CN103323897A - 光选择透射滤光器、树脂片材和固态图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光选择透射滤光器、树脂片材和固态图像传感器,其目的在于提供下述光选择透射滤光器、在该光选择透射滤光器中使用的树脂片材和具有该光选择透射滤光器的固态图像传感器,所述光选择透射滤光器中,截止特性的入射角依赖性得到充分降低、光选择透射性优异,同时可充分进行薄膜化,并且耐光性和耐热性特别优异。本发明的光选择透射滤光器为含有树脂片材的光选择透射滤光器,其中,该树脂片材具有含有色素和树脂成分的树脂层,该色素含有色素A,色素A所具有的共轭系骨架为非离子型的,且在600nm~800nm波段具有吸收极大波长,其至少1个吸收极大波长存在于600nm~730nm。
Description
【技术领域】
本发明涉及光选择透射滤光器(光選択透過フィルター)、树脂片材和固态图像传感器。更详细地说,本发明涉及在光学部件及光电子器件(オプトデバイス)部件、以及显示装置部件、机械部件、电气·电子部件等用途中有用的光选择透射滤光器、该滤光器中所使用的树脂片材、以及具有光选择透射滤光器的固态图像传感器。
【背景技术】
光选择透射滤光器为选择性降低特定波长的光透过率的滤光器,根据所降低的光的波长,可以举出红外线(IR)截止滤光器、紫外线截止滤光器、红外·紫外线截止滤光器等。这样的光选择透射滤光器例如作为光学部件或光电子器件部件、以及显示装置部件、机械部件、电气·电子部件等中所用的滤光器是有用的。例如,作为代表性的光学部件之一,有搭载在移动电话用照相机或数字相机、数字摄像机等光学摄像装置上的固态图像传感器(也称为照相机模块),在固态图像传感器中,通常通过具备用于截止作为光学噪声的红外线(特别是波长>780nm的近红外线区域)的红外线(IR)截止滤光器来降低会妨碍图像处理等的光学噪声。
在以这样的固态图像传感器为代表的光学部件等领域中,近年来小型化进程(例如将数字相机模块搭载在移动电话上等)正在推进,与此相伴,对于光选择透射滤光器的薄膜化要求日益增高。对于光选择透射滤光器,主要是将金属等蒸镀在基材上制成无机多层膜,用于对各波长的折射率进行控制,作为其基材,以往使用的是玻璃板,由于薄膜化要求的增高,研究了以树脂为基材的技术。近年来还研究了面向移动电话、数字相机、车载相机、监视器等即使在室外也能使用的光学摄像装置的应用,这些室外使用用途要求对于直射日光暴露等外部环境的耐性、即要求高水平的耐光性及耐热性。
作为可适用于固态图像传感器的光选择透射滤光器,例如开发出了含有由特定结构形成的夸特锐烯(クアテリレン)色素、且使用热和/或光固化性化合物制作的近红外吸收滤光器(参见专利文献1);以及使用含有近红外吸收色素的固化性组合物(该组合物含有在700nm~1100nm具有吸收极大波长的色淀色素以及热和/或光固化性化合物)制作出的滤光器(参见专利文献2)等吸收型滤光器。
另外,在专利文献3中公开了一种厚度小于200μm且基材带有耐回焊性功能膜的光选择透射滤光器,即使其充分薄,也可实现耐热性优异、在各种用途中极为有用的光选择透射滤光器。另外,在专利文献3的实施例中公开了在基材上蒸镀有反射型IR截止膜(电介质多层膜)的形态的光选择透射滤光器、即反射型滤光器。
进一步地,还尝试进行了吸收型滤光器与电介质多层膜等反射型滤光器的组合(例如,参见专利文献4、5)。在专利文献4中公开了一种近红外线截止滤光器,该近红外线截止滤光器具有含有近红外线吸收剂的降冰片烯系树脂制基板与电介质多层膜——近红外线反射膜;作为近红外线吸收剂,公开了具有下述浓度范围的化合物的使用:将该化合物溶解于良溶剂中时,该溶液在波长800nm~1000nm以光程长1cm测定出的分光透过率达到60%以下、优选达到30%以下的浓度范围。在专利文献5中公开了将光学低通滤光器层、吸收型红外线截止滤光器层以及反射型红外线截止滤光器层一体层积来构成的滤光器,作为吸收型红外线截止滤光器层中所使用的红外线吸收性物质,公开了大致在波长700nm~1000nm具有吸收特性的离子性铜化合物的使用。
另一方面,作为等离子体显示屏(PDP)用的光选择透射滤光器,公开了下述近红外线吸收滤光器:其是在基材上层积将近红外线吸收色素分散在粘结剂树脂中所得到的组合物来形成的,该层积物中的残留溶剂量为5.0重量%以下(参见专利文献6)。在专利文献6中,欲利用这样的近红外线吸收滤光器来吸收由等离子体显示屏放出的近红外线,以防止使用近红外线遥控器的电子机器等的错误动作,作为近红外线吸收色素,并且公开了二亚铵盐系化合物或含氟酞菁系化合物、二巯基金属络合物系化合物等的使用。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开2008-009206号公报
专利文献2:日本特开2007-271745号公报
专利文献3:WO2008/081892号公报
专利文献4:日本特开2005-338395号公报
专利文献5:日本特开2005-345680号公报
专利文献6:日本特开2000-227515号公报
【发明内容】
【发明所要解决的课题】
如上所述对各种光选择透射滤光器进行了研究,一般来说,对于反射型滤光器,尽管其光截止性能优异,但其具有反射特性随着光的入射角变化而发生变化的入射角依赖性(也称为可视角依赖性)。入射角依赖性的降低成为需要解决的课题。作为没有入射角依赖性的滤光器,可以举出吸收型滤光器,但为了实现充分的吸收特性,需要有相当的厚度。另外,在专利文献4或5中公开了反射型滤光器与吸收型滤光器组合而成的滤光器,但在这些技术中也并未要求截止性能的入射角依赖性更进一步的降低和薄膜化的实现。因此,在现有技术中,为了可充分降低截止性能的入射角依赖性,有效截止特定波长的光,同时还可应对薄膜化要求,还有改良光选择透射滤光器的余地。并且,为了制成即使在直射日光暴露等严酷的外部环境下也可发挥出更为充分的性能、即高水平的耐光性及耐热性优异的光选择透射滤光器,也还有改良的余地。
本发明是鉴于上述现状而提出的,其目的在于提供一种光选择透射滤光器、用于该光选择透射滤光器中的树脂片材和具有该光选择透射滤光器的固态图像传感器,所述光选择透射滤光器的截止特性的入射角依赖性得到充分降低、光选择透射性优异,同时可充分进行薄膜化,并且耐光性和耐热性特别优异。
【解决课题的手段】
本发明人对于在固态图像传感器中特别有用的光选择透射滤光器进行了各种研究,结果发现,对于这样的光选择透射滤光器,若着眼于使用可见光长波段的吸收截止性能优异的色素为有效的这一情况,作为这样的色素,使用其所具有的共轭系骨架为非离子型的、且显示出特定吸收特性的化合物,采用含有具有使用了该色素的树脂层的树脂片材的技术方案,则可制得耐光性和耐热性特别优异的光选择透射滤光器。具体地说,关于可见光的长波段的吸收截止性能优异的色素,对于其分子结构以及色素分散在树脂成分中的状态下的耐光性和耐热性进行了研究,结果发现,若在色素分子中存在有离子化部分(阴离子、阳离子或双性离子),则近红外线吸收性能由于光或热而发生变化;特别是若在色素所具有的共轭系骨架中存在有离子化(电荷分离)部分,则近红外线吸收性能会由于光或热而显著降低。从而发现,为了制成即使在还含有反射膜(反射层)的情况下其耐光性及耐热性也优异的光选择透射滤光器,所使用的色素需要为在其共轭系骨架中不存在阴离子、阳离子、双性离子等离子化(电荷分离)部分、即共轭系骨架为非离子型的色素。另外,通过采用这样的方案,即使在进一步含有反射膜(反射层)的情况下,也可制成入射角依赖性可长期稳定地得到降低的光选择透射滤光器。本发明人还发现,与基材中使用玻璃的情况相比,可使光选择透射滤光器整体大幅薄膜化。并且本发明人发现,这样的光选择透射滤光器在固态图像传感器(照相机模块)等光学用途或光电子器件用途等中,特别在透镜用途中极有效,可以完美地解决上述课题。本发明想到此,完成了本发明。
即,本发明涉及一种光选择透射滤光器,其为包括树脂片材的光选择透射滤光器,其中,该树脂片材具有含有色素和树脂成分的树脂层;该色素含有色素A,色素A中,其所具有的共轭系骨架为非离子型的,且在600nm~800nm波段具有吸收极大波长,其至少1个吸收极大波长存在于600nm~730nm。
本发明还涉及在上述光选择透射滤光器中所使用的树脂片材。
本发明进一步涉及至少具有上述光选择透射滤光器、透镜单元部以及传感器部的固态图像传感器。
以下详述本发明。需要说明的是,将下文中分段落记载的本发明的优选形态中的2个或3个以上组合而成的方案也是本发明的优选方案。
〔树脂片材〕
本发明的光选择透射滤光器包括1片或2片以上的树脂片材。
上述光选择透射滤光器中的树脂片材为具有含有色素和树脂成分的树脂层的树脂片材(包括膜状)。这样的树脂片材的耐光性和耐热性极为优异,通过与例如反射膜组合,还可提供可充分降低可视角依赖性(也称为入射角依赖性)、并且具有锐(sharp)的透过吸收特性的光选择透射滤光器。另外,若与适于作为反射膜的光学多层膜进行组合,则可减少光学多层膜的层数,可缓和该多层膜中的应力,因而还可充分防止多层膜的裂纹、破损(割れ)。这样的在本发明的光选择透射滤光器中所用的树脂片材也是本发明之一。
对于上述树脂片材的构成(形态),只要含有树脂层就没有特别限定,也可以根据需要进一步含有其它层。其中优选进一步具有支持体。通过使树脂片材成为含有支持体与树脂层(吸收层)的构成,即使为色素难以分散的支持体,也可通过在其表面涂覆树脂层来赋予作为本发明树脂片材的效果。另外,还可通过改变树脂层的厚度来进一步控制吸收特性,并且还可通过极薄地涂覆树脂层而在几乎不改变树脂片材的膜厚的情况下赋予本发明的效果,也可将树脂层用于调整支持体的厚度。
作为上述树脂片材的形态,更优选在支持体的一面或两面形成了树脂层的形态,进一步优选在支持体的两面形成了树脂层的形态。此外,也可制成利用支持体膜将树脂层夹在中间的树脂片材。
需要说明的是,构成树脂片材的树脂层、支持体等其它层也可以各自为一层或二层以上。
上述树脂片材的厚度优选为1mm以下。由此,可使本发明的光选择透射滤光器充分薄膜化,可进一步响应光学部件等的减薄要求。该厚度更优选为500μm以下、进一步优选为300μm以下、特别优选为200μm以下、最优选为150μm以下。并且优选为1μm以上、更优选为40μm以上。
需要说明的是,在上述树脂片材包括支持体的情况下,优选该支持体的厚度为120μm以下。
<树脂层>
在上述树脂片材中,树脂层含有色素和树脂成分,优选色素分散或溶解在树脂层中。即,在含有色素与树脂成分的树脂组合物中,利用分散或溶解有色素的形态的树脂组合物来形成树脂层是合适的。在该形态的树脂组合物中,作为树脂成分优选使用后述的溶剂可溶性树脂、溶剂可溶性树脂原料和/或液态树脂原料。
需要说明的是,作为色素和树脂成分,可以各自使用1种或2种以上。
-色素-
上述色素含有色素A,色素A中,其所具有的共轭系骨架为非离子型的,且在600nm~800nm波段具有吸收极大波长,其至少1个吸收极大波长存在于600nm~730nm。
这样的色素A所具有的共轭系骨架为非离子型是指,该色素所具有的全部共轭系骨架均不是阴离子性、阳离子性和双性离子性的,即该共轭系骨架中不具有离子化部分(阴离子、阳离子或双性离子)。若共轭系骨架中存在离子化部分,则源自该化合物的近红外线吸收性能会因光、热而显著降低;通过使共轭系骨架中不具有离子化部分,可以表现出耐光性和耐热性、可长期发挥出近红外线吸收性能。
需要说明的是,所谓具有双性离子是指在1个分子内具有正电荷与负电荷这两者。双性离子也被称为分子内盐。
上述色素A之中,共轭系骨架以外的部分并不限定为非离子性。例如,具有通过磺酸基导入有阴离子性基团的结构的色素也包括在共轭系骨架为非离子型的上述色素A中。其中优选共轭系骨架以外的部分也为非离子型的化合物,由此,可进一步抑制近红外线吸收性能的降低。即,上述色素A为非离子型化合物、换言之为不具有阴离子、阳离子和双性离子部分(基团)的化合物是合适的。
通过这样使色素的共轭系骨架为非离子型,可使树脂片材(和树脂层)的近红外线吸收性能长期稳定地优异,推测其机理如下。
据认为,树脂层中所用色素的共轭系轨道间的电子迁移对树脂片材(和树脂层)的近红外线吸收贡献很大。该吸收中,根据色素所具有的取代基(原子团)的种类或数目、以及在色素为金属络合物的情况下根据金属离子的种类等,可对于吸收端波长或吸光系数等吸收特性进行一定程度的控制,但近红外线区域的光吸收性能基本上大致依赖于色素所具有的共轭系电子的电子结构。因而认为树脂片材(和树脂层)的近红外线吸收性能的稳定性依赖于色素中共轭系骨架的共轭体系的稳定性。因此,尽管共轭系骨架中离子化结构部分的有无对于近红外线吸收性能的稳定性所带来的影响的机制并不清楚,但据推测如下。
例如,由于对含有色素的树脂层进行加热,若在树脂层中存在有水等容易解离成离子的物质、或者随时间混入有水等容易解离成离子的物质,则在离子化部分,水容易首先离子化。其结果,色素中的阴离子/阳离子部分发生电子强相互作用、或发生反应,共轭体系被破坏,因而近红外吸收性能降低。另外,在对含有色素的树脂层进行光的照射的情况下,由于光、特别是紫外线的照射,氧分子被激发,生成反应性高的状态(单重态氧)。离子化部分容易与单重态氧发生反应,若发生反应则共轭体系被破坏,因而近红外吸收性能降低。
从这样的方面考虑,可认为作为上述色素使用共轭系骨架为非离子型的化合物是有效的。
作为上述的共轭系骨架为非离子型的化合物,从耐热性、耐光性更为优异的方面考虑,该共轭系骨架为杂环式5元环结构的化合物(杂环式5元环芳香族化合物)是合适的。其中优选杂环式5元环结构为吡咯环的化合物。更优选为四吡咯化合物。
此处,含有4个吡咯环的化合物组被称为四吡咯化合物,包括环状四吡咯化合物与直链状四吡咯化合物,但环状四吡咯化合物更合适。
上述环状四吡咯化合物是指含有4个吡咯环的环状化合物组,其优选为包括相邻的吡咯环经碳原子或氮原子连接而成的结构的化合物。具体地说,可优选示例出例如下述化合物等:a)诸如卟啉类、二氢卟吩(クロリン)类等的相邻吡咯环彼此间的4个键合均为藉由1个碳原子的键合的化合物;b)诸如酞菁类那样的相邻吡咯环彼此间的4个键合均为藉由1个氮原子形成的键合的化合物;c)诸如胆碱类那样的相邻的吡咯环彼此间的4个键合中,3个键合由藉由1个碳原子的键合形成,余下的一个由构成吡咯环的碳原子彼此间的键合形成的化合物。a)之中,优选卟啉类、二氢卟吩类;b)之中,优选酞菁类;c)之中,优选胆碱类。即,作为上述环状四吡咯化合物,优选卟啉类(也被称为卟啉系色素)、二氢卟吩类(也称为二氢卟吩系色素)、酞菁类(也被称为酞菁系色素)和/或胆碱类(也被称为胆碱系色素),这些之中,卟啉类和/或酞菁类在工业上容易获得,为合适的。从耐光性更为优异的方面考虑,上述环状四吡咯化合物还优选为在中心具有金属离子的金属络合物。
上述色素A中,作为成为中心金属离子的金属,从制成耐光性特别优异的树脂片材的方面考虑,优选铜。特别优选2价铜(Cu(II))。由此可以制成即使增高色素浓度耐光性也优异的树脂片材。另外,从以下方面考虑,作为金属优选为锌。特别优选2价锌(Zn(II)):色素A易于以单一分子或缔合分子的状态进行溶解·分散,可制成色素浓度特别高的树脂层,即使为薄膜也可充分赋予吸收能力。
如上所述,对于色素A中作为中心金属离子的金属来说,特别优选为铜或锌。作为以这些金属为中心金属离子的金属络合物,特别优选为卟啉类或酞菁类,最优选为酞菁类。
需要说明的是,所谓卟啉类是指具有卟啉骨架的化合物组,其包括键合在构成吡咯环的碳原子、键合在将吡咯环彼此连接的键合碳原子上的氢原子被其它原子(团)或基团取代而成的物质。
另外,上述色素A为在600nm~800nm波段具有吸收极大波长、其至少1个吸收极大波长存在于600nm~730nm的化合物。
此处,上述色素所具有的吸收极大波长只要在600nm~800nm的波段具有1个或2个以上即可、其中的一个存在于600nm~730nm即可。通过使用具有这样的吸收特性的化合物构成树脂片材,可以更锐地截止所要截止的波段、且在所要透过的波段显示出高透过率,具有这样优异的光选择透射性;并且,将该树脂片材与反射膜组合时,可大幅减轻反射膜导致的入射角依赖性。更优选在600nm~800nm波段具有吸收极大波长、其至少1个吸收极大波长存在于600nm~710nm。另外,在存在于600nm~800nm波段的1个或2个以上的吸收极大波长之中,透过率最低的峰的波长(即最大吸收波长)优选位于600nm~730nm。在存在于600nm~800nm波段的1个或2个以上的吸收极大波长之中,更优选最大吸收波长位于600nm~710nm。进一步优选最大吸收波长处于660nm~700nm。
另外,如酞菁系化合物那样,在平面性优异的分子以单一分子形式存在的情况下与以缔合状态(缔合分子)存在的情况下,吸收极大峰值的位置有时会不同。在本申请中可认为,在长波长侧出现单一分子产生的峰(吸收极大),在短波长侧出现缔合分子产生的峰(吸收极大)。
上述色素A中,从树脂片材的耐光性优异的方面考虑,优选至少一部分以显示出缔合分子产生的吸收峰的状态分散在树脂层中的形态。更优选在色素A中缔合分子产生的吸收极大峰的至少1个存在于600nm~730nm波段的树脂片材。换言之,优选在树脂片材中含有在600nm~730nm波段具有缔合分子产生的吸收极大峰的色素。更优选在树脂片材中含有在600nm~710nm波段具有缔合分子产生的吸收极大峰的色素。
另外,从抑制与反射膜组合时的入射角依赖性的方面考虑,在上述色素中的存在于600nm~800nm波段的1个或2个以上的吸收极大波长之中,单一分子产生的极大波长的至少1个优选存在于600nm~730nm(更优选为600nm~710nm)。
色素的吸收极大波长可通过利用通常方法测定吸收光谱来求得,作为其它方法,也可以由色素的透过率光谱求得。在各情况下,均优选使用溶剂分散法。
溶剂分散法是指,可将色素溶解或分散在溶剂(例如氯仿、二甲基乙酰胺)中,将所得到的溶液(包括分散液)填充至1cm厚的透明石英池中,使用分光光度计(例如Shimadzu UV-3100、岛津制作所社制造)进行测定。若测定模式为吸光度,则可得到色素的吸收光谱;若测定模式为透过率,则可得到色素的透过率光谱。测定时的色素浓度没有特别限定,例如,相对于溶剂与色素的总量100质量%,优选色素为0.000001质量%~0.01质量%、更优选为0.00001质量%~0.001质量%。
作为上述色素A,具体地说,其具有上述的结构特征和吸收特性。即,其所具有的共轭系骨架为非离子性的、且在600nm~800nm波段具有吸收极大波长、其至少1个吸收极大波长存在于600nm~730nm,只要为这样的化合物就没有特别限定,但优选使用上述的卟啉系色素、二氢卟吩系色素、酞菁系色素、胆碱系色素等中的1种或2种以上,其中更优选使用卟啉系色素和/或酞菁系色素。需要说明的是,即使为这些以外的化合物,只要具有上述的结构特征和吸收特性,也可以优选作为本发明的色素来使用。
作为上述酞菁系色素,优选金属酞菁络合物,可以举出例如以铜、锌、铟、钴、钒、铁、镍、锡、银、镁、钠、锂、铅等金属元素为中心金属的金属酞菁络合物。这些金属元素之中,出于溶解性、可视透光性、耐光性更为优异的原因,优选以铜、钒和锌中的任意1种以上为中心金属。作为中心金属,更优选铜、锌或铟,进一步优选铜或锌,更进一步优选铜。使用铜的酞菁系色素不管分散在哪种树脂成分(粘结剂树脂)中,都不会由于光而劣化,具有非常优异的耐光性。另一方面,以锌为金属元素的酞菁络合物(酞菁系色素)相对于树脂成分的溶解性优异,因而容易得到具有400nm~600nm域的高透光性与600nm~800nm域的高光吸收性的树脂片材,因此特别优选以锌为金属元素的酞菁络合物(酞菁系色素)。
作为上述卟啉系色素,可以举出四氮杂卟啉等。
上述酞菁系色素中,特别优选下述通式(I)所表示的化合物:
【化1】
(式中,Ra1~Rd1、Ra2~Rd2、Ra3~Rd3和Ra4~Rd4相同或不同,表示氢原子(H)、氟原子(F)、具有或不具有取代基的ORi基、或者具有或不具有取代基的SRj基。Ri和Rj相同或不同,表示烷基、苯基或萘基。M表示金属原子、金属氧化物或金属卤化物。)。由此可更为充分地发挥出本发明的作用效果。该上述色素A为上述通式(I)所表示的酞菁系色素的形态也是本发明的适宜形态之一。
上述通式(I)中,Ra1~Rd1、Ra2~Rd2、Ra3~Rd3和Ra4~Rd4相同或不同,表示氢原子(H)、氟原子(F)、或者具有或不具有取代基的ORi基,且ORi基表示烷氧基、苯氧基或萘氧基为合适的。
另外,在上述通式(I)中,Ri和Rj相同或不同,表示烷基、苯基或萘基;作为烷基,优选碳原子数为1~20的烷基。更优选碳原子数为1~8的烷基、进一步优选碳原子数为1~6的烷基、特别优选碳原子数为1~4的烷基。作为Ri和Rj,特别优选为苯基。
作为上述ORi基和SRj基可以具有的取代基,可以举出例如:烷氧羰基(-COOR)、卤基(卤原子)、氰基(-CN)、硝基(-NO2)等吸电子性基团;烷基(-R)等给电子性基团;等等,可以含有它们中的1种或2种以上。另外,作为吸电子性基团,优选为烷氧羰基、卤基或氰基,更优选为甲氧基羰基、乙氧基羰基、氟基、氯基或氰基。作为给电子性基团,烷基为合适的。另外,上述ORi基及SRj基可以具有的取代基为卤基的形态为本发明特别优选的形态。
另外,构成烷氧羰基(-COOR)和烷基(-R)的R优选碳原子数为1~8的具有或不具有取代基的烷基。更优选碳原子数为1~4的烷基。作为烷氧羰基,优选甲氧羰基或甲氧乙氧基羰基,作为烷基,优选甲基或二甲基。另外,作为卤基,优选氟基或氯基(氯原子)。
作为上述Ra1~Rd1、Ra2~Rd2、Ra3~Rd3和Ra4~Rd4,优选它们之中的至少1个以上表示ORi基。由此,可使耐光性、溶解性更为优异。
需要说明的是,ORi基所键合的碳可以为酞菁骨架4个芳香环中的α位碳(Cα:表示酞菁环的1、4、8、11、15、18、22、25位碳。),也可以为β位碳(Cβ:表示酞菁环的2、3、9、10、16、17、23、24位碳。)。另外,所导入的ORi基的数目没有特别限定,优选在酞菁骨架的各芳香环为1个或2个。即,优选Ra1~Rd1之中的1个或2个、Ra2~Rd2之中的1个或2个、Ra3~Rd3之中的1个或2个以及Ra4~Rd4之中的1个或2个相同或不同,为ORi基。其中,特别优选为下述任意形态:在Cα位置具有1个ORi基、其它为氢原子的形态;在Cβ位置具有1个ORi基、其它为氟原子的形态;在Cβ位置具有2个相同或不同的ORi基、其它为氟原子的形态。即,上述通式(I)所表示的化合物特别优选为如下通式(I-1)、(I-2)或(I-3)所表示的化合物。
【化2】
上述(I-1)~(I-3)中,ORi基可以相同、也可以不同。上述通式(I-1)~(I-3)中,ORi基如上所述,但优选为苯氧基或者取代苯氧基。作为取代苯氧基所具有的取代基,可以举出上述的取代基,其中甲氧基羰基、甲氧乙氧基羰基、氯基(氯原子)、甲基或氰基是特别合适的。
上述通式(I)中,M表示金属原子、金属氧化物或金属卤化物。
作为上述金属原子以及构成金属氧化物或金属卤化物的金属原子没有特别限定,可以举出例如铜、锌、铟、钴、钒、铁、镍、锡、银、镁、钠、锂、铅等,可以使用它们中的1种或2种以上。其中,出于溶解性、可视透光性、耐光性更为优异的原因,优选以铜、钒和锌中的任意1种以上为中心金属。更优选铜或锌。以铜为中心金属的酞菁系色素不管分散在哪种树脂成分(粘结剂树脂)中,都不会由于光而劣化,具有非常优异的耐光性。另一方面,以锌为中心金属的酞菁络合物(酞菁系色素)相对于树脂成分的溶解性优异,容易得到在400nm~600nm的波长区域具有高透光性、并且在600nm~800nm的波长区域具有高光吸收性的光选择透射滤光器,因而是特别优选的。
作为上述通式(I-1)、(I-2)或(I-3)所表示的化合物特别合适的形态为后述实施例中所示的式(6b)、(7b)或(8b)所表示的化合物(这些式中,X和Y分别表示ORi基。M与上述相同。)。
本发明人还发现,根据酞菁系色素存在形态的不同,在可见光长波长侧(600nm以上)的吸收区域中,吸收特性产生不同。具体地说,本发明人发现,由于酞菁系色素由平面性优异的分子结构形成,因而在以单一分子形式存在的情况下与以缔合状态(缔合分子)存在的情况下,吸收极大峰值的位置不同,在长波长侧出现单一分子产生的峰(吸收极大)、在短波长侧出现缔合分子产生的峰(吸收极大)。并且发现,可通过分子的立体结构或电子状态对树脂层中酞菁系色素的缔合状态进行控制;发现若上述通式(I)所表示的化合物中具有如下通式(i)所表示的结构,则该色素易于采取缔合分子结构,基于该原因,在靠近600nm的短波段吸收峰增高,例如在与反射膜组合的情况下,可得到能够进一步充分降低入射角依赖性的光选择透射滤光器。即,上述色素A为如下通式(i)所表示的酞菁系色素的形态也是本发明的适宜形态之一:
【化3】
(式中,M表示金属原子、金属氧化物或金属卤化物。X1~X4和Y1~Y4相同或不同,表示氢原子(H)、氟原子(F)或可以具有取代基的ORi基。ORi基表示烷氧基、苯氧基或萘氧基。其中,X1~X4和Y1~Y4中的至少4个相同或不同,表示具有吸电子性基团的苯氧基。)。由此,可更为充分地满足光选择透射滤光器所要求的分光特性,同时可使所得到的光选择透射滤光器的耐光性和耐热性更为优异。
上述通式(i)中,X1~X4和Y1~Y4相同或不同,表示氢原子(H)、氟原子(F)或具有或不具有取代基的ORi基,ORi基表示烷氧基、苯氧基或萘氧基;X1~X4和Y1~Y4中的至少4个相同或不同,表示具有吸电子性基团作为取代基的苯氧基。此处,ORi基为烷氧基的情况下,Ri例如为碳原子数为1~20的烷基是合适的。更优选碳原子数为1~8的烷基、进一步优选碳原子数为1~6的烷基、特别优选碳原子数为1~4的烷基。
关于上述ORi基可以具有的取代基如上所述。
如上所述,上述X1~X4和Y1~Y4中的至少4个表示具有吸电子性基团的苯氧基,该吸电子性基团可以相同、也可以不同。另外,各苯氧基中的吸电子性基团的数目没有特别限定,例如优选为1~4个、更优选为1或2个。需要说明的是,在1个苯氧基具有2个以上吸电子性基团的情况下,该吸电子性基团可以相同,可以不同。另外,各苯氧基中吸电子性基团的位置没有特别限定。
另外,上述X1~X4和Y1~Y4的一部分为具有吸电子性基团的苯氧基以外的基团的情况下,该基团只要为氢原子(H)、氟原子(F)、或者具有或不具有取代基的ORi基(其中不包括具有吸电子性基团的苯氧基)即可。其中优选苯氧基、具有给电子性基团的苯氧基、或者氟原子(F),更优选氟原子(F)。
作为上述X1~X4和Y1~Y4,优选X1~X4和Y1~Y4全部相同或不同,表示具有吸电子性基团的苯氧基。由此可进一步提高上述色素的缔合性,从而可锐截止所要截止的波段、且在所要透过的波段显示出高透过率,可以提供能够更进一步发挥出这样的光选择透射性(截止透过特性)的光选择透射滤光器;并且可进一步大幅降低反射膜产生的入射角依赖性,因而是合适的。如此,上述通式(i)中X1~X4和Y1~Y4全部相同或不同,表示具有吸电子性基团的苯氧基的形态也是本发明的适宜形态之一。
上述通式(i)中,M与上述通式(I)中的M相同。优选的形态也相同。
另外,对于上述通式(i)所表示的酞菁系色素来说,在600nm~800nm波段具有1个或2个吸收极大波长、其至少1个吸收极大波长存在于600nm~730nm是合适的。即,优选吸收极大波长在600nm~800nm波段具有1个或2个、其中至少1个存在于600nm~730nm。由于具有这样的吸收特性,可以更锐地截止所要截止的波段、且在所要透过的波段可以显示出高透过率,更进一步具有这样优异的光选择透射性;并且,在将使用了这样的色素的吸收片材与反射膜组合时,可以进一步大幅减轻反射膜产生的入射角依赖性。
上述通式(i)所表示的酞菁系色素在600nm~800nm的波段具有2个吸收极大波长的情况下,该2个吸收极大波长之中,若设短波长侧的波长为λA1、长波长侧的波长为λA2,则λA1优选存在于730nm以下的波段、更优选存在于700nm以下的波段。另外,吸收极大波长λA1的下限优选为650nm以上。另外,优选使用波长500nm处的透过率为90%以上、且最大吸收波长λA1处的透过率为60%以下的色素。最大吸收波长λA1处的透过率更优选为50%以下、进一步优选为30%以下、特别优选为20%以下、最优选为10%以下。
另外,上述通式(i)所表示的酞菁系色素中,在利用树脂膜评价法对吸光度特性进行评价时,上述2个吸收极大波长(λA1、λA2)之中,吸收率最大的峰的波长(即透过率最低的峰的波长)为λA1是合适的。由此,可以在靠近600nm的短波长侧显示出锐的透过吸收特性,因而可使光选择透射性更为优异。
另外,在上述2个吸收极大波长(λA1、λA2)处,若吸光度之比(AA2/AA1)越小,则相比于λA1为短波长侧的吸收波形越锐(sharp),因而是合适的。具体地说,该吸光度之比为0.75以下是合适的。若(AA2/AA1)大于0.75,则最大吸收波长的短波长侧的吸收上升可能会变得平缓(即不变锐)。吸光度之比(AA2/AA1)更优选为0.6以下、进一步优选为0.5以下、特别优选为0.45以下。并且,(AA2/AA1)的下限值为0以上是合适的。
上述“树脂膜评价法”为在分散或溶解含有在树脂成分中而得到的膜的状态下对吸光度特性进行评价的方法。
“分散或溶解含有在树脂成分中而得到的膜”为含有色素与树脂成分的膜,只要为对色素的含有比例和膜的厚度进行选择以使其满足下述条件的膜即可,所述条件为可在2个吸收极大波长(λA1、λA2)处进行吸光度评价的条件(在λA1、λA2下吸光度不会超过分光光度计的测定极限、可进行吸光度测定的条件)。
上述树脂膜评价法中,对于评价用膜,其色素含有比例优选从0.01质量%~15质量%的范围进行选择、膜的厚度优选从0.1μm~10μm的范围进行选择,膜中色素的含有比例更优选为3质量%、膜的厚度更优选为3μm。
评价用膜含有色素与树脂成分(可根据需要含有溶剂),可通过在透明基材(玻璃或透明树脂膜)上进行成膜(涂布、根据需要进行干燥)来得到。通过对如此得到的带膜基材进行吸光度测定,可以求出该色素的吸光度AA1、AA2以及AA2/AA1。
此处,根据色素与树脂成分的组合,即使改变色素的含有比例和膜的厚度,在λA2的位置也可能观测不到吸收极大。在这样的情况下,对于λA1下吸光度不饱和但可进行吸光度测定的膜,可将λA1处的吸光度(极大值)视作AA1、并且将通过溶剂分散法确认的与λA2对应的波长处的吸光度视作AA2,求出其比(AA2/AA1)即可。
需要说明的是,作为评价用的树脂成分没有特别限定,但上述色素在下述膜中为满足上述(AA2/AA1)比的色素,是优选的,该膜为使用了可作为后述本发明的树脂成分使用的树脂成分中的至少一种的膜。作为评价用的树脂成分,优选为后述的溶剂可溶性树脂。作为评价用的树脂成分,还优选为选自由氟化芳香族聚合物、聚(酰胺)酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、芳酰胺树脂、聚环烯烃树脂组成的组中的1种。其中更优选氟化芳香族聚合物或聚(酰胺)酰亚胺树脂,进一步优选聚(酰胺)酰亚胺树脂,特别优选聚酰亚胺树脂。
吸光度例如可使用岛津制作所制:UV-1800(测定机器)进行测定。
为了得到上述通式(I)所表示的化合物(也包括上述通式(i)所表示的化合物。),例如优选以日本特公平6-31239号公报等中记载的方法为基准进行制造。具体地说,下述方法为合适的:在无溶剂或有机溶剂的存在下,对于选自由金属、金属氧化物、金属羰基络合物、金属卤化物和有机酸金属组成的组中的一种与如下通式(I-i)所表示的邻苯二甲腈衍生物进行加热,使之发生反应,从而得到所述通式(I)所表示的化合物;
【化4】
(式中,Ra~Rd相同或不同,表示氢原子(H)、氟原子(F)、ORi基或SRi基。Ri和Ri相同或不同,表示碳原子数为1~4的烷基、具有或不具有取代基的苯基、或者具有或不具有取代基的萘基。)。其中优选在有机溶剂中进行反应。邻苯二甲腈衍生物的环化反应并无特别限制,可以单独应用或适当改变后应用以下方法:日本特公平6-31239号公报、日本专利第3721298号公报、日本专利第3226504号公报、或者日本特开2010-77408号公报等中所记载的方法。取代基和ORi基的具体形态如上述通式(I)中所述。
上述通式(I-i)中,作为Ra~Rd,优选它们之中的至少1个以上表示ORi基。另外,所导入的ORi基的数目没有特别限定,优选为1个或2个。下述任意形态是特别合适的:其中,具有1个ORi基、其它为氢原子的形态;具有1个ORi基、其它为氟原子的形态;具有2个相同或不同的ORi基、其它为氟原子的形态。即,上述通式(I-i)所表示的邻苯二甲腈衍生物特别优选为下述通式(I-1-i)、(I-2-i)或(I-3-i)所表示的化合物。
【化5】
上述通式(I-3-i)中,ORi基可以相同,也可以不同。上述通式(I-1-i)、(I-2-i)及(I-3-i)中,ORi基如上所述,但优选为苯氧基或者取代苯氧基。作为取代苯氧基所具有的取代基,可以举出上述的取代基,其中,甲氧基羰基、甲氧乙氧基羰基、氟基、氯基(氯原子)、甲基或氰基是特别合适的。
作为上述通式(I-1-i)、(I-2-i)或(I-3-i)所表示的化合物所特别合适的形态为后述的实施例中所示的式(6a)、(7a)或(8a)所表示的化合物(这些式中,X和Y分别表示ORi基。)。
在得到上述通式(I)所表示的化合物之中的上述通式(i)所表示的酞菁系色素的情况下,上述通式(I-i)所表示的邻苯二甲腈衍生物为如下通式(ii)所表示的邻苯二甲腈衍生物,这是优选的;
(式中,Xa和Ya相同或不同,表示氢原子(H)、氟原子(F)或者具有或不具有取代基的ORi基;ORi基表示烷氧基、苯氧基或萘氧基。)。
上述通式(ii)中,作为Xa和Ya,优选它们之中的至少1个表示具有吸电子性基团的苯氧基。更优选Xa和Ya均相同或不同,表示具有吸电子性基团的苯氧基。
上述反应中,作为上述通式(ii)所表示的邻苯二甲腈衍生物,优选至少使用如下化合物:Xa和Ya之中的至少1个表示具有吸电子性基团的苯氧基的形态的化合物。另外,也可以合用如下两种化合物:上述Xa和Ya均表示具有吸电子性基团的苯氧基以外的基团的形态的化合物与Xa和Ya之中的至少1个表示具有吸电子性基团的苯氧基的形态的化合物。
作为上述金属、金属氧化物、羰络金属、金属卤化物和有机酸金属(下文也称为金属化合物。),只要可与上述邻苯二甲腈衍生物反应得到上述通式(I)所表示的化合物即可,并无特别限制。例如可以举出:铁、铜、锌、钒、钛、铟、镁、锡等金属;该金属的卤化物(氯化物、溴化物、碘化物等);该金属的金属氧化物(氧化钒、氧化氧钛(酸化チタニル)、氧化铜等);该金属的有机酸金属(乙酸盐等);该金属的络合物化合物(乙酰丙酮盐等);该金属的金属羰基络合物(羰基铁等);等等。
作为上述卤化物,具体地说,可以举出例如氯化钒、氯化钛、氯化铜、氯化锌、氯化钴、氯化镍、氯化铁、氯化铟、氯化铝、氯化锡、氯化镓、氯化锗、氯化镁、碘化铜、碘化锌、碘化钴、碘化铟、碘化铝、碘化镓、溴化铜、溴化锌、溴化钴、溴化铝、溴化镓等。
作为上述金属氧化物,具体地说,可以举出例如一氧化钒、三氧化钒、四氧化钒、五氧化钒、二氧化钛、一氧化铁、三氧化二铁、四氧化三铁、氧化锰、一氧化镍、一氧化钴、三氧化二钴、二氧化钴、氧化亚铜、氧化铜、三氧化二铜、氧化钯(palladiumoxide)、氧化锌、一氧化锗、二氧化锗等。
作为上述有机酸金属,具体地说,可以举出例如乙酸铜、乙酸锌、乙酸钴、苯甲酸铜、苯甲酸锌等。
作为上述金属羰基络合物,具体地说,可以举出例如,羰基钴、羰基铁、羰基镍等。
上述金属化合物中,优选选自由金属、金属氧化物和金属卤化物组成的组中的至少一种。更优选金属卤化物。进一步优选碘化钒、氯化钒、碘化铜、碘化锌。特别优选碘化钒、氯化钒、碘化锌。
另外,作为上述金属化合物使用碘化锌的情况下,上述通式(I)中的中心金属(M)为锌。
在有机溶剂中进行上述金属化合物与上述通式(I-i)所表示的邻苯二甲腈衍生物的反应的情况下,作为有机溶剂,可以使用下述溶剂中的1种或2种以上:例如,苯、甲苯、三甲基苯、二甲苯、硝基苯、一氯代苯、二氯苯、三氯苯、1-氯萘、1-甲基萘、乙二醇、苯甲腈等惰性溶剂;吡啶、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基苯乙酮、三乙胺、三正丁胺、二甲基亚砜、环丁砜等非质子性极性溶剂;1-辛醇、二甘醇单甲醚等醇性溶剂;等等。其中优选使用1-氯萘、1-甲基萘、三甲基苯或苯甲腈。更优选为三甲基苯或苯甲腈。
需要说明的是,使用溶剂时的有机溶剂用量优选设定为使上述通式(I-i)所表示的邻苯二甲腈衍生物的浓度通常为1质量%~50质量%的量。更优选使其为10质量%~40质量%的量。
上述反应中,相对于上述通式(I-i)所表示的邻苯二甲腈衍生物4摩尔,上述金属化合物的投料量优选为0.8摩尔~2摩尔。更优选为1摩尔~1.5摩尔。
关于上述反应,根据原料种类、溶剂种类、其它条件的不同,反应温度未必是一定的,但通常优选为100℃~300℃。更优选为120℃以上、进一步优选为130℃以上。并且更优选为260℃以下、进一步优选为240℃以下、特别优选为200℃以下。另外,为了控制放热反应,也可使温度呈梯度上升。反应时间也没有特别限制,通常优选为2小时~24小时、更优选为5小时~20小时。
另外,上述反应可在大气气氛中进行,但优选根据金属化合物的种类在惰性气体或含氧气体气氛(例如在氮气、氦气、氩气、或者氧/氮混合气体等的流通下)下进行。
上述环化反应后,可按照现有公知的方法进行析晶、过滤、清洗和/或干燥。
上述树脂层中,作为上述色素A的浓度(含量),根据树脂片材的构成或树脂层的厚度等的不同也会有所不同,例如相对于树脂成分和色素的总量100质量%,上述色素A为0.001质量%以上是合适的。通过使用色素A,即使树脂层中的色素浓度为高浓度,也可制成具有优异的耐光性的树脂层。上述色素A更优选为0.01质量%以上、进一步优选为0.1质量%以上、特别优选为1质量%以上。其中,若色素浓度过高,则为了使所要透过的可见光区域中的透过率充分,需要使树脂层相当薄,可能难以进行均匀膜厚的成膜。从这样的方面考虑,上述色素A优选为20质量%以下。更优选为15质量%以下。
本发明中,也可以与上述色素A一起合用其它色素。
上述其它色素只要为上述色素A以外的色素即可,优选在600nm~800nm波段具有吸收极大的色素。更优选在650~750nm波段具有吸收极大的色素。
上述其它色素还优选在400nm以上、小于600nm的波段实质上不具有吸收极大。
作为上述其它色素,具体地说,可以举出例如上述色素A以外的酞菁系色素、卟啉系色素、二氢卟吩系色素、胆碱系色素、花青类色素、夸特锐烯系色素、方酸内鎓盐系色素、萘酞菁系色素、镍络合物系色素、铜离子系色素等,可以使用它们中的1种或2种以上。这些之中,从耐光性、耐热性的方面出发,酞菁系色素为合适的。
作为上述其它色素,优选的是,在利用上述的树脂膜评价法进行评价的情况下,在相比于上述色素A(其中优选上述通式(i)所表示的酞菁系色素)的最大吸收波长位于长波长侧具有最大吸收波长的色素为合适的。由此,在用于进一步含有反射膜(反射层)的光选择透射滤光器中的情况下,可以更进一步降低入射角依赖性。其中特别优选满足下述吸收特性(1)~(3)中的至少1种以上的酞菁系色素(也称为色素B)。通过将这样的色素B与上述的色素A合用,可确保充分的吸收带宽、可以提供光选择透射性更进一步优异的光选择透射滤光器,并且所得到的光选择透射滤光器的耐久性也更为优异。
(1)在650nm~800nm波段具有2个吸收极大波长(λB1、λB2),其中在长波长侧具有最大吸收波长λB2。
(2)色素B的最大吸收波长(即,透过率最低的峰波长)λB2相比于上述色素A的最大吸收波长λA位于长波长侧。
(3)对于上述2个吸收极大波长(λB1、λB2)处的吸光度之比(AB2/AB1),在对含有色素B与树脂成分、且该色素B的含有比例为3质量%的组合物进行吸光度测定的情况下,该吸光度之比(AB2/AB1)满足2以上。
作为上述色素B,特别优选为满足上述吸收特性(1)~(3)全部的酞菁系色素。如此,本发明的树脂层所含有的色素进一步为下述形态也是本发明的适宜形态之一:其为在650nm~800nm波段具有2个吸收极大波长(λB1、λB2)的酞菁系色素,其中含有在长波长侧具有最大吸收波长λB2的色素B,该最大吸收波长λB2相比于上述色素A的最大吸收波长λA位于长波长侧;对于该2个吸收极大波长(λB1、λB2)处的吸光度之比(AB2/AB1),在对含有色素B与树脂成分、且该色素B的含有比例为3质量%的组合物进行吸光度测定的情况下,该吸光度之比(AB2/AB1)满足2以上。
上述2个吸收极大波长(λB1、λB2)只要存在于650nm~800nm波段即可,优选其中的至少1个存在于650nm~730nm波段。即,优选吸收极大波长在650nm~800nm波段具有2个、其中至少1个存在于650nm~730nm。通过具有这样的吸收特性,可以更锐地截止所要截止的波段、且在所要透过的波段可以显示出高透过率,可以使这样的光选择透射性更进一步优异,并且,在将使用了这样的色素的树脂片材与反射膜组合时,可以进一步大幅减轻反射膜导致的入射角依赖性。
上述2个吸收极大波长之中,若设短波长侧的波长为λB1、长波长侧的波长为λB2,则它们之中吸收率最大的峰的波长(即透过率最低的峰的波长)位于长波长侧、即为λB2。由此,可在靠近600nm的短波长侧显示出锐(sharp)的透过吸收特性,因而可充分降低入射角依赖性。另外优选该最大吸收波长λB2存在于650nm~730nm波段。更优选最大吸收波长λB2存在于680~720nm波段。另外,最大吸收波长λB2处的透过率优选为60%以下、更优选为50%以下、进一步优选为30%以下、特别优选为20%以下。
另外,关于上述色素B,在利用树脂膜评价法对吸光度特性进行评价时,上述2个吸收极大波长(λB1、λB2)之中,优选其中吸收率最大的峰的波长(即透过率最低的峰的波长)为λB2。由此,可以在靠近600nm的短波长侧显示出锐的透过吸收特性,因而光选择透射性更为优异。进一步地,上述2个吸收极大波长(λB1、λB2)中,若吸光度之比(AB2/AB1)越大,越可提高650nm以下的可见光透过率,且可在比650nm更长的长波长侧显示出锐的透过吸收特性。作为吸光度之比(AB2/AB1),优选为2.0以上、更优选为2.5以上、进一步优选为3.0以上。并且上限没有特别限定,从工业上容易获得的方面考虑,优选为10以下。
上述吸光度(AB1、AB2)为对含有色素B与树脂成分、且该色素B的含有比例为3质量%的组合物进行吸光度测定的情况下的值。吸光度例如可使用岛津制作所制:UV-1800(测定机器)进行测定。
需要说明的是,测定上述吸光度(AB1、AB2)时的树脂成分使用聚酰亚胺树脂是合适的。
关于上述“树脂膜评价法”如上所述。
作为上述色素B,只要为满足上述吸收特性(1)~(3)中的至少一种以上的酞菁系色素即可,具体地说,例如可适当使用上述通式(I)所表示的化合物中的1种或2种以上。
此处,上述Ra1~Ra4、Rb1~Rb4、Rc1~Rc4和Rd1~Rd4中,如上所述,优选它们之中的至少1个以上表示ORi基,ORi基所键合的碳可以为α位碳、也可以为β位碳,优选至少为α位碳。其中,优选在α位碳(Cα)之中平均2个以上的碳上键合有ORi基的形态,更优选在各芳香环中的1个以上的α位碳(Cα)上键和有ORi基的形态。另外,还优选在β位碳(Cβ)之中的平均4个以上的碳上键合有氢原子或氟原子的形态。更优选在β位碳(Cβ)之中平均6个以上的碳上键合有氢原子或氟原子的形态,进一步优选在β位碳(Cβ)的全部碳上键合有氢原子或氟原子的形态。通过采用这样的形态,可以制成更充分满足上述吸收特性(1)~(3)中的至少一种以上特性的酞菁系色素,因而可更充分地发挥出本发明的作用效果。
上述色素B还可适当使用下述通式(II)所表示的化合物中的1种或2种以上。
【化6】
式中,M2表示金属原子、金属氧化物或金属卤化物。Z2、Z3、Z6、Z7、Z10、Z11、Z14和Z15相同或不同,表示下式(II-a)所表示的取代基(a)或者下式(II-b)所表示的取代基(b)。Z1、Z4、Z5、Z8、Z9、Z12、Z13和Z16相同或不同,表示氟原子或者下式(II-b’)所表示的取代基(b’)。此处,设Z1和Z4为单元1、Z5和Z8为单元2、Z9和Z12为单元3、Z13和Z16为单元4的情况下,单元1~4中的任意1~3个的、构成单元的2个基团(原子)均表示氟原子,余下单元的、构成单元的2个基团(原子)均为取代基(b’)或者构成单元的2个基团(原子)中的一者表示取代基(b’)、另一者表示氟原子。
【化7】
式(II-a)中,R1相同或不同,表示氯原子、溴原子、硝基或氰基。m1为1~5的整数。R2相同或不同,表示具有或不具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、具有或不具有取代基的碳原子数为1~20的烷氧基、-COOR3或者氟原子。R3表示具有或不具有取代基的碳原子数为1~20的烷基。m1’为0~4的整数。
式(II-b)中,R4相同或不同,表示具有或不具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、具有或不具有取代基的碳原子数为1~20的烷氧基、-COOR5或者氟原子。R5表示具有或不具有取代基的碳原子数为1~20的烷基。n1为0~5的整数。
式(II-b’)中,R4’相同或不同,表示具有或不具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、具有或不具有取代基的碳原子数为1~20的烷氧基、-COOR5’、具有或不具有取代基的碳原子数为6~30的芳基或者卤原子。R5’表示具有或不具有取代基的碳原子数为1~20的烷基。n1’为0~5的整数。
上述通式(II)中,M2表示金属原子、金属氧化物或金属卤化物,该金属原子以及构成金属氧化物或金属卤化物的金属原子的优选形态等与上述通式(I)中M所表示的金属原子相同。
作为上述色素A及色素B,还进一步优选使用下述通式(III)所表示的化合物中的1种或2种以上。
【化8】
式中,M3表示无金属、金属原子、金属氧化物或金属卤化物。Z17~Z32相同或不同,表示氟原子、氯原子、溴原子、下式(III-a)所表示的取代基(III-a)、下式(III-b)所表示的取代基(III-b)、下式(III-c)所表示的取代基(III-c)、下式(III-d)所表示的取代基(III-d)、下式(III-e)所表示的取代基(III-e)、下式(III-f)所表示的取代基(III-f)、下式(III-g)所表示的取代基(III-g)、7-羟基香豆素来源的基团(III-h)、或者2,3-二羟基喹喔啉(2,3-dihydroxyquinoxaline)来源的基团(III-i)。此处,Z17~Z32中的6~12个表示取代基(III-a)、(III-c)、(III-d)、(III-e)、(III-f)、(III-g)、(III-h)和(III-i)中的任意之一或者它们中的9~12个为取代基(III-b),且余下的表示氟原子、碱原子或溴原子。
【化9】
式(III-a)和(III-b)中,R5表示碳原子数为1~8的烷氧基或卤原子。R6表示碳原子数为1~3的亚烷基。R7表示碳原子数为1~8的烷基。p为0~4的整数。n2为1~3的整数。m2为1~4的整数。
式(III-c)和(III-d)中,R8表示氢原子、碳原子数为1~8的烷基或者-(R6O)m2R7所表示的基团。R5、p、R6、m2和R7的定义分别与上述式(III-a)和(III-b)中的各符号的定义同样。
式(III-e)、(III-f)和(III-g)中,X1表示氧原子或硫原子。Ar表示可被1个以上的R9取代的苯基或萘基。R9相同或不同,表示氰基、硝基、COOY1、OY1、卤原子、芳基、或者可被卤原子取代的碳原子数为1~8的烷基。Y1表示碳原子数为1~12的烷基。R10表示卤原子、或者可被碳原子数为1~8的烷氧基取代的碳原子数为1~8的烷基。R11表示碳原子数为1~5的亚烷基。R12相同或不同,表示碳原子数为1~8的烷氧基、或者碳原子数为1~8的烷基。
此处,由于色素骨架的不同,吸光系数通常不同,不可能规定相对于各种骨架的色素的质量比,因而难以规定色素A与其它色素的含量比。但是,例如在作为上述其它色素使用上述色素B的情况下,该色素B与色素A含量的质量比(色素B/色素A)例如优选为80/20~40/60。由于处于该范围内,可具有更为充分的吸收带宽(吸収帯幅)且显示出锐的透过吸收特性,而且在与反射膜组合的情况下,也可充分降低入射角依赖性,可更为充分的发挥出这一本发明的作用效果。作为质量比(色素B/色素A),更优选为70/30~50/50。
需要说明的是,在本发明中,也可以含有均不符合上述色素A和色素B的色素,为了充分发挥出本发明的效果,相对于色素总量100质量%,这样的其它色素的含量优选为30质量%以下。该含量更优选为20质量%以下、进一步优选为10质量%以下、特别优选实质上不含有该其它色素。
上述树脂层还优选含有在350nm~400nm波段具有吸收能力的化合物。由此,可以充分抑制350nm~400nm波段的光(大致为紫光)所致的树脂片材(以及光选择透射滤光器)的劣化。
作为含有上述在350nm~400nm波段具有吸收能力的化合物的形态,可以是上述色素A为进一步在350nm~400nm波段具有吸收能力的化合物的形态,此外也可以为另外合用在350nm~400nm波段具有吸收能力的化合物的形态。作为后者的在350nm~400nm波段具有吸收能力的化合物,例如可以使用TINUVIN P、TINUVIN234、TINUVIN329、TINUVIN213、TINUVIN571、TINUVIN326(BASF社制造)等紫外线吸收化合物中的1种或2种以上。
-树脂成分-
上述树脂层中,作为树脂成分,优选可充分溶解或分散色素的树脂成分。即,上述色素优选均匀分散或溶解在树脂层中。通过适当地选择这样的树脂成分,可以兼具所要透过的波段(例如可见区域)的高透过率与所要截止的波段(例如红外区域)的高吸收性。
作为上述树脂成分,例如选自由溶剂可溶性树脂、溶剂可溶性树脂原料和液态树脂原料组成的组中的至少一种为合适的。这样的树脂成分的色素分散性高,因而可形成光选择吸收性更优异的光吸收膜,同时由于可高浓度分散色素,因而还可进行光选择透射滤光器的薄膜化。另外,若使用上述树脂成分,则可通过后述的溶剂浇注法形成(成膜)树脂层,因而可使色素在树脂层中高浓度均匀分散,同时可在比较低的温度下形成树脂层。
需要说明的是,上述树脂层本身可以为溶剂可溶性,也可以为不溶性。
此处,“溶剂可溶性树脂”是指可溶于有机溶剂中的树脂,例如优选为相对于二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮100质量份溶解1质量份以上的树脂。另外,“溶剂可溶性树脂原料”是指溶剂可溶性的树脂原料,即其为树脂原料且为溶剂可溶性的,例如优选为相对于二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮100质量份溶解1质量份以上的树脂原料。另外,“液态树脂原料”是指液态的树脂原料,即其为树脂原料且为液态的。物质为“液态”是指该物质本身的粘度在常温(25℃)下为100Pa·s以下。粘度可利用B型粘度计进行测定。
需要说明的是,在“树脂原料”中包括树脂的前体或该前体的原料,进一步包括用于形成树脂的单体(固化性单体等)。
作为上述树脂成分,如上所述,优选为选自由溶剂可溶性树脂、溶剂可溶性树脂原料和液态树脂原料组成的组中的至少一种,这些之中,优选使用溶剂可溶性树脂。在使用溶剂可溶性树脂时,与使用溶剂可溶性树脂原料或液态树脂原料的情况相比,其耐光性优异。这是由于,相比于溶剂可溶性树脂原料和液态树脂原料,溶剂可溶性树脂不易引起所分散色素的吸收性能的劣化。作为理由,溶剂可溶性树脂可由其单体或前体调制,使聚合或反应完成。还有进一步进行精制的情况。在这样得到的溶剂可溶性树脂中,据信几乎没有促进色素劣化、分解的未反应物、反应性末端、离子性基团、催化剂、酸·碱性基团等。另一方面,溶剂可溶性树脂原料和液态树脂原料大量残留有这样的促进色素劣化、分解的因子。另外,难以在分散有色素的状态下一边保持色素的吸收性能及吸收光谱一边完成溶剂可溶性树脂原料和液态树脂原料的聚合或反应(未反应部位增多,也不能充分得到所期望的物性。)。因此,即使分散有相同色素,由于树脂成分的差异,树脂层的耐光性也会有所不同。因而,从耐光性的方面出发,优选至少使用溶剂可溶性树脂。
作为上述溶剂可溶性树脂,具体地说,可以举出例如氟化芳香族聚合物、聚(酰胺)酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、芳酰胺树脂、聚环烯烃树脂等。其中,从耐光性更为优异的方面考虑、优选氟化芳香族聚合物和/或聚(酰胺)酰亚胺树脂。更优选聚(酰胺)酰亚胺树脂,进一步优选聚酰亚胺树脂。
另外,上述溶剂可溶性树脂还可以具有能够进行交联反应(固化反应)的反应性基团(例如:环氧基或氧杂环丁烷环、乙烯基硫醚基等开环聚合性基团;丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基等自由基固化性基团和/或加成固化性基团)。
作为上述树脂成分使用溶剂可溶性树脂的情况下,可以将该溶剂可溶性树脂直接作为构成上述树脂层的树脂成分,也可以将通过该溶剂可溶性树脂的交联反应等而发生了变化的成分作为构成上述树脂层的树脂成分。
需要说明的是,对于可交联的反应性基团的量以及成膜时的交联反应可进展到何种程度没有特别限定,优选为可维持树脂的溶剂可溶性的程度。
作为上述氟化芳香族聚合物,可以举出由下述重复单元构成的聚合物等,该重复单元含有具有至少1个以上氟基的芳香环与选自醚键、酮键、砜键、酰胺键、酰亚胺键和酯键的组中的至少1种键合;具体地说,可以举出例如具有氟原子的聚酰亚胺、聚醚、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚醚砜、聚酰胺醚、聚酰胺、聚醚腈、聚酯等。这些之中,优选具有如下重复单元作为必须部位的聚合物,该重复单元含有醚键和具有至少1个以上氟基的芳香环,更优选含有如下通式(1-1)或(1-2)所表示的重复单元的具有氟原子的聚醚酮。其中特别优选氟化聚醚酮(FPEK)。
需要说明的是,通式(1-1)或(1-2)所表示的重复单元可以相同也可以不同,可以为嵌段状、无规状等任意形态。
【化10】
上述通式(1-1)中,R13表示碳原子数为1~150的具有芳香环的2价有机链。z表示2价链或直接键合。x和y为0以上的整数,满足x+y=1~8,它们相同或不同,表示与芳香环键合的氟原子的数目。n3表示聚合度,优选为2~5000的范围内、更优选为5~500的范围内。
上述通式(1-2)中,R14表示具有或不具有取代基的下述基团:碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为1~12的烷氧基、碳原子数为1~12的烷基氨基、碳原子数为1~12的烷硫基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为6~20的芳氧基、碳原子数为6~20的芳基氨基或碳原子数为6~20的芳硫基。R15表示碳原子数为1~150的具有芳香环的2价有机链。z为与芳香环键合的氟原子的数目,为1或2。n3表示聚合度,优选为2~5000的范围内、更优选为5~500的范围内。
上述通式(1-1)中,x+y优选为2~8的范围内、更优选为4~8的范围内。另外,作为醚结构部分(-O-R13-O-)与芳香环键合的位置,优选z的对位。
上述通式(1-1)和(1-2)中,R13和R15为2价有机链,例如优选为下述结构式组(2)中所表示的任意一种、或者为其组合的有机链。
【化11】
上述结构式组(2)中,Y1~Y4相同或不同,表示氢基或取代基,该取代基表示卤原子或者表示具有或不具有取代基的、烷基、烷氧基、烷基氨基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳基氨基或芳硫基。
作为上述R13和R15更优选的具体例,可以举出下述结构式组(3)所表示的有机链。
【化12】
上述通式(1-1)中,Z表示2价链或直接键合。作为该2价链,例如优选为下述结构式组(4)(结构式(4-1)~(4-13))所表示的链。
【化13】
上述结构式组(4)中,X是碳原子数为1~50的2价有机链,例如可以举出上述结构式组(3)所表示的有机链,其中优选二苯基醚链、双酚A链、双酚F链、芴链。
上述通式(1-2)中的R14中,作为烷基,优选甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、2-乙基己基等。
作为上述烷氧基,优选甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、2-乙基己氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、糠氧基、烯丙氧基等。
作为上述烷基氨基,优选甲基氨基、乙基氨基、二甲氨基、二乙氨基、丙基氨基、正丁基氨基、仲丁基氨基、叔丁基氨基等。
作为上述烷硫基,优选甲硫基、乙硫基、丙硫基、正丁硫基、仲丁硫基、叔丁硫基、异丙硫基等。
作为上述芳基,优选苯基、苄基、苯乙基;邻、间或对甲苯基;2,3-或2,4-二甲苯基、三甲苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基、二苯甲基(ベンズヒドリル基)、三苯甲基、芘基等。
作为上述芳氧基,优选苯氧基、苄氧基、羟基苯甲酸及其酯类(例如甲酯、乙酯、甲氧基乙酯、乙氧基乙酯、糠酯和苯酯等)来源的基团、萘氧基;邻、间或对甲基苯氧基;邻、间或对苯基苯氧基;苯基乙炔基苯氧基、甲酚酸及其酯类来源的基团等。
作为上述芳基氨基,优选苯胺基;邻、间或对甲苯氨基;1,2-或1,3-二甲代苯胺基;邻、间或对甲氧基苯胺基;邻氨基苯甲酸及其酯类来源的基团等。
作为上述芳硫基,优选苯硫基、苯基甲烷硫基;邻、间或对甲苯基硫基;硫代水杨酸及其酯类来源的基团等。
作为上述R14,其中优选具有或不具有取代基的烷氧基、芳氧基、芳硫基、芳基氨基。其中,R2中可以含有双键或三键,也可以不含有双键或三键。
作为上述通式(1-2)中的R2的取代基,优选上述的碳原子数为1~12的烷基;氟、氯、溴、碘等卤原子;氰基、硝基、羧酯基等。另外,这些取代基的氢可以被卤化、也可以未被卤化。这些之中,优选的是,卤原子、氢被卤化或未被卤化的甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基、己基和羧酯基。
上述聚(酰胺)酰亚胺树脂也包括狭义的聚酰亚胺树脂(是指包含酰亚胺键但不包括酰胺键的树脂,此处所说的酰胺键是指无法通过酰胺酸的脱水反应形成酰亚胺键的酰胺键。)以及聚酰胺酰亚胺树脂(是指包含酰亚胺键和无法通过酰胺酸的脱水反应形成酰亚胺键的酰胺键的树脂。)中的任意一种。
需要说明的是,聚酰亚胺树脂中的酰亚胺键通常通过具有酰胺键和与其相邻的羧基的结合链(本发明中,也将该结合链称作酰胺酸。通常为在与酰胺键所键合的碳原子相邻的碳原子上键合有羧基的结构。)中的酰胺键与羧基的脱水反应来形成。
在通过脱水反应由聚酰胺酸生成聚酰亚胺树脂时,在分子内可以残存少量的酰胺酸。因而,对于本发明中“聚酰亚胺树脂”这一情况,其包括酰亚胺键、不包括无法通过酰胺酸的脱水反应形成酰亚胺键的酰胺键,也可以不含有或少量含有可通过酰胺酸的脱水反应形成酰亚胺键的酰胺键。
作为上述溶剂可溶性树脂,优选聚酰亚胺树脂中的酰亚胺键含量(酰亚胺键数相对于可通过酰亚胺化反应进行酰亚胺化的酰胺键数与酰亚胺键数的总量100摩尔%的比例)为80摩尔%以上的聚酰亚胺树脂。该含量更优选为90摩尔%以上、进一步优选为95摩尔%以上、特别优选为98摩尔%以上。
此处,所谓聚酰胺酰亚胺树脂包括酰亚胺键和无法通过酰胺酸的脱水反应形成酰亚胺键的酰胺键,可以不含有或少量含有可通过酰胺酸的脱水反应形成酰亚胺键的酰胺键。在含有可通过酰胺酸的脱水反应形成酰亚胺键的酰胺键的情况下,相对于酰胺键数(无法通过脱水反应形成酰亚胺键的酰胺键数与可通过脱水反应形成酰亚胺键的酰胺键数之和)与酰亚胺键数的总量100摩尔%,可通过酰胺酸的脱水反应形成酰亚胺键的酰胺键的含量优选小于20摩尔%。该含量更优选小于10摩尔%、进一步优选小于5摩尔%、特别优选小于2摩尔%。
上述聚(酰胺)酰亚胺树脂可以使通过多元羧酸化合物与多元胺化合物和/或多元异氰酸酯化合物的反应得到的聚(酰胺)酰亚胺树脂原料(也被称为聚(酰胺)酰亚胺前体。)发生酰亚胺化反应来得到。
上述聚(酰胺)酰亚胺树脂还优选具有透明性。为了提高透明性,优选芳香环少。其中优选具有芳香环被脂环或脂肪链等替换而成的结构。在其全部重量100%中,芳香环的重量更优选为65%以下、进一步优选为45%以下、特别优选为30%以下。
作为上述聚(酰胺)酰亚胺树脂,只要为具有酰亚胺键的化合物就没有特别限定,例如优选为具有如下通式(5)所表示的重复单元的化合物:
【化14】
(式中,R16相同或不同,表示有机基团。)。
作为上述通式(5)中的R16,优选2价有机基团,其中优选碳原子数为2~39的2价有机基团。并且,优选该有机基团含有1种或2种以上的烃骨架。作为烃骨架,优选脂肪族链状烃、脂肪族环状烃或芳香族烃。该有机基团还可以具有杂环骨架。
另外,作为上述通式(5)中的R16,优选具有选自上述烃骨架和/或杂环骨架中的相同或不同的2种以上、且为它们藉由碳-碳键或者藉由与碳-碳键不同的连结基团进行键合而成的骨架。作为连结基团,可以举出例如-O-、-SO2-、-CO-、-Si(CH3)2-、-C2H4O-、-S-等。
需要说明的是,作为上述通式(5)所表示的重复单元中的各R16,可以相同也可以不同。
上述R16所表示的有机基团可以与氮原子直接键合,也可以具有-O-、-SO2-、-CO-、-CH2-、-C(CH3)2-、-Si(CH3)2-、-C2H4O-、-S-等作为连结基团。
需要说明的是,通式(5)中,优选环己基环中的部分或全部氢原子被取代、或无取代(全部为氢原子的形态)。
上述通式(5)所表示的重复单元可以相同也可以不同,可以为嵌段状、无规状等任意形态。
作为上述聚(酰胺)酰亚胺树脂的优选具体例,可以举出例如三菱瓦斯化学社制造的Neopulim L-3430(厚度50μm、100μm、200μm等)等。需要说明的是,该制品为膜状的,但由于其可溶于有机溶剂中,因而可作为上述溶剂可溶性树脂优选使用。
作为上述溶剂可溶性树脂原料或液态树脂原料,可以举出例如环氧树脂原料——环氧化合物、乙烯基聚合物树脂原料——乙烯基系化合物((甲基)丙烯酸系化合物、苯乙烯系化合物等)、聚(酰胺)酰亚胺前体等。优选为环氧化合物、乙烯基系化合物。
上述环氧树脂为含有具有环氧基的化合物(环氧化合物)的固化性组合物的固化物。作为固化物的形态可以举出:在阳离子固化催化剂的存在下对环氧化合物进行光和/或热固化而成的形态、通过使环氧化合物与加成固化剂发生反应而得到的固化物的形态等。在后一形态中,为了促进固化反应,也可以合用现有公知的固化促进剂。作为加成固化剂,可示例出例如酸酐、多元酚类化合物、多元胺等,其中优选酸酐。
作为上述环氧化合物,优选芳香族环氧化合物、脂肪族环氧化合物、脂环式环氧化合物、氢化环氧化合物等,例如可优选使用OSAKA GAS CHEMICALS社制造的芴环氧(ONCOAT EX-1);日本环氧树脂社制造的双酚A型环氧化合物(Epikote828EL);日本环氧树脂社制造的氢化双酚A型环氧化合物(Epikote YX8000);Daicel工业社制造的脂环式液态环氧化合物(Celloxide2021)等。
需要说明的是,在本说明书中,所谓环氧基包括作为3元环醚的环氧乙烷环,其是指除了狭义的环氧基外,还包括缩水甘油基(包括缩水甘油基醚基和缩水甘油基酯基)。
包括上述环氧化合物的固化性组合物优选含有具有挠性的成分(挠性成分)。通过含有挠性成分,可以制成在成型时或由基板、模具等取下时不会破裂、形状不会被破坏、易于剥离、具有柔软性等具有整体感的树脂组合物。
作为上述挠性成分,可以为与上述环氧化合物不同的化合物,上述环氧化合物的至少一种也可以为挠性成分。
上述乙烯基聚合物树脂为将作为聚合原料的乙烯基系化合物(共)聚合而得到的聚合物,可示例出丙烯酸类树脂、苯乙烯树脂、丙烯酸-苯乙烯树脂等。
丙烯酸类树脂为含有具有(甲基)丙烯酰基的化合物(也被称为含(甲基)丙烯酰基化合物或(甲基)丙烯酸系化合物。)的固化性组合物的固化物,苯乙烯树脂为含有苯乙烯或二乙烯基苯等苯乙烯系单体(也被称为苯乙烯系化合物。)的固化性组合物的固化物,丙烯酸-苯乙烯树脂为含有含(甲基)丙烯酰基化合物和苯乙烯系单体的固化性组合物的固化物。上述乙烯基聚合物树脂中,优选丙烯酸类树脂、丙烯酸-苯乙烯树脂。
作为上述含(甲基)丙烯酰基化合物,优选示例出(甲基)丙烯酸酯单体、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯等。也可适当使用将(甲基)丙烯酸酯单体(共)聚合而成的(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物(其中具有(甲基)丙烯酰基)。从可使膜化容易的方面考虑,优选使用含有氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物等聚合性低聚物与(甲基)丙烯酸酯单体的组合物作为丙烯酸类树脂原料。
作为上述丙烯酸-苯乙烯树脂原料,优选在上述丙烯酸类树脂原料的适宜形态中进一步使用苯乙烯系单体的组合物。
上述聚(酰胺)酰亚胺前体为用于形成聚(酰胺)酰亚胺树脂的原料、即供于酰亚胺化反应的化合物,例如优选聚酰胺酸等。具体地说,例如优选使用日立化成工业社制造的HPC-7000-30等。
上述树脂层优选为由含有上述色素与树脂成分的树脂组合物形成的层,该树脂组合物可以进一步根据需要含有其它成分。作为其它成分,可以举出上述的其它色素等,作为其它成分,在含有金属氧化物等无机成分的情况下,从对可见光的透明性优异的方面考虑,其含量在树脂组合物100质量%中优选小于50质量%。该含量更优选为小于20质量%未满、进一步优选为小于5质量%、特别优选为小于1质量%。最优选形成上述树脂层的树脂组合物实质上不含有无机成分。
关于上述树脂层的膜厚(厚度),如上所述,可通过色素A进行薄膜化。从容易对水分等自厚度方向浸入、扩散进行抑制的方面考虑,可进行薄膜化在耐光性方面也是有利的。上述树脂层的膜厚(厚度)优选为5μm以下。由此,可将光选择透射滤光器充分薄膜化、可应对光学部件等的减薄(低背化)要求。该厚度更优选为3μm以下。并且优选为0.5μm以上、更优选为1μm以上。
上述树脂层可以从可见光的短波段到紫外线区域中具有优异的透过性,但在制成将树脂片材与反射紫外线区域的反射膜组合而成的紫外线截止滤光器的情况下,从容易减轻反射膜产生的入射角依赖性的方面考虑,优选在350nm~400nm波段中树脂层透过率的最小值为20%~80%。基于同样的理由,在树脂片材中,在350nm~400nm波段中透过率的最小值优选为20%~80%。
另外,上述树脂层优选在600nm~800nm波段具有吸收极大波长、其至少1个吸收极大波长存在于600nm~730nm。此处,只要上述树脂层所具有的吸收极大波长在600nm~800nm波段具有1个或2个以上、其中之一存在于600nm~730nm即可。通过具有这样的吸收特性,可以更锐地截止所要截止的波段、且在所要透过的波段可以显示出高透过率,可使这样的光选择透射性优异,并且,在将该树脂片材与反射膜组合时,可以大幅减轻反射膜产生的入射角依赖性。更优选至少1个吸收极大波长存在于710nm以下的波段、进一步优选存在于700nm以下的波段。并且优选存在于650nm以上的波段。
另外,在存在于600nm~800nm波段的1个或2个以上的吸收极大波长之中,透过率最低的峰的波长(即最大吸收波长)优选为600nm~730nm。最大吸收波长更优选存在于730nm以下的波段、进一步优选存在于700nm以下的波段。最大吸收波长还更优选存在于650nm以上的波段。
需要说明的是,上述最大吸收波长中的透过率优选为60%以下、更优选为50%以下、进一步优选为30%以下。
作为上述树脂层,具体地说,优选可以举出例如下述方式:在600nm~800nm的吸收极大波长为1个、该吸收极大波长存在于600nm~730nm的方式(1);在600nm~800nm波段具有2个或其以上的吸收极大波长、其至少1个吸收极大波长存在于600nm~730nm的方式(2)。
上述方式(1)和方式(2)中,在600nm~730nm(优选650nm~730nm)表现出的吸收极大(最大吸收)优选为来源于上述色素A的吸收率最大的峰(吸收极大波长λA1)的吸收。另外,方式(2)中,优选其它吸收极大之中的一个来源于上述色素A的波长λA2为吸收极大波长的吸收峰。
上述树脂层中,将来源于以色素A的波长λA1为吸收极大波长的吸收峰的吸收极大处的吸光度设为Abs(Q1)、将来源于特定色素的以波长λA2为吸收极大波长的吸收峰的吸收极大处的吸光度设为Abs(Q2)时,它们的吸光度之比(Abs(Q2)/Abs(Q1))优选为0.61以下。该吸光度之比更优选为0.60以下、进一步优选为0.50以下、特别优选为0.45以下。
需要说明的是,上述方式(1)中,在树脂层的吸收光谱上实质上未观测到来源于色素A的以波长λA2为吸收极大波长的吸收峰的吸收,使用与波长λA2相应的波长(通常与λA2大致一致)处的吸光度Abs(Q2)’,优选其与吸光度Abs(Q1)之比(Abs(Q2)’/Abs(Q1))与上述比(Abs(Q2)/Abs(Q1))为同样的范围。
另外,上述树脂层在500nm的透过率优选为80%以上。更优选为85%以上。
作为上述树脂层的吸收透过特性,特别优选满足波长630nm处的透过率(T630)为50%以上、且波长700nm处的透过率(T700)为50%以下。由此,可以显示出更锐的截止特性,因而是优选的。作为T630更优选为55%以上、进一步优选为60%以上,并且作为T700更优选为45%以下、进一步优选为40%以下。
进一步地,在上述树脂层中,在600nm~800nm吸收带的50%透过宽度(显示出50%透过率的短波长侧的波长与长波长侧的波长之差的绝对值(即,透射强度的半峰时全宽度(FWHM)))优选为10nm以上。更优选为20nm以上、进一步优选为30nm以上。
上述树脂层和树脂片材的吸收极大波长等可通过利用通常的手法测定吸收光谱来求得,作为其它方法,也可以由树脂层和树脂片材的透过率光谱来求得。
通过使上述树脂层具有上述的吸收特性,可使光选择透射性更进一步优异,并且,在将含有这样的树脂层的吸收片材与反射膜组合时,可以进一步大幅减轻反射膜产生的入射角依赖性。
需要说明的是,含有上述树脂层的树脂片材和/或含有该树脂片材的光选择透射滤光器也优选与上述树脂层示出同样的吸收透过特性(吸收极大波长、在上述各波长处的透过率等)。
对于上述树脂层,优选如上所述将色素均匀分散或溶解在树脂层中而成,该树脂层在可见光区域中的雾度优选为10%以下。更优选为5%以下、进一步优选为3%以下、特别优选为1%以下。并且,在该形态下,该树脂层在可见光500nm处的透过率优选为60%以上。更优选为70%以上、进一步优选为80%以上、特别优选为85%以上。
需要说明的是,关于上述树脂片材和光选择透射滤光器,在可见光区域中的雾度和可见光500nm处的透过率也优选分别处于上述的范围。
透过率可使用分光光度计(例如,Shimadzu UV-3100、岛津制作所社制造)进行测定。供于透过率测定的树脂层和树脂片材的厚度优选为1μm~200μm。
<支持体>
上述树脂片材如上所述优选进一步具有支持体,作为支持体,优选为膜状(支持体膜)。
作为上述支持体,优选使用透明性优异的树脂或玻璃。其中,从机械强度优异、特别是即使进行薄膜化也容易制成机械强度优异的片材的方面考虑,优选支持体为树脂。具体地说,可以使用例如(甲基)丙烯酸类树脂、环氧树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、氟化芳香族聚合物、聚(酰胺)酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、芳酰胺树脂、环烯烃树脂等。这些之中,从蒸镀形成反射层时的耐热性优异的方面考虑,优选氟化芳香族聚合物、聚(酰胺)酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、芳酰胺树脂、环烯烃树脂、环氧树脂和/或丙烯酸类树脂。更优选至少使用聚(酰胺)酰亚胺树脂。
作为上述支持体(优选支持体膜)的材质与树脂层所含有的树脂成分的适宜组合,例如作为支持体膜/树脂成分,可以举出聚(酰胺)酰亚胺树脂/聚(酰胺)酰亚胺树脂、聚(酰胺)酰亚胺树脂/丙烯酸类树脂、聚(酰胺)酰亚胺树脂/氟化芳香族聚合物、聚酰胺树脂/丙烯酸类树脂、芳酰胺树脂/丙烯酸类树脂、环烯烃树脂/丙烯酸类树脂等。其中优选聚(酰胺)酰亚胺树脂/聚(酰胺)酰亚胺树脂,更优选聚酰亚胺树脂/聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂/聚酰胺酰亚胺树脂、或者聚酰胺酰亚胺树脂/聚酰胺酰亚胺树脂,进一步优选聚酰亚胺树脂/聚酰亚胺树脂。
作为上述树脂片材的形成方法没有特别限定,可以举出例如:将形成树脂层的树脂组合物涂布在支持体表面(或者在支持体与树脂层之间具有其它层的情况下,在该其它层的表面),进行干燥或固化来形成的方法(称为涂布法或涂覆法);将由树脂组合物形成的树脂膜热压接在支持体上来形成的方法;以及掺入(練込)法等。这些之中,在得到具有支持体与树脂层的树脂片材的情况下,优选采用涂布法。即,上述树脂层优选为通过涂布法形成的层,由此可使上述树脂层与支持体等的密合性更为充分。需要说明的是,在得到不具有支持体的树脂片材的情况下,也优选使用涂布法,例如,可以在临时性基材上涂布形成树脂层的树脂组合物,之后由该基材进行剥离,从而得到该树脂片材。
上述涂布法中,优选溶剂浇注法,这样使上述树脂层为通过溶剂浇注法形成的层的形态也是本发明的适宜形态之一。若使用溶剂浇注法,则可将色素更为均匀地分散,因而可形成光选择吸收性更为优异的光吸收膜,此为优选的。此外,由于可将色素高浓度分散,因而可进行薄膜化,还可进一步应对固态图像传感器等部件的减薄要求。进一步地,由于可在比较低温下形成树脂层,因而也可使用耐热性较低的色素。另一方面,在掺入法中,由于是将树脂在高温(例如,200℃以上)下熔融进行使用的,因而耐热性低的色素会发生分解,可能得不到充分的光吸收性。并且色素的分散性也可能不充分提高。
上述溶剂浇注法中,优选将用于形成树脂层的树脂组合物溶解在溶剂中,将所得到的溶液涂布在支持体上、使其干燥(固化),从而来进行树脂层的制膜(成膜)。另外,在使用液态树脂原料作为树脂成分的情况下,可以将色素直接分散在该树脂原料中,也可以将该树脂原料用溶剂稀释后再进行色素的分散。
作为上述溶剂(有机溶剂),只要为可溶解用于形成上述树脂层的树脂组合物的溶剂就没有特别限定,可以根据树脂成分等的种类进行适宜选择,例如下述溶剂为合适的:甲基乙基酮(2-丁酮)、甲基异丁基酮(4-甲基-2-戊酮)、环己酮等酮类;PGMEA(2-乙酰氧基-1-甲氧基丙烷)、乙二醇单-正丁醚、乙二醇单乙醚、乙二醇乙醚乙酸酯等二醇衍生物(醚化合物、酯化合物、醚酯化合物等);N,N-二甲基乙酰胺等酰胺类;乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯等酯类;N-甲基-吡咯烷酮(更具体地说为1-甲基-2-吡咯烷酮等)等吡咯烷酮类;甲苯、二甲苯等芳香族烃类;环己烷、庚烷等脂肪族烃类;二乙醚、二丁基醚等醚类;等等。更优选甲基乙基酮、乙酸乙酯、N,N-二甲基乙酰胺。
作为上述溶剂的用量,相对于上述树脂组合物的总量100质量份优选为150质量份以上、并且优选为1900质量份以下。更优选为200质量份以上、并且为1400质量份以下。通过为上述范围,例如容易得到色素浓度高的树脂层。
〔反射膜〕
本发明的光选择透射滤光器优选还含有反射膜(也称为反射层)。由此,可得到光选择透射性更为优异、光截止特性的入射角依赖性可充分降低、且可充分实现薄膜化的光选择透射滤光器。如此,上述光选择透射滤光器进一步含有反射膜的形态也是本发明的适宜形态之一。
作为上述反射膜,优选为由多层形成的膜。即,上述反射膜优选为光学多层膜。另外,作为光学多层膜,从耐热性优异的方面考虑,优选为可控制各波长的折射率的无机多层膜等。作为无机多层膜,优选为通过真空蒸镀法或溅射法等在树脂层或支持体、其它功能性材料层的上面交替层积低折射率材料和高折射率材料而成的折射率控制多层膜。上述反射膜还优选为透明导电膜。作为透明导电膜,优选铟-锡系氧化物(ITO)等作为用于反射红外线的膜的透明导电膜。这些之中,优选无机多层膜。
作为上述无机多层膜,优选电介质层A与电介质层B交替层积而成的电介质多层膜,该电介质层B所具有的折射率高于电介质层A所具有的折射率。
作为构成上述电介质层A的材料,通常可使用折射率为1.6以下的材料,优选选择折射率的范围为1.2~1.6的材料。作为这样的材料,例如优选二氧化硅、氧化铝、氟化镧、氟化镁、六氟铝酸钠等。
作为构成上述电介质层B的材料,可以使用折射率为1.7以上的材料,优选选择折射率的范围为1.7~2.5的材料。作为这样的材料,例如优选以二氧化钛、氧化锆、五氧化钽、五氧化铌、氧化镧、氧化钇、氧化锌、硫化锌、氧化铟为主成分且少量含有二氧化钛、氧化锡、氧化铈等的材料等。
通常,若将所要截止的光的波长设为λ(nm),则上述电介质层A和电介质层B各层的厚度优选为0.1λ~0.5λ的厚度。若厚度处于该范围外,则折射率(n)与膜厚(d)的积(n×d)与由λ/4计算出的光学膜厚有很大差异,反射·折射的光学特性的关系会被破坏,有可能无法对特定波长的截止·透过进行控制。
关于上述电介质层A与电介质层B的层积方法,只要可形成这些材料层层积而成的电介质多层膜就没有特别限制,例如,可通过CVD法、溅射法、真空蒸镀法等进行电介质层A与电介质层B的交替层积,由此来形成电介质多层膜。
上述无机多层膜等反射膜可通过上述方法等适当地形成,为了可进一步减小由于蒸镀而使光选择透射滤光器发生变形卷曲或发生破损的可能性,可以使用下述方法。即,具体地说,下述反射膜的转印方法为合适的:在经脱模处理的玻璃等临时性基材上形成蒸镀层,将该蒸镀层转印到作为光选择透射滤光器基材的树脂片材上,形成反射膜。在这种情况下,优选在树脂片材上形成粘接层。
另外,在上述树脂片材由有机材料、具体地说在由树脂组合物形成的情况下,下述方法为合适的:在未固化或半固化状态的树脂片材(树脂组合物)上蒸镀电介质层等,之后将树脂片材固化。通过使用这样的方法,在多层蒸镀后的冷却时基材呈流动态、呈接近于液态的状态,因而树脂组合物与电介质层等的热膨胀系数差没有问题,可以更为充分地抑制光选择透射滤光器的变形(卷曲)。
如此,反射膜(优选光学多层膜、更优选无机多层膜)在上述树脂片材上的形成适宜使用蒸镀法,蒸镀温度优选为100℃以上。更优选为120℃以上、进一步优选为150℃以上。若在这样的高温下进行蒸镀,则无机膜(构成无机多层膜的无机膜)致密、变硬,具有各种耐性提高、成品率提高等优点。因此,使用耐受这样的蒸镀温度的树脂片材及色素是非常有意义的。另外,在这样的高温下的蒸镀中,作为构成树脂片材的树脂层或支持体膜,适于使用线膨胀系数低的树脂层或支持体膜。由此,可进一步抑制无机·有机线膨胀系数之差所致的无机层裂纹。并且,在使用线膨胀系数低的树脂层或支持体膜时,可在高温下蒸镀,不仅如此,即使在低温下进行蒸镀时,由于与无机膜的线膨胀系数之差小,因而在制造工艺(例如,制造具有光选择透射滤光器的固态图像传感器的情况下等所采用的回焊工艺等)的加热环境或苛刻使用环境下,也不会由于无机·有机线膨胀系数之差而产生无机层裂纹。
作为上述线膨胀系数低的树脂层或支持体膜,优选线膨胀系数为60ppm以下的树脂层或支持体膜。该线膨胀系数更优选为50ppm以下、进一步优选为30ppm以下、最优选为10ppm以下。
作为上述线膨胀系数低的树脂层或支持体膜,具体地说,例如优选聚(酰胺)酰亚胺树脂、芳酰胺树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、聚酯树脂、有机无机杂化树脂等,上述树脂层或支持体膜由选自由它们组成的组中的至少一种形成的形态为本发明的适宜形态之一。此外,也可通过拉伸树脂;分散无机微粒等;使用玻璃布;提高交联密度;进行复合物化;进行结晶化;等等来降低线膨胀系数。
上述反射膜优选在上述树脂片材的至少一侧表面形成。反射膜可以仅在上述树脂片材的一侧表面形成,也可以在两面形成,优选在两面形成。由此,可充分降低本发明光选择透射滤光器的翘曲或反射膜的破损。需要说明的是,在上述树脂片材含有树脂层与支持体的情况下,反射膜优选在树脂层的表面形成。特别优选为在树脂片材的两面形成包括无机多层膜的反射膜、且树脂层表面与支持体或包括无机多层膜的反射膜密合的形态。这样形态的光选择透射滤光器在耐光性、耐热性方面特别优异。
作为其它优选形态,还可以举出下述形态:在与上述树脂片材不同的树脂膜的至少一侧表面形成反射膜,进一步在该反射膜的表面形成上述树脂片材。即为在树脂膜的表面顺次层积反射膜、上述树脂片材而成的形态。反射膜优选设于树脂膜的两面。这种情况下,上述树脂片材可以层积在一侧反射膜的表面,也可以层积在反射膜的两表面。这种情况下,树脂膜可以使用与上述支持体膜同样的膜,关于适宜形态也与支持体膜的情况相同。
如上所述优选上述反射膜为光学多层膜,关于其层积数,在上述树脂片材的仅一侧表面具有上述光学多层膜的情况下,优选为10~80层的范围、更优选为25~50层的范围。另一方面,在上述树脂片材的两面具有上述光学多层膜的情况下,上述光学多层膜的层积数作为树脂片材两面层积数的合计优选为10~80层的范围、更优选为25~50层的范围。
另外,上述反射膜的厚度优选为0.5μm~10μm。更优选为2μm~8μm。反射膜在上述树脂片材的两面形成的形态中,两面反射膜的合计厚度优选处于上述范围内。
本发明的光选择透射滤光器除了选择性降低所期望的光的透过率这一功能以外,还可以具有各种其它功能,例如,对于作为光选择透射滤光器的优选形态之一的红外线截止滤光器的情况,可以举出具有遮蔽紫外线的功能等红外线截止功能以外的各种功能的形态;具有使强韧性、强度等红外线截止滤光器的物性提高的功能的形态。
如此,在本发明的光选择透射滤光器具有其它功能的形态中,优选在上述树脂片材的一侧表面形成反射膜、在另一侧表面形成用于赋予其它功能的功能性材料层。功能性材料层例如可如下得到:通过利用CVD法、溅射法、真空蒸镀法在上述树脂片材上直接形成来得到;或者通过利用接合剂将上述树脂片材粘贴至形成于经脱模处理的临时性基材上的功能性材料层来得到。另外,也可以将含有原料物质的液态组合物涂布于上述树脂片材,使其干燥、进行制膜,由此来得到该功能性材料层。
另外,本发明的光选择透射滤光器的厚度(上述树脂片材与反射膜等其它层的合计厚度)优选为1mm以下。光选择透射滤光器的厚度指的是该光选择透射滤光器的最大厚度。从可应对薄膜化要求的方面考虑,该厚度更优选为200μm以下、进一步优选为150μm以下、特别优选为120μm以下、最优选为60μm以下。另外,从耐回焊性优异、特别是260℃温度下的耐热性优异的方面考虑,该厚度优选为1μm以上、更优选为10μm以上、进一步优选为30μm以上。另外,光选择透射滤光器厚度的范围优选为1μm~150μm、更优选为10μm~120μm、进一步优选为30μm~120μm、特别优选为30μm~60μm。
通过使上述光选择透射滤光器的厚度为1mm以下,可使光选择透射滤光器进一步小型化、轻量化,可适当用于各种用途中。特别是可适当用于光学部件等光学用途中。在光学用途中,与其它光学部件同样地,对于光选择透射滤光器也强烈要求小型化、轻量化。本发明的光选择透射滤光器由于厚度可以为1mm以下,因而可进一步实现薄膜化,特别是在用于摄像透镜等透镜单元的情况下,可以实现透镜单元的减薄。换言之,在将1mm以下的薄型光选择透射滤光器作为光学部件使用的情况下,可以缩短光路、可减小该光学部件。具体地说,在照相机模块中,具有透镜、光选择透射滤光器以及CMOS传感器。
图1和图2中示意性示出了照相机模块的一例。需要说明的是,这些图参照了Electronic Journal第81次技术研讨会的资料。
如图1所示,光选择透射滤光器截止所期望波长的光(在照相机模块中例如为700nm以上波长的光),具有防止CMOS传感器的错误动作的作用。若在照相机模块中加入光选择透射滤光器,则由于焦距伸长,因而反焦点延伸、模块变大。在光选择透射滤光器的厚度为t、折射率n为1.5左右的情况下,如图2所示,反焦点(バックフォーカス)约延伸t/3、模块变大,可以使光选择透射滤光器变薄、焦距变短、模块变小。由此,例如,作为1/10英寸光学尺寸的光程长,优选为无光选择透射滤光器的情况下的120%以下。更优选为110%以下、进一步优选为105%以下。
本发明的光选择透射滤光器可选择性降低光的透过率。作为所降低的光,只要为10nm~100μm间即可,可以根据所用的用途进行选择。可根据所降低的光的波长制成红外线截止滤光器、紫外线截止滤光器、红外·紫外线截止滤光器等,其中优选降低650nm~10μm的红外光与200nm~350nm的紫外光、透过此外的光。即,上述光选择透射滤光器优选为红外·紫外线截止滤光器。
对于红外线截止滤光器,在具有属于红外线区域的650nm~10μm的波长的光之中,只要为具有可选择性降低任意波长(范围)的光的功能的滤光器即可。作为选择性降低的波长的范围,优选为650nm~2.5μm、650nm~1μm或800nm~1μm。可选择性降低这些范围波长中的至少一个范围波长的滤光器也包括在上述红外线截止滤光器中。作为选择性降低的波长范围,更优选为属于近红外线区域的650nm~1μm。
紫外线截止滤光器为具有截止紫外线的功能的滤光器。作为选择性降低的波长范围,优选为200nm~350nm。
红外·紫外线截止滤光器为具有可截止紫外线和红外线这两者的功能的滤光器。可选择性降低的波长范围优选与上述相同。
在本发明的光选择透射滤光器为红外线截止滤光器的形态中,优选将650nm~1000nm的红外线透过率选择性降低至5%以下。其它波段的透过率优选为70%以上、更优选为75%以上,也可以根据滤光器的用途仅提高特定波段的透过率。例如,将上述红外线截止滤光器作为照相机模块使用的情况下,优选红外光的透过率为5%以下、可见光中450nm~600nm的透过率为70%以上。450nm~600nm的透过率更优选为80%以上、进一步优选为85%以上。另外,可见光中480nm~550nm波段光的透过率也优选为85%以上、更优选为90%以上。需要说明的是,在上述红外线截止滤光器中,作为其它(红外线区域以外)波长的透过率,更优选为85%以上、进一步优选为90%以上。即,对于上述光选择透射滤光器,优选波长为480nm~550nm光的透过率为80%以上、且800nm~1000nm的透过率为5%以下的红外线截止滤光器。
透过率可以使用分光光度计(Shimadzu UV-3100、岛津制作所社制造)进行测定。
在本发明的光选择透射滤光器为紫外线截止滤光器的形态中,优选将200nm~350nm的紫外线透过率选择性降低5%以下。其它波段的透过率优选为70%以上、更优选为75%以上。
在本发明的光选择透射滤光器为红外·紫外线截止滤光器的形态中,优选将650nm~10μm的红外光与200nm~350nm的紫外光选择性降低至5%以下,其它波段的透过率优选为70%以上、更优选为75%以上。
作为上述光选择透射滤光器,优选为在具有含有上述色素和树脂成分的树脂层的树脂片材的至少一侧表面形成反射膜的形态,根据其构成,可以进一步充分降低光截止特性的入射角依赖性。
此处,对于光截止特性的入射角依赖性,例如,可使用分光光度计(ShimadzuUV-3100、岛津制作所社制造),改变了入射角的透过率(例如0°、20°、25°、30°等。入射角为0°时的透过率为沿光选择透射滤光器的厚度方向入射光所测定出的透过率,入射角为20°时的透过率为从相对于光选择透射滤光器的厚度方向倾斜20°的方向入射光进行测定的透过率。)进行测定,由其光谱变化量,评价入射角依赖性。
需要说明的是,对于光截止特性的入射角依赖性,需要进一步充分降低吸收层的吸收,相对于入射角的变化,优选透过率光谱无变化、或者其变化程度小。具体地说,优选即使入射角0°变为20°(更优选即使变为25°),透过率为80%以上的区域中的透过率光谱也没有变化,更优选透过率为70%以上的区域中的透过率光谱没有变化、进一步优选透过率为60%以上的区域中的透过率光谱没有变化。最优选在任一透过率区域中光谱均无变化。
如上所述,本发明的光选择透射滤光器在耐光性、耐热性和光选择透射性方面特别优异、可充分降低光截止特性的入射角依赖性,同时可充分进行薄膜化,因而作为在汽车或建筑物等的玻璃等上安装的热射线截止滤光器等是有用的,不仅如此,即使在照相机模块(也称为固态图像传感器)用途中作为用于截止光噪声、视灵敏度矫正的滤光器也是有用的。其中,本发明的光选择透射滤光器作为薄型化·轻量化的数码静态相机或移动电话用相机等照相机模块中所用的滤光器是有用的。即,上述光选择透射滤光器优选为固态图像传感器(照相机模块)用光选择透射滤光器。
固态图像传感器通常具有透镜单元(摄像透镜)部、光选择透射滤光器以及CCD或CMOS等传感器部,使用本发明的光选择透射滤光器的固态图像传感器(照相机模块)通常被配置在透镜单元(摄像透镜)部与CCD或CMOS等传感器部之间。如此至少具有本发明的光选择透射滤光器、透镜单元部以及传感器部的固态图像传感器也是本发明之一。通常,在使用反射型光选择透射滤光器的固态图像传感器中,为了抑制入射角依赖性所致的影响(基于入射角而产生的颜色不均等),使用多个透镜来构成透镜单元部;而在本发明的固态图像传感器中,通过使用上述的光选择透射滤光器,可以充分排除入射角依赖性所致的影响,因而可以减少构成透镜单元部的透镜的片数,可进一步实现薄型化·轻量化。
需要说明的是,关于透镜单元部,可优选采用WO2008/081892所述的形态。
作为上述固态图像传感器,具体地说,可以举出例如移动电话、数字相机、车载相机、监视器、显示元件(LED等)等。这样使用本发明的光选择透射滤光器所得到的移动电话用照相机、数字相机、车载相机、监视器以及显示元件也包含在本发明的优选形态中。
【发明的效果】
本发明的光选择透射滤光器具有上述构成,其为可有效截止所期望波长的光、同时可充分降低光截止特性的入射角依赖性的光选择透射滤光器。因而,使用本发明的光选择透射滤光器的固态图像传感器(照相机模块)由于使用反射型光选择透射滤光器,因此能够拍摄出因入射角而产生的颜色不均(因入射角而产生的颜色不均乃现有技术中的问题)得到抑制的图像。并且,由于还可进行充分的薄膜化,因而可特别适当地用于要求薄型化·轻量化的用途中。具体地说,可适当地用于光电子器件用途、显示装置用途、机械部件、电气·电子部件等各种用途中,特别是作为摄像透镜等透镜用光选择透射滤光器是有用的,其中作为照相机模块用红外截止滤光片是特别有用的。并且,由于显示出高水平的耐光性和耐热性,因而可优选用于可能暴露于直射日光或高温环境下的用途等严格要求耐光性及耐热性的用途中。
【附图说明】
图1为示出照相机模块的构成的截面示意图。
图2为示出有无光选择透射滤光器所致的反焦点延伸的示意图。
图3为示出透过率测定方法的示意图。
【符号的说明】
1:透镜
2:光选择透射滤光器
3:传感器
4:光源
5:光选择透射滤光器
6:受光部
【具体实施方式】
下面举出实施例更详细地说明本发明,但本发明并不仅限于这些实施例。只要不特别声明,“份”是指“重量份”、“%”是指“质量%”。需要说明的是,耐光性和耐热性按下述试验方法进行评价。
<耐光性试验方法(荧光灯照射试验)>
在室温(25℃)下,对各膜照射100小时照度为10万lux的荧光灯光。对照射前后的透过率进行评价,研究透过率的变化。具体地说,以表1-1~1-3记载的色素透过率测定波长处的透过率变化程度进行评价。另外,作为光源使用东芝社制造的Mellow系列Pride FHF32EX-D-PD,在距离光源95mm的位置设置样品。设置位置的照度利用照度计确认。透过率使用分光光度计(Shimadzu UV-3100、岛津制作所社制造)进行测定。
<耐热性试验方法>
将各膜在150℃或200℃的烘箱中放置1小时来进行耐热性试验。对耐热性试验前后的透过率进行评价,研究透过率的变化。具体地说,以表1-1~1-3所述的色素透过率测定波长处的透过率变化程度进行评价。透过率利用分光光度计(ShimadzuUV-3100、岛津制作所社制造)进行测定。
合成例1
<脂环式聚酰亚胺的合成>
将1,2,4,5-环己烷四羧酸(Aldrich社制造、纯度95%)5份与乙酸酐(和光纯药社制造)44份投入到烧瓶中,一边搅拌一边将反应器内利用氮气置换。在氮气气氛下升温至溶剂的回流温度,使溶剂回流10分钟。搅拌下冷却至室温,使结晶析出。对析出的结晶进行固液分离、并进行干燥,得到目标物(1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐)的结晶。在具备温度计、搅拌器、氮气导入管、带侧管的滴液漏斗、迪安-斯脱克分水器(ディーンスターク)、冷却管的烧瓶中,在氮气流下投入4,4’-二氨基二苯基醚(和光纯药制造)0.89份与作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮7.6份,进行溶解后,在室温下用1小时的时间直接以固体形态分次投入1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐1份,在室温下搅拌2小时。添加2.6份作为共沸脱水剂的二甲苯,在180℃进行3小时反应,利用迪安-斯脱克分水器进行回流,分离共沸的生成水。一边升温至190℃一边蒸馏除去二甲苯,之后进行冷却,得到聚酰亚胺的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液。
合成例2
<FPEK(氟化聚醚酮)的合成>
在具备温度计、冷却管、气体导入管以及搅拌机的反应器中装入BPDE(4,4’-双(2,3,4,5,6-五氟苯甲酰基)二苯基醚)16.74份、HF(9,9-双(4-羟苯基)芴)10.5份、碳酸钾4.34份、DMAc(二甲基乙酰胺)90份。将该混合物加热至80℃,进行8小时。反应终止后,一边利用搅拌机对反应溶液进行激烈搅拌,一边加注(注加)到1%乙酸水溶液中。将所析出的反应物滤出,利用蒸馏水和甲醇清洗后,进行减压干燥,得到作为氟化芳香族聚合物的FPEK。所得到的聚合物的玻璃化转变点温度(Tg)为242℃、数均分子量(Mn)为70770、表面电阻值为1.0×1018Ω/cm2以上。
需要说明的是,上述合成例中的数均分子量按照下述方法进行测定。
利用凝胶透过层析法(柱:TSKgel SuperMultiporeHZ-N4.6*150,2根;洗脱液:四氢呋喃;标准样品:TSK聚苯乙烯标样)进行测定。
<色素的合成例>
按照日本特公平6-31239号公报所记载的处方合成色素(酞菁色素;Pc1~Pc15)。需要说明的是,Pc5的合成方法示于合成例B-10中。Pc7的合成例示于合成例B-11中。Pc14的合成例示于合成例B-12中。
Pc1~Pc8为使用表1-1中的式(6a)所示邻苯二甲腈衍生物得到的具有式(6b)所示结构的色素。
Pc9~Pc12为使用表1-2中的式(7a)所示邻苯二甲腈衍生物得到的具有式(7b)所示结构的色素。
Pc13~Pc15为使用表1-3中的式(8a)所示邻苯二甲腈衍生物得到的具有式(8b)所示结构的色素。
式(6a)~(8b)中的M、X和Y在各色素中如表1-1~1-3所示。另外,各色素的吸收极大波长示于表1-1~1-3。需要说明的是,后在述的实施例等中的耐光性和耐热性试验中,在表1-1~1-3所示的各透过率测定波长下对各实施例等中所用的色素中的透过率变化进行研究。
表中,Cα表示酞菁环的1、4、8、11、15、18、22、25位碳。Cβ表示酞菁环的2、3、9、10、16、17、23、24位碳。
【表1-1】
【表1-2】
【表1-3】
合成例A-1
4,5-双(2,5-二氯苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈的合成
在500ml的四口可拆式烧瓶中投入四氟邻苯二甲腈50g(0.25mol)、氟化钾34.8g(0.60mol)和丙酮50g,进一步在滴液漏斗中装入2,5-二氯苯酚82.3g(0.50mol)和丙酮82.3g。一边在-1℃进行搅拌,一边利用约2小时由滴液漏斗滴加2,5-二氯苯酚的丙酮溶液,之后进一步继续搅拌2小时。其后将反应温度缓慢地上升到室温,同时进行一夜搅拌。过滤反应液,利用旋转蒸发器从滤液中蒸馏除去丙酮,加入甲醇进行再结晶。对所得到的结晶进行过滤,通过真空干燥得到4,5-双(2,5-二氯苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈88.8g(收率72.7%)。
合成例A-2
4,5-双(4-丁氧基苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈的合成
在500ml的四口可拆式烧瓶中投入四氟邻苯二甲腈14.90g(0.074mol)、氟化钾9.73g(0.17mol)和丙酮120g,进一步在滴液漏斗中装入4-丁氧基苯酚25.00g(0.15mol)和丙酮87.32g。一边在约5℃进行搅拌,一边利用约2小时由滴液漏斗滴加4-丁氧基苯酚的丙酮溶液,之后进一步继续搅拌2小时。其后将反应温度缓慢地上升到室温,同时进行一夜搅拌。过滤反应液,利用旋转蒸发器从滤液中蒸馏除去丙酮,加入甲醇进行再结晶。对所得到的结晶进行过滤,通过真空干燥得到4,5-双(4-丁氧基苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈16.43g(收率44.8%)。
合成例A-3
4,5-双(6-甲氧基乙基羰基-2-萘氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈的合成
在500ml的四口可拆式烧瓶中投入四氟邻苯二甲腈20.00g(0.100mol)、碳酸钾30.39g(0.220mol)和丙酮46.67g,进一步在滴液漏斗中装入6-羟基-2-萘甲酸甲氧基乙基酯49.73g(0.200mol)和丙酮350.00g。一边在5℃进行搅拌,一边利用约2小时由滴液漏斗滴加6-羟基-2-萘甲酸甲氧基乙基酯的丙酮溶液,之后进一步继续搅拌2小时。其后将反应温度缓慢地上升到室温,同时进行一夜搅拌。过滤反应液,利用旋转蒸发器从滤液中蒸馏除去丙酮,加入甲醇进行再结晶。对所得到的结晶进行过滤,通过真空干燥得到4,5-双(6-甲氧基乙基羰基-2-萘氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈41.8g(收率64.1%)。
合成例A-4
4,5-双(2,4-二氯-1-萘氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈的合成
在500ml的四口可拆式烧瓶中投入四氟邻苯二甲腈11.62g(0.058mol)、氟化钾9.61g(0.16mol)和丙酮120g,进一步在滴液漏斗中装入2,4-二氯-1-萘酚24.99g(0.12mol)和丙酮87.32g。一边在5℃进行搅拌,一边利用约2小时由滴液漏斗滴加2,4-二氯-1-萘酚的丙酮溶液,之后进一步继续搅拌2小时。其后将反应温度缓慢地上升到室温,同时进行一夜搅拌。过滤反应液,利用旋转蒸发器从滤液中蒸馏除去丙酮,加入甲醇进行再结晶。对所得到的结晶进行过滤,通过真空干燥得到4,5-双(2,4-二氯-1-萘氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈27.20g(收率79.9%)。
合成例A-5
4,5-双(4-乙氧基羰基苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈的合成
在500ml的四口可拆式烧瓶中投入四氟邻苯二甲腈30.00g(0.15mol)、碳酸钾43.52g(0.315mol)和丙酮70.00g,进一步在滴液漏斗中装入对羟基苯甲酸乙酯50.84g(0.303mol)和丙酮120.00g。一边在5℃进行搅拌,一边利用约2小时由滴液漏斗滴加对羟基苯甲酸乙酯的丙酮溶液,之后进一步继续搅拌2小时。其后将反应温度缓慢地上升到室温,同时进行一夜搅拌。过滤反应液,利用旋转蒸发器从滤液中蒸馏除去丙酮,加入甲醇进行再结晶。对所得到的结晶进行过滤,通过真空干燥得到4,5-双(4-乙氧基羰基苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈55.3g(收率74.9%)。
合成例A-6
3-(2-氯苯氧基)邻苯二甲腈的合成
在500ml的四口可拆式烧瓶中投入3-硝基邻苯二甲腈17.3g(0.10mol)、2-氯苯酚13.6g(0.105mol)、碳酸钾16.6g(0.12mol)和乙腈69.3g,在60℃搅拌一夜。过滤反应液,利用旋转蒸发器从滤液中蒸馏除去丙酮,加入甲醇进行再结晶。对所得到的结晶进行过滤,通过真空干燥得到3-(2-氯苯氧基)邻苯二甲腈27.8/g(收率91.7%)。
合成例A-7
3-(2,6-二甲基苯氧基)邻苯二甲腈的合成
在500ml的四口可拆式烧瓶中投入3-硝基邻苯二甲腈15.0g(0.087mol)、2,6-二甲基苯酚11.2g(0.091mol)、碳酸钾23.9g(0.17mol)以及乙腈60.0g,在60℃搅拌一夜。过滤反应液,利用旋转蒸发器从滤液中蒸馏除去丙酮,加入甲醇进行再结晶。对所得到的结晶进行过滤,通过真空干燥得到3-(2,6-二甲基苯氧基)邻苯二甲腈17.5g(收率69.9%)。
合成例A-8
3-(2,6-二氯苯氧基)邻苯二甲腈的合成
在500ml的四口可拆式烧瓶中投入3-硝基邻苯二甲腈15.0g(0.087mol)、2,6-二氯苯酚15.7g(0.095mol)、碳酸钾23.9g(0.17mol)和乙腈60.0g,在60℃搅拌一夜。过滤反应液,利用旋转蒸发器从滤液中蒸馏除去丙酮,加入甲醇进行再结晶。对所得到的结晶进行过滤,通过真空干燥得到3-(2,6-二氯苯氧基)邻苯二甲腈17.5g(收率69.9%)。
合成例A-9
4-(2,6-二氯苯氧基)邻苯二甲腈的合成
在500ml的四口可拆式烧瓶中投入4-硝基邻苯二甲腈15.0g(0.087mol)、2,6-二氯苯酚15.7g(0.095mol)、碳酸钾23.9g(0.17mol)和乙腈60.0g,在60℃搅拌一夜。过滤反应液,利用旋转蒸发器从滤液中蒸馏除去丙酮,加入甲醇进行再结晶。对所得到的结晶进行过滤,通过真空干燥得到4-(2,6-二氯苯氧基)邻苯二甲腈22.8g(收率91.1%)。
合成例B-1
[2,3,9,10,16,17,23,24-八(2,5-二氯苯氧基)-1,4,8,11,15,18,22,25-八氟-29H,31H-酞菁根合(2-)-N29,N30,N31,N32]钒氧化物(称为Pc16)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-1中得到的4,5-双(2,5-二氯苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈60.00g(0.1234mol)、氯化钒(III)6.31g(0.0401mol)、1,2,4-三甲基苯87.96g、苯甲腈9.60g,一边在混合气体(氮:氧=93:7(vol%))鼓泡下(10ml/min)在170℃进行搅拌,一边进行24小时反应。反应终止后,将反应液滴加到甲醇1200g中,使结晶析出,抽滤后得到湿滤饼。将所得到的滤饼再次利用甲醇600g搅拌清洗、并进行抽滤。使用真空干燥机在100℃下对所得到的滤饼进行24小时干燥后,得到目标物(Pc16)56.23g(收率90.6%)。
合成例B-2
[2,3,9,10,16,17,23,24-八(2,5-二氯苯氧基)-1,4,8,11,15,18,22,25-八氟-29H,31H-酞菁根合(2-)-N29,N30,N31,N32]铟氯化物(称为Pc17)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-1中得到的4,5-双(2,5-二氯苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈5.00g(0.0103mol)、氯化铟(III)0.63g(0.0028mol)、苯甲腈7.50g,在160℃搅拌下进行24小时反应。反应终止后,将反应液滴加到乙腈77.26g中使结晶析出,抽滤后得到湿滤饼。将所得到的滤饼再次利用乙腈19.3g搅拌清洗、并进行抽滤。使用真空干燥机在100℃下对所得到的滤饼进行24小时干燥后,得到目标物(Pc17)2.1g(收率40.8%)。
合成例B-3
[2,3,9,10,16,17,23,24-八(2,5-二氯苯氧基)-1,4,8,11,15,18,22,25-八氟-29H,31H-酞菁根合(2-)-N29,N30,N31,N32]钛氧化物(称为Pc18)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-1中得到的4,5-双(2,5-二氯苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈5.00g(0.0103mol)、钛酸四乙酯0.65g(0.0028mol)、1,2,4-三甲基苯11.67g,一边在氮气流通下(10ml/min)在160℃进行搅拌一边进行24小时反应。反应终止后,将反应液滴加到甲醇25g中使结晶析出,抽滤后得到湿滤饼。将所得到的滤饼再次利用甲醇25g搅拌清洗、并进行抽滤。使用真空干燥机在100℃下对所得到的滤饼进行24小时干燥后,得到目标物(Pc18)5.1g(收率98.8%)。
合成例B-4
[2,3,9,10,16,17,23,24-八(4-丁氧基苯氧基)-1,4,8,11,15,18,22,25-八氟-29H,31H-酞菁根合(2-)-N29,N30,N31,N32]锌(称为Pc19)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-2中得到的4,5-双(4-丁氧基苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈3.00g(0.0061mol)、碘化锌(II)0.49g(0.0015mol)、苯甲腈7.50g,一边在氮气流通下(10ml/min)在160℃进行搅拌,一边进行24小时反应。反应终止后,将反应液滴加到相当于酞菁化合物理论产率10倍的甲醇31.0g中,使结晶析出,抽滤后得到湿滤饼。将所得到的滤饼再次利用酞菁化合物理论产率的5倍量的甲醇15.5g进行搅拌清洗、并进行抽滤。使用真空干燥机在100℃下对所得到的滤饼进行24小时干燥后,得到目标物(Pc19)2.48g(收率80.1%)。
合成例B-5
[2,3,9,10,16,17,23,24-八(6-甲氧基乙基羰基-2-萘氧基)-1,4,8,11,15,18,22,25-八氟-29H,31H-酞菁根合(2-)-N29,N30,N31,N32]锌(称为Pc20)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-3中得到的4,5-双(6-甲氧基乙基羰基-2-萘氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈3.00g(0.0046mol)、碘化锌(II)0.44g(0.0014mol)、苯甲腈4.5g,一边在氮气流通下(10ml/min)在160℃进行搅拌,一边进行24小时反应。反应终止后,进行与合成例B-3完全相同的操作,得到目标物(Pc20)2.73g(收率88.8%)。
合成例B-6
[2,3,9,10,16,17,23,24-八(2,4-二氯-1-萘氧基)-1,4,8,11,15,18,22,25-八氟-29H,31H-酞菁根合(2-)-N29,N30,N31,N32]锌(称为Pc21)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-4中得到的4,5-双(2,4-二氯-1-萘氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈3.00g(0.0051mol)、碘化锌(II)0.41g(0.0013mol)、苯甲腈7.5g,一边在氮气流通下(10ml/min)在160℃进行搅拌,一边进行24小时反应。反应终止后,进行与合成例B-3完全相同的操作,得到目标物(Pc21)2.87g(收率93.1%)。
合成例B-7
[ZnPc-{β-(2,5-Cl2)C6H3O}4,{β-(4-COOC2H5)C6H4O}4F8](称为Pc22)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-1中得到的4,5-双(2,5-二氯苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈4.00g(0.0082mol)、合成例A-5中得到的4,5-双(4-乙氧基羰基苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈4.05g(0.0082mol)、碘化锌(II)1.44g(0.0045mol)、苯甲腈12.08g,一边在氮气流通下(10ml/min)在160℃进行搅拌,一边进行24小时反应。反应终止后,进行与合成例B-3完全相同的操作,得到目标物(Pc22)7.42g(收率89.3%)。
合成例B-8
[CuPc-{β-(2,5-Cl2)C6H3O}4,{β-(4-COOC2H5)C6H4O}4F8](称为Pc23)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-1中得到的4,5-双(2,5-二氯苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈4.00g(0.0082mol)、合成例A-5中得到的4,5-双(4-乙氧基羰基苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈4.05g(0.0082mol)、氯化铜(I)0.45g(0.0045mol)、二乙二醇单甲基醚12.08g,一边在氮气流通下(10ml/min)在160℃进行搅拌,一边进行4小时反应。反应终止后,进行与合成例B-3完全相同的操作,得到目标物(Pc23)6.22g(收率74.8%)。
合成例B-9
[VOPc-{β-(2,5-Cl2)C6H3O}4,{β-(4-COOC2H5)C6H4O}4F8](称为Pc24)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-1中得到的4,5-双(2,5-二氯苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈5.00g(0.0103mol)、合成例A-5中得到的4,5-双(4-乙氧基羰基苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈5.06g(0.0103mol)、氯化钒(III)0.89g(0.0057mol)、1,2,4-三甲基苯14.75g、苯甲腈1.61g,一边在混合气体(氮:氧=93:7(vol%))鼓泡下(2ml/min)在170℃进行搅拌,一边进行24小时反应。反应终止后,进行与合成例B-3完全相同的操作,得到目标物(Pc24)6.51g(收率62.6%)。
另外,上述合成例B-1~B-6中得到的色素(酞菁色素;Pc16~Pc21)的结构示于下表2-1中,并且合成例B-7~B-9中得到的色素(酞菁色素;Pc22~Pc24)的结构示于下表2-2中。
此处,表2-1~2-2中记载的“吸收极大波长”是指位于属于本发明优选范围的“600nm~710nm”内的吸收极大的波长。也即,即使在该“600nm~710nm”的范围外具有最大吸收波长,也将位于“600nm~710nm”范围内的吸收极大波长记载于表2-1~2-2中。
【表2-1】
【表2-2】
合成例B-10
[C,C,C,1-四(2-氯苯氧基)-29H,31H-酞菁根合(2-)-N29,N30,N31,N32]锌(称为Pc5)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-6中得到的3-(2-氯苯氧基)邻苯二甲腈10.19g(0.040mol)、碘化锌(II)3.51g(0.011mol)、苯甲腈23.8g,一边在160℃搅拌一边进行24小时反应。反应终止后,将反应液滴加到相当于酞菁化合物理论产率20倍的甲醇(86g)中,使结晶析出,抽滤后得到湿滤饼。将所得到的滤饼再次利用相当于酞菁化合物的理论产率10倍量的甲醇(43g)搅拌清洗、并进行抽滤。使用真空干燥机在100℃下对所得到的滤饼进行24小时干燥后,得到目标物(Pc5)2.74g(收率25.3%)。
合成例B-11
[C,C,C,1-四(2,6-二甲基苯氧基)-29H,31H-酞菁根合(2-)-N29,N30,N31,N32]铜(称为Pc7)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-7中得到的3-(2,6-二甲基苯氧基)邻苯二甲腈4.00g(0.0161mol)、氯化铜(I)0.44g(0.0044mol)、二乙二醇单甲基醚9.33g,一边在180℃搅拌一边进行10小时反应。反应终止后,进行与实施例1-1完全相同的操作,得到目标物(Pc7)2.87g(收率67.44%)。
合成例B-12
[2,3,9,10,16,17,23,24-八(2,5-二氯苯氧基)-1,4,8,11,15,18,22,25-八氟-29H,31H-酞菁根合(2-)-N29,N30,N31,N32]锌(称为Pc14)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-1中得到的4,5-双(2,5-二氯苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈8.26g(0.0170mol)、碘化锌(II)1.42g(0.0045mol)、苯甲腈33.05g,一边在160℃搅拌一边进行24小时反应。反应终止后,进行与合成例B-10完全相同的操作,得到目标物(Pc14)7.17g(收率84.0%)。
合成例B-13
[2,3,9,10,16,17,23,24-八(2,5-二氯苯氧基)-1,4,8,11,15,18,22,25-八氟-29H,31H-酞菁根合(2-)-N29,N30,N31,N32]钒氧化物(称为B-Pc16’)的合成
在100ml的四口烧瓶中投入合成例A-1中得到的4,5-双(2,5-二氯苯氧基)-3,6-二氟邻苯二甲腈15.00g(0.0309mol)、氯化钒(III)1.58g(0.010摩尔)、1,2,4-三甲基苯21.99g和苯甲腈2.40g,一边在170℃下将M气体(氮与氧的混合气体,氧浓度7体积%)吹入到液相部中,一边在搅拌下进行18小时反应。反应终止后,进行与合成例B-10完全相同的操作,得到目标物(B-Pc16’)13.61g(收率87.7%)。
合成例B-14
[ZnPc-{α-(2,6-Cl2PhO)2H6}{β-(2,6-Cl2PhO)2H6}]锌(Pc25)的合成
在200ml的四口烧瓶中投入合成例A-8中得到的3-(2,6-二氯苯氧基)邻苯二甲腈2.5g(0.0086mol)、合成例A-9中得到的4-(2,6-二氯苯氧基)邻苯二甲腈2.5g(0.0086mol)、碘化锌(II)1.1g(0.0048mol)、苯甲腈7.5g,一边在160℃搅拌一边进行24小时反应。反应终止后,进行与合成例B-10完全相同的操作,得到目标物(Pc25)4.2g(相对于3-(2,6-二氯苯氧基)邻苯二甲腈与4-(2,6-二氯苯氧基)邻苯二甲腈的收率:79.2%)。
实施例1
在合成例1的溶液中加入0.004875份的Pc1,使其均匀溶解。将该含色素的聚酰亚胺溶液涂布在玻璃板上,在150℃烧制3小时。从玻璃板上剥离,得到含酞菁色素的聚酰亚胺膜(厚度22μm)。按照上述试验方法对该膜进行耐光性和耐热性的评价。结果列于表3。
需要说明的是,在表1-1(式(6b))中示出了Pc1的结构,其相当于本发明的色素A(为下述化合物:其所具有的共轭系骨架为非离子型的、且在600nm~800nm波段具有吸收极大波长、其至少1个吸收极大波长存在于600nm~730nm)。
实施例2
在合成例1的溶液中加入0.004875份的Pc2,使其均匀溶解。将该含色素的聚酰亚胺溶液涂布在玻璃板上,在150℃烧制3小时。从玻璃板上剥离,得到含酞菁色素的聚酰亚胺膜(厚度21μm)。按照上述试验方法对该膜进行耐光性和耐热性的评价。结果列于表3。
需要说明的是,表1-1(式(6b))中示出了Pc2的结构,其相当于本发明的色素A。
实施例3
在合成例2的FPEK1份中加入DMAc6份、Pc10.00325份,使其均匀溶解。将该含色素的FPEK溶液涂布在玻璃板上,在150℃烧制3小时。从玻璃板上剥离,得到含酞菁色素的FPEK膜(厚度19μm)。按照上述试验方法对该膜进行耐光性和耐热性的评价。结果列于表3。
实施例4
在合成例2的FPEK1份中加入DMAc6份、Pc20.00325份,使其均匀溶解。将该含色素的FPEK溶液涂布在玻璃板上,在150℃烧制3小时。从玻璃板上剥离,得到含酞菁色素的FPEK膜(厚度20μm)。按照上述试验方法对该膜进行耐光性和耐热性的评价。结果列于表3。
比较例1
在实施例1中,不使用Pc1:0.004875份而使用花青系色素{1H-Benzindolium,3-butyl-2-[5-(3-butyl-1,3-dihydro-1,1-dimethyl-2H-benzindol-2-ylidene)-1,3-pentadien-1-yl]-1,1-dimethyl-tetrafluoroborate(1-)(HBFB、花青系色素、吸收极大波长680nm)}0.0013份,除此以外,与实施例1同样地得到含花青系色素的聚酰亚胺膜(厚度21μm)。按照上述试验方法对该膜进行耐光性和耐热性的评价。结果列于表3。
需要说明的是,HBFB的结构如下述所示,由于其在共轭系骨架中具有阳离子,因此不属于本发明中的共轭系骨架为非离子型的色素A。
【化15】
比较例2
在实施例3中,不使用Pc1:0.00325份而使用HBFB0.0009份,除此以外,与实施例3同样地得到含花青类色素的FPEK膜(厚度18μm)。按照上述试验方法对该膜进行耐光性和耐热性的评价。结果列于表3。
比较例3
在实施例1中,不使用Pc1:0.004875份而使用方酸内鎓盐系色素{2-(8-Hydroxy-1,1,7,7-tetramethyl-1,2,3,5,6,7-hexahydropyrido[3,2,1-ij]quinolin-9-yl)-4-(8-hydroxy-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H-pyrido[3,2,1-ij]quinolinium-9(5H)-ylidene)-3-oxocyclobut-1-enolate(S2084、方酸内鎓盐系色素、吸收极大波长668nm)}0.0010份,除此以外,与实施例1同样地得到方酸内鎓盐系含色素聚酰亚胺膜(厚度20μm)。按照上述试验方法对该膜进行耐光性和耐热性的评价。结果列于表3。
需要说明的是,S2084的结构如下述所示,由于其在共轭系骨架中具有双性离子,因此不属于本发明中的共轭系骨架为非离子型的色素A。
【化16】
【表3】
实施例9~21
在实施例1中,作为色素不使用Pc1而使用表4所示的各色素,除此以外,与实施例1同样地得到含酞菁色素的聚酰亚胺膜(厚度22μm)。按照上述试验方法对该膜进行耐光性和耐热性的评价。结果列于表4。
需要说明的是,实施例9~21中所用的色素(Pc3~Pc15)的结构示于表1-1~1-3(式(6b)、(7b)、(8b))中,它们相当于本发明的色素A。
【表4】
实施例B-1~B-9
作为色素不使用Pc1而使用表5所示的各色素,除此以外,与实施例1同样地得到含酞菁色素的聚酰亚胺膜(厚度22μm)。按照上述试验方法对该膜进行耐光性和耐热性的评价。结果列于表5。
需要说明的是,实施例B-1~B-9中所用的色素(Pc16~Pc21)的结构示于表2-1~2-2(式(9b)和(10b))中,它们相当于本发明的色素A。
【表5】
实施例5
将实施例1中得到的含酞菁色素的聚酰亚胺膜切割成宽60mm、长100mm的长方形。
在蒸镀基板温度150℃下,通过蒸镀在该树脂片材的两面形成用于反射红外线的多层膜(参照下述),制造光选择透射滤光器(滤光器)。按照上述的试验方法对该滤光器进行耐光性评价。结果列于表6。
“用于反射红外线的多层膜”为交替层积二氧化硅(SiO2:膜厚120~190nm)层与二氧化钛(TiO2:膜厚70~120nm)层而成的多层膜,将它们在树脂片材的单面每面蒸镀20层,进行双面蒸镀。因而,反射多层膜的层积数合计为40层。
实施例6~8、比较例4~6
不使用实施例1中得到的含酞菁色素的聚酰亚胺膜而使用表6所示的膜,除此以外,与实施例5同样地分别制造光选择透射滤光器(滤光器)。按照上述的试验方法对于各滤光器进行耐光性的评价。结果列于表6。
【表6】
由上述实施例和比较例确认到以下内容。
表3~6中汇总了树脂片材的耐光性和耐热性试验结果。
实施例1、实施例2、实施例9~21、比较例1和比较例3为使用同样的粘结剂树脂(树脂成分)但色素不同的示例,在这样的差异下对耐光性和耐热性进行比较时,与实施例1、2和9~21相比,比较例1和3中光照射或加热前后的透过率之差显著增大。另外,实施例3、实施例4和比较例2中,使用了相同的粘结剂树脂(树脂成分)但色素不同,同样地对它们的耐光性和耐热性进行比较时,相比于实施例3和4,比较例2中光照射或加热前后的透过率之差显著增大。
另外,表6中汇总了光选择透射滤光器的耐光性试验结果。在实施例5~8和比较例4~6中也与树脂片材观察到了同样的倾向。
此处,在上述的实施例中,作为色素使用了Pc1~Pc22,只要使用共轭系骨架为非离子型的、且在600nm~800nm波段具有吸收极大波长、其至少1个吸收极大波长存在于600nm~730nm这样的色素,产生本发明效果的作用机理就是相同的。即,在使用色素所具有的共轭系骨架为非离子型的也即不具有离子化结构部分、且具有特定吸收特性的色素这一点上具有本发明的本质特征;只要使用具有这样的结构特征和吸收特性的色素,Pc1~Pc22以外的色素也可发挥出上述实施例所示的效果。可知本发明的树脂片材(实施例1~4、9~21和B-1~B-9)发挥出高度的耐光性和耐热性,可作为光选择透射滤光器用树脂片材适当使用。
实施例22
向Neopulim L-3430(三菱瓦斯化学社制造、50μm厚)8份中加入二甲基乙酰胺100份,在120℃搅拌1小时使其溶解。向该溶液6.063g中加入上述中得到的酞菁化合物(Pc5)15mg,进行混合、溶解,制备树脂涂料液(树脂组合物)。将所得到的树脂涂料液利用旋涂机涂布在玻璃基板上,在120℃下干燥20分钟来形成树脂层(干燥后的树脂膜的厚度:3μm),得到试样(在玻璃板上形成有树脂层的涂布玻璃)。利用分光光度计(岛津制作所制:UV-1800)对所得到的试样、即树脂片材(也称为吸收片材)的吸收光谱进行测定。其结果汇总于下述表7中。
实施例23~26
除了不使用Pc5而使用表7所示的酞菁化合物以外,与实施例22同样地得到吸收片材(树脂片材)。利用分光光度计(岛津制作所制:UV-1800)对所得到的吸收片材的吸
收光谱进行测定。其结果汇总于下述表7中。
【表7】
*λQ2栏中所标记的“*”是指仅观测到吸收极大λQ1。
表7中,Pc5、Pc7、Pc14、Pc16’、Pc25为具有表7中式(11)所示结构的酞菁系色素。
式(11)中的M、X、Y、Rα在各色素中如表7所示。例如,对于Pc5,Rα为“2-氯苯氧基4个、氢4个”、X和Y为“氢8个”是指式(11)中的Rα(合计8个)中,4个为2-氯苯氧基、余下的Rα为氢原子,X和Y全部(合计8个)为氢原子。
表7中的Q1、Q2、λQ1、λQ2、Abs(Q2)/Abs(Q1)分别为下述含义。
Q1:酞菁的短波长侧的吸收
Q2:酞菁的长波长侧的吸收
λQ1:酞菁的短波长侧吸收的吸收极大波长
λQ2:酞菁的长波长侧吸收的吸收极大波长
Abs(Q1):λQ1(的Max值)处的吸光度
Abs(Q2):λQ2(的Max值)处的吸光度
Abs(Q2)/Abs(Q1):Abs(Q1)与Abs(Q2)之比
α位取代基:键合在酞菁环的1,4,8,11,15,18,22,25位碳上的取代基。
β位取代基:键合在酞菁环的2,3,9,10,16,17,23,24位碳上的取代基。
需要说明的是,在本实施例的树脂片材中,有时仅观测到λQ1、未观测到λQ2。这样的情况下,若所含有的色素为非缔合状态,则测定所示出的吸收极大波长处的吸光度,将该吸光度作为Abs(Q2),计算出Abs(Q2)/Abs(Q1)。由此,在仅观测到吸收极大λQ1的情况下,在表1的λQ2栏中加上*符号来表示。
实施例27、28(在混合2种色素的聚酰亚胺中的分光特性测定)
向Neopulim L-3430(三菱瓦斯化学社制造、50μm厚)8份中加入二甲基乙酰胺100份,在120℃搅拌1小时使其溶解。在该溶液6.063g中混合、溶解色素混合物(该色素混合物按表8记载的质量比量取表8所示的色素A和色素B使其总量为15mg而得到的),由此来制备树脂涂料液(树脂组合物)。将所得到的树脂涂料液利用旋涂机涂布在玻璃基板上,在120℃下干燥20分钟,由此来制造在玻璃基板表面形成了树脂层的树脂片材。使用分光光度计(岛津制作所制:UV-1800)对所得到的树脂片材的吸收光谱进行测定。其结果汇总于表8中。
需要说明的是,在各实施例中,不合用色素A和色素B而仅使用各实施例中所用的色素A15mg,除了这一点以外,与各实施例同样地制备树脂涂料液(树脂组合物),进一步与各实施例同样地制作吸收片材,将评价结果一并记于表8中。
【表8】
*1650nm的透过率为50%时的、最大吸收波长处的透过率
*2650nm的透过率为50%时的、透过率50%下的吸收宽
若将实施例27~28中得到的树脂片材的吸收特性与单独使用色素A所得到的树脂片材的吸收特性进行比较,则可知通过使树脂层中除了含有色素A外还进一步含有色素B,可使最大吸收波长处的透过率降低(吸收率增大)、同时使600nm~800nm波段下的吸收宽度增大。
需要说明的是,表8中记载的“%T@λmax”及“W(nm)”也来源于作为吸光度比(Abs(Q2)/Abs(Q1))的评价对象的树脂片材。
表8和9中,“λmax”是指最大吸收波长。
吸收宽(吸収幅)是指任意的透过强度下的波长宽度。
此处,如果将本发明的树脂片材与反射膜(例如光学多层膜)组合,则能够得到具有锐(sharp)的透过吸收特性的光选择透射滤光器。这种情况下,反射膜由于具有入射角依赖性,因此当入射角较大时,与入射角为0度时相比,透射率光谱发生变化(蓝移),但是树脂片材无入射角依赖性,因此能够维持锐(sharp)的透过吸收特性。另外,吸收宽(吸收带宽)较大时,反射膜的设计条件变宽,IRCF(红外线截止滤波器)的制造变得容易。
实施例29、30(在混合2种色素的聚酰亚胺中的分光特性测定)
除了使用表9所示的色素A和色素B以外,与实施例27同样地制造树脂片材、测定吸收光谱。其结果汇总于表9中。
需要说明的是,在各实施例中,不合用色素A和色素B而仅使用各实施例中所用的色素B15mg,除了这一点以外,与各实施例同样地制备树脂涂料液(树脂组合物),进一步与各实施例同样地制作吸收片材,将评价结果一并记于表9中。
【表9】
*1650nm的透过率为50%时的、630nm处的透过率
*2650nm的透过率为50%时的、680nm处的透过率
*3650nm的透过率为50%时的、700nm处的透过率
*1650nm的透过率为50%时的、最大吸收波长处的透过率
若将实施例29、30中得到的树脂片材的吸收特性与单独使用色素B所得到的树脂片材的吸收特性进行比较,可知630nm的透过率降低,在比λmax更短的短波长侧得不到锐的透过吸收特性、光选择透射性降低。通过使树脂层除了含有色素A外还进一步含有色素B,可提高最大吸收630nm的透过率,在比λmax更短的短波长侧可得到锐的透过吸收特性、光选择透射性提高。即由表9可知,在600nm~800nm波段的吸收宽度增大。
需要说明的是,表9记载的“λmax”及“%T”来源于作为评价对象的树脂片材。
<入射角依赖性的评价>
对于实施例5~8中得到的光选择透射滤光器进行入射角依赖性评价。
使用Shimadzu UV-3100(岛津制作所社制造)测定200nm~1100nm处的透过率。对于透过率,如图3所示,在相对于入射光垂直设置光选择透射滤光器的情况下(也将如此测定的透过率光谱称为0°光谱。使光沿光选择透射滤光器的厚度方向入射来进行测定。)以及使光选择透射滤光器相对于入射光倾斜25°进行设置的情况下(也将如此测定的透过率光谱称为25°光谱。从相对于光选择透射滤光器的厚度方向倾斜25°的方向入射光来进行测定。)分别进行测定。
其结果,尽管光谱中没有示出,但具有含有色素A的树脂层的光选择透射滤光器(实施例5~8)在透过率为60%以上的区域中,0°与25°的光谱没有变化,确认到了光截止特性的入射角依赖性的降低。因而可知,本发明的光选择透射滤光器(实施例5~8)可降低光截止特性的入射角依赖性、同时可发挥出高度的耐光性和耐热性。
需要说明的是,在本申请中,以X轴和Y轴的2维曲线图(其中,X轴为波长,Y轴为吸光度)表示波长和吸光度的关系时,吸光度由增加向减小转折处的波长称为“吸收极大波长(也称为吸收峰波长(吸収ピーク波長))”。某些化合物的吸收极大波长(吸收峰波长)有时只有一个,而某些化合物的吸收极大波长(吸收峰波长)有时有两个以上。吸收极大波长(吸收峰波长)之中,吸光度最大者称为“最大吸收波长(也称为最大吸收峰波长(最大吸収ピーク波長))”。
Claims (9)
1.一种光选择透射滤光器,其为含有树脂片材的光选择透射滤光器,该滤光器的特征在于:
该树脂片材具有含有色素和树脂成分的树脂层;
该色素含有色素A,色素A所具有的共轭系骨架为非离子型的,且该色素A在600nm~800nm波段具有吸收峰波长,其至少1个吸收峰波长存在于600nm~730nm。
3.如权利要求1或2所述的光选择透射滤光器,其特征在于,所述ORi基或SRj基可以具有的取代基为卤基。
4.如权利要求1或2所述的光选择透射滤光器,其特征在于,所述光选择透射滤光器进一步含有反射膜。
6.如权利要求5所述的光选择透射滤光器,其特征在于,所述通式(i)中的X1~X4和Y1~Y4全部相同或不同,表示具有吸电子性基团的苯氧基。
7.如权利要求1或2所述的光选择透射滤光器,其特征在于:
所述色素进一步含有色素B,该色素B为酞菁系色素,该酞菁系色素在650nm~800nm波段具有2个吸收峰(B1)和(B2),吸收峰(B1)的波长设为λB1、吸收峰(B2)的波长设为λB2,其中在长波长侧具有达到最大吸收峰的波长λB2;
该吸收峰(B2)的波长λB2相比于所述色素A的最大吸收波长λA位于长波长侧;
对于该2个吸收峰波长(λB1、λB2)处的吸光度之比(AB2/AB1),在对含有色素B与树脂成分且该色素B的含有比例为3质量%的组合物进行吸光度测定的情况下,该吸光度之比(AB2/AB1)满足2以上。
8.一种树脂片材,其特征在于,其被用于权利要求1~7的任一项所述的光选择透射滤光器。
9.一种固态图像传感器,其特征在于,其至少具有权利要求1~7的任意一项所述的光选择透射滤光器、透镜单元部以及传感器部。
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