JPH1088014A - マゼンタ色ジアゾ色素とカラーフィルタと固体撮像素子 - Google Patents

マゼンタ色ジアゾ色素とカラーフィルタと固体撮像素子

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JPH1088014A
JPH1088014A JP23901196A JP23901196A JPH1088014A JP H1088014 A JPH1088014 A JP H1088014A JP 23901196 A JP23901196 A JP 23901196A JP 23901196 A JP23901196 A JP 23901196A JP H1088014 A JPH1088014 A JP H1088014A
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JP
Japan
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electron
formula
hydrogen atom
represented
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Pending
Application number
JP23901196A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Matsuzawa
伸行 松澤
Hiroshi Shoji
浩士 庄司
Noriyuki Kishii
典之 岸井
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間使用しても退色するなどの欠点が生じ
ないカラーフィルタを提供すること。 【解決手段】 次の化学式1によって与えられる構造を
有することを特徴とするマゼンタ色ジアゾ色素と該色素
を用いるカラーフィルタと該カラーフィルタを用いる固
体撮像素子である。 【化1】 ここで、R1、R2、R3及びR4はいかなる置換基でも良
いし、Hでも良い。R18は、電子受容基である。R15
びR16又はR16及びR17は、−SO2NR1920で示さ
れる置換基である。R12、R13及びR14はH又は弱い電
子供与/受容基である。R8及び/又はR10はOH基で
ある。R9及び/又はR11は電子受容基である。R19
びR20はH、アルキル基又は置換アルキル基である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマゼンタ色ジアゾ色
素と該ジアゾ色素を用いるカラーフィルタと該カラーフ
ィルタを用いる固体撮像素子に関し、特に電荷結合素子
若しくは液晶表示素子等の撮像素子用のカラーフィルタ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体撮像素子用のカラーフィルタの製造
工程は、支持体上に製膜したゼラチン若しくはカゼイン
蛋白等からなる層にフォトリソグラフィー過程によるパ
ターンを生成した後、固着及び色素による染色を行う手
法がとられている(特開平2−167504号)。しか
しながら、この手法による製造工程においては、各色ご
とにゼラチン若しくはカゼイン蛋白等を塗布する工程
と、その後、染色のための有機色素を塗布する工程の二
工程が必要である。
【0003】このため、各色ごとの塗布工程が一工程で
済む有機色素を含有するレジスト材料を用いた製造方法
(特開平4−163552号、特開平4−128703
号、特開平7−134207号)が近年、採用されるよ
うになってきている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記有
機色素を含有するレジスト材料を用いた製造方法らも次
のような解決すべき課題がある。それは、レジスト材料
の原液に可溶な、例えば化学式3に示すマゼンタ色用有
機色素は、光に対する安定性に乏しい傾向にあり、長期
間の使用によりフィルタが退色するという不具合であ
る。
【化3】 ここで、R21は化学式4で与えられる。
【化4】 本発明の課題は、上記問題点を解決して、長期間使用し
ても退色するなどの欠点が生じないカラーフィルタを提
供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は次の
構成によって解決される。すなわち、化学式1によって
与えられる構造を有することを特徴とするマゼンタ色ジ
アゾ色素である。
【化1】
【0006】ここで、R1、R2、R3及びR4はいかなる
置換基でも良いし、水素原子でも良い。また、全てが同
じ置換基であっても良いし、そうでなくとも良い。
【0007】R18は、電子受容基(例えば、Cl基、B
r基、CN基、COH基又はNO2基)である。
【0008】R15及びR16又はR16及びR17は、化学式
2で示される置換基である。R15及びR16が化学式2で
示される置換基である場合のR17、R16及びR17が化学
式2で示される置換基である場合のR15は水素原子又は
弱い電子供与基又は電子受容基(例えば、CH3基、C
3CH2基又はF基)である。
【0009】R12、R13及びR14は水素原子又は弱い電
子供与基又は電子受容基(例えば、CH3基、CH3CH
2基又はF基)である。
【0010】R8及び/又はR10はOH基であるか又は
9及び/又はR11は電子受容基(例えば、Cl基、B
r基、CN基、COH基又はNO2基)である。R8がO
H基である場合には、R9及びR10又はR9及びR11は、
化学式2で示される置換基である。R8がOH基であ
り、R9及びR10が化学式2である場合のR6、R7及び
11は水素原子又は弱い電子供与基又は電子受容基(例
えば、CH3基、CH3CH2基又はF基)である。
【0011】R8がOH基であり、R9とR11が化学式2
である場合のR6、R7及びR10は水素原子又は弱い電子
供与基又は電子受容基(例えば、CH3基、CH3CH2
基又はF基)である。
【0012】R10がOH基である場合には、R9及びR
11は化学式2で示される置換基であり、R6、R7及びR
8は水素原子又は弱い電子供与基又は電子受容基(例え
ば、CH3基、CH3CH2基又はF基)である。
【0013】R8及びR10がOH基である場合には、R9
及びR11は化学式2で示される置換基であり、R6及び
7は水素原子又は弱い電子供与基又は電子受容基(例
えば、CH3基、CH3CH2基又はF基)である。
【0014】R9が電子受容基である場合には、R8及び
10は化学式2で示される置換基であり、R6、R7及び
11は水素原子又は弱い電子供与基又は電子受容基(例
えば、CH3基、CH3CH2基又はF基)である。
【0015】R11が電子受容基である場合には、R9
びR10又はR8及びR10は化学式2で示される置換基で
ある。R9及びR10が化学式2である場合のR6、R7
びR8並びにR8及びR10が化学式2である場合のR6
7及びR9は水素原子又は弱い電子供与基又は電子受容
基(例えば、CH3基、CH3CH2基又はF基)であ
る。
【0016】R9及びR11が電子受容基である場合に
は、R8及びR10は化学式2で示される置換基であり、
6及びR7は水素原子又は弱い電子供与基又は電子受容
基(例えば、CH3基、CH3CH2基又はF基)であ
る。
【化2】
【0017】ここで、R19及びR20は水素原子、アルキ
ル基又は置換アルキル基(例えば、メチル基、ターシャ
リブチル基又はパーフロロエチル基等)である。
【0018】R19及びR20は、同じ置換基でも良いし、
異なっていてもよい。但し、R19及びR20の両方が、水
素原子であってはならない。
【0019】本発明には支持体上に前記マゼンタ色ジア
ゾ色素を含有するレジスト材料よりなる膜を設けたカラ
ーフィルタおよび該カラーフィルタを用いる固体撮像素
子も含まれる。
【0020】一般に、有機色素の光退色は反応性の高い
励起一重項酸素が有機色素と反応することによって生じ
る。有機色素は光が照射された場合、この色素は照射さ
れた光により、基底状態から励起状態へと励起される。
この励起状態にある有機色素と基底状態にある酸素分子
との間のエネルギー移動により、励起一重項酸素が生成
するのである(丸山、大槻著、「有機ラジカルおよび光
反応」;丸善(株)、1983年発行)。このため、有
機色素の光退色を防ぐためには、励起一重項酸素の生成
量を減少させるか、または、一重項酸素と色素分子の間
の反応を阻害するかまたは起こりにくくすればよい。
【0021】一重項酸素とジアゾ色素分子との間の酸化
反応は、有機色素中のジアゾ部に対する酸素原子の1,
2−付加反応による(丸山、大槻著、「有機ラジカルお
よび光反応」;丸善(株)、1983年発行)。このた
め、ジアゾ色素の光に対する安定性を向上させるには、
ジアゾ部の電子密度が低く、酸素分子との反応が進みに
くい化合物を選択すれば良いことになる。
【0022】そこで、本発明者らは、化学式3で与えら
れる従来型のジアゾ色素の耐光性を向上させるために、
化学式3のジアゾ色素基本骨格で、置換基の位置の異な
るジアゾ色素について、理論計算を行い、ジアゾ部の電
荷密度を算出した。計算は、半経験的分子軌道法によっ
て行った。すなわち、半経験的分子軌道法の一つであ
る、MNDOハミルトニアン(Stewart,J.J.P.,J. Comp
ut-.Aided Mol. Design,1985,107,3902)
を採用し、積分項のパラメータとしてはAM−1(Dewa
r,M.J.S.;Zoebisch,E.G.;Healy,E.F.Stewart,J.J.P.,J.
Am.Chem.Soc.,1985,107,3902.)のパラ
メータを用いた。使用したプログラム名はMOPAC
(Stewart,J.J.P.,QCPE Program455,1983;ve
r.6.00.)である。全ての分子について、構造最適
化を行った。全ての計算は、米国Cray社製スーパー
コンピュータJ916/12−4096上で行った。
【0023】計算結果を表1に示す。尚、表1中の置換
位置の定義は化学式5による。
【表1】
【化5】
【0024】これらの結果から、まず、化学式5の中
の、左側のナフタレン環の側の置換基であるCl基(電
子受容基)は、表1の中の化合物3と化合物6及び化合
物13と化合物14及び化合物9と化合物10との値の
比較より7−位にあることが望ましいことが分かる。ま
た、より電子受容性(例えば、Br基、CN基、COH
基又はNO2基等)の大きな基を用いれば、より電荷の
絶対値は小さくなり、耐光性は向上するものと期待され
る。
【0025】また、化学式5の中、右側のナフタレン環
の側の置換基であるOH基は、4’−位か6’−位にあ
ることが望ましい(化合物18と化合物21、若しくは
化合物22と化合物25についての計算値の比較によ
る。)(表1中の化合物18と化合物21又は化合物2
2と化合物25についての計算値の比較による)。特
に、6’−位を置換した方が望ましいと分かる(表1中
の化合物19と化合物24についての計算値の比較によ
る)。更に、OH基の様な電子供与性の基よりも、電子
受容性(例えば、Cl基、Br基、CN基、COH基又
はNO2基等)の基で5’−位か7’−位を置換した方
が、より電荷の絶対値は小さくなり、耐光性は向上する
ものと考えられる。
【0026】SO2NHCH2CH(CH3)CH2CH3
基(表1中の化合物5)、SO2NHMe基(表1中の
化合物3)、SO2NMe2基(表1中の化合物4)、及
びSO2NH2基(表1中の化合物2)について比較する
と、まず、SO2NHCH2CH(CH3)CH2CH3
で置換された化合物(表1中の化合物5)の値と、それ
に対応するCH2CH(CH3)CH2CH3基をMe基と
した表1中の化合物3の値は、ほぼ等しい。このことか
ら、CH2CH(CH3)CH2CH3基をMe基として
も、耐光性は大きく変化しないであろうことが分かる。
また、SO2NHMe基で置換された表1中の化合物3
の値とSO2NMe2基で置換された表1中の化合物4の
値も、大きくは異なっておらず、これら置換基の間で耐
光性は大きく変化しないであろうことが分かる。
【0027】一方、SO2NHMe基で置換された化合
物3の値とSO2NH2基で置換された化合物2の値との
比較からは、耐光性という観点からは、SO2NHR基
をSO2NH2基に変えることは望ましくないであろうこ
とが分かる。
【0028】SO2NHMe基(電子受容基)の置換位
置については、これが化学式4の中で、左側のナフタレ
ン環側に置換される場合には、化合物3及び化合物7〜
化合物16についての計算結果より、5,6−位か、
4,5−位が望ましいであろうことが分かる。
【0029】一方、SO2NHMe基が化学式5中、右
側のナフタレン環側に置換される場合には、5’、6’
−位、若しくは4’,6’−位か、若しくは5’,7’
−位が望ましいであろうと予測されている(化合物3及
び化合物17〜化合物27についての計算結果より)。
【0030】以上の事柄をまとめると次のようなことが
分かる。 (1)電子受容基であるCl基は、7−位にあることが
望ましい。おそらく、より電子受容性(例えば、Br
基、CN基、COH基またはNO2基)の大きな基を用
いれば、より電荷は負に小さくなるものと期待される。 (2)SO2NRR’基は、5,6−位か、4,5−位
が望ましい。 (3)SO2NRR’基は、5’,6’−位か、4’,
6’−位か、5’,7’−位が望ましい。 (4)SO2NRR’基で、R=HかつR’=Hは望ま
しくない。
【0031】化学式3で表される従来型のジアゾ色素に
対し、その置換パターンを以上のようにして得られた理
論計算結果に基づき変化した時の、ジアゾ色素の光に対
する安定性を測定した。以下その実施例を示す。
【0032】耐光性の評価は、長高圧水銀灯(USH−
500D、ウシオ社製)を光源とし、サンプルとの間に
光学フィルタIRA−25S及びUV−D35フィルタ
(いずれも東芝社製)を配置して、365mmの輝線を
照射することにより行った。色素の吸収スペクトルの時
間経過の伴う減少を、分光器(U−3210、(株)日
立製作所製)を用いて測定した。なお、測定サンプルと
しては、各色素の7×10-6mol/リットルのクロロ
ホルム溶液を用いた。
【0033】色素の吸収スペクトルの時間経過に伴う減
少から、色素の光分解の量子収率を以下の数式1に基づ
いて導出した。
【数1】
【0034】但し、ここでAλmax(t)は波長λmax
おける、照射開始から時間t後の色素溶液の吸光度、λ
maxは色素溶液の吸収極大波長、Aλmax(0)は波長λ
maxにおける、照射開始前の色素溶液の吸光度、I0は照
射光強度、ε365は波長365nmにおける分子吸光係
数、ελmaxは波長λmaxにおける分子吸光係数、φ
degradは色素の光分解の量子収率である。なお、I0
6.51×10-8mol/cm2sであった。
【0035】測定を行った化合物の一覧を表2に示す。
このうち、化合物(32)が比較用の従来型ジアゾ色素
である。また、化合物33〜化合物39は、先に述べた
理論計算より耐光性が向上するであろうと予測された化
合物である。
【表2】
【0036】耐光性の試験結果としての量子収率を表3
に示す。但し、表3に示した値は、比較用の従来型ジア
ゾ色素である化合物32の値を1とした相対値である。
なお、この値は光分解の量子収率を示したものであるか
ら、値がより小さい方が、より望ましい。
【表3】
【0037】表3に示した結果より、理論計算によって
耐光性が向上すると予測された化合物33〜化合物39
について、その耐光性は、確かに向上することが分か
る。このことより、ジアゾ化合物の好ましい置換パター
ンは、前述のように、次の事が言えることはあきらかで
ある。 (1)電子受容基であるCl基は、7−位にあることが
望ましい。おそらく、より電子受容性(例えば、Br
基、CN基、COH基、NO2基)の大きな基を用いれ
ば、より電荷は負に小さくなるものと期待される。 (2)SO2NRR’基は、5,6−位か、4,5−位
が望ましい。 (3)SO2NRR’基は、5’,6’−位か、4’,
6’−位か、5’,7’−位が望ましい。 (4)SO2NRR’基で、R=HかつR’=Hは望ま
しくない。であることはあきらかである。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、撮像素子などに用いら
れるカラーフィルタ用の材料として、有機色素を含有す
るレジスト材料を用いる場合のマゼンタ色の有機色素の
耐光性が向上することにより、素子の長寿命化をはかる
ことができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の化学式1によって与えられる構造を
    有することを特徴とするマゼンタ色ジアゾ色素。 【化1】 ここで、R1、R2、R3及びR4はいかなる置換基でも良
    いし、水素原子でも良い。また、全てが同じ置換基であ
    っても良いし、全てが同じ置換基でなくても良い。R18
    は、電子受容基である。R15及びR16又はR16及びR17
    は、化学式2で示される置換基である。R15及びR16
    化学式2で示される置換基である場合のR17、R16及び
    17が化学式2で示される置換基である場合のR15は水
    素原子又は弱い電子供与基又は電子受容基である。
    12、R13及びR14は水素原子又は弱い電子供与基又は
    電子受容基である。R8及び/又はR10はOH基である
    か又はR9及び/又はR11は電子受容基である。R8がO
    H基である場合には、R9及びR10又はR9及びR11は、
    化学式2で示される置換基である。R8がOH基であ
    り、R9及びR10が化学式2である場合のR6、R7及び
    11は水素原子又は弱い電子供与基又は電子受容基であ
    る。R8がOH基であり、R9とR11が化学式2である場
    合のR6、R7及びR10は水素原子又は弱い電子供与基又
    は電子受容基である。R10がOH基である場合には、R
    9及びR11は化学式2で示される置換基であり、R6、R
    7及びR8は水素原子又は弱い電子供与基又は電子受容基
    である。R8及びR10がOH基である場合には、R9及び
    11は化学式2で示される置換基であり、R6及びR7
    水素原子又は弱い電子供与基又は電子受容基である。R
    9が電子受容基である場合には、R8及びR10は化学式2
    で示される置換基であり、R6、R7及びR11は水素原子
    又は弱い電子供与基又は電子受容基である。R11が電子
    受容基である場合には、R9及びR10又はR8及びR10
    化学式2で示される置換基である。R9及びR10が化学
    式2である場合のR6、R7及びR8並びにR8及びR10
    化学式2である場合のR6、R7及びR9は水素原子又は
    弱い電子供与基又は電子受容基である。R9及びR11
    電子受容基である場合には、R8及びR10は化学式2で
    示される置換基であり、R6及びR7は水素原子又は弱い
    電子供与基又は電子受容基である。 【化2】 ここで、R19及びR20は水素原子、アルキル基又は置換
    アルキル基である。R19及びR20は、同じ置換基でも良
    いし、異なっていてもよい。但し、R19及びR20の両方
    が、水素原子であってはならない。
  2. 【請求項2】 支持体上に請求項1記載のマゼンタ色ジ
    アゾ色素を含有するレジスト材料よりなる膜を設けたこ
    とを特徴とするカラーフィルタ。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のカラーフィルタを用いる
    ことを特徴とする固体撮像素子。
JP23901196A 1996-09-10 1996-09-10 マゼンタ色ジアゾ色素とカラーフィルタと固体撮像素子 Pending JPH1088014A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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