JP2015043063A - 近赤外線吸収性組成物、これを用いた近赤外線カットフィルタおよびその製造方法、並びに、カメラモジュールおよびその製造方法 - Google Patents

近赤外線吸収性組成物、これを用いた近赤外線カットフィルタおよびその製造方法、並びに、カメラモジュールおよびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】硬化膜としたときに高い近赤外線遮蔽性を維持しつつ、耐熱性に優れた硬化膜を形成できる近赤外線吸収性組成物を提供する。【解決手段】銅成分に対して、下記一般式(I)で表されるスルホン酸またはその塩を2種以上反応させてなる銅錯体、および、溶剤を含有する、近赤外線吸収性組成物。一般式(I)(一般式(I)中、R1は有機基を表す。)【選択図】 なし

Description

本発明は、近赤外線吸収性組成物、これを用いた近赤外線カットフィルタおよびその製造方法、並びに、カメラモジュールおよびその製造方法に関する。
ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カメラ機能付き携帯電話などにはカラー画像の固体撮像素子であるCCDやCMOSイメージセンサが用いられている。これら固体撮像素子はその受光部において近赤外線に感度を有するシリコンフォトダイオードを使用しているために、視感度補正を行うことが必要であり、近赤外線カットフィルタ(以下、IRカットフィルタともいう)を用いることが多い。
このような近赤外線カットフィルタの材料として、スルホン酸エステル銅錯体を用いた近赤外線吸収性組成物(特許文献1)や、リン酸エステル銅錯体を用いた近赤外線吸収性組成物も知られている(特許文献2)。
特開2001−213918号公報 国際公開WO1999/010354号パンフレット(特許第3933392号)
本発明は、硬化膜としたときに高い近赤外線遮蔽性を維持しつつ、耐熱性に優れた硬化膜を形成できる近赤外線吸収性組成物を提供することを目的とする。
かかる状況のもと、本発明者が鋭意検討を行った結果、近赤外線吸収性組成物において、スルホン酸またはその塩を2種以上か、(メタ)アクリルエステル基を含有しないスルホン酸を用いた銅錯体を配合することにより、上記課題を解決しうることを見出した。
具体的には、以下の手段<1>により、好ましくは、手段<2>〜<27>により、上記課題は解決された。
<1>銅成分に対して、下記一般式(I)で表されるスルホン酸またはその塩を2種以上反応させてなる銅錯体を含有する、近赤外線吸収性組成物。
一般式(I)
Figure 2015043063
(一般式(I)中、R1は有機基を表す。)
<2>銅を中心金属とし、下記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が互いに異なる銅錯体、または、下記一般式(II)で表される構造を含有し、該構造が互いに異なる銅錯体、ならびに、
溶剤を含有する近赤外線吸収性組成物。
Figure 2015043063
(一般式(I)中、R1は有機基を表す。一般式(II)中、R2は有機基を表す。「*」は、銅と配位結合する部位を示す。)
<3>R1およびR2は、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基または不飽和二重結合を有する有機基である、<1>または<2>に記載の近赤外線吸収性組成物。
<4>R1および/またはR2が、分子量300以下の有機基である、<1>〜<3>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物。
<5>一般式(I)で表されるスルホン酸が、無置換のアルキルスルホン酸、置換または無置換のアリールスルホン酸、フッ素原子で置換されたアルキルスルホン酸、および、置換または無置換のアルケニルスルホン酸のいずれかから選択される、<1>〜<4>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物。
<6>銅錯体が、銅成分に対して、一般式(I)で表されるスルホン酸もしくはその塩を3種以上反応させてなる<1>〜<5>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物、または、
近赤外線吸収性組成物が、一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が互いに異なる銅錯体、または、一般式(II)で表される構造であって、該構造が互いに異なる構造を含有する銅錯体を3種以上含有する、<2>〜<5>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物。
<7>近赤外線吸収性組成物が、さらに、一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が全て同一である銅錯体、または、一般式(II)で表される構造を含有し、該構造が全て同一である銅錯体を含有する、<2>〜<6>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物。
<8>銅成分に対して、下記一般式(III)で表されるスルホン酸またはその塩を反応させてなる銅錯体、および、
溶剤を含有する近赤外線吸収性組成物。
一般式(III)
Figure 2015043063
(一般式(III)中、R3は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。)
<9>銅を中心金属とし、下記一般式(III)で表されるスルホン酸を配位子とする銅錯体、または、下記一般式(IV)で表される構造を含有する銅錯体、および、
溶剤を含有する近赤外線吸収性組成物。
Figure 2015043063
(一般式(III)中、R3は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。一般式(IV)中、R4は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。「*」は、銅と配位結合する部位を示す。)
<10>R3およびR4は、それぞれ独立して、アルキル基またはアリール基を有する有機基である、<8>または<9>に記載の近赤外線吸収性組成物。
<11>R3および/またはR4が、分子量300以下の有機基である、<8>〜<10>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物。
<12>一般式(III)で示されるスルホン酸が、無置換のアルキルスルホン酸、置換または無置換のアリールスルホン酸、フッ素原子で置換されたアルキルスルホン酸、および、置換または無置換のアルケニルスルホン酸のいずれかから選択される、<8>〜<11>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物。
<13>近赤外線吸収性組成物が、一般式(III)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が全て同一である銅錯体、または、一般式(IV)で表される構造を含有し、該構造が全て同一である銅錯体を2種以上含有する、<9>〜<12>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物。
<14>銅錯体が、カルボン酸を配位子としてさらに有する、<1>〜<13>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物。
<15>硬化性化合物をさらに含有する、<1>〜<14>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物。
<16>硬化性化合物が、3官能以上の(メタ)アクリレートおよび/またはエポキシ樹脂である、<15>に記載の近赤外線吸収性組成物。
<17>近赤外線吸収性組成物の固形分が35〜90質量%である、<1>〜<16>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物。
<18>固体撮像素子用イメージセンサ上に塗膜形成して用いられる、<1>〜<17>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物。
<19>銅成分に対して、酸基を2以上有する化合物またはその塩を反応させてなる銅錯体を含有する近赤外線吸収性組成物。
<20>2以上の酸基を有する化合物に含まれる酸基が、スルホン酸基、カルボン酸基およびリン原子を含有する酸基から選択される、<19>に記載の近赤外線吸収性組成物。
<21>2以上の酸基を有する化合物が、少なくとも、スルホン酸基とカルボン酸基を含む、<19>に記載の近赤外線吸収性組成物。
<22><1>〜<21>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物を用いて作成された近赤外線カットフィルタ。
<23>固体撮像素子基板と、固体撮像素子基板の受光側に配置された<22>記載の近赤外線カットフィルタとを有するカメラモジュール。
<24>固体撮像素子基板と、固体撮像素子基板の受光側に配置された近赤外線カットフィルタとを有するカメラモジュールの製造方法であって、固体撮像素子基板の受光側において、<1>〜<21>のいずれかに記載の近赤外線吸収性組成物を塗布することにより近赤外線カットフィルタを形成する工程を有する、カメラモジュールの製造方法。
<25>銅成分に対して、下記一般式(I)で表されるスルホン酸またはその塩を2種以上反応させてなる、スルホン酸銅錯体混合物。
一般式(I)
Figure 2015043063
(一般式(I)中、R1は有機基を表す。)
<26>銅を中心金属とし、下記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が互いに異なるスルホン酸銅錯体、または、下記一般式(II)で表される構造を含有し、該構造が互いに異なるスルホン酸銅錯体、および、
下記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が全て同一であるスルホン酸銅錯体、または、下記一般式(II)で表される構造を含有し、該構造が全て同一であるスルホン酸銅錯体を含有する、スルホン酸銅錯体混合物。
Figure 2015043063
(一般式(I)中、R1は有機基を表す。一般式(II)中、R2は有機基を表す。「*」は、銅と配位結合する部位を示す。)
<27>銅成分に対して、下記一般式(III)で表されるスルホン酸またはその塩を反応させてなるスルホン酸銅錯体、
銅を中心金属とし、下記一般式(III)で表されるスルホン酸を配位子とするスルホン酸銅錯体、または、
下記一般式(IV)で表される構造を含有するスルホン酸銅錯体。
Figure 2015043063
(一般式(III)中、R3は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。一般式(IV)中、R4は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。「*」は、銅と配位結合する部位を示す。)
<28>銅錯体が、一般式(III)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が全て同一であるスルホン酸銅錯体、または、一般式(IV)で表される構造を含有し、該構造が全て同一であるスルホン酸銅錯体
を2種以上含有するスルホン酸銅錯体混合物である、<27>に記載のスルホン酸銅錯体。
本発明によれば、硬化膜としたときに高い近赤外線遮蔽性を維持しつつ、耐熱性に優れた硬化膜を形成できる近赤外線吸収性組成物を提供することができる。
本発明の実施形態に係る固体撮像素子を備えたカメラモジュールの構成を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る固体撮像素子基板の概略断面図である。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書中において、“(メタ)アクリレート”はアクリレートおよびメタクリレートを表し、“(メタ)アクリル”はアクリルおよびメタクリルを表し、“(メタ)アクリロイル”はアクリロイルおよびメタクリロイルを表す。また、本明細書中において、“単量体”と“モノマー”とは同義である。本発明における単量体は、オリゴマーおよびポリマーと区別され、重量平均分子量が2,000以下の化合物をいう。
本明細書中において、重合性化合物とは、重合性官能基を有する化合物のことをいい、単量体であっても、ポリマーであってもよい。重合性官能基とは、重合反応に関与する基をいう。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含するものである。
本発明における近赤外線とは、極大吸収波長領域が700〜2500nmの光(電磁波)をいう。
<スルホン酸銅錯体>
以下、本発明のスルホン酸銅錯体の第1の実施の形態および第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態は、銅成分に対して、スルホン酸またはその塩を2種以上反応させてなるスルホン酸銅錯体である。第2の実施の形態は、(メタ)アクリルエステル基を含有しないスルホン酸と銅とを含有するスルホン酸銅錯体である。
本発明のスルホン酸銅錯体を用いることにより、本発明のスルホン酸銅錯体を配合した近赤外吸収性組成物を硬化膜としたときに、高い近赤外線遮蔽性を維持しつつ、耐熱性を向上させることができる。リン酸エステル銅錯体ではなく本発明のスルホン酸銅錯体を用いることにより、硬化膜としたときに高い近赤外線遮蔽性を維持しつつ、耐熱性に優れた硬化膜を形成することができる近赤外吸収性組成物を提供することができる。
<<第1の実施の形態>>
本発明のスルホン酸銅錯体は、銅成分に対して、下記一般式(I)で表されるスルホン酸またはその塩を2種以上反応させてなるものである。このような本発明のスルホン酸銅錯体を用いることにより、本発明のスルホン酸銅錯体を配合した近赤外吸収性組成物中での溶剤(特に有機溶剤)への溶解性をより向上させることができる。
本発明のスルホン酸銅錯体は、好ましくは、銅成分に対して、下記一般式(I)で表されるスルホン酸またはその塩を3種以上(より好ましくは3種または4種)反応させてなるものである。これにより、本発明のスルホン酸銅錯体を配合した近赤外吸収性組成物中での溶剤(特に有機溶剤)への溶解性をさらに向上させることができる。
Figure 2015043063
(一般式(I)中、R1は有機基を表す。)
一般式(I)で表されるスルホン酸およびその塩は、銅に配位する配位子として作用する。ここで、配位子とは、銅錯体の中で銅原子の周囲に立体的に配置されて銅原子と結合している他の中性分子などのことをいう。
本発明のスルホン酸銅錯体は、前記一般式(I)で表されるスルホン酸が、無置換のアルキルスルホン酸、置換または無置換のアリールスルホン酸、フッ素原子で置換されたアルキルスルホン酸、および、置換または無置換のアルケニルスルホン酸のいずれかから選択されることが好ましい。
無置換のアルキルスルホン酸としては、例えば、前記一般式(I)中、R1として上述した無置換のアルキル基を有するスルホン酸が挙げられる。
置換または無置換のアリールスルホン酸としては、例えば、前記一般式(I)中、R1として上述した置換または無置換のアリール基を有するスルホン酸が挙げられる。
フッ素原子で置換されたアルキルスルホン酸としては、例えば、前記一般式(I)中、R1として上述したフッ素原子で置換されたアルキル基を有するスルホン酸が挙げられる。
置換または無置換のアルケニルスルホン酸としては、例えば、前記一般式(I)中、R1として上述した炭素−炭素二重結合を含むアルキル基が挙げられる。
一般式(I)中、R1は有機基を表し、炭化水素基、具体的にはアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、不飽和二重結合を有する有機基のいずれかから選択されることが好ましく、アルキル基、アリール基または不飽和二重結合を有する有機基であることが好ましい。
1におけるアルキル基は、置換されていてもよい。また、R1におけるアルキル基は、鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよいが、直鎖状のものが好ましい。アルキル基としては、炭素数1〜30のアルキル基が好ましく、炭素数1〜20のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜5のアルキル基がさらに好ましい。
1におけるアリール基としては、置換または無置換の炭素数6〜25のアリール基が好ましく、置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基がさらに好ましく、置換基を有する炭素数6〜10のアリール基がより好ましい。また、R1におけるアリール基としては、6員環が好ましい。また、R1におけるアリール基は、単環または縮合環であってもよいが、単環であることがより好ましい。R1におけるアリール基が縮合環である場合、2〜8の縮合環が好ましく、2〜4の縮合環がより好ましい。特に、R1におけるアリール基としては、置換基を有するフェニル基が好ましい。
1におけるヘテロアリール基としては、5員環または6員環が好ましい。また、ヘテロアリール基は、単環または縮合環であり、単環または2〜8の縮合環が好ましく、単環または2〜4の縮合環がより好ましい。具体的には、窒素、酸素、硫黄原子の少なくとも一つを含有する単環、または多環芳香族環から誘導されるヘテロアリール基が用いられる。ヘテロアリール基中のヘテロアリール環の例としては、例えば、オキゾール環、チオフェン環、チアスレン環、フラン環、ピラン環、イソベンゾフラン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサジン環、ピロール環、ピラゾール環、イソチアゾール環、イソオキサゾール環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、イソインドリジン環、インドール環、インダゾール環、プリン環、キノリジン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キナゾリン環、シノリン環、プテリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナンスリン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナンスロリン環、フタラジン環、フェナルザジン環、フェノキサジン環、フラザン環等が挙げられる。
上述したアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基の置換基としては、重合性基(好ましくは、炭素−炭素二重結合を含む重合性基)、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基、カルボン酸エステル基(例えば−CO2CH3)、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、エーテル基、スルホニル基、スルフィド基、アミド基、アシル基、ヒドロキシ基、カルボキシル基などが例示される。
置換基としては、スルホン酸基、リン原子を含有する酸基、アミノ基、カルバモイル基、カルバモイルオキシ基等も挙げられる。R1が直鎖状のアルキル基および分岐状のアルキル基である場合に有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、重合性基およびカルボン酸基の少なくとも1種が挙げられる。
重合性基としては、例えば、炭素−炭素二重結合を含む重合性基(好ましくは、ビニル基、(メタ)アクリロイルオキシ基)、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、アジリジニル基などが挙げられる。これらの中でも、ビニル基、(メタ)アクリロイルオキシ基)および(メタ)アクリロイル基が好ましく、ビニル基および(メタ)アクリロイルオキシ基)がより好ましい。
なお、上述した不飽和二重結合を有する有機基としては、前記重合性基を置換基として有するアルキル基、重合性基を置換基として有するアリール基が挙げられる。例えば、不飽和二重結合を有する有機基としては、−L−C=Cが挙げられる。ここで、Lは、−(CH2m−(mは1〜10の整数、好ましくは1〜6の整数、より好ましくは1〜4の整数)、炭素数5〜10の環状のアルキレン基、炭素数6〜10のアリール基、または、これらの基と、−O−、−COO−、−S−、−NH−および−CO−の少なくとも1つの組み合わせからなる基が好ましい。ハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
ハロゲン化アルキル基としては、フッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。特に、フッ素原子を2つ以上有する炭素数が1〜10のアルキル基が好ましく、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれであってもよいが、直鎖状または分岐鎖状のものが好ましい。フッ素原子で置換されたアルキル基における炭素数は、1〜10がより好ましく、1〜5がさらに好ましく、1〜3がより好ましい。フッ素原子で置換されたアルキル基は、末端の構造が(−CF3)であることが好ましい。フッ素原子で置換されたアルキル基は、フッ素原子の置換率が、50〜100%であることが好ましく、80〜100%であることがさらに好ましい。ここで、フッ素原子の置換率とは、フッ素原子で置換されたアルキル基において、水素原子がフッ素原子に置換されている比率(%)のことをいう。
特に、ハロゲン化アルキル基としては、ペルフルオロアルキル基がより好ましく、炭素数1〜10のペルフルオロアルキル基がさらに好ましく、トリフルオロエチル基及びトリフルオロメチル基がさらに好ましい。
カルボン酸エステルとしては、例えば、カルボン酸メチル基、カルボン酸エチル基、カルボン酸プロピル基およびカルボン酸ブチル基等が挙げられ、カルボン酸メチル基が好ましい。
また、上述したアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は、上述した置換基および/または二価の連結基を有していてもよい。二価の連結基としては、−(CH2m−(mは1〜10の整数、好ましくは1〜6の整数、より好ましくは1〜4の整数)、炭素数5〜10の環状のアルキレン基、または、これらの基と、−O−、−COO−、−S−、−NH−および−CO−の少なくとも1つの組み合わせからなる基が好ましい。
本発明のスルホン酸銅錯体は、R1において、アルキル基が置換基を有する場合、置換基としては、上述したハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)、ビニル基、(メタ)アクリロイルオキシ基)および(メタ)アクリロイル基が好ましく、ビニル基および(メタ)アクリロイルオキシ基)がより好ましい。また、R1がアルキル基である場合に有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、スルホン酸基、カルボン酸基およびカルボン酸メチル基の少なくとも1種も挙げられる。
また、R1において、アリール基が置換基を有する場合、置換基としては、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)、ビニル基、無置換のアルキル基(好ましくはメチル基)、カルボン酸エステル基(好ましくはカルボン酸メチルエステル基)、(メタ)アクリロイル基が好ましく、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、メチル基がより好ましい。また、R1がアリール基である場合に有していてもよい置換基としては、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、スルホン酸基およびカルボン酸基の少なくとも1種も挙げられる。
前記一般式(I)中、R1は、分子量300以下の有機基であることが好ましく、分子量50〜200の有機基がより好ましく、分子量60〜100の有機基がさらに好ましい。
以下、本発明のスルホン酸銅錯体の好ましい形態(1A)〜(1D)を例示するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(1A)銅を中心金属とし、前記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が互いに異なる銅錯体(以下、銅錯体(I−A)ともいう)、または、下記一般式(II)で表される構造を含有し、該構造が互いに異なる銅錯体(以下、銅錯体(II−A)ともいう)。ここで、銅をCu、互いに異なる配位子(スルホン酸)をA、Bとしたとき、銅錯体(I−A)および銅錯体(II−A)は、A−Cu−Bのような構造、すなわち、銅に対して非対称な構造を有する。
一般式(II)
Figure 2015043063
(一般式(II)中、R2は有機基を表す。「*」は、銅と配位結合する部位を示す。)
前記一般式(II)中、R2は、前記一般式(I)におけるR1と同義であり、好ましい範囲も同様である。
(1B)前記(1A)の形態において、さらに、前記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が全て同一であるスルホン酸銅錯体(以下、銅錯体(I−B)ともいう)、または、前記一般式(II)で表される構造を含有し、該構造が全て同一であるスルホン酸銅錯体(以下、銅錯体(II−B)ともいう)を含有する、スルホン酸銅錯体混合物。
すなわち、銅錯体(I−A)または銅錯体(II−A)と、銅錯体(I−B)または銅錯体(II−B)を含有するスルホン酸銅錯体混合物。ここで、銅をCu、配位子(スルホン酸)をAまたはBとしたとき、銅錯体(I−B)および銅錯体(II−B)は、A−Cu−AまたはB−Cu−Bのような構造、すなわち、銅に対して対称な構造を有する。
(1C)前記銅錯体(I−A)または前記銅錯体(II−A)を3種以上(好ましくは3種または4種)含有するスルホン酸銅錯体混合物。
(1D)前記(1C)の形態において、さらに、銅錯体(I−A)または銅錯体(II−A)と、銅錯体(I−B)または銅錯体(II−B)を含有するスルホン酸銅錯体混合物。すなわち、前記銅錯体(I−A)または前記銅錯体(II−A)を3種以上(好ましくは3種または4種)と、銅錯体(I−A)または銅錯体(II−A)を含有するスルホン酸銅錯体混合物。
<<第2の実施の形態>>
本発明のスルホン酸銅錯体は、銅成分に対して、下記一般式(III)で表されるスルホン酸またはその塩を反応させてなるスルホン酸銅錯体、銅を中心金属とし、下記一般式(III)で表されるスルホン酸を配位子とするスルホン酸銅錯体、または、下記一般式(IV)で表される構造を含有するスルホン酸銅錯体であってもよい。
このような本発明のスルホン酸銅錯体を用いることにより、本発明のスルホン酸銅錯体を配合した近赤外吸収性組成物中での溶剤(特に水)への溶解性をより向上させることができる。
Figure 2015043063
(一般式(III)中、R3は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。一般式(IV)中、R4は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。「*」は、銅と配位結合する部位を示す。)
ここで、前記一般式(III)および(IV)中、R3およびR4は、(メタ)アクリルエステル基を含有する有機基を除くこと以外は、前記一般式(I)および一般式(II)におけるR1およびR2と同義である。
前記一般式(III)および(IV)中、R3およびR4は、前記一般式(I)および一般式(II)におけるR1およびR2で説明したアルキル基(特に、無置換の炭素数1〜10のアルキル基)、置換基を有するアリール基(特に、置換基として炭素数1〜5のアルキル基を有するアリール基)、不飽和二重結合を有する有機基(特に、置換基としてビニル基を有する炭素数1〜10のアルキル基および置換基としてビニル基を有する炭素数6〜10のアリール基、二価の連結基(特に、−(CH2m−(mは1〜10の整数)と炭素数5〜10の環状のアルキレン基と−CO−との組み合わせからなる基)を有する炭素数1〜10のアルキル基)であることが好ましい。
また、銅成分と反応させるスルホン酸またはその塩は、通常1種以上であり、好ましくは2種以上であり、より好ましくは3種以上であり、特に好ましくは3種または4種である。
以下、本発明のスルホン酸銅錯体の好ましい形態を例示するが、これに限定されるものではない。
(2A)銅成分に対して、前記一般式(III)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が全て同一であるスルホン酸銅錯体(以下、銅錯体(III−A)ともいう)、または、銅を中心金属とし、前記一般式(IV)で表される構造を含有し、該構造が全て同一であるスルホン酸銅錯体(以下、銅錯体(IV−A)ともいう)を1種含有するスルホン酸銅錯体。すなわち、前記銅錯体(III−A)または前記銅錯体(IV−A)を1種含有するスルホン酸銅錯体。
(2B)銅成分に対して、前記銅錯体(III−A)、または、前記銅錯体(IV−A)を2種以上(好ましくは3種または4種)含有するスルホン酸銅錯体混合物。
<<第1の実施の形態および第2の実施の形態>>
以下、第1の実施の形態および第2の実施の形態のスルホン酸銅錯体に共通する事項について説明する。
前記一般式(I)、(III)で表されるスルホン酸の分子量、および、前記一般式(II)、(IV)で表される構造の式量は、60〜500が好ましく、70〜300がより好ましく、80〜200がより好ましい。
本発明のスルホン酸銅錯体に用いられるスルホン酸の具体例としては、下記表に示す例示化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、下記表の例示化合物の塩も用いることができる。
下記表中、A−1〜A−130の有機基は、下記一般式中のRを表す。また、下記表中、A−1〜A−130の有機基における「*」は、下記一般式中の硫黄原子との結合部位を表す。
Figure 2015043063
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Figure 2015043063
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本発明のスルホン酸銅錯体の具体例としては、前記スルホン酸の例示化合物(A−1)〜(A−149)の中から選択された1種以上を用いたものが挙げられ、例えば、下記例示化合物(Cu−1)〜(Cu−789)が挙げられる。本発明は、下記例示化合物に限定されるものではない。
なお、上述した第2の実施の形態のスルホン酸銅錯体(すなわち、前記スルホン酸の例示化合物のいずれか1種のみ用いた銅錯体)において、前記例示化合物(A−110)または(A−111)のみを反応させてなるものは除くものとする。
下記表において、化合物(i)〜(iV)は、前記一般式(I)、(III)で表されるスルホン酸、または、前記一般式(II)、(IV)で表される構造中のR1〜R4に対応する。例えば、銅錯体(Cu−1)は、スルホン酸として、前記例示化合物(A−1)と(A−2)を用いた場合、すなわち2種のスルホン酸を反応させてなる銅錯体を表す。
また、下記表中の(A−1)等は、前記スルホン酸の例示化合物(A−1)〜(A−149)に対応する。
Figure 2015043063
Figure 2015043063
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Figure 2015043063
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本発明のスルホン酸銅錯体における銅は、通常2価の銅である。
上述した銅成分としては、銅または銅を含む化合物を用いることができる。銅を含む化合物としては、例えば、酸化銅や銅塩を用いることができる。銅塩は、1価または2価の銅が好ましく、2価の銅がより好ましい。銅塩としては、酢酸銅、塩化銅、ギ酸銅、ステアリン酸銅、安息香酸銅、エチルアセト酢酸銅、ピロリン酸銅、ナフテン酸銅、クエン酸銅、硝酸銅、硫酸銅、炭酸銅、塩素酸銅、(メタ)アクリル酸銅、過塩素酸銅がより好ましく、酢酸銅、塩化銅、硫酸銅、安息香酸銅、(メタ)アクリル酸銅がさらに好ましい。
本発明で用いられるスルホン酸の塩としては、例えば金属塩が好ましく、具体的には、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、ホウ酸塩等が挙げられる。
銅成分と、上述したスルホン酸またはその塩とを反応させる際の反応比率としては、モル比率で銅成分:スルホン酸またはその塩=1:1〜1:6とすることが好ましい。
また、銅成分と、上述したスルホン酸またはその塩とを反応させる際の反応条件は、例えば、0〜140℃で、10分以上とすることが好ましい。
本発明のスルホン酸銅錯体は、近赤外線波長領域700〜2500nmに極大吸収波長を有するが、好ましくは720〜950nmに極大吸収波長を有することが好ましく、さらに750〜900nmが好ましく、特に790〜880nmが好ましい。極大吸収波長は、例えばCary 5000 UV−Vis−NIR(分光光度計 アジレント・テクノロジー株式会社製)を用いて測定することができる。
<近赤外線吸収性組成物>
本発明の近赤外線吸収性組成物(以下、本発明の組成物ともいう。)は、上述したスルホン酸銅錯体を含有する。
本発明の組成物によれば、可視領域では高い透過率を維持しつつ、高い近赤外線遮蔽性を実現できる近赤外線カットフィルタが得られる。また本発明によれば、近赤外線カットフィルタの膜厚を薄くでき、カメラモジュールの低背化に寄与できる。
本発明の組成物は、銅成分に対して、前記一般式(I)で表されるスルホン酸またはその塩を2種以上反応させてなる銅錯体、および、溶剤を含有するものである。
また、本発明の組成物は、銅を中心金属とし、前記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が互いに異なる銅錯体、または、前記下記一般式(II)で表される構造を含有し、該構造が互いに異なる銅錯体、ならびに、溶剤を含有するものであってもよい。
本発明の組成物は、前記銅錯体が、前記銅成分に対して、前記一般式(I)で表されるスルホン酸もしくはその塩を3種以上反応させてなるか、前記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が互いに異なる銅錯体、または、前記一般式(II)で表される構造であって、該構造が互いに異なる構造を含有する銅錯体を3種以上含有していることが好ましい。
本発明の組成物は、上述した本発明のスルホン酸銅錯体を用いることにより、近赤外吸収性組成物を硬化膜としたときに、高い近赤外線遮蔽性を維持しつつ、耐熱性を向上させることができる。また、本発明の組成物は、上述した第1の実施の形態のスルホン酸銅錯体を用いることにより、近赤外吸収性組成物中での溶剤(特に有機溶剤)への溶解性をより向上させることができる。また、本発明の組成物は、上述した第2の実施の形態のスルホン酸銅錯体を用いることにより、近赤外吸収性組成物中での溶剤(特に水)への溶解性をより向上させることができる。
以下、本発明の組成物の特に好ましい形態を例示するが、これに限定されるものではない。
<1>前記(1A)のスルホン酸銅錯体を含む組成物、前記(1B)のスルホン酸銅錯体を含む組成物、前記(1C)のスルホン酸銅錯体を含む組成物、前記(1D)のスルホン酸銅錯体を含む組成物、前記(2A)のスルホン酸銅錯体を含む組成物、前記(2B)のスルホン酸銅錯体を含む組成物。
<2>前記一般式(I)で表される2種のスルホン酸を反応させてなる銅錯体を含有する組成物において、少なくとも一種の前記一般式(I)で表されるスルホン酸のR1が無置換のアルキル基であり、かつ、他の少なくとも一種の前記一般式(I)で表されるスルホン酸のR1が以下の基である。
置換基を有するアリール基であるか、
フッ素原子で置換されたアルキル基であるか、
−(CH2m−(mは1〜10の整数)、炭素数5〜10の環状のアルキレン基と、または、これらの基と、−O−、−COO−、−NH−および−CO−の少なくとも1つの組み合わせからなる基。
本発明の組成物に用いられるスルホン酸銅錯体は、上述したように、中心金属の銅にスルホン酸またはその塩が配位した銅錯体(銅化合物)の形態となっている。スルホン酸銅錯体における銅は通常2価の銅であり、例えば銅成分(銅または銅を含む化合物)に対して、上述したスルホン酸またはその塩を混合・反応等させて得ることができる。ここで、本発明の組成物中から銅成分とスルホン酸を検出できれば、本発明の組成物中においてスルホン酸銅錯体が形成されているといえる。例えば、本発明の組成物中から銅とスルホン酸を検出する方法としては、ICP発光分析法が挙げられ、この方法によって銅とスルホン酸を検出することができる。
本発明の組成物中のスルホン酸銅錯体の配合量は、本発明の組成物に対し、5〜60質量%の割合でスルホン酸銅錯体を含有することが好ましく、より好ましくは10〜40質量%である。
本発明の組成物中の固形分中におけるスルホン酸銅錯体の配合量は、30〜90質量%が好ましく、35〜85質量%がより好ましく、40〜80質量%がさらに好ましい。
本発明の組成物は、実質的に、2種以上の上述したスルホン酸銅錯体を含んでいてもよい。ここで、実質的に含まないとは、本発明の組成物中における、前記式(I)または前記式(II)で表されるスルホン酸銅錯体の配合量が、1質量%以下であることをいい、0.1質量%以下であることがより好ましく、0質量%であることが特に好ましい。
また、本発明の組成物は、銅成分に対して、酸基を2以上有する化合物またはその塩を反応させてなる銅錯体を含有することを特徴とする。
酸基を2以上有する化合物またはその塩は、下記一般式(i)で表されることが好ましい。
Figure 2015043063
(一般式(i)中、R1はn価の有機基を表し、X1は酸基を表し、nは2〜6の整数を表す。)
一般式(i)中、n価の有機基は、炭化水素基またはオキシアルキレン基が好ましく、脂肪族炭化水素基または芳香族炭化水素基がより好ましい。炭化水素基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)、(メタ)アクリロイル基、不飽和二重結合を有する基が挙げられる。また、置換基としては、アルキル基、重合性基(例えば、ビニル基、エポキシ基、オキセタン基など)、スルホン酸基、カルボン酸基、リン原子を含有する酸基、カルボン酸エステル基(例えば−CO2CH3)、水酸基、アルコキシ基(例えばメトキシ基)、アミノ基、カルバモイル基、カルバモイルオキシ基、ハロゲン化アルキル基(例えばフルオロアルキル基、クロロアルキル基)等も挙げられる。炭化水素基が置換基を有する場合、さらに置換基を有していてもよく、置換基としてはアルキル基、上記重合性基、ハロゲン原子等が挙げられる。
上記炭化水素基が2価の場合、アルキレン基、アリーレン基、オキシアルキレン基が好ましく、アリーレン基がより好ましい。炭化水素基が3価以上の場合には、上記2価の炭化水素基に対応するものが好ましい。
上記アルキル基及びアルキレン基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜10がより好ましい。アルキル基及びアルキレン基は、直鎖状、分岐状または環状のいずれであってもよい。直鎖状のアルキル基及びアルキレン基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜8がさらに好ましい。分岐状のアルキル基及びアルキレン基の炭素数は、3〜20が好ましく、3〜12がより好ましく、3〜8がさらに好ましい。環状のアルキル基及びアルキレン基は、単環、多環のいずれであってもよい。環状のアルキル基及びアルキレン基の炭素数は、3〜20が好ましく、4〜10がより好ましく、6〜10がさらに好ましい。
アルケニル基の炭素数は、2〜10が好ましく、2〜8がより好ましく、2〜4がさらに好ましい。
上記アリール基及びアリーレン基の炭素数は、6〜18が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜12がさらに好ましく、6〜10が特に好ましい。
一般式(i)中、X1は、スルホン酸基、カルボン酸基およびリン原子を含有する酸基のうちの少なくとも1つが好ましく、スルホン酸基及びカルボン酸基を有するものが好ましい。X1は、1種単独でも2種以上であってもよいが、2種以上であることが好ましい。
一般式(i)中、nは、1〜3が好ましく、2または3がより好ましく、3がさらに好ましい。
酸基を2以上有する化合物またはその塩の分子量は、1000以下が好ましく、70〜1000が好ましく、70〜500がより好ましい。
酸基を2以上有する化合物の好ましい態様としては、(1)酸基が、スルホン酸基、カルボン酸基およびリン原子を含有する酸基から選択される態様であり、より好ましくは、(2)スルホン酸基とカルボン酸基を有する態様である。これらの態様では、銅錯体の構造がより歪みやすくなるため、色価をより向上させることができ、近赤外線を吸収する能力である赤外線吸収能がより効果的に発揮される。さらに、スルホン酸基およびカルボン酸基を有する化合物を用いることにより、色価をより向上させることができる。
(1)酸基が、スルホン酸基、カルボン酸基およびリン原子を含有する酸基から選択される化合物の具体例としては以下のものが挙げられる。また、上述したスルホン酸銅錯体A−131〜A−151も好ましい例として挙げられる。
Figure 2015043063
(2)スルホン酸基およびカルボン酸基を有する化合物の具体例としては、上述したスルホン酸銅錯体A−133、A−134、A−136〜A−139が好ましい例として挙げられる。
(無機微粒子)
本発明の組成物は、上述した銅錯体以外の他の近赤外線吸収性化合物として、無機微粒子を含んでいてもよい。無機微粒子は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
無機微粒子は、主に、赤外線を遮光(吸収)する役割を果たす粒子である。無機微粒子としては、赤外線遮光性がより優れる点で、金属酸化物粒子及び金属粒子からなる群から選択される少なくとも1つであることが好ましい。
無機微粒子としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)粒子、酸化アンチモンスズ(ATO)粒子、アルミニウムによりドープされていてもよい酸化亜鉛(AlによりドープされてもよいZnO)粒子、フッ素ドープ二酸化スズ(FドープSnO2)粒子、又はニオブドープ二酸化チタン(NbドープTiO2)粒子などの金属酸化物粒子や、銀(Ag)粒子、金(Au)粒子、銅(Cu)粒子、又はニッケル(Ni)粒子などの金属粒子が挙げられる。なお、赤外線遮光性とフォトリソ性とを両立するためには、露光波長(365−405nm)の透過率が高い方が望ましく、酸化インジウムスズ(ITO)粒子又は酸化アンチモンスズ(ATO)粒子が好ましい。
無機微粒子の形状は特に制限されず、球状、非球状を問わず、シート状、ワイヤー状、チューブ状であってもよい。
また無機微粒子としては酸化タングステン系化合物が使用でき、具体的には、下記一般式(組成式)(I)で表される酸化タングステン系化合物であることがより好ましい。
xyz・・・(I)
Mは金属、Wはタングステン、Oは酸素を表す。
0.001≦x/y≦1.1
2.2≦z/y≦3.0
Mの金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Biが挙げられるが、アルカリ金属であることが好ましく、Rb又はCsであることが好ましく、Csであることがより好ましい。Mの金属は1種でも2種以上でも良い。
x/yが0.001以上であることにより、赤外線を十分に遮蔽することができ、1.1以下であることにより、酸化タングステン系化合物中に不純物相が生成されることをより確実に回避することできる。
z/yが2.2以上であることにより、材料としての化学的安定性をより向上させることができ、3.0以下であることにより赤外線を十分に遮蔽することができる。
金属酸化物は、セシウム酸化タングステンであることが好ましい。
上記一般式(I)で表される酸化タングステン系化合物の具体例としては、Cs0.33WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3、Ba0.33WO3などを挙げることができ、Cs0.33WO3又はRb0.33WO3であることが好ましく、Cs0.33WO3であることが更に好ましい。
金属酸化物は微粒子であることが好ましい。金属酸化物の微粒子の平均粒子径は、800nm以下であることが好ましく、400nm以下であることがより好ましく、200nm以下であることが更に好ましい。平均粒子径がこのような範囲であることによって、金属酸化物が光散乱によって可視光を遮断しにくくなることから、可視光領域における透光性をより確実にすることができる。光酸乱を回避する観点からは、平均粒子径は小さいほど好ましいが、製造時における取り扱い容易性などの理由から、金属酸化物の平均粒子径は、通常、1nm以上である。
酸化タングステン系化合物は、例えば、住友金属鉱山株式会社製のYMF−02などのタングステン微粒子の分散物として入手可能である。
金属酸化物の含有量は、金属酸化物を含有する組成物の全固形分質量に対して、0.01〜30質量%であることが好ましく、0.1〜20質量%であることがより好ましく、1〜10質量%であることがさらに好ましい。
<溶剤>
本発明の組成物は、溶剤を含む。溶剤は1種類のみでも、2種類以上でもよい。本発明の組成物は、近赤外線吸収性組成物の固形分が35〜90質量%であることが好ましく、38〜80質量%であることがより好ましい。溶剤を2種類以上併用する場合、合計量が上記範囲となる。すなわち、溶剤は、本発明の組成物に対し10〜65質量%の割合で含むことが好ましく、本発明の組成物に対し20〜62質量%含まれることがより好ましく、本発明の組成物に対し30〜60質量%含まれることが特に好ましい。
本発明で用いられる溶剤は、特に制限はなく、本発明の組成物の各成分を均一に溶解或いは分散しうるものであれば、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、有機溶剤、アルコール類、ケトン類、エステル類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、およびジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキサイド、スルホラン等が好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。この場合、特に好ましくは、上記の3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートから選択される2種以上で構成される混合溶液である。
アルコール類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類の具体例としては、特開2012−194534号公報段落0136等に記載のものが挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。また、エステル類、ケトン類、エーテル類の具体例としては、特開2012−208494号公報段落0497(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0609])に記載のものが挙げられ、さらに、酢酸−n−アミル、プロピオン酸エチル、フタル酸ジメチル、安息香酸エチル、硫酸メチル、アセトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどが挙げられる。
<硬化性化合物>
本発明の組成物は、硬化性化合物を含むことが好ましい。しかしながら、銅錯体自体が重合性基を有する硬化性化合物の場合には、必ずしも必要ではない。硬化性化合物としては、重合性化合物であってもよいし、バインダー等の非重合性化合物であってもよい。また、硬化性化合物としては、熱硬化性化合物であってもよいし、光硬化性化合物であってもよいが、熱硬化性組成物の方が反応率が高いため好ましい。
<重合性基を有する化合物>
硬化性組成物としては、重合性基を有する化合物(以下、「重合性化合物」ということがある)を含むことが好ましい。このような化合物群は当該産業分野において広く知られているものであり、本発明においてはこれらを特に限定なく用いることができる。これらは、例えば、モノマー、オリゴマー、プレポリマー、ポリマーなどの化学的形態のいずれであってもよい。
重合性化合物は、単官能であっても多官能であってもよいが、好ましくは、多官能である。多官能化合物を含むことにより、近赤外線遮蔽性および耐熱性をより向上させることができる。官能基の数は特に定めるものではないが、2〜8官能が好ましい。
本発明の組成物に前記スルホン酸銅錯体とともに硬化性化合物が含有される場合、硬化性化合物の好ましい形態としては下記のものが挙げられる。本発明は、以下の形態に限定されるものではない。
(1)本発明の組成物に含有される硬化性化合物が(メタ)アクリレートである。
(2)本発明の組成物に含有される硬化性化合物が多官能の(メタ)アクリレートである。
(3)本発明の組成物に含有される硬化性化合物が3〜6官能の(メタ)アクリレートである。
(4)本発明の組成物に含有される硬化性化合物が多塩基酸変性アクリルオリゴマーである。
(5)本発明の組成物に含有される硬化性化合物がエポキシ樹脂である。
(6)本発明の組成物に含有される硬化性化合物が多官能のエポキシ樹脂である。
<<A:重合性モノマーおよび重合性オリゴマー>>
本発明の組成物の第一の好ましい実施態様は、重合性化合物として、重合性基を有するモノマー(重合性モノマー)または重合性基を有するオリゴマー(重合性オリゴマー)(以下、重合性モノマーと重合性オリゴマーを合わせて「重合性モノマー等」ということがある。)を含む。
重合性モノマー等の例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)やそのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、および不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類である。また、ヒドロキシル基やアミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と、単官能若しくは多官能イソシアネート類或いはエポキシ類との付加反応物や、単官能若しくは多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基やエポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更に、ハロゲン基やトシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン等のビニルベンゼン誘導体、ビニルエーテル、アリルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
これらの具体的な化合物としては、特開2009−288705号公報の段落番号0095〜段落番号0108に記載されている化合物を本発明においても好適に用いることができる。
また、前記重合性モノマー等は、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン基を有する、常圧下で100℃以上の沸点を持つエチレン性不飽和基を持つ化合物も好ましい。具体的には、単官能(メタ)アクリレート、2官能(メタ)アクリレート、3官能以上の(メタ)アクリレート(例えば、3〜6官能の(メタ)アクリレート)が好ましい。
その例としては、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、等の単官能のアクリレートやメタアクリレート;
ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後(メタ)アクリレート化したもの、
特公昭48−41708号、特公昭50−6034号、特開昭51−37193号各公報に記載されているようなウレタン(メタ)アクリレート類、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号各公報に記載されているポリエステルアクリレート類、エポキシポリマーと(メタ)アクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタアクリレートおよびこれらの混合物を挙げることができる。
中でも、重合性化合物としては、エチレンオキシ変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としてはNKエステルATM−35E;新中村化学社製)、ジペンタエリスリトールトリアクリレート(市販品としては KAYARAD D−330;日本化薬株式会社製)、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としては KAYARAD D−320;日本化薬株式会社製)ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD D−310;日本化薬株式会社製)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD DPHA ;日本化薬株式会社製)、及びこれらの(メタ)アクリロイル基がエチレングリコール、プロピレングリコール残基を介している構造が好ましい。またこれらのオリゴマータイプも使用できる。
重合性化合物としては、多官能カルボン酸にグリシジル(メタ)アクリレート等の環状エーテル基とエチレン性不飽和基を有する化合物を反応させ得られる多官能(メタ)アクリレートなども挙げることができる。
また、その他の好ましい重合性モノマー等として、特開2010−160418、特開2010−129825、特許4364216等に記載される、フルオレン環を有し、エチレン性重合性基を2官能以上有する化合物、カルドポリマーも使用することが可能である。
また、常圧下で100℃以上の沸点を有し、少なくとも一つの付加重合可能なエチレン性不飽和基を持つ化合物としては、特開2008−292970号公報の段落番号[0254]〜[0257]に記載の化合物も好適である。
また、特開平10−62986号公報において一般式(1)および(2)としてその具体例と共に記載の、前記多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後に(メタ)アクリレート化した化合物も、重合性モノマーとして用いることができる。
本発明で用いる重合性モノマーは、さらに、下記一般式(MO−1)〜(MO−6)で表される重合性モノマーであることが好ましい。
Figure 2015043063
(式中、nは、それぞれ、0〜14であり、mは、それぞれ、1〜8である。一分子内に複数存在するR、TおよびZは、それぞれ、同一であっても、異なっていてもよい。Tがオキシアルキレン基の場合には、炭素原子側の末端がRに結合する。Rのうち少なくとも1つは、重合性基である。)
nは0〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。
mは1〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。
Rは、以下の四つの構造が好ましい。
Figure 2015043063
Rは、上記四つの構造のうち以下二つの構造がより好ましい。
Figure 2015043063
上記一般式(MO−1)〜(MO−6)で表される、ラジカル重合性モノマーの具体例としては、特開2007−269779号公報の段落番号0248〜段落番号0251に記載されている化合物を本発明においても好適に用いることができる。
中でも、重合性モノマー等としては、特開2012−208494号公報段落0477(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0585])に記載の重合性モノマー等が挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。また、ジグリセリンEO(エチレンオキシド)変性(メタ)アクリレート(市販品としては M−460;東亜合成製)が好ましい。ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学製、A−TMMT)、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(日本化薬社製、KAYARAD HDDA)も好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。
例えば、RP−1040(日本化薬株式会社製)などが挙げられる。
重合性モノマー等としては、多官能モノマーであって、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等の酸基を有していてもよい。従って、エチレン性化合物が、混合物である場合のように未反応のカルボキシル基を有するものであれば、これをそのまま利用することができる。必要に応じて、上述のエチレン性化合物のヒドロキシル基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を導入しても良い。この場合、使用される非芳香族カルボン酸無水物の具体例としては、無水テトラヒドロフタル酸、アルキル化無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、アルキル化無水ヘキサヒドロフタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸が挙げられる。
本発明において、酸基を有するモノマーとしては、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルであり、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシル基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせた多官能モノマーが好ましい。このエステルにおいて、脂肪族ポリヒドロキシ化合物がペンタエリスリトールおよび/またはジペンタエリスリトールであるものが特に好ましい。市販品としては、例えば、東亞合成株式会社製の多塩基酸変性アクリルオリゴマーとして、アロニックスシリーズのM−305、M−510、M−520などが挙げられる。
酸基を有する多官能モノマーの好ましい酸価としては、0.1〜40mg−KOH/gであり、特に好ましくは5〜30mg−KOH/gである。異なる酸基の多官能モノマーを2種以上併用する場合、或いは酸基を有しない多官能モノマーを併用する場合、全体の多官能モノマーとしての酸価が上記範囲に入るように調製することが好ましい。
また、重合性モノマー等として、カプロラクトン変性構造を有する多官能性単量体を含有することが好ましい。
カプロラクトン変性構造を有する多官能性単量体としては、その分子内にカプロラクトン変性構造を有する限り特に限定されるものではない。例えば、カプロラクトン変性構造を有する多官能性単量体としては、トリメチロールエタン、ジトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グリセリン、ジグリセロール、トリメチロールメラミン等の多価アルコールと、(メタ)アクリル酸およびε−カプロラクトンとをエステル化することにより得られる、ε−カプロラクトン変性多官能(メタ)アクリレートを挙げることができる。なかでも下記式(1)で表されるカプロラクトン変性構造を有する多官能性単量体が好ましい。
Figure 2015043063
(式中、6個のRは全てが下記式(2)で表される基であるか、または6個のRのうち1〜5個が下記式(2)で表される基であり、残余が下記式(3)で表される基である。)
Figure 2015043063
(式中、R1は水素原子またはメチル基を示し、mは1または2の数を示し、「*」は結合手であることを示す。)
Figure 2015043063
(式中、R1は水素原子またはメチル基を示し、「*」は結合手であることを示す。)
このようなカプロラクトン変性構造を有する多官能性単量体は、例えば、日本化薬(株)からKAYARAD DPCAシリーズとして市販されており、DPCA−20(上記式(1)〜(3)においてm=1、式(2)で表される基の数=2、R1が全て水素原子である化合物)、DPCA−30(同式、m=1、式(2)で表される基の数=3、R1が全て水素原子である化合物)、DPCA−60(同式、m=1、式(2)で表される基の数=6、R1が全て水素原子である化合物)、DPCA−120(同式においてm=2、式(2)で表される基の数=6、R1が全て水素原子である化合物)等を挙げることができる。
本発明において、カプロラクトン変性構造を有する多官能性単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、本発明における重合性モノマー等としては、下記一般式(i)または(ii)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種であることも好ましい。
Figure 2015043063
前記一般式(i)および(ii)中、Eは、各々独立に、−((CH2)yCH2O)−、または((CH2yCH(CH3)O)−を表し、yは、各々独立に0〜10の整数を表し、Xは、各々独立に、アクリロイル基、メタクリロイル基、水素原子、またはカルボキシル基を表す。
前記一般式(i)中、アクリロイル基およびメタクリロイル基の合計は3個または4個であり、mは各々独立に0〜10の整数を表し、各mの合計は0〜40の整数である。但し、各mの合計が0の場合、Xのうちいずれか1つはカルボキシル基である。
前記一般式(ii)中、アクリロイル基およびメタクリロイル基の合計は5個または6個であり、nは各々独立に0〜10の整数を表し、各nの合計は0〜60の整数である。但し、各nの合計が0の場合、Xのうちいずれか1つはカルボキシル基である。
前記一般式(i)中、mは、0〜6の整数が好ましく、0〜4の整数がより好ましい。また、各mの合計は、2〜40の整数が好ましく、2〜16の整数がより好ましく、4〜8の整数が特に好ましい。
前記一般式(ii)中、nは、0〜6の整数が好ましく、0〜4の整数がより好ましい。また、各nの合計は、3〜60の整数が好ましく、3〜24の整数がより好ましく、6〜12の整数が特に好ましい。
また、一般式(i)または一般式(ii)中の−((CH2yCH2O)−または((CH2yCH(CH3)O)−は、酸素原子側の末端がXに結合する形態が好ましい。
前記一般式(i)または(ii)で表される化合物は1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。特に、一般式(ii)において、6個のX全てがアクリロイル基である形態が好ましい。
前記一般式(i)または(ii)で表される化合物は、従来公知の工程である、ペンタエリスリト−ルまたはジペンタエリスリト−ルにエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドを開環付加反応により開環骨格を結合する工程と、開環骨格の末端水酸基に、例えば(メタ)アクリロイルクロライドを反応させて(メタ)アクリロイル基を導入する工程と、から合成することができる。各工程は良く知られた工程であり、当業者は容易に一般式(i)または(ii)で表される化合物を合成することができる。
前記一般式(i)または(ii)で表される化合物の中でも、ペンタエリスリトール誘導体および/またはジペンタエリスリトール誘導体がより好ましい。
具体的には、下記式(a)〜(f)で表される化合物(以下、「例示化合物(a)〜(f)」ともいう。)が挙げられ、中でも、例示化合物(a)、(b)、(e)、(f)が好ましい。
Figure 2015043063
Figure 2015043063
一般式(i)、(ii)で表される重合性モノマー等の市販品としては、例えばサートマー社製のエチレンオキシ鎖を4個有する4官能アクリレートであるSR−494、日本化薬株式会社製のペンチレンオキシ鎖を6個有する6官能アクリレートであるDPCA−60、イソブチレンオキシ鎖を3個有する3官能アクリレートであるTPA−330などが挙げられる。
また、重合性モノマー等としては、特公昭48−41708号、特開昭51−37193号、特公平2−32293号、特公平2−16765号に記載されたウレタンアクリレート類や、特公昭58−49860号、特公昭56−17654号、特公昭62−39417号、特公昭62−39418号に記載されたエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。更に、重合性モノマー等として、特開昭63−277653号、特開昭63−260909号、特開平1−105238号に記載された、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性モノマー類を用いることによって、非常に感光スピードに優れた硬化性組成物を得ることができる。
重合性モノマー等の市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS−10、UAB−140(山陽国策パルプ社製)、UA−7200」(新中村化学社製、DPHA−40H(日本化薬社製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(共栄社製)などが挙げられる。
重合性モノマー等としては、同一分子内に2個以上のメルカプト(SH)基を有する多官能チオール化合物も好適である。特に、下記一般式(I)で表すものが好ましい。
Figure 2015043063
(式中、R1はアルキル基、R2は炭素以外の原子を含んでもよいn価の脂肪族基、R0は水素(H)ではないアルキル基、nは2〜4を表す。)
上記一般式(I)で表される多官能チオール化合物としては、例えば、下記の構造式を有する1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン〔式(II)〕、1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジアン−2,4,6(1H,3H5H)−トリオン〔式(III)〕、およびペンタエリスリトール テトラキス(3−メルカプトブチレート)〔式(IV)〕等が挙げられる。これらの多官能チオールは1種または複数組み合わせて使用することが可能である。
Figure 2015043063
本発明では、重合性モノマー等として、分子内に2個以上のエポキシ基またはオキセタニル基を有する重合性モノマーまたはオリゴマーを用いることも好ましい。これらの具体例については、後述のエポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物の欄にてまとめて述べる。
<<B:側鎖に重合性基を有するポリマー>>
本発明の組成物の第二の好ましい態様は、重合性化合物として、側鎖に重合性基を有するポリマーを含む態様である。
重合性基としては、エチレン性不飽和二重結合基、エポキシ基やオキセタニル基が挙げられる。
後者は、後述のエポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物の欄にてまとめて述べる。
側鎖にエチレン性不飽和結合を有するポリマーとしては、不飽和二重結合部分として、下記一般式(1)〜(3)のいずれかで表される官能基から選ばれる少なくとも一つを有する高分子化合物が好ましい。
Figure 2015043063
上記一般式(1)において、Rl〜R3はそれぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表す。R1としては、好ましくは、水素原子またはアルキル基などが挙げられ、なかでも、水素原子、メチル基が、ラジカル反応性が高いことから好ましい。また、R2、R3は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基などが挙げられ、なかでも、水素原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アルキル基、アリール基がラジカル反応性が高いことから好ましい。
Xは、酸素原子、硫黄原子、またはN(R12)−を表し、R12は、水素原子、または1価の有機基を表す。R12としては、アルキル基などが挙げられ、なかでも、水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基がラジカル反応性が高いことから好ましい。
ここで、導入し得る置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、アミド基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基などが挙げられる。
Figure 2015043063
上記一般式(2)において、R4〜R8は、それぞれ独立に水素原子または1価の有機基を表すが、R4〜R8は、好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、ジアルキルアミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基などが挙げられ、なかでも、水素原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アルキル基、アリール基が好ましい。
導入し得る置換基としては、一般式(1)と同様のものが例示される。また、Yは、酸素原子、硫黄原子、またはN(R12)−を表す。R12は、一般式(1)のR12の場合と同義であり、好ましい例も同様である。
Figure 2015043063
上記一般式(3)において、R9としては、好ましくは、水素原子または置換基を有して
もよいアルキル基などが挙げられ、なかでも、水素原子、メチル基が、ラジカル反応性が高いことから好ましい。R10、R11としては、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、ジアルキルアミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基などが挙げられ、なかでも、水素原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アルキル基、アリール基がラジカル反応性が高いことから好ましい。
ここで、導入し得る置換基としては、一般式(1)と同様のものが例示される。また、Zは、酸素原子、硫黄原子、−N(R13)−、またはフェニレン基を表す。R13としては、アルキル基などが挙げられ、なかでも、メチル基、エチル基、イソプロピル基がラジカル反応性が高いことから好ましい。
本発明における側鎖にエチレン性不飽和結合を含有するポリマーとしては、前記一般式(1)〜(3)で表される官能基を含む構成単位を、1分子中に20モル%以上95モル%未満の範囲で含む化合物であることが好ましい。より好ましくは、25〜90モル%である。更に好ましくは30モル%以上85モル%未満の範囲である。
前記一般式(1)〜(3)で表される基を含む構造単位を有する高分子化合物の合成は、特開2003−262958号公報の段落番号[0027]〜[0057]に記載の合成方法に基づいて行なうことができる。この中では、同公報中の合成方法1)によるのが好ましい。
本発明で用いるエチレン性不飽和結合を有するポリマーは、さらに、酸基を有してもよい。
本願における酸基とは、pKaが14以下の解離性基を有するものであり、具体的には例えば、−COOH、−SO3H、−PO32、−OSO3H、−OPO22、−PhOH、−SO2H、−SO2NH2、−SO2NHCO−、−SO2NHSO2−等が挙げられ、
なかでも−COOH、−SO3H、−PO32が好ましく、−COOHがさらに好ましい。
側鎖に酸基とエチレン性不飽和結合を含有するポリマーは、例えばカルボキシル基を有するアルカリ可溶性ポリマーのカルボキシル基にエチレン性不飽和基含有エポキシ化合物を付加させることにより得ることができる。
カルボキシル基を有するポリマーとしては1)カルボキシル基を有するモノマーをラジカル重合あるいはイオン重合させたポリマー、2)酸無水物を有するモノマーをラジカルあるいはイオン重合させ酸無水物ユニットを加水分解もしくはハーフエステル化させたポリマー、3)エポキシポリマーを不飽和モノカルボン酸および酸無水物で変性させたエポキシアクリレート等が挙げられる。
具体例としてカルボキシル基を有するビニル系ポリマーの具体例としては、カルボキシル基を有するモノマーである(メタ)アクリル酸、メタクリル酸2−サクシノロイルオキシエチル、メタクリル酸2−マレイノロイルオキシエチル、メタクリル酸2−フタロイルオキシエチル、メタクリル酸2−ヘキサヒドロフタロイルオキシエチル、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸を単独重合させたポリマーや、これらの不飽和カルボン酸をスチレン、α−メチルスチレン、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、酢酸ビニル、アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、エチルアクリル酸グリシジル、クロトン酸グリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸クロライド、ベンジル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メタクリロイルモルホリン、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミドなどカルボキシル基を有さないビニルモノマーと共重合させたポリマーが挙げられる。
また、無水マレイン酸をスチレン、α−メチルスチレン等と共重合させ、無水マレイン酸ユニット部分をメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の一価アルコールでハーフエステル化あるいは水により加水分解させたポリマーも挙げられる。
以上の中では、カルボキシル基を有するポリマー、特に、(メタ)アクリル酸を含有する(メタ)アクリル酸(共)重合ポリマーが好ましく、これらの共重合体としては、具体的には、例えば、特開昭60−208748号公報記載のメタクリル酸メチル/メタクリル酸共重合体、特開昭60−214354号公報記載のメタクリル酸メチル/アクリル酸メチル/メタクリル酸共重合体、特開平5−36581号公報記載のメタクリル酸ベンジル/メタクリル酸メチル/メタクリル酸/アクリル酸2−エチルヘキシル共重合体、特開平5−333542号公報記載のメタクリル酸メチル/メタクリル酸n−ブチル/アクリル酸2−エチルヘキシル/メタクリル酸共重合体、特開平7−261407号公報記載のスチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸メチル/メタクリル酸共重合体、特開平10−110008号公報記載のメタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/アクリル酸2−エチルヘキシル/メタクリル酸共重合体、特開平10−198031号公報記載のメタクリル酸メチル/アクリル酸n−ブチル/アクリル酸2−エチルヘキシル/スチレン/メタクリル酸共重合体等を挙げることができる。
本発明における側鎖に酸基と重合性基を含有するポリマーは、不飽和二重結合部分として、下記一般式(1−1)〜(3−1)のいずれかで表される構造単位から選ばれる少なくとも一つを有する高分子化合物が好ましい。
Figure 2015043063
前記一般式(1−1)〜(3−1)において、A1、A2、およびA3は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、またはN(R21)−を表し、R21はアルキル基を表す。G1、G2、およびG3は、それぞれ独立に2価の有機基を表す。XおよびZは、それぞれ独立に酸素原子、硫黄原子、またはN(R22)−を表し、R22はアルキル基を表す。Yは、酸素原子、硫黄原子、フェニレン基、またはN(R23)−を表し、R23はアルキル基を表す。R1〜R20は、それぞれ独立に1価の置換基を表す。
前記一般式(1−1)において、R1〜R3はそれぞれ独立に、1価の置換基を表す。R1〜R3としては例えば、水素原子、置換基を更に有してもよいアルキル基などが挙げられ、中でも、R1、R2は水素原子が好ましく、R3は水素原子およびメチル基が好ましい。
4〜R6はそれぞれ独立に、1価の置換基を表すが、R4としては、水素原子または置換基を更に有してもよいアルキル基などが挙げられ、中でも、水素原子、メチル基、エチル基が好ましい。また、R5、R6としては、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基、置換基を更に有してもよいアルコキシ基、置換基を更に有してもよいアリールオキシ基、置換基を更に有してもよいアルキルスルホニル基、置換基を更に有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられ、中でも、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基が好ましい。
ここで、導入しうる置換基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロピオキシカルボニル基、メチル基、エチル基、フェニル基等が挙げられる。
1は、酸素原子、硫黄原子、または、−N(R21)−を表し、Xは、酸素原子、硫黄原子、またはN(R22)−を表す。ここで、R21、R22としては、アルキル基が挙げられる。
1は、2価の有機基を表す。G1としてはアルキレン基が好ましい。より好ましくは、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数6〜20の芳香族基などが挙げられ、中でも、炭素数1〜10の直鎖状あるいは分岐アルキレン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基、炭素数6〜12の芳香族基が強度、現像性等の性能上、さらに好ましい。
ここで、G1における置換基としては、水酸基が好ましい。
前記一般式(2−1)において、R7〜R9はそれぞれ独立に、1価の置換基を表す。R7〜R9としては例えば、水素原子、置換基を更に有してもよいアルキル基などが挙げられ、中でも、R7、R8は水素原子が好ましく、R9は水素原子、メチル基が好ましい。
10〜R12は、それぞれ独立に1価の置換基を表す。R10〜R12としては、例えば、水素原子、ハロゲン原子、ジアルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基、置換基を更に有してもよいアルコキシ基、置換基を更に有してもよいアリールオキシ基、置換基を更に有してもよいアルキルスルホニル基、置換基を更に有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられ、中でも、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基が好ましい。
ここで、導入可能な置換基としては、一般式(1−1)において挙げたものが同様に例示される。
2は、それぞれ独立して、酸素原子、硫黄原子、または、−N(R21)−を表し、R21としては、水素原子、アルキル基などが挙げられる。
2は、2価の有機基を表す。G2としては、アルキレン基が好ましい。より好ましくは、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数6〜20の芳香族基などが挙げられ、中でも、炭素数1〜10の直鎖状あるいは分岐アルキレン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基、炭素数6〜12の芳香族基が強度、現像性等の性能上、さらに好ましい。G2における置換基としては、水酸基が好ましい。
Yは、酸素原子、硫黄原子、−N(R23)−またはフェニレン基を表し、R23としては、水素原子、アルキル基などが挙げられる。
前記一般式(3−1)において、R13〜R15はそれぞれ独立に、1価の置換基を表す。R13〜R15としては例えば、水素原子、アルキル基などが挙げられ、中でも、R13、R14は水素原子が好ましく、R15は水素原子およびメチル基が好ましい。
16〜R20は、それぞれ独立に1価の置換基を表す。R16〜R20としては、例えば、水素原子、ハロゲン原子、ジアルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、置換基を更に有してもよいアルキル基、置換基を更に有してもよいアリール基、置換基を更に有してもよいアルコキシ基、置換基を更に有してもよいアリールオキシ基、置換基を更に有してもよいアルキルスルホニル基、および置換基を更に有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられ、中でも、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を更に有してもよいアルキル基、および置換基を更に有してもよいアリール基が好ましい。導入しうる置換基としては、一般式(1)においてあげたものが例示される。
3は、酸素原子、硫黄原子、またはN(R21)−を表し、Zは、酸素原子、硫黄原子、またはN(R22)−を表す。R21、R22としては、一般式(1)におけるのと同様のものが挙げられる。
3は、2価の有機基を表す。G3としては、アルキレン基が好ましい。より好ましくは、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数6〜20の芳香族基などが挙げられ、中でも、炭素数1〜10の直鎖状あるいは分岐アルキレン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基、炭素数6〜12の芳香族基が強度、現像性等の性能上、さらに好ましい。G3における置換基としては、水酸基が好ましい。
エチレン性不飽和結合と酸基を有する構成単位の好ましい例としては、特開2009−265518号公報段落0060〜0063等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明における側鎖に酸基とエチレン性不飽和結合を含有するポリマーは、酸価が20〜300mgKOH/g、好ましくは40〜200mgKOH/g、より好ましくは60〜150mgKOH/gの範囲であることが好ましい。
本発明で用いる側鎖に重合性基を有するポリマーは、側鎖にエチレン性不飽和結合とウレタン基を有するポリマー(以下、「ウレタンポリマー」ということがある)であることも好ましい。
ウレタンポリマーは、下記一般式(4)で表されるジイソシアネート化合物の少なくとも1種と、一般式(5)で表されるジオール化合物の少なくとも1種と、の反応生成物で表される構造単位を基本骨格とするポリウレタンポリマー(以下、適宜「特定ポリウレタンポリマーと称する)である。
OCN−X0−NCO 一般式(4)
HO−Y0−OH 一般式(5)
一般式(4)および(5)中、X0、Y0は、それぞれ独立に2価の有機残基を表す。
上記一般式(4)で表されるジイソシアネート化合物、および、一般式(5)で表されるジオール化合物の少なくともどちらか一方が、上記不飽和二重結合部分を示す一般式(1)〜(3)で表される基のうち少なくとも1つを有していれば、当該ジイソシアネート化合物と当該ジオール化合物との反応生成物として、側鎖に上記一般式(1)〜(3)で表される基が導入された特定ポリウレタンポリマーが生成される。かかる方法によれば、ポリウレタンポリマーの反応生成後に所望の側鎖を置換、導入するよりも、容易に本発明に係る特定ポリウレタンポリマーを製造することができる。
1)ジイソシアネート化合物
上記一般式(4)で表されるジイソシアネート化合物としては、例えば、トリイソシアネート化合物と、不飽和基を有する単官能のアルコールまたは単官能のアミン化合物1当量とを付加反応させて得られる生成物がある。
トリイソシアネート化合物としては、例えば特開2009−265518号公報段落0099〜0105等の記載の化合物を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
ここで、ポリウレタンポリマーの側鎖に不飽和基を導入する方法としては、ポリウレタンポリマー製造の原料として、側鎖に不飽和基を含有するジイソシアネート化合物を用いる方法が好適である。トリイソシアネート化合物と不飽和基を有する単官能のアルコールまたは単官能のアミン化合物1当量とを付加反応させることにより得ることできるジイソシアネート化合物であって、側鎖に不飽和基を有するものとしては、例えば、特開2009−265518号公報段落0107〜0114等の記載の化合物を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明で使用される特定ポリウレタンポリマーは、例えば、重合性組成物中の他の成分との相溶性を向上させ、保存安定性を向上させるといった観点から、上述の不飽和基を含有するジイソシアネート化合物以外のジイソシアネート化合物を共重合させることができる。
共重合させるジイソシアネート化合物としては下記のものを挙げることができる。好ましいものは、下記一般式(6)で表されるジイソシアネート化合物である。
OCN−L1−NCO 一般式(6)
一般式(6)中、L1は2価の脂肪族または芳香族炭化水素基を表す。必要に応じ、L1中にはイソシアネート基と反応しない他の官能基、例えばエステル、ウレタン、アミド、ウレイド基が含まれていてもよい。
上記一般式(6)で表されるジイソシアネート化合物としては、具体的には以下に示すものが含まれる。
2,4−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートの二量体、2,6−トリレンジレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート等のような芳香族ジイソシアネート化合物;
ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等のような脂肪族ジイソシアネート化合物;
イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン−2,4(または2,6)ジイソシアネート、1,3−(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等のような脂環族ジイソシアネート化合物;
1,3−ブチレングリコール1モルとトリレンジイソシアネート2モルとの付加体等のようなジオールとジイソシアネートとの反応物であるジイソシアネート化合物;等が挙げられる。
2)ジオール化合物
上記一般式(5)で表されるジオール化合物としては、広くは、ポリエーテルジオール化合物、ポリエステルジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物等が挙げられる。
ここで、ポリウレタンポリマーの側鎖に不飽和基を導入する方法としては、前述の方法の他に、ポリウレタンポリマー製造の原料として、側鎖に不飽和基を含有するジオール化合物を用いる方法も好適である。そのようなジオール化合物は、例えば、トリメチロールプロパンモノアリルエーテルのように市販されているものでもよいし、ハロゲン化ジオール化合物、トリオール化合物、アミノジオール化合物と、不飽和基を含有するカルボン酸、酸塩化物、イソシアネート、アルコール、アミン、チオール、ハロゲン化アルキル化合物との反応により容易に製造される化合物であってもよい。これら化合物の具体的な例として、特開2009−265518号公報段落0122〜0125等の記載の化合物を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
また、本発明におけるより好ましいポリマーとして、ポリウレタンの合成に際して、エチレン性不飽和結合基を有するジオール化合物の少なくとも1つとして、下記一般式(G)で表されるジオール化合物を用いて得られたポリウレタン樹を挙げることができる。
Figure 2015043063
前記一般式(G)中、R1〜R3はそれぞれ独立に水素原子または1価の有機基を表し、Aは2価の有機残基を表し、Xは、酸素原子、硫黄原子、またはN(R12)−を表し、R12は、水素原子、または1価の有機基を表す。
なお、この一般式(G)におけるR1〜R3およびXは、前記一般式(1)におけるR1〜R3およびXと同義であり、好ましい態様もまた同様である。
このようなジオール化合物に由来するポリウレタンポリマーを用いることにより、立体障害の大きい2級アルコールに起因するポリマー主鎖の過剰な分子運動が抑制される。このため、層の被膜強度の向上が達成できるものと考えられる。
特定ポリウレタンポリマーの合成に好適に用いられる一般式(G)で表されるジオール化合物の具体例としては、特開2009−265518号公報段落0129〜0131等の記載の化合物を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明で使用される特定ポリウレタンポリマーは、例えば、重合性組成物中の他の成分との相溶性を向上させ、保存安定性を向上させるといった観点から、上述の不飽和基を含有するジオール化合物以外のジオール化合物を共重合させることができる。
そのようなジオール化合物としては、例えば、上述したポリエーテルジオール化合物、ポリエステルジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物を挙げることできる。
ポリエーテルジオール化合物としては、下記式(7)、(8)、(9)、(10)、(11)で表される化合物、および、末端に水酸基を有するエチレンオキシドとプロピレンオキシドとのランダム共重合体が挙げられる。
Figure 2015043063
式(7)〜(11)中、R14は水素原子またはメチル基を表し、X1は、以下の基を表す。また、a、b、c、d、e、f、gはそれぞれ2以上の整数を表し、好ましくは2〜100の整数である。
Figure 2015043063
上記式(7)〜(11)で表されるポリエーテルジオール化合物としては具体的に、特開2009−265518号公報段落0137〜0140等の記載の化合物を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
末端に水酸基を有するエチレンオキシドとプロピレンオキシドとのランダム共重合体としては、具体的には以下に示すものが挙げられる。
すなわち、三洋化成工業(株)製、(商品名)ニューポール50HB−100、ニューポール50HB−260、ニューポール50HB−400、ニューポール50HB−660、ニューポール50HB−2000、ニューポール50HB−5100等である。
ポリエステルジオール化合物としては、式(12)、(13)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2015043063
式(12)、(13)中、L2、L3およびL4ではそれぞれ同一でも相違してもよく2価の脂肪族または芳香族炭化水素基を表し、L5は2価の脂肪族炭化水素基を表す。好ましくは、L2〜L4は、それぞれアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基を表し、L5はアルキレン基を表す。またL2〜L5中にはイソシアネート基と反応しない他の官能基、例えばエーテル、カルボニル、エステル、シアノ、オレフィン、ウレタン、アミド、ウレイド基またはハロゲン原子等が存在していてもよい。n1、n2はそれぞれ2以上の整数であり、好ましくは2〜100の整数を表す。
ポリカーボネートジオール化合物としては、式(14)で表される化合物がある。
Figure 2015043063
式(14)中、L6はそれぞれ同一でも相違してもよく2価の脂肪族または芳香族炭化水素基を表す。好ましくは、L6はアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基を表す。またL6中にはイソシアネート基と反応しない他の官能基、例えばエーテル、カルボニル、エステル、シアノ、オレフィン、ウレタン、アミド、ウレイド基またはハロゲン原子等が存在していてもよい。n3は2以上の整数であり、好ましくは2〜l00の整数を表す。
上記式(12)、(13)または(14)で表される具体的なジオール化合物としては、特開2009−265518号公報段落0148〜0150等の記載の化合物を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
また、特定ポリウレタンポリマーの合成には、上記ジオール化合物の他に、イソシアネート基と反応しない置換基を有するジオール化合物を併用することもできる。このようなジオール化合物としては、例えば、以下に示すものが含まれる。
HO−L7−O−CO−L8−CO−O−L7−OH (15)
HO−L8−CO−O−L7−OH (16)
式(15)、(16)中、L7、L8はそれぞれ同一でも相違していてもよく、置換基(例えば、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、−F、−Cl、−Br、−I等のハロゲン原子などの各基が含まれる。)を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基または複素環基を表す。必要に応じ、L7、L8中にイソシアネート基と反応しない他の官能基、例えば、カルボニル基、エステル基、ウレタン基、アミド基、ウレイド基などを有していてもよい。なおL7、L8で環を形成してもよい。
更に、特定ポリウレタンポリマーの合成には、上記ジオール化合物の他に、カルボキシル基を有するジオール化合物を併用することもできる。
このようなジオール化合物としては、例えば、以下の式(17)〜(19)に示すものが含まれる。
Figure 2015043063
式(17)〜(19)中、R15は水素原子、置換基(例えば、シアノ基、ニトロ基、−F、−Cl、−Br、−I等のハロゲン原子、−CONH2、−COOR16、−OR16、−NHCONHR16、−NHCOOR16、−NHCOR16、−OCONHR16(ここで、R16は炭素数1〜10のアルキル基、炭素数7〜15のアラルキル基を表す。)などの各基が含まれる。)を有していてもよいアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基を表し、好ましくは水素原子、炭素数1〜8個のアルキル基、炭素数6〜15個のアリール基を表す。L9、L10、L11はそれぞれ同一でも相違していてもよく、単結合、置換基(例えば、アルキル、アラルキル、アリール、アルコキシ、ハロゲノの各基が好ましい。)を有していてもよい2価の脂肪族または芳香族炭化水素基を表し、好ましくは炭素数1〜20個のアルキレン基、炭素数6〜15個のアリーレン基、さらに好ましくは炭素数1〜8個のアルキレン基を表す。また必要に応じ、L9〜L11中にイソシアネート基と反応しない他の官能基、例えばカルボニル、エステル、ウレタン、アミド、ウレイド、エーテル基を有していてもよい。なおR15、L7、L8、L9のうちの2または3個で環を形成してもよい。
Arは三価の芳香族炭化水素基を表し、好ましくは炭素数6〜15個の芳香族基を表す。
上記式(17)〜(19)で表されるカルボキシル基を有するジオール化合物としては具体的には以下に示すものが含まれる。
すなわち、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)プロピオン酸、2,2−ビス(3−ヒドロキシプロピル)プロピオン酸、ビス(ヒドロキシメチル)酢酸、ビス(4−ヒドロキシフェニル)酢酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)酪酸、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン酸、酒石酸、N,N−ジヒドロキシエチルグリシン、N,N―ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−カルボキシ−プロピオンアミド等である。
このようなカルボキシル基の存在により、ポリウレタンポリマーに水素結合性とアルカリ可溶性といった特性を付与できるため好ましい。より具体的には、前記側鎖にエチレン性不飽和結合基を有するポリウレタンポリマーが、さらに側鎖にカルボキシル基を有するポリマーであり、より具体的には、側鎖にエチレン性不飽和結合基を0.3meq/g以上有し、且つ、側鎖にカルボキシル基を0.4meq/g以上有するポリウレタンポリマーが、本発明のバインダーポリマーとして特に好ましく用いられる。
また、特定ポリウレタンポリマーの合成には、上記ジオールの他に、下記の式(20)〜(22)で表されるテトラカルボン酸二無水物をジオール化合物で開環させた化合物を併用することもできる。
Figure 2015043063
式(20)〜(22)中、L12は、単結合、置換基(例えばアルキル、アラルキル、アリール、アルコキシ、ハロゲノ、エステル、アミドの各基が好ましい。)を有していてもよい2価の脂肪族または芳香族炭化水素基、−CO−、−SO−、−SO2−、−O−またはS−を表し、好ましくは単結合、炭素数1〜15個の2価の脂肪族炭化水素基、−CO−、−SO2−、−O−またはS−を表す。R17、R18は同一でも相違していてもよく、水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、またはハロゲノ基を表し、好ましくは、水素原子、炭素数1〜8個のアルキル基、炭素数6〜15個のアリール基、炭素数1〜8個のアルコキシ基またはハロゲノ基を表す。またL12、R17、R18のうちの2つが結合して環を形成してもよい。
19、R20は同一でも相違していてもよく、水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基またはハロゲノ基を表し、好ましくは水素原子、炭素数1〜8個のアルキル基、または炭素数6〜15個のアリール基を表す。またL12、R19、R20のうちの2つが結合して環を形成してもよい。L13、L14は同一でも相違していてもよく、単結合、二重結合、または2価の脂肪族炭化水素基を表し、好ましくは単結合、二重結合、またはメチレン基を表す。Aは単核または多核の芳香環を表す。好ましくは炭素数6〜18個の芳香環を表す。
上記式(20)、(21)または(22)で表される化合物としては、具体的には特開2009−265518号公報段落0163〜0164等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
これらのテトラカルボン酸二無水物をジオール化合物で開環された化合物をポリウレタンポリマー中に導入する方法としては、例えば以下の方法がある。
a)テトラカルボン酸二無水物をジオール化合物で開環させて得られたアルコール末端の化合物と、ジイソシアネート化合物とを反応させる方法。
b)ジイソシアネート化合物をジオール化合物過剰の条件下で反応させ得られたアルコール末端のウレタン化合物と、テトラカルボン酸二無水物とを反応させる方法。
またこのとき開環反応に使用されるジオール化合物としては、具体的には特開2009−265518号公報段落0166等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明に用い得る特定ポリウレタンポリマーは、上記ジイソシアネート化合物およびジオール化合物を、非プロトン性溶剤中、それぞれの反応性に応じた活性の公知の触媒を添加し、加熱することにより合成される。合成に使用されるジイソシアネートおよびジオール化合物のモル比(Ma:Mb)は、1:1〜1.2:1が好ましい。合成に使用されるジイソシアネートおよびジオール化合物は、アルコール類またはアミン類等で処理することにより、分子量あるいは粘度といった所望の物性の生成物が、最終的にイソシアネート基が残存しない形で合成される。
本発明に係る特定ポリウレタンポリマー中に含まれるエチレン性不飽和結合の導入量としては、当量で言えば、側鎖にエチレン性不飽和結合基を0.3meq/g以上含有することが好ましく、0.35〜1.50meq/g含有することがより好ましい。
本発明に係る特定ポリウレタンポリマーの分子量としては、好ましくは重量平均分子量で10、000以上であり、より好ましくは、40、000〜20万の範囲である。
本発明では、側鎖にエチレン性不飽和結合を有するスチレン系ポリマー(以下、「スチレン系ポリマー」ということがある)も好ましく、下記一般式(23)で表されるスチレン性二重結合(スチレンおよびαメチルスチレン系二重結合)、および、下記一般式(24)で表されるビニルピリジニウム基のうち少なくとも一方を有するものがより好ましい。
Figure 2015043063
一般式(23)中、R21は水素原子またはメチル基を表す。R22は置換可能な任意の原子または原子団を表す。kは0〜4の整数を表す。
なお、一般式(23)で表されるスチレン性二重結合は、単結合、或いは、任意の原子または原子団からなる連結基を介してポリマー主鎖と連結しており、結合の仕方について特に制限はない。
一般式(23)で表される官能基を有する高分子化合物の繰り返し単位としての好ましい例は、特開2009−265518号公報段落0179〜0181等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
Figure 2015043063
一般式(24)中、R23は水素原子またはメチル基を表す。R24は置換可能な任意の原子または原子団を表す。mは0〜4の整数を表す。A-はアニオンを表す。また、ピリジニウム環は置換基としてベンゼン環を縮合したベンゾピリジニウムの形をとっても良く、この場合に於いてはキノリウム基およびイソキノリウム基を含む。
なお、一般式(24)で表されるビニルピリジニウム基は、単結合、或いは、任意の原子または原子団からなる連結基を介してポリマー主鎖と連結しており、結合の仕方について特に制限はない。
一般式(24)で表される官能基を有する高分子化合物の繰り返し単位として好ましい例は、特開2009−265518号公報段落0184等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
スチレン系ポリマーを合成する方法の一つとしては、前記一般式(23)または(24)で表される官能基を有し、且つ、他の共重合成分と共重合可能な官能基を有するモノマー同士を公知の共重合法を用いて共重合する方法が挙げられる。ここで、スチレン系ポリマーは、一般式(23)および(24)で表される官能基のうち、いずれか一方のうち1種類のみを有するホモポリマーであっても良いし、いずれか一方、または、双方の官能基のうちそれぞれ2種類以上を有する共重合体であってもよい。
さらに、これらの官能基を含まない他の共重合モノマーとの共重合体であっても良い。この場合の他の共重合モノマーとしては、例えば該ポリマーにアルカリ水溶液に対する可溶性を付与する目的等で、カルボキシ基含有モノマーを選択することが好ましく、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸2−カルボキシエチルエステル、メタクリル酸2−カルボキシエチルエステル、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル、4−カルボキシスチレン等のような例が挙げられる。
カルボキシ基を有するモノマー以外にも共重合体中に他のモノマー成分を導入して(多元)共重合体として合成、使用することも好ましい。こうした場合に共重合体中に組み込むことが出来るモノマーとしては、特開2009−265518号公報段落0187等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
スチレン系ポリマーとして上記のような共重合体を使用する場合、全共重合体組成中に占める一般式(23)および/または一般式(24)で表される官能基を有する繰り返し単位の割合としては、20質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましい。この範囲において、本発明の効果に優れ、高感度な架橋系が得られる。
スチレン系ポリマーの分子量としては、好ましくは重量平均分子量で10000〜300000の範囲であり、より好ましくは、15000〜200000の範囲であり、最も好ましくは、20000〜150000の範囲である。
その他の側鎖にエチレン性不飽和結合を有するポリマーとしては、以下のものが挙げられる。
側鎖にエチレン性不飽和基を有するノボラックポリマーとしては、例えば、特開平9−269596号公報に記載のポリマーに、特開2002−62648公報に記載の方法を用いて、側鎖にエチレン性不飽和結合を導入したポリマー等が挙げられる。
また、側鎖にエチレン性不飽和結合を有するアセタールポリマーとしては、例えば、特開2002−162741公報に記載のポリマー等が挙げられる。
さらに、側鎖にエチレン性不飽和結合を有するポリアミド系ポリマーとしては、例えば、特願2003−321022公報に記載のポリマー、またはその中で引用されているポリアミドポリマーに、特開2002−62648公報に記載の方法で側鎖にエチレン性不飽和結合を導入したポリマー等が挙げられる。
側鎖にエチレン性不飽和結合を有するポリイミドポリマーとしては、例えば、特願2003−339785公報に記載のポリマー、またはその中で引用されているポリイミドポリマーに、特開2002−62648公報に記載の方法で側鎖にエチレン性不飽和結合を導入したポリマー等が挙げられる。
<<C:エポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物>>
本発明の第三の好ましい態様は、重合性化合物として、エポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物を含む態様である。エポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物としては、具体的には側鎖にエポキシ基を有するポリマー、および分子内に2個以上のエポキシ基を有する重合性モノマーまたはオリゴマーがあり、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等を挙げることができる。また単官能または多官能グリシジルエーテル化合物も挙げられ、多官能脂肪族グリシジルエーテル化合物が好ましい。
これらの化合物は、市販品を用いてもよいし、ポリマーの側鎖へエポキシ基を導入することによっても得られる。
市販品としては、例えば、特開2012−155288号公報段落0191等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
市販品としては、デナコール EX−212L、EX−214L、EX−216L、EX−321L、EX−850L(以上、ナガセケムテックス(株)製)等の多官能脂肪族グリシジルエーテル化合物が挙げられる。これらは、低塩素品である一方、低塩素品ではない、EX−212、EX−214、EX−216、EX−321、EX−850なども同様に使用できる。
その他にも、ADEKA RESIN EP−4000S、同EP−4003S、同EP−4010S、同EP−4011S(以上、(株)ADEKA製)、NC−2000、NC−3000、NC−7300、XD−1000、EPPN−501、EPPN−502(以上、(株)ADEKA製)、JER1031S等も挙げられる。
さらに、フェノールノボラック型エポキシ樹脂の市販品として、JER−157S65、JER−152、JER−154、JER−157S70、(以上、三菱化学(株)製)等が挙げられる。
側鎖にオキセタニル基を有するポリマー、および上述の分子内に2個以上のオキセタニル基を有する重合性モノマーまたはオリゴマーの具体例としては、アロンオキセタンOXT−121、OXT−221、OX−SQ、PNOX(以上、東亞合成(株)製)を用いることができる。
ポリマー側鎖へ導入して合成する場合、導入反応は、例えばトリエチルアミン、ベンジルメチルアミン等の3級アミン、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、等の4級アンモニウム塩、ピリジン、トリフェニルフォスフィン等を触媒として有機溶剤中、反応温度50〜150℃で数〜数十時間反応させることにより行える。脂環式エポキシ不飽和化合物の導入量は得られるポリマーの酸価が5〜200KOH・mg/gを満たす範囲になるように制御すると好ましい。また、重量平均分子量は500〜5000000、更には1000〜500000の範囲が好ましい。
エポキシ不飽和化合物としてはグリシジル(メタ)アクリレートやアリルグリシジルエーテル等のエポキシ基としてグリシジル基を有するものも使用可能である。エポキシ不飽和化合物として好ましいものは、脂環式エポキシ基を有する不飽和化合物である。このようなものとしては例えば特開2009−265518号公報段落0045等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明では、不飽和二重結合、エポキシ基またはオキセタニル基などの架橋基を有する重合体を含むことが好ましい。これにより、硬化膜としたときの製膜性(クラックやそりの抑制)および耐湿性をより良好にすることができる。具体的には、下記の繰り返し単位を有する重合体が挙げられる。下記繰り返し単位を有する重合体としては、エポキシ基を有する重合体が好ましい。
Figure 2015043063
<<式(1)で示される部分構造を有する化合物>>
本発明で用いる硬化性化合物は、下記式(1)で示される部分構造を有することも好ましく、この硬化性化合物が不飽和二重結合、エポキシ基またはオキセタニル基などの架橋基を有していてもよい。
Figure 2015043063
(式(1)中、R1は水素原子または有機基を表す。)
このような化合物を含有することにより、本発明の近赤外線吸収性組成物を硬化膜としたときに近赤外線遮蔽性をより向上させ、耐湿性をより向上させることができる。
式(1)中、R1は水素原子または有機基を表す。有機基としては、炭化水素基、具体的には、アルキル基またはアリール基が挙げられ、炭素数が1〜20のアルキル基、炭素数が6〜20のアリール基、またはこれらの基と二価の連結基との組み合わせからなるものが好ましい。
このような有機基の具体例としては、−OR’、−SR’、またはこれらの基と−(CH2m−(mは1〜10の整数)、炭素数5〜10の環状のアルキレン基、−O−、−CO−、−COO−および−NH−の少なくとも1つとの組み合わせからなるものが好ましい。ここで、R’は、水素原子、炭素数が1〜10の直鎖、炭素数が3〜10の分岐または環状のアルキル基(好ましくは炭素数1〜7の直鎖、炭素数3〜7の分岐または環状のアルキル基)、炭素数が6〜10のアリール基、または、炭素数が6〜10のアリール基と炭素数が1〜10のアルキレン基との組み合わせからなる基が好ましい。
また、前記式(1)中、R1とCとが結合して環構造(ヘテロ環構造)を形成していてもよい。ヘテロ環構造中におけるヘテロ原子は、前記式(1)中の窒素原子である。ヘテロ環構造は、5または6員環構造が好ましく、5員環構造がより好ましい。ヘテロ環構造は、縮合環であってもよいが、単環が好ましい。
特に好ましいR1の具体例としては、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、−OR’(R’は炭素数が1〜5の直鎖のアルキル基)と−(CH2m−(mは1〜10の整数、好ましくはmは1〜5の整数)との組み合わせからなる基、前記式(1)中のR1とCとが結合してヘテロ環構造(好ましくは5員環構造)を形成した基が挙げられる。
前記式(1)で示される部分構造を有する化合物は、(重合体の主鎖構造−前記(1)の部分構造−R1)で表されるか、(A−前記(1)の部分構造−B)で表されることが好ましい。ここで、Aは、炭素数が1〜10の直鎖、炭素数が3〜10の分岐、または、炭素数3〜10の環状のアルキル基である。また、Bは、−(CH2m−(mは1〜10の整数、好ましくはmは1〜5の整数)と、前記(1)の部分構造と、重合性基との組み合わせからなる基である。
また、前記式(1)で示される部分構造を有する化合物は、下記式(1−1)〜(1−5)のいずれかで表される構造を有することが好ましい。
Figure 2015043063
(式(1−1)中、R4は水素原子またはメチル基を表し、R5およびR6はそれぞれ独立して水素原子または有機基を表す。式(1−2)中、R7は水素原子またはメチル基を表す。式(1−3)中、L1は二価の連結基を表し、R8は水素原子または有機基を表す。式(1−4)中、L2およびL3はそれぞれ独立して二価の連結基を表し、R9およびR10はそれぞれ独立して水素原子または有機基を表す。式(1−5)中、L4は二価の連結基を表し、R11〜R14はそれぞれ独立して水素原子または有機基を表す。)
前記式(1−1)中、R5およびR6はそれぞれ独立して水素原子または有機基を表す。有機基としては、前記式(1)中のR1と同義であり、好ましい範囲も同様である。
前記式(1−3)〜(1−5)中、L1〜L4は二価の連結基を表す。二価の連結基としては、−(CH2m−(mは1〜10の整数)、炭素数5〜10の環状のアルキレン基、−O−、−CO−、−COO−および−NH−の少なくとも1つとの組み合わせからなるものが好ましく、−(CH2m−(mは1〜8の整数)であることがより好ましい。
前記式(1−3)〜(1−5)中、R8〜R14はそれぞれ独立して水素原子または有機基を表す。有機基としては、炭化水素基、具体的にはアルキル基またはアルケニル基であることが好ましい。
アルキル基は、置換されていてもよい。また、アルキル基は、鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよいが、直鎖状または環状のものが好ましい。アルキル基としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基がより好ましい。
アルケニル基は、置換されていてもよい。アルケニル基としては、炭素数1〜10のアルケニル基が好ましく、炭素数1〜4のアルケニル基がより好ましく、ビニル基が特に好ましい。
置換基としては、例えば、重合性基、ハロゲン原子、アルキル基、カルボン酸エステル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、エーテル基、スルホニル基、スルフィド基、アミド基、アシル基、ヒドロキシ基、カルボキシル基などが例示される。これらの置換基の中でも、重合性基(例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイルオキシ基)、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、アジリジニル基など)が好ましく、ビニル基がより好ましい。)
また、前記式(1)で示される部分構造を有する化合物は、モノマーであってもポリマーであってもよいが、ポリマーであることが好ましい。すなわち、前記式(1)で示される部分構造を有する化合物は、前記式(1−1)または前記式(1−2)で表される化合物であることが好ましい。
また、前記式(1)で示される部分構造を有する化合物がポリマーである場合、ポリマーの側鎖に前記部分構造を含有することが好ましい。
前記式(1)で示される部分構造を有する化合物の分子量は、好ましくは50〜1000000であり、より好ましくは500〜500000である。このような分子量とすることにより、本発明の効果をより効果的に達成できる。
前記(1)で示される部分構造を有する化合物の含有量は、本発明の組成物中5〜80質量%であることが好ましく、10〜60質量%であることがより好ましい。
前記式(1)で示される部分構造を有する化合物の具体例としては、下記構造を有する化合物または下記例示化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明では、特に、前記式(1)で示される部分構造を有する化合物がポリアクリルアミドであることが好ましい。
Figure 2015043063
また、前記式(1)で示される部分構造を有する化合物の具体例としては、水溶性ポリマーが挙げられ、好ましい主鎖構造としては、ポリビニルピロリドン、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリアミド、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリウレアが挙げられる。水溶性ポリマーは共重合体であってもよく、該共重合体はランダム共重合体であってもよい。
ポリビニルピロリドンとしては、商品名K−30、K−85、K−90、K−30W、K−85W、K−90W(日本触媒社製)が使用できる。
ポリ(メタ)アクリルアミドとしては、(メタ)アクリルアミドの重合体、共重合体が挙げられる。アクリルアミドの具体例としては、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−プロピルアクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N−ベンジルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−トリルアクリルアミド、N−(ヒドロキシフェニル)アクリルアミド、N−(スルファモイルフェニル)アクリルアミド、N−(フェニルスルホニル)アクリルアミド、N−(トリルスルホニル)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチル−N−フェニルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチル−N−メチルアクリルアミド等が挙げられる。またこれらに対応するメタクリルアミドも同様に使用できる。
水溶性ポリアミド樹脂としては、特に、ポリアミド樹脂と親水性化合物とが共重合した化合物が挙げられる。水溶性ポリアミド樹脂の誘導体とは、例えば、水溶性ポリアミド樹脂を原料として、アミド結合(−CONH−)の水素原子をメトキシメチル基(−CH2OCH3)で置換した化合物のように、水溶性ポリアミド樹脂分子中の原子が置換される又は付加反応することにより、アミド結合の構造が変化した化合物をいう。
ポリアミド樹脂としては、例えば、ωアミノ酸の重合で合成される所謂「n−ナイロン」やジアミンとジカルボン酸の共重合で合成される所謂「n,m−ナイロン」が挙げられる。中でも、親水性付与の観点から、ジアミンとジカルボン酸の共重合体が好ましく、ε−カプロラクタムとジカルボン酸との反応生成物がより好ましい。
親水性化合物としては、親水性含窒素環状化合物、ポリアルキレングリコール等が挙げられる。
ここで、親水性含窒素環状化合物とは、側鎖または主鎖に第3級アミン成分を有する化合物であって、例えばアミノエチルピペラジン、ビスアミノプロピルピペラジン、α-ジメチルアミノεカプロラクタム等が挙げられる。
一方、ポリアミド樹脂と親水性化合物とが共重合した化合物には、ポリアミド樹脂の主鎖に、例えば、親水性含窒素環状化合物およびポリアルキレングリコールからなる群より選択される少なくとも一つが共重合されているため、ポリアミド樹脂のアミド結合部の水素結合能力は、N−メトキシメチル化ナイロンに対して大きい。
ポリアミド樹脂と親水性化合物とが共重合した化合物の中でも、1)ε−カプロラクタムと親水性含窒素環状化合物とジカルボン酸との反応生成物、及び、2)ε−カプロラクタムとポリアルキレングリコールとジカルボン酸との反応生成物が好ましい。
これらは、例えば東レファインテック(株)より「AQナイロン」という商標で市販されている。ε−カプロラクタムと親水性含窒素環状化合物とジカルボン酸との反応生成物は、東レファインテック(株)製AQナイロンA−90として入手可能であり、ε−カプロラクタムとポリアルキレングリコールとジカルボン酸との反応生成物は、東レファインテック(株)製AQナイロンP−70として入手可能である。 AQナイロンA−90 P−70 P−95 T−70(東レ社製)が使用できる。
上述した式(1)で示される部分構造を有する繰り返し単位とエポキシ基を有する繰り返し単位を含む重合体のモル比は、10/90〜90/10であることが好ましく、30/70〜70/30であることがより好ましい。上記共重合体の重量平均分子量は、3,000〜1,000,000であることが好ましく、5,000〜200,000であることがより好ましい。
これらの重合性化合物について、その構造、単独使用か併用か、添加量等の使用方法の詳細は、近赤外線吸収性組成物の最終的な性能設計にあわせて任意に設定できる。例えば、感度の観点では、1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましく、多くの場合は2官能以上が好ましい。また、近赤外線カットフィルタの強度を高める観点では、3官能以上のものがよく、更に、異なる官能数・異なる重合性基(例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン系化合物、ビニルエーテル系化合物)のものを併用することで、感度と強度の両方を調節する方法も有効である。また、近赤外線吸収性組成物に含有される他の成分(例えば、金属酸化物、色素、重合開始剤)との相溶性、分散性に対しても、重合性化合物の選択・使用法は重要な要因であり、例えば、低純度化合物の使用や2種以上の併用により相溶性を向上させうることがある。また、支持体などの硬質表面との密着性を向上させる観点で特定の構造を選択することもあり得る。
本発明の組成物中における重合性化合物の添加量は、溶剤を除いた全固形分に対して1〜80質量%、より好ましくは5〜50質量%、特に好ましくは7〜30質量%の範囲で添加するのが好ましい。
また、重合性化合物として、架橋基を有する繰り返し単位を含む重合体を用いる場合、溶剤を除いた本発明の組成物の全固形分に対して10〜75質量%、より好ましくは20〜65質量%、特に好ましくは20〜60質量%の範囲とすることが好ましい。
重合性化合物は、1種類のみでも、2種類以上でもよく、2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となる。
<バインダーポリマー>
本発明においては、皮膜特性向上などの目的で、必要に応じて、上記重合性化合物に加えて、さらにバインダーポリマーを含むことができる。バインダーポリマーとしては、アルカリ可溶樹脂が好ましく用いられる。アルカリ可溶性樹脂を含有することにより、耐熱性などの向上や、塗布適正の微調整に効果がある。
アルカリ可溶性樹脂としては、線状有機高分子重合体であって、分子(好ましくは、アクリル系共重合体、スチレン系共重合体を主鎖とする分子)中に少なくとも1つのアルカリ可溶性を促進する基を有するアルカリ可溶性樹脂の中から適宜選択することができる。耐熱性の観点からは、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましく、現像性制御の観点からは、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。
アルカリ可溶性を促進する基(以下、酸基ともいう)としては、例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、フェノール性水酸基などが挙げられるが、有機溶剤に可溶で弱アルカリ水溶液により現像可能なものが好ましく、(メタ)アクリル酸が特に好ましいものとして挙げられる。これら酸基は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
前記重合後に酸基を付与しうるモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するモノマー、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有するモノマー、2−イソシアナートエチル(メタ)アクリレート等のイソシアネート基を有するモノマー等が挙げられる。これら酸基を導入するための単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。アルカリ可溶性バインダーに酸基を導入するには、例えば、酸基を有するモノマーおよび/または重合後に酸基を付与しうるモノマー(以下「酸基を導入するための単量体」と称することもある。)を、単量体成分として重合するようにすればよい。 なお、重合後に酸基を付与しうるモノマーを単量体成分として酸基を導入する場合には、重合後に例えば後述するような酸基を付与するための処理が必要となる。
アルカリ可溶性樹脂の製造には、例えば、公知のラジカル重合法による方法を適用することができる。ラジカル重合法でアルカリ可溶性樹脂を製造する際の温度、圧力、ラジカル開始剤の種類およびその量、溶剤の種類等々の重合条件は、当業者において容易に設定可能であり、実験的に条件を定めるようにすることもできる。
アルカリ可溶性樹脂として用いられる線状有機高分子重合体としては、側鎖にカルボン酸を有するポリマーが好ましく、このようなポリマーとしては、特開2012−208494号公報段落0561(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0691])等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
アルカリ可溶性樹脂としては、下記一般式(ED)
Figure 2015043063
(式(ED)中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜25の炭化水素基を表す。)で示される化合物(以下「エーテルダイマー」と称することもある。)を必須とする単量体成分を重合してなるポリマー(a)を、必須成分であるポリマー成分(A)として含むことも好ましい。これにより、本発明の組成物は、耐熱性とともに透明性にも極めて優れた硬化塗膜を形成しうる。前記エーテルダイマーを示す前記一般式(1)中、R1およびR2で表される炭素数1〜25の炭化水素基としては、特に制限はないが、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、t−アミル、ステアリル、ラウリル、2−エチルヘキシル等の直鎖状または分岐状のアルキル基;フェニル等のアリール基;シクロヘキシル、t−ブチルシクロヘキシル、ジシクロペンタジエニル、トリシクロデカニル、イソボルニル、アダマンチル、2−メチル−2−アダマンチル等の脂環式基;1−メトキシエチル、1−エトキシエチル等のアルコキシで置換されたアルキル基;ベンジル等のアリール基で置換されたアルキル基;等が挙げられる。これらの中でも特に、メチル、エチル、シクロヘキシル、ベンジル等のような酸や熱で脱離しにくい1級または2級炭素の置換基が耐熱性の点で好ましい。
前記エーテルダイマーの具体例としては、特開2012−208494号公報段落0565(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0694])等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明では、エーテルダイマー由来の構成単位が全体の1〜50モル%であることが好ましく、1〜20モル%であることがより好ましい。
エーテルダイマーと共に、その他の単量体を共重合させてもよい。
エーテルダイマーと共に共重合しうるその他の単量体としては、例えば、酸基を導入するための単量体、ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体、エポキシ基を導入するための単量体、および、これら以外の他の共重合可能な単量体が挙げられる。このような単量体は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
酸基を導入するための単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸やイタコン酸等のカルボキシル基を有するモノマー、N−ヒドロキシフェニルマレイミド等のフェノール性水酸基を有するモノマー、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸無水物基を有するモノマー等が挙げられる。これらの中でも特に、(メタ)アクリル酸が好ましい。
また、酸基を導入するための単量体は、重合後に酸基を付与しうる単量体であってもよく、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する単量体、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有する単量体、2−イソシアナートエチル(メタ)アクリレート等のイソシアネート基を有する単量体等が挙げられる。ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体を用いる場合、重合後に酸基を付与しうる単量体を用いる場合、重合後に酸基を付与する処理を行う必要がある。重合後に酸基を付与する処理は、単量体の種類によって異なり、例えば、次の処理が挙げられる。水酸基を有する単量体を用いる場合であれば、例えば、コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、マレイン酸無水物等の酸無水物を付加させる処理が挙げられる。エポキシ基を有する単量体を用いる場合であれば、例えば、N−メチルアミノ安息香酸、N−メチルアミノフェノール等のアミノ基と酸基を有する化合物を付加させか、または、例えば(メタ)アクリル酸のような酸を付加させた後に生じた水酸基に、例えば、コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、マレイン酸無水物等の酸無水物を付加させる処理が挙げられる。イソシアネート基を有する単量体を用いる場合であれば、例えば、2−ヒドロキシ酪酸等の水酸基と酸基を有する化合物を付加させる処理が挙げられる。
一般式(ED)で表される化合物を含む単量体成分を重合してなる重合体が、酸基を導入するための単量体を含む場合、その含有割合は、特に制限されないが、全単量体成分中、5〜70質量%が好ましく、より好ましくは10〜60質量%である。
ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体としては、例えば、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸等のカルボキシル基を有するモノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸無水物基を有するモノマー;グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等のエポキシ基を有するモノマー;等が挙げられる。ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体を用いる場合、重合後にラジカル重合性二重結合を付与するための処理を行う必要がある。重合後にラジカル重合性二重結合を付与するための処理は、用いるラジカル重合性二重結合を付与しうるモノマーの種類によって異なり、例えば、次の処理が挙げられる。(メタ)アクリル酸やイタコン酸等のカルボキシル基を有するモノマーを用いる場合であれば、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等のエポキシ基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させる処理が挙げられる。無水マレイン酸や無水イタコン酸等のカルボン酸無水物基を有するモノマーを用いる場合であれば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させる処理が挙げられる。グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等のエポキシ基を有するモノマーを用いる場合であれば、(メタ)アクリル酸等の酸基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させる処理が挙げられる。
一般式(ED)で表される化合物を含む単量体成分を重合してなる重合体が、ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体を含む場合、その含有割合は、特に制限されないが、全単量体成分中、5〜70質量量%が好ましく、より好ましくは10〜60質量%である。
エポキシ基を導入するための単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等が挙げられる。
一般式(ED)で表される化合物を含む単量体成分を重合してなる重合体が、エポキシ基を導入するための単量体を含む場合、その含有割合は、特に制限されないが、全単量体成分中、5〜70質量%が好ましく、より好ましくは10〜60質量%である。
他の共重合可能な単量体としては、例えば、特開2012−046629号公報段落0328等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
一般式(ED)で表される化合物を含む単量体成分を重合してなる重合体が、他の共重合可能な単量体を含む場合、その含有割合は特に制限されないが、95質量%以下が好ましく、85質量%以下であるのがより好ましい。
一般式(ED)で表される化合物を含む単量体成分を重合してなる重合体の重量平均分子量は、特に制限されないが、着色感放射線性組成物の粘度、および該組成物により形成される塗膜の耐熱性の観点から、好ましくは2000〜200000、より好ましくは5000〜100000であり、更に好ましくは5000〜20000である。
また、一般式(ED)で表される化合物を含む単量体成分を重合してなる重合体が酸基を有する場合には、酸価が、好ましくは30〜500mgKOH/g、より好ましくは50〜400mgKOH/gであるのがよい。
一般式(ED)で表される化合物を含む単量体成分を重合してなる重合体は、少なくとも、エーテルダイマーを必須とする前記の単量体を重合することにより、容易に得ることができる。このとき、重合と同時にエーテルダイマーの環化反応が進行してテトラヒドロピラン環構造が形成される。
一般式(ED)で表される化合物を含む単量体成分を重合してなる重合体の合成に適用される重合方法としては、特に制限はなく、従来公知の各種重合方法を採用することができるが、特に、溶液重合法によることが好ましい。詳細には、例えば、特開2004−300204号公報に記載されるポリマー(a)の合成方法に準じて、一般式(ED)で表される化合物を含む単量体成分を重合してなる重合体を合成することができる。
以下、一般式(ED)で表される化合物を含む単量体成分を重合してなる重合体の例示化合物を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。下記に示す例示化合物の組成比はモル%である。
Figure 2015043063
Figure 2015043063
本発明では特に、ジメチル−2,2’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート(以下「DM」と称する)、ベンジルメタクリレート(以下「BzMA」と称する)、メタクリル酸メチル(以下「MMA」と称する)、メタクリル酸(以下「MAA」と称する)、グリシジルメタクリレート(以下「GMA」と称する)を共重合させた重合体が好ましい。特に、DM:BzMA:MMA:MAA:GMAのモル比が5〜15:40〜50:5〜15:5〜15:20〜30であることが好ましい。本発明で用いる共重合体を構成する成分の95質量%以上がこれらの成分であることが好ましい。また、かかる重合体の重量平均分子量は9000〜20000であることが好ましい。
本発明では、アルカリ可溶性フェノール樹脂も好ましく用いることができる。アルカリ可溶性フェノール樹脂としては、例えば、ノボラック樹脂、またはビニル重合体等が挙げられる。
上記ノボラック樹脂としては、例えば、フェノール類とアルデヒド類とを酸触媒の存在下に縮合させて得られるものが挙げられる。上記フェノール類としては、例えば、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、キシレノール、フェニルフェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール、ナフトール、又はビスフェノールA等が挙げられる。
上記アルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、またはベンズアルデヒド等が挙げられる。
上記フェノール類およびアルデヒド類は、単独若しくは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ノボラック樹脂の具体例としては、例えば、メタクレゾール、パラクレゾールまたはこれらの混合物とホルマリンとの縮合生成物が挙げられる。
上記ノボラック樹脂は分別等の手段を用いて分子量分布を調節してもよい。又、ビスフェノールCやビスフェノールA等のフェノール系水酸基を有する低分子量成分を上記ノボラック樹脂に混合してもよい。
アルカリ可溶性樹脂としては、特に、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体やベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/他ノモノマーからなる多元共重合体が好適である。この他、2−ヒドロキシエチルメタクリレートを共重合したもの、特開平7−140654号公報に記載の、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート/ポリメチルメタクリレートマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクレート/メタクリル酸共重合体などが挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂の酸価としては好ましくは30mgKOH/g〜200mgKOH/g、より好ましくは50mgKOH/g〜150mgKOH/gであることが好ましく、70〜120mgKOH/gであることが最も好ましい。
また、アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、2,000〜50,000が好ましく、5,000〜30,000がさらに好ましく、7,000〜20,000が最も好ましい。
本発明におけるバインダーポリマーの含有量は、組成物の全固形分中に対して、1〜80質量%であることが好ましく、5〜50質量%であることがより好ましく、7〜30質量%であることがさらに好ましい。
<界面活性剤>
本発明の組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤は、1種のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせてもよい。界面活性剤の添加量は、本発明の組成物の固形分に対して、好ましくは0.0001〜2質量%であり、より好ましくは0.005〜1.0質量%であり、さらに好ましくは、0.01〜0.1質量%である。
界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。
特に、本発明の組成物は、フッ素系界面活性剤、およびシリコーン系界面活性剤の少なくともいずれかを含有することで、塗布液として調製したときの液特性(特に、流動性)がより向上する。これによって、塗布厚の均一性や省液性がより改善する。
即ち、フッ素系界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤の少なくともいずれかを含有する組成物を適用した塗布液を用いて膜形成する場合においては、被塗布面と塗布液との界面張力を低下させることにより、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行える点で有効である。
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3〜40質量%が好適であり、より好ましくは5〜30質量%であり、特に好ましくは7〜25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、着色感光性組成物中における溶解性も良好である。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、メガファックF171、同F172、同F173、同F176、同F177、同F141、同F142、同F143、同F144、同R30、同F437、同F479、同F482、同F554、同F780、同R08(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、同FC431、同FC171(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−382、同S−141、同S−145、同SC−101、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC1068、同SC−381、同SC−383、同S393、同KH−40(以上、旭硝子(株)製)、エフトップEF301、同EF303、同EF351、同EF352(以上、ジェムコ(株)製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA社製)等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、フルオロ脂肪族基を有する重合体も好ましい。フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有し、該フルオロ脂肪族基が、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)、またはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)によって製造されたフルオロ脂肪族化合物から得られたフッ素系界面活性剤が例示される。
ここで、「テロメリゼーション法」とは、低分子量の物質を重合させて分子内に1〜2個の活性基を有する化合物の合成方法を意味する。また、「オリゴメゼーション法」とは、単量体または単量体類の混合物をオリゴマーに転化する方法を意味する。
本発明におけるフルオロ脂肪族基としては、例えば、−CF3基、−C25基、−C37基、−C49基、−C511基、−C613基、−C715基、−C817基、C919基、C1021基が挙げられ、相溶性・塗布性の点から、−C25基、−C37基、−C49基、−C511基、−C613基、−C715基、−C817基が好ましい。
本発明におけるフルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
本発明におけるフルオロ脂肪族基を有する重合体としては、本発明におけるフルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレートおよび/または(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましい。該共重合体は、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、前記ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)基やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)基など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(またはメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(またはメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
本発明におけるフルオロ脂肪族基を有する重合体を含む市販の界面活性剤としては、例えば、特開2012−208494号公報段落0552(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0678])等に記載の界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。また、メガファックF−781、(大日本インキ化学工業(株)製)、C613基を有するアクリレート(またはメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(またはメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(またはメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(またはメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(またはメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(またはメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(またはメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(またはメタクリレート)との共重合体、などを使用することができる。
ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー、アセチレングリコール系界面活性剤、アセチレン系ポリオキシエチレンオキシド等が挙げられる。これらは単独あるいは2種以上を用いることができる。
具体的な商品名としては、サーフィノール61,82,104,104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG−50、104S、420,440,465,485,504、CT−111,CT−121,CT−131,CT−136,CT−141,CT−151,CT−171,CT−324,DF−37,DF−58,DF−75,DF−110D,DF−210,GA,OP−340,PSA−204,PSA−216,PSA−336,SE,SE−F,TG、GA、ダイノール604(以上、日信化学(株)及びAirProducts&Chemicals社)、オルフィンA,B,AK−02,CT−151W,E1004,E1010,P,SPC,STG,Y,32W、PD−001、PD−002W、PD−003、PD−004、EXP.4001、EXP.4036、EXP.4051、AF−103、AF−104、SK−14、AE−3(以上、日信化学(株))アセチレノールE00、E13T、E40、E60、E81、E100、E200(以上全て商品名、川研ファインケミカル(株)社製)等を挙げることができる。なかでも、オルフィンE1010が好適である。
その他、ノニオン系界面活性剤として具体的には、特開2012−208494号公報段落0553(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0679])等に記載のノニオン系界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
カチオン系界面活性剤として具体的には、特開2012−208494号公報段落0554(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0680])に記載のカチオン系界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
アニオン系界面活性剤として具体的には、W004、W005、W017(裕商(株)社製)等が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、特開2012−208494号公報段落0556(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0682])等に記載のシリコーン系界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。また、東レ・ダウコーニング(株)製「トーレシリコーンSF8410」、「同SF8427」、「同SH8400」、「ST80PA」、「ST83PA」、「ST86PA」、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「TSF−400」、「TSF−401」、「TSF−410」、「TSF−4446」信越シリコーン株式会社製「KP321」、「KP323」、「KP324」、「KP340」等も例示される。
<重合開始剤>
本発明の組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。重合開始剤は1種類のみでも、2種類以上でもよく、2種類以上の場合は、合計量が下記範囲となる。重合開始剤の含有量は、0.01〜30質量%が好ましく、0.1〜20質量%がより好ましく、0.1〜15質量%が特に好ましい。
重合開始剤としては、光、熱のいずれか或いはその双方により重合性化合物の重合を開始する能力を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なかでも、重合開始剤としては、光重合性化合物であることが好ましい。光で重合を開始させる場合、紫外線領域から可視の光線に対して感光性を有するものが好ましい。
また、熱で重合を開始させる場合には、150〜250℃で分解する重合開始剤が好ましい。
本発明に用いうる重合開始剤としては、少なくとも芳香族基を有する化合物であることが好ましく、例えば、アシルホスフィン化合物、アセトフェノン系化合物、α−アミノケトン化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾインエーテル系化合物、ケタール誘導体化合物、チオキサントン化合物、オキシム化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、トリハロメチル化合物、アゾ化合物、有機過酸化物、ジアゾニウム化合物、ヨードニウム化合物、スルホニウム化合物、アジニウム化合物、ベンゾインエーテル系化合物、ケタール誘導体化合物、メタロセン化合物等のオニウム塩化合物、有機硼素塩化合物、ジスルホン化合物、チオール化合物などが挙げられる。
感度の観点から、オキシム化合物、アセトフェノン系化合物、α−アミノケトン化合物、トリハロメチル化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、および、チオール化合物が好ましい。
アセトフェノン系化合物、トリハロメチル化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、オキシム化合物としては、具体的には、特開2012−208494号公報段落0506〜0510(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の[0622〜0628])等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
好ましくは更に、特開2007−231000公報、および、特開2007−322744公報に記載される環状オキシム化合物に対しても好適に用いることができる。
他にも、特開2007−269779公報に示される特定置換基を有するオキシム化合物や、特開2009−191061公報に示されるチオアリール基を有するオキシム化合物が挙げられる。
具体的には、オキシム化合物としては、下記式(1)で表される化合物も好ましい。なお、オキシムのN−O結合が(E)体のオキシム化合物であっても、(Z)体のオキシム化合物であっても、(E)体と(Z)体との混合物であってもよい。下記式(1)で表される化合物については、特開2012−208494号公報段落0513(対応する米国特許出願公開第2012/235099号明細書の[0632])以降の式(OX−1)または(OX−2)で表される化合物の説明を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
Figure 2015043063
(式(1)中、RおよびBは各々独立に一価の置換基を表し、Aは2価の有機基を表し、Arはアリール基を表す。)
前記Rで表される一価の置換基としては、一価の非金属原子団であることが好ましい。前記一価の非金属原子団としては、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアリールオキシカルボニル基、複素環基、アルキルチオカルボニル基、アリールチオカルボニル基等が挙げられる。
前記Bで表される一価の置換基としては、アリール基、複素環基、アリールカルボニル基、または、複素環カルボニル基を表す。
前記Aで表される2価の有機基としては、炭素数1〜12のアルキレン基、シクロヘキシレン基、アルキニレン基が挙げられる。
また、これらの基は、1以上の置換基を有していてもよい。また、前述した置換基は、更に他の置換基で置換されていてもよい。置換基としてはハロゲン原子、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基またはアリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキル基、アリール基等が挙げられる。
以下、好適に用いられるオキシム化合物の具体例としては、特開2012−032556号公報段落0033、特開2012−122045号公報段落0033等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。(PIox−1)〜(PIox−13)を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2015043063
オキシム化合物は、350nm〜500nmの波長領域に極大吸収波長を有するものでることが好ましく、360nm〜480nmの波長領域に吸収波長を有するものであることがより好ましく、365nmおよび455nmの吸光度が高いものが特に好ましい。
オキシム化合物は、365nmまたは405nmにおけるモル吸光係数が、感度の観点から、3,000〜300,000であることが好ましく、5,000〜300,000であることがより好ましく、10,000〜200,000であることが特に好ましい。
化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いることができるが、具体的には、例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Carry−5 spctrophotometer)にて、酢酸エチル溶剤を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
光重合開始剤としては、オキシム化合物、アセトフェノン系化合物、および、アシルホスフィン化合物からなる群より選択される化合物が更に好ましい。より具体的には、例えば、特開平10−291969号公報に記載のアミノアセトフェノン系開始剤、特許第4225898号公報に記載のアシルホスフィンオキシド系開始剤、および、既述のオキシム系開始剤、更にオキシム系開始剤として、特開2001−233842号公報に記載の化合物も用いることができる。
オキシム化合物としては、市販品であるIRGACURE−OXE01(BASF社製)、IRGACURE−OXE02(BASF社製)を用いることができる。アセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE−907、IRGACURE−369、および、IRGACURE−379(商品名:いずれもBASFジャパン社製)を用いることができる。またアシルホスフィン系開始剤としては市販品であるIRGACURE−819やDAROCUR−TPO(商品名:いずれもBASFジャパン社製)を用いることができる。
<その他の成分>
本発明の組成物には、前記必須成分や前記好ましい添加剤に加え、本発明の効果を損なわない限りにおいて、目的に応じてその他の成分を適宜選択して用いてもよい。
併用可能なその他の成分としては、例えば、バインダーポリマー、分散剤、増感剤、架橋剤、硬化促進剤、フィラー、熱硬化促進剤、熱重合禁止剤、可塑剤などが挙げられ、更に基材表面への密着促進剤およびその他の助剤類(例えば、導電性粒子、充填剤、消泡剤、難燃剤、レベリング剤、剥離促進剤、酸化防止剤、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)を併用してもよい。
これらの成分を適宜含有させることにより、目的とする近赤外線カットフィルタの安定性、膜物性などの性質を調整することができる。
これらの成分は、例えば、特開2012−003225号公報の段落番号0183〜、特開2008−250074号公報の段落番号0101〜0102、特開2008−250074号公報の段落番号0103〜0104、特開2008−250074号公報の段落番号0107〜0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の組成物は、液状とすることができるため、例えば、本発明の組成物を直接塗布し、乾燥させることにより近赤外線カットフィルタを容易に製造でき、上記した従来の近赤外線カットフィルタにおける不充分な製造適性を改善することができる。
本発明の近赤外線吸収性組成物の用途は、特に限定されないが、固体撮像素子基板の受光側における近赤外線カットフィルタ用(例えば、ウエハーレベルレンズに対する近赤外線カットフィルタ用など)、固体撮像素子基板の裏面側(受光側とは反対側)における近赤外線カットフィルタ用などを挙げることができ、固体撮像素子基板の受光側における遮光膜用であることが好ましい。特に、本発明の近赤外線吸収性組成物を、固体撮像素子用イメージセンサ上に直接塗布し塗膜形成することが好ましい。
また、本発明の近赤外線吸収性組成物の粘度は、塗布により赤外線カット層を形成する場合、1mPa・s以上3000mPa・s以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、10mPa・s以上2000mPa・s以下の範囲であり、さらに好ましくは、100mPa・s以上1500mPa・s以下の範囲である。
本発明の近赤外線吸収性組成物が、固体撮像素子基板の受光側における近赤外線カットフィルタ用であって、塗布により赤外線カット層を形成する場合、厚膜形成性と均一塗布性の観点から、10mPa・s以上3000mPa・s以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、500mPa・s以上1500mPa・s以下の範囲であり、最も好ましくは、700mPa・s以上1400mPa・s以下の範囲である。
本発明は、上記近赤外線吸収性組成物を硬化させた近赤外線カット層と誘電体多層膜を有する積層体としてもよい。例えば、(i)透明支持体、近赤外線カット層、誘電体多層膜が該順に設けられた態様、(ii) 近赤外線カット層、透明支持体、誘電体多層膜が該順に設けられた態様がある。上記透明支持体としては、ガラス基板や透明樹脂基板が挙げられる。
上記誘電体多層膜は、近赤外線を反射および/または吸収する能力を有する膜である。
誘電体多層膜の材料としては、例えばセラミックを用いることができる。光の干渉の効果を利用した近赤外線カットフィルタを形成するためには、屈折率の異なるセラミックを2種以上用いることが好ましい。
あるいは、近赤外域に吸収を有する貴金属膜を近赤外線カットフィルタの可視光の透過率に影響のないよう、厚みと層数を考慮して用いることも好ましい。
誘電体多層膜としては具体的には、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層した構成を好適に用いることができる。
高屈折率材料層を構成する材料としては、屈折率が1.7以上の材料を用いることができ、屈折率の範囲が通常は1.7〜2.5の材料が選択される。
この材料としては、例えば、酸化チタン(チタニア)、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、五酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化インジウムや、これら酸化物を主成分とし酸化チタン、酸化錫および/または酸化セリウムなどを少量含有させたものが挙げられる。これらの中でも、酸化チタン(チタニア)が好ましい。
低屈折率材料層を構成する材料としては、屈折率が1.6以下の材料を用いることができ、屈折率の範囲が通常は1.2〜1.6の材料が選択される。
この材料としては、例えば、シリカ、アルミナ、フッ化ランタン、フッ化マグネシウムおよび六フッ化アルミニウムナトリウムが挙げられる。これらの中でも、シリカが好ましい。
これら高屈折率材料層および低屈折率材料層の各層の厚みは、通常、遮断しようとする赤外線波長λ(nm)の0.1λ〜0.5λの厚みである。厚みが上記範囲外になると、屈折率(n)と膜厚(d)との積(n×d)がλ/4で算出される光学的膜厚と大きく異なって反射・屈折の光学的特性の関係が崩れてしまい、特定波長の遮断・透過をコントロールしにくい傾向にある。
また、誘電体多層膜における積層数は、好ましくは5〜50層であり、より好ましくは10〜45層である。
誘電体多層膜の形成方法としては、特に制限はないが、例えば、CVD法、スパッタ法、真空蒸着法などにより、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層した誘電体多層膜を形成し、これを前記膜に接着剤で張り合わせる方法、前記膜上に、直接、CVD法、スパッタ法、真空蒸着法などにより、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層した誘電体多層膜を形成する方法を挙げることができる。
さらに、誘電体多層膜を蒸着した際に基板にソリが生じてしまう場合には、これを解消するために、基板両面へ誘電体多層膜を蒸着する、基板の誘電多層膜を蒸着した面に紫外線等の放射線を照射する等の方法をとる事ができる。なお、放射線を照射する場合、誘電体多層膜の蒸着を行いながら照射してもよいし、蒸着後別途照射してもよい。
本発明は、上記した本発明の近赤外線吸収性組成物を用いて得られる近赤外線カットフィルタおよび前記積層体を有する近赤外線カットフィルタにも関する。このような近赤外線カットフィルタは、本発明の近赤外線吸収性組成物より形成されているので、近赤外領域における遮光性(近赤外線遮蔽性)が高く、可視光領域における透光性(可視光線透過性)が高く、かつ、耐光性および耐湿性等の耐候性に優れる近赤外線カットフィルタである。特に、本発明では、700〜2500nmの波長領域の近赤外線カットフィルタとして有益である。
また、本発明は、透明支持体と、近赤外線吸収領域に極大吸収波長を有する銅錯体を含有する近赤外線吸収性組成物を硬化させた近赤外線カット層と、誘電体多層膜と、を有する近赤外線カットフィルタにも関する。近赤外線吸収領域に極大吸収波長を有する銅錯体は、本発明の近赤外線吸収性組成物に用いる銅錯体と同義であり、好ましい範囲も同義である。
更に、本発明は、固体撮像素子基板の受光側において、本発明の近赤外線吸収性組成物を適用(好ましくは塗布や印刷、さらに好ましくはアプリケータ塗布)することにより膜を形成する工程を有する、近赤外線カットフィルタの製造方法にも関する。
近赤外線カットフィルタを形成するには、まず、前記本発明の近赤外線吸収性組成物により膜を形成する。膜は、前記近赤外線吸収性組成物を含んで形成される膜であれば、特に制限はなく、膜厚、積層構造などについては、目的に応じて適宜選択することができる。
前記膜の形成方法としては、支持体上に、本発明の近赤外線吸収性組成物(組成物における固形分が上記溶剤に溶解、乳化または分散させてなる塗布液)を直接適用(好ましくは塗布)し、乾燥させることにより形成する方法が挙げられる。
支持体は、ガラスなどからなる透明基板であっても、固体撮像素子基板であっても、固体撮像素子基板の受光側に設けられた別の基板(例えば後述のガラス基板30)であっても、固体撮像素子基板の受光側に設けられた平坦化層等の層であっても良い。
近赤外線吸収性組成物(塗布液)を支持体上に塗布する方法は、例えば、滴下法(ドロップキャスト)、スピンコーター、スリットスピンコーター、スリットコーター、スクリーン印刷、アプリケータ塗布等を用いることにより実施できる。滴下法(ドロップキャスト)の場合、所定の膜厚で、均一な膜が得られるように、ガラス基板上にフォトレジストを隔壁とする近赤外線吸収性組成物の滴下領域を形成することが好ましい。なお、膜厚は、組成物の滴下量および固形分濃度、滴下領域の面積を調整することで、所望の膜厚が得られる。
また、塗膜の乾燥条件としては、各成分、溶剤の種類、使用割合等によっても異なるが、通常60℃〜150℃の温度で30秒間〜15分間程度である。
本発明の近赤外線カットフィルタは、光透過率が以下の少なくとも1つの条件を満たすことが好ましく、すべての条件を満たすことが特に好ましい。
・波長400nmでの光透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、92%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
・波長450nmでの光透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、92%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
・波長500nmでの光透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、92%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
・波長550nmでの光透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、92%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
・波長700nmでの光透過率は20%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
・波長750nmでの光透過率は20%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
・波長800nmでの光透過率は20%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
・波長850nmでの光透過率は20%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
・波長900nmでの光透過率は20%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
近赤外線カットフィルタの厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。近赤外線カットフィルタの厚みは、例えば、1μm〜500μmが好ましく、1μm〜300μmがより好ましく、1μm〜200μmが特に好ましい。本発明では、このような薄い膜とした場合でも、近赤外線遮光性を維持することができる。
本発明の近赤外線吸収性組成物を用いて近赤外線カットフィルタを形成する方法は、その他の工程を含んでいても良い。その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その他の工程としては、例えば、基材の表面処理工程、前加熱工程(プリベーク工程)、硬化処理工程、後加熱工程(ポストベーク工程)などが挙げられる。
<前加熱工程・後加熱工程>
前加熱工程および後加熱工程における加熱温度は、通常、80℃〜200℃であり、90℃〜150℃であることが好ましい。
前加熱工程および後加熱工程における加熱時間は、通常、30秒〜240秒であり、60秒〜180秒であることが好ましい。
<硬化処理工程>
硬化処理工程は、必要に応じ、形成された前記膜に対して硬化処理を行う工程であり、この処理を行うことにより、近赤外線カットフィルタの機械的強度が向上する。
前記硬化処理工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、全面露光処理、全面加熱処理などが好適に挙げられる。ここで、本発明において「露光」とは、各種波長の光のみならず、電子線、X線などの放射線照射をも包含する意味で用いられる。
露光は放射線の照射により行うことが好ましく、露光に際して用いることができる放射線としては、特に、電子線、KrF、ArF、g線、h線、i線等の紫外線や可視光が好ましく用いられる。なかでも、KrF、g線、h線、i線が好ましい。
露光方式としては。ステッパー露光や、高圧水銀灯による露光などが挙げられる。
露光量は5〜3000mJ/cm2が好ましく10〜2000mJ/cm2がより好ましく、50〜1000mJ/cm2が特に好ましい。
全面露光処理の方法としては、例えば、形成された前記膜の全面を露光する方法が挙げられる。近赤外線吸収性組成物が重合性化合物を含有する場合、全面露光により、上記組成物より形成される膜中の重合成分の硬化が促進され、前記膜の硬化が更に進行し、機械的強度、耐久性が改良される。
前記全面露光を行う装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、超高圧水銀灯などのUV露光機が好適に挙げられる。
また、全面加熱処理の方法としては、形成された前記膜の全面を加熱する方法が挙げられる。全面加熱により、パターンの膜強度が高められる。
全面加熱における加熱温度は、120℃〜250℃が好ましく、120℃〜250℃がより好ましい。該加熱温度が120℃以上であれば、加熱処理によって膜強度が向上し、250℃以下であれば、前記膜中の成分の分解が生じ、膜質が弱く脆くなることを防止できる。
全面加熱における加熱時間は、3分〜180分が好ましく、5分〜120分がより好ましい。
全面加熱を行う装置としては、特に制限はなく、公知の装置の中から、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ドライオーブン、ホットプレート、IRヒーターなどが挙げられる。
また、本発明は、固体撮像素子基板と、前記固体撮像素子基板の受光側に配置された近赤外線カットフィルタとを有するカメラモジュールであって、前記近赤外線カットフィルタが本発明の近赤外線カットフィルタである、カメラモジュールにも関する。
以下、本発明の実施形態に係るカメラモジュールを、図1および図2を参照しながら説明するが、本発明は以下の具体例によって限定されることはない。
なお、図1および図2にわたり、共通する部分には共通する符号を付す。
また、説明に際し、「上」、「上方」および「上側」は、シリコン基板10から見て遠い側を指し、「下」、「下方」および「下側」は、はシリコン基板10に近い側を指す。
図1は、固体撮像素子を備えたカメラモジュールの構成を示す概略断面図である。
図1に示すカメラモジュール200は、実装基板である回路基板70に接続部材であるハンダボール60を介して接続されている。
詳細には、カメラモジュール200は、シリコン基板の第1の主面に撮像素子部を備えた固体撮像素子基板100と、固体撮像素子基板100の第1の主面側(受光側)に設けられた平坦化層(図1には不図示)と、平坦化層の上に設けられた近赤外線カットフィルタ42と、近赤外線カットフィルタ42の上方に配置され内部空間に撮像レンズ40を有するレンズホルダー50と、固体撮像素子基板100およびガラス基板30の周囲を囲うように配置された遮光兼電磁シールド44と、を備えて構成されている。なお、平坦化層の上には、ガラス基板30(光透過性基板)を設けてもよい。各部材は、接着剤20、45により接着されている。
本発明は、固体撮像素子基板と、前記固体撮像素子基板の受光側に配置された近赤外線カットフィルタとを有するカメラモジュールの製造方法であって、固体撮像素子基板の受光側において、上記本発明の近赤外線吸収性組成物を適用することにより膜を形成する工程にも関する。
よって、本実施形態に係るカメラモジュールにおいては、例えば、平坦化層の上に、本発明の近赤外線吸収性組成物を塗布することにより膜を形成して、近赤外線カットフィルタ42を形成できる。近赤外線吸収性組成物を塗布して近赤外線カットフィルタ42形成する方法は前記した通りである。
カメラモジュール200では、外部からの入射光hνが、撮像レンズ40、近赤外線カットフィルタ42、ガラス基板30、平坦化層を順次透過した後、固体撮像素子基板100の撮像素子部に到達するようになっている。また、カメラモジュール200は、固体撮像素子基板100の第2の主面側で、ハンダボール60(接続材料)を介して回路基板70に接続されている。
カメラモジュール200は、ガラス基板30を省略し、平坦化層に直接近赤外線カットフィルタを設けてもよく、平坦化層を省略し、ガラス基板30上に近赤外線カットフィルタを設けるようにしてもよい。
図2は、図1中の固体撮像素子基板100を拡大した断面図である。
固体撮像素子基板100は、基体であるシリコン基板10、撮像素子12、層間絶縁膜13、ベース層14、赤色のカラーフィルタ15R、緑色のカラーフィルタ15G、青色のカラーフィルタ15B、オーバーコート16、マイクロレンズ17、遮光膜18、絶縁膜22、金属電極23、ソルダレジスト層24、内部電極26、および素子面電極27を備えて構成されている。
但し、ソルダレジスト層24は省略されていてもよい。
固体撮像素子基板100については、特開2012−068418号公報段落0245(対応する米国特許出願公開第2012/068292号明細書の[0407])以降の固体撮像素子基板100の説明を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
以上、カメラモジュールの一実施形態について図1および図2を参照して説明したが、前記一実施形態は図1および図2の形態に限られるものではない。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
本実施例において、以下の略号を採用した。
<スルホン酸>
下記表20中、例えばA−1の有機基(−CH3)は、下記一般式中のRを表す。また、例えばA−13の有機基における「*」は、下記一般式中の硫黄原子との結合部位を表す。
Figure 2015043063
<重合性化合物>
NKエステルATM−35E:エチレンオキシ変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート(重合性化合物)(新中村化学社製)
JER157S65:エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製)
EX−321:エポキシ樹脂(ナガセケムテックス社製)
KAYARAD D−320:(日本化薬社製、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート)
M−510:(東亞合成社製、多塩基酸変性アクリルオリゴマー)
M−520:(東亞合成社製、多塩基酸変性アクリルオリゴマー)
DPCA−60:(日本化薬社製、ペンチレンオキシ鎖を6個有する6官能アクリレート)
<溶剤>
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
<スルホン酸銅錯体1の合成例>
スルホン酸(A−1)(1.239g、12.89mmol)と、スルホン酸(A−2)(1.420g、12.89mmol)を量り取り、メタノール45gを加え溶解させた。スルホン酸の総量に対して0.5当量の酢酸銅(2.341g、12.89mmol)を加え、50℃に昇温し2時間反応させた。反応終了後、エバポレータにて発生した酢酸および溶媒を留去することでスルホン酸銅錯体1(4.62g)を得た。
<スルホン酸銅錯体9の合成例>
エタンスルホン酸ナトリウム(1.193g、9.03mmol)と、トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム(1.553g、9.03mmol)を量り取り、エタノール45gを加え溶解させた。スルホン酸の総量に対して0.5当量の硫酸銅・5水和物(2.254g、9.03mmol)を加え、50℃に昇温し2時間反応させた。反応終了後、エバポレータにて溶媒を留去し硫酸ナトリウム(5.00g)を加えた。テトラヒドロフランを加えてセライトろ過により不溶分を除去し、エバポレータにて溶媒を留去することでスルホン酸銅錯体8(3.27g)を得た。
<スルホン酸銅錯体2〜8、10〜23の合成例>
その他のスルホン酸銅錯体2〜8、10〜30も、スルホン酸の種類や、スルホン酸のモル比を変更したこと以外は、前記合成例と同様の方法で得た。
(評価方法)
<近赤外線吸収性組成物の評価>
<<近赤外線吸収性組成物の調製>>
下記の化合物を混合して、実施例および比較例の近赤外線吸収性組成物を調製した。
・下記表21に記載のスルホン酸銅錯体 40質量部
・NKエステルATM−35E 40質量部
・PGME 120質量部
<近赤外線カットフィルタの作成>
実施例および比較例で調製した近赤外線吸収性組成物の各々を、アプリケータ塗布法(YOSHIMITS SEIKI製のベーカーアプリケーター、YBA−3型をスリット幅250μmに調整して使用)を用いて、ガラス基板上にアプリケータ塗布し、100℃、120秒間の前加熱(プリベーク)を行った。その後、全てのサンプルについて、180℃、180秒間、ホットプレートで加熱を実施して近赤外線カットフィルタを得た。
<<溶解性評価>>
試験管に前記スルホン酸銅錯体をそれぞれ0.5g量り取り、固形分濃度が50質量%、40質量%、30質量%になるようにPGMEを加え、10分間振した。目視で濁りが発生する固形分濃度を以下の基準で評価した。結果を以下の表21に示す。
A:濁り発生せず
B:固形分濃度 50質量%
C:固形分濃度 40質量%
D:固形分濃度 30質量%
<<近赤外線遮蔽性評価>>
上記のようにして得た近赤外線カットフィルタにおける波長800nmの透過率を分光光度計U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて測定した。近赤外線遮蔽性を以下の基準で評価した。結果を以下の表21に示す。
A:800nmの透過率≦5%
B:5%<800nmの透過率≦7%
C:7%<800nmの透過率≦10%
D:10%<800nmの透過率
<<耐熱性評価>>
上記のようにして得た近赤外線カットフィルタを200℃で30分間放置した。耐熱性試験前と耐湿性試験後とのそれぞれにおいて、近赤外線カットフィルタの波長700〜1400nmにおける最大吸光度(Absλmax)と、波長400〜700nmにおける最小吸光度(Absλmin)とを、分光光度計U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて測定し、「Absλmax/Absλmin」で表される吸光度比を求めた。
|((試験前における吸光度比−試験後における吸光度比)/試験前における吸光度比)×100|(%)で表される吸光度比変化率を以下の基準で評価した。結果を以下の表に示す。
A:吸光度比変化率≦2%
B:2%<吸光度比変化率≦4%
C:4%<吸光度比変化率≦7%
D:7%<吸光度比変化率
Figure 2015043063
上記表21から明らかなとおり、実施例の近赤外線吸収性組成物は、硬化膜としたときに高い近赤外線遮蔽性を維持しつつ、耐熱性に優れた硬化膜を形成することができた。
また、実施例15〜23の近赤外線吸収性組成物は、スルホン酸を3種以上反応させたものであるため、硬化膜としたときに高い近赤外線遮蔽性を維持しつつ、銅錯体の溶剤への溶解性をさらに向上させることができた。
<<実施例31〜38>>
実施例1の近赤外線吸収性組成物において、重合性化合物(NKエステルATM−35E)または溶剤(PGME)を下記表22の重合性化合物または溶剤に変更したこと以外は、実施例1と同様にして実施例31〜38の近赤外線カットフィルタを得た。
実施例31〜38の近赤外線カットフィルタでも良好な近赤外線遮蔽性を有することが確認できた。
Figure 2015043063
<<実施例39>>
下記の化合物を下記配合量で混合して、実施例39の近赤外線吸収性組成物を調製した。
・銅錯体A(下記スルホフタル酸を配位子として有する銅錯体) 10質量部
・重合性化合物(NKエステルATM−35E) 10質量部
・溶剤(水) 10質量部
Figure 2015043063
銅錯体Aは、以下のようにして合成した。
スルホフタル酸53.1%水溶液(13.49g,29.1mmol)をメタノール50mLに溶かし、この溶液を50℃に昇温した後、水酸化銅(2.84g,29.1mmol)を加え50℃で2時間反応させた。反応終了後、エバポレータにて溶剤及び発生した水を留去することで銅錯体A(8.57g)を得た。
<<実施例40>>
下記の化合物を下記配合量で混合して、実施例40の近赤外線吸収性組成物を調製した。
・銅錯体A(上記スルホフタル酸を配位子として有する銅錯体) 10質量部
・下記バインダー 10質量部
・溶剤(水) 80質量部
バインダー:下記化合物
Figure 2015043063
<<実施例41〜55>>
また、上記実施例39の近赤外線吸収性組成物において、銅錯体Aを表23に記載の化合物(配位子原料)と水酸化銅を反応させた銅錯体を用いたこと以外は同様にして、実施例41〜55の近赤外線吸収性組成物を調製した。
下記表23中、配位子原料(酸)とは、上述した銅錯体Aを得るために用いられるものである。また、「−」は、化合物(ii)が使用されないことを表す。
Figure 2015043063
実施例39〜55で得られた近赤外線吸収性組成物を用いて、実施例1と同様にして実施例39〜55の近赤外線カットフィルタを得た。
実施例39〜55の近赤外線カットフィルタでも良好な近赤外線遮蔽性を有することが確認できた。
実施例39で得られた近赤外線吸収性組成物において、銅錯体Aを、下記スルホン酸化合物(A−132、A−133、A−135〜149)を配位子として有する銅錯体に変更した場合でも、実施例39の近赤外線カットフィルタと同様に優れた効果が得られた。
Figure 2015043063
実施例39で得られた近赤外線吸収性組成物において、重合性化合物を、KAYARAD D−330、D−320、D−310、DPHA、DPCA−20、DPCA−30、DPCA−60、DPCA−120(以上、日本化薬株式会社製)、M−305、M−510、M−520、M−460(東亜合成製)、A−TMMT(新中村化学製)、SR−494(サートマー社製)、デナコールEX−212L(ナガセケムテックス(株)製)またはJER−157S65(三菱化学(株)製)に変更した場合でも、実施例39の近赤外線カットフィルタと同様に優れた効果が得られた。
10 シリコン基板、12 撮像素子、13 層間絶縁膜、14 ベース層、15 カラーフィルタ、16 オーバーコート、17 マイクロレンズ、18 遮光膜、
20 接着剤、22 絶縁膜、23 金属電極、24 ソルダレジスト層、26 内部電極、27 素子面電極、
30 ガラス基板、40 撮像レンズ、42 近赤外線カットフィルタ、44 遮光兼電磁シールド、45 接着剤、46 平坦化層、
50 レンズホルダー、60 ハンダボール、70 回路基板、100 固体撮像素子基板

Claims (28)

  1. 銅成分に対して、下記一般式(I)で表されるスルホン酸またはその塩を2種以上反応させてなる銅錯体を含有する、近赤外線吸収性組成物。
    一般式(I)
    Figure 2015043063
    (一般式(I)中、R1は有機基を表す。)
  2. 銅を中心金属とし、下記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が互いに異なる銅錯体、または、下記一般式(II)で表される構造を含有し、該構造が互いに異なる銅錯体、ならびに、
    溶剤を含有する近赤外線吸収性組成物。
    Figure 2015043063
    (一般式(I)中、R1は有機基を表す。一般式(II)中、R2は有機基を表す。「*」は、銅と配位結合する部位を示す。)
  3. 前記R1およびR2は、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基または不飽和二重結合を有する有機基である、請求項1または2に記載の近赤外線吸収性組成物。
  4. 前記R1および/またはR2が、分子量300以下の有機基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  5. 前記一般式(I)で表されるスルホン酸が、無置換のアルキルスルホン酸、置換または無置換のアリールスルホン酸、フッ素原子で置換されたアルキルスルホン酸、および、置換または無置換のアルケニルスルホン酸のいずれかから選択される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  6. 前記銅錯体が、前記銅成分に対して、前記一般式(I)で表されるスルホン酸もしくはその塩を3種以上反応させてなる請求項1〜5のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物、または、
    前記近赤外線吸収性組成物が、前記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が互いに異なる銅錯体、または、前記一般式(II)で表される構造であって、該構造が互いに異なる構造を含有する銅錯体を3種以上含有する、請求項2〜5のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  7. 前記近赤外線吸収性組成物が、さらに、前記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が全て同一である銅錯体、または、前記一般式(II)で表される構造を含有し、該構造が全て同一である銅錯体を含有する、請求項2〜6のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  8. 銅成分に対して、下記一般式(III)で表されるスルホン酸またはその塩を反応させてなる銅錯体、および、
    溶剤を含有する近赤外線吸収性組成物。
    一般式(III)
    Figure 2015043063
    (一般式(III)中、R3は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。)
  9. 銅を中心金属とし、下記一般式(III)で表されるスルホン酸を配位子とする銅錯体、または、下記一般式(IV)で表される構造を含有する銅錯体、および、
    溶剤を含有する近赤外線吸収性組成物。
    Figure 2015043063
    (一般式(III)中、R3は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。一般式(IV)中、R4は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。「*」は、銅と配位結合する部位を示す。)
  10. 前記R3およびR4は、それぞれ独立に、アルキル基またはアリール基を有する有機基である、請求項8または9に記載の近赤外線吸収性組成物。
  11. 前記R3および/またはR4が、分子量300以下の有機基である、請求項8〜10のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  12. 前記一般式(III)で示されるスルホン酸が、無置換のアルキルスルホン酸、置換または無置換のアリールスルホン酸、フッ素原子で置換されたアルキルスルホン酸、および、置換または無置換のアルケニルスルホン酸のいずれかから選択される、請求項8〜11のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  13. 前記近赤外線吸収性組成物が、前記一般式(III)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が全て同一である銅錯体、または、前記一般式(IV)で表される構造を含有し、該構造が全て同一である銅錯体を2種以上含有する、請求項9〜12のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  14. 前記銅錯体が、カルボン酸を配位子としてさらに有する、請求項1〜13のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  15. 硬化性化合物をさらに含有する、請求項1〜14のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  16. 前記硬化性化合物が、3官能以上の(メタ)アクリレートおよび/またはエポキシ樹脂である、請求項15に記載の近赤外線吸収性組成物。
  17. 近赤外線吸収性組成物の固形分が35〜90質量%である、請求項1〜16のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  18. 固体撮像素子用イメージセンサ上に塗膜形成して用いられる、請求項1〜17のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  19. 銅成分に対して、酸基を2以上有する化合物またはその塩を反応させてなる銅錯体を含有する近赤外線吸収性組成物。
  20. 前記2以上の酸基を有する化合物に含まれる酸基が、スルホン酸基、カルボン酸基およびリン原子を含有する酸基から選択される、請求項19に記載の近赤外線吸収性組成物。
  21. 前記2以上の酸基を有する化合物が、少なくとも、スルホン酸基とカルボン酸基を含む、請求項19に記載の近赤外線吸収性組成物。
  22. 請求項1〜21のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物を用いて作成された近赤外線カットフィルタ。
  23. 固体撮像素子基板と、前記固体撮像素子基板の受光側に配置された請求項22に記載の近赤外線カットフィルタとを有するカメラモジュール。
  24. 固体撮像素子基板と、前記固体撮像素子基板の受光側に配置された近赤外線カットフィルタとを有するカメラモジュールの製造方法であって、前記固体撮像素子基板の受光側において、請求項1〜21のいずれか1項に記載の近赤外線吸収性組成物を塗布することにより前記近赤外線カットフィルタを形成する工程を有する、カメラモジュールの製造方法。
  25. 銅成分に対して、下記一般式(I)で表されるスルホン酸またはその塩を2種以上反応させてなる、スルホン酸銅錯体混合物。
    一般式(I)
    Figure 2015043063
    (一般式(I)中、R1は有機基を表す。)
  26. 銅を中心金属とし、下記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が互いに異なるスルホン酸銅錯体、または、下記一般式(II)で表される構造を含有し、該構造が互いに異なるスルホン酸銅錯体、および、
    下記一般式(I)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が全て同一であるスルホン酸銅錯体、または、下記一般式(II)で表される構造を含有し、該構造が全て同一であるスルホン酸銅錯体を含有する、スルホン酸銅錯体混合物。
    Figure 2015043063
    (一般式(I)中、R1は有機基を表す。一般式(II)中、R2は有機基を表す。「*」は、銅と配位結合する部位を示す。)
  27. 銅成分に対して、下記一般式(III)で表されるスルホン酸またはその塩を反応させてなるスルホン酸銅錯体、
    銅を中心金属とし、下記一般式(III)で表されるスルホン酸を配位子とするスルホン酸銅錯体、または、
    下記一般式(IV)で表される構造を含有するスルホン酸銅錯体。
    Figure 2015043063
    (一般式(III)中、R3は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。一般式(IV)中、R4は(メタ)アクリルエステル基を含有しない有機基を表す。「*」は、銅と配位結合する部位を示す。)
  28. 前記銅錯体が、前記一般式(III)で表されるスルホン酸を配位子とし、該配位子が全て同一であるスルホン酸銅錯体、または、前記一般式(IV)で表される構造を含有し、該構造が全て同一であるスルホン酸銅錯体
    を2種以上含有するスルホン酸銅錯体混合物である、請求項27に記載のスルホン酸銅錯体。
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