JP2016102862A - 近赤外線カットフィルター、固体撮像装置、カメラモジュールおよび組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の態様例を以下に示す。
[7] [1]〜[6]のいずれかに記載の近赤外線カットフィルターを具備する固体撮像装置。
[8] [1]〜[6]のいずれかに記載の近赤外線カットフィルターを具備するカメラモジュール。
本発明に係る近赤外線カットフィルターは、下記式(A)で表される化合物(A)を含有する樹脂製基板を有する。
本発明の近赤外線カットフィルターを構成する樹脂製基板は、単層であっても多層であってもよく、1種以上の化合物(A)を含有している。
前記樹脂製基板は、吸収極大波長が、好ましくは700〜1400nm、より好ましくは750〜1300nm、特に好ましくは900〜1300nmの範囲にある。樹脂製基板の吸収極大波長がこのような範囲にあれば、該基板は、近赤外線を選択的に効率よくカットすることができる。
樹脂製基板の厚みが前記範囲にあると、該基板を用いた近赤外線カットフィルターを小型化および軽量化することができ、固体撮像装置等の様々な用途に好適に用いることができる。特に、前記樹脂製基板をカメラモジュール等のレンズユニットに用いた場合には、レンズユニットの低背化を実現することができるため好ましい。
化合物(A)は、下記式(A)で表される化合物である。
化合物(A)は、耐熱性に優れるため、使用する際に制約を受けない近赤外線カットフィルターが得られ、また、該化合物を配合することにより、可視光透過率が高く、十分な近赤外線カット能を有する近赤外線カットフィルターが得られる。このため、化合物(A)は、カメラモジュールなどに用いる近赤外線カットフィルターに重要な役割を果たすことができる。
また、化合物(A)を含むことで、吸収極大波長が前記範囲となる樹脂製基板を得ることができ、目的とする波長域(近赤外線領域)の光線を効率的にカットできる近赤外線カットフィルターを得ることができる。
この基における総炭素数は、好ましくは1〜100であり、より好ましくは1〜40である。
この基における総炭素数は、好ましくは1〜20であり、より好ましくは1〜10である。
水素原子;ハロゲン原子;水酸基;シアノ基;ニトロ基;ハロゲン化炭化水素基;炭素数1〜20の炭化水素基を有してもよいアミノ基もしくはカルボニル基;炭素数1〜20の炭化水素基を有してもよい、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキニル基もしくは炭素数1〜20のアルコキシ基;または、炭素数1〜20の炭化水素基を有してもよい、炭素数3〜20の芳香族炭化水素基もしくは炭素数3〜20の芳香族複素環基である。]
(a)R1およびR2が水素原子である。
(b)R1およびR2が−OCH3である。
(c)R1およびR2が−CF3である。
(d)R1が−OCH3であり、R2が−CF3である。)
前記樹脂製基板は、前記化合物(A)を含有してなれば特に制限されないが、化合物(A)と樹脂(バインダー樹脂)とを含んでなる基板が好ましく、化合物(A)と透明樹脂とを含んでなる基板が好ましい。前記樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
これらの中でも、耐熱性に優れ、可視光領域の透過率の高い近赤外線カットフィルターを得ることができるという観点から環状オレフィン系樹脂および芳香族ポリエーテル系樹脂が好ましい。
環状オレフィン系樹脂としては、下記式(X0)で表される単量体および下記式(Y0)で表される単量体からなる群より選ばれる少なくとも1つの単量体から得られる樹脂、および当該樹脂を水素添加することで得られる樹脂が好ましい。
(i')水素原子
(ii')ハロゲン原子
(iii')トリアルキルシリル基
(iv')酸素原子、硫黄原子、窒素原子またはケイ素原子を含む連結基を有する、置換または非置換の炭素数1〜30の炭化水素基
(v')置換または非置換の炭素数1〜30の炭化水素基
(vi')極性基(但し(iv')を除く)
(vii')Rx1とRx2またはRx3とRx4とが、相互に結合して形成されたアルキリデン基を表し、該結合に関与しないRx1〜Rx4は、それぞれ独立に前記(i')〜(vi')より選ばれる原子または基を表す
(viii')Rx1とRx2またはRx3とRx4とが、相互に結合して形成された単環もしくは多環の炭化水素環または複素環を表し、該結合に関与しないRx1〜Rx4は、それぞれ独立に前記(i')〜(vi')より選ばれる原子または基を表すか、Rx2とRx3とが、相互に結合して形成された単環の炭化水素環または複素環を表し、該結合に関与しないRx1〜Rx4は、それぞれ独立に前記(i')〜(vi')より選ばれる原子または基を表す
(ix')Ry1とRy2とが、相互に結合して形成された単環または多環の脂環式炭化水素、芳香族炭化水素または複素環を表す
芳香族ポリエーテル系樹脂は、下記式(1)で表される構造単位および下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造単位を有することが好ましい。
ポリイミド系樹脂としては、特に制限されず、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子化合物であればよく、例えば、特開2006−199945号公報や特開2008−163107号公報に記載されている方法で合成することができる。
フルオレンポリカーボネート系樹脂としては、特に制限されず、フルオレン部位を含むポリカーボネート樹脂であればよく、例えば、特開2008−163194号公報に記載されている方法で合成することができる。
フルオレンポリエステル系樹脂としては、特に制限されず、フルオレン部位を含むポリエステル樹脂であればよく、例えば、特開2010−285505号公報や特開2011−197450号公報に記載されている方法で合成することができる。
フッ素化芳香族ポリマー系樹脂としては、特に制限されないが、少なくとも1つのフッ素を有する芳香族環と、エーテル結合、ケトン結合、スルホン結合、アミド結合、イミド結合およびエステル結合からなる群より選ばれる少なくとも1つの結合を含む繰り返し単位とを含有するポリマーであることが好ましく、例えば特開2008−181121号公報に記載されている方法で合成することができる。
前記樹脂としては、透明樹脂が好ましく、透明樹脂の市販品としては、以下の市販品等を挙げることができる。環状オレフィン系樹脂の市販品としては、JSR株式会社製アートン、日本ゼオン株式会社製ゼオノア、三井化学株式会社製APEL、ポリプラスチックス株式会社製TOPASなどを挙げることができる。ポリエーテルサルホン系樹脂の市販品としては、住友化学株式会社製スミカエクセルPESなどを挙げることができる。ポリイミド系樹脂の市販品としては、三菱ガス化学株式会社製ネオプリムLなどを挙げることができる。ポリカーボネート系樹脂の市販品としては、帝人株式会社製ピュアエースなどを挙げることができる。フルオレンポリカーボネート系樹脂の市販品としては、三菱ガス化学株式会社製ユピゼータEP−5000などを挙げることができる。フルオレンポリエステル系樹脂の市販品としては、大阪ガスケミカル株式会社製OKP4HTなどを挙げることができる。アクリル系樹脂の市販品としては、株式会社日本触媒製アクリビュアなどを挙げることができる。シルセスキオキサン系紫外線硬化樹脂の市販品としては、新日鐵化学株式会社製シルプラスなどを挙げることができる。
前記樹脂製基板は、本発明の効果を損なわない範囲において、さらに、前記化合物(A)以外の、色素、近紫外線吸収剤、酸化防止剤、蛍光消光剤、金属錯体系化合物等の添加剤を含有してもよく、反射防止剤、ハードコート剤および/または帯電防止剤等のコーティング剤を含有してもよい。また、後述するキャスト成形により樹脂製基板を製造する場合には、レベリング剤や消泡剤を添加することで樹脂製基板の製造を容易にすることができる。これらその他成分は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
前記樹脂製基板は、例えば、溶融成形やキャスト成形により形成することができる。
前記樹脂製基板は、樹脂と化合物(A)とを溶融混練りして得られたペレットを溶融成形する方法;樹脂と化合物(A)とを含有する樹脂組成物を溶融成形する方法;または、樹脂、化合物(A)および溶剤を含む樹脂組成物から溶剤を除去して得られたペレットを溶融成形する方法などにより製造することができる。溶融成形方法としては、射出成形、溶融押出成形あるいはブロー成形などを挙げることができる。
前記樹脂製基板は、化合物(A)、樹脂および溶剤を含む樹脂組成物を適当な基材の上にキャスティングして溶剤を除去する方法;化合物(A)および樹脂と、必要によりその他成分とを含む樹脂組成物を適当な基材の上にキャスティングする方法;または、化合物(A)および樹脂と、必要によりその他成分とを含む硬化性組成物を適当な基材の上にキャスティングして硬化、乾燥させる方法;などにより製造することもできる。
さらに、ガラス製、石英製または透明プラスチック製等の光学部品や撮像装置に、前記樹脂組成物をコーティングして溶剤を乾燥させたり、前記硬化性組成物をコーティングして硬化、乾燥させることにより、光学部品や撮像装置上に直接樹脂製基板を形成することもできる。
本発明の近赤外線カットフィルターは、前記樹脂製基板を有する。このため、該フィルターは、可視光透過率が高く、十分な近赤外線カット能を有し、使用する際に制約を受けない。また、本発明の近赤外線カットフィルターは、目的とする波長域の光線を効率的にカットすることができる。
本発明の近赤外線カットフィルターがこのような透過率特性を示すことで、可視光領域における高い光線透過率を有するフィルターとなる。
このような透過率特性を示す近赤外線カットフィルターは、近赤外線カット能に優れたフィルターであり、該フィルターを撮像装置に用いることで、ゴースト等が少ない良好な画像を得ることができる。
このように、本発明の近赤外線カットフィルターが近赤外線反射膜を有する場合、前記樹脂製基板には化合物(A)が含まれるため、この化合物(A)および近赤外線反射膜の両方で、近赤外領域の光の透過率を著しく低減することができる。また、前記樹脂製基板に化合物(A)が含まれるため、近赤外線反射膜として誘電体多層膜を用いる場合、少ない積層数の多層膜を用いても、十分な近赤外線カット能を有する近赤外線カットフィルターを得ることができる。
本発明の近赤外線カットフィルターは、前記機能膜からなる層を1層含んでもよく、2層以上含んでもよい。本発明の近赤外線カットフィルターが前記機能膜からなる層を2層以上含む場合には、同様の層を2層以上含んでもよいし、異なる層を2層以上含んでもよい。
前記近赤外線反射膜は、近赤外線を反射する能力を有する膜である。本発明では、近赤外線反射膜は樹脂製基板の片側に設けてもよいし、両側に設けてもよい。片側に設ける場合、製造コストや製造容易性に優れ、両側に設ける場合、高い強度を有し、反りの生じにくい近赤外線カットフィルターを得ることができる。近赤外線カットフィルターを固体撮像装置に用いる場合、該フィルターの反りが小さい方が好ましいことから、近赤外線反射膜を樹脂製基板の両側に設けることが好ましい。
その他の機能膜を積層する方法としては、特に制限されないが、反射防止剤、ハードコート剤および/または帯電防止剤等のコーティング剤などを樹脂製基板または近赤外線反射膜上に、これらの材料を用いる以外は前記と同様に溶融成形またはキャスト成形する方法等を挙げることができる。
本発明の近赤外線カットフィルターは、デジタルスチルカメラ、携帯電話用カメラ、デジタルビデオカメラ、PCカメラ、監視カメラ、自動車用カメラ、テレビ、カーナビ、携帯情報端末、パソコン、ビデオゲーム、携帯ゲーム機、指紋認証システム、デジタルミュージックプレーヤー等に有用である。さらに、自動車や建物などのガラス等に装着される熱線カットフィルターなどとしても有用である。
本発明の固体撮像装置は、本発明の近赤外線カットフィルターを具備する。ここで、固体撮像装置とは、CCDやCMOSイメージセンサー等といった固体撮像素子を備えた装置であり、具体的にはデジタルスチルカメラ、携帯電話用カメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラモジュールが挙げられる。
各物性値の測定方法および物性の評価方法は以下のとおりである。
下記合成例で得られた樹脂の分子量は、以下の方法にて測定を行った。
ウオターズ(WATERS)社製GPC装置(150C型、カラム:東ソー(株)製Hタイプカラム、展開溶媒:o−ジクロロベンゼン)を用い、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)を測定した。
下記合成例で得られた樹脂のガラス転移温度(Tg)は、エスアイアイ・ナノテクノロジーズ(株)製の示差走査熱量計(DSC6200)を用いて、昇温速度:毎分20℃、窒素気流下で測定した。
下記実施例および比較例で得られた、樹脂製基板の吸収極大波長ならびに近赤外線カットフィルターの各波長領域における透過率は、(株)日立ハイテクノロジーズ製の分光光度計(U−4100)を用いて測定した。
ここで、樹脂製基板の吸収極大波長ならびに近赤外線カットフィルターの各波長領域における透過率は、図1のように、樹脂製基板や近赤外線カットフィルターに対して光を垂直方向から入射させ、垂直に透過した光を測定した。
下記実施例で得られた樹脂製基板を150℃で1時間加熱し、加熱前後の分光透過率を前記と同様にして測定した。吸収極大波長の透過率変化率が5%未満の場合を「○」、5%以上の場合を「×」とした。
下記式(a)で表される8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン(以下「DNM」ともいう。)100部、1−ヘキセン(分子量調節剤)18部およびトルエン(開環重合反応用溶媒)300部を、窒素置換した反応容器に仕込み、この溶液を80℃に加熱した。次いで、反応容器内の溶液に、重合触媒として、トリエチルアルミニウムのトルエン溶液(濃度0.6mol/リットル)0.2部と、メタノール変性の六塩化タングステンのトルエン溶液(濃度0.025mol/リットル)0.9部とを添加し、この溶液を80℃で3時間加熱攪拌することにより開環重合反応させて開環重合体溶液を得た。この重合反応における重合転化率は97%であった。
2-Ethyl-5-iodo-3,4-bis(4-methoxyphenyl)-1H-pyrrole-2-carboxylate(化合物86)の合成
1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 6.90 (m, 32H, OMeC6H4 o), 6.57 (m, 32H, OMeC6H4 m), 3.83 (s, 48H, OMe), 1.46 (brs, 8H, NH).
UV-vis (CHCl3) λmax, nm (logε) 472 (5.24), 908 (4.59), 1044 (5.45).
MS (MALDI-TOF) m/z (%) 2314 [M++1].
Anal. calcd for C144H120N8O20S・3H2O: C, 71.92; H, 5.45; N, 4.66.
Found: C, 71.71; H, 5.34; N, 4.54.
前記化合物(A)の合成例において、化合物85の代わりに2-Ethyl-3,4-bis(phenyl)-1H-pyrrole-2-carboxylateを用いた以外は同様にして、下記式(X−1)で表される化合物(以下「化合物(X−1)」ともいう。)を合成した。
容器に、樹脂合成例で得られた樹脂A 100部、化合物(X−1)0.08部、さらに塩化メチレンを加えることで、樹脂濃度が20重量%の樹脂溶液を得た。
近赤外線反射膜(I)は、蒸着温度100℃で形成され、シリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計14層)。
近赤外線反射膜(II)は、蒸着温度100℃で形成され、シリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計14層)。
実施例1において、化合物(X−1)の代わりに、前記化合物(A)の合成例で得られた化合物90、つまり、下記式(X−2)で表される化合物(以下「化合物(X−2)」ともいう。)を用いたこと以外は実施例1と同様の方法で樹脂製基板を作成した。得られた樹脂製基板の分光透過率を測定し、吸収極大波長を求めた。結果を表1に示す。吸収極大波長は964nmであった。また、この樹脂製基板の耐熱性は○であった。
前記化合物(A)の合成例において、化合物85の代わりに2-Ethyl-4-(4-methoxyphenyl)-3-(4-(trifluoromethyl)phenyl)-1H-pyrrole-2-carboxylateを用いた以外は同様にして、下記式(X−3)で表される化合物(以下「化合物(X−3)」ともいう。)を合成した。
実施例1において、化合物(X−1)の代わりに、得られた化合物(X−3)を用いたこと以外は実施例1と同様の方法で樹脂製基板を作成した。得られた樹脂製基板の分光透過率を測定し、吸収極大波長を求めた。結果を表1に示す。吸収極大波長は970nmであった。また、この樹脂製基板の耐熱性は○であった。
前記化合物(A)の合成において、Journal of the American Chemical Society 2003, Vol.125, 6872-6873に記載の方法によって、下記式(X−4)で表される化合物(以下「化合物X−4」ともいう。)を合成した。
容器に、樹脂合成例で得られた樹脂A 100部および塩化メチレンを加えることで、樹脂濃度が20重量%の樹脂溶液を得た。
次いで、得られた溶液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で樹脂製基板を得た。この樹脂製基板の分光透過率を測定したが、吸収極大波長は検出されなかった。
さらに、自動車や建物などのガラス等に装着される熱線カットフィルターなどとしても好適に用いることができる。
9:分光光度計
Claims (10)
- 下記式(A)で表される化合物(A)を含有する樹脂製基板を有する近赤外線カットフィルター。
- 前記式(A)中、R1〜R12はそれぞれ独立に、炭素数1〜20のアルキル基、フェニル基、または、フェニル基の少なくとも一部が、炭素原子、ハロゲン原子、酸素原子および窒素原子からなる群より選ばれる少なくとも1つの原子を含む基で置換された基であり、RA〜RFはそれぞれ独立に、電子対またはHであり、pおよびqはそれぞれ独立に1〜3であり、前記化合物(A)が、電気的に中性になるように、1価または2価の陰イオンを含む、請求項1に記載の近赤外線カットフィルター。
- 前記化合物(A)が、下記式(C)で表される化合物である、請求項1または2に記載の近赤外線カットフィルター。
- 前記樹脂製基板の少なくとも一方の面上に形成された近赤外線反射膜を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルター。
- 前記樹脂製基板を構成する樹脂が、環状オレフィン系樹脂、芳香族ポリエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フルオレンポリカーボネート系樹脂、フルオレンポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリパラフェニレン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、フッ素化芳香族ポリマー系樹脂、(変性)アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルエステル系硬化型樹脂およびシルセスキオキサン系紫外線硬化樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルター。
- 固体撮像装置用である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルター。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルターを具備する固体撮像装置。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルターを具備するカメラモジュール。
- 下記式(A)で表される化合物(A)および樹脂を含有する組成物。
- 前記化合物(A)が、下記式(C)で表される化合物である、請求項9に記載の組成物。
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