JP2008069260A - 近赤外線吸収材料および近赤外線吸収フィルタ - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明は、耐光性と不可視性が良好で光劣化後の変色が少ないこととを両立する近赤外線吸収材料およびこれを用いた近赤外線吸収フィルタを提供することを目的とする。
また、本発明は、近赤外線吸収フィルタをはじめ、近赤外線吸収着色樹脂組成物、液晶表示素子、光カード、光記録媒体、保護眼鏡などのオプトエレクトロニクス関連分野に適用することができる近赤外線吸収材料を提供することをも目的とする。
<1> 発光剤(以下、化合物(I−a)ともいう)の少なくとも1種と、下記一般式(II)で表される化合物を酸化することにより得られる近赤外線吸収化合物(以下、化合物(XII−a)ともいう)の少なくとも1種とを含有する近赤外線吸収材料である。
前記一般式(I−2)において、R121、R122、R123、R124、R125、R126、R127およびR128は、各々独立に水素原子または置換基を表し、R129およびR130は各々独立に置換基を表す。n129およびn130は、各々独立に0〜4の整数を表し、n129およびn130が2以上の場合は複数のR129およびR130はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(I−3)において、R131、R132、R133、R134、R136、R137、R138およびR139は、各々独立に水素原子または置換基を表し、R135は置換基を表す。n135は、0〜4の整数を表し、n135が2以上の場合は複数のR135は同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(I−4)において、R141、R142、R143、R144、R145、R146、R147、R148、R149およびR150は、各々独立に水素原子または置換基を表す。
前記<3>に記載の近赤外線吸収材料によれば、発光剤と近赤外線吸収化合物とが互いに近く存在することで、光耐性の向上効果を高めることができる。
前記<4>に記載の近赤外線吸収材料によれば、近赤外線吸収化合物の可視域の吸収に応じて発光剤の量を調整することで不可視性と光耐性を両立させることができる。
前記<6>に記載の近赤外線吸収フィルタによれば、曝光下での性能劣化が小さく、近赤外線の吸収効果を長期間維持でき、安定的に使用することができる。
また、近赤外線吸収フィルタをはじめ、近赤外線吸収着色樹脂組成物、液晶表示素子、光カード、光記録媒体、保護眼鏡などのオプトエレクトロニクス関連分野に適用可能な近赤外線吸収材料を提供することができる。
有機溶媒としては、例えば、アミド系溶媒(例えばN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1−メチルー2−ピロリドン)、スルホン系溶媒(例えばスルホラン)、スルホキシド系溶媒(例えばジメチルスルホキシド)、ウレイド系溶媒(例えばテトラメチルウレア)、エーテル系溶媒(例えばジオキサン、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル)、ケトン系溶媒(例えばアセトン、シクロヘキサノン)、炭化水素系溶媒(例えばトルエン、キシレン、n−デカン)、ハロゲン系溶媒(例えばテトラクロロエタン,クロロベンゼン、クロロナフタレン)、アルコール系溶媒(例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、シクロヘキサノール、フェノール)、ピリジン系溶媒(例えばピリジン、γ−ピコリン、2,6−ルチジン)、エステル系溶媒(例えば酢酸エチル、酢酸ブチル)、カルボン酸系溶媒(例えば酢酸、プロピオン酸)、ニトリル系溶媒(例えばアセトニトリル)、スルホン酸系溶媒(例えばメタンスルホン酸)、アミン系溶媒(例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン)が挙げられる。また、無機溶媒としては、例えば、硫酸、リン酸が挙げられる。
これらのうち、溶解性を考慮すると、化合物(I−a)に関しては好ましくは、アミド系溶媒、スルホン系溶媒、スルホキシド系溶媒、ウレイド系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、ハロゲン系溶媒、アルコール系溶媒、エステル系溶媒、ニトリル系溶媒であり、化合物(XII−a)に関しては好ましくは、アミド系溶媒、スルホン系溶媒、スルホキシド系溶媒、ウレイド系溶媒、エーテル系溶媒、炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、スルホン酸系溶媒、硫酸である。
また、分光吸収極大波長を測定する測定機器としては、通常の分光吸収測定装置(例えば、日立ハイテクノロジーズ(株)製のU−4100スペクトロフォトメーター)を用いることができる。
ここで、本発明における発光剤および近赤外線吸収化合物の詳細を説明する前に、これらに関連して示す一般式中の基について説明する。
本明細書において、脂肪族基は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アラルキル基および置換アラルキル基を意味する。アルキル基は、分岐を有していてもよく、環を形成していてもよい。アルキル基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜18であることが更に好ましい。置換アルキル基のアルキル部分は、前記アルキル基と同様である。アルケニル基は、分岐を有していてもよく、環を形成していてもよい。アルケニル基の炭素原子数は2〜20であることが好ましく、2〜18であることが更に好ましい。置換アルケニル基のアルケニル部分は、前記アルケニル基と同様である。アルキニル基は、分岐を有していてもよく、環を形成していてもよい。アルキニル基の炭素原子数は2〜20であることが好ましく、2〜18であることが更に好ましい。置換アルキニル基のアルキニル部分は、前記アルキニル基と同様である。アラルキル基および置換アラルキル基のアルキル部分は、前記アルキル基と同様である。アラルキル基および置換アラルキル基のアリール部分は、下記アリール基と同様である。
複素環のヘテロ原子の例には、B,N,O,S,SeおよびTeが含まれる。ヘテロ原子としては、N,OおよびSが好ましい。複素環は、炭素原子が遊離の原子価(一価)を有する(複素環基は炭素原子において結合する)ことが好ましい。好ましい複素環基の炭素原子数は1〜40であり、より好ましくは1〜30であり、更に好ましくは1〜20である。飽和複素環の例には、ピロリジン環、モルホリン環、2−ボラ−1,3−ジオキソラン環および1,3−チアゾリジン環が含まれる。不飽和複素環の例には、イミダゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾトリアゾール環、ベンゾセレナゾール環、ピリジン環、ピリミジン環およびキノリン環が含まれる。複素環基は、置換基を有していてもよい。置換基の例としては、前記「置換アルキル基、置換アルケニル基、置換アルキニル基及び置換アラルキル基のアルキル部分の置換基の例」として挙げたものと同様である。
本発明の近赤外線吸収材料は、発光剤の少なくとも1種と、以下に示す一般式(II)で表される化合物を酸化することにより得られる近赤外線吸収化合物の少なくとも1種とを少なくとも含んでなり、必要に応じてバインダー等の他の成分を用いて構成することができる。以下、詳細に説明する。
本発明の近赤外線吸収材料は、発光剤(化合物(I−a))の少なくとも一種を含有する。本発明における発光剤は、既述のように、ある波長の光(例えば分光吸収極大波長〜400nmの光)を吸収し、吸収した光より長波長(300〜700nm)の光を発生する無機もしくは有機の発光性化合物である。
R111として好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ヒドロキシル基、二トロ基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル又はアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキル又はアリールスルフィニル基、アルキル又はアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基であり、更に好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル又はアリールスルホニルアミノ基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、イミド基であり、更に好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アミノ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル又はアリールスルホニルアミノ基であり、更に好ましくはアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシカルボニル基、アシルアミノ基である。
R122、R123、R126およびR127として好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル又はアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルファモイル基、アルキル又はアリールスルフィニル基、アルキル又はアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、イミド基、シリル基であり、更に好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、スルファモイル基であり、更に好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基であり、更に好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基である。
n129およびn130として、好ましくは0〜3であり、更に好ましくは0〜2であり、更に好ましくは0又は1であり、0が最も好ましい。
ここで、R131、R134、R136およびR139の好ましい範囲は、前述のR121と同様である。また、R132、R133、R137およびR138の好ましい範囲は、前述のR122と同様である。
n135は、好ましくは0〜3であり、更に好ましくは0〜2であり、更に好ましくは0〜1であり、最も好ましくは0である。また、隣り合う2つのR135がベンゼン環と縮合してナフト−1,4−イル基を形成するのも好ましい。
R145およびR146として好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、シリルオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、シリル基であり、更に好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基であり、更に好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シアノ基、アルコキシ基、アミノ基であり、更に好ましくは水素原子、アルキル基である。
前記一般式(I−2)として好ましくは、R121、R124、R125およびR128が水素原子であり、R122、R123、R126およびR127が水素原子または炭素数1〜20のアルキル基であり、R129およびR130が水素原子、すなわちn129=n130=0である場合である。
前記一般式(I−3)として好ましくは、R131、R134、R136およびR139が水素原子であり、R132、R133、R137およびR138が水素原子または炭素数1〜20のアルキル基であり、R135が炭素数1〜6アルキル基(更にはベンゼン環と縮環して環を形成)であり、n135が0または1である場合である。
前記一般式(I−4)として好ましくは、R141、R144、R147およびR150が水素原子であり、R142、R143、R148およびR149が水素原子または炭素数1〜20のアルキル基であり、R145およびR146が水素原子である場合である。
本発明の近赤外線吸収材料は、下記一般式(II)で表される化合物を酸化することにより得られる近赤外線吸収化合物の少なくとも1種を含有する。この化合物は、近赤外線を吸収するものである。
(1)R211、R212、R221、R222、R231、R232、R241およびR242が水素原子、炭素数1〜8のアルキル基または炭素数6〜8のアリール基であり、R203が水素原子(すなわちn203=0)であり、R213、R223、R233およびR243が水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルキル基(更には炭素数1〜2のアルキル基)、アルコキシ基(更には炭素数1〜5の無置換のアルコキシ基)であり、n213、n223、n233およびn243が0または1である場合、または、
(2)R211、R212、R221、R222、R231、R232、R241およびR242が全て同一の基であって、かつ水素原子、炭素数1〜8のアルキル基または炭素数6〜8のアリール基であり、R203、R213、R223、R233およびR243が水素原子、すなわちn203、n213、n223、n233およびn243が0である場合、である。
前記一般式(II)で表される化合物のうち、より良好な耐光性が得られる点で、下記一般式(XII−1)で表されるジイモニウム塩化合物が好ましい。このジイモニウム塩化合物は、800nm以上の近赤外領域に強い吸収を有すると共に、可視光透過率の高いパラ型のフェニレンジアミンを基本骨格とする化合物である。
(1)R1211、R1212、R1221、R1222、R1231、R1232、R1241およびR1242が炭素数1〜8のアルキル基または炭素数6〜8のアリール基であり、R1203が水素原子(すなわちn1203=0)であり、R1213、R1223、R1233およびR1243が炭素数1〜2のアルキル基であり、n1213、n1223、n1233およびn1243が0または1であり、Xがヘキサフルオロリン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオンまたはヘキサフルオロアンチモン酸イオンであり、n1253が2である場合、または、
(2)R1211、R1212、R1221、R1222、R1231、R1232、R1241およびR1242が全て同一の基であって、かつ炭素数1〜8のアルキル基または炭素数6〜8のアリール基であり、R1203、R1213、R1223、R1233およびR1243が水素原子、すなわちn1203、n1213、n1223、n1233およびn1243が0であり、Xがヘキサフルオロリン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオンまたはヘキサフルオロアンチモン酸イオンであり、n1253が2である場合、である。
これらの製造には、前記一般式(II)で表される化合物を、Cu2+で酸化する方法(特公昭59−40825号公報、特開昭63−51,462号公報参照)、Fe3+で酸化する方法(特開平2−311,447号公報、特開平11−315,054号公報参照)、固体触媒による酸化反応を利用する方法(特開平5−98,243号公報参照)、ペルオキソ2硫酸塩で酸化する方法(特開2003−55,643号公報参照)、ジャーナル・オブ・ディスパージョン・サイエンス・アンド・テクノロジー、23巻、555ページ(2002年)に記載のヘキサフルオロアンチモン酸銀による酸化、電気的酸化(特開昭61−246,391号公報参照)、等の方法を参照することができる。
本発明の近赤外線吸収材料は、上記成分以外に、樹脂やモノマーなどの他の成分を用いることができる。
前記樹脂(バインダー)としては、例えば、ABS樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、メタクリロニトリル樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。
(1)発光剤(化合物(I−a))と近赤外線吸収化合物(化合物(XII−a))とを、溶媒(例えば、クロロホルム、塩化メチレン、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド)に溶解または分散する方法。
(2)発光剤(化合物(I−a))および近赤外線吸収化合物(化合物(XII−a))を樹脂(例えば、ABS樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、メタクリロニトリル樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、ポリエステル樹脂)と加熱、混練する方法。
(3)発光剤(化合物(I−a))および近赤外線吸収化合物(化合物(XII−a))を例えば前記溶媒に溶解または分散した中に、例えば前記樹脂を添加して加熱溶解後、薄膜化してあるいは薄膜化せずにそのまま固化する方法。
(4)発光剤(化合物(I−a))および近赤外線吸収化合物(化合物(XII−a))を例えば前記溶媒に溶解または分散したものを例えば基材もしくは前記樹脂の膜上に塗布する方法。
本発明の近赤外線吸収材料は、上記のように耐光性と不可視性とを両立できることから、新たな用途への適用も期待できる。
本発明の近赤外線吸収フィルタは、既述の本発明の近赤外線吸収材料を用いて作製されたものである。本発明の近赤外線吸収フィルタは、本発明の近赤外線吸収材料を用いて構成されるので、曝光下での赤外線の吸収劣化が小さく、近赤外線の吸収効果を長期間持続でき、安定的に使用することができる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
−近赤外線吸収フィルタの作製−
ポリスチレン10g、下記表1に示す量の発光剤(化合物(I−a))、および近赤外線吸収化合物(化合物(XII−6))0.1gにクロロホルム100mlを加えて、40℃にて15分間攪拌して溶解したものをガラス板に塗布し、室温で送風乾燥して近赤外線吸収フィルタのサンプルを作製した。
上記より得た各サンプルをキセノンランプにて9.5万ルクスで3日間照射し、照射前の化合物(XII−6)の分光吸収極大波長(λ0)に対する照射後の分光吸収極大波長(λ1)をU−4100スペクトロフォトメーター(日立ハイテクノロジーズ(株)製)を用いて測定することにより、残存比(λ1/λ0)を求め、これを耐光性を評価する指標とした。残存比は、値が大きいほど耐光性に優れることを示す。
−近赤外線吸収フィルタの作製−
ポリスチレン10g、下記表3に示す量の発光剤(化合物(I−a))、および近赤外線吸収化合物(化合物(XII−a))0.1gにクロロホルム100mlを加えて、40℃にて15分攪拌して溶解したものをガラス板に塗布し、室温で送風乾燥して近赤外線吸収フィルタのサンプルを作製した。
上記より得た各サンプルをキセノンランプにて9.5万ルクスで3日間照射し、照射前の各化合物(XII−a)の分光吸収極大波長(λ0)に対する照射後の分光吸収極大波長(λ1)をU−4100スペクトロフォトメーター(日立ハイテクノロジーズ(株)製)を用いて測定することにより、残存比(λ1/λ0)を求め、これを耐光性を評価する指標とした。残存比は、値が大きいほど耐光性に優れることを示す。
さらに、前記表1〜表4に示すサンプルでは、化合物(XII−a)を単独で含有する比較例に比し、発光剤である化合物(I−a)を共存させた場合(本発明)の方が、色が薄く、すなわち不可視性が良好なことが目視で観察された。
Claims (6)
- 前記発光剤の少なくとも1種が、下記一般式(I−1)〜(I−4)のいずれか1つで
表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の近赤外線吸収材料。
〔一般式(I−1)中、R111、R112、R113、R114、R115およびR116は、各々独立に水素原子または置換基を表す。一般式(I−2)中、R121、R122、R123、R124、R125、R126、R127およびR128は、各々独立に水素原子または置換基を表し、R129およびR130は各々独立に置換基を表す。n129およびn130は、各々独立に0〜4の整数を表し、n129およびn130が2以上の場合は複数のR129およびR130はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。一般式(I−3)中、R131、R132、R133、R134、R136、R137、R138およびR139は、各々独立に水素原子または置換基を表し、R135は置換基を表す。n135は、0〜4の整数を表し、n135が2以上の場合は複数のR135は同一でも異なっていてもよい。一般式(I−4)中、R141、R142、R143、R144、R145、R146、R147、R148、R149およびR150は、各々独立に水素原子または置換基を表す。〕 - 近赤外線吸収層を有し、前記発光剤および前記近赤外線吸収化合物は同一の前記近赤外線吸収層中に共存することを特徴とする請求項1又は2に記載の近赤外線吸収材料。
- 前記近赤外線吸収化合物に対する前記発光剤のモル比が0.05以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の近赤外線吸収材料。
- 前記近赤外線吸収化合物が、下記一般式(XII−1)で表されるジイモニウム塩化合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の近赤外線吸収材料。
〔一般式(XII−1)中、R1211、R1212、R1221、R1222、R1231、R1232、R1241およびR1242は、各々独立に、水素原子、脂肪族基または芳香族基を表し、R1203、R1213、R1223、R1233およびR1243は各々独立に置換基を表す。n1203、n1213、n1223、n1233およびn1243は、各々独立に0〜4の整数を表す。Xは、1価または2価の陰イオンを表し、n1253は1または2を表し、Xの価数とn1253の積は2である。〕 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の近赤外線吸収材料を用いてなる近赤外線吸収フィルタ。
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