JP6535041B2 - 近赤外線吸収性組成物、近赤外線カットフィルタおよびその製造方法、並びに、カメラモジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
近赤外線カットフィルタの材料として、特許文献1には、(メタ)アクリルアミドとリン酸との反応物またはその加水分解物と、エチレン性不飽和結合を有する化合物との共重合体に、金属化合物を添加してなる赤外線遮断性樹脂を含む赤外線遮断性フィルムが開示されている。
本発明は、高い近赤外線遮蔽性を達成でき、膜厚を薄くでき可視光透過率が高い近赤外線カットフィルタを提供することを目的とする。
<1>近赤外線吸収物質を含有し、
膜厚が300μm以下であり、
波長450〜550nmの範囲での光透過率が85%以上である、近赤外線カットフィルタ。
<2>近赤外線吸収物質が銅化合物である、<1>に記載の近赤外線カットフィルタ。
<3>銅化合物が、リン含有銅錯体、スルホン酸銅錯体およびカルボン酸銅錯体から選択される少なくとも1種である、<2>に記載の近赤外線カットフィルタ。
<4>銅化合物が、スルホン酸およびカルボン酸を配位子とする銅錯体である、<2>に記載の近赤外線カットフィルタ。
<5>水溶性バインダをさらに含有する、<1>〜<4>のいずれかに記載の近赤外線カットフィルタ。
<6>水溶性バインダが、
水溶性エポキシ樹脂、
Si、Ti、Zr及びAlからなる群より選ばれた元素のアルコキシド化合物の少なくとも一つを加水分解及び重縮合して得られるゾルゲル硬化物、および、
ゼラチンのうち少なくとも一種である、<5>に記載の近赤外線カットフィルタ。
<7>膜厚が200μm以下である、<1>〜<6>のいずれかに記載の近赤外線カットフィルタ。
<8>波長400〜575nmの範囲での光透過率が85%以上である、<1>〜<7>のいずれかに記載の近赤外線カットフィルタ。
<9>波長450〜550nmの範囲での光透過率が90%以上である、<1>〜<8>のいずれかに記載の近赤外線カットフィルタ。
<10>波長700〜1100nmの範囲での光透過率が20%以下である、<1>〜<9>のいずれかに記載の近赤外線カットフィルタ。
<11>波長800〜900nmの範囲での光透過率が10%以下である、<1>〜<10>のいずれかに記載の近赤外線カットフィルタ。
<12>近赤外線吸収物質とは異なる副近赤外線吸収物質をさらに含む、<1>〜<11>のいずれかに記載の近赤外線カットフィルタ。
<13>副近赤外線吸収物質がセシウム酸化タングステンである、<12>に記載の近赤外線カットフィルタ。
<14>膜厚が300μm以下であり、波長450〜550nmの範囲での光透過率が85%以上である近赤外線カットフィルタの製造方法であって、
近赤外線吸収物質である銅化合物と、水溶性バインダとを含む近赤外線吸収性組成物を支持体上に塗布する工程と、
支持体上に塗布した近赤外線吸収性組成物を乾燥して近赤外線カットフィルタを形成する工程とを含む、近赤外線カットフィルタの製造方法。
<15>固体撮像素子基板と、固体撮像素子基板の受光側に配置された<1>〜<13>のいずれかに記載の近赤外線カットフィルタとを有するカメラモジュール。
<16>固体撮像素子基板と、固体撮像素子基板の受光側に配置された<1>〜<13>のいずれかに記載の近赤外線カットフィルタとを有するカメラモジュールの製造方法であって、固体撮像素子基板の受光側において、近赤外線吸収物質を塗布することにより近赤外線カットフィルタを形成する工程を有する、カメラモジュールの製造方法。
<17>近赤外線吸収物質を含有し、
膜厚300μm以下の膜を形成したときの、波長450〜550nmの範囲での光透過率が85%以上である、近赤外線吸収性組成物。
<18>近赤外線吸収物質がスルホン酸およびカルボン酸を配位子とする銅錯体である、<17>に記載の近赤外線吸収性組成物。
本明細書中において、“(メタ)アクリレート”はアクリレートおよびメタクリレートを表し、“(メタ)アクリル”はアクリルおよびメタクリルを表し、“(メタ)アクリロイル”はアクリロイルおよびメタクリロイルを表す。また、本明細書中において、“単量体”と“モノマー”とは同義である。単量体は、オリゴマーおよびポリマーと区別され、重量平均分子量が2,000以下の化合物をいう。
本明細書中において、重合性化合物とは、重合性官能基を有する化合物のことをいい、単量体であっても、ポリマーであってもよい。重合性官能基とは、重合反応に関与する基をいう。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含するものである。
近赤外線とは、波長領域が700〜2500nmの光(電磁波)をいう。
本発明の近赤外線吸収性組成物(以下、本発明の組成物ともいう。)は、近赤外線吸収物質を含有し、膜厚を300μm以下の近赤外線カットフィルタとしたときの、波長450〜550nmの範囲での光透過率が85%以上である。本発明の組成物によれば、可視領域では高い透過率を維持しつつ、高い近赤外線遮蔽性を実現できる近赤外線カットフィルタが得られる。また本発明によれば、近赤外線カットフィルタの膜厚を薄くでき、カメラモジュールの低背化に寄与できる。
本発明の近赤外線吸収性組成物では、後述する特定の近赤外線吸収物質とバインダを有することで、膜厚を300μm以下としつつ、高い近赤外線遮蔽性を維持して波長450〜550nmの範囲での光透過率が85%以上という優れた特性を有する硬化膜(好ましくは近赤外線カットフィルタ)を提供することができる。
また、本発明の近赤外線カットフィルタの光透過率は、好ましくは波長450〜550nmの全ての範囲での光透過率が92%以上であり、より好ましくは波長450〜550nmの全ての範囲での光透過率が95%以上である。高透過率の可視領域は広いほど好ましく、波長400〜550nmで高透過率となることが好ましい。
また、本発明の近赤外線カットフィルタは、膜厚300μm以下で、波長700〜1100nmの範囲での光透過率が20%以下であり、波長700〜1100nmの範囲の少なくとも1点での範囲での光透過率が20%以下であることが好ましく、波長700〜1100nmの全ての範囲での光透過率が20%以下であることがさらに好ましい。
また、本発明の近赤外線カットフィルタは、膜厚300μm以下で、波長800〜900nmの範囲での光透過率が10%以下であり、波長800〜900nmの範囲の少なくとも1点での光透過率が10%以下であることが好ましく、波長800〜900nmの全ての範囲での光透過率が10%以下であることがさらに好ましい。
本発明の近赤外線カットフィルタは、光透過率が以下の少なくとも1つの条件を満たすことが好ましく、すべての条件を満たすことが特に好ましい。
・波長400nmでの光透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、92%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
・波長450nmでの光透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、92%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
・波長500nmでの光透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、92%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
・波長550nmでの光透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、92%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
・波長700nmでの光透過率は20%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
・波長750nmでの光透過率は20%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
・波長800nmでの光透過率は20%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
・波長850nmでの光透過率は20%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
・波長900nmでの光透過率は20%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
塗膜の乾燥条件としては、各成分、溶剤の種類、使用割合等によっても異なるが、通常60℃〜150℃の温度で30秒間〜15分間程度である。
本発明の近赤外線吸収性組成物によれば、例えば、膜厚300μm以下としたときの波長450〜550nmの範囲での光透過率を分光光度計(例えば、U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製))を用いて測定したときの光透過率が85%以上の近赤外線カットフィルタが得られる。
以下、本発明の近赤外線吸収性組成物を構成する好ましい成分について説明する。本発明の近赤外線吸収性組成物は、近赤外線吸収物質と、水溶性バインダを含有していることが好ましい。
本発明で用いられる近赤外線吸収物質としては、より高い近赤外線遮蔽性を有するものであれば特に限定されないが、銅化合物を用いることが好ましい。銅化合物は水溶性のものが多く、水溶性バインダへ十分に分散するので、高い近赤外線遮蔽性が得られる。
<<銅化合物>>
本発明に用いられる銅化合物における銅は、1価または2価の銅が好ましく、2価の銅がより好ましい。
本発明に用いられる銅化合物中の銅含有量は、好ましくは2〜40質量%であり、より好ましくは5〜40質量%である。
本発明で用いる銅化合物は、波長700nm〜1000nmの範囲内(近赤外線領域)に極大吸収波長を有する銅化合物であれば特に制限はない。
本発明で用いる銅化合物は、銅錯体であることが好ましい。
本発明で用いる銅化合物が銅錯体である場合、銅に配位する配位子Lとしては、銅イオンと配位結合可能であれば特に限定されないが、例えば、リン酸、リン酸エステル、ホスホン酸、ホスホン酸エステル、ホスフィン酸、置換ホスフィン酸、スルホン酸、カルボン酸、カルボニル(エステル、ケトン)、アミン、アミド、スルホンアミド、ウレタン、ウレア、アルコール、チオールなどを有する化合物が挙げられる。これらの中でも、リン酸、リン酸エステル、ホスホン酸、ホスホン酸エステル、ホスフィン酸、置換ホスフィン酸、スルホン酸が好ましく、リン酸エステル、ホスホン酸エステル、置換ホスフィン酸、スルホン酸がより好ましい。また、銅化合物がスルホン酸およびカルボン酸を配位子とする銅錯体であることも好ましい。
本発明で用いる銅化合物の具体例としては、リン含有銅化合物、スルホン酸銅化合物または下記式(A)で表される銅化合物が挙げられる。また、銅化合物の具体例としては、リン含有銅錯体、スルホン酸銅錯体およびカルボン酸銅錯体も挙げられる。リン含有銅化合物として具体的には、例えば、WO2005/030898号公報の第5頁第27行目〜第7頁第20行目に記載された化合物を参酌することができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
Cu(L)n1・(X)n2 式(A)
上記式(A)中、Lは、銅に配位する配位子を表し、Xは、存在しないか、ハロゲン原子、H2O、NO3、ClO4、SO4、CN、SCN、BF4、PF6、BPh4(Phはフェニル基を表す)又はアルコールを表す。n1、n2は、各々独立に1〜4の整数を表す。
配位子Lは、銅に配位可能な原子としてC、N、O、Sを含む置換基を有するものであり、さらに好ましくはNやO、Sなどの孤立電子対を持つ基を有するものである。配位可能な基は分子内に1種類に限定されず、2種以上を含んでも良く、解離しても非解離でも良い。非解離の場合、Xは存在しない。
一般式(i)中、n価の有機基は、炭化水素基またはオキシアルキレン基が好ましく、脂肪族炭化水素基または芳香族炭化水素基がより好ましい。炭化水素基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)、(メタ)アクリロイル基、不飽和二重結合を有する基が挙げられる。また、置換基としては、アルキル基、重合性基(例えば、ビニル基、エポキシ基、オキセタン基など)、スルホン酸基、カルボン酸基、リン原子を含有する酸基、カルボン酸エステル基(例えば−CO2CH3)、水酸基、アルコキシ基(例えばメトキシ基)、アミノ基、カルバモイル基、カルバモイルオキシ基、ハロゲン化アルキル基(例えばフルオロアルキル基、クロロアルキル基)等も挙げられる。炭化水素基が置換基を有する場合、さらに置換基を有していてもよく、置換基としてはアルキル基、上記重合性基、ハロゲン原子等が挙げられる。
上記炭化水素基が1価の場合、アルキル基またはアリール基が好ましく、アリール基がより好ましい。また、上記炭化水素基が1価の場合、アルケニル基であってもよい。炭化水素基が2価の場合、アルキレン基、アリーレン基、オキシアルキレン基が好ましく、アリーレン基がより好ましい。炭化水素基が3価以上の場合には、上記1価の炭化水素基または2価の炭化水素基に対応するものが好ましい。
上記アルキル基及びアルキレン基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜10がより好ましい。アルキル基及びアルキレン基は、直鎖状、分岐状または環状のいずれであってもよい。直鎖状のアルキル基及びアルキレン基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜8がさらに好ましい。分岐状のアルキル基及びアルキレン基の炭素数は、3〜20が好ましく、3〜12がより好ましく、3〜8がさらに好ましい。環状のアルキル基及びアルキレン基は、単環、多環のいずれであってもよい。環状のアルキル基及びアルキレン基の炭素数は、3〜20が好ましく、4〜10がより好ましく、6〜10がさらに好ましい。
アルケニル基の炭素数は、2〜10が好ましく、2〜8がより好ましく、2〜4がさらに好ましい。
上記アリール基及びアリーレン基の炭素数は、6〜18が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜12がさらに好ましく、6〜10が特に好ましい。
一般式(i)中、X1は、スルホン酸基、カルボン酸基およびリン原子を含有する酸基のうちの少なくとも1つが好ましい。X1は、1種単独でも2種以上であってもよいが、2種以上であることが好ましく、スルホン酸基及びカルボン酸基を有するものが好ましい。
一般式(i)中、nは、1〜3が好ましく、2または3がより好ましく、3がさらに好ましい。
上記配位子となる化合物またはその塩(酸基またはその塩を含有する化合物)の分子量は、1000以下が好ましく、70〜1000が好ましく、70〜500がより好ましい。
(1)スルホン酸基、カルボン酸基およびリン原子を含有する酸基のうち少なくとも1種を有する化合物の具体例としては以下のものが挙げられる。また、スルホン酸基を有する化合物の具体例としては、後述するスルホン酸化合物の具体例も挙げられる。また、後述する態様(2)、(3)に記載の化合物のうち、本態様に該当する化合物も好ましい例として挙げられる。
<<リン含有銅錯体>>
リン含有銅錯体としては、錯体の配位子としてリン化合物を含有する配位子を有していれば、特に制限されないが、リン酸銅錯体、リン酸エステル銅錯体、ホスホン酸銅錯体、ホスホン酸エステル銅錯体、ホスフィン酸銅錯体、置換ホスフィン酸銅錯体であることが好ましく、リン酸エステル銅錯体、ホスホン酸エステル銅錯体、置換ホスフィン酸銅錯体であることがより好ましい。
リン酸エステル銅錯体は、銅を中心金属としリン酸エステル化合物を配位子とするものである。
配位子Lを形成するリン酸エステル化合物としては下記式(B)で表される化合物がより好ましい。
(HO)n−P(=O)−(OR2)3-n 式(B)
上記式(B)中、R2は有機基を示し、nは1または2を表す。
(式中、R2は炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数1〜18のアラルキル基、または炭素数1〜18のアルケニル基を表すか、−OR2が、炭素数4〜100のポリオキシアルキル基、炭素数4〜100の(メタ)アクリロイルオキシアルキル基、または、炭素数4〜100の(メタ)アクリロイルポリオキシアルキル基を表し、nは1または2を表す。)
nが1のとき、R2はそれぞれ同一でもよいし、異なっていてもよい。
前記式(C)中の、R1、R2は、各々独立に1価の有機基または2価の有機基を示し、環状構造を形成してもよい。1価の有機基としては、炭素数が3以上の有機基が好ましく、炭素数5以上の有機基がより好ましく、炭素数5〜20の有機基がさらに好ましい。
また、前記式(C)において、R1およびR2同士が互いに結合して環状構造を形成していてもよい。この場合、R1、R2はいずれも2価の有機基となる。結合した環状構造を含む基(2価の有機基)の炭素原子の合計数は3以上であり、炭素数5以上が好ましく、炭素数5〜20の有機基がより好ましい。
具体的な1価の有機基としては、特に限定されないが、直鎖状、分岐状または環状のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基を挙げることができる。ここで、これらの基は、2価の連結基(例えば、直鎖状、分岐状または環状のアルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)など)を介した基であってもよい。また1価の有機基は置換基を有していてもよい。
環状のアルキル基は、単環、多環のいずれであってもよい。環状のアルキル基としては、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましく、炭素数4〜10のシクロアルキル基がより好ましく、炭素数6〜10のシクロアルキル基がさらに好ましい。
アリール基としては、炭素数6〜18のアリール基が好ましく、炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、炭素数6〜10のアリール基がさらに好ましい。
ヘテロアリール基としては、5員環または6員環が好ましい。また、ヘテロアリール基は、単環または縮合環であり、単環または縮合数が2〜8の縮合環が好ましく、単環または縮合数が2〜4の縮合環がより好ましい。
具体的には、窒素、酸素、硫黄原子の少なくとも一つを含有する単環、または多環芳香族環から誘導されるヘテロアリール基が用いられる。ヘテロアリール基中のヘテロアリール環としては、例えば、オキゾール環、チオフェン環、チアスレン環、フラン環、ピラン環、イソベンゾフラン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサジン環、ピロール環、ピラゾール環、イソチアゾール環、イソオキサゾール環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、イソインドリジン環、インドール環、インダゾール環、プリン環、キノリジン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キナゾリン環、シノリン環、プテリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナンスリン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナンスロリン環、フタラジン環、フェナルザジン環、フェノキサジン環、フラザン環等が挙げられる。
式(D)中、R1およびR2は、前記式(C)中におけるR1およびR2と同義であり、好ましい範囲も同様である。
前記式(C)で表されるリン酸エステル化合物の分子量は、200〜1000が好ましく、250〜750がより好ましく、300〜500がさらに好ましい。
本発明で用いられるリン酸エステル銅錯体は、銅を中心金属としホスホン酸エステル化合物を配位子とするものであってもよい。
配位子Lを形成するホスホン酸エステル化合物としては下記式(E)で表される化合物がより好ましい。
式(E)で表される化合物およびその塩は、銅に配位する配位子として作用する。
直鎖状または分枝状のアルキル基としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がさらに好ましい。
環状のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基としては、前記式(C)中の環状のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
アルケニル基としては、炭素数2〜10のアルケニル基が好ましく、炭素数2〜8のアルケニル基がより好ましく、炭素数2〜4のアルケニル基がさらに好ましい。具体的には、ビニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基などが例示される。
2価の連結基である直鎖状、分枝状または環状のアルキレン基、アリーレン基、あるいはヘテロアリーレン基としては、前記式(C)で記載したものが挙げられる。
1価の有機基が有していてもよい置換基としては、前記式(C)で記載したものが挙げられる。
前記式(F)中、R3およびR4は、前記式(E)中におけるR3およびR4と同義であり、好ましい範囲も同様である。
前記式(E)で表されるホスホン酸エステル化合物の分子量は、200〜1000が好ましく、250〜750がより好ましく、300〜500がさらに好ましい。
本発明で用いられる置換ホスフィン酸銅錯体は、銅を中心金属とし置換ホスフィン酸化合物を配位子とするものである。配位子Lを形成する置換ホスフィン酸化合物としては下記式(G)で表される化合物がより好ましい。
式(G)中の、R5およびR6は、各々独立に1価の有機基を示す。具体的な1価の有機基としては、特に限定されないが、直鎖状、分岐状または環状のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基を挙げることができる。ここで、これらの基は、途中に2価の連結基(例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)など)を介した基であってもよい。また1価の有機基は置換基を有していてもよい。
直鎖状または分岐状のアルキル基としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がさらに好ましい。具体的には、メチル基、n−ブチル基、2−エチルヘキシル基などが例示される。
環状のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基は、前記式(C)中の環状のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
2価の連結基である直鎖状、分岐状または環状のアルキレン基、アリーレン基、あるいはヘテロアリーレン基としては、前記式(C)で記載したものが挙げられる。
1価の有機基が有していてもよい置換基としては、前記式(C)で記載したものが挙げられる。
前記式(H)中、R5およびR6は、前記式(G)中におけるR5およびR6と同義であり、好ましい範囲も同様である。
前記式(G)で表される置換ホスフィン酸化合物の分子量は、50〜750が好ましく、50〜500がより好ましく、80〜300がさらに好ましい。
置換ホスフィン酸化合物の具体例を以下に示す。
上述した銅成分としては、銅または銅を含む化合物を用いることができる。銅を含む化合物としては、例えば、酸化銅や銅塩を用いることができる。銅塩は、1価または2価の銅が好ましく、2価の銅がより好ましい。銅塩としては、酢酸銅、塩化銅、ギ酸銅、ステアリン酸銅、安息香酸銅、エチルアセト酢酸銅、ピロリン酸銅、ナフテン酸銅、クエン酸銅、硝酸銅、硫酸銅、炭酸銅、塩素酸銅、(メタ)アクリル酸銅、過塩素酸銅がより好ましく、酢酸銅、塩化銅、硫酸銅、安息香酸銅、(メタ)アクリル酸銅がさらに好ましい。
本発明に用いられるリン含有化合物は、例えば、公知の方法を参照して、合成することができる。
例えば、前記リン酸エステル化合物は、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、フェニルリン酸エステルおよび1,3,5−トリイソプロピルスルホン酸クロリドをピリジン溶媒中で反応させることにより得ることができる。
本発明で用いられるリン含有化合物の塩としては、例えば金属塩が好ましく、具体的には、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、ホウ酸塩等が挙げられる。
銅成分と、上述したリン含有化合物またはその塩とを反応させる際の反応比率としては、モル比率で1:1.5〜1:4とすることが好ましい。
また、銅成分と、上述したリン含有化合物またはその塩とを反応させる際の反応条件は、例えば、20〜50℃で、0.5時間以上とすることが好ましい。
また、本発明のリン含有銅錯体は、グラム吸光度が0.04以上(g/mL)であることが好ましく、0.06以上(g/mL)であることがより好ましく、0.08以上(g/mL)であることがさらに好ましい。
グラム吸光度は、例えば、Cary 5000 UV−Vis−NIR(分光光度計 アジレント・テクノロジー株式会社製)装置を用いて算出することができる。
本発明で用いられるスルホン酸銅錯体は、銅を中心金属としスルホン酸化合物を配位子とするものである。
配位子としてのスルホン酸化合物としては、下記式(I)で表される化合物がより好ましい。
式(I)で表されるスルホン酸およびその塩は、銅に配位する配位子として作用する。
一般式(I)中のR7の具体的な1価の有機基としては、炭化水素基を挙げることができ、具体的には直鎖状、分岐状または環状のアルキル基、アルケニル基、アリール基を挙げることができる。ここで、これらの基は、2価の連結基(例えば、直鎖状または分岐状のアルキレン基、環状のアルキレン基(シクロアルキレン基)、アリーレン基、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)など)を介した基であってもよい。また1価の有機基は置換基を有していてもよい。
直鎖状または分岐状のアルキル基としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数1〜12のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がさらに好ましい。
環状のアルキル基は、単環、多環のいずれであってもよい。環状のアルキル基としては、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましく、炭素数4〜10のシクロアルキル基がより好ましく、炭素数6〜10のシクロアルキル基がさらに好ましい。アルケニル基としては、炭素数2〜10のアルケニル基が好ましく、炭素数2〜8のアルケニル基がより好ましく、炭素数2〜4のアルケニル基がさらに好ましい。
アリール基としては、炭素数6〜18のアリール基が好ましく、炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、炭素数6〜10のアリール基がさらに好ましい。
前記式(I)で表されるスルホン酸化合物の分子量は、80〜750が好ましく、80〜600がより好ましく、80〜450がさらに好ましい。
また、本発明のスルホン酸銅錯体は、下記式(J)で表される構造を含有する。
前記式(J)中、R8は、前記式(I)中におけるR7と同義であり、好ましい範囲も同様である。
上述した銅成分としては、上述したリン含有銅錯体と同義であり、好ましい範囲も同様である。
本発明に用いられるスルホン酸化合物は、市販のスルホン酸を用いることもできるし、公知の方法を参照して、合成することもできる。
本発明で用いられるスルホン酸化合物の塩としては、例えば金属塩が好ましく、具体的には、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられる。
銅成分と、上述したスルホン酸化合物またはその塩とを反応させる際の反応比率としては、モル比率で1:1.5〜1:4とすることが好ましい。この際、スルホン酸化合物またはその塩は、1種類でも良いし、2種類以上を用いても良い。
また、銅成分と、上述したスルホン酸化合物またはその塩とを反応させる際の反応条件は、例えば、20〜50℃で、0.5時間以上とすることが好ましい。
本発明のスルホン酸銅錯体の極大吸収波長およびグラム吸光度については、上述したリン含有銅錯体と同義であり、好ましい範囲も同様である。
本発明で用いられる銅化合物としては、上述したもの以外に、カルボン酸エステルを配位子とする銅化合物を用いてもよい。なお、本発明がこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。例えば、下記式(K)で表される化合物が好ましい。
式(K)中、R1は1価の有機基を表す。1価の有機基としては、特に限定されないが、例えば、上述した式(C)中の1価の有機基と同義である。また、1価の有機基は、一般式(I)中の1価の有機基R7と同義であってもよく、その好ましい範囲も同様であってもよい。
本発明の銅錯体における銅は通常2価の銅であり、例えば銅成分(銅または銅を含む化合物)に対して、上述した配位子となる化合物またはその塩を混合・反応等させて得ることができる。ここで、本発明の組成物中から銅成分と配位子となる化合物構造を検出できれば、本発明の組成物中において銅錯体が形成されているといえる。例えば、本発明の組成物中から銅とリン酸エステル化合物を検出する方法としては、ICP発光分析法が挙げられ、この方法によって銅とリン酸エステル化合物を検出することができる。
本発明の組成物中の銅錯体の配合量は、本発明の組成物に対し、5〜60質量%の割合で銅錯体を含有することが好ましく、より好ましくは10〜40質量%である。
銅錯体の、本発明の組成物中の固形分中の配合量は、30〜90質量%が好ましく、35〜85質量%がより好ましく、40〜80質量%がさらに好ましい。
<<他の近赤外線吸収物質>>
本発明で用いることができる他の近赤外線吸収物質としては、酸基またはその塩を含む重合体と銅成分との反応で得られる銅化合物を用いることができる。この銅化合物は、例えば、酸基イオン部位を含む重合体および銅イオンを含むポリマータイプの銅化合物であり、好ましい態様は、重合体中の酸基イオン部位を配位子とするポリマータイプの銅化合物である。このポリマータイプの銅化合物は、通常、重合体の側鎖に酸基イオン部位を有し、酸基イオン部位が銅に結合(例えば、配位結合)し、銅を起点として、側鎖間に架橋構造を形成している。
銅成分としては、2価の銅を含む化合物が好ましい。銅成分中の銅含有量は、好ましくは2〜40質量%であり、より好ましくは5〜40質量%である。銅成分は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。銅を含む化合物としては、例えば、酸化銅や銅塩を用いることができる。銅塩は、2価の銅がより好ましい。銅塩としては、水酸化銅、酢酸銅および硫酸銅が特に好ましい。
酸基またはその塩を含む重合体が有する酸基としては、上述した銅成分と反応可能なものであれば特に限定されないが、銅成分と配位結合するものが好ましい。具体的には、酸解離定数(pKa)が12以下の酸基が挙げられ、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、イミド酸基等が好ましい。重合体が有する酸基は、1種のみでもよいし、2種以上でもよい。
本発明で用いられる酸基の塩を構成する原子または原子団としては、ナトリウム等の金属原子(特にアルカリ金属原子)、テトラブチルアンモニウム等のような原子団が挙げられる。尚、酸基またはその塩を含む重合体において、酸基またはその塩は、その主鎖および側鎖の少なくとも一方に含まれていればよく、少なくとも側鎖に含まれていることが好ましい。
酸基またはその塩を含む重合体は、カルボン酸基またはその塩、および/または、スルホン酸基またはその塩を含む重合体が好ましく、スルホン酸基またはその塩を含む重合体がより好ましい。
酸基またはその塩を含む重合体の好ましい一例は、主鎖が炭素−炭素結合を有する構造であり、下記式(A1−1)で表される構成単位を含むことが好ましい。
上記式(A1−1)中、R1は水素原子であることが好ましい。
上記式(A1−1)中、L1が2価の連結基を表す場合、2価の連結基としては、特に限定されないが、例えば、2価の炭化水素基、ヘテロアリーレン基、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−NX−(Xは水素原子あるいはアルキル基を表し、水素原子が好ましい)、または、これらの組み合わせからなる基が挙げられる。
2価の炭化水素基としては、直鎖状、分岐状または環状のアルキレン基や、アリーレン基が挙げられる。炭化水素基は、置換基を有していてもよいが、無置換であることが好ましい。
直鎖状のアルキレン基の炭素数としては、1〜30が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜6がさらに好ましい。また、分岐状のアルキレン基の炭素数としては、3〜30が好ましく、3〜15がより好ましく、3〜6がさらに好ましい。
環状のアルキレン基は、単環、多環のいずれであってもよい。環状のアルキレン基の炭素数としては、3〜20が好ましく、4〜10がより好ましく、6〜10がさらに好ましい。
アリーレン基の炭素数としては、6〜18が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10がさらに好ましく、フェニレン基が特に好ましい。
ヘテロアリーレン基としては、特に限定されないが、5員環または6員環が好ましい。また、ヘテロアリーレン基は、単環でも縮合環であってもよく、単環または縮合数が2〜8の縮合環が好ましく、単環または縮合数が2〜4の縮合環がより好ましい。
上記式(A1−1)中、M1で表されるスルホン酸基と塩を構成する原子または原子団は、上述した酸基の塩を構成する原子または原子団と同義であり、水素原子またはアルカリ金属原子であることが好ましい。
好ましい他の構成単位としては、下記式(A1−2)で表される構成単位が挙げられる。
Y2は単結合または2価の連結基を表し、2価の連結基としては、上記式(A1−1)の2価の連結基と同義である。特に、Y2としては、−COO−、−CO−、−NH−、直鎖状または分岐状のアルキレン基、またはこれらの組み合わせからなる基か、単結合であることが好ましい。
式(A1−2)中、X2は、−PO3H、−PO3H2、−OHまたはCOOHを表し、−COOHであることが好ましい。
上記式(A1−1)で表される構成単位を含む重合体が、他の構成単位(好ましくは上記式(A1−2)で表される構成単位)を含む場合、上記式(A1−1)で表される構成単位と上記式(A1−2)で表される構成単位のモル比は、95:5〜20:80であることが好ましく、90:10〜40:60であることがより好ましい。
本発明で用いることができる銅化合物としては、酸基またはその塩を有し、かつ、主鎖に芳香族炭化水素基及び/又は芳香族ヘテロ環基を有する重合体(以下、芳香族基含有重合体という。)と、銅成分との反応で得られるポリマータイプの銅化合物を用いてもよい。芳香族基含有重合体は、主鎖に、芳香族炭化水素基及び芳香族ヘテロ環基のうち少なくとも1種を有していればよく、2種以上有していてもよい。酸基またはその塩および銅成分については、上述した酸基またはその塩を含む重合体と銅成分との反応で得られる銅化合物と同義であり、好ましい範囲も同様である。
芳香族炭化水素基としては、例えば、アリール基が好ましい。アリール基の炭素数は、6〜20が好ましく、6〜15がより好ましく、6〜12がさらに好ましい。特に、フェニル基、ナフチル基又はビフェニル基が好ましい。芳香族炭化水素基は単環又は多環であってもよいが、単環が好ましい。
芳香族ヘテロ環基としては、例えば、炭素数2〜30の芳香族ヘテロ環基を用いることができる。芳香族ヘテロ環基は、5員環又は6員環が好ましい。また、芳香族ヘテロ環基は、単環又は縮合環であり、単環又は縮合数が2〜8の縮合環が例示される。ヘテロ環に含まれるヘテロ原子としては、窒素、酸素、硫黄原子が例示され、窒素または酸素が好ましい。
芳香族炭化水素基及び/又は芳香族ヘテロ環基が置換基Tを有していている場合、置換基Tとしては、アルキル基、重合性基(好ましくは、炭素−炭素二重結合を含む重合性基)、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、カルボン酸エステル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、エーテル基、スルホニル基、スルフィド基、アミド基、アシル基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アラルキル基などが例示され、アルキル基(特に炭素数1〜3のアルキル基)が好ましい。
特に、芳香族基含有重合体は、ポリエーテルスルホン系重合体、ポリスルホン系重合体、ポリエーテルケトン系重合体、ポリフェニレンエーテル系重合体、ポリイミド系重合体、ポリベンズイミダゾール系重合体、ポリフェニレン系重合体、フェノール樹脂系重合体、ポリカーボネート系重合体、ポリアミド系重合体及びポリエステル系重合体から選択される少なくとも1種の重合体であることが好ましい。以下に各重合体の例を示す。
ポリエーテルスルホン系重合体:(−O−Ph−SO2−Ph−)で表される主鎖構造(Phはフェニレン基を示す、以下同じ)を有する重合体
ポリスルホン系重合体:(−O−Ph−Ph−O−Ph−SO2−Ph−)で表される主鎖構造を有する重合体
ポリエーテルケトン系重合体:(−O−Ph−O−Ph−C(=O)−Ph−)で表される主鎖構造を有する重合体
ポリフェニレンエーテル系重合体:(−Ph−O−、−Ph−S−)で表される主鎖構造を有する重合体
ポリフェニレン系重合体:(−Ph−)で表される主鎖構造を有する重合体
フェノール樹脂系重合体:(−Ph(OH)−CH2−)で表される主鎖構造を有する重合体
ポリカーボネート系重合体:(−Ph−O−C(=O)−O−)で表される主鎖構造を有する重合体
ポリアミド系重合体としては、例えば、(−Ph−C(=O)−NH−)で表される主鎖構造を有する重合体
ポリエステル系重合体としては、例えば、(−Ph−C(=O)O−)で表される主鎖構造を有する重合体
ポリエーテルスルホン系重合体、ポリスルホン系重合体及びポリエーテルケトン系重合体としては、例えば、特開2006−310068号公報の段落0022及び特開2008−27890号公報の段落0028に記載の主鎖構造を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
ポリイミド系重合体としては、特開2002−367627号公報の段落0047〜0058の記載及び特開2004−35891号公報の段落0018〜0019に記載の主鎖構造を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
Ar1は、上記式(A1−3)中の−Y1−X1の他に置換基を有していてもよい。Ar1が置換基を有する場合、置換基としては上述した置換基Tと同義であり、好ましい範囲も同様である。
炭化水素基としては、例えば、直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基や、アリーレン基が挙げられる。直鎖状のアルキレン基の炭素数としては、1〜20が好ましく、1〜10がより好ましく、1〜6がさらに好ましい。分岐状のアルキレン基の炭素数としては、3〜20が好ましく、3〜10がより好ましく、3〜6がさらに好ましい。環状のアルキレン基は、単環、多環のいずれであってもよい。環状のアルキレン基の炭素数としては、3〜20が好ましく、4〜10がより好ましく、6〜10がさらに好ましい。これら直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基は、アルキレン基中の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。
アリーレン基は、上述した式(A1−1)の2価の連結基がアリーレン基である場合と同義である。
芳香族ヘテロ環基としては、特に限定されないが、5員環または6員環が好ましい。また、芳香族ヘテロ環基は、単環でも縮合環であってもよく、単環または縮合数が2〜8の縮合環が好ましく、単環または縮合数が2〜4の縮合環がより好ましい。
式(A1−3)中、X1で表される酸基又はその塩としては、上述した酸基又はその塩と同義であり、好ましい範囲も同様である。
本発明の組成物は、さらに水溶性バインダを含有していることが好ましい。特に、本発明の組成物は、上述した銅化合物(好ましくは銅錯体、より好ましくはリン含有銅錯体またはスルホン酸銅錯体、さらに好ましくはスルホン酸銅錯体)と、水溶性バインダとを含有することが好ましい。上述した銅化合物は水または水系溶媒への溶解性が高く、水溶性バインダと併用でき、上述した優れた特性を有する近赤外線カットフィルタを提供できる。
水溶性バインダとしては、本発明の効果を達成することができるものであれば特に限定されないが、例えば、水溶性ポリマ、水溶性エポキシ樹脂、並びに、Si、Ti、Zr及びAlからなる群より選ばれた元素のアルコキシド化合物の少なくとも一つを加水分解及び重縮合して得られるゾルゲル硬化物が好ましい。
本発明で用いられる水溶性ポリマとしては、動物性蛋白質由来の水溶性ポリマおよび動物蛋白質由来でない水溶性ポリマが挙げられる。
動物性蛋白質由来の水溶性ポリマとは、にかわ、カゼイン、ゼラチン、卵白などの天然または化学的に修飾された水溶性ポリマであり、特にゼラチンが好ましい。
ゼラチンとしては、その合成方法によって、酸処理ゼラチンおよびアルカリ処理ゼラチン(石灰処理など)があり、いずれも好ましく用いることができる。ゼラチンの分子量は、10,000〜1,000,000であることが好ましい。また、ゼラチンのアミノ基やカルボキシル基を利用して変性処理した変性ゼラチンも用いることができる(例えば、フタル化ゼラチンなど)。ゼラチンとしては、イナートゼラチン(例えば、新田ゼラチン750)、フタル化ゼラチン(例えば、新田ゼラチン801)などを用いることができる。
ゼラチンとしては、GEL820も使用できる。GEL820は、新田社の米国産牛骨AGB(American Green Bone)(100%、1番抽出のみ=GEL770)を、脱イオン処理し、コハク化したものである。またこれらのゼラチンを使用する場合、膜強度や膜面状の観点から富士フイルムファインケミカルズ社製特殊架橋剤VS-C、VS-Bと併用することが好ましい。
動物性蛋白質由来でない水溶性ポリマとは、ゼラチンなどの動物系蛋白質以外の天然高分子(多糖類系、微生物系、動物系)、半合成高分子(セルロース系、デンプン系、アルギン酸系)および合成高分子(ビニル系、その他)であり、以下に述べるポリビニルアルコールを始めとする合成ポリマーや、植物由来のセルロース等を原料とする天然あるいは半合成ポリマーが挙げられる。
好ましくは、ポリビニルアルコール類、アクリル酸−ビニルアルコール共重合ポリマー類である。具体的には、ポリアクリルアミドおよびポリビニルアルコールが好ましい。
水溶性エポキシ樹脂は、1分子中に少なくとも1個の親水性部位と2個以上のエポキシ基を有する化合物である。特に、親水性部位として、エーテル結合、水酸基を有するものが好ましい。
水溶性エポキシ樹脂としては、例えば、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、フェノキシペンタエチレンオキシグリシジルエーテル、ラウリロキシペンタデカエチレンオキシグリシジルエーテルを好ましく挙げることができる。
これらのうち、ソルビトールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテルがより好ましい。
水溶性エポキシ樹脂の市販品の例としては、ナガセケムテックス社製「デナコール(登録商標)」シリーズのEX−313、EX−421、EX−614B、EX−810、EX−811、EX−851、EX−821、EX−830、EX−832、EX−841、EX−861、EX−911、EX−941、EX−920、EX−921、EX−931が挙げられる。
また、共栄社化学社製「エポライト」シリーズの40E、100E、200E、400E、70P、200P、400Pが挙げられる。
また、ダイセル化学社製「エポリード(登録商標)NT」シリーズの212、214等のエチレングリコールまたはポリエチレングリコールのジグリシジルエーテル、「エポリード(登録商標)NT」シリーズの228等のプロピレングリコールまたはポリプロピレングリコールのジグリシジルエーテル等が挙げられる。
<ゾルゲル硬化物>
ゾルゲル硬化物としては、Si、Ti、Zr及びAlからなる群から選ばれた元素のアルコキシド化合物(以下、「特定アルコキシド化合物」ともいう。)を少なくとも一つ加水分解及び重縮合し、更に所望により加熱、乾燥して得られるゾルゲル硬化物で構成されたものであることが、キズ及び磨耗に対して高い耐性を有するものが容易に製造できるという点から好ましい。
〔特定アルコキシド化合物〕
特定アルコキシド化合物は、下記一般式(II)で示される化合物であることが、入手が容易である点で好ましい。
M2(OR1)aR2 4-a (II)
(一般式(II)中、M2はSi、Ti及びZrから選択される元素を示し、R1、R2はそれぞれ独立に水素原子又は炭化水素基を示し、aは2〜4の整数を示す。)
アルキル基を示す場合の炭素数は好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8であり、さらにより好ましくは1〜4である。また、アリール基を示す場合は、フェニル基が好ましい。
アルキル基又はアリール基は置換基を有していてもよく、導入可能な置換基としては、ハロゲン原子、アミノ基、メルカプト基などが挙げられる。なお、この化合物は低分子化合物であり、分子量1000以下であることが好ましい。
M2がSiでaが2の場合、即ち2官能のアルコキシシランとしては、入手容易な観点と他層との密着性の観点から、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン等を挙げることができる。
M2がSiでaが3の場合、即ち3官能のアルコキシシランとしては、入手容易な観点と他層との密着性の観点から、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等を挙げることができる。
M2がSiでaが4である場合、即ち4官能のアルコキシドシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を挙げることができる。
特定アルコキシドは市販品として容易に入手できるし、公知の合成方法、たとえば各金属塩化物とアルコールとの反応によっても得られる。
特定アルコキシドは、一種類の化合物を単独で用いても、二種類以上の化合物を組み合わせて使用してもよい。
ゾルゲル反応を促進させるために、酸性触媒又は塩基性触媒を併用することが反応効率を高められるので、実用上好ましい。具体例としては特開2012−238579号公報の段落0048〜0056の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
水溶性バインダは、1種類のみでも、2種類以上でもよく、2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となる。また水溶性バインダは、後述する式(1)で示される部分構造を有する化合物と併用して使用することが、膜のひび割れの防止や面状の点で好ましい。
本発明の近赤外線吸収性組成物は、式(1)で示される部分構造、すなわち、−C(=O)NR1−(R1は水素原子または有機基を表す。)を有する化合物を含有する。このような部分構造を有する化合物を配合することにより、本発明の近赤外線吸収性組成物を硬化膜としたときに近赤外線遮蔽性を向上させ、耐湿性を向上させることができる。
前記式(1)中、R1は水素原子または有機基を表す。有機基としては、炭化水素基、具体的には、アルキル基またはアリール基が挙げられ、炭素数が1〜20のアルキル基、炭素数が6〜20のアリール基、またはこれらの基と二価の連結基との組み合わせからなるものが好ましい。
このような有機基の具体例としては、−OR’、−SR’、またはこれらの基と−(CH2)m−(mは1〜10の整数)、炭素数5〜10の環状のアルキレン基、−O−、−CO−、−COO−および−NH−の少なくとも1つとの組み合わせからなるものが好ましい。ここで、R’は、水素原子、炭素数が1〜10の直鎖、炭素数が3〜10の分岐、または、炭素数3〜10の環状のアルキル基(好ましくは炭素数1〜7の直鎖、炭素数3〜7の分岐、または炭素数3〜7の環状のアルキル基)、炭素数が6〜10のアリール基(好ましくはフェニル基)、または、炭素数が6〜10のアリール基と炭素数が1〜10のアルキレン基との組み合わせからなる基が好ましい。
また、前記式(1)中、R1とCとが結合して環構造(ヘテロ環構造)を形成していてもよい。ヘテロ環構造中におけるヘテロ原子は、前記式(1)中の窒素原子である。ヘテロ環構造は、5または6員環構造が好ましく、5員環構造がより好ましい。ヘテロ環構造は、縮合環であってもよいが、単環が好ましい。
特に好ましいR1の具体例としては、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基(好ましくはメチル基)、−OR’(R’は炭素数が1〜5の直鎖のアルキル基)と−(CH2)m−(mは1〜10の整数、好ましくはmは1〜5の整数)との組み合わせからなる基、前記式(1)中のR1とCとが結合してヘテロ環構造(好ましくは5員環構造)を形成した基が挙げられる。
前記式(1−3)〜(1−5)中、L1〜L4は二価の連結基を表す。二価の連結基としては、−(CH2)m−(mは1〜10の整数)、炭素数5〜10の環状のアルキレン基、−O−、−CO−、−COO−および−NH−の少なくとも1つとの組み合わせからなるものが好ましく、−(CH2)m−(mは1〜8の整数)であることがより好ましい。
前記式(1−3)〜(1−5)中、R8〜R14はそれぞれ独立して水素原子または有機基を表す。有機基としては、炭化水素基、具体的にはアルキル基またはアルケニル基であることが好ましい。
アルキル基は、置換されていてもよい。また、アルキル基は、鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよいが、直鎖状または環状のものが好ましい。アルキル基としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基がより好ましい。
アルケニル基は、置換されていてもよい。アルケニル基としては、炭素数1〜10のアルケニル基が好ましく、炭素数1〜4のアルケニル基がより好ましく、ビニル基が特に好ましい。
置換基としては、例えば、重合性基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基、カルボン酸エステル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、エーテル基、スルホニル基、スルフィド基、アミド基、アシル基、ヒドロキシ基、カルボキシル基などが例示される。これらの置換基の中でも、重合性基(例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイルオキシ基)、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、アジリジニル基など)が好ましく、ビニル基がより好ましい。
また、前記式(1)で示される部分構造を有する化合物がポリマーである場合、ポリマーの側鎖に前記部分構造を含有することが好ましい。
前記(1)で示される部分構造を有する化合物の含有量は、本発明の組成物中5〜80質量%であることが好ましく、10〜60質量%であることがより好ましい。
ポリビニルピロリドンとしては、商品名K−30、K−85、K−90、K−30W、K−85W、K−90W(日本触媒社製)が使用できる。
ポリアミド樹脂としては、例えば、ωアミノ酸の重合で合成される所謂「n−ナイロン」やジアミンとジカルボン酸の共重合で合成される所謂「n,m−ナイロン」が挙げられる。中でも、親水性付与の観点から、ジアミンとジカルボン酸の共重合体が好ましく、ε−カプロラクタムとジカルボン酸との反応生成物がより好ましい。
ここで、親水性含窒素環状化合物とは、側鎖または主鎖に第3級アミン成分を有する化合物であって、例えばアミノエチルピペラジン、ビスアミノプロピルピペラジン、α-ジメチルアミノεカプロラクタム等が挙げられる。
一方、ポリアミド樹脂と親水性化合物とが共重合した化合物には、ポリアミド樹脂の主鎖に、例えば、親水性含窒素環状化合物およびポリアルキレングリコールからなる群より選択される少なくとも一つが共重合されている。このため、ポリアミド樹脂のアミド結合部の水素結合能力は、N−メトキシメチル化ナイロンに対して大きい。
これらは、例えば東レファインテック(株)より「AQナイロン」という商標で市販されている。ε−カプロラクタムと親水性含窒素環状化合物とジカルボン酸との反応生成物は、東レファインテック(株)製AQナイロンA−90として入手可能であり、ε−カプロラクタムとポリアルキレングリコールとジカルボン酸との反応生成物は、東レファインテック(株)製AQナイロンP−70として入手可能である。 AQナイロンA−90 P−70 P−95 T−70(東レ社製)が使用できる。
本発明の組成物は、上述した近赤外線吸収物質に加えて、上述した近赤外線吸収物質とは異なる副近赤外線吸収物質をさらに含有してもよい。また副近赤外線吸収物質を含有する副近赤外線吸収層を別途形成してもよい。本発明の組成物が、近赤外線吸収物質に加えて、副近赤外線吸収物質を含有することにより、膜厚300μm以下の膜を形成したときの、波長450〜550nmの全ての範囲での光透過率がより優れた組成物を提供することができる。また、近赤外領域における遮光性(近赤外線遮蔽性)が高く、可視光領域における透光性(可視光線透過性)が高い近赤外線カットフィルタを提供することができる。
本発明の赤外線吸収性組成物において用いられる金属酸化物は、波長800〜2000nmの範囲内に極大吸収波長(λmax)を有すれば特に限定されないが、例えば、セシウム酸化タングステン(CsWOx)、石英(SiO2)、磁鉄鉱(Fe3O4)、アルミナ(Al2O3)、チタニア(TiO2)、ジルコニア(ZrO2)、スピネル(MgAl2O4)などの金属酸化物が挙げられ、セシウム酸化タングステンが好ましい。
酸化タングステン系化合物は、赤外線(特に波長が約800〜1200nmの光)に対しては吸収が高く(すなわち、赤外線に対する遮光性(遮蔽性)が高く)、可視光に対しては吸収が低い赤外線遮蔽材である。よって、本発明の組成物が、タングステン化合物を含有することにより、赤外領域における遮光性(赤外線遮蔽性)が高く、可視光領域における透光性(可視光線透過性)が高い近赤外線カットフィルタを製造できる。
本発明の赤外線吸収性組成物によれば、上述した近赤外線吸収物質と、副近赤外線吸収物質とを配合することにより、近赤外線に対する遮蔽性が高い近赤外線カットフィルタを形成できる。副近赤外線吸収物質として、金属酸化物を用いているので、可視光線に対する透過性が良好である近赤外線カットフィルタを形成できる。
MxWyOz・・・(I)
Mは金属、Wはタングステン、Oは酸素を表す。
0.001≦x/y≦1.1
2.2≦z/y≦3.0
Mの金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Biが挙げられるが、アルカリ金属であることが好ましい。Mの金属は1種でも2種以上でも良い。
Mはアルカリ金属であることが好ましく、Rb又はCsであることが好ましく、Csであることがより好ましい。
金属酸化物は、セシウム酸化タングステンであることがより好ましい。
x/yが0.001以上であることにより、赤外線を十分に遮蔽することができ、1.1以下であることにより、酸化タングステン系化合物中に不純物相が生成されることをより確実に回避することできる。
z/yが2.2以上であることにより、材料としての化学的安定性をより向上させることができ、3.0以下であることにより赤外線を十分に遮蔽することができる。
上記一般式(I)で表される酸化タングステン系化合物の具体例としては、Cs0.33WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3、Ba0.33WO3などを挙げることができ、Cs0.33WO3又はRb0.33WO3であることが好ましく、Cs0.33WO3であることが更に好ましい。
また、酸化タングステン系化合物は、例えば、住友金属鉱山株式会社製のYMF−02などのタングステン微粒子の分散物としても、入手可能である。
副近赤外線吸収物質の含有量は、本発明の組成物の全固形分質量に対して、20〜85質量%であることが好ましく、30〜80質量%であることがより好ましく、40〜75質量%であることがさらに好ましい。
また、タングステン化合物は2種以上を使用することが可能である。
本発明の組成物は、水または水系溶媒を含んでいてもよい。水または水系溶媒は1種類のみでも、2種類以上でもよい。本発明の組成物は、近赤外線吸収性組成物の固形分が10〜80質量%であることが好ましく、15〜70質量%であることがより好ましい。すなわち、水または水系溶媒は、本発明の組成物に対し20〜90質量%含むことが好ましく、本発明の組成物に対し30〜85質量%含まれることがより好ましい。
本発明で用いられる溶剤は、特に制限はなく、本発明の組成物の各成分を均一に溶解或いは分散しうるものであれば、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、アルコール類などの水系溶媒、が好適に挙げられる。
アルコール類の具体例としては、特開2012−194534号公報段落0136等に記載のものが挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の組成物は、上述した成分以外の硬化性化合物をさらに含んでいてもよい。しかし、銅錯体自体が重合性基を有する硬化性化合物の場合には、必ずしも必要ではない。硬化性化合物としては、重合性化合物であってもよいし、バインダ等の非重合性化合物であってもよい。また、硬化性化合物としては、熱硬化性化合物であってもよいし、光硬化性化合物であってもよいが、熱硬化性組成物の方が反応率が高いため好ましい。
硬化性組成物としては、重合性基を有する化合物(以下、「重合性化合物」ということがある)を含むことが好ましい。このような化合物群は当該産業分野において広く知られているものであり、本発明においてはこれらを特に限定なく用いることができる。これらは、例えば、モノマー、オリゴマー、プレポリマー、ポリマーなどの化学的形態のいずれであってもよい。
重合性化合物は、単官能であっても多官能であってもよいが、好ましくは、多官能である。多官能化合物を含むことにより、近赤外線遮蔽性および耐熱性をより向上させることができる。官能基の数は特に定めるものではないが、2〜8官能が好ましい。
本発明の組成物の第一の好ましい実施態様は、重合性化合物として、重合性基を有するモノマー(重合性モノマー)または重合性基を有するオリゴマー(重合性オリゴマー)(以下、重合性モノマーと重合性オリゴマーを合わせて「重合性モノマー等」ということがある。)を含む。
ヒドロキシル基やアミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と、単官能若しくは多官能イソシアネート類或いはエポキシ類との付加反応物や、単官能若しくは多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基やエポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更に、ハロゲン基やトシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン等のビニルベンゼン誘導体、ビニルエーテル、アリルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
これらの具体的な化合物としては、特開2009−288705号公報の段落番号0095〜段落番号0108に記載されている化合物を本発明においても好適に用いることができる。
その例としては、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、等の単官能のアクリレートやメタアクリレート;
ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後(メタ)アクリレート化したもの;
特公昭48−41708号、特公昭50−6034号、特開昭51−37193号各公報に記載されているようなウレタン(メタ)アクリレート類、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号各公報に記載されているポリエステルアクリレート類、エポキシポリマーと(メタ)アクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタアクリレートおよびこれらの混合物を挙げることができる。
重合性化合物としては、多官能カルボン酸にグリシジル(メタ)アクリレート等の環状エーテル基とエチレン性不飽和基を有する化合物を反応させ得られる多官能(メタ)アクリレートなども挙げることができる。
また、その他の好ましい重合性モノマー等として、特開2010−160418、特開2010−129825、特許4364216等に記載される、フルオレン環を有し、エチレン性重合性基を2官能以上有する化合物、カルドポリマーも使用することが可能である。
また、常圧下で100℃以上の沸点を有し、少なくとも一つの付加重合可能なエチレン性不飽和基を持つ化合物としては、特開2008−292970号公報の段落番号0254〜0257に記載の化合物も好適である。
特開平10−62986号公報において一般式(1)および(2)としてその具体例と共に記載の、前記多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後に(メタ)アクリレート化した化合物も、重合性モノマーとして用いることができる。
nは0〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。
mは1〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。
Rは、以下の四つの構造が好ましい。
例えば、RP−1040(日本化薬株式会社製)などが挙げられる。
酸基を有する多官能モノマーの好ましい酸価としては、0.1〜40mg−KOH/gであり、特に好ましくは5〜30mg−KOH/gである。異なる酸基の多官能モノマーを2種以上併用する場合、或いは酸基を有しない多官能モノマーを併用する場合、全体の多官能モノマーとしての酸価が上記範囲に入るように調製することが好ましい。
カプロラクトン変性構造を有する多官能性単量体としては、その分子内にカプロラクトン変性構造を有する限り特に限定されるものではない。例えば、カプロラクトン変性構造を有する多官能性単量体としては、トリメチロールエタン、ジトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グリセリン、ジグリセロール、トリメチロールメラミン等の多価アルコールと、(メタ)アクリル酸およびε−カプロラクトンとをエステル化することにより得られる、ε−カプロラクトン変性多官能(メタ)アクリレートを挙げることができる。なかでも下記式(1)で表されるカプロラクトン変性構造を有する多官能性単量体が好ましい。
本発明において、カプロラクトン変性構造を有する多官能性単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
前記一般式(i)中、アクリロイル基およびメタクリロイル基の合計は3個または4個であり、mは各々独立に0〜10の整数を表し、各mの合計は0〜40の整数である。但し、各mの合計が0の場合、Xのうちいずれか1つはカルボキシル基である。
前記一般式(ii)中、アクリロイル基およびメタクリロイル基の合計は5個または6個であり、nは各々独立に0〜10の整数を表し、各nの合計は0〜60の整数である。但し、各nの合計が0の場合、Xのうちいずれか1つはカルボキシル基である。
前記一般式(ii)中、nは、0〜6の整数が好ましく、0〜4の整数がより好ましい。また、各nの合計は、3〜60の整数が好ましく、3〜24の整数がより好ましく、6〜12の整数が特に好ましい。
また、一般式(i)または一般式(ii)中の−((CH2)yCH2O)−または((CH2)yCH(CH3)O)−は、酸素原子側の末端がXに結合する形態が好ましい。
前記一般式(i)または(ii)で表される化合物は1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。特に、一般式(ii)において、6個のX全てがアクリロイル基である形態が好ましい。
具体的には、下記式(a)〜(f)で表される化合物(以下、「例示化合物(a)〜(f)」ともいう。)が挙げられ、中でも、例示化合物(a)、(b)、(e)、(f)が好ましい。
重合性モノマー等の市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS−10、UAB−140(山陽国策パルプ社製)、UA−7200」(新中村化学社製、DPHA−40H(日本化薬社製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(共栄社製)などが挙げられる。
本発明の組成物の第二の好ましい態様は、重合性化合物として、側鎖に重合性基を有するポリマーを含む。
重合性基としては、エチレン性不飽和二重結合基、エポキシ基やオキセタニル基が挙げられる。
後者は、後述のエポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物の欄にてまとめて述べる。
本願における酸基とは、pKaが14以下の解離性基を有するものであり、例えば、−COOH、−SO3H、−PO3H2、−OSO3H、−OPO2H2、−PhOH、−SO2H、−SO2NH2、−SO2NHCO−、−SO2NHSO2−等が挙げられ、
なかでも−COOH、−SO3H、−PO3H2が好ましく、−COOHがさらに好ましい。
R4〜R6はそれぞれ独立に、1価の置換基を表す。R4としては、水素原子または置換基を更に有してもよいアルキル基などが挙げられ、中でも、水素原子、メチル基、エチル基が好ましい。R5、R6としては、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基、置換基を更に有してもよいアルコキシ基、置換基を更に有してもよいアリールオキシ基、置換基を更に有してもよいアルキルスルホニル基、置換基を更に有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられ、中でも、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基が好ましい。
ここで、導入しうる置換基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロピオキシカルボニル基、メチル基、エチル基、フェニル基等が挙げられる。
A1は、酸素原子、硫黄原子、または、−N(R21)−を表し、Xは、酸素原子、硫黄原子、またはN(R22)−を表す。ここで、R21、R22としては、アルキル基が挙げられる。
G1は、2価の有機基を表す。G1としてはアルキレン基が好ましい。より好ましくは、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数6〜20の芳香族基などが挙げられ、中でも、炭素数1〜10の直鎖状あるいは分岐アルキレン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基、炭素数6〜12の芳香族基が強度、現像性等の性能上、さらに好ましい。
ここで、G1における置換基としては、水酸基が好ましい。
R10〜R12は、それぞれ独立に1価の置換基を表す。R10〜R12としては、例えば、水素原子、ハロゲン原子、ジアルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基、置換基を更に有してもよいアルコキシ基、置換基を更に有してもよいアリールオキシ基、置換基を更に有してもよいアルキルスルホニル基、置換基を更に有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられ、中でも、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基が好ましい。
ここで、導入可能な置換基としては、一般式(1−1)において挙げたものが同様に例示される。
A2は、それぞれ独立して、酸素原子、硫黄原子、または、−N(R21)−を表し、R21としては、水素原子、アルキル基などが挙げられる。
G2は、2価の有機基を表す。G2としては、アルキレン基が好ましい。より好ましくは、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数6〜20の芳香族基などが挙げられ、中でも、炭素数1〜10の直鎖状あるいは分岐アルキレン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基、炭素数6〜12の芳香族基が強度、現像性等の性能上、さらに好ましい。G2における置換基としては、水酸基が好ましい。
Yは、酸素原子、硫黄原子、−N(R23)−またはフェニレン基を表し、R23としては、水素原子、アルキル基などが挙げられる。
R16〜R20は、それぞれ独立に1価の置換基を表す。R16〜R20としては、例えば、水素原子、ハロゲン原子、ジアルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基、置換基を更に有してもよいアルコキシ基、置換基を更に有してもよいアリールオキシ基、置換基を更に有してもよいアルキルスルホニル基、および置換基を更に有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられ、中でも、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を更に有してもよいアルキル基、および置換基を更に有してもよいアリール基が好ましい。導入しうる置換基としては、一般式(1)においてあげたものが例示される。
A3は、酸素原子、硫黄原子、またはN(R21)−を表し、Zは、酸素原子、硫黄原子、またはN(R22)−を表す。R21、R22としては、一般式(1)におけるのと同様のものが挙げられる。
G3は、2価の有機基を表す。G3としては、アルキレン基が好ましい。より好ましくは、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数6〜20の芳香族基などが挙げられ、中でも、炭素数1〜10の直鎖状あるいは分岐アルキレン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基、炭素数6〜12の芳香族基が強度、現像性等の性能上、さらに好ましい。G3における置換基としては、水酸基が好ましい。
エチレン性不飽和結合と酸基を有する構成単位の好ましい例としては、特開2009−265518号公報段落0060〜0063等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明における側鎖に酸基とエチレン性不飽和結合を含有するポリマーは、酸価が20〜300mgKOH/g、好ましくは40〜200mgKOH/g、より好ましくは60〜150mgKOH/gの範囲である。
ウレタンポリマーは、下記一般式(4)で表されるジイソシアネート化合物の少なくとも1種と、一般式(5)で表されるジオール化合物の少なくとも1種と、の反応生成物で表される構造単位を基本骨格とするポリウレタンポリマー(以下、適宜「特定ポリウレタンポリマーということがある)である。
OCN−X0−NCO 一般式(4)
HO−Y0−OH 一般式(5)
一般式(4)および(5)中、X0、Y0は、それぞれ独立に2価の有機残基を表す。
上記一般式(4)で表されるジイソシアネート化合物、および、一般式(5)で表されるジオール化合物の少なくともどちらか一方が、上記不飽和二重結合部分を示す一般式(1)〜(3)で表される基のうち少なくとも1つを有していれば、当該ジイソシアネート化合物と当該ジオール化合物との反応生成物として、側鎖に上記一般式(1)〜(3)で表される基が導入された特定ポリウレタンポリマーが生成される。かかる方法によれば、ポリウレタンポリマーの反応生成後に所望の側鎖を置換、導入するよりも、容易に本発明に係る特定ポリウレタンポリマーを製造することができる。
上記一般式(4)で表されるジイソシアネート化合物としては、例えば、トリイソシアネート化合物と、不飽和基を有する単官能のアルコールまたは単官能のアミン化合物1当量とを付加反応させて得られる生成物がある。
トリイソシアネート化合物としては、例えば特開2009−265518号公報段落0099〜0105等の記載の化合物を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
ここで、ポリウレタンポリマーの側鎖に不飽和基を導入する方法としては、ポリウレタンポリマー製造の原料として、側鎖に不飽和基を含有するジイソシアネート化合物を用いる方法が好適である。トリイソシアネート化合物と不飽和基を有する単官能のアルコールまたは単官能のアミン化合物1当量とを付加反応させることにより得ることできるジイソシアネート化合物であって、側鎖に不飽和基を有するものとしては、例えば、特開2009−265518号公報段落0107〜0114等の記載の化合物を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明で使用される特定ポリウレタンポリマーは、例えば、重合性組成物中の他の成分との相溶性を向上させ、保存安定性を向上させるといった観点から、上述の不飽和基を含有するジイソシアネート化合物以外のジイソシアネート化合物を共重合させることができる。
OCN−L1−NCO 一般式(6)
一般式(6)中、L1は2価の脂肪族または芳香族炭化水素基を表す。必要に応じ、L1中にはイソシアネート基と反応しない他の官能基、例えばエステル、ウレタン、アミド、ウレイド基が含まれていてもよい。
上記一般式(6)で表されるジイソシアネート化合物としては、具体的には以下に示すものが含まれる。
2,4−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートの二量体、2,6−トリレンジレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート等のような芳香族ジイソシアネート化合物;
ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等のような脂肪族ジイソシアネート化合物;
イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン−2,4(または2,6)ジイソシアネート、1,3−(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等のような脂環族ジイソシアネート化合物;
1,3−ブチレングリコール1モルとトリレンジイソシアネート2モルとの付加体等のようなジオールとジイソシアネートとの反応物であるジイソシアネート化合物;等が挙げられる。
上記一般式(5)で表されるジオール化合物としては、広くは、ポリエーテルジオール化合物、ポリエステルジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物等が挙げられる。
ここで、ポリウレタンポリマーの側鎖に不飽和基を導入する方法としては、前述の方法の他に、ポリウレタンポリマー製造の原料として、側鎖に不飽和基を含有するジオール化合物を用いる方法も好適である。そのようなジオール化合物は、例えば、トリメチロールプロパンモノアリルエーテルのように市販されているものでもよいし、ハロゲン化ジオール化合物、トリオール化合物、アミノジオール化合物と、不飽和基を含有するカルボン酸、酸塩化物、イソシアネート、アルコール、アミン、チオール、ハロゲン化アルキル化合物との反応により容易に製造される化合物であってもよい。これら化合物の具体的な例として、特開2009−265518号公報段落0122〜0125等の記載の化合物を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
なお、この一般式(G)におけるR1〜R3およびXは、前記一般式(1)におけるR1〜R3およびXと同義であり、好ましい態様もまた同様である。
このようなジオール化合物に由来するポリウレタンポリマーを用いることにより、立体障害の大きい2級アルコールに起因するポリマー主鎖の過剰な分子運動が抑制される。このため、層の被膜強度の向上が達成できるものと考えられる。
特定ポリウレタンポリマーの合成に好適に用いられる一般式(G)で表されるジオール化合物の具体例としては、特開2009−265518号公報段落0129〜0131等の記載の化合物を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
そのようなジオール化合物としては、例えば、上述したポリエーテルジオール化合物、ポリエステルジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物を挙げることできる。
三洋化成工業(株)製、(商品名)ニューポール50HB−100、ニューポール50HB−260、ニューポール50HB−400、ニューポール50HB−660、ニューポール50HB−2000、ニューポール50HB−5100等である。
ポリカーボネートジオール化合物としては、式(14)で表される化合物がある。
HO−L7−O−CO−L8−CO−O−L7−OH (15)
HO−L8−CO−O−L7−OH (16)
式(15)、(16)中、L7、L8はそれぞれ同一でも相違していてもよく、置換基(例えば、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、または−F、−Cl、−Br、−I等のハロゲン原子などの各基が含まれる。)を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基または複素環基を表す。必要に応じ、L7、L8中にイソシアネート基と反応しない他の官能基、例えば、カルボニル基、エステル基、ウレタン基、アミド基、ウレイド基などを有していてもよい。なおL7、L8で環を形成してもよい。
このようなジオール化合物としては、例えば、以下の式(17)〜(19)に示すものが含まれる。
Arは三価の芳香族炭化水素基を表し、好ましくは炭素数6〜15個の芳香族基を表す。
3,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)プロピオン酸、2,2−ビス(3−ヒドロキシプロピル)プロピオン酸、ビス(ヒドロキシメチル)酢酸、ビス(4−ヒドロキシフェニル)酢酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)酪酸、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン酸、酒石酸、N,N−ジヒドロキシエチルグリシン、N,N―ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−カルボキシ−プロピオンアミド等である。
a)テトラカルボン酸二無水物をジオール化合物で開環させて得られたアルコール末端の化合物と、ジイソシアネート化合物とを反応させる方法。
b)ジイソシアネート化合物をジオール化合物過剰の条件下で反応させ得られたアルコール末端のウレタン化合物と、テトラカルボン酸二無水物とを反応させる方法。
また、このとき開環反応に使用されるジオール化合物としては、具体的には特開2009−265518号公報段落0166等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明に係る特定ポリウレタンポリマー中に含まれるエチレン性不飽和結合の導入量としては、当量で言えば、側鎖にエチレン性不飽和結合基を0.3meq/g以上含有することが好ましく、0.35〜1.50meq/g含有することがより好ましい。
本発明に係る特定ポリウレタンポリマーの分子量としては、好ましくは重量平均分子量で10,000以上であり、より好ましくは、40,000〜200,000の範囲である。
なお、一般式(23)で表されるスチレン性二重結合は、単結合、或いは、任意の原子または原子団からなる連結基を介してポリマー主鎖と連結しており、結合の仕方について特に制限はない。
一般式(23)で表される官能基を有する高分子化合物の繰り返し単位としての好ましい例は、特開2009−265518号公報段落0179〜0181等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
なお、一般式(24)で表されるビニルピリジニウム基は、単結合、或いは、任意の原子または原子団からなる連結基を介してポリマー主鎖と連結しており、結合の仕方について特に制限はない。
一般式(24)で表される官能基を有する高分子化合物の繰り返し単位として好ましい例は、特開2009−265518号公報段落0184等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
スチレン系ポリマーとして上記のような共重合体を使用する場合、全共重合体組成中に占める一般式(23)および/または一般式(24)で表される官能基を有する繰り返し単位の割合としては、20質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましい。この範囲において、高感度な架橋系が得られる。
スチレン系ポリマーの分子量としては、好ましくは重量平均分子量で10000〜300000の範囲であり、より好ましくは、15000〜200000の範囲であり、最も好ましくは、20000〜150000の範囲である。
側鎖にエチレン性不飽和基を有するノボラックポリマーとしては、例えば、特開平9−269596号公報に記載のポリマーに、特開2002−62648公報に記載の方法を用いて、側鎖にエチレン性不飽和結合を導入したポリマー等が挙げられる。
また、側鎖にエチレン性不飽和結合を有するアセタールポリマーとしては、例えば、特開2002−162741公報に記載のポリマー等が挙げられる。
さらに、側鎖にエチレン性不飽和結合を有するポリアミド系ポリマーとしては、例えば、特願2003−321022公報に記載のポリマー、またはその中で引用されているポリアミドポリマーに、特開2002−62648公報に記載の方法で側鎖にエチレン性不飽和結合を導入したポリマー等が挙げられる。
側鎖にエチレン性不飽和結合を有するポリイミドポリマーとしては、例えば、特願2003−339785公報に記載のポリマー、またはその中で引用されているポリイミドポリマーに、特開2002−62648公報に記載の方法で側鎖にエチレン性不飽和結合を導入したポリマー等が挙げられる。
本発明の第三の好ましい態様は、重合性化合物として、エポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物を含む。エポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物としては、具体的には側鎖にエポキシ基を有するポリマー、および分子内に2個以上のエポキシ基を有する重合性モノマーまたはオリゴマーがあり、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等を挙げることができる。単官能または多官能グリシジルエーテル化合物も挙げられ、多官能脂肪族グリシジルエーテル化合物が好ましい。
これらの化合物は、市販品を用いてもよいし、ポリマーの側鎖へエポキシ基を導入することによっても得られる。
市販品としては、デナコール EX−212L、EX−214L、EX−216L、EX−321L、EX−850L(以上、ナガセケムテックス(株)製)等の多官能脂肪族グリシジルエーテル化合物が挙げられる。これらは、低塩素品である一方、低塩素品ではない、EX−212、EX−214、EX−216、EX−321、EX−850なども同様に使用できる。
その他にも、ADEKA RESIN EP−4000S、同EP−4003S、同EP−4010S、同EP−4011S(以上、(株)ADEKA製)、NC−2000、NC−3000、NC−7300、XD−1000、EPPN−501、EPPN−502(以上、(株)ADEKA製)、JER1031S等も挙げられる。
さらに、フェノールノボラック型エポキシ樹脂の市販品として、JER−157S65、JER−152、JER−154、JER−157S70、(以上、三菱化学(株)製)等が挙げられる。
エポキシ不飽和化合物としてはグリシジル(メタ)アクリレートやアリルグリシジルエーテル等のエポキシ基としてグリシジル基を有するものも使用可能である。エポキシ不飽和化合物として好ましいものは、脂環式エポキシ基を有する不飽和化合物である。このようなものとしては例えば特開2009−265518号公報段落0045等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
重合性化合物は、1種類のみでも2種類以上でもよく、2種類以上の場合は合計量が上記範囲となる。
本発明の組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤は、1種のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせてもよい。界面活性剤の添加量は、本発明の組成物の固形分に対して、好ましくは0.0001〜2質量%であり、より好ましくは0.005〜1.0質量%であり、さらに好ましくは、0.01〜0.1質量%である。
界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。
即ち、フッ素系界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤の少なくともいずれかを含有する組成物を適用した塗布液を用いて膜形成する場合においては、被塗布面と塗布液との界面張力を低下させることにより、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行える点で有効である。
ここで、「テロメリゼーション法」とは、低分子量の物質を重合させて分子内に1〜2個の活性基を有する化合物の合成方法を意味する。また、「オリゴメゼーション法」とは、単量体または単量体類の混合物をオリゴマーに転化する方法を意味する。
本発明におけるフルオロ脂肪族基としては、例えば、−CF3基、−C2F5基、−C3F7基、−C4F9基、−C5F11基、−C6F13基、−C7F15基、−C8F17基、C9F19基、C10F21基が挙げられ、相溶性・塗布性の点から、−C2F5基、−C3F7基、−C4F9基、−C5F11基、−C6F13基、−C7F15基、−C8F17基が好ましい。
本発明におけるフルオロ脂肪族基を有する重合体としては、本発明におけるフルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレートおよび/または(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましい。該共重合体は、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、前記ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)基やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)基など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(またはメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(またはメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
具体的な商品名としては、サーフィノール61,82,104,104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG−50、104S、420,440,465,485,504、CT−111,CT−121,CT−131,CT−136,CT−141,CT−151,CT−171,CT−324,DF−37,DF−58,DF−75,DF−110D,DF−210,GA,OP−340,PSA−204,PSA−216,PSA−336,SE,SE−F,TG、GA、ダイノール604(以上、日信化学(株)及びAirProducts&Chemicals社)、オルフィンA,B,AK−02,CT−151W,E1004,E1010,P,SPC,STG,Y,32W、PD−001、PD−002W、PD−003、PD−004、EXP.4001、EXP.4036、EXP.4051、AF−103、AF−104、SK−14、AE−3(以上、日信化学(株))アセチレノールE00、E13T、E40、E60、E81、E100、E200(以上全て商品名、川研ファインケミカル(株)社製)等を挙げることができる。なかでも、オルフィンE1010が好適である。
その他、ノニオン系界面活性剤として具体的には、特開2012−208494号公報段落0553(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0679])等に記載のノニオン系界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
カチオン系界面活性剤として具体的には、特開2012−208494号公報段落0554(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0680])に記載のカチオン系界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
アニオン系界面活性剤として具体的には、W004、W005、W017(裕商(株)社製)等が挙げられる。
本発明の組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。重合開始剤は1種類のみでも、2種類以上でもよく、2種類以上の場合は、合計量が下記範囲となる。重合開始剤の含有量は、0.01〜30質量%が好ましく、0.1〜20質量%がより好ましく、0.1〜15質量%が特に好ましい。
重合開始剤としては、光、熱のいずれか或いはその双方により重合性化合物の重合を開始する能力を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なかでも、重合開始剤としては、光重合性化合物であることが好ましい。光で重合を開始させる場合、紫外線領域から可視の光線に対して感光性を有するものが好ましい。
また、熱で重合を開始させる場合には、150〜250℃で分解する重合開始剤が好ましい。
感度の観点から、オキシム化合物、アセトフェノン系化合物、α−アミノケトン化合物、トリハロメチル化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、および、チオール化合物が好ましい。
アセトフェノン系化合物、トリハロメチル化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、オキシム化合物としては、具体的には、特開2012−208494号公報段落0506〜0510(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0622〜0628])等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
好ましくは更に、特開2007−231000公報、および、特開2007−322744公報に記載される環状オキシム化合物に対しても好適に用いることができる。
他にも、特開2007−269779公報に示される特定置換基を有するオキシム化合物や、特開2009−191061公報に示されるチオアリール基を有するオキシム化合物が挙げられる。
前記Rで表される一価の置換基としては、一価の非金属原子団であることが好ましい。前記一価の非金属原子団としては、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアリールオキシカルボニル基、複素環基、アルキルチオカルボニル基、アリールチオカルボニル基等が挙げられる。
前記Bで表される一価の置換基としては、アリール基、複素環基、アリールカルボニル基、または、複素環カルボニル基を表す。
前記Aで表される2価の有機基としては、炭素数1〜12のアルキレン基、シクロヘキシレン基、アルキニレン基が挙げられる。
これらの基は、1以上の置換基を有していてもよい。また、前述した置換基は、更に他の置換基で置換されていてもよい。置換基としてはハロゲン原子、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基またはアリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキル基、アリール基等が挙げられる。
オキシム化合物は、365nmまたは405nmにおけるモル吸光係数が、感度の観点から、3,000〜300,000であることが好ましく、5,000〜300,000であることがより好ましく、10,000〜200,000であることが特に好ましい。
化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いることができるが、例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Carry−5 spctrophotometer)にて、酢酸エチル溶剤を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
オキシム化合物としては、市販品であるIRGACURE−OXE01(BASF社製)、IRGACURE−OXE02(BASF社製)を用いることができる。アセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE−907、IRGACURE−369、および、IRGACURE−379(商品名:いずれもBASFジャパン社製)を用いることができる。またアシルホスフィン系開始剤としては市販品であるIRGACURE−819やDAROCUR−TPO(商品名:いずれもBASFジャパン社製)を用いることができる。
本発明の組成物には、前記必須成分や前記好ましい添加剤に加え、本発明の効果を損なわない限りにおいて、目的に応じてその他の成分を適宜選択して用いてもよい。
併用可能なその他の成分としては、例えば、分散剤、増感剤、架橋剤(架橋剤水溶液)、無水酢酸、シラン化合物、硬化促進剤、フィラー、熱硬化促進剤、熱重合禁止剤、可塑剤などが挙げられ、更に基材表面への密着促進剤およびその他の助剤類(例えば、導電性粒子、充填剤、消泡剤、難燃剤、レベリング剤、剥離促進剤、酸化防止剤、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)を併用してもよい。
これらの成分を適宜含有させることにより、目的とする近赤外線カットフィルタの安定性、膜物性などの性質を調整することができる。
これらの成分は、例えば、特開2012−003225号公報の段落番号0183〜、特開2008−250074号公報の段落番号0101〜0102、特開2008−250074号公報の段落番号0103〜0104、特開2008−250074号公報の段落番号0107〜0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の近赤外線吸収性組成物が、固体撮像素子基板の受光側における近赤外線カットフィルタ用であって、塗布により赤外線カット層を形成する場合、厚膜形成性と均一塗布性の観点から、10mPa・s以上3000mPa・s以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、500mPa・s以上1500mPa・s以下の範囲であり、最も好ましくは、700mPa・s以上1400mPa・s以下の範囲である。
本発明の近赤外線吸収性組成物の全固形分は、塗布方法により変更されるが、組成物に対して1〜50質量%であることが好ましく、1〜30質量%であることがより好ましく、10〜30質量%であることがさらに好ましい。
上記誘電体多層膜は、近赤外線を反射および/または吸収する能力を有する膜である。
誘電体多層膜としては具体的には、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層した構成を好適に用いることができる。
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、屈折率の範囲が1.7〜2.5の材料が通常選択される。
この材料としては、例えば、酸化チタン(チタニア)、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、酸化インジウムや、これら酸化物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などを少量含有させたものが挙げられる。これらの中でも、酸化チタン(チタニア)が好ましい。
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、屈折率の範囲が1.2〜1.6の材料が通常選択される。
この材料としては、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。これらの中でも、シリカが好ましい。
これら高屈折率材料層および低屈折率材料層の各層の厚みは、通常、遮断しようとする赤外線波長λ(nm)の0.1λ〜0.5λの厚みである。厚みが上記範囲外になると、屈折率(n)と膜厚(d)との積(n×d)がλ/4で算出される光学的膜厚と大きく異なって反射・屈折の光学的特性の関係が崩れてしまい、特定波長の遮断・透過をコントロールしにくい傾向にある。
また、誘電体多層膜における積層数は、好ましくは5〜50層であり、より好ましくは10〜45層である。
誘電体多層膜を蒸着した際に基板にソリが生じてしまう場合には、これを解消するために、基板両面へ誘電体多層膜を蒸着する、基板の誘電多層膜を蒸着した面に紫外線等の放射線を照射する等の方法をとる事ができる。なお、放射線を照射する場合、誘電体多層膜の蒸着を行いながら照射してもよいし、蒸着後別途照射してもよい。
近赤外線吸収性組成物(塗布液)を支持体上に塗布する方法は、例えば、滴下法(ドロップキャスト)、スピンコーター、スリットスピンコーター、スリットコーター、スクリーン印刷、アプリケータ塗布等を用いることにより実施できる。滴下法(ドロップキャスト)の場合、所定の膜厚で、均一な膜が得られるように、ガラス基板上にフォトレジストを隔壁とする近赤外線吸収性組成物の滴下領域を形成することが好ましい。なお、膜厚は、組成物の滴下量および固形分濃度、滴下領域の面積を調整することで、所望の膜厚が得られる。
また、塗膜の乾燥条件としては、各成分、溶剤の種類、使用割合等によっても異なるが、通常60℃〜150℃の温度で30秒間〜15分間程度である。
前加熱工程および後加熱工程における加熱温度は、通常、80℃〜200℃であり、90℃〜150℃であることが好ましい。
前加熱工程および後加熱工程における加熱時間は、通常、30秒〜240秒であり、60秒〜180秒であることが好ましい。
硬化処理工程は、必要に応じ、形成された前記膜に対して硬化処理を行う工程であり、この処理を行うことにより、近赤外線カットフィルタの機械的強度が向上する。
前記硬化処理工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、全面露光処理、全面加熱処理などが好適に挙げられる。ここで、本発明において「露光」とは、各種波長の光のみならず、電子線、X線などの放射線照射をも包含する意味で用いられる。
露光は放射線の照射により行うことが好ましく、露光に際して用いることができる放射線としては、特に、電子線、KrF、ArF、g線、h線、i線等の紫外線や可視光が好ましく用いられる。なかでも、KrF、g線、h線、i線が好ましい。
露光方式としては、ステッパー露光や、高圧水銀灯による露光などが挙げられる。
露光量は5〜3000mJ/cm2が好ましく10〜2000mJ/cm2がより好ましく、50〜1000mJ/cm2が特に好ましい。
前記全面露光を行う装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、超高圧水銀灯などのUV露光機が好適に挙げられる。
全面加熱における加熱温度は、120℃〜250℃が好ましく、160℃〜220℃がより好ましい。該加熱温度が120℃以上であれば、加熱処理によって膜強度が向上し、250℃以下であれば、前記膜中の成分の分解が生じ、膜質が弱く脆くなることを防止できる。
全面加熱における加熱時間は、3分〜180分が好ましく、5分〜120分がより好ましい。
全面加熱を行う装置としては、特に制限はなく、公知の装置の中から、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ドライオーブン、ホットプレート、IRヒーターなどが挙げられる。
なお、図1および図2にわたり、共通する部分には共通する符号を付す。
また、説明に際し、「上」、「上方」および「上側」は、シリコン基板10から見て遠い側を指し、「下」、「下方」および「下側」は、はシリコン基板10に近い側を指す。
図1に示すカメラモジュール200は、実装基板である回路基板70に接続部材であるハンダボール60を介して接続されている。
詳細には、カメラモジュール200は、シリコン基板の第1の主面に撮像素子部を備えた固体撮像素子基板100と、固体撮像素子基板100の第1の主面側(受光側)に設けられた平坦化層(図1には不図示)と、平坦化層の上に設けられた近赤外線カットフィルタ42と、近赤外線カットフィルタ42の上方に配置され内部空間に撮像レンズ40を有するレンズホルダー50と、固体撮像素子基板100およびガラス基板30の周囲を囲うように配置された遮光兼電磁シールド44と、を備えて構成されている。なお、平坦化層の上には、ガラス基板30(光透過性基板)を設けてもよい。各部材は、接着剤20、45により接着されている。
本発明は、固体撮像素子基板と、前記固体撮像素子基板の受光側に配置された近赤外線カットフィルタとを有するカメラモジュールの製造方法であって、固体撮像素子基板の受光側において、上記本発明の近赤外線吸収性組成物を適用することにより膜を形成する工程にも関する。
よって、本実施形態に係るカメラモジュールにおいては、例えば、平坦化層の上に、本発明の近赤外線吸収性組成物を塗布することにより膜を形成して、近赤外線カットフィルタ42を形成できる。近赤外線吸収性組成物を塗布して近赤外線カットフィルタ42形成する方法は前記した通りである。
カメラモジュール200では、外部からの入射光hνが、撮像レンズ40、近赤外線カットフィルタ42、ガラス基板30、平坦化層を順次透過した後、固体撮像素子基板100の撮像素子部に到達するようになっている。また、カメラモジュール200は、固体撮像素子基板100の第2の主面側で、ハンダボール60(接続材料)を介して回路基板70に接続されている。
カメラモジュール200は、ガラス基板30を省略し、平坦化層に直接近赤外線カットフィルタを設けてもよく、平坦化層を省略し、ガラス基板30上に近赤外線カットフィルタを設けるようにしてもよい。
固体撮像素子基板100は、基体であるシリコン基板10、撮像素子12、層間絶縁膜13、ベース層14、赤色のカラーフィルタ15R、緑色のカラーフィルタ15G、青色のカラーフィルタ15B、オーバーコート16、マイクロレンズ17、遮光膜18、絶縁膜22、金属電極23、ソルダレジスト層24、内部電極26、および素子面電極27を備えて構成されている。
但し、ソルダレジスト層24は省略されていてもよい。
固体撮像素子基板100については、特開2012−068418号公報段落0245(対応する米国特許出願公開第2012/068292号明細書の[0407])以降の固体撮像素子基板100の説明を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本実施例において、以下の略号を採用した。
<近赤外線吸収物質>
下記表2中、例えばA−1の有機基(−CH3)は、下記一般式中のRを表す。また、A−107、A−112で示される有機基における「*」は、下記一般式中の硫黄原子との結合部位を表す。
上述したスルホン酸A−1をメタノールに溶解した。この溶液を50℃に昇温した後、酢酸銅のメタノール溶液を滴下し、50℃にて2時間反応させた。反応終了後、エバポレータにて発生した酢酸及び溶剤を留去することでスルホン酸銅錯体1を得た。
スルホン酸A−1を上記表2に記載のA−96、A−107およびA−112に変更したこと以外は、スルホン酸銅錯体1の場合と同様にして、スルホン銅錯体2〜4を得た。
<<近赤外線吸収性組成物の調製>>
下記の化合物を混合して、近赤外線吸収性組成物を調製した。
(調製例1)
上述したスルホン酸銅錯体1(2.50g)に、ポリアクリルアミド(東レ社製AQナイロンA−90)50wt%水溶液(5.00g)、純水(2.50g)を加えて、スルホン酸銅錯体:バインダ樹脂=1:1、固形分濃度50wt%の近赤外線吸収性組成物1を得た。調製した近赤外線吸収性組成物1は青色の透明液であった。
(調製例2)
スルホン酸銅錯体1(1.07g)に、ゼラチンGEL820(0.97g)、純水(5.52g)を加えて40℃で2時間攪拌した後、架橋剤水溶液(特殊架橋剤VS-C、富士フイルムファインケミカルズ(株))(4wt%)2.44gを加えて、スルホン酸銅錯体:バインダ樹脂=1:1、固形分濃度21.4wt%の近赤外線吸収性組成物2を得た。調製した近赤外線吸収性組成物2は青色の透明液であった。
(調製例3)
純水(0.81g)に無水酢酸(0.02g)、テトラエトキシシラン(0.79g)を加えて60℃で1時間15分攪拌した後、ポリビニルアルコール12wt%水溶液(6.76g)とスルホン酸銅錯体1(1.62g)を加えて、スルホン酸銅錯体:バインダ樹脂=1:1、固形分濃度32.4wt%の近赤外線吸収性組成物3を得た。調製した近赤外線吸収性組成物3は青色の透明液であった。
(調製例4)
スルホン酸銅錯体1(2.50g)に、水溶性エポキシ樹脂(デナコールEX313、ナガセケムテックス(株))2.50g)、純水(5.00g)を加えて、スルホン酸銅錯体:バインダ樹脂=1:1、固形分濃度50wt%の近赤外線吸収性組成物4を得た。調製した近赤外線吸収性組成物4は青色の透明液であった。
<<副近赤外線吸収性組成物の調製>>
下記の化合物を混合して、副近赤外線吸収性組成物を調製した。
セシウム酸化タングステン分散液(YMF−02A:住友金属鉱山(株))(3.23g)に、アクリルポリマー溶液(アクリベースFF−187:藤倉化成(株))(1.19g)、アクリルモノマー(KAYARAD DPHA:日本化薬(株))(0.49g)、オキシムエステル化合物(IRGACURE OXE01:チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株))(0.12g)、界面活性剤(Megafac F−781F:DIC社製)(0.0034g)、シクロヘキサノン(4.97g)を加え、固形分濃度20wt%の副近赤外線吸収性組成物を得た。調製した副近赤外線吸収性組成物は黒色の液であった。
調製例1〜5で調製した近赤外線吸収性組成物、および、副近赤外線吸収性組成物を用いて、実施例1〜5の近赤外線カットフィルタを作製した。
<実施例1>
アプリケータ塗布法(YOSHIMITS SEIKI製のベーカーアプリケーター、YBA−3型をスリット幅400μmに調整して使用)を用いて、調製例1で調製した近赤外線吸収性組成物1をガラス基板上にアプリケータ塗布し、オーブンで100℃、30分間プリベークし、さらにオーブンで120℃、15分間ポストベークして、近赤外線カットフィルタ1を作製した。得られた近赤外線カットフィルタの膜厚は146.5μmであった。
<実施例2>
アプリケータ塗布法(スリット幅400μm)を用いて、調製例2で調製した近赤外線吸収性組成物2をガラス基板上にアプリケータ塗布し、オーブンで100℃、30分間プリベークし、さらにオーブンで140℃、15分間ポストベークして、近赤外線カットフィルタ2を作製した。得られた近赤外線カットフィルタの膜厚は140.4μmであった。
<実施例3>
アプリケータ塗布法(スリット幅300μm)を用いて、調製例3で調製した近赤外線吸収性組成物3をガラス基板上にアプリケータ塗布し、オーブンで100℃、30分間プリベークし、さらにオーブンで140℃、15分間ポストベークして、近赤外線カットフィルタ3を作製した。得られた近赤外線カットフィルタの膜厚は97.1μmであった。
アプリケータ塗布法(スリット幅300μm)を用いて、調製例4で調製した近赤外線吸収性組成物4をガラス基板上にアプリケータ塗布し、オーブンで100℃、30分間プリベークし、さらにオーブンで180℃、15分間ポストベークして、近赤外線カットフィルタ4を作製した。得られた近赤外線カットフィルタの膜厚は89.2μmであった。
<実施例5>
アプリケータ塗布法(スリット幅400μm)を用いて、調製例1で調製した近赤外線吸収性組成物1をガラス基板上にアプリケータ塗布し、オーブンで100℃、30分間プリベークし、さらにオーブンで120℃、15分間ポストベークした後に、スピンコート(ミカサ(株)製のスピンコーター1H−D7を使用)で調製例5で調製した副近赤外線吸収性組成物を塗布(3000rpm、20秒)し、ホットプレートで100℃で2分間プリベーク、UV露光(ウシオ電機(株)製 HB−50101BY露光機を使用)(1000mJ/cm2)、120℃で5分間ポストベークして、近赤外線カットフィルタ5を作製した。得られた近赤外線カットフィルタの膜厚は147.2μmであった。
上記のようにして得た近赤外線カットフィルタの分光透過率を分光光度計U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて測定した。得られた分光スペクトルを図3および図4に示す。
また、図3および図4に示す分光スペクトルの各波長における透過率を以下の表3に示す。
実施例1、3〜5の近赤外線カットフィルタは、波長450〜550nmの範囲での光透過率が90%以上であることが分かった。
実施例5の近赤外線カットフィルタは、波長700〜1100nmの範囲での透過率が20%以下であることが分かった。
実施例1、3〜5の近赤外線カットフィルタは、波長800〜900nmの範囲での透過率が10%以下であることが分かった。
また、近赤外線吸収物質として、スルホン酸銅錯体を用いた場合にも、同様の結果が得られた。
調製例1〜5においてスルホン酸銅錯体1に換えて、スルホン酸銅錯体2〜4を用いたこと以外は調製例1〜5と同様にして近赤外線吸収性組成物を得た。これらの近赤外線吸収性組成物を用いて、実施例1〜5と同様に近赤外線カットフィルタを作製した。これらの場合でも、実施例1〜5と同様に優れた特性を有する近赤外線カットフィルタが得られた。
これらの近赤外線カットフィルタでは、入射角依存性が低減されており、蒸着膜からなる反射膜がなくても、カメラモジュール用の近赤外線カットフィルタとして実用的に利用できる。
ポリエーテルスルホン(BASF社製、Ultrason E6020P)5.0gを硫酸46gに溶解し、窒素気流下、室温にてクロロスルホン酸16.83gを滴下した。室温にて48時間反応した後、氷水で冷却したヘキサン/酢酸エチル(1/1)混合液1L中に反応液を滴下した。上澄みを除き、得られた沈殿物をメタノールに溶解した。得られた溶液を、酢酸エチル0.5L中に滴下し、得られた沈殿物をろ過により回収した。得られた固体を減圧乾燥することで、重合体A−1を4.9g得た。中和滴定により、ポリマー中のスルホン酸基含有量(meq/g)を算出した。ゲルパーミエーションクロマトグラフィーより重量平均分子量(Mw)を測定した。
クロロスルホン酸の量を25.1gに、反応温度及び時間を、70℃で7時間に変更した以外は、重合体A−1の合成と同様にして、重合体A−2を得た。
クロロスルホン酸を30%発煙硫酸14.4gに、反応時間を8時間に変更した以外は、重合体A−1の合成と同様にして、重合体A−3を得た。
ポリスルホン(Aldrich社製)8.0gをクロロホルム92.0gに溶解し、窒素気流下、室温にてクロロスルホン酸8.43gを滴下した。室温にて1時間反応した所、固体が析出した。上澄みを除去し、得られた固体をクロロホルムで洗浄した後、メタノールに溶解した。この溶液を酢酸エチル0.5L中に滴下し、得られた沈殿物をろ過により回収した。得られた固体を減圧乾燥することで、重合体A−4を8.3g得た。
ディーンスターク管を備えた3口フラスコに、ヘキサフルオロビスフェノールA3.42g、ジフェニルスルホン−4,4’−ジクロロ−3,3’−ジスルホン酸二ナトリウム5.00g、炭酸カリウム1.69g、トルエン10g、N−メチルピロリドン25gを加え、窒素気流下、4時間還流した。系内のトルエンを除去した後、180℃に昇温し、15時間撹拌した。反応液を室温に戻した後、反応液をセライトを敷き詰めた桐山ロートでろ過し、ろ液を300mlの飽和食塩水中に滴下した。得られた沈殿物をろ過し、メタノールに溶解した後、500mlのアセトン中に滴下した。得られた沈殿物をろ過し、メタノールに溶解した後、Amberlyst15(水素フォーム)(aldrich社製)により、プロトン型に塩交換することで、重合体A−5を6.4g得た。
ヘキサフルオロビスフェノールA3.42gを、ヒドロキノン1.12gに変更した以外は、重合体A−5の合成と同様にして、重合体A−6を3.9g得た。
ディーンスターク管を備えた3口フラスコに、ジフェノール酸4.66g、ジフェニルスルホン−4,4’−ジクロロ−3,3’−ジスルホン酸二ナトリウム8.00g、炭酸カリウム2.48g、トルエン10g、N−メチルピロリドン25gを加え、窒素気流下、4時間還流した。系内のトルエンを除去した後、180℃に昇温し、15時間撹拌した。反応液を室温に戻した後、反応液をセライトを敷き詰めた桐山ロートでろ過し、ろ液を300mlの飽和食塩水中に滴下した。得られた沈殿物をろ過し、メタノールに溶解した後、500mlのアセトン中に滴下した。得られた沈殿物をろ過し、減圧乾燥してポリマーを得た。
得られたポリマーを硫酸73.6gに溶解し、クロロスルホン酸4.56gを滴下した。室温で6時間反応した後、氷水で冷却したヘキサン/酢酸エチル(1/1)混合液1.5L中に反応液を滴下した。上澄みを除き、得られた沈殿物をメタノールに溶解した。得られた溶液を、酢酸エチル0.5L中に滴下し、得られた沈殿物をろ過により回収した。得られた固体を減圧乾燥することで、重合体A−7を7.5g得た。
ディーンスターク管を備えた3口フラスコに、4,4’−ビフェノール3.53g、ベンゾフェノン−4,4’−ジフルオロ−3,3’−ジスルホン酸二ナトリウム8.00g、炭酸カリウム3.14g、トルエン10g、ジメチルスルホキシド30gを加え、窒素気流下、4時間還流した。系内のトルエンを除去した後、170℃に昇温し、15時間撹拌した。反応液を室温に戻した後、反応液をセライトを敷き詰めた桐山ロートでろ過し、ろ液を500mlの飽和食塩水中に滴下した。得られた沈殿物をろ過し、メタノールに溶解した後、800mlのアセトン中に滴下した。得られた沈殿物をろ過し、メタノールに溶解した後、Amberlyst15(水素フォーム)(aldrich社製)により、プロトン型に塩交換することで、重合体A−8を7.2g得た。
J.Membr.Sci.229、2004、95以降に記載の方法に準拠して、ポリエーテルエーテルケトンのスルホ化を行うことで、重合体A−9を得た。
Chinese J.Polym.Sci.20、No.1、2002、53以降に記載の方法に準拠して、ポリフェニレンオキシドのスルホ化を行うことで、重合体A−10を得た。
特表2008−533225号公報の実施例2に記載の方法に準拠して、重合体A−11を得た。
特開2004−131662号公報に記載の方法に準拠して、ポリスルホンのスルホメチル化を行うことで、重合体A−12を得た。
特開2008−27890号公報に記載の方法に準拠して、重合体A−13を得た。
3つ口フラスコに、4,4’ジアミノビフェニル−2,2’−ジスルホン酸6.89g、120mlのm−クレゾール、4.86gのトリエチルアミンを加え、窒素気流下で溶液が均一になるまで撹拌した。この溶液に、4,4’−オキシジフタル酸6.20gと安息香酸6.84gを加え、80℃で4時間、次いで180℃で20時間反応した。反応温度を室温に戻した後、反応液をアセトン中に滴下した。得られた沈殿物をろ過し、メタノールに溶解した後、Amberlyst15(水素フォーム)(aldrich社製)により、プロトン型に塩交換することで、重合体A−14を9.2g得た。
J.Membr.Sci.360、2010、26以降に記載の方法に準拠して、ポリスルホンのホスホメチル化を行うことで、重合体A−15を得た。
<<銅錯体Cu−1の合成>>
重合体A−1の20%水溶液20gに対し、水酸化銅556mgを加え、室温で3時間撹拌し、水酸化銅を溶解させた。以上により、銅錯体(以下、エンプラ銅錯体ともいう。)Cu−1の水溶液が得られた。
<<銅錯体Cu−2〜Cu−15の合成>>
重合体A−1の酸基の当量と、銅原子の当量との比を、下記表4のようにした以外は、銅錯体Cu−1の合成と同様にして、銅錯体Cu−2〜Cu−15を合成した。
下記の成分を下記表5に記載の配合量で混合して、近赤外線吸収性組成物10を調製した。
・銅錯体A(下記スルホフタル酸を配位子として有する銅錯体)
・上記エンプラ銅錯体Cu−1
・下記バインダーA
・下記界面活性剤A
・溶剤(水)
スルホフタル酸53.1%水溶液(13.49g,29.1mmol)をメタノール50mLに溶かし、この溶液を50℃に昇温した後、水酸化銅(2.84g,29.1mmol)を加え50℃で2時間反応させた。反応終了後、エバポレータにて溶剤及び発生した水を留去することで銅錯体A(8.57g)を得た。
<<調製例11〜24>>
赤外線吸収性組成物10において、エンプラ銅錯体Cu−1の代わりに、エンプラ銅錯体Cu−2〜Cu−15をそれぞれ用いたこと以外は、調製例10と同様にして近赤外線吸収性組成物11〜24を調製した。
赤外線吸収性組成物10〜24(表5中、組成物10〜24)では、近赤外線吸収能が高まることが確認された。
調製例10〜24で調製した近赤外線吸収性組成物を用いて、実施例10〜24の近赤外線カットフィルタを作製した。
<実施例10〜24>
ガラス基板上に、フォトレジストを塗布し、リソグラフィーによりパターニングしてフォトレジストの隔壁を形成して近赤外線吸収性組成物の滴下領域を形成した。調製例10〜24の近赤外線吸収性組成物の各々を、3ml滴下した。この塗布膜付き基板を24時間室温放置により乾燥させた後、塗布膜厚を評価したところ、膜厚は191μmであった。得られた実施例10〜24の近赤外線カットフィルタは、波長450〜550nmの範囲での光透過率が85%以上であり、波長800〜900nmの範囲での透過率が20%以下であることが確認できた。
特に、実施例10の近赤外線カットフィルタでは、波長400〜550nmの範囲すべてで透過率は90%以上であり、波長700nmでの透過率は15%以下であり、波長750〜850nmの範囲すべてで透過率は10%以下であった。
調製例10で調製した近赤外線吸収性組成物10において、界面活性剤Aを、メガファックF171(DIC(株)製)、サーフィノール61(日信化学(株)製)またはトーレシリコーンSF8410(東レ・ダウコーニング(株)製)に変更した場合でも、実施例10の近赤外線カットフィルタと同様に優れた効果が得られた。
20 接着剤、22 絶縁膜、23 金属電極、24 ソルダレジスト層、26 内部電極、27 素子面電極、
30 ガラス基板、40 撮像レンズ、42 近赤外線カットフィルタ、44 遮光兼電磁シールド、45 接着剤、46 平坦化層、
50 レンズホルダー、60 ハンダボール、70 回路基板、100 固体撮像素子基板
Claims (18)
- 近赤外線吸収物質である水溶性の銅化合物と、
下記一般式(II)で示されるアルコキシド化合物の少なくとも一つを加水分解及び重縮合して得られるゾルゲル硬化物を含む水溶性バインダと、
水と、
を含有する近赤外線吸収性組成物であり、
前記水溶性の銅化合物がリン含有銅錯体またはスルホン酸銅錯体であり、
前記水溶性バインダを、近赤外線吸収性組成物の全固形分に対して5〜50質量%含有し、
前記銅化合物を、近赤外線吸収性組成物の全固形分に対して30〜90質量%含有し、
水を近赤外線吸収性組成物中に20〜90質量%含有し、
膜厚300μm以下の膜を形成したときの、波長450〜550nmの範囲での光透過率が85%以上である、近赤外線吸収性組成物;
M2(OR1)aR2 4-a (II)
一般式(II)中、M2はSi、Ti及びZrから選択される元素を示し、R1、R2はそれぞれ独立に水素原子又は炭化水素基を示し、aは2〜4の整数を示す。 - 近赤外線吸収物質である水溶性の銅化合物と、
下記一般式(II)で示されるアルコキシド化合物の少なくとも一つを加水分解及び重縮合して得られるゾルゲル硬化物と、ゼラチン、ポリビニルアルコール類およびアクリル酸−ビニルアルコール共重合ポリマー類から選択される少なくとも1種の水溶性ポリマとを含む水溶性バインダと、
水と、
を含有する近赤外線吸収性組成物であり、
前記水溶性の銅化合物がリン含有銅錯体またはスルホン酸銅錯体であり、
前記水溶性バインダを、近赤外線吸収性組成物の全固形分に対して5〜50質量%含有し、
水を近赤外線吸収性組成物中に20〜90質量%含有し、
膜厚300μm以下の膜を形成したときの、波長450〜550nmの範囲での光透過率が85%以上である、近赤外線吸収性組成物;
M2(OR1)aR2 4-a (II)
一般式(II)中、M2はSi、Ti及びZrから選択される元素を示し、R1、R2はそれぞれ独立に水素原子又は炭化水素基を示し、aは2〜4の整数を示す。 - 前記銅化合物を近赤外線吸収性組成物の全固形分に対して30〜90質量%含有する、請求項2に記載の近赤外線吸収性組成物。
- 前記水溶性ポリマがポリビニルアルコール類である、請求項2または3に記載の近赤外線吸収性組成物。
- 前記近赤外線吸収物質がスルホン酸銅錯体である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
- 水を近赤外線吸収性組成物中に30〜85質量%含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
- 前記近赤外線吸収物質とは異なる副近赤外線吸収物質をさらに含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
- 前記副近赤外線吸収物質がセシウム酸化タングステンである、請求項7に記載の近赤外線吸収性組成物。
- 膜厚が300μm以下であり、波長450〜550nmの範囲での光透過率が85%以上である近赤外線カットフィルタの製造方法であって、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物を支持体上に塗布する工程と、
前記支持体上に塗布した前記近赤外線吸収性組成物を乾燥して前記近赤外線カットフィルタを形成する工程とを含む、近赤外線カットフィルタの製造方法。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物を用いて得られる近赤外線カットフィルタであって、膜厚が300μm以下であり、波長450〜550nmの範囲での光透過率が85%以上である、近赤外線カットフィルタ。
- 膜厚が200μm以下である、請求項10に記載の近赤外線カットフィルタ。
- 波長400〜575nmの範囲での光透過率が85%以上である、請求項10または11に記載の近赤外線カットフィルタ。
- 波長400〜575nmの全ての範囲での光透過率が85%以上である、請求項10〜12のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルタ。
- 波長450〜550nmの範囲での光透過率が90%以上である、請求項10〜13のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルタ。
- 波長700〜1100nmの範囲での光透過率が20%以下である、請求項10〜14のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルタ。
- 波長800〜900nmの範囲での光透過率が10%以下である、請求項10〜15のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルタ。
- 固体撮像素子基板と、前記固体撮像素子基板の受光側に配置された請求項10〜16のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルタとを有するカメラモジュール。
- 固体撮像素子基板と、前記固体撮像素子基板の受光側に配置された近赤外線カットフィルタとを有するカメラモジュールの製造方法であって、
前記固体撮像素子基板の受光側において、請求項1〜8のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物を塗布することにより前記近赤外線カットフィルタを形成する工程を有する、カメラモジュールの製造方法。
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