外線。
如上所述之光半導體裝置100係外部之光透過濾波件1入射至光半導體元件105，故而可使接近人類眼睛可感知之可見光線之光之更多入射至光半導體元件105中。如此，藉由具備獲得所期待之光學特性之濾波件1，可實現光學特性優異之光半導體裝置100。
又，本實施形態中之特徵部之各種之組合並非限定於上述之實施形態之例。
1‧‧‧近紅外線截止濾波件
2‧‧‧吸收膜
3‧‧‧反射膜
4‧‧‧透明基板
20‧‧‧聚合物
21‧‧‧有機色素

Claims (9)

  1. 一種近紅外線截止濾波件，其特徵在於具備：吸收膜，其係吸收入射之光中之近紅外線；反射膜，其係於上表面配置有上述吸收膜，且將透過上述吸收膜之光中之近紅外線反射；及透明基板，其係於上表面配置有上述反射膜及上述吸收膜，且使透過上述反射膜之光透過；上述吸收膜係包含聚合物，其包含具有疏水基之重複單位及具有羥基之重複單位；及有機色素，其係分散於上述聚合物中，具有羥基並且吸收近紅外線；上述聚合物中之具有羥基之重複單位係乙烯醇。
  2. 如請求項1之近紅外線截止濾波件，其中上述吸收膜之上述聚合物係聚乙烯縮丁醛聚合物。
  3. 如請求項1之近紅外線截止濾波件，其中於上述吸收膜之上表面更具備包含氟樹脂之保護膜。
  4. 如請求項1之近紅外線截止濾波件，其中上述反射膜具有將折射率不同且分別使可見光線及近紅外線透過之低折射率層及高折射率層積層而構成之複數個群，且具有：第1群，其係自上表面側起依序積層上述低折射率層、上述高折射率層及上述低折射率層，且表觀折射率為n1，並且表觀光學膜厚為可見光線之波長之大致4分之1；第2群，其係於上表面配置有上述第1群，且自上表面側起依序積層上述低折射率層、上述高折射率層及上述低折射率層，且表觀折射率為n2；第3群，其係於上表面配置有上述第2群，且包含上述低折射 率層，折射率為n3並且光學膜厚為可見光線之波長之大致4分之1；第4群，其係於上表面配置有上述第3群，且自上表面側起依序積層上述低折射率層、上述高折射率層及上述低折射率層，且光學膜厚之比為低折射率層：高折射率層：低折射率層=1：2：1，且表觀折射率為n4；第5群，其係於上表面配置有上述第4群，且自上表面側起依序積層上述低折射率層、上述高折射率層及上述低折射率層，且表觀折射率為n5並且表觀光學膜厚為可見光線之波長之大致4分之1；第6群，其係於上表面配置有上述第5群，且自上表面側起依序積層上述高折射率層、上述低折射率層及上述高折射率層，且表觀折射率為n6；及第7群，其係於上表面配置有上述第6群，且自上表面側起依序積層上述低折射率層、上述高折射率層及上述低折射率層，且表觀折射率為n7並且表觀光學膜厚為可見光線之波長之大致4分之1；將於上表面配置有上述第7群之上述透明基板之折射率設為n8，且將空氣之折射率設為n0時，折射率n0、n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7及n8之關係為n0<n1<n2、n2>n3>n4、n4<n5<n6且n6>n7>n8。
  5. 如請求項4之近紅外線截止濾波件，其中上述第4群具有20組之上述低折射率層、上述高折射率層及上述低折射率層之組合。
  6. 如請求項4之近紅外線截止濾波件，其中上述第6群具有5組之上述高折射率層、上述低折射率層及上述高折射率層之組合。
  7. 如請求項4之近紅外線截止濾波件，其中設置於上述第1群之上 表面之上述吸收膜之折射率為na，並且上述保護膜之折射率為nP，折射率n0、np、na、n1及n2之關係為n0<np<na且na<n1<n2。
  8. 如請求項6之近紅外線截止濾波件，其中上述低折射率層包含二氧化矽，且上述高折射率層包含二氧化鈦。
  9. 一種光半導體裝置，其特徵在於具備：光半導體元件收納用封裝體，其具有供光入射之透鏡固定部、供透過上述透鏡固定部之光透過之濾波件固定部、及供透過上述濾波件固定部之光入射之光半導體元件安裝部；透鏡，其係固定於上述透鏡固定部；如請求項1至8中任一項之近紅外線截止濾波件，其係以供透過上述透鏡之光自上述吸收膜側入射之方式固定於上述濾波件固定部；及光半導體元件，其係以供透過上述近紅外線截止濾波件之光入射之方式安裝於上述光半導體元件安裝部。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08132729A (ja) * 1994-11-07 1996-05-28 Canon Inc インクジェット記録方法
JP2002228827A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Fuji Photo Film Co Ltd 光学フィルターおよびプラズマディスプレイパネル
JP4926712B2 (ja) * 2004-09-29 2012-05-09 株式会社クレハ 近赤外光吸収材料及び積層体
EP1666927A1 (de) * 2004-12-03 2006-06-07 Nanogate Advanced Materials GmbH Sonnenschutzfolie
EP2226657B1 (de) * 2009-03-04 2012-11-21 Ems-Patent Ag Optischer Filter mit Polyamid-Schutzschicht
JP6317875B2 (ja) * 2012-09-06 2018-04-25 日本板硝子株式会社 赤外線カットフィルタ、撮像装置および赤外線カットフィルタの製造方法
CN105324689B (zh) * 2013-05-16 2018-10-30 日本化药株式会社 红外线屏蔽片及其制造方法以及其用途

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