CN107533170B - 红外线吸收组合物、红外线截止滤波器、层叠体、图案形成方法及固体成像元件 - Google Patents

红外线吸收组合物、红外线截止滤波器、层叠体、图案形成方法及固体成像元件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于形成具有红外线截止滤波器的固体成像元件的红外线截止滤波器,包含在波长650nm以上具有极大吸收、且选自多次甲基色素中的至少一种红外线吸收剂的红外线吸收组合物、利用上述红外线吸收组合物的图案形成方法、使上述红外线吸收组合物固化而成的红外线截止滤波器、以及具有上述红外线截止滤波器的层叠体及固体成像元件。

Description

红外线吸收组合物、红外线截止滤波器、层叠体、图案形成方 法及固体成像元件
技术领域
本发明涉及一种红外线吸收组合物、红外线截止滤波器、层叠体、图案形成方法及固体成像元件。
背景技术
摄像机、数码相机、附带相机功能的手机等中使用作为彩色图像的固体成像元件的CCD(电荷藕合元件)或CMOS(互补型金属氧化膜半导体)。这些固体成像元件因在其受光部使用对近红外线具有灵敏度的硅光电二极管,因此需要进行可见度校正,并通常使用屏蔽红外线的部件。
作为屏蔽红外线的部件,已知有将高折射率材料层与低折射率材料层层叠多层而成的电介质多层膜等。并且,已知有专利文献1~4中记载的部件等。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-59550号公报
专利文献2:日本特开2014-148567号公报
专利文献3:日本特开2012-8532号公报
专利文献4:日本特开2014-31435号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而,电介质多层膜将高折射率材料层与低折射率材料层层叠多层来制造,因此工序数较多且生产率较差。
并且,近年来,要求进一步提高入射角依赖性,但电介质多层膜存在相对于垂直入射光及倾斜入射光的光学特性分别不同的问题,入射角依赖性较差。
因此,本发明的目的在于,提供一种能够以较少的工序数制造入射角依赖性优异的红外线截止滤波器的红外线吸收组合物。并且,本发明提供一种红外线截止滤波器、层叠体、图案形成方法及固体成像元件。
用于解决技术课题的手段
本发明人等进行了各种研究,结果发现通过使用包含在波长650nm以上具有极大吸收、且选自多次甲基色素中的至少一种红外线吸收剂的红外线吸收组合物,能够实现上述目的,并完成了本发明。本发明提供以下。
<1>一种红外线吸收组合物,其用于形成具有红外线截止滤波器的固体成像元件的所述红外线截止滤波器,其中,
所述红外线吸收组合物包含在波长650nm以上具有极大吸收、且选自多次甲基色素中的至少一种红外线吸收剂和在波长400nm以上且小于650nm的范围内具有极大吸收的彩色着色剂。
<2>根据<1>所述的红外线吸收组合物,其中,
多次甲基色素是选自方酸色素及花青色素中的至少一种。
<3>根据<2>所述的红外线吸收组合物,其中,
方酸色素是以下述式(1)表示的化合物,
[化学式1]
Figure GDA0002893663400000021
式(1)中,A1及A2分别独立地表示芳基、杂环基或以下述式(2)表示的基团,
[化学式2]
Figure GDA0002893663400000022
式(2)中,Z1表示形成含氮杂环的非金属原子团,R2表示烷基、烯基或芳烷基,d表示0或1,波浪线表示与通式(1)的连结键。
<4>根据<2>所述的红外线吸收组合物,其中,
花青色素是以下述式(A)表示的化合物,
式(A)
[化学式3]
Figure GDA0002893663400000031
式(A)中,Z1及Z2分别独立地为形成可稠环的5员或6员的含氮杂环的非金属原子团,R1及R2分别独立地表示烷基、烯基、炔基、芳烷基或芳基,L1表示由奇数个次甲基构成的次甲基链,a及b分别独立地为0或1,
式中的以Cy表示的部位是阳离子部时,X1表示阴离子,c表示为了取得电荷的平衡而所需的数,式中的以Cy表示的部位是阴离子部时,X1表示阳离子,c表示为了取得电荷的平衡而所需的数,式中的以Cy表示的部位的电荷在分子内被中和时,c为0。
<5>根据<1>至<4>中任一项所述的红外线吸收组合物,其还包含选自树脂及固化性化合物中的至少一种。
<6>根据<1>至<5>中任一项所述的红外线吸收组合物,其还包含溶剂。
<7>根据<1>至<6>中任一项个述的红外线吸收组合物,其还包含彩色着色剂。
<8>一种红外线截止滤波器,其使<1>至<7>中任一项所述的红外线吸收组合物固化而成。
<9>一种层叠体,其具有<8>所述的红外线截止滤波器及包含彩色着色剂的滤色器。
<10>一种图案形成方法,其包含:
利用<1>至<7>中任一项所述的红外线吸收组合物,在支撑体上形成红外线吸收组合物层的工序;及
通过光刻法或干式蚀刻法,对所述红外线吸收组合物层形成图案的工序。
<11>一种固体成像元件,其具有<8>所述的红外线截止滤波器。
<12>根据<11>所述的固体成像元件,其还具有包含彩色着色剂的滤色器。
<13>根据<12>所述的固体成像元件,其中,
所述红外线截止滤波器与所述滤色器在所述红外线截止滤波器的厚度方向上相邻。
<14>根据<11>至<13>中任一项所述的固体成像元件,其还具有红外线透射滤波器。
发明效果
根据本发明,能够提供一种能够以较少工序数制造入射角依赖性优异的红外线截止滤波器的红外线吸收组合物。并且,能够提供一种红外线截止滤波器、层叠体、图案形成方法及固体成像元件。
附图说明
图1是表示本发明的固体成像元件的一实施方式的示意图。
图2是表示图案的形成工序的图(俯视图)。
图3是图2的A-A线剖视图。
图4是表示图案的形成工序的图(俯视图)。
图5是图4的A-A线剖视图。
图6是表示图案的形成工序的图(俯视图)。
图7是图6的A-A线剖视图。
图8是表示本发明的固体成像元件的另一实施方式的示意图。
图9是表示图案的形成工序的图(俯视图)。
图10是表示本发明的固体成像元件的另一实施方式的示意图。
图11是表示本发明的固体成像元件的另一实施方式的示意图。
图12是表示图案的形成工序的图(俯视图)。
图13是表示本发明的固体成像元件的另一实施方式的示意图。
图14是表示本发明的固体成像元件的另一实施方式的示意图。
图15是表示本发明的固体成像元件的另一实施方式的示意图。
图16是表示本发明的固体成像元件的另一实施方式的示意图。
具体实施方式
本说明书中,“总固体成分”是指从组合物的总成分除去溶剂的成分的总质量。并且,“固体成分”是指25℃下的固体成分。
本说明书中的基团(原子团)的标记中,未记述取代及未取代的标记包含不具有取代基的基团及具有取代基的基团。例如,“烷基”不仅包含不具有取代基的烷基(未取代烷基),还包含具有取代基的烷基(取代烷基)。
本说明书中的“放射线”例如表示以汞灯的亮线光谱、准分子激光为代表的远紫外线、极紫外线(EUV光)、X射线、电子射线等。并且,本发明中的“光”表示活性光线或放射线。关于本说明书中的“曝光”,若无特别限定,则除了基于以汞灯、准分子激光为代表的远紫外线、X射线、EUV光等的曝光以外,基于电子射线、离子束等粒子束的描绘也包含于曝光。
本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯这两者或任一个,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸这两者或任一个,“(甲基)丙烯酰基”表示丙烯酰基及甲基丙烯酰基这两者或任一个。
本说明书中,“工序”这一词不仅包含独立的工序,即使无法与其他工序明确区分的情况下,只要实现该工序的预期作用,则也包含于本用语中。
本说明书中,“重均分子量”及“数均分子量”定义为基于凝胶渗透色谱法(GPC)测定的聚苯乙烯换算值。
<红外线吸收组合物>
本发明的红外线吸收组合物(以下,还称为“组合物”)是用于形成具有红外线截止滤波器的固体成像元件的红外线截止滤波器的红外线吸收组合物,包含在波长650nm以上具有极大吸收、且选自多次甲基色素中的至少一种红外线吸收剂。
本发明中,“红外线吸收剂”是指在红外区域(优选为波长650~1000nm)具有吸收的化合物。红外线吸收剂优选在波长650nm以上具有极大吸收的化合物。红外线吸收剂的极大吸收更优选在650~1000nm的范围内具有,进一步优选在700~1000nm的范围内具有,尤其优选在800~1000nm的范围内具有。
《红外线吸收剂》
本发明中,红外线吸收剂优选为多次甲基色素。多次甲基色素优选在波长650nm以上具有极大吸收的化合物,更优选在650~1000nm的范围具有极大吸收的化合物,进一步优选在700~1000nm的范围内具有极大吸收的化合物,尤其优选在800~1000nm的范围内具有极大吸收的化合物。另外,本说明书中,“在波长650nm以上具有极大吸收”表示,红外线吸收剂在溶液中的吸收光谱中,在波长650nm以上(优选为650~1000nm的范围)具有示出最大吸光度的波长(极大吸收波长)。用于测定红外线吸收剂在溶液中的吸收光谱的测定溶剂可举出氯仿、水。当为溶解于氯仿的化合物时,将氯仿用作测定溶剂。并且,当为不易溶解于氯仿的化合物时,将水用作测定溶剂。
作为多次甲基色素,根据所键结的原子团的种类,包含花青色素、部花青色素、方酸色素、克酮酸色素、氧杂菁色素等。其中,优选花青色素、方酸色素及氧杂菁色素,更优选花青色素及方酸色素。
本发明中,红外线吸收剂可以是颜料,也可以是染料。并且,关于染料类型的红外线吸收剂,既能够利用相对于红外线吸收剂的溶解性较高的溶剂而溶解于该溶剂中来使用,并且,也能够利用相对于红外线吸收剂的溶解性较低的溶剂而分散于该溶剂中来使用。例如,当为对水溶解但对有机溶剂不易溶解的红外线吸收剂时,既能够溶解于水中来使用,也能够分散于有机溶剂中来使用。
作为相对于红外线吸收剂的溶解性较高的溶剂,可举出25℃下的红外线吸收剂的溶解度为0.1g/100gSolvent以上的溶剂,更优选为1.0g/100gSolvent以上的溶剂。并且,作为相对于红外线吸收剂的溶解性较低的溶剂,例如可举出25℃下的红外线吸收剂的溶解度为0.01g/100gSolvent以下的溶剂,优选为0.001g/100gSolvent以下的溶剂。
红外线吸收剂的含量优选在本发明的红外线吸收组合物的总固体成分中设为0.1~70质量%。下限优选为0.5质量%以上,更优选为1.0质量%以上。上限优选为60质量%以下,更优选为50质量%以下。通过设在该范围内,能够赋予良好的红外线吸收能力。本发明的红外线吸收组合物包含2种以上的红外线吸收剂时,其总计量优选在上述范围内。
上述具有极大吸收的多次甲基色素的含量优选在本发明的红外线吸收组合物的总固体成分中设为0.1~70质量%。下限优选为0.5质量%以上,更优选为1.0质量%以上。上限优选为60质量%以下,更优选为50质量%以下。本发明的红外线吸收组合物包含2种以上的多次甲基色素时,其总计量优选在上述范围内。
(方酸色素)
本发明中,方酸色素优选以下述式(1)表示的化合物。
[化学式4]
Figure GDA0002893663400000071
式(1)中,A1及A2分别独立地表示芳基、杂环基或以下述式(2)表示的基团,
[化学式5]
Figure GDA0002893663400000072
式(2)中,Z1表示形成含氮杂环的非金属原子团,R2表示烷基、烯基或芳烷基,d表示0或1,波浪线表示与式(1)的连结键。
式(1)中的A1及A2分别独立地表示芳基、杂环基或以式(2)表示的基团,优选以式(2)表示的基团。
A1及A2所表示的芳基的碳原子数优选为6~48,更优选为6~24,尤其优选为6~12。作为具体例,可举出苯基、萘基等。另外,芳基具有取代基时,上述芳基的碳原子数表示除去取代基的碳原子数的数。
作为A1及A2所表示的杂环基,优选5员环或6员环。并且,杂环基优选为单环或稠环,更优选为单环或稠合数为2~8的稠环,进一步优选为单环或稠合数为2~4的稠环,尤其优选为单环或稠合数为2或者3的稠环。作为杂环基中包含的杂原子,可例示氮原子、氧原子、硫原子,优选为氮原子、硫原子。杂原子的个数优选为1~3,更优选为1~2。具体而言,可举出从含有氮原子、氧原子及硫原子的至少一个的5员环或6员环等单环、多环芳香环衍生出的杂环基等。
芳基及杂环基可具有取代基。作为取代基,例如可举出以下所示的取代基T组。
(取代基T组)
可举出:
卤素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子);
直链或者分支的烷基(直链或分支的取代或者无取代的烷基,优选碳原子数1~30的烷基,例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、正辛基、2-氯乙基、2-氰乙基、2-乙基己基);
环烷基(优选:碳原子数3~30的取代或无取代的环烷基,例如可举出环己基、环戊基;及多环烷基,例如可举出二环烷基(优选碳原子数5~30的取代或者无取代的二环烷基,例如,二环[1,2,2]庚烷-2-基、二环[2,2,2]辛烷-3-基)或三环烷基等多环结构的基团。优选为单环的环烷基、二环烷基,尤其优选单环的环烷基);
直链或者分支的烯基(直链或分支的取代或者无取代的烯基,优选为碳原子数2~30的烯基,例如,乙烯基、烯丙基、异戊二烯基、香叶基、油烯基);
环烯基(优选:碳原子数3~30的取代或者无取代的环烯基,例如可举出2-环戊烯-1-基、2-环己烯-1-基;及多环烯基,例如为二环烯基(优选碳原子数5~30的取代或者无取代的二环烯基,例如,二环[2,2,1]-2-庚烯-1-基、二环[2,2,2]-2-辛烯-4-基)或三环烯基,尤其优选单环的环烯基。);
炔基(优选碳原子数2~30的取代或无取代的炔基,例如,乙炔基、炔丙基、三甲基甲硅烷基乙炔基);
芳基(优选碳原子数6~30的取代或者无取代的芳基,例如,苯基、对甲苯基、萘基、间氯苯基、邻十六烷酰基氨基苯基);
杂芳基(优选为5~7员的取代或者无取代、单环或者稠环的杂芳基,更优选为环构成原子选自碳原子、氮原子及硫原子且具有至少1个氮原子、氧原子及硫原子的任一个杂原子的杂芳基,进一步优选为碳原子数3~30的5或者6员的杂芳基。例如,2-呋喃基、2-噻吩基、2-吡啶基、4-吡啶基、2-嘧啶基、2-苯并噻唑基);
氰基;
羟基;
硝基;
羧基(氢原子可解离(即,碳酸酯基),也可以是盐状态);
烷氧基(优选碳原子数1~30的取代或者无取代的烷氧基,例如,甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、正辛氧基、2-甲氧基乙氧基);
芳氧基(优选碳原子数6~30的取代或者无取代的芳氧基,例如,苯氧基、2-甲基苯氧基、2,4-二-叔戊基苯氧基、4-叔丁基苯氧基、3-硝基苯氧基、2-十四烷酰基氨基苯氧基);
硅氧基(优选碳原子数3~20的硅氧基,例如,三甲基硅氧基、叔丁基二甲基硅氧基);
杂芳氧基(优选碳原子数2~30的取代或者无取代的杂芳氧基,杂芳基部优选以上述杂芳基说明的杂芳基部,例如,1-苯基四唑-5-氧基、2-四氢吡喃氧基);
酰氧基(优选为碳原子数2~30的取代或者无取代的烷基羰基氧基、碳原子数6~30的取代或者无取代的芳基羰基氧基,例如,甲酰氧基、乙酰氧基、新戊酰氧基、硬脂酰氧基、苯甲酰氧基、对甲氧基苯基羰氧基);
氨基甲酰氧基(优选碳原子数1~30的取代或者无取代的氨基甲酰氧基,例如,N,N-二甲基氨基甲酰氧基、N,N-二乙基氨基甲酰氧基、吗啉基羰氧基、N,N-二正辛基氨基羰氧基、N-正辛基氨基甲酰氧基);
烷氧基羰氧基(优选原子数2~30的取代或者无取代烷氧基羰氧基,例如,甲氧基羰氧基、乙氧基羰氧基、叔丁氧基羰氧基、正辛氧基羰氧基);
芳氧基羰氧基(优选碳原子数7~30的取代或者无取代的芳氧基羰氧基,例如,苯氧基羰氧基、对甲氧基苯氧基羰氧基、对正十六氧基苯氧基羰氧基);
氨基(优选为氨基、碳原子数1~30的取代或者无取代的烷基氨基、碳原子数6~30的取代或者无取代的芳基氨基、碳原子数0~30的杂芳基氨基,例如,氨基、甲基氨基、二甲基氨基、苯氨基、N-甲基-苯氨基、二苯基氨基、N-1,3,5-三嗪-2-基氨基);
酰氨基(优选为碳原子数1~30的取代或者无取代的烷基羰基氨基、碳原子数6~30的取代或者无取代的芳基羰基氨基,例如,甲酰氨基、乙酰氨基、新戊酰氨基、月桂酰氨基、苯甲酰氨基、3,4,5-三-正辛氧基苯基羰基氨基);
氨基羰基氨基(优选碳原子数1~30的取代或者无取代的氨基羰基氨基,例如,氨基甲酰氨基、N,N-二甲基氨基羰基氨基、N,N-二乙基氨基羰基氨基、吗啉基羰基氨基);
烷氧基羰基氨基(优选碳原子数2~30的取代或者无取代的烷氧基羰基氨基,例如,甲氧基羰基氨基、乙氧基羰基氨基、叔丁氧基羰基氨基、正十八烷氧基羰基氨基、N-甲基-甲氧基羰基氨基);
芳氧基羰基氨基(优选碳原子数7~30的取代或者无取代的芳氧基羰基氨基,例如,苯氧基羰基氨基、对氯苯氧基羰基氨基、间正辛氧基苯氧基羰基氨基);
氨磺酰氨基(优选碳原子数0~30的取代或者无取代的氨磺酰氨基,例如,氨磺酰氨基、N,N-二甲基氨基磺酰氨基、N-正辛基氨基磺酰氨基);
烷基或芳基磺酰氨基(优选为碳原子数1~30的取代或者无取代的烷基磺酰氨基、碳原子数6~30的取代或者无取代的芳基磺酰氨基,例如,甲基磺酰氨基、丁基磺酰氨基、苯基磺酰基氨基、2,3,5-三氯苯基磺酰氨基、对甲基苯基磺酰氨基);
巯基;
烷硫基(优选碳原子数1~30的取代或者无取代的烷硫基,例如甲硫基、乙硫基、正十六硫基);
芳硫基(优选碳原子数6~30的取代或者无取代的芳硫基,例如,苯硫基、对氯苯硫基、间甲氧基苯硫基);
杂芳硫基(优选碳原子数2~30的取代或无取代的杂芳硫基,杂芳基部优选以上述杂芳基说明的杂芳基部,例如,2-苯并噻唑基硫基、1-苯基四唑-5-基硫基);
氨磺酰基(优选碳原子数0~30的取代或者无取代的氨磺酰基,例如,N-乙基氨磺酰基、N-(3-十二烷氧基丙基)氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、N-乙酰基氨磺酰基、N-苯甲酰基氨磺酰基、N-(N’-苯基氨甲酰基)氨磺酰基);
磺酸基(氢原子可解离(即,磺酸酯基),也可以是盐的状态);
烷基或芳基亚磺酰基(优选为碳原子数1~30的取代或无取代的烷基亚磺酰基、碳原子数6~30的取代或无取代的芳基亚磺酰基,例如,甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、苯基亚磺酰基、对甲基苯基亚磺酰基);
烷基或芳基磺酰基(优选为碳原子数1~30的取代或无取代的烷基磺酰基、碳原子数6~30的取代或无取代的芳基磺酰基,例如,甲基磺酰基、乙基磺酰基、苯基磺酰基、对甲基苯基磺酰基);
酰基(优选为甲酰基、碳原子数2~30的取代或无取代的烷基羰基、碳原子数7~30的取代或者无取代的芳基羰基,例如,乙酰基、新戊酰基、2-氯乙酰基、硬酯酰基、苯甲酰基、对正辛氧基苯基羰基);
芳氧基羰基(优选碳原子数7~30的取代或者无取代的芳氧基羰基,例如,苯氧基羰基、邻氯苯氧基羰基、间硝基苯氧基羰基、对叔丁基苯氧基羰基);
烷氧基羰基(优选碳原子数2~30的取代或者无取代的烷氧基羰基,例如,甲氧基羰基、乙氧基羰基、叔丁氧基羰基、正十八烷氧基羰基);
氨基甲酰基(优选碳原子数1~30的取代或者无取代的氨基甲酰基,例如,氨基甲酰基、N-甲基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基、N,N-二-正辛基氨基甲酰基、N-(甲基磺酰基)氨基甲酰基);
芳基或杂芳基偶氮基(优选碳原子数6~30的取代或者无取代的芳基偶氮基、碳原子数3~30的取代或者无取代的杂芳基偶氮基(杂芳基部优选以上述杂芳基说明的杂芳基部),例如,苯基偶氮基、对氯苯基偶氮基、5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮基);
酰亚胺基(优选碳原子数2~30的取代或者无取代的酰亚胺基,例如,N-琥珀酰亚胺基、N-邻苯二甲酰亚胺基);
膦基(优选碳原子数2~30的取代或者无取代的膦基,例如,二甲基膦基、二苯基膦基、甲基苯氧基膦基);
氧膦基(优选碳原子数2~30的取代或者无取代的氧膦基,例如,氧膦基、二辛基氧基氧膦基、二乙氧基氧膦基);
氧膦基氧基(优选碳原子数2~30的取代或者无取代的氧膦基氧基,例如,二苯氧基氧膦基氧基、二辛基氧基氧膦基氧基);
氧膦基氨基(优选碳原子数2~30的取代或者无取代的氧膦基氨基,例如,二甲氧基氧膦基氨基、二甲氨基氧膦基氨基);
甲硅烷基(优选碳原子数3~30的取代或者无取代的甲硅烷基,例如,三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、苯基二甲基甲硅烷基)。
芳基及杂环基可具有的取代基优选为卤素原子、烷基、羟基、氨基、酰氨基。
卤素原子优选为氯原子。
烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~10,进一步优选为1~5,最优选为1~4。烷基优选为直链或分支。
氨基优选以-NR100R101表示的基。R100及R101分别独立地表示氢原子或碳原子数1~30的烷基。烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20,进一步优选为1~10,尤其优选为1~8。烷基优选为直链、分支,更优选为直链。
酰氨基优选以-NR102-C(=O)-R103表示的基。R102表示氢原子或烷基,优选为氢原子。R103表示烷基。R102及R103所表示的烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~10,进一步优选为1~5,尤其优选为1~4。
芳基及杂环基具有2个以上的取代基时,多个取代基可相同也可不同。
接着,对A1及A2所表示的以式(2)表示的基团进行说明。
式(2)中,R2表示烷基、烯基或芳烷基,优选为烷基。
烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20,进一步优选为1~12,尤其优选为2~8。
烯基的碳原子数优选为2~30,更优选为2~20,进一步优选为2~12。
烷基及烯基可以是直链、分支、环状的任一个,优选为直链或分支。
芳烷基的碳原子数优选为7~30,更优选为7~20。
式(2)中,作为由Z1形成的含氮杂环,优选5员环或6员环。并且,含氮杂环优选为单环或稠环,更优选为单环或稠合数为2~8的稠环,进一步优选为单环或稠合数为2~4的稠环,尤其优选为稠合数为2或3的稠环。含氮杂环除了氮原子以外还可包含硫原子。并且,含氮杂环也可具有取代基。作为取代基,可举出上述取代基T组中说明的基团。例如,优选卤素原子、烷基、羟基、氨基、酰氨基,更优选卤素原子、烷基。卤素原子优选为氯原子。烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20,进一步优选为1~12。烷基优选为直链或分支。
以式(2)表示的基团优选为以下述式(3)或式(4)表示的基团。
[化学式6]
Figure GDA0002893663400000131
式(3)及式(4)中,R11表示烷基、烯基或芳烷基,R12表示取代基,m为2以上时,R12彼此可连结而形成环,X表示氮原子或CR13R14,R13及R14分别独立地表示氢原子或取代基,m表示0~4的整数,波浪线表示与式(1)的连结键。
式(3)及式(4)中的R11的含义与式(2)中的R2相同,优选范围也相同。
式(3)及式(4)中的R12表示取代基。作为取代基,可举出上述取代基T组中说明的基团。例如,优选卤素原子、烷基、羟基、氨基、酰氨基,更优选卤素原子、烷基。卤素原子优选为氯原子。烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20,进一步优选为1~12。烷基优选为直链或分支的烷基。
m为2以上时,R12彼此可连结而形成环。作为环,可举出脂环(非芳香性的烃环)、芳香环、杂环等。环可以是单环也可以是复环。作为取代基彼此连结而形成环时的连结基,可举出选自包括-CO-、-O-、-NH-、2价的脂肪族基、2价的芳香族基及这些的组合的组中的连结基。例如,优选R12彼此连结而形成苯环。
式(3)中的X表示氮原子或CR13R14,R13及R14分别独立地表示氢原子或取代基。作为取代基,可举出上述取代基T组中说明的基团。例如,可举出烷基等。烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~10,进一步优选为1~5,尤其优选为1~3,最优选为1。烷基优选为直链或分支的烷基,尤其优选为直链的烷基。
m表示0~4的整数,优选为0~2。
另外,式(1)中,阳离子如下非定域化而存在。
[化学式7]
Figure GDA0002893663400000141
方酸色素优选以下述式(5)表示的化合物。
[化学式8]
Figure GDA0002893663400000142
环A及环B分别独立地表示芳香环或杂芳香环,
XA及XB分别独立地表示取代基,
GA及GB分别独立地表示取代基,
kA表示0~nA的整数,kB表示0~nB的整数,
nA及nB分别表示可取代于环A或环B的最大的整数,
XA与GA、XB与GB可相互键结而形成环,GA及GB分别存在多个时,可相互键结而形成环结构。
GA及GB分别独立地表示取代基。作为取代基,可举出卤素原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、芳烷基、-OR10、-COR11、-COOR12、-OCOR13、-NR14R15、-NHCOR16、-CONR17R18、-NHCONR19R20、-NHCOOR21、-SR22、-SO2R23、-SO2OR24、-NHSO2R25或-SO2NR26R27。R10~R27分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基或芳烷基。另外,-COOR12的R12为氢原子时(即,羧基),氢原子可解离(即,碳酸酯基),也可以是盐的状态。并且,-SO2OR24的R24为氢原子时(即,磺酸基),氢原子可解离(即,磺酸酯基),也可以是盐的状态。
作为卤素原子,可举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~15,进一步优选为1~8。烷基可以是直链、分支、环状的任一个,优选为直链或分支的烷基。
烯基的碳原子数优选为2~20,更优选为2~12,进一步优选为2~8。烯基可以是直链、分支、环状的任一个,优选为直链或分支的烯基。
炔基的碳原子数优选为2~40,更优选为2~30,进一步优选为2~25。炔基可以是直链、分支、环状的任一个,优选为直链或分支的炔基。
芳基的碳原子数优选为6~30,更优选为6~20,进一步优选为6~12。
芳烷基的烷基部分与上述烷基相同。芳烷基的芳基部分与上述芳基相同。芳烷基的碳原子数优选为7~40,更优选为7~30,进一步优选为7~25。
杂芳基优选为单环或稠环,更优选为单环或稠合数为2~8的稠环,进一步优选为单环或稠合数为2~4的稠环。构成杂芳基的环的杂原子的数量优选为1~3。构成杂芳基的环的杂原子优选氮原子、氧原子或硫原子。杂芳基优选5员环或6员环。构成杂芳基的环的碳原子数优选为3~30,更优选为3~18,进一步优选为3~12。作为杂芳基的例子,可举出吡啶环、哌啶环、呋喃(furan)环、呋喃(furfuran)环、噻吩环、吡咯环、喹啉环、吗啉环、吲哚环、咪唑环、吡唑环、咔唑环、吩噻嗪环、吩噁嗪环、吲哚啉环、噻唑环、吡嗪环、噻二嗪环、苯并喹啉环及噻二唑环。
烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基及杂芳基可具有取代基也可为无取代。作为取代基,可举出上述取代基T组中说明的基团。
XA及XB分别独立地表示取代基。取代基优选具有活性氢的基团,更优选-OH、-SH、-COOH、-SO3H、-NRX1RX2、-NHCORX1、-CONRX1RX2、-NHCONRX1RX2、-NHCOORX1、-NHSO2RX1、-B(OH)2及-PO(OH)2,进一步优选-OH、-SH及-NRX1RX2
RX1及RX2分别独立地表示氢原子或取代基。作为取代基,可举出烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基。优选为烷基。烷基优选为直链或分支的烷基。关于烷基、烯基、炔基、芳基及杂芳基的详细内容,与GA及GB中说明的范围含义相同。
环A及环B分别独立地表示芳香环或杂芳香环。
芳香环及杂芳香环可以是单环也可以是稠环。
作为芳香环及杂芳香环的具体例,可举出苯环、萘环、环戊二烯环、茚环、薁环、庚搭烯环、茚烯环、苝环、并五苯环、苊环、菲环、蒽环、并四苯环、稠二萘环、三亚苯环、芴环、联苯基环、吡咯环、呋喃环、噻吩环、咪唑环、噁唑环、噻唑环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哒嗪环、吲哚嗪环、吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、异苯并呋喃环、喹嗪环、喹啉环、酞嗪环、萘啶环、喹噁啉环、喹噁唑啉环、异喹啉环、咔唑环、菲啶环、吖啶环、菲咯啉环、噻蒽环、色烯环、呫吨环、吩噁噻环、吩噻嗪环及吩嗪环,优选苯环或萘环。
芳香环及杂芳香环可以是无取代的基团,也可具有取代基。作为取代基,可举出GA及GB中说明的取代基。
XA与GA、XB与GB可相互键结而形成环,GA及GB分别存在多个时,GA彼此或GB彼此可相互键结而形成环。
作为环,优选5员环或6员环。环可以是单环也可以是复环。
XA与GA、XB与GB、GA彼此或GB彼此键结而形成环时,这些可直接键结而形成环,也可通过选自包括亚烷基、-CO-、-O-、-NH-、-BR-及这些的组合的组中的2价的连结基键结而形成环。优选XA与GA、XB与GB、GA彼此或GB彼此通过-BR-键结而形成环。
R表示氢原子或取代基。作为取代基,可举出GA及GB中说明的取代基。优选烷基或芳基。
kA表示0~nA的整数,kB表示0~nB的整数,nA表示可取代于环A的最大的整数,nB表示可取代于环B的最大的整数。
kA及kB分别独立地优选为0~4,更优选为0~2,尤其优选为0~1。
作为方酸色素的一实施方式,可举出以下述式(6)表示的化合物。该化合物的耐热性优异。
式(6)
[化学式9]
Figure GDA0002893663400000171
式中,R1及R2分别独立地表示取代基,
R3及R4分别独立地表示氢原子或烷基,
X1及X2分别独立地表示氧原子或-N(R5)-,
R5表示氢原子、烷基、芳基或杂芳基,
Y1~Y4分别独立地表示取代基,Y1与Y2及Y3与Y4可相互键结而形成环,
Y1~Y4分别有多个时,可相互键结而形成环,
p及s分别独立地表示0~3的整数,
q及r分别独立地表示0~2的整数。
R1、R2、Y1~Y4所表示的取代基可举出在GA及GB中说明的取代基。
R3及R4分别独立地优选为氢原子、甲基或乙基,更优选为氢原子或甲基,尤其优选为氢原子。
X1及X2分别独立地表示氧原子(-O-)或-N(R5)-。X1与X2可相同也可不同,但优选相同。
R5表示氢原子、烷基、芳基或杂芳基。
R5优选氢原子、烷基或芳基。R5所表示的烷基、芳基及杂芳基可以是无取代的基团,也可以具有取代基。作为取代基,可举出上述GA及GB中说明的取代基。
烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~10,进一步优选为1~4,尤其优选为1~2。烷基可以是直链、分支的任一个。
芳基的碳原子数优选为6~20,更优选为6~12。
杂芳基可以是单环也可以是多环。构成杂芳基的环的杂原子的个数优选为1~3。构成杂芳基的环的杂原子优选氮原子、氧原子或硫原子。构成杂芳基的环的碳原子数优选为3~30,更优选为3~18,进一步优选为3~12。
以式(1)表示的化合物的分子量优选为100~2,000,更优选为150~1,000。
作为以式(1)表示的化合物的具体例,可举出下述中记载的化合物,但并不限定于此。另外,以下的结构式中,Ph表示苯基。
[化学式10]
Figure GDA0002893663400000191
[化学式11]
Figure GDA0002893663400000201
[化学式12]
Figure GDA0002893663400000202
[化学式13]
Figure GDA0002893663400000211
[化学式14]
Figure GDA0002893663400000221
[化学式15]
Figure GDA0002893663400000231
[化学式16]
Figure GDA0002893663400000241
(花青色素)
本发明中,花青色素优选以下述式(A)表示的化合物。
式(A)
[化学式17]
Figure GDA0002893663400000251
式(A)中,Z1及Z2分别独立地为形成可稠环的5员或6员的含氮杂环的非金属原子团,R1及R2分别独立地表示烷基、烯基、炔基、芳烷基或芳基,L1表示由奇数个次甲基构成的次甲基链,a及b分别独立地为0或1,
式中的以Cy表示的部位为阳离子部时,X1表示阴离子,c表示为了取得电荷的平衡而所需的数,式中的以Cy表示的部位为阴离子部时,X1表示阳离子,c表示为了取得电荷的平衡而所需的数,式中的以Cy表示的部位的电荷在分子内被中和时,c为0。
式(A)中,Z1及Z2分别独立地表示形成可稠环的5员或6员的含氮杂环的非金属原子团。
含氮杂环可稠合有其他杂环、芳香环或脂肪族环。含氮杂环优选5员环。进一步优选5员的含氮杂环稠合有苯环或萘环。作为含氮杂环的具体例,可举出噁唑环、异噁唑环、苯并噁唑环、萘并噁唑环、噁唑咔唑环、噁唑二苯并呋喃环、噻唑环、苯并噻唑环、萘并噻唑环、假吲哚环、苯并假吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、萘并咪唑环、喹啉环、吡啶环、吡咯并吡啶环、呋喃并吡咯环、吲哚嗪环、咪唑并喹噁啉环、喹噁啉环等,优选喹啉环、假吲哚环、苯并假吲哚环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环,尤其优选假吲哚环、苯并噻唑环、苯并咪唑环。
含氮杂环及与其稠合的环可具有取代基。作为取代基,可举出上述式(5)的GA及GB中说明的取代基。具体而言,可举出卤素原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、芳烷基、-OR10、-COR11、-COOR12、-OCOR13、-NR14R15、-NHCOR16、-CONR17R18、-NHCONR19R20、-NHCOOR21、-SR22、-SO2R23、-SO2OR24、-NHSO2R25或-SO2NR26R27。R10~R27分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基或芳烷基。另外,-COOR12的R12为氢原子时(即,羧基),氢原子可解离(即,碳酸酯基),也可以是盐的状态。并且,-SO2OR24的R24为氢原子时(即,磺酸基),氢原子可解离(即,磺酸酯基),也可以是盐的状态。关于这些的详细内容,与上述事项相同。
烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基及杂芳基可具有取代基,也可以是无取代。作为取代基,可举出上述取代基T组中说明的基团,优选卤素原子、羟基、羧基、磺酸基、烷氧基、氨基等,更优选羧基及磺酸基,尤其优选磺酸基。羧基及磺酸基中,氢原子可解离,也可以是盐的状态。
式(A)中,R1及R2分别独立地表示烷基、烯基、炔基、芳烷基或芳基。
烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~15,进一步优选为1~8。烷基可以是直链、分支、环状的任一个,优选为直链或分支。
烯基的碳原子数优选为2~20,更优选为2~12,尤其优选为2~8。烯基可以是直链、分支、环状的任一个,优选为直链或分支。
炔基的碳原子数优选为2~40,更优选为2~30,尤其优选为2~25。炔基可以是直链、分支、环状的任一个,优选为直链或分支。
芳基的碳原子数优选为6~30,更优选为6~20,进一步优选为6~12。
芳烷基的烷基部分与上述烷基相同。芳烷基的芳基部分与上述芳基相同。芳烷基的碳原子数优选为7~40,更优选为7~30,进一步优选为7~25。
烷基、烯基、炔基、芳烷基及芳基可具有取代基,也可以是无取代。作为取代基,可举出卤素原子、羟基、羧基、磺酸基、烷氧基、氨基等,优选羧基及磺酸基,尤其优选磺酸基。羧基及磺酸基中,氢原子可解离,也可以是盐的状态。
式(A)中,L1表示由奇数个次甲基构成的次甲基链。L1优选由3个、5个或7个次甲基构成的次甲基链,更优选由5个或7个次甲基构成的次甲基链。
次甲基可具有取代基。具有取代基的次甲基优选为中央的(中位的)次甲基。作为取代基的具体例,可举出Z1及Z2的含氮杂环可具有的取代基及以下述式(a)表示的基团。并且,次甲基链的2个取代基可键结而形成5或6员环。
[化学式18]
Figure GDA0002893663400000271
式(a)中,*表示与次甲基链的连结部,A1表示氧原子或硫原子。
a及b分别独立地为0或1。a为0时,碳原子与氮原子通过双键键结,b为0时,碳原子与氮原子通过单键键结。a及b优选均为0。另外,a及b均为0时,式(A)如下表示。
[化学式19]
Figure GDA0002893663400000272
式(A)中,式中的以Cy表示的部位为阳离子部时,X1表示阴离子,c表示为了取得电荷的平衡而所需的数。作为阴离子的例子,可举出卤化物离子(Cl-、Br-、I-)、对甲苯磺酸离子、乙基硫酸离子、PF6 -、BF4 -、CLO4 -、三(卤代烷基磺酰基)甲基化物阴离子(例如,(CF3SO2)3C-)、二(卤代烷基磺酰基)酰亚胺阴离子(例如(CF3SO2)2N-)、四氰基硼酸盐阴离子、以下述式A表示的阴离子等。
式A
[化学式20]
Figure GDA0002893663400000273
M1表示过渡金属,n表示1~2的整数,RA1~RA8分别独立地表示氢原子或取代基。
作为过渡金属,可举出Cu、Co、Ni、Fe、Pd、Pt、Ti、V、Zn、Ru、Rh、Zr等过渡金属,优选Cu、Co、Ni、Fe、Pd及Pt,更优选Cu及Ni。作为取代基,可举出上述式(5)的GA及GB中说明的取代基。关于式A的详细内容,能够参考日本特开2015-40895号公报的段落编号0030~0050,该内容引入本说明书中。
式(A)中,式中的以Cy表示的部位为阴离子部时,X1表示阳离子,c表示为了取得电荷的平衡而所需的数。作为阳离子,可举出碱金属离子(Li+、Na+、K+等)、碱土金属离子(Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+等)、过渡金属离子(Ag+、Fe2+、CO2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等)、其他金属离子(Al3+等)、铵离子、三乙基铵离子、三丁基铵离子、吡啶鎓离子、四丁基铵离子、胍盐离子、四甲基胍盐离子、二氮杂双环十一碳烯等。作为阳离子,优选Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、二氮杂双环十一碳烯。
式(A)中,式中的以Cy表示的部位的电荷在分子内被中和时,不存在X1。即,c为0。
以式(A)表示的化合物优选为以下述式(1A)或(1B)表示的化合物,更优选以下述式(1B)表示的化合物。
[化学式21]
Figure GDA0002893663400000291
式(1A)及(1B)中,R1A、R2A、R1B及R2B分别独立地表示烷基、烯基、炔基、芳烷基或芳基,
L1A及L1B分别独立地表示由奇数个次甲基构成的次甲基链,
Y1及Y2分别独立地表示-S-、-O-、-NRx1-或-CRX2RX3-,
RX1、RX2及RX3分别独立地表示氢原子或烷基,
V1A、V2A、V1B及V2B分别独立表示卤素原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基、杂芳基、-OR10、-COR11、-COOR12、-OCOR13、-NR14R15、-NHCOR16、-CONR17R18、-NHCONR19R20、-NHCOOR21、-SR22、-SO2R23、-SO2OR24、-NHSO2R25或-SO2NR26R27,V1A、V2A、V1B及V2B可形成稠环,
R10~R27分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基或杂环基,
-COOR12的R12为氢原子时及-SO2OR24的R24为氢原子时,氢原子可解离,也可以是盐的状态,
m1及m2分别独立地表示0~4的整数,
式中的以Cy表示的部位为阳离子部时,X1表示阴离子,c表示为了取得电荷的平衡而所需的数,式中的以Cy表示的部位为阴离子部时,X1表示阳离子,c表示为了取得电荷的平衡而所需的数,式中的以Cy表示的部位的电荷在分子内被中和时,c为0。
R1A、R2A、R1B及R2B所表示的基团的含义与式(A)的R1及R2中说明的烷基、烯基、炔基、芳烷基及芳基相同,优选范围也相同。这些基团可以是无取代,也可具有取代基。作为取代基,可举出卤素原子、羟基、羧基、磺酸基、烷氧基、氨基等,优选羧基及磺酸基,尤其优选磺酸基。羧基及磺酸基中,氢原子可解离,也可以是盐的状态。
R1A、R2A、R1B及R2B表示烷基时,更优选直链的烷基。
Y1及Y2分别独立地表示-S-、-O-、-NRX1-或-CRX2RX3-,优选-NRX1-。
RX1、RX2及RX3分别独立地表示氢原子或烷基,优选烷基。烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~5,尤其优选为1~3。烷基可以是直链、分支、环状的任一个,优选为直链或分支,尤其优选为直链。烷基尤其优选为甲基或乙基。
L1A及L1B的含义与式(A)的L1相同,优选范围也相同。
V1A、V2A、V1B及V2B所表示的基团与式(A)的Z1及Z2的含氮杂环可具有的取代基中说明的范围相同,优选范围也相同。
m1及m2分别独立地表示0~4的整数,优选为0~2的整数。
X1所表示的阴离子及阳离子的含义与式(A)的X1中说明的范围相同,优选范围也相同。
以式(A)表示的化合物优选以下述式(1-1)~(1-6)表示的化合物。
[化学式22]
Figure GDA0002893663400000311
式(1-1)~(1-6)中,R1a及R2a分别独立地表示烷基、烯基、炔基、芳烷基或芳基,
X1及X2分别独立地表示-S-、-O-、-NRX1-或-CRX2RX3-,
RX1、RX2及RX3分别独立地表示氢原子或烷基,
R3a、R4a、V1a及V2a分别独立地表示卤素原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基、杂芳基、-OR10、-COR11、-COOR12、-OCOR13、-NR14R15、-NHCOR16、-CONR17R18、-NHCONR19R20、-NHCOOR21、-SR22、-SO2R23、-SO2OR24、-NHSO2R25或-SO2NR26R27,V1a及V2a可形成稠环,
R10~R27分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基或杂环基,-COOR12的R12为氢原子时及-SO2OR24的R24为氢原子时,氢原子可解离,也可以是盐的状态,
m1及m2分别独立地表示0~4的整数。
R1a及R2a所表示的基团的含义与式(1A)的R1A及R2A相同,优选范围也相同。R1a及R2a表示烷基时,更优选为直链的烷基。
X1及X2的含义与式(1A)的X1及X2相同,优选范围也相同。
R3a及R4a的含义与式(A)中说明的L1可具有的取代基中说明的范围相同,优选范围也相同。
V1a及V2a所表示的基团的含义与式(A)中说明的含氮杂环及与其稠合的环可具有的取代基中说明的范围相同,优选范围也相同。
m1及m2分别独立地表示0~4,优选为0~2。
以下示出关于以式(A)表示的化合物的具体例。另外,以下表中,Me表示甲基,Et表示乙基,Bu表示丁基,Bn表示苄基,Ph表示苯基,PRS表示C3H6SO3-,BUS表示C4H9SO3-。并且,标注于表中的结构式的数值表示V1、V2的键结位置。并且,表1的L表示结构式中的连结状态,通过“*”与单键连结,通过“料”与双键连结。
[化学式23]
Figure GDA0002893663400000321
[表1]
Figure GDA0002893663400000331
Figure GDA0002893663400000332
[表2]
Figure GDA0002893663400000341
Figure GDA0002893663400000342
[化学式24]
Figure GDA0002893663400000351
[表3]
Figure GDA0002893663400000361
Figure GDA0002893663400000362
[表4]
Figure GDA0002893663400000363
Figure GDA0002893663400000364
[表5]
Figure GDA0002893663400000371
化合物No. X R<sup>1</sup> R<sup>2</sup> R<sup>3</sup> V<sup>1</sup> m
S-9 S Et H H - 0
S-10 O Et H Me - 0
S-11 S Et Me Me 5:MeO 1
S-12 S n-Bu H Ph 5:Cl 1
[表6]
Figure GDA0002893663400000372
化合物No. X R<sup>1</sup> R<sup>2</sup> V<sup>1</sup> m1 V<sup>1</sup> m
S-13 S Et H - 0 - 0
S-14 O Et H 5:Cl 1 - 0
S-15 S Et Me 5:Me0 1 5:MeO 1
S-16 S n-Bu Bn 5:Cl 1 5:Cl 1
[表7]
Figure GDA0002893663400000381
Figure GDA0002893663400000382
[表8]
Figure GDA0002893663400000383
化合物No. X R<sup>1</sup> R<sup>2</sup> R<sup>3</sup> V<sup>1</sup> m
S-21 S Et Et H - 0
S-22 O Et Et Cl - 0
S-23 S n-Bu n-Bu H 5:MeO 1
S-24 S Et Et Ph 5:Cl 1
[化学式25]
Figure GDA0002893663400000391
[表9]
Figure GDA0002893663400000401
Figure GDA0002893663400000402
[表10]
Figure GDA0002893663400000403
Figure GDA0002893663400000404
[表11]
Figure GDA0002893663400000411
Figure GDA0002893663400000412
[化学式26]
Figure GDA0002893663400000413
[化学式27]
Figure GDA0002893663400000421
[化学式28]
Figure GDA0002893663400000431
(氧杂菁色素)
本发明中,氧杂菁色素优选以下述式(Ox)表示的化合物。
式(Ox)
[化学式29]
Figure GDA0002893663400000432
式中,Za1表示形成酸性核的原子团,Ma1、Ma2及Ma3分别独立地表示次甲基,m表示0~3的整数,Q表示中和电荷的离子,y表示电荷的中和中所需的数。
Za1表示形成酸性核的原子团。
酸性核通过James编、摄影过程理论(The Theory Of the PhotographicProcess)、第4版、Macmollan Publishers、1977年、第198页定义。具体而言,是可被取代基取代的以下的酸性核。例如,吡唑-5-酮、吡唑烷-3,5-二酮、咪唑啉-5-酮、乙内酰脲、2或4-硫代乙内酰脲、2-亚氨基噁唑烷-4-酮、2-噁唑啉-5-酮、2-硫代噁唑啉-2,4-二酮、异绕丹宁、绕丹宁、5,6员的碳环(例如,茚满-1,3-二酮)、噻吩-3-酮、噻吩-3-酮-1,1-二氧化物、吲哚啉-2-酮、吲哚啉-3-酮、2-氧代引唑鎓、5,7-二氧-6,7-二氢噻唑并〔3,2-a〕嘧啶、3,4-二氢异喹啉-4-酮、1,3-二噁烷-4,6-二酮、巴比妥酸、2-硫代巴比妥酸、香豆素-2,4-二酮、引唑啉-2-酮、吡啶并[1,2-a]嘧啶-1,3-二酮、吡唑并〔1,5-b〕喹唑啉、吡唑并吡啶酮等的核,优选为吡唑-5-酮、巴比妥酸、2-硫代巴比妥酸、1,3-二噁烷-4,6-二酮(例如,米氏酸(Meldrum’s Acid))。更优选为1,3-二噁烷-4,6-二酮。
取代于Za1的酸性核的取代基可举出上述取代基T组中说明的取代基。
Ma1、Ma2及Ma3分别独立地表示次甲基。
次甲基可具有取代基,也可以为无取代。作为取代基,可举出上述式(A)的花青色素的次甲基可具有的取代基。
Ma1、Ma2及Ma3优选为无取代的次甲基或碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基、芳基、杂芳基或被卤素原子取代的次甲基。
m表示0~3的整数,优选为2或3。
Q表示中和电荷的离子,y表示电荷的中和中所需的数。某一化合物是否为阳离子、阴离子或者是否具有净离子电荷,依赖于该化合物的取代基。以Q表示的离子根据相对的色素分子的电荷,存在表示阳离子的情况及表示阴离子的情况,并且,色素分子为无电荷时,不存在Q。表示为Q的离子无特别限制,可以是由无机化合物构成的离子,也可以是由有机化合物构成的离子。并且,表示为Q的离子的电荷可以是1价也可以是多价。作为表示为Q的阳离子,例如,可举出如钠离子、钾离子等金属离子、4级铵离子、氧鎓离子、锍离子、鎓离子、硒离子、碘离子等鎓离子、氢离子。另一方面,作为表示为Q的阴离子,例如,可举出氯化物离子、溴化物离子、氟化物离子等卤素阴离子;硫酸离子、磷酸离子、磷酸氢离子等杂多酸离子;琥珀酸离子、马来酸离子、富马酸离子、芳香族二磺酸离子等有机多价阴离子;四氟化硼酸离子;六氟化磷酸离子。作为以Q表示的阳离子,优选为氢离子、金属离子、鎓离子。Q为氢离子时,表示中性自由体。
关于以式(Ox)表示的氧杂菁色素的详细内容,可参考日本特开2006-001875号公报的段落编号0039~0066的记载,该内容引入本说明书中。
作为以式(Ox)表示的氧杂菁色素的具体例,例如可举出以下化合物。另外,以下表中,Et表示乙基,Ac表示乙酰基,Ph表示苯基,Py表示吡啶基。
[表12]
Figure GDA0002893663400000441
化合物No. R<sup>1</sup> R<sup>2</sup> R<sup>3</sup>
0-1 H 3-NHAc H
0-2 CH<sub>3</sub> H H
0-3 CH<sub>3</sub> H K
0-4 CH<sub>3</sub> 3-NHAc H
0-5 CH<sub>3</sub> 3-CONH<sub>2</sub> Na
0-6 CH<sub>3</sub> 3-SO<sub>3</sub>K H
0-7 Ph H H
0-8 Ph 4-CONH<sub>2</sub> K
0-9 Ph 3-CONH<sub>2</sub> H
0-10 Ph 3-NHAc H
0-11 Ph 4-NHAc Ca
0-12 Ph 3-COOH H
0-13 Py 3-NHAc H
0-14 Py 3-NHCOEt H
0-15 Py 4-CONH<sub>2</sub> NHEt<sub>3</sub>
0-16 Py 4-COOH H
[化学式30]
Figure GDA0002893663400000461
本发明的红外线吸收组合物能够含有次甲基色素以外的化合物作为红外线吸收剂。例如,吡咯并吡咯化合物、酞菁化合物、萘酞菁化合物、四萘嵌三苯化合物、二亚氨化合物、二硫醇化合物、三芳基甲烷化合物、亚甲基吡咯化合物、偶氮甲碱化合物、蒽醌化合物及二苯并呋喃酮化合物等。
本发明中,红外线吸收剂的总质量中,次甲基色素以外的化合物的含量优选为20质量%以下,更优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下。并且,本发明的红外线吸收组合物还能够设为不含有次甲基色素以外的红外线吸收剂的方式。
《彩色着色剂》
本发明的红外线吸收组合物能够含有彩色着色剂。本发明中,“彩色着色剂”表示白色着色剂及黑色着色剂以外的着色剂。彩色着色剂优选在波长400nm以上且小于650nm的范围内具有极大吸收的着色剂。
本发明中,彩色着色剂可以是颜料,也可以是染料。优选为颜料。
颜料优选满足以下条件,平均粒径(r)优选为20nm≤r≤300nm,更优选为25nm≤r≤250nm,尤其优选为30nm≤r≤200nm。在此所说的“平均粒径”表示针对颜料的一次粒子聚集而成的二次粒子的平均粒径。
并且,可使用的颜料的二次粒子的粒径分布(以下,还简称为“粒径分布”。)优选如下:进入(平均粒径±100)nm的二次粒子为总量的70质量%以上,优选为80质量%以上。另外,二次粒子的粒径分布能够使用散射强度分布来测定。
另外,一次粒子的平均粒径能够如下求出:通过扫描型电子显微镜(SEM)或者透射型电子显微镜(TEM)观察,在粒子未凝聚的部分测量100个粒子尺寸,并计算平均值。
颜料优选为有机颜料,能够举出以下的有机颜料。但是,本发明并不限定于此。
比色指数(C.I.)颜料黄(Pigment Yellow)1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214等(以上,黄色颜料)、C.I.颜料橙(Pigment Orange)2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等(以上,橙色颜料)、
C.I.颜料红(Pigment Red)1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279等(以上,红色颜料)、
C.I.颜料绿(Pigment Green)7,10,36,37,58,59等(以上,绿色颜料)、
C.I.颜料紫(Pigment Violet)1,19,23,27,32,37,42等(以上,紫色颜料)、
C.I.颜料蓝(Pigment Blue)1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80等(以上,蓝色颜料),
这些有机颜料能够单独使用或组合多种来使用。
作为染料,并无特别限制,能够使用公知的染料。作为化学结构,能够使用吡唑偶氮类、苯胺偶氮类、三芳基甲烷类、蒽醌类、偶氮甲碱类、蒽吡啶酮类、苯亚甲基类、氧杂菁类、吡唑并三唑偶氮类、吡啶酮偶氮类、花青类、吩噻嗪类、吡咯并吡唑偶氮甲碱类、呫吨类、酞菁类、苯并吡喃类、靛蓝类、亚甲基吡咯类等染料。并且,也可使用这些染料的多聚体。并且,还能够使用日本特开2015-028144号公报、日本特开2015-34966号公报中记载的染料。
并且,作为染料,有时能够适当使用酸性染料和/或其衍生物。此外,还能够有用地使用直接染料、碱性染料、媒染染料、酸性媒染染料、偶氮染料、分散染料、油溶性染料、食品染料和/或这些的衍生物等。
以下举出酸性染料的具体例,但并不限定于这些。例如,可举出以下染料及这些染料的衍生物。
酸茜素紫(Acid alizarin violet)N、
酸性蓝(Acid blue)1,7,9,15,18,23,25,27,29,40~45,62,70,74,80,83,86,87,90,92,103,112,113,120,129,138,147,158,171,182,192,243,324:1、
酸铬紫(Acid chrome violet)K、
酸品红(Acid Fuchsin);酸性绿(acid green)1,3,5,9,16,25,27,50、
酸性橙(Acid orange)6,7,8,10,12,50,51,52,56,63,74,95、
酸性红(Acid red)1,4,8,14,17,18,26,27,29,31,34,35,37,42,44,50,51,52,57,66,73,80,87,88,91,92,94,97,103,111,114,129,133,134,138,143,145,150,151,158,176,183,198,211,215,216,217,249,252,257,260,266,274、
酸性紫(Acid violet)6B,7,9,17,19、
酸性黄(Acid yellow)1,3,7,9,11,17,23,25,29,34,36,42,54,72,73,76,79,98,99,111,112,114,116,184,243、
食物黄(Food Yellow)3
并且,也优选上述以外的偶氮类、呫吨类、酞菁类的酸性染料,还优选使用C.I.溶剂蓝(Solvent Blue)44、38;C.I.溶剂橙(Solvent orange)45;若丹明(Rhodamine)B、若丹明110等酸性染料及这些染料的衍生物。
其中,作为染料,优选为选自三芳基甲烷类、蒽醌类、偶氮甲碱类、苯亚甲基类、氧杂菁类、花青类、吩噻嗪类、吡咯并吡唑偶氮甲碱类、呫吨类、酞菁类、苯并吡喃类、靛蓝类、吡唑偶氮类、苯胺偶氮类、吡唑并三唑偶氮类、吡啶酮偶氮类、蒽吡啶酮类、亚甲基吡咯类的着色剂。
而且,还可组合颜料与染料来使用。
本发明的红外线吸收组合物含有彩色着色剂时,彩色着色剂的含量优选设为在本发明的红外线吸收组合物的总固体成分中为0.1~70质量%。下限优选为0.5质量%以上,更优选为1.0质量%以上。上限优选为60质量%以下,更优选为50质量%以下。
彩色着色剂的含量相对于红外线吸收剂100质量份,优选为10~1000质量份,更优选为50~800质量份。
并且,彩色着色剂与红外线吸收剂的总计量优选设为在本发明的红外线吸收组合物的总固体成分中为1~80质量%。下限优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上。上限优选为70质量%以下,更优选为60质量%以下。
本发明的红外线吸收组合物包含2种以上的彩色着色剂时,其总计量优选在上述范围内。
《树脂》
本发明的红外线吸收组合物能够含有树脂。树脂例如以将红外线吸收剂和彩色着色剂等分散于组合物中的用途、粘合剂用途而配合。另外,将主要用于使红外线吸收剂和彩色着色剂等分散的树脂还称作分散剂。但是,树脂的这种用途为一例,还能够以这种用途以外的目的而使用。
树脂的重均分子量(Mw)优选为2,000~2,000,000。上限优选为1,000,000以下,更优选为500,000以下。下限优选为3,000以上,更优选为5,000以上。
树脂的含量优选为红外线吸收组合物的总固体成分的10~80质量%,更优选为20~60质量%。红外线吸收组合物可仅包含1种树脂,也可包含2种以上。包含2种以上时,其总计量优选成为上述范围。
(分散剂)
本发明的红外线吸收组合物能够含有分散剂作为树脂。作为分散剂,能够举出高分子分散剂〔例如,具有胺基的树脂(聚酰胺-胺及其盐等)、寡聚亚胺类树脂、聚羧酸及其盐、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)丙烯酸类共聚物、萘磺酸甲醛缩合物〕等。
高分子分散剂根据其结构,能够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。
并且,作为高分子分散剂,还能够优选举出酸值为60mgKOH/g以上(更优选为酸值60mgKOH/g以上且300mgKOH/g以下)的树脂。
作为末端改性型高分子,例如可举出日本特开平3-112992号公报、日本特表2003-533455号公报等中记载的在末端具有磷酸基的高分子、日本特开2002-273191号公报等中记载的在末端具有磺酸基的高分子、日本特开平9-77994号公报等中记载的具有有机色素的部分骨架或杂环的高分子等。并且,日本特开2007-277514号公报中记载的在高分子末端导入2个以上的针对颜料表面的固定部位(酸基、碱性基、有机色素的部分骨架或杂环等)的高分子的分散稳定性也优异,因此优选。
作为接枝型高分子,例如,可举出日本特开昭54-37082号公报、日本特表平8-507960号公报、日本特开2009-258668公报等中记载的聚(低级亚烷基亚胺)与聚酯的反应生成物、日本特开平9-169821号公报等中记载的聚烯丙基胺与聚酯的反应生成物、日本特开平10-339949号公报、日本特开2004-37986号公报等中记载的大分子单体与具有含氮原子的基团的单体的共聚物、日本特开2003-238837号公报、日本特开2008-9426号公报、日本特开2008-81732号公报等中记载的具有有机色素的部分骨架或杂环的接枝型高分子、日本特开2010-106268号公报等中记载的大分子单体与含酸基单体的共聚物等。
作为通过自由基聚合来制造接枝型高分子时使用的大分子单体,能够使用公知的大分子单体,可举出TOAGOSEI CO.,LTD.制的大分子单体AA-6(末端基为甲基丙烯酰基的聚甲基丙烯酸甲酯)、AS-6(末端基为甲基丙烯酰基的聚苯乙烯)、AN-6S(末端基为甲基丙烯酰基的苯乙烯与丙烯腈的共聚物)、AR-6(末端基为甲基丙烯酰基的聚丙烯酸丁酯)、DaicelCorporation.制的PLAC CEL FM5(甲基丙烯酸2-羟乙基的ε-己内酯5摩尔当量加成物)、FA10L(丙烯酸2-羟乙基的ε-己内酯10摩尔当量加成物)及日本特开平2-272009号公报中记载的聚酯类大分子单体等。这些中,尤其从颜料分散物的分散性、分散稳定性及使用颜料分散物的组合物所示的显影性的观点考虑,尤其优选柔软性且亲溶剂性优异的聚酯类大分子单体,进而,最优选日本特开平2-272009号公报中记载的聚酯类大分子单体。
作为嵌段型高分子,优选日本特开2003-49110号公报、日本特开2009-52010号公报等中记载的嵌段型高分子。
树脂还能够使用包含以下述式(1)~式(4)的任一个表示的重复单元的接枝共聚物。
[化学式31]
Figure GDA0002893663400000511
X1、X2、X3、X4及X5分别独立地表示氢原子或者1价的有机基团。优选氢原子或碳原子数1~12的烷基,更优选氢原子或甲基,尤其优选甲基。
W1、W2、W3及W4分别独立地表示氧原子或NH,优选氧原子。
R3表示分支或者直链的亚烷基(碳原子数优选为1~10,更优选为2或3),从分散稳定性的观点考虑,优选以-CH2-CH(CH3)-表示的基团或以-CH(CH3)-CH2-表示的基团。
Y1、Y2、Y3及Y4分别独立地为2价的连结基,结构上并无特别限制。
对于上述接枝共聚物,能够参考日本特开2012-255128号公报的段落编号0025~0069的记载,本说明书中引入上述内容。
作为上述接枝共聚物的具体例,例如可举出以下。并且,能够使用日本特开2012-255128号公报的段落编号0072~0094中记载的树脂。
[化学式32]
Figure GDA0002893663400000521
并且,树脂还能够使用在主链及侧链的至少一个中包含氮原子的寡聚亚胺类分散剂。作为寡聚亚胺类分散剂,优选具有包含具有pKa14以下的官能团的部分结构X的重复单元及包含原子数40~10,000的侧链Y的侧链,且在主链及侧链的至少一个中具有碱性氮原子的树脂。碱性氮原子只要是呈现碱性的氮原子,则并无特别限制。
寡聚亚胺类分散剂例如可举出包含以下述式(I-1)表示的重复单元及以式(I-2)表示的重复单元和/或以式(I-2a)表示的重复单元的分散剂等。
[化学式33]
Figure GDA0002893663400000522
R1及R2分别独立地表示氢原子、卤素原子或烷基(优选碳原子数1~6)。a分别独立地表示1~5的整数。*表示重复单元之间的连结部。
R8及R9为含义与R1相同的基团。
L表示单键、亚烷基(优选碳原子数1~6)、亚烯基(优选碳原子数2~6)、亚芳基(优选碳原子数6~24)、亚杂芳基(优选碳原子数1~6)、亚氨基(优选碳原子数0~6)、醚基、硫醚基、羰基或涉及这些的组合的连结基。其中,优选为单键或者-CR5R6-NR7-(亚氨基成为X或者Y)。在此,R5R6分别独立地表示氢原子、卤素原子、烷基(优选碳原子数1~6)。R7为氢原子或碳原子数1~6的烷基。
La为与CR8-CR9及N一同形成环结构的结构部位,优选为与CR8-CR9的碳原子结合而形成碳原子数3~7的非芳香族杂环的结构部位。进一步优选为结合CR8-CR9的碳原子及N(氮原子)而形成5~7员的非芳香族杂环的结构部位,更优选为形成5员的非芳香族杂环的结构部位,尤其优选为形成吡咯烷的结构部位。该结构部位可进一步具有烷基等的取代基。
X表示具有pKa14以下的官能团的基团。
Y表示原子数40~10,000的侧链。
上述分散剂(寡聚亚胺类分散剂)可进一步含有选自以式(I-3)、式(I-4)及式(I-5)表示的重复单元的1种以上作为共聚成分。通过上述分散剂包含这种重复单元,能够进一步提高分散性能。
[化学式34]
Figure GDA0002893663400000531
R1、R2、R8、R9、L、La、a及*的含义与式(I-1)、(I-2)、(I-2a)中的规定相同。
Ya表示具有阴离子基的原子数40~10,000的侧链。以式(I-3)表示的重复单元能够通过在主链部具有伯或仲氨基的树脂中添加具有与胺基反应而形成盐的基团的低聚物或聚合物并使其反应来形成。
关于寡聚亚胺类分散剂,能够参考日本特开2012-255128号公报的段落编号0102~0166的记载,本说明书中引入上述内容。
作为寡聚亚胺类分散剂的具体例,例如可举出以下树脂。并且,能够使用日本特开2012-255128号公报的段落编号0168~0174中记载的树脂。
[化学式35]
Figure GDA0002893663400000541
树脂(分散剂)也能够作为市售品来获得,作为这种具体例,可举出BYKChemie公司制“Disperbyk-101(聚酰胺-胺磷酸盐)、107(羧酸酯)、110、111(包含酸基的共聚物)、130(聚酰胺)、161、162、163、164、165、166、170(高分子共聚物)”、“BYK-P104、P105(高分子量不饱和聚羧酸)”、EFKA社制“EFKA4047、4050~4165(聚氨基甲酸酯类)、EFKA4330~4340(嵌段共聚物)、4400~4402(改性聚丙烯酸酯)、5010(聚酯酰胺基)、5765(高分子量聚羧酸盐)、6220(脂肪酸聚酯)、6745(酞菁衍生物)、6750(偶氮颜料衍生物)”、Ajinomoto Fine-TechnoCo.,Inc.制“AJISPER PB821、PB822、PB880、PB881”、KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD制“FLOWLEN TG-710(氨基甲酸酯低聚物)”、“POLYFLOW No.50E、No.300(丙烯酸类共聚物)”、Kusumoto Chemicals,Ltd.制“DISPARLON KS-860、873SN、874、#2150(脂肪族多价羧酸)、#7004(聚醚酯)、DA-703-50、DA-705、DA-725”、Kao Corporation.制“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)”、“HOMOGENOL L-18(高分子聚羧酸)”、“EMULGE N920、930、935、985(聚氧乙烯壬基苯基醚)”、“ACETAMIN86(硬脂胺乙酸酯)”、TheLubrizol Corporation制“Solsperse5000(酞菁衍生物)、22000(偶氮颜料衍生物)、13240(聚酯胺基)、3000、17000、27000(在末端部具有功能部的高分子)、24000、28000、32000、38500(接枝型高分子)”、Nikko Chemicals Co.,Ltd.制“NIKKOL T106(聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯)、MYS-IEX(聚氧乙烯单硬脂酸酯)”、Kawaken Fine Chemicals Co.,Ltd.制“HINOACT T-8000E”、Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制“有机基硅氧烷聚合物KP341”、MORISHITA&CO.,LTD.制“EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKA聚合物100、EFKA聚合物400、EFKA聚合物401、EFKA聚合物450”、SAN NOPCO LIMITED制“Disperse Aid 6、Disperse Aid8、Disperse Aid 15、Disperse Aid 9100”等高分子分散剂、ADEKA CORPORATION制“AdekaPluronic L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123”及Sanyo Chemical Industries,Ltd.制“IONET S-20”等。
这些树脂可单独使用也可组合2种以上来使用。并且,还能够将后述的碱可溶树脂用作分散剂。作为碱可溶树脂,可举出(甲基)丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化马来酸共聚物、在侧链具有羧酸的酸性纤维素衍生物、对具有羟基的聚合物加成酸酐而得的树脂,尤其优选(甲基)丙烯酸共聚物。并且,也优选日本特开平10-300922号公报中记载的N位取代马来酰亚胺单体共聚物、日本特开2004-300204号公报中记载的醚二聚体共聚物、含有日本特开平7-319161号公报中记载的聚合性基的碱可溶性树脂。并且,还能够将下述结构的树脂用作分散剂。
[化学式36]
Figure GDA0002893663400000551
分散剂的含量相对于颜料100质量份,优选为1~80质量份,更优选为5~70质量份,进一步优选为10~60质量份。
(碱可溶性树脂)
本发明的红外线吸收组合物能够含有碱可溶性树脂作为树脂。通过含有碱可溶性树脂,显影性及图案形成性提高。另外,碱可溶性树脂能够用作分散剂或粘合剂。另外,不形成图案时,可不使用碱可溶性树脂。
作为碱可溶性树脂的分子量,并无特别规定,优选重均分子量(Mw)为5000~100,000。并且,数均分子量(Mn)优选为1000~20,000。
作为碱可溶性树脂,可以是线状有机高分子聚合物,能够从在分子(优选为将丙烯酸类共聚物、苯乙烯类共聚物作为主链的分子)中具有至少1个促进碱溶解的基团的树脂中适当选择。
作为碱可溶性树脂,从耐热性的观点考虑,优选聚羟基苯乙烯类树脂、聚硅氧烷类树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酰胺类树脂、丙烯酸/丙烯酰胺共聚物树脂,从显影性控制的观点考虑,优选丙烯酸类树脂、丙烯酰胺类树脂、丙烯酸/丙烯酰胺共聚物树脂。
作为促进碱溶解的基团(以下,还称为酸基),例如可举出羧基、磷酸基、磺酸基、酚性羟基等,优选可溶于有机溶剂且能够通过弱碱水溶液显影的基团,尤其优选羧基。酸基可仅为1种,也可为2种以上。
碱可溶性树脂的制造中例如能够适用基于公知的自由基聚合法的方法。通过自由基聚合法制造碱可溶性树脂时的温度、压力、自由基起始剂的种类及其量、溶剂的种类等聚合条件能够由本领域技术人员轻松地设定,还能够实验性地设定条件。
作为碱可溶性树脂,优选在侧链具有羧酸的聚合物,可举出甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化马来酸共聚物、酚醛型树脂等碱可溶性苯酚树脂、在侧链具有羧基的酸性纤维素衍生物、对具有羟基的聚合物加成酸酐而得的树脂。尤其,(甲基)丙烯酸与可与(甲基)丙烯酸共聚的其他单体的共聚物作为碱可溶性树脂而优选。作为可与(甲基)丙烯酸共聚的其他单体,可举出烷基(甲基)丙烯酸酯、芳基(甲基)丙烯酸酯、乙烯基化合物等。作为烷基(甲基)丙烯酸酯及芳基(甲基)丙烯酸酯,可举出甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、丙基(甲基)丙烯酸酯、丁基(甲基)丙烯酸酯、异丁基(甲基)丙烯酸酯、戊基(甲基)丙烯酸酯、己基(甲基)丙烯酸酯、辛基(甲基)丙烯酸酯、苯基(甲基)丙烯酸酯、苄基(甲基)丙烯酸酯、甲苯基(甲基)丙烯酸酯、萘基(甲基)丙烯酸酯、环己基(甲基)丙烯酸酯等,作为乙烯基化合物,可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸四氢糠酯、聚苯乙烯大分子单体、聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体等。并且,作为其他单体,能够举出日本特开平10-300922号公报中记载的N位取代马来酰亚胺单体(例如,N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等)。另外,这些可与(甲基)丙烯酸共聚的其他单体可仅为1种,也可为2种以上。
并且,为了提高膜的交联效率,可使用具有聚合性基的碱可溶性树脂。作为聚合性基,可举出(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯酰基等。具有聚合性基的碱可溶性树脂中,在侧链含有聚合性基的碱可溶性树脂等较有用。
作为含有聚合性基的碱可溶性树脂,可举出DIANALNR系列(Mitsubishi RayonCo.,Ltd.制)、Photomer6173(含有COOH的聚氨基甲酸酯丙烯酸低聚物(polyurethaneacrylic oligomer).Diamond Shamrock Co.,Ltd.制)、VISCOAT R-264、KS抗蚀剂106(均为OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.制)、CYCLOMER P系列(例如,ACA230AA)、PLACCELCF200系列(均为Daicel Corporation.制)、Ebecryl3800(Daicel Corporation.制)、Acrycure-RD-F8(NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制)等。
碱可溶性树脂能够优选使用苄基(甲基)丙烯酸酯/(甲基)丙烯酸共聚物、苄基(甲基)丙烯酸酯/(甲基)丙烯酸/2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯共聚物、苄基(甲基)丙烯酸酯/(甲基)丙烯酸/由其他单体构成的多员共聚物。并且,还能够优选使用共聚2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯而得的共聚物、日本特开平7-140654号公报中记载的(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等。
并且,作为市售品,例如还能够使用FF-426(FUJIKURA KASEI CO.,LTD.制)等。
碱可溶性树脂也优选包含将含有以下述式(ED1)表示的化合物和/或以下述式(ED2)表示的化合物(以下,有时将这些化合物还称为“醚二聚体”。)的单体成分聚合而成的聚合物(a)。
[化学式37]
Figure GDA0002893663400000571
式(ED1)中,R1及R2分别独立地表示氢原子或可具有取代基的碳原子数1~25的烃基。
[化学式38]
Figure GDA0002893663400000581
式(ED2)中,R表示氢原子或碳原子数1~30的有机基团。作为式(ED2)的具体例,可参考日本特开2010-168539号公报的记载。
式(ED1)中,作为以R1及R2表示的可具有取代基的碳原子数1~25的烃基,并无特别限制,例如可举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、叔戊基、硬脂基、月桂基、2-乙基己基等直链状或分支状的烷基;苯基等芳基;环己基、叔丁基环己基、二环戊二烯基、三环癸烷基、异冰片基、金刚烷基、2-甲基-2-金刚烷基等脂环式基;1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基等被烷氧基取代的烷基;苯甲基等被芳基取代的烷基;等。这些中,从耐热性观点考虑,尤其优选如甲基、乙基、环己基、苯甲基等不易通过酸或热脱离的1级或2级碳的取代基。
作为醚二聚体的具体例,例如能够参考日本特开2013-29760号公报的段落编号0317,该内容引入本说明书中。醚二聚体可仅为1种,也可为2种以上。从以式(ED1)表示的化合物和/或以式(ED2)表示的化合物衍生的结构体可与其他单体共聚。
碱可溶性树脂可包含从以下述式(X)表示的化合物衍生的重复单元。
[化学式39]
Figure GDA0002893663400000582
式(X)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳原子数2~10的亚烷基,R3表示可包含氢原子或苯环的碳原子数1~20的烷基。n表示1~15的整数。
上述式(X)中,R2的亚烷基的碳原子数优选为2~3。并且,R3的烷基的碳原子数为1~20,优选为1~10。R3的烷基可包含苯环。作为以R3表示的包含苯环的烷基,能够举出苄基、2-苯基(异)丙基等。
作为碱可溶性树脂的具体例,可举出以下树脂。以下的结构式中,Me表示甲基。
[化学式40]
Figure GDA0002893663400000591
碱可溶性树脂能够参考日本特开2012-208494号公报的段落编号0558~0571(对应的美国专利申请公开第2012/0235099号说明书的段落编号0685~0700)的记载,这些内容引入本说明书中。
而且,还能够使用日本特开2012-32767号公报的段落编号0029~0063中记载的共聚物(B)及实施例中使用的碱可溶性树脂、日本特开2012-208474号公报的段落编号0088~0098中记载的粘合剂树脂及实施例中使用的粘合剂树脂、日本特开2012-137531号公报的段落编号0022~0032中记载的粘合剂树脂及实施例中使用的粘合剂树脂、日本特开2013-024934号公报的段落编号0132~0143中记载的粘合剂树脂及实施例中使用的粘合剂树脂、日本特开2011-242752号公报的段落编号0092~0098及实施例中使用的粘合剂树脂、日本特开2012-032770号公报的段落编号0030~0072中记载的粘合剂树脂。这些内容引入本说明书中。
碱可溶性树脂的酸值优选为30~500mgKOH/g。下限更优选为50mgKOH/g以上,进一步优选为70mgKOH/g以上。上限更优选为400mgKOH/g以下,进一步优选为200mgKOH/g以下,尤其优选为150mgKOH/g以下,更进一步优选为120mgKOH/g以下。
碱可溶性树脂的含量相对于红外线吸收组合物的总固体成分,优选为0.1~50质量%。下限优选为0.5质量%以上,更优选为1质量%以上,进一步优选为2质量%以上,尤其优选为3质量%以上。上限更优选为30质量%以下,进一步优选为10质量%以下。本发明的红外线吸收组合物可仅包含1种碱可溶性树脂,也可包含2种以上。包含2种以上时,优选其总计量成为上述范围。
(聚合物的水性分散物)
本发明的红外线吸收组合物中,作为树脂,还能够利用聚合物的水性分散物来设为水溶性的红外线吸收组合物。本发明中,聚合物的水性分散物是在主成分为水的分散溶剂中分散有树脂的分散物。
分散溶剂中包含的水的含量优选为30~100质量%,更优选为50~100质量%。作为水以外的溶剂,可优选使用对水具有溶解性的溶剂,如甲醇、乙醇、异丙醇等醇类;丙酮或甲基乙基酮等酮类;N-甲基吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃、丁基溶纤剂等乙二醇醚类等。并且,为了提高水性分散物中的聚合物的分散稳定性、涂布性、干燥后的皮膜特性,可相对于聚合物包含数质量%的表面活性剂、氨、三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺等胺类。
作为聚合物,能够使用丙烯酸树脂、乙烯树脂、聚氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂等各种聚合物。上述聚合物优选具有羟甲基、羟基、羧基及氨基中的任一基,优选羟基及羧基,尤其优选羧基。聚合物中的羟基或羧基的含量优选为0.0001~1当量/kg,尤其优选为0.001~1当量/kg。
作为丙烯酸树脂,能够举出丙烯酸、丙烯酸烷基酯等丙烯酸酯类;丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯等甲基丙烯酸酯类;甲基丙烯酰胺及甲基丙烯腈的任一单体的单独聚合物或通过2种以上的这些单体的聚合而获得的共聚物。这些中,优选丙烯酸烷基酯等丙烯酸酯类、及甲基丙烯酸烷基酯等甲基丙烯酸酯类的任一单体的单独聚合物或通过2种以上的这些单体的聚合来获得的共聚物。例如,能够举出具有碳原子数1~6的烷基的丙烯酸酯类及甲基丙烯酸酯类的任一单体的单独聚合物或通过2种以上的这些单体的聚合来获得的共聚物。
作为乙烯基树脂,能够举出聚乙烯醇、酸改性聚乙烯醇、聚乙烯缩甲醛、聚乙烯缩丁醛、聚乙烯甲基醚、聚烯烃、乙烯/丁二烯共聚物、聚乙酸乙烯酯、氯乙烯/乙酸乙烯共聚物、氯乙烯/(甲基)丙烯酸酯共聚物及乙烯/乙酸乙烯类共聚物(优选乙烯/乙酸乙烯/(甲基)丙烯酸酯共聚物)。这些中,优选聚乙烯醇、酸改性聚乙烯醇、聚乙烯缩甲醛、聚烯烃、乙烯/丁二烯共聚物及乙烯/乙酸乙烯类共聚物(优选乙烯/乙酸乙烯/(甲基)丙烯酸酯共聚物)。
作为聚氨基甲酸酯树脂,能够举出聚羟基化合物(例如,乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷)、通过聚羟基化合物与多元酸的反应来获得的脂肪族聚酯类多元醇、聚醚多元醇(例如,聚(氧化丙烯醚)多元醇、聚(氧乙烯-丙烯醚)多元醇)、聚碳酸酯类多元醇及聚对苯二甲酸乙二酯多元醇的任一种、或者从这些混合物及聚异氰酸酯衍生的聚氨基甲酸酯。
作为聚酯树脂,通常使用通过聚羟基化合物(例如,乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷)与多元酸的反应来获得的聚合物。
上述聚合物中,优选丙烯酸树脂、聚氨基甲酸酯树脂及聚酯树脂,尤其优选丙烯酸树脂。作为聚合物的水性分散物的市售品,例如可举出JURYMER ET410(Nihon JunyakuCo.,Ltd.制、丙烯酸树脂的水性分散物)等。
(其他树脂)
本发明中,树脂也优选含有具有以式(A3-1)~(A3-7)表示的重复单元的树脂。
[化学式41]
Figure GDA0002893663400000611
式中,R5表示氢原子或烷基,L4~L7分别独立表示单键或2价的连结基,R10~R13分别独立地表示烷基或芳基。R14及R15分别独立地表示氢原子或取代基。
R5表示氢原子或烷基。烷基的碳原子数优选为1~5,进一步优选为1~3,尤其优选为1。R5优选为氢原子或甲基。
L4~L7分别独立地表示单键或2价的连结基。作为2价的连结基,可举出亚烷基、亚芳基、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-SO2-、-NR10-(R10表示氢原子或者烷基,优选氢原子)或由这些的组合构成的基团,优选由亚烷基、或者亚芳基及亚烷基的至少1个与-O-的组合构成的基。亚烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~15,进一步优选为1~10。亚烷基可具有取代基,但优选无取代的亚烷基。亚烷基可以是直链、分支、环状的任一个。并且,环状的亚烷基可以是单环、多环的任一个。亚芳基的碳原子数优选为6~18,更优选为6~14,进一步优选为6~10。
R10所表示的烷基可以是直链状、支链状或环状的任一个,优选环状。烷基可具有上述取代基,也可以是无取代的烷基。烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20,进一步优选为1~10。R10所表示的芳基的碳原子数优选为6~18,更优选为6~12,进一步为优选6。R10优选环状的烷基或芳基。
R11、R12所表示的烷基可以是直链状、分支状或环状的任一个,优选直链状或分支状。烷基可具有上述取代基,也可以是无取代的烷基。烷基的碳原子数优选1~12,更优选1~6,进一步优选1~4。R11及R12所表示的芳基的碳原子数优选6~18,更优选6~12,进一步优选6。R11及R12优选直链状或分支状的烷基。
R13所表示的烷基可以是直链状、分支状或环状的任一个,优选直链状或分支状。烷基可具有上述取代基,也可以为无取代。烷基的碳原子数优选为1~12,更优选为1~6,进一步优选为1~4。R13所表示的芳基的碳原子数优选为6~18,更优选为6~12,进一步优选为6。R13优选为直链状或分支状的烷基或芳基。
R14及R15所表示的取代基可举出上述式(1)中说明的基团。其中,R14及R15的至少一个优选表示氰基或-COORa。Ra表示氢原子或取代基。取代基可举出上述取代基。例如,优选烷基、芳基。
作为具有上述以式(A3-7)表示的重复单元的树脂的市售品,可举出ARTON F4520(JSR Corporation制)等。
(明胶)
本发明的红外线吸收组合物优选含有明胶。通过含有明胶,易形成耐热性优异的红外线截止滤波器。详细的机理虽不明确,但推断是因为易通过红外线吸收剂与明胶形成聚集体。尤其,使用花青化合物作为红外线吸收剂时,易形成耐热性优异的红外线截止滤波器。
本发明中,作为明胶,根据其合成方法,有酸处理明胶及碱处理明胶(石灰处理等),均能够优选使用。明胶的分子量优选为10,000~1,000,000。并且,还能够使用利用明胶的氨基或羧基来进行了改性处理的改性明胶(例如,邻苯二甲酸化明胶等)。作为明胶,能够使用惰性明胶(例如,新田明胶750)、邻苯二甲酸化明胶(例如,新田明胶801)等。
为了提高红外线截止滤波器的耐水性及机械强度,优选使用各种化合物(固化剂)来使明胶固化。固化剂能够使用以往公知的固化剂。例如,可举出甲醛、戊二醛等醛类化合物类、美国专利第3,288,775号说明书中记载的具有反应性的卤素的化合物类、美国专利第3,642,486号说明书、日本特公昭49-13563号中记载的具有反应性的烯属不饱和键的化合物类、美国专利第3,017,280号说明书中记载的氮杂环丙烷类化合物类、美国专利第3,091,537号说明书中记载的环氧类化合物类、粘氯酸(Mucochloricacid)等卤素羧基醛类、二羟基二噁烷、二氯二噁烷等二噁烷类、铬明矾、硫酸锆等无机固化剂。并且,还能够使用1,3-二乙烯磺酰基-2-丙醇。
红外线吸收组合物中,明胶的含量相对于红外线吸收组合物的总固体成分优选为1~80质量%。下限优选为10质量%以上,更优选为20质量%以上。上限优选为60质量%以下,更优选为50质量%以下。
《颜料衍生物》
本发明的红外线吸收组合物能够含有颜料衍生物。作为颜料衍生物,能够举出具有通过酸性基、碱性基取代颜料的一部分的结构的化合物。从分散性及分散稳定性的观点考虑,颜料衍生物优选含有具有酸性基或碱性基的颜料衍生物。
《固化性化合物》
本发明的红外线吸收组合物优选含有固化性化合物。作为固化性化合物,能够使用能够通过自由基、酸、热交联的公知的化合物。例如,可举出具有烯属不饱和键的基团、环状醚(环氧、氧杂环丁烷)基、羟甲基等的化合物。作为具有烯属不饱和键的基团,可举出乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯酰基等。
本发明中,固化性化合物优选聚合性化合物,更优选自由基聚合性化合物。
(聚合性化合物)
本发明中,聚合性化合物例如可以是单体、预聚物,即二聚体、三聚体及低聚物或这些的混合物以及这些的多聚体等化学形态的任一个。当为自由基聚合性化合物时,优选单体。
聚合性化合物的分子量优选为100~3000。上限优选为2000以下,进一步优选为1500以下。下限优选为150以上,进一步优选为250以上。
聚合性化合物优选为3~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物,更优选为3~6官能的(甲基)丙烯酸酯化合物。
作为单体、预聚物的例子,可举出不饱和羧酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、马来酸等)或其酯类、酰胺类、以及这些的多聚体,优选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、以及这些的多聚体。并且,还优选使用具有羟基、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。并且,也优选具有异氰酸酯基、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、与单官能或者多官能的醇类、胺类、硫醇类的反应物、具有卤素基或甲苯磺酰基等脱离性取代基的不饱和羧酸酯或不饱和羧酸酰胺类、与单官能或者多官能的醇类、胺类、硫醇类的反应物。并且,还能够使用取代为不饱和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯基醚、烯丙基醚等的化合物组来代替上述不饱和羧酸。
作为这些的具体化合物,还能够在本发明中优选使用日本特开2009-288705号公报的段落编号0095~0108中记载的化合物。
本发明中,作为聚合性化合物,优选具有1个以上的具有烯属不饱和键的基团且在常压下具有100℃以上的沸点的化合物。作为其例子,例如能够参考日本特开2013-29760号公报的段落编号0227、日本特开2008-292970号公报的段落编号0254~0257中记载的化合物,该内容引入本说明书中。
聚合性化合物优选二季戊四醇三丙烯酸酯(作为市售品,有KAYARAD D-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、二季戊四醇四丙烯酸酯(作为市售品,有KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作为市售品,有KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作为市售品,有KAYARADDPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制、A-DPH-12E;Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制)及这些(甲基)丙烯酰基通过乙二醇、丙二醇残基键结的结构(例如,由Sartomer Co.Inc.市售的SR454、SR499)。还能够使用这些的低聚物类型。并且,还能够使用KAYARAD RP-1040、DPCA-20(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)。以下,示出优选聚合性化合物的形态。
聚合性化合物可具有羧基、磺酸基、磷酸基等酸基。作为具有酸基的聚合性化合物,优选脂肪族多羟基化合物与不饱和羧酸的酯,更优选使非芳香族羧酸酐与脂肪族多羟基化合物的未反应的羟基反应来具备酸基的聚合性化合物,尤其优选为脂肪族多羟基化合物是季戊四醇和/或二季戊四醇的酯。作为市售品,例如作为TOAGOSEI CO.,LTD.制的多元酸改性丙烯酸低聚物,可举出M-305、M-510、M-520等。
具有酸基的聚合性化合物的优选酸值为0.1~40mgKOH/g,尤其优选为5~30mgKOH/g。若聚合性化合物的酸值为0.1mgKOH/g以上,则显影溶解特性良好,若为40mgKOH/g以下,则在制造和处理上有利。进而,光聚合性能良好且固化性优异。
关于聚合性化合物,具有己内酯结构的化合物也为优选形态。
作为具有己内酯结构的化合物,只要在分子内具有己内酯结构,则并无特别限定,例如能够举出通过使三羟甲基乙烷、双三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、双三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、丙三醇、二丙三醇、三羟甲基三聚氰胺等多元醇与(甲基)丙烯酸及ε-己内酯进行酯化来获得的ε-己内酯改性多官能(甲基)丙烯酸酯。其中,优选具有以下述式(Z-1)表示的己内酯结构的化合物。
[化学式42]
Figure GDA0002893663400000651
式(Z-1)中,6个R全部为以下述式(Z-2)表示的基团或6个R中1~5个为以下述式(Z-2)表示的基团,剩余为以下述式(Z-3)表示的基团。
[化学式43]
Figure GDA0002893663400000661
式(Z-2)中,R1表示氢原子或甲基,m表示1或2的数,“*”表示是连结键。
[化学式44]
Figure GDA0002893663400000662
式(Z-3)中,R1表示氢原子或甲基,“*”表示是连结键。
具有己内酯结构的聚合性化合物例如由Nippon Kayaku Co.,Ltd.作为KAY ARADDPCA系列来市售,可举出DPCA-20(上述式(Z-1)~(Z-3)中,m=1,以式(Z-2)表示的基团的数=2,R1全部为氢原子的化合物)、DPCA-30(上述式(Z-1)~(Z-3)中,m=1,以式(Z-2)表示的基团的数=3,R1全部为氢原子的化合物)、DPCA-60(上述式(Z-1)~(Z-3)中,m=1,以式(Z-2)表示的基团的数=6,R1全部为氢原子的化合物)、DPCA-120(上述式(Z-1)~(Z-3)中,m=2,以式(Z-2)表示的基团的数=6,R1全部为氢原子的化合物)等。
并且,可举出以下化合物。
[化学式45]
Figure GDA0002893663400000663
聚合性化合物还能够使用以下述式(Z-4)或(Z-5)表示的化合物。
[化学式46]
Figure GDA0002893663400000671
式(Z-4)及(Z-5)中,E分别独立地表示-((CH2)yCH2O)-或-((CH2)yCH(CH3)O)-,y分别独立地表示0~10的整数,X分别独立地表示(甲基)丙烯酰基、氢原子或羧基。
式(Z-4)中,(甲基)丙烯酰基的总计为3个或4个,m分别独立地表示0~10的整数,各m的总计为0~40的整数。
式(Z-5)中,(甲基)丙烯酰基的总计为5个或6个,n分别独立地表示0~10的整数,各n的总计为0~60的整数。
式(Z-4)中,m优选为0~6的整数,更优选为0~4的整数。并且,各m的总计优选为2~40的整数,更优选2~16为的整数,尤其优选为4~8的整数。
式(Z-5)中,n优选为0~6的整数,更优选为0~4的整数。并且,各n的总计优选为3~60的整数,更优选为3~24的整数,尤其优选为6~12的整数。
并且,式(Z-4)或式(Z-5)中的-((CH2)yCH2O)-或-((CH2)yCH(CH3)O)-优选氧原子侧的末端键结于X的形态。
以式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物可单独使用1种,也可同时使用2种以上。尤其优选,式(Z-5)中,6个X全部为丙烯酰基的形态、式(Z-5)中,6个X全部为丙烯酰基的化合物与6个X中的至少1个为氢原子的化合物的混合物的形态。通过设为这种结构,能够进一步提高显影性。
并且,作为以式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物在聚合性化合物中的总含量,优选为20质量%以上,更优选为50质量%以上。
以式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物能够通过作为以往公知的工序的如下工序来合成:通过使季戊四醇或二季戊四醇与环氧乙烷或环氧丙烷进行开环加成反应来使开环骨架键结于季戊四醇或二季戊四醇的工序、及使开环骨架的末端羟基与例如(甲基)丙烯酰氯进行反应来导入(甲基)丙烯酰基的工序。各工序是广为人知的工序,本领域技术人员能够轻松地合成以式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物。
以式(Z-4)或式(Z-5)表示的化合物中,更优选季戊四醇衍生物和/或二季戊四醇衍生物。具体而言,可举出以下述式(a)~(f)表示的化合物(以下,还称为“例示化合物(a)~(f)”。),其中,优选例示化合物(a)、(b)、(e)、(f)。
[化学式47]
Figure GDA0002893663400000681
[化学式48]
Figure GDA0002893663400000691
作为以式(Z-4)、式(Z-5)表示的聚合性化合物的市售品,例如可举出SartomerCo.Inc.制的作为具有4个氧亚乙基链的4官能丙烯酸酯的SR-494、Nippon Kayaku Co.,Ltd.制的作为具有6个氧亚戊基链的6官能丙烯酸酯的DPCA-60、作为具有3个氧亚异丁基链的3官能丙烯酸酯的TPA-330等。
作为聚合性化合物,也优选如日本特公昭48-41708号公报、日本特开昭51-37193号公报、日本特公平2-32293号公报、日本特公平2-16765号公报中记载的丙烯酸氨基甲酸酯类或日本特公昭58-49860号公报、日本特公昭56-17654号公报、日本特公昭62-39417号公报、日本特公昭62-39418号公报记载的具有环氧乙烷类骨架的氨基甲酸酯化合物类。并且,通过使用日本特开昭63-277653号公报、日本特开昭63-260909号公报、日本特开平1-105238号公报中记载的在分子内具有氨基结构或硫醚结构的加成聚合性化合物类,能够获得感光速度非常优异的红外线吸收组合物。
作为市售品,可举出氨基甲酸酯低聚物UAS-10、UAB-140(Sanyo Kokusaku PulpCo.,Ltd.制)、UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制)、DPHA-40H(Nippon KayakuCo.,Ltd.制)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(KYOEISHA CHEMICALCo.,LTD制)等。
(具有环状醚基的化合物)
本发明中,作为固化性化合物,能够使用具有环状醚基的化合物。作为环状醚基,可举出环氧基、氧杂环丁烷基,优选环氧基。即,具有环状醚基的化合物优选为具有环氧基的化合物。
通过干式蚀刻法形成图案时,优选使用具有环状醚基的化合物作为固化性化合物。
作为具有环状醚基的化合物,优选在1个分子内具有2个以上的环状醚基的化合物。环状醚基优选在1个分子内有2~10个,更优选有2~5个,尤其优选有3个。
本发明中,作为具有环状醚基的化合物,优选使用具有2个苯环通过烃基连结的结构的化合物。烃基优选碳原子数1~6的亚烷基。
并且,环状醚基优选通过连结基连结。作为连结基,可举出包含选自亚烷基、亚芳基、-O-、以-NR’-(R’表示氢原子、可具有取代基的烷基或可具有取代基的芳基,优选氢原子)表示的结构、-SO2-、-CO-、-O-及-S-的至少1个的基团。
具有环状醚基的化合物可以是低分子化合物(例如,分子量小于2000,进而,分子量小于1000),也可以是高分子化合物(macromolecule)(例如,分子量1000以上,当为聚合物时,重均分子量为1000以上)中的任一个。具有环氧基的化合物的重均分子量优选为200~100000,更优选为500~50000。重均分子量的上限优选为3000以下,更优选为2000以下,进一步优选为1500以下。
具有环状醚基的化合物还能够使用日本特开2013-011869号公报的段落编号0034~0036、日本特开2014-043556号公报的段落编号0147~0156、日本特开2014-089408号公报的段落编号0085~0092中记载的化合物。这些内容引入本说明书中。并且,还能够使用具有包含下述式(B1)的重复单元的聚合物。包含式(B1)的聚合物可进一步包含式(B2)的重复单元。
[化学式49]
Figure GDA0002893663400000711
式中,R1~R6分别独立地表示氢原子、烷基或卤素原子。L1及L2分别独立地表示单键或2价的连结基。X2表示被氟原子取代的烷基或被氟原子取代的芳基。R表示氢原子或烷基,可与L1键结而形成环。n表示0或1。
R1~R6分别独立地优选为氢原子或烷基。R1~R6表示烷基时,优选碳原子数1~3的烷基。R1~R6表示卤素原子时,优选氟原子。
L1、L2表示2价的连结基时,作为2价的连结基,可举出卤素原子可进行取代的亚烷基、卤素原子可进行取代的亚芳基、-NR12-、-CONR12-、-CO-、-CO2-、-SO2NR12-、-O-、-S-、-SO2-或这些的组合。其中,优选选自包括碳原子数2~10的卤素原子可进行取代的亚烷基及碳原子数6~12的卤素原子可进行取代的亚芳基的组中的至少一种、或包括这些基团与选自包括-NR12-、-CONR12、-CO-、-CO2-、-SO2NR12-、-O-、-S-及-SO2-的组中的至少一种基团的组合的基团,更优选碳原子数2~10的卤素原子可进行取代的亚烷基、-CO2-、-O-、-CO-、-CONR12-或包括这些基团的组合的基团。其中,上述R12表示氢原子或甲基。
R表示氢原子或烷基。R表示烷基时,烷基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6。并且,R可与L1键结而形成环。R与L1键结而形成的环优选5员环或6员环。并且,上述环可举出脂环或芳香环,优选脂环。
作为形成上述式(B1)的重复单元的单体,例如可举出下述化合物。
[化学式50]
Figure GDA0002893663400000721
作为包含上述式(B1)的重复单元的聚合物的具体例,可举出下述聚合物。
[化学式51]
Figure GDA0002893663400000722
本发明中,具有环状醚基的化合物优选环氧树脂。作为环氧树脂,例如可举出作为酚类化合物的缩水甘油醚化物的环氧树脂、作为各种酚醛清漆树脂的缩水甘油醚化物的环氧树脂、脂环式环氧树脂、脂肪族类环氧树脂、杂环式环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、使卤化酚类缩水甘油化的环氧树脂、具有环氧基的硅化合物与其以外的硅化合物的缩合物、具有环氧基的聚合性不饱和化合物与其以外的其他聚合性不饱和化合物的共聚物等。
作为苯酚类化合物的缩水甘油醚化物即环氧树脂,例如可举出2-[4-(2,3-环氧丙氧)苯基]-2-[4-[1,1-双[4-(2,3-羟基)苯基]乙基]苯基]丙烷、双酚A、双酚F、双酚S、4,4’-联苯酚、四甲基双酚A、二甲基双酚A、四甲基双酚F、二甲基双酚F、四甲基双酚S、二甲基双酚S、四甲基-4,4’-联苯酚、二甲基-4,4’-联苯酚、1-(4-羟基苯基)-2-[4-(1,1-双(4-羟基苯基)乙基)苯基]丙烷、2,2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-亚丁基-双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、三羟基苯基甲烷、间苯二酚、对苯二酚、邻苯三酚、间苯三酚、具有二亚异丙基骨架的苯酚类;1,1-二-4-羟基苯基芴等具有芴骨架的苯酚类;苯酚化聚丁二烯等作为聚酚化合物的缩水甘油醚化物的环氧树脂等。
作为酚醛清漆树脂的缩水甘油醚化物即环氧树脂,例如可举出将苯酚、甲酚类、乙基苯酚类、丁基苯酚类、辛基苯酚类、双酚A、双酚F及双酚S等双酚类、萘酚类等各种苯酚作为原料的酚醛清漆树脂、含亚二甲苯骨架的苯酚酚醛清漆树脂、含二环戊二烯骨架的苯酚酚醛清漆树脂、含联苯基骨架的苯酚酚醛清漆树脂、含芴骨架的苯酚酚醛清漆树脂等各种酚醛清漆树脂的缩水甘油醚化物等。
作为脂环式环氧树脂,例如可举出3,4-环氧环己基甲基-(3,4-环氧)环己基羧酸酯、双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯等具有脂肪族环骨架的脂环式环氧树脂。
作为脂肪族类环氧树脂,例如可举出1,4-丁二醇、1,6-己二醇、聚乙二醇、季戊四醇等多元醇的缩水甘油醚类。
作为杂环式环氧树脂,例如可举出异氰脲环、乙内酰脲环等具有杂环的杂环式环氧树脂。
作为缩水甘油酯类环氧树脂,例如可举出由六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯等羧酸酯类构成的环氧树脂。
作为缩水甘油胺类环氧树脂,例如可举出使苯胺、甲苯胺等胺类缩水甘油化的环氧树脂。
作为使卤化酚类缩水甘油化的环氧树脂,例如可举出使溴化双酚A、溴化双酚F、溴化双酚S、溴化苯酚酚醛、溴化甲酚酚醛、氯化双酚S、氯化双酚A等卤化酚类缩水甘油化的环氧树脂。
作为具有环氧基的聚合性不饱和化合物与其以外的其他聚合性不饱和化合物的共聚物,作为可从市场获得的产品,可举出Mar Proof G-0150M、G-0105SA、G-0130SP、G-0250SP、G-1005S、G-1005SA、G-1010S、G-2050M、G-01100、G-01758等。作为具有环氧基的聚合性不饱和化合物,例如可举出丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、4-乙烯-1-环己烯-1,2-环氧化物等。并且,作为其他聚合性不饱和化合物的共聚物,例如可举出甲基(甲基)丙烯酸酯、苄基(甲基)丙烯酸酯、环己基(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、乙烯基环己烷等,尤其优选甲基(甲基)丙烯酸酯、苄基(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯。
环氧树脂的优选环氧当量为310~3300g/eq,更优选为310~1700g/eq,进一步优选为310~1000g/eq。环氧树脂可使用1种或混合2种以上来使用。
环氧树脂还能够使用市售品。作为市售品,例如可举出以下市售品。
作为双酚A型环氧树脂,可举出JER827、JER828、JER834、JER1001、JER1002、JER1003、JER1055、JER1007、JER1009、JER1010(以上,Mitsubishi Chemical Corporation制)、EPICLON860、EPICLON1050、EPICLON1051、EPICLON1055(以上,DIC CORPORATION制)等。
双酚F型环氧树脂可举出JER806、JER807、JER4004、JER4005、JER4007、JER4010(以上,Mitsubishi Chemical Corporation制)、EPICLON830、EPIC LON835(以上,DICCORPORATION制)、LCE-21、RE-602S(以上,Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)等。
作为苯酚酚醛型环氧树脂,可举出JER152、JER154、JER157S70、JER157S65(以上,Mitsubishi Chemical Corporation制)、EPICLON N-740、EPICLON N-770、EPICLON N-775(以上,DIC CORPORATION制)等。
作为甲酚酚醛型环氧树脂,可举出EPICLON N-660、EPICLON N-665、EPICLON N-670、EPICLON N-673、EPICLON N-680、EPICLON N-690、EPICLON N-695(以上,DICCORPORATION制)、EOCN-1020(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)等。
作为脂肪族类环氧树脂,可举出ADEKA RESIN EP-4080S、ADEKA RESIN EP-4085S、ADEKA RESIN EP-4088S(以上,ADEKA CORPORATION制)、CELLOXIDE 2021P、CELLOXIDE2081、CELLOXIDE2083、CELLOXIDE2085、EHPE3150、EPOLEAD PB 3600、EPOLEAD PB 4700(以上,Daicel Corporation.制)、DENACOL EX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L(以上,Nagase ChemteX Corporation.制)等。此外,还可举出ADEKA RESIN EP-4000S、ADEKARESIN EP-4003S、ADEKA RESIN EP-4010S、ADEKA RESIN EP-4011S(以上,ADEKA CORPORATION制)、NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上,ADEKACORPORATION制)、JER1031S(Mitsubishi Chemical Corpora tion制)等。
固化性化合物的含量相对于组合物的总固体成分,优选为0.1~40质量%。下限例如更优选为0.5质量%以上,进一步优选为1质量%以上。上限例如更优选为30质量%以下,进一步优选为20质量%以下。固化性化合物可单独使用1种,也可同时使用2种以上。同时使用2种以上时,总计量优选成为上述范围。
《光聚合起始剂》
本发明的红外线吸收组合物优选含有光聚合起始剂。
作为光聚合起始剂,只要具有引发聚合性化合物的聚合的能力,则并无特别限制,能够从公知的光聚合起始剂中适当选择。例如,优选相对于紫外线区域至可见光区域的光线具有光敏性的光聚合起始剂。并且,可以是与被光激发的增感剂产生一些作用来生成活性自由基的活性剂,也可以是如对应于单体的种类而使阳离子聚合开始的起始剂。光聚合起始剂优选为光自由基聚合起始剂。
并且,光聚合起始剂优选含有至少一种在约300nm~800nm(330nm~500nm更优选。)的范围内至少具有约50摩尔的吸光系数的化合物。
作为光聚合起始剂,例如,可举出卤代烃衍生物(例如,具有三嗪骨架的卤代烃衍生物、具有噁二唑骨架的卤代烃衍生物等)、酰基氧化膦等酰基膦化合物、六芳基联咪唑、肟衍生物等肟化合物、有机过氧化物、硫代化合物、酮化合物、芳香族鎓盐、酮肟醚、氨基苯乙酮化合物、羟基苯乙酮等。作为具有三嗪骨架的卤代烃化合物,例如可举出若林等著、Bull.Chem.Soc.Japan,42、2924(1969)记载的化合物、英国专利1388492号说明书记载的化合物、日本特开昭53-133428号公报中记载的化合物、德国专利3337024号说明书记载的化合物、基于F.C.Schaefer等的J.Org.Chem.;29、1527(1964)记载的化合物、日本特开昭62-58241号公报中记载的化合物、日本特开平5-281728号公报中记载的化合物、日本特开平5-34920号公报中记载的化合物、美国专利第4212976号说明书中记载的化合物等。
并且,从曝光灵敏度的观点考虑,优选选自包括三卤甲基三嗪化合物、苄基二甲基缩酮化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物、酰基膦化合物、氧化膦化合物、茂金属化合物、肟化合物、三烯丙基咪唑二聚体、鎓化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、乙酰苯化合物及其衍生物、环戊二烯-苯-铁络合物及其盐、卤代甲基噁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物的组中的化合物。
进一步优选的化合物为三卤甲基三嗪化合物、α-氨基酮化合物、酰基膦化合物、氧化膦化合物、肟化合物、三烯丙基咪唑二聚体、鎓化合物、二苯甲酮化合物、乙酰苯化合物,尤其优选选自包括三卤甲基三嗪化合物、α-氨基酮化合物、肟化合物、三烯丙基咪唑二聚体、二苯甲酮化合物的组中的至少一种化合物。
尤其,将本发明的红外线截止滤波器使用于固体成像元件时,需要以清晰的形状形成微细的图案,因此与固化性一同优选在未曝光部无残渣地进行显影。从这种观点考虑,优选使用肟化合物作为光聚合起始剂。尤其,在固体成像元件中形成微细的图案时,固化用曝光中使用步进曝光,但该曝光机有时会因卤素而损伤。因此,需将光聚合起始剂的添加量也抑制为较低。若考虑到这些方面,为了形成固体成像元件的这种微细图案,作为光聚合起始剂,尤其优选使用肟化合物。并且,通过使用肟化合物,能够改善颜色转移性。
作为光聚合起始剂的具体例,例如可参考日本特开2013-29760号公报的段落编号0265~0268,该内容引入本说明书中。
作为光聚合起始剂,还能够优选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,例如还能够使用日本特开平10-291969号公报中记载的氨基苯乙酮类起始剂、专利第4225898号公报中记载的酰基膦类起始剂。
作为羟基苯乙酮类起始剂,能够使用IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959,IRGACURE-127(商品名:均为BASF公司制)。
作为氨基苯乙酮类起始剂,可使用作为市售品的IRGACURE-907、IRGACURE-369及IRGACURE-379EG(商品名:均为BASF公司制)。氨基苯乙酮类起始剂还能够使用吸收波长与365nm或405nm等长波长光源匹配的日本特开2009-191179号公报中记载的化合物。
作为酰基膦类起始剂,能够使用作为市售品的IRGACURE-819或DAROCUR-TPO(商品名:均为BASF公司制)。
作为光聚合起始剂,可更优选举出肟化合物。作为肟化合物的具体例,能够使用日本特开2001-233842号公报中记载的化合物、日本特开2000-80068号公报中记载的化合物、日本特开2006-342166号公报中记载的化合物。
本发明中,作为能够优选使用的肟化合物,例如,可举出3-苯甲酰氧基亚氨丁烷-2-酮、3-乙酰氧基亚氨丁烷-2-酮、3-丙酰氧基亚氨丁烷-2-酮、2-乙酰氧基亚氨戊烷-3-酮、2-乙酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺酰氧基)亚氨丁烷-2-酮及2-乙氧基羰基氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮等。
并且,还可举出J.C.S.Perkin II(1979年)pp.1653-1660、J.C.S.Perkin II(1979年)pp.156-162、光聚合物科学与技术杂志(Journal of Photopolymer Science andTechnology)(1995年)pp.202-232、日本特开2000-66385号公报、日本特开2000-80068号公报、日本特表2004-534797号公报、日本特开2006-342166号公报的各公报等中记载的化合物。
作为市售品,还可优选举出IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上,BASF公司制)。并且,能够使用TR-PBG-304(常州强力电子新材料有限公司制)、ADEKA ARKLS NCI-930(ADEKA CORPORATION制)、Adeka Optomer N-1919(ADEKACORPORATION制、日本特开2012-14052号公报中记载的光聚合起始剂2)。
并且,作为上述记载以外的肟化合物,可使用咔唑环的N位上连结有肟的日本特表2009-519904号公报中记载的化合物、在二苯甲酮部位导入有杂取代基的美国专利第7626957号公报中记载的化合物、在色素部位导入有硝基的日本特开2010-15025号公报及美国专利申请公开第2009-292039号说明书记载的化合物、国际公开第2009/131189号说明书中记载的酮肟化合物、在同一分子内含有三嗪骨架及肟骨架的美国专利第7556910号说明书中记载的化合物、在405nm下具有极大吸收且相对于g射线光源具有良好的灵敏度的日本特开2009-221114号公报中记载的化合物等。
优选例如能够参考日本特开2013-29760号公报的段落编号0274~0275,该内容引入本说明书中。
具体而言,作为肟化合物,优选以下述式(OX-1)表示的化合物。另外,肟的N-O键可以是(E)体的肟化合物,也可以是(Z)体的肟化合物,还可以是(E)体与(Z)体的混合物。
[化学式52]
Figure GDA0002893663400000781
式(OX-1)中,R及B分别独立地表示一价的取代基,A表示二价的有机基团,Ar表示芳基。
式(OX-1)中,作为以R表示的一价的取代基,优选为一价的非金属原子团。
作为一价的非金属原子团,可举出烷基、芳基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、杂环基、烷基硫羰基、芳基硫羰基等。并且,这些基团可具有1个以上的取代基。并且,上述取代基可进一步被其他取代基取代。
作为取代基,可举出卤素原子、芳氧基、烷氧基羰基或芳氧基羰基、酰氧基、酰基、烷基、芳基等。
式(OX-1)中,作为以B表示的一价的取代基,优选芳基、杂环基、芳基羰基或杂环羰基。这些基团可具有1个以上的取代基。作为取代基,能够例示上述取代基。
式(OX-1)中,作为以A表示的二价的有机基团,优选碳原子数1~12的亚烷基、亚环烷基、亚炔基。这些基团可具有1个以上的取代基。作为取代基,能够例示上述取代基。
本发明中,作为光聚合起始剂,还能够使用以下述式(1)或式(2)表示的化合物。
[化学式53]
Figure GDA0002893663400000791
式(1)中,R1及R2分别独立地表示碳原子数1~20的烷基、碳原子数4~20的脂环式烃基、碳原子数6~30的芳基或碳原子数7~30的芳基烷基,R1及R2为苯基时,苯基彼此可键结而形成芴基,R3及R4分别独立地表示氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~30的芳基、碳原子数7~30的芳基烷基或碳原子数4~20的杂环基,X表示直接键或羰基。
式(2)中,R1、R2、R3及R4的含义与式(1)中的R1、R2、R3及R4相同,R5表示-R6、-OR6、-SR6、-COR6、-CONR6R6、-NR6COR6、-OCOR6、-COOR6、-SCOR6、-OCSR6、-COSR6、-CSOR6、-CN、卤素原子或羟基,R6表示碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~30的芳基、碳原子数7~30的芳基烷基或碳原子数4~20的杂环基,X表示直接键或羰基,a表示0~5的整数。
上述式(1)及式(2)中,R1及R2分别独立地优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、环己基或苯基。R3优选甲基、乙基、苯基、甲苯基或二甲苯基。R4优选碳原子数1~6的烷基或苯基。R5优选甲基、乙基、苯基、甲苯基或萘基。X优选直接键。
作为以式(1)及式(2)表示的化合物的具体例,例如,可举出日本特开2014-137466号公报的段落编号0076~0079中记载的化合物。该内容引入本说明书中。
本发明中,作为光聚合起始剂,还能够使用具有氟原子的肟化合物。作为具有氟原子的肟化合物的具体例,可举出日本特开2010-262028号公报中记载的化合物、日本特表2014-500852号公报中记载的化合物24、36~40、日本特开2013-164471号公报中记载的化合物(C-3)等。该内容引入本说明书中。
本发明中,作为光聚合起始剂,能够使用具有硝基的肟化合物。具有硝基的肟化合物还优选设为二聚体。作为具有硝基的肟化合物的具体例,可举出日本特开2013-114249号公报的段落编号0031~0047、日本特开2014-137466号公报的段落编号0008~0012、0070~0079中记载的化合物、日本专利第4223071号说明书的段落编号0007~0025中记载的化合物、ADEKA ARKLS NCI-831(ADEKA CORPORATION制)。
本发明中,作为光聚合起始剂,还能够使用具有苯并呋喃骨架的肟化合物。作为具体例,可举出国际公开第2015/036910号说明书中记载的OE-01~OE-75。
肟化合物优选在350nm~500nm的波长区域具有极大吸收的肟化合物,更优选在360nm~480nm的波长区域具有极大吸收的肟化合物。并且,肟化合物优选365nm及405nm的吸光度较高的肟化合物。
关于肟化合物的365nm或405nm中的摩尔吸光系数,从灵敏度观点考虑,优选为1,000~300,000,更优选为2,000~300,000,尤其优选为5,000~200,000。
化合物的摩尔吸光系数能够利用公知方法测定。例如,优选用紫外可见光分光光度计(Varian公司制Cary-5 spectrophotometer),使用乙酸乙酯溶剂,以0.01g/L的浓度来测定。
本发明中,以下示出优选使用的肟化合物的具体例,但本发明并不限定于这些。
[化学式54]
Figure GDA0002893663400000811
光聚合起始剂也优选包含肟化合物及α-氨基酮化合物。通过同时使用両者,显影性提高,易形成矩形性优异的图案。同时使用肟化合物与α-氨基酮化合物时,相对于肟化合物100质量份,优选α-氨基酮化合物含有50~600质量份,更优选为150~400质量份。
光聚合起始剂的含量相对于红外线吸收组合物的总固体成分,优选为0.1~50质量%,更优选为0.5~30质量%,进一步优选为1~20质量%。通过设为该范围,可获得更良好的灵敏度及图案形成性。红外线吸收组合物可仅包含1种光聚合起始剂,也可包含2种以上。包含2种以上时,优选其总计量成为上述范围。
《溶剂》
本发明的红外线吸收组合物能够含有溶剂。作为溶剂,可举出水、有机溶剂。溶剂只要满足各成分的溶解性或组合物的涂布性,则基本上并无特别限制。优选考虑红外线吸收组合物的涂布性、安全性来选择。例如,使用上述聚合物的水性分散物作为树脂时,溶剂优选使用水。
作为有机溶剂的例子,例如,可举出以下的有机溶剂。
作为酯类,例如,可举出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸环己酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、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、氧乙酸烷基酯(例如,氧乙酸甲酯、氧乙酸乙酯、氧乙酸丁酯(例如,甲氧基酢酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基酢酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-氧丙酸烷基酯类(例如,3-氧丙酸甲酯、3-氧丙酸乙酯等(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-氧丙酸烷基酯类(例如2-氧丙酸甲酯、2-氧丙酸乙酯、2-氧丙酸丙酯等(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-2-甲基丙酸甲酯及2-氧-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、乙酰酢酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧丁酸甲酯、2-氧丁酸乙酯等。作为醚类,例如,可举出二甘醇二甲醚、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、二甘醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单丙基醚乙酸酯等。作为酮类,例如,可举出甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、2-庚酮、3-庚酮等。作为芳烃类,例如,可举出甲苯、二甲苯等。但是,关于作为溶剂的芳烃类(苯、甲苯、二甲苯、乙基苯等),由于环境方面等的理由,有时最好减少(例如,相对于有机溶剂总量,能够设为50质量ppm(百万分之一(parts per mollion))以下,也能够设为10质量ppm以下,还能够设为1质量ppm以下)。
有机溶剂可单独使用1种,也可组合2种以上来使用。
组合2种以上来使用有机溶剂时,尤其优选为由选自上述3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乳酸乙基、二甘醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙基乙酸卡比醇酯、丁基乙酸卡比醇酯、丙二醇甲醚及丙二醇甲醚乙酸酯的2种以上构成的混合溶剂。
本发明中,有机溶剂中,优选过氧化物的含有率为0.8mmol/L以下,更优选实际上不含有过氧化物。
本发明中,溶剂优选金属含量较少的溶剂。溶剂的金属含量例如优选为10质量ppb(十亿分之一(parts per billion))以下。可根据需要使用质量ppt(兆分之一(parts pertrillion))级别的溶剂,这种高纯度的溶剂例如由Toyo Gosei Co.,Ltd提供(化学工业日报、2015年11月13日)。
作为从溶剂去除金属等杂质的方法,例如,可举出蒸馏(分子蒸馏或薄膜蒸馏等)或使用过滤器的过滤。作为用于过滤的过滤器的过滤器孔径,优选为10nm以下,更优选为5nm以下,进一步优选为3nm以下。滤波器的材质优选聚四氟乙烯、聚乙烯或尼龙。
溶剂中可含有异构体(相同原子数且不同结构的化合物)。并且,异构体可仅包含有1种,也可包含有多种。
本发明的红外线吸收组合物中,溶剂的含量相对于红外线吸收组合物的总量,优选为10~90质量%,更优选为20~80质量%,进一步优选为25~75质量%。
《阻聚剂》
本发明的红外线吸收组合物中,在红外线吸收组合物的制造期间或保存期间,为了阻止聚合性化合物的不必要的热聚合,可含有阻聚剂。
作为阻聚剂,例如可举出苯酚类含羟基化合物类、N-氧化物化合物类、哌啶1-氧自由基化合物类、吡咯烷1-氧自由基化合物类、N-亚硝基苯基羟基胺类、重氮化合物类、阳离子染料类、含硫醚基化合物类、含硝基化合物类、磷类化合物类、内酯类化合物类、过渡金属化合物类(FeCl3、CuCl2等)。并且,这些化合物类中,阻聚剂可以是在同一分子内存在多个苯酚骨架或含磷骨架等显现阻聚功能的结构的复合类化合物。例如,还可优选使用日本特开平10-46035号公报中记载的化合物等。作为阻聚剂的具体例,可举出氢醌、对甲氧基苯酚、二-叔丁基-对甲苯酚、邻苯三酚、叔丁基邻苯二酚、对苯醌、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N-亚硝基苯基羟基胺盐(铵盐、第一铈盐等)。其中,优选对甲氧基苯酚。
阻聚剂的含量相对于红外线吸收组合物的总固体成分,优选为0.01~5质量%。
《基板粘附剂》
本发明的红外线吸收组合物能够含有基板粘附剂。
作为基板粘附剂,优选使用硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝类偶联剂。
硅烷类偶联剂可举出具有水解性基及除此以外的官能团的硅烷化合物。在此,“水解性基”是指,与硅原子直接键结,并通过水解反应和/或缩合反应而可生成硅氧烷键的取代基。作为水解性基,例如,可举出卤素原子、烷氧基、酰氧基、烯氧基。水解性基具有碳原子时,其碳原子数优选为6以下,更优选为4以下。尤其优选碳原子数4以下的烷氧基或碳原子数4以下的烯氧基。并且,水解性基以外的官能团例如可举出乙烯基、苯乙烯基、(甲基)丙烯酰基、巯基、环氧基、氧杂环丁烷基、氨基、脲基、硫醚基、异氰酸酯基等,优选(甲基)丙烯酰基及环氧基。
作为硅烷类偶联剂的具体例,可举出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚丙基三乙氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基-亚丁基)丙胺、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(乙烯基苄基)-2-氨基乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷的盐酸盐、三-(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、3-脲丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫醚、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷等。并且,除了上述以外能够使用烷氧基低聚物。并且,还能够使用下述化合物。
[化学式55]
Figure GDA0002893663400000851
作为市售品,可举出Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制的KBM-13、KBM-22、KBM-103、KBE-13、KBE-22、KBE-103、KBM-3033、KBE-3033、KBM-3063、KBM-3066、KBM-3086、KBE-3063、KBE-3083、KBM-3103、KBM-7103、SZ-31、KPN-3504、KBM-1003、KBE-1003、KBM-303、KBM-402、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-1403、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-602、KBM-603、KBM-903、KBE-903、KBE-9103、KBM-573、KBM-575、KBM-9659、KBE-585、KBM-802、KBM-803、KBE-846、KBE-9007、X-40-1053、X-41-1059A、X-41-1056、X-41-1805、X-41-1818、X-41-1810、X-40-2651、X-40-2655A、KR-513,KC-89S,KR-500、X-40-9225、X-40-9246、X-40-9250、KR-401N、X-40-9227、X-40-9247、KR-510、KR-9218、KR-213、X-40-2308、X-40-9238等。并且,作为硅烷类偶联剂,可举出日本特开2009-288703号公报的段落编号0018~0036中记载的化合物、日本特开2009-242604号公报的段落编号0056~0066中记载的化合物,这些内容引入本说明书。
本发明中,硅烷类偶联剂优选使用在分子内至少具有硅原子、氮原子及固化性官能团且具有键结于硅原子的水解性基的硅烷类偶联剂Y。
硅烷类偶联剂Y在分子内具有至少1个硅原子即可,硅原子能够与以下的原子、取代基键结。这些可以是相同的原子、取代基,也可不同。可键结的原子、取代基可举出氢原子、卤素原子、羟基、碳原子数1至20的烷基、烯基、炔基、芳基、可用烷基和/或芳基取代的氨基、甲硅烷基、碳原子数1至20的烷氧基、芳氧基等。这些取代基可进一步被甲硅烷基、烯基、炔基、芳基、烷氧基、芳氧基、硫代烷氧基、可用烷基和/或芳基取代的氨基、卤素原子、磺酰胺基、烷氧基羰基、酰胺基、脲基、铵基、烷基铵基、羧基或其盐、磺酸基或其盐等取代。
另外,硅原子上键结有至少1个水解性基。
硅烷类偶联剂Y可包含以式(Z)表示的基团。
式(Z)*-Si(Rz1)3-m(Rz2)m
Rz1表示烷基,Rz2表示水解性基,m表示1~3的整数。Rz1所表示的烷基的碳原子数优选为1~5,更优选为1~3。
硅烷类偶联剂Y在分子内具有至少1个以上的氮原子,氮原子优选以仲氨基或叔氨基的形态存在。即,氮原子优选作为取代基具有至少1个有机基团。另外,作为氨基的结构,可以以含氮杂环的部分结构的形态存在于分子内,也可作为苯胺等取代氨基而存在。在此,作为有机基团,可举出烷基、烯基、炔基、芳基或这些的组合等。这些可进一步具有取代基,作为可导入的取代基,可举出甲硅烷基、烯基、炔基、芳基、烷氧基、芳氧基、硫代烷氧基、氨基、卤素原子、磺酰胺基、烷氧基羰基、羰酰氧基、酰胺基、脲基、亚烷基氧基、铵基、烷基铵基、羧基或其盐、磺酸基等。
并且,氮原子优选通过任意的有机连结基与固化性官能团键结。作为优选的有机连结基,能够举出上述氮原子及能够导入到与其键结的有机基团的取代基。
硅烷类偶联剂Y中包含的固化性官能团优选为选自包括(甲基)丙烯酰氧基、环氧基、氧杂环丁烷基、异氰酸酯基、羟基、氨基、羧基、硫醇基、烷氧基甲硅烷基、羟甲基、乙烯基、(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯基及马来酰亚胺基的组中的1种以上,更优选为选自包括(甲基)丙烯酰氧基、环氧基及氧杂环丁烷基的组中的1种以上。
硅烷类偶联剂Y只要在一个分子内具有至少1个以上的固化性官能团即可,但也可取具有2个以上的固化性官能团的形态,从灵敏度、稳定性的观点考虑,优选具有2~20个固化性官能团,进一步优选具有4~15个,最优选在分子内具有6~10个固化性官能团的形态。
硅烷类偶联剂Y例如可举出以以下式(Y)表示的化合物。
式(Y)(Ry3)n-LN-Si(Ry1)3-m(Ry2)m
Ry1表示烷基,Ry2表示水解性基,Ry3表示固化性官能团,
LN表示具有氮原子的(n+1)价的连结基,
m表示1~3的整数,n表示1以上的整数。
式(Y)的Ry1、Ry2及m的含义与式(Z)的Rz1、Rz2及m相同,优选范围也相同。
式(Y)的Ry3表示固化性官能团。固化性官能团可举出在上述硅烷类偶联剂Y中包含的固化性官能团中说明的基团。
式(Y)的n表示1以上的整数。上限例如优选为20以下,更优选为15以下,进一步优选为10以下。下限例如优选为2以上,更优选为4以上,进一步优选为6以上。并且,n还能够设为1。
式(Y)的LN表示具有氮原子的基团。
作为具有氮原子的基团,可举出选自下述式(LN-1)~(LN-4)中的至少一种或包括下述式(LN-1)~(LN-4)与选自-CO-、-CO2-、-O-、-S-及-SO2-中的至少一种的组合的基团。亚烷基可以是直链及分支的任一个。亚烷基及亚芳基可以是无取代,也可具有取代基。作为取代基,可举出卤素原子、羟基。
[化学式56]
Figure GDA0002893663400000871
式中,*表示连结键。
作为硅烷类偶联剂Y的具体例,例如可举出下述化合物。式中,Et表示乙基。并且,可举出日本特开2009-288703号公报的段落编号0018~0036中记载的化合物,该内容引入本说明书中。
[化学式57]
Figure GDA0002893663400000881
基板粘附剂的含量相对于红外线吸收组合物的总固体成分,优选为0.1~30质量%,更优选为0.5~20质量%,尤其优选为1~10质量%。
《表面活性剂》
从更提高涂布性的观点考虑,本发明的红外线吸收组合物可以含有各种表面活性剂。作为表面活性剂,可使用氟类表面活性剂、非离子类表面活性剂、阳离子类表面活性剂、阴离子类表面活性剂、硅酮类表面活性剂等各种表面活性剂。
通过在上述组合物中含有氟类表面活性剂,进一步提高作为涂布液来制备时的液体特性(尤其,流动性),能够进一步改善涂布厚度的均匀性或节液性。
即,使用应用了含有氟类表面活性剂的组合物的涂布液来形成膜时,被涂布面与涂布液之间的界面张力下降,针对被涂布面的润湿性得到改善,针对被涂布面的涂布性提高。因此,能够更适当地形成厚度不均较小的均匀厚度的膜。
氟类表面活性剂中的氟含有率优选为3~40质量%,更优选为5~30质量%,尤其优选为7~25质量%。氟含有率在该范围内的氟类表面活性剂在涂布膜的厚度的均匀性和节液性方面有效,组合物中的溶解性也良好。
作为氟类表面活性剂,例如,可举出Megafac F171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780(以上,DIC CORPORATION制)、FLUORAD FC430、FC431、FC171(以上,3M Japan Limited制)、Surflon S-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC1068、SC-381、SC-383、S393、KH-40(以上,ASAHI GLASS CO.,LTD.制)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上,OMNOVA SOLUTIONS INC.制)。
并且,氟类表面活性剂还能够优选使用具有含有氟原子的官能团的分子结构且加热时含有氟原子的官能团的部分被切断而氟原子挥发的丙烯酸类化合物。作为这种氟类表面活性剂,可举出DIC CORPORATION制的Megafac DS系列(化学工业日报、2016年2月22日)(日经产业新闻、2016年2月23日),例如Megafac DS-21。
作为氟类表面活性剂还能够使用嵌段聚合物,作为具体例,例如可举出日本特开2011-89090号公报中记载的化合物。
氟类表面活性剂还能够优选使用包含以下重复单元的含氟高分子化合物:从具有氟原子的(甲基)丙烯酸酯化合物衍生的重复单元;从具有2个以上(优选5个以上)的亚烷基氧基(优选乙烯氧基、丙烯氧基)的(甲基)丙烯酸酯化合物衍生的重复单元。并且,下述化合物也作为本发明中使用的氟类表面活性剂而例示。
[化学式58]
Figure GDA0002893663400000891
上述化合物的重均分子量优选为3,000~50,000,例如为14,000。
并且,氟类表面活性剂还能够使用在侧链具有烯属不饱和基的含氟聚合物。作为具体例,可举出日本特开2010-164965号公报的段落编号0050~0090及段落编号0289~0295中记载的化合物,例如DIC CORPORATION制的Megafac RS-101、RS-102、RS-718K、RS-72-K等。氟类表面活性剂还能够使用日本特开2015-117327号公报的段落编号0015~0158中记载的化合物。
作为非离子类表面活性剂,可举出丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷以及这些的乙氧基化物及丙氧基化物(例如,丙三醇丙氧基化物、丙三醇乙氧基化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬酯醚、聚氧乙烯油烯醚、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、聚乙二醇二硬脂酸酯、山梨糖醇脂肪酸酯、BASF公司制的Pluronic L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、TETRONIC304、701、704、901、904、150R1、Solsperse20000(The Lubrizol Corporation制)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.制)、Pionin D-6112、D-6112-W、D-6315(TAKEMOTO OIL&FAT CO.,LTD制)、Olfin E1010、Surfynol104、400、440(Nissin Chemical Industry Co.,Ltd.制)等。
作为阳离子类表面活性剂,具体而言,可举出有机基硅氧烷聚合物KP341(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制)、(甲基)丙烯酸类(共)聚物POLYFLOW NO.75、NO.90、NO.95(KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD制)、W001(Yusho CoLtd.制)等。
作为阴离子类表面活性剂,具体而言,可举出W004、W005、W017(YushoCo Ltd.制)、Sandetto BL(Sanyo Chemical Industries,Ltd.制)等。
作为硅酮类表面活性剂,例如,可举出Toray Silicone DC3PA、Toray SiliconeSH7PA、Toray Silicone DC11PA、Toray Silicone SH21PA、Toray Silicone SH28PA、ToraySilicone SH29PA、Toray Silicone SH30PA、Toray Silicone SH8400(以上,Dow CorningToray Co.,Ltd制)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上,MomentivePerformance Materials Inc.制)、KP341、KF6001、KF6002(以上,Shin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.制)、BYK307、BYK323、BYK330(以上,BYK公司制)等。
表面活性剂可仅使用1种,也可组合2种以上。
表面活性剂的含量相对于组合物的总固体成分,优选为0.001~2.0质量%,更优选为0.005~1.0质量%。
《紫外线吸收剂》
本发明的红外线吸收组合物可含有紫外线吸收剂。紫外线吸收剂优选共轭二烯类化合物,更优选以下述式(1)表示的化合物。若使用该共轭二烯类化合物,则尤其在进行低照度曝光时的之后的显影性能变动得到抑制,能够更有效地抑制与图案的线宽、膜厚、分光光谱等图案形成性有关的曝光照度依赖性。
[化学式59]
Figure GDA0002893663400000911
R1及R2分别独立地表示氢原子、碳原子数1~20的烷基或碳原子数6~20的芳基,R1和R2可彼此相同也可互不相同,但不会同时表示氢原子。
R3及R4表示吸电子基团。在此,吸电子基团是哈密特取代基常数σp值(以下,简称为“σp值”。)为0.20以上且1.0以下的吸电子基团。优选为σp值为0.30以上且0.8以下的吸电子基团。
作为R3、R4,优选酰基、氨甲酰基、烷基氧基羰基、芳氧基羰基、氰基、硝基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、磺酰基氧基、氨磺酰基,尤其优选酰基、氨甲酰基、烷基氧基羰基、芳氧基羰基、氰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、磺酰基氧基、氨磺酰基。
关于上述式(1),能够参考日本特开2010-049029号公报的段落编号0148~0158的记载,该内容引入本说明书中。
作为以上述式(1)表示的化合物的具体例,可举出以下的化合物。并且,可举出日本特开2010-049029号公报的段落编号0160~0162中记载的化合物,该内容引入本说明书中。
[化学式60]
Figure GDA0002893663400000912
作为紫外线吸收剂的市售品,例如可举出UV503(DAITO CHEMICAL CO.,LTD.)等。
紫外线吸收剂能够使用氨基二烯化合物、水杨酸盐化合物、二苯甲酮化合物、苯并三唑化合物、丙烯腈化合物、三嗪化合物等紫外线吸收剂。作为具体例,可举出日本特开2013-68814号公报中记载的化合物。作为苯并三唑化合物,可使用MIYOSHI OIL&FAT CO.,LTD.的MYUA系列(化学工业日报、2016年2月1日)。
紫外线吸收剂的含量相对于红外线吸收组合物的总固体成分,优选为0.01~10质量%,更优选为0.01~5质量%。
《填充剂》
本发明的红外线吸收组合物可含有填充剂。
作为填充剂,例如,可举出二氧化硅、有机硅化合物、三聚氰胺树脂、丙烯酸树脂等无机化合物或有机化合物的微粒子等。粒子的平均粒径优选为1~40μm左右。填充剂的含量相对于红外线吸收组合物的总固体成分,优选为0.01~2质量%,更优选为0.01~1质量%。
《抗氧化剂》
本发明的红外线吸收组合物优选含有抗氧化剂。作为抗氧化剂,可举出酚化合物、亚磷酸酯化合物、硫醚化合物、受阻胺化合物等,优选酚化合物、受阻胺化合物。抗氧化剂的分子量优选为500以上。
作为酚化合物,能够使用已知为酚类抗氧化剂的任意的酚化合物。作为优选的酚化合物,可举出受阻酚化合物。优选在与酚性羟基相邻的部位(邻位)具有取代基的化合物。作为上述取代基,优选碳原子数1~22的取代或无取代的烷基,更优选甲基、乙基、丙酰基、异丙酰基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、叔戊基、己基、辛基、异辛基、2-乙基己基。并且,优选在同一分子内具有酚基与亚磷酸酯基的化合物。
酚化合物优选为多取代酚类化合物。多取代酚化合物大致上存在其取代位置及结构不同的3种((A)受阻类型、(B)半受阻类型、(C)低受阻类型)。
[化学式61]
Figure GDA0002893663400000921
式(A)~(C)中,R表示氢原子或取代基。作为取代基,可举出卤素原子、氨基、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、烷基氨基、芳基氨基、烷基磺酰基、芳基磺酰基等。氨基、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、烷基氨基、芳基氨基、烷基磺酰基、芳基磺酰基可进一步可具有取代基。
酚化合物优选在同一分子内存在多个以上述式(A)~(C)表示的结构的化合物,更优选在同一分子内存在2~4个以上述式(A)~(C)表示的结构的化合物。
作为酚化合物,例如可举出选自包括对甲氧基苯酚、二-叔丁基对甲酚、邻苯三酚、叔丁基邻苯二酚、4,4-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、苯酚树脂类及甲酚树脂类的组中的化合物等。
能够作为市售品获得的代表例中,作为(A),有Sumilizer BHT(SUMITOMOCHEMICAL COMPANY,LIMITED制)、Irganox1010、1222(BASF公司制)、ADEKA STAB AO-20、AO-50、AO-50F、AO-60、AO-60G、AO-330(ADEKA CORPORATION制)等;作为(B),有Sumilizer BBM-S (SUMITOMO CHEMICAL COMPANY,LIMITED制)、Irganox245(BASF公司制)、ADEKA STAB A0-80(ADEKA CORPORATION制)等;作为(C),有ADEKA STAB AO-30、AO-40(ADEKA CORPORATION制)等。
受阻胺化合物可举出在一个分子中具有1个以上的以下述式(HA)表示的部分结构的化合物。
式(HA)
[化学式62]
Figure GDA0002893663400000931
式(HA)中,波浪线表示与构成受阻胺化合物的其他原子或原子团的连结键。R1~R4分别独立地表示氢原子或烷基,R5表示氢原子、烷基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基。
受阻胺化合物优选在一个分子内具有2个以上的以上述式(HA)表示的部分结构的化合物。上限优选为100个以下,更优选为50个以下,进一步优选为20个以下,尤其优选为10个以下。
作为受阻胺化合物,可举出ADEKA STAB LA-52、LA-57、LA-63P、LA-68、LA-72、LA-77Y、LA-77G、LA-81、LA-82、LA-87(ADEKA CORPORATION制)等。
作为亚磷酸酯化合物,可举出选自包括三[2-[[2,4,8,10-四(1,1-二甲基乙基)二苯并[d,f][1,3,2]二氧膦杂-6-基]氧基]乙基]胺、三[2-[(4,6,9,11-四-叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧膦杂-2-基)氧基]乙基]胺、及亚磷酸乙基双(2,4-二-叔丁基-6-甲基苯基)的组中的至少一种化合物。
抗氧化剂除了上述抗氧化剂以外,还能够使用ADEKA STAB PEP-36A、ADEKASTABAO-412S(ADEKA CORPORATION制)等。
抗氧化剂的含量相对于红外线吸收组合物的总固体成分,优选为0.01~20质量%,更优选为0.3~15质量%。抗氧化剂可以是仅为1种,也可以是2种以上。当为2种以上时,总计量优选成为上述范围。
《其他成分》
本发明的红外线吸收组合物能够根据需要含有N,N-二烷基氨基苯甲酸烷基酯或2-巯基苯并噻唑等链转移剂、偶氮类化合物或过氧化物类化合物等热聚合起始剂、热聚合成分、二辛基酞酸酯等增塑剂、低分子量有机羧酸等显影性提高剂、抗氧化剂、抗絮凝剂等各种添加物。
并且,为了在显影之后通过后加热提高膜的固化度,能够添加热固化剂。作为热固化剂,可举出偶氮化合物、过氧化物等热聚合起始剂、酚醛清漆树脂、甲醛树脂、环氧化合物、苯乙烯化合物等。
根据所使用的原料等,组合物中有时含有金属元素。从抑制产生缺陷等观点考虑,组合物中的第2族元素(钙、镁等)的含量优选为50ppm以下,更优选控制为0.01~10ppm。并且,组合物中的无机金属盐的总量优选为100ppm以下,更优选控制为0.5~50ppm。
(红外线吸收组合物的制备方法)
本发明的红外线吸收组合物能够混合上述成分来制备。
制备组合物时,可总括配合各成分,也可将各成分溶解和/或分散于溶剂之后依次配合。并且,配合时的投入顺序和操作条件并不特别受限。例如,可将所有成分同时溶解和/或分散于溶剂来制备红外线吸收组合物,也可根据需要,将各成分适当设为2个以上的溶液和/或分散液,使用时(涂布时)混合这些来制备红外线吸收组合物。
并且,本发明的红外线吸收组合物包含颜料等粒子时,优选包括使粒子分散的工艺。在使粒子分散的工艺中,作为用于粒子的分散的机械力,可举出压缩、挤压、冲击、剪切、气蚀等。作为这些工艺的具体例,可举出珠磨机、砂磨机、辊磨机、球磨机、涂料振荡机、微流化器、高速叶轮、砂磨器、喷流混合器、高压湿式微粒化、超声波分散等。并且,砂磨机(珠磨机)中的粒子的粉碎中,优选在通过使用直径较小的微珠、加大微珠的填充率等来提高粉碎效率的条件下进行处理。并且,优选粉碎处理之后通过过滤、离心分离等去除粗粒子。并且,使粒子分散的工艺及分散机可优选使用“分散技术大全、株式会社情报机构发行、2005年7月15日”和“以悬浮(suspension)(固/液分散物体系)为中心的分散技术与工业应用的实际综合资料集、经营开发中心出版部发行、1978年10月10日”、日本特开2015-157893号公报的段落编号0022中记载的工艺及分散机。并且,使粒子分散的工艺中,可通过盐磨工序进行粒子的微细化处理。用于盐磨工序的原材料、设备、处理条件等例如能够参考日本特开2015-194521号公报、日本特开2012-046629号公报的记载,这些内容引入本说明书。
并且,作为红外线吸收剂或彩色着色剂使用颜料时,优选将颜料与树脂、有机溶剂、颜料衍生物等其他成分等一同分散来制备颜料分散液,将所获得的颜料分散液与其他成分混合来制备。
制备红外线吸收组合物时,为了去除异物和减少缺陷等,优选用过滤器进行过滤。作为用于过滤的过滤器,只要是以往用于过滤用途等的过滤器,则能够不受特别限定而使用。例如,可举出基于聚四氟乙烯(PTFE)等氟树脂、尼龙(例如尼龙-6、尼龙-6,6)等聚酰胺类树脂、聚乙烯、聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂(包含高密度、超高分子量的聚烯烃树脂)等的过滤器。这些原材料中,优选聚丙烯(包含高密度聚丙烯)及尼龙。
过滤器的孔径为0.01~7.0μm左右为适当,优选为0.01~3.0μm左右,进一步优选为0.05~0.5μm左右。通过设为该范围,后工序中,能够可靠地去除成为阻碍制备均匀及平滑的组合物的微细的异物。并且,优选使用纤维状滤材。作为纤维状滤材,例如可举出聚丙烯纤维、尼龙纤维、玻璃纤维等,具体而言,能够使用ROKI TECHNO CO.,LTD.制的SBP类型系列(SBP008等)、TPR类型系列(TPR002、TPR005等)、SHPX类型系列(SHPX003等)的滤芯。
使用过滤器时,可组合不同过滤器。此时,通过第1过滤器的过滤可以仅进行1次,也可进行2次以上。
并且,可在上述范围内组合不同孔径的第1过滤器。此处的孔径能够参考过滤器制造商的标称值。作为市售的过滤器,例如,能够从由Pall Corporation(DFA4201NXEY等)、ADVANTEC TOYO KAISHA,LTD.、Nihon Entegris K.K.(原Nippon Mykrolis Corporation)或KITZ MICRO FILTER CORPORATION等提供的各种过滤器中选择。
第2过滤器能够使用以与上述第1过滤器相同的材料等而形成的过滤器。
例如,第1过滤器的过滤仅通过分散液进行,在混合其他成分之后,通过第2过滤器进行过滤也可。
<红外线截止滤波器、层叠体>
接着,对本发明的红外线截止滤波器及层叠体进行说明。
本发明的红外线截止滤波器是使上述本发明的红外线吸收组合物固化而成的。并且,本发明的层叠体具有本发明的红外线截止滤波器及包含彩色着色剂的滤色器。
本发明的红外线截止滤波器可具有图案,也可以是不具有图案的膜(平坦膜)。
本发明的红外线截止滤波器的膜厚能够根据目的适当调整。膜厚优选为20μm以下,更优选为10μm以下,进一步优选为5μm以下。膜厚的下限优选为0.1μm以上,更优选为0.2μm以上,进一步优选为0.3μm以上。本发明的红外线截止滤波器能够用于CCD或CMOS等固体成像元件。并且,还能够用于各种图像显示装置。
本发明的红外线截止滤波器还能够与包含彩色着色剂的滤色器组合使用。
滤色器能够使用包含彩色着色剂的着色组合物来制造。作为彩色着色剂,可举出本发明的红外线吸收组合物中说明的彩色着色剂。着色组合物能够进一步含有树脂、固化性化合物、光聚合起始剂、表面活性剂、溶剂、基板粘附剂、阻聚剂、紫外线吸收剂等。关于这些的详细内容,可适用在本发明的红外线吸收组合物中说明的关于材料的说明。并且,还可在红外线截止滤波器中包含彩色着色剂来作为具备作为红外线截止滤波器及滤色器的功能的滤波器。
另外,本发明中,“红外线截止滤波器”是指使可见光区域的波长的光(可见光)透射,且屏蔽红外区域的波长的光(红外线)的滤波器。红外线截止滤波器可以是使可见光区域的波长的光全部透射的滤波器,也可以是使可见光区域的波长的光中的特定的波长区域的光透射而屏蔽特定波长区域的光的滤波器。
并且,本发明中,“滤色器”是指,使可见光区域的波长的光中的特定波长区域的光透射而屏蔽特定波长区域的光的滤波器。
本发明的红外线截止滤波器还能够与本发明的红外线截止滤波器以外的其他红外线截止滤波器组合使用。作为其他红外线截止滤波器,例如,可举出含有铜的透明层、带通滤波器等。
作为含有铜的透明层,还能够使用由含有铜的玻璃构成的玻璃基材(含铜的玻璃基材)、包含铜络合物的层(含铜络合物的层)。并且,作为含有铜的透明层使用含铜络合物的层时,可单独使用含铜络合物的层,也可组合含铜络合物的层与支撑体来使用。
作为带通滤波器,可举出高折射率材料层与低折射率材料层交替层叠而成的层叠体。带通滤波器的分光特性能够根据光源的波长、红外线截止滤波器的分光特性等而适当选择。通过与带通滤波器组合使用,还能够屏蔽较宽区域的红外线。
并且,本发明的红外线截止滤波器还能够与红外线透射滤波器组合使用。通过组合红外线截止滤波器与红外线透射滤波器来使用,能够优选使用于检测特定波长的红外线的红外线传感器的用途。另外,本发明中,“红外线透射滤波器”是指,屏蔽可见光区域的波长的光,且使红外区域的波长的光(红外线)透射的滤波器。透射红外线透射滤波器的红外线的波长可根据用途适当选择。
本发明的红外线截止滤波器可在厚度方向上与滤色器相邻,也可不相邻。红外线截止滤波器与滤色器在厚度方向上不相邻时,可在非形成有滤色器的另一基材上形成红外线截止滤波器,红外线截止滤波器与滤色器之间可介入有构成固体成像元件的其他部件(例如,微透镜、平坦化层等)。
<图案形成方法>
本发明的图案形成方法包含:利用本发明的红外线吸收组合物在支撑体上形成红外线吸收组合物层的工序;及通过光刻法或干式蚀刻法,对红外线吸收组合物层形成图案的工序。
制造层叠有本发明的红外线截止滤波器与滤色器的层叠体时,可分别进行红外线截止滤波器的图案形成与滤色器的图案形成。并且,也可对红外线截止滤波器与滤色器的层叠体进行图案形成(即,可同时进行红外线截止滤波器与滤色器的图案形成)。
分别进行红外线截止滤波器与滤色器的图案形成的情况是指以下方式。对红外线截止滤波器及滤色器的任一个进行图案形成。接着,在已进行图案形成的滤波器层上形成另一滤波器层。接着,对未进行图案形成的滤波器层进行图案形成。
图案形成方法可以是基于光刻法的图案形成方法,也可以是基于干式蚀刻法的图案形成方法。
若为基于光刻法的图案形成方法,则无需干式蚀刻工序,因此可获得能够削减工序数的效果。
若为基于干式蚀刻法的图案形成方法,则红外线吸收组合物无需光刻功能,因此可获得能够提高红外线吸收剂的浓度的效果。
分别进行红外线截止滤波器的图案形成与滤色器的图案形成时,各滤波器层的图案形成方法可仅通过光刻法或仅通过干式蚀刻法进行。并且,可通过光刻法对其中一个滤波器层进行图案形成,并通过干式蚀刻法对另一滤波器层进行图案形成。同时使用干式蚀刻法与光刻法来进行图案形成时,优选第1层图案通过干式蚀刻法进行图案形成,第2层之后的图案通过光刻法进行图案形成。
基于光刻法的图案形成包含利用各组合物在支撑体上形成组合物层的工序、将组合物层曝光成图案状的工序、对未曝光部进行显影去除来形成图案的工序为优选。可根据需要,设置对组合物层进行烘烤的工序(预烘烤工序)及对所显影的图案进行烘烤的工序(后烘烤工序)。
并且,基于干式蚀刻法的图案形成优选包含利用各组合物在支撑体上形成组合物层并使其固化来形成固化物层的工序、在固化物层上形成光阻剂层的工序、通过曝光及显影来对光阻剂层进行图案形成来获得光阻图案的工序、将光阻图案作为蚀刻掩模对固化物层进行干式蚀刻来形成图案的工序。以下,对各工序进行说明。
《形成组合物层的工序》
形成组合物层的工序中,利用各组合物在支撑体上形成组合物层。
作为支撑体,例如,能够使用在基板(例如,硅基板)上设置有CCD或CMOS等固体成像元件(受光元件)的固体成像元件用基板。
本发明中的图案可形成于固体成像元件用基板的固体成像元件形成面侧(正面),也可形成于固体成像元件非形成面侧(背面)。
为了改善与上部层之间的粘附性、防止物质的扩散或者基板表面的平坦化,支撑体上可根据需要设置底涂层。
作为组合物在支撑体上的适用方法,能够使用狭缝涂布、喷墨法、旋转涂布、流延涂布、辊涂布、网版印刷法等各种方法。
形成于支撑体上的组合物层可进行干燥(预烘烤)。通过低温工艺形成图案时,可不进行预烘烤。
进行预烘烤时,预烘烤温度优选为150℃以下,更优选为120℃以下,进一步优选为110℃以下。下限例如能够设为50℃以上,还能够设为80℃以上。通过将预烘烤温度设为150℃以下来进行,例如,以有机原材料构成图像传感器的光电转换膜时,能够更有效地维持这些特性。
预烘烤时间优选为10秒~300秒,更优选为40~250秒,进一步优选为80~220秒。干燥能够通过加热板、烘箱等进行。
同时图案形成多个层时,优选在上述组合物层上应用用于形成各层的组合物来形成其他组合物层。
(通过光刻法进行图案形成的情况)
《曝光工序》
接着,将组合物层曝光成图案状(曝光工序)。例如,对组合物层,利用步进机等曝光装置,隔着具有规定掩模图案的掩模进行曝光,由此能够进行图案曝光。由此,能够使曝光部分固化。
作为曝光时能够使用的放射线(光),可优选使用g射线、i射线等紫外线(尤其优选i射线)。照射量(曝光量)例如优选为30~5000mJ/cm2。上限优选为3000mJ/cm2以下,更优选为2000mJ/cm2以下,进一步优选为1500mJ/cm2以下。下限更优选为50mJ/cm2以上,尤其优选为80mJ/cm2以上。
《显影工序》
接着,显影去除未曝光部来形成图案。未曝光部的显影去除能够利用显影液进行。由此,曝光工序中的未曝光部的组合物层溶出于显影液,仅残留光固化的部分。
作为显影液,优选不会对基底的固体成像元件或电路等带来损伤的有机碱性显影液。
显影液的温度例如优选为20~30℃。显影时间优选为20~180秒。并且,为了提高残渣去除性,可反复进行数次如下工序:每隔60秒甩去显影液,进一步重新供给显影液。
作为用于显影液的碱性试剂,例如可举出氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯等有机碱性化合物。
并且,作为用于显影液的碱性试剂,可使用无机碱性化合物。作为无机碱性化合物,例如优选,氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、偏硅酸钠等。
显影液优选使用以浓度成为0.001~10质量%、优选成为0.01~1质量%的方式用纯水稀释这些碱性试剂的碱性水溶液。
并且,作为显影液,可使用表面活性剂。作为表面活性剂的例子,可举出上述组合物中说明的表面活性剂,优选非离子类表面活性剂。
另外,使用由这种碱性水溶液构成的显影液时,优选通常在显影后用纯水清洗(冲洗)。
显影后,还能够在实施干燥之后进行加热处理(后烘烤)。后烘烤是用于使膜的固化完整的显影后的加热处理。进行后烘烤时,后烘烤温度例如优选为100~240℃。从膜固化的观点考虑,更优选为200~230℃。并且,作为发光光源使用有机电致发光(有机EL)元件时、或以有机原材料构成图像传感器的光电转换膜时,后烘烤温度优选为150℃以下,更优选为120℃以下,进一步优选为100℃以下,尤其优选为90℃以下。下限例如能够设为50℃以上。
关于后烘烤,能够对显影后的膜,以成为上述条件的方式,利用加热板或对流恒温烘箱(热风循环式干燥机)、高频加热器等加热机构,以连续式或者间断式进行。并且,通过低温工序形成图案时,可不进行后烘烤。
(通过干式蚀刻法进行图案形成的情况)
关于利用干式蚀刻法的图案形成,能够使形成于支撑体上的组合物层固化来形成固化物层,接着,对所获得的固化物层,以被图案化的光阻剂层为掩模而利用蚀刻气体来进行。
具体而言,优选在固化物层上涂布正型或负型感放射线性组合物,通过使其干燥来形成光阻剂层。光阻剂层的形成中,优选还实施预烘烤处理。尤其,作为光阻剂层的形成工艺,优选实施曝光后的加热处理、显影后的加热处理(后烘烤处理)的方式。
作为光阻剂层,例如可优选使用感应紫外线(g射线、h射线、i射线)、包含准分子雷射等的远紫外线、电子束、离子束及X射线等放射线的正型感放射线性组合物。放射线中,优选g射线、h射线、i射线,尤其优选i射线。
具体而言,作为正型感放射线性组合物,优选包含醌二叠氮化合物及碱可溶性树脂的组合物。含有醌二叠氮化合物及碱可溶性树脂的正型感放射线性组合物通过500nm以下的波长的光照射,醌二叠氮基分解而产生羧基,从碱不溶状态变成碱可溶性。该正型光阻剂的分辨率显著优异,因此用于制作IC(集成电路(integrated circuit))或LSI(大规模集成电路(Large Seale Integ ration))等集成电路。作为醌二叠氮化合物,可举出萘醌二叠氮化合物。作为市售品,例如可举出“FHi622BC”(FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.制)等。
作为光阻剂层的厚度,优选为0.1~3μm,更优选为0.2~2.5μm,进一步优选为0.3~2μm。另外,正型感放射线性组合物的涂布方法可利用上述组合物的涂布方法来适当地进行。
接着,通过对光阻剂层进行曝光及显影,形成设置有抗蚀剂贯穿孔组的光阻图案(已图案化的光阻剂层)。光阻图案的形成并无特别限制,能够适当地将以往公知的光刻技术最优化来进行。通过曝光及显影在光阻剂层设置抗蚀剂贯穿孔组,由此作为在下一蚀刻中使用的蚀刻掩模的光阻图案设置于固化物层上。
关于光阻剂层的曝光,能够隔着规定的掩模图案,通过利用g射线、h射线、i射线等、优选利用i射线对正型或负型的感放射线性组合物实施曝光来进行。曝光后,利用显影液进行显影处理,由此与欲形成着色图案的区域对应而去除光阻剂。
作为显影液,只要不会对固化物层带来影响,且溶解正型抗蚀剂的曝光部及负型抗蚀剂的未固化部,则均可使用。例如,能够使用各种溶剂的组合或碱性水溶液。作为碱性水溶液,优选将碱性化合物以浓度成为0.001~10质量%、优选成为0.01~5质量%的方式溶解而制备而成的碱性水溶液。碱性化合物例如可举出氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠,硅酸钠、偏硅酸钠、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯等。另外,利用碱性水溶液时,通常在显影后利用水来实施清洗处理。
接着,将光阻图案作为蚀刻掩模,以在固化物层形成贯穿孔组的方式,通过干式蚀刻进行图案化。
作为干式蚀刻,从将图案剖面形成为更接近矩形的观点或进一步减少对支撑体的损伤的观点考虑,优选以以下方式进行。
优选包含如下方式:利用氟类气体与氧气(O2)的混合气体,进行蚀刻至支撑体不暴露的区域(深度)为止的第1阶段蚀刻;在该第1阶段蚀刻之后,利用氮气(N2)与氧气(O2)的混合气体,优选进行蚀刻至支撑体暴露的区域(深度)附近为止的第2阶段蚀刻;及支撑体暴露之后进行的过蚀刻。以下,对干式蚀刻的具体方法以及第1阶段蚀刻、第2阶段蚀刻及过蚀刻进行说明。
干式蚀刻通过下述方法,预先求出蚀刻条件来进行。
(1)分别计算第1阶段蚀刻中的蚀刻速度(nm/min)及第2阶段蚀刻中的蚀刻速度(nm/min)。
(2)分别计算第1阶段蚀刻中蚀刻所需厚度的时间及第2阶段蚀刻中蚀刻所需厚度的时间。
(3)根据上述(2)中计算出的蚀刻时间实施第1阶段蚀刻。
(4)根据上述(2)中计算出的蚀刻时间实施第2阶段蚀刻。或者还可通过终点检测来确定蚀刻时间,根据所确定的蚀刻时间实施第2阶段蚀刻。
(5)相对于上述(3)及(4)的总计时间,计算出过蚀刻时间,并实施过蚀刻。
作为在第1阶段蚀刻工序中使用的混合气体,从将作为被蚀刻膜的有机材料加工成矩形的观点考虑,优选包含氟类气体及氧气(O2)。并且,第1阶段蚀刻工序中,通过蚀刻至支撑体不暴露的区域为止,能够避免支撑体的损伤。并且,从避免支撑体的损伤的观点考虑,第2阶段蚀刻工序及过蚀刻工序优选在第1阶段蚀刻工序中通过氟类气体及氧气的混合气体实施蚀刻至支撑体不暴露的区域之后,利用氮气及氧气的混合气体来进行蚀刻处理。
第1阶段蚀刻工序中的蚀刻量与第2阶段蚀刻工序中的蚀刻量的比率优选以不损伤由第1阶段蚀刻工序中的蚀刻处理所得的矩形性的方式确定。另外,总蚀刻量(第1阶段蚀刻工序中的蚀刻量与第2阶段蚀刻工序中的蚀刻量的总和)中的后者的比率优选在大于0%且为50%以下的范围,更优选为10~20%。所谓蚀刻量,是指根据被蚀刻膜的残存的膜厚与蚀刻之前的膜厚的差而计算出的量。
并且,蚀刻优选包含过蚀刻处理。过蚀刻处理优选设定过蚀刻比率来进行。并且,过蚀刻比率优选根据最先进行的蚀刻处理时间来计算出。过蚀刻比率能够任意设定,但从维持光阻剂的蚀刻耐性及被蚀刻图案的矩形性方面考虑,优选为蚀刻工序中的蚀刻处理时间的30%以下,更优选为5~25%,尤其优选为10~15%。
接着,去除蚀刻后残存的光阻图案(即蚀刻掩模)。光阻图案的去除优选包含在光阻图案上赋予剥离液或溶剂来将光阻图案设为可去除的状态的工序、及利用清洗水去除光阻图案的工序。
作为在光阻图案上赋予剥离液或溶剂来将光阻图案设为可去除的状态的工序,例如能够举出在光阻图案上至少赋予剥离液或溶剂,使其停滞规定时间来进行旋覆浸没显影的工序。作为使剥离液或溶剂停滞的时间,并无特别限制,优选数十秒至数分钟。
并且,作为利用清洗水去除光阻图案的工序,例如,能够举出从喷雾式或喷淋式的喷射喷嘴向光阻图案喷射清洗水来去除光阻图案的工序。作为清洗水,能够优选使用纯水。并且,作为喷射喷嘴,能够举出其喷射范围内包含整个支撑体的喷射喷嘴、或为活动式且其活动范围包含整个支撑体的喷射喷嘴。喷射喷嘴为活动式时,通过在去除光阻图案的工序中,从支撑体中心部至支撑体端部移动2次以上来喷射清洗水,能够更有效地去除光阻图案。
剥离液通常含有有机溶剂,但也可进一步含有无机溶剂。作为有机溶剂,例如,可举出1)烃类化合物、2)卤代烃类化合物、3)醇类化合物、4)醚或甲醛类化合物、5)酮或醛类化合物、6)酯类化合物、7)多元醇类化合物、8)羧酸或其酸酐类化合物、9)苯酚类化合物、10)含氮化合物、11)含硫化合物、12)含氟化合物。作为剥离液,优选含有含氮化合物,更优选包含非环状含氮化合物及环状含氮化合物。
作为非环状含氮化合物,优选具有羟基的非环状含氮化合物。具体而言,例如,可举出单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、N-乙基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等,优选为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺,更优选为单乙醇胺(H2NCH2CH2OH)。并且,作为环状含氮化合物,可举出异喹啉、咪唑、N-乙基吗啉、ε-己内酰胺、喹啉、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、γ-甲基吡啶、2-甲基哌啶、3-甲基哌啶、4-甲基哌啶、哌嗪、哌啶、吡嗪、吡啶、吡咯烷、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-苯基吗啉、2,4-二甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶等,优选为N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基吗啉,更优选为N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
剥离液优选包含非环状含氮化合物及环状含氮化合物,其中,更优选作为非环状含氮化合物,包含选自单乙醇胺、二乙醇胺、及三乙醇胺中的至少一种,及作为环状含氮化合物,包含选自N-甲基-2-吡咯烷酮及N-乙基吗啉中的至少一种,进一步优选包含单乙醇胺及N-甲基-2-吡咯烷酮。
用剥离液去除时,形成于图案上的光阻图案被去除即可,在图案的侧壁附着有作为蚀刻生成物的沉积物时,沉积物也可并不完全被去除。沉积物是指,蚀刻生成物附着并堆积于固化物层的侧壁而成的物质。
作为剥离液,优选非环状含氮化合物的含量相对于剥离液100质量份为9质量份以上且11质量份以下,且环状含氮化合物的含量相对于剥离液100质量份为65质量份以上且70质量份以下的剥离液。并且,剥离液优选用纯水稀释非环状含氮化合物与环状含氮化合物的混合物而得的剥离液。
<固体成像元件>
本发明的固体成像元件具有上述本发明的红外线截止滤波器。作为本发明的固体成像元件的结构,只要是具有本发明的红外线截止滤波器的结构,且是作为固体成像元件发挥功能的结构,则并无特别限定,例如可举出如下结构。
为如下结构:在支撑体上,具有构成固体成像元件(电荷藕合元件(CCD)图像传感器、互补型金属氧化膜半导体(CMOS)图像传感器等)的受光区域的多个光电二极管及由多晶硅等构成的转移电极,在光电二极管及转移电极上具有仅光电二极管的受光部开口的由钨等构成的屏蔽膜,在屏蔽膜上具有以覆盖屏蔽膜整个面及光电二极管受光部的方式形成的由氮化硅等构成的设备保护膜,在设备保护膜上具有本发明的红外线截止滤波器。
而且,也可以是在设备保护膜上且在本发明的红外线截止滤波器的下方(靠近支撑体侧)具有聚光机构(例如,微透镜等。以下相同)的结构、或在本发明的红外线截止滤波器上具有聚光机构的构成等。
(第1实施方式)
以下,利用附图对具有本发明的膜的固体成像元件进行说明。
图1是具有红外线截止滤波器111、滤色器112及红外线透射滤波器114的固体成像元件。图1中,符号110是固体成像元件。设置于固体成像元件110上的拍摄区域具有红外线截止滤波器111及红外线透射滤波器114。并且,在红外线截止滤波器111上层叠有滤色器112。滤色器112及红外线透射滤波器114的入射光hν侧配置有微透镜115。以覆盖微透镜115的方式形成有平坦化层116。该固体成像元件能够用作红外线传感器。
红外线截止滤波器111根据后述的红外发光二极管(红外LED)的发光波长而选择其特性。
滤色器112是形成有透射及吸收可见光区域中的特定波长的光的像素的滤色器,并无特别限定,能够使用以往公知的像素形成用滤色器。例如,可使用形成有红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的像素的滤色器等。例如,能够参考日本特开2014-043556号公报的段落编号0214~0263的记载,该内容引入本说明书中。
红外线透射滤波器114根据红外LED的发光波长选择其特性。例如,以红外LED的发光波长为850nm的情况作为前提来进行以下说明。
红外线透射滤波器114中,膜的厚度方向上的光透射率在波长400~650nm的范围中的最大值优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选10%以下,尤其优选为0.1%以下。该透射率优选在波长400~650nm的范围的全区域满足上述条件。
红外线透射滤波器114中,膜的厚度方向上的光透射率在波长800nm以上(优选为800~1300nm)的范围中的最小值优选为70%以上,更优选为80%以上,进一步优选为90%以上。该透射率优选在波长800nm以上的范围的一部分满足上述条件,优选在与红外LED的发光波长对应的波长中满足上述条件。波长800~1300nm的范围中的光透射率的最大值通常为99.9%以下。
红外线透射滤波器114的膜厚优选为100μm以下,更优选为15μm以下,进一步优选为5μm以下,尤其优选为1μm以下。下限值优选为0.1μm。若膜厚在上述范围,则能够设为满足上述分光特性的膜。
以下示出红外线透射滤波器114的分光特性、膜厚等的测定方法。
关于膜厚,利用触针式表面形状测量仪(ULVAC,INC.制DEKTAK150)测定了具有膜的干燥后的基板。
膜的分光特性是利用紫外-可见-近红外分光光度计(Hitachi High-Technologies Corporation.制U-4100),在波长300~1300nm的范围中测定出透射率的值。
具有上述分光特性的红外线透射滤波器114能够使用具有可见光吸收色材的组合物来形成。可见光吸收色材优选通过单一色材或多个色材的组合来呈现黑色、灰色或接近这些的颜色。可见光吸收色材优选满足以下的(1)或(2)的要件,进一步优选满足(1)的要件。
(1):包含2种以上的彩色着色剂的方式。
(2):包含黑色着色剂的方式。
上述(1)的方式中,优选以2种以上的彩色着色剂的组合形成黑色。并且,(1)的方式中,可进一步包含黑色着色剂。
上述(2)的方式中,可进一步包含1种以上的彩色着色剂。
作为彩色着色剂,可举出在上述红外线吸收组合物中说明的彩色着色剂。
作为可见光吸收色材包含2种以上的彩色着色剂时,彩色着色剂优选含有选自红色着色剂、黄色着色剂、蓝色着色剂及紫色着色剂的2种以上的着色剂。并且,优选含有选自红色着色剂、黄色着色剂及紫色着色剂中的至少一种与蓝色着色剂。
其中,优选以下的(1)~(3)的任一方式。
(1)含有红色着色剂、黄色着色剂、蓝色着色剂及紫色着色剂的方式。
(2)含有红色着色剂、黄色着色剂及蓝色着色剂的方式。
(3)含有黄色着色剂、蓝色着色剂及紫色着色剂的方式。
作为上述(1)的方式的具体例,可举出含有作为红色颜料的C.I.颜料红254、作为黄色颜料的C.I.颜料黄139、作为蓝色颜料的C.I.颜料蓝15∶6、作为紫色颜料的C.I.颜料紫23的方式。
作为上述(2)的方式的具体例,可举出包含作为红色颜料的C.I.颜料红254、作为黄色颜料的C.I.颜料黄139、作为蓝色颜料的C.I.颜料蓝15∶6的方式。
作为上述(3)的方式的具体例,可举出含有作为黄色颜料的C.I.颜料黄139、作为蓝色颜料的C.I.颜料蓝15∶6、作为紫色颜料的C.I.颜料紫23的方式。
可见光吸收色材作为彩色着色剂而含有红色着色剂、黄色着色剂、蓝色着色剂及紫色着色剂时,相对于彩色着色剂总量的质量比中,优选红色着色剂的质量比为0.1~0.6,黄色着色剂的质量比为0.1~0.4,蓝色着色剂的质量比为0.1~0.6,紫色着色剂的质量比为0.01~0.3。更优选红色着色剂的质量比为0.2~0.5,黄色着色剂的质量比为0.1~0.3,蓝色着色剂的质量比为0.2~0.5,紫色着色剂的质量比为0.05~0.25。
并且,可见光吸收色材作为彩色着色剂而含有红色着色剂、黄色着色剂及蓝色着色剂时,相对于彩色着色剂总量的质量比中,优选红色着色剂的质量比为0.2~0.7,黄色着色剂的质量比为0.1~0.4,蓝色着色剂的质量比为0.1~0.6。更优选红色着色剂的质量比为0.3~0.6,黄色着色剂的质量比为0.1~0.3,蓝色着色剂的质量比为0.2~0.5。
并且,可见光吸收色材作为彩色着色剂而含有黄色着色剂、蓝色着色剂及紫色着色剂时,相对于彩色着色剂总量的质量比中,优选黄色着色剂的质量比为0.1~0.4,蓝色着色剂的质量比为0.1~0.6,紫色着色剂的质量比为0.2~0.7。更优选黄色着色剂的质量比为0.1~0.3,蓝色着色剂的质量比为0.2~0.5,紫色着色剂的质量比为0.3~0.6。
作为黑色着色剂,优选有机黑色着色剂。另外,本发明中,作为可见光吸收色材的黑色着色剂表示吸收可见光并使红外线的至少一部分透射的材料。因此,本发明中,作为可见光吸收色材的黑色着色剂不包含炭黑及钛黑。本发明中,作为黑色着色剂,还能够使用双苯并呋喃酮化合物、偶氮次甲基化合物、苝化合物、偶氮化合物等。
双苯并呋喃酮化合物可以是颜料、染料的任一个,优选为颜料。双苯并呋喃酮化合物例如可举出日本特表2010-534726号公报、日本特表2012-515233号公报、日本特表2012-515234号公报等中记载的化合物。双苯并呋喃酮化合物例如可作为BASF公司制的“IRGAPHOR Black”来获得。
作为偶氮次甲基类颜料,可举出日本特开平1-170601号公报、日本特开平2-34664号公报等中记载的化合物。例如能够作为Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制的“Chromo Fine Black A1103”来获得。偶氮染料并无特别限定,能够优选举出以下述式(A-1)表示的化合物等。
[化63]
Figure GDA0002893663400001081
并且,例如,红外LED的发光波长为940nm时,红外线透射滤波器114中,优选膜的厚度方向上的光的透射率在波长450~650nm的范围中的最大值为20%以下,膜的厚度方向上的波长835nm的光的透射率为20%以下,膜的厚度方向上的光的透射率在波长1000~1300nm的范围中的最小值为70%以上。
具有上述分光特性的红外线透射滤波器114能够利用包含可见光吸收色材及在波长750~950nm的范围具有极大吸收的红外线吸收剂的组合物来制造。
作为可见光吸收色材,可举出上述可见光吸收色材,优选通过单一色材或多个色材的组合来呈现黑色、灰色或接近这些的颜色。
作为红外线吸收剂,例如,可举出吡咯并吡咯化合物、铜化合物、花青化合物、酞菁化合物、亚胺化合物、硫醇配位化合物、过渡金属氧化物类化合物、方酸化合物、萘酞菁化合物、四萘嵌三苯化合物、二硫醇金属配位化合物、克酮酸化合物、氧杂菁化合物等。
作为酞菁化合物,例如可举出氧代钛氧基酞菁等。作为萘酞菁化合物,例如可举出氧钒基萘酞菁等。酞菁化合物、萘酞菁化合物、亚胺化合物、花青化合物、方酸盐化合物及克酮酸化合物可使用日本特开2010-111750号公报的段落编号0010~0081中公开的化合物,该内容引入本说明书中。花青化合物例如能够参考“功能性色素、大河原信/松冈贤/北尾悌次郎/平屿恒亮·著、Kodansha Scientific”,该内容引入本说明书中。
作为吡咯并吡咯化合物,例如可举出以下的化合物。并且,可举出日本特开2009-263614号公报的段落编号0049~0058中记载的化合物。
[化64]
Figure GDA0002893663400001091
用于图1所示的固体成像元件的红外线截止滤波器例如能够如下制造。
首先,在图3所示的支撑体151上,应用本发明的红外线吸收组合物来形成红外线吸收组合物层。接着,如图2、3所示,图案形成红外线吸收组合物层。图案形成方法可以是光刻法及干式蚀刻法的任一个。另外,图2、3中,对红外线吸收组合物层形成了Bayer(网格)图案,但图案的形状能够根据用途适当选择。
接着,在红外线吸收组合物层的Bayer图案(红外线截止滤波器111)上,应用滤色器形成用着色组合物来形成着色组合物层。接着,如图4、5所示,图案形成着色组合物层,在红外线吸收组合物层的Bayer图案(红外线截止滤波器111)上图案形成着色组合物层的Bayer图案(滤色器112)。图案形成方法可以是光刻法及干式蚀刻法的任一个,优选为光刻法。
接着,在形成有滤色器112的膜上,应用红外线透射滤波器形成用组合物来形成组合物层。接着,如图6、7所示,图案形成组合物层,在红外线截止滤波器111的Bayer图案的脱落部分形成红外线透射滤波器114的图案。
本发明的固体成像元件可进一步具有带通滤波器等本发明的红外线截止滤波器以外的其他红外线截止滤波器。
另外,图1所示的实施方式中,滤色器112设置于比红外线截止滤波器111更靠入射光hν侧,但如图8所示,可更换红外线截止滤波器111与滤色器112的顺序,将红外线截止滤波器111设置于比滤色器112更靠入射光hν侧。
用于图8所示的固体成像元件的红外线截止滤波器例如能够如图9所示来制造。
首先,在支撑体151(参考图3)上,应用滤色器形成用着色组合物来形成着色组合物层。接着,如图9所示,图案形成着色组合物层来形成着色组合物层的Bayer图案(滤色器112)。着色组合物层的图案形成方法可以是光刻法及干式蚀刻法的任一个。
接着,在着色组合物层的Bayer图案(滤色器112)上,应用本发明的红外线吸收组合物来形成红外线吸收组合物层。接着,如图9所示,图案形成红外线吸收组合物层,在着色组合物层的Bayer图案(滤色器112)上,图案形成红外线吸收组合物层的Bayer图案(红外线截止滤波器111)。
接着,在形成有红外线截止滤波器111的膜上,应用红外线透射滤波器形成用组合物来形成组合物层。接着,如图9所示,图案形成组合物层,在红外线截止滤波器111的Bayer图案的脱落部分形成红外线透射滤波器114的图案。
并且,在图1所示的实施方式中,相邻层叠有红外线截止滤波器111与滤色器112,但两个滤波器并不一定要相邻,例如,如图10所示,可在非形成有滤色器112的另一支撑体150上,形成有红外线截止滤波器111。
关于支撑体150,只要是透明基材,则均能够优选使用。支撑体150可进一步具有上述其他红外线截止滤波器。
并且,作为红外线截止滤波器111,使用包含彩色着色剂的滤波器,且红外线截止滤波器111还具有作为滤色器的功能时,如图11所示,还能够省略滤色器112。图11中,符号111a是包含彩色着色剂的红外线截止滤波器,是兼备滤色器的功能的红外线截止滤波器。
用于图11所示的固体成像元件的红外线截止滤波器例如能够如图12所示来制造。
首先,在支撑体151(参考图3)上,应用本发明的红外线吸收组合物(包含红外线吸收剂及彩色着色剂的组合物)来形成红外线吸收组合物层。接着,如图12所示,图案形成红外线吸收组合物层来形成红外线截止滤波器111a。红外线吸收组合物层的图案形成方法可以是光刻法及干式蚀刻法的任一个。
接着,在形成有红外线截止滤波器111a的膜上,应用红外线透射滤波器形成用组合物来形成组合物层。接着,如图12所示,图案形成组合物层,在红外线截止滤波器111a的Bayer图案的脱落部分形成红外线透射滤波器114的图案。
(第2实施方式)
图13所示的固体成像元件具有红外线截止滤波器111及滤色器112。图13中,符号110为固体成像元件。设置于固体成像元件110上的拍摄区域具有红外线截止滤波器111。并且,在红外线截止滤波器111上层叠有滤色器112。在滤色器112的入射光hν侧配置有微透镜115。以覆盖微透镜115的方式形成有平坦化层116。图13中,红外线截止滤波器111可具有图案,也可不具有图案。
图13中,也可进一步具有本发明的红外线截止滤波器以外的其他红外线截止滤波器。
另外,图13所示的实施方式中,滤色器112设置于比红外线截止滤波器111更靠入射光hν侧,但也可更换红外线截止滤波器111与滤色器112的顺序,将红外线截止滤波器111设置于比滤色器112更靠入射光hν侧。
并且,如图14所示,可将红外线截止滤波器111形成于微透镜115上。
并且,如图15所示,也可在非形成有滤色器112的另一支撑体150a上,形成有红外线截止滤波器111。支撑体150a只要是透明基材,则均能够优选使用。支撑体150a可进一步具有上述其他红外线截止滤波器。
并且,作为红外线截止滤波器111,使用包含彩色着色剂的滤波器,且红外线截止滤波器111还具有作为滤色器的功能时,如图16所示,还能够省略滤色器112。图16中,符号111b是包含彩色着色剂的红外线截止滤波器,是兼备滤色器的功能的红外线截止滤波器。
<图像显示装置>
本发明的红外线截止滤波器还能够用于液晶显示装置或有机电致发光(有机EL)显示装置等图像显示装置。例如,通过与各着色像素(例如红色、绿色、蓝色)一同使用,屏蔽显示装置的背光(例如白色发光二极管(白色LED))中包含的红外光,能够以防止周边设备的误动作的目的或在各着色显示像素的基础上形成红外像素的目的而使用。
关于显示装置的定义和各显示装置的详细内容,例如记载于“电子显示器设备(佐佐木昭夫著、Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.1990年发行)”、“显示器设备(伊吹顺章著、Sangyo Tosho Co.,Ltd.平成元年发行)”等中。并且,关于液晶显示装置,例如记载于“下一代液晶显示器技术(内田龙男编辑、Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.1994年发行)”中。能够适用本发明的液晶显示装置并无特别限制,例如能够适用于上述“下一代液晶显示器技术”中记载的各种方式的液晶显示装置。
图像显示装置可以是具有白色有机EL元件的图像显示装置。作为白色有机EL元件,优选串联结构。关于有机EL元件的串联结构,记载于日本特开2003-45676号公报、三上明义主编、“有机EL技术开发的最前线-高亮度·高精度·长寿命化·技术集-”、技术情报协会、326-328页、2008年等中。有机EL元件所发光的白色光的光谱优选在蓝色区域(430nm-485nm)、绿色区域(530nm-580nm)及黄色区域(580nm-620nm)具有较强的极大发光峰值。除了这些发光峰值以外,更优选进一步在红色区域(650nm-700nm)具有极大发光峰值。
实施例
以下举出实施例,对本发明进行更具体说明。以下的实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等只要不脱离本发明的宗旨,则能够适当变更。因此,本发明的范围并不限定于以下所示的具体例。另外,除非另外指明,则“份”、“%”为质量基准。
另外,用作红外线吸收剂的化合物的结构为上述红外线吸收剂中说明的化学结构的化合物。
<重均分子量(Mw)及数均分子量(Mn)的测定>
以以下方法测定了重均分子量(Mw)及数均分子量(Mn)。
柱的种类:TSKgel SuperHZ4000(TOSOH制、4.6mm(内径)×15cm)
显影溶剂:四氢呋喃
柱温度:40℃
流量(样品注入量):60μL
装置名:TOSOH CORPORATION制高速GPC(HLC-8220GPC)
校准曲线基础树脂:聚苯乙烯
<红外线吸收剂的极大吸收的测定>
将各化合物溶解于测定溶剂来制备了1g/L浓度的溶液。接着,以极大吸收(极大吸收波长)中的吸光度成为0.7~1.2的范围的方式,用测定溶剂适当稀释溶解有各化合物的溶液来制备了测定样品。利用SHIMADZU CORPORATION制UV-1800对测定样品的吸收光谱进行了测定,并测定了极大吸收(极大吸收波长)。
另外,当为溶解于氯仿的化合物时,作为测定溶剂使用了氯仿。并且,当为不易溶解于氯仿,且很难将测定样品的上述吸光度调整为0.7~1.2的范围的化合物时,作为测定溶剂使用了水。
(红外线吸收组合物的制备)
混合下述组成中的各成分并搅拌之后,用孔径0.45μm的尼龙制过滤器(PallCorporation制)过滤来制备了红外线吸收组合物。
(组成1)
红外线吸收剂分散液1……60质量份
固化性化合物1……6质量份
树脂1……4.45质量份
光聚合起始剂1……1.99质量份
表面活性剂1……4.17质量份
阻聚剂1……0.003质量份
丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)……23.39质量份
(组成2)
红外线吸收剂(表所示的化合物)……3.29质量份
固化性化合物1……2.38质量份
树脂2……12.5质量份
光聚合起始剂1……2.61质量份
表面活性剂2……9.09质量份
阻聚剂1……0.001质量份
PGMEA……70.14质量份
(组成3)
红外线吸收剂(表所示的化合物)……2.40质量份
固化性化合物2……6.80质量份
固化性化合物3……14.5质量份
均苯四酸酐……3.50质量份
阻聚剂1……0.10质量份
环己酮……72.65质量份
表面活性剂1……0.05质量份
(组成4)
红外线吸收剂(表所示的化合物)……2质量份
树脂3……100质量份
固化性化合物7……3.2质量份
二氧化硅粒子(平均粒径0.8μm)……0.2质量份
表面活性剂3……0.8质量份
水……以总量成为200质量份的方式添加
(组成5)
红色颜料分散液……53.9质量份
红外线吸收剂(表所示的化合物)……1.8质量份
树脂4(40%PGMEA溶液)……23.1质量份
固化性化合物4……1.8质量份
光聚合起始剂1……1.0质量份
表面活性剂1……4.2质量份
PGMEA……14.2质量份
(组成6)
绿色颜料分散液……61.4质量份
红外线吸收剂(表所示的化合物)……1.8质量份
树脂4(40%PGMEA溶液)……18.2质量份
固化性化合物1……3.2质量份
光聚合起始剂1……1.5质量份
表面活性剂1……4.2质量份
紫外线吸收剂1……0.8质量份
PGMEA……8.9质量份
(组成7)
蓝色颜料分散液……47.8质量份
红外线吸收剂(表所示的化合物)……1.8质量份
树脂4(40%PGMEA溶液)……16.2质量份
固化性化合物1……4.3质量份
固化性化合物4……1.8质量份
光聚合起始剂1……2.2质量份
表面活性剂1……4.2质量份
PGMEA……21.7质量份
(组成8)
混合以下所示的8.04质量份的树脂A、0.1质量份的作为红外线吸收剂而示于以下的化合物Q-39、0.07质量份的作为聚合性化合物的KAYARAD DPHA(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、0.265质量份的Megafac RS-72-K(DIC CORPORATION制)、0.38质量份的作为光聚合起始剂的下述化合物及82.51质量份的作为溶剂的PGMEA并进行搅拌之后,用孔径0.5μm的尼龙制过滤器(Pall Corporation制)过滤来制备了组成8的红外线吸收组合物。
树脂A:下述结构的树脂(Mw:41000)
[化学式65]
Figure GDA0002893663400001151
化合物Q-39:下述结构的化合物(方酸色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式66]
Figure GDA0002893663400001161
光聚合起始剂:下述结构
[化学式67]
Figure GDA0002893663400001162
(组成9)
在离子交换水69.5质量份中溶解0.5质量份的下述化合物C-15,进一步添加明胶的10质量%水溶液30.0质量份,进一步作为固化剂添加0.3质量份的1,3-二乙烯磺酰基-2-丙醇并进行搅拌,由此制备了组成9的红外线吸收组合物。
化合物C-15:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式68]
Figure GDA0002893663400001171
(组成10)
代替化合物C-15使用下述化合物31,除此以外以与组成9相同的方式制备了组成10的红外线吸收组合物。
化合物31:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式69]
Figure GDA0002893663400001172
(组成11)
代替化合物Q-39使用化合物101,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成11的红外线吸收组合物。
化合物101:下述结构的化合物(方酸色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式70]
Figure GDA0002893663400001181
(组成12)
代替化合物Q-39使用下述化合物102,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成12的红外线吸收组合物。
化合物102:下述结构的化合物(方酸色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式71]
Figure GDA0002893663400001182
(组成13)
代替化合物Q-39使用下述化合物103,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成13的红外线吸收组合物。
化合物103:下述结构的化合物(方酸色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式72]
Figure GDA0002893663400001191
(组成14)
代替化合物Q-39使用下述化合物104,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成14的红外线吸收组合物。
化合物104:下述结构的化合物(方酸色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式73]
Figure GDA0002893663400001192
(组成15)
代替化合物Q-39使用下述化合物105,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成15的红外线吸收组合物。
化合物105:下述结构的化合物(方酸色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式74]
Figure GDA0002893663400001201
(组成16)
代替化合物Q-39使用下述化合物106,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成16的红外线吸收组合物。
化合物106:下述结构的化合物(方酸色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式75]
Figure GDA0002893663400001202
(组成17)
代替化合物Q-39使用下述化合物108,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成17的红外线吸收组合物。
化合物108:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式76]
Figure GDA0002893663400001211
(组成18)
代替化合物Q-39使用下述化合物109,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成18的红外线吸收组合物。
化合物109:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式77]
Figure GDA0002893663400001212
(组成19)
代替化合物Q-39使用下述化合物110,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成19的红外线吸收组合物。
化合物110:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式78]
Figure GDA0002893663400001213
(组成20)
代替化合物Q-39使用下述化合物111,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成20的红外线吸收组合物。
化合物111:下述结构的化合物(方酸色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式79]
Figure GDA0002893663400001221
(组成21)
代替化合物Q-39使用下述化合物112,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成21的红外线吸收组合物。
化合物112:下述结构的化合物(方酸色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式80]
Figure GDA0002893663400001222
(组成22)
代替化合物C-15使用下述化合物113,除此以外以与组成9相同的方式制备了组成22的红外线吸收组合物。
化合物113:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式81]
Figure GDA0002893663400001231
(组成23)
代替化合物Q-39使用下述化合物114,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成23的红外线吸收组合物。
化合物114:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式82]
Figure GDA0002893663400001232
(组成24)
代替化合物Q-39使用下述化合物115,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成24的红外线吸收组合物。
化合物115:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式83]
Figure GDA0002893663400001233
(组成25)
代替化合物Q-39使用下述化合物116,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成25的红外线吸收组合物。
化合物116:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式84]
Figure GDA0002893663400001241
(组成26)
代替化合物Q-39使用下述化合物117,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成26的红外线吸收组合物。
化合物117:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式85]
Figure GDA0002893663400001242
(组成27)
代替化合物Q-39使用下述化合物118,除此以外以与组成8相同的方式制备了组成27的红外线吸收组合物。
化合物118:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式86]
Figure GDA0002893663400001251
(组成28)
代替树脂A使用ARTON F4520(JSR CORPORATION制),除此以外以与组成8相同的方式制备了组成28的红外线吸收组合物。
(组成29)
作为环氧树脂加入甲基丙烯酸缩水甘油酯骨架无规聚合物(NOF CORPORATION制、Mar Proof G-0150M重均分子量10000)50.0质量份、甲基乙基酮100质量份,在20~35℃下搅拌2小时来进行了溶解。接着,作为红外线吸收剂,添加0.500质量份的化合物119(氯仿中的极大吸收波长(极大吸收)=831nm、参考日本特开2008-88426号公报。)及0.250质量份的化合物120(氯仿中的极大吸收波长(极大吸收)=758nm、参考日本特开2008-88426号公报。),在20~35℃下搅拌至均匀。进一步作为环氧树脂固化剂添加0.500质量份(相对于环氧树脂100质量份为1质量份)的丁二酸,在20~35℃下搅拌1小时来制备了组成29的红外线吸收组合物。
化合物119、120:下述结构的化合物(花青色素、在波长650nm以上具有极大吸收)
[化学式87]
Figure GDA0002893663400001252
(红色组合物的制备)
混合下述成分并进行搅拌之后,用孔径0.45μm的尼龙制过滤器(PallCorporation制)过滤来制备了红色组合物。
红色颜料分散液……51.7质量份
树脂4(40%PGMEA溶液)……0.6质量份
固化性化合物4……0.6质量份
光聚合起始剂1……0.3质量份
表面活性剂1……4.2质量份
PGMEA……42.6质量份
(绿色组合物的制备)
混合下述成分并进行搅拌之后,用孔径0.45μm的尼龙制过滤器(PallCorporation制)过滤来制备了绿色组合物。
绿色颜料分散液……73.7质量份
树脂4(40%PGMEA溶液)……0.3质量份
固化性化合物1……1.2质量份
光聚合起始剂1……0.6质量份
表面活性剂1……4.2质量份
紫外线吸收剂1……0.5质量份
PGMEA……19.5质量份
(蓝色组合物的制备)
混合下述成分并进行搅拌之后,用孔径0.45μm的尼龙制过滤器(PallCorporation制)过滤来制备了蓝色组合物。
蓝色颜料分散液……44.9质量份
树脂4(40%PGMEA溶液)……2.1质量份
固化性化合物1……1.5质量份
固化性化合物4……0.7质量份
光聚合起始剂1……0.8质量份
表面活性剂1……4.2质量份
PGMEA……45.8质量份
(红外线透射滤波器形成用组合物的制备)
混合下述组成中的成分并进行搅拌之后,用孔径0.45μm的尼龙制过滤器(PallCorporation制)过滤来制备了红外线透射滤波器形成用组合物。
(组成100)
颜料分散液1-1……46.5质量份
颜料分散液1-2……37.1质量份
固化性化合物5……1.8质量份
树脂4……1.1质量份
光聚合起始剂2……0.9质量份
表面活性剂1……4.2质量份
阻聚剂1……0.001质量份
基板粘附剂……0.6质量份
PGMEA……7.8质量份
(组成101)
颜料分散液2-1……22.67质量份
颜料分散液3-1……11.33质量份
颜料分散液3-2……22.67质量份
颜料分散液3-3……10.34质量份
颜料分散液3-4……6.89质量份
固化性化合物6……1.37质量份
树脂2……3.52质量份
光聚合起始剂1……0.86质量份
表面活性剂1……0.42质量份
阻聚剂1……0.001质量份
PGMEA……19.93质量份
红外线吸收组合物、红色组合物、绿色组合物、蓝色组合物及红外线透射滤波器形成用组合物中使用的原料如下。
·红外线吸收剂分散液1
将13质量份的红外线吸收剂(化合物Q-56、Q-62、C-11、C-15、C-21、C-34、C-36或0-6)、7.8质量份的树脂6、109质量份的PGMEA、520质量份的0.5mm径氧化锆微珠,用涂料振荡机进行了30分钟的分散处理。之后,利用Pall Corporation制的DFA4201NXEY(0.45μm尼龙过滤器)进行过滤,通过过滤分离微珠来制备了红外线吸收剂分散液1。
·红色颜料分散液
将由9.6质量份的C.I.颜料红254、4.3质量份的C.I.颜料黄139、6.8质量份的分散剂(BYK-161(BYK公司制))、79.3质量份的PGMEA构成的混合液,通过珠磨机(直径为0.3mm的氧化锆微珠)混合3小时来使其分散,由此制备了颜料分散液。之后,进一步利用附带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制),在2000kg/cm3的压力下设为流量500g/min来进行了分散处理。反复10次该分散处理来获得了红色颜料分散液。
·绿色颜料分散液
将由6.4质量份的C.I.颜料绿36、5.3质量份的C.I.颜料黄150、5.2质量份的分散剂(BYK-161(BYK公司制))、83.1质量份的PGMEA构成的混合液,通过珠磨机(直径为0.3mm的氧化锆微珠)混合3小时来使其分散,由此制备了颜料分散液。之后,进一步利用附带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制),在2000kg/cm3的压力下设为流量500g/min来进行了分散处理。反复10次该分散处理来获得了绿色颜料分散液。
·蓝色颜料分散液将
由9.7质量份的C.I.颜料蓝15∶6、2.4质量份的C.I.颜料紫23、5.5份的分散剂(BYK-161(BYK公司制))、82.4份的PGMEA构成的混合液,通过珠磨机(直径为0.3mm的氧化锆微珠)混合3小时来使其分散,由此制备了颜料分散液。之后,进一步利用附带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制),在2000kg/cm3的压力下设为流量500g/min来进行了分散处理。反复10次该分散处理来获得了蓝色颜料分散液。
·颜料分散液1-1
将下述组成的混合液,使用直径为0.3mm的氧化锆微珠,通过珠磨机(附带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制))混合3小时来使其分散,由此制备了颜料分散液1-1。
·由红色颜料(C.I.颜料红254)及黄色颜料(C.I.颜料黄139)构成的混合颜料……11.8质量份
·树脂(BYK公司制BYK-111)……9.1质量份
·PGMEA……79.1质量份
·颜料分散液1-2
将下述组成的混合液,使用直径为0.3mm的氧化锆微珠,通过珠磨机(附带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制))混合3小时来使其分散,由此制备了颜料分散液1-2。
·由蓝色颜料(C.I.颜料蓝15∶6)及紫色颜料(C.I.颜料紫23)构成的混合颜料……12.6质量份
·树脂(BYK公司制BYK-111)……2.0质量份
·树脂10……3.3质量份
·环己酮……31.2质量份
·PGMEA……50.9份
树脂10:下述结构(重复单元中的比为摩尔比、Mw=14,000)
[化学式88]
Figure GDA0002893663400001291
·颜料分散液2-1
将下述组成的混合液,使用直径为0.3mm的氧化锆微珠,通过珠磨机(附带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制)),混合并分散至吡咯并吡咯颜料的平均粒径(二次粒子)成为75nm以下为止,由此制备了颜料分散液。颜料分散液中的颜料的平均粒径利用NIKKISO CO.,LTD.制的MICROTRACUPA 150,以体积基准进行了测定。
·吡咯并吡咯颜料……13.5质量份
·树脂(BYK-111(BYK公司制))……4质量份
·PGMEA……82.5质量份
·吡咯并吡咯颜料:下述结构
[化学式89]
Figure GDA0002893663400001301
·颜料分散液3-1
将下述组成的混合液,使用直径为0.3mm的氧化锆微珠,通过珠磨机(附带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制))混合来使其分散,由此制备了颜料分散液。
·C.I.颜料红254……13.5质量份
·树脂11……2质量份
·树脂12……2质量份
·PGMEA……82.5质量份
·树脂11:下述结构(Mw:7950)
[化学式90]
Figure GDA0002893663400001302
·树脂12:下述结构(Mw:12000)
[化学式91]
Figure GDA0002893663400001303
·颜料分散液3-2
将下述组成的混合液,使用直径为0.3mm的氧化锆微珠,通过珠磨机(附带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制))混合来使其分散,由此制备了颜料分散液。
·C.I.颜料蓝15:6……13.5质量份
·树脂13……4质量份
·PGMEA……82.5质量份
·树脂13:下述结构(Mw:30000)
[化学式92]
Figure GDA0002893663400001311
·颜料分散液3-3
将下述组成的混合液,使用直径为0.3mm的氧化锆微珠,通过珠磨机(附带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制))混合来使其分散,由此制备了颜料分散液。
·C.I.颜料黄139……14.8质量份
·树脂(BYK-111(BYK公司制))……3质量份
·树脂12……2.2质量份
·PGMEA……80质量份
·颜料分散液3-4
将下述组成的混合液,使用直径为0.3mm的氧化锆微珠,通过珠磨机(附带减压机构的高压分散机NANO-3000-10(Nippon BEE Co.,Ltd.制))混合来使其分散,由此制备了颜料分散液。
·C.I.颜料紫23……14.8质量份
·树脂(BYK-111(BYK公司制))……3质量份
·树脂12……2.2质量份
·PGMEA……80质量份
·固化性化合物1:KAYARAD DPHA(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)
·固化性化合物2:下述结构的聚合物(Mw=13300、分散度Mw/Mn=2.26)根据日本特开2015-17244号公报的段落编号0104中记载的方法来合成。
[化学式93]
Figure GDA0002893663400001321
·固化性化合物3:EHPE3150(Daicel Corporation.制)
·固化性化合物4:下述结构
[化学式94]
Figure GDA0002893663400001322
·固化性化合物5:下述结构(左侧化合物与右侧化合物的摩尔比为7∶3的混合物)
[化学式95]
Figure GDA0002893663400001323
·固化性化合物6:M-305(三丙烯酸酯为55~63质量%、TOAGOSEI CO.,LTD.制)
·固化性化合物7:DENACOL EX-614B(Nagase ChemteX Corporation.制)
·树脂1:CYCLOMER P(ACA)230AA(Daicel Corporation.制)
·树脂2:下述结构(Mw=40,000)
[化学式96]
Figure GDA0002893663400001331
·树脂3:JURYMER ET410(Nihon Junyaku Co.,Ltd.制、丙烯酸树脂的水性分散物、固体成分30%)
·树脂4:下述结构(酸值:70mgKOH/g、Mw=11000)
[化学式97]
Figure GDA0002893663400001332
·光聚合起始剂1:IRGACURE-OXE01(BASF公司制)
·光聚合起始剂2:下述结构
[化学式98]
Figure GDA0002893663400001333
·表面活性剂1:下述混合物(Mw=14000、1%PGMEA溶液)
[化学式99]
Figure GDA0002893663400001334
·表面活性剂2:Megafac RS-72-K(DIC制、30%PGMEA溶液)
·表面活性剂3:Sandetto BL(Sanyo Chemical Industries,Ltd.制阴离子类表面活性剂、固体成分45%)
·基板粘附剂:下述结构
[化学式100]
Figure GDA0002893663400001341
·阻聚剂1:对甲氧基苯酚
·紫外线吸收剂:下述结构
[化学式101]
Figure GDA0002893663400001342
(图案形成)
制造方法(1)
以制膜后的膜厚成为1.0μm的方式,在硅晶片上以旋涂法涂布了红外线吸收组合物。之后,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟。接着,通过干式蚀刻法形成了2μm的Bayer图案(红外线截止滤波器)。
接着,在红外线截止滤波器的Bayer图案上,以制膜后的膜厚成为1.0μm的方式,以旋涂法涂布了红色组合物。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),以1000mJ/cm2隔着掩模曝光了2μm的点图案。接着,使用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此在红外线截止滤波器的Bayer图案上进行了红色组合物的图案化。同样地,依次图案化绿色组合物、蓝色组合物,形成了红、绿及蓝的着色图案。
接着,在形成有上述已图案形成的膜上,以制膜后的膜厚成为2.0μm的方式,以旋涂法涂布了红外线透射滤波器形成用组合物(组成100或组成101)。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),以1000mJ/cm2隔着掩模曝光了2μm的Bayer图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此在红外线截止滤波器的Bayer图案的脱落部分进行了红外线透射滤波器的图案化。根据公知方法将此组入到固体成像元件中。
制造方法(2)
以制膜后的膜厚成为1.0μm的方式,在硅晶片上以旋涂法涂布了红外线吸收组合物。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的Bayer图案。
接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此形成了2μm的Bayer图案(红外线截止滤波器)。
接着,在红外线截止滤波器的Bayer图案上,以制膜后的膜厚成为1.0μm的方式,以旋涂法涂布了红色组合物。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的点图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此在红外线截止滤波器的Bayer图案上进行了红色组合物的图案化。同样地,依次图案化绿色组合物、蓝色组合物,形成了红、绿及蓝的着色图案。
接着,在上述已图案形成的膜上,以制膜后的膜厚成为2.0μm的方式,以旋涂法涂布了红外线透射滤波器形成用组合物(组成100或组成101)。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的Bayer图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此在红外线截止滤波器的Bayer图案的脱落部分进行了红外线透射滤波器的图案化。根据公知方法将此组入到固体成像元件中。
制造方法(3)
以制膜后的膜厚成为1.0μm的方式,在硅晶片上以旋涂法涂布了红色组合物。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(CanonInc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的点图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此获得了2μm的点图案。同样地,依次图案化绿色组合物、蓝色组合物,形成了红、绿及蓝的着色图案。
在红、蓝及緑的着色图案上,以制膜后的膜厚成为1.0μm的方式,以旋涂法涂布了红外线吸收组合物。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟。接着,通过干式蚀刻法,形成了2μm的Bayer图案(红外线截止滤波器)。
接着,在上述已图案形成的膜上,以制膜后的膜厚成为2.0μm的方式,以旋涂法涂布了红外线透射滤波器形成用组合物(组成100或组成101)。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的Bayer图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此在红外线截止滤波器的Bayer图案的脱落部分进行了红外线透射滤波器的图案化。根据公知方法将此组入到固体成像元件中。
制造方法(4)
以制膜后的膜厚成为1.0μm的方式,在硅晶片上以旋涂法涂布了红色组合物。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(CanonInc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的点图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此获得了2μm的点图案。同样地,依次图案化绿色组合物、蓝色组合物,形成了红、绿及蓝的着色图案。
在红、蓝及緑的着色图案上,以制膜后的膜厚成为1.0μm的方式,以旋涂法涂布了红外线吸收组合物。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的Bayer图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此形成了2μm的Bayer图案(红外线截止滤波器)。
接着,在上述已图案形成的膜上,以制膜后的膜厚成为2.0μm的方式,以旋涂法涂布了红外线透射滤波器形成用组合物(组成100或组成101)。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的Bayer图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此在红外线截止滤波器的Bayer图案的脱落部分进行了红外线透射滤波器的图案化。根据公知方法将此组入到固体成像元件中。
制造方法(5)
以制膜后的膜厚成为2.0μm的方式,在硅晶片上,以旋涂法涂布组成5的红外线吸收组合物。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的点图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此获得了2μm的点图案。同样地,依次图案化组成6的红外线吸收组合物、组成7的红外线吸收组合物,形成了红、蓝及緑的着色图案(红外线截止滤波器)。
接着,在上述已图案形成的膜上,以制膜后的膜厚成为2.0μm的方式,以旋涂法涂布了红外线透射滤波器形成用组合物(组成100或组成101)。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的Bayer图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此在红外线截止滤波器的Bayer图案的脱落部分进行了红外线透射滤波器的图案化。根据公知方法将此组入到固体成像元件中。
制造方法(6)(比较例)
通过蒸镀,交替层叠作为高折射率材料层的TiO2膜及作为低折射率材料层的SiO2膜来形成了电介质多层膜。将电介质多层膜的各膜厚示于下述表。以下表中,左栏的数字是层叠顺序。第1个为基板侧,第11个为最表面。
另外,使用组成100的红外线透射滤波器形成用组合物来形成红外线透射滤波器时,形成了层叠体A的电介质多层膜,使用组成101的红外线透射滤波器形成用组合物形成红外线透射滤波器时,形成了层叠体B的电介质多层膜。
[表13]
Figure GDA0002893663400001381
接着,通过干式蚀刻法,形成了2μm的Bayer图案(电介质多层膜)。
接着,在电介质多层膜的Bayer图案上,以制膜后的膜厚成为1.0μm的方式,以旋涂法涂布了红色组合物。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的点图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此在电介质多层膜的Bayer图案上进行了红色组合物的图案化。同样地,依次图案化绿色组合物、蓝色组合物,形成了红、绿及蓝的着色图案。
接着,在上述已图案形成的膜上,以制膜后的膜厚成为2.0μm的方式,以旋涂法涂布了红外线透射滤波器形成用组合物(组成100或组成101)。接着,利用加热板,以100℃加热了2分钟。接着,利用i射线步进曝光装置FPA-3000i5+(Canon Inc.制),隔着掩模曝光了1000mJ/cm2且2μm的Bayer图案。接着,利用氢氧化四甲基铵(TMAH)0.3质量%水溶液,以23℃进行了60秒的旋覆浸没显影。之后,通过旋转喷淋进行了淋洗,进一步通过纯水进行了水洗。接着,利用加热板,以200℃加热了5分钟,由此对电介质多层膜的图案的脱落部分进行了红外线透射滤波器的图案化。根据公知方法将此组入到固体成像元件中。
(入射角依赖性评价)
使用旋转涂布机(MIKASA CO.,LTD制),在玻璃基板上涂布红外线吸收组合物来形成了涂膜。另外,涂布量调整为制膜后的厚度成为1.0μm。
接着,对涂膜,利用100℃的加热板,进行了120秒的加热处理(预烘烤)。而且,利用200℃的加热板,进行5分钟的加热处理(后烘烤)来获得了红外线截止滤波器(膜厚1.0μm)。
利用U-4100(Hitachi High-Technologies Corporation.制)测定了上述中获得的红外线截止滤波器的入射角依赖性。具体而言,测定波长范围为400~1200nm,将红外线截止滤波器的表面法线方向设为0°,将入射角度变更为0°、20°、40°,测定了各个角度的红外线截止滤波器的透射率。根据以下基准评价了所获得的测定结果。更具体而言,对以入射角度0°进行测定时的从各极大吸收波长最靠近短波侧的、透射率成为50(%)波长(=X)与以入射角度20°或40°进行测定时的从各极大吸收波长最靠近短波侧的、透射率成为50(%)的波长(=Y)进行比较,由此评价了与|X-Y|的差(位移)的绝对值的大小。
“A”:与|X-Y|的差(位移)的绝对值小于10nm时
“B”:与|X-Y|的差(位移)的绝对值为10nm以上且小于20nm
“C”:与|X-Y|的差(位移)的绝对值为20nm以上
(辨认评价)
以所获得的固体成像元件,在低照度的环境下(0.001Lux)照射红外发光二极管(红外LED)光源来进行图像的读入,比较评价了图像性能。评价基准示于下述。
另外,使用组成100的红外线透射滤波器形成用组合物形成红外线透射滤波器时,使用了发光波长850nm的红外LED,使用组成101的红外线透射滤波器形成用组合物来形成红外线透射滤波器时,使用了发光波长940nm的红外LED。
<评价基准>
3:良好能够在图像上清楚地辨认被摄体。
2:稍微良好能够在图像上辨认被摄体。
1:不充分无法在图像上辨认被摄体。
[表14]
Figure GDA0002893663400001411
[表15]
Figure GDA0002893663400001421
[表16]
Figure GDA0002893663400001431
根据上述结果,实施例的入射角依赖性良好。而且,辨认评价也良好。并且,实施例能够通过涂布工序制造红外线截止滤波器,并能够以较少的工序数制造红外线截止滤波器。
另一方面,比较例的入射角依赖性较差。
实施例1~74中,在非形成有红、蓝及緑的着色图案的另一基板上形成了红外线截止滤波器,即使组入到图10所示的固体成像元件,也获得了相同的效果。
另外,表14及表15的“化合物No.”一栏中记载的红外线吸收剂为在各多次甲基色素的具体例中举出的结构的化合物。表14及表15的“化合物No.”一栏中记载的红外线吸收剂均在波长650nm以上具有着极大吸收。
符号说明
110-固体成像元件,111、111a、111b-红外线截止滤波器,112-滤色器,114-红外线透射滤波器,115-微透镜,116-平坦化层,150、150a、151-支撑体。

Claims (10)

1.一种红外线吸收组合物,其用于形成具有红外线截止滤波器的固体成像元件的所述红外线截止滤波器,其中,
所述红外线吸收组合物包含在波长650nm以上具有极大吸收、且选自多次甲基色素中的至少一种红外线吸收剂和在波长400nm以上且小于650nm的范围内具有极大吸收的彩色着色剂,
所述多次甲基色素为下述式(5)表示的方酸色素,
Figure FDA0002893663390000011
式(5)中,环A及环B分别独立地表示芳香环或杂芳香环,
XA及XB分别独立地表示具有活性氢的基团,
GA及GB分别独立地表示取代基,
kA表示0~nA的整数,kR表示0~nB的整数,
nA及nB分别表示可取代于环A或环B的最大的整数,
XA与GA、XB与GB可相互键结而形成环,GA及GB分别存在多个时,可相互键结而形成环结构。
2.根据权利要求1所述的红外线吸收组合物,其还包含选自树脂及固化性化合物中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的红外线吸收组合物,其还包含溶剂。
4.一种红外线截止滤波器,其使权利要求1至3中任一项所述的红外线吸收组合物固化而成。
5.一种层叠体,其具有权利要求4所述的红外线截止滤波器及包含彩色着色剂的滤色器。
6.一种图案形成方法,其包含:
利用权利要求1至3中任一项所述的红外线吸收组合物,在支撑体上形成红外线吸收组合物层的工序;及
通过光刻法或干式蚀刻法,对所述红外线吸收组合物层形成图案的工序。
7.一种固体成像元件,其具有权利要求4所述的红外线截止滤波器。
8.根据权利要求7所述的固体成像元件,其还具有包含彩色着色剂的滤色器。
9.根据权利要求8所述的固体成像元件,其中,
所述红外线截止滤波器与所述滤色器在所述红外线截止滤波器的厚度方向上相邻。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的固体成像元件,其还具有红外线透射滤波器。
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