KR20150138231A

KR20150138231A - 근적외선 흡수 유리 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20150138231A
Application number: KR1020157027925A
Authority: KR
Inventors: 타케시 야마자키; 카츠노리 이시다
Original assignee: 호야 칸데오 옵트로닉스 가부시키가이샤; 호야 옵토-일렉트로닉스 칭다오 리미티드
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JPWO2014163040A1; KR101908575B1; CN105122453A; CN105122453B; TWI616420B; JP5947976B2; WO2014163040A1; TW201504182A

Abstract

고체 촬상 소자를 향하는 광이 입사하는 입사면과, 광이 투과하여 고체 촬상 소자를 향하여 출사되는 출사면을 표리에 구비하고, 광의 근적외 성분을 흡수하는 판형상의 근적외선 흡수 유리가, 광이 투과 가능한 광 투과부와, 입사면 및 출사면의 적어도 일방의 면 상에, 광 투과부의 외주를 프레임형상으로 둘러싸도록 형성되고, 광의 일부를 산란시키는 광 산란부를 구비한다.

Description

근적외선 흡수 유리 및 그 제조 방법{NEAR-INFRARED ABSORBING GLASS AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은 고체 촬상 소자의 시감도 보정에 사용되는 근적외선 흡수 유리와, 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, CCD나 CMOS 등의 고체 촬상 소자가 디지털 스틸 카메라 등에 사용되고 있다. 이러한 고체 촬상 소자는 근자외역으로부터 근적외역에 걸친 분광 감도를 가지고 있기 때문에, 근적외선 흡수 유리를 사용하여 입사광의 근적외선 부분을 커트하고, 인간의 시감도에 근접하도록 보정하여 색 재현성을 향상시키고 있다(예를 들면, 특허문헌 1).

그러나, 이러한 근적외선 흡수 유리 등의 광학 부품을 촬상 소자의 전면에 배치하면, 근적외선 흡수 유리의 측면 등에서 반사한 광이 촬상 소자의 촬상면에 입사함으로써, 플레어나 고스트 등이 발생한다는 문제가 생긴다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는, 고스트 등의 원인이 되는 광의 광로를 차단하는 대책이 유효하며, 종래, 근적외선 흡수 유리 등의 광학 부품의 표면 또는 이면을 검게 칠하(검게 도장하)거나, 흑색으로 착색된 필름형상의 차광 부재를 첩부하거나 하여, 불필요한 광을 차광하는 대책이 강구되고 있다(예를 들면, 특허문헌 2).

일본 특개 평7-281021호 공보 일본 특개 2012-186434호 공보

이와 같이, 차광 부재를 사용하여 불필요한 광을 차광하는 경우, 정규의 광로를 통과하여 입사하는 광을 차광하지 않도록 매우 높은 위치 정밀도로 차광 부재를 첩부(또는 배치)할 필요가 있기 때문에, 매우 신중한 작업이 필요하게 됨과 아울러, 차광 부재의 두께분만큼 근적외선 흡수 유리가 두꺼워져버린다는 문제가 있다. 또, 차광 부재를 근적외선 흡수 유리에 첩부하는 작업에 있어서는, 근적외선 흡수 유리의 표면에 먼지를 부착시키거나, 상처를 내거나 할 가능성이 있음과 아울러, 첩부에 실패한 경우의 다시 붙이는 작업에 있어서는, 상처를 낼 가능성에 더해 또한 차광 테이프의 점착제가 근적외선 흡수 유리의 표면에 잔류해버릴 우려도 있다.

또, 검게 칠함으로써 불필요한 광을 차광하는 경우도 정규의 광로를 통과하여 입사하는 광을 차광하지 않도록 매우 높은 위치 정밀도로 도장할 필요가 있기 때문에, 매우 신중한 작업이 필요하게 되어, 생산성이 저하된다는 문제가 있다. 또, 검게 칠하는 공정에 있어서는, 전용의 지그 등을 사용하여 근적외선 흡수 유리의 표면에 도장을 행하는데, 지그 등이 근적외선 흡수 유리의 표면에 접촉하기 때문에, 차광 테이프에 의한 차광과 마찬가지로 상처의 부착이나 먼지의 부착 등이 우려된다. 또, 사용하는 도료에 따라서는 도료의 두께에 불균일이 생겨, 차광성이 불균일해진다는 문제도 발생한다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 불필요한 반사광이나 미광에 의해 생기는 고스트나 플레어를 검게 칠하거나, 차광 부재를 별도로 설치하거나 하지 않고 방지 가능한 고체 촬상 소자용의 근적외선 흡수 유리 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 근적외선 흡수 유리는, 고체 촬상 소자를 향하는 광이 입사하는 입사면과, 광이 투과하여 고체 촬상 소자를 향하여 출사되는 출사면을 표리에 구비하고, 광의 근적외 성분을 흡수하는 판형상의 근적외선 흡수 유리에 있어서, 광이 투과 가능한 광 투과부와, 입사면 및 출사면의 적어도 일방의 면 상에, 광 투과부의 외주를 프레임형상으로 둘러싸도록 형성되고, 광의 일부를 산란시키는 광 산란부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 근적외선 흡수 유리에 입사하는 고스트 등의 원인이 되는 광을 광 산란부에서 차광할 수 있기 때문에, 불필요한 반사광이나 미광에 의해 생기는 고스트나 플레어를 검게 칠하거나, 차광 부재를 별도 설치하거나 하지 않고 방지하는 것이 가능하게 된다. 또, 차광 부재 등이 불필요하게 되므로, 광축 방향의 치수를 억제함과 아울러, 차광 부재 등과 유리면 사이에서의 불필요한 반사도 방지하는 것이 가능하게 된다.

또, 광 산란부는 입사면 및 출사면의 적어도 일방의 면으로부터 근적외선 흡수 유리의 측면에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 근적외선 흡수 유리의 측면으로부터 입사되는 불필요한 광을 차단할 수 있다.

또, 입사면과 측면 사이에, 입사면과 측면을 연결하는 제1 모따기부가 형성되어도 된다.

또, 출사면과 측면 사이에, 입사면과 측면을 연결하는 제2 모따기부가 형성되어도 된다.

또, 근적외선 흡수 유리가 Cu²⁺를 함유하는 불인산염계 유리, 또는 Cu²⁺를 함유하는 인산염계 유리로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 광 산란부가 근적외선 흡수 유리를 불소 이온, 불소 함유 이온의 적어도 어느 일방을 포함하는 용액으로 에칭함으로써 형성되는 요철면인 것이 바람직하다. 또, 이 경우, 불소 이온을 포함하는 용액은 불화수소, 불화암모늄, 불화수소암모늄의 적어도 1개 이상을 포함하는 용액인 것이 바람직하다.

또, 광 산란부의 헤이즈(haze)값이 90 이상인 것이 바람직하다.

또, 광 투과부의 면적이 고체 촬상 소자의 수광면의 면적보다 크게 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

또, 근적외선 흡수 유리는 광 투과부 및 광 산란부를 덮는 기능막을 또한 구비할 수 있다. 이 경우, 기능막은 반사 방지, 적외선 커트, 자외선 커트의 적어도 1개 이상의 기능을 가지는 광학 박막인 것이 바람직하다.

또, 기능막은 90nm~300nm의 막 두께를 가지는 반사 방지막을 포함하는 것이 바람직하다.

또, 기능막은 2000nm~6000nm의 막 두께를 가지는 적외선 커트막을 포함하는 것이 바람직하다. 또, 이 경우, 적외선 커트막이 또한 자외선 커트 기능을 구비하도록 구성할 수 있다.

또, 근적외선 흡수 유리는 광 산란부의 적어도 일부에 형성되고, 광의 일부를 차광하는 차광층을 또한 구비할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 근적외선 흡수 유리에 입사하는 고스트 등의 원인이 되는 광을 확실하게 차단할 수 있다.

또, 다른 관점에서는, 본 발명의 근적외선 흡수 유리의 제조 방법은, 고체 촬상 소자를 향하는 광이 입사하는 입사면과, 광이 투과하여 고체 촬상 소자를 향하여 출사되는 출사면을 표리에 구비하고, 광의 근적외 성분을 흡수하는 판형상의 근적외선 흡수 유리의 제조 방법에 있어서, 근적외선 흡수 유리의 기재를 소정의 치수로 절단하는 공정과, 절단된 기재를 모따기하는 공정과, 모따기된 기재를 소정의 판두께 치수까지 래핑하는 공정과, 래핑된 기재의 표면 및 이면을 경면형상으로 연마하는 공정과, 연마된 기재의 표면 및 이면에 광이 투과 가능한 광 투과부를 형성함과 아울러, 표면 및 이면의 적어도 일방의 면 상에, 광 투과부의 외주를 프레임형상으로 둘러싸고 광의 일부를 산란시키는 광 산란부를 형성하는 공정과, 광 투과부 및 광 산란부가 형성된 기재의 표면 및 이면을 경면형상으로 연마하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 광 투과부 및 광 산란부를 형성하는 공정은 광 투과부를 마스킹하는 공정과, 마스킹된 기재를 에칭하는 공정을 구비할 수 있다.

또, 기재는 Cu²⁺를 함유하는 불인산염계 유리, 또는 Cu²⁺를 함유하는 인산염계 유리로 이루어지고, 에칭하는 공정은 마스킹된 기재를 불소 이온, 불소 함유 이온의 적어도 어느 일방을 포함하는 용액에 의해 에칭할 수 있다.

또, 에칭하는 공정은 기재의 판두께 방향에서, 1μm~50μm를 가공하는 것이 바람직하다.

또, 에칭하는 공정은 마스킹된 기재를 불화수소를 1~40중량% 함유하는 불산 수용액에 소정 시간 침지하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 불필요한 반사광이나 미광에 의해 생기는 고스트나 플레어를 검게 칠하거나, 차광 부재를 별도 설치하거나 하지 않고 방지 가능한 고체 촬상 소자용의 근적외선 흡수 유리 및 그 제조 방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리에 의해, 고체 촬상 소자의 패키지의 개구부가 봉지된 고체 촬상 디바이스의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태의 변형예에 따른 근적외선 흡수 유리의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태의 변형예에 따른 근적외선 흡수 유리의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태의 변형예에 따른 근적외선 흡수 유리의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리(10)의 평면도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리(10)의 측면도이다. 또, 도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리(10)에 의해, 고체 촬상 소자(50)의 패키지(60)의 개구부가 봉지된 고체 촬상 디바이스(100)의 종단면도이다.

도 1~도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 근적외선 흡수 유리(10)는 패키지(60)를 봉지하는 커버 유리(30)와, 광학 의사 신호 무아레를 제거하는 로우패스 필터(20) 사이에 배치되고, 고체 촬상 디바이스(100)에 입사하는 입사광의 근적외 부분을 흡수하는 유리이다. 근적외선 흡수 유리(10)는 커버 유리(30)와 로우패스 필터(20) 사이에 각각 약간의 간극을 두고 접착에 의해 고정되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 근적외선 흡수 유리(10)는 커버 유리(30) 및 로우패스 필터(20)와 함께 CCD(Charge-Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 고체 촬상 소자(50)를 수용하는 패키지(60)에 부착되고, 고체 촬상 소자(50)에 입사하는 입사광의 광로 중에 배치된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 근적외선 흡수 유리(10)는 직사각형판형상의 외관을 나타내고 있고, 로우패스 필터(20)를 통과한 광이 입사하는 입사면(12)과, 입사면(12)에 대향하고 입사면(12)에 입사한 광이 출사하는 출사면(14)과, 근적외선 흡수 유리(10)의 외주 가장자리를 구성하는 측면(16)을 가지고 있다. 또, 본 실시형태의 근적외선 흡수 유리(10)는 유리 기재(20)와, 백탁층(21)과, 반사 방지막(24)으로 구성되어 있다.

유리 기재(20)는 Cu²⁺를 함유하는 적외선 흡수 유리(Cu²⁺를 함유하는 불인산염계 유리 또는 Cu²⁺를 함유하는 인산염계 유리)이다. 일반적으로 불인산염계 유리는 우수한 내후성을 가지고 있고, 유리 중에 Cu²⁺를 첨가함으로써, 가시광역의 높은 투과율을 유지한 채 근적외선을 흡수할 수 있다. 이 때문에, 유리 기재(20)가 고체 촬상 소자(50)에 입사하는 입사광의 광로 중에 배치되면, 일종의 로우패스 필터로서 기능하고, 고체 촬상 소자(50)의 분광 감도가 인간의 시감도에 근접하도록 보정된다. 또한, 본 실시형태의 유리 기재(20)에 사용되는 불인산염계 유리는 공지의 유리 조성을 사용할 수 있지만, 특히, Li⁺, 알칼리 토류 금속 이온(예를 들면, Ca²⁺, Ba²⁺ 등), 희토류 원소 이온(Y³⁺나 La³⁺ 등)을 함유하는 조성인 것이 바람직하다.

또, 유리 기재(20)의 표면과 측면(16) 사이에는 후술하는 외형 가공 공정에서 형성되는 모따기부(20a)(제1 모따기부)가 형성되어 있다. 또, 유리 기재(20)의 이면과 측면(16) 사이에는 후술하는 외형 가공 공정에서 형성되는 모따기부(20b)(제2 모따기부)가 형성되어 있다.

백탁층(21)은 유리 기재(20)의 입사면(12)측을 에칭에 의해 백탁시켜 요철면을 형성한 층이다(상세는 후술). 또한, 본 명세서에 있어서, 「백탁」은 유리 기재(20)의 표면이 에칭에 의해 거칠어진 상태를 말하고, 본 실시형태에 있어서는, 유리 기재(20)가 Cu²⁺를 포함하기 때문에, 백탁층(21)은 선명한 청색(수색)이 된다.

백탁층(21)은 근적외선 흡수 유리(10)를 평면에서 보았을 때에, 근적외선 흡수 유리(10)의 외형을 따라 프레임형상으로 형성되어 있고, 입사면(12)으로부터 입사하는 입사광의 일부를 산란시켜 차광하는 기능을 가지고 있다. 본 실시형태의 백탁층(21)은 헤이즈 값이 90 이상인 것이 바람직하고, 헤이즈 값이 95 이상이면 보다 바람직하다(후술). 즉, 본 실시형태의 근적외선 흡수 유리(10)에는 중앙부에 직사각형형상으로 형성되고, 입사면(12)으로부터 입사하는 광이 출사면(14)으로 투과하는 광 투과부(T)와, 광 투과부(T)를 프레임형상으로 포위하도록 형성되고, 입사면(12)으로부터 입사하는 광을 산란시키는 광 산란부(S)가 형성되어 있다. 그리고, 광 산란부(S)(즉, 백탁층(21))에 의해, 고스트 등의 원인이 되는 광의 광로를 차단하고 있다. 또한, 광 투과부(T)와 광 산란부(S)의 크기는 고체 촬상 디바이스(100)의 외측에 배치되는 렌즈 등의 광학 소자나, 고체 촬상 소자(50)의 사이즈 및 근적외선 흡수 유리(10)의 사이즈에 맞추어 적당히 결정되는데, 광 투과부(S)의 면적이 고체 촬상 소자(50)의 수광면의 면적보다 크게 되도록 구성된다.

반사 방지막(24)은 유리 기재(20)의 표면(입사면(12)측의 면) 및 이면(출사면(14)측의 면)에서의 반사를 방지하기 위한 기능막이며, 코팅 처리에 의해 성막한 두께(물리 막 두께) 90nm~300nm의 광학 박막으로 구성되어 있다. 또한, 막 구성으로서는 예를 들면 MgF₂의 단층, ZrO₂+MgF₂의 2층, Al₂O₃+ZrO₂+MgF₂의 3층 구성의 것을 적용하는 것이 가능하다. 또한, 다른 실시형태로서는, 반사 방지막(24) 대신에 또는 반사 방지막(24)과 함께 다른 기능막을 성막하는 것도 가능하다. 다른 기능막으로서는 예를 들면 자외선을 커트하는 막 두께 2000~6000nm의 자외선 커트막, 적외선을 커트하는 막 두께 2000~6000nm의 적외선 커트막이 있다. 또한, 2000nm~6000nm의 막 두께를 가지는 적외선 커트막이 또한 자외선 커트 기능을 구비하도록 구성할 수도 있다.

다음에, 본 실시형태의 근적외선 흡수 유리(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 4는 본 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리(10)의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.

제조 방법의 개략을 설명하면, 우선, 소재인 유리판을 준비하고, 소정의 치수로 절단하여 유리 기재(20)를 얻는다. 다음에, 유리 기재(20)의 외주면을 모따기 가공한다. 그리고, 모따기된 유리 기재(20)를 래핑하고, 1차 연마를 행한다. 다음에, 백탁층(21)을 형성하기 위해서, 마스킹한 다음 에칭 처리하고, 마스크를 제거하여 2차 연마를 행한다. 그리고, 유리 기재(20)의 표면 및 이면에 반사 방지막(24)을 성막한다. 이와 같이, 본 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리(10)의 제조 방법은 1차 연마를 행한 후, 반사 방지막(24)을 형성하기 전에, 백탁층(21)을 형성하기 위한 에칭 처리 등의 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

유리판을 소정의 치수로 절단하는 공정(절단 공정)에서는 원하는 광학 특성을 구비한 유리 조성으로 이루어지는 유리판을 준비하고, 외형 크기가 최종 형상과 대략 동일하게 되도록, 공지의 절단 방법으로 절단한다. 절단 방법은 다이아몬드 커터로 절단선을 새긴 후에 접어서 분할하는 방법이나, 다이싱 장치로 절단하는 방법이 있다. 또한, 이 공정에서 사용하는 유리판은 래핑 등의 조연마에 의해 최종 형상에 가까운 판두께 치수까지 가공된 것을 사용해도 된다. 유리판이 절단되면, 유리 기재(20)가 얻어진다.

유리 기재(20)의 외주면을 모따기 가공하는 공정(외형 가공 공정)에서는, 유리 기재(20)의 외주의 8개의 능선을 연삭한다. 연삭은 예를 들면 회전 연삭 숫돌을 유리 기재(20)의 각 능선에 압접시키면서 가공함으로써 행해진다. 외형 가공 공정이 종료되면, 유리 기재(20)의 표면과 측면(16) 사이에 표면과 측면(16)을 연결하는 모따기부(20a)가 형성되고, 또 유리 기재(20)의 이면과 측면(16) 사이에 이면과 측면(16)을 연결하는 모따기부(20b)가 형성된다.

래핑 공정에서는 양면 연마기를 사용하여, 모따기 가공된 유리 기재(20)를 소정의 판두께 치수까지 거칠게 깍는다.

1차 연마 공정에서는 양면 연마기를 사용하여, 래핑된 유리 기재(20)의 표면을 경면형상으로 연마한다. 1차 연마 공정이 종료되면, 유리 기재(20)는 설계값보다 약간 두꺼운 소정의 치수로 가공되고, 표면 및 이면에는 평탄한 광학 작용면이 형성된다.

마스킹 공정에서는 유리 기재(20)의 양면에 소정의 유리 에칭용 포토레지스트를 도포하고, 포토리소그래피에 의해 광 산란부(S)(즉, 백탁층(21)) 이외의 부분을 마스킹한다(즉, 에칭 레지스트막을 형성한다).

에칭 공정에서는 마스킹이 시행된 유리 기재(20)를 소정의 시간(예를 들면, 10시간 이상) 에칭액에 침지시킨다. 에칭액으로서는 예를 들면 불화수소(HF)를 5~20중량% 함유한 불산의 수용액(이하, 「불산」이라고 함)이 사용된다. 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태의 유리 기재(20)는 Cu²⁺를 함유하는 불인산염계 유리 또는 Cu²⁺를 함유하는 인산염계 유리로 형성되어 있기 때문에, 유리 기재(20)를 에칭액(불산)에 침지시키면, 에칭액에 포함되는 불소 이온 F^-와 유리 기재(20)에 포함되는 금속 이온이 반응하여, 불화물 결정으로서 표면에 퇴적하기 때문에, 유리 기재(20)의 표면의 광 산란부(S)에 상당하는 부분이 백탁하고 백탁층(21)이 형성된다. 또한, 유리판을 에칭할 때의 가공량은 유리의 판두께 방향에서, 1μm~50μm인 것이 바람직하고, 2μm~30μm인 것이 보다 바람직하다. 또, 에칭액으로서는 불소 이온(F^-)을 포함하는 불화암모늄, 불화수소암모늄, 불화나트륨, 불화칼륨, 불화수소나트륨, 불화수소칼륨 등의 수용액을 적용하는 것이 가능하다. 또, 에칭액으로서 불소 함유 이온(예를 들면, SiF₆ ^2-)을 포함하는 헥사플루오로규산, 헥사플루오로규산암모늄, 헥사플루오로티탄산, 헥사플루오로인산, 테트라플루오로붕산 등의 용액을 적용하는 것도 가능하다. 또, 에칭액으로서 불소 이온 또는 불소 함유 이온을 포함하는 수용액에 다른 화합물을 첨가·혼합한 용액을 사용할 수도 있다. 이 경우, 첨가 가능한 화합물로서는 황산, 질산, 염산, 인산 등의 무기산, 아세트산, 구연산, 말산, 석신산 등의 유기산, 황산암모늄, 인산수소암모늄 등의 무기산염, 아세트산암모늄, 구연산나트륨 등의 유기산염을 들 수 있다.

마스크 제거의 공정에서는 유리 기재(20) 상에 형성된 마스크(에칭 레지스트막)을 제거한다.

2차 연마 공정에서는 양면 연마기를 사용하여, 다시 유리 기재(20)의 표면을 연마하고, 유리 기재(20)가 설계값대로의 판두께가 되도록 가공한다. 2차 연마 공정이 종료되면, 유리 기재(20)의 광 투과부(T) 또는 광 산란부(S)의 적어도 어느 일방이 설계값대로의 판두께가 된다.

성막 공정에서는 유리 기재(20)의 표면 및 이면에 반사 방지막(24)을 성막한다. 또한, 상기 서술한 바와 같이, 필요에 따라 적외선 커트막, 자외선 커트막 등의 다른 기능막을 성막해도 된다. 또, 반사 방지막(24)은 반드시 양면에 시행되어 있을 필요는 없고, 유리 기재(20)의 2개의 투광면의 적어도 일방의 면에 형성되면 된다. 또한, 기능막의 형성 방법은 소정의 기능을 실현할 수 있으면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 스퍼터링법, 진공증착법, 또는 열 CVD법, 레이저 CVD법, 플라즈마 CVD법, 분자선 에피택시법(MBE법), 이온 플레이팅법, 레이저 어블레이션법, 유기 금속 화학 기상 성장법(MOCVD) 등의 화학적 기상 성장법(또는 CVD법), 또한 졸겔법, 스핀 코팅이나 스크린 인쇄의 도포법, 또는 도금법 등의 액상 성장법도 적용할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태의 근적외선 흡수 유리(10)의 제조 방법에 의하면, 근적외선 흡수 유리(10)의 내부에 프레임형상의 백탁층(21)(광 산란부(S))을 형성할 수 있다. 따라서, 이와 같은 근적외선 흡수 유리(10)를 고체 촬상 디바이스(100)의 창 유리로서 사용하면, 불필요한 반사광이나 미광에 의해 생기는 고스트나 플레어를 광 산란부(S)에 의해 차광할 수 있기 때문에, 검게 칠하거나, 차광 테이프 등의 차광 부재를 별도 설치할 필요가 없게 된다.

<효과 확인 실험 1>

다음에, 백탁층(21)을 형성하기 위한 에칭 조건 등을 구하기 위해서 본 발명의 발명자들이 행한 효과 확인 실험에 대해서 설명한다.

(실험 방법)

우선, 가공 전(에칭 공정 전)의 유리 소재(유리 기재(20))로서, 근적외선 흡수 유리(제품명:CM5000, HOYA CANDEO OPTRONICS사제, 유리 조성:불인산염 유리, 치수:L19.2mm×W26.6mm×T0.58의 직사각형형상)를 준비했다. 그리고, 이 근적외선 흡수 유리를 HF를 9.8중량% 함유한 불산(온도 18~21℃)에 15시간 침지하고, 그 후 요동 수세, 자연 건조시킨 샘플과, HF를 19.8중량% 함유한 불산(온도 18~21℃)에 1시간, 3시간, 5시간, 15시간 각각 침지하고, 그 후 요동 수세, 자연 건조시킨 샘플을 작성했다. 그리고, 각 샘플에 형성된 백탁층(21)에 대해서 이하와 같은 평가를 행했다.

(평가 방법)

각 샘플 상에 형성된 백탁층(21)의 평가는 색, 광택, 박리성의 관점에서, 3개의 모드(3개의 상태)로 분류하고, 각 모드에 대해서, 투과율 T(%), 반사율 R(%), 헤이즈 값, 표면 거칠기 Ra(μm)를 측정함으로써 행했다.

그리고, 얻어진 측정 결과로부터 백탁층(21)이 차광막으로서 기능하는 것을 특정하고, 또한 차광막으로서 기능하는 백탁층(21)이 형성되는 조건을 구했다.

(실험 결과)

표 1은 백탁층(21)의 3개의 모드와, 투과율 T(%), 반사율 R(%), 헤이즈 값, 표면 거칠기 Ra(μm)의 측정 결과를 Max(최대값), Min(최소값), Ave(평균값)으로 나타낸 표이다. 또한, 표 1 및 표 2에 있어서, 「처리 시간」은 에칭 시간(즉, 침지 시간)을 나타내고 있다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 샘플에 형성된 백탁층(21)은 청백색의 색을 가지고, 광택이 있으며, 큰조각형상으로 박리하는 모드 A와, 백탁색의 색을 가지고, 경미한 광택이 있으며, 작은조각형상으로 박리하는 모드 B와, 백탁색의 색을 가지고, 광택이 없으며, 박리하지 않는 모드 C의 3개의 상태의 것으로 분류되는 것을 알 수 있었다. 또한, 표 1 중, 「가공 전」이라고 기재한 것은 에칭 공정을 행하기 전의 근적외선 흡수 유리를 나타내고 있다.

그리고, 이들 각 모드에 해당하는 백탁층(21)에 대해서, 투과율 T, 반사율 R, 헤이즈 값, 표면 거칠기 Ra를 측정했더니, 모드 B 및 모드 C의 백탁층(21)은 투과율 T가 매우 낮고(6.3% 이하), 반사율 R도 낮은(4% 이하) 것을 알 수 있었다. 또, 모드 B 및 모드 C의 백탁층(21)의 헤이즈 값은 90~98로 높고, 이것에 의해 광을 산란시키는 기능을 가지고 있는 것을 알 수 있었지만, 표면 거칠기 Ra와의 관련성은 이 실험 결과로부터는 인정되지 않았다. 이와 같이, 효과 확인 실험 1에 의해, 모드 B 및 모드 C의 백탁층(21)이면, 소정의 특성을 만족시키고 있어, 차광막으로서 사용 가능한 것을 알 수 있었다. 또한, 표 1 중, 투과율 T의 규격 「6.3% 이하」는 차광막의 OD 규격(OD≥1.2)으로부터 환산한 것이다. 또, 표 1 중, 투과율 T 및 반사율 R의 데이터는 파장 400~700nm의 범위에서 평가한 결과이다.

표 2는 에칭 공정의 조건과, 각 에칭 조건으로 작성한 샘플 내에 있어서의 백탁층(21)의 3개의 모드의 비율(점유율)과, 박리 면적과의 관계를 구한 결과이다.

표 2로부터, HF 농도가 동일한 불산(즉, 19.8중량%의 HF를 함유한 불산)이면, 처리 시간(에칭 시간)이 긴 쪽이 모드 B 또는 모드 C의 상태의 백탁층(21)이 많이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또, 처리 시간이 긴 쪽이 박리 면적이 적고, 안정된 백탁층(21)이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또, 동일한 처리 시간(15시간)이면, HF 농도가 낮은 불산(즉, 9.8중량%의 HF를 함유한 불산) 쪽이 모드 C의 상태의 백탁층(21)이 많이 얻어지는 것을 알 수 있다.

그리고, 이 결과로부터, 모드 C의 상태의 백탁층(21)이 100% 얻어지는 (1) 9.8중량%의 HF를 함유한 불산으로 15시간 처리하는 에칭 조건, 모드 B 및 모드 C의 상태의 백탁층(21)이 80% 얻어지는 (2) 19.8중량%의 HF를 함유한 불산으로 5시간 처리하는 에칭 조건, 모드 B 및 모드 C의 상태의 백탁층(21)이 95% 얻어지는 (3) 19.8중량%의 HF를 함유한 불산으로 15시간 처리하는 에칭 조건이 차광막으로서 기능하는 백탁층(21)을 안정적으로 얻기 위한 에칭 조건으로서 적합한 것을 알 수 있었다.

<효과 확인 실험 2>

이와 같이, 상기 서술한 효과 확인 실험 1에 의해, 소정 농도의 HF를 함유한 불산에 소정 시간 침지함으로써(즉, 에칭 조건을 컨트롤함으로써), 모드 B 또는 모드 C의 상태의 백탁층(21)을 안정적으로 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다. 그래서, HF 농도와, 침지 시간을 변화시켜, 안정된 백탁층(21)을 얻기 위한 최적인 조건을 조사했다.

(실험 방법·평가 방법)

효과 확인 실험 1과 마찬가지로 가공 전(에칭 공정 전)의 유리 소재(유리 기재(20))로서, 근적외선 흡수 유리(제품명:CM5000, HOYA CANDEO OPTRONICS사제, 유리 조성:불인산염 유리, 치수:L19.2mm×W26.6mm×T0.58의 직사각형형상)를 준비했다. 그리고, 이 근적외선 흡수 유리를 HF를 5중량% 함유한 불산(온도 18~21℃), 10중량% 함유한 불산(온도 18~21℃), 15중량% 함유한 불산(온도 18~21℃) 및 20중량% 함유한 불산(온도 18~21℃)에, 각각 4시간, 6시간, 8시간, 10시간, 15시간 침지하고, 그 후 요동 수세, 자연 건조시킨 샘플을 작성했다. 그리고, 각 샘플에 형성된 백탁층(21)에 대해서 투과율 T(%), 반사율 R(%), 헤이즈 값을 측정했다.

(실험 결과)

표 3은 각 샘플의 백탁층(21)의 투과율 T(%)의 측정 결과를 Max(최대값), Min(최소값), Ave(평균값)으로 나타낸 표이다. 표 4는 각 샘플의 백탁층(21)의 반사율 R(%)의 측정 결과를 Max(최대값), Min(최소값), Ave(평균값)으로 나타낸 표이다. 표 5는 각 샘플의 백탁층(21)의 헤이즈 값의 측정 결과를 Max(최대값), Min(최소값), Ave(평균값)으로 나타낸 표이다. 또한, 표 3~표 5에 있어서, 「처리 시간」은 에칭 시간(즉, 침지 시간)을 나타내고 있다.

차광막으로서 기능하는 백탁층(21)의 투과율 T의 조건을 투과율 T≤6.3%로 하면, 표 3으로부터, 이것을 만족하는 에칭 조건은 이하와 같이 된다. 또한, 표 3 중, 투과율 T≤6.3%의 셀을 회색으로 나타낸다.

(1) 5중량%의 HF를 함유한 불산에 15시간 이상 침지하는 것.

(2) 10중량%의 HF를 함유한 불산에 10시간 이상 침지하는 것.

(3) 15중량%의 HF를 함유한 불산에 4시간 이상 침지하는 것.

(4) 20중량%의 HF를 함유한 불산에 4시간 이상 침지하는 것.

또, 차광막으로서 기능하는 백탁층(21)의 반사율 R의 조건을 반사율 R≤0.8%로 하면, 표 4로부터, 이것을 만족하는 에칭 조건은 이하와 같이 된다. 또한, 표 4 중, 반사율 R≤0.8%의 셀을 회색으로 나타낸다.

(1) 5중량%의 HF를 함유한 불산에 15시간 이상 침지하는 것.

(2) 10중량%의 HF를 함유한 불산에 10시간 이상 침지하는 것.

(3) 15중량%의 HF를 함유한 불산에 4시간 이상 침지하는 것.

(4) 20중량%의 HF를 함유한 불산에 4시간 이상 침지하는 것.

이상의 점에서, 차광막으로서 기능하는 백탁층(21)을 얻기 위해서는, 상기 (1)~(4) 중 어느 하나의 에칭 조건을 만족하면 되고, 이 에칭 조건을 만족할 때, 백탁층(21)의 헤이즈 값은 90 이상으로 되어 있는 것을 알 수 있었다(표 5). 또한, 표 5 중, 헤이즈 값≥90의 셀을 회색으로 나타낸다.

또, 상기 결과로부터, HF 농도가 높은 불산을 사용할수록 침지 시간이 짧아지는 것을 알 수 있다. 이것은 에칭액의 농도가 높을수록 에칭 속도가 빨라지는 것에 기인하는 것이지만, 에칭액의 농도가 지나치게 높은 경우에는, 에칭 속도가 지나치게 빨라져서, 샘플 간의 불균일이 커지고, 안정적인 제품을 제조할 수 없게 된다는 문제가 있다. 또, 한편, 에칭액의 농도가 지나치게 낮은 경우에는, 침지 시간이 길어져, 생산 효율이 저하된다는 문제가 있다. 따라서, 제품의 불균일 및 생산 효율을 고려하면, 1~40중량%의 HF를 함유한 불산을 사용하는 것이 바람직하고, 2.5~30중량%의 HF를 함유한 불산을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

이상이 본 발명의 실시형태의 설명인데, 본 발명은 상기한 실시형태의 구성에 한정되는 것은 아니며, 그 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 본 실시형태의 백탁층(21)은 유리 기재(20)의 입사면(12)측에 설치되는 것으로서 설명했지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 백탁층(21)은 출사면(14)측에 형성되어도 된다. 또, 도 6에 나타내는 바와 같이, 백탁층(21)은 입사면(12)측과 출사면(14)측의 양쪽에 형성되어도 된다. 또, 도 7에 나타내는 바와 같이, 백탁층(21)은 입사면(12)측과 출사면(14)측에 더해, 또한 측면(16)에 형성할 수도 있다. 도 5~도 7에 나타내는 바와 같은 구성으로 하면, 백탁층(21)의 영역을 정규의 광로를 통과하여 입사하는 광에 영향을 주지 않는 범위에서 넓힐 수 있기 때문에, 보다 효과적인 차광을 행할 수 있다. 또한, 도 5~도 7에 나타내는 변형예의 백탁층(21)은 마스킹 공정에서 사용하는 마스크 패턴만 변경하면, 상기 서술한 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.

(제2 실시형태)

도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리(10M)의 측면도이다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 근적외선 흡수 유리(10M)는 백탁층(21)과 반사 방지막(24) 사이에 차광층(23)을 가지는 점에서, 제1 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리(10)와 상이하다.

차광층(23)은 스크린 인쇄에 의해 형성된 두께 약10μm의 흑색의 잉크층이며, 백탁층(21) 상에 형성되고, 유리 기재(20)의 표면(입사면(12)측의 면)에 입사하는 불필요광을 차광한다.

도 9는 본 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리(10M)의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리(10M)의 제조 방법은 2차 연마 공정을 행한 후, 성막 공정을 행하기 전에, 인쇄 공정을 행하는 점에서, 제1 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리(10)의 제조 방법과 상이하다.

인쇄 공정은 소위 스크린 인쇄에 의해 차광층(23)을 형성하는 공정이다. 백탁층(21)에 대응하는 위치에 패턴부가 형성된 스크린을 유리 기재(20)의 표면(입사면(12)측의 면)에 재치하고, 흑색의 잉크를 패턴부로부터 압출하여, 백탁층(21) 상에 차광층(23)을 형성한다. 또한, 스크린으로서는 나일론, 테트론, 스테인레스 등의 직물을 사용할 수 있다. 또, 흑색의 잉크로서는 용제계 잉크, UV계 잉크를 사용할 수 있다. 또, 다른 실시형태로서는 스크린 인쇄 대신에 잉크젯 인쇄를 적용하는 것도 가능하다.

그리고, 인쇄 공정 후, 상기 서술한 성막 공정에 의해, 유리 기재(20)의 표면 및 이면에 반사 방지막(24)이 형성되고, 본 실시형태에 따른 근적외선 흡수 유리(10M)가 완성된다.

이와 같이, 백탁층(21) 상에 또한 차광층(23)을 설치하면, 입사면(12)으로부터 입사하는 불필요광을 차광층(23)에 의해 확실하게 차단할 수 있다. 또, 상기 서술한 바와 같이, 백탁층(21)의 표면은 에칭에 의해 거칠어진 상태로 되어 있기 때문에, 차광층(23)은 유리 기재(20)(즉, 백탁층(21))과의 밀착성이 높아 박리되기 어려운 것이 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 백탁층(21) 상에 또한 차광층(23)을 설치하는 구성에 대해서 설명했지만, 차광층(23)은 반드시 백탁층(21)을 덮도록 형성될 필요는 없고, 백탁층(21)의 적어도 일부에 형성되면 된다.

또한, 금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라, 특허청구의 범위에 의해 표시되며, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims

고체 촬상 소자를 향하는 광이 입사하는 입사면과, 상기 광이 투과하여 상기 고체 촬상 소자를 향하여 출사되는 출사면을 표리에 구비하고, 상기 광의 근적외 성분을 흡수하는 판형상의 근적외선 흡수 유리에 있어서,
상기 광이 투과 가능한 광 투과부와,
상기 입사면 및 상기 출사면의 적어도 일방의 면 상에, 상기 광 투과부의 외주를 프레임형상으로 둘러싸도록 형성되고, 상기 광의 일부를 산란시키는 광 산란부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 1 항에 있어서, 상기 광 산란부는 상기 입사면 및 상기 출사면의 적어도 일방의 면으로부터 상기 근적외선 흡수 유리의 측면에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 2 항에 있어서, 상기 입사면과 상기 측면 사이에, 이 입사면과 이 측면을 연결하는 제1 모따기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 출사면과 상기 측면 사이에, 이 입사면과 이 측면을 연결하는 제2 모따기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 근적외선 흡수 유리가 Cu²⁺를 함유하는 불인산염계 유리, 또는 Cu²⁺를 함유하는 인산염계 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 5 항에 있어서, 상기 광 산란부가 상기 근적외선 흡수 유리를 불소 이온, 불소 함유 이온의 적어도 어느 일방을 포함하는 용액으로 에칭함으로써 형성되는 요철면인 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 6 항에 있어서, 상기 용액은 불화수소, 불화암모늄, 불화수소암모늄의 적어도 1개 이상을 포함하는 용액인 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 산란부의 헤이즈 값이 90 이상인 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 투과부의 면적이 상기 고체 촬상 소자의 수광면의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 투과부 및 상기 광 산란부를 덮는 기능막을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 10 항에 있어서, 상기 기능막은 반사 방지, 적외선 커트, 자외선 커트의 적어도 1개 이상의 기능을 가지는 광학 박막인 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 11 항에 있어서, 상기 기능막은 90nm~300nm의 막 두께를 가지는 반사 방지막을 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 기능막은 2000nm~6000nm의 막 두께를 가지는 적외선 커트막을 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 13 항에 있어서, 상기 적외선 커트막이 또한 자외선 커트 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 산란부의 적어도 일부에 형성되고, 상기 광의 일부를 차광하는 차광층을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리.
고체 촬상 소자를 향하는 광이 입사하는 입사면과, 상기 광이 투과하여 상기 고체 촬상 소자를 향하여 출사되는 출사면을 표리에 구비하고, 상기 광의 근적외 성분을 흡수하는 판형상의 근적외선 흡수 유리의 제조 방법에 있어서,
상기 근적외선 흡수 유리의 기재를 미리 정해진 치수로 절단하는 공정과,
상기 절단된 기재를 모따기하는 공정과,
상기 모따기된 기재를 미리 정해진 판두께 치수까지 래핑하는 공정과,
상기 래핑된 기재의 표면 및 이면을 경면형상으로 연마하는 공정과,
상기 연마된 기재의 표면 및 이면에 상기 광이 투과 가능한 광 투과부를 형성함과 아울러, 상기 표면 및 상기 이면의 적어도 일방의 면 상에, 상기 광 투과부의 외주를 프레임형상으로 둘러싸고 상기 광의 일부를 산란시키는 광 산란부를 형성하는 공정과,
상기 광 투과부 및 상기 광 산란부가 형성된 기재의 표면 및 이면을 경면형상으로 연마하는 공정
을 구비하는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리의 제조 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 광 투과부 및 상기 광 산란부를 형성하는 공정은
상기 광 투과부를 마스킹하는 공정과,
상기 마스킹된 기재를 에칭하는 공정
을 구비하는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리의 제조 방법.
제 17 항에 있어서, 상기 기재는 Cu²⁺를 함유하는 불인산염계 유리, 또는 Cu²⁺를 함유하는 인산염계 유리로 이루어지고,
상기 에칭하는 공정은 상기 마스킹된 기재를 불소 이온, 불소 함유 이온의 적어도 어느 일방을 포함하는 용액에 의해 에칭하는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리의 제조 방법.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 에칭하는 공정은 상기 기재의 판두께 방향에서, 1μm~50μm를 가공하는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리의 제조 방법.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 에칭하는 공정은 상기 마스킹된 기재를 불화수소를 1~40중량% 함유하는 불산 수용액에 미리 정해진 시간 침지하는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수 유리의 제조 방법.