CN112789525A - 滤光器和光吸收性组合物 - Google Patents
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Abstract
滤光器(1a)具有120μm以下的厚度,满足下述(i)、(ii)、(iii)以及(iv)的条件。(i)波长450nm~600nm的平均透射率为74%以上。(ii)波长750nm~1080nm的最大透射率为1%以下。(iii)作为在波长550nm~700nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的红外侧截止波长在600nm~680nm的范围。(iv)作为在波长350nm~500nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的紫外侧截止波长在350nm~420nm的范围。
Description
技术领域
本发明涉及滤光器和光吸收性组合物。
背景技术
在使用了CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合器件)或CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)等固体成像元件的成像装置中,为了得到具有良好的色彩再现性的图像,在固体成像元件的前面配置有各种滤光器。通常,固体成像元件在从紫外线区域到红外线区域的宽波长范围内具有分光灵敏度。另一方面,人的视觉灵敏度仅存在于可见光的区域。因此,为了使成像装置中的固体成像元件的分光灵敏度接近于人的视觉灵敏度,已知在固体成像元件的前面配置屏蔽红外线或紫外线的滤光器的技术。
以往,作为这种滤光器,通常利用基于电介质多层膜的光反射来屏蔽红外线或紫外线。另一方面,近年来,具备含有光吸收剂的光吸收层的滤光器正受到关注。具备光吸收层的滤光器的透射率特性难以受到入射角的影响,因此,即便在成像装置中光倾斜地入射到滤光器的情况下,也能得到色调变化少的良好的图像。除此以外,具备含有光吸收剂的膜的滤光器从成像装置的小型化和薄型化的方面考虑也是有利的。
例如,专利文献1中记载了一种滤光器,其具备具有能够吸收红外线和紫外线的UV-IR吸收层的滤光器,并具有规定的透射率特性。UV-IR吸收层例如包含由膦酸和铜离子形成的UV-IR吸收剂。
另外,专利文献2中记载了一种红外线截止滤波器,其具备含有规定的有机色素的有机色素含有层和含有膦酸铜的微粒的膦酸铜含有层。
专利文献3中记载了一种铜盐微粒分散树脂的制造方法。该制造方法包括工序A、工序B以及工序C。工序A为下述工序:用溶剂清洗包含近红外线吸收性铜盐微粒和分散剂的混合物后,使铜盐微粒沉降,除去上清液,得到铜盐微粒。工序B为下述工序:将工序A中得到的铜盐微粒分散于分散介质中,得到分散液。工序C为下述工序:混合分散液和树脂,得到铜盐微粒分散树脂。近红外线吸收性铜盐微粒的至少一部分为规定的烷基膦酸铜盐。
专利文献4中记载了一种包含近红外线吸收剂的分散液的制造方法。该制造方法中,将膦酸化合物、规定的磷酸酯化合物和铜盐在溶剂中混合,得到包含近红外吸收剂的反应混合物。使反应混合物中的固体成分沉降,除去上清。使固体成分干燥,由此得到精制的近红外线吸收剂。精制后的近红外线吸收剂被分散于分散介质中。
专利文献5中记载了一种酞菁化合物,其具有高的可见光线透射率,并且在850nm~950nm的波长区域具有高的近红外光的截止效率。
专利文献6中记载了一种红外吸收材料,其含有规定的膦酸铜化合物和树脂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6232161号公报
专利文献2:日本专利第6281023号公报
专利文献3:日本专利第5738031号公报
专利文献4:日本专利第5738014号公报
专利文献5:日本特开2007-056105号公报
专利文献6:国际公开第2009/123016号
发明内容
发明所要解决的课题
根据专利文献1的实施例,UV-IR吸收层的厚度大致在130μm~220μm的范围。专利文献1中还记载了一种具备具有76μm厚度的UV-IR吸收层的滤光器,该滤光器具备红外线玻璃吸收基板,通过UV-IR吸收层与红外线玻璃吸收基板的组合而获得了规定的透射率特性。
在专利文献2中记载的技术中,必须分别形成有机色素含有层和膦酸铜含有层,红外线截止滤波器的制造工序容易变得繁杂。
在使用专利文献3中记载的铜盐微粒分散树脂形成近红外线吸收层的情况下,不确定该近红外线吸收层具有何种透射率特性。除此以外,在使用专利文献4中记载的包含近红外线吸收剂的分散液形成近红外线吸收层的情况下,不确定该近红外线吸收层具有何种透射率特性。
专利文献5中记载的酞菁化合物具有高的可见光线透射率,并且在850nm~950nm的波长区域具有高的近红外光的截止效率。另一方面,在使用该酞菁化合物形成近红外线吸收层的情况下,不确认该近红外线吸收层具有何种透射率特性。
根据专利文献6,用两片载玻片夹持由含有规定的膦酸铜化合物和树脂的红外吸收材料形成的厚度0.76mm的片,测定所得到的夹层玻璃的分光透射率。该夹层玻璃在波长750nm~1080nm的最大透射率比较高。
因此,本发明提供一种滤光器,其具备光吸收层,该光吸收层尽管具有规定的厚度以下(例如120μm以下或80μm以下)的厚度,但具有所期望的透射率特性,有利于简化滤光器的制造工序。另外,本发明提供一种光吸收性组合物,其适合形成这种滤光器的光吸收层。
用于解决课题的手段
本发明提供一种滤光器,其具备具有120μm以下的厚度并满足下述(i)、(ii)、(iii)以及(iv)的条件的光吸收层。
(i)波长450nm~600nm的平均透射率为74%以上。
(ii)波长750nm~1080nm的最大透射率为1%以下。
(iii)作为在波长550nm~700nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的红外侧截止波长在600nm~680nm的范围。
(iv)作为在波长350nm~500nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的紫外侧截止波长在350nm~420nm的范围。
另外,本发明提供一种滤光器,其具备具有80μm以下的厚度并满足下述(I)、(II)、(III)以及(IV)的条件的光吸收层。
(I)波长450nm~600nm的平均透射率为74%以上。
(II)波长750nm~1080nm的最大透射率为5%以下。
(III)作为在波长550nm~700nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的红外侧截止波长在600nm~680nm的范围。
(IV)作为在波长350nm~500nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的紫外侧截止波长在350nm~420nm的范围。
此外,本发明提供一种光吸收性组合物,其含有膦酸铜和有机溶剂,
作为上述膦酸铜的生成中的副产物的酸的浓度为1.0质量%以下。
发明的效果
上述滤光器中的光吸收层尽管具有规定的厚度以下的厚度,但具有所期望的分光透射率,有利于简化滤光器的制造工序。另外,上述光吸收性组合物适合形成上述滤光器的光吸收层。
附图说明
图1A是本发明的实施方式的一例的滤光器的截面图。
图1B是本发明的实施方式的另一例的滤光器的截面图。
图2是示出具备本发明的实施方式的一例的滤光器的成像光学系统的截面图。
图3是实施例1的滤光器的透射率光谱。
图4是实施例2的滤光器的透射率光谱。
图5是实施例3的滤光器的透射率光谱。
图6是实施例4的滤光器的透射率光谱。
图7是实施例5的滤光器的透射率光谱。
图8是实施例6的滤光器的透射率光谱。
图9是实施例7的滤光器的透射率光谱。
图10是实施例8的滤光器的透射率光谱。
图11是实施例9的滤光器的透射率光谱。
图12是比较例1的滤光器的透射率光谱。
图13是比较例2的滤光器的透射率光谱。
图14是比较例3的滤光器的透射率光谱。
图15是比较例4的滤光器的透射率光谱。
图16是比较例5的滤光器的透射率光谱。
图17是透明玻璃基板(SCHOTT公司制造、产品名:D263 T eco)的透射率光谱。
具体实施方式
下面,对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是,下述说明涉及本发明的一例,本发明并不限定于这些说明。
如图1A所示,滤光器1a具备光吸收层10。光吸收层10例如具有120μm以下的厚度。另外,光吸收层10例如满足下述(i)、(ii)、(iii)以及(iv)的条件。
(i)波长450nm~600nm的平均透射率为74%以上。
(ii)波长750nm~1080nm的最大透射率为1%以下。
(iii)作为在波长550nm~700nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的红外侧截止波长在600nm~680nm的范围。
(iv)作为在波长350nm~500nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的紫外侧截止波长在350nm~420nm的范围。
通过使光吸收层10满足(i)的条件,滤光器1a容易在可见光区域具有足够高的透射率。因此,在与固体成像元件一起使用滤光器1a时,可见光容易以充分的亮度入射到固体成像元件。
通过使光吸收层10满足(ii)的条件,即便滤光器1a不具备光吸收层10以外的光吸收层和近红外线反射层,滤光器1a也容易在波长750nm~1080nm具有足够低的透射率。因此,滤光器1a容易在近红外线区域具有良好的光屏蔽性,因而在与固体成像元件一起使用滤光器1a时,能够截止人的视觉无法感知的近红外线区域的光。其结果,滤光器1a的特性容易适合人的视觉灵敏度。
通过使光吸收层10满足(iii)和(iv)的条件,滤光器1a的特性容易适合人的视觉灵敏度。
在光吸收层10满足(i)~(iv)的条件的情况下,对光吸收层10的厚度的下限没有特别限定,例如为70μm以上。
光吸收层10也可以具有80μm以下的厚度。这种情况下,光吸收层10例如满足下述(I)、(II)、(III)以及(IV)的条件。
(I)波长450nm~600nm的平均透射率为74%以上。
(II)波长750nm~1080nm的最大透射率为5%以下。
(III)作为在波长550nm~700nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的红外侧截止波长在600nm~680nm的范围。
(IV)作为在波长350nm~500nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的紫外侧截止波长在350nm~420nm的范围。
通过使光吸收层10满足(II),滤光器1a容易在近红外线区域具有充分的光屏蔽性。
在光吸收层10满足(I)~(IV)的条件的情况下,对光吸收层10的厚度的下限没有特别限定,例如为40μm以上。
光吸收层10在波长700nm的透射率例如为15%以下。这种情况下,滤光器1a容易在近红外线区域具有高的光屏蔽性。其结果,滤光器1a的特性更容易适合人的视觉灵敏度。光吸收层10在波长700nm的透射率优选为12%以下、更优选为10%以下、进一步优选为5%以下。
光吸收层10例如含有膦酸铜和有机色素。有机色素的吸收极大波长典型地为720nm~780nm。有机色素的吸收极大波长例如可以由以甲醇为溶剂的有机色素的溶液的吸收光谱来确定。
膦酸铜引起的光吸收基于铜络合物的d轨道间的跃迁,原本为禁戒跃迁,但由于对称性紊乱而发生了跃迁。因此,由膦酸铜引起的光吸收所导致的吸光度低。因此,为了通过膦酸铜的光吸收来提高滤光器的光吸收性能,需要增加光吸收层中的膦酸铜的含量。但是,特定体积的树脂中可包含的膦酸铜的量存在限度,为了提高滤光器的光吸收性能,需要增大光吸收层的厚度。另一方面,强烈需要滤光器的薄型化。因而,本发明人尝试了制作单一的光吸收层,其含有吸收波长区域窄但能发挥出高吸光度的有机色素、和难以发挥出高吸光度但吸收波长区域宽的膦酸铜。但是,可知:若在单一的光吸收层中共存膦酸铜和有机色素,则有可能无法充分发挥出有机色素原本具有的光吸收性能。本发明人认为,可能是由于膦酸铜生成中的副产物的影响而无法充分发挥出有机色素原本具有的光吸收性能。因此,本发明人反复进行了大量的试验,结果开发出了一种能够在用于形成光吸收层的光吸收性组合物中适当地除去膦酸铜生成中的副产物的方法。光吸收层10即便含有膦酸铜和有机色素,有机色素也能发挥出适当的光吸收性能,具有所期望的透射率特性。
在光吸收层10含有膦酸铜和有机色素的情况下,例如,在波长650nm~1000nm中,光吸收层10的吸收极大波长为700nm~900nm。
膦酸铜由膦酸和铜离子形成。膦酸没有特别限定。膦酸例如为具有烷基或芳基的膦酸。烷基可以为直链烷基,也可以为支链烷基。烷基中的碳原子的数目例如为2~10。膦酸例如为选自由乙基膦酸、丙基膦酸、丁基膦酸、戊基膦酸、己基膦酸、庚基膦酸以及辛基膦酸组成的组中的至少一种。为了形成膦酸铜,可以使用一种膦酸,也可以使用两种以上的膦酸。
有机色素只要其吸收极大波长为720nm~780nm就没有特别限定。有机色素例如为选自由酞菁系化合物、花青系化合物、方酸菁系化合物、二亚铵系化合物、萘酞菁系化合物以及克酮酸菁系化合物组成的组中的至少一种。光吸收层10可以含有一种有机色素,也可以含有两种以上的有机色素。
光吸收层10例如进一步含有树脂。在光吸收层10中,膦酸铜和有机色素例如被树脂所包含。树脂例如只要能够包含膦酸铜和有机色素,并且具有所期望的耐久性,就不限定于特定的树脂。树脂例如为选自由聚乙烯醇缩醛树脂、(甲基)丙烯酸类树脂、聚酯树脂、聚烯烃树脂、聚碳酸酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂以及降冰片烯树脂组成的组中的至少一种。其中,作为含有于光吸收层10中的树脂,优选可以使用聚乙烯醇缩丁醛树脂等聚乙烯醇缩醛树脂。
如图1A所示,滤光器1a可以进一步具备透明基板20。光吸收层10例如覆盖透明基板20的一个主表面。光吸收层10例如可以与透明基板20的一个主表面接触。透明基板20在波长400nm~700nm的范围内例如具有80%以上的透射率,优选具有85%以上的透射率,更优选具有90%以上的透射率。
透明基板20的材料不限于特定的材料,例如为规定的玻璃或树脂。在透明基板20的材料为玻璃的情况下,透明基板20例如由钠钙玻璃和硼硅酸玻璃等硅酸盐玻璃形成。透明基板20的材料可以为红外线截止玻璃。红外线截止玻璃例如能够为包含CuO的磷酸盐玻璃或氟磷酸盐玻璃。
在透明基板20的材料为树脂的情况下,该树脂例如为降冰片烯系树脂等环状烯烃系树脂、聚芳酯系树脂、丙烯酸类树脂、改性丙烯酸类树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚碳酸酯树脂、或有机硅树脂。
光吸收层10例如可以通过使涂布光吸收层用组合物而形成的涂膜固化来形成。光吸收层用组合物可以通过混合分散有光吸收性膦酸铜的光吸收性组合物、含有有机色素的液体、以及树脂来制备。含有有机色素的液体例如可以通过在环戊酮等规定的溶剂中加入有机色素并搅拌规定时间来制备。树脂是作为光吸收层10中含有的树脂所例示的树脂。树脂可以以预先溶解于环戊酮等规定溶剂中的状态来提供。
光吸收性组合物例如含有分散状态的上述膦酸铜和有机溶剂。膦酸铜例如能够为上述的膦酸与铜离子反应而生成的膦酸铜化合物(膦酸铜盐)。铜离子例如由铜盐所供给。这种情况下,伴随着膦酸铜的生成,作为副产物生成来自铜盐的酸。在光吸收性组合物中,作为膦酸铜生成中的副产物的酸的浓度为1.0质量%以下。由此,在使用光吸收性组合物形成的光吸收层10中,有机色素能够发挥出良好的光吸收性能,光吸收层10具有所期望的透射率特性。此外,光吸收性组合物中包含的杂质的含量减少。另外,膦酸铜不易凝集,光吸收性组合物的粘性容易保持较低。对光吸收性组合物中的副产物酸的浓度进行特定的方法没有特别限定。该方法例如能够为毛细管电泳、液相色谱法或离子色谱法。
在光吸收性组合物中,作为膦酸铜生成中的副产物的酸的浓度可以为1.0质量%以下,也可以为0.7质量%以下。
涂布不含有有机色素的光吸收性组合物与上述树脂的混合物而形成涂膜,使该涂膜固化而得到的膦酸铜含有层典型地在波长780nm~1080nm下具有足够低的平均透射率。该平均透射率优选为5%以下、更优选为1%以下。
光吸收性组合物例如在20℃~25℃的大气压环境下保存72小时后具有100mPa·s以下的粘度。这样,光吸收性组合物能够具有良好的保存性。
光吸收性组合物中的膦酸铜的平均粒径例如为5nm~200nm,可以为10nm~150nm,能够为15nm~125nm。光吸收性组合物中的膦酸铜的平均粒径例如可以通过动态光散射法来确定。
光吸收性组合物根据需要也可以含有磷酸酯化合物。由此,在光吸收性组合物中膦酸铜难以凝集。磷酸酯化合物没有特别限定,例如包含下述式(c1)所示的磷酸二酯和下述式(c2)所示的磷酸单酯中的至少一者。在下述式(c1)和下述式(c2)中,R21、R22和R3分别为-(CH2CH2O)nR4所示的1价官能团,n为1~25的整数,R4表示碳原子数为6~25的烷基。R21、R22和R3为彼此相同或不同种类的官能团。
[化1]
对光吸收性组合物的制备方法的一例进行说明。首先,将铜盐添加至四氢呋喃(THF)等规定的溶剂中并搅拌,根据需要进行过滤处理,得到铜盐的溶液。铜盐例如为乙酸铜或乙酸铜的水合物。铜盐可以为氯化铜、甲酸铜、硬脂酸铜、苯甲酸铜、焦磷酸铜、环烷酸铜以及柠檬酸铜的无水物或水合物。例如,乙酸铜一水合物表示为Cu(CH3COO)2·H2O,通过1摩尔的乙酸铜一水合物供给1摩尔的铜离子和作为副产物的2摩尔的乙酸。在使用氯化铜、甲酸铜、硬脂酸铜、苯甲酸铜、焦磷酸铜、环烷酸铜以及柠檬酸铜的无水物或水合物作为铜盐的情况下,盐酸、甲酸、硬脂酸、苯甲酸、焦磷酸、环烷酸以及柠檬酸分别作为副产物酸而生成。
接着,向该铜盐的溶液中加入式(c1)所示的磷酸二酯和式(c2)所示的磷酸单酯等磷酸酯化合物并搅拌,制备A液。另外,将上述膦酸加入到乙醇和甲醇等醇或四氢呋喃等规定的溶剂中并搅拌,制备B液。接着,一边搅拌A液,一边向A液中加入B液并搅拌规定时间,生成膦酸铜,得到C液。对C液进行抽滤,得到膦酸铜的固体物质。将所得到的膦酸铜的固体物质加入到乙醇等规定的溶剂中并搅拌,进行抽滤,得到精制的膦酸铜的固体物质。之后,将精制后的膦酸铜加入到甲苯、己烷以及二甲苯等规定的溶剂中并搅拌,得到D液。接着,一边利用蒸发器加热D液,一边进行规定时间的脱溶剂处理。由此,可以得到光吸收性组合物。脱溶剂处理可以在将D液的环境减压的状态下实施。这种情况下,可以较低地设定脱溶剂处理的温度。
可以从各种方面出发来变更滤光器1a。例如,滤光器1a可以如图1B所示的滤光器1b那样进行变更。除了特别说明的情况外,滤光器1b与滤光器1a同样地构成。只要没有技术上的矛盾,关于滤光器1a的说明也适用于滤光器1b。
如图1B所示,滤光器1b仅由光吸收层10构成。由此,滤光器1b的厚度容易变薄。滤光器1b例如可以如下制作:在规定的基板上涂布上述光吸收层用组合物而形成涂膜,使该涂膜固化而得到光吸收层10,将该光吸收层10从基板剥离,由此可以制作滤光器1b。基板能够为玻璃基板、树脂基板、金属基板或陶瓷基板。基板优选为表面涂布有氟的基板。这种情况下,容易将光吸收层10从基板剥离。
滤光器1a或1b根据需要可以进一步具备选自由光吸收层10以外的光吸收层、红外线反射膜以及防反射膜组成的组中的至少一种。红外线反射膜例如是具有不同折射率的多种材料轮流层积而成的膜。形成红外线反射膜的材料例如为SiO2、TiO2以及MgF2等无机材料或氟树脂等有机材料。防反射膜按照形成滤光器与空气的界面的方式形成,例如是用于降低可见光区域的光的反射的膜。防反射膜例如能够由树脂、氧化物以及氟化物等电介质形成。防反射膜可以是将折射率不同的两种以上的电介质层积而形成的多层膜。特别是,防反射膜可以是由SiO2等低折射率材料和TiO2或Ta2O5等高折射率材料构成的电介质多层膜。这种情况下,滤光器与空气的界面处的菲涅耳反射降低,能够增大滤光器的可见光区域的光量。
如图2所示,例如可以使用滤光器1a来提供成像光学系统100。除了滤光器1a以外,成像光学系统100例如还具备成像透镜3。成像光学系统100在数码相机等成像装置中被配置在成像元件2的前方。成像元件2例如为CCD或CMOS等固体成像元件。如图2所示,来自被摄物的光被成像透镜3聚光,紫外线和红外线被滤光器1a截止后入射到成像元件2。因此,成像元件2的分光灵敏度接近人的视觉灵敏度,能够得到色彩再现性高的良好的图像。成像光学系统100也可以代替滤光器1a或与滤光器1a一同具备滤光器1b。
实施例
<实施例1>
(光吸收性组合物的制造)
混合乙酸铜一水合物(关东化学公司制造)5.86g和乙醇(关东化学公司制造、电子工业用EL级)234.14g,搅拌1小时后,利用过滤器(Merck Millipore公司制造、商品名:Millex、型号:SLLHH25NS、孔径:0.45μm、直径:25mm)进行过滤,得到乙酸铜溶液。接着,向200g的乙酸铜溶液中加入磷酸酯化合物(第一工业制药公司制造、产品名:Plysurf A208N)2.572g并搅拌30分钟,得到A液。向正丁基膦酸(城北化学工业公司制造)2.886g中加入40g的乙醇并搅拌10分钟,得到B液。接着,一边搅拌A液一边向A液中加入B液,在室温下搅拌15分钟使其反应,得到C液。C液包含膦酸和铜离子,认为通过反应而生成的固体物质(以下称为膦酸铜的固体物质)发生了沉降。对该C液进行抽滤,得到膦酸铜的固体物质。将所得到的膦酸铜的固体物质加入到200g的乙醇中,在室温下进行10分钟搅拌后,再次进行抽滤,得到精制的膦酸铜的固体物质。进而将该精制后的膦酸铜加入到甲苯140g中,在室温下搅拌1分钟,由此得到D液。在D液中,无法观察到膦酸铜的固体物质,膦酸铜成为分散的状态。由此,认为膦酸铜的固体物质还包含一定量的具有分散作用的磷酸酯,磷酸酯有助于甲苯中的膦酸铜的分散。将D液加入到烧瓶中,在温度设定为105℃的油浴(东京理化器械公司制造、型号:OSB-2100)中加热,同时利用旋转蒸发器(东京理化器械公司制造、型号:N-1110SF)进行脱溶剂处理。其结果,作为光吸收性组合物,得到94.606g的作为光吸收性铜络合物的丁基膦酸铜的分散液。在该工艺中,认为通过使用乙酸铜,伴随着膦酸铜的生成而生成了作为副产物的乙酸。但是,所得到的膦酸铜和膦酸铜的分散液中未感到乙酸特有的气味,这暗示乙酸已被充分除去。
(光吸收性组合物的评价)
向刚制备后的光吸收性组合物中加入纯水进行液液萃取,采集水层,制备出毛细管电泳(CE)用的测定试样。使用CE装置(Agilent Technologies公司制造、产品名:Agilent1600),根据间接吸光法对CE用的测定试样实施毛细管电泳。此处,使用2,6-吡啶二羧酸系的泳动液(pH:12),并且使用熔融石英制的毛细管。其结果,刚制备后的光吸收性组合物中的乙酸的浓度为0.20质量%。
使用旋转式粘度计(SEKONIC公司制造、产品名:PR-10-L/VM-10A)测定刚制备后的光吸收性组合物的粘度。其结果,其粘度为0.89mPa·s。使用粒径测定系统(大塚电子公司制造、产品名:ELSZ-2000),根据动态光散射法测定刚制备后的光吸收性组合物中的膦酸铜的平均粒径。其结果,其平均粒径为29nm。同样地测定制备后在20℃~25℃的大气压环境下保存27天的光吸收性组合物的粘度和膦酸铜的平均粒径。其结果,其粘度为1.54mPa·s,膦酸铜的平均粒径为105nm。在制备后在20℃~25℃的大气压环境下保存了27天的光吸收性组合物中,完全未确认到膦酸铜的沉淀和凝集,确认到该光吸收性组合物保持了对形成滤光器而言没有任何问题的品质。另一方面,将作为膦酸铜的分散液的C液的一部分直接保存在0~25℃的大气压环境下,结果从保存开始起经过4天后得到了高粘度的胶状的物质。即使搅拌该胶状的物质,也不会回到最初的液态。需要说明的是,保存刚开始后的C液与上述光吸收性组合物相比未感受到外观上的差异。C液未完全除去副产物乙酸,认为发生了膦酸铜的凝集,C液变化成胶状的物质。
(有机色素含有液的制造)
称量有机色素(QCRSolutions公司制造、产品名:NIR768A、吸收极大波长:768nm)0.1g,添加环戊酮20g,搅拌30分钟,得到“有机色素含有液<1>”。需要说明的是,除了如表1所示调整有机色素的种类和环戊酮的添加量以外,与有机色素含有液<1>同样地制备有机色素含有液<2>~<6>。需要说明的是,NIR740C为QCR Solutions公司制造的有机色素,DLS740D、DLS740E、DLS744A以及DLS745B为Crysta-Lyn Chemical公司制造的有机色素。各有机色素的吸收极大波长由有机色素的甲醇溶液的吸收光谱来确定。
(光吸收层用组合物的制造)
混合3g的聚乙烯醇缩丁醛树脂(积水化学公司制造、产品名:S-LECKS-10)和30g的环戊酮并搅拌8小时,得到“PVB溶解液”。混合0.2g的PVB溶解液、0.2g的有机色素含有液<1>、2g的环戊酮和1.5g的甲苯,将所得到的混合液搅拌30分钟。之后,将6.15g的上述光吸收性组合物添加到该混合液中,进一步搅拌10分钟,得到实施例1的光吸收层用组合物。表2中示出实施例1的光吸收层用组合物中的各成分的含量。在实施例1的光吸收层用组合物中,铜的含量相对于有机色素的含量之比(铜的含量/有机色素的含量)以质量基准计为102。在实施例1的光吸收层用组合物中,膦酸的含量相对于有机色素的含量之比(膦酸的含量/有机色素的含量)以质量基准计为189。
(滤光器的制作)
在具有76mm×76mm×0.21mm的尺寸的硼硅酸玻璃形成的透明玻璃基板(SCHOTT公司制造、产品名:D263 T eco)的30mm×30mm的范围,使用分配器涂布实施例1的光吸收层用组合物而形成涂膜,在加热烘箱内以45℃下2小时、随后85℃下0.5小时的条件进行涂膜的烧制,使光吸收层用组合物固化,得到具有光吸收层的实施例1的滤光器。实施例1的滤光器中的光吸收层的厚度为81μm。关于光吸收层的厚度,使用基恩士公司制造的激光位移计LK-H008,测量光吸收层的表面与光吸收层和玻璃基板的界面的距离,由此求出。
<实施例2>
在光吸收层用组合物的制备中,将PVB溶解液的添加量变更为0.40g,除此以外与实施例1同样地得到实施例2的光吸收层用组合物。
将大金工业公司制造的OPTOOL DSX(有效成分浓度:20%)0.1g和3M公司制造的Novec 7100(氢氟醚)19.9g混合并搅拌5分钟,制作出氟处理剂(有效成分浓度:0.1%)。在具有76mm×76mm×0.21mm的尺寸的硼硅酸玻璃形成的透明玻璃基板(SCHOTT公司制造、产品名:D263 T eco)上,在转速3000rpm(每分钟转数)的条件下通过旋转涂布来涂布该氟处理剂,之后在室温下将涂膜放置24小时,得到带氟膜的基板。
在上述带氟膜的基板上涂布实施例2的光吸收层用组合物而形成涂膜,在加热烘箱内以45℃下2小时、随后85℃下0.5小时的条件进行涂膜的烧制,使光吸收层用组合物固化,得到光吸收层。之后,从带氟膜的基板上剥下光吸收层而得到仅由光吸收层构成的实施例2的滤光器。实施例2的滤光器的光吸收层的厚度为119μm。
<实施例3~8>
在光吸收层用组合物的制备中,如表1和表2所示调整有机色素含有液的种类和各成分的含量,除此以外与实施例1同样地得到实施例3~8的光吸收层用组合物。
在滤光器的制作中,代替实施例1的光吸收层用组合物而使用实施例3~8的光吸收层用组合物,除此以外与实施例1同样地分别得到实施例3~8的滤光器。
<实施例9>
(光吸收性组合物的制造)
混合乙酸铜一水合物5.86g和乙醇234.14g,搅拌1小时后,利用过滤器(MerckMillipore公司制造、商品名:Millex、型号:SLLHH25NS、孔径:0.45μm、直径:25mm)进行过滤,得到乙酸铜溶液。接着,向200g的乙酸铜溶液中加入磷酸酯化合物(第一工业制药公司制造、产品名:Plysurf A208N)2.572g并搅拌30分钟,得到A液。向乙基膦酸(JohnsonMassey公司制造)2.296g中加入40g的乙醇并搅拌10分钟,得到B液。接着,一边搅拌A液一边向A液中加入B液,在室温下搅拌15分钟使其反应,得到C液。C液包含膦酸和铜离子,认为通过反应而生成的膦酸铜的固体物质发生了沉降。对该C液进行抽滤,得到膦酸铜的固体物质。将所得到的膦酸铜的固体物质加入到200g的乙醇中,在室温下进行10分钟搅拌后,再次进行抽滤,得到精制的膦酸铜的固体物质。进而将该精制后的膦酸铜加入到甲苯90g中,在室温下搅拌1分钟,由此得到D液。在D液中,无法观察到膦酸铜的固体物质,膦酸铜成为分散的状态。由此,认为膦酸铜的固体物质还包含一定量的具有分散作用的磷酸酯,磷酸酯有助于甲苯中的膦酸铜的分散。将D液加入到烧瓶中,在温度设定为105℃的油浴中加热,同时利用旋转蒸发器进行脱溶剂处理。其结果,作为光吸收性组合物,得到82.080g的作为光吸收性铜络合物的乙基膦酸铜的分散液。与实施例1的膦酸铜和膦酸铜的分散液时同样地,实施例9的膦酸铜和膦酸铜的分散液中未感到乙酸特有的气味,这暗示乙酸已被充分除去。实施例9的膦酸铜分散液的粘度为0.84mPa·s。
(光吸收层用组合物的制造)
混合3g的聚乙烯醇缩丁醛树脂(S-LECKS-10)和30g的环戊酮并搅拌8小时,得到“PVB溶解液”。混合0.2g的PVB溶解液、0.2g的有机色素含有液<1>、2g的环戊酮和1.5g的甲苯,将所得到的混合液搅拌30分钟。之后,将5.34g的上述光吸收性组合物添加到该混合液中,进一步搅拌10分钟,得到实施例9的光吸收层用组合物。表2中示出实施例9的光吸收层用组合物中的各成分的含量。在实施例9的光吸收层用组合物中,铜的含量相对于有机色素的含量之比(铜的含量/有机色素的含量)以质量基准计为102。在实施例1的光吸收层用组合物中,膦酸的含量相对于有机色素的含量之比(膦酸的含量/有机色素的含量)以质量基准计为150。
(滤光器的制作)
代替实施例1的光吸收层用组合物而使用实施例9的光吸收层用组合物,除此以外与实施例1同样地得到实施例9的滤光器。
<比较例1>
在光吸收层用组合物的制备中,不加入作为膦酸铜的分散液的光吸收性组合物和甲苯,除此以外与实施例1同样地制备出比较例1的光吸收层用组合物。在滤光器的制作中,代替实施例1的光吸收层用组合物而使用比较例1的光吸收层用组合物,除此以外与实施例1同样地得到比较例1的滤光器。
<比较例2>
在光吸收层用组合物的制备中,不加入有机色素含有液<1>,除此以外与实施例1同样地制备出比较例2的光吸收层用组合物。在滤光器的制作中,代替实施例1的光吸收层用组合物而使用比较例2的光吸收层用组合物,除此以外与实施例1同样地得到比较例2的滤光器。比较例2的滤光器的光吸收层的厚度为130μm。
<比较例3>
在光吸收层用组合物的制备中,不加入有机色素含有液<1>,除此以外与实施例1同样地制备出比较例3的光吸收层用组合物。在滤光器的制作中,代替实施例1的光吸收层用组合物而使用比较例3的光吸收层用组合物,除此以外与实施例1同样地得到比较例3的滤光器。比较例3的滤光器的光吸收层的厚度为96μm。
<比较例4>
省略将所得到的膦酸铜的固体物质加入到200g的乙醇中并在室温下进行10分钟搅拌以及进行抽滤,除此以外与实施例1同样地制备出比较例4的光吸收性组合物。与实施例1的光吸收性组合物同样地,通过毛细管电泳求出刚制备后的比较例4的光吸收性组合物的乙酸的浓度。其结果,比较例4的光吸收性组合物的乙酸浓度为3.20质量%。之后,代替实施例1的光吸收性组合物而使用比较例4的光吸收性组合物,除此以外与实施例1同样地得到比较例4的滤光器。比较例4的滤光器的厚度为118μm。
<比较例5>
在光吸收层用组合物的制备中,代替0.2g的有机色素含有液<1>而使用表2中记载的添加量的有机色素含有液<7>,除此以外与实施例1同样地制备出比较例5的光吸收层用组合物。在滤光器的制作中,代替实施例1的光吸收层用组合物而使用比较例5的光吸收层用组合物,除此以外与实施例1同样地得到比较例5的滤光器。比较例5的滤光器的光吸收层的厚度为77μm。S2084为FEW Chemicals公司制造的有机色素。
(滤光器的光学特性)
使用紫外可见近红外分光光度计(日本分光公司制造、产品名:V670),测定0°入射角下的各实施例和各比较例的滤光器的透射率光谱。在实施例1~9的滤光器中,波长750nm~1080nm范围中的最大透射率为5%以下,波长800nm~950nm范围中的最大透射率为5%以下,波长800nm~1000nm范围中的最大透射率为5%以下。此外,在实施例1~9的滤光器中,波长1000nm~1100nm范围中的最大透射率为4.28%以下,波长1100nm~1200nm范围中的最大透射率为11.44%以下。此外,在实施例1~9的滤光器中,IR截止波长为611nm~644nm,UV截止波长为362~394nm。光吸收层的吸收极大波长为750nm~780nm。将实施例1~9的滤光器的透射率光谱分别示于图3~11。此外,将比较例1~5的滤光器的透射率光谱分别示于图12~16。将能够由图3~16所示的透射率光谱读出的特性值示于表3。实施例1和2的滤光器具有满足上述条件(i)~(iv)的良好的光学特性,暗示了在作为光吸收性的滤光器使用时发挥出良好的特性。需要说明的是,表4中示出仅上述透明玻璃基板的分光透射率,图17中示出上述透明玻璃基板的透射率光谱。在实施例1中,若基于仅透明玻璃基板的透射率光谱,则暗示了实施例1的滤光器中的光吸收层满足上述条件(i)~(iv)。实施例3~9的滤光器具有满足上述条件(I)~(IV)的良好的光学特性,暗示了在作为光吸收性的滤光器使用时发挥出良好的特性。需要说明的是,在实施例3~9中,若基于仅透明玻璃基板的透射率光谱,则暗示了实施例3~9的滤光器中的光吸收层满足上述条件(I)~(IV)。
比较例1的滤光器由于其光吸收层不含膦酸铜而仅含有有机色素作为光吸收剂,因此宽波长区域的红外线未被充分吸收,无法满足上述条件(ii)和(iv)。比较例2的滤光器由于其光吸收层仅含有膦酸铜作为光吸收剂,因此尽管具有130μm的厚度,但无法充分吸收波长600nm~780nm下的红外线,无法满足上述条件(ii)。比较例3的滤光器由于其光吸收层仅含有膦酸铜,因此尽管具有96μm的厚度,但无法充分吸收波长600nm~780nm下的红外线,无法满足上述条件(ii)。比较例5的滤光器由于包含在波长720nm~780nm的范围以外具有其吸收极大波长(669nm)的有机色素,因此无法满足上述条件(iii)。
根据实施例1的光吸收性组合物的乙酸浓度与比较例4的光吸收性组合物的乙酸浓度的对比,暗示了:通过组合了在膦酸铜的固体物质中添加乙醇与过滤的精制处理,能够有效地除去副产物乙酸。此外,比较例4的滤光器无法满足上述条件(i)。推测这是因为,在光吸收层用组合物的制作过程或涂布到基板上后的热处理过程中,由于残存在比较例4的光吸收性组合物中的乙酸的影响,有机色素的官能团的一部分发生分解或其结合状态发生变化,由此有机色素变化为在可见区域具有吸收的状态。
[表1]
[表2]
[表4]
Claims (6)
1.一种滤光器,其具备具有120μm以下的厚度并满足下述(i)、(ii)、(iii)以及(iv)的条件的光吸收层,
(i)波长450nm~600nm的平均透射率为74%以上;
(ii)波长750nm~1080nm的最大透射率为1%以下;
(iii)作为在波长550nm~700nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的红外侧截止波长在600nm~680nm的范围;
(iv)作为在波长350nm~500nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的紫外侧截止波长在350nm~420nm的范围。
2.一种滤光器,其具备具有80μm以下的厚度并满足下述(I)、(II)、(III)以及(IV)的条件的光吸收层,
(I)波长450nm~600nm的平均透射率为74%以上;
(II)波长750nm~1080nm的最大透射率为5%以下;
(III)作为在波长550nm~700nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的红外侧截止波长在600nm~680nm的范围;
(IV)作为在波长350nm~500nm的范围显示出50%的分光透射率的波长的紫外侧截止波长在350nm~420nm的范围。
3.如权利要求1或2所述的滤光器,其中,所述光吸收层含有膦酸铜和有机色素,
所述有机色素的吸收极大波长为720nm~780nm。
4.如权利要求3所述的滤光器,其中,在波长650nm~1000nm中,所述光吸收层的吸收极大波长为700nm~900nm。
5.一种光吸收性组合物,其含有膦酸铜和有机溶剂,
作为所述膦酸铜的生成中的副产物的酸的浓度为1.0质量%以下。
6.如权利要求5所述的光吸收性组合物,其在20℃~25℃的大气压环境下保存72小时后具有100mPa·s以下的粘度。
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