JP6251529B2 - 撮像素子用積層体及びその用途 - Google Patents
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Description
例えば、人間の目は、波長555nm付近で最大の感度を持つといわれている。そこで、使用者にとってより有効な撮像素子となるには、撮像素子がこのような人間の目の感度に近い光選択透過性を有することが求められる。また、撮像素子は、リフロー実装されることが多いため、撮像素子を構成する部材にはリフロー工程に耐えうる耐熱性が求められる。特に、撮像素子に基板上に光吸収層や反射層を形成した光学フィルターを用いる場合、この光学フィルターの作製方法としては、緻密な層を形成する観点から、基板上に層を高温で蒸着する方法が望まれるため、高い耐熱性が要求される。
本発明は更に、上記撮像素子用積層体を含む光選択透過フィルターでもある。
本発明はそして、上記撮像素子用積層体を含む撮像素子でもある。
以下に本発明を詳述する。なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
「400〜680nmの波長域に吸収極大を1つのみ有する」とは、400〜680nmの波長域に、吸光度が増加から減少に転じる頂点(吸収極大)が1つしか認められないことを意味し、この吸収極大を頂点とするピークは、シャープなものであってもよいし、ブロードなものであってもよい。後者の場合、シャープな吸収ピークが2以上重なることによって全体としてブロードな吸収ピークが形成され、吸光度が増加から減少に転じる頂点(吸収極大)が1つのみとなった形態であってもよい。
「吸収幅(吸収帯幅とも称す)」とは、任意の透過強度における波長幅である。吸収幅が広い(大きい)と、光選択透過性により優れ、また、反射膜の設計条件が広がるために光選択透過フィルター(赤外線カットフィルター等)の製造が容易になる。
本発明の撮像素子用積層体(単に積層体とも称す)は、透明無機材料層上に樹脂層を有する。樹脂層は、透明無機材料層の片面のみに有していてもよいし、両面に有していてもよい。また、透明無機材料層及び樹脂層は、それぞれ単層構造又は多層構造のいずれであってもよい。
なお、樹脂層も、上述した積層体の吸収特性及び透過特性と同様の特性を有することが好適である。中でも特に、上記樹脂層は、吸光度が、600〜680nmの波長域において長波長側ほど高い形態であることが好ましい。
上記積層体において、透明無機材料層とは、透明無機材料からなる層を意味する。
上記透明無機材料は、例えば、ガラス、水晶等が挙げられる。
上記透明無機材料はまた、ガラスや水晶等を形成する材料中に遷移金属イオンを含有させて得られるものであってもよい。遷移金属イオンとしては、光吸収能を有するものとして通常使用されるものを1種又は2種以上用いればよく、例えば、Ag+、Fe+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等が挙げられる。
上記樹脂層は、色素と樹脂成分とを含む硬化性樹脂組成物(単に「樹脂組成物」とも称す)からなり、該色素は、フタロシアニン系色素を必須とするものである。本発明の積層体は、このような硬化性樹脂組成物により形成される樹脂層を有することで、得られる積層体が所望の吸収特性を示すことができ、撮像素子用途に特に有用な積層体となる。このように上記撮像素子用積層体に用いられる硬化性樹脂組成物もまた、本発明の1つである。
なお、上記色素及び樹脂成分は、それぞれ1種又は2種以上用いてもよく、また、上記硬化性樹脂組成物は、必要に応じて更に他の成分を1種又は2種以上含んでもよい。
上記色素は、フタロシアニン系色素を含む。本発明の積層体が上述した吸収特性を示す限り、フタロシアニン系色素は1種でもよいし、2種以上であってもよい。
上記フタロシアニン系色素としては、金属フタロシアニン錯体が好適であり、例えば、銅、亜鉛、インジウム、コバルト、バナジウム、鉄、ニッケル、錫、銀、マグネシウム、ナトリウム、リチウム、鉛等の金属元素を中心金属とする金属フタロシアニン錯体が挙げられる。これらの金属元素の中でも、樹脂成分への溶解又は分散性、可視光透過性、耐光性がより優れることから、銅、バナジウム及び亜鉛のいずれか1以上を中心金属とするものが好ましい。中心金属としてより好ましくは銅、亜鉛又はバナジウムであり、更に好ましくは銅又は亜鉛である。銅を用いたフタロシアニン系色素は、どのような樹脂成分(バインダー樹脂)に分散させても光による劣化がなく、非常に優れた耐光性を有する。また、亜鉛を金属元素とするフタロシアニン錯体(フタロシアニン系色素)は、樹脂成分に対する溶解性に優れるため、好適である。
式(iii−b)中、X5は、酸素原子又は硫黄原子を表す。R8は、同一又は異なって、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ニトロ基、シアノ基、置換基を有してもよい炭素原子数1〜20のアルキル基、置換基を有してもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基、又は、−COOR9を表す。R9は、置換基を有してもよい、炭素原子数1〜20のアルキル基又はアルコキシ基を表す。m4は、0〜7の整数である。
式(iii−c)中、X6は、酸素原子又は硫黄原子を表す。R10は、置換基を有してもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基を表す。
なお、アルコキシカルボニル基(−COOR)を構成するRは、炭素数1〜8のアルキル基又はアルコキシ基であることが好適であり、アルキル基(−R)を構成するRは、炭素数1〜8のアルキル基であることが好適である。アルコキシカルボニル基として好ましくは、メトキシカルボニル基又はメトキシエトキシカルボニル基であり、アルキル基として好ましくは、メチル基又はジメチル基である。
なお、1個のORi基が2個以上の置換基を有する場合、当該置換基は同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、ORi基における置換基の位置は特に限定されるものではない。
上記反応はまた、大気雰囲気中で行ってもよいが、金属化合物の種類により、不活性ガス又は、酸素含有ガス雰囲気(例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、又は、酸素/窒素混合ガス等の流通下)で行われることが好ましい。
上記環化反応後は、従来公知の方法に従って、晶析、濾過、洗浄、及び/又は、乾燥を行ってもよい。
「色素を測定樹脂に分散又は溶解含有させた膜」とは、測定対象たる色素と測定樹脂とからなる膜であって、吸収極大波長での吸光度が評価できる条件(吸収極大波長における吸光度が分光光度計の測定限界を超えずに、吸光度を測定できる条件)を満足するよう、色素の含有割合及び膜の厚みが選択された膜であればよい。
評価用の膜は、色素と測定樹脂とを含み(必要に応じて溶媒を含んでもよい)、透明な基材(ガラス、透明樹脂フィルム)に成膜(塗布、必要に応じて乾燥)することにより得ることができる。このようにして得られた膜付き基材の吸光度を測定することにより、当該色素の吸光度を求めることができる。
吸光度は、例えば、分光光度計(島津製作所社製、UV−3100)を用いて測定することができる。
なお、上記色素の吸収特性は、上述した樹脂膜評価法により吸光度特性を評価したときに示される特性であることが好適である。
なお、色素αは、1種又は2種以上を使用することができる。
なお、680〜750nmの波長域に吸収極大を有する色素と、600〜650nmの波長域に吸収極大を有する色素とを併用することも好適である。
Aα2<Aβ<Aα1
を満たすことが好適である。これにより、各色素が有する吸収極大ピークが重なって、本発明の積層体が、全体としてブロードな吸収ピークを示す吸収特性を有する、すなわちより充分な吸収帯幅を確保できるため、本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。
上記350〜400nmの波長域に吸収能を有する化合物としては、例えば、TINUVIN P、TINUVIN 234、TINUVIN 329、TINUVIN 213、TINUVIN 571、TINUVIN 326(BASF社製)等の紫外線吸収化合物の1種又は2種以上を使用することができる。
なお、本発明でいう色素には、350〜400nmの波長域に吸収能を有する化合物に代表される、400nm未満の波長域に吸収能を有する化合物は含まないものとする。
本発明の積層体において、樹脂成分は、色素を充分に溶解又は分散できるものが好ましい。すなわち上記色素は、色素と樹脂成分とを含む硬化性樹脂組成物中で均一に分散又は溶解されてなることが好ましい。また、樹脂成分を適切に選択することにより、透過させたい波長域(例えば、可視領域)における高透過率と、遮断したい波長域(例えば、赤外領域)における高吸収性とをより両立することが可能となる。
なお、「樹脂原料」には、樹脂の前駆体や該前駆体の原料、更に、樹脂を形成するための単量体(硬化性モノマー等)が含まれるものとする。
測定機器:HLC−8120GPC(商品名、東ソー社製)
分子量カラム:TSK−GEL GMHXL−Lと、TSK−GELG5000HXL(いずれも東ソー社製)とを直列に接続して使用
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
検量線用標準物質:ポリスチレン(東ソー社製)
測定方法:測定対象物を固形分が約0.2質量%となるようにTHFに溶解し、フィルターにてろ過した物を測定サンプルとして分子量を測定する。
上記硬化性樹脂組成物は、更に硬化剤を含むことが好適である。硬化剤は、1種又は2種類以上併せて用いることができる。
なお、本明細書では、熱潜在性カチオン硬化触媒や光潜在性カチオン硬化触媒等の、カチオン硬化反応を促進する触媒を「カチオン硬化触媒」とも称す。カチオン硬化触媒は、例えば酸無水物硬化反応における硬化促進剤とは異なる働きをするものである。
(R1 aR2 bR3 cR4 dZ)+m(AXn)−m (1)
(式中、Zは、S、Se、Te、P、As、Sb、Bi、O、N及びハロゲン元素からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を表す。R1、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、有機基を表す。a、b、c及びdは、0又は正数であり、a、b、c及びdの合計はZの価数に等しい。カチオン(R1 aR2 bR3 cR4 dZ)+mはオニウム塩を表す。Aは、ハロゲン化物錯体の中心原子である金属元素又は半金属元素(metalloid)を表し、B、P、As、Al、Ca、In、Ti、Zn、Sc、V、Cr、Mn、Coからなる群より選ばれる少なくとも一つである。Xは、ハロゲン元素を表す。mは、ハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷である。nは、ハロゲン化物錯体イオン中のハロゲン元素の数である。)で表される化合物が好適である。
更に一般式AXn(OH)−で表される陰イオンも用いることができる。また、その他の陰イオンとしては、過塩素酸イオン(ClO4 −)、トリフルオロメチル亜硫酸イオン(CF3SO3 −)、フルオロスルホン酸イオン(FSO3 −)、トルエンスルホン酸イオン、トリニトロベンゼンスルホン酸イオン等が挙げられる。
なお、用いる触媒に基づく硬化物の着色の有無・程度は、通常、400nmにおける透過率の変化からも確認することができる。つまり、硬化物の400nmの透過率を測定することによって、硬化物の着色の有無・程度を評価することができる。
またaは1以上の整数であり、bは0以上の整数であり、a+b=3を満たす。すなわち、上記ルイス酸は、フッ素原子が結合した芳香環が少なくとも1つ、ホウ素原子に結合したものである。aとしてより好ましくは2以上であり、特に好ましくは3、すなわち、フッ素原子が結合した芳香環がホウ素原子に3つ結合している形態である。
なお、ルイス塩基が、ジアミン類等の如く、ルイス塩基点を分子内に2個有する場合は、カチオン硬化触媒を構成するルイス酸に対するルイス塩基の混合モル比が0.5の場合に、比n(b)/n(a)=1(量論比)となる。このようにして、比n(b)/n(a)が算定される。
一方、カチオン硬化特性の観点から、ルイス塩基が余りに過剰となると、硬化物の低温硬化性が充分ではなくなる場合があるので、カチオン硬化特性により優れる組成物とするためには、n(b)/n(a)が100以下であることが好ましい。同様の理由から、より好ましくは20以下、更に好ましくは10以下、特に好ましくは5以下である。
またルイス塩基が、アンモニアや立体障害の小さい低沸点アミンである場合、特にアンモニアである場合には、比n(b)/n(a)は、1より大きいことが好ましい。より好ましくは1.001以上、更に好ましくは1.01以上、特に好ましくは1.1以上、最も好ましくは1.5以上である。
上記硬化性樹脂組成物はまた、溶媒を含むことが好適である。これによって、流動性の高い樹脂組成物とすることができ、コーティング用の樹脂組成物として特に好適なものとなる。
上記硬化性樹脂組成物はまた、必要に応じて光増感剤を1種又は2種以上更に含んでいてもよい。特に、上述した活性エネルギー線照射による硬化を行う場合には、上記光重合開始剤に加え、更に、光増感剤を併用することが好ましい。
上記硬化性樹脂組成物はまた、必要に応じて硬化促進剤を1種又は2種以上更に含んでいてもよい。特に、上述した酸無水物系、フェノール系又はアミン系等の通常使用される硬化剤を用いる場合には、硬化促進剤を併用することが好適である。
上記硬化性樹脂組成物はまた、可撓性を有する成分(可撓性成分)を含むことが好適である。これによって、一体感のある、すなわち靱性の高い樹脂組成物とすることが可能となる。また、可撓性成分を含むことによって樹脂層の硬度がより向上される。
なお、可撓性成分としては、上記樹脂成分とは異なる化合物であってもよいし、上記樹脂成分の少なくとも1種が可撓性成分であってもよい。
このように上記可撓性成分としては、カチオン硬化性化合物を好適に用いることができるが、該化合物としては、エポキシ基を含む化合物であることが好ましく、より好ましくは、オキシブチレン基(−〔−(CH2)4−O−〕m−(mは、同上。))を有する化合物である。
上記硬化性樹脂組成物は更に、上述した必須成分や好適な含有成分の他に、本発明の作用効果を損なわない限りにおいて、硬化促進剤、反応性希釈剤、不飽和結合を有さない飽和化合物、顔料、染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、IRカット剤、光安定剤、可塑剤、非反応性化合物、連鎖移動剤、嫌気重合開始剤、重合禁止剤、無機充填剤、有機充填剤、カップリング剤等の密着向上剤、熱安定剤、防菌・防カビ剤、難燃剤、艶消し剤、消泡剤、レベリング剤、湿潤・分散剤、沈降防止剤、増粘剤・タレ防止剤、色分かれ防止剤、乳化剤、スリップ・スリキズ防止剤、皮張り防止剤、乾燥剤、防汚剤、帯電防止剤、導電剤(静電助剤)等を含有してもよい。
なお、上記硬化性樹脂組成物に含まれる異物は、樹脂組成物を調製する際にろ過を行うことにより除去することができる。
上記硬化性樹脂組成物の調製方法は特に限定されず、含有成分を通常の方法で混合することにより得ることができる。含有成分を混合する際には、必要に応じて、各成分又は混合物を加熱して、均一組成になるように混合することもできる。加熱温度としては、硬化性樹脂の分解温度以下、又は、反応温度以下であれば特に限定されないが、硬化剤(触媒)の添加前であれば、好ましくは140〜20℃、より好ましくは120〜40℃である。
上記硬化性樹脂組成物は、粘度が10000mPa・s以下であることが好ましい。これによって、加工特性により優れるものとなる。より好ましくは100mPa・s以下、更に好ましくは50mPa・s以下である。また、0.01mPa・s以上であることが好ましく、より好ましくは0.1mPa・s以上である。
上記樹脂層の形成方法としては、例えば、樹脂層を形成する硬化性樹脂組成物を、透明無機材料層の表面(又は、透明無機材料層と樹脂層との間に他の構成部材を有する場合は、当該他の構成部材の表面)に塗布し、乾燥又は硬化することにより形成する方法(塗布法又はコーティング法と称す)や、透明無機材料層(又は他の構成部材)に対して、硬化性樹脂組成物から形成された樹脂フィルムを熱圧着することにより形成する方法の他、練込法等も挙げられる。これらの中でも、上述したようなスピンコート法やインクジェット法等の塗布法を採用することが好ましい。すなわち上記樹脂層は、塗布法によって形成された層であることが好ましく、これによって上記樹脂層と透明無機材料層等との密着性がより充分なものとなる他、上記樹脂層を有する積層体をより容易に得ることができる。
以下に、2段階硬化を行う場合について、詳述する。
上記熱硬化工程における硬化時間は、例えば、10分以内であることが好ましく、より好ましくは5分以内、更に好ましくは3分以内である。また、好ましくは10秒以上、より好ましくは30秒以上である。
本発明の積層体は、撮像素子用途に特に好適である。本発明の積層体に用いられる硬化性樹脂組成物もまた、撮像素子用途に特に好適である。中でも、上記積層体を、光選択透過フィルターの構成材料として使用することが好ましい。この場合、上記硬化性樹脂組成物により形成される樹脂層は、光選択透過フィルターのうち(近)赤外線吸収層(単に吸収層ともいう)として使用されることがより好適である。このような上記積層体を含む光選択透過フィルターもまた、本発明の1つであり、上記積層体を含む撮像素子もまた、本発明に含まれる。なお、撮像素子は、上記積層体を含む光選択透過フィルターを備えることが特に好適である。
以下に、光選択透過フィルター及び撮像素子について説明する。
本発明の光選択透過フィルターは、上記積層体を1又は2以上含むが、必要に応じて、更に他の層を1又は2以上有するものであってもよい。光選択透過フィルターにおいては、上記積層体のうち透明無機材料層を基材として、硬化性樹脂組成物から形成される樹脂層を吸収層として、それぞれ使用することが好適である。
透過率は、分光光度計(Shimadzu UV−3100、島津製作所社製)を用いて測定することができる。
上記誘電体層Aを構成する材料としては、屈折率が1.6以下の材料を通常用いることができる。好ましくは、屈折率の範囲が1.2〜1.6の材料である。
上記材料としては、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、六フッ化アルミニウムナトリウム等が好適である。
上記材料としては、例えば、酸化チタン、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、酸化インジウムを主成分とし酸化チタン、酸化錫、酸化セリウム等を少量含有させたもの等が好適である。
なお、光遮断特性の入射角依存性は、吸収層の吸収により充分に低減されている必要があり、入射角の変化に対して透過率スペクトルが変化しないこと、又は、その変化の程度が小さいことが好ましい。具体的には、入射角0°を20°に変えても(より好ましくは25°に変えても)、透過率80%以上の領域において、透過率のスペクトルが変化しないことが好ましく、より好ましくは、透過率70%以上の領域において透過率のスペクトルが変化しないことであり、更に好ましくは、透過率60%以上の領域において透過率のスペクトルが変化しないことである。最も好ましくは、いずれの透過率領域においてもスペクトルが変化しないことである。
本発明の撮像素子は、上記積層体を1又は2以上含むが、必要に応じて、更に他の部材を1又は2以上有するものであってもよい。通常、撮像素子は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の検出素子(センサー)及びレンズを有するが、更に、光学フィルターや、部材を固定させるための接着剤等が挙げられる。
なお、反射膜については、上述したとおりである。
なお、上記反射膜は、レンズの一方の面若しくは両面、及び/又は、基材の一方の面若しくは両面に、形成されることが好適である。
国際公開第1997/031924号公報に記載された合成法にしたがって、TPB(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)含有量7%のアイソパーE溶液255gを調製した。この溶液に水を60℃で滴下した。滴下途中から白色結晶が析出した。反応液を室温まで冷却した後、得られたスラリーを吸引ろ過し、n−ヘプタンで洗浄した。得られたケーキを60℃で減圧乾燥した後、白色結晶であるTPB・水錯体(TPB含有粉末B)を18.7g得た。この錯体は水分量9.2%(カールフィッシャー水分計)であり、TPB含有率は90.8%であった。乾燥後の錯体に対して19F−NMR分析及びGC分析を実施したが、TPB以外のピークは検出されなかった。
19F−NMRの測定結果を以下に示す。
19F−NMR(CDCl3)ppm(標準物質:CFCl3 0ppm)
δ=−135.6(6F,m)
δ=−156.5(3F,dd)
δ=−163.5(6F,d)
調製例1で得たTPB含有粉末B:2g(TPB純分:1.816g(3.547mmol)、水:0.184g(10.211mmol))に対し、γ−ブチロラクトンを2.1g添加し、室温で10分間混合した。その後、アデカスタブLA−57(ヒンダードアミン、ADEKA社製)を0.778g(0.984mmol、N基のモル数は3.934mol)添加し、室温で10分間混合し、更に60℃で20分間混合し、カチオン硬化触媒(TPB触媒)の均一溶液とした。これをカチオン硬化触媒Aとした。
調製例1で得たTPB含有粉末B:2g(TPB純分:1.816g(3.547mmol)、水:0.184g(10.211mmol))に対し、γ−ブチロラクトンを1.6g添加し、室温で10分間混合した。その後、2mol/Lアンモニア・エタノール溶液を2.1g添加し、室温で60分間混合し、カチオン硬化触媒(TPB触媒)の均一溶液とした。これをカチオン硬化触媒Bとした。
(1)工程1
1000mlの四つ口セパラブルフラスコにテトラフルオロフタロニトリル54g(0.27mol)、フッ化カリウム34.5g(0.59mol)、及び、アセトン126gを仕込み、更に滴下ロートに3−クロロ−4−ヒドロキシ安息香酸メトキシエチルエステル127g(0.55mol)及びアセトン216gを仕込んだ。反応容器を氷冷下、攪拌しながら、滴下ロートより3−クロロ−4−ヒドロキシ安息香酸メトキシエチルエステル溶液を約2時間かけて滴下した後、更に2時間攪拌を続けた。その後、反応温度を室温までゆっくりと上昇させながら一晩攪拌した。反応液をろ過し、ロータリーエバポレーターでろ液からアセトンを留去し、メタノールを加えて再結晶を行った。得られた結晶をろ過し、真空乾燥により、中間体(1)を108.7g(収率64.8%)を得た。
この工程1の反応を、以下に簡略して示す。
200mlの四つ口フラスコに、工程1で得られた中間体(1)を20.0g(0.032mol)、ヨウ化亜鉛(II)2.57g(0.0081mol)、及び、ベンゾニトリル30.0gを仕込み、160℃で撹拌しながら24時間反応させた。反応終了後、メチルセロソルブ52.7gを反応液に加えた後、メタノールと水の混合溶液に滴下して結晶を析出させ、吸引ろ過後ウェットケーキを得た。得られたケーキを再度、メタノールと水の混合溶液で撹拌洗浄し、吸引ろ過した。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて90℃で24時間乾燥後、目的物であるフタロシアニン(1)を17.78g(収率87.1%)得た。
この工程2の反応を、以下に簡略して示す。
(1)工程1
1000mlの四つ口セパラブルフラスコにテトラフルオロフタロニトリル75g(0.37mol)、フッ化カリウム52.3g(0.90mol)、及び、アセトニトリル167gを仕込み、更に滴下ロートに2,6−ジクロロフェノール123.4g(0.76mol)及びアセトニトリル133gを仕込んだ。攪拌しながら、滴下ロートより2,6−ジクロロフェノール溶液を約2時間かけて滴下した後、更に2時間攪拌を続けた。その後、一晩攪拌し反応させた。反応液をろ過し、ロータリーエバポレーターでろ液からアセトニトリルを留去し、メタノールを加えて再結晶を行った。得られた結晶をろ過し、真空乾燥により、中間体(2)を148.1g(収率80.2%)を得た。
この工程1の反応を、以下に簡略して示す。
500mlの四つ口セパラブルフラスコに、中間体(2)を140g(0.29mol)、炭酸カリウム107.8g(0.78mol)、p−ヒドロキシ安息香酸メチル92.1g(0.61mol)及びアセトン280gを仕込んだ。反応液を60℃で一晩攪拌し反応させた後、反応液をろ過し、ロータリーエバポレーターでろ液からアセトンを留去し、メタノールとメタノールの混合液を加えて再結晶を行った。得られた結晶をろ過し、真空乾燥により、中間体(3)を202.3g(収率93.1%)を得た。
この工程2の反応を、以下に簡略して示す。
200mlの四つ口フラスコに工程2で得られた中間体(3)を22.5g(0.030mol)、ヨウ化亜鉛(II)2.37g(0.0074mol)、ベンゾニトリル52.5gを仕込み、160℃で撹拌しながら24時間反応させた。反応終了後、メチルセロソルブ30.3gを反応液に加えた後、メタノールと水の混合溶液に滴下して結晶を析出させ、吸引ろ過後ウェットケーキを得た。得られたケーキを再度、メタノールと水の混合溶液で撹拌洗浄し、吸引ろ過した。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて90℃で24時間乾燥後、目的物であるフタロシアニン(2)を17.83g(収率86.1%)得た。
この工程3の反応を、以下に簡略して示す。
(1)工程1
1000mlの三つ口反応容器に3−ニトロフタロニトリル100g(0.58mol)、炭酸カリウム159.7g(1.16mol)、2,6−ジクロロフェノール104.6g(0.64mol)及びアセトニトリル400gを仕込んだ。60℃で一晩攪拌し反応させた後に、反応液をろ過し、ロータリーエバポレーターでろ液からアセトニトリルを留去し、メタノールを加えて再結晶を行った。得られた結晶をろ過し、真空乾燥により、中間体(4)を100.9g(収率60.2%)を得た。
この工程1の反応を、以下に簡略して示す。
300mlの四つ口フラスコに、工程1で得られた中間体(4)を60.0g(0.21mol)、塩化銅(I)5.65g(0.057mol)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル140.0gを仕込み、160℃で撹拌しながら24時間反応させた。反応終了後、メチルセロソルブ100.0gを反応液に加えた後、メタノールと水の混合溶液に滴下して結晶を析出させ、吸引ろ過後ウェットケーキを得た。得られたケーキを再度、メタノールと水の混合溶液で撹拌洗浄し、吸引ろ過した。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて90℃で24時間乾燥後、目的物であるフタロシアニン(3)を51.48g(収率80.4%)得た。
この工程2の反応を、以下に簡略して示す。
実施例1
セロキサイドCEL−2021P(液状脂環式エポキシ樹脂、エポキシ当量131、ダイセル化学工業社製)15部、EHPE−3150(脂環式エポキシ樹脂、ダイセル化学工業社製)85部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)240部、テトラヒドロフラン(THF)40部、及び、合成例1で得たフタロシアニン(1)を8部、80℃にて均一混合した。その後、40℃に降温し、硬化剤としてカチオン硬化触媒Bを5.6部均一に混合し、異物を0.45μmフィルター(GLサイエンス社製、非水系13N)にてろ過した。以上により、硬化性樹脂組成物(1)を得た。
得られた樹脂組成物を用いて、後述の方法により成膜及び硬化を行い、各透過率や耐熱性(リフロー耐熱性)を評価した。結果を図1及び表2に示す。
色素の種類及び量を表1のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして硬化性樹脂組成物(2)及び比較用樹脂組成物(1)〜(4)を得た。
得られた樹脂組成物を用いて、実施例1と同様に成膜及び硬化を行い、各透過率や耐熱性(リフロー耐熱性)を評価した。結果を図2〜6及び表2に示す。
イソプロパノール溶媒で洗浄したガラス基板(SCHOTT社製、ガラス、D263、8inch丸型)上に各樹脂組成物を垂らした後、スピンコーター(ミカサ社製、1H−DX2)を用い、3秒かけて所定の回転数にし、所定時間を維持し、3秒かけて回転数を0rpmに戻して成膜した(すなわちコーティングした)。具体的な成膜条件を表2に示す(2500rpm)。なお、この成膜(コーティング)後の透過率スペクトルを得た。
上記<成膜方法>で得た膜を、硬化させた。具体的には、イナートガスオーブン(光洋サーモシステム社製、INL−45N1−S)を用いて、N2雰囲気下(酸素濃度30ppm以下)にて、30℃より1時間で250℃に到達するプログラムにて昇温し、250℃で1時間保持した後、30℃まで降温した。具体的な硬化条件を表2に示す。なお、この硬化後の透過率スペクトルを得た。
上記<硬化方法>で得たコーティング層の反対面に、酸化チタン20層/シリカ20層の交互蒸着層(赤外反射層)を形成し、コーティング層上に酸化チタン3層/シリカ3層の交互蒸着層(反射防止層)を形成した。
入射光源側から、赤外反射層/ガラス/コーティング層/反射防止層の順になるように作成した光選択透過フィルター(IRCFとも称す)を配置して、吸光度計(島津製作所社製、分光光度計UV−3100)を用いて、分光透過率測定(透過率スペクトル測定)を行った。透過率は、図7に示すように、入射光に対して垂直になるようにIRCFを設置した場合(このようにして測定された透過率スペクトルを0度スペクトルともいう。IRCFの厚み方向(垂直方向)から光が入射するようにして測定される。)と、IRCFの厚み方向(垂直方向)に対して30度傾いた方向から光が入射するように硬化物及びガラス製IRCFを設置した場合(このようにして測定された透過率スペクトルを30度スペクトルという。)との夫々について測定した。また、600nm〜700nmの可視光の長波長領域での角度依存性を評価するため、IRCFの透過率50%における光入射角度0度の波長(T50(0°))と、30度の波長(T50(30°))との差を評価した。この差が0nm以上20nm未満である場合を「○」、20nm以上である場合を「×」と評価した。結果を表3に示す。
分光光度計(島津製作所社製、UV−3100)を用いて、各段階での透過率スペクトルを測定した。スペクトルを図1〜6に示す。また、各段階での、可視光の短波長領域である波長430nm、可視光の中心領域である550nm、及び、色素の吸収波長である650nmにおける透過率を表2に示す。
最終硬化後の硬化物(すなわち、上記<硬化方法>で得た硬化物)を、乾燥機(ヤマト科学社製、DH611)を用いて、大気中、260℃で20分間乾燥させた後、波長430nm、550nm及び650nmにおける硬化物の透過率を、吸光度計(島津製作所社製、分光光度計UV−3100)を用いて測定した。また、目視にて、クラック及び剥がれを確認した。クラック及び剥がれの評価は、5枚の評価用サンプルについて、クラック及び剥がれが全く発生しなかった場合を「○」、1枚でもクラック又は剥がれが発生した場合を「×」と評価した。
CEL−2021P:液状脂環式エポキシ樹脂「セロキサイドCEL−2021P」、エポキシ当量131、重量平均分子量120、ダイセル化学工業社製
EHPE−3150:脂環式エポキシ樹脂、重量平均分子量2900、ダイセル化学工業社製
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(別名:1,2−プロパンジオールモノメチルエーテルアセタート)
NIR705A:シアニン系色素、QCR Solutions Corp.製、近赤外用色素
SDA3039:シアニン系色素、H. W. SANDS Corp.製、レーザー用色素
硬化触媒B:調製例3で得たカチオン硬化触媒B
(1)最終硬化後の透過率
実施例1及び2では、蒸着後の吸光スペクトルは滑らかで、400〜680nmの波長域には667nm付近の吸収極大以外を有しないため、人間の目の感度に近い光選択透過性を有することが確認された。これに対し、比較例1〜4は、滑らかな吸光スペクトルにはならなかった。入射光の角度依存性についても、実施例1及び2では600〜700nm付近の透過率スペクトルの面積変化が小さく、角度依存性が小さいことが分かった。また、表3より、実施例1及び2では、0°スペクトル及び30°スペクトルの透過率が50%となる波長(T50)のシフトが小さく、広角に渡って実態に近い色味の画像を得ることができた。これに対し、比較例1〜4は、0°スペクトル及び30°スペクトルのT50のシフトが大きく、撮像素子への入射角が大きい箇所の画像は実態の色からずれてしまうことが確認された。
表2より、実施例1及び2では、リフロー試験後においてもクラック及び剥がれが全く発生しておらず、また、試験前後で透過率も変化していないため、成膜耐熱性及びリフロー耐熱性に優れることが確認された。これに対し、比較例3及び4では、リフロー低熱温度より低い硬化温度にすら、耐えることが困難であった。それゆえ、比較例3及び4では耐熱性試験の評価を実施しなかった(表2では「−」と示した)。
Claims (6)
- 透明無機材料層上に樹脂層を有する撮像素子用積層体であって、
該積層体は、650〜680nmの波長域に吸収極大を有し、かつ400〜680nmの波長域に吸収極大を1つのみ有し、
該樹脂層は、色素及び樹脂成分を含む硬化性樹脂組成物から形成され、
該色素は、下記一般式(I):
ことを特徴とする撮像素子用積層体。 - 前記一般式(I)におけるX1〜X4及びY1〜Y4のうち少なくとも1個は、置換基を有していてもよいフェノキシ基を表す
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像素子用積層体。 - 前記樹脂成分は、分子内に1以上のオキシラン環を有する化合物を含む
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像素子用積層体。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の撮像素子用積層体に用いられる
ことを特徴とする硬化性樹脂組成物。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の撮像素子用積層体を含む
ことを特徴とする光選択透過フィルター。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の撮像素子用積層体を含む
ことを特徴とする撮像素子。
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