JP6987966B2 - 構造体、近赤外線カットフィルタ用組成物、ドライフィルム、構造体の製造方法、光センサおよび画像表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、受光素子の受光面上に、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとを含む積層体で構成された第1の画素と、近赤外線透過フィルタを含む第2の画素と、を有する構造体に関する。また、近赤外線カットフィルタ用組成物、ドライフィルム、構造体の製造方法、光センサおよび画像表示装置に関する。
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(電荷結合素子)や、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)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。このために、近赤外線カットフィルタを、カラーフィルタの光路上に配置して、視感度補正を行うことがある。
一方で、固体撮像素子に赤外線を利用したセンシング機能を組み込む試みも検討されている。
特許文献1には、第1の受光素子の受光面上に、可視光線波長領域に透過帯域を有するカラーフィルタ層が設けられた第1の画素と、第2の受光素子の受光面上に、赤外線波長領域に透過帯域を有する赤外線パスフィルタ層が設けられた第2の画素と、カラーフィルタ層と重なる位置に設けられた、赤外線波長領域の光を遮断して可視光線波長領域の光を透過させる赤外線カットフィルタ層と、赤外線カットフィルタ層に接して設けられた硬化膜と、を含む固体撮像装置が記載されている。
また、特許文献2には、可視光及び近赤外光の少なくとも一部を透過する第1光学層と、近赤外光の少なくとも一部を吸収する第2光学層と、第1光学層及び第2光学層を透過した可視光を検出する第1受光素子、並びに、第1光学層を透過した近赤外光を検出する第2受光素子を含む画素アレイと、を備えた固体撮像装置が記載されている。
一方、本発明者が受光素子の受光面上に、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとを含む積層体で構成された第1の画素と、近赤外線透過フィルタを含む第2の画素と、を有する構造体について鋭意検討を進めたところ、このような構造体を高温高湿環境下に曝した場合、第1の画素について、近赤外線カットフィルタの表面にボイドが発生し易いことが分かった。
また、このような構造体に用いられる近赤外線カットフィルタについては、カラーフィルタの色分解能を損なわないようにするため、可視透明性に優れることが望ましい。
また、近赤外線カットフィルタには近赤外線吸収剤を含む膜などが用いられているが、光センサなどの製造工程において、受光素子上に上述した各画素を形成した後、ハンダフロー工程などの高温の加熱処理工程に供されて各画素が高温に曝されることがある。しかしながら、近赤外線吸収剤は耐熱性が低いものが多く、加熱により変色して可視透明性が低下することがある。このため、近赤外線カットフィルタについては、耐熱性に優れることも望ましい。
よって、本発明の目的は、耐熱性および分光特性が良好で、ボイドの発生が抑制された近赤外線カットフィルタを有する構造体を提供することにある。また、本発明の目的は、前述の構造体に用いられる近赤外線カットフィルタ用組成物およびドライフィルムを提供することにある。また、本発明の目的は、前述の構造体の製造方法、光センサおよび画像表示装置を提供することにある。
本発明者の検討によれば、以下の構造体を用いることで上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は以下を提供する。
<1> 受光素子と、
受光素子の受光面上に設けられた、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとを含む積層体で構成された第1の画素と、
受光素子の受光面上であって第1の画素が設けられた領域とは異なる位置に設けられた、近赤外線透過フィルタを含む第2の画素と、を有し、
近赤外線カットフィルタは、近赤外線吸収色素と、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂と、界面活性剤とを含み、
近赤外線吸収色素は、同一の分子内にカチオンとアニオンとを有する色素化合物、カチオン性発色団と対アニオンとの塩である色素化合物、および、アニオン性発色団と対カチオンとの塩である色素化合物から選ばれる少なくとも1つである、構造体。
<2> 近赤外線吸収色素がスクアリリウム化合物またはクロコニウム化合物である、<1>に記載の構造体。
<3> 近赤外線カットフィルタは、ガラス転移温度が100℃以上の環状オレフィン樹脂を含む、<1>または<2>に記載の構造体。
<4> 近赤外線カットフィルタ中の近赤外線吸収色素の含有量が10質量%以上である、<1>〜<3>のいずれかに記載の構造体。
<5> カラーフィルタが界面活性剤を含む、<1>〜<4>のいずれかに記載の構造体。
<6> 界面活性剤がフッ素系界面活性剤である、<1>〜<5>のいずれかに記載の構造体。
<7> 近赤外線カットフィルタ中の界面活性剤の含有量が10〜10000質量ppmである、<1>〜<6>のいずれかに記載の構造体。
<8> 近赤外線カットフィルタの界面活性剤の濃度について、近赤外線カットフィルタの一方の表面から厚み方向に0〜5%の範囲における領域の濃度が、表面から厚み方向に60〜70%の範囲における領域の濃度よりも高い、<1>〜<7>のいずれかに記載の構造体。
<9> <1>〜<8>のいずれかに記載の構造体の近赤外線カットフィルタの製造に用いられる近赤外線カットフィルタ用組成物であって、
近赤外線吸収色素と、
ガラス転移温度が100℃以上の樹脂、及び、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂の前駆体よりなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物と、
界面活性剤と、を含み、
近赤外線吸収色素は、同一の分子内にカチオンとアニオンとを有する色素化合物、カチオン性発色団と対アニオンとの塩である色素化合物、および、アニオン性発色団と対カチオンとの塩である色素化合物から選ばれる少なくとも1つである、
近赤外線カットフィルタ用組成物。
<10> <9>に記載の近赤外線カットフィルタ用組成物を用いて得られるドライフィルム。
<11> <1>〜<8>のいずれかに記載の構造体の製造方法であって、
受光素子の受光面上に、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとを含む積層体で構成された第1の画素を形成する工程と、
受光素子の受光面上であって第1の画素が設けられた領域とは異なる位置に近赤外線透過フィルタを含む第2の画素を形成する工程とを含み、
近赤外線カットフィルタは、受光素子の受光面上に<9>に記載の近赤外線カットフィルタ用組成物を適用して組成物層を形成する工程と、組成物層をフォトリソグラフィ法またはドライエッチング法によりパターン形成する工程によって形成される、構造体の製造方法。
<12> <1>〜<8>のいずれかに記載の構造体の製造方法であって、
受光素子の受光面上に、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとを含む積層体で構成された第1の画素を形成する工程と、
受光素子の受光面上であって第1の画素が設けられた領域とは異なる位置に近赤外線透過フィルタを含む第2の画素を形成する工程とを含み、
近赤外線カットフィルタは、受光素子の受光面上に<10>に記載のドライフィルムを適用してドライフィルム層を形成する工程と、ドライフィルム層をフォトリソグラフィ法またはドライエッチング法によりパターン形成する工程によって形成される、構造体の製造方法。
<13> <1>〜<8>のいずれかに記載の構造体を含む光センサ。
<14> <1>〜<8>のいずれかに記載の構造体を含む画像表示装置。
本発明によれば、耐熱性および分光特性が良好で、ボイドの発生が抑制された近赤外線カットフィルタを有する構造体を提供することができる。また、前述の構造体に用いられる近赤外線カットフィルタ用組成物およびドライフィルムを提供することができる。また、前述の構造体の製造方法、光センサおよび画像表示装置を提供することができる。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。
本明細書において、「〜」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。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も露光に含める。また、露光に用いられる光としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
本明細書において、(メタ)アリルは、アリルおよびメタリルの双方、または、いずれかを表し、「(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の双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルの双方、または、いずれかを表し、「(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の双方、または、いずれかを表す。
本明細書において、重量平均分子量および数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定でのポリスチレン換算値として定義される。本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC−8220(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSKgel Super AWM―H(東ソー
(株)製、6.0mmID(内径)×15.0cm)を用い、溶離液として10mmol/L リチウムブロミドNMP(N−メチルピロリジノン)溶液を用いることによって求めることができる。
本明細書において、近赤外線とは、波長700〜2500nmの光(電磁波)をいう。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
<構造体>
本発明の構造体は、
受光素子と、
受光素子の受光面上に設けられた、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとを含む積層体で構成された第1の画素と、
受光素子の受光面上であって第1の画素が設けられた領域とは異なる位置に設けられた、近赤外線透過フィルタを含む第2の画素と、を有し、
近赤外線カットフィルタは、近赤外線吸収色素と、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂と、界面活性剤とを含み、
上記近赤外線吸収色素は、同一の分子内にカチオンとアニオンとを有する色素化合物、カチオン性発色団と対アニオンとの塩である色素化合物、および、アニオン性発色団と対カチオンとの塩である色素化合物から選ばれる少なくとも1つである、ことを特徴とする。
本発明によれば上記の構成とすることにより、耐熱性および分光特性が良好で、ボイドの発生が抑制された近赤外線カットフィルタを有する構造体とすることができる。このような効果が得られる理由としては以下によるものであると推測される。
すなわち、同一の分子内にカチオンとアニオンとを有する色素化合物、カチオン性発色団と対アニオンとの塩である色素化合物、および、アニオン性発色団と対カチオンとの塩である色素化合物は、HOMO(最高被占軌道)−LUMO(最低空軌道)遷移により分光を発現する色素化合物であり、吸収ピークが急峻である。このため、近赤外線カットフィルタにおいて、これらの色素化合物からなる近赤外線吸収色素を用いることにより、可視透明性を高めることができ、分光特性に優れた近赤外線カットフィルタとすることができる。また、これらの色素化合物からなる近赤外線吸収色素は、親水性が高い傾向にあるので、界面活性剤と併用することで、近赤外線カットフィルタの表面に界面活性剤を偏在させつつ、近赤外線カットフィルタ表面への近赤外線吸収色素の浮き上がりなどを抑制できる。
更には、近赤外線カットフィルタに含まれるガラス転移温度が100℃以上の樹脂によって、近赤外線カットフィルタ中にて近赤外線吸収色素をしっかりと保持でき、近赤外線吸収色素が表面に偏在することを効果的に抑制できる。このため、本発明の構造体が高温に曝されても、近赤外線カットフィルタに含まれる近赤外線吸収色素の分解や変性などを抑制でき、近赤外線カットフィルタの耐熱性を向上させることができる。また、本発明の構造体が高温に曝されても、近赤外線カットフィルタに含まれる樹脂の分解などを抑制できる。更には、上述したように近赤外線カットフィルタが、界面活性剤とガラス転移温度が100℃以上の樹脂とを含むことにより、近赤外線カットフィルタの表面に近赤外線吸収色素が偏在することを効果的に抑制できるので、本発明の構造体が高温に曝されても、近赤外線カットフィルタに含まれる近赤外線吸収色素の分解などを抑制できる。このため、近赤外線カットフィルタの表面のボイドの発生を抑制することができる。
また、例えば、図1に示すように、受光素子上に近赤外線カットフィルタ112、カラーフィルタ111の順に積層して第1の画素を形成した場合においては、近赤外線カットフィルタ112のカラーフィルタ111との界面近傍の表面に界面活性剤が偏在すると推測される。このため、近赤外線カットフィルタ112に含まれる近赤外線吸収色素がカラーフィルタ111との界面に存在し難くできると推測され、より優れた耐熱性およびボイドの抑制効果が得られる。更には、カラーフィルタ111と近赤外線カットフィルタ112との間で色移りすることなども抑制できる。
また、近赤外線カットフィルタにおいて、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂は、ガラス転移温度が100℃以上の環状オレフィン樹脂を含むことが好ましい。近赤外線カットフィルタについて、ガラス転移温度が100℃以上の環状オレフィン樹脂を用いた場合においては、より優れた耐熱性およびボイドの抑制効果が得られる。環状オレフィン樹脂は、界面活性剤との間でπ系-親水基相互作用を示しにくいため、界面活性剤が樹脂中に取り込まれにくく、近赤外線カットフィルタの表面に界面活性剤を偏在させ易いためであると推測される。なかでも、近赤外線吸収色素がスクアリリウム化合物またはクロコニウム化合物である場合においては、より優れた耐熱性が得られやすく、スクアリリウム化合物である場合においては、特に優れた耐熱性が得られやすい。このような効果が得られる理由は、環状オレフィン樹脂によってスクアリリウム化合物の四角酸の回転運動を効果的に抑制して、スクアリリウム化合物の四角酸周囲の結合が切断されることを効果的に抑制できるためであると推測される。
また、近赤外線カットフィルタについて、界面活性剤としてフッ素系界面活性剤を用いた場合においては、より優れた耐熱性およびボイドの抑制効果が得られる。なかでも、近赤外線吸収色素がスクアリリウム化合物またはクロコニウム化合物である場合においては、より優れた耐熱性が得られやすく、スクアリリウム化合物である場合においては、特に優れた耐熱性が得られやすい。スクアリリウム化合物やクロコニウム化合物は、一般的に同一の分子内にカチオンとアニオンとを有しているので、界面活性剤との反発力が高い。そして、フッ素系界面活性剤は比較的疎水性が高いため、これらを組み合わせることでより顕著に、近赤外線カットフィルタの表面への近赤外線吸収色素の移動を抑制でき、より優れた耐熱性およびボイドの抑制効果が得られる。また、フッ素系界面活性剤とガラス転移温度が100℃以上の環状オレフィン樹脂とを併用した場合においては、近赤外線カットフィルタの表面に界面活性剤を偏在させ易いと推測され、より優れた耐熱性およびボイドの抑制効果が得られる。
本発明の構造体において、第1の画素と第2の画素は、受光素子上の異なる位置に配置されていればよいが、両者が受光素子上に二次元配置されていることが好ましい。なお、本発明において、第1の画素と第2の画素が二次元配置されているとは、両者の画素の少なくとも一部が同一平面上に存在していることを意味する。本発明の構造体において、第1の画素と第2の画素は、同一平面上に形成されていることが好ましい。以下、本発明の構造体について図面を用いて説明する。
図1は、本発明の構造体の一実施形態であって、この構造体201は、受光素子130上に、近赤外線カットフィルタ112と、カラーフィルタ111との積層体からなる第1の画素と、近赤外線透過フィルタ120からなる第2の画素を有している。
なお、図1に示す実施形態において、カラーフィルタ111は着色画素111a、111b、111cとで構成されているが、カラーフィルタ111は単一色の着色画素のみで構成されているものであってもよく、2色の着色画素で構成されていてもよく、4色以上の着色画素で構成されていてもよい。用途および目的に応じて適宜選択することができる。
また、図1に示す実施形態では、受光素子130上に近赤外線カットフィルタ112/カラーフィルタ111の順に積層して第1の画素が形成されているが、近赤外線カットフィルタ112とカラーフィルタ111との積層順番は特に限定は無く、図2に示すように、受光素子130上にカラーフィルタ111/近赤外線カットフィルタ112の順に積層して第1の画素が形成されていてもよい。
また、図1に示す実施形態では、第1の画素(カラーフィルタ111と近赤外線カットフィルタ112との積層体)および第2の画素(近赤外線透過フィルタ120)は、それぞれ受光素子130上に直接形成されているが、図3に示すように、下地層131を介して受光素子130上に形成されていてもよい。
また、図1に示す実施形態では、第1の画素は、カラーフィルタ111と近赤外線カットフィルタ112との積層体で構成されているが、図4に示すように、カラーフィルタ111と近赤外線カットフィルタ112との間に中間層132を含んでいてもよい。中間層132は1層のみであってもよく、2層以上であってもよい。また、図5に示すように、最外層側のフィルタ上に平坦化層133が形成されていてもよい。平坦化層133は1層のみであってもよく、2層以上であってもよい。なお、図4の構造体204においては、カラーフィルタ111と中間層132と近赤外線カットフィルタ112との積層体が第1の画素に該当する。図5の構造体205においては、カラーフィルタ111と近赤外線カットフィルタ112と平坦化層133との積層体が第1の画素に該当し、近赤外線透過フィルタ120と平坦化層133との積層体が第2の画素に該当する。
また、図1に示す実施形態では、第1の画素と第2の画素の上面同士の高低差は、ほぼ同一であるが、両者の上面同士の高低差は異なっていてもよい。本発明の構造体において、第1の画素と第2の画素の上面同士の高低差は、最も厚い画素の膜厚の20%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましく、5%以下であることがより好ましい。画素の上面同士の高低差が最も厚い画素の膜厚の20%以下であれば各画素の上面にマイクロレンズを配置した際において、マイクロレンズの歪みを小さくでき、歪みの少ない鮮明な画像や、ノイズの少ない環境光などを感度よく検出できる。さらには、フィルタの製造工程を簡略化でき、フィルタの製造コストを削減できる。画素同士の上面の高低差とを小さくするには、各画素の形成時における膜厚を調整したり、各画素を形成した後に上面を研磨して平坦化したり、いずれかの画素の上面および/または下面に平坦化層を形成して画素同士の高さを調整する方法などが挙げられる。
また、図1に示す実施形態では、第1の画素と第2の画素は隣接しているが、第1の画素と第2の画素とが接していない態様とすることもできる。解像度の観点から、第1の画素と第2の画素は隣接していることが好ましい。
<<受光素子>>
本発明の構造体に用いられる受光素子130としては、特に限定は無く、光起電力効果により電流や電圧を発生させる機能を有する素子であればいずれの受光素子であっても好ましく用いることができる。例えば、シリコン基板などの公知の半導体基板上にCCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化膜半導体)等を形成した素子などが挙げられる。
<<第1の画素>>
本発明の構造体において、第1の画素はカラーフィルタ111と近赤外線カットフィルタ112とを含む積層体で構成されている。
第1の画素において、カラーフィルタ111の厚みと近赤外線カットフィルタ112の厚みとの比率は、カラーフィルタ111の厚み/近赤外線カットフィルタ112の厚み=(1/10)〜(10/1)であることが好ましく、(1/5)〜(5/1)であることがより好ましい。
近赤外線カットフィルタ112の厚みは、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下が更に好ましい。下限は特に限定はないが、例えば0.01μmとすることができる。
カラーフィルタ111の厚みは、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下が更に好ましい。下限は特に限定はないが、例えば0.01μmとすることができる。
カラーフィルタ111の線幅(カラーフィルタ111が複数の着色画素を有する場合は、それぞれの着色画素の線幅)は、0.1〜100.0μmであることが好ましい。下限は、0.1μm以上であることが好ましく、0.3μm以上であることがより好ましい。
上限は、50.0μm以下であることが好ましく、30.0μm以下であることがより好ましい。
第1の画素の厚み(近赤外線カットフィルタ112とカラーフィルタ111との他に他の層を含む場合は、近赤外線カットフィルタ112とカラーフィルタ111と他の層との合計の厚さ)は、20μm以下であることが好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下であることが特に好ましい。下限は特に限定はないが、例えば0.01μmとすることができる。
<<<近赤外線カットフィルタ>>>
まず、第1の画素に用いられる近赤外線カットフィルタ112について説明する。
(近赤外線吸収色素)
近赤外線カットフィルタ112は近赤外線吸収色素を含む。本発明で用いられる近赤外線吸収色素は、同一の分子内にカチオンとアニオンとを有する色素化合物、カチオン性発色団と対アニオンとの塩である色素化合物、および、アニオン性発色団と対カチオンとの塩である色素化合物から選ばれる少なくとも1つである。ここで、色素化合物が同一の分子内にカチオンとアニオンとを有する場合とは、カチオンとアニオンとが共有結合を介して同一の分子内に存在してベタイン構造(分子内塩構造)を形成していることを意味する。例えば、下記構造の化合物は、同一の分子内にカチオンとアニオンとを有する色素化合物である。以下の構造式中、tBuはtert−ブチル基であり、iPrはイソプロピル基である。
近赤外線吸収色素は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する化合物であることが好ましい。近赤外線吸収色素が有するπ共役平面を構成する水素以外の原子数は、14個以上であることが好ましく、20個以上であることがより好ましく、25個以上であることが更に好ましく、30個以上であることが特に好ましい。上限は、例えば、80個以下であることが好ましく、50個以下であることがより好ましい。
近赤外線吸収色素が有するπ共役平面は、単環または縮合環の芳香族環を2個以上含むことが好ましく、前述の芳香族環を3個以上含むことがより好ましく、前述の芳香族環を4個以上含むことが更に好ましい。上限は、100個以下が好ましく、50個以下がより好ましく、30個以下が更に好ましい。前述の芳香族環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、インデン環、アズレン環、ヘプタレン環、インダセン環、ペリレン環、ペンタセン環、クアテリレン環、アセナフテン環、フェナントレン環、アントラセン環、ナフタセン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオレン環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、トリアゾール環、ベンゾトリアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、イミダゾリン環、ピラジン環、キノキサリン環、ピリミジン環、キナゾリン環、ピリダジン環、トリアジン環、ピロール環、インドール環、イソインドール環、カルバゾール環、ピラン環、チオピラン環、および、これらの環を有する縮合環が挙げられる。
近赤外線吸収色素は、顔料であってもよく、染料であってもよい。
本発明において、近赤外線吸収色素は、波長700〜1800nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物であることが好ましく、波長700〜1300nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物であることがより好ましく、波長700〜1000nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物であることが更に好ましい。また、近赤外線吸収色素は、極大吸収波長における吸光度Amaxと、波長550nmにおける吸光度A550との比であるAmax/A550が50〜500であることが好ましく、100〜400であることがより好ましい。
本発明において、近赤外線吸収色素は、スクアリリウム化合物、シアニン化合物、クロコニウム化合物およびイミニウム化合物から選ばれる少なくとも1つであることが好ましく、スクアリリウム化合物、シアニン化合物およびクロコニウム化合物から選ばれる少なくとも1つであることがより好ましく、スクアリリウム化合物またはクロコニウム化合物であることが更に好ましく、スクアリリウム化合物であることが特に好ましい。
(スクアリリウム化合物)
スクアリリウム化合物は、下記式(SQ1)で表される化合物であることが好ましい。
式中、As1およびAs2は、それぞれ独立してアリール基、複素環基または式(As−1)で表される基を表す;
式中、*は結合手を表し、
Rs1〜Rs3は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基を表し、
As3は複素環基を表し、
ns1は、0以上の整数を表し、
Rs1とRs2は、互いに結合して環を形成してもよく、
Rs1とAs3は、互いに結合して環を形成してもよく、
Rs2とRs3は、互いに結合して環を形成してもよく、
ns1が2以上の場合、複数のRs2およびRs3はそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
As1およびAs2が表わすアリール基の炭素数は、6〜48が好ましく、6〜22がより好ましく、6〜12が特に好ましい。
As1、As2およびAs3が表わす複素環基は、5員環または6員環の複素環基が好ましい。また、複素環基は、単環の複素環基または縮合数が2〜8の縮合環の複素環基が好ましく、単環の複素環基または縮合数が2〜4の縮合環の複素環基がより好ましく、単環の複素環基または縮合数が2または3の縮合環の複素環基がより好ましく、単環の複素環基または縮合数が2の縮合環の複素環基が特に好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が例示され、窒素原子、硫黄原子が好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子の数は、1〜3が好ましく、1〜2がより好ましい。
式(As−1)におけるRs1〜Rs3は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基を表す。Rs1〜Rs3が表わすアルキル基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。Rs1〜Rs3は水素原子であることが好ましい。
式(As−1)におけるns1は、0以上の整数を表す。ns1は0〜2の整数が好ましく、0または1がより好ましく、0が更に好ましい。
式(As−1)において、Rs1とRs2は、互いに結合して環を形成してもよく、Rs1とAs3は、互いに結合して環を形成してもよく、Rs2とRs3は、互いに結合して環を形成してもよい。上記の環を形成する場合の連結基としては、−CO−、−O−、−NH−、炭素数1〜10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては後述する置換基Tが挙げられる。
式(SQ1)において、As1およびAs2が表わす基は置換基を有することが好ましい。置換基としては後述する置換基Tが挙げられる。
式(SQ1)において、As1およびAs2がそれぞれ独立してアリール基または複素環基であるか、あるいは、As1およびAs2がそれぞれ独立して式(As−1)で表される基であることが好ましい。
(置換基T)
置換基Tとしては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、−ORt1、−CORt1、−COORt1、−OCORt1、−NRt1Rt2、−NHCORt1、−CONRt1Rt2、−NHCONRt1Rt2、−NHCOORt1、−SRt1、−SO2Rt1、−SO2ORt1、−NHSO2Rt1または−SO2NRt1Rt2が挙げられる。Rt1およびRt2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。Rt1とRt2が結合して環を形成してもよい。なお、−COORt1のRt1が水素の場合は、水素原子が解離してもよく、塩の状態であってもよい。また、−SO2ORt1のRt1が水素原子の場合は、水素原子が解離してもよく、塩の状態であってもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
アルキル基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。
アルケニル基の炭素数は、2〜20が好ましく、2〜12がより好ましく、2〜8が特に好ましい。アルケニル基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。
アルキニル基の炭素数は、2〜40が好ましく、2〜30がより好ましく、2〜25が特に好ましい。アルキニル基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。
アリール基の炭素数は、6〜30が好ましく、6〜20がより好ましく、6〜12が更に好ましい。
ヘテロアリール基は、単環のヘテロアリール基または縮合数が2〜8の縮合環のヘテロアリール基が好ましく、単環のヘテロアリール基または縮合数が2〜4の縮合環のヘテロアリール基がより好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子の数は1〜3が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましい。ヘテロアリール基は、5員環または6員環が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成する炭素原子の数は3〜30が好ましく、3〜18がより好ましく、3〜12がより好ましい。
アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基およびヘテロアリール基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、上述した置換基Tで説明した置換基が挙げられる。
スクアリリウム化合物は、下記式(SQ2)で表される化合物または、(SQ3)で表される化合物であることが好ましい。
Rs11およびRs12は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表す;
Rs13およびRs14はそれぞれ独立に置換基を表す;
ns11およびns12はそれぞれ独立に0〜3の整数を表す;
ns11が2以上の場合、2個のRs13同士が結合して環を形成していてもよい;
ns12が2以上の場合、2個のRs14同士が結合して環を形成していてもよい;
Rs21〜Rs24は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す;
Rs21とRs22、Rs23とRs24、Rs21とRs13、Rs22とRs13、Rs23とRs14、Rs24とRs14、Rs21と2個のRs13同士が結合して形成される環、Rs23と2個のRs14同士が結合して形成される環は、互いに結合してさらに環を形成してもよい;
式(SQ2)中、Rs11およびRs12が表わす置換基としては、活性水素を有する基が好ましく、−OH、−SH、−COOH、−SO3H、−NRX1RX2、−NHCORX1、−CONRX1RX2、−NHCONRX1RX2、−NHCOORX1、−NHSO2RX1、−B(OH)2および−PO(OH)2がより好ましく、−OH、−SHおよび−NRX1RX2が更に好ましい。RX1およびRX2は、それぞれ独立に水素原子または置換基を表す。RX1およびRX2が表す置換基としてはアルキル基、アリール基、または、ヘテロアリール基が挙げられ、アルキル基が好ましい。
式(SQ2)中、Rs13およびRs14が表わす置換基としては、上述した置換基Tが挙げられる。
式(SQ2)中、Rs21〜Rs24はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。アルキル基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。アリール基の炭素数は、6〜30が好ましく、6〜20がより好ましく、6〜12が更に好ましい。ヘテロアリール基は、単環のヘテロアリール基または縮合数が2〜8の縮合環のヘテロアリール基が好ましく、単環のヘテロアリール基または縮合数が2〜4の縮合環のヘテロアリール基がより好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子の数は1〜3が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましい。ヘテロアリール基は、5員環または6員環が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成する炭素原子の数は3〜30が好ましく、3〜18がより好ましく、3〜12がより好ましい。アルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、上述した置換基Tで説明した置換基が挙げられる。
式(SQ2)中、ns11およびns12はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、0〜2の整数を表すことが好ましい。
式(SQ2)において、ns11が2以上の場合、2個のRs13同士が結合して環を形成していてもよく、ns12が2以上の場合、2個のRs14同士が結合して環を形成していてもよい。上記の環を形成する場合の連結基としては、−CO−、−O−、−NH−、炭素数1〜10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基Tが挙げられる。
式(SQ2)において、Rs21とRs22、Rs23とRs24、Rs21とRs13、Rs22とRs13、Rs23とRs14、Rs24とRs14は、互いに結合して環を形成してもよい。また、2個のRs13同士が結合して環を形成している場合においては、Rs21と2個のRs13同士が結合して形成される環とが結合して更に環を形成していてもよい。また、2個のRs14同士が結合して環を形成している場合においては、Rs23と2個のRs14同士が結合して形成される環とが結合して更に環を形成していてもよい。上記の環を形成する場合の連結基としては、−CO−、−O−、−NH−、炭素数1〜10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基Tが挙げられる。なお、Rs21と2個のRs13同士が結合して形成される環とが結合して更に環を形成している場合とは、例えば、以下の構造のことである。以下において、A1は、2個のRs13同士が結合して形成される環であり、A2は、環A1とRs22とが結合して形成される環であり、Rs22は、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基であり、Rs11およびRs13は、水素原子または置換基であり、*は結合手である。Rs23と2個のRs14同士が結合して形成される環とが結合して更に環を形成している場合についても同様である。
Rs31〜Rs34、Rs36〜Rs39は、それぞれ独立に水素原子またはアルキル基を表す;
Rs31とRs32、Rs31とRs34、Rs32とRs33、Rs36とRs37、Rs36とRs39、Rs37とRs38は、互いに結合して環を形成してもよい;
Rs41およびRs42は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表す;
Rs43およびRs44はそれぞれ独立に置換基を表す;
ns21およびns22はそれぞれ独立に0〜3の整数を表す;
ns21が2以上の場合、2個のRs43同士が結合して環を形成していてもよい;
ns22が2以上の場合、2個のRs44同士が結合して環を形成していてもよい。
式(SQ3)中、Rs31〜Rs34、Rs36〜Rs39が表わすアルキル基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。アルキル基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、上述した置換基Tで説明した置換基が挙げられる。
式(SQ3)において、Rs31とRs32、Rs31とRs34、Rs32とRs33、Rs36とRs37、Rs36とRs39、Rs37とRs38は、互いに結合して環を形成してもよい。上記の環を形成する場合の連結基としては、−CO−、−O−、−NH−、炭素数1〜10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基Tが挙げられる。
式(SQ3)中、Rs41およびRs42が表わす置換基、Rs43およびRs44が表わす置換基としては、上述した置換基Tが挙げられる。
式(SQ3)中、ns21およびns22はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、0〜2の整数を表すことが好ましい。
式(SQ3)において、ns21が2以上の場合、2個のRs43同士が結合して環を形成していてもよく、ns22が2以上の場合、2個のRs44同士が結合して環を形成していてもよい。上記の環を形成する場合の連結基としては、−CO−、−O−、−NH−、炭素数1〜10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基Tが挙げられる。
式中、Rs119およびRs120はそれぞれ独立して置換基を表し、
Rs121〜Rs126はそれぞれ独立して、水素原子または置換基を表し、
X30およびX31はそれぞれ独立に炭素原子、ホウ素原子またはC(=O)を表し、
X30が炭素原子の場合にはns32は2であり、ホウ素原子の場合にはns32は1であり、C(=O)の場合にはns32は0であり、
X31が炭素原子の場合にはns33は2であり、ホウ素原子の場合にはns33は1であり、C(=O)の場合にはns33は0であり、
ns30およびns31はそれぞれ独立に0〜5の整数を表し、
ns30が2以上の場合は、複数のRs119は、同一であっても異なっていてもよく、複数のRs119のうち2個のRs119同士が結合して環を形成してもよく、
ns31が2以上の場合は、複数のRs120は、同一であっても異なっていてもよく、複数のRs120のうち2個のRs120同士が結合して環を形成してもよく、
ns32が2の場合は、2個のRs121は同一であっても異なっていてもよく、2個のRs121同士が結合して環を形成してもよく、
ns33が2の場合は、2個のRs122は同一であっても異なっていてもよく、2個のRs122同士が結合して環を形成してもよく、
Ar100はアリール基またはヘテロアリール基を表し、ns100は0〜2の整数を表す;
式中、Rs151〜Rs160は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、スルホ基、−SO3M1又はハロゲン原子を表す。M1は無機又は有機のカチオンを表す。X51およびX52はそれぞれ独立して環構造を表す。Rs152とRs153は、互いに結合して環を形成してもよく、Rs157とRs158は、互いに結合して環を形成してもよい。
式中、Q61、Q64、Q65、Q68、Q71、Q74、Q75およびQ78は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。
Q61が窒素原子の場合、X61はないものとする。Q64が窒素原子の場合、X64はないものとする。Q65が窒素原子の場合、X65はないものとする。Q68が窒素原子の場合、X68はないものとする。Q71が窒素原子の場合、X71はないものとする。Q74が窒素原子の場合、X74はないものとする。Q75が窒素原子の場合、X75はないものとする。Q78が窒素原子の場合、X78はないものとする。
Rs161〜Rs165、Rs171〜Rs175は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、スルホ基、−SOM2又はハロゲン原子を表す。M2は無機又は有機のカチオンを表し、Rs162とRs163、Rs172とRs173は互いに結合して環を形成してもよい。
X61〜X68、X71〜X78は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、−NRa1Ra2、スルホ基、−SO2NRa1Ra2、−COORa3、−CONRa1Ra2、ニトロ基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。Ra1〜Ra3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アシル基又はピリジニル基を表す。Ra1とRa2は互いに結合して環を形成してもよい。
X61〜X68、X71〜X78のうち、隣接する基同士は互いに結合して環を形成してもよい。
スクアリリウム化合物の具体例としては、下記構造の化合物、後述する実施例に記載の化合物が挙げられる。また、特開2011−208101号公報の段落番号0044〜0049に記載の化合物、特許第6065169号公報の段落番号0060〜0061に記載の化合物、国際公開WO2016/181987号公報の段落番号0040に記載の化合物、国際公開WO2013/133099号公報に記載の化合物、国際公開WO2014/088063号公報に記載の化合物、特開2014−126642号公報に記載の化合物、特開2016−146619号公報に記載の化合物、特開2015−176046号公報に記載の化合物、特開2017−25311号公報に記載の化合物、国際公開WO2016/154782号公報に記載の化合物、特許5884953号公報に記載の化合物、特許6036689号公報に記載の化合物、特許5810604号公報に記載の化合物、特開2017−068120号公報に記載の化合物などが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
(シアニン化合物)
シアニン化合物は、式(Cy1)で表される化合物が好ましい。
Rcy1〜Rcy5は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、Rcy1〜Rcy5のうち、2つが結合して環を形成していてもよい。ncy1は0〜2の整数を表し、ncy1が2の場合、複数のRcy4およびRcy5は同一であってもよく、異なっていてもよい。Acy1およびAcy2は、それぞれ独立にアリール基または複素環基を表す。式中のCyで表される部位がカチオン部である場合、Yは対アニオンを表し、cは電荷のバランスを取るために必要な数を表し、式中のCyで表される部位がアニオン部である場合、Yは対カチオンを表し、cは電荷のバランスを取るために必要な数を表し、式中のCyで表される部位の電荷が分子内で中和されている場合、cは0である。
Rcy1〜Rcy5は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては上述した置換基Tが挙げられる。式(Cy1)において、Rcy1〜Rcy5のうち、2つが結合して環を形成していてもよい。上記の環を形成する場合の連結基としては、−CO−、−O−、−NH−、炭素数1〜10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基Tが挙げられる。
ncy1は0〜2の整数を表し、0または1が好ましい。ncy1が2の場合、複数のRcy4およびRcy5は同一であってもよく、異なっていてもよい。
Acy1およびAcy2が表わすアリール基の炭素数は、6〜48が好ましく、6〜22がより好ましく、6〜12が特に好ましい。Acy1およびAcy2が表わす複素環基は、5員環または6員環の複素環基が好ましい。また、複素環基は、単環の複素環基または縮合数が2〜8の縮合環の複素環基が好ましく、単環の複素環基または縮合数が2〜4の縮合環の複素環基がより好ましく、単環の複素環基または縮合数が2または3の縮合環の複素環基がより好ましく、単環の複素環基または縮合数が2の縮合環の複素環基が特に好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が挙げられ、酸素原子、硫黄原子が好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子の数は、1〜3が好ましく、1〜2がより好ましい。Acy1およびAcy2が表わす基は置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基Tが挙げられる。
式(Cy1)において、式中のCyで表される部位がカチオン部である場合、Yは対アニオンを表し、cは電荷のバランスを取るために必要な数を表す。対アニオンの例としては、ハライドイオン(Cl−、Br−、I−)、p−トルエンスルホン酸イオン、エチル硫酸イオン、PF6 −、BF4 −またはClO4 −、トリス(ハロゲノアルキルスルホニル)メチドアニオン(例えば、(CF3SO2)3C−)、ジ(ハロゲノアルキルスルホニル)イミドアニオン(例えば(CF3SO2)2N−)、テトラシアノボレートアニオンなどが挙げられる。
式(Cy1)において、式中のCyで表される部位がアニオン部である場合、Yは対カチオンを表し、cは電荷のバランスを取るために必要な数を表す。対カチオンとしては、アルカリ金属イオン(Li+、Na+、K+など)、アルカリ土類金属イオン(Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+など)、遷移金属イオン(Ag+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+など)、その他の金属イオン(Al3+など)、アンモニウムイオン、トリエチルアンモニウムイオン、トリブチルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、グアニジニウムイオン、テトラメチルグアニジニウムイオン、ジアザビシクロウンデセニウムなどが挙げられる。
式(Cy1)において、式中のCyで表される部位の電荷が分子内で中和されている場合、Yは存在しない。すなわち、cは0である。
シアニン化合物の具体例としては、後述する実施例に記載の化合物が挙げられる。また、シアニン化合物としては、特開2009−108267号公報の段落番号0044〜0045に記載の化合物、特開2002−194040号公報の段落番号0026〜0030に記載の化合物、特開2015−172004号公報に記載の化合物、特開2015−172102号公報に記載の化合物、特開2008−88426号公報に記載の化合物、特開2017−031394号公報に記載の化合物などが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、シアニン化合物の市販品としては、例えば、Daito chmix 1371F(ダイトーケミックス社製)、NK−3212、NK−5060等のNKシリーズ((株)林原製)等が挙げられる。
(クロコニウム化合物)
クロコニウム化合物は、下記式(Cr1)で表される化合物であることが好ましい。
式中、Ac1およびAc2は、それぞれ独立してアリール基、複素環基または式(Ac−1)で表される基を表す;
式中、*は結合手を表し、
Rc1〜Rc3は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基を表し、
Ac3は複素環基を表し、
nc1は、0以上の整数を表し、
Rc1とRc2は、互いに結合して環を形成してもよく、
Rc1とAc3は、互いに結合して環を形成してもよく、
Rc2とRc3は、互いに結合して環を形成してもよく、
nc1が2以上の場合、複数のRc2およびRc3はそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
Ac1およびAc2が表わすアリール基の炭素数は、6〜48が好ましく、6〜22がより好ましく、6〜12が特に好ましい。
Ac1、Ac2およびAc3が表わす複素環基は、5員環または6員環の複素環基が好ましい。また、複素環基は、単環の複素環基または縮合数が2〜8の縮合環の複素環基が好ましく、単環の複素環基または縮合数が2〜4の縮合環の複素環基がより好ましく、単環の複素環基または縮合数が2または3の縮合環の複素環基がより好ましく、単環の複素環基または縮合数が2の縮合環の複素環基が特に好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が例示され、窒素原子、硫黄原子が好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子の数は、1〜3が好ましく、1〜2がより好ましい。
式(Ac−1)におけるRc1〜Rc3は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基を表す。Rc1〜Rc3が表わすアルキル基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。Rc1〜Rc3は水素原子であることが好ましい。
式(Ac−1)におけるnc1は、0以上の整数を表す。nc1は0〜2の整数が好ましく、0または1がより好ましく、1が更に好ましい。
式(Ac−1)において、Rc1とRc2は、互いに結合して環を形成してもよく、Rc1とAc3は、互いに結合して環を形成してもよく、Rc2とRc3は、互いに結合して環を形成してもよい。上記の環を形成する場合の連結基としては、−CO−、−O−、−NH−、炭素数1〜10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基Tが挙げられる。
式(Cr1)において、Ac1およびAc2が表わす基は置換基を有することが好ましい。置換基としては上述した置換基Tが挙げられる。
式(Cr1)において、Ac1およびAc2がそれぞれ独立してアリール基または複素環基であるか、あるいは、Ac1およびAc2がそれぞれ独立して式(Ac−1)で表される基であることが好ましい。
クロコニウム化合物の具体例としては、後述する実施例に記載の化合物が挙げられる。
また、クロコニウム化合物としては、特開平5−155145号公報に記載された化合物、特開2007−31644号公報に記載された化合物も挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
(イミニウム化合物)
イミニウム化合物は、下記式(Im)で表される化合物が好ましい。
式(Im)
式中、R11〜R18は、それぞれ独立に、アルキル基またはアリール基を表し、V11〜V15は、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基またはシアノ基を表し、Xは対アニオンを表し、cは電荷のバランスを取るために必要な数を表し、n1〜n5は、それぞれ独立に、0〜4である。
R11〜R18は、それぞれ独立に、アルキル基またはアリール基を表す。アルキル基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜8が特に好ましい。アルキル基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよいが、直鎖または分岐が好ましい。アリール基の炭素数は、6〜25が好ましく、6〜15がさらに好ましく、6〜12がより好ましい。アルキル基およびアリール基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、上述した置換基Tで説明した基が挙げられる。
V11〜V15は、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基またはシアノ基を表す。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。アルキル基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜8が特に好ましい。アルキル基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよいが、直鎖または分岐が好ましく、直鎖が特に好ましい。アリール基の炭素数は、6〜25が好ましく、6〜15がさらに好ましく、6〜12がより好ましい。アルコキシ基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜8が特に好ましい。アルコキシ基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよいが、直鎖または分岐が好ましく、直鎖が特に好ましい。
n1〜n5は、それぞれ独立に、0〜4である。n1〜n4は、0〜2が好ましく0または1がより好ましい。n5は、0〜3が好ましく、0〜2がより好ましい。
Xは対アニオンを表す。対アニオンの例としては、ハライドイオン(Cl−、Br−、I−)、パラトルエンスルホン酸イオン、エチル硫酸イオン、SbF6 −、PF6 −、BF4 −、ClO4 −、トリス(ハロゲノアルキルスルホニル)メチドアニオン(例えば、(CF3SO2)3C−)、ジ(ハロゲノアルキルスルホニル)イミドアニオン(例えば
(CF3SO2)2N−)、テトラシアノボレートアニオンなどが挙げられる。
cは電荷のバランスを取るために必要な数を表し、例えば、2であることが好ましい。
イミニウム化合物としては、例えば、特表2008−528706号公報に記載の化合物、特開2012−012399号公報に記載の化合物および特開2007−92060号公報に記載の化合物、国際公開WO/2010/095676号公報に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
これらの近赤外線吸収剤は、染料多量体にして使用しても良い。その場合、重合するポリマーは直鎖型、星型、櫛形などが好ましい。
近赤外線カットフィルタ112中の近赤外線吸収色素の含有量は、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上がより好ましく、12質量%以上が更に好ましい。上限は90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましく、70質量%以下が更に好ましい。
(他の近赤外線吸収剤)
近赤外線カットフィルタ112は、上述した近赤外線吸収色素以外の近赤外線吸収剤(他の近赤外線吸収剤ともいう)を更に含んでもよい。他の近赤外線吸収剤としては、ピロロピロール化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、クアテリレン化合物、タングステン化合物及び金属ホウ化物などが挙げられる。
ピロロピロール化合物としては、特開2009−263614号公報の段落番号0016〜0058、特開2011−68731号公報の段落番号0037〜0052、特開2014−130343号公報の段落番号0014〜0027、国際公開WO2015/166873号公報の段落番号0010〜0033に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
フタロシアニン化合物としては、特開昭60−224589号公報、特表2005−537319号公報、特開平4−23868号公報、特開平4−39361号公報、特開平5−78364号公報、特開平5−222047号公報、特開平5−222301号公報、特開平5−222302号公報、特開平5−345861号公報、特開平6−25548号公報、特開平6−107663号公報、特開平6−192584号公報、特開平6−228533号公報、特開平7−118551号公報、特開平7−118552号公報、特開平8−120186号公報、特開平8−225751号公報、特開平9−202860号公報、特開平10−120927号公報、特開平10−182995号公報、特開平11−35838号公報、特開2000−26748号公報、特開2000−63691号公報、特開2001−106689号公報、特開2004−18561号公報、特開2005−220060号公報、特開2007−169343号公報、特開2013−195480号公報の段落番号0026〜0027等に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。フタロシアニン化合物の市販品としては、例えば、FB−22、24等のFBシリーズ(山田化学工業(株)製)、Excolorシリーズ、Excolor TX−EX720、同708K((株)日本触媒製)、Lumogen IR788(BASF製)、ABS643、ABS654、ABS667、ABS670T、IRA693N、IRA735(Exciton製)、SDA3598、SDA6075、SDA8030、SDA8303、SDA8470、SDA3039、SDA3040、SDA3922、SDA7257(H.W.SANDS製)、TAP−15、IR−706(山田化学工業(株)製)等が挙げられる。
ナフタロシアニン化合物としては、特開平11−152413号公報、特開平11−152414号公報、特開平11−152415号公報、特開2009−215542号公報の段落番号0046〜0049に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
クアテリレン化合物としては、特開2008−009206号公報の段落番号0021に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。クアテリレン化合物の市販品としては、例えば、Lumogen IR765(BASF社製)等が挙げられる。
タングステン化合物としては酸化タングステン化合物が好ましく、セシウム酸化タングステン、ルビジウム酸化タングステンがより好ましく、セシウム酸化タングステンが更に好ましい。セシウム酸化タングステンの組成式としてはCs0.33WO3等が挙げられ、またルビジウム酸化タングステンの組成式としてはRb0.33WO3等を挙げることができる。酸化タングステン化合物は、例えば、住友金属鉱山(株)製のYMF−02A等のタングステン粒子の分散物としても入手可能である。酸化タングステンの詳細については、特開2016−006476号公報の段落番号0080を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
金属ホウ化物としては、例えば、特開2012−068418号公報の段落0049に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。中でも、ホウ化ランタンの市販品としては、LaB6−F(日本新金属(株)製)、KHS−5AH(住友金属鉱山(株)製、LaB6分散液)などが挙げられる。
近赤外線カットフィルタ112中の他の近赤外線吸収剤の含有量は、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下がより好ましく、50質量%以下が更に好ましい。
また、他の近赤外線吸収剤の含有量は、上述した近赤外線吸収色素の100質量部に対して、1500質量部以下であることが好ましく、1000質量部以下がより好ましく、500質量部以下が更に好ましい。
また、近赤外線カットフィルタ112は他の近赤外線吸収剤を実質的に含有しないことも好ましい。この態様によれば、より優れた耐熱性が得られやすい。なお、近赤外線カットフィルタ112が他の近赤外線吸収剤を実質的に含有しない場合とは、近赤外線カットフィルタ112中の他の近赤外線吸収剤の含有量が0.5質量%以下であることを意味し、0.1質量%以下であることが好ましく、他の近赤外線吸収剤を含有しないことがより好ましい。
(樹脂)
近赤外線カットフィルタ112は樹脂を含む。本発明において、近赤外線カットフィルタ112に含まれる樹脂は、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂(以下、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂を樹脂Aともいう)を含む。
また、近赤外線カットフィルタ112が2種以上の樹脂を含む場合、近赤外線カットフィルタ112に含まれる2種以上の樹脂のうち、少なくとも1種の樹脂が上記樹脂Aであればよく、近赤外線カットフィルタ112に含まれる樹脂が上記樹脂Aであることが好ましい。また、近赤外線カットフィルタ112に含まれる樹脂が2種以上の場合は、近赤外線カットフィルタ112に含まれる2種以上の樹脂のガラス転移温度の質量平均値が100℃以上であることも好ましい。ここで、2種以上の樹脂のガラス転移温度の質量平均値とは、以下のことを意味する。
Tgaveは、2種以上(n種)の樹脂のガラス転移温度の質量平均値であり、Miは近赤外線カットフィルタに含まれる樹脂の全量中における樹脂iの質量比(樹脂iの質量/全樹脂の質量)であり、Tgiは、樹脂iのガラス転移温度であり、nは2以上の整数である。
なお、本明細書において、樹脂のガラス転移温度(Tg)は実測値(以下、測定Tgともいう)を適用するものとする。具体的には、測定Tgは、エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製の示差走査熱量計(DSC)EXSTAR6220を用いて通常の測定条件で測定された値を用いることができる。ただし、ポリマーの分解等によりガラス転移温度の測定が困難な場合は、下記計算式で算出される計算値(以下、計算Tgともいう)を適用する。
ここで、計算対象となる樹脂はn種のモノマー成分が共重合していることとする。Tgcalは樹脂の計算Tg(単位:K)であり、Xiはi番目のモノマーの質量分率(ΣXi=1)であり、Tgmiはi番目のモノマーの単独重合体のガラス転移温度(単位:K)であり、nは1以上の整数である。各モノマーの単独重合体のガラス転移温度の値(Tgmi)はPolymer Handbook(3rd Edition)(J.Brandrup, E.H.Immergut著(Wiley−Interscience、1989))に記載されている値を採用する。
近赤外線カットフィルタ112に含まれる樹脂Aのガラス転移温度は、130℃以上であることが好ましく、150℃以上であることが更に好ましい。上限は、クラックの発生を抑制し易いという理由から500℃以下であることが好ましく、450℃以下であることがより好ましく、400℃以下であることが更に好ましい。
また、近赤外線カットフィルタ112が2種以上の樹脂を含む場合、ガラス転移温度が最も高い樹脂のガラス転移温度と、ガラス転移温度が最も低い樹脂のガラス転移温度との質量平均値は、100℃以上であることが好ましく、130℃以上であることがより好ましく、150℃以上であることが更に好ましい。
近赤外線カットフィルタ112に用いられる樹脂の種類としては、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、マレイミド樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、環状オレフィン樹脂などが挙げられ、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、環状オレフィン樹脂及びポリイミド樹脂が好ましく、本発明の効果がより顕著に得られやすいという理由から環状オレフィン樹脂であることが更に好ましく、ノルボルネン樹脂であることが特に好ましい。また、環状オレフィン樹脂のガラス転移温度は、100℃以上であることが好ましく、130℃以上であることが更に好ましく、150℃以上であることがより一層好ましい。上限は、クラックの発生を抑制し易いという理由から500℃以下であることが好ましく、450℃以下であることがより好ましく、400℃以下であることが更に好ましい。
環状オレフィン樹脂としては、下記式(X0)で表されるモノマーおよび下記式(Y0)で表されるモノマーからなる群より選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の繰り返し単位を有する樹脂及びその樹脂を水素添加して得られる樹脂が挙げられ、下記式(X0)
で表されるモノマー由来の繰り返し単位を有する樹脂及びその樹脂を水素添加して得られる樹脂であることが好ましい。下記式(X0)で表されるモノマーおよび下記式(Y0)
で表されるモノマーの具体例としては、特開2011−100084号公報の段落番号0064に記載された化合物が挙げられる。
式(X0)中、Rx1〜Rx4はそれぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、kx、mxおよびpxはそれぞれ独立に、0または正の整数を表す。Rx1〜Rx4のうち二つの基が互いに結合して環を形成していてもよい。
式(Y0)中、Ry1およびRy2はそれぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、kyおよびpyはそれぞれ独立に、0または正の整数を表す。Ry1とRy2とが互いに結合して環を形成していてもよい。
Rx1〜Rx4、Ry1およびRy2が表す置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ヘテロアリーロキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロアリールチオ基、−NRa1Ra2、−CORa3、−COORa4、−OCORa5、−NHCORa6、−CONRa7Ra8、−NHCONRa9Ra10、−NHCOORa11、−SO2Ra12、−SO2ORa13、−NHSO2Ra14または−SO2NRa15Ra16が挙げられる。Ra1〜Ra16は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、または、ヘテロアリール基を表す。
式中、RC1〜RC4は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。RC1〜RC4のうち二つの基が互いに結合して環を形成していてもよい。RC1〜RC4が表す置換基としては、上述した置換基が挙げられる。
RC3およびRC4は、水素原子であることが好ましい。また、RC1およびRC2の少なくとも一方は、置換基であることが好ましく、ハロゲン原子、アルキル基、−NRa1Ra2、−CORa3、−COORa4、−OCORa5または−SO2ORa13であることがより好ましい。Ra1〜Ra5、Ra13は、水素原子、アルキル基またはアリール基が好ましく、水素原子またはアルキル基がより好ましい。
式(CO−1)で表される繰り返し単位を含む樹脂の市販品としては、ARTON F4520(JSR(株)製)などが挙げられる。また、式(CO−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂の詳細については、特開2011−100084号公報の段落番号0053〜0075、0127〜0130の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
近赤外線カットフィルタ112に含まれるガラス転移温度が100℃以上の樹脂には、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂の前駆体を用いて得られる樹脂が含まれていてもよい。前述の前駆体としては、ポリアミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール前駆体などが挙げられる。
ポリイミド樹脂は、特に制限はない。例えば、下記式(PI−1)で表されるポリイミド樹脂を用いることができる。これは例えば下記式(PI−2)で表されるポリイミド前駆体をイミド閉環(イミド化反応)させることで得られる。イミド化反応の方法としては特に限定されず、熱イミド化や化学イミド化が挙げられる。中でも、耐熱性の観点から、熱イミド化が好ましい。
式(PI−1)および(PI−2)中、R1は4価の有機基を表し、R2は2価の有機基を表す。X1およびX2は各々独立に水素原子または炭素数1〜10の1価の有機基を表す。
式(PI−1)および(PI−2)中のR1が表す4価の有機基としては、酸二無水物及びその誘導体残基が挙げられる。酸二無水物としては特に限定されず、芳香族酸二無水物、脂環式酸二無水物、および脂肪族酸二無水物が挙げられる。
芳香族酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ターフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−オキシフタル酸二無水物、2,3,3’,4’−オキシフタル酸二無水物、2,3,2’,3’−オキシフタル酸二無水物、ジフェニルスルホン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、1,4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、ビス(1,3−ジオキソ−1,3−ジヒドロイソベンズフラン−5−カルボン酸)1,4−フェニレン−2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンニ無水物、2,2−ビス(4−(3,4−ジカルボキシベンゾイルオキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,6−ジフルオロプロメリット酸二無水物、1−トリフルオロメチルピロメリット酸二無水物、1,6−ジトリフルオロメチルピロメリット酸二無水物、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ビフェニル二無水物、2,2’−ビス[(ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,2’−ビス[(ジカルボキシフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパンニ無水物、あるいはこれらの芳香族環にアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子などで置換した酸二無水物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。
脂環式酸二無水物としては、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロヘプタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1−シクロヘキシルコハク酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物、ビシクロ[3,3,0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[4,3,0]ノナン−2,4,7,9−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[4,4,0]デカン−2,4,7,9−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ
[4,4,0]デカン−2,4,8,10−テトラカルボン酸二無水物、トリシクロ[6,3,0,0<2,6>]ウンデカン−3,5,9,11−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,2]オクタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,1]ヘプタンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,1]ヘプタン−5−カルボキシメチル−2,3,6−トリカルボン酸二無水物、7−オキサビシクロ
[2,2,1]ヘプタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物、オクタヒドロナフタレン−1,2,6,7−テトラカルボン酸二無水物、テトラデカヒドロアントラセン−1,2,8,9−テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジシクロへキサンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−オキシジシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボンサン無水物、及び“リカシッド”(登録商標)BT−100(以上、商品名、新日本理化(株)製)及びそれらの誘導体、あるいはこれらの脂環にアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子などで置換した酸二無水物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。
脂肪族酸二無水物としては、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ペンタンテトラカルボン酸二無水物及びそれらの誘導体などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
上記のうち、市販され手に入れやすい観点、反応性の観点から、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−オキシフタル酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンニ無水物、2,2’−ビス[(ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジシクロへキサンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物が好ましい。更に、耐熱性、焼成時の着色防止の観点から、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3,4’,4’−オキシフタル酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンニ無水物、2,2’−ビス[(ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物を用いることがより好ましい。
式(PI−1)および(PI−2)中のR2が表す2価の有機基としては、ジアミン及びその誘導体残基が挙げられる。ジアミンとしては特に限定されず、芳香族ジアミン化合物、脂環式ジアミン化合物、又は脂肪族ジアミン化合物が挙げられる。
芳香族ジアミン化合物としては、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、4,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、3,3’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、2,2’−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメチルベンジジン、2,2’3,3’−テトラメチルベンジジン、2,2’−ジクロロベンジジン、3,3’−ジクロロベンジジン、2,2’3,3’−テトラクロロベンジジン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、ビス(4−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4−(4−アミノフェノキシ)フェニル}エーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、2,2’−ビス[3−(3−アミノベンズアミド)−4−ヒドロキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン、あるいはこれらの芳香族環にアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子などで置換したジアミン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。
脂環式ジアミン化合物としては、シクロブタンジアミン、イソホロンジアミン、ビシクロ[2,2,1]ヘプタンビスメチルアミン、トリシクロ[3,3,1,13,7]デカン−1,3−ジアミン、1,2−シクロヘキシルジアミン、1,3−シクロヘキシルジアミン、1,4−シクロヘキシルジアミン、trans−1,4−ジアミノシクロへキサン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,5−ジエチル−3’,5’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルエーテル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルエーテル、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルエーテル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルエーテル、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルエーテル、3,5−ジエチル−3’,5’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルエーテル、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(3−エチル−4−アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジエチル−4−アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2−(3,5−ジエチル−3’,5’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシル)プロパン、あるいはこれらの脂環にアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子などで置換したジアミン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。
脂肪族ジアミン化合物としては、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカンなどのアルキレンジアミン類、ビス(アミノメチル)エーテル、ビス(2−アミノエチル)エーテル、ビス(3−アミノプロピル)エーテルなどのエチレングリコールジアミン類、及び1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(4−アミノブチル)テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサンなどのシロキサンジアミン類が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
式(PI−2)中のX1およびX2は、各々独立に水素原子または炭素数1〜10の1価の有機基表す。炭素数1〜10の1価の有機基としては、飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基、芳香族基などが挙げられる。飽和炭化水素基としては例えば、メチル基、エチル基、ブチル基などのアルキル基が挙げられる。不飽和炭化水素基としては例えば、ビニル基、エチニル基、ビフェニル基、フェニルエチニル基などが挙げられる。飽和炭化水素基はさらにハロゲン原子で置換されていてもよい。芳香族基としては例えばフェニル基などが挙げられる。芳香族基はさらに飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基やハロゲン原子で置換されていてもよい。
ポリイミド樹脂の市販品としては、ネオプリム S−200(三菱ガス化学製)などが挙げられる。
近赤外線カットフィルタ112中の樹脂の含有量は、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上がより好ましく、40質量%以上が更に好ましい。上限は95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下が更に好ましい。
また、近赤外線カットフィルタ112が2種以上の樹脂を含む場合、近赤外線カットフィルタ112に含まれる樹脂の合計量中における樹脂A(ガラス転移温度が100℃以上の樹脂)の含有量は25質量%以上であることが好ましく、50質量%以上がより好ましく、75質量%以上が更に好ましい。上限は、100質量%とすることができる。また、近赤外線カットフィルタ112中における樹脂A(ガラス転移温度が100℃以上の樹脂)の含有量は5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上が更に好ましい。上限は95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下が更に好ましい。
(界面活性剤)
近赤外線カットフィルタ112は界面活性剤を含む。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、シリコン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用することができ、より優れた耐熱性およびボイドの抑制効果が得られやすいという理由からフッ素系界面活性剤であることが好ましい。
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率としては、3〜40質量%が好ましく、5〜30質量%がより好ましく、7〜25質量%が更に好ましい。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤であれば、本発明の効果がより顕著に得られる。
フッ素系界面活性剤としては、特開2014−41318号公報の段落番号0060〜0064(対応する国際公開2014/17669号公報の段落番号0060〜0064)等に記載の界面活性剤、特開2011−132503号公報の段落番号0117〜0132に記載の界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。フッ素系界面活性剤の市販品としては、例えば、メガファックF171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、FC431、FC171(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−382、SC−101、SC−103、SC−104、SC−105、SC−1068、SC−381、SC−383、S−393、KH−40(以上、旭硝子(株)製)、フタージェント FTX−218(ネオス社製)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上、OMNOVA社製)等が挙げられる。
また、フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を含有する官能基を持つ分子構造で、熱を加えるとフッ素原子を含有する官能基の部分が切断されてフッ素原子が揮発するアクリル系化合物も好適に使用できる。このようなフッ素系界面活性剤としては、DIC(株)製のメガファックDSシリーズ(化学工業日報、2016年2月22日)(日経産業新聞、2016年2月23日)、例えばメガファックDS−21が挙げられる。
また、フッ素系界面活性剤は、フッ素化アルキル基またはフッ素化アルキレンエーテル基を有するフッ素原子含有ビニルエーテル化合物と、親水性のビニルエーテル化合物との重合体を用いることも好ましい。このようなフッ素系界面活性剤は、特開2016−216602号公報の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
フッ素系界面活性剤は、ブロックポリマーを用いることもできる。例えば特開2011−89090号公報に記載された化合物が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、アルキレンオキシ基
(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を2以上(好ましくは5以上)有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、を含む含フッ素高分子化合物も好ましく用いることができる。下記化合物も本発明で用いられるフッ素系界面活性剤として例示される。
上記の化合物の重量平均分子量は、好ましくは3,000〜50,000であり、例えば、14,000である。上記の化合物中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
また、フッ素系界面活性剤は、エチレン性不飽和基を側鎖に有する含フッ素重合体を用いることもできる。具体例としては、特開2010−164965号公報の段落番号0050〜0090および段落番号0289〜0295に記載された化合物、例えばDIC(株)製のメガファックRS−101、RS−102、RS−718K、RS−72−K等が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、特開2015−117327号公報の段落番号0015〜0158に記載の化合物を用いることもできる。
ノニオン系界面活性剤としては、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン並びにそれらのエトキシレート及びプロポキシレート(例えば、グリセロールプロポキシレート、グリセロールエトキシレート等)、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル、プルロニックL10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF社製)、テトロニック304、701、704、901、904、150R1(BASF社製)、ソルスパース20000(日本ルーブリゾール(株)製)、NCW−101、NCW−1001、NCW−1002(和光純薬工業(株)
製)、パイオニンD−6112、D−6112−W、D−6315(竹本油脂(株)製)
、オルフィンE1010、サーフィノール104、400、440(日信化学工業(株)
製)などが挙げられる。
シリコン系界面活性剤としては、例えば、トーレシリコーンDC3PA、トーレシリコーンSH7PA、トーレシリコーンDC11PA、トーレシリコーンSH21PA、トーレシリコーンSH28PA、トーレシリコーンSH29PA、トーレシリコーンSH30PA、トーレシリコーンSH8400(以上、東レ・ダウコーニング(株)製)、TSF−4440、TSF−4300、TSF−4445、TSF−4460、TSF−4452(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、KP−341、KF−6001、KF−6002(以上、信越シリコーン株式会社製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上、ビックケミー社製)等が挙げられる。
近赤外線カットフィルタ112中の界面活性剤の含有量は、10〜10000質量ppmであることが好ましい。上限は、8000質量ppm以下であることが好ましく、6000質量ppm以下であることがより好ましく、5000質量ppm以下であることが更に好ましい。下限は、50質量ppm以上であることが好ましく、100質量ppm以上であることがより好ましい。
また、近赤外線カットフィルタ112の界面活性剤の濃度について、近赤外線カットフィルタ112の一方の表面から厚み方向に0〜5%の範囲における領域の濃度が、表面から厚み方向に60〜70%の範囲における領域の濃度よりも高いことが好ましい。
近赤外線カットフィルタ112中の界面活性剤の含有量は、近赤外線カットフィルタ112を表面・界面切削装置(DN−20S型、ダイプラ・ウィンテス社製)により斜め切削を行って断面を露出させ、露出させた断面について、X線光電子分光分析装置(島津製作所、ESCA−3400)を用いて測定することができる。
近赤外線カットフィルタ112は、更に、重合性モノマー由来の硬化物、エポキシ化合物由来の硬化物、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを含んでいてもよい。これらの成分については、後述の近赤外線カットフィルタ用組成物の欄にて説明する。
第1の画素に用いられる近赤外線カットフィルタ112としては、極大吸収波長を波長700〜2000nmの範囲に有するフィルタであることが好ましく、波長700〜1300nmの範囲に有するフィルタであることがより好ましく、700〜1000nmの範囲に有するフィルタであることがさらに好ましい。また、近赤外線カットフィルタ112の極大吸収波長における吸光度Amaxと、波長550nmにおける吸光度A550との比である吸光度Amax/吸光度A550は、20〜500であることが好ましく、50〜500であることがより好ましく、70〜450であることが更に好ましく、100〜400であることが特に好ましい。
近赤外線カットフィルタ112は、以下の(1)〜(4)のうちの少なくとも1つの条件を満たすことが好ましく、(1)〜(4)のすべての条件を満たすことがさらに好ましい。
(1)波長400nmでの透過率は70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、85%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。
(2)波長500nmでの透過率は70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
(3)波長600nmでの透過率は70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
(4)波長650nmでの透過率は70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
波長400〜650nmの全ての範囲での近赤外線カットフィルタ112の透過率は、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。また、波長700〜2000nmの範囲の少なくとも1点での透過率が20%以下であることが好ましい。
近赤外線カットフィルタ112は、後述する近赤外線カットフィルタ用組成物を用いて形成することができる。
<<<カラーフィルタ>>>
次に、第1の画素に用いられるカラーフィルタ111について説明する。カラーフィルタ111としては、特定の波長の光を透過させる着色画素を有するフィルタが挙げられ、赤色画素、青色画素、緑色画素、黄色画素、シアン色画素およびマゼンタ色画素から選ばれる少なくとも1種の着色画素を有するフィルタであることが好ましい。カラーフィルタ111は、単一色の着色画素のみからなるフィルタであってもよいが、2色以上の着色画素を有するフィルタであることが好ましい。カラーフィルタ111は、有彩色着色剤を含む組成物を用いて形成することができる。図1に示す実施形態では、カラーフィルタ111は着色画素111a、111b、111cとで構成されている。
有彩色着色剤としては、赤色着色剤、緑色着色剤、青色着色剤、黄色着色剤、紫色着色剤およびオレンジ色着色剤が挙げられる。有彩色着色剤は、顔料であってもよく、染料であってもよい。
顔料は、有機顔料であることが好ましい。有機顔料としては以下のものが挙げられる。
カラーインデックス(C.I.)Pigment Yellow 1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214等(以上、黄色顔料)、
C.I.Pigment Orange 2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等(以上、オレンジ色顔料)、
C.I.Pigment Red 1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279等(以上、赤色顔料)、
C.I.Pigment Green 7,10,36,37,58,59,62,63等(以上、緑色顔料)、
C.I.Pigment Violet 1,19,23,27,32,37,42等
(以上、紫色顔料)、
C.I.Pigment Blue 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80等(以上、青色顔料)。
また、黄色顔料として、下記式(I)で表されるアゾ化合物およびその互変異性構造のアゾ化合物から選ばれる少なくとも1種のアニオンと、2種以上の金属イオンと、メラミン化合物とを含む金属アゾ顔料を用いることもできる。
式中、R1およびR2はそれぞれ独立して、−OHまたは−NR5R6であり、R3およびR4はそれぞれ独立して、=Oまたは=NR7であり、R5〜R7はそれぞれ独立して、水素原子またはアルキル基である。R5〜R7が表すアルキル基の炭素数は1〜10が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐および環状のいずれであってもよく、直鎖または分岐が好ましく、直鎖がより好ましい。
アルキル基は置換基を有していてもよい。置換基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シアノ基およびアミノ基が好ましい。
式(I)において、R1およびR2は−OHであることが好ましい。また、R3およびR4は=Oであることが好ましい。
金属アゾ顔料におけるメラミン化合物は、下記式(II)で表される化合物であることが好ましい。
式中R11〜R13は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基である。アルキル基の炭素数は1〜10が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐および環状のいずれであってもよく、直鎖または分岐が好ましく、直鎖がより好ましい。アルキル基は置換基を有していてもよい。置換基はヒドロキシ基が好ましい。R11〜R13の少なくとも一つは水素原子であることが好ましく、R11〜R13の全てが水素原子であることがより好ましい。
上記の金属アゾ顔料は、上述した式(I)で表されるアゾ化合物およびその互変異性構造のアゾ化合物から選ばれる少なくとも1種のアニオンと、Zn2+およびCu2+を少なくとも含む金属イオンと、メラミン化合物とを含む態様の金属アゾ顔料であることが好ましい。この態様においては、金属アゾ顔料の全金属イオンの1モルを基準として、Zn2+およびCu2+を合計で95〜100モル%含有することが好ましく、98〜100モル%含有することがより好ましく、99.9〜100モル%含有することが更に好ましく、100モル%であることが特に好ましい。また、金属アゾ顔料中のZn2+とCu2+とのモル比は、Zn2+:Cu2+=199:1〜1:15であることが好ましく、19:1〜1:1であることがより好ましく、9:1〜2:1であることが更に好ましい。
また、この態様において、金属アゾ顔料は、更にZn2+およびCu2+以外の二価もしくは三価の金属イオン(以下、金属イオンMe1ともいう)を含んでいてもよい。金属イオンMe1としては、Ni2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Co3+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd2+、Nd3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Yb2+、Yb3+、Er3+、Tm3+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Mn2+、Y3+、Sc3+、Ti2+、Ti3+、Nb3+、Mo2+、Mo3+、V2+、V3+、Zr2+、Zr3+、Cd2+、Cr3+、Pb2+、Ba2+が挙げられ、Al3+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Co3+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Yb3+、Er3+、Tm3+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Mn2+およびY3+から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、Al3+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Co3+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Tb3+、Ho3+およびSr2+から選ばれる少なくとも1種であることが更に好ましく、Al3+、Fe2+、Fe3+、Co2+およびCo3+から選ばれる少なくとも1種であることが特に好ましい。金属イオンMe1の含有量は、金属アゾ顔料の全金属イオンの1モルを基準として、5モル%以下であることが好ましく、2モル%以下であることがより好ましく、0.1モル%以下であることが更に好ましい。
上記の金属アゾ顔料については、特開2017−171912号公報の段落番号0011〜0062、0137〜0276、特開2017−171913号公報の段落番号0010〜0062、0138〜0295、特開2017−171914号公報の段落番号0011〜0062、0139〜0190、特開2017−171915号公報の段落番号0010〜0065、0142〜0222の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、赤色顔料として、芳香族環に酸素原子、硫黄原子または窒素原子が結合した基が導入された芳香族環基がジケトピロロピロール骨格に結合した構造を有する化合物を用いることもできる。このような化合物としては、式(DPP1)で表される化合物であることが好ましく、式(DPP2)で表される化合物であることがより好ましい。
上記式中、R11およびR13はそれぞれ独立して置換基を表し、R12およびR14はそれぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、n11およびn13はそれぞれ独立して0〜4の整数を表し、X12およびX14はそれぞれ独立して酸素原子、硫黄原子または窒素原子を表し、X12が酸素原子または硫黄原子の場合は、m12は1を表し、X12が窒素原子の場合は、m12は2を表し、X14が酸素原子または硫黄原子の場合は、m14は1を表し、X14が窒素原子の場合は、m14は2を表す。R11およびR13が表す置換基としては、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基、アミド基、シアノ基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、スルホキシド基、スルホ基などが好ましい具体例として挙げられる。
また、緑色顔料として、1分子中のハロゲン原子数が平均10〜14個であり、臭素原子が平均8〜12個であり、塩素原子が平均2〜5個であるハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を用いることもできる。具体例としては、国際公開WO2015/118720号公報に記載の化合物が挙げられる。
また、青色顔料として、リン原子を有するアルミニウムフタロシアニン化合物を用いることもできる。具体例としては、特開2012−247591号公報の段落0022〜0030、特開2011−157478号公報の段落0047に記載の化合物などが挙げられる。
染料としては特に制限はなく、公知の染料が使用できる。化学構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリアリールメタン系、アントラキノン系、アントラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系、ピロメテン系等の染料が使用できる。また、これらの染料の多量体を用いてもよい。また、特開2015−028144号公報、特開2015−34966号公報に記載の染料を用いることもできる。
カラーフィルタ111は、界面活性剤を含むことが好ましい。界面活性剤としては、上述した界面活性剤が挙げられ、フッ素系界面活性剤であることが好ましい。カラーフィルタ111が界面活性剤を含むことにより、カラーフィルタ111の形成に用いる組成物の塗布性などを高めることができる。例えば、図1に示すように、近赤外線カットフィルタ112上にカラーフィルタ111を形成する場合であっても、近赤外線カットフィルタ112上にカラーフィルタ111を塗布性良く形成することができる。
カラーフィルタ111は、樹脂を含むことが好ましい。樹脂の種類としては、(メタ)
アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、マレイミド樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、環状オレフィン樹脂などが挙げられる。
カラーフィルタ111に含まれる樹脂のガラス転移温度(カラーフィルタ111に含まれる樹脂が2種以上の場合は2種以上の樹脂のガラス転移温度の質量平均値)と、近赤外線カットフィルタ112に含まれる樹脂のガラス転移温度(近赤外線カットフィルタ112に含まれる樹脂が2種以上の場合は2種以上の樹脂のガラス転移温度の質量平均値)との差の絶対値は、5〜600℃であることが好ましい。上限は、450℃以下が好ましく、500℃以下がより好ましい。下限は、10℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましい。両者のガラス転移温度の差が前述の範囲であれば、可視光に対して透明な近赤線外カットフィルタへの有彩色着色剤の色移りの抑制という効果が期待できる。
カラーフィルタ111は、更に、重合性モノマー由来の硬化物、エポキシ化合物由来の硬化物、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを含んでいてもよい。
<<第2の画素>>
次に、第2の画素について説明する。第2の画素は、近赤外線透過フィルタ120を含む画素である。第2の画素は、近赤外線透過フィルタ120のみで構成されていてもよく、近赤外線透過フィルタ120の他に他の層を有していてもよい。なお、本発明において、近赤外線透過フィルタとは、近赤外線の少なくとも一部を透過させるフィルタのことである。近赤外線透過フィルタは、可視光と近赤外線のいずれも透過させるフィルタ(透明膜)であってもよく、可視光の少なくとも一部を遮光し、近赤外線の少なくとも一部を透過させるフィルタであってもよい。近赤外線を利用したセンシングの精度をより高めやすいという理由から可視光の少なくとも一部を遮光し、近赤外線の少なくとも一部を透過させるフィルタであることが好ましい。また、近赤外線透過フィルタが可視光の少なくとも一部を遮光し、近赤外線の少なくとも一部を透過させるフィルタである場合、近赤外線透過フィルタは単層の膜で構成されていてもよく、2層以上の膜の積層体(多層膜)で構成されていてもよい。近赤外線透過フィルタが2層以上の膜の積層体(多層膜)で構成されている場合は、多層膜全体として、後述の分光特性を有していればよく、1層の膜自体が、それぞれ後述の分光特性を有していなくてもよい。
近赤外線透過フィルタ120は、波長400〜640nmの範囲における透過率の最大値が20%以下であり、波長1100〜1300nmの範囲における透過率の最小値が70%以上である分光特性を満たしていることが好ましい。波長400〜640nmの範囲における透過率の最大値は、15%以下がより好ましく、10%以下がより好ましい。波長1100〜1300nmの範囲における透過率の最小値は、75%以上がより好ましく、80%以上がより好ましい。
近赤外線透過フィルタ120は、以下の(1)〜(4)のいずれかの分光特性を満たしていることがより好ましい。
(1):波長400〜640nmの範囲における透過率の最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、波長800〜1300nmの範囲における透過率の最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。この態様によれば、波長400〜640nmの範囲の光を遮光して、波長670nmを超える光を透過可能なフィルタとすることができる。
(2):波長400〜750nmの範囲における透過率の最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、波長900〜1300nmの範囲における透過率の最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。この態様によれば、波長400〜750nmの範囲の光を遮光して、波長850nmを超える光を透過可能なフィルタとすることができる。
(3):波長400〜830nmの範囲における透過率の最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、波長1000〜1300nmの範囲における透過率の最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。この態様によれば、波長400〜830nmの範囲の光を遮光して、波長940nmを超える光を透過可能なフィルタとすることができる。
(4):波長400〜950nmの範囲における透過率の最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、波長1100〜1300nmの範囲における透過率の最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。この態様によれば、波長400〜950nmの範囲の光を遮光して、波長1040nmを超える光を透過可能なフィルタとすることができる。
近赤外線透過フィルタ120は、近赤外領域の光の少なくとも一部を透過し、かつ、可視領域の光を遮光する色材(以下、可視光を遮光する色材ともいう)を含有することが好ましい。可視光を遮光する色材は、紫色から赤色の波長領域の光を吸収する材料であることが好ましい。また、可視光を遮光する色材は、波長400〜640nmの波長領域の光を遮光する色材であることが好ましい。また、可視光を遮光する色材は、波長1000〜1100nmの光を透過する材料であることが好ましい。また、可視光を遮光する色材は、以下の(A)または(B)の要件を満たすことが好ましい。
(A):2種類以上の有彩色着色剤を含み、2種以上の有彩色着色剤の組み合わせで黒色を形成している。
(B):有機黒色着色剤を含む。
有彩色着色剤としては上述した有彩色着色剤が挙げられる。可視光を遮光する色材に用いられる有彩色着色剤は、顔料であってもよく、染料であってもよい。
有機黒色着色剤としては、例えば、ビスベンゾフラノン化合物、アゾメチン化合物、ペリレン化合物、アゾ化合物などが挙げられ、ビスベンゾフラノン化合物、ペリレン化合物が好ましい。ビスベンゾフラノン化合物としては、特表2010−534726号公報、特表2012−515233号公報、特表2012−515234号公報、国際公開WO2014/208348号公報、特表2015−525260号公報などに記載の化合物が挙げられ、例えば、BASF社製の「Irgaphor Black」として入手可能である。ペリレン化合物としては、C.I.Pigment Black 31、32などが挙げられる。アゾメチン化合物としては、特開平1−170601号公報、特開平2−34664号公報などに記載のものが挙げられ、例えば、大日精化社製の「クロモファインブラックA1103」として入手できる。
上記式中、R1およびR2はそれぞれ独立して水素原子又は置換基を表し、R3およびR4はそれぞれ独立して置換基を表し、aおよびbはそれぞれ独立して0〜4の整数を表し、aが2以上の場合、複数のR3は、同一であってもよく、異なってもよく、複数のR3は結合して環を形成していてもよく、bが2以上の場合、複数のR4は、同一であってもよく、異なってもよく、複数のR4は結合して環を形成していてもよい。
R1〜R4が表す置換基は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、−OR301、−COR302、−COOR303、−OCOR304、−NR305R306、−NHCOR307、−CONR308R309、−NHCONR310R311、−NHCOOR312、−SR313、−SO2R314、−SO2OR315、−NHSO2R316または−SO2NR317R318を表し、R301〜R318は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。
ビスベンゾフラノン化合物の詳細については、特表2010−534726号公報の段落番号0014〜0037の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
式中RP1およびRP2は、それぞれ独立して、フェニレン、ナフチレンまたはピリジレンを表す。
RP1およびRP2が表すフェニレン、ナフチレンおよびピリジレンは、無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、−ORP101、−CORP102、−COORP103、−OCORP104、−NRP105RP106、−NHCORP107、−CONRP108RP109、−NHCONRP110RP111、−NHCOORP112、−SRP113、−SO2RP114、−SO2ORP115、−NHSO2RP116および−SO2NRP117RP118が挙げられ、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、ニトロ基およびハロゲン原子が好ましい。RP101〜RP118は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。これらの基は、さらに置換可能な基である場合、さらに置換基を有してもよい。更なる置換基としては、上述した基が挙げられる。
RP11〜RP18は、それぞれ独立して、水素原子または置換基を表す。RP11〜RP18が表す置換基としては、上述した置換基が挙げられ、ハロゲン原子であることが好ましい。ハロゲン原子としては、F、Cl、Brが好ましい。
RP21およびRP22は、それぞれ独立して、置換基を表す。RP21およびRP22が表す置換基としては、上述した置換基が挙げられ、アラルキル基であることが好ましい。アラルキル基はさらに上述した置換基を有していてもよい。
上記(A)の態様における有彩色着色剤の好ましい組み合わせとしては、例えば以下が挙げられる。
(A−1)赤色着色剤と青色着色剤とを含有する態様。
(A−2)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤とを含有する態様。
(A−3)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤とを含有する態様。
(A−4)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(A−5)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(A−6)赤色着色剤と青色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(A−7)黄色着色剤と紫色着色剤とを含有する態様。
上記(A−1)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤との質量比は、赤色着色剤:青色着色剤=20〜80:20〜80であることが好ましく、20〜60:40〜80であることがより好ましく、20〜50:50〜80であることが更に好ましい。
上記(A−2)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤=10〜80:20〜80:10〜40であることが好ましく、10〜60:30〜80:10〜30であることがより好ましく、10〜40:40〜80:10〜20であることが更に好ましい。
上記(A−3)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤との質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:紫色着色剤=10〜80:20〜80:5〜40:5〜40であることが好ましく、10〜60:25〜80:5〜30:5〜30であることがより好ましく、10〜40:25〜50:10〜30:10〜30であることが更に好ましい。
上記(A−4)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:紫色着色剤:緑色着色剤=10〜80:20〜80:5〜40:5〜40:5〜40であることが好ましく、10〜60:30〜80:5〜30:5〜30:5〜30であることがより好ましく、10〜40:40〜80:5〜20:5〜20:5〜20であることが更に好ましい。
上記(A−5)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:緑色着色剤=10〜80:20〜80:5〜40:5〜40であることが好ましく、10〜60:30〜80:5〜30:5〜30であることがより好ましく、10〜40:40〜80:5〜20:5〜20であることが更に好ましい。
上記(A−6)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:緑色着色剤=10〜80:20〜80:10〜40であることが好ましく、10〜60:30〜80:10〜30であることがより好ましく、10〜40:40〜80:10〜20であることが更に好ましい。
上記(A−7)の態様において、黄色着色剤と紫色着色剤の質量比は、黄色着色剤:紫色着色剤=10〜50:40〜80であることが好ましく、20〜40:50〜70であることがより好ましく、30〜40:60〜70であることが更に好ましい。
上記の(B)の態様においては、更に有彩色着色剤を含有することも好ましい。有機黒色着色剤と有彩色着色剤とを併用することで、優れた分光特性が得られ易い。有彩色着色剤と有機黒色着色剤との混合割合は、有機黒色着色剤100質量部に対して、有彩色着色剤が10〜200質量部が好ましく、15〜150質量部がより好ましい。
有機黒色着色剤と組み合わせて用いる有彩色着色剤としては、例えば、赤色着色剤、青色着色剤、黄色着色剤、緑色着色剤、紫色着色剤などが挙げられる。一例として、青色着色剤および緑色着色剤から選ばれる1種以上の着色剤B1と、黄色着色剤および赤色着色剤から選ばれる1種以上の着色剤B2とを併用する態様が挙げられる。着色剤B1は青色着色剤であることが好ましい。着色剤B2は黄色着色剤であることが好ましい。この態様においては、有機黒色着色剤と着色剤B1と着色剤B2の質量比は、有機黒色着色剤:着色剤B1:着色剤B2=40〜80:10〜40:10〜40であることが好ましい。
また、上記の(B)の態様において用いられる有機黒色着色剤は、1種のみであってもよく、2種以上を併用してもよい。2種以上の有機黒色着色剤を併用する場合は、ペリレン化合物とビスベンゾフラノン化合物とを併用することが好ましい。この場合、ペリレン化合物とビスベンゾフラノン化合物との合計量中におけるビスベンゾフラノン化合物の含有量は、10〜70質量%が好ましく、20〜60質量%がより好ましい。
可視光を遮光する色材中の顔料の含有量は、可視光を遮光する色材の全量に対して95質量%以上であることが好ましく、97質量%以上であることがより好ましく、99質量%以上であることが更に好ましい。
近赤外線透過フィルタ120中の可視光を遮光する色材の含有量は、10〜70質量%であることが好ましい。下限は、30質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましい。
近赤外線透過フィルタ120は、近赤外線吸収剤を含有することができる。近赤外線透過フィルタにおいて、近赤外線吸収剤は、透過する光(近赤外線)をより長波長側に限定する役割を有している。
近赤外線吸収剤としては、近赤外領域(好ましくは、波長700〜1800nm、より好ましくは波長700〜1300nm、更に好ましくは波長700〜1000nm)の範囲に極大吸収波長を有する化合物を好ましく用いることができる。近赤外線吸収剤としては、上述した近赤外線カットフィルタの欄で説明した近赤外線吸収色素や他の近赤外線吸収剤が挙げられる。
近赤外線透過フィルタ120が近赤外線吸収剤を含有する場合、近赤外線吸収剤の含有量は、近赤外線透過フィルタ120中1〜30質量%であることが好ましい。上限は、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。下限は、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。
また、近赤外線吸収剤と可視光を遮光する色材との合計の含有量は、近赤外線透過フィルタ120中10〜70質量%であることが好ましい。下限は、20質量%以上が好ましく、25質量%以上がより好ましい。また、近赤外線吸収剤と可視光を遮光する色材との合計量中における、近赤外線吸収剤の含有量は、5〜40質量%であることが好ましい。
上限は、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。下限は、10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましい。
近赤外線透過フィルタ120は樹脂を含むことが好ましい。樹脂の種類としては、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、マレイミド樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、環状オレフィン樹脂などが挙げられる。
近赤外線透過フィルタ120に含まれる樹脂のガラス転移温度(近赤外線透過フィルタ120に含まれる樹脂が2種以上の場合は2種以上の樹脂のガラス転移温度の質量平均値)と、近赤外線カットフィルタ112に含まれる樹脂のガラス転移温度(近赤外線カットフィルタ112に含まれる樹脂が2種以上の場合は2種以上の樹脂のガラス転移温度の質量平均値)との差の絶対値は、5〜600℃であることが好ましい。上限は、550℃以下が好ましく、500℃以下がより好ましい。下限は、10℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましい。両者のガラス転移温度の差が前述の範囲であれば、可視光に対して透明な近赤外線カットフィルタへの有彩色着色剤の色移りの抑制という効果が期待できる。
近赤外線透過フィルタ120は、更に、界面活性剤、重合性モノマー由来の硬化物、エポキシ化合物由来の硬化物、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを含んでいてもよい。
第2の画素において、近赤外線透過フィルタ120の厚みは、20μm以下であることが好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下であることが特に好ましい。下限は特に限定はないが、例えば0.01μmとすることができる。また、第2の画素の厚み
(近赤外線透過フィルタ120の他に他の層を含む場合は、近赤外線透過フィルタ120と他の層との合計の厚さ)は、20μm以下であることが好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下であることが特に好ましい。下限は特に限定はないが、例えば0.01μmとすることができる。
近赤外線透過フィルタの画素の線幅は、0.1〜100.0μmであることが好ましい。下限は、0.1μm以上であることが好ましく、0.3μm以上であることがより好ましい。上限は、50.0μm以下であることが好ましく、30.0μm以下であることがより好ましい。
<近赤外線カットフィルタ用組成物>
次に、本発明の構造体の近赤外線カットフィルタの製造に用いられる近赤外線カットフィルタ用組成物について説明する。
(近赤外線吸収色素)
近赤外線カットフィルタ用組成物は、近赤外線吸収色素を含む。本発明で用いられる近赤外線吸収色素は、同一の分子内にカチオンとアニオンとを有する色素化合物、カチオン性発色団と対アニオンとの塩である色素化合物、および、アニオン性発色団と対カチオンとの塩である色素化合物から選ばれる少なくとも1種である。近赤外線吸収色素の詳細については、近赤外線カットフィルタの欄で説明したものが挙げられる。
近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中における近赤外線吸収色素の含有量は、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上がより好ましく、12質量%以上が更に好ましい。上限は90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましく、70質量%以下が更に好ましい。
(他の近赤外線吸収剤)
近赤外線カットフィルタ用組成物は、上述した近赤外線吸収色素以外の近赤外線吸収剤
(他の近赤外線吸収剤ともいう)を更に含んでもよい。他の近赤外線吸収剤としては、ピロロピロール化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、クアテリレン化合物、タングステン化合物及び金属ホウ化物などが挙げられる。他の近赤外線吸収剤の詳細については、近赤外線カットフィルタの欄で説明したものが挙げられる。
近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中の他の近赤外線吸収剤の含有量は、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下がより好ましく、50質量%以下が更に好ましい。また、他の近赤外線吸収剤の含有量は、上述した近赤外線吸収色素の100質量部に対して、1500質量部以下であることが好ましく、1000質量部以下がより好ましく、500質量部以下が更に好ましい。
また、近赤外線カットフィルタ用組成物は他の近赤外線吸収剤を実質的に含有しないことも好ましい。この態様によれば、より優れた耐熱性が得られやすい。なお、近赤外線カットフィルタ用組成物が他の近赤外線吸収剤を実質的に含有しない場合とは、近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中の他の近赤外線吸収剤の含有量が0.5質量%以下であることを意味し、0.1質量%以下であることが好ましく、他の近赤外線吸収剤を含有しないことがより好ましい。
(ガラス転移温度が100℃以上の樹脂、及び、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂の前駆体よりなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物)
近赤外線カットフィルタ用組成物は、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂、及び、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂の前駆体よりなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物を含有し、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂を含有することが好ましい。以下、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂を樹脂Aともいう。また、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂の前駆体を前駆体Aともいう。また、樹脂Aと前駆体Aとをあわせて化合物Aともいう。
樹脂Aのガラス転移温度は、100℃以上であり、130℃以上であることが好ましく、150℃以上であることが更に好ましい。上限は、クラックの発生を抑制し易いという理由から500℃以下であることが好ましく、450℃以下であることがより好ましく、400℃以下であることが更に好ましい。また、前駆体Aから得られる樹脂のガラス転移温度は、100℃以上であり、130℃以上であることが好ましく、150℃以上であることが更に好ましい。上限は、クラックの発生を抑制し易いという理由から500℃以下であることが好ましく、450℃以下であることがより好ましく、400℃以下であることが更に好ましい。
樹脂Aの重量平均分子量(Mw)は、3000〜350000であることが好ましく、4000〜250000であることがより好ましく、5000〜250000であることが特に好ましい。数平均分子量(Mn)は、3000〜150000が好ましく、3000〜100000がより好ましい。また、前駆体Aから得られる樹脂の重量平均分子量(Mw)は、3000〜350000であることが好ましく、4000〜250000であることがより好ましく、5000〜250000であることが特に好ましい。数平均分子量(Mn)は、3000〜150000が好ましく、3000〜100000がより好ましい。
樹脂Aの種類としては、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、マレイミド樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、環状オレフィン樹脂などが挙げられ、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、環状オレフィン樹脂及びポリイミド樹脂が好ましく、本発明の効果がより顕著に得られやすいという理由から環状オレフィン樹脂であることが更に好ましく、ノルボルネン樹脂であることが特に好ましい。環状オレフィン樹脂としては、上述した式(CO−1)で表される繰り返し単位を含む樹脂であることが好ましい。樹脂Aの具体例としては、ARTON F4520、D4540(以上、JSR(株)製、ノルボルネン樹脂)、ネオプリム S−200(三菱ガス化学製、ポリイミド樹脂)などが挙げられる。
前駆体Aの種類としては、ポリイミド前駆体、及び、ポリベンゾオキサゾール前駆体が挙げられる。
化合物Aは、酸性基、又は、酸基若しくはヒドロキシ基が酸分解性基で保護された基を有していてもよい。近赤外線カットフィルタ用組成物が、ネガ型組成物である場合は、化合物Aは、酸性基を有することが好ましい。また、近赤外線カットフィルタ用組成物がポジ型組成物である場合は、酸基若しくはヒドロキシ基が酸分解性基で保護された基を有することが好ましい。
酸性基としては、パターン形成性の観点から、カルボキシ基、フェノール性ヒドロキシ基、スルホ基、スルホンアミド基、ホスホン酸基、又は、リン酸基が好ましく、カルボキシ基、フェノール性ヒドロキシ基、スルホ基、又は、スルホンアミド基がより好ましく、カルボキシ基、フェノール性ヒドロキシ基、又は、スルホンアミド基が更に好ましく、カルボキシ基が特に好ましい。
酸基若しくはヒドロキシ基が酸分解性基で保護された基における酸基としては、パターン形成性の観点から、カルボキシ基、フェノール性ヒドロキシ基、スルホ基、ホスホン酸基、又は、リン酸基が好ましく、カルボキシ基、又は、フェノール性ヒドロキシ基がより好ましく、カルボキシ基が特に好ましい。
また、酸基若しくはヒドロキシ基が酸分解性基で保護された基におけるヒドロキシ基は、フェノール性ヒドロキシ基が好ましい。
酸分解性基としては、感度及びパターン形成性の観点から、第三級アルキル基、及び、アセタール型酸分解性基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の基が好ましく、アセタール型酸分解性基がより好ましい。
上記第三級アルキル基としては、t−ブチル基が好ましい。
上記アセタール型酸分解性基としては、1−アルコキシアルキル基、2−テトラヒドロフラニル基、又は、2−テトラヒドロピラニル基が好ましい。
近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中の化合物Aの含有量は、10〜95質量%であることが好ましい。下限は20質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましい。上限は90質量%以下が好ましく、85質量%以下がより好ましい。また、近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中の樹脂Aの含有量は、10〜95質量%であることが好ましい。下限は20質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましい。上限は90質量%以下が好ましく、85質量%以下がより好ましい。
(他の樹脂)
近赤外線カットフィルタ用組成物は、上述した樹脂A以外の樹脂を含有することができる(以下、他の樹脂ともいう)。他の樹脂は、例えば、顔料などの粒子を組成物中で分散させる用途やバインダーの用途で配合される。なお、主に顔料などの粒子を分散させるために用いられる樹脂を分散剤ともいう。ただし、樹脂のこのような用途は一例であって、このような用途以外の目的で樹脂を使用することもできる。
他の樹脂の重量平均分子量(Mw)は、3000〜350000であることが好ましく、4000〜250000であることがより好ましく、5000〜250000であることが特に好ましい。
他の樹脂の種類としては、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、マレイミド樹脂、スチレン樹脂などが挙げられる。
他の樹脂は、酸基を有する樹脂であってもよい。酸基としては、例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホ基、フェノール性水酸基などが挙げられ、カルボキシル基が好ましい。酸基を有する樹脂の酸価は、30〜200mgKOH/gが好ましい。下限は、50mgKOH/g以上が好ましく、70mgKOH/g以上がより好ましい。上限は、150mgKOH/g以下が好ましく、120mgKOH/g以下がより好ましい。
他の樹脂は、重合性基を有していてもよい。重合性基としては、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基等が挙げられる。市販品としては、ダイヤナールNRシリーズ(三菱レイヨン(株)製)、Photomer6173(カルボキシル基含有ポリウレタンアクリレートオリゴマー、Diamond Shamrock Co.,Ltd.製)、ビスコートR−264、KSレジスト106(いずれも大阪有機化学工業株式会社製)、サイクロマーPシリーズ(例えば、ACA230AA)、プラクセル CF200シリーズ
(いずれも(株)ダイセル製)、Ebecryl3800(ダイセルユーシービー(株)
製)、アクリキュアーRD−F8((株)日本触媒製)などが挙げられる。
他の樹脂は、下記式(ED1)で示される化合物および/または下記式(ED2)で表される化合物(以下、これらの化合物を「エーテルダイマー」と称することもある。)に由来する繰り返し単位を含んでいてもよい。
式(ED1)中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素原子または置換基を有していてもよい炭素数1〜25の炭化水素基を表す。
式(ED2)中、Rは、水素原子または炭素数1〜30の有機基を表す。式(ED2)については、特開2010−168539号公報の記載を参酌できる。
エーテルダイマーについては、特開2013−29760号公報の段落番号0317を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
他の樹脂は、下記式(X)で示される化合物に由来する繰り返し単位を含んでいてもよい。
式(X)において、R1は、水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数2〜10のアルキレン基を表し、R3は、水素原子またはベンゼン環を含んでもよい炭素数1〜20のアルキル基を表す。nは1〜15の整数を表す。
他の樹脂については、特開2012−208494号公報の段落番号0558〜0571(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の段落番号0685〜0700)の記載、特開2012−198408号公報の段落番号0076〜0099の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
近赤外線カットフィルタ用組成物は分散剤としての樹脂を含むこともできる。分散剤は、酸性分散剤(酸性樹脂)、塩基性分散剤(塩基性樹脂)が挙げられる。ここで、酸性分散剤(酸性樹脂)とは、酸基の量が塩基性基の量よりも多い樹脂を表す。酸性分散剤(酸性樹脂)は、酸基の量と塩基性基の量の合計量を100モル%としたときに、酸基の量が70モル%以上を占める樹脂が好ましく、実質的に酸基のみからなる樹脂がより好ましい。酸性分散剤(酸性樹脂)が有する酸基は、カルボキシル基が好ましい。酸性分散剤(酸性樹脂)の酸価は、40〜105mgKOH/gが好ましく、50〜105mgKOH/gがより好ましく、60〜105mgKOH/gがさらに好ましい。また、塩基性分散剤(塩基性樹脂)とは、塩基性基の量が酸基の量よりも多い樹脂を表す。塩基性分散剤(塩基性樹脂)は、酸基の量と塩基性基の量の合計量を100モル%としたときに、塩基性基の量が50モル%を超える樹脂が好ましい。塩基性分散剤が有する塩基性基は、アミノ基であることが好ましい。分散剤として用いる樹脂は、酸基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。
分散剤として用いる樹脂は、グラフト共重合体であることも好ましい。グラフト共重合体は、グラフト鎖によって溶剤との親和性を有するために、顔料の分散性、及び、経時後の分散安定性に優れる。グラフト共重合体の詳細は、特開2012−255128号公報の段落番号0025〜0094の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
また、グラフト共重合体としては特開2012−255128号公報の段落番号0072〜0094に記載の樹脂が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。また、分散剤として用いる樹脂は、主鎖及び側鎖の少なくとも一方に窒素原子を含むオリゴイミン系共重合体であることも好ましい。オリゴイミン系共重合体については、特開2012−255128号公報の段落番号0102〜0174の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。分散剤は、市販品としても入手可能であり、そのような具体例としては、Disperbyk−111(BYKChemie社製)、ソルスパース36000、76500(日本ルーブリゾール(株)製)などが挙げられる。また、特開2014−130338号公報の段落番号0041〜0130に記載された顔料分散剤を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。
近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中の他の樹脂の含有量は、75質量%以下であることが好ましく、50質量%以下がより好ましく、25質量%以下が更に好ましい。近赤外線カットフィルタ用組成物が他の樹脂を含有する場合、クラック抑制や、他の樹脂が機能性樹脂(例えば分散樹脂やアルカリ現像樹脂など)である場合、該機能を発現可能であるという効果が期待できる。
近赤外線カットフィルタ用組成物は、他の樹脂を実質的に含有しないことも好ましい。
この態様によれば、成膜した際の相分離の抑制という効果が期待できる。なお、近赤外線カットフィルタ用組成物が他の樹脂を実質的に含有しない場合とは、近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中の他の樹脂の含有量が0.5質量%以下であることを意味し、0.1質量%以下であることが好ましく、他の樹脂を含有しないことがより好ましい。
(界面活性剤)
近赤外線カットフィルタ用組成物は界面活性剤を含む。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、シリコン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用することができ、より優れた耐熱性およびボイドの抑制効果が得られやすいという理由からフッ素系界面活性剤であることが好ましい。更には、フッ素系界面活性剤を用いることで塗布性に優れた組成物とすることもできる。界面活性剤の詳細については、近赤外線カットフィルタの欄で説明したものが挙げられる。
界面活性剤の含有量は、近赤外線カットフィルタ用組成物に対して0.01〜1質量%が好ましい。上限は、0.5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、0.05質量%以下であることが更に好ましい。下限は、0.015質量%以上であることが好ましい。
(溶剤)
近赤外線カットフィルタ用組成物は溶剤を含有することが好ましい。溶剤としては、有機溶剤が挙げられる。有機溶剤の例としては、例えば、以下の有機溶剤が挙げられる。エステル系溶剤として、例えば、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸シクロヘキシル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、アルキルオキシ酢酸アルキル(例えば、アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3−アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、3−アルキルオキシプロピオン酸メチル、3−アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、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等))、2−アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、2−アルキルオキシプロピオン酸メチル、2−アルキルオキシプロピオン酸エチル、2−アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル))、2−アルキルオキシ−2−メチルプロピオン酸メチル及び2−アルキルオキシ−2−メチルプロピオン酸エチル(例えば、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル等が挙げられる。エーテル系溶剤として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジ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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート等が挙げられる。ケトン系溶剤として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等が挙げられる。芳香族炭化水素系溶剤として、例えば、トルエン、キシレン等が挙げられる。また、ハロゲン系溶剤としてジクロロメタン、トリクロロメタン等が挙げられる。
本発明においては、金属含有量の少ない溶剤を用いることが好ましく、溶剤の金属含有量は、例えば10質量ppb(parts per billion)以下であることが好ましい。必要に応じて質量ppt(parts per trillion)レベルの溶剤を用いてもよく、そのような高純度溶剤は例えば東洋合成社が提供している(化学工業日報、2015年11月13日)。
溶剤から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、蒸留(分子蒸留や薄膜蒸留等)やフィルタを用いたろ過を挙げることができる。ろ過に用いるフィルタのフィルタ孔径としては、10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、3μm以下が更に好ましい。フィルタの材質は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンまたはナイロンが好ましい。
溶剤は、異性体(原子数が同じであるが構造が異なる化合物)が含まれていてもよい。
また、異性体は、1種のみが含まれていてもよいし、複数種含まれていてもよい。
本発明において、有機溶剤は、過酸化物の含有率が0.8mmol/L以下であることが好ましく、過酸化物を実質的に含まないことがより好ましい。
溶剤の含有量は、近赤外線カットフィルタ用組成物の全量に対し、10〜90質量%であることが好ましく、20〜90質量%であることがより好ましく、30〜90質量%であることが更に好ましい。
(重合性モノマー)
近赤外線カットフィルタ用組成物は、重合性モノマーを含有することができる。重合性モノマーは、ラジカルの作用により重合可能な化合物が好ましい。すなわち、重合性モノマーは、ラジカル重合性モノマーであることが好ましい。重合性モノマーは、エチレン性不飽和結合を有する基を1個以上有する化合物であることが好ましく、エチレン性不飽和結合を有する基を2個以上有する化合物であることがより好ましく、エチレン性不飽和結合を有する基を3個以上有する化合物であることが更に好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基の個数の上限は、たとえば、15個以下が好ましく、6個以下がより好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、スチレン基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。重合性モノマーは、3〜15官能の(メタ)アクリレート化合物であることが好ましく、3〜6官能の(メタ)アクリレート化合物であることがより好ましい。
重合性モノマーの分子量は、100〜3000であることが好ましい。上限は、2000以下が好ましく、1500以下が更に好ましい。下限は、150以上が好ましく、250以上が更に好ましい。
重合性モノマーとしては、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;新中村化学工業(株)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)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)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)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)製、A−DPH−12E;新中村化学工業(株)製)、およびこれらの(メタ)アクリロイル基が、エチレングリコール残基および/またはプロピレングリコール残基を介して結合している構造の化合物が好ましい。また、重合性モノマーとしては、特開2013−253224号公報の段落番号0034〜0038、特開2012−208494号公報の段落番号0477に記載の重合性モノマー等が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、重合性モノマーとしては、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;東亞合成製)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学工業(株)製、A−TMMT)、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(日本化薬(株)製、KAYARAD HDDA)、RP−1040(日本化薬(株)製)、アロニックスTO−2349(東亞合成(株)製)、NKオリゴUA−7200(新中村化学工業(株)製)、8UH−1006、8UH−1012(大成ファインケミカル(株)製)などを用いることもできる。
重合性モノマーは、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基等の酸基を有していてもよい。酸基を有する重合性モノマーの市販品としては、アロニックスM−305、M−510、M−520(東亞合成(株)製)などが挙げられる。酸基を有する重合性モノマーの酸価としては、0.1〜40mgKOH/gが好ましい。下限は5mgKOH/g以上が好ましい。上限は、30mgKOH/g以下が好ましい。
重合性モノマーとしてカプロラクトン構造を有する化合物を用いることもできる。カプロラクトン構造を有する化合物としては、特開2013−253224号公報の段落0042〜0045の記載を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。カプロラクトン構造を有する化合物は、例えば、日本化薬(株)からKAYARAD DPCAシリーズとして市販されている、DPCA−20、DPCA−30、DPCA−60、DPCA−120等が挙げられる。
重合性モノマーとして、エチレン性不飽和結合を有する基とアルキレンオキシ基を有する化合物を用いることもできる。エチレン性不飽和結合を有する基とアルキレンオキシ基を有する化合物としては、エチレン性不飽和結合を有する基と、エチレンオキシ基および/またはプロピレンオキシ基とを有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合を有する基とエチレンオキシ基とを有する化合物がより好ましく、エチレンオキシ基を4〜20個有する3〜6官能(メタ)アクリレート化合物がさらに好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基とアルキレンオキシ基を有する化合物の市販品としては、例えばサートマー社製のエチレンオキシ基を4個有する4官能(メタ)アクリレートであるSR−494、イソブチレンオキシ基を3個有する3官能(メタ)アクリレートであるKAYARAD TPA−330などが挙げられる。
重合性モノマーとして、特公昭48−41708号公報、特開昭51−37193号公報、特公平2−32293号公報、特公平2−16765号公報に記載されているウレタンアクリレート類や、特公昭58−49860号公報、特公昭56−17654号公報、特公昭62−39417号公報、特公昭62−39418号公報に記載されている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。また、特開昭63−277653号公報、特開昭63−260909号公報、特開平1−105238号公報に記載されている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化合物類を用いることができる。市販品としては、UA−7200(新中村化学工業(株)製)、DPHA−40H(日本化薬(株)製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(共栄社化学(株))製などが挙げられる。
また、重合性モノマーとしては、特開2017−48367号公報、特許第6057891号公報、特許第6031807号公報に記載されている化合物を用いることもできる。
また、重合性モノマーとしては、8UH−1006、8UH−1012(以上、大成ファインケミカル(株)製)、ライトアクリレートPOB−A0(共栄社化学(株)製)、オグソールEA−0300(大阪ガスケミカル(株)製)などを用いることも好ましい。
近赤外線カットフィルタ用組成物が重合性モノマーを含有する場合、近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中の重合性モノマーの含有量は、0.1〜60質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましい。上限は、30質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましい。本発明において、重合性モノマーは1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
(光重合開始剤)
近赤外線カットフィルタ用組成物は、光重合開始剤を含有することができる。光重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができる。光重合開始剤は、ラジカル重合開始剤であることが好ましい。光重合開始剤としては、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有する化合物が好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有する化合物、オキサジアゾール骨格を有する化合物など)、アシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、α−ヒドロキシケトン化合物、α−アミノケトン化合物などが挙げられる。光重合開始剤は、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α−ヒドロキシケトン化合物、α−アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム化合物、ベンゾチアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物、シクロペンタジエン−ベンゼン−鉄錯体、ハロメチルオキサジアゾール化合物および3−アリール置換クマリン化合物が好ましく、オキシム化合物、α−ヒドロキシケトン化合物、α−アミノケトン化合物、および、アシルホスフィン化合物から選ばれる化合物がより好ましく、オキシム化合物が更に好ましい。光重合開始剤については、特開2014−130173号公報の段落0065〜0111の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
α−ヒドロキシケトン化合物の市販品としては、IRGACURE−184、DAROCUR−1173、IRGACURE−500、IRGACURE−2959、IRGACURE−127(以上、BASF社製)などが挙げられる。α−アミノケトン化合物の市販品としては、IRGACURE−907、IRGACURE−369、IRGACURE−379、及び、IRGACURE−379EG(以上、BASF社製)などが挙げられる。アシルホスフィン化合物の市販品としては、IRGACURE−819、DAROCUR−TPO(以上、BASF社製)などが挙げられる。
オキシム化合物としては、特開2001−233842号公報に記載の化合物、特開2000−80068号公報に記載の化合物、特開2006−342166号公報に記載の化合物、特開2016−21012号公報に記載の化合物などを用いることができる。本発明において好適に用いることができるオキシム化合物としては、例えば、3−ベンゾイルオキシイミノブタン−2−オン、3−アセトキシイミノブタン−2−オン、3−プロピオニルオキシイミノブタン−2−オン、2−アセトキシイミノペンタン−3−オン、2−アセトキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンゾイルオキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、3−(4−トルエンスルホニルオキシ)イミノブタン−2−オン、及び2−エトキシカルボニルオキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オンなどが挙げられる。また、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653−1660)、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156−162)、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202−232)、特開2000−66385号公報、特開2000−80068号公報、特表2004−534797号公報、特開2006−342166号公報に記載の化合物等も挙げられる。市販品としては、IRGACURE−OXE01、IRGACURE−OXE02、IRGACURE−OXE03、IRGACURE−OXE04(以上、BASF社製)も好適に用いられる。また、TR−PBG−304(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカオプトマーN−1919((株)ADEKA製、特開2012−14052号公報に記載の光重合開始剤2)も用いることができる。また、オキシム化合物としては、着色性が無い化合物や、透明性が高く変色し難い化合物を用いることも好ましい。市販品としては、アデカアークルズNCI−730、NCI−831、NCI−930(以上、(株)ADEKA製)などが挙げられる。
本発明において、光重合開始剤として、フルオレン環を有するオキシム化合物を用いることもできる。フルオレン環を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2014−137466号公報に記載の化合物が挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明において、光重合開始剤として、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることもできる。フッ素原子を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2010−262028号公報に記載の化合物、特表2014−500852号公報に記載の化合物24、36〜40、特開2013−164471号公報に記載の化合物(C−3)などが挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明において、光重合開始剤として、ニトロ基を有するオキシム化合物を用いることができる。ニトロ基を有するオキシム化合物は、二量体とすることも好ましい。ニトロ基を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2013−114249号公報の段落番号0031〜0047、特開2014−137466号公報の段落番号0008〜0012、0070〜0079に記載されている化合物、特許4223071号公報の段落番号0007〜0025に記載されている化合物、アデカアークルズNCI−831((株)ADEKA製)が挙げられる。
本発明において好ましく使用されるオキシム化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
オキシム化合物は、波長350〜500nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物が好ましく、波長360〜480nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物がより好ましい。
また、オキシム化合物の波長365nm又は波長405nmにおけるモル吸光係数は、感度の観点から、高いことが好ましく、1,000〜300,000であることがより好ましく、2,000〜300,000であることが更に好ましく、5,000〜200,000であることが特に好ましい。化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、分光光度計(Varian社製Cary−5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
本発明は、光重合開始剤として、2官能あるいは3官能以上の光重合開始剤を用いてもよい。このような光重合開始剤を用いることにより、光重合開始剤の1分子から2つ以上のラジカル等の活性種が発生するため、良好な感度が得られる。また、非対称構造の化合物を用いた場合においては、結晶性が低下して溶剤などへの溶解性が向上して、経時で析出しにくくなり、組成物の経時安定性を向上させることができる。そのような光重合開始剤の具体例としては、特表2010−527339号公報、特表2011−524436号公報、国際公開WO2015/004565号公報、特表2016−532675号公報の段落番号0417〜0412、国際公開WO2017/033680号公報の段落番号0039〜0055に記載されているオキシム化合物の2量体や、特表2013−522445号公報に記載されている化合物(E)および化合物(G)、国際公開WO2016/034963号公報に記載されているCmpd1〜7、特表2017−523465号公報の段落番号0007に記載されているオキシムエステル類光開始剤、特開2017−167399号公報の段落番号0020〜0033に記載されている光開始剤、特開2017−151342号公報の段落番号0017〜0026に記載されている光重合開始剤(A)などが挙げられる。
光重合開始剤は、オキシム化合物とα−アミノケトン化合物とを含むことも好ましい。
両者を併用することで、現像性が向上し、矩形性に優れたパターンを形成しやすい。オキシム化合物とα−アミノケトン化合物とを併用する場合、オキシム化合物100質量部に対して、α−アミノケトン化合物が50〜600質量部が好ましく、150〜400質量部がより好ましい。
近赤外線カットフィルタ用組成物が光重合開始剤を含有する場合、近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中の光重合開始剤の含有量は、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がより好ましく、1〜20質量%が更に好ましい。近赤外線カットフィルタ用組成物は、光重合開始剤を1種類のみ含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。光重合開始剤を2種類以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
(エポキシ化合物)
近赤外線カットフィルタ用組成物は、エポキシ基を有する化合物(以下、エポキシ化合物ともいう)を含有することができる。エポキシ化合物は、エポキシ基を1分子に1〜100個有する化合物であることが好ましい。エポキシ基の上限は、例えば、10個以下とすることもでき、5個以下とすることもできる。下限は、2個以上が好ましい。
エポキシ化合物は、低分子化合物(例えば、分子量1000未満)でもよいし、高分子化合物(macromolecule)(例えば、分子量1000以上、ポリマーの場合は、重量平均分子量が1000以上)でもよい。エポキシ化合物の重量平均分子量は、2000〜100000が好ましい。重量平均分子量の上限は、10000以下が好ましく、5000以下がより好ましく、3000以下が更に好ましい。
エポキシ化合物の市販品としては、オグソールPG−100(大阪ガスケミカル(株)
製)、EHPE3150((株)ダイセル製)、EPICLON N−695(DIC(株)製)、アデカグリシロール ED−505((株)ADEKA製、エポキシ基含有モノマー)、マープルーフG−0150M、G−0105SA、G−0130SP、G−0250SP、G−1005S、G−1005SA、G−1010S、G−2050M、G−01100、G−01758(日油(株)製、エポキシ基含有ポリマー)などが挙げられる。また、エポキシ化合物としては、特開2013−011869号公報の段落番号0034〜0036、特開2014−043556号公報の段落番号0147〜0156、特開2014−089408号公報の段落番号0085〜0092に記載された化合物を用いることもできる。これらの内容は、本明細書に組み込まれる。
近赤外線カットフィルタ用組成物がエポキシ化合物を含有する場合、近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中のエポキシ化合物の含有量は、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましい。上限は、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。近赤外線カットフィルタ用組成物は、エポキシ化合物を1種類のみ含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。エポキシ化合物を2種類以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
(顔料誘導体)
近赤外線カットフィルタ用組成物が顔料を含む場合は、近赤外線カットフィルタ用組成物は、更に顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体としては、色素骨格に、酸基、塩基性基および水素結合性基から選ばれる少なくとも1種の基が結合した化合物が挙げられる。酸基としては、スルホ基、カルボキシル基、リン酸基、ボロン酸基、スルホンイミド基、スルホンアミド基及びこれらの塩、並びにこれらの塩の脱塩構造が挙げられる。
塩を構成する原子または原子団としては、アルカリ金属イオン(Li+、Na+、K+など)、アルカリ土類金属イオン(Ca2+、Mg2+など)、アンモニウムイオン、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ホスホニウムイオンなどが挙げられる。また、上記塩の脱塩構造としては上記の塩から塩を形成する原子または原子団が脱離した基が挙げられる。例えば、カルボキシル基の塩の脱塩構造は、カルボキシラート基(−COO−)である。塩基性基としては、アミノ基、ピリジニル基及びこれらの塩、並びにこれらの塩の脱塩構造が挙げられる。塩を構成する原子または原子団としては、水酸化物イオン、ハロゲンイオン、カルボン酸イオン、スルホン酸イオン、フェノキシドイオンなどが挙げられる。また、上記塩の脱塩構造としては上記の塩から塩を形成する原子または原子団が脱離した基が挙げられる。水素結合性基とは、水素原子を介して相互作用する基のことである。水素結合性基の具体例としては、アミド基、ヒドロキシ基、−NHCONHR、−NHCOOR、−OCONHRなどが挙げられる。Rはアルキル基およびアリール基であることが好ましい。
顔料誘導体としては、式(B1)で表される化合物が挙げられる。
式(B1)中、Pは色素骨格を表し、Lは単結合または連結基を表し、Xは酸基、塩基性基または水素結合性基を表し、mは1以上の整数を表し、nは1以上の整数を表し、mが2以上の場合は複数のLおよびXは互いに異なっていてもよく、nが2以上の場合は複数のXは互いに異なっていてもよい。
Pが表す色素骨格としては、スクアリリウム色素構造、ピロロピロール色素骨格、ジケトピロロピロール色素骨格、キナクリドン色素骨格、アントラキノン色素骨格、ジアントラキノン色素骨格、ベンゾイソインドール色素骨格、チアジンインジゴ色素骨格、アゾ色素骨格、キノフタロン色素骨格、フタロシアニン色素骨格、ナフタロシアニン色素骨格、ジオキサジン色素骨格、ペリレン色素骨格、ペリノン色素骨格、ベンゾイミダゾロン色素骨格、ベンゾチアゾール色素骨格、ベンゾイミダゾール色素骨格およびベンゾオキサゾール色素骨格から選ばれる少なくとも1種が好ましく、スクアリリウム色素構造、ピロロピロール色素骨格、ジケトピロロピロール色素骨格、キナクリドン色素骨格およびベンゾイミダゾロン色素骨格から選ばれる少なくとも1種が更に好ましく、スクアリリウム色素構造が特に好ましい。
Lが表す連結基としては、1〜100個の炭素原子、0〜10個の窒素原子、0〜50個の酸素原子、1〜200個の水素原子、および0〜20個の硫黄原子から成り立つ基が好ましく、無置換でもよく、置換基を更に有していてもよい。置換基としては、上述した式(PP)で説明した置換基Tが挙げられる。
Xが表す酸基、塩基性基及び水素結合性基としては、上述した基が挙げられる。
近赤外線吸収色素として顔料タイプの化合物を用いる場合は、顔料誘導体は波長700〜1200nmの範囲に極大吸収波長を化合物であることも好ましく、波長700〜1100nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物であることも好ましく、波長700〜1000nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物であることも好ましい。上記波長の範囲に極大吸収波長を有する顔料誘導体は、π平面の広がりが近赤外線吸収色素と近づけやすくでき、近赤外線吸収色素の吸着性が向上し、より優れた分散安定性が得られやすい。また、顔料誘導体は、芳香族環を含む化合物であることも好ましく、2以上の芳香族環が縮合した構造を含む化合物であることもより好ましい。また、顔料誘導体はπ共役平面を有する化合物であることも好ましく、近赤外線吸収色素に含まれるπ共役平面と同一の構造のπ共役平面を有する化合物であることもより好ましい。また、顔料誘導体のπ共役平面に含まれるπ電子の数は8〜100個であることが好ましい。上限は、90個以下であることが好ましく、80個以下であることがより好ましい。下限は10個以上であることが好ましく、12個以上であることがより好ましい。また、顔料誘導体は、下記式(SQ−a)で表される部分構造を含むπ共役平面を有するか、または、それぞれ下記式(CR−a)で表される部分構造を含むπ共役平面を有する化合物であることも好ましい。
上記式中、波線は結合手を表す。
式(Syn1)中、Rsy1およびRsy2はそれぞれ独立して有機基を表し、L1は単結合またはp1+1価の基を表し、A1はスルホ基、カルボキシル基、リン酸基、ボロン酸基、スルホンイミド基、スルホンアミド基、アミノ基、ピリジニル基、これらの塩またはこれらの脱塩構造から選ばれる基を表し、p1およびq1はそれぞれ独立して1以上の整数を表す。p1が2以上の場合、複数のA1は同一であってもよく、異なっていてもよい。q1が2以上の場合、複数のL1およびA1は同一であってもよく、異なっていてもよい。
式(Syn2)中、Rsy3およびRsy4はそれぞれ独立して有機基を表し、L2は単結合またはp2+1価の基を表し、A2はスルホ基、カルボキシル基、リン酸基、ボロン酸基、スルホンイミド基、スルホンアミド基、アミノ基、ピリジニル基、これらの塩またはこれらの脱塩構造から選ばれる基を表し、p2およびq2はそれぞれ独立して1以上の整数を表す。p2が2以上の場合、複数のA2は同一であってもよく、異なっていてもよい。q2が2以上の場合、複数のL2およびA2は同一であってもよく、異なっていてもよい。
式(Syn1)のRsy1およびRsy2が表す有機基、並びに、式(Syn2)のRsy3およびRsy4が表す有機基としては、アリール基、ヘテロアリール基、下記式(R1)〜(R7)で表される基が挙げられる。
式(R1)中、R1〜R3は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表し、As3はヘテロアリール基を表し、nr1は、0以上の整数を表し、R1とR2は、互いに結合して環を形成してもよく、R1とAs3は、互いに結合して環を形成してもよく、R2とR3は、互いに結合して環を形成してもよく、nr1が2以上の場合、複数のR2およびR3はそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよく、*は結合手を表す。
式(R2)中、環Z1は1つまたは複数の置換基を有していてもよい、芳香族複素環または芳香族複素環を含む縮合環を表し、環Z2は1つまたは複数の置換基を有していてもよい、4〜9員の炭化水素環または複素環を表し、環Z1および環Z2が複数の置換基を有する場合、複数の置換基は同一であっても異なっていてもよく、*は結合手を表す。
式(R3)中、R11〜R14はそれぞれ独立して、水素原子または置換基を表し、R11〜R14のうち隣接する二つの基同士は互いに結合して環を形成していてもよく、R20はアリール基またはヘテロアリール基を表し、R21は置換基を表し、X10はCOまたはSO2を表す。
式(R4)中、R22およびR23は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表し、R22とR23は、互いに結合して環を形成してもよく、X20は、酸素原子、硫黄原子、NR24、セレン原子またはテルル原子を表し、R24は水素原子または置換基を表し、X20がNR24である場合、R24とR22は互いに結合して環を形成してもよく、nr2は、0〜5の整数を表し、nr2が2以上の場合、複数のR22は同一であってもよく、異なっていてもよく、複数のR22のうち2個のR22同士が結合して環を形成してもよく、*は結合手を表す。
式(R5)中、R35〜R38はそれぞれ独立して水素原子または置換基を表し、R35とR36、R36とR37、R37とR38は、互いに結合して環を形成してもよく、*は結合手を表す。
式(R6)中、R39〜R45は互いに独立して、水素原子または置換基を表し、R39とR45、R40とR41、R40とR42、R42とR43、R43とR44、R44とR45は、互いに結合して環を形成してもよく、*は結合手を表す。
式(R7)中、X21は環構造を表し、R46〜R50は互いに独立して、水素原子または置換基を表し、R47とR48は、互いに結合して環を形成してもよく、*は結合手を表す。
式(Syn1)のL1が表すp1+1価の基、および、式(Syn2)のL2が表すp2+1価の基としては、炭化水素基、複素環基、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−NRL−、−NRLCO−、−CONRL−、−NRLSO2−、−SO2NRL−およびこれらの組み合わせからなる基が挙げられる。RLは水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。炭化水素基は脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。炭化水素基としては、アルキレン基、アリーレン基、またはこれらの基から水素原子を1個以上除いた基が挙げられる。アルキレン基の炭素数は、1〜30が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜10がさらに好ましい。
アルキレン基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよい。また、環状のアルキレン基は、単環、多環のいずれであってもよい。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、6〜10がさらに好ましい。複素環基は、単環または縮合数が2〜4の縮合環が好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子の数は1〜3が好ましい。複素環基の環を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましい。複素環基の環を構成する炭素原子の数は3〜30が好ましく、3〜18がより好ましく、3〜12がより好ましい。炭化水素基および複素環基は置換基を有していてもよい。
置換基としては、上述した置換基Tで挙げた基が挙げられる。また、RLが表すアルキル基の炭素数は1〜20が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましく、直鎖がより好ましい。RLが表すアルキル基はさらに置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基Tが挙げられる。RLが表すアリール基の炭素数は、6〜30が好ましく、6〜20がより好ましく、6〜12が更に好ましい。RLが表すアリール基はさらに置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基Tが挙げられる
顔料誘導体の具体例としては、下記構造の化合物、特開昭56−118462号公報、特開昭63−264674号公報、特開平1−217077号公報、特開平3−9961号公報、特開平3−26767号公報、特開平3−153780号公報、特開平3−45662号公報、特開平4−285669号公報、特開平6−145546号公報、特開平6−212088号公報、特開平6−240158号公報、特開平10−30063号公報、特開平10−195326号公報、国際公開WO2011/024896号公報の段落番号0086〜0098、国際公開WO2012/102399号公報の段落番号0063〜0094等に記載の化合物が挙げられる。
近赤外線カットフィルタ用組成物が顔料誘導体を含有する場合、顔料誘導体の含有量は、顔料100質量部に対し1〜50質量部が好ましい。下限値は、3質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。上限値は、40質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましい。顔料誘導体は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(重合禁止剤)
近赤外線カットフィルタ用組成物は、重合禁止剤を含有することができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、tert−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン塩(アンモニウム塩、第一セリウム塩等)が挙げられる。中でも、p−メトキシフェノールが好ましい。近赤外線カットフィルタ用組成物が重合禁止剤を含有する場合、重合禁止剤の含有量は、近赤外線カットフィルタ用組成物に対して0.001〜5質量%が好ましい。
(シランカップリング剤)
近赤外線カットフィルタ用組成物はシランカップリング剤を含有することができる。本発明において、シランカップリング剤は、加水分解性基とそれ以外の官能基とを有するシラン化合物を意味する。また、加水分解性基とは、ケイ素原子に直結し、加水分解反応及び縮合反応の少なくともいずれかによってシロキサン結合を生じ得る置換基をいう。加水分解性基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられ、アルコキシ基が好ましい。すなわち、シランカップリング剤は、アルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。また、加水分解性基以外の官能基としては、例えば、ビニル基、スチレン基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、エポキシ基、オキセタニル基、アミノ基、ウレイド基、スルフィド基、イソシアネート基、フェニル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基が好ましい。シランカップリング剤は、特開2009−288703号公報の段落番号0018〜0036に記載の化合物、特開2009−242604号公報の段落番号0056〜0066に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。近赤外線カットフィルタ用組成物がシランカップリング剤を含有する場合、近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中のシランカップリング剤の含有量は、0.01〜15.0質量%が好ましく、0.05〜10.0質量%がより好ましい。シランカップリング剤は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(紫外線吸収剤)
近赤外線カットフィルタ用組成物は紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤は、共役ジエン化合物、アミノジエン化合物、サリシレート化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、アクリロニトリル化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物、インドール化合物、トリアジン化合物などを用いることができる。これらの詳細については、特開2012−208374号公報の段落番号0052〜0072、特開2013−68814号公報の段落番号0317〜0334、特開2016−162946号公報の段落番号0061〜0080の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。紫外線吸収剤の具体例としては、下記構造の化合物などが挙げられる。紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、UV−503(大東化学(株)製)などが挙げられる。また、ベンゾトリアゾール化合物としては、ミヨシ油脂製のMYUAシリーズ(化学工業日報、2016年2月1日)が挙げられる。
近赤外線カットフィルタ用組成物が紫外線吸収剤を含有する場合、近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中における紫外線吸収剤の含有量は、0.01〜10質量%が好ましく、0.01〜5質量%がより好ましい。本発明において、紫外線吸収剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
(酸化防止剤)
近赤外線カットフィルタ用組成物は酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤としては、フェノール化合物、亜リン酸エステル化合物、チオエーテル化合物などが挙げられる。フェノール化合物としては、フェノール系酸化防止剤として知られる任意のフェノール化合物を使用することができる。好ましいフェノール化合物としては、ヒンダードフェノール化合物が挙げられる。フェノール性ヒドロキシ基に隣接する部位(オルト位)に置換基を有する化合物が好ましい。前述の置換基としては炭素数1〜22の置換又は無置換のアルキル基が好ましい。また、酸化防止剤は、同一分子内にフェノール基と亜リン酸エステル基を有する化合物も好ましい。また、酸化防止剤は、リン系酸化防止剤も好適に使用することができる。リン系酸化防止剤としてはトリス[2−[[2,4,8,10−テトラキス(1,1−ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−6−イル]オキシ]エチル]アミン、トリス[2−[(4,6,9,11−テトラ−tert−ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−2−イル)オキシ]エチル]アミン、亜リン酸エチルビス(2,4−ジ−tert−ブチル−6−メチルフェニル)などが挙げられる。酸化防止剤の市販品としては、例えば、アデカスタブ AO−20、アデカスタブ AO−30、アデカスタブ AO−40、アデカスタブ AO−50、アデカスタブ AO−50F、アデカスタブ AO−60、アデカスタブ AO−60G、アデカスタブ AO−80、アデカスタブ AO−330(以上、(株)ADEKA)などが挙げられる。
近赤外線カットフィルタ用組成物が酸化防止剤を含有する場合、近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中における酸化防止剤の含有量は、0.01〜20質量%であることが好ましく、0.3〜15質量%であることがより好ましい。酸化防止剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(その他成分)
近赤外線カットフィルタ用組成物は必要に応じて、増感剤、硬化促進剤、フィラー、熱硬化促進剤、可塑剤及びその他の助剤類(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、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)を含有してもよい。これらの成分を適宜含有させることにより、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以降(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の段落番号0237)の記載、特開2008−250074号公報の段落番号0101〜0104、0107〜0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、近赤外線カットフィルタ用組成物は、必要に応じて、潜在酸化防止剤を含有してもよい。潜在酸化防止剤としては、酸化防止剤として機能する部位が保護基で保護された化合物であって、100〜250℃で加熱するか、又は酸/塩基触媒存在下で80〜200℃で加熱することにより保護基が脱離して酸化防止剤として機能する化合物が挙げられる。潜在酸化防止剤としては、国際公開WO2014/021023号公報、国際公開WO2017/030005号公報、特開2017−008219号公報に記載された化合物が挙げられる。市販品としては、アデカアークルズGPA−5001((株)ADEKA製)等が挙げられる。
<カラーフィルタ用組成物>
次に、本発明の構造体のカラーフィルタの製造に用いられるカラーフィルタ用組成物について説明する。
カラーフィルタ用組成物は、有彩色着色剤を含むことが好ましい。有彩色着色剤としては、顔料であってもよく、染料であってもよい。有彩色着色剤の詳細については、上述したものが挙げられる。有彩色着色剤の含有量は、カラーフィルタ用組成物の全固形分中0.1〜70質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましい。上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
カラーフィルタ用組成物は、更に、重合性モノマー、光重合開始剤、樹脂、上述した化合物A、溶剤、顔料誘導体、重合禁止剤、界面活性剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などを含有することができる。これらの詳細については、上述した近赤外線カットフィルタ用組成物に用いられる前述の材料が挙げられ、好ましい範囲も同様である。また、これらの材料の好ましい含有量についても近赤外線カットフィルタ用組成物における含有量と同様である。
<近赤外線透過フィルタ用組成物>
次に、本発明の構造体の近赤外線透過フィルタの製造に用いられる近赤外線透過フィルタ用組成物について説明する。
近赤外線透過フィルタ用組成物は、波長400〜640nmの範囲における吸光度の最小値Aと、最小値Aminと、波長1100〜1300nmの範囲における吸光度の最大値Bmaxとの比であるAmin/Bmaxが5以上であることが好ましく、7.5以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましく、30以上であることが更に好ましい。
ある波長λにおける吸光度Aλは、以下の式(1)により定義される。
Aλ=−log(Tλ/100) ・・・(1)
Aλは、波長λにおける吸光度であり、Tλは、波長λにおける透過率(%)である。
本発明において、吸光度の値は、溶液の状態で測定した値であってもよく、組成物を用いて製膜した膜での値であってもよい。膜の状態で吸光度を測定する場合は、ガラス基板上にスピンコート等の方法により、乾燥後の膜の厚さが所定の厚さとなるように組成物を塗布し、ホットプレートを用いて100℃、120秒間乾燥して調製した膜を用いて測定することが好ましい。膜の厚さは、膜を有する基板について、触針式表面形状測定器(ULVAC社製 DEKTAK150)を用いて測定することができる。
近赤外線透過フィルタ用組成物は、上述した可視光を遮光する色材を含むことが好ましい。可視光を遮光する色材の含有量は、近赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分中10〜70質量%であることが好ましい。下限は、30質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましい。
近赤外線透過フィルタ用組成物は、更に近赤外線吸収剤を含有することができる。近赤外線吸収剤としては、上述した近赤外線カットフィルタの欄で説明した近赤外線吸収色素や他の近赤外線吸収剤が挙げられる。
近赤外線透過フィルタ用組成物が近赤外線吸収剤を含有する場合、近赤外線吸収剤の含有量は、近赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分中1〜30質量%であることが好ましい。上限は、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。下限は、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。
また、近赤外線吸収剤と可視光を遮光する色材との合計の含有量は、近赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分中10〜70質量%であることが好ましい。下限は、20質量%以上が好ましく、25質量%以上がより好ましい。また、近赤外線吸収剤と可視光を遮光する色材との合計量中における、近赤外線吸収剤の含有量は、5〜40質量%であることが好ましい。上限は、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。下限は、10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましい。
近赤外線透過フィルタ用組成物は、更に、重合性モノマー、光重合開始剤、樹脂、上述した化合物A、溶剤、顔料誘導体、重合禁止剤、界面活性剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などを含有することができる。これらの詳細については、上述した近赤外線カットフィルタ用組成物に用いられる前述の材料が挙げられ、好ましい範囲も同様である。また、これらの材料の好ましい含有量についても近赤外線カットフィルタ用組成物における含有量と同様である。
<組成物の収容容器>
上述した各組成物の収容容器としては、特に限定はなく、公知の収容容器を用いることができる。また、収容容器として、原材料や組成物中への不純物混入を抑制することを目的に、容器内壁を6種6層の樹脂で構成する多層ボトルや6種の樹脂を7層構造にしたボトルを使用することも好ましい。このような容器としては例えば特開2015−123351号公報に記載の容器が挙げられる。
<組成物の調製方法>
上述した各組成物は、前述の成分を混合して調製できる。組成物の調製に際しては、全成分を同時に溶剤に溶解または分散して組成物を調製してもよいし、必要に応じては、各成分を適宜配合した2つ以上の溶液または分散液をあらかじめ調製し、使用時(塗布時)
にこれらを混合して組成物として調製してもよい。
<ドライフィルム>
次に、本発明のドライフィルムについて説明する。本発明のドライフィルムは、上述した近赤外線カットフィルタ用組成物を用いて得られるものである。本発明のドライフィルムは、近赤外線カットフィルタ形成用のドライフィルムとして好ましく用いることができる。
ドライフィルムの厚みは、0.1〜20μmであることが好ましい。上限は10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましい。下限は0.2μm以上が好ましく、0.3μm以上がより好ましい。
本発明のドライフィルムは、上述した近赤外線カットフィルタ用組成物をキャリアフィルム(支持体)上に塗布し、乾燥させて製造することができる。
キャリアフィルムとしては、プラスチックフィルムが用いられ、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム等のプラスチックフィルムを用いることが好ましい。キャリアフィルムの厚さについては特に制限はないが、0.1〜150μmの範囲で適宜選択されることが好ましい。
近赤外線カットフィルタ用組成物の塗布方法としては公知の方法を用いることができる。例えば、滴下法(ドロップキャスト);スリットコート法;スプレー法;ロールコート法;回転塗布法(スピンコーティング);流延塗布法;スリットアンドスピン法;プリウェット法(たとえば、特開2009−145395号公報に記載されている方法);インクジェット(例えばオンデマンド方式、ピエゾ方式、サーマル方式)、ノズルジェット等の吐出系印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、反転オフセット印刷、メタルマスク印刷法などの各種印刷法;金型等を用いた転写法;ナノインプリント法などが挙げられる。インクジェットでの適用方法としては、特に限定されず、例えば「広がる・使えるインクジェット−特許に見る無限の可能性−、2005年2月発行、住ベテクノリサーチ」に示された特許公報に記載の方法(特に115ページ〜133ページ)や、特開2003−262716号公報、特開2003−185831号公報、特開2003−261827号公報、特開2012−126830号公報、特開2006−169325号公報などに記載の方法が挙げられる。
乾燥条件としては、50〜130℃の温度で1〜30分間乾燥することが好ましい。
また、キャリアフィルム上に近赤外線カットフィルタ用組成物の塗膜を成膜した後、塗膜の表面に塵が付着するのを防ぐなどの目的で、塗膜の表面にさらに、剥離可能なカバーフィルムを積層することが好ましい。剥離可能なカバーフィルムとしては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、表面処理した紙等を用いることができ、カバーフィルムを剥離する際に、塗膜とカバーフィルムとの接着力が、塗膜とキャリアフィルムとの接着力よりも小さいものであればよい。
<構造体の製造方法>
次に、本発明の構造体の製造方法について説明する。
本発明の構造体の製造方法の第1の態様は、上述した本発明の構造体の製造方法であって、
受光素子の受光面上に、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとを含む積層体で構成された第1の画素を形成する工程と、
受光素子の受光面上であって第1の画素が設けられた領域とは異なる位置に近赤外線透過フィルタを含む第2の画素を形成する工程とを含み、
上記近赤外線カットフィルタは、受光素子の受光面上に上述した近赤外線カットフィルタ用組成物を適用して組成物層を形成する工程と、この組成物層をフォトリソグラフィ法またはドライエッチング法によりパターン形成する工程によって形成される。
また、本発明の構造体の製造方法の第2の態様は、上述した本発明の構造体の製造方法であって、
受光素子の受光面上に、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとを含む積層体で構成された第1の画素を形成する工程と、
受光素子の受光面上であって第1の画素が設けられた領域とは異なる位置に近赤外線透過フィルタを含む第2の画素を形成する工程とを含み、
近赤外線カットフィルタは、受光素子の受光面上に上述したドライフィルムを適用してドライフィルム層を形成する工程と、ドライフィルム層をフォトリソグラフィ法またはドライエッチング法によりパターン形成する工程によって形成される。
本発明の構造体の製造方法の第1および第2の態様において、カラーフィルタおよび近赤外線カットフィルタは、上述した各フィルタ形成用の組成物を用いて製造することができる。たとえば、これらのフィルタは、受光素子の受光面上にフィルタ形成用の組成物を適用して組成物層を形成する工程と、組成物層に対してパターンを形成する工程を経て製造できる。パターン形成方法としては、フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成方法や、ドライエッチング法を用いたパターン形成方法が挙げられる。また、各フィルタの形成順序は特に限定はない。例えば、図1においては、近赤外線カットフィルタ112を最初に形成してもよく、近赤外線透過フィルタ120を最初に形成してもよい。また、近赤外線カットフィルタ112、カラーフィルタ111、近赤外線透過フィルタ120の順に各フィルタを形成してもよく、近赤外線カットフィルタ112、近赤外線透過フィルタ120、カラーフィルタ111の順に各フィルタを形成してもよい。また、図2においては、カラーフィルタ111、近赤外線カットフィルタ112、近赤外線透過フィルタ120の順に各フィルタを形成してもよく、近赤外線透過フィルタ120、カラーフィルタ111、近赤外線カットフィルタ112の順に各フィルタを形成してもよい。以下各工程について説明する。
(第1の態様)
<<組成物層を形成する工程>>
組成物層を形成する工程では、各フィルタ形成用の組成物を用いて、受光素子の受光面上に組成物層を形成する。各組成物の適用方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、滴下法(ドロップキャスト);スリットコート法;スプレー法;ロールコート法;回転塗布法(スピンコーティング);流延塗布法;スリットアンドスピン法;プリウェット法(たとえば、特開2009−145395号公報に記載されている方法);インクジェット(例えばオンデマンド方式、ピエゾ方式、サーマル方式)、ノズルジェット等の吐出系印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、反転オフセット印刷、メタルマスク印刷法などの各種印刷法;金型等を用いた転写法;ナノインプリント法などが挙げられる。インクジェットでの適用方法としては、特に限定されず、例えば「広がる
・使えるインクジェット−特許に見る無限の可能性−、2005年2月発行、住ベテクノリサーチ」に示された特許公報に記載の方法(特に115ページ〜133ページ)や、特開2003−262716号公報、特開2003−185831号公報、特開2003−261827号公報、特開2012−126830号公報、特開2006−169325号公報などに記載の方法が挙げられる。
組成物層は、乾燥(プリベーク)してもよい。プリベーク温度は、150℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましく、110℃以下が更に好ましい。下限は、例えば、50℃以上とすることができ、80℃以上とすることもできる。プリベーク時間は、10秒〜3000秒が好ましく、40〜2500秒がより好ましく、80〜220秒がさらに好ましい。乾燥は、ホットプレート、オーブン等で行うことができる。
(フォトリソグラフィ法でパターン形成する場合)
フォトリソグラフィ法でのパターン形成方法は、組成物層に対しパターン状に露光する工程(露光工程)と、未露光部の組成物層を現像除去してパターンを形成する工程(現像工程)と、を含むことが好ましい。必要に応じて、現像されたパターンをベークする工程
(ポストベーク工程)を設けてもよい。以下、各工程について説明する。
<<露光工程>>
露光工程では組成物層をパターン状に露光する。例えば、組成物層に対し、ステッパー露光機やスキャナ露光機などを用いて、所定のマスクパターンを有するマスクを介して露光することで、パターン露光することができる。これにより、露光部分を硬化することができる。露光に際して用いることができる放射線(光)としては、g線、i線等が挙げられる。また、波長300nm以下の光(好ましくは波長180〜300nmの光)を用いることもできる。波長300nm以下の光としては、KrF線(波長248nm)、ArF線(波長193nm)などが挙げられ、KrF線(波長248nm)が好ましい。照射量(露光量)は、例えば、0.03〜2.5J/cm2が好ましく、0.05〜1.0J/cm2がより好ましく、0.08〜0.5J/cm2が最も好ましい。露光時における酸素濃度については適宜選択することができる。例えば、大気下で露光してもよく、酸素濃度が19体積%以下の低酸素雰囲気下(例えば、15体積%、5体積%、実質的に無酸素)で露光してもよく、酸素濃度が21体積%を超える高酸素雰囲気下(例えば、22体積%、30体積%、50体積%)で露光してもよい。また、露光照度は適宜設定することができ、1000〜100000W/m2の範囲から選択することが好ましい。酸素濃度と露光照度は適宜条件を組み合わせてよく、例えば、酸素濃度10体積%で照度10000W/m2、酸素濃度35体積%で照度20000W/m2などとすることができる。
<<現像工程>>
次に、露光後の組成物層における未露光部の組成物層を現像除去してパターンを形成する。未露光部の組成物層の現像除去は、現像液を用いて行うことができる。これにより、露光工程における未露光部の組成物層が現像液に溶出し、光硬化した部分だけが受光素子上に残る。現像液の温度は、例えば、20〜30℃が好ましい。現像時間は、20〜180秒が好ましい。また、残渣除去性を向上するため、現像液を60秒ごとに振り切り、更に新たに現像液を供給する工程を数回繰り返してもよい。
現像液に用いるアルカリ剤としては、例えば、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジグリコールアミン、ジエタノールアミン、ヒドロキシアミン、エチレンジアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルビス(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセンなどの有機アルカリ性化合物や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどの無機アルカリ性化合物が挙げられる。アルカリ剤は、分子量が大きい化合物の方が環境面および安全面で好ましい。現像液は、これらのアルカリ剤を純水で希釈したアルカリ性水溶液が好ましく使用される。アルカリ性水溶液のアルカリ剤の濃度は、0.001〜10質量%が好ましく、0.01〜1質量%がより好ましい。また、現像液には、界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤の例としては、上述した組成物で説明した界面活性剤が挙げられ、ノニオン系界面活性剤が好ましい。現像液は、移送や保管の便宜などの観点より、一旦濃縮液として製造し、使用時に必要な濃度に希釈してもよい。希釈倍率は特に限定されないが、例えば1.5〜100倍の範囲に設定することができる。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、現像後純水で洗浄(リンス)することが好ましい。
現像後、乾燥を施した後に加熱処理(ポストベーク)を行うこともできる。ポストベークは、膜の硬化を完全なものとするための現像後の加熱処理である。ポストベークを行う場合、ポストベーク温度は、例えば100〜240℃が好ましい。膜硬化の観点から、200〜230℃がより好ましい。ポストベークは、現像後の膜に対して、上記条件になるようにホットプレートやコンベクションオーブン(熱風循環式乾燥機)、高周波加熱機等の加熱手段を用いて、連続式あるいはバッチ式で行うことができる。また、低温プロセスによりパターンを形成する場合は、ポストベークは行わなくてもよい。
(ドライエッチング法でパターン形成する場合)
ドライエッチング法でのパターン形成は、組成物層を硬化して硬化物層を形成し、次いで、この硬化物層上にパターニングされたフォトレジスト層を形成し、次いで、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして硬化物層に対してエッチングガスを用いてドライエッチングするなどの方法で行うことができる。
組成物層の硬化方法としては、加熱処理が好ましい。この態様によれば、組成物層全体をほぼ均一に硬化させることができる。加熱温度としては、150〜240℃が好ましく、180〜230℃がより好ましく、195〜225℃が更に好ましい。加熱時間は、250〜600秒が好ましく、250〜500秒がより好ましく、280〜480秒が更に好ましい。
フォトレジスト層の形成には、例えば、ポジ型の感放射線性組成物が用いられる。ポジ型の感放射線性組成物としては、紫外線(g線、h線、i線)、エキシマレーザ等を含む遠紫外線、電子線、イオンビームおよびX線等の放射線に感応する感放射線性組成物を使用できる。放射線のうち、g線、h線、i線が好ましく、中でもi線が好ましい。具体的には、ポジ型の感放射線性組成物として、キノンジアジド化合物及びアルカリ可溶性樹脂を含有する組成物が好ましい。キノンジアジド化合物及びアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型の感放射線性組成物は、500nm以下の波長の光照射によりキノンジアジド基が分解してカルボキシル基を生じ、結果としてアルカリ不溶状態からアルカリ可溶性になることを利用するものである。キノンジアジド化合物としては、ナフトキノンジアジド化合物が挙げられる。
フォトレジスト層の厚みとしては、0.1〜3μmが好ましく、0.2〜2.5μmが好ましく、0.3〜2μmが更に好ましい。
フォトレジスト層のパターニングは、所定のマスクパターンを介してフォトレジスト層に対して露光し、露光後のフォトレジスト層を現像液で現像処理して行うことができる。
現像液としては上述したものが用いられる。
このようにして形成したレジストパターンをエッチングマスクとして、硬化物層をドライエッチングする。ドライエッチングとしては、パターン断面をより矩形に近く形成する観点や下地素材へのダメージをより低減する観点から、以下の形態で行なうことが好ましい。
フッ素系ガスと酸素ガス(O2)との混合ガスを用い、下地(受光素子など)が露出しない領域(深さ)までエッチングを行なう第1段階のエッチングと、この第1段階のエッチングの後に、窒素ガス(N2)と酸素ガス(O2)との混合ガスを用い、好ましくは下地が露出する領域(深さ)付近までエッチングを行なう第2段階のエッチングと、下地が露出した後に行なうオーバーエッチングとを含む形態が好ましい。以下、ドライエッチングの具体的手法、並びに第1段階のエッチング、第2段階のエッチング、及びオーバーエッチングについて説明する。
ドライエッチングは、下記手法により事前にエッチング条件を求めて行なうことが好ましい。
(1)第1段階のエッチングにおけるエッチングレート(nm/min)と、第2段階のエッチングにおけるエッチングレート(nm/min)とをそれぞれ算出する。
(2)第1段階のエッチングで所望の厚さをエッチングする時間と、第2段階のエッチングで所望の厚さをエッチングする時間とをそれぞれ算出する。
(3)(2)で算出したエッチング時間に従って第1段階のエッチングを実施する。
(4)(2)で算出したエッチング時間に従って第2段階のエッチングを実施する。あるいはエンドポイント検出でエッチング時間を決定し、決定したエッチング時間に従って第2段階のエッチングを実施してもよい。
(5)(3)、(4)の合計時間に対してオーバーエッチング時間を算出し、オーバーエッチングを実施する。
第1段階のエッチング工程で用いる混合ガスとしては、硬化物層を矩形に加工する観点から、フッ素系ガス及び酸素ガス(O2)を含むことが好ましい。また、第1段階のエッチング工程は、下地が露出しない領域までエッチングすることで、下地のダメージを回避することができる。
また、第2段階のエッチング工程及びオーバーエッチング工程は、第1段階のエッチング工程でフッ素系ガス及び酸素ガスの混合ガスにより下地が露出しない領域までエッチングを実施した後、下地のダメージ回避の観点から、窒素ガス及び酸素ガスの混合ガスを用いてエッチング処理を行なうのが好ましい。
第1段階のエッチング工程でのエッチング量と、第2段階のエッチング工程でのエッチング量との比率は、第1段階のエッチング工程でのエッチング処理による矩形性を損なわないように決定することが重要である。なお、全エッチング量(第1段階のエッチング工程でのエッチング量と第2段階のエッチング工程でのエッチング量との総和)中における後者の比率は、0%より大きく50%以下である範囲が好ましく、10〜20%がより好ましい。エッチング量とは、硬化物層の残存する膜厚のことをいう。
また、ドライエッチングにおいては、オーバーエッチング処理を含むことが好ましい。
オーバーエッチング処理は、オーバーエッチング比率を設定して行なうことが好ましい。
また、オーバーエッチング比率は、初めに行なうエッチング処理時間より算出することが好ましい。オーバーエッチング比率は任意に設定できるが、フォトレジストのエッチング耐性と被エッチングパターンの矩形性維持の点で、エッチング工程におけるエッチング処理時間の30%以下であることが好ましく、5〜25%であることがより好ましく、10〜15%であることが特に好ましい。
次いで、ドライエッチング後に残存するレジストパターン(すなわちエッチングマスク)を除去する。レジストパターンの除去は、レジストパターン上に剥離液又は溶剤を付与して、レジストパターンを除去可能な状態にする工程と、レジストパターンを洗浄水を用いて除去する工程とを含むことが好ましい。レジストパターンの除去方法としては、特開2013−54080号公報の段落番号0318〜0324の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
(第2の態様)
第2の態様では、受光素子の受光面上に上述したドライフィルムを適用してドライフィルム層を形成する。ドライフィルム層の形成方法としては、特に限定はなく、従来公知の方法を適用することができる。例えば、ラミネーター等を用いてドライフィルムが受光素子の所望の位置と接触するように受光素子の受光面上に貼り合わせた後、キャリアフィルムを剥がすことにより、受光素子の受光面上にドライフィルム層を形成することができる。
このようにして形成したドライフィルム層をフォトリソグラフィ法またはドライエッチング法によりパターン形成し、好ましくはドライエッチング法によりパターン形成して近赤外線カットフィルタを形成する。フォトリソグラフィ法でのパターン形成方法、および、ドライエッチング法でのパターン形成方法については、上述した第1の態様で説明した方法が挙げられる。
第2の態様では、近赤外線カットフィルタを最初に形成し、ついで、カラーフィルタおよび近赤外線透過フィルタをそれぞれ形成することが好ましい。カラーフィルタと近赤外線透過フィルタの形成順番は特に限定はなく、カラーフィルタ、近赤外線透過フィルタの順番に形成してもよく、近赤外線透過フィルタ、カラーフィルタの順番で形成してもよい。
<光センサ>
本発明の光センサは、本発明の構造体を有する。光センサとしては、固体撮像素子などが挙げられる。本発明の光センサの構成としては、本発明の構造体を有する構成であり、光センサとして機能する構成であれば特に限定はない。本発明の構造体が組み込まれた光センサは、生体認証用途、監視用途、モバイル用途、自動車用途、農業用途、医療用途、距離計測用途、ジェスチャー認識用途などの用途に好ましく用いることができる。
本発明の光センサは、さらいノイズ低減のためにバンドパスフィルタを使用しても良い。バンドパスフィルタを用いることで、好ましくない範囲の光の入射強度が低下し、ノイズが低減される。バンドパスフィルタは、好ましくはデュアルバンドパスフィルタないしマルチバンドパスフィルタが好ましい。バンドパスフィルタは、誘電体多層膜ないしは色材、もしくはこれらの組み合わせからなることが好ましく、中でもこれらの組み合わせはコストと角度依存性の観点で好ましい。
<画像表示装置>
本発明の構造体は、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)表示装置などの画像表示装置に用いることもできる。画像表示装置の定義や詳細については、例えば「電子ディスプレイデバイス(佐々木昭夫著、(株)工業調査会、1990年発行)
」、「ディスプレイデバイス(伊吹順章著、産業図書(株)平成元年発行)」などに記載されている。また、液晶表示装置については、例えば「次世代液晶ディスプレイ技術(内田龍男編集、(株)工業調査会、1994年発行)」に記載されている。本発明が適用できる液晶表示装置に特に制限はなく、例えば、上記の「次世代液晶ディスプレイ技術」に記載されている色々な方式の液晶表示装置に適用できる。
画像表示装置は、白色有機EL素子を有するものであってもよい。白色有機EL素子としては、タンデム構造であることが好ましい。有機EL素子のタンデム構造については、特開2003−45676号公報、三上明義監修、「有機EL技術開発の最前線−高輝度
・高精度・長寿命化・ノウハウ集−」、技術情報協会、326−328ページ、2008年などに記載されている。有機EL素子が発光する白色光のスペクトルは、青色領域(430nm−485nm)、緑色領域(530nm−580nm)及び黄色領域(580nm−620nm)に強い極大発光ピークを有するものが好ましい。これらの発光ピークに加え更に赤色領域(650nm−700nm)に極大発光ピークを有するものがより好ましい。
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。また、構造式中におけるMeはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、iPrはイソプロピル基を表し、tBuはtert−ブチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
[近赤外線カットフィルタ用組成物の調製]
下記表に記載の原料を混合して各近赤外線カットフィルタ用組成物を調製した。なお、樹脂のTgの欄に記載の数値は、樹脂のガラス転移温度(単位:℃)である。また、2種以上の樹脂を含むものについては、ガラス転移温度の高い方の樹脂のガラス転移温度の値である。
上記表に記載の原料は以下の通りである。
(近赤外線吸収剤)
近赤外線吸収剤1:下記構造の化合物(スクアリリウム化合物)
近赤外線吸収剤2:下記構造の化合物(スクアリリウム化合物)
近赤外線吸収剤3:下記構造の化合物(スクアリリウム化合物)
近赤外線吸収剤4:下記構造の化合物(スクアリリウム化合物)
近赤外線吸収剤5:下記構造の化合物(クロコニウム化合物)
近赤外線吸収剤6:NK−5060((株)林原製、シアニン化合物)
近赤外線吸収剤7:国際公開WO2010/095676号公報の製造例1の化合物(イミニウム化合物)
近赤外線吸収剤8:下記構造の化合物(フタロシアニン化合物)
近赤外線吸収剤9:YMF−02(住友金属鉱山(株)製、タングステン粒子の分散物、顔料分18.5質量%、分散剤10質量%)
近赤外線吸収剤10:PI−3(三菱マテリアル(株)製、ITO(Indium Tin Oxide)分散液、顔料分20質量%、分散剤2質量%)
近赤外線吸収剤11:KHF−5AH(住友金属鉱山(株)製、LaB6分散液、顔料分8.4質量%、分散剤7.8質量%)
近赤外線吸収剤12:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−1)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤13:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−1)の14質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の2.8質量%と、分散剤1の10質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤14:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−1)の3.5質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の0.7質量%と、分散剤1の2.5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤15:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−1)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の2.8質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤16:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−1)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の0.7質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤17:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−1)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の1.4質量%と、分散剤1の7.5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤18:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−1)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の1.4質量%と、分散剤1の2.5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤19:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−1)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がシクロヘキサノンである分散液
近赤外線吸収剤20:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−1)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−6)の1.4質量%と、分散剤2の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤21:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−1)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−14)の1.4質量%と、分散剤2の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤22:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−14)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤23:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−13)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤24:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−15)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤25:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−17)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤26:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−33)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−2)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤27:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−24)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−1)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤28:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−25)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−1)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤29:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−27)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−1)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤30:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−30)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−1)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤31:近赤外線吸収色素として下記構造の化合物(SQ−21)の7質量%と、顔料誘導体として下記構造の化合物(B−3)の1.4質量%と、分散剤1の5質量%と、残部がPGMEAである分散液
近赤外線吸収剤32:下記構造の化合物(スクアリリウム化合物)
近赤外線吸収剤33:下記構造の化合物(クロコニウム化合物)
近赤外線吸収剤34:下記構造の化合物(クロコニウム化合物)
近赤外線吸収剤12〜31に用いた近赤外線吸収色素、顔料誘導体および分散剤は以下の通りである。
[近赤外線吸収色素]
化合物(SQ−1)、(SQ−13)、(SQ−14)、(SQ−15)、(SQ−17)、(SQ−21)、(SQ−24)、(SQ−25)、(SQ−27)、(SQ−30)、(SQ−33):下記構造の化合物(いずれもスクアリリウム化合物である)
[分散剤]
分散剤1:下記構造のブロック型樹脂(アミン価=90mgKOH/g、4級アンモニウム塩価=30mgKOH/g、重量平均分子量=9800)。主鎖に付記した数値は繰り返し単位のモル比を表す。
分散剤2:ソルスパース36000(日本ルーブリゾール(株)製)
(界面活性剤)
界面活性剤1:メガファックF−554(DIC(株)製、フッ素系界面活性剤)
界面活性剤2:フタージェント FTX−218(ネオス社製、フッ素系界面活性剤)
界面活性剤3:KF−6001(信越シリコーン(株)製、シリコン系界面活性剤)
(樹脂または前駆体)
樹脂1:ARTON F4520(JSR(株)製、ノルボルネン樹脂、ガラス転移温度=164℃)
樹脂2:ARTON D4540(JSR(株)製、ノルボルネン樹脂、ガラス転移温度=128℃)
樹脂3:ネオプリム S−200(三菱ガス化学(株)製、ポリイミド樹脂、ガラス転移温度=300℃)
樹脂R1:サイクロマーACA210β(ダイセルオルネクス(株)製、アクリル樹脂、ガラス転移温度=19℃)
前駆体1:以下の方法で合成したポリイミド前駆体
4,4’−ジアミノフェニルエーテル(0.30モル当量)、パラフェニレンジアミン
(0.65モル当量)およびビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(0.05モル当量)を、850gのγ−ブチロラクトンおよび850gのN−メチル−2−ピロリドンと共に仕込み、3,3’,4,4’−オキシジフタルカルボン酸二無水物(0.9975モル当量)を添加し、80℃で3時間反応させた。無水マレイン酸(0.02モル当量)を添加し、更に80℃で1時間反応させ、ポリイミド前駆体樹脂溶液(ポリイミド前駆体の濃度20重量%)を得た。このポリイミド前駆体樹脂により形成される樹脂
(ポリイミド樹脂)のガラス転移温度は100℃以上である。
(溶剤)
溶剤1:ジクロロメタン
溶剤2:トリクロロメタン
溶剤3:トルエン
(添加剤)
添加剤1:アデカスタブ AO−80((株)ADEKA製、酸化防止剤)
添加剤2:下記構造の化合物(紫外線吸収剤)
添加剤3:オグソールPG−100(大阪ガスケミカル(株)製、エポキシ化合物)
添加剤4:オグソールEA−0300(大阪ガスケミカル(株)製、重合性モノマー)
添加剤5:IRGACURE OXE 01(BASF社製、光重合開始剤)
[カラーフィルタ用組成物の調製]
(Red組成物1)
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール
(株)製)でろ過して、Red組成物1を調製した。
Red顔料分散液 ・・51.7質量部
樹脂14 ・・・0.6質量部
重合性モノマー14 ・・・0.6質量部
光重合開始剤11 ・・・0.4質量部
界面活性剤11 ・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV−503、大東化学(株)製) ・・・0.3質量部
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) ・・・42.6質量部
(Green組成物1)
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール
(株)製)でろ過して、Green組成物1を調製した。
Green顔料分散液 ・・・73.7質量部
樹脂14 ・・・0.3質量部
重合性モノマー11 ・・・1.2質量部
光重合開始剤11 ・・・0.6質量部
界面活性剤11 ・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV−503、大東化学(株)製) ・・・0.5質量部
PGMEA ・・・19.5質量部
(Blue組成物1)
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール
(株)製)でろ過して、Blue組成物1を調製した。
Blue顔料分散液 44.9質量部
樹脂14 ・・・2.1質量部
重合性モノマー11 ・・・1.5質量部
重合性モノマー14 ・・・0.7質量部
光重合開始剤11 ・・・0.8質量部
界面活性剤11 ・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV−503、大東化学(株)製) ・・・0.3質量部
PGMEA ・・・45.8質量部
[近赤外線透過フィルタ用組成物の調製]
(IR−pass組成物)
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール
(株)製)でろ過して、IR−pass組成物1を調製した。
顔料分散液1−1 ・・・46.5質量部
顔料分散液1−2 ・・・37.1質量部
重合性モノマー15 ・・・1.8質量部
樹脂14 ・・・1.1質量部
光重合開始剤12 ・・・0.9質量部
界面活性剤11 ・・・4.2質量部
重合禁止剤(p−メトキシフェノール) ・・・0.001質量部
シランカップリング剤 ・・・0.6質量部
PGMEA ・・・7.8質量部
(IR−pass組成物2)
特許第6263964号公報の感光性組成物1をIR−pass組成物2として用いた。
(IR−pass組成物3)
特許第6263964号公報の感光性組成物2をIR−pass組成物3として用いた。
(IR−pass組成物4)
特許第6263964号公報の感光性組成物3をIR−pass組成物4として用いた。
(IR−pass組成物5)
特許第6263964号公報の感光性組成物4をIR−pass組成物5として用いた。
(IR−pass組成物6)
特許第6263964号公報の感光性組成物5をIR−pass組成物6として用いた。
(IR−pass組成物7)
特許第6263964号公報の感光性組成物6をIR−pass組成物7として用いた。
(IR−pass組成物8)
特開2016−177079号公報の実施例7の組成物をIR−pass組成物8として用いた。
Red組成物1、Green組成物1、Blue組成物1およびIR−pass組成物1に使用した原料は以下の通りである。
・Red顔料分散液
C.I.Pigment Red 254を9.6質量部、C.I.Pigment Yellow 139を4.3質量部、分散剤(Disperbyk−161、BYKChemie社製)を6.8質量部、PGMEAを79.3質量部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Red顔料分散液を得た。
・Green顔料分散液
C.I.Pigment Green 36を6.4質量部、C.I.Pigment
Yellow 150を5.3質量部、分散剤(Disperbyk−161、BYKChemie社製)を5.2質量部、PGMEAを83.1質量部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Green顔料分散液を得た。
・Blue顔料分散液
C.I.Pigment Blue 15:6を9.7質量部、C.I.Pigment Violet 23を2.4質量部、分散剤(Disperbyk−161、BYKChemie社製)を5.5質量部、PGMEAを82.4質量部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Blue顔料分散液を得た。
・顔料分散液1−1
下記成分を、0.3mm径のジルコニアビーズを使用して、ビーズミル(減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製))で、3時間、混合、分散して、顔料分散液1−1を調製した。
・赤色顔料(C.I.Pigment Red 254)及び黄色顔料(C.I.Pigment Yellow 139)からなる混合顔料 ・・・11.8質量部
・樹脂(Disperbyk−111、BYKChemie社製) ・・・9.1質量部
・PGMEA ・・・79.1質量部
・顔料分散液1−2
下記成分を、0.3mm径のジルコニアビーズを使用して、ビーズミル(減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製))で、3時間、混合、分散して、顔料分散液1−2を調製した。
・青色顔料(C.I.Pigment Blue 15:6)及び紫色顔料(C.I.Pigment Violet 23)からなる混合顔料 ・・・12.6質量部
・樹脂(Disperbyk−111、BYKChemie社製) ・・・2.0質量部
・樹脂13 ・・・3.3質量部
・シクロヘキサノン ・・・31.2質量部
・PGMEA ・・・50.9質量部
・樹脂13:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=10,000、酸価=70mgKOH/g、ガラス転移温度=79℃)
・樹脂14:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=10,000、酸価=70mgKOH/g、ガラス転移温度=46℃)
[試験例1]
<構造体の製造>
下記表の近赤外線カットフィルタの欄に記載の組成物を、8インチ(20.32cm)のシリコンウエハまたはガラス基板上にスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃で2分間加熱した。
次いで、ホットプレートを用いて220℃で300秒間加熱処理を行うことで、硬化物層を形成した。この硬化物層の膜厚は1.0μmであった。
次いで、硬化物層の上に、ポジ型フォトレジスト「FHi622BC」(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を塗布し、110℃で1分間プリベークを行い、膜厚3.0μmのフォトレジスト層を形成した。
続いて、フォトレジスト層に対し、i線ステッパー(キャノン(株)製)を用いて200mJ/cm2の露光量でパターン露光し、次いで、フォトレジスト層の温度又は雰囲気温度が90℃となる温度で1分間加熱処理を行なった。その後、現像液「FHD−5」(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を用いて1分間の現像処理を行ない、さらに110℃で1分間のポストベーク処理を実施して、レジストパターンを形成した。
次に、レジストパターンをエッチングマスクとして、硬化物層のドライエッチングを以下の手順で行った。
ドライエッチング装置(日立ハイテクノロジーズ社製、U−621)にて、RFパワー:800W、アンテナバイアス:400W、ウエハバイアス:200W、チャンバーの内部圧力:4.0Pa、基板温度:50℃、混合ガスのガス種及び流量を、CF4:80mL/min、O2:40mL/min、Ar:800mL/minとして、80秒の第1段階のエッチング処理を実施した。
次いで、同一のエッチングチャンバーにて、RFパワー:600W、アンテナバイアス:100W、ウエハバイアス:250W、チャンバーの内部圧力:2.0Pa、基板温度:50℃、混合ガスのガス種及び流量をN2:500mL/min、O2:50mL/min、Ar:500mL/minとし(N2/O2/Ar=10/1/10)、28秒の第2段階エッチング処理、オーバーエッチング処理を実施した。
上記条件でドライエッチングを行った後、フォトレジスト剥離液「MS230C」(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を使用して120秒間、剥離処理を実施してレジストを除去し、更に純水による洗浄、スピン乾燥を実施した。その後、100℃で2分間の脱水ベーク処理を行った。
以上により、2μm四方のBayerパターン(近赤外線カットフィルタ)を形成した。
次に、近赤外線カットフィルタのパターン上に、Red組成物1を製膜後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用い、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用い、200℃で5分間加熱することで、近赤外線カットフィルタのパターン上にGreen組成物をパターニングした。同様にGreen組成物1、Blue組成物1を順次パターニングし、赤、緑および青の着色パターンを形成してカラーフィルタを形成した。
次に、上記パターン形成した膜上に、近赤外線透過フィルタの欄に記載の組成物を、製膜後の膜厚が2.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱した。なお、実施例109については、Red組成物1とBlue組成物1を積層して製膜後の膜厚が2.0μmの積層膜を形成した(Red組成物1の膜厚=1.0μm、Blue組成物1の膜厚=1.0μm)。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで、近赤外線カットフィルタのパターンの抜け部分に、近赤外線透過フィルタのパターンを形成した。このようにして図1に示す構造体を製造した。
<評価>
(塗布性)
下記表の近赤外線カットフィルタの欄に記載の組成物を、8インチ(20.32cm)
のシリコンウエハ上にスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃で2分間加熱した。プリベークした後の膜の膜厚を、非接触式膜厚計(FILMMETRICSF−50、松下テクノトレーディング社製)を用いて測定し、膜の面内均一性(レンジ:Δ値[μm]=Max−Min)を求め、以下の基準で塗布性を評価した。
5:Δ値<20nm4:20nm≦Δ値<30nm3:30nm≦Δ値<50nm2:50nm≦Δ値<100nm1:100nm≦Δ値
(ボイド)
試験例1で作製した構造体を、温度50℃、湿度70%に設定した定温定湿庫に6ヶ月保管し、耐湿性評価を実施した。耐湿性試験後の構造体を割断し、走査型電子顕微鏡を用いて観察(測定倍率=10000倍)し、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとの界面、および、近赤外線透過フィルタのパターン側面と近赤外線カットフィルタのパターン側面のボイド(空隙および亀裂)の有無を観察した。
5:カラーフィルタの各色のパターンと近赤外線カットフィルタのパターンとの界面、および、近赤外線透過フィルタのパターン側面と近赤外線カットフィルタのパターン側面のいずれにも、亀裂および空隙がない。
4:カラーフィルタの各色のパターンと近赤外線カットフィルタとの間には亀裂および空隙がみられないが、近赤外線透過フィルタのパターン側面と近赤外線カットフィルタのパターン側面の界面において、わずかに亀裂が見られる。
3:カラーフィルタの各色のパターンと近赤外線カットフィルタとの間には亀裂および空隙がみられないが、近赤外線透過フィルタのパターン側面と近赤外線カットフィルタのパターン側面の界面において、空隙が見られる。
2:カラーフィルタの赤色、青色、緑色のいずれかのパターンと、近赤外線カットフィルタとの間に空隙がみられる。
1:カラーフィルタの赤色のパターンと近赤外線カットフィルタとの間、カラーフィルタの青色のパターンと近赤外線カットフィルタとの間、および、カラーフィルタの緑色のパターンと近赤外線カットフィルタとの間のいずれにも空隙がみられる。
(分光)
各実施例および比較例の近赤外線カットフィルタ形成用の組成物をプリベーク後の膜厚が1.0μmとなるようにスピンコーター(ミカサ(株)製)を用いてガラス基板上に塗布して塗膜を形成した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃、120秒間の加熱
(プリベーク)を行った後、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を用いて1000mJ/cm2の露光量で全面露光を行った後、再度ホットプレートを用いて200℃、300秒間の加熱(ポストベーク)を行い、膜を得た。得られた膜について、波長400〜1300nmの光の吸光度を測定し、波長400〜600nmの範囲における吸光度の最大値A1と、波長700〜1300nmの範囲における極大吸収波長での吸光度A2との比であるA1/A2を算出し、以下の基準で分光性能を評価した。
A:A1/A2が0.3以下
B:A1/A2が0.3より大きい
(耐熱性)
試験例1で作製した構造体を、120℃に設定した高温庫に1000時間保管し、耐熱性評価を実施した。
耐熱性評価前後の構造体について、波長400〜1300nmの光の透過率T%を測定し、その差分であるΔT%=|T%(耐熱性試験前)−T%(耐熱性試験後)|を求めて耐熱性を評価した。なお、耐熱性の評価においては、ガラス基板上に各フィルタを形成した構造体を用いた。
5:ΔT%<3%
4:3%≦ΔT%<5%
3:5%≦ΔT%<10%
2:10%≦ΔT%<20%
1:20%≦ΔT%
(耐光性)
試験例1で作製した構造体を、耐光試験機(照度1万Lx、温度50℃、湿度50%)
に6ヶ月入れ、耐光性評価を実施した。
耐光性評価前後の構造体について、波長400〜1300nmの光の透過率T%を測定し、その差分であるΔT%=|T%(耐光性試験前)−T%(耐光性試験後)|を求めて耐光性を評価した。なお、耐光性の評価においては、ガラス基板上に各フィルタを形成した構造体を用いた。
5:ΔT%<3%
4:3%≦ΔT%<5%
3:5%≦ΔT%<10%
2:10%≦ΔT%<20%
1:20%≦ΔT%
上記表に示す通り、実施例は、耐熱性および分光特性が良好で、ボイドの発生が抑制された近赤外線カットフィルタを有する構造体を提供することができた。また、実施例の構造体について、表面・界面切削装置(DN−20S型、ダイプラ・ウィンテス社製)により斜め切削を行い、断面を露出させた。露出させた断面について、X線光電子分光分析装置(島津製作所 ESCA−3400)を用いて、近赤外線カットフィルタの表面から厚み方向に0〜5%の範囲の領域におけるフッ素原子およびケイ素原子の合計(atmF+si)と炭素原子(atmc)の比率(atmF+sii/atmc)と、近赤外線カットフィルタの表面から厚み方向に60〜70%の範囲における領域における上記比率(atmF+sii/atmc)を測定したところ、近赤外線カットフィルタの表面から厚み方向に0〜5%の範囲の領域における上記比率(atmF+sii/atmc)の方が高かった。このことから、実施例の構造体について、近赤外線カットフィルタの一方の表面から厚み方向に0〜5%の範囲における領域の濃度が、前述の表面から厚み方向に60〜70%の範囲における領域の濃度よりも高いことがわかる。
また、各実施例の構造体について、公知の方法に従い固体撮像素子に組み込んだ。得られた固体撮像素子について低照度の環境下(0.001Lux)で赤外発光ダイオード(赤外LED)光源から光を照射し、画像の取り込みを行い、画像性能を評価した。これらの固体撮像素子は、画像上で被写体をはっきりと認識できた。また、入射角依存性が良好であった。
[試験例2]
16μm厚のポリエチレンテレフタレートフィルム(G2−16、帝人(株)製、商品名)をキャリアフィルムとし、このキャリアフィルム上に、実施例1〜38の組成物を、乾燥後の膜厚が1μmとなるように塗布し、熱風対流式乾燥機を用いて75℃で30分間乾燥して近赤外線カットフィルタ用組成物のドライフィルムを形成した。続いて、ドライフィルムのキャリアフィルムと接している側とは反対側の表面上に、ポリエチレンフィルム(NF−15、タマポリ(株)製、商品名)(保護層)を貼り合わせてドライフィルム積層体を得た。
次に、8インチ(20.32cm)のシリコンウエハ上に、上記ドライフィルム積層体の保護層を剥離しながら、ラミネート装置(タカトリ株式会社製、VTM−200M)を用いて、ステージ温度80℃、ロール温度80℃、真空度150Pa、貼付速度5mm/秒、貼付圧力0.2Mpaの条件でラミネートしてドライフィルムをシリコンウエハ上に積層した。次いで、試験例1と同様にしてドライエッチング法でパターン形成を行い、2μm四方のBayerパターン(近赤外線カットフィルタ)を形成した。
次に、近赤外線カットフィルタのパターン上に、Red組成物1を製膜後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用い、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用い、200℃で5分間加熱することで、近赤外線カットフィルタのパターン上にRed組成物をパターニングした。同様にGreen組成物1、Blue組成物1を順次パターニングし、赤、緑および青の着色パターンを形成してカラーフィルタを形成した。
次に、上記パターン形成した膜上に、IR−pass組成物1を、製膜後の膜厚が2.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで、近赤外線カットフィルタの抜け部分に、近赤外線透過フィルタのパターンを形成した。このようにして図1に示す構造体を製造した。
得られた構造体について、試験例1と同様の評価を行ったところ、試験例1で得られた構造体と同様の効果が得られた。
111:カラーフィルタ
111a、111b、111c:着色画素
112:近赤外線カットフィルタ
120:近赤外線透過フィルタ
130:受光素子
131:下地層
132:中間層
133:平坦化層
201〜205:構造体
Claims (12)
- 受光素子と、
前記受光素子の受光面上に設けられた、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとを含む積層体で構成された第1の画素と、
前記受光素子の受光面上であって前記第1の画素が設けられた領域とは異なる位置に設けられた、近赤外線透過フィルタを含む第2の画素と、を有し、
前記近赤外線カットフィルタは、近赤外線吸収色素と、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂と、界面活性剤とを含み、
前記近赤外線吸収色素は、同一の分子内にカチオンとアニオンとを有する色素化合物、カチオン性発色団と対アニオンとの塩である色素化合物、および、アニオン性発色団と対カチオンとの塩である色素化合物から選ばれる少なくとも1つであって、スクアリリウム化合物またはクロコニウム化合物であり、
前記界面活性剤は、フッ素系界面活性剤またはシリコン系界面活性剤であり、
前記近赤外線カットフィルタ中の近赤外線吸収色素の含有量が10質量%以上である、
、構造体。 - 前記近赤外線カットフィルタは、ガラス転移温度が100℃以上の環状オレフィン樹脂を含む、請求項1に記載の構造体。
- 前記カラーフィルタが界面活性剤を含む、請求項1または2に記載の構造体。
- 前記界面活性剤がフッ素系界面活性剤である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記近赤外線カットフィルタ中の界面活性剤の含有量が10〜10000質量ppmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記近赤外線カットフィルタの界面活性剤の濃度について、近赤外線カットフィルタの一方の表面から厚み方向に0〜5%の範囲における領域の濃度が、前記表面から厚み方向に60〜70%の範囲における領域の濃度よりも高い、請求項1〜5のいずれか1項に記載の構造体。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の構造体の近赤外線カットフィルタの製造に用いられる近赤外線カットフィルタ用組成物であって、
近赤外線吸収色素と、
ガラス転移温度が100℃以上の樹脂、及び、ガラス転移温度が100℃以上の樹脂の前駆体よりなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物と、
界面活性剤と、を含み、
前記近赤外線吸収色素は、同一の分子内にカチオンとアニオンとを有する色素化合物、カチオン性発色団と対アニオンとの塩である色素化合物、および、アニオン性発色団と対カチオンとの塩である色素化合物から選ばれる少なくとも1つであって、スクアリリウム化合物またはクロコニウム化合物であり、
前記界面活性剤は、フッ素系界面活性剤またはシリコン系界面活性剤であり、
前記近赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分中における近赤外線吸収色素の含有量が10質量%以上である、
近赤外線カットフィルタ用組成物。 - 請求項7に記載の近赤外線カットフィルタ用組成物を用いて得られるドライフィルム。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の構造体の製造方法であって、
前記受光素子の受光面上に、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとを含む積層体で構成された第1の画素を形成する工程と、
前記受光素子の受光面上であって前記第1の画素が設けられた領域とは異なる位置に近赤外線透過フィルタを含む第2の画素を形成する工程とを含み、
前記近赤外線カットフィルタは、受光素子の受光面上に請求項7に記載の近赤外線カットフィルタ用組成物を適用して組成物層を形成する工程と、前記組成物層をフォトリソグラフィ法またはドライエッチング法によりパターン形成する工程によって形成される、構造体の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の構造体の製造方法であって、
前記受光素子の受光面上に、カラーフィルタと近赤外線カットフィルタとを含む積層体で構成された第1の画素を形成する工程と、
前記受光素子の受光面上であって前記第1の画素が設けられた領域とは異なる位置に近赤外線透過フィルタを含む第2の画素を形成する工程とを含み、
前記近赤外線カットフィルタは、受光素子の受光面上に請求項8に記載のドライフィルムを適用してドライフィルム層を形成する工程と、前記ドライフィルム層をフォトリソグラフィ法またはドライエッチング法によりパターン形成する工程によって形成される、構造体の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の構造体を含む光センサ。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の構造体を含む画像表示装置。
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