JP6530968B2 - 近赤外線カットフィルター - Google Patents
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Description
(一般式(1)中、X’およびY’は、それぞれ独立に、単環式もしくは縮合多環式の脂肪族基、または、単環式もしくは縮合多環式の芳香族基を含有し、炭素原子数が2〜39である置換基を有してもよい連結基を示す。)
(一般式(2)中、X”は三価の有機基を示し、Y”は下記一般式(3)または下記一般式(4)で表される二価の有機基を示す。)
(一般式(3)中、R1及びR3は、水素原子又は非イオン性で不活性な置換基を示し、
R2はCH2、CO、SO2又はOを示す。)
(一般式(4)中、R1は一般式(3)に同じである。)
本発明の近赤外線カットフィルターは、ガラス基板上に下地層及び樹脂層が形成されたものである。基板をガラスとすることで、ガラス基板と下地層との密着性が優れたものとなり、下地層及び樹脂層(以下、積層体という)のクラックやチッピング、反りの発生をより抑制でき、かつ、耐熱性にも優れた近赤外線カットフィルターとなる。
下地層は、アミノ基を有するシランカップリング剤を含有する組成物(以下、下地層用組成物という)から形成されたものであり、下地層は、ガラス基板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、下地層は、単層構造又は多層構造のいずれであってもよい。
シランカップリング剤は反応性基としてアミノ基を有する。このようなアミノ基含有シランカップリング剤を、下地層用組成物に含有させることで、ガラス基板との密着性を向上させる効果や撥水作用により下地層中への水分の浸入を抑制する効果があり、その結果、耐熱性や耐湿熱性に優れる近赤外線カットフィルターを得ることができる。具体的には、半田リフロー工程、湿熱環境における使用において、剥がれ等を抑制することが可能となる。
また、アミノ基以外の反応性基として、例えば、アルコキシ基、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、オキシラン基(オキシラン環)、メルカプト基、イソシアナート基等を有することが好ましく、中でもアルコキシ基を有することがより好ましい。
下地層用組成物の調製方法は特に限定されず、アミノ基含有シランカップリング剤に液媒体及び触媒を加えて、通常の方法で混合することにより得ることができる。液媒体は、水、アルコール等であればよく、1種又は2種以上を使用することができるが、好ましくは、水及び/又はエタノールである。液媒体を加えることによって、アミノ基含有シランカップリング剤においてアルコキシ基が加水分解してシラノール基が生成し、このシラノール基がガラス基板表面にある水酸基との水素結合を介してガラス基板表面に移行する。そして、シラノール基の脱水縮合反応を経てガラス基板表面と強固な共有結合を生成することによって、ガラス基板と下地層との密着性が向上する。下地層用組成物における液媒体の含有量は、下地層用組成物(溶媒を含む全量)100質量%に対して、97〜99.9質量%が好ましく、98〜99.5質量%がより好ましい。
下地層の形成方法としては、公知の方法を用いることができるが、下地層用組成物(アンダーコート液)をガラス基板上に塗布して加熱乾燥することにより形成する方法が好適である。具体的には、スピンコート法、キャスト法、ロールコート法、スプレーコート法、バーコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット法等の通常使用される方法が挙げられる。これらの中では、スピンコート法が、基板上のコート層の偏差を小さくする観点で好ましい。スピンコート法により塗膜を形成する場合、室温(25℃)付近で、下地層用組成物を塗布した基材を500〜4000rpmで10〜60秒間程度回転させながら、溶媒を乾燥させることが好ましい。また、下地層用組成物を塗布した基材(ガラス基板)を加熱することにより、溶媒を乾燥除去し、及び、シランカップリング剤と基材とを化学反応させておくことが好ましい。
樹脂層は、ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の少なくとも一方を含有する。すなわち、樹脂層形成用組成物(以下、樹脂層用組成物という)には、ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の少なくとも一方が含有されている。
ポリ(アミド)イミド樹脂は、狭義のポリイミド樹脂(イミド結合を含み、脱水反応によりイミド結合を形成し得ないアミド結合を含まない樹脂)、及び、ポリアミドイミド樹脂(イミド結合と、脱水反応によりイミド結合を形成し得ないアミド結合とを含む樹脂)のいずれをも包含する。
(一般式(1)中、X’およびY’は、それぞれ独立に、単環式もしくは縮合多環式の脂肪族基、または、単環式もしくは縮合多環式の芳香族基を含有し、炭素原子数が2〜39である置換基を有してもよい連結基を示す。)
(一般式(2)中、X”は三価の有機基を示し、Y”は下記一般式(3)または下記一般式(4)で表される二価の有機基を示す。)
なお、一般式(2)において、X”は芳香族基または単環式の脂肪族基であることが好ましい。
(一般式(3)中、R1及びR3は、水素原子又は非イオン性で不活性な置換基を示し、R2はCH2、CO、SO2又はOを示す。)
(一般式(4)中、R1は一般式(3)に同じである。)
(一般式(5)中、R4は炭素数2〜39の二価の有機基を示す。)
(一般式(6)中、Rは前記一般式(3)または前記一般式(4)で表される二価の有機基を示す。)
(一般式(7)中、Rは前記一般式(3)または前記一般式(4)で表される二価の有機基を示す。)
樹脂層用組成物において、近赤外線吸収色素として、600〜900nmの波長域に吸収極大を有する色素(以下、特定色素とも称す)を含むことが好ましい。このような特定色素を含むことで、特に600nm〜1000nmの領域における光(透過光)を低減でき、これに起因する光学ノイズを除去することが可能となる。これによって、可視光透過率が高く、かつ近赤外領域の遮断性能に優れるという、光学ノイズ低減のために好適な性能が得られることになる。特定色素は、より好ましくは600〜800nmの波長域に吸収極大を有する色素であり、さらに好ましくは650〜750nmの波長域に吸収極大を有する色素である。
前記フタロシアニン系化合物としては、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、溶解性又は分散性(例えば、樹脂成分への溶解性又は分散性)、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フタロシアニン系化合物が好ましく、銅及び亜鉛のいずれか1以上を中心金属とするフタロシアニン系化合物がより好ましい。特に銅を中心金属とするフタロシアニン錯体は、どのような樹脂成分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、亜鉛を中心金属とするフタロシアニン錯体は、樹脂成分に対する溶解性に優れ、光選択透過性がより高い近赤外線カットフィルターが得られ易い。
(一般式中Mは、金属原子、金属酸化物、又は金属ハロゲン化物を表す。Ra1〜Ra4、Rb1〜b4、Rc1〜Rc4及びRd1〜Rd4は、同一又は異なる基であり、水素原子(H)、フッ素原子(F)、塩素原子(Cl)、臭素原子(Br)、ヨウ素原子(I)、又は、置換基を有していてもよいORi基を表す。ORi基は、アルコキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基、又はクロロフェノキシ基(例えば、後述の化学式(15)の置換基Eや化学式(17)の置換基I)を表す。)
なお、波長850nm付近の近赤外線吸収性能を補うため、前記特定色素以外のフタロシアニン系化合物、ジチオール系化合物、前記特定色素以外のオキソカーボン系化合物等を併用して用いることもできる。
前記オキソカーボン系化合物は、スクアリリウム系化合物及びクロコニウム系化合物の少なくとも一方を含むことが好ましい。
芳香族複素環としては、例えば窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選ばれる少なくとも1個の原子を含む5員または6員の単環性芳香族複素環、3〜8員の環が縮合した二環または三環性で窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選ばれる少なくとも1個の原子を含む縮環性芳香族複素環等が挙げられ、より具体的にはピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、シンノリン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、チオフェン環、フラン環、チアゾール環、オキサゾール環、インドール環、イソインドール環、インダゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンズトリアゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、プリン環、カルバゾール環等が挙げられる。
スクアリリウム系化合物としては、上記式(9)中のRe1、Re2はそれぞれ独立して、下記式(11)で示される特定の構造単位又は下記式(12)で示される特定の構造単位であることが特に好ましい。Re1及びRe2は同じであってもよいし異なっていてもよい。
X及びYはそれぞれ独立して有機基又は極性官能基である。
nは0〜6の整数であり、かつm以下(ただし、mは環Aの構成員数から3を引いた値である)であり、nが2以上である場合、複数のYは同じであってもよいし異なっていてもよい。
環Bは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環、芳香族複素環又はこれら環構造を含む縮合環である。
なお*は式(9)中の4員環との結合部位を表す。)
なお*は式(9)中の4員環との結合部位を表す。)
前記nが2以上であり、Yが複数存在する場合には、各Yは同じであってもよいし異なっていてもよい。また前記nが2以上である場合、複数のYは各々別の炭素原子に結合していてもよいし、2個のYが1個の炭素原子に結合していてもよい。
SAJJADIFAR ET AL: 'New 3H-Indole Synthesis by Fischer’s Method. Part I.' Molecules 2010, no. 15, April 2010, pages 2491-2498
クロコニウム系化合物としては、上記式(10)中、Re3、Re4はそれぞれ独立して下記式(11)で示される構造単位であることがより好ましい。Re3及びRe4は同じであってもよいし異なっていてもよい。
環Aは4〜9員の不飽和炭化水素環である。
X及びYはそれぞれ独立して有機基又は極性官能基である。
nは0〜6の整数であり、かつm以下(ただし、mは環Aの構成員数から3を引いた値である)であり、nが2以上である場合、複数のYは同じであってもよいし異なっていてもよい。
環Bは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環、芳香族複素環又はこれら環構造を含む縮合環である。
なお*は式(10)中の5員環との結合部位を表す。)
樹脂層用組成物は、塗工性を高める観点から溶媒を含んでいるのが好ましい。溶媒は特に限定されないが、モノアルコール類;グリコール類;環状エーテル類;グリコールモノエーテル類;グリコールエーテル類;グリコールモノエーテルのエステル類(例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等);アルキルエステル類;ケトン類;芳香族炭化水素類;ハロゲン化芳香族炭化水素類;脂肪族炭化水素類;アミド類;等が好ましい。フタロシアニン系化合物を含有する樹脂層用組成物に対しては、上述した中でもPGMEA(2−アセトキシ−1−メトキシプロパン)、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、シクロペンタノンが特に好ましい。また、オキソカーボン系化合物は、双極子モーメントが小さい溶媒中で高い耐久性を有するので、オキソカーボン系化合物を含有する樹脂層用組成物に対しては、双極子モーメントが4D以下である溶媒が好ましく、双極子モーメントが3.5D以下である溶媒がより好ましく、3D以下である溶媒が特に好ましい。このような溶媒の具体例として、例えば、シクロペンタノン、o−ジクロロベンゼン、PGMEA、エチルシクロヘキサン、キシレン、トリメチルベンゼン、リモネン等が好ましい。上述した中でも、シクロペンタノン、o−ジクロロベンゼン、トリメチルベンゼン、エチルシクロヘキサン、キシレン、リモネンが特に好ましい。
これらの溶媒は1種で使用されてもよく、2種以上の混合溶媒として使用されてもよい。また、溶媒中の水分含有量は5質量%以下であることが好ましい。
樹脂層用組成物の調製方法は特に限定されず、前記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、好ましくは20〜140℃、より好ましくは40〜120℃である。
樹脂層の形成方法としては、樹脂層用組成物を下地層が形成されたガラス基板上に塗布して加熱乾燥することにより形成する方法が好適である。樹脂層はコーティングにより形成されることが好ましく、具体的には、スピンコート法、キャスト法、ロールコート法、スプレーコート法、バーコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット法等の方法が挙げられ、基板上のコート層の偏差を小さくする観点からはスピンコート法がより好ましい。スピンコート法により塗膜を形成する場合、室温(25℃)付近で、樹脂層用組成物を塗布した基材を500〜4000rpmで10〜60秒間程度回転させながら、溶媒を(半)乾燥させることが好ましいが、溶媒の(半)乾燥は回転時以外に行われていてもよい。ここでの(半)乾燥とは、完全に溶媒が除去されていてもよく、残留溶媒が微量含まれていてもよい。
本発明の近赤外線カットフィルターは、ガラス基板、下地層、及び樹脂層以外に、外気側に蛍光灯等の映り込みを低減する反射防止性及び/又は防眩性を有する層や傷付き防止性能を有する層、その他の機能を有する透明基材、ガラス、フィルター等を積層してもよい。また、本発明の近赤外線カットフィルターは、ガラス基板、下地層、及び樹脂層以外に、ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂以外の樹脂を含有する層(以下、一般層という)を単層又は複数層備えてもよく、一般層は、下地層より上方であればいずれの位置に設けられていてもよい。例えば、一般層は、下地層と樹脂層との間に設けられていてもよく、樹脂層の上に設けられていてもよく、樹脂層が多層構造である場合には一般層が樹脂層に挟まれるように設けられていてもよいが、一般層が樹脂層の上に設けられているのが好ましい。
下地層用組成物及び樹脂層用組成物は、目的に応じて、適切な添加剤を含有してもよい。例えば、前記各組成物の総量(固形分)100質量%に対して、0.00001質量%以上、10質量%以下の範囲で含有してもよい。添加剤の具体例としては、硬化剤、レベリング剤、顔料、顔料分散剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、耐光安定剤、金属不活性化剤、過酸化物分解剤、充填剤、補強材、可塑剤、潤滑剤、防食剤、防錆剤、乳化剤、鋳型脱型剤、蛍光性増白剤、有機防炎剤、無機防炎剤、滴下防止剤、溶融流改質剤、静電防止剤、すべり付与剤、密着性付与剤、防汚剤、界面活性剤、消泡剤、重合禁止剤、光増感剤、表面改良剤、(近)赤外線カット剤、シランカップリング剤以外の密着向上剤、熱安定剤、防菌・防カビ剤、難燃剤等が挙げられる。
また、下地層用組成物及び樹脂層用組成物は、任意の適切な有機微粒子又は無機微粒子を含有してもよい。典型的には、これらの有機微粒子又は無機微粒子は、目的に応じた機能(屈折率、導電性等)を付与するために用いられる。
樹脂層の高屈折率化や導電性付与に有用な微粒子の具体例として、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化スズ、スズドープ酸化インジウム、アンチモンドープ酸化スズ、インジウムドープ酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アンチモン等が挙げられる。樹脂層の低屈折率化に有用な微粒子の具体例として、フッ化マグネシウム、シリカ、中空シリカ等が挙げられる。防眩性付与に有用な微粒子の具体例としては、前記の微粒子に加え、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、カオリン等の無機粒子;シリコーン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアミン樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂及びこれらの共重合樹脂等の有機微粒子;等が挙げられる。これらの微粒子は、単独で用いてもよく、2種以上が組み合わされてもよい。
以下では、「%」は「質量%」を、「部」は「質量部」を示すものとする。
供試材(樹脂層積層基板)について、供試材に設けられた樹脂層にカッター(エヌティー社製A−300)で切り込みを入れ、縦列、横列にそれぞれ2mm間隔で10本のクロスカット線を設けることによって4mm2の四角を81マス作製し、評価用サンプル基板を作製した。次に、この評価用サンプル基板を、120℃、2気圧、湿度100%の高圧高温高湿槽(パーソナルプレッシャークッカーPC−242HS−E(平山製作所社製)、動作モード1)に、15時間または50時間入れた。続いて、室温にて、空気が入らないようにテープ(3M(スリーエム)社製スコッチ(登録商標)透明粘着テープ透明美色(登録商標))を貼り付け、10秒間放置した。その後、基板からのテープの剥離を1秒以内に行い、下記基準で評価した。なお、いずれのマスにおいても剥離力が一定となるようにテープの剥離を行った。
○:作製した81マスの四角のうち、1マスも剥がれが発生しなかった。
△:作製した81マスの四角のうち、1〜9マスに剥がれが発生した。
×:作製した81マスの四角のうち、10〜81マスに剥がれが発生した。
1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸(アルドリッチ製、純度95%)5部と無水酢酸(和光純薬製)44部とを、フラスコに仕込み、攪拌しながら反応器内を窒素ガスで置換した。窒素ガス雰囲気下で溶媒の還流温度まで昇温し、10分間溶媒を還流させた。その後、攪拌しながら室温まで冷却し、結晶を析出させた。析出した結晶を固液分離し、乾燥して目的物(1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物)の結晶を得た。続いて、温度計、撹拌器、窒素導入管、側管付き滴下ロート、ディーンスターク、冷却管を備えたフラスコに、窒素気流下、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(和光純薬製)0.89部と、溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン7.6部を仕込んで溶解させた後、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物1部を室温にて固体のまま1時間かけて分割投入し、室温下2時間撹拌した。共沸脱水剤としてキシレンを2.6部添加して180℃で3時間反応を行い、ディーンスタークで還流して共沸する生成水を分離した。190℃に昇温しながらキシレンを留去した後、冷却しポリイミドのN−メチル−2−ピロリドン溶液を得た。このN−メチル−2−ピロリドン溶液をγ−ブチロラクトンでさらに希釈し、固形分3%のポリイミド樹脂溶液とした。このポリイミド樹脂溶液1部に対して、メタノール50部で再沈し、固液分離した。固液分離したポリイミド樹脂をγ−ブチロラクトンで溶解し、再び固形分3%のポリイミド樹脂溶液とし、前記と同様にメタノール50部で再沈し、固液分離した。再沈して得られた樹脂を乾燥してポリイミド樹脂Aを得た。
攪拌機、温度計、窒素ガス導入管を備えたガラス容器に、4,4−オキシジアニリン27.63g(0.138mol)を仕込み、ジメチルアセトアミド(DMAc)300g、トリエチルアミン13.96g(0.138mol)を加え、一定時間攪拌して均一溶液を作製した。この均一溶液を、氷冷しながら、40℃を超えないように無水シクロヘキサントリカルボン酸クロライド30.00g(0.138mol)をゆっくり添加した。添加終了後、氷冷をやめ、室温にて2時間反応させた後、アニリン0.21g(0.002mol)を添加し、さらに30分攪拌し、粘度19psのポリアミド溶液を作製した。このようにして作製したポリアミド溶液に、無水酢酸26mL、ピリジン12mLを添加し、55℃にて2時間攪拌し、イミド化を行った。得られた反応溶液を、水/メタノール混合溶液に添加し、得られた粉末を水洗、乾燥することによりポリアミドイミド樹脂Bを得た。
<中間体Cの作製工程>
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。具体的には、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Cを108.7g(収率64.8%)を得た。この中間体Cの作製工程の反応を、下記化学式(14)に簡略化して示す。
200mlの四つ口フラスコに、前記中間体C20.0g(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時間反応させた後、メチルセロソルブ52.7gを加えて反応液を作製した。この反応液を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、メタノールと水との混合溶液で撹拌洗浄し、吸引ろ過し、その後、真空乾燥機を用いて90℃で24時間乾燥し、目的物であるフタロシアニンDを17.78g(収率86.7%)得た。このフタロシアニンDの作製工程の反応を、下記化学式(15)に簡略化して示す。
<中間体Fの作製工程>
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Fを100.9g(収率60.2%)を得た。
この中間体Fの作製工程の反応を、下記化学式(16)に簡略化して示す。
300mlの四つ口フラスコに、前記中間体F60.0g(0.21mol)、塩化銅(I)5.65g(0.057mol)、及び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時間反応させた後、メチルセロソルブ100.0gを加えて反応液を作製した。この反応液を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、メタノールと水との混合溶液で撹拌洗浄し、吸引ろ過し、その後、真空乾燥機を用いて90℃で24時間乾燥し、目的物であるフタロシアニンGを51.48g(収率80.4%)得た。このフタロシアニンGの作製工程の反応を、下記化学式(17)に簡略化して示す。
1)中間原料07−1(1−(3−ニトロフェニル)ピペリジン)の作製工程
200mLの二口フラスコに、3−フルオロニトロベンゼン7.06g(0.050mol)及びピペリジン12.77g(0.150mol)を加え、窒素流通下(5mL/min)、マグネチックスターラーを用いて攪拌しながら還流条件にて12時間反応させた。反応終了後、溶液を室温まで冷却した後、反応液をイオン交換水に加えて酢酸エチルで抽出操作を行った。得られた有機層をエバポレーターで濃縮し、濃縮液をシリカゲルによるカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル)によって精製処理を行い、目的物である中間原料07−1(1−(3−ニトロフェニル)ピペリジン)10.15g(3−フルオロニトロベンゼンに対する収率:98.4mol%)得た。
200mLの二口フラスコに、10.11g(0.049mol)の中間原料07−1及び40.91g(0.181mol)の塩化すず2水和物からなる原料組成物と、溶媒として濃塩酸204gとを加え、窒素流通下(5mL/min)、マグネチックスターラーを用いて攪拌しながら内温100℃にて30分間反応させた。反応終了後、溶液を室温まで冷却した後、ろ過によって得られた白色結晶を得た。得られた結晶を20質量%水酸化ナトリウム水溶液に加えて中和した後、酢酸エチルを加えて抽出操作を行った。得られた有機層をエバポレーターで濃縮し、濃縮液をシリカゲルによるカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル)によって精製処理を行い、目的物である中間原料07−2(1−(3−アミノフェニル)ピペリジン)7.9g(中間原料07−1に対する収率:91.0mol%)を得た。
200mLの二口フラスコに、1.55g(0.009mol)の中間原料07−2、1.97g(0.010mol)のトシルクロリド、及び1.74g(0.017mol)のトリエチルアミンからなる原料組成物と、溶媒としてクロロホルム40gとを加え、窒素流通下(5mL/min)、マグネチックスターラーを用いて攪拌しながら室温条件にて12時間反応させた。反応終了後、反応液をイオン交換水に加えて酢酸エチルで抽出操作を行った。得られた有機層をエバポレーターで濃縮し、濃縮液をシリカゲルによるカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル)によって精製処理を行い、目的物である中間原料07−3(4−メチル−N−(3−(ピペリジン−1−イル)フェニル)ベンゼンスルホンアミド)2.6g(中間原料07−2に対する収率:98.1mol%)を得た。
300mLの三口フラスコに、2.31g(0.008mol)の中間原料07−3、0.43g(0.004mol)のスクアリン酸からなる原料組成物と、溶媒として1−ブタノール23g及びトルエン23gとを加え、窒素流通下(5mL/min)、マグネチックスターラーを用いて攪拌し、かつディーンスターク装置を用いて溶出してくる水を取り除きながら、還流条件にて3時間反応させた。反応終了後、反応液をエバポレーターで濃縮して溶媒を溜去後、メタノール50gを追加して晶析を行った。析出した結晶をろ過により取得し、ケーキをメタノールでリンスしてウェットケーキを得た。得られた洗浄ケーキを真空乾燥機を用いて60℃で12時間乾燥し、目的物であるスクアリリウム化合物07を0.82g(スクアリン酸に対する収率:29.5mol%)を得た。
スクアリリウム化合物07の作製工程における反応を、以下に簡略化して示す。
1)中間原料08−1(1−(3−ニトロフェニル)モルホリン)の作製工程
原料組成物として、モルホリン13.07g(0.150mol)を用いたこと以外は、中間原料07−1の作製工程と同様の手法により、中間原料08−1(1−(3−ニトロフェニル)モルホリン)を8.25g(3−フルオロニトロベンゼンに対する収率:79.2mol%)得た。
原料組成物として、中間原料08−1を8.25g(0.040mol)用いたこと以外は、中間原料07−2の作製工程と同様の手法により、中間原料08−2(1−(3−アミノフェニル)モルホリン)を2.28g(中間原料08−1に対する収率:32.3mol%)得た。
原料組成物として、中間原料08−2を1.38g(0.008mol)、トリフルオロ酢酸無水物を3.19g(0.015mol)用いたこと以外は、中間原料07−3の作製工程と同様の手法により、中間原料08−3(2,2,2−トリフルオロ−N−(3−モルホリノフェニル)アセトアミド)を2.0g(中間原料08−2に対する収率:96.0mol%)得た。
原料組成物として、中間原料08−3を2.0g(0.007mol)用いたこと以外は、スクアリリウム化合物07の作製工程と同様の手法により、スクアリリウム化合物08を0.64g(スクアリン酸に対する収率:23.7mol%)得た。
<アンダーコート液の作製>
表1に記載の組成の割合で、シランカップリング剤、エタノール、水、及びギ酸水溶液を所定量混合、溶解した混合液P〜Sを作製した。次に混合液P〜S1部をそれぞれ99部のエタノールで希釈溶解してアンダーコート液No.1〜4を作製した。アンダーコート液No.1〜4は表2のとおりである。なお、シランカップリング剤として、以下の4つを用いている。
信越シリコーン社製KBM−903(3−アミノプロピルトリメトキシシラン)
東レ・ダウコーニング社製Z−6020(3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン)
東レ・ダウコーニング社製Z−6040(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)
東レ・ダウコーニング社製Z−6043(2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン)
<アンダーコート液の塗布>
ガラス基板(SCHOTT社製D263Teco、60mm×60mm×0.3mm)上に前記アンダーコート液を1cc垂らした後、スピンコーター(ミカサ株式会社製1H−D7)を用い、3秒間かけて2200回転(rpm)にし、20秒間その回転数で保持し、その後3秒間かけて0回転(rpm)になるようにして下地層を成膜した。下地層成膜後のガラス基板を精密恒温器(ヤマト科学社製DH611)を用いて、100℃で10分間乾燥し、下地層を備えたガラス基板(以下、下地層積層基板という)を得た。
ポリイミド樹脂A100部、γ−ブチロラクトン(GBL)1900部の溶液に、吸収最大波長670nmであるフタロシアニンDを8部混合、溶解して樹脂層用組成物溶液を作製した。この樹脂層用組成物溶液を下地層積層基板の下地層上(下地層の反基板側)に0.6cc垂らした後、スピンコーター(ミカサ株式会社製1H−D7)を用い、0.2秒間かけて1000回転(rpm)にし、10秒間その回転数で保持し、その後0.2秒間かけて0回転(rpm)になるようにして樹脂層を成膜した。樹脂層を成膜したガラス基板を、精密恒温器(ヤマト科学社製DH611)を用いて、100℃で3分間初期乾燥した後に200℃で30分間追加乾燥し、下地層及び樹脂層を備えたガラス基板(以下、樹脂層積層基板という)を得た。乾燥後の樹脂層の膜厚は1μmであった。なお、乾燥後の樹脂層の膜厚は、樹脂層積層基板の厚さ及び下地層積層ガラス基板の厚さをマイクロメーターを用いて測定し、両者の差を乾燥後の樹脂層の膜厚とした。また、分光光度計(島津製作所社製UV−3100)を用いて、樹脂層積層基板の吸収スペクトル(透過スペクトル)を測定し、吸収極大となる波長を最大吸収波長とした。
実施例1において、アンダーコート液の種類、樹脂の種類・量、色素の種類・量、溶媒の種類・量、初期乾燥の温度、及び追加乾燥の温度・時間を表3、表4に示すとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして樹脂層積層基板を得た。なお、樹脂として、前記ポリイミド樹脂A、前記ポリアミドイミド樹脂B以外に以下の2つも用いている。
ソルベイスペシャルティポリマーズ社製UDEL(登録商標)P−1700 NT11(ポリサルホン樹脂)
JSR社製アートン(登録商標)樹脂(環状オレフィン樹脂)
得られた樹脂層積層基板を用いて、PCT試験を行った。樹脂層積層基板の構成、PCT試験の結果を以下の表3、表4にまとめた。
本発明で得られた知見を基に、アンダーコートしていないガラス基板(SCHOTT社製D263Teco)上に、実施例1で作製された樹脂層用組成物溶液にさらにシランカップリング剤(信越シリコーン社製KBM−903)を添加したシランカップリング剤含有組成物溶液を0.6cc垂らした後、スピンコーター(ミカサ株式会社製1H−D7)を用い、0.2秒間かけて1000回転(rpm)にし、10秒間その回転数で保持し、その後0.2秒間かけて0回転(rpm)になるようにして樹脂層を成膜した。前記シランカップリング剤含有組成物溶液は、具体的には、ポリイミド樹脂A100部、γ−ブチロラクトン(GBL)1900部の溶液に、吸収最大波長670nmであるフタロシアニンDを8部混合し、さらにシランカップリング剤(信越シリコーン社製KBM−903)を3部添加して作製されたものである。
樹脂層を成膜したガラス基板を、精密恒温器(ヤマト科学社製DH611)を用いて、100℃で3分間初期乾燥した後に200℃で30分間追加乾燥し、樹脂層を備えたガラス基板を得た。得られた試験サンプルのPCT試験を行った結果、密着性は良好であった。樹脂層積層基板の構成、PCT試験の結果を以下の表5にまとめた。
よって、近赤外線吸収色素、アミノ基含有シランカップリング剤、及び溶剤可溶性樹脂であるポリ(アミド)イミド樹脂を全て1つの組成物溶液に含有し、その組成物溶液から形成された樹脂層を備えた(アンダーコートを行っていない)近赤外線カットフィルターの有用性も確認できた。
Claims (5)
- ガラス基板と、前記ガラス基板上に設けられた下地層と、前記下地層の上方に設けられた樹脂層とを備えた近赤外線カットフィルターであって、
前記下地層は、アミノ基を有するシランカップリング剤を含有する組成物から形成されたものであり、
前記樹脂層は、ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の少なくとも一方を含有し、
前記樹脂層は、さらにフタロシアニン系色素及びオキソカーボン系色素の少なくとも一方を含有し、含有されている前記色素は600〜900nmの波長域に吸収極大を有する
ことを特徴とする近赤外線カットフィルター。 - 前記ポリイミド樹脂は、下記一般式(1)で表されるポリイミド樹脂である請求項1に記載の近赤外線カットフィルター。
- 前記ポリアミドイミド樹脂は、下記一般式(2)で表されるポリアミドイミド樹脂である請求項1に記載の近赤外線カットフィルター。
- 前記シランカップリング剤が第一級アミノ基を有する請求項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。
- 前記樹脂層において、樹脂100質量%に対する色素の総量が0.05質量%以上35質量%以下である請求項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。
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