CN104884537A - 硬化性树脂组合物、红外线截止滤波器及使用其的固体摄影元件 - Google Patents

硬化性树脂组合物、红外线截止滤波器及使用其的固体摄影元件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种硬化性树脂组合物、由该硬化性树脂组合物所获得的红外线截止滤波器及使用其的固体摄影元件,上述硬化性树脂组合物能形成具有近红外线遮光性、且不通过蒸镀来形成的具有红外线遮光性的红外线截止滤波器。该硬化性树脂组合物含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素,能形成折射率为1.65~2.00的高折射率层,或含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素,能形成折射率为1.20~1.45的低折射率层。

Description

硬化性树脂组合物、红外线截止滤波器及使用其的固体摄影元件
技术领域
本发明涉及一种硬化性树脂组合物、红外线截止滤波器及使用其的固体摄影元件。
背景技术
在摄影机(video camera)、数字静态照相机(digital still camera)、带有照相机功能的移动电话等中使用作为彩色图像的固体摄影元件的电荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)图像传感器、或互补金氧半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)图像传感器。这些固体摄影元件因在其受光部使用对近红外线具有感度的硅光电二极管(silicon photodiode),故要求进行可见度(visibility)修正,并使用红外线截止滤波器(例如,参照专利文献1)。
作为此种红外线截止滤波器,已知有使用介电体多层膜的类型的红外线截止滤波器、及使用红外线吸收剂的类型的红外线截止滤波器。
作为使用介电体多层膜的类型的红外线截止滤波器,已知有例如使用蓝玻璃基板作为基材的红外线截止滤波器等。
另外,作为使用红外线吸收剂的类型,主要已知有将构成材料的大部分设为玻璃的红外线截止滤波器。
例如,在专利文献2等中揭示有一种使用特定的铜络合物的近红外线吸收滤波器。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2012-28620号公报
[专利文献2]日本专利特开2012-185385号公报
发明内容
发明要解决的课题
已知上述介电体多层膜具有红外线反射能力,从前通过蒸镀来形成,但蒸镀需要250℃等的高温。例如,在固体摄影元件的制造的制造时,在具有彩色滤光片层的基板上形成介电体多层膜存在彩色滤光片层因蒸镀而变质或劣化的问题。因此,正在研究不通过蒸镀来形成具有红外线反射能力的功能层。
另外,已知上述使用介电体多层膜的类型的红外线截止滤波器中所使用的蓝玻璃基板具有近红外线吸收能力。
但是,蓝玻璃基板脆,例如当将使用蓝玻璃基板的红外线截止滤波器用于固体摄影元件的制造时,存在如下等制造适应性欠佳等问题,即无法进行切割(dicing)等。
因此,正在研究开发一种不使用蓝玻璃基板而具有与使用蓝玻璃基板时同等以上的近红外线遮光性及红外线遮光性、且具有不通过蒸镀来形成的红外线反射膜的红外线截止滤波器。
另外,若固体摄影元件中的基板的表面与红外线截止滤波器隔着空间而相对,则有时固体摄影元件所接收的光的射入角依存性变大,色差(color shading)会成为问题。
本发明的目的在于提供一种硬化性树脂组合物、由该硬化性树脂组合物所获得的红外线截止滤波器,上述硬化性树脂组合物能形成具有近红外线遮光性、且不通过蒸镀来形成的具有红外线遮光性的红外线截止滤波器。
另外,本发明的目的在于提供一种固体摄影元件,其通过使用上述硬化性树脂组合物,而可使红外线截止滤波器与固体摄影元件中的基板的表面不隔着空间来密接,由此抑制色差。
解决问题的技术手段
上述课题通过以下的手段来解决。
[1]
一种硬化性树脂组合物,其包括在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素,且能形成折射率为1.65~2.00的高折射率层。
[2]
一种硬化性树脂组合物,其包括在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素,且能形成折射率为1.20~1.45的低折射率层。
[3]
根据[1]所述的硬化性树脂组合物,其中能形成上述高折射率层的硬化性树脂组合物含有金属氧化物粒子、粘合剂及分散剂。
[4]
根据[2]所述的硬化性树脂组合物,其中能形成上述低折射率层的硬化性树脂组合物含有硅氧烷树脂。
[5]
根据[1]至[4]中任一项所述的硬化性树脂组合物,其中上述在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素为选自由花青系色素、酞菁系色素、铵系色素、亚胺鎓(iminium)系色素、偶氮系色素、蒽醌系色素、二亚铵(diimonium)系色素、方酸内鎓盐(squarylium)系色素、卟啉系色素及铜络合物所组成的群组中的至少一种。
[6]
一种红外线截止滤波器,其包括
两层以上的折射率为1.65~2.00的高折射率层、以及
两层以上的折射率为1.20~1.45的低折射率层,且
上述各层中的至少一层含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素。
[7]
根据[6]所述的红外线截止滤波器,其中上述高折射率层与上述低折射率层交替地层叠。
[8]
根据[6]或[7]所述的红外线截止滤波器,其中上述两层以上的高折射率层是折射率在1.65~2.00的范围内且折射率彼此不同的多种层。
[9]
根据[6]至[8]中任一项所述的红外线截止滤波器,其中上述两层以上的高折射率层是膜厚在50nm~250nm的范围内且膜厚彼此不同的多种层。
[10]
根据[6]至[9]中任一项所述的红外线截止滤波器,其中上述两层以上的低折射率层是折射率在1.20~1.45的范围内且折射率不同的多种层。
[11]
根据[6]至[10]中任一项所述的红外线截止滤波器,其中上述两层以上的低折射率层是膜厚在50nm~250nm的范围内且膜厚彼此不同的多种层。
[12]
根据[6]至[11]中任一项所述的红外线截止滤波器,其中上述两层以上的高折射率层与上述两层以上的低折射率层的层叠数为4层~60层。
[13]
一种固体摄影元件,其在基板上具有根据[6]至[12]中任一项所述的红外线截止滤波器。
[14]
根据[13]所述的固体摄影元件,其中上述基板具有彩色滤光片层。
发明的效果
根据本发明,可提供一种硬化性树脂组合物、由该硬化性树脂组合物所获得的红外线截止滤波器,上述硬化性树脂组合物能形成具有近红外线遮光性、且不通过蒸镀来形成的具有红外线遮光性的红外线截止滤波器。
另外,根据本发明,可提供一种固体摄影元件,其通过使用上述硬化性树脂组合物,而可使红外线截止滤波器与固体摄影元件中的基板的表面不隔着空间来密接,由此抑制色差。
附图说明
图1是本发明的红外线截止滤波器的概略剖面图。
图2是表示本发明的固体摄影元件的优选的一实施形态的照相机模块的构成的概略剖面图。
图3是本发明的固体摄影元件中的基板的概略剖面图。
具体实施方式
在本说明书中的基(原子团)的表述中,未记载经取代及未经取代的表述包含不具有取代基的基(原子团),并且也包含具有取代基的基(原子团)。例如,所谓“烷基”,不仅包含不具有取代基的烷基(未经取代的烷基),也包含具有取代基的烷基(经取代的烷基)。另外,在本说明书中,粘度值是指25℃下的值。
本发明涉及一种硬化性树脂组合物,其含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素,能形成折射率为1.65~2.00的高折射率层(以下,有时也简称为“高折射率层形成用的硬化性树脂组合物”)。
另外,本发明还涉及一种硬化性树脂组合物,其含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素,能形成折射率为1.20~1.45的低折射率层(以下,有时也简称为“低折射率层形成用的硬化性树脂组合物”)。
图1是本发明的红外线截止滤波器的概略剖面图。
而且,本发明还涉及一种如图1所示的红外线截止滤波器1,其具有两层以上的折射率为1.65~2.00的高折射率层2、及两层以上的折射率为1.20~1.45的低折射率层3,且
上述各层中的至少一层含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素。
本发明的红外线截止滤波器中,含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素的层可为由上述高折射率层形成用的硬化性树脂组合物所形成的折射率为1.65~2.00的高折射率层,也可为由上述低折射率层形成用的硬化性树脂组合物所形成的折射率为1.65~2.00的高折射率层。
本发明中的硬化性树脂组合物均可为热硬化性的树脂组合物,也可为光硬化性的树脂组合物。
作为由上述高折射率层形成用的硬化性树脂组合物所形成的高折射率层的折射率,优选为1.85以上,更优选为1.89以上。进而,该折射率优选为1.95以下,更优选为1.93以下。再者,在本发明中,只要事先无特别说明,则折射率是指利用后述实施例中所示的测定方法所测定的值。
由低折射率层形成用的硬化性树脂组合物所形成的低折射率层的折射率为1.20以上,优选为1.25以上。该折射率优选为1.40以下,更优选为1.35以下。
<在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素>
如上所述,本发明的高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素。
另外,本发明的红外线截止滤波器中,上述两层以上的高折射率层与上述两层以上的低折射率层的各层中的至少一层含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素。
作为本发明中所使用的在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素,只要在波长600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长(λmax),则并无特别限定,但优选为色素或铜络合物。
上述色素的吸收极大波长依照使用分光光度计对膜厚为1μm的膜测定所获得的值:该膜厚为1μm的膜为通过涂布相对于溶液总量将色素及树脂制备成固体成分为20质量%的溶液而获得的膜厚为1μm的膜。
本发明的硬化性树脂组合物中所使用的色素只要在波长600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长(λmax),则并无特别限定,可适宜地列举选自由花青系色素、酞菁系色素、四萘嵌三苯(quaterrylene)系色素、铵系色素、亚胺鎓系色素、偶氮系色素、蒽醌系色素、二亚铵系色素、方酸内鎓盐系色素及卟啉系色素所组成的群组中的至少一种等。其中,优选为花青系色素、酞菁系色素、或四萘嵌三苯系色素,更优选为花青系色素、或酞菁系色素。
若极大吸收波长未满600nm、或极大吸收波长超过820nm,则对于波长700nm附近的近红外线的遮蔽性低,无法获得令人满意的结果。
优选为在640nm~770nm的范围内具有极大吸收波长,特别优选为在660nm~720nm的范围内具有吸收极大。
作为花青系色素、四萘嵌三苯系色素的具体例,可列举日本专利特开2012-215806号公报的段落0160、日本专利特开2008-009206号公报的段落0021等中所记载的化合物。
作为酞菁化合物的具体例,可列举:日本专利特开昭60-224589号公报、日本专利特表2005-537319号公报、日本专利特开平4-23868号公报、日本专利特开平4-39361号公报、日本专利特开平5-78364号公报、日本专利特开平5-222047号公报、日本专利特开平5-222301号公报、日本专利特开平5-222302号公报、日本专利特开平5-345861号公报、日本专利特开平6-25548号公报、日本专利特开平6-107663号公报、日本专利特开平6-192584号公报、日本专利特开平6-228533号公报、日本专利特开平7-118551号公报、日本专利特开平7-118552号公报、日本专利特开平8-120186号公报、日本专利特开平8-225751号公报、日本专利特开平9-202860号公报、日本专利特开平10-120927号公报、日本专利特开平10-182995号公报、日本专利特开平11-35838号公报、日本专利特开2000-26748号公报、日本专利特开2000-63691号公报、日本专利特开2001-106689号公报、日本专利特开2004-18561号公报、日本专利特开2005-220060号公报、日本专利特开2007-169343号公报记载的化合物。
以下,作为偶氮色素、蒽醌色素(蒽醌化合物)、方酸内鎓盐系色素(方酸内鎓盐化合物)的具体例,可列举日本专利特开2012-215806号公报的段落0114~段落0117、段落0128、段落0129、段落0177等中所记载的化合物。
上述色素可作为市售品而获得,例如可列举路马近(Lumogen)IR765、路马近(Lumogen)IR788(巴斯夫(BASF)制造);ABS643、ABS654、ABS667、ABS670T、IRA693N、IRA735(森泉(Exciton)制造);SDA3598、SDA6075、SDA8030、SDA8303、SDA8470、SDA3039、SDA3040、SDA3922、SDA7257(H.W.桑兹(H.W.SANDS)制造);TAP-15、IR-706(山田化学工业制造)等,尤其,作为花青色素,可列举Daito chmix 1371F(大东化学(Daito Chemix)公司制造),作为酞菁色素,可列举爱克斯彩色(Excolor)系列、爱克斯彩色(Excolor)TX-EX720、爱克斯彩色(Excolor)TX-EX 708K(日本催化剂制造)等,但并不限定于此。
上述色素优选为微粒子。色素的平均粒径优选为800nm以下,更优选为400nm以下,进而更优选为200nm以下。通过使平均粒径为此种范围,色素不易因光散射而遮断可见光,因此可使可见光区域中的透光性变得更确实。就避免光酸乱的观点而言,平均粒径越小越佳,但因制造时的处理容易性等理由,色素的平均粒径通常为1nm以上。
作为本发明中的在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素,也可为铜络合物。
本发明中所使用的铜络合物只要是在波长600nm~820nm的范围内(近红外线区域)具有极大吸收波长的铜络合物,则并无特别限制,但优选为由下述通式(1)表示,更优选为含有磷的铜络合物。
Cu(L)n·X通式(1)
(上述通式(1)中,
L表示配位于铜上的配体,
X不存在,或表示卤素原子、H2O、NO3、ClO4、SO4、CN、SCN、BF4、PF6、BPh4(Ph表示苯基)或醇。n表示1~4的整数)
作为配位于铜上的配体L,只要可与铜离子进行配位键结,则并无特别限定,但优选为具有包含C、N、O、S作为可配位于铜上的原子的取代基者,更优选为具有包含N或O、S等孤电子对的基者。
作为形成配体L的化合物的种类,可列举具有磷酸酯、膦酸、膦酸酯、次膦酸、羧酸、羰基(酯、酮)、胺、酰胺、磺酰胺、氨基甲酸酯、脲、醇、硫醇等的化合物。这些之中,优选为磷酸、磷酸酯、膦酸、膦酸酯、次膦酸,具体而言,可使用WO2005/030898号中所揭示的化合物。
另外,在分子内,可进行配位的基并不限定于一种,也可含有两种以上,可经解离,也可未经解离。在未经解离的情况下,不存在X。
作为形成本发明中所使用的配体L的化合物,优选为含有磷原子的化合物,更优选为由下述通式(2)所表示的化合物。
通式(2)
(HO)n-P(=O)-(OR2)3-n
(上述通式(2)中,R2表示碳数为1~18的烷基、碳数为6~18的芳基、碳数为1~18的芳烷基、或碳数为1~18的烯基,或者-OR2表示碳数为4~100的聚氧基烷基、碳数为4~100的(甲基)丙烯酰氧基烷基、或碳数为4~100的(甲基)丙烯酰基聚氧基烷基,n表示1或2)
当n为1时,R2分别可相同,也可不同。
碳数为4~100的聚氧基烷基、碳数为4~100的(甲基)丙烯酰氧基烷基、或碳数为4~100的(甲基)丙烯酰基聚氧基烷基的碳数分别优选为4~20,更优选为4~10。
在本发明中,当n为1时,一个R2为-OR2,优选为表示碳数为4~100的(甲基)丙烯酰氧基烷基、或碳数为4~100的(甲基)丙烯酰基聚氧基烷基,另一个R2优选为上述-OR2、或烷基。
本发明中所使用的含有磷原子的化合物的分子量优选为300~1500,更优选为320~900。
作为红外线吸收物质,含有磷原子的化合物(优选为磷酸酯铜络合物)变成磷酸酯配位于中心金属的铜上的铜络合物(铜化合物)的形态。磷酸酯铜络合物中的铜为二价的铜,例如能通过铜盐与磷酸酯进行反应而生成。因此,若为“含有铜与磷酸酯化合物的红外线吸收组合物”,则预计在组合物中形成磷酸铜络合物。
作为形成配体的化合物的具体例,可列举下述例示化合物(A-1)~例示化合物(A-219)。
[表1]
表中“*”表示与氧分子的键结部位。
[表2]
表中“*”表示与氧分子的键结部位。
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
表中“*”表示与上述式的键结部位。
[表8]
表中“*”表示与COOH基的键结部位。
[表9]
表中“*”表示与上述通式的键结部位。
[表10]
表中“*”表示与氮原子的键结部位。
[表11]
[表12]
表中“*”表示与上述通式的键结部位。
[表13]
表中“*”表示与上述通式的键结部位。
[表14]
表中“*”表示与上述通式的键结部位。
[表15]
表中“*”表示与金属原子的键结部位。
[表16]
表中“*”表示与上述通式的键结部位。
表中“**”表示与金属原子的键结部位。
[表17]
表中“*”表示与上述通式的键结部位。
表中“**”表示与金属原子的键结部位。
[表18]
表中“*”表示与上述通式的键结部位。
表中“**”表示与金属原子的键结部位。
[表19]
表中“*”表示与上述通式的键结部位。
表中“**”表示与金属原子的键结部位。
[表20]
[表21]
表中“*”表示与氧分子的键结部位。n表示1~4的整数。
作为形成配体的化合物的合成方法,可参照公知的方法来合成。例如,下述磷酸酯可通过如下方式获得:向2,4-二甲基戊醇的四氢呋喃(Tetrahydrofuran,THF)溶液中添加三乙胺并在0℃下进行5分钟搅拌,滴加氧氯化磷后,在室温下搅拌6小时,由此使反应结束。反应结束后,以温度不上升30℃以上的方式,利用水对反应液进行倾析,然后利用氯仿/水进行分液,并将有机层的溶剂馏去,由此可获得下述磷酸酯。
[化1]
另外,在磷酸酯铜化合物的合成中,作为市售品,例如可使用豪思玛(Phosmer)M、豪思玛(Phosmer)PE、豪思玛(Phosmer)PP(尤尼化工(UNI Chemical)(股份)制造)等膦酸。
此处所使用的铜盐优选为二价或三价的铜,更优选为二价的铜。作为铜盐,更优选为乙酸铜、氯化铜、甲酸铜、硬脂酸铜、苯甲酸铜、乙基乙酰乙酸铜、焦磷酸铜、环烷酸铜、柠檬酸铜、硝酸铜、硫酸铜、碳酸铜、氯酸铜、(甲基)丙烯酸铜,进而更优选为苯甲酸铜、(甲基)丙烯酸铜。
作为本发明中所使用的铜络合物的具体例,可列举下述例示化合物(Cu-1)~例示化合物(Cu-219)。本发明当然不限定于这些例示化合物。
[表22]
Cu(L)n·X通式(1)
L n X
Cu-1 A-1 2 -
Cu-2 A-2 2 -
Cu-3 A-3 2 -
Cu-4 A-4 2 -
Cu-5 A-5 2 -
Cu-6 A-6 2 -
Cu-7 A-7 2 -
Cu-8 A-8 2 -
Cu-9 A-9 2 -
Cu-10 A-10 2 -
Cu-11 A-11 2 -
Cu-12 A-12 2 -
Cu-13 A-13 2 -
Cu-14 A-14 2 -
Cu-15 A-15 2 -
Cu-16 A-16 2 -
Cu-17 A-17 2 -
Cu-18 A-18 2 -
Cu-19 A-19 2 -
Cu-20 A-20 2 -
[表23]
Cu(L)n·X通式(1)
L n X
Cu-21 A-21 2 -
Cu-22 A-22 2 -
Cu-23 A-23 2 -
Cu-24 A-24 2 -
Cu-25 A-25 2 -
Cu-26 A-26 2 -
Cu-27 A-27 2 -
Cu-28 A-28 2 -
Cu-29 A-29 2 -
Cu-30 A-30 2 -
Cu-31 A-31 2 -
Cu-32 A-32 2 -
Cu-33 A-33 2 -
Cu-34 A-34 2 -
Cu-35 A-35 2 -
Cu-36 A-36 2 -
Cu-37 A-37 2 -
Cu-38 A-38 2 -
Cu-39 A-39 2 -
Cu-40 A-40 2 -
[表24]
Cu(L)n·X通式(1)
L n X
Cu-41 A-41 2 -
Cu-42 A-42 2 -
Cu-43 A-43 2 -
Cu-44 A-44 2 -
Cu-45 A-45 2 -
Cu-46 A-46 2 -
Cu-47 A-47 2 -
Cu-48 A-48 2 -
Cu-49 A-49 2 -
Cu-50 A-50 2 -
Cu-51 A-51 2 -
Cu-52 A-52 2 -
Cu-53 A-53 2 -
Cu-54 A-54 2 -
Cu-55 A-55 2 -
Cu-56 A-56 2 -
Cu-57 A-57 2 -
Cu-58 A-58 2 -
Cu-59 A-59 2 -
Cu-60 A-60 2 -
[表25]
Cu(L)n·X通式(1)
L n X
Cu-61 A-61 2 -
Cu-62 A-62 2 -
Cu-63 A-63 2 -
Cu-64 A-64 2 -
Cu-65 A-65 2 -
Cu-66 A-66 2 -
Cu-67 A-67 2 -
Cu-68 A-68 2 -
Cu-69 A-69 2 -
Cu-70 A-70 2 -
Cu-71 A-71 2 -
Cu-72 A-72 2 -
Cu-73 A-73 2 -
Cu-74 A-74 2 -
Cu-75 A-75 2 -
Cu-76 A-76 2 -
Cu-77 A-77 2 -
Cu-78 A-78 2 -
Cu-79 A-79 2 -
Cu-80 A-80 2 -
[表26]
Cu(L)n·X通式(1)
L n X
Cu-81 A-81 2 -
Cu-82 A-82 2 -
Cu-83 A-83 2 -
Cu-84 A-84 2 -
Cu-85 A-85 2 -
Cu-86 A-86 2 -
Cu-87 A-87 2 -
Cu-88 A-88 2 -
Cu-89 A-89 2 -
Cu-90 A-90 2 -
Cu-91 A-91 2 -
Cu-92 A-92 2 -
Cu-93 A-93 2 -
Cu-94 A-94 2 -
Cu-95 A-95 2 -
Cu-96 A-96 2 -
Cu-97 A-97 2 -
Cu-98 A-98 2 -
Cu-99 A-99 2 -
Cu-100 A-100 2 -
[表27]
Cu(L)n·X通式(1)
L n X
Cu-101 A-101 2 -
Cu-102 A-102 2 -
Cu-103 A-103 2 -
Cu-103 A-103 2 -
Cu-104 A-104 2 -
Cu-105 A-105 2 -
Cu-106 A-106 2 -
Cu-107 A-107 2 SO4
Cu-108 A-108 2 SO4
Cu-109 A-109 2 SO4
Cu-110 A-110 2 (NO3)2
Cu-111 A-111 2 (NO3)2
Cu-112 A-112 2 (ClO4)2
Cu-113 A-113 2 -
Cu-114 A-114 2 -
Cu-115 A-115 2 -
Cu-116 A-116 2 -
Cu-117 A-117 2 -
Cu-118 A-118 2 -
Cu-119 A-119 2 -
Cu-120 A-120 2 -
[表28]
Cu(L)n·X通式(1)
L n X
Cu-121 A-121 2 -
Cu-122 A-122 2 -
Cu-123 A-123 2 -
Cu-124 A-124 2 -
Cu-125 A-125 2 -
Cu-126 A-126 2 -
Cu-127 A-127 2 -
Cu-128 A-128 2 -
Cu-129 A-129 1 (ClO4)2
Cu-130 A-130 1 (ClO4)2
Cu-131 A-131 1 (ClO4)2
Cu-132 A-132 1 (ClO4)2
Cu-133 A-133 1 (ClO4)2
Cu-134 A-134 1 (ClO4)2
Cu-135 A-135 1 (ClO4)2
Cu-136 A-136 1 (ClO4)2
Cu-137 A-137 1 (ClO4)2
Cu-138 A-138 1 (ClO4)2
Cu-139 A-139 2 -
Cu-140 A-140 2 -
[表29]
Cu(L)n·X通式(1)
L n X
Cu-141 A-141 2 -
Cu-142 A-142 2 Cl2
Cu-143 A-143 2 -
Cu-144 A-144 2 -
Cu-145 A-145 2 -
Cu-146 A-146 2 -
Cu-147 A-147 2 -
Cu-148 A-148 2 -
Cu-149 A-149 2 -
Cu-150 A-150 2 -
Cu-151 A-151 2 -
Cu-152 A-152 2 -
Cu-153 A-153 2 -
Cu-154 A-154 2 -
Cu-155 A-155 2 -
Cu-156 A-156 2 -
Cu-157 A-157 2 -
Cu-158 A-158 2 -
Cu-159 A-159 2 -
Cu-160 A-160 2 -
[表30]
Cu(L)n·X通式(1)
L n X
Cu-161 A-161 2 -
Cu-162 A-162 2 -
Cu-163 A-163 2 -
Cu-164 A-164 2 -
Cu-165 A-165 2 -
Cu-166 A-166 2 -
Cu-167 A-167 2 -
Cu-168 A-168 2 -
Cu-169 A-169 2 -
Cu-170 A-170 2 -
Cu-171 A-171 2 -
Cu-172 A-172 2 -
Cu-173 A-173 2 -
Cu-174 A-174 2 -
Cu-175 A-175 2 -
Cu-176 A-176 2 -
Cu-177 A-177 2 -
Cu-178 A-178 2 -
Cu-179 A-179 2 -
Cu-180 A-180 2 -
[表31]
Cu(L)n·X通式(1)
L n X
Cu-181 A-181 2 -
Cu-182 A-182 2 -
Cu-183 A-183 2 -
Cu-184 A-184 2 -
Cu-185 A-185 2 -
Cu-186 A-186 2 -
Cu-187 A-187 2 -
Cu-188 A-188 2 -
Cu-189 A-189 2 -
Cu-190 A-190 2 SO4
Cu-191 A-191 2 SO4
Cu-192 A-192 2 SO4
Cu-193 A-193 2 (NO3)2
Cu-194 A-194 2 (NO3)2
Cu-195 A-195 2 (ClO4)2
Cu-196 A-196 2 Cl2
Cu-197 A-197 2 Cl2
Cu-198 A-198 2 (CN)2
Cu-199 A-199 2 (CN)2
Cu-200 A-200 2 SO4
[表32]
Cu(L)n·X通式(1)
L n X
Cu-201 A-201 2 (NO3)2
Cu-202 A-202 2 (NO3)2
Cu-203 A-203 2 (CN)2
Cu-204 A-204 2 (CN)2
Cu-205 A-205 2 (ClO4)2
Cu-206 A-206 2 (ClO4)2
Cu-207 A-207 2 SO4
Cu-208 A-208 2 SO4
Cu-209 A-209 2 (NO3)2
Cu-210 A-210 2 (CN)2
Cu-211 A-211 2 (SCN)2
Cu-212 A-212 2 (SCN)2
Cu-213 A-213 2 Cl2
Cu-214 A-214 2 Cl2
Cu-215 A-215 2 SO4
Cu-216 A-216 2 SO4
Cu-217 A-217 2 (NO3)2
Cu-218 A-218 2 (NO3)2
Cu-219 A-219 2 (ClO4)2
上述色素或铜络合物可仅为一种,也可并用两种以上,在两种以上的情况下,合计量变成下述范围。
相对于高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物的总固体成分质量,上述色素或铜络合物的含量优选为0.05质量%以上、90质量%以下,更优选为0.05质量%以上、80质量%以下,进而更优选为0.5质量%以上、30质量%以下。
当色素的ε(epsilon)高时,其含量可少,当色素的ε(epsilon)低时,其含量变多。另外,当上述色素为花青系色素或酞菁系色素等时,相对于高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物的总固体成分质量,其含量优选为0.01质量%以上、20质量%以下,更优选为0.5质量%以上、10质量%以下。
<高折射率层形成用的硬化性树脂组合物>
高折射率层形成用的硬化性树脂组合物优选为含有(A)金属氧化物粒子、(B)分散剂及(C)粘合剂。
另外,本发明的红外线截止滤波器中,当含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素的层为高折射率层中的至少一层时,上述高折射率层形成用的硬化性树脂组合物可含有上述色素。
(A)金属氧化物粒子
金属氧化物粒子为折射率高的无机粒子,可列举钛(Ti)、锆(Zr)、铝(Al)、硅(Si)、锌(Zn)或镁(Mg)的氧化物粒子,优选为二氧化钛(TiO2)粒子、二氧化锆(ZrO2)粒子或二氧化硅(SiO2)粒子,其中,更优选为二氧化钛粒子(以下,有时也简称为“二氧化钛”)。
作为无色或透明的二氧化钛粒子,可由化学式TiO2表示,优选为纯度为70%以上,更优选为纯度为80%以上,进而更优选为纯度为85%以上。由通式TinO2n-1(n表示2~4的数)所表示的低价氧化钛、氮氧化钛等优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下,进而更优选为15质量%以下。另外,作为二氧化钛粒子,优选为金红石形结晶的二氧化钛粒子。
上述金属氧化物粒子的一次粒径优选为1nm~100nm,更优选为1nm~80nm,特别优选为1nm~50nm。若金属氧化物粒子的一次粒径超过100nm,则有时折射率及透过率会下降。另外,在金属氧化物粒子的一次粒径未满1nm的情况下,有时因凝聚而导致分散性或分散稳定性下降。
设为利用后述实施例中所采用的测定方法所得的金属氧化物粒子的一次粒径。
金属氧化物粒子的折射率并无特别限制,但就获得高折射率的观点而言,优选为1.75~2.70,更优选为1.90~2.70。该折射率的测定方法可利用阿贝折射率计(爱拓(Atago)(股份)制造)进行测定(测定温度为25℃、波长为633nm)。
另外,金属氧化物粒子的比表面积优选为10m2/g~400m2/g,更优选为20m2/g~200m2/g,最优选为30m2/g~150m2/g。
另外,金属氧化物粒子的形状并无特别限制。例如可为米粒状、球状、立方体状、纺锤状或不定形状。
金属氧化物粒子也可为利用有机化合物而进行了表面处理者。用于表面处理的有机化合物的例子包括:多元醇、烷醇胺、硬脂酸、硅烷偶合剂及钛酸酯偶合剂。其中,优选为硬脂酸。
表面处理可利用单独一种的表面处理剂来实施,也可将两种以上的表面处理剂加以组合来实施。
另外,金属氧化物粒子的表面由铝、硅、氧化锆等氧化物进行处理也优选。由此,耐候性提升。
作为金属氧化物粒子,可优选地使用市售物。
作为二氧化钛粒子的市售物,例如可列举:石原产业(股份)制造的TTO系列(TTO-51(A)、TTO-51(C)、TTO-55(C)等)、TTO-S、V系列(TTO-S-1、TTO-S-2、TTO-V-3等),帝化(Tayca)(股份)制造的MT系列(MT-01、MT-05等)等。
作为二氧化锆粒子的市售物,例如可列举:UEP(第一稀元素化学工业(股份)制造),PCS(日本电工(股份)制造),JS-01、JS-03、JS-04(日本电工(股份)制造),UEP-100(第一稀元素化学工业(股份)制造)等。
作为二氧化硅粒子的市售物,例如可列举科莱恩公司(Clariant Co.)制造的OG502-31等。
金属氧化物粒子可单独使用一种,也可将两种以上组合使用。
另外,当构成高折射率层形成用的硬化性树脂组合物时,为了获得非常高的折射率,就分散稳定性的观点而言,相对于高折射率层形成用的硬化性树脂组合物总固体成分,组合物中的金属氧化物粒子的含量优选为10质量%~90质量%,更优选为10质量%~50质量%,进而更优选为12质量%~40质量%,特别优选为15质量%~35质量%。
另外,若相对于高折射率层形成用的硬化性树脂组合物的总固体成分,金属氧化物粒子的含量超过90质量%,则因难以存在足够量的分散剂等理由,故分散性及分散稳定性容易受损。进而,当将硬化性组合物涂布于大尺寸(例如12英寸)的晶片上时,难以形成晶片的中心部与周边部的膜厚差小的膜。
(B)分散剂
作为高折射率层形成用的硬化性树脂组合物中所使用的分散剂,优选为由下述通式(1)所表示的高分子分散剂。
[化2]
上述通式(1)中,
R1表示(m+n)价的连结基,R2表示单键或二价的连结基。A1表示具有至少一种选自由酸基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、具有碱性氮原子的基、杂环基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、烷氧基硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基所组成的群组中的基的一价的取代基。n个A1及R2分别可相同,也可不同。
m表示8以下的正数,n表示1~9,m+n满足3~10。
P1表示聚合物链。m个P1可相同,也可不同。
由上述通式(1)所表示的分散剂所含有的具有至少一种选自由酸基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、具有碱性氮原子的基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、杂环基、烷氧基硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基所组成的群组中的基的一价的取代基A1可与金属氧化物粒子(A)相互作用,因此由上述通式(1)所表示的分散剂通过具有n个(1个~9个)取代基A1而可与金属氧化物粒子(A)稳固地相互作用。另外,由上述通式(1)所表示的分散剂所具有的m个聚合物链P1可作为立体排斥基发挥功能,通过具有m个,而可发挥良好的立体排斥力并使金属氧化物粒子(A)均匀地分散。进而,推断在分子结构上,由上述通式(1)所表示的分散剂也不会产生粒子的凝聚等弊病,上述粒子的凝聚是因能由从前的接枝无规结构的分散剂产生的粒子间交联而引起的凝聚。
以下,对上述通式(1)中的各基进行详细说明。再者,由通式(1)所表示的分散剂在日本专利特开2007-277514(日本专利特愿2006-269707)中也揭示有相同的分散剂,其记载中所说明的内容及适宜的结构也可应用于下述的说明中,且适宜省略重复的记载。
上述A1表示含有至少一种如下的官能基或结构的一价的取代基,上述官能基是如酸基、具有碱性氮原子的基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、烷氧基硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基般具有对于金属氧化物粒子(A)的吸附能力的官能基,上述结构是如杂环结构般能具有对于金属氧化物粒子(A)的吸附能力的结构。
再者,以下,将该具有对于金属氧化物粒子(A)的吸附能力的部位(上述官能基及结构)适宜总称为“吸附部位”来进行说明。
只要在1个A1中含有至少一种上述吸附部位即可,也可含有两种以上。
另外,在本发明中,“具有至少一种吸附部位的一价的取代基”是上述吸附部位与由1个~200个的碳原子、0个~20个的氮原子、0个~100个的氧原子、1个~400个的氢原子、及0个~40个的硫原子构成的连结基键结而成的一价的取代基。再者,当吸附部位本身能构成一价的取代基时,吸附部位本身也可为由A1所表示的一价的取代基。
首先,以下对构成上述A1的吸附部位进行说明。
作为上述“酸基”,例如可列举羧酸基、磺酸基、单硫酸酯基、磷酸基、单磷酸酯基、硼酸基作为优选例,更优选为羧酸基、磺酸基、单硫酸酯基、磷酸基、单磷酸酯基,进而更优选为羧酸基、磺酸基、磷酸基,特别优选为羧酸基。
作为上述“脲基”,例如可列举-NR15CONR16R17(此处,R15、R16及R17分别独立地表示氢原子、碳数为1~20的烷基、碳数为6以上的芳基、或碳数为7以上的芳烷基)作为优选例,更优选为-NR15CONHR17(此处,R15及R17分别独立地表示氢原子、或碳数为1~10的烷基、碳数为6以上的芳基、碳数为7以上的芳烷基),特别优选为-NHCONHR17(此处,R17表示氢原子、或碳数为1~10的烷基、碳数为6以上的芳基、碳数为7以上的芳烷基)。
作为上述“氨基甲酸酯基”,例如可列举-NHCOOR18、-NR19COOR20、-OCONHR21、-OCONR22R23(此处,R18、R19、R20、R21、R22及R23分别独立地表示碳数为1~20的烷基、碳数为6以上的芳基、碳数为7以上的芳烷基)等作为优选例,更优选为-NHCOOR18、-OCONHR21(此处,R18、R21分别独立地表示碳数为1~20的烷基、碳数为6以上的芳基、碳数为7以上的芳烷基)等,特别优选为-NHCOOR18、-OCONHR21(此处,R18、R21分别独立地表示碳数为1~10的烷基、碳数为6以上的芳基、碳数为7以上的芳烷基)等。
作为上述“具有配位性氧原子的基”,例如可列举:乙酰丙酮基、冠醚等。
另外,作为上述“具有碱性氮原子的基”,例如可列举氨基(-NH2)、取代亚氨基(-NHR8、-NR9R10,此处,R8、R9及R10分别独立地表示碳数为1~20的烷基、碳数为6以上的芳基、碳数为7以上的芳烷基)、由下述式(a1)所表示的胍基、由下述式(a2)所表示的脒基等作为优选例。
[化3]
式(a1)中,R11及R12分别独立地表示碳数为1~20的烷基,碳数为6以上的芳基,碳数为7以上的芳烷基。
式(a2)中,R13及R14分别独立地表示碳数为1~20的烷基、碳数为6以上的芳基、碳数为7以上的芳烷基。
这些之中,更优选为氨基(-NH2)、取代亚氨基(-NHR8、-NR9R10,此处,R8、R9及R10分别独立地表示碳数为1~10的烷基、苯基、苄基)、由上述式(a1)所表示的胍基[式(a1)中,R11及R12分别独立地表示碳数为1~10的烷基、苯基、苄基]、由上述式(a2)所表示的脒基[式(a2)中,R13及R14分别独立地表示碳数为1~10的烷基、苯基、苄基]等。
尤其,可优选地使用氨基(-NH2)、取代亚氨基(-NHR8、-NR9R10,此处,R8、R9及R10分别独立地表示碳数为1~5的烷基、苯基、苄基)、由上述式(a1)所表示的胍基[式(a1)中,R11及R12分别独立地表示碳数为1~5的烷基、苯基、苄基]、由上述式(a2)所表示的脒基[式(a2)中,R13及R14分别独立地表示碳数为1~5的烷基、苯基、苄基]等。
作为上述“烷氧基羰基”中的烷基部分,优选为碳数为1~20的烷基,例如可列举甲基、乙基等。
作为上述“烷基氨基羰基”中的烷基部分,优选为碳数为1~20的烷基,例如可列举甲基、乙基、丙基等。
作为上述“羧酸盐基”,可列举包含羧酸的铵盐的基等。
作为上述“磺酰胺基”,键结于氮原子上的氢原子可由烷基(甲基等)、酰基(乙酰基、三氟乙酰基等)等取代。
作为上述“杂环结构”,例如可列举噻吩,呋喃,呫吨,吡咯,吡咯啉,吡咯烷,二氧环戊烷,吡唑,吡唑啉,吡唑烷,咪唑,噁唑,噻唑,噁二唑,三唑,噻二唑,吡喃,吡啶,哌啶,二噁烷,吗啉,哒嗪,嘧啶,哌嗪,三嗪,三噻烷,异吲哚啉,异吲哚啉酮,苯并咪唑酮,苯并噻唑,琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺等酰亚胺基,乙内酰脲,吲哚,喹啉,咔唑,吖啶,吖啶酮,蒽醌作为优选例。
再者,上述“杂环结构”可进而具有取代基,作为该取代基,例如可列举:甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰基酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~20的烷氧基,氯、溴等卤素原子,甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳数为2~7的烷氧基羰基,氰基,碳酸第三丁酯等碳酸酯基等。
作为上述“烷氧基硅烷基”,可为一烷氧基硅烷基、二烷氧基硅烷基、三烷氧基硅烷基的任一种,但优选为三烷氧基硅烷基,例如可列举三甲氧基硅烷基、三乙氧基硅烷基等。
作为上述“环氧基”,可列举经取代或未经取代的环氧乙烷(oxirane)基(环氧乙烷(ethyleneoxide)基)。
作为与上述吸附部位键结的连结基,优选为单键,或由1个~100个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~50个的氧原子、1个~200个的氢原子、及0个~20个的硫原子构成的连结基,该有机连结基可未经取代,也可进而具有取代基。
上述之中,作为上述A1,优选为具有至少一种选自由酸基、脲基、氨基甲酸酯基、磺酰胺基、酰亚胺基及具有配位性氧原子的基所组成的群组中的基的一价的取代基。
尤其,就使与金属氧化物粒子(A)的相互作用变得良好、提升折射率、且降低组合物的粘度的观点而言,A1更优选为具有至少一种pKa为5~14的官能基的一价的取代基。
此处所述的“pKa”是指《化学便览(II)》(修订4版,1993年,日本化学会编,丸善股份有限公司)中所记载的定义的pKa。
作为上述pKa为5~14的官能基,可列举:脲基、氨基甲酸酯基、磺酰胺基、酰亚胺基或具有配位性氧原子的基。
具体而言,例如可列举:脲基(pKa为12~14左右)、氨基甲酸酯基(pKa为11~13左右)、作为配位性氧原子的-COCH2CO-(pKa为8~10左右)、磺酰胺基(pKa为9~11左右)等。
上述A1优选为作为由下述通式(4)所表示的一价的取代基来表示。
[化4]
上述通式(4)中,B1表示上述吸附部位(即,酸基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、具有碱性氮原子的基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、杂环基、烷氧基硅烷基、环氧基、异氰酸酯基或羟基),R24表示单键或(a+1)价的连结基。a表示1~10的整数,在通式(4)中存在a个的B1可相同,也可不同。
作为由上述B1所表示的吸附部位,可列举与构成上述通式(1)的A1的吸附部位相同者,优选例也相同。
其中,优选为酸基、脲基、氨基甲酸酯基、磺酰胺基、酰亚胺基或具有配位性氧原子的基,就为pKa为5~14的官能基更优选的观点而言,更优选为脲基、氨基甲酸酯基、磺酰胺基、酰亚胺基或具有配位性氧原子的基。
R24表示单键或(a+1)价的连结基,a表示1~10。优选为a为1~7,更优选为a为1~5,特别优选为a为1~3。
作为(a+1)价的连结基,包含由1个~100个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~50个的氧原子、1个~200个的氢原子、及0个~20个的硫原子构成的基,可未经取代,也可进而具有取代基。
作为R24,优选为单键,或由1个~50个的碳原子、0个~8个的氮原子、0个~25个的氧原子、1个~100个的氢原子、及0个~10个的硫原子构成的(a+1)价的连结基,更优选为单键,或由1个~30个的碳原子、0个~6个的氮原子、0个~15个的氧原子、1个~50个的氢原子、及0个~7个的硫原子构成的(a+1)价的连结基,特别优选为单键,或由1个~10个的碳原子、0个~5个的氮原子、0个~10个的氧原子、1个~30个的氢原子、及0个~5个的硫原子构成的(a+1)价的连结基。
上述之中,当(a+1)价的连结基具有取代基时,作为该取代基,例如可列举:甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰基酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯、溴等卤素原子,甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳数为2~7的烷氧基羰基,氰基,碳酸第三丁酯等碳酸酯基等。
上述通式(1)中,R2表示单键或二价的连结基。n个R2可相同,也可不同。
作为二价的连结基,包含由1个~100个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~50个的氧原子、1个~200个的氢原子、及0个~20个的硫原子构成的基,可未经取代,也可进而具有取代基。
作为R2,优选为单键,或由1个~50个的碳原子、0个~8个的氮原子、0个~25个的氧原子、1个~100个的氢原子、及0个~10个的硫原子构成的二价的连结基,更优选为单键,或由1个~30个的碳原子、0个~6个的氮原子、0个~15个的氧原子、1个~50个的氢原子、及0个~7个的硫原子构成的二价的连结基,特别优选为单键,或由1个~10个的碳原子、0个~5个的氮原子、0个~10个的氧原子、1个~30个的氢原子、及0个~5个的硫原子构成的二价的连结基。
上述之中,当二价的连结基具有取代基时,作为该取代基,例如可列举:甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰基酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯、溴等卤素原子,甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳数为2~7的烷氧基羰基,氰基,碳酸第三丁酯等碳酸酯基等。
上述通式(1)中,R1表示(m+n)价的连结基。m+n满足3~10。
作为由上述R1所表示的(m+n)价的连结基,包含由1个~100个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~50个的氧原子、1个~200个的氢原子、及0个~20个的硫原子构成的基,可未经取代,也可进而具有取代基。
作为由上述R1所表示的(m+n)价的连结基的具体例,可列举日本专利特开2007-277514号公报的段落0082及段落008中揭示的具体例(1)~具体例(17)。
上述通式(1)中,m表示8以下的正数。作为m,优选为0.5~5,更优选为1~4,特别优选为1~3。
另外,上述通式(1)中,n表示1~9。作为n,优选为2~8,更优选为2~7,特别优选为3~6。
上述通式(1)中,P1表示聚合物链,可根据目的等而自公知的聚合物等中选择。m个P1可相同,也可不同。
聚合物之中,当要构成聚合物链时,优选为选自由乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯系聚合物、醚系聚合物、氨基甲酸酯系聚合物、酰胺系聚合物、环氧系聚合物、硅酮系聚合物、及这些的改性物或共聚物[例如包含聚醚/聚氨基甲酸酯共聚物、聚醚/乙烯基单体的聚合物的共聚物等(可为无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物的任一种)]所组成的群组中的至少一种,更优选为选自由乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯系聚合物、醚系聚合物、氨基甲酸酯系聚合物、及这些的改性物或共聚物所组成的群组中的至少一种,特别优选为乙烯基单体的聚合物或共聚物。
聚合物链P1优选为含有至少一种重复单元。
就发挥立体排斥力并提升分散性的观点而言,聚合物链P1中的上述至少一种重复单元的重复数k优选为3以上,更优选为5以上。
另外,就抑制由上述通式(1)所表示的分散剂的体积增大,使二氧化钛粒子(D)紧密地存在于白色硬化膜中的观点而言,上述至少一种重复单元的重复单元数k优选为50以下,更优选为40以下,进而更优选为30以下。
再者,上述聚合物链优选为可溶于有机溶媒中。若与有机溶媒的亲和性低,则有时与分散介质的亲和性变弱,无法确保足以实现分散稳定化的吸附层。
由上述通式(1)所表示的分散剂之中,优选为由下述通式(2)所表示的分散剂。
[化5]
上述通式(2)中,A2表示具有至少一种选自由酸基、脲基、氨基甲酸酯基、具有配位性氧原子的基、具有碱性氮原子的基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、羧酸盐基、磺酰胺基、杂环基、烷氧基硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基所组成的群组中的基的一价的取代基。n个A2可相同,也可不同。
再者,A2的含义与上述通式(1)中的上述A1相同,优选的形态也相同。
上述通式(2)中,R4、R5分别独立地表示单键或二价的连结基。n个R4可相同,也可不同。另外,m个R5可相同,也可不同。
作为由R4、R5所表示的二价的连结基,可使用与作为由上述通式(1)的R2所表示的二价的连结基所列举的二价的连结基相同者,优选的形态也相同。
上述通式(2)中,R3表示(m+n)价的连结基。m+n满足3~10。
作为由上述R3所表示的(m+n)价的连结基,包含由1个~60个的碳原子、0个~10个的氮原子、0个~50个的氧原子、1个~100个的氢原子、及0个~20个的硫原子构成的基,可未经取代,也可进而具有取代基。
作为由上述R3所表示的(m+n)价的连结基,具体而言,可使用与作为由上述通式(1)的R1所表示的(m+n)价的连结基所列举的(m+n)价的连结基相同者,优选的形态也相同。
上述通式(2)中,m表示8以下的正数。作为m,优选为0.5~5,更优选为1~4,特别优选为1~3。
另外,上述通式(2)中,n表示1~9。作为n,优选为2~8,更优选为2~7,特别优选为3~6。
另外,通式(2)中的P2表示聚合物链,可根据目的等而自公知的聚合物等中选择。m个P2可相同,也可不同。聚合物的优选的形态与上述通式(1)中的P1相同。
由上述通式(2)所表示的分散剂之中,最优选为同时满足以下所示的R3、R4、R5、P2、m及n者。
R3:上述具体例(1)、具体例(2)、具体例(10)、具体例(11)、具体例(16)或具体例(17)
R4:单键,或者下述的结构单元或将该结构单元组合而构成的包含“1个~10个的碳原子、0个~5个的氮原子、0个~10个的氧原子、1个~30个的氢原子、及0个~5个的硫原子”的二价的连结基(可具有取代基,作为该取代基,例如可列举:甲基、乙基等碳数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳数为6~16的芳基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰基酰胺基,乙酰氧基等碳数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳数为1~6的烷氧基,氯、溴等卤素原子,甲氧基羰基、乙氧基羰基、环己氧基羰基等碳数为2~7的烷氧基羰基,氰基,碳酸第三丁酯等碳酸酯基等)
[化6]
R5:单键、亚乙基、亚丙基、下述基(a)或下述基(b)
再者,下述基中,R12表示氢原子或甲基,l表示1或2。
[化7]
P2:乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯系聚合物、醚系聚合物、氨基甲酸酯系聚合物及这些的改性物
m:1~3
n:3~6
由上述通式(1)或通式(2)所表示的分散剂的酸值并无特别限制,但就分散性的观点而言,酸值优选为400mgKOH/g以下,更优选为300mgKOH/g以下,特别优选为250mgKOH/g以下。
再者,酸值的下限值并无特别限制,但就二氧化钛粒子的分散稳定性的观点而言,优选为5mgKOH/g以上,更优选为10mgKOH/g以上。
此处,由上述通式(1)或通式(2)所表示的分散剂的酸值为固体成分酸值。
在本发明中,由上述通式(1)或通式(2)所表示的分散剂的酸值例如可根据由上述通式(1)或通式(2)所表示的分散剂中的酸基的平均含量而算出。
作为由上述通式(1)或通式(2)所表示的分散剂的分子量,以重量平均分子量计,优选为1000~50000,更优选为3000~30000,特别优选为3000~20000。若重量平均分子量为上述范围内,则导入至聚合物的末端的多个上述吸附部位的效果得以充分地发挥,能发挥对于二氧化钛粒子表面的吸附性优异的性能。
作为由上述通式(1)或通式(2)所表示的分散剂的具体例,可列举日本专利特开2007-277514号公报的段落0316以后所揭示的高分子化合物C-1~高分子化合物C-57。
(由上述通式(1)或通式(2)所表示的分散剂的合成方法)
由上述通式(1)或通式(2)所表示的分散剂并无特别限制,可依据日本专利特开2007-277514号公报段落0114~段落0140及段落0266~段落0348中所记载的合成方法来合成。
高折射率层形成用的硬化性树脂组合物中所使用的分散剂为接枝共聚物(以下,也称为“特定树脂2”)也优选。上述接枝共聚物具有除氢原子以外的原子数为40~10000的范围的接枝链。该情况下的接枝链表示自共聚物的主链的根部(自主链进行分支的基中键结于主链的原子)至自主链进行分支的基的末端为止。在分散组合物中,该特定树脂是对金属氧化物粒子赋予分散性的分散树脂,因具有由接枝链所产生的与溶媒的亲和性,故金属氧化物粒子的分散性、及经时后的分散稳定性优异。另外,可认为当制成分散组合物时,接枝链与溶媒显示出良好的相互作用,由此涂布膜的膜厚的均一性恶化的情况得到抑制。
作为上述接枝共聚物,优选为每1条接枝链的除氢原子以外的原子数为40~10000,更优选为每1条接枝链的除氢原子以外的原子数为100~500,进而更优选为每1条接枝链的除氢原子以外的原子数为150~260。若该数过少,则接枝链短,因此有时立体排斥效果变小,分散性或分散稳定性下降。另一方面,若该数过多,则接枝链变得过长,有时对于金属氧化物粒子的吸附力下降,分散性或分散稳定性下降。再者,所谓每1条接枝链的除氢原子以外的原子数,是指自键结于构成主链的高分子链的根部的原子,至自主链进行分支的分支聚合物的末端为止所含有的氢原子以外的原子的数量。另外,当在接枝共聚物中包含两种以上的接枝链时,只要至少一种接枝链的除氢原子以外的原子数满足上述必要条件即可。
作为接枝链的聚合物结构,可使用聚(甲基)丙烯酸结构、聚酯结构、聚氨基甲酸酯结构、聚脲结构、聚酰胺结构、聚醚结构等,为了通过提升接枝链与溶媒的相互作用性来提高分散性或分散稳定性,优选为具有聚(甲基)丙烯酸结构、聚酯结构、聚醚结构的接枝链,更优选为具有聚酯结构、聚醚结构。
接枝共聚物优选为包含具有上述接枝链的结构单元(重复单元),例如可通过根据常规方法,使具有聚合物结构作为接枝链的大分子单体进行聚合来获得,作为此种大分子单体的结构,只要具有可与聚合物主链部进行反应的取代基、且具有满足必要条件的接枝链,则并无特别限定,优选为可适宜地使用具有反应性双键性基的大分子单体。
作为可适宜地用于特定树脂2的合成的市售大分子单体,可列举:AA-6(东亚合成公司制造)、AA-10(东亚合成公司制造)、AB-6(东亚合成公司制造)、AS-6(东亚合成公司制造)、AN-6(东亚合成公司制造)、AW-6(东亚合成公司制造)、AA-714(东亚合成公司制造)、AY-707(东亚合成公司制造)、AY-714(东亚合成公司制造)、AK-5(东亚合成公司制造)、AK-30(东亚合成公司制造)、AK-32(东亚合成公司制造)、布莱玛(Blemmer)PP-100(日油公司制造)、布莱玛(Blemmer)PP-500(日油公司制造)、布莱玛(Blemmer)PP-800(日油公司制造)、布莱玛(Blemmer)PP-1000(日油公司制造)、布莱玛(Blemmer)55-PET-800(日油公司制造)、布莱玛(Blemmer)PME-4000(日油公司制造)、布莱玛(Blemmer)PSE-400(日油公司制造)、布莱玛(Blemmer)PSE-1300(日油公司制造)、布莱玛(Blemmer)43PAPE-600B(日油公司制造)等。其中,可优选地列举AA-6(东亚合成公司制造)、AA-10(东亚合成公司制造)、AB-6(东亚合成公司制造)、AS-6(东亚合成公司制造)、AN-6(东亚合成公司制造)、布莱玛(Blemmer)PME-4000(日油公司制造)等。
特定树脂2优选为至少含有由下述式(1)~式(4)的任一者所表示的结构单元作为具有上述接枝链的结构单元。
[化8]
X1、X2、X3、X4、及X5分别独立地表示氢原子或一价的有机基。就合成上的制约的观点而言,优选为氢原子、或碳数为1~12的烷基,更优选为氢原子或甲基,特别优选为甲基。
W1、W2、W3、及W4分别独立地表示氧原子或NH,特别优选为氧原子。
R3表示分支或直链的亚烷基(碳数优选为1~10,更优选为2或3),就分散稳定性的观点而言,优选为由-CH2-CH(CH3)-所表示的基、或由-CH(CH3)-CH2-所表示的基。也可在特定树脂中混合使用两种以上的结构不同的R3
Y1、Y2、Y3、及Y4分别独立地为二价的连结基,结构上并无特别制约。具体而言,可列举下述的(Y-1)~(Y-21)的连结基等。下述结构中,A、B分别表示与式(1)~式(4)中的左末端基、右末端基的键结。下述所示的结构之中,就合成的简便性而言,更优选为(Y-2)、(Y-13)。
[化9]
Z1、Z2、Z3、及Z4分别独立地为氢原子或一价的取代基,取代基的结构并无特别限定,具体而言,可列举:烷基、羟基、烷氧基、芳氧基、或杂芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、或者杂芳基硫醚基、氨基等。其中,尤其就提升分散性的观点而言,优选为具有立体排斥效果,作为由Z1~Z3所表示的一价的取代基,优选为分别独立地为碳数为5~24的烷基或碳数为5~24的烷氧基,其中,特别优选为分别独立地为具有碳数为5~24的分支烷基的烷氧基、或具有碳数为5~24的环状烷基的烷氧基。另外,作为由Z4所表示的一价的取代基,优选为碳数为5~24的烷基,其中,优选为分别独立地为碳数为5~24的分支烷基或者碳数为5~24的环状烷基。
n、m、p、及q分别为1~500的整数。
j及k分别独立地表示2~8的整数。
就分散稳定性的观点而言,j及k优选为4~6的整数,最优选为5。
R4表示氢原子或一价的有机基,结构上并无特别限定,但优选为氢原子、烷基、芳基、杂芳基,更优选为氢原子、烷基。当该R4为烷基时,作为该烷基,优选为碳数为1~20的直链状烷基、碳数为3~20的分支状烷基、或碳数为5~20的环状烷基,更优选为碳数为1~20的直链状烷基,特别优选为碳数为1~6的直链状烷基。也可在特定树脂中混合使用两种以上的结构不同的R4
作为由上述式(1)所表示的结构单元,就分散稳定性的观点而言,更优选为由下述式(1A)或式(2A)所表示的结构单元。
[化10]
式(1A)中,X1、Y1、Z1及n的含义与式(1)中的X1、Y1、Z1及n相同,优选的范围也相同。
式(2A)中,X2、Y2、Z2及m的含义与式(2)中的X2、Y2、Z2及m相同,优选的范围也相同。
作为特定树脂2,更优选为具有由上述式(1A)所表示的结构单元者。
在特定树脂2中,以质量换算计,相对于特定树脂2的总质量,优选为在10%~75%的范围内包含具有上述接枝链的结构单元(重复单元),更优选为在12%~50%的范围内包含具有上述接枝链的结构单元(重复单元),特别优选为在15%~40%的范围内包含具有上述接枝链的结构单元(重复单元)。若为该范围内,则金属氧化物粒子的分散性或分散稳定性高,使用分散组合物所形成的涂布膜的膜厚的均一性变得更良好。另外,作为特定树脂,也可为两种以上的结构不同的接枝共聚物的组合。
另外,特定树脂2优选为如下的聚合物,即相对于特定树脂2的总质量,以25质量%以上、90质量%以下包含具有酸基的结构单元(重复单元)。相对于特定树脂2的总质量,具有酸基的结构单元的含量更优选为50质量%以上、80质量%以下,最优选为60质量%以上、75质量%以下。
另外,通过具有酸基的结构单元的含量为上述范围内,而可将特定树脂的酸值适宜地调整至下述的优选的范围内。
另外,酸基还能作为除接枝链以外,能与金属氧化物粒子形成相互作用的官能基发挥功能。
作为上述酸基,例如可列举羧酸基、磺酸基、磷酸基、酚性羟基等,就对于金属氧化物粒子的吸附力、及分散性·分散稳定性的观点而言,优选为选自羧酸基、磺酸基、及磷酸基中的至少一种,特别优选为羧酸基。
进而,酸基结构优选为自树脂结构的主链起相隔5个原子以上的结构。进而,作为酸基,最优选为键结于芳香环上的羧酸。
作为上述酸基,可单独使用这些酸基的一种、或将两种以上组合使用。
上述特定树脂2的酸值优选为70mgKOH/g以上、350mgKOH/g以下的范围,更优选为80mgKOH/g以上、300mgKOH/g以下的范围,进而更优选为100mgKOH/g以上、250mgKOH/g以下的范围。通过将酸值设为上述范围,即便在将分散组合物涂布在大尺寸(例如12英寸)的晶片上的情况下,也可更确实地获得晶片的中心部与周边部的膜厚差小的膜。
特定树脂2的酸值例如可根据特定树脂中的酸基的平均含量而算出。另外,通过使构成特定树脂的含有酸基的单体单元的含量变化,而可获得具有所期望的酸值的树脂。
特定树脂2可进一步包括具有上述接枝链及酸基以外的可与金属氧化物粒子形成相互作用的官能基的结构单元(重复单元)。此种具有其他能与金属氧化物粒子形成相互作用的官能基的结构单元在结构上并无特别限定,例如可列举具有碱性基的结构单元、具有配位性基的结构单元、含有具有反应性的基的结构单元等。
作为上述碱性基,例如可列举:一级氨基、二级氨基、三级氨基、含有N原子的杂环、酰胺基等。特别优选为对于金属氧化物粒子的吸附力良好、且分散性·分散稳定性高的三级氨基。作为上述碱性基,可单独使用这些基的一种、或将两种以上组合使用。
特定树脂2可含有具有碱性基的结构单元(重复单元),也可不含具有碱性基的结构单元(重复单元),当含有具有碱性基的结构单元(重复单元)时,相对于特定树脂的总质量,具有碱性基的结构单元的含量为0.1质量%以上、50质量%以下,特别优选为0.1质量%以上、30质量%以下。
作为上述配位性基、具有反应性的基,例如可列举:乙酰基乙酰氧基、三烷氧基硅烷基、异氰酸酯基、酸酐残基、酰氯残基等。特别优选为对于金属氧化物粒子的吸附力良好、分散性·分散稳定性高的乙酰基乙酰氧基。作为上述配位性基、具有反应性的基,可单独使用这些基的一种、或将两种以上组合使用。
特定树脂可含有包含配位性基或具有反应性的基的结构单元(重复单元),也可不含包含配位性基或具有反应性的基的结构单元(重复单元),当含有包含配位性基或具有反应性的基的结构单元(重复单元)时,相对于特定树脂的总质量,包含配位性基或具有反应性的基的结构单元的含量优选为0.1质量%以上、50质量%以下,特别优选为0.1质量%以上、30质量%以下。
特定树脂2可利用现有公知的方法来合成。作为合成时所使用的溶媒,例如可列举:二氯化乙烯、环己酮、甲基乙基酮、丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙酸2-甲氧基乙酯、1-甲氧基-2-丙醇、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲苯、乙酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯等。这些溶媒可单独使用、或混合两种以上。
作为上述特定树脂2的具体例,可列举以下的例示化合物1~例示化合物32,但本发明并不限定于这些例示化合物。下述例示化合物中,一并记载于各结构单元中的数值(一并记载于主链重复单元中的数值)表示该结构单元的含量[质量%:记载为(wt%)]。一并记载于侧链的重复部位中的数值表示该重复部位的重复数。
[化11]
[化12]
[化13]
[化14]
[化15]
[化16]
[化17]
[化18]
[化19]
特定树脂2的重量平均分子量(利用凝胶渗透色谱法(Gel Permeation Chromatography,GPC)所测定的聚苯乙烯换算值)优选为5,000以上、300,000以下,更优选为7,000以上、100,000以下,特别优选为10,000以上、50,000以下。
作为分散剂,使用主链及侧链的至少一者上含有氮原子的寡聚亚胺系分散剂也优选。作为寡聚亚胺系分散剂,优选为包含:具有含有pKa为14以下的官能基的部分结构X的重复单元、及含有原子数为40~10,000的侧链Y的侧链,且在主链及侧链的至少一者上具有碱性氮原子的分散树脂(以下,适宜称为“特定分散树脂3”)。此处,碱性氮原子只要是呈现碱性的氮原子,则并无特别限制。
作为特定树脂3,也可具有与上述部分结构X等成对的部分结构W,部分结构W优选为具有pKb为14以下的氮原子的结构部,更优选为含有具有pKb为10以下的氮原子的结构。所谓碱强度pKb,是指在水温25℃下的pKb,其是用以定量地表示碱的强度的指标之一,且含义与碱性度常数相同。碱强度pKb与后述的酸强度pKa处于pKb=14-pKa的关系。再者,当部分结构X与部分结构W成对而形成盐结构时,设想部分结构X与部分结构W已解离的结构,而作为质子(H+)或氢氧化物离子(OH-)与其进行离子键结而成的化合物来评价其pKa及pKb。关于部分结构X,其后进一步说明其详细情况。
部分结构X的优选的范围的详细含义与后述的部分结构X相同。另外,关于上述侧链Y,其优选的范围的详细含义也同样与后述的侧链Y相同。上述W优选为侧链Y的连结部解离而变成离子键结性的部位的结构。
作为特定树脂3的一例,可列举由下述式[B]所表示的树脂。
[化20]
上述式中,x、y、及z分别表示重复单元的聚合摩尔比,优选为x为5~50,y为5~60,z为10~90。l表示聚酯链的连结数,且为能形成原子数为40~10,000的侧链的整数,l优选为5~100,000,更优选为20~20,000,进而更优选为40~2,000。由式中的x来规定共聚比的重复单元为部分结构X,由式中的z来规定共聚比的重复单元为部分结构Y。
特定分散树脂3特别优选为(i)具有重复单元(i)与侧链(ii)的分散树脂(以下,适宜称为“特定分散树脂(B1)”),上述重复单元(i)是选自聚(低级亚烷基亚胺)系重复单元、聚烯丙基胺系重复单元、聚二烯丙基胺系重复单元、间二甲苯二胺-表氯醇缩聚物系重复单元、及聚乙烯基胺系重复单元中的至少一种具有碱性氮原子的重复单元,并具有键结于上述碱性氮原子上、且含有pKa为14以下的官能基的部分结构X,上述侧链(ii)含有原子数为40~10,000的侧链Y。
特定分散树脂(B1)具有上述重复单元(i)。由此,分散树脂对于粒子表面的吸附力提升,且可减少粒子间的相互作用。聚(低级亚烷基亚胺)可为链状,也可为网状。此处,所谓低级亚烷基亚胺,是指含有碳数为1~5的亚烷基链的亚烷基亚胺。上述重复单元(i)优选为形成特定分散树脂中的主链部。该主链部的数量平均分子量,即自特定分散树脂(B1)中去除含有上述侧链Y部分的侧链后的部分的数量平均分子量优选为100~10,000,更优选为200~5,000,最优选为300~2,000。主链部的数量平均分子量可通过利用GPC法所得的聚苯乙烯换算值来测定。
作为特定分散树脂(B1),优选为含有由下述式(I-1)所表示的重复单元及由式(I-2)所表示的重复单元、或由式(I-1)所表示的重复单元及由式(I-2a)所表示的重复单元的分散树脂。
[化21]
R1及R2分别独立地表示氢原子、卤素原子或烷基(优选为碳数为1~6)。a分别独立地表示1~5的整数。*表示重复单元间的连结部。
R8及R9为含义与R1相同的基。
L为单键、亚烷基(优选为碳数为1~6)、亚烯基(优选为碳数为2~6)、亚芳基(优选为碳数为6~24)、亚杂芳基(优选为碳数为1~6)、亚氨基(优选为碳数为0~6)、醚基、硫醚(thioether)基、羰基、或与这些的组合相关的连结基。其中,优选为单键或-CR5R6-NR7-(亚氨基变成X或Y)。此处,R5R6分别独立地表示氢原子、卤素原子、烷基(优选为碳数为1~6)。R7为氢原子或碳数为1~6的烷基。
La为与CR8CR9及N一同形成环结构的结构部位,优选为与CR8CR9的碳原子一同形成碳数为3~7的非芳香族杂环的结构部位。更优选为与CR8CR9的碳原子及N(氮原子)一同形成5元~7元的非芳香族杂环的结构部位,进而更优选为形成5元的非芳香族杂环的结构部位,特别优选为形成吡咯烷的结构部位。其中,该结构部位可进而具有烷基等取代基。
X表示具有pKa为14以下的官能基的基。
Y表示原子数为40~10,000的侧链。
特定分散树脂(B1)优选为进而具有由式(I-3)、式(I-4)、或式(I-5)所表示的重复单元作为共聚成分。通过特定分散树脂(B1)含有此种重复单元,而可进一步提升分散性能。
[化22]
R1、R2、R8、R9、L、La、a及*的含义与式(I-1)、式(I-2)、式(I-2a)中的规定相同。
Ya表示具有阴离子基的原子数为40~10,000的侧链。由式(I-3)所表示的重复单元可通过向主链部具有一级氨基或二级氨基的树脂中添加具有与胺进行反应而形成盐的基的寡聚物或聚合物进行反应来形成。Ya优选为后述式(III-2)。
在式(I-1)~式(I-5)中,R1及R2特别优选为氢原子。就获得原料的观点而言,优选为a为2。
特定分散树脂(B1)也可进而包含含有一级氨基或三级氨基的低级亚烷基亚胺作为重复单元。再者,在此种低级亚烷基亚胺重复单元中的氮原子上,也可进而键结由上述X、Y或Ya所表示的基。另外,含有在此种主链结构上键结有由X所表示的基的重复单元、及在此种主链结构上键结有Y的重复单元两者的树脂也包含于特定分散树脂(B1)中。
就保存稳定性·显影性的观点而言,在特定分散树脂(B1)中所含有的所有重复单元中,优选为含有1摩尔%~80摩尔%的由式(I-1)所表示的重复单元,最优选为含有3摩尔%~50摩尔%的由式(I-1)所表示的重复单元。就保存稳定性的观点而言,在特定分散树脂(B1)中所含有的所有重复单元中,优选为含有10摩尔%~90摩尔%的由式(I-2)所表示的重复单元,最优选为含有30摩尔%~70摩尔%的由式(I-2)所表示的重复单元。就分散稳定性及亲疏水性的平衡的观点而言,重复单元(I-1)及重复单元(I-2)的含有比[(I-1):(I-2)]以摩尔比计优选为10:1~1:100的范围,更优选为1:1~1:10的范围。就效果的观点而言,在特定分散树脂(B1)中所含有的所有重复单元中,优选为含有0.5摩尔%~20摩尔%的视需要而并用的由式(I-3)所表示的重复单元,最优选为含有1摩尔%~10摩尔%的视需要而并用的由式(I-3)所表示的重复单元。再者,聚合物链Ya进行离子键结可通过红外分光法或碱滴定来确认。
再者,关于上述式(I-2)的共聚比的说明对于由式(I-2a)、式(I-4)、式(I-5)所表示的重复单元而言也为相同的含义,当包含两者时是指其总量。
·部分结构X
上述各式中的部分结构X具有水温25℃下的pKa为14以下的官能基。此处所述的“pKa”是指《化学便览(II)》(修订4版,1993年,日本化学会编,丸善股份有限公司)中所记载的定义的pKa。“pKa为14以下的官能基”只要是物性满足该条件者即可,其结构等并无特别限定,可列举pKa满足上述范围的公知的官能基,尤其,优选为pKa为12以下的官能基,特别优选为pKa为11以下的官能基。不特别存在下限值,但较实际的是-5以上。作为部分结构X,具体而言,例如可列举羧酸基(pKa:3~5左右)、磺酸(pKa:-3~-2左右)、-COCH2CO-(pKa:8~10左右)、-COCH2CN(pKa:8~11左右)、-CONHCO-、酚性羟基、-RFCH2OH或-(RF)2CHOH(RF表示全氟亚烷基或全氟烷基;pKa:9~11左右)、磺酰胺基(pKa:9~11左右)等,特别优选为羧酸基(pKa:3~5左右)、磺酸基(pKa:-3~-2左右)、-COCH2CO-(pKa:8~10左右)。
通过部分结构X所具有的官能基的pKa为14以下,而可达成与高折射粒子的相互作用。部分结构X优选为直接键结于上述具有碱性氮原子的重复单元中的碱性氮原子上。部分结构X不仅能够以进行共价键结而形成盐的形态来连结,还能够以进行离子键结而形成盐的形态来连结。作为部分结构X,特别优选为具有由下述式(V-1)、式(V-2)或式(V-3)所表示的结构者。
[化23]
U表示单键或二价的连结基。
d及e分别独立地表示0或1。
Q表示酰基或烷氧基羰基。
作为由U所表示的二价的连结基,例如可列举亚烷基(更具体而言,例如-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CHMe-(Me为甲基)、-(CH2)5-、-CH2CH(n-C10H21)-等)、含有氧的亚烷基(更具体而言,例如-CH2OCH2-、-CH2CH2OCH2CH2-等)、亚芳基(例如亚苯基、甲代亚苯基、亚联苯基、亚萘基、亚呋喃基、亚吡咯基等)、亚烷氧基(例如亚乙氧基、亚丙氧基、亚苯氧基等)等,特别优选为碳数为1~30的亚烷基或碳数为6~20的亚芳基,最优选为碳数为1~20的亚烷基或碳数为6~15的亚芳基。
另外,就生产性的观点而言,d优选为1,另外,e优选为0。
Q表示酰基或烷氧基羰基。作为Q中的酰基,优选为碳数为1~30的酰基(例如甲酰基、乙酰基、正丙酰基、苯甲酰基等),特别优选为乙酰基。作为Q中的烷氧基羰基,Q特别优选为酰基,就制造的容易性、原料(X的前体Xa)的获得性的观点而言,优选为乙酰基。
部分结构X优选为与具有碱性氮原子的重复单元中的该碱性氮原子键结。由此,二氧化钛粒子的分散性·分散稳定性飞跃性地提升。可认为部分结构X还赋予溶剂溶解性,并抑制树脂的经时的析出,由此有助于分散稳定性。进而,部分结构X因含有pKa为14以下的官能基,故也作为碱可溶性基发挥功能。由此,可认为显影性提升,并可实现分散性·分散稳定性·显影性的并存。
部分结构X中的pKa为14以下的官能基的含量并无特别限制,但相对于特定分散树脂(B1)1g,优选为0.01mmol~5mmol,特别优选为0.05mmol~1mmol。另外,就酸值的观点而言,含有特定分散树脂(B1)的酸值变成5mgKOH/g~50mgKOH/g左右的量的上述官能基就显影性的观点而言优选。
·侧链Y
作为Y,可列举可与特定分散树脂(B1)的主链部连结的聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸酯等公知的聚合物链。Y中的与特定分散树脂(B1)的键结部位优选为侧链Y的末端。
Y优选为与选自聚(低级亚烷基亚胺)系重复单元、聚烯丙基胺系重复单元、聚二烯丙基胺系重复单元、间二甲苯二胺-表氯醇缩聚物系重复单元、及聚乙烯基胺系重复单元中的至少一种具有氮原子的重复单元的上述氮原子键结。选自聚(低级亚烷基亚胺)系重复单元、聚烯丙基胺系重复单元、聚二烯丙基胺系重复单元、间二甲苯二胺-表氯醇缩聚物系重复单元、及聚乙烯基胺系重复单元中的至少一种具有碱性氮原子的重复单元等的主链部与Y的键结方式为共价键结、离子键结、或共价键结及离子键结的混合。Y与上述主链部的键结方式的比率为共价键结:离子键结=100:0~0:100,优选为95:5~5:95,特别优选为90:10~10:90。
Y优选为与上述具有碱性氮原子的重复单元的上述氮原子进行酰胺键结、或作为羧酸盐而进行离子键结。
作为上述侧链Y的原子数,就分散性·分散稳定性·显影性的观点而言,优选为50~5,000,更优选为60~3,000。
另外,Y的数量平均分子量可通过利用GPC法所得的聚苯乙烯换算值来测定。此时,较实际的是在将Y导入至树脂中之前的状态下测定其分子量。Y的数量平均分子量特别优选为1,000~50,000,就分散性·分散稳定性·显影性的观点而言,最优选为1,000~30,000。Y的分子量可根据成为Y的原料的高分子化合物来特别规定,其测定方法依照后述利用GPC的测定条件。
相对于主链连锁,优选为在树脂1分子中连结有两个以上的由Y所表示的侧链结构,特别优选为连结有5个以上的由Y所表示的侧链结构。
尤其,Y优选为具有由式(III-1)所表示的结构者。
[化24]
式(III-1)中,Z为具有聚酯链作为部分结构的聚合物或寡聚物,表示自具有由HO-CO-Z所表示的游离的羧酸的聚酯中去除羧基后的残基。当特定分散树脂(B1)含有由式(I-3)~式(I-5)所表示的重复单元时,优选为Ya为式(III-2)。
[化25]
式(III-2)中,Z的含义与式(III-1)中的Z相同。上述部分结构Y中,在一末端具有羧基的聚酯可通过羧酸与内酯的缩聚、含有羟基的羧酸的缩聚、二元醇与二元羧酸(或环状酸酐)的缩聚等而获得。
Z优选为-(LB)nB-ZB
ZB表示氢原子或一价的有机基。当ZB为有机基时,优选为烷基(优选为碳数为1~30)、芳基、杂环基等。ZB可进而具有取代基,作为该取代基,可列举碳数为6~24的芳基、碳数为3~24的杂环基。
LB为亚烷基(优选为碳数为1~6)、亚烯基(优选为碳数为2~6)、亚芳基(优选为碳数为6~24)、亚杂芳基(优选为碳数为1~6)、亚氨基(优选为碳数为0~6)、醚基、硫醚基、羰基、或与这些的组合相关的连结基。其中,优选为亚烷基(优选为碳数为1~6)、醚基、羰基、或与这些的组合相关的连结基。亚烷基可为分支,也可为直链。亚烷基可具有取代基,优选的取代基为烷基(优选的碳数为1~6)、酰基(优选的碳数为2~6)、烷氧基(优选的碳数为1~6)、或烷氧基羰基(优选的碳数为2~8)。nB为5~100,000的整数。nB个LB可为彼此不同的结构。
以下,通过树脂所具有的重复单元的具体结构与其组合来表示特定分散树脂3的具体形态,但本发明并不限定于此。下述式中,k、l、m、及n分别表示重复单元的聚合摩尔比,k为1~80,l为10~90,m为0~80,n为0~70,且k+l+m+n=100。由k、l、m所定义者,仅由k、l所定义者分别表示k+l+m=100、k+l=100。p及q表示聚酯链的连结数,且分别独立地表示5~100,000。Ra表示氢原子或烷基羰基。
[化26]
[化27]
[化28]
[化29]
[化30]
[化31]
[化32]
[化33]
[化34]
[化35]
作为合成特定分散树脂3的方法,可利用日本专利特愿2011-190180号的公开公报中所记载的方法来合成。
作为上述特定分散树脂3的分子量,以重量平均分子量计,优选为3,000~100,000,5,000~55,000若重量平均分子量为上述范围内,则导入至聚合物的末端的多个上述吸附部位的效果得以充分地发挥,能发挥对于二氧化钛粒子表面的吸附性优异的性能。再者,在本说明书中,只要事先无特别说明,则GPC是使用HLC-8020GPC(东曹(Tosoh)(股份)制造),并将管柱设为TSKgel SuperHZM-H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(东曹公司制造)来进行测定。载体只要适宜选定即可,但只要可溶解,便使用四氢呋喃。
在高折射率层形成用的硬化性树脂组合物中,分散剂可单独使用一种、或将两种以上组合使用。
就分散性、分散稳定性的观点而言,相对于高折射率层形成用的硬化性树脂组合物的总固体成分的分散剂的含量优选为10质量%~50质量%的范围,更优选为11质量%~40质量%的范围,进而更优选为12质量%~30质量%的范围。
-其他分散树脂-
在高折射率层形成用的硬化性树脂组合物中,以调整金属氧化物粒子的分散性等为目的,也可含有上述特定树脂以外的分散树脂(以下,有时称为“其他分散树脂”)。
作为可用于本发明的其他分散树脂,可列举:高分子分散剂[例如聚酰胺胺与其盐、多羧酸与其盐、高分子量不饱和酸酯、改性聚氨基甲酸酯、改性聚酯、改性聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸系共聚物、萘磺酸甲醛缩合物]、及聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺、烷醇胺、颜料衍生物等。
其他分散树脂根据其结构而可进一步分类成直链状高分子、末端改性型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子。
作为其他分散树脂的具体例,可列举:毕克化学(BYK Chemie)公司制造的“迪斯帕毕克(Disperbyk)-101(聚酰胺胺磷酸盐)、迪斯帕毕克(Disperbyk)-107(羧酸酯)、迪斯帕毕克(Disperbyk)-110(含有酸基的共聚物)、迪斯帕毕克(Disperbyk)-130(聚酰胺)、迪斯帕毕克(Disperbyk)-161、迪斯帕毕克(Disperbyk)-162、迪斯帕毕克(Disperbyk)-163、迪斯帕毕克(Disperbyk)-164、迪斯帕毕克(Disperbyk)-165、迪斯帕毕克(Disperbyk)-166、迪斯帕毕克(Disperbyk)-170(高分子共聚物)”、“毕克(BYK)-P104、毕克(BYK)-P105(高分子量不饱和多羧酸)”,埃夫卡(EFKA)公司制造的“埃夫卡(EFKA)4047、埃夫卡(EFKA)4050、埃夫卡(EFKA)4010、埃夫卡(EFKA)4165(聚氨基甲酸酯系)、埃夫卡(EFKA)4330、埃夫卡(EFKA)4340(嵌段共聚物)、埃夫卡(EFKA)4400、埃夫卡(EFKA)4402(改性聚丙烯酸酯)、埃夫卡(EFKA)5010(聚酯酰胺)、埃夫卡(EFKA)5765(高分子量多羧酸盐)、埃夫卡(EFKA)6220(脂肪酸聚酯)、埃夫卡(EFKA)6745(酞菁衍生物)、埃夫卡(EFKA)6750(偶氮颜料衍生物)”,味之素精细化学(Ajinomoto Fine-Techno)公司制造的“阿吉斯帕(AJISPER)PB821、阿吉斯帕(AJISPER)PB822”,共荣社化学公司制造的“弗洛兰(FLOWLEN)TG-710(氨基甲酸酯寡聚物)”、“波利弗洛(POLYFLOW)No.50E、No.300(丙烯酸系共聚物)”,楠本化成公司制造的“迪斯帕隆(DISPARLON)KS-860、873SN、874、#2150(脂肪族多元羧酸)、#7004(聚醚酯)、DA-703-50、DA-705、DA-725”,花王公司制造的“德摩尔DEMOL)RN、N(萘磺酸甲醛缩聚物)、MS、C、SN-B(芳香族磺酸甲醛缩聚物)”、“赫莫吉诺(HOMOGENOL)L-18(高分子多羧酸)”、“艾牧金(EMULGEN)920、930、935、985(聚氧乙烯壬基苯基醚)”、“阿塞他命(ACETAMIN)86(硬脂基胺乙酸酯)”,路博润(Lubrizol)公司制造的“索斯帕斯(SOLSPERSE)5000(酞菁衍生物)、索斯帕斯(SOLSPERSE)22000(偶氮颜料衍生物)、索斯帕斯(SOLSPERSE)13240(聚酯胺)、索斯帕斯(SOLSPERSE)3000、索斯帕斯(SOLSPERSE)17000、索斯帕斯(SOLSPERSE)27000(末端部具有功能部的高分子)、索斯帕斯(SOLSPERSE)24000、索斯帕斯(SOLSPERSE)28000、索斯帕斯(SOLSPERSE)32000、索斯帕斯(SOLSPERSE)38500(接枝型高分子)”,日光化学(Nikko Chemicals)公司制造的“尼克尔(NIKKOL)T106(聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯)、MYS-IEX(聚氧乙烯单硬脂酸酯)”等。
这些其他树脂可单独使用,也可将两种以上组合使用。
高折射率层形成用的硬化性树脂组合物可含有其他分散树脂,也可不含其他分散树脂,当含有其他分散树脂时,相对于高折射率层形成用的硬化性树脂组合物的总固体成分的其他分散树脂的含量优选为1质量%~20质量%的范围,更优选为1质量%~10质量%的范围。
(C)粘合剂
就提升皮膜特性等的观点而言,高折射率层用的硬化性树脂组合物优选为进而含有粘合剂(C)。
作为上述粘合剂(以下,也称为粘合剂聚合物),可列举:使具有羧基的单体进行均聚或共聚而成的树脂,使具有酸酐的单体进行均聚或共聚并对酸酐单元加以水解、或者加以半酯化或半酰胺化而成的树脂,以不饱和一元羧酸及酸酐来使环氧树脂改性而成的环氧丙烯酸酯等。作为具有羧基的单体,可列举丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、4-羧基苯乙烯等,作为具有酸酐的单体,可列举顺丁烯二酸酐等。
另外,存在同样在侧链上具有羧酸基的酸性纤维素衍生物。除此以外,在具有羟基的聚合物中加成环状酸酐而成者等有用。
当使用共聚物作为粘合剂时,作为进行共聚的化合物,也可使用之前列举的单体以外的其他单体。作为其他单体的例子,可列举下述(1)~下述(12)的化合物。
(1)丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸3-羟基丙酯、丙烯酸4-羟基丁酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、甲基丙烯酸3-羟基丙酯、甲基丙烯酸4-羟基丁酯等具有脂肪族羟基的丙烯酸酯类、及甲基丙烯酸酯类。
(2)丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸-2-氯乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸2-苯基乙烯酯、丙烯酸1-丙烯酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸2-烯丙氧基乙酯、丙烯酸炔丙酯等丙烯酸烷基酯。
(3)甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸-2-氯乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、甲基丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸2-苯基乙烯酯、甲基丙烯酸1-丙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸2-烯丙氧基乙酯、甲基丙烯酸炔丙酯等甲基丙烯酸烷基酯。
(4)丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-己基甲基丙烯酰胺、N-环己基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺、N-硝基苯基丙烯酰胺、N-乙基-N-苯基丙烯酰胺、乙烯基丙烯酰胺、乙烯基甲基丙烯酰胺、N,N-二烯丙基丙烯酰胺、N,N-二烯丙基甲基丙烯酰胺、烯丙基丙烯酰胺、烯丙基甲基丙烯酰胺等丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。
(5)乙基乙烯基醚、2-氯乙基乙烯基醚、羟乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、辛基乙烯基醚、苯基乙烯基醚等乙烯基醚类。
(6)乙酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等乙烯基酯类。
(7)苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、对乙酰氧基苯乙烯等苯乙烯类。
(8)甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、丙基乙烯基酮、苯基乙烯基酮等乙烯基酮类。
(9)乙烯、丙烯、异丁烯、丁二烯、异戊二烯等烯烃类。
(10)N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯腈、甲基丙烯腈等。
(11)顺丁烯二酰亚胺、N-丙烯酰基丙烯酰胺、N-乙酰基甲基丙烯酰胺、N-丙酰基甲基丙烯酰胺、N-(对氯苯甲酰基)甲基丙烯酰胺等不饱和酰亚胺。
(12)在α位上键结有杂原子的甲基丙烯酸系单体。例如可列举日本专利特开2002-309057号、日本专利特开2002-311569号等各公报中所记载的化合物。
作为粘合剂的市售品,例如可列举:富士胶片精细化学公司(FUJIFILM Finechemicals,FFFC公司)制造的甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物(共聚比:80/20(质量%),重量平均分子量:12,000)、压克力贝斯(Acrybase)(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸异丁酯/甲基丙烯酸2-羟基乙酯/甲基丙烯酸共聚物与甲氧基聚乙二醇的接枝共聚物,藤仓化成(股份)制造)等。
在上述粘合剂中,包含使将由下述通式(ED)所表示的化合物(以下有时也称为“醚二聚体”)作为必需成分的单体成分进行聚合而成的重复单元也优选。
[化36]
(式(ED)中,R1及R2分别独立地表示氢原子或可具有取代基的碳数为1~25的烃基)
当使包含由通式(ED)所表示的化合物的单体成分进行聚合而成的聚合物含有其他可进行共聚的单体时,其含有比例并无特别限制,但优选为95质量%以下,更优选为85质量%以下。
使包含由通式(ED)所表示的化合物的单体成分进行聚合而成的聚合物的重量平均分子量并无特别限制,但就组合物的粘度、及由该组合物所形成的涂膜的耐热性的观点而言,优选为2000~200000,更优选为5000~100000,进而更优选为5000~20000。
另外,当使包含由通式(ED)所表示的化合物的单体成分进行聚合而成的聚合物具有酸基时,酸值优选为30mgKOH/g~500mgKOH/g,更优选为50mgKOH/g~400mgKOH/g。
使包含由通式(ED)所表示的化合物的单体成分进行聚合而成的聚合物可通过使至少将醚二聚体作为必需成分的上述单体进行聚合而容易地获得。此时,醚二聚体的环化反应与聚合同时进行而形成四氢吡喃环结构。
作为应用于使包含由通式(ED)所表示的化合物的单体成分进行聚合而成的聚合物的合成的聚合方法,并无特别限制,可采用现有公知的各种聚合方法,但特别优选为利用溶液聚合法。详细而言,例如可依据日本专利特开2004-300204号公报中所记载的聚合物(a)的合成方法,合成使包含由通式(ED)所表示的化合物的单体成分进行聚合而成的聚合物。
以下,表示使包含由通式(ED)所表示的化合物的单体成分进行聚合而成的聚合物的例示化合物,但本发明并不限定于这些例示化合物。下述所示的例示化合物的组成比为摩尔%。
[化37]
[化38]
在本发明中,特别优选为使二甲基-2,2'-[氧基双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯(以下称为“DM”)、甲基丙烯酸苄酯(以下称为“BzMA”)、甲基丙烯酸甲酯(以下称为“MMA”)、甲基丙烯酸(以下称为“MAA”)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(以下称为“GMA”)进行共聚而成的聚合物。尤其,优选为DM:BzMA:MMA:MAA:GMA的摩尔比为5~15:40~50:5~15:5~15:20~30。优选为构成本发明中所使用的共聚物的成分的95质量%以上为这些成分。另外,该聚合物的重量平均分子量优选为9000~20000。
本发明中所使用的聚合物的重量平均分子量(利用GPC法所测定的聚苯乙烯换算值)优选为1000~2×105,更优选为2000~1×105,进而更优选为5000~5×104
这些之中,侧链上具有烯丙基或乙烯基酯基与羧基的(甲基)丙烯酸树脂,及日本专利特开2000-187322号公报、日本专利特开2002-62698号公报中所记载的侧链上具有双键的碱可溶性树脂,或日本专利特开2001-242612号公报中所记载的侧链上具有酰胺基的碱可溶性树脂的膜强度、感度、显影性的平衡优异,而合适。作为上述聚合物的例子,可列举:蒂阿诺(Dianal)NR系列(三菱丽阳股份有限公司制造),佛陀玛(Photomer)6173(含有COOH的丙烯酸聚氨基甲酸酯寡聚物(polyurethane acrylic oligomer)钻石三叶草股份有限公司(DiamondShamrock Co.Ltd.,)制造),比斯克(Viscoat)R-264、KS树脂(KS RESIST)106(均为大阪有机化学工业股份有限公司制造),赛克罗马(Cyclomer)P ACA230AA等赛克罗马(Cyclomer)P系列、普拉赛尔(Placcel)CF200系列(均为大赛璐化学工业股份有限公司制造),艾巴克力(Ebecryl)3800(大赛璐-UCB(Daicel-UCB)股份有限公司制造)等。
另外,日本专利特公平7-120040号公报、日本专利特公平7-120041号公报、日本专利特公平7-120042号公报、日本专利特公平8-12424号公报、日本专利特开昭63-287944号公报、日本专利特开昭63-287947号公报、日本专利特开平1-271741号公报等中所记载的含有酸基的氨基甲酸酯系粘合剂聚合物,或日本专利特开2002-107918号公报中所记载的侧链上具有酸基与双键的氨基甲酸酯系粘合剂聚合物因强度非常优异,故就膜强度的观点而言有利。
另外,欧洲专利第993966号、欧洲专利第1204000号、日本专利特开2001-318463号公报等中所记载的具有酸基的缩醛改性聚乙烯醇系粘合剂聚合物的膜强度也优异,而合适。
进而,除此以外,作为水溶性线状有机聚合物,聚乙烯吡咯烷酮或聚环氧乙烷等有用。另外,为了提升硬化皮膜的强度,醇可溶性尼龙或2,2-双-(4-羟苯基)-丙烷与表氯醇的聚醚等也有用。
作为能在本实施形态的硬化性组合物中使用的粘合剂聚合物的重量平均分子量(利用GPC法所测定的聚苯乙烯换算值),优选为5,000以上,更优选为1万以上、30万以下的范围,数量平均分子量优选为1,000以上,更优选为2,000以上、25万以下的范围。多分散度(重量平均分子量/数量平均分子量)优选为1以上,更优选为1.1以上、10以下的范围。
这些粘合剂聚合物可为无规聚合物、嵌段聚合物、接枝聚合物等任一种。
粘合剂聚合物可利用现有公知的方法来合成。作为合成时所使用的溶媒,例如可列举:四氢呋喃、二氯化乙烯、环己酮、甲基乙基酮、丙酮、甲醇、乙醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙酸2-甲氧基乙酯、二乙二醇二甲醚、1-甲氧基-2-丙醇、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲苯、乙酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、二甲基亚砜、水等。这些溶媒可单独使用、或将两种以上混合使用。
作为合成能用于本实施形态的高折射率层形成用硬化性组合物的粘合剂聚合物时所使用的自由基聚合引发剂,可列举偶氮系引发剂、过氧化物引发剂等公知的化合物。
在高折射率层形成用的硬化性树脂组合物中,粘合剂可单独使用一种、或将两种以上组合使用。
高折射率层形成用的硬化性树脂组合物中,粘合剂的含量优选为1质量%以上、40质量%以下,更优选为3质量%以上、30质量%以下,进而更优选为4质量%以上、20质量%以下。
作为高折射率层形成用的硬化性树脂组合物的制造方法,可无特别限制地应用通常所使用的分散组合物的制造方法。例如,就提升分散性的观点而言,优选为将金属氧化物粒子、分散剂、及其后的溶媒混合,并利用循环型分散装置(珠磨机)等进行分散处理,由此先制备分散组合物,然后调配聚合性化合物组合物。
高折射率层形成用的硬化性树脂组合物优选为含有聚合性化合物(D)与聚合引发剂,视需要含有其他成分。
另外,高折射率层形成用的硬化性树脂组合物优选为透明的组合物,更具体而言,其为如下的组合物:当由组合物来形成作为膜厚为1.0μm的硬化膜的高折射率层时,该硬化膜在厚度方向上的透光率遍及400nm~700nm的波长区域的整个区域变成90%以上。
只要高折射率层形成用的硬化性树脂组合物含有聚合性化合物(D)及聚合引发剂(E),则此种透光率的物性可通过任何手段来达成,例如通过调整聚合性化合物(D)或能进而添加的粘合剂(C)的种类及含量而适宜地达成。另外,还可通过调整金属氧化物粒子(A)的粒径、或分散剂(B)的种类及添加量而适宜地达成上述透光率的物性。
关于高折射率层形成用的硬化性树脂组合物及高折射率层,为了显现作为高折射率层所要求的特性,上述透光率优选为遍及400nm~700nm的波长区域的整个区域为90%以上。
上述透光率更优选为遍及400nm~700nm的波长区域的整个区域为95%以上,进而更优选为99%以上,最优选为100%。
(D)聚合性化合物
(D)聚合性化合物为具有至少一个乙烯性不饱和双键、环氧基、氧杂环丁基等聚合性基的加成聚合性化合物,可自具有至少一个,优选为两个以上的这些聚合性基的化合物中选择。此种化合物是在该技术领域中广为人知的化合物,在本发明中可无特别限定地使用这些化合物。
这些化合物例如具有单体,预聚物即二聚体、三聚体等多聚体及寡聚物,或这些的混合物以及这些的共聚物等化学形态。作为单体及其共聚物的例子,可列举不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、顺丁烯二酸等)或其酯类、酰胺类,优选为使用不饱和羧酸与脂肪族多元醇化合物的酯、及不饱和羧酸与脂肪族多元胺化合物的酰胺类。另外,还可适宜地使用具有羟基或氨基、巯基等亲核性取代基的不饱和羧酸酯或不饱和羧酸酰胺类,与单官能或多官能异氰酸酯类或者环氧类的加成反应物,以及与单官能或多官能的羧酸的脱水缩合反应物等。另外,具有异氰酸酯基或环氧基等亲电子性取代基的不饱和羧酸酯或不饱和羧酸酰胺类,与单官能或多官能的醇类、胺类、硫醇类的加成反应物;进而,具有卤基或甲苯磺酰基氧基等脱离性取代基的不饱和羧酸酯或不饱和羧酸酰胺类,与单官能或多官能的醇类、胺类、硫醇类的取代反应物也合适。另外,作为其他例,还可使用替换成不饱和膦酸、苯乙烯、乙烯基醚等的化合物群来代替上述不饱和羧酸。作为这些的具体的化合物,在本发明中也可适宜地使用日本专利特开2009-288705号公报的段落号0095~段落号0108中所记载的化合物。
聚合性化合物的第一种优选的形态为包含具有至少一个乙烯性不饱和双键的单体(聚合性单体)、或具有聚合性基的寡聚物(聚合性寡聚物)(以下,有时将聚合性单体与聚合性寡聚物合称为“聚合性单体等”)的形态。
另外,上述聚合性单体等为具有至少一个可进行加成聚合的乙烯基,且在常压下具有100℃以上的沸点的含有乙烯性不饱和基的化合物也优选。作为其例,可列举:聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等单官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧基丙基)醚、三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、甘油或三羟甲基乙烷等在多官能醇中加成环氧乙烷或环氧丙烷后进行(甲基)丙烯酸酯化而成者,如日本专利特公昭48-41708号、日本专利特公昭50-6034号、日本专利特开昭51-37193号各公报中所记载的(甲基)丙烯酸氨基甲酸酯类,日本专利特开昭48-64183号、日本专利特公昭49-43191号、日本专利特公昭52-30490号各公报中所记载的聚酯丙烯酸酯类,作为环氧聚合物与(甲基)丙烯酸的反应产物的环氧丙烯酸酯类等多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、以及这些的混合物。
具有(甲基)丙烯酰基的多官能丙烯酸酯系化合物类也可使用市售物,可列举新中村化学工业(股份)的NK酯(NK ESTER)A-TMMT、NK酯(NK ESTER)A-TMPT等。
还可列举使多官能羧酸与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等具有环状醚基及乙烯性不饱和基的化合物进行反应而获得的多官能(甲基)丙烯酸酯等。
另外,作为其他优选的聚合性单体等,还可使用日本专利特开2010-160418、日本专利特开2010-129825,日本专利4364216等中所记载的具有芴环、且具有二官能以上的乙烯性聚合性基的化合物,酚酞基(cardo)聚合物。
另外,作为在常压下具有100℃以上的沸点、且具有至少一个可进行加成聚合的乙烯性不饱和基的化合物,日本专利特开2008-292970号公报的段落号[0254]~段落号[0257]中所记载的化合物也合适。
另外,在日本专利特开平10-62986号公报中作为通式(1)及通式(2)且与其具体例一同记载的化合物也可用作聚合性单体,上述化合物是在上述多官能醇中加成环氧乙烷或环氧丙烷后进行(甲基)丙烯酸酯化而成的化合物。
进而,本发明中所使用的聚合性单体为日本专利特开2012-215806号公报段落0297~段落0300中所记载的由通式(MO-1)~通式(MO-6)所表示的聚合性单体也优选。
在本发明中,作为由通式(MO-1)~通式(MO-6)所表示的自由基聚合性单体的具体例,还可适宜地使用日本专利特开2007-269779号公报的段落号0248~段落号0251中所记载的化合物。
其中,作为聚合性单体等,优选为二季戊四醇三丙烯酸酯(市售品为卡亚拉得(KAYARAD)D-330;日本化药股份有限公司制造),二季戊四醇四丙烯酸酯(市售品为卡亚拉得(KAYARAD)D-320;日本化药股份有限公司制造),二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(市售品为卡亚拉得(KAYARAD)D-310;日本化药股份有限公司制造),二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(市售品为卡亚拉得(KAYARAD)DPHA;日本化药股份有限公司制造),及这些的(甲基)丙烯酰基介于乙二醇、丙二醇残基之间的结构,或二甘油EO(环氧乙烷)改性(甲基)丙烯酸酯(市售品为M-460;东亚合成制造)。也可使用这些的寡聚物型。
例如,可列举RP-1040(日本化药股份有限公司制造)等。
作为聚合性单体等,也可为具有羧基、磺酸基、磷酸基等酸基的多官能单体。因此,如上所述,只要乙烯性化合物是如其为混合物的情况般具有未反应的羧基者,则可直接利用该乙烯性化合物,在必要时,也可使上述乙烯性化合物的羟基与非芳香族羧酸酐进行反应而导入酸基。在此情况下,作为所使用的非芳香族羧酸酐的具体例,可列举:四氢邻苯二甲酸酐、烷基化四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、烷基化六氢邻苯二甲酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐。
在本发明中,具有酸基的单体为脂肪族聚羟基化合物与不饱和羧酸的酯,优选为使脂肪族聚羟基化合物的未反应的羟基与非芳香族羧酸酐进行反应而具有酸基的多官能单体,特别优选为在该酯中,脂肪族聚羟基化合物为季戊四醇及/或二季戊四醇者。作为市售品,例如可列举作为东亚合成股份有限公司制造的多元酸改性丙烯酸寡聚物的亚罗尼斯(Aronix)系列的M-305、M-510、M-520等。
具有酸基的多官能单体的优选的酸值为0.1mg-KOH/g~40mg-KOH/g,特别优选为5mg-KOH/g~30mg-KOH/g。
另外,作为聚合性单体等,还可使用日本专利特开2012-215806号公报段落0306~段落0313中所记载的具有己内酯改性结构的多官能性单体。
作为具有己内酯改性结构的多官能性单体,只要其分子内具有己内酯改性结构,则并无特别限定,例如可列举:通过将三羟甲基乙烷、二-三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、二-三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、甘油、二甘油、三羟甲基三聚氰胺等多元醇与(甲基)丙烯酸及ε-己内酯加以酯化而获得的ε-己内酯改性多官能(甲基)丙烯酸酯。其中,优选为具有由下述式(1)所表示的己内酯改性结构的多官能性单体。
[化39]
(式中,6个R均为由下述式(2)所表示的基、或6个R中的1个~5个为由下述式(2)所表示的基,剩余为由下述式(3)所表示的基)
[化40]
(式中,R1表示氢原子或甲基,m表示1或2的数,“*”表示键结键)
[化41]
(式中,R1表示氢原子或甲基,“*”表示键结键)
具有此种己内酯改性结构的多官能性单体例如可列举:作为卡亚拉得(KAYARAD)DPCA系列而由日本化药(股份)所销售的DPCA-20(上述式(1)~式(3)中,m=1,由式(2)所表示的基的数量=2,R1均为氢原子的化合物)、DPCA-30(上述式(1)~式(3)中,m=1,由式(2)所表示的基的数量=3,R1均为氢原子的化合物)、DPCA-60(上述式(1)~式(3)中,m=1,由式(2)所表示的基的数量=6,R1均为氢原子的化合物)、DPCA-120(上述式(1)~式(3)中,m=2,由式(2)所表示的基的数量=6,R1均为氢原子的化合物)等。
在本发明中,具有己内酯改性结构的多官能性单体可单独使用、或将两种以上混合使用。
另外,作为本发明中的聚合性单体等,还可使用日本专利特开2012-215806号公报段落0314~段落0324中所记载的由通式(Z-4)或通式(Z-5)所表示的化合物。
作为由通式(Z-4)、通式(Z-5)所表示的聚合性单体等的市售品,例如可列举:沙多玛(Sartomer)公司制造的作为具有4个亚乙氧基链的四官能丙烯酸酯的SR-494、日本化药股份有限公司制造的作为具有6个亚戊氧基链的六官能丙烯酸酯的DPCA-60、作为具有3个亚异丁氧基链的三官能丙烯酸酯的TPA-330等。
另外,作为聚合性单体等,如日本专利特公昭48-41708号、日本专利特开昭51-37193号、日本专利特公平2-32293号、日本专利特公平2-16765号中所记载的丙烯酸氨基甲酸酯类,或日本专利特公昭58-49860号、日本专利特公昭56-17654号、日本专利特公昭62-39417号、日本专利特公昭62-39418号记载的具有环氧乙烷系骨架的氨基甲酸酯化合物类也合适。进而,通过使用日本专利特开昭63-277653号、日本专利特开昭63-260909号、日本专利特开平1-105238号中所记载的分子内具有氨基结构或硫化物结构的加成聚合性单体类作为聚合性单体等,可获得感光速度非常优异的硬化性组合物。
作为聚合性单体等的市售品,可列举:氨基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(山阳国策纸浆(Sanyo Kokusaku Pulp)公司制造),UA-7200(新中村化学公司制造),DPHA-40H(日本化药公司制造),UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共荣社制造)等。
作为聚合性单体等,还可使用日本专利特开2012-150468号公报段落0216~段落0220中所记载的同一分子内具有两个以上的巯基(SH)的多官能硫醇化合物。
在本发明中,使用分子内具有两个以上的环氧基或氧杂环丁基的聚合性单体或寡聚物作为聚合性单体等也优选。
作为聚合性化合物,还可使用具有环氧基或氧杂环丁基的化合物。作为具有环氧基或氧杂环丁基的化合物,具体而言,有侧链上具有环氧基的聚合物、及分子内具有两个以上的环氧基的聚合性单体或寡聚物,可列举双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、脂肪族环氧树脂等。
这些化合物可使用市售品,也可通过向聚合物的侧链导入环氧基而获得。
作为市售品,例如,双酚A型环氧树脂为JER827、JER828、JER834、JER1001、JER1002、JER1003、JER1055、JER1007、JER1009、JER1010(以上,日本环氧树脂(Japan Epoxy Resins)(股份)制造),艾比克隆(EPICLON)860、艾比克隆(EPICLON)1050、艾比克隆(EPICLON)1051、艾比克隆(EPICLON)1055(以上,迪爱生(DIC)(股份)制造)等,双酚F型环氧树脂为JER806、JER807、JER4004、JER4005、JER4007、JER4010(以上,日本环氧树脂(股份)制造),艾比克隆(EPICLON)830、艾比克隆(EPICLON)835(以上,迪爱生(股份)制造),LCE-21、RE-602S(以上,日本化药(股份)制造)等,苯酚酚醛清漆型环氧树脂为JER152、JER154、JER157S70、JER157S65(以上,日本环氧树脂(股份)制造),艾比克隆(EPICLON)N-740、艾比克隆(EPICLON)N-740、艾比克隆(EPICLON)N-770、艾比克隆(EPICLON)N-775(以上,迪爱生(股份)制造)等,甲酚酚醛清漆型环氧树脂为艾比克隆(EPICLON)N-660、艾比克隆(EPICLON)N-665、艾比克隆(EPICLON)N-670、艾比克隆(EPICLON)N-673、艾比克隆(EPICLON)N-680、艾比克隆(EPICLON)N-690、艾比克隆(EPICLON)N-695(以上,迪爱生(股份)制造),EOCN-1020(以上,日本化药(股份)制造)等,脂肪族环氧树脂为艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4080S、艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4085S、艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4088S(以上,艾迪科(ADEKA)(股份)制造),赛罗西德(Celloxide)2021P、赛罗西德(Celloxide)2081、赛罗西德(Celloxide)2083、赛罗西德(Celloxide)2085、EHPE-3150、艾波利得(EPOLEAD)PB 3600、艾波利得(EPOLEAD)PB 4700(以上,大赛璐(Daicel)化学工业(股份)制造),代那考尔(Denacol)EX-211L、EX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L(以上,长濑化成(Nagase chemteX)(股份)制造)等。除此以外,可列举:艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4000S、艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4003S、艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4010S、艾迪科树脂(ADEKARESIN)EP-4011S(以上,艾迪科(股份)制造),NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上,艾迪科(股份)制造),JER1031S(日本环氧树脂(股份)制造)等。
作为侧链上具有氧杂环丁基的聚合物、及上述分子内具有两个以上的氧杂环丁基的聚合性单体或寡聚物的具体例,可使用亚龙氧杂环丁烷(ARONE OXETANE)OXT-121、OXT-221、OX-SQ、PNOX(以上,东亚合成(股份)制造)。
(D)聚合性化合物可单独使用、或将两种以上并用来使用。
相对于高折射率层形成用的硬化性树脂组合物的总固体成分,(D)聚合性化合物的含量优选为1质量%~50质量%的范围,更优选为3质量%~40质量%的范围,进而更优选为5质量%~30质量%的范围。
若为该范围内,则不会使折射率下降,且硬化性良好而优选。
(E)聚合引发剂
高折射率层形成用的硬化性树脂组合物可含有聚合引发剂(E),也可不含聚合引发剂(E)。
(E)聚合引发剂是引发(D)聚合性化合物的聚合,并加以促进的化合物,优选为至45℃为止稳定且高温加热时的引发聚合的能力良好。
另外,上述聚合引发剂优选为含有至少一种如下的化合物,该化合物在约300nm~800nm(更优选为330nm~500nm)的范围内至少具有约50的分子吸光系数。
另外,聚合引发剂可单独使用、或将两种以上并用来使用。
作为(E)聚合引发剂,例如可列举:有机卤化物、氧二唑化合物、羰基化合物、缩酮化合物、安息香化合物、吖啶化合物、有机过氧化物、偶氮化合物、香豆素化合物、叠氮基化合物、茂金属化合物、六芳基联咪唑化合物、有机硼酸化合物、二磺酸化合物、肟酯化合物、鎓盐化合物、酰基膦(氧化物)化合物。
作为有机卤化物的具体例,可列举若林等《日本化学学会通报(Bull.Chem.Soc.Japan)》42、2924(1969),美国专利第3,905,815号说明书,日本专利特公昭46-4605号公报,日本专利特开昭48-36281号公报,日本专利特开昭55-32070号公报,日本专利特开昭60-239736号公报,日本专利特开昭61-169835号公报,日本专利特开昭61-169837号公报,日本专利特开昭62-58241号公报,日本专利特开昭62-212401号公报,日本专利特开昭63-70243号公报,日本专利特开昭63-298339号公报,M.P.赫特(M.P.Hutt)《杂环化学杂志(Journal of HeterocyclicChemistry)》1(No3)、(1970)等中所记载的化合物,尤其可列举取代有三卤甲基的噁唑化合物、均三嗪化合物。
作为均三嗪化合物,更合适的是至少一个单卤素取代甲基、二卤素取代甲基、或三卤素取代甲基键结于均三嗪环上的均三嗪衍生物,具体而言,例如可列举:2,4,6-三(单氯甲基)-均三嗪、2,4,6-三(二氯甲基)-均三嗪、2,4,6-三(三氯甲基)-均三嗪、2-甲基-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-正丙基-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(α,α,β-三氯乙基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-苯基-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(对甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(3,4-环氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(对氯苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[1-(对甲氧基苯基)-2,4-丁二烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-苯乙烯基-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(对甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(对异丙氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(对甲苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-苯硫基-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-苄硫基-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2,4,6-三(二溴甲基)-均三嗪、2,4,6-三(三溴甲基)-均三嗪、2-甲基-4,6-双(三溴甲基)-均三嗪、2-甲氧基-4,6-双(三溴甲基)-均三嗪等。
作为氧二唑化合物的例子,可列举:2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-氧代二唑、2-三氯甲基-5-(氰基苯乙烯基)-1,3,4-氧代二唑、2-三氯甲基-5-(萘并-1-基)-1,3,4-氧代二唑、2-三氯甲基-5-(4-苯乙烯基)苯乙烯基-1,3,4-氧代二唑等。
作为羰基化合物的例子,可列举:二苯甲酮、米氏酮、2-甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、4-溴二苯甲酮、2-羧基二苯甲酮等二苯甲酮衍生物,2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯基酮、α-羟基-2-甲基苯基丙酮、1-羟基-1-甲基乙基-(对异丙基苯基)酮、1-羟基-1-(对十二基苯基)酮、2-甲基-(4'-(甲硫基)苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2-(二甲氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、1,1,1-三氯甲基-(对丁基苯基)酮、2-苄基-2-二甲氨基-4-吗啉基丁酰苯等苯乙酮衍生物,硫杂蒽酮、2-乙基硫杂蒽酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2-氯硫杂蒽酮、2,4-二甲基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮、2,4-二异丙基硫杂蒽酮等硫杂蒽酮衍生物,对二甲氨基苯甲酸乙酯、对二乙氨基苯甲酸乙酯等苯甲酸酯衍生物等。
作为缩酮化合物的例子,可列举:苄基甲基缩酮、苄基-β-甲氧基乙基乙基缩醛等。
作为安息香化合物的例子,可列举:间安息香异丙醚、安息香异丁醚、安息香甲醚、甲基邻苯甲酰基苯甲酸酯等。
作为吖啶化合物的例子,可列举:9-苯基吖啶、1,7-双(9-吖啶基)庚烷等。
作为有机过氧化物,例如可列举:三甲基环己酮过氧化物、乙酰丙酮过氧化物、1,1-双(过氧化第三丁基)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(过氧化第三丁基)环己烷、2,2-双(过氧化第三丁基)丁烷、第三丁基过氧化氢、枯烯过氧化氢、二异丙基苯过氧化氢、2,5-二甲基己烷-2,5-二过氧化氢、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢、第三丁基枯基过氧化物、二枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化第三丁基)己烷、2,5-己酰基过氧化物、过氧化丁二酸、过氧化苯甲酰、2,4-二氯苯甲酰基过氧化物、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二-2-乙基己酯、过氧化二碳酸二-2-乙氧基乙酯、过氧化碳酸二甲氧基异丙酯、过氧化二碳酸二(3-甲基-3-甲氧基丁基)酯、过氧化乙酸第三丁酯、过氧化特戊酸第三丁酯、过氧化新癸酸第三丁酯、过氧化辛酸第三丁酯、过氧化月桂酸第三丁酯、3,3',4,4'-四-(过氧化第三丁基羰基)二苯甲酮、3,3',4,4'-四-(过氧化第三己基羰基)二苯甲酮、3,3',4,4'-四-(过氧化对异丙基枯基羰基)二苯甲酮、羰基二(过氧化二氢二邻苯二甲酸第三丁酯)、羰基二(过氧化二氢二邻苯二甲酸第三己酯)等。
作为偶氮化合物,例如可列举日本专利特开平8-108621号公报中所记载的偶氮化合物等。
作为香豆素化合物,例如可列举:3-甲基-5-氨基-((均三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、3-氯-5-二乙氨基-((均三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、3-丁基-5-二甲氨基-((均三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素等。
作为叠氮基化合物的例子,可列举:美国专利第2848328号说明书、美国专利第2852379号说明书以及美国专利第2940853号说明书中所记载的有机叠氮基化合物,2,6-双(4-叠氮基亚苄基)-4-乙基环己酮(BAC-E)等。
作为茂金属化合物,可列举日本专利特开昭59-152396号公报、日本专利特开昭61-151197号公报、日本专利特开昭63-41484号公报、日本专利特开平2-249号公报、日本专利特开平2-4705号公报、日本专利特开平5-83588号公报记载的各种二茂钛化合物,例如二环戊二烯基-Ti-双-苯基、二环戊二烯基-Ti-双-2,6-二氟苯基-1-基、二环戊二烯基-Ti-双-2,4-二氟苯基-1-基、二环戊二烯基-Ti-双-2,4,6-三氟苯基-1-基、二环戊二烯基-Ti-双-2,3,5,6-四氟苯基-1-基、二环戊二烯基-Ti-双-2,3,4,5,6-五氟苯基-1-基、二甲基环戊二烯基-Ti-双-2,6-二氟苯基-1-基、二甲基环戊二烯基-Ti-双-2,4,6-三氟苯基-1-基、二甲基环戊二烯基-Ti-双-2,3,5,6-四氟苯基-1-基、二-甲基环戊二烯基-Ti-双-2,3,4,5,6-五氟苯基-1-基、日本专利特开平1-304453号公报、日本专利特开平1-152109号公报记载的铁-芳烃络合物等。
作为联咪唑系化合物,优选为例如六芳基联咪唑化合物(咯吩二聚体系化合物)等。
作为六芳基联咪唑化合物,例如可列举日本专利特公昭45-37377号公报、日本专利特公昭44-86516号公报记载的咯吩二聚体类,日本专利特公平6-29285号公报,美国专利第3,479,185号,美国专利第4,311,783号,美国专利第4,622,286号等的各说明书中所记载的各种化合物,具体而言,可列举:2,2'-双(邻氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻溴苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻,对二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻氯苯基)-4,4',5,5'-四(间甲氧基苯基)联咪唑、2,2'-双(邻,邻'-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻硝基苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻甲基苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻三氟苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑等。
作为有机硼酸盐化合物,例如可列举如下的化合物作为具体例:日本专利特开昭62-143044号、日本专利特开昭62-150242号、日本专利特开平9-188685号、日本专利特开平9-188686号、日本专利特开平9-188710号、日本专利特开2000-131837、日本专利特开2002-107916、日本专利第2764769号、日本专利特开200116539号等各公报、以及孔兹,马丁(Kunz,Martin)《辐射技术'98.论文集四月19-22,1998,芝加哥(Rad Tech'98.Proceeding April19-22,1998,Chicago)》等中所记载的有机硼酸盐,日本专利特开平6-157623号公报、日本专利特开平6-175564号公报、日本专利特开平6-175561号公报中所记载的有机硼锍络合物或有机硼氧代锍络合物,日本专利特开平6-175554号公报、日本专利特开平6-175553号公报中所记载的有机硼錪络合物,日本专利特开平9-188710号公报中所记载的有机硼鏻络合物,日本专利特开平6-348011号公报、日本专利特开平7-128785号公报、日本专利特开平7-140589号公报、日本专利特开平7-306527号公报、日本专利特开平7-292014号公报等的有机硼过渡金属配位络合物等。
作为二磺酸化合物的例子,可列举日本专利特开昭61-166544号公报、日本专利特开2002-328465号公报等中所记载的化合物等。
作为聚合引发剂,还可适宜地使用羟基苯乙酮化合物、氨基苯乙酮化合物、及酰基膦化合物。更具体而言,例如还可使用日本专利特开平10-291969号公报中所记载的氨基苯乙酮系引发剂、日本专利第4225898号公报中所记载的酰基膦氧化物系引发剂。
作为羟基苯乙酮系引发剂,可使用艳佳固(IRGACURE)-184、达罗卡(DAROCUR)-1173、艳佳固(IRGACURE)-500、艳佳固(IRGACURE)-2959、艳佳固(IRGACURE)-127(商品名:均为巴斯夫公司制造)。作为氨基苯乙酮系引发剂,可使用作为市售品的艳佳固(IRGACURE)-907、艳佳固(IRGACURE)-369、及艳佳固(IRGACURE)-379(商品名:均为巴斯夫公司制造)。作为氨基苯乙酮系引发剂,还可使用吸收波长与365nm或405nm等的长波光源匹配的日本专利特开2009-191179号公报中所记载的化合物。另外,作为酰基膦系引发剂,可使用作为市售品的艳佳固(IRGACURE)-819或达罗卡(DAROCUR)-TPO(商品名:均为巴斯夫公司制造)。
作为聚合引发剂,就硬化性、经时稳定性、后加热时不易产生着色这一观点而言,优选为肟化合物。
作为肟化合物,可列举:《英国化学会志,普尔金会刊II(J.C.S.Perkin II)》(1979年)1653-1660、J.C.S.Perkin II(1979年)156-162、《光聚合物科学与技术杂志(Journal ofPhotopolymer Science and Technology)》(1995年)202-232、《应用聚合物科学杂志(Journalof Applied Polymer Science)》(2012年)pp.725-731、日本专利特开2000-66385号公报中记载的化合物,日本专利特开2000-80068号公报、日本专利特表2004-534797号公报中记载的化合物等。
另外,作为上述记载以外的肟酯化合物,还可使用咔唑的N位上连结有肟的日本专利特表2009-519904号公报中所记载的化合物、二苯甲酮部位上导入有杂取代基的美国专利7626957号公报中所记载的化合物、色素部位上导入有硝基的日本专利特开2010-15025号公报及美国专利公开2009-292039号中记载的化合物、国际公开专利2009-131189号公报中所记载的酮肟系化合物、同一分子内含有三嗪骨架与肟骨架的美国专利7556910号公报中所记载的化合物、在405nm下具有吸收极大值且对于g射线光源具有良好的感度的日本专利特开2009-221114号公报中记载的化合物等。
进而,也可适宜地使用日本专利特开2007-231000号公报、及日本专利特开2007-322744号公报中所记载的环状肟化合物。环状肟化合物之中,尤其日本专利特开2010-32985号公报、日本专利特开2010-185072号公报中所记载的在咔唑色素中缩环而成的环状肟化合物具有高光吸收性,就高感度化的观点而言优选。
另外,在肟化合物的特定部位具有不饱和键的日本专利特开2009-242469号公报中所记载的化合物通过使活性自由基自聚合惰性自由基中再生而可达成高感度化,也可适宜地使用。
此外,还可列举日本专利特开2007-269779号公报中所示的具有特定取代基的肟化合物、或日本专利特开2009-191061号公报中所示的具有硫代芳基的肟化合物。
具体而言,由下述式(OX-1)所表示的化合物也优选。再者,肟的N-O键可为(E)体的肟化合物,也可为(Z)体的肟化合物,也可为(E)体与(Z)体的混合物。
[化42]
(式(OX-1)中,R及B分别独立地表示一价的取代基,A表示二价的有机基,Ar表示芳基)
上述式(OX-1)中,作为由R所表示的一价的取代基,优选为一价的非金属原子团。
作为上述一价的非金属原子团,可列举:烷基、芳基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、杂环基、烷硫基羰基、芳硫基羰基等。另外,这些基也可具有1个以上的取代基。另外,上述取代基也可由其他取代基进一步取代。
作为取代基,可列举:卤素原子、芳氧基、烷氧基羰基或芳氧基羰基、酰氧基、酰基、烷基、芳基等。
作为可具有取代基的烷基,优选为碳数为1~30的烷基。具体而言,可参考日本专利特开2012-032556号公报段落0026等的记载,这些的内容可被编入至本申请说明书中。
作为可具有取代基的芳基,优选为碳数为6~30的芳基。具体而言,可参考日本专利特开2012-032556号公报段落0027等的记载,这些的内容可被编入至本申请说明书中。
作为可具有取代基的酰基,优选为碳数为2~20的酰基。具体而言,可参考日本专利特开2012-032556号公报段落0028等的记载,这些的内容可被编入至本申请说明书中。
作为可具有取代基的烷氧基羰基,优选为碳数为2~20的烷氧基羰基。具体而言,可参考日本专利特开2012-032556号公报段落0029等的记载,这些的内容可被编入至本申请说明书中。
作为可具有取代基的芳氧基羰基,具体而言,可参考日本专利特开2012-032556号公报段落0030等的记载,这些的内容可被编入至本申请说明书中。
作为可具有取代基的杂环基,优选为含有氮原子、氧原子、硫原子或磷原子的芳香族或脂肪族的杂环。
具体而言,具体而言,可参考日本专利特开2012-032556号公报段落0031等的记载,这些的内容可被编入至本申请说明书中。
作为可具有取代基的烷硫基羰基,具体而言,可参考日本专利特开2012-032556号公报段落0032等的记载,这些的内容可被编入至本申请说明书中。
作为可具有取代基的芳硫基羰基,具体而言,可参考日本专利特开2012-032556号公报段落0033等的记载,这些的内容可被编入至本申请说明书中。
上述式(OX-1)中,作为由B所表示的一价的取代基,表示芳基、杂环基、芳基羰基、或杂环羰基。另外,这些基还可具有1个以上的取代基。作为取代基,可例示上述取代基。另外,上述取代基也可由其他取代基进一步取代。
其中,特别优选为以下所示的结构。
下述的结构中,Y、X、及n的含义分别与后述的式(OX-2)中的Y、X、及n相同,优选例也相同。
[化43]
上述式(OX-1)中,作为由A所表示的二价的有机基,可列举碳数为1~12的亚烷基、亚环烷基、亚炔基。另外,这些基还可具有1个以上的取代基。作为取代基,可例示上述取代基。另外,上述取代基也可由其他取代基进一步取代。
其中,作为式(OX-1)中的A,就提高感度、抑制由加热经时所引起的着色的观点而言,优选为未经取代的亚烷基、经烷基(例如甲基、乙基、第三丁基、十二基)取代的亚烷基、经烯基(例如乙烯基、烯丙基)取代的亚烷基、经芳基(例如苯基、对甲苯基、二甲苯基、枯烯基、萘基、蒽基、菲基、苯乙烯基)取代的亚烷基。
上述式(OX-1)中,作为由Ar所表示的芳基,优选为碳数为6~30的芳基,另外,还可具有取代基。作为取代基,可例示与导入至之前作为可具有取代基的芳基的具体例所列举的取代芳基中的取代基相同者。
其中,就提高感度、抑制由加热经时所引起的着色的观点而言,优选为经取代或未经取代的苯基。
式(OX-1)中,由上述式(OX-1)中的Ar与邻接于Ar的S所形成的“SAr”的结构优选为日本专利特开2012-032556号公报段落0040等中所记载的结构。这些的内容可被编入至本申请说明书中。
由上述式(OX-1)所表示的肟化合物优选为由下述式(OX-2)所表示的化合物。
[化44]
(式(OX-2)中,R及X分别独立地表示一价的取代基,A及Y分别独立地表示二价的有机基,Ar表示芳基,n为0~5的整数)
式(OX-2)中的R、A、及Ar的含义与上述式(OX-1)中的R、A、及Ar相同,优选例也相同。
上述式(OX-2)中,作为由X所表示的一价的取代基,可列举:烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰氧基、酰基、烷氧基羰基、氨基、杂环基、卤素原子。另外,这些基还可具有1个以上的取代基。作为取代基,可例示上述取代基。另外,上述取代基也可由其他取代基进一步取代。
这些之中,作为式(OX-2)中的X,就提升溶剂溶解性与长波长区域的吸收效率的观点而言,优选为烷基。
另外,式(2)中的n表示0~5的整数,优选为0~2的整数。
上述式(OX-2)中,作为由Y所表示的二价的有机基,可列举以下所示的结构Sub-1~结构Sub-11。再者,以下所示的基中,“*”表示上述式(OX-2)中,Y与邻接的碳原子的键结位置。
其中,就高感度化的观点而言,优选为结构Sub-1及结构Sub-2。
[化45]
进而,由上述式(OX-2)所表示的肟化合物优选为由下述式(OX-3)所表示的化合物。
[化46]
式(OX-3)中,R及X分别独立地表示一价的取代基,A表示二价的有机基,Ar表示芳基,n为0~5的整数。
式(OX-3)中的R、X、A、Ar、及n的含义分别与上述式(OX-2)中的R、X、A、Ar、及n相同,优选例也相同。
以下表示可适宜地使用的肟化合物的具体例(PIox-1)~具体例(PIox-13),但本发明并不限定于这些具体例。
[化47]
肟化合物具有作为热聚合引发剂的功能,该热聚合引发剂因热而分解,使聚合起始,并加以促进。
另外,肟化合物优选为在350nm~500nm的波长区域中具有极大吸收波长,更优选为在360nm~480nm的波长区域中具有吸收波长者,特别优选为365nm及455nm的吸光度高的肟化合物。
就感度的观点而言,肟化合物在365nm或405nm下的摩尔吸光系数优选为1,000~300,000,更优选为2,000~300,000,特别优选为5,000~200,000。化合物的摩尔吸光系数可使用公知的方法来测定,具体而言,例如,优选为利用紫外可见分光光度计(瓦里安(Varian)公司制造的Carry-5分光光度计(spectrophotometer)),并利用乙酸乙酯溶媒,以0.01g/L的浓度进行测定。
另外,作为肟化合物,可使用强力(TRONLY)TR-PBG-304、强力(TRONLY)TR-PBG-309、强力(TRONLY)TR-PBG-305(常州强力电子新材料有限公司(CHANGZHOU TRONLY NEWELECTRONIC MATERIALS CO.,LTD)制造)等市售品。另外,可参考日本专利特开2012-113104号公报的段落0092~段落0096中所记载的聚合引发剂的记载,这些的内容可被编入至本申请说明书中。通过使用此种肟化合物,而可提供硬化感度高、显影性良好的树脂组合物。上述肟化合物为日本专利特开2012-113104号公报的段落0030以后所说明的化合物。作为通式,由日本专利特开2012-113104的权利要求1中所记载的通式(I)表示,更优选为由权利要求3中所记载的通式(I-A)所表示者,可参考这些的记载,且这些的内容可被编入至本申请说明书中。
另外,还可适宜地使用艳佳固(IRGACURE)OXE01、及艳佳固(IRGACURE)OXE02等市售品(均为巴斯夫公司制造)。
作为鎓盐化合物,例如可列举:S.I施莱辛格(S.I.Schlesinger)、《摄影科学与工程(Photogr.Sci.Eng.)》、18、387(1974),T.S.巴尔(T.S.Bal)等、《聚合物(Polymer)》、21、423(1980)中所记载的重氮盐,美国专利第4,069,055号说明书、日本专利特开平4-365049号等中所记载的铵盐,美国专利第4,069,055号、美国专利第4,069,056号的各说明书中所记载的鏻盐,欧洲专利第104,143号的各说明书、日本专利特开平2-150848号、日本专利特开平2-296514号的各公报中所记载的錪盐等。
作为锍盐,可列举欧洲专利第370,693号、欧洲专利第390,214号、欧洲专利第233,567号、欧洲专利第297,443号、欧洲专利第297,442号、美国专利第4,933,377号、美国专利第4,760,013号、美国专利第4,734,444号、美国专利第2,833,827号、德国专利第2,904,626号、德国专利第3,604,580号、德国专利第3,604,581号的各说明书中所记载的锍盐,就稳定性及感度的观点而言,优选为经拉电子基取代者。作为拉电子基,优选为哈米特(Hammett)值大于0。作为拉电子基的优选例,可列举卤素原子、羧酸基等。
另外,作为其他优选的锍盐,可列举三芳基锍盐的1个取代基具有香豆素结构或蒽醌结构、且在300nm以上具有吸收的锍盐。作为其他优选的锍盐,可列举三芳基锍盐在取代基上具有烯丙氧基、芳硫基且在300nm以上具有吸收的锍盐。
另外,作为鎓盐化合物的例子,可列举:J.V.克里维洛(J.V.Crivello)等、《大分子(Macromolecules)》、10(6)、1307(1977),J.V.Crivello等、《聚合物科学杂志,聚合物化学版(J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.)》、17、1047(1979)中所记载的硒鎓盐,C.S.温(C.S.Wen)等、《亚洲辐射固化会议论文集(The,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA)》、p478东京、十月(1988)中所记载的砷鎓盐等鎓盐等。
作为酰基膦(氧化物)化合物,可列举巴斯夫公司制造的艳佳固(IRGACURE)819、达罗卡(DAROCUR)4265、达罗卡(DAROCUR)TPO等。
作为(E)聚合引发剂,就硬化性的观点而言,优选为选自由三卤甲基三嗪系化合物、苄基二甲基缩酮化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物、酰基膦系化合物、氧化膦系化合物、茂金属化合物、肟系化合物、三烯丙基咪唑二聚体、鎓系化合物、苯并噻唑系化合物、二苯甲酮系化合物、苯乙酮系化合物及其衍生物、环戊二烯-苯-铁络合物及其盐、卤甲基噁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物所组成的群组中的化合物。
更优选为三卤甲基三嗪系化合物、α-氨基酮化合物、酰基膦系化合物、氧化膦系化合物、肟系化合物、三烯丙基咪唑二聚体、鎓系化合物、二苯甲酮系化合物、苯乙酮系化合物,最优选为选自由三卤甲基三嗪系化合物、α-氨基酮化合物、肟系化合物、三烯丙基咪唑二聚体、二苯甲酮系化合物所组成的群组中的至少一种化合物。
最优选为使用肟系化合物作为(E)聚合引发剂,其原因在于:后加热时的着色少、且硬化性良好。
当高折射率层形成用的硬化性树脂组合物含有(E)聚合引发剂时,相对于硬化性组合物的总固体成分,高折射率层形成用的硬化性树脂组合物中所含有的(E)聚合引发剂的含量(两种以上的情况下为总含量)优选为0.1质量%以上、10质量%以下,更优选为0.3质量%以上、8质量%以下,进而更优选为0.5质量%以上、5质量%以下。在该范围内,可获得良好的硬化性。
高折射率层形成用的硬化性树脂组合物进而视需要可进一步含有以下将详述的任意成分。以下,对硬化性组合物能含有的任意成分进行说明。
[溶媒]
高折射率层形成用的硬化性树脂组合物优选为含有溶媒。该溶媒可使用各种有机溶剂来构成。
作为此处可使用的有机溶剂,有丙酮、甲基乙基酮、环己烷、乙酸乙酯、二氯化乙烯、四氢呋喃、甲苯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、乙酰丙酮、环己酮、二丙酮醇、乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇单异丙醚、乙二醇单丁醚乙酸酯、3-甲氧基丙醇、甲氧基甲氧基乙醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、乙酸3-甲氧基丙酯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯等。
这些有机溶剂可单独使用、或混合使用。高折射率层形成用的硬化性树脂组合物中的固体成分的浓度优选为2质量%~60质量%。
[聚合抑制剂]
为了在硬化性组合物的制造过程中或保存过程中,阻止具有可进行聚合的乙烯性不饱和双键的化合物发生不需要的聚合,优选为添加聚合抑制剂。
作为聚合抑制剂,可列举:含有酚系羟基的化合物,N-氧化物化合物类,哌啶1-氧基自由基化合物类,吡咯烷1-氧基自由基化合物类,N-亚硝基苯基羟基胺类,重氮化合物类,及阳离子染料类,含有硫醚基(sulfide group)的化合物类,含有硝基的化合物类,FeCl3、CuCl2等过渡金属化合物类。
更优选的形态如下所示。
含有酚系羟基的化合物优选为选自由对苯二酚、对甲氧基苯酚、二-第三丁基-对甲酚、五倍子酚、第三丁基儿茶酚、苯醌、4,4-硫代双(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、苯酚树脂类、及甲酚树脂类所组成的群组中的化合物。
N-氧化物化合物类优选为选自由5,5-二甲基-1-吡咯啉N-氧化物、4-甲基吗啉N-氧化物、吡啶N-氧化物、4-硝基吡啶N-氧化物、3-羟基吡啶N-氧化物、2-吡啶甲酸N-氧化物、烟碱酸N-氧化物、及异烟碱酸N-氧化物所组成的群组中的化合物。
哌啶1-氧基自由基化合物类优选为选自由哌啶1-氧基自由基、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-氧代-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-乙酰胺-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-顺丁烯二酰亚胺-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、及4-膦酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基所组成的群组中的化合物。
吡咯烷1-氧基自由基化合物类优选为3-羧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷1-氧基自由基(3-carboxy-proxyl free radical)(3-羧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷1-氧基自由基(3-carboxy-2,2,5,5-tetramethylpyrrolidine 1-oxyl free radical))。
N-亚硝基苯基羟基胺类优选为选自由N-亚硝基苯基羟基胺三价铈盐、及N-亚硝基苯基羟基胺铝盐所组成的化合物群组中的化合物。
重氮化合物类优选为选自由4-重氮基苯基二甲胺的硫酸氢盐、4-重氮基二苯基胺的四氟硼酸盐、及3-甲氧基-4-重氮基二苯基胺的六氟磷酸盐所组成的群组中的化合物。
上述例示化合物之中,优选为对苯二酚、对甲氧基苯酚、二-第三丁基-对甲酚、五倍子酚、第三丁基儿茶酚、苯醌、4,4-硫代双(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-第三丁基苯酚)的含有酚系羟基的化合物,哌啶1-氧基自由基或2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-氧代-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-乙酰胺-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-顺丁烯二酰亚胺-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、及4-膦酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基的哌啶1-氧基自由基化合物,或者N-亚硝基苯基羟基胺三价铈盐、及N-亚硝基苯基羟基胺铝盐的N-亚硝基苯基羟基胺化合物,更优选为2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-氧代-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-乙酰胺-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、4-顺丁烯二酰亚胺-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、及4-膦酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基的哌啶1-氧基自由基化合物,或者N-亚硝基苯基羟基胺三价铈盐、及N-亚硝基苯基羟基胺铝盐的N-亚硝基苯基羟基胺化合物,进而更优选为-亚硝基苯基羟基胺三价铈盐、及N-亚硝基苯基羟基胺铝盐的N-亚硝基苯基羟基胺化合物。
作为聚合抑制剂的优选的添加量,相对于(E)聚合引发剂100质量份,优选为0.01质量份以上、10质量份以下,更优选为0.01质量份以上、8质量份以下,最优选为处于0.05质量份以上、5质量份以下的范围内。
通过设为上述范围,而充分地抑制非图像部中的硬化反应、且充分地促进图像部中的硬化反应,图像形成性及感度变得良好。
[表面活性剂]
就进一步提升涂布性的观点而言,高折射率层形成用的硬化性树脂组合物也可添加各种表面活性剂。作为表面活性剂,可使用氟系表面活性剂、非离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂、硅酮系表面活性剂等各种表面活性剂。
尤其,高折射率层形成用的硬化性树脂组合物通过含有氟系表面活性剂,作为涂布液来制备时的液体特性(特别是流动性)进一步提升,因此可进一步改善涂布厚度的均一性或省液性。
即,当使用应用了含有氟系表面活性剂的感光性透明组合物的涂布液来形成膜时,使被涂布面与涂布液的界面张力下降,由此对于被涂布面的润湿性得到改善,且对于被涂布面的涂布性提升。因此,即便在以少量的液量形成几μm左右的薄膜的情况下,就可更适宜地进行厚度不均小的厚度均一的膜形成的观点而言也有效。
氟系表面活性剂中的氟含有率合适的是3质量%~40质量%,更优选为5质量%~30质量%,特别优选为7质量%~25质量%。就涂布膜的厚度的均一性或省液性的观点而言,氟含有率为该范围内的氟系表面活性剂有效果,在硬化性组合物中的溶解性也良好。
表面活性剂可仅使用一种,也可组合两种以上。
硬化性组合物可含有表面活性剂,也可不含表面活性剂,当含有表面活性剂时,相对于硬化性组合物的总质量,表面活性剂的添加量优选为0.001质量%~2.0质量%,更优选为0.005质量%~1.0质量%。
[其他添加剂]
进而,为了改良硬化皮膜的物性,也可向高折射率层形成用的硬化性树脂组合物中添加塑化剂或感脂化剂等公知的添加剂。
作为塑化剂,例如有邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二-十二酯、三乙二醇二辛酸酯、二甲基二醇邻苯二甲酸酯、磷酸三甲苯酯、己二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、三乙酰基甘油等,当使用了粘合剂聚合物时,相对于聚合性化合物与粘合剂聚合物的合计质量,可添加10质量%以下。
[紫外线吸收剂]
高折射率层形成用的硬化性树脂组合物也可含有紫外线吸收剂。作为紫外线吸收剂,特别优选为作为共轭二烯系化合物的由下述通式(I)所表示的化合物。
[化48]
在上述通式(I)中,R1及R2分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基、或碳原子数为6~20的芳基,R1与R2彼此可相同,也可不同,但不同时表示氢原子。
在上述通式(I)中,R3及R4表示拉电子基。此处,拉电子基是哈米特的取代基常数σp值(以下,简称为“σp值”)为0.20以上、1.0以下的拉电子基。优选为σp值为0.30以上、0.8以下的拉电子基。
哈米特法则是为了定量地论述取代基对苯衍生物的反应或平衡所带来的影响,而由L.P.哈米特(L.P.Hammett)在1935年所倡导的经验法则,其在今日被广泛承认妥当性。由哈米特法则所求出的取代基常数有σp值与σm值,这些值在许多普通书籍中有记载,例如详见于J.A.迪安(J.A.Dean)编写的《兰氏化学手册(Lange's Handbook of Chemistry)》第12版、1979年(麦格罗希尔(Mc Graw-Hill))或《化学的领域增刊》、122号、96页~103页、1979年(南江堂),《化学评论(Chemical Reviews)》,91卷、165页~195页、1991年。在本发明中,并不意味着仅限定于具有这些书籍中所记载的文献已知的值的取代基,即便该值为文献未知的值,只要在根据哈米特法则进行测定时包含于其范围内,则当然也包含该取代基。
作为上述σp值为0.20以上、1.0以下的拉电子基的具体例,可列举:酰基、酰氧基、氨甲酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氰基、硝基、二烷基膦酰基、二芳基膦酰基、二芳基氧膦基、烷基亚磺酰基、芳基亚磺酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、磺酰氧基、酰硫基、氨磺酰基、硫氰酸酯基、硫羰基、由至少两个以上的卤素原子取代的烷基、由至少两个以上的卤素原子取代的烷氧基、由至少两个以上的卤素原子取代的芳氧基、由至少两个以上的卤素原子取代的烷基氨基、由至少两个以上的卤素原子取代的烷硫基、由σp值为0.20以上的其他拉电子基取代的芳基、杂环基、氯原子、溴原子、偶氮基、或硒氰酸酯基。这些取代基之中,可进而具有取代基的基可进一步具有如之前所列举的取代基。
以下,表示由上述通式(I)所表示的化合物的优选的具体例[例示化合物(1)~例示化合物(14)]。但是,在本发明中,并不受这些具体例限制。
[化49]
[化50]
[化51]
由通式(I)所表示的紫外线吸收剂可利用日本专利特公昭44-29620号、日本专利特开53-128333号、日本专利特开昭61-169831号、日本专利特开昭63-53543、日本专利特开昭63-53544号、日本专利特开昭63-56651号等各公报、WO2009/123109号手册中所记载的方法来合成。具体而言,可利用WO2009/123109号手册段落号0040中所记载的方法来合成上述例示化合物(1)。
高折射率层形成用的硬化性树脂组合物可含有紫外线吸收剂,也可不含紫外线吸收剂,当含有紫外线吸收剂时,相对于组合物的总固体成分,紫外线吸收剂的含量优选为0.1质量%~10质量%,更优选为0.1质量%~5质量%,特别优选为0.1质量%~3质量%。
为了去除异物或减少缺陷等,优选为利用过滤器对高折射率层形成用的硬化性树脂组合物进行过滤。只要是自从前以来用于过滤用途等的过滤器,则可无特别限定地使用。例如可列举利用聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)等氟树脂,尼龙-6、尼龙-6,6等聚酰胺系树脂,聚乙烯、聚丙烯(Polypropylene,PP)等聚烯烃树脂(高密度、含有超高分子量)等的过滤器。这些原材料之中,优选为聚丙烯(包含高密度聚丙烯)。
过滤器的孔径合适的是0.01μm~7.0μm左右,优选为0.01μm~2.5μm左右,更优选为0.01μm~1.5μm左右。通过设为该范围,可确实地去除混入至已溶解的颜料等中,并在后续步骤中阻碍均一及平滑的硬化性组合物的制备的微细的异物。
当使用过滤器时,也可将不同的过滤器加以组合。此时,利用第1种过滤器的过滤可仅进行1次,也可进行2次以上。当将不同的过滤器加以组合来进行2次以上的过滤时,优选为第2次的过滤以后的孔径大于第1次的过滤的孔径。另外,还可在上述范围内将孔径不同的第1种过滤器加以组合。此处的孔径可参照过滤器生产商的标称值。作为市售的过滤器,例如可自日本颇尔(Pall)股份有限公司、爱多邦得科东洋(Advantec Toyo)股份有限公司、日本英特格(Nihon Entegris)股份有限公司(原日本密科理(Mykrolis)股份有限公司)、或北泽微滤器(Kitz Microfilter)股份有限公司等所提供的各种过滤器中进行选择。
第2种过滤器可使用以与上述第1种过滤器相同的材料等所形成的过滤器。第2种过滤器的孔径合适的是0.5μm~7.0μm左右,优选为2.5μm~7.0μm左右,更优选为4.5μm~6.0μm左右。通过设为该范围,可在使混合液中所含有的成分粒子残存的状态下,去除混入至混合液中,并在后续步骤中阻碍均一及平滑的硬化性组合物的制备的异物。
例如,利用第1种过滤器的过滤也可仅在分散液中进行,在混合其他成分后,进行第2次过滤。
<低折射率层形成用的硬化性树脂组合物>
本发明中的低折射率层形成用的硬化性树脂组合物优选为含有硬化性树脂,更优选为含有硅氧烷树脂或氟系树脂,进而更优选为含有硅氧烷树脂。另外,作为组合物中所含有的成分,优选为使用中空粒子。
另外,本发明的红外线截止滤波器中,当含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素的层为低折射率层中的至少一层时,上述低折射率层形成用的硬化性树脂组合物可含有上述色素。
硅氧烷树脂可使用后述的烷氧基硅烷原料,并经由水解反应及缩合反应而获得。更具体而言,该化合物可谓如下的化合物:烷基三烷氧基硅烷的一部分或全部的烷氧基进行水解而转换成硅醇基,所生成的硅醇基的至少一部分进行缩合而形成Si-O-Si键的化合物。硅氧烷树脂也可为具有笼型、梯型、或无规型等任一类型的倍半硅氧烷结构的硅氧烷树脂。再者,上述“笼型”、“梯型”、及“无规型”例如可参照《倍半硅氧烷材料的化学与应用进展》(CMC出版)等中所记载的结构。
(倍半硅氧烷结构)
硅氧烷树脂优选为具有由下述式(1)所表示的倍半硅氧烷结构。
-(R1SiO3/2)n-     式(1)
(上述式(1)中,R1表示碳数为1~3的烷基。n表示20~1000的整数)
上述R1所表示的烷基只要是上述碳数的范围,则并无特别限制,例如可列举甲基、乙基、丙基、异丙基等。其中,优选为甲基、乙基,最优选为甲基。另外,R1所表示的烷基可为不具有取代基的烷基,也可为具有取代基的烷基,但优选为不具有取代基的烷基。
作为R1所表示的烷基可具有的取代基,优选为并非卤素原子、及具有乙烯性不饱和键的基,可列举:氨基(优选为碳原子数为0~20的氨基,例如氨基、N,N-二甲氨基、N,N-二乙氨基、N-乙氨基、苯胺基等)、磺酰胺基(优选为碳原子数为0~20的磺酰胺基,例如N,N-二甲基磺酰胺、N-苯基磺酰胺等)、酰氧基(优选为碳原子数为1~20的酰氧基,例如乙酰氧基、苯甲酰氧基等)、氨甲酰基(优选为碳原子数为1~20的氨甲酰基,例如N,N-二甲基氨甲酰基、N-苯基氨甲酰基等)、酰基氨基(优选为碳原子数为1~20的酰基氨基,例如乙酰基氨基、苯甲酰基氨基等)等。
在本发明中,只要事先无特别说明,则将主链包含硅氧烷键的含硅聚合物称为聚硅氧烷或硅氧烷树脂。因硅中具有4个键结键,故聚硅氧烷的基本构成单元是以在每1个硅原子上具有几个以甲基或苯基为代表的有机基来进行分类,如下述所示般可分成4种。下式中,R为有机基。
[化52]
在本发明中,只要事先无特别说明,则倍半硅氧烷是基本构成单元为T单元的聚硅氧烷的总称。倍半硅氧烷中的硅与三个氧进行键结,且氧与两个硅进行键结,因此其理论组成变成RSiO3/2(表示二分之三的拉丁语是“SESQUI”)。本实施形态中,优选为在上述T单元的式中,R为上述R1,且以上述特定的含有率包含该倍半硅氧烷结构部位。
关于硅氧烷树脂,硬化膜中所含有的硅氧烷树脂整体的65质量%以上、100质量%以下,即透光性硬化膜形成用树脂组合物中所含有的硅氧烷树脂整体的65质量%以上、100质量%以下包含上述倍半硅氧烷结构。该比例优选为80质量%以上、100质量%以下,更优选为95质量%以上、100质量%以下,最优选为实质上为100质量%(但是,即便在100质量%的情况下,也可在无损所期望的效果的范围内含有不可避免的杂质等其他成分)。再者,硅氧烷树脂可单独含有一种特定的聚倍半硅氧烷结构,也可含有两种以上。
硅氧烷树脂优选为使烷基三烷氧基硅烷进行水解缩合而获得的水解缩合物。
(烷基三烷氧基硅烷)
为了制造上述水解缩合物,可使用含有烷基三烷氧基硅烷的烷氧基硅烷原料作为起始原料。再者,所谓烷氧基硅烷原料,是指包含烷氧基硅烷(具有烷氧基的硅化合物)的起始原料。通过使用烷基三烷氧基硅烷作为原料,所获得的水解缩合物的结构变得更灵活,进而,由于有机成分的存在而可提高对于基板的润湿性。
所谓烷基三烷氧基硅烷,是指1个烷基与3个烷氧基键结于硅原子上的有机硅化合物,可由下述的式(2)表示。
式(2):R2Si(OR3)3
(R2表示碳数为1~3的烷基、碳数为1~8的烷氧基烷基、碳数为1~10的氟烷基,R3表示烷基)
烷基三烷氧基硅烷的烷基(式(2)中的R2)只要是上述范围,则并无特别限制,具体而言,可列举:甲基、乙基、丙基、异丙基、甲氧基甲基、甲氧基丙基、γ-缩水甘油氧基甲基、γ-缩水甘油氧基丙基、三氟甲基、三氟乙基、三氟丙基、全氟乙基、全氟丙基、十三氟辛基等。另外,其中优选为甲基、乙基、γ-缩水甘油氧基丙基、三氟甲基、三氟丙基、十三氟辛基,最优选为甲基。
烷基三烷氧基硅烷的烷氧基并无特别限制,例如可列举甲氧基、乙氧基等。更具体而言,作为式(2)中的R3,优选为碳数为1~20的直链状或分支状的烷基。其中,优选为碳数为1~10,更优选为碳数为1~4。尤其,就容易控制水解速度的观点而言,优选为式(2)中的R3为乙基的乙氧基。
作为烷基三烷氧基硅烷,例如可列举:甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷等。其中,可适宜地使用甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷,可最优选地使用甲基三乙氧基硅烷。再者,作为烷基三烷氧基硅烷,可仅使用一种,也可并用两种以上。
优选为上述烷氧基硅烷原料的65质量%以上为烷基三烷氧基硅烷,更优选为80质量%以上、100质量%以下,进而更优选为95质量%以上、100质量%以下。通过含量处于该范围内,而更有效地带来受光感度的优化,故优选。
(四烷氧基硅烷)
作为烷氧基硅烷原料,除上述三烷氧基硅烷以外,还可使用其他烷氧基硅烷,其中,优选为四烷氧基硅烷。通过含有四烷氧基硅烷,就水解缩合物中的交联密度增加,使膜硬化而获得的皮膜的电气绝缘性、耐显影性、耐热性进一步提升的观点而言优选。
所谓四烷氧基硅烷,是指4个烷氧基键结于硅原子上的有机硅化合物,可由下述的式(3)表示。
式(3):Si(OR4)4
(R4分别独立地表示烷基)
四烷氧基硅烷的烷氧基并无特别限制,例如可列举甲氧基、乙氧基等。更具体而言,作为式(3)中的R4,优选为碳数为1~20的直链状或分支状的烷基。其中,优选为碳数为1~10,更优选为碳数为1~4。尤其,就容易控制水解速度的观点而言,优选为式(3)中的R4为乙基的乙氧基。
作为四烷氧基硅烷,例如可列举:四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四-正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四-正丁氧基硅烷、四异丁氧基硅烷、四-第三丁氧基硅烷等。其中,可适宜地使用四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷。
再者,作为四烷氧基硅烷,可仅使用一种,也可并用两种以上。
烷氧基硅烷原料中的四烷氧基硅烷的含量并无特别限制,但就组合物的耐显影性的皮膜的耐热性更优异的观点而言,优选为35质量%以下,更优选为20质量%以下。下限值并无特别限定,但当要获得四烷氧基硅烷的添加效果时,优选为0.01质量%以上,更优选为0.1质量%以上。
再者,本说明书中,关于化合物的表示,以除该化合物本身以外,还包含其盐、络合物、其离子的含义使用。另外,表示在取得所期望的效果的范围内,包含由规定的形态修饰的衍生物。另外,本说明书中,未载明经取代·未经取代的取代基(包含连结基)表示该基可具有任意的取代基。未载明经取代·未经取代的化合物也同样如此。作为优选的取代基,可列举下述取代基T。
作为取代基T,可列举下述的基。
烷基(优选为碳原子数为1~20的烷基,例如甲基、乙基、异丙基、第三丁基、戊基、庚基、1-乙基戊基、苄基、2-乙氧基乙基、1-羧甲基等)、烯基(优选为碳原子数为2~20的烯基,例如乙烯基、烯丙基、油烯基等)、炔基(优选为碳原子数为2~20的炔基,例如乙炔基、丁二炔基、苯基乙炔基等)、环烷基(优选为碳原子数为3~20的环烷基,例如环丙基、环戊基、环己基、4-甲基环己基等)、芳基(优选为碳原子数为6~26的芳基,例如苯基、1-萘基、4-甲氧基苯基、2-氯苯基、3-甲基苯基等)、杂环基(优选为碳原子数为2~20的杂环基,例如2-吡啶基、4-吡啶基、2-咪唑基、2-苯并咪唑基、2-噻唑基、2-噁唑基等)、烷氧基(优选为碳原子数为1~20的烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、苄氧基等)、芳氧基(优选为碳原子数为6~26的芳氧基,例如苯氧基、1-萘氧基、3-甲基苯氧基、4-甲氧基苯氧基等)、烷氧基羰基(优选为碳原子数为2~20的烷氧基羰基,例如乙氧基羰基、2-乙基己氧基羰基等)、氨基(优选为碳原子数为0~20的氨基,例如氨基、N,N-二甲氨基、N,N-二乙氨基、N-乙氨基、苯胺基等)、磺酰胺基(优选为碳原子数为0~20的磺酰胺基,例如N,N-二甲基磺酰胺、N-苯基磺酰胺等)、酰氧基(优选为碳原子数为1~20的酰氧基,例如乙酰氧基、苯甲酰氧基等)、氨甲酰基(优选为碳原子数为1~20的氨甲酰基,例如N,N-二甲基氨甲酰基、N-苯基氨甲酰基等)、酰基氨基(优选为碳原子数为1~20的酰基氨基,例如乙酰基氨基、苯甲酰基氨基等)、氰基、或卤素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等),更优选为烷基、烯基、芳基、杂环基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基、氨基、酰基氨基、氰基或卤素原子,特别优选为可列举烷基、烯基、杂环基、烷氧基、烷氧基羰基、氨基、酰基氨基或氰基。
当化合物或取代基等含有烷基、烯基等时,这些可为直链状,也可为分支状,可经取代,也可未经取代。另外,当含有芳基、杂环基等时,这些可为单环,也可为缩环,可经取代,也可未经取代。
(硅氧烷树脂的制造)
低折射率层形成用的硬化性树脂组合物中所含有的硅氧烷树脂可使用上述烷氧基硅烷原料,并经由水解反应及缩合反应而获得。
水解反应及缩合反应可使用公知的方法,视需要也可使用酸或碱等催化剂。催化剂只要是使pH变更者,则并无特别限制,具体而言,作为酸(有机酸、无机酸),例如可列举硝酸、草酸、乙酸、甲酸、盐酸等,作为碱,例如可列举氨、三乙胺、乙二胺等。只要硅氧烷树脂满足规定的分子量,则使用量并无特别限定。
视需要,也可向水解反应及缩合反应的反应系统中添加溶媒。只要可实施水解反应及缩合反应,则溶媒并无特别限制,例如可列举:水,甲醇、乙醇、丙醇等醇,乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚等醚类,乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚乙酸酯等酯类,丙酮、甲基乙基酮、甲基异戊基酮等酮类等。其中,此处优选为应用与后述的硅氧烷树脂所含有的溶媒不同的溶媒,更优选为使用碳数为1~5的醇化合物或碳数为2~6的醚化合物。
水解反应及缩合反应的条件(温度、时间、溶媒量)根据所使用的材料的种类,适宜选择最佳的条件。
硅氧烷树脂的重量平均分子量为1,000~50,000。其中,优选为2,000~45,000,更优选为2,500~25,000,特别优选为3,000~25,000。通过将重量平均分子量设为上述范围,容易达成受光感度的优化而优选。
再者,重量平均分子量是使用公知的GPC(凝胶渗透色谱法)进行测定,并换算成标准聚苯乙烯时的值。只要事先无特别说明,则在GPC测定中通过如下方式来进行测定:使用沃特世(Waters)2695及昭和(Shodex)制造的GPC管柱KF-805L(将3根管柱直接连结)作为管柱,在管柱温度40℃下注入试样浓度为0.5质量%的四氢呋喃溶液50μl,并使作为溶出溶媒的四氢呋喃以每分钟1ml的流量流动,利用折射率(Refractive Index,RI)检测装置(沃特世(Waters)2414)及紫外线(Ultraviolet,UV)检测装置(沃特世(Waters)2996)检测试样峰值。
硅氧烷树脂可单独使用、或将两种以上并用来使用。
相对于组合物总质量,低折射率层形成用的硬化性树脂组合物中的上述硅氧烷树脂的含量优选为超过5质量%、且为50质量%以下。其中,更优选为10质量%~45质量%,特别优选为15质量%~40质量%。当含量为上述下限值以上或超过上述下限值时,难以产生空隙,在受光感度的优化方面特别优选。当含量为上述上限值以下时,膜厚变得足够厚,不会成为裂痕等的产生原因而富有实用性。
另外,本发明中的低折射率层形成用的硬化性树脂组合物也可含有硅氧烷树脂以外的硬化性树脂。例如可列举:甲基丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯及在甲基丙烯酸的羧酸末端导入脂环式缩水甘油基而成的单体的共聚物等。作为市售品,可列举:赛克罗马(Cyclomer)P ACA230AA等赛克罗马(Cyclomer)P系列等。
作为硅氧烷树脂以外的硬化性树脂的含量,与以上对硅氧烷树脂所述的优选的范围相同。
(表面活性剂)
低折射率层形成用的硬化性树脂组合物优选为含有具有聚氧亚烷基结构的表面活性剂。所谓聚氧亚烷基结构,是指亚烷基与二价的氧原子邻接存在的结构,具体而言,可列举环氧乙烷(Ethylene Oxide,EO)结构、环氧丙烷(Propylene Oxide,PO)结构等。作为具有聚氧亚烷基结构的表面活性剂,只要具有该聚氧亚烷基结构,则可使用氟系表面活性剂、非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、硅酮系表面活性剂等各种表面活性剂。这些表面活性剂之中,优选为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、及硅酮系表面活性剂,更优选为非离子表面活性剂、及阴离子表面活性剂,最优选为阴离子表面活性剂。
当使用应用低折射率层形成用的硬化性树脂组合物的涂布液来形成膜时,通过降低被涂布面与涂布液的表面张力,对于被涂布面的润湿性得到改善,对于被涂布面的涂布性提升。
作为氟系表面活性剂,例如可列举:美佳法(Megafac)F171、美佳法(Megafac)F172、美佳法(Megafac)F173、美佳法(Megafac)F176、美佳法(Megafac)F177、美佳法(Megafac)F141、美佳法(Megafac)F142、美佳法(Megafac)F143、美佳法(Megafac)F144、美佳法(Megafac)R30、美佳法(Megafac)F437、美佳法(Megafac)F479、美佳法(Megafac)F482、美佳法(Megafac)F554、美佳法(Megafac)F780、美佳法(Megafac)F781(以上,迪爱生(股份)制造),弗拉德(Fluorad)FC430、弗拉德(Fluorad)FC431、弗拉德(Fluorad)FC171(以上,住友3M(Sumitomo 3M)(股份)制造),沙福隆(Surflon)S-382、沙福隆(Surflon)S-141、沙福隆(Surflon)S-145、沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)SC-103、沙福隆(Surflon)SC-104、沙福隆(Surflon)SC-105、沙福隆(Surflon)SC1068、沙福隆(Surflon)SC-381、沙福隆(Surflon)SC-383、沙福隆(Surflon)S393、沙福隆(Surflon)KH-40(以上,旭硝子(股份)制造),艾福拓(Eftop)EF301、艾福拓(Eftop)EF303、艾福拓(Eftop)EF351、艾福拓(Eftop)EF352(以上,三菱综合材料电子化成(Jemco)(股份)制造),PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(欧诺法(OMNOVA)公司制造)等。
作为非离子表面活性剂,具体而言,可列举:甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷的乙氧基化物及丙氧基化物(例如甘油丙氧基化物、甘油乙氧基化物等),聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油醚(花王(股份)制造的艾牧金(Emulgen)404等)、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、青木油脂工业(股份)制造的艾莱贝斯(ELEBASE)BUB-3等。
作为阴离子表面活性剂,具体而言,可列举:W004、W005、W017(裕商(股份)公司制造),日本科莱恩(Clariant Japan)(股份)制造的艾莫索根(EMULSOGEN)COL-020、艾莫索根(EMULSOGEN)COA-070、艾莫索根(EMULSOGEN)COL-080,第一工业制药(股份)制造的普莱瑟夫(Plysurf)A208B等。
作为硅酮系表面活性剂,例如可列举:东丽·道康宁(Toray·Dowcorning)(股份)制造的“东丽硅酮(Toray Silicone)DC3PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)SH7PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)DC11PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)SH21PA”、“东丽硅酮(ToraySilicone)SH28PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)SH29PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)SH30PA”、“东丽硅酮(Toray Silicone)SH8400”,迈图高新材料(Momentive PerformanceMaterials)公司制造的“TSF-4440”、“TSF-4300”、“TSF-4445”、“TSF-4460”、“TSF-4452”,信越硅利光(Shinetsu silicone)股份有限公司制造的“KP341”、“KF6001”、“KF6002”,毕克化学公司制造的“毕克(BYK)307”、“毕克(BYK)323”、“毕克(BYK)330”,盖勒斯特(GELEST)制造的“DBE-224”、“DBE-621”等。
表面活性剂可仅使用一种,也可组合两种以上。
另外,作为具有聚氧亚烷基结构的表面活性剂,可列举由下述通式(4)所表示的表面活性剂。
式(4):R5O(R6O)mR7
(上述式中,R5表示碳数为1~20的烷基,R6表示碳数为1~4的亚烷基,R7表示氢原子、羧基、或-PO3H2。m表示1~8的整数)
更具体而言,作为式(4)中的R5,可为直链状或分支状的烷基。其中,优选为碳数为5~20,更优选为碳数为12~18。作为式(4)中的R6,可为直链状或分支状的亚烷基,可列举亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基等。其中,优选为亚乙基、亚异丙基(与邻接的O原子形成环氧乙烷结构、或环氧丙烷结构的基)。作为式(4)中的R7,优选为氢原子、或羧基,最优选为羧基。
表面活性剂的添加量并无特别限定,但作为其下限值,优选为相对于上述硬化性树脂100质量份,在1质量份以上的范围内添加,更优选为1.5质量份以上,最优选为7.5质量份以上。上限值也无特别限定,但优选为30质量份以下,更优选为15质量份以下。
在低折射率层形成用的硬化性树脂组合物中,可将上述具有聚氧亚烷基结构的表面活性剂与其他表面活性剂并用、或者独立于上述具有聚氧亚烷基结构的表面活性剂而使用其他表面活性剂。作为该表面活性剂,可使用常用的表面活性剂,其中,优选为并用硅酮系表面活性剂。作为优选的硅酮系表面活性剂,可列举将有机基导入至侧链或末端、或者导入至侧链与末端的聚硅氧烷型表面活性剂。作为侧链基,可列举氨基、环氧基、甲醇基、巯基、羧基、氢基、聚醚基、芳烷基、氟烷基、苯基,作为末端基,可列举氨基、环氧基、甲醇基、甲基丙烯酰基、聚醚基、巯基、羧基、酚基、硅醇基、二醇基等。
或者,同时含有上述具有聚氧亚烷基结构的表面活性剂、及特定碳数的烷基烷氧基硅烷化合物(以下,称为“烷氧基硅烷化合物α”)也优选,还可并用上述具有聚氧亚烷基结构的表面活性剂、硅酮系表面活性剂、及烷氧基硅烷化合物α这3种表面活性剂。作为该烷氧基硅烷化合物α,优选为应用具有碳数为4~12(更优选为碳数为6~10)的烷基的烷氧基硅烷化合物。若由通式来表示该化合物,则优选为由下述式(5)所表示的化合物。
式(5):Si(OR51)n-4(R52)n
此处,R51为含义与上述R4相同的基。R52优选为碳数为4~12的烷基,更优选为碳数为6~10的烷基。n为1~3的整数。
与具有聚氧亚烷基结构的表面活性剂并用的表面活性剂的调配量只要任意地调整即可,例如,相对于具有聚氧亚烷基结构的表面活性剂100质量份,优选为以0.01质量份~100质量份使用所并用的表面活性剂,更优选为以1质量份~100质量份使用所并用的表面活性剂,进而更优选为以10质量份~100质量份使用所并用的表面活性剂。
(中空粒子)
低折射率层形成用的硬化性树脂组合物优选为包含中空粒子。作为中空粒子,当然可使用中空结构的粒子,也可使用多孔质的微粒子。中空粒子是内部具有空洞的结构的粒子,且是指具有被外廓包围的空洞的粒子,多孔质粒子是指具有多个空洞的多孔质的粒子。以下,将中空粒子或多孔质粒子适宜称为“特定粒子”。特定粒子可为有机粒子,也可为无机粒子。
特定粒子的空隙率优选为10~80%,更优选为20~60%,最优选为30~60%。就低折射率化与维持粒子的耐久性的观点而言,优选为将特定粒子的空隙率设为上述范围。
特定粒子之中,就容易降低折射率的观点而言,更优选为中空粒子,特别优选为中空二氧化硅粒子。例如,当利用二氧化硅构成中空粒子时,中空二氧化硅粒子具有折射率低的空气(折射率=1.0),因此其折射率与通常的二氧化硅(折射率=1.6)相比显著降低。
作为中空粒子的制造方法,可应用例如日本专利特开2001-233611号公报中所记载的方法。另外,多孔质粒子的制造方法可应用例如日本专利特开2003-327424号、日本专利特开2003-335515号、日本专利特开2003-226516号、日本专利特开2003-238140号等各公报中所记载的方法。
另外,特定粒子的平均一次粒径优选为1nm~200nm,更优选为10nm~100nm。
可利用透射电子显微镜观察经分散的粒子,并根据所获得的照片来求出特定粒子的平均一次粒径。求出粒子的投影面积,根据投影面积而求出投影面积直径并将其作为平均一次粒径。本说明书中的平均一次粒径是对300个以上的粒子测定投影面积,并求出投影面积直径而算出。
特定粒子的折射率优选为1.10~1.40,更优选为1.15~1.35,最优选为1.15~1.30。
此处的折射率表示粒子整体的折射率,当粒子为中空粒子时,并非仅表示形成中空粒子的外壳的折射率。当粒子为多孔质粒子时,多孔质粒子的折射率的测定方法与上述金属氧化物粒子相同。
就低折射率化的观点而言,特定粒子优选为中空或多孔质的无机粒子。作为无机的低折射率粒子,可列举氟化镁或二氧化硅的粒子,就低折射率性、分散稳定性、成本的观点而言,更优选为二氧化硅粒子。
这些无机粒子的平均一次粒径优选为1nm~100nm,更优选为1nm~60nm。
无机粒子只要满足必要的空隙率,则结晶系可为结晶质、非晶质的任一种,另外,可为单分散粒子,若满足规定的粒径,则也可为凝聚粒子。形状最优选为球形,但也可为念珠状、长径与短径的比为1以上的形状、或不定形。
无机粒子的比表面积优选为10m2/g~2000m2/g,更优选为20m2/g~1800m2/g,最优选为50m2/g~1500m2/g。
无机粒子为了谋求在硬化性树脂组合物中的分散稳定化,或者为了提高与粘合剂成分的亲和性、键结性,也可进行如等离子体放电处理或电晕放电处理般的物理式表面处理、利用表面活性剂或偶合剂等的化学式表面处理。特别优选为使用偶合剂。作为偶合剂,可优选地使用烷氧基金属化合物(例如钛偶合剂、硅烷偶合剂)。其中,硅烷偶合处理特别有效。
即,当无机粒子为二氧化硅粒子,偶合剂为硅烷化合物时,通过硅烷化合物与硅醇基的反应,有机硅烷基(一有机硅烷基、二有机硅烷基、三有机硅烷基)键结于二氧化硅粒子的表面。作为经表面处理的二氧化硅粒子在其表面所具有的有机基,可列举饱和或不饱和的碳数为1~18的烃基、碳数为1~18的卤化烃基等。
上述偶合剂可作为无机粒子的表面处理剂,用于在制备低折射率膜用涂布液前事先实施表面处理,也可在制备涂布液时作为添加剂而进一步添加。
为了减轻表面处理的负荷,优选为在表面处理前使无机粒子事先分散于介质中。
特定粒子的更适宜的形态为二氧化硅粒子。
可优选地使用作为包含二氧化硅的特定粒子所市售者。
例如可使用:日挥催化剂化成(股份)制造的斯路理(Thrulya)系列(中空粒子,异丙醇(Isopropanol,IPA)分散、4-甲基-2-戊酮(甲基异丁基酮(Methyl Isobutyl Ketone,MIBK))分散等。例如斯路理(Thrulya)2320等)、OSCAL系列,日产化学(股份)制造的思诺特(Snowtex)系列(多孔质粒子,IPA分散、乙二醇分散、甲基乙基酮(Methyl Ethyl Ketone,MEK)分散、二甲基乙酰胺分散、MIBK分散、丙二醇单甲基乙酸酯分散、丙二醇单甲醚分散、甲醇分散、乙酸乙酯分散、乙酸丁酯分散、二甲苯-正丁醇分散、甲苯分散等。例如MIBK-SD-L、MIBK-ST等),日铁矿业(股份)制造的西里纳科斯(SiliNax)(多孔质粒子),扶桑化学工业(股份)制造的PL系列(多孔质粒子,IPA分散、甲苯分散、丙二醇单甲醚分散、甲基乙基酮分散等。例如PL-1-IPA、PL-2L-PGME等),赢创(EVONIK)公司制造的艾罗西尔(Aerosil)系列(多孔质粒子,丙二醇乙酸酯分散、乙二醇分散、MIBK分散等)等二氧化硅粒子。
当将二氧化硅粒子制成含有二氧化硅粒子与粒子分散剂(粒子分散剂的详细情况将后述)的分散液而添加至感光性组合物中时,二氧化硅粒子在二氧化硅分散液中的含量优选为10质量%~50质量%,更优选为15质量%~40质量%,进而更优选为15质量%~30质量%。
特定粒子可为一种,也可并用两种以上。
相对于低折射率层形成用的硬化性树脂组合物中的总固体成分的特定粒子的含量优选为5质量%~95质量%,更优选为10质量%~90质量%,进而更优选为20质量%~90质量%。
当使用低折射率层形成用的硬化性树脂组合物来形成膜时,特定粒子的涂设量优选为1mg/m2~100mg/m2,更优选为5mg/m2~80mg/m2,进而更优选为10mg/m2~60mg/m2。通过特定粒子的涂设量为1mg/m2以上,可确实地获得低折射率化的效果或耐擦伤性的改良效果,并且通过特定粒子的涂设量为100mg/m2以下,可在硬化膜的表面形成微细的凹凸而可抑制积分反射率恶化。
(氟系树脂)
低折射率层形成用的硬化性树脂组合物也可含有氟系树脂。例如可列举日本专利特开2004-21036号公报中所记载的氟系的硅氧烷聚合物。
所谓氟系树脂,是指物质分子中含有氟的树脂,具体而言,可列举聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯/乙烯共聚物、六氟丙烯/丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯/乙烯共聚物等,其中,优选为聚四氟乙烯、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、四氟乙烯/乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯,特别优选为聚四氟乙烯、四氟乙烯/乙烯共聚物,进而更优选为聚四氟乙烯,也可优选地使用包含聚四氟乙烯粒子与有机系聚合物的含聚四氟乙烯的混合粉体。聚四氟乙烯等氟系树脂的分子量优选为10万~1000万的范围,尤其更优选为10万~100万的范围,对于挤出成形性与阻燃性特别有效果。作为聚四氟乙烯的市售品,市售有三井杜邦氟化学(DuPontMitsui Fluorochemicals)(股份)制造的“铁氟龙(Teflon)(注册商标)”6-J、“铁氟龙(Teflon)(注册商标)”6C-J、“铁氟龙(Teflon)(注册商标)”62-J,旭ICI氟聚合物(Asahi-ICIFluoropolymers)(股份)制造的“氟纶(Fluon)”CD1或CD076等。另外,作为包含聚四氟乙烯粒子与有机系聚合物的含聚四氟乙烯的混合粉体的市售品,自三菱丽阳(股份)市售有作为“美达布伦(Metablen)(注册商标)”A系列而市售的“美达布伦(Metablen)(注册商标)”A-3000、“美达布伦(Metablen)(注册商标)”A-3800等。另外,聚四氟乙烯的“铁氟龙(Teflon)(注册商标)”6-J等因容易凝聚,故若利用亨舍尔混合机(Henschel mixer)等将其与其他树脂组合物一同机械式地强烈混合,则有时因凝聚而生成块,根据混合条件,操作性或分散性存在课题。另一方面,包含聚四氟乙烯粒子与有机系聚合物的含聚四氟乙烯的混合粉体的上述操作性或分散性优异,可特别优选地使用。上述包含聚四氟乙烯粒子与有机系聚合物的含聚四氟乙烯的混合粉体并无限定,可列举日本专利特开2000-226523号公报中所揭示的包含聚四氟乙烯粒子与有机系聚合物的含聚四氟乙烯的混合粉体等,上述有机系聚合物为含有10质量%以上的芳香族乙烯基系单体、丙烯酸酯系单体、及氰化乙烯基系单体的有机系聚合物等,也可为这些的混合物,含聚四氟乙烯的混合粉体中的聚四氟乙烯的含量优选为0.1质量%~90质量%。
进而,氟树脂为非晶质氟树脂、含有含全氟烷基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的共聚寡聚物、氟系涂布剂、氟系表面活性剂、含有电子束硬化成分或紫外线硬化成分的氟系表面处理剂、含有热硬化成分的氟系表面处理剂等也优选。作为含有含全氟烷基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的共聚寡聚物的其他共聚成分,优选为丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。
以下表示具体例。作为非晶质氟树脂,可列举旭硝子公司制造的鲁米氟龙(Lumiflon)、旭硝子公司制造的赛拓普(CYTOP)等。作为以含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯与(甲基)丙烯酸烷基酯为主成分的共聚寡聚物,可列举日本油脂公司制造的茂迪帕(Modiper)F系列,大金工业公司制造的优尼恩(Unidyne),大日本油墨化学工业公司制造的美佳法(Megafac)F470系列、美佳法(Megafac)F480系列、美佳法(Megafac)F110系列等,共聚更优选为嵌段共聚。作为氟系涂布剂,可列举住友3M公司制造的EGC1700。作为氟系表面活性剂,可列举大日本油墨化学工业制造的美佳法(Megafac)F114、美佳法(Megafac)F410系列、美佳法(Megafac)440系列、美佳法(Megafac)450、美佳法(Megafac)490系列等。作为含有电子束硬化成分或紫外线硬化成分的氟系表面处理剂,可列举欧诺法溶液(Omnova Solutions)公司制造的波利佛斯(PolyFox)PF-3320、尤尼玛泰克(Unimatec)公司制造的凯米诺克斯(Cheminox)FAMAC-8、住友3M公司制造的EGC1720等。作为含有热硬化成分的氟系表面处理剂,可列举住友3M公司制造的EGC1720,大日本油墨化学工业公司制造的NH-10、NH-15等。
作为非晶质氟树脂的例子,可列举具有下述的结构式的树脂。
[化53]
氟树脂也可为多种含氟化合物的混合。
氟系树脂的添加量并无特别限定,但就与上述硅氧烷树脂相同的观点而言,优选为与上述硅氧烷树脂相同的含有率的范围。
(聚合引发剂)
低折射率层形成用的硬化性树脂组合物也可进而含有聚合引发剂。
作为聚合引发剂的具体例、优选例,可列举与以上高折射率层形成用的硬化性树脂组合物一项中所述的聚合引发剂的具体例、优选例相同者。
当低折射率层形成用的硬化性树脂组合物含有聚合引发剂时,相对于硬化性组合物的总固体成分,低折射率层形成用的硬化性树脂组合物中所含有的聚合引发剂的含量(在两种以上的情况下为总含量)优选为0.1质量%以上、10质量%以下,更优选为0.3质量%以上、8质量%以下,进而更优选为0.5质量%以上、5质量%以下。
(硬化剂)
低折射率层形成用的硬化性树脂组合物也可进而含有硬化剂。作为硬化剂,优选为包含Al、Mg、Mn、Ti、Cu、Co、Zn、Hf及Zr的硬化剂,也可并用这些硬化剂。
这些硬化剂可通过使金属烷氧化物与螯合剂进行反应而容易地获得。作为螯合剂的例子,可使用乙酰丙酮、苯甲酰丙酮、二苯甲酰基甲烷等β-二酮;乙酰乙酸乙酯、苯甲酰基乙酸乙酯等β-酮酸酯等。
作为金属基螯合化合物的优选的具体例,可列举:乙酰乙酸乙酯二异丙氧基铝、三(乙酰乙酸乙酯)铝、乙酰乙酸烷基酯二异丙氧基铝、单乙酰乙酸酯双(乙酰乙酸乙酯)铝、三(乙酰丙酮)铝等铝螯合化合物,乙酰乙酸乙酯单异丙氧基镁、双(乙酰乙酸乙酯)镁、乙酰乙酸烷基酯单异丙氧基镁、双(乙酰丙酮)镁等镁螯合化合物,四乙酰丙酮锆、三丁氧基乙酰丙酮锆、双(乙酰乙酸乙酯)乙酰丙酮锆、乙酰丙酮锰、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮铜、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮氧钛。这些之中,优选为三(乙酰丙酮)铝、三(乙酰乙酸乙酯)铝、双(乙酰丙酮)镁、双(乙酰乙酸乙酯)镁、四乙酰丙酮锆,若考虑保存稳定性、获得容易性,则特别优选为三(乙酰丙酮)铝、三(乙酰乙酸乙酯)铝。
相对于硅氧烷树脂的总含量100质量份,硬化剂的总含量优选为0.001质量份~10质量份,更优选为0.01质量份~5质量份,特别优选为0.01质量份~0.5质量份。
(溶剂)
低折射率层形成用的硬化性树脂组合物通常可使用有机溶剂来构成。有机溶剂只要满足各成分的溶解性或透光性硬化膜形成用树脂组合物的涂布性,则基本上并无特别限制,特别优选为考虑粘合剂的溶解性、涂布性、安全性来选择。另外,当制备低折射率层形成用的硬化性树脂组合物时,也可含有两种有机溶剂。
作为有机溶剂,作为酯类,例如可适宜地列举乙酸乙酯、乙酸-正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、羟乙酸烷基酯(例如:羟乙酸甲酯、羟乙酸乙酯、羟乙酸丁酯(例如甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-羟丙酸烷基酯类(例如:3-羟丙酸甲酯、3-羟丙酸乙酯等(例如3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-羟丙酸烷基酯类(例如:2-羟丙酸甲酯、2-羟丙酸乙酯、2-羟丙酸丙酯等(例如2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等,另外,作为醚类,例如可适宜地列举二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、四氢呋喃、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单正丁醚、丙二醇单第三丁醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯等,另外,作为酮类,例如可适宜地列举甲基乙基酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮等,另外,作为芳香族烃类,例如可适宜地列举甲苯、二甲苯等。
特别优选为上述3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇单正丁醚、丙二醇单第三丁醚、及丙二醇甲醚乙酸酯。
在低折射率层形成用的硬化性树脂组合物中,所应用的溶媒在低折射率层形成用的硬化性树脂组合物的总量中,优选为50质量%~99.9质量%,更优选为60质量%~95质量%。当该化合物的量为上述下限值以上时,涂布性变得良好而优选。当该化合物的量为上述上限值以下时,涂布性也同样变得良好而优选。
(粘度)
就形成良好的高折射率层或低折射率层的观点而言,高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物优选为其粘度得到调节。具体的粘度的范围并无特别限定,但优选为1cP~20cP,更优选为2cP~15cP,特别优选为4cP~6cP。只要事先无特别说明,则将本说明书中的粘度的值设为利用后述的测定方法所得的值。
·测定方法
使用E型粘度计“TV-20形粘度计·锥板型TVE-20L”(东机产业制造),在室温(约25℃)下进行测定。取样是设为每100秒测定5次粘度所得的值的平均。
就形成高折射率层或低折射率层的观点而言,高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物的固体成分浓度优选为10质量%~90质量%,更优选为20质量%~90质量%,最优选为30质量%~80质量%。
再者,在本发明中,所谓组合物,是指两种以上的成分以特定的组成实质上均匀地存在。此处所谓实质上均匀,是指在取得发明的作用效果的范围内,各成分可不均。另外,组合物只要满足上述定义,则形态并无特别限定,并不限定于流动性的液体或膏,也包括包含多种成分的固体或粉末等。进而,即便在如具有沉淀物的情况下,如通过搅拌而在规定时间内保持分散状态者也包含于组合物中。
本发明的高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物的用途可列举:固体摄影元件中的基板的受光侧的红外线截止滤波器用硬化性树脂组合物(例如,针对晶片级透镜的红外线截止滤波器用硬化性树脂组合物等)、固体摄影元件中的基板的背面侧(与受光侧为相反侧)的红外线截止滤波器用硬化性树脂组合物等,优选为固体摄影元件中的基板的受光侧的遮光膜用硬化性树脂组合物。
作为上述高折射率层或低折射率层的形成方法,可列举通过将高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物直接涂布于支撑体上,并进行干燥来形成的方法。
支撑体可为固体摄影元件中的基板,也可为设置于基板的受光侧的其他基板(例如后述的玻璃基板30),也可为设置于固体摄影元件中的基板的受光侧的平坦化层等层。
将高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物涂布于支撑体上的方法例如可通过使用敷料器、旋转涂布机、狭缝式旋转涂布机、狭缝式涂布机、网版印刷等来实施,优选为利用旋转涂布机的涂布。
另外,作为涂膜的干燥条件,还根据各成分、溶媒的种类、使用比例等而不同,但通常为在60℃~150℃的温度下干燥30秒~15分钟左右。
使用本发明的高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物形成红外线截止滤波器的方法也可包含其他步骤。
作为上述其他步骤,并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可列举:基材的表面处理步骤、前加热步骤(预烘烤步骤)、硬化处理步骤、后加热步骤(后烘烤步骤)等。
<前加热步骤·后加热步骤>
前加热步骤及后加热步骤中的加热温度通常为80℃~200℃,优选为90℃~150℃。
前加热步骤及后加热步骤中的加热时间通常为30秒~240秒,优选为60秒~180秒。
<硬化处理步骤>
硬化处理步骤是视需要对所形成的上述膜进行硬化处理的步骤,通过进行该处理,红外线截止滤波器的机械强度提升。
作为上述硬化处理步骤,并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可适宜地列举全面曝光处理、全面加热处理等。此处,在本发明中,“曝光”是以不仅包含照射各种波长的光,也包含照射电子束、X射线等放射线的含义来使用。
曝光优选为通过照射放射线来进行,作为可在曝光时使用的放射线,尤其可优选地使用电子束、KrF、ArF、g射线、h射线、i射线等紫外线或可见光。优选为KrF、g射线、h射线、i射线。
作为曝光方式,可列举步进式曝光、或利用高压水银灯的曝光等。
曝光量优选为5mJ/cm2~3000mJ/cm2,更优选为10mJ/cm2~2000mJ/cm2,最优选为50mJ/cm2~1000mJ/cm2
作为全面曝光处理的方法,例如可列举对所形成的上述膜的整个面进行曝光的方法。当高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物含有聚合性化合物时,通过全面曝光来促进由上述组合物所形成的膜中的聚合成分的硬化,上述膜的硬化进一步进行,且机械强度、耐久性得到改良。
作为进行上述全面曝光的装置,并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可适宜地列举超高压水银灯等UV曝光机。
另外,作为全面加热处理的方法,可列举对所形成的上述膜的整个面进行加热的方法。通过全面加热而可提高图案的膜强度。
全面加热中的加热温度优选为120℃~250℃,更优选为120℃~250℃。若该加热温度为120℃以上,则膜强度通过加热处理而提升,若为250℃以下,则可防止上述膜中的成分产生分解、膜质变弱变脆的情况。
全面加热中的加热时间优选为3分钟~180分钟,更优选为5分钟~120分钟。
作为进行全面加热的装置,并无特别限制,可根据目的而自公知的装置中适宜选择,例如可列举:干燥烘箱、加热板、红外线(Infrared,IR)加热器等。
再者,由上述加热处理所获得的低折射率层主要包含有机氧化硅(SiOC)。由此,即便是例如微细图案,视需要也可高精度地对支撑体或低折射率层进行蚀刻加工,也可适宜地应对微小的固体摄影元件的制造步骤。
本发明还涉及一种红外线截止滤波器,其使用上述本发明的高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物而获得。
本发明的红外线截止滤波器具有如图1所示的两层以上的折射率为1.65~2.00的高折射率层2、及两层以上的折射率为1.20~1.45的低折射率层3,且
上述各层中的至少一层含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素。
本发明的红外线截止滤波器中,含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素的层可为由上述高折射率层形成用的硬化性树脂组合物所形成的折射率为1.65~2.00的高折射率层,也可为由上述低折射率层形成用的硬化性树脂组合物所形成的折射率为1.20~1.45的低折射率层。
本发明的红外线截止滤波器中,优选为上述高折射率层与上述低折射率层交替地层叠。
本发明的红外线截止滤波器中,上述两层以上的高折射率层与上述两层以上的低折射率层的各层的膜厚分别优选为50nm~250nm,更优选为80nm~180nm。
本发明的红外线截止滤波器中,就减少分光特性中不需要的振动(波纹(ripple))的观点而言,上述两层以上的高折射率层优选为折射率在1.65~2.00的范围内且折射率彼此不同的多种层。
另外,就减少波纹的观点而言,上述两层以上的高折射率层为膜厚在50nm~250nm的范围内且膜厚彼此不同的多种层也优选。
本发明的红外线截止滤波器中,就减少波纹的观点而言,上述两层以上的低折射率层优选为具有在折射率为1.20~1.45的范围内且不同的折射率的多种层。
就减少波纹的观点而言,上述两层以上的低折射率层为膜厚在50nm~250nm的范围内且膜厚彼此不同的多种层也优选。
本发明的红外线截止滤波器中,上述两层以上的高折射率层与上述两层以上的低折射率层的层叠数优选为4层~60层,更优选为8层~50层,进而更优选为10层~40层。
本发明的红外线截止滤波器中,作为上述两层以上的高折射率层与上述两层以上的低折射率层的层叠的总膜厚,优选为10μm以下,更优选为8μm以下,进而更优选为6μm以下。
本发明的红外线截止滤波器因是由本发明的高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物形成,故近红外线遮蔽性及红外线遮蔽性优异。
本发明的红外线截止滤波器可为独立地制造(例如在玻璃基板上),并用于组装入任意的元件中的光学物品,也可为形成于固体摄影元件中的基板上的红外线截止滤波器。
本发明还涉及一种固体摄影元件,其在基板上具有本发明的红外线截止滤波器。
本发明的固体摄影元件中的基板优选为具有彩色滤光片层,更优选为具有彩色滤光片层、微透镜及平坦化层。
以下,对作为本发明的固体摄影元件的优选的一实施形态的照相机模块进行说明。
本发明的固体摄影元件的优选的一实施形态的照相机模块是具有基板、及配置于上述基板的受光侧的本发明的红外线截止滤波器的照相机模块。
以下,一面参照图2及图3,一面说明本发明的固体摄影元件的优选的一实施形态的照相机模块,但本发明并不由以下的具体例限定。
再者,在图2及图3中,对相同的部分标注相同的符号。
另外,在说明时,“上”、“上方”及“上侧”是指远离硅基板10之侧,“下”、“下方”及“下侧”是指靠近硅基板10之侧。
图2是表示本发明的固体摄影元件的优选的一实施形态的具备固体摄影元件的照相机模块的构成的概略剖面图。
图2中所示的照相机模块200经由作为连接构件的焊料球(solder ball)60而连接于作为安装基板的电路基板70。
详细而言,照相机模块200包括:基板100,在硅基板的第1主面上具备摄影元件部;平坦化层46(图2中未图示),设置于基板100的第1主面侧(受光侧);红外线截止滤波器42,设置于平坦化层46上;玻璃基板30(透光性基板),配置于红外线截止滤波器42的上方;透镜架50,配置于玻璃基板30的上方且在内部空间具有摄影透镜40;以及遮光兼电磁屏蔽罩44,以包围基板100及玻璃基板30的周围的方式配置。各构件利用粘着剂20(图2中未图示)、粘着剂45来粘着。
在照相机模块200中,来自外部的射入光hν依次透过摄影透镜40、玻璃基板30、红外线截止滤波器42、平坦化层46后,到达基板100的摄影元件部。
另外,照相机模块200在基板100的第2主面侧,经由焊料球60(连接材料)而连接于电路基板70。
图3是将图2中的基板100放大的剖面图。
基板100包括:作为基体的硅基板10、摄影元件12、层间绝缘膜13、基底层14、红色的彩色滤光片15R、绿色的彩色滤光片15G、蓝色的彩色滤光片15B、保护层16、微透镜17、遮光膜18、绝缘膜22、金属电极23、阻焊剂层24、内部电极26、及元件面电极27。
但是,可省略阻焊剂层24。
首先,以基板100的第1主面侧的构成为中心进行说明。
如图3所示,在作为基板100的基体的硅基板10的第1主面侧,设置有将多个CCD或CMOS等摄影元件12二维地排列的摄影元件部。
在摄影元件部中的摄影元件12上形成有层间绝缘膜13,在层间绝缘膜13上形成有基底层14。进而,在基底层14上,以对应于摄影元件12的方式,分别配置有红色的彩色滤光片15R、绿色的彩色滤光片15G、蓝色的彩色滤光片15B(以下,有时将这些彩色滤光片总称为“彩色滤光片15”)。
在红色的彩色滤光片15R、绿色的彩色滤光片15G、蓝色的彩色滤光片15B的边界部,及摄影元件部的周边,也可设置未图示的遮光膜。该遮光膜例如可使用公知的黑色的彩色抗蚀剂来制作。
在彩色滤光片15上形成有保护层16,在保护层16上,以对应于摄影元件12(彩色滤光片15)的方式形成有微透镜17。
而且,在微透镜17上设置有上述平坦化层46。
另外,第1主面侧的摄影元件部的周边设置有周边电路(未图示)及内部电极26,内部电极26经由周边电路而与摄影元件12电性连接。
进而,在内部电极26上,经由层间绝缘膜13而形成有元件面电极27。在内部电极26与元件面电极27间的层间绝缘膜13内,形成有将这些电极间电性连接的接触插塞(未图示)。元件面电极27用于经由接触插塞、内部电极26而施加电压及读出信号等。
在元件面电极27上形成有基底层14。在基底层14上形成有保护层16。使形成于元件面电极27上的基底层14及保护层16开口,而形成垫(pad)开口部,且元件面电极27的一部分露出。
以上为基板100的第1主面侧的构成,但也可为如下的形态:在基底层14与彩色滤光片15之间、或在彩色滤光片15与保护层16之间设置红外线截止滤波器来代替在平坦化层46上设置红外线截止滤波器42。
在基板100的第1主面侧,在摄影元件部的周边设置有粘着剂20,经由该粘着剂20而将基板100与玻璃基板30粘着。
另外,硅基板10具有贯穿该硅基板10的贯穿孔,在贯穿孔内具备作为金属电极23的一部分的贯穿电极。利用该贯穿电极而将摄影元件部与电路基板70电性连接。
其次,以基板100的第2主面侧的构成为中心进行说明。
在该第2主面侧,自第2主面上遍及贯穿孔的内壁而形成有绝缘膜22。
在绝缘膜22上,以自硅基板10的第2主面上的区域至贯穿孔的内部的方式设置有经图案化的金属电极23。金属电极23为基板100中的摄影元件部与电路基板70的连接用的电极。
上述贯穿电极为该金属电极23中的形成于贯穿孔的内部的部分。贯穿电极贯穿硅基板10及层间绝缘膜的一部分而到达内部电极26的下侧,并电性连接于该内部电极26。
进而,在第2主面侧,设置有阻焊剂层24(保护绝缘膜),该阻焊剂层24(保护绝缘膜)覆盖在形成有金属电极23的第2主面上、且具有使该金属电极23上的一部分露出的开口部。
进而,在第2主面侧,设置有遮光膜18,该遮光膜18覆盖在形成有阻焊剂层24的第2主面上、且具有使该金属电极23上的一部分露出的开口部。
再者,图3中,遮光膜18以覆盖金属电极23的一部分,并使剩余的部分露出的方式进行了图案化,但也能够以使金属电极23全部露出的方式进行图案化(阻焊剂层24的图案化也同样如此)。
另外,可省略阻焊剂层24,也可在形成有金属电极23的第2主面上直接形成遮光膜18。
在所露出的金属电极23上设置有作为连接构件的焊料球60,经由该焊料球60而将基板100的金属电极23与电路基板70的未图示的连接用电极电性连接。
以上,对基板100的构成进行了说明,但可利用日本专利特开2009-158863号公报中段落0033~段落0068中所记载的方法、或日本专利特开2009-99591号公报中段落0036~段落0065中所记载的方法等公知的方法来形成。
层间绝缘膜13例如通过溅镀或化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)等而作为SiO2膜或SiN膜来形成。
彩色滤光片15例如使用公知的彩色抗蚀剂,通过光刻来形成。
保护层16及基底层14例如使用公知的有机层间膜形成用抗蚀剂,通过光刻来形成。
微透镜17例如使用苯乙烯系树脂等,通过光刻等来形成。
阻焊剂层24优选为使用例如含有酚系树脂、或聚酰亚胺系树脂、胺系树脂的公知的阻焊剂,通过光刻来形成。
焊料球60例如使用Sn-Pb(共晶)、95Pb-Sn(高铅高熔点焊料)、作为无Pb的焊料的Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu等来形成。焊料球60例如形成为直径为100μm~1000μm(优选为直径为150μm~700μm)的球状。
内部电极26及元件面电极27例如通过化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)、或光刻及蚀刻,而作为Cu等的金属电极来形成。
金属电极23例如通过溅镀、光刻、蚀刻、及电解镀敷,作为Cu、Au、Al、Ni、W、Pt、Mo、Cu化合物、W化合物、Mo化合物等的金属电极来形成。金属电极23可为单层构成,也可为包含两层以上的层叠构成。金属电极23的膜厚例如设为0.1μm~20μm(优选为0.1μm~10μm)。硅基板10并无特别限定,可使用通过削去基板背面而变薄的硅基板。基板的厚度并无特别限定,例如使用厚度为20μm~200μm(优选为30μm~150μm)的硅晶片。
硅基板10的贯穿孔例如通过光刻及反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etching,RIE)来形成。
以上,参照图2及图3对本发明的固体摄影元件的优选的一实施形态的照相机模块进行了说明,但上述实施形态并不限定于图2及图3的形态。
[实施例]
以下列举实施例来更详细地说明本发明,但本发明并不由这些实施例限定性地进行解释。再者,本实施例中,只要事先无特别说明,则“份”及“%”均为质量基准。
<高折射率层形成用的硬化性树脂组合物>
[二氧化钛分散液(分散组合物)的制备]
使用新丸企业(Shinmaru Enterprises)股份有限公司制造的NPM作为循环型分散装置(珠磨机),如以下般对下述组成的混合液进行分散处理,而获得二氧化钛分散液作为分散组合物。
~组成~
·二氧化钛(石原产业(股份)制造的TTO-51(C))     :150.0份
(晶形:金红石,TiO2纯度(%):79%~85%,利用Al2O3及硬脂酸进行表面处理,比表面积为50m2/g~60m2/g,一次粒径为10nm~30nm,吸油量为24g/100g~30g/100g)
·下述分散树脂A-1(固体成分为20%的PGMEA溶液)  :165.0份
·丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)                   :142.5份
[化54]
A-1的重量平均分子量(Mw)为9000,共聚比(摩尔比)如上所述。
另外,分散装置是在以下的条件下运转。
·珠粒直径:φ0.05mm
·珠粒填充率:60体积%
·周速:10m/sec
·泵供给量:30Kg/hour
·冷却水:自来水
·珠磨机环状通路内部容积:1.0L
·进行分散处理的混合液量:10kg
分散开始后,以30分钟的间隔(1遍的时间)来进行平均粒径的测定。
平均粒径随着分散时间(遍数)而减少,但其变化量逐渐变少。在将分散时间延长了30分钟时的平均粒径变化变成5nm以下的时间点,结束分散。再者,该分散液中的二氧化钛粒子的平均粒径为40nm。
再者,本实施例中的二氧化钛等的平均粒径是指如下的值:通过利用丙二醇单甲醚乙酸酯将含有二氧化钛的混合液或分散液稀释至80倍,并使用动态光散射法对所获得的稀释液进行测定所获得的值。
该测定是使用日机装股份有限公司制造的麦奇克(Microtrac)UPA-EX150来进行。
[高折射率层形成用的硬化性树脂组合物1的制备]
以按固体成分基准计变成5质量%的方式,将酞菁系色素A(日本催化剂制造的爱克斯彩色(Excolor)TX-EX 720;极大吸收波长(λmax)=720nm(膜))添加至该高折射率层形成用的硬化性树脂组合物1中。
[高折射率层的形成]
将上述高折射率层形成用的硬化性树脂组合物1涂布于硅晶片上后,实施预烘烤(100℃、2分钟),后烘烤(230℃、10分钟)而形成高折射率层1。
(折射率的测定)
使用日本J.A.沃兰股份有限公司(J.A.Woollam Japan)公司制造的椭偏仪测定上述高折射率层的折射率。测定条件是在633nm下,设为25℃,并采用5点的平均值。将结果示于下述表中。
将所使用的硬化性组合物中的成分比率、色素变更成下述组成比,通过与高折射率层形成用的硬化性树脂组合物1相同的步骤来制备各种高折射率层形成用的硬化性树脂组合物。再者,也一并记载各高折射率层的折射率测定结果。
<略称的含义>
(色素)
花青系色素···大东化学(Daito Chemix)公司制造Daito chmix 1371F;极大吸收波长(λmax)=805nm(膜)
(分散剂)
A-2··由下述式所表示的分散剂。
[化55]
上述式中,n为14,分散剂(A-2)的聚苯乙烯换算的重量平均分子量为6400,酸值为80mgKOH/g。
(聚合性化合物)
1031S···JER1031S(日本环氧树脂(股份)制造)
157S65···JER157S65(日本环氧树脂(股份)制造)
(粘合剂)
聚合物B···压克力贝斯(Acrybase)
(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸异丁酯/甲基丙烯酸2-羟基乙酯/甲基丙烯酸共聚物与甲氧基聚乙二醇的接枝共聚物,藤仓化成(股份)制造)
<低折射率层形成用的硬化性树脂组合物>
[硅氧烷的制备]
使用甲基三乙氧基硅烷(Methyl Triethoxysilane,MTES)及/或四乙氧基硅烷(Tetraethoxysilane,TEOS),进行水解·缩合反应,而获得水解缩合物S-1、水解缩合物S-2、水解缩合物S-c1。此时所使用的溶媒为乙醇。所获得的水解缩合物S-1的重量平均分子量约为10000。
[表34]
MTES* TEOS* 重量平均分子量
S-1 100 0 10,000
S-2 10 90 12,000
S-c1 0 100 11,000
*质量%
[低折射率层形成用的硬化性树脂组合物的制备]
调配以下的成分,而制备低折射率层形成用的硬化性树脂组合物1。
以按固体成分基准计变成5质量%的方式,将酞菁系色素A(日本催化剂制造的爱克斯彩色(Excolor)TX-EX 720;极大吸收波长(λmax)=720nm(膜))添加至该低折射率层形成用的硬化性树脂组合物1中。
另外,调配下述表的成分,而制备低折射率层形成用的硬化性树脂组合物2~低折射率层形成用的硬化性树脂组合物5。
另外,调配以下的成分,而制备低折射率层形成用的硬化性树脂组合物6。
以按固体成分基准计变成5质量%的方式,将酞菁系色素A(日本催化剂制造的爱克斯彩色(Excolor)TX-EX 720;极大吸收波长(λmax)=720nm(膜))添加至该低折射率层形成用的硬化性树脂组合物6中。
此处若进行补充,则表面活性剂(Megafac)包含含有全氟烷基、且具有环氧乙烷链的化合物。硬化性树脂(赛克罗马(Cyclomer)P ACA230AA)为甲基丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯及在甲基丙烯酸的羧酸末端导入脂环式缩水甘油基而成的单体的共聚物(Mw=14000,酸值为37)。
将该低折射率层形成用的硬化性树脂组合物1涂布于4英寸硅晶片上后,实施预烘烤(100℃、2分钟)、后烘烤(230℃、10分钟)而形成低折射率层。
关于低折射率层形成用的硬化性树脂组合物2~低折射率层形成用的硬化性树脂组合物6,也与低折射率层形成用的硬化性树脂组合物1同样地制作低折射率层。折射率的测定方法与高折射率层的测定方法相同。
<红外线截止滤波器的形成1>
使用上述所制备的高折射率层形成用的硬化性树脂组合物1(含有酞菁系色素A),并利用旋转涂布机在玻璃基板上形成涂布膜,继而,在100℃下进行2分钟的前加热后,在140℃下进行10分钟的后加热。
继而,使用上述所制备的低折射率层形成用的硬化性树脂组合物3(不含色素),并利用旋转涂布机在所获得的高折射率层上形成涂布膜,继而,在100℃下进行2分钟的前加热后,在140℃下进行10分钟的后加热。
以后,同样地重复利用高折射率层形成用的硬化性树脂组合物1(含有酞菁系色素A)来形成高折射率层(10层,总膜厚为1.1μm)、及利用低折射率层形成用的硬化性树脂组合物3(不含色素)来形成低折射率层(10层,总膜厚为1.5μm),而形成高折射率层与低折射率层交替地层叠、高折射率层含有酞菁系色素A、总层叠数为20、且总膜厚为2.6μm的红外线截止滤波器1。
<红外线截止滤波器的形成2>
使用上述所制备的高折射率层形成用的硬化性树脂组合物3(不含色素),并利用旋转涂布机在玻璃基板上形成涂布膜,继而,在100℃下进行2分钟的前加热后,在140℃下进行10分钟的后加热。
继而,使用上述所制备的低折射率层形成用的硬化性树脂组合物1(含有酞菁系色素A),并利用旋转涂布机在所获得的高折射率层上形成涂布膜,继而,在100℃下进行2分钟的前加热后,在140℃下进行10分钟的后加热。
以后,同样地重复利用高折射率层形成用的硬化性树脂组合物3(不含色素)来形成高折射率层(10层,总膜厚为1.1μm)、及利用低折射率层形成用的硬化性树脂组合物1(含有酞菁系色素A)来形成低折射率层(10层,总膜厚为1.5μm),而形成高折射率层与低折射率层交替地层叠、低折射率层含有酞菁系色素A、总层叠数为20、且总膜厚为2.6μm的红外线截止滤波器2。
<红外线截止滤波器的形成3、红外线截止滤波器的形成1-1、红外线截止滤波器的形成1-2、红外线截止滤波器的形成2-1~红外线截止滤波器的形成2-4>
除如下述表所示般变更高折射率层形成用的硬化性树脂组合物、低折射率层形成用的硬化性树脂组合物、色素的含量以外,以与红外线截止滤波器1相同的方式形成红外线截止滤波器3、红外线截止滤波器1-1、红外线截止滤波器1-2、红外线截止滤波器2-1~红外线截止滤波器2-4。
[表36]
红外线截止滤波器 层数 总膜厚(μm) 色素含量
1 高折射率层 有色素 组合物1 10 1.1 5%
低折射率层 无色素 组合物3 10 1.5
2 高折射率层 无色素 组合物3 10 1.1
低折射率层 有色素 组合物1 10 1.5 5%
3 高折射率层 有色素 组合物1 10 1.1 2.5%
低折射率层 有色素 组合物1 10 1.5 2.5%
1-1 高折射率层 有色素 组合物2 10 1.1 5%
低折射率层 无色素 组合物3 10 1.5
1-2 高折射率层 有色素 组合物4 10 1.1 5%
低折射率层 无色素 组合物3 10 1.5
2-1 高折射率层 无色素 组合物3 10 1.1
低折射率层 有色素 组合物2 10 1.5 5%
2-2 高折射率层 无色素 组合物3 10 1.1
低折射率层 有色素 组合物4 10 1.5 5%
2-3 高折射率层 无色素 组合物3 10 1.1
低折射率层 有色素 组合物5 10 1.5 5%
2-4 高折射率层 无色素 组合物3 10 1.1
低折射率层 有色素 组合物6 10 1.5 5%
<红外线截止滤波器的评价>
(近红外线遮蔽性评价、红外线遮蔽性评价)
使用紫外可见近红外分光光度计UV3600(岛津制作所制造),测定以上述方式获得的红外线截止滤波器的波长700nm的透过率。数值越低,评价为近红外线遮蔽性越优异。关于波长700nm的透过率,可以说可见光透过率为10%以下表示实用上良好的近红外线遮蔽性。
进而,使用分光光度计U-4100(日立先端科技(Hitachi High-Technologies)公司制造),测定上述红外线截止滤波器的波长1300nm的透过率。数值越低,评价为红外线遮蔽性越优异。可以说红外线透过率未满25%表示实用上良好的红外线遮蔽性。在任一种红外线截止滤波器中,均获得满足这些数值的良好的结果。
<固体摄影元件的制造>
首先,准备形成有CMOS传感器的晶片,上述CMOS传感器具备:多个受光元件,包含像素受光部间距为2.0μm、像素数为2592个(X轴方向)×1944个(Y轴方向)的光二极管(受光部尺寸1.0μm×1.0μm),并以固定的配置间距二维地配置于基板上;绝缘层(氧化硅),具有包含Al的配线层与遮光层;钝化层(氮化硅);以及波导管(氮化硅)。在该CMOS传感器中,将钝化层的厚度设为0.3μm,将介于钝化层与波导管之间的绝缘层的厚度设为0.3μm,将波导管的厚度设为2.1μm。将波导管的入口平面尺寸设为1.5μm×1.5μm,将出口平面尺寸与光二极管尺寸同样地设为1.0μm×1.0μm。另外,利用分光椭偏仪测定钝化层、绝缘层、波导管的折射率的结果,钝化层的折射率为2.0,绝缘层的折射率为1.46,波导管的折射率为1.88,波导管的外侧的绝缘层的折射率为1.46。再者,只要未特别对波长进行指定,则折射率的值(也包含以后的折射率的值)为波长550nm下的值。
(下平坦化层的形成)
将光硬化型丙烯酸系透明树脂材料(富士胶片电子材料(Fujifilm Electronic Materials)(股份)制造的CT-2020L)旋涂于钝化层上,继而,进行预烘烤、紫外线全面曝光、后烘烤而形成下平坦化层(厚度为0.3μm)。与上述同样地对该下平坦化层测定折射率,结果为1.56。
(彩色滤光片的形成)
准备以下的材料作为负型感光性的红色材料(R用材料)、绿色材料(G用材料)、蓝色材料(B用材料)。
R用材料:富士胶片电子材料(股份)制造的SR-4000L
G用材料:富士胶片电子材料(股份)制造的SG-4000L
B用材料:富士胶片电子材料(股份)制造的SB-4000L
按G、R、B的形成顺序旋涂上述材料,进行预烘烤、利用1/5缩小型的i射线步进机的曝光、显影、后烘烤,而形成彩色滤光片(膜厚为0.8μm)。即,首先,将G用材料涂布于下平坦化层上,进行曝光、显影后,进行后烘烤(220℃、10分钟),而将绿色滤光片形成为棋盘格状。继而,以包覆该绿色滤光片的方式涂布R用材料,使用光掩模进行曝光、显影后,进行后烘烤(220℃、10分钟)而形成红色滤光片。继而,以包覆红色滤光片、绿色滤光片的方式涂布B用材料,使用光掩模进行曝光、显影后,进行后烘烤(220℃、10分钟)而形成蓝色滤光片。
再者,作为显影液,使用富士胶片电子材料(股份)制造的CD-2000的50%稀释液。
与上述同样地对所形成的彩色滤光片的各色滤光片测定折射率的结果,红色滤光片的折射率为1.59(波长620nm),绿色滤光片的折射率为1.60(波长550nm),蓝色滤光片的折射率为1.61(波长450nm)。
(上平坦化层的形成)
将光硬化型丙烯酸系透明树脂材料(富士胶片电子材料(股份)制造的CT-2020L)旋涂于彩色滤光片上,继而,进行预烘烤、紫外线全面曝光、后烘烤而形成上平坦化层。所形成的上平坦化层的厚度为0.3μm,与上述同样地进行测定的折射率为1.56。
(微透镜的形成)
将JSR(股份)制造的MFR401L作为微透镜材料旋涂于上平坦化层上,进行预烘烤、利用1/5缩小型的i射线步进机的曝光、显影、后曝光、利用后烘烤的熔融流动,而形成微透镜(高度为0.675μm)。与上述同样地测定所形成的微透镜的折射率,结果为1.61。再者,作为显影液,使用氢氧化四甲基铵(Tetramethyl Ammonium Hydroxide,TMAH)的1.19质量%溶液。
继而,进行焊盘(bonding pad)部的开孔。即,旋涂正型抗蚀剂(住友化学(股份)制造的i射线用正型抗蚀剂PFI-27),继而进行预烘烤后,使用具有对应于焊盘部及划线(scribe)部的图案的光掩模进行曝光、显影。由此,形成焊盘部及划线部具有开口的抗蚀剂图案,将该抗蚀剂图案作为掩模进行氧灰化,而将该部位上的平坦化层蚀刻去除。继而,使用抗蚀剂剥离液将正型抗蚀剂去除。
<红外线截止滤波器的形成>
在所获得的固体摄影元件上,与红外线截止滤波器1同样地形成红外线截止滤波器。
继而,进行晶片的切割,然后进行封装组装来制作本发明的固体摄影元件A。
<固体摄影元件的评价>
(射入角依存性的测定及评价)
将如上述般制作的固体摄影元件与照相机镜头组合,测定将有效摄影区域中(主光线射入角度0°)的感度设为100%时,主光线射入角度为5°、10°、15°、20°、25°、30°的各绿色像素中的相对感度。根据其结果,确认色差得到抑制。
如以上般,可知根据本发明的高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物,可制作近红外线遮蔽性及红外线遮蔽性优异的红外线截止滤波器。
另外,本发明的高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物例如可通过涂布来形成高折射率层或低折射率层,故在该方面,可不需要繁杂的步骤来制造红外线截止滤波器,因此可改善上述现有的红外线截止滤波器中的不充分的制造适应性。
如此,本发明的高折射率层形成用的硬化性树脂组合物或低折射率层形成用的硬化性树脂组合物适合于制作具有基板、及配置于上述基板的受光侧的红外线截止滤波器的照相机模块。
[产业上的可利用性]
根据本发明,可提供一种硬化性树脂组合物、由该硬化性树脂组合物所获得的红外线截止滤波器,上述硬化性树脂组合物能形成具有近红外线遮光性、且不通过蒸镀来形成的具有红外线遮光性的红外线截止滤波器。
另外,根据本发明,可提供一种固体摄影元件,其通过使用上述硬化性树脂组合物,而可使红外线截止滤波器与固体摄影元件中的基板的表面不隔着空间来密接,由此抑制色差。
虽然参照详细且特定的实施方式对本发明进行了说明,但本领域技术人员应明了可在不偏离本发明的精神及范围的情况下加以各种变更或修正。
本申请是基于2012年12月28日提出申请的日本专利申请(日本专利特愿2012-288697),将其内容以参照的方式并入至本文中。
[符号的说明]
1:红外线截止滤波器
2:高折射率层
3:低折射率层
10:硅基板
12:摄影元件
13:层间绝缘膜
14:基底层
15:彩色滤光片
16:保护层
17:微透镜
18:遮光膜
20:粘着剂
22:绝缘膜
23:金属电极
24:阻焊剂层
26:内部电极
27:元件面电极
30:玻璃基板
40:摄影透镜
42:红外线截止滤波器
44:遮光兼电磁屏蔽罩
45:粘着剂
46:平坦化层
50:透镜架
60:焊料球
70:电路基板
100:基板
200:照相机模块

Claims (14)

1.一种硬化性树脂组合物,其包括在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素,且能形成折射率为1.65~2.00的高折射率层。
2.一种硬化性树脂组合物,其包括在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素,且能形成折射率为1.20~1.45的低折射率层。
3.根据权利要求1所述的硬化性树脂组合物,其中能形成所述高折射率层的硬化性树脂组合物含有金属氧化物粒子、粘合剂及分散剂。
4.根据权利要求2所述的硬化性树脂组合物,其中能形成所述低折射率层的硬化性树脂组合物含有硅氧烷树脂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的硬化性树脂组合物,其中所述在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素为选自由花青系色素、酞菁系色素、铵系色素、亚胺鎓系色素、偶氮系色素、蒽醌系色素、二亚铵系色素、方酸内鎓盐系色素、卟啉系色素及铜络合物所组成的群组中的至少一种。
6.一种红外线截止滤波器,其包括
两层以上的折射率为1.65~2.00的高折射率层、以及
两层以上的折射率为1.20~1.45的低折射率层,且
所述各层中的至少一层含有在600nm~820nm的范围内具有极大吸收波长的色素。
7.根据权利要求6所述的红外线截止滤波器,其中所述高折射率层与所述低折射率层交替地层叠。
8.根据权利要求6或7所述的红外线截止滤波器,其中所述两层以上的高折射率层是折射率在1.65~2.00的范围内且折射率彼此不同的多种层。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的红外线截止滤波器,其中所述两层以上的高折射率层是膜厚在50nm~250nm的范围内且膜厚彼此不同的多种层。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的红外线截止滤波器,其中所述两层以上的低折射率层是折射率在1.20~1.45的范围内且折射率不同的多种层。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的红外线截止滤波器,其中所述两层以上的低折射率层是膜厚在50nm~250nm的范围内且膜厚彼此不同的多种层。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的红外线截止滤波器,其中所述两层以上的高折射率层与所述两层以上的低折射率层的层叠数为4层~60层。
13.一种固体摄影元件,其在基板上具有根据权利要求6至12中任一项所述的红外线截止滤波器。
14.根据权利要求13所述的固体摄影元件,其中所述基板具有彩色滤光片层。
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