WO2017110511A1 - 光学フィルタおよび固体撮像素子ならびに電子機器 - Google Patents
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- H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
Definitions
- the present disclosure relates to, for example, an optical filter that can be used as an infrared light cut filter, a solid-state imaging device including the optical filter, and an electronic apparatus.
- an imaging device such as a video camera or a digital still camera is equipped with a solid-state imaging device (image sensor) having a CCD (Charge-Coupled Device) or CMOS (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor) structure.
- CCD image sensors and CMOS image sensors have sensitivity from the near ultraviolet wavelength band to the near infrared wavelength band.
- an optical signal in a wavelength band other than human visibility visible region; wavelength of about 400 to 700 nm
- an infrared light cut filter is disposed in front of the solid-state imaging element (light incident direction), thereby removing light in the near infrared wavelength band.
- Patent Document 1 discloses an absorption infrared light cut filter using a material that absorbs light in the infrared region.
- materials for the absorption-type infrared light cut filter cyanine compounds, phthalocyanine compounds, and squarylium compounds that absorb light in the infrared region are used.
- squarylium compounds are attracting attention because they have a steep absorption peak in the vicinity of 750 nm, as described in Patent Document 2, for example.
- squarylium dye has a slight absorption property in the visible region. For this reason, it is required to improve transparency in the visible region.
- An optical filter according to an embodiment of the present disclosure includes at least one squarylium compound represented by the following general formula (1) or general formula (2).
- X1 and X2 are each independently an oxygen atom or a dicyanomethylene (—C (CN) 2 ) group
- R3 and R12 are each independently a linear or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a group thereof.
- R4, R5, R13, and R14 are each independently a hydrogen atom, a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a derivative thereof
- R1, R2, R6 to R11, R15 to R18 Each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, a group having a halide, a partial fluoroalkyl group, Fluoroalkyl group, silylalkyl group, silylalkoxy group, arylsilyl group, arylsulfanyl group, alkylsulfanyl group, Sulfonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfide group, alkylsulfide group, amino group, alkylamino group, arylamino group, hydroxy group, alkoxy group, acy
- R20 to R22, R24 to R26 and R29 to R31, R33 to R35 are each independently a hydrogen atom or carbon
- R23 and R32 are each independently a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a derivative thereof R19, R27.
- R28 and R36 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, a group having a halide, partial fluoro Alkyl group, perfluoroalkyl group, silylalkyl group, silylalkoxy group, arylsilyl group, arylsulfur group Anyl group, alkylsulfanyl group, arylsulfonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfide group, alkylsulfide group, amino group, alkylamino group, arylamino group, hydroxy group, alkoxy group, acylamino group, acyloxy group, carbonyl group, carboxy A group, a carboxamide group, a carboalkoxy group, an acyl group, a sulfonyl
- a solid-state imaging device includes a photoelectric conversion unit, an on-chip lens provided on the photoelectric conversion unit, and the optical filter according to the embodiment of the present disclosure.
- An electronic apparatus includes the solid-state imaging element according to the embodiment of the present disclosure.
- the optical filter of one embodiment of the present disclosure, the solid-state imaging device of one embodiment, and the electronic device of one embodiment include at least one squarylium compound represented by the general formula (1) or the general formula (2). did. This reduces the absorption characteristics in the visible region.
- the solid-state imaging device of one embodiment, and the electronic apparatus of one embodiment at least one squarylium compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) is included. Since it did in this way, the absorption characteristic in a visible region is reduced and it becomes possible to improve the transparency of a visible region. Therefore, it is possible to provide a solid-state imaging device and an electronic device having high optical characteristics.
- FIG. 12 is a plan view illustrating an overall configuration of an imaging apparatus according to Application Example 1.
- FIG. It is a block diagram showing the whole structure concerning the application example 2 (electronic device). It is a block diagram showing the whole structure concerning the application example 3 (plasma display device).
- FIG. 6 is a light absorption characteristic diagram at each wavelength in Experimental Examples 1 to 6.
- FIG. 1 illustrates a cross-sectional configuration of the solid-state imaging device (solid-state imaging device 10) according to the first embodiment of the present disclosure.
- This solid-state image sensor 10 constitutes one pixel (for example, unit pixel P) in an image capturing apparatus (for example, solid-state image capturing apparatus 1) such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor (both shown in FIG. 10).
- the solid-state imaging device 10 has a configuration in which a color filter layer 12, an on-chip lens 13, a planarization layer 14, and an infrared absorption layer 15 are stacked in this order on the photoelectric conversion layer 11 on which the photoelectric conversion unit 11B is formed.
- the infrared absorption layer 15 is formed using a squarylium compound, and this squarylium compound is obtained by substituting the anthracene derivative at positions 1 and 3 of the square acid site.
- the photoelectric conversion layer 11 detects incident light as an electrical signal.
- a plurality of photoelectric conversion units 11B are formed on a substrate 11A such as silicon (Si).
- the structure of the photoelectric conversion layer 11 is not particularly limited, and a CCD or CMOS structure or the like can be adopted.
- the photoelectric conversion unit 11B may be arranged one-dimensionally (linearly) on the substrate 11A, or may be arranged two-dimensionally (matrix).
- the color filter layer 12 includes, for example, a red filter 12R that transmits light in the red wavelength region, a green filter 12G that transmits light in the green wavelength region, and a blue filter 12B that transmits light in the blue wavelength region.
- These color filters (red filter 12R, green filter 12B, blue filter 12B) are regularly arranged (for example, Bayer array).
- the solid-state imaging device 1 can obtain light reception data of a color corresponding to the color arrangement.
- the transmission wavelengths of the color filters 12R, 12B, and 12B constituting the color filter layer 12 are not limited to the above three colors of red, green, and blue, but are appropriately selected according to the specifications of the solid-state imaging device. be able to.
- the material which forms red filter 12R, green filter 12B, and blue filter 12B is not specifically limited, either can use a well-known material, respectively.
- the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B are respectively disposed on the corresponding photoelectric conversion units 11B. Thereby, the light of the specific wavelength range which each permeate
- the output of each photoelectric conversion unit 11B is the intensity of light transmitted through each color filter 12R, 12B, 12B.
- the color filter layer 12 may have a maximum absorption wavelength in an infrared wavelength region (for example, 600 nm or more and 1500 nm or less).
- the infrared light removal performance can be further improved by providing the color filter layer 12 with infrared absorption capability.
- each color filter 12R, 12B, 12B may contain a material that absorbs infrared light (infrared light absorbing material).
- Examples of the infrared light absorbing material include a squarylium compound in which the 1,3-positions of a square acid site constituting the infrared absorbing layer 15 to be described later are substituted with an anthracene derivative, and a cycle of KCuPO 4 , iron oxide, tungsten oxide, and the like.
- conductive oxides such as indium tin oxide (ITO), diimonium compounds, anthraquinone compounds, cyanine compounds, phthalocyanine compounds, azo complexes, Ni complexes, Co complexes, Cu complexes, Examples include Fe complexes, pyrrolopyrrole compounds, thiourea compounds, and acetylene polymers.
- squarylium compounds compounds containing transition metals, conductive oxides, phthalocyanine compounds, azo complexes, Ni complexes, Co complexes, Cu complexes, Fe complexes It is preferable to use a pyrrolopyrrole compound.
- the color filter layer 12 is provided as necessary. For example, when obtaining a monochrome image from the output of each photoelectric conversion unit 11B, the color filter layer 12 is unnecessary. When the color filter layer 12 is not provided, the on-chip lens 13 may be laminated directly on the photoelectric conversion layer 11 or may be laminated via some layer.
- the on-chip lens 13 has light transparency and collects incident light toward the photoelectric conversion unit 11B.
- the on-chip lens 13 is formed using a high refractive index material having a refractive index higher than 1.5, for example.
- a high refractive index material having a refractive index higher than 1.5
- examples of such a material include inorganic materials such as silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiN), but an organic material having a high refractive index such as an episulfide resin, a thietane compound, or a resin thereof may be used. Good.
- the refractive index of the on-chip lens 13 can be further increased by using a metal thietane compound or a polymerizable composition containing the same.
- oxides and nitrides having a refractive index of about 2 to 2.5 such as TiO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , ZnO, and Si 3 N 4 should be added to these resins.
- the on-chip lens 13 having a higher refractive index can be formed.
- the shape of the on-chip lens 13 is not particularly limited, and various lens shapes such as a hemispherical shape and a semicylindrical shape can be used. As shown in FIG. 1, the on-chip lens 13 is provided for each photoelectric conversion unit 11B, and both have the same shape.
- “same” refers to a product manufactured using the same material and through the same process, but does not exclude variations due to various conditions during manufacturing.
- the on-chip lens 13 may be provided with one on-chip lens in the plurality of photoelectric conversion units 11B.
- the on-chip lens 13 can be formed by, for example, forming a lens-shaped resist film on a lens material film and then performing an etch back process.
- the on-chip lens 13 may be formed by, for example, patterning a photosensitive resin film with a photolithography technique and then deforming it into a lens shape by a reflow process.
- the flattening layer 14 is for flattening the surface by embedding irregularities formed by the on-chip lens 13.
- a material for forming the planarization layer 14 it is preferable to use a low refractive index material that has optical transparency and a smaller refractive index than the on-chip lens 13.
- the light incident on the on-chip lens 13 from the planarization layer 14 is refracted at the interface between the planarization layer 14 and the on-chip lens 13 and is condensed on the photoelectric conversion unit 11B corresponding to each on-chip lens 13.
- the refractive index of the flattening layer 14 may be smaller than that of the on-chip lens 13, but from the viewpoint of the lens effect of the on-chip lens 13, the difference in refractive index between the flattening layer 14 and the on-chip lens 13 is preferably as large as possible.
- the thickness of the planarization layer 14 in the stacking direction (hereinafter simply referred to as thickness) is, for example, about 10 nm to 2 ⁇ m, but is not limited to this range and is preferably thinner.
- the infrared absorption layer 15 removes an infrared light component contained in the incident light to the photoelectric conversion unit 11B, and is provided on the flattening layer 14, for example.
- the infrared absorption layer 15 includes an infrared light absorbing material, and for example, the 1,3-positions of the square acid mother nucleus constituting the squarylium molecule represented by the following general formula (1) and general formula (2) are substituted with an anthracene derivative. It is formed to contain at least one type of squarylium compound.
- the infrared absorption layer 15 that selectively absorbs infrared light is formed.
- X1 and X2 are each independently an oxygen atom or a dicyanomethylene (—C (CN) 2 ) group
- R3 and R12 are each independently a linear or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a group thereof.
- R4, R5, R13, and R14 are each independently a hydrogen atom, a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a derivative thereof
- R1, R2, R6 to R11, R15 to R18 Each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, a group having a halide, a partial fluoroalkyl group, Fluoroalkyl group, silylalkyl group, silylalkoxy group, arylsilyl group, arylsulfanyl group, alkylsulfanyl group, Sulfonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfide group, alkylsulfide group, amino group, alkylamino group, arylamino group, hydroxy group, alkoxy group, acy
- R20 to R22, R24 to R26 and R29 to R31, R33 to R35 are each independently a hydrogen atom or carbon
- R23 and R32 are each independently a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a derivative thereof R19, R27.
- R28 and R36 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, a group having a halide, partial fluoro Alkyl group, perfluoroalkyl group, silylalkyl group, silylalkoxy group, arylsilyl group, arylsulfur group Anyl group, alkylsulfanyl group, arylsulfonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfide group, alkylsulfide group, amino group, alkylamino group, arylamino group, hydroxy group, alkoxy group, acylamino group, acyloxy group, carbonyl group, carboxy A group, a carboxamide group, a carboalkoxy group, an acyl group, a sulfonyl
- At least one of R1 and R10 in the general formula (1) is independently a group capable of forming a hydrogen bond in the molecule.
- at least one of R19, R27, R28 and R36 in the general formula (2) is a group capable of forming a hydrogen bond in the molecule. Examples of such a group include a hydroxy (—OH) group, an amino (—NH 2 ) group, and an amide (—C ( ⁇ O) —NR37R38; R37 and R38 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group). It is done.
- At least one of R1, R10 of the squarylium compound represented by the general formula (1) and at least one of R19, R27, R28, R36 of the squarylium compound represented by the general formula (2) is an intramolecular hydrogen.
- R3 and R12 in the general formula (1) and R23 and R32 in the general formula (2) are each preferably a group having an electron donating property higher than that of hydrogen (H).
- the group having higher electron donating property than hydrogen (H) include a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, an amino group, an alkylamino group, Examples thereof include an arylamino group, an alkoxy group, and derivatives thereof.
- carbon number of an alkyl chain 1-10 is desirable. Thereby, the synthesis difficulty of the squarylium compound which has the said structure reduces.
- Such squarylium compounds for example, squarylium compounds represented by the general formula (1) include, for example, the 2,4-positions (X1, X1) of the square acid as represented by the following formulas (1-1) to (1-47): Examples thereof include a squarylium compound having a symmetrical structure in which an anthracene derivative having an oxygen atom in X2) and having the same molecular structure is bonded to the 1,3-positions.
- the squarylium compound having a symmetric structure is not necessarily used.
- a squarylium compound having an asymmetric structure in which the anthracene skeletons of the squarylium compounds represented by the formulas (1-1) to (1-47) are appropriately combined is used. Also good.
- squarylium compounds represented by the following formulas (1-48) to (1-54) may be mentioned.
- one of the 2,4-positions (X1, X2) of the square acid as shown in the following formulas (2-1) to (2-47) is substituted with a dicyanomethylene group, and the same molecular structure is obtained at the 1,3-position.
- a squarylium compound having a symmetric structure in which an anthracene derivative having an anion is bonded is substituted with a 2,4-positions (X1, X2) of the square acid as shown in the following formulas (2-1) to (2-47) is substituted with a dicyanomethylene group, and the same molecular structure is obtained at the 1,3-position.
- a squarylium compound having a symmetric structure in which an anthracene derivative having an anion is bonded.
- the squarylium compound in which one of the 2,4-positions (X1, X2) of these square acids is substituted with a dicyanomethylene group may have not only a symmetric structure but also an asymmetric structure.
- squarylium compounds represented by the following formulas (2-48) to (2-54) may be mentioned.
- squarylium compound represented by the general formula (2) for example, at the 2,4-position (X3, X4) of the square acid as represented by the following formulas (3-1) to (3-54):
- An example is a squarylium compound having a symmetric structure in which an anthracene derivative having an oxygen atom and the same molecular structure is bonded to the 1,3-positions.
- the squarylium compound having a symmetric structure is not necessarily used.
- a squarylium compound having an asymmetric structure in which the anthracene skeletons of the squarylium compounds represented by the formulas (3-1) to (3-54) are appropriately combined is used. Also good.
- squarylium compounds represented by the following formulas (3-55) to (1-132) may be mentioned.
- one of the 2,4-positions (X3, X4) of the square acid is substituted with a dicyanomethylene group, and the same molecular structure is obtained at the 1,3-position.
- a squarylium compound having a symmetric structure in which an anthracene derivative having an anion is bonded is bonded.
- the squarylium compound in which one of the 2,4-positions (X3, X4) of these square acids is substituted with a dicyanomethylene group may have not only a symmetric structure but also an asymmetric structure.
- squarylium compounds represented by the following formulas (4-55) to (4-132) may be mentioned.
- the infrared absorption layer 15 can be formed of a resin composition containing the squarylium compound and a binder resin.
- the binder resin used for the infrared absorption layer 15 is not particularly limited, and various resins such as a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photocurable resin can be used.
- the binder resin preferably has, for example, a glass transition point Tg of 150 ° C. or higher, more preferably a melting point of 150 ° C. or higher, more preferably a heating yellowing temperature. Is 150 ° C. or higher.
- binder resins examples include epoxy resins, acrylic resins, silicone (siloxane) resins, polycarbonate resins, and polyethylene resins.
- thermosetting or photocurable resin that does not have an absorption maximum wavelength of 400 nm to 600 nm.
- the binder resin when a resin containing a functional group having a strong oxidizing power such as a carboxyl group is used as the binder resin, the squarylium compound may be oxidized and the heat resistance may be lowered. Therefore, as the binder resin, a resin composed of a bond having a high stability such as a siloxane bond (—Si—O—) or a carbon-oxygen bond (—C—O—) and a relatively weak oxidizing power is used. In particular, a resin having a siloxane bond as a main skeleton is preferable.
- the dispersion state of the squarylium compound in the resin composition is not particularly limited and may be a molecular dispersion state, but from the viewpoint of improving the transparency in the visible region, the binder resin is in a state in which the squarylium compound is compatible. It is preferable to do.
- the infrared absorption layer 15 may contain a curing agent or a curing auxiliary agent for curing the binder resin.
- curing agents and hardening adjuvants can be suitably selected with the monomer contained in binder resin, it is preferable to use what does not have an absorption maximum wavelength in the visible light region of 400 nm or more and 600 nm or less, for example.
- the infrared absorption layer 15 may contain one or more compounds having different absorption maximum wavelengths from the squarylium compound. Further, for example, as shown in FIG. 2, the infrared absorption layer 15 includes a first absorption layer 15A containing the squarylium compound and a squarylium compound containing one or more compounds having different absorption maximum wavelengths. It is good also as a laminated structure with 2 absorption layers 15B. As described above, by using a plurality of compounds having different absorption maximum wavelengths, it is possible to absorb infrared light having a wavelength with a low absorptivity in the squarylium compound, and it is possible to further improve the imaging performance. The order of stacking the first absorption layer 15A and the second absorption layer 15B is not particularly limited.
- the infrared absorption layer 15 includes oxide fine particles for improving heat resistance, leveling agents, dispersants such as surfactants, antioxidants, and dyes such as squarylium compounds. Various additives such as stabilizers may be blended.
- the infrared absorption layer 15 is a compound containing a transition metal of the fourth period of the periodic table, such as KCuPO 4 , iron oxide and tungsten oxide, which is cited as an example of the material constituting the color filter layer 12, oxidation Conductive oxides such as indium tin (ITO), diimonium compounds, anthraquinone compounds, cyanine compounds, phthalocyanine compounds, azo complexes, Ni complexes, Co complexes, Cu complexes, Fe complexes, pyrrolopyrrole compounds, thiourea compounds and acetylene polymers May be included.
- ITO indium tin
- diimonium compounds such as indium tin (ITO), diimonium compounds, anthraquinone compounds, cyanine compounds, phthalocyanine compounds, azo complexes, Ni complexes, Co complexes, Cu complexes, Fe complexes, pyrrolopyrrole compounds, thiourea compounds
- the thickness of the infrared absorption layer 15 is preferably 0.5 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, for example, from the viewpoint of thinning the solid-state imaging device 10.
- the infrared absorption layer 15 is formed with a constant thickness regardless of the shape of the on-chip lens 13. be able to.
- the thickness of the infrared absorption layer 15 since the thickness of the infrared absorption layer 15 does not affect the distance between the on-chip lens 13 and the photoelectric conversion unit 11B, the thickness of the infrared absorption layer 15 is sufficient to remove the infrared light component. Can be set.
- the infrared absorption layer 15 is prepared by dissolving the resin composition containing the squarylium compound and the binder resin in, for example, chloroform, and preparing an ink.
- the ink is then applied, for example, by spin coating, second coating, slit coating, It can be formed by coating on a base material such as a glass substrate, a quartz substrate, or a resin substrate using a coating method such as a dispensing method. Alternatively, it may be formed by directly coating on the planarizing layer 14.
- the solvent of the resin composition is not limited to chloroform, and may be appropriately selected according to the coating method and the compatibility of squarylium and the binder resin.
- chloroform for example, methanol, ethanol, ethyl acetate, butyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, tetrahydrofuran, methylene chloride, anisole, hexane, cyclohexane, cyclopentanone, dimethylformamide, propylene glycol monomethyl ether, Examples include propylene glycol monomethyl ether acetate.
- an infrared absorbing dye containing a commonly used squarylium compound has a slight absorption characteristic in the visible region as shown in FIG.
- the transparency in the visible region is defined as (maximum absorbance in the visible region (400 nm or more and less than 600 nm)) / (maximum absorbance in the infrared region (600 nm or more and 1500 nm or less)), generally used infrared light
- the maximum absorbance in the visible region with respect to the maximum absorbance in the infrared region in the cut filter was, for example, 0.05 or more.
- the infrared filter is formed using the squarylium compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) as the infrared absorbing dye.
- the absorption characteristic in the visible region is reduced. Specifically, the maximum absorbance in the visible region relative to the maximum absorbance in the infrared region is less than 0.05.
- the squarylium compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) is used as the infrared absorbing dye forming the infrared absorbing layer 15.
- the light absorption characteristic in the visible region of the commonly used squarylium compound is reduced, and the transparency of the infrared absorption layer 15 in the visible region can be improved. Therefore, it is possible to provide the solid-state imaging device 10 having high optical characteristics.
- a squarylium compound having a group capable of forming an intramolecular hydrogen bond in at least one of R1 and R10 in the general formula (1), or R19, R27, R28, and R36 in the general formula (2) Improving the heat resistance of the infrared absorption layer 15 together with the transparency in the visible region by providing the infrared absorption layer 15 using a squarylium compound having a group capable of forming an intramolecular hydrogen bond in at least one of Is possible.
- FIG. 5 illustrates a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device (solid-state imaging device 20) according to Modification 1 of the present disclosure.
- This solid-state imaging device 20 is different from the first embodiment in that a protective layer 16 is provided on the infrared absorption layer 15.
- a protective layer 16 is provided on the infrared absorption layer 15.
- the protective layer 16 is formed, for example, continuously on the upper surface and side surfaces of the infrared absorption layer 15. It may be formed only on the side surface.
- the protective layer 16 protects the infrared absorption layer 15 chemically and physically.
- the protective layer 16 is provided on the infrared absorption layer 15, it is possible to reduce the decomposition and alteration of the material constituting the infrared absorption layer 15 due to the influence of light, oxygen, and the like. . Thereby, in addition to the effect of the said embodiment, there exists an effect that it becomes possible to acquire the imaging performance excellent over the long term stably.
- FIG. 6 illustrates a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device (solid-state imaging device 30) according to Modification 2 of the present disclosure.
- This solid-state imaging device 30 is different from the first embodiment and the first modification in that the light reflection preventing layer 17 is provided on the uppermost layer on the light incident surface side, for example, the protective layer 16.
- the protective layer 16 can be omitted as appropriate. In that case, the antireflection layer 17 may be formed on the infrared absorption layer 15.
- the high refractive index material for forming the light reflection prevention layer 17 TiO 2, Nb 2 O 5, TiO 2, Nb 2 O 5, CeO 2, Ta 2 O 5, ZnO, ZrO 2, In 2 O 3, SnO 2 and HfO 2 . These may be used alone or in combination of two or more.
- the low refractive index material include MgF 2 , AlF 3 , MgF 2 , AlF 3, and SiO 2 . These may be used alone or in combination of two or more.
- the incident light to the solid-state imaging device may be slightly reflected at the interface of each layer.
- the light (reflected light) reflected at the interface reaches the photoelectric conversion unit 11B, light that is not the original imaging light enters the photoelectric conversion unit 11B, resulting in a decrease in imaging performance.
- the light reflection preventing layer 17 is provided in the uppermost layer on the light incident surface side of the solid-state imaging device 30, so that it is possible to reduce re-reflection of reflected light. Therefore, in addition to the effects in the above-described embodiment and Modification 1, there is an effect that it is possible to suppress a decrease in imaging performance due to re-reflection of reflected light.
- FIG. 7 illustrates a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device (solid-state imaging device 40) according to Modification 3 of the present disclosure.
- This solid-state imaging device 40 is different from the first embodiment in that the bandpass layer 18 is provided on the light incident surface side of the infrared absorption layer 15.
- the protective layer 16 may also be provided in the solid-state imaging device 40 of the present modification. In that case, the protective layer 16 may be provided above the bandpass layer 18, or may be provided between the bandpass layer 18 and the infrared absorption layer 15.
- the antireflection layer 17 may be provided on the uppermost layer of the solid-state imaging device 40 as in Modification 2 described above.
- the bandpass layer 18 reflects (shields) part or all of purple light, light having a shorter wavelength, infrared light, or both, and is a first reflective layer made of a high refractive index material. And a second reflective layer made of a material having a lower refractive index than that of the first reflective layer.
- the high-refractive-index material for forming the first reflective layer TiO 2, Nb 2 O 5 , TiO 2, Nb 2 O 5, CeO 2, Ta 2 O 5, ZnO, ZrO 2, In 2 O 3 , SnO 2, HfO 2 and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.
- the low refractive index material forming the second reflective layer include MgF 2 , AlF 3 , MgF 2 , AlF 3, and SiO 2. These may be used alone or in combination of two or more. May be used.
- the number of laminated layers of the first reflective layer and the second reflective layer is not particularly limited, and can be appropriately set according to required performance.
- the bandpass layer 18 is provided on the infrared absorption layer 15 of the solid-state imaging device 40, the infrared light component is removed from the incident light in the bandpass layer 18 together with the infrared absorption layer 15. It becomes possible. Since the bandpass layer 18 uses light interference between multilayer films, the transmission wavelength may shift depending on the incident angle of incident light. Even in such a case, since the transmission wavelength band can be maintained by the infrared absorption layer 15 in which the transmission wavelength does not shift in principle, it is possible to maintain excellent imaging performance.
- FIG. 8 illustrates a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device (solid-state imaging device 50) according to Modification 4 of the present disclosure.
- the solid-state imaging device 50 includes a support substrate 21 that supports the infrared absorption layer 15, and the infrared absorption layer 15 is laminated on the planarization layer 14 via the adhesive layer 22.
- the protective layer 16 in the first modification, the light reflection preventing layer 17 in the second modification, and the bandpass layer 18 in the third modification may be provided.
- the support substrate 21 is made of a material having strength and transparency capable of supporting the infrared absorption layer 15, such as glass, quartz, or a transparent resin sheet made of PET, PED, or the like.
- the adhesive layer 22 is for bonding the planarizing layer 14 and the infrared absorption layer 15 and can be formed of a material having transparency. Examples of the material of the adhesive layer 22 include synthetic resins.
- the infrared absorption layer 15 is formed on the support substrate 21 side, the infrared absorption layer 15 can be manufactured in a separate process from the other layers, and the manufacturing flexibility is improved. To do.
- FIG. 9 illustrates a cross-sectional configuration of a reversible recording medium (reversible recording medium 4) according to the second embodiment of the present disclosure.
- a recording layer 32 is provided on a support substrate 31 as a display medium capable of recording and erasing information reversibly by heat, for example.
- a protective layer 33 is stacked on the recording layer 32.
- FIG. 9 schematically shows the configuration of the reversible recording medium 4 and may differ from actual dimensions and shapes.
- the supporting substrate 31 can be made of a known material as long as it is excellent in heat resistance and has high dimensional stability in the plane direction.
- the supporting substrate 31 is composed of an inorganic material, a metal material, a plastic material, or the like.
- the inorganic material include silicon (Si), silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), and aluminum oxide (AlO x ).
- Silicon oxide includes glass or spin-on-glass (SOG).
- metal material examples include aluminum (Al), nickel (Ni), and stainless steel
- plastic material examples include polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethyl ether. Ketone (PEEK) etc. are mentioned.
- the support substrate 31 may be light transmissive or non-light transmissive. This is because since the image is displayed on the protective layer 33 side, the support substrate 31 does not necessarily need to be light transmissive.
- the support substrate 31 may be a rigid substrate such as a wafer, or may be formed of a flexible thin glass or film. By using a flexible material for the support substrate 31, a flexible (foldable) reversible recording medium can be realized. In addition, the support substrate 31 can improve the visibility at the time of recording information by using a material having a high reflectance with respect to visible light having a white color or a metallic color.
- the recording layer 32 is capable of reversibly recording and erasing information, and is formed using, for example, a material capable of reversibly controlling a coloration (coloring) state or a color erasing state by heat. ing. Specifically, it is formed of, for example, a polymer material including a color developing compound, a photothermal conversion material, and a developer / color reducing agent.
- the polymer material is preferably one in which the color developing compound, the photothermal conversion material, and the developer / color reducing agent are easily dispersed uniformly.
- Specific polymer materials include, for example, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, ethyl cellulose, polystyrene, styrene copolymer, phenoxy resin, polyester, aromatic polyester, polyurethane, polycarbonate. , Polyacrylic acid ester, polymethacrylic acid ester, acrylic acid copolymer, maleic acid polymer, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose and starch.
- Examples of the color developing compound include leuco dyes.
- leuco dyes include existing thermal paper dyes, and specific examples thereof include compounds represented by the following formula (10) and containing, for example, a group having an electron donating group in the molecule. It is done.
- the developing / color-reducing agent is, for example, for developing a colorless coloring compound or decoloring a coloring compound exhibiting an arbitrary color.
- Examples of the developing / color-reducing agent include phenol derivatives, salicylic acid derivatives and urea derivatives.
- a compound containing a group having an electron accepting property in the molecule shown in the following general formula (11) can be given.
- X is any of H, OH, COOH, and halogen.
- Y is —NHCO—, —CONH—, —NHCONH—, —CONHCO—, —NHNHCO—, —CONHNH—, —CONHNHCO—, —NHCONCONH -, -NHCONHCO-, -CONHCONH-, -NHNHCONH-, -NHCONHNH-, -CONHNHCONH-, -NHCONHNHCO-, -CONHNHCONH- R39 and R40 each independently has 2 to 26 carbon atoms.
- the photothermal conversion material absorbs light in a specific wavelength range (for example, laser light) and converts it into heat.
- a specific wavelength range for example, laser light
- the photothermal conversion material for example, it is preferable to use an infrared absorbing dye having almost no absorption in the visible region so as not to inhibit the color development of the color developing compound.
- the photothermal conversion material itself has a fastness that does not decompose during the photothermal conversion.
- the squarylium compounds represented by the general formula (1) or the general formula (2) mentioned in the first embodiment can be given.
- the recording layer 32 may contain various additives such as a sensitizer and an ultraviolet absorber in addition to the color developing compound, the photothermal conversion material, and the developer / subtractor.
- a sensitizer lowers the decoloring temperature to improve the erasing sensitivity, or lowers the coloring temperature to improve the recording sensitivity, and enables coloring and erasing with lower energy. .
- the protective layer 33 protects the surface of the recording layer 32, and can be formed using, for example, a known ultraviolet curable resin or thermosetting resin.
- the thickness of the protective layer 33 is preferably, for example, from 0.1 ⁇ m to 20 ⁇ m, and more preferably from 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m. This is because if the protective layer 33 is too thin, a sufficient protective effect cannot be obtained, and if it is too thick, heat transfer is difficult.
- the squarylium compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) is used as the photothermal conversion material constituting the recording layer 32 of the reversible recording medium 4.
- the squarylium compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) has a low absorption characteristic in the visible region, that is, a high transparency in a wavelength region absorbed by the color-forming compound. Display performance of the recording medium 4 can be improved.
- a squarylium compound having a group capable of forming an internal hydrogen bond has high heat resistance as well as transparency in the visible region as described above.
- a squarylium compound having a group capable of forming an intramolecular hydrogen bond in at least one of R1 and R10 in the general formula (1), or R19, R27, R28, and R36 in the general formula (2) It is possible to improve the durability of the reversible recording medium 4 by using a squarylium compound having a group capable of forming an intramolecular hydrogen bond in at least one of the above.
- the squarylium compounds represented by the general formula (1) and the general formula (2) are both promising as photothermal conversion materials, but the squarylium compound represented by the general formula (2) is more desirable.
- the squarylium compound represented by the general formula (2) is likely to make the main absorption peak position longer in wavelength. Therefore, by using the squarylium compound represented by the general formula (2) as the photothermal conversion material constituting the recording layer 32 of the reversible recording medium 4 of the present embodiment, the wavelength of the laser used for recording or erasing can be freely selected. The degree can be improved.
- the solid-state imaging devices 10 to 50 described in the first embodiment and the first to fourth modifications can be applied to a solid-state imaging device 1 described later, an electronic apparatus 2 (for example, a camera) including the imaging device, and the like.
- the infrared absorption layer 15 used in the solid-state imaging devices 10 to 50 can be used as an optical filter, for example, as a heat ray shielding film, for example, in addition to the plasma display 3 described later.
- FIG. 10 illustrates the overall configuration of an imaging apparatus (solid-state imaging apparatus 1) using the solid-state imaging elements 10 to 50 described in the above-described embodiments and the like for each unit pixel P.
- This solid-state imaging device 1 is a CMOS image sensor, and has a pixel unit 1a as an imaging area on a semiconductor substrate (substrate 41), and a row scanning unit 131, for example, in the peripheral region of the pixel unit 1a.
- the peripheral circuit unit 130 includes a selection unit 133, a horizontal selection unit 133, and a system control unit 132.
- the pixel unit 1a has, for example, a plurality of unit pixels P (corresponding to the solid-state imaging device 1) arranged two-dimensionally in a matrix.
- a pixel drive line Lread (specifically, a row selection line and a reset control line) is wired for each pixel row, and a vertical signal line Lsig is wired for each pixel column.
- the pixel drive line Lread transmits a drive signal for reading a signal from the pixel.
- One end of the pixel drive line Lread is connected to an output end corresponding to each row of the row scanning unit 131.
- the row scanning unit 131 is configured by a shift register, an address decoder, or the like, and is a pixel driving unit that drives each unit pixel P of the pixel unit 1a, for example, in units of rows.
- a signal output from each unit pixel P of the pixel row that is selectively scanned by the row scanning unit 131 is supplied to the horizontal selection unit 133 through each of the vertical signal lines Lsig.
- the horizontal selection unit 133 is configured by an amplifier, a horizontal selection switch, and the like provided for each vertical signal line Lsig.
- the horizontal selection unit 133 is configured by a shift register, an address decoder, and the like, and drives each horizontal selection switch of the horizontal selection unit 133 in order while scanning. By the selective scanning by the horizontal selection unit 133, the signal of each pixel transmitted through each of the vertical signal lines Lsig is sequentially output to the horizontal signal line 135 and transmitted to the outside of the substrate 41 through the horizontal signal line 135.
- the circuit portion including the row scanning unit 131, the horizontal selection unit 133, the column scanning unit 134, and the horizontal signal line 135 may be formed directly on the substrate 41 or provided in the external control IC. There may be. In addition, these circuit portions may be formed on another substrate connected by a cable or the like.
- the system control unit 132 receives a clock given from the outside of the substrate 41, data for instructing an operation mode, and the like, and outputs data such as internal information of the solid-state imaging device 1.
- the system control unit 132 further includes a timing generator that generates various timing signals, and the row scanning unit 131, the horizontal selection unit 133, the horizontal selection unit 133, and the like based on the various timing signals generated by the timing generator. Peripheral circuit drive control.
- FIG. 11 shows a schematic configuration of the electronic apparatus 2 (camera) as an example.
- the electronic device 2 is, for example, a video camera that can shoot a still image or a moving image, and includes a solid-state imaging device 1, an optical system (optical lens) 210, a shutter device 211, the solid-state imaging device 1, and the shutter device 211.
- a driving unit 213 for driving and a signal processing unit 212 are provided.
- the optical system 210 guides image light (incident light) from the subject to the pixel unit 1 a of the solid-state imaging device 1.
- the optical system 210 may be composed of a plurality of optical lenses.
- the shutter device 211 controls the light irradiation period and the light shielding period to the solid-state imaging device 1.
- the drive unit 213 controls the transfer operation of the solid-state imaging device 1 and the shutter operation of the shutter device 211.
- the signal processing unit 212 performs various kinds of signal processing on the signal output from the solid-state imaging device 1.
- the video signal Dout after the signal processing is stored in a storage medium such as a memory, or is output to a monitor or the like.
- FIG. 12 shows a schematic configuration of the plasma display 3.
- the plasma display 3 includes, for example, a display panel 55, an A / D converter 51 that performs A / D conversion on an input video signal SV to generate video data DV, and an image that stores the generated video data DV.
- an A / D converter 51, an image memory 52, and a sustain driver are provided by a timing controller (not shown).
- the operations of 53 and the data driver 54 are timing-controlled.
- Example> Next, examples of the present disclosure will be described.
- an infrared absorbing ink was prepared by dissolving and mixing the squarylium compound represented by the above formula (1-7) and a polycarbonate resin in cyclopentanone. After applying this ink on a glass substrate using a spin coater, an infrared absorption layer having a thickness of 5 ⁇ m was formed by heating and drying to obtain a sample (Experimental Example 1).
- the light absorption spectrum of the infrared absorption layer was measured using an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer, and transparency in the visible region (the maximum absorbance in the visible region relative to the maximum absorbance in the infrared region; absorption) Strength ratio).
- FIG. 13 shows the light absorption characteristics at each wavelength in Experimental Examples 1 to 6, and Table 1 summarizes the constituent materials and absorption intensity ratios of the infrared absorption layers in Experimental Examples 1 to 6.
- the photoelectric conversion element (Experimental Examples 1 to 3) formed using the squarylium compound in which the infrared absorption layer is substituted with an anthracene derivative at positions 1 and 3 of the square acid site is compared with Experimental Examples 4 to 6.
- the absorption intensity ratio is greatly reduced. That is, by using a squarylium compound in which the 1,3-position of the square acid site is substituted with an anthracene derivative, an absorption layer in the visible region can be reduced, and an infrared absorbing layer with improved transparency in the visible region can be obtained. all right.
- each photoelectric conversion part 11B detected the red light (R), green light (G), and blue light (B) separately as the solid-state image sensor 10, for example, the example was shown, However, the present invention is not limited to this, and a vertical spectral type solid-state imaging device that separately extracts B / G / R signals from one pixel may be used.
- the solid-state imaging devices 10 to 50, the reversible recording medium 4 and the like of the present disclosure need not include all the components described in the above embodiments, and conversely, may include other layers. Good.
- a plurality of recording layers 32 may be laminated, and another layer such as a heat insulating layer may be provided between the plurality of recording layers 32.
- An optical filter comprising at least one squarylium compound represented by the following general formula (1) or general formula (2).
- (X1 and X2 are each independently an oxygen atom or a dicyanomethylene (—C (CN) 2 ) group
- R3 and R12 are each independently a linear or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a group thereof.
- R4, R5, R13, and R14 are each independently a hydrogen atom, a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a derivative thereof
- R1, R2, R6 to R11, R15 to R18 Each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, a group having a halide, a partial fluoroalkyl group, Fluoroalkyl group, silylalkyl group, silylalkoxy group, arylsilyl group, arylsulfanyl group, alkylsulfanyl group, Sulfonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfide group, alkylsulfide group, amino group, alkylamino group, arylamino group, hydroxy group, alkoxy group, acy
- R20 to R22, R24 to R26 and R29 to R31, R33 to R35 are each independently a hydrogen atom or carbon
- R23 and R32 are each independently a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a derivative thereof R19, R27.
- R28 and R36 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, a group having a halide, partial fluoro Alkyl group, perfluoroalkyl group, silylalkyl group, silylalkoxy group, arylsilyl group, arylsulfur group Anyl group, alkylsulfanyl group, arylsulfonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfide group, alkylsulfide group, amino group, alkylamino group, arylamino group, hydroxy group, alkoxy group, acylamino group, acyloxy group, carbonyl group, carboxy A group, a carboxamide group, a carboalkoxy group, an acyl group, a sulfonyl
- the group that forms the hydrogen bond is a hydroxy (—OH) group, an amino (—NH 2 ) group, or an amide (—C ( ⁇ O) —NR37R38; R37 and R38 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group).
- the squarylium compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) has a maximum absorption in the range of 650 nm to 1500 nm, and the visible region (maximum absorbance in the infrared region (600 nm to 1500 nm)) ( The optical filter according to any one of [1] to [7], wherein a maximum absorbance of 400 nm or more and less than 600 nm is less than 0.05. [9] The optical filter according to any one of [1] to [8], comprising a squarylium compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) and a binder resin.
- a photoelectric conversion unit An on-chip lens provided on the photoelectric conversion unit;
- a solid-state imaging device comprising: an optical filter provided on the on-chip lens and including at least one squarylium compound represented by the following general formula (1) or general formula (2).
- (X1 and X2 are each independently an oxygen atom or a dicyanomethylene (—C (CN) 2 ) group, and R3 and R12 are each independently a linear or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a group thereof.
- R4, R5, R13, and R14 are each independently a hydrogen atom, a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a derivative thereof
- R1, R2, R6 to R11, R15 to R18 Each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, a group having a halide, a partial fluoroalkyl group, Fluoroalkyl group, silylalkyl group, silylalkoxy group, arylsilyl group, arylsulfanyl group, alkylsulfanyl group, Sulfonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfide group, alkylsulfide group, amino group, alkylamino group, arylamino group, hydroxy group, alkoxy group, acy
- R20 to R22, R24 to R26 and R29 to R31, R33 to R35 are each independently a hydrogen atom or carbon
- R23 and R32 are each independently a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a derivative thereof R19, R27.
- R28 and R36 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, a group having a halide, partial fluoro Alkyl group, perfluoroalkyl group, silylalkyl group, silylalkoxy group, arylsilyl group, arylsulfur group Anyl group, alkylsulfanyl group, arylsulfonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfide group, alkylsulfide group, amino group, alkylamino group, arylamino group, hydroxy group, alkoxy group, acylamino group, acyloxy group, carbonyl group, carboxy A group, a carboxamide group, a carboalkoxy group, an acyl group, a sulfonyl
- the optical filter is configured by laminating a first absorption layer containing the squarylium compound and a second absorption layer containing a dye having an absorption maximum wavelength different from that of the squarylium compound.
- the solid-state imaging device described.
- Each pixel includes one or more solid-state image sensors,
- the solid-state imaging device is A photoelectric conversion unit; An on-chip lens provided on the photoelectric conversion unit; An electronic device comprising: an optical filter provided on the on-chip lens and including at least one squarylium compound represented by the following general formula (1) or general formula (2).
- X1 and X2 are each independently an oxygen atom or a dicyanomethylene (—C (CN) 2 ) group
- R3 and R12 are each independently a linear or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a group thereof.
- R4, R5, R13, and R14 are each independently a hydrogen atom, a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a derivative thereof
- R1, R2, R6 to R11, R15 to R18 Each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, a group having a halide, a partial fluoroalkyl group, Fluoroalkyl group, silylalkyl group, silylalkoxy group, arylsilyl group, arylsulfanyl group, alkylsulfanyl group, Sulfonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfide group, alkylsulfide group, amino group, alkylamino group, arylamino group, hydroxy group, alkoxy group, acy
- R20 to R22, R24 to R26 and R29 to R31, R33 to R35 are each independently a hydrogen atom or carbon
- R23 and R32 are each independently a linear or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a derivative thereof R19, R27.
- R28 and R36 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a phenyl group, a group having a linear or condensed aromatic compound, a group having a halide, partial fluoro Alkyl group, perfluoroalkyl group, silylalkyl group, silylalkoxy group, arylsilyl group, arylsulfur group Anyl group, alkylsulfanyl group, arylsulfonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfide group, alkylsulfide group, amino group, alkylamino group, arylamino group, hydroxy group, alkoxy group, acylamino group, acyloxy group, carbonyl group, carboxy A group, a carboxamide group, a carboalkoxy group, an acyl group, a sulfonyl
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Abstract
本開示の一実施形態の光学フィルタは、一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含む。
Description
本開示は、例えば、赤外光カットフィルタとして用いることが可能な光学フィルタおよびこれを備えた固体撮像素子ならびに電子機器に関する。
一般に、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置には、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)構造の固体撮像素子(イメージセンサ)が搭載されている。CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサは、近紫外波長帯域から近赤外波長帯域に対して感度を有している。撮像装置においては、人の視感度(可視領域;波長400~700nm程度)以外の波長帯域の光信号はノイズ成分となり、画像品質を低下させる原因となる。このため、一般の撮像装置では、固体撮像素子の手前(光入射方向)に赤外光カットフィルタを配置し、これによって近赤外波長帯域の光を除去している。
赤外光カットフィルタとしては、例えば特許文献1では、赤外領域の光を吸収する材料を用いた吸収型赤外光カットフィルタが開示されている。吸収型赤外光カットフィルタの材料としては、赤外領域の光を吸収するシアニン系化合物、フタロシアニン系化合物およびスクアリリウム系化合物が用いられている。特にスクアリリウム系化合物は、例えば特許文献2に記載されているように、750nm付近に急峻な吸収ピークを有するため注目されている。
しかしながら、スクアリリウム色素は、可視領域に僅かに吸収特性を有する。このため、可視領域の透明性を改善することが求められている。
可視領域の透明性を向上させることが可能な光学フィルタおよび固体撮像素子ならびに電子機器を提供することが望ましい。
本開示の一実施形態の光学フィルタは、下記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含むものである。
本開示の一実施形態の固体撮像素子は、光電変換部と、光電変換部上に設けられたオンチップレンズと、上記本開示の一実施形態の光学フィルタを有するものである。
本開示の一実施形態の電子機器は、上記本開示の一実施形態の固体撮像素子を備えたものである。
本開示の一実施形態の光学フィルタおよび一実施形態の固体撮像素子ならびに一実施形態の電子機器では、上記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含むようにした。これにより、可視領域における吸収特性が低減される。
本開示の一実施形態の光学フィルタおよび一実施形態の固体撮像素子ならびに一実施形態の電子機器によれば、上記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含むようにしたので、可視領域における吸収特性が低減され、可視領域の透明性を向上させることが可能となる。よって、高い光学特性を有する固体撮像素子および電子機器を提供することが可能となる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
1.第1の実施の形態(オンチップレンズ上に赤外吸収層を設けた例)
1-1.固体撮像素子の構成
1-2.固体撮像素子の動作
1-3.作用・効果
2.変形例
2-1.変形例1
2-2.変形例2
2-3.変形例3
2-4.変形例4
3.第2の実施の形態(スクアリリウム化合物を光熱変換材料として用いた例)
3-1.可逆性記録媒体の構成
3-2.作用・効果
4.適用例
5.実施例
1.第1の実施の形態(オンチップレンズ上に赤外吸収層を設けた例)
1-1.固体撮像素子の構成
1-2.固体撮像素子の動作
1-3.作用・効果
2.変形例
2-1.変形例1
2-2.変形例2
2-3.変形例3
2-4.変形例4
3.第2の実施の形態(スクアリリウム化合物を光熱変換材料として用いた例)
3-1.可逆性記録媒体の構成
3-2.作用・効果
4.適用例
5.実施例
<1.第1の実施の形態>
図1は、本開示の第1の実施の形態の固体撮像素子(固体撮像素子10)の断面構成を表したものである。この固体撮像素子10は、例えば、CCDイメージセンサまたはCMOSイメージセンサ等の撮像装置(例えば、固体撮像装置1)において1つの画素(例えば、単位画素P)を構成するものである(いずれも、図10参照)。固体撮像素子10は、光電変換部11Bが形成された光電変換層11上にカラーフィルタ層12、オンチップレンズ13、平坦化層14および赤外吸収層15がこの順に積層された構成を有する。本実施の形態では、赤外吸収層15は、スクアリリウム化合物を用いて形成されており、このスクアリリウム化合物は、四角酸部位の1,3位がアントラセン誘導体に置換されたものである。
図1は、本開示の第1の実施の形態の固体撮像素子(固体撮像素子10)の断面構成を表したものである。この固体撮像素子10は、例えば、CCDイメージセンサまたはCMOSイメージセンサ等の撮像装置(例えば、固体撮像装置1)において1つの画素(例えば、単位画素P)を構成するものである(いずれも、図10参照)。固体撮像素子10は、光電変換部11Bが形成された光電変換層11上にカラーフィルタ層12、オンチップレンズ13、平坦化層14および赤外吸収層15がこの順に積層された構成を有する。本実施の形態では、赤外吸収層15は、スクアリリウム化合物を用いて形成されており、このスクアリリウム化合物は、四角酸部位の1,3位がアントラセン誘導体に置換されたものである。
(1-1.固体撮像素子の構成)
光電変換層11は、入射した光を電気信号として検出するものであり、例えばシリコン(Si)等の基板11Aに複数の光電変換部11Bが形成されている。光電変換層11の構造は、特に限定されるものではなく、CCDやCMOS構造等を採用することができる。光電変換部11Bは、例えば基板11Aに1次元的(線状)に配置されていてもよいし、2次元的(行列)に配置されていてもよい。
光電変換層11は、入射した光を電気信号として検出するものであり、例えばシリコン(Si)等の基板11Aに複数の光電変換部11Bが形成されている。光電変換層11の構造は、特に限定されるものではなく、CCDやCMOS構造等を採用することができる。光電変換部11Bは、例えば基板11Aに1次元的(線状)に配置されていてもよいし、2次元的(行列)に配置されていてもよい。
カラーフィルタ層12は、例えば赤色波長域の光を透過させる赤色フィルタ12R、緑色波長域の光を透過させる緑色フィルタ12Gおよび青色波長域の光を透過させる青色フィルタ12Bから構成されている。これらの色フィルタ(赤色フィルタ12R,緑色フィルタ12B,青色フィルタ12B)は、規則的(例えばベイヤー配列)に配置されている。このようなカラーフィルタ層12を設けることにより、固体撮像装置1では、その色配列に対応した色の受光データが得られる。なお、カラーフィルタ層12を構成する各色フィルタ12R,12B,12Bの透過波長は、上記赤色、緑色および青色の3色に限定されるものではなく、固体撮像素子の仕様等に応じて適宜選択することができる。また、赤色フィルタ12R,緑色フィルタ12Bおよび青色フィルタ12Bを形成する材料も、特に限定されるものではなく、それぞれ、公知の材料を用いることができる。
赤色フィルタ12R、緑色フィルタ12Gおよび青色フィルタ12Bは、それぞれ対応する光電変換部11B上に配置されている。これにより、各光電変換部11Bには、それぞれ各色フィルタ12R、12B、12Bを透過した特定の波長域の光が入射する。各光電変換部11Bの出力は、各色フィルタ12R、12B、12Bを透過した光の強度となる。
また、カラーフィルタ層12は、赤外波長域(例えば、600nm以上1500nm以下)に極大吸収波長を有していてもよい。このように、後述する赤外吸収層15に加えて、カラーフィルタ層12に赤外線吸収能を付与することにより、赤外光除去性能を更に向上させることができる。カラーフィルタ層12に赤外光吸収能を付与するには、例えば各色フィルタ12R、12B、12Bに、赤外光を吸収する材料(赤外光吸収材料)を含有させればよい。
赤外光吸収材料としては、例えば後述する赤外吸収層15を構成する四角酸部位の1,3位がアントラセン誘導体に置換されたスクアリリウム化合物の他、KCuPO4、酸化鉄および酸化タングステン等の周期表の第4周期の遷移金属を含有する化合物、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電性酸化物、ジイモニウム化合物、アントラキノン化合物、シアニン化合物、フタロシアニン化合物、アゾ錯体、Ni錯体、Co錯体、Cu錯体、Fe錯体、ピロロピロール化合物、チオ尿素化合物およびアセチレンポリマーが挙げられる。これらの赤外光吸収材料の中でも、特に、耐熱性の観点から、スクアリリウム化合物、遷移金属を含有する化合物、導電性酸化物、フタロシアニン化合物、アゾ錯体、Ni錯体、Co錯体、Cu錯体、Fe錯体、ピロロピロール化合物を用いることが好ましい。
なお、カラーフィルタ層12は、必要に応じて設けられるものであり、例えば各光電変換部11Bの出力からモノクロ画像を得る場合は、カラーフィルタ層12は不要である。カラーフィルタ層12を設けない場合には、オンチップレンズ13は、光電変換層11上に直接積層してもよいが、何らかの層を介して積層してもよい。
オンチップレンズ13は、光透過性を有し、光電変換部11Bに向かって入射光を集光させるものである。オンチップレンズ13は、例えば屈折率が1.5よりも高い高屈折率材料を用いて形成されている。このような材料としては、例えば酸化シリコン(SiO2)や窒化シリコン(SiN)等の無機材料が挙げられるが、エピスルフィド系樹脂、チエタン化合物やその樹脂等の高屈折率の有機材料を用いてもよい。また、この他、金属チエタン化合物やそれを含む重合性組成物を用いることにより、オンチップレンズ13の屈折率をさらに高めることができる。更に、これらの樹脂に、TiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、ZnO及びSi3N4等の屈折率が2~2.5程度の酸化物や窒化物を添加することにより、より高屈折率なオンチップレンズ13を形成することができる。
オンチップレンズ13の形状は、特に限定されるものではなく、半球形状や半円筒状等の各種レンズ形状を用いることができる。オンチップレンズ13は、図1に示したように、光電変換部11Bごとに設けられており、共に同一の形状を有する。ここで、同一とは同一材料を用い、同一工程を経て製造されたものを言うが、製造時の各種条件によるばらつきを排除するものではない。また、オンチップレンズ13は、複数の光電変換部11Bに1つのオンチップレンズを設けるようにしてもよい。
オンチップレンズ13は、例えばレンズ材膜上にレンズ形状のレジスト膜を形成したのち、エッチバック処理を施すことにより形成することができる。この他、オンチップレンズ13は、例えば感光性樹脂膜をフォトリソグラフィ技術でパターン加工したのち、リフロー処理によってレンズ形状に変形させることで形成してもよい。
平坦化層14は、オンチップレンズ13によって形成された凹凸を埋設して表面を平坦化するものである。平坦化層14を形成する材料としては、光透過性を有すると共に、オンチップレンズ13よりも屈折率が小さい低屈折率材料を用いことが好ましい。これにより、平坦化層14からオンチップレンズ13に入射した光は、平坦化層14とオンチップレンズ13との界面において屈折し、各オンチップレンズ13に対応する光電変換部11Bに集光される。
平坦化層14の屈折率は、オンチップレンズ13よりも小さければよいが、オンチップレンズ13によるレンズ効果の観点から、平坦化層14とオンチップレンズ13の屈折率の差は大きいほど好ましい。平坦化層14を形成する低屈折率材料としては、例えは多孔質シリカ(屈折率n≦1.2)、MgF等のフッ素化合物(屈折率n≦1.2)およびシリコーン系樹脂(屈折率n=1.3~1.4)が挙げられる。平坦化層14の積層方向の膜厚(以下、単に厚みという)は、例えば10nm~2μm程度であるが、この範囲に限定されるものではなく、より薄いほうが好ましい。
赤外吸収層15は、光電変換部11Bへの入射光に含まれる赤外光成分を除去するものであり、例えば平坦化層14上に設けられている。赤外吸収層15は、赤外光吸収材料を含み、例えば下記一般式(1)および一般式(2)で表わしたスクアリリウム分子を構成する四角酸母核の1,3位がアントラセン誘導体で置換されたスクアリリウム化合物を少なくとも1種含んで形成されている。一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を用いることにより、赤外光を選択的に吸収する赤外吸収層15が形成される。
また、一般式(1)におけるR1,R10は、各々独立して少なくとも1つが分子内で水素結合を形成可能な基であることが好ましい。一般式(2)におけるR19,R27,R28,R36も各々独立して少なくとも1つが分子内で水素結合を形成可能な基であることが好ましい。このような基としては、例えばヒドロキシ(-OH)基,アミノ(-NH2)基またはアミド(-C(=O)-NR37R38;R37およびR38は各々独立して水素原子またはアルキル基)が挙げられる。このように、一般式(1)に示したスクアリリウム化合物のR1,R10の少なくとも一方、一般式(2)に示したスクアリリウム化合物のR19,R27,R28,R36のうちの少なくとも1つが、分子内水素結合を形成することが可能な基で置換されたスクアリリウム化合物を用いることによって、赤外吸収層15の耐熱性が向上する。
更に、一般式(1)におけるR3,R12および一般式(2)におけるR23およびR32は、各々独立してさらに水素(H)よりも高い電子供与性を有する基であることが好ましい。水素(H)よりも高い電子供与性を有する基としては、例えば直鎖,分岐または環状のアルキル基、フェニル基、直鎖または縮環した芳香族化合物を有する基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルコキシ基あるいはそれらの誘導体が挙げられる。なお、アルキル鎖の炭素数は1以上10以下が望ましい。これにより、上記構成を有するスクアリリウム化合物の合成難易度が低減する。
このようなスクアリリウム化合物、例えば一般式(1)に示したスクアリリウム化合物としては、例えば以下の式(1-1)~(1-47)に示したような四角酸の2,4位(X1,X2)に酸素原子を有し、1,3位に同じ分子構造を有するアントラセン誘導体が結合した対称構造を有するスクアリリウム化合物が挙げられる。
また、必ずしも対称構造を有するスクアリリウム化合物である必要はなく、例えば式(1-1)~(1-47)に示したスクアリリウム化合物のアントラセン骨格部を適宜組み合わせた、非対称構造のスクアリリウム化合物を用いてもよい。一例としては、下記式(1-48)~(1-54)に示したスクアリリウム化合物が挙げられる。
更に、下記式(2-1)~(2-47)に示したような四角酸の2,4位(X1,X2)の一方がジシアノメチレン基に置換され、1,3位に同じ分子構造を有するアントラセン誘導体が結合した対称構造を有するスクアリリウム化合物が挙げられる。
また、これら四角酸の2,4位(X1,X2)の一方がジシアノメチレン基に置換されたスクアリリウム化合物についても、対称構造だけでなく非対称構造であってもよい。一例としては、下記式(2-48)~(2-54)に示したスクアリリウム化合物が挙げられる。
更にまた、例えば一般式(2)に示したスクアリリウム化合物としては、例えば以下の式(3-1)~(3-54)に示したような四角酸の2,4位(X3,X4)に酸素原子を有し、1,3位に同じ分子構造を有するアントラセン誘導体が結合した対称構造を有するスクアリリウム化合物が挙げられる。
また、必ずしも対称構造を有するスクアリリウム化合物である必要はなく、例えば式(3-1)~(3-54)に示したスクアリリウム化合物のアントラセン骨格部を適宜組み合わせた、非対称構造のスクアリリウム化合物を用いてもよい。一例としては、下記式(3-55)~(1-132)に示したスクアリリウム化合物が挙げられる。
更に、下記式(4-1)~(4-54)に示したような四角酸の2,4位(X3,X4)の一方がジシアノメチレン基に置換され、1,3位に同じ分子構造を有するアントラセン誘導体が結合した対称構造を有するスクアリリウム化合物が挙げられる。
また、これら四角酸の2,4位(X3,X4)の一方がジシアノメチレン基に置換されたスクアリリウム化合物についても、対称構造だけでなく非対称構造であってもよい。一例としては、下記式(4-55)~(4-132)に示したスクアリリウム化合物が挙げられる。
赤外吸収層15は、上記スクアリリウム化合物と、バインダー樹脂とを含有する樹脂組成物によって形成することができる。赤外吸収層15に用いるバインダー樹脂は、特に限定されるものではなく、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂等の各種樹脂を用いることができる。但し、耐熱性および撮像性能の観点から、バインダー樹脂は、例えばガラス転移点Tgが150℃以上のものが好ましく、より好ましくは、さらに融点も150℃以上のもの、さらに好ましくは、加熱黄変温度が150℃以上のものである。このようなバインダー樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン(シロキサン)系樹脂、ポリカーボネート系樹脂およびポリエチレン系樹脂が挙げられる。これらの樹脂の中でも、特に、400nm以上600nm以下に吸収極大波長を有さない熱硬化型または光硬化型の樹脂を使用することが好ましい。
また、バインダー樹脂としてカルボキシル基等のように酸化力の強い官能基を含む樹脂を用いる場合には、スクアリリウム化合物が酸化されて耐熱性が低下する虞がある。このため、バインダー樹脂は、シロキサン結合(-Si-O-)や炭素-酸素結合(-C-O-)等の安定性が高く、酸化力が比較的弱い結合で構成されている樹脂を用いることが好ましく、特に、シロキサン結合を主骨格とする樹脂が好適である。
なお、樹脂組成物におけるスクアリリウム化合物の分散状態は、特に限定されるものではなく、分子分散状態でもよいが、可視領域の透明性の向上の観点から、バインダー樹脂にスクアリリウム化合物が相溶した状態とすることが好ましい。
また、赤外吸収層15には、上記スクアリリウム化合物およびバインダー樹脂の他に、バインダー樹脂を硬化させるための硬化剤や硬化補助剤が添加されていてもよい。これら硬化剤や硬化補助剤は、バインダー樹脂に含まれるモノマーによって適宜選択することができるが、例えば400nm以上600nm以下の可視光領域に吸収極大波長を有さないものを用いることが好ましい。
更に、赤外吸収層15には、上記スクアリリウム化合物とは吸収極大波長が異なる1または2種以上の化合物を含有していてもよい。また、赤外吸収層15は、例えば、図2に示したように、上記スクアリリウム化合物を含む第1吸収層15Aと、スクアリリウム化合物とは吸収極大波長が異なる1または2種以上の化合物を含む第2吸収層15Bとの積層構造としてもよい。このように、吸収極大波長が異なる複数の化合物を併用することにより、スクアリリウム化合物では吸収率が低い波長の赤外光も吸収することが可能となり、撮像性能をさらに向上させることが可能となる。なお、第1吸収層15Aと第2吸収層15Bとの積層順は特に問わない。
更に、赤外吸収層15には、上記各成分の他に、耐熱性を向上させるための酸化物微粒子、レべリング剤、界面活性剤等の分散剤、酸化防止剤およびスクアリリウム化合物等の色素の安定化剤等の各種添加剤が配合されていてもよい。更にまた、赤外吸収層15は、上記カラーフィルタ層12を構成する材料の一例として挙げた、KCuPO4、酸化鉄および酸化タングステン等の周期表の第4周期の遷移金属を含有する化合物、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電性酸化物、ジイモニウム化合物、アントラキノン化合物、シアニン化合物、フタロシアニン化合物、アゾ錯体、Ni錯体、Co錯体、Cu錯体、Fe錯体、ピロロピロール化合物、チオ尿素化合物およびアセチレンポリマーを含んでいてもよい。
赤外吸収層15の厚みは、固体撮像素子10の薄型化の観点から、例えば0.5μm以上200μm以下とすることが好ましい。本実施の形態の固体撮像素子10では、オンチップレンズ13上に平坦化層14が設けられているため、オンチップレンズ13の形状に関わらず、赤外吸収層15を一定の厚みで形成することができる。また、本実施の形態では、赤外吸収層15の厚みがオンチップレンズ13と光電変換部11Bの距離に影響しないため、赤外吸収層15の厚みは、赤外光成分を十分除去できる厚さに設定することが可能となる。
赤外吸収層15は、上記スクアリリウム化合物およびバインダー樹脂等を含有する樹脂組成物を、例えばクロロホルムに溶解してインクを調製したのち、このインクを例えばスピンコート法、第コート法、スリットコート法およびディスペンス法等の塗布法を用いて、例えばガラス基板、石英基板あるいは樹脂基板等の基材上に塗布することにより形成することができる。また、平坦化層14上に直接塗布して形成するようにしてもよい。なお、上記樹脂組成物の溶媒は、クロロホルムに限らず、塗布方法およびスクアリリウムとバインダー樹脂の相溶性に合わせて適宜選択すればよい。クロロホルムの他には、例えばメタノール、エタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、アニソール、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロペンタノン、ジメチルホルムアミド、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等が挙げられる。
(1-2.固体撮像素子の動作)
上記のような固体撮像素子10では、例えば固体撮像装置1の単位画素Pにおいて、次のようにして信号電荷が取得される。即ち、図1に示したように、固体撮像素子10に入射した光(入射光L)は、赤外吸収層15により赤外光成分が除去される。赤外光成分が除去された入射光Lは、平坦化層14とオンチップレンズ13との界面で屈折し、カラーフィルタ層12の色フィルタ12R,12G,12Bによって、所定の波長域以外の成分が除去されたのち、各光電変換部11Bに集光される。集光された光は、各光電変換部11Bにおいて光電変換され、信号電荷として取得される。
上記のような固体撮像素子10では、例えば固体撮像装置1の単位画素Pにおいて、次のようにして信号電荷が取得される。即ち、図1に示したように、固体撮像素子10に入射した光(入射光L)は、赤外吸収層15により赤外光成分が除去される。赤外光成分が除去された入射光Lは、平坦化層14とオンチップレンズ13との界面で屈折し、カラーフィルタ層12の色フィルタ12R,12G,12Bによって、所定の波長域以外の成分が除去されたのち、各光電変換部11Bに集光される。集光された光は、各光電変換部11Bにおいて光電変換され、信号電荷として取得される。
(1-3.作用・効果)
前述したように、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置に搭載されている固体撮像素子(イメージセンサ)には、画像品質を向上させるために、ノイズ成分となる可視領域以外の光をカットする光学フィルタが配置されている。この光学フィルタのうち、赤外波長域の光を除去する赤外光カットフィルタには、シアニン系化合物、フタロシアニン系化合物およびスクアリリウム系化合物等の赤外吸収色素が用いられている。特にスクアリリウム系化合物は、650nm付近に急峻な吸収ピークを有するため注目されている。
前述したように、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置に搭載されている固体撮像素子(イメージセンサ)には、画像品質を向上させるために、ノイズ成分となる可視領域以外の光をカットする光学フィルタが配置されている。この光学フィルタのうち、赤外波長域の光を除去する赤外光カットフィルタには、シアニン系化合物、フタロシアニン系化合物およびスクアリリウム系化合物等の赤外吸収色素が用いられている。特にスクアリリウム系化合物は、650nm付近に急峻な吸収ピークを有するため注目されている。
しかしながら、一般に用いられているスクアリリウム系化合物(例えば、式(5))を含む赤外吸収色素は、図3に示したように、可視領域に僅かながら吸収特性を有する。例えば、可視領域の透明性を、(可視領域(400nm以上600nm未満)の最大吸光度)/(赤外領域(600nm以上1500nm以下)の最大吸光度)と定義した場合、一般に用いられている赤外光カットフィルタにおける赤外領域の最大吸光度に対する可視領域の最大吸光度は、例えば0.05以上であった。
これに対して、本実施の形態の光学フィルタ(赤外吸収層15)では、赤外吸収色素として上記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を用いて形成することにより、図4に示したように、可視領域における吸収特性が低減される。具体的には、赤外領域の最大吸光度に対する可視領域の最大吸光度は、0.05未満になる。
以上、本実施の形態の固体撮像素子10では、赤外吸収層15を形成する赤外吸収色素として上記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を用いるようにした。これにより、一般に用いられているスクアリリウム化合物の可視領域における吸光特性が低減され、赤外吸収層15の可視領域における透明性を向上させることが可能となる。よって、高い光学特性を有する固体撮像素子10を提供することが可能となる。
また、赤外吸収色素として、一般式(1)におけるR1,R10の少なくとも一方に分子内水素結合を形成可能な基を有するスクアリリウム化合物、または、一般式(2)におけるR19,R27,R28,R36の少なくとも1つに分子内水素結合を形成可能な基を有するスクアリリウム化合物を用いて赤外吸収層15を設けることにより、可視領域の透明性と共に、赤外吸収層15の耐熱性を向上させることが可能となる。
更に、一般式(1)におけるR3,R12および一般式(2)におけるR23およびR32に上述した水素(H)よりも高い電子供与性を有する基を備えたスクアリリウム化合物を用いることにより、スクアリリウム化合物の合成難易度を低下させることが可能となる。
<2.変形例>
以下に、上記第1の実施の形態の変形例(変形例1~4)および第2の実施の形態について説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
以下に、上記第1の実施の形態の変形例(変形例1~4)および第2の実施の形態について説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
(2-1.変形例1)
図5は、本開示の変形例1に係る固体撮像素子(固体撮像素子20)の断面構成を表したものである。この固体撮像素子20は、赤外吸収層15上に保護層16が設けられている点が、上記第1の実施の形態とは異なる。なお、ここでは、保護層16が赤外吸収層15上に設けられている例を示しているが、保護層16は、赤外吸収層15の上面および側面に、例えば連続して形成されていてもよく、また、側面のみに形成されていてもよい。
図5は、本開示の変形例1に係る固体撮像素子(固体撮像素子20)の断面構成を表したものである。この固体撮像素子20は、赤外吸収層15上に保護層16が設けられている点が、上記第1の実施の形態とは異なる。なお、ここでは、保護層16が赤外吸収層15上に設けられている例を示しているが、保護層16は、赤外吸収層15の上面および側面に、例えば連続して形成されていてもよく、また、側面のみに形成されていてもよい。
保護層16は、赤外吸収層15を化学的および物理的に保護するものである。保護層16を形成する材料としては、酸化銀(I)(Ag2O)、一酸化銀(AgO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、フッ化アルミニウム(AlF3)、フッ化バリウム(BaF2)、酸化セリウム(IV)(CeO2)、酸化クロム(III)(Cr2O3)、硫化クロム(III)(Cr2S3)、フッ化ガドリニウム(GdF3)、酸化ハフニウム(IV)(HfO2)、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ化ランタン(LaF3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、フッ化マグネシウム(MgF2)、酸化マグネシウム(MgO)、ヘキサフルオロアルミン酸ナトリウム(Na3AlF6)、五酸化ニオブ(Nb2O5)、ニッケルクロム合金(Ni-Cr)、ニッケルクロム合金の窒化物(NiCrNx)、窒酸化物(OxNy)、窒化シリコン(SiN4)、酸化シリコン(SiO)、二酸化シリコン(SiO2)、五酸化タンタル(Ta2O5)、三酸化チタン(Ti2O3)、五酸化チタン(Ti3O5)、酸化チタン(TiO)、二酸化チタン(TiO2)、酸化タングステン(WO3)、酸化イットリウム(Y2O3)、フッ化イットリウム(YF3)、硫化亜鉛(ZnS)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)および酸化インジウム(In2O3)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本変形例では、赤外吸収層15上に保護層16を設けるようにしたので、光や酸素等の影響による赤外吸収層15を構成する材料の分解や変質の発生を低減することができる。これにより、上記実施の形態の効果に加えて、長期に亘って優れた撮像性能を安定して得ることが可能となるという効果を奏する。
(2-2.変形例2)
図6は、本開示の変形例2に係る固体撮像素子(固体撮像素子30)の断面構成を表したものである。この固体撮像素子30は、光入射面側の最上層、例えば保護層16上に光反射防止層17が設けられている点が、上記第1の実施の形態および変形例1とは異なる。なお、保護層16は適宜省略することができる。その場合には、光反射防止層17は赤外吸収層15上に形成すればよい。
図6は、本開示の変形例2に係る固体撮像素子(固体撮像素子30)の断面構成を表したものである。この固体撮像素子30は、光入射面側の最上層、例えば保護層16上に光反射防止層17が設けられている点が、上記第1の実施の形態および変形例1とは異なる。なお、保護層16は適宜省略することができる。その場合には、光反射防止層17は赤外吸収層15上に形成すればよい。
光反射防止層17を形成する高屈折率材料としては、TiO2、Nb2O5、TiO2、Nb2O5、CeO2、Ta2O5、ZnO、ZrO2、In2O3、SnO2およびHfO2等が挙げられる。これらは単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、低屈折率材料としては、MgF2、AlF3、MgF2、AlF3およびSiO2等が挙げられる。これらは単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
一般に、固体撮像素子への入射光は、各層の界面においてわずかに反射される場合がある。界面において反射された光(反射光)が光電変換部11Bに到達すると、本来の結像光でない光が光電変換部11Bに入射することになり、撮像性の低下を招く。
本変形例では、固体撮像素子30の光入射面側の最上層に光反射防止層17を設けるようにしたので反射光の再反射を低減することが可能となる。よって、上記実施の形態および変形例1における効果に加えて、反射光の再反射による撮像性能の低下を抑制することが可能となるという効果を奏する。
(2-3.変形例3)
図7は、本開示の変形例3に係る固体撮像素子(固体撮像素子40)の断面構成を表したものである。この固体撮像素子40は、赤外吸収層15よりも光入射面側にバンドパス層18が設けられている点が、上記第1の実施の形態とは異なる。なお、本変形例の固体撮像素子40においても、上記保護層16が設けられていてもよい。その場合には、保護層16は、バンドパス層18よりも上層に設けられていてもよく、また、バンドパス層18と赤外吸収層15との間に設けられていてもよい。更に、本変形例の固体撮像素子40では、上記変形例2のように、固体撮像素子40の最上層に光反射防止層17を設けるようにしてもよい。
図7は、本開示の変形例3に係る固体撮像素子(固体撮像素子40)の断面構成を表したものである。この固体撮像素子40は、赤外吸収層15よりも光入射面側にバンドパス層18が設けられている点が、上記第1の実施の形態とは異なる。なお、本変形例の固体撮像素子40においても、上記保護層16が設けられていてもよい。その場合には、保護層16は、バンドパス層18よりも上層に設けられていてもよく、また、バンドパス層18と赤外吸収層15との間に設けられていてもよい。更に、本変形例の固体撮像素子40では、上記変形例2のように、固体撮像素子40の最上層に光反射防止層17を設けるようにしてもよい。
バンドパス層18は、紫色の光の一部もしくは全部と、それより短い波長の光と、赤外光またはその両方を反射(遮蔽)するものであり、高屈折率材料からなる第1反射層と、この第1反射層よりも低屈折率材料からなる第2反射層とが交互に積層された構成となっている。
ここで、第1反射層を形成する高屈折率材料としては、TiO2、Nb2O5、TiO2、Nb2O5、CeO2、Ta2O5、ZnO、ZrO2、In2O3、SnO2およびHfO2等が挙げられ、これらは単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、第2反射層を形成する低屈折率材料としては、MgF2、AlF3、MgF2、AlF3およびSiO2等が挙げられ、これらは単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、第1反射層と第2反射層の積層数は、特に限定されるものではなく、要求される性能に応じて適宜設定することができる。
本変形例では、固体撮像素子40の赤外吸収層15上にバンドパス層18を設けるようにしたので、赤外吸収層15と共にバンドパス層18においても入射光から赤外光成分を除去することが可能となる。バンドパス層18は、多層膜間の光の干渉を利用しているため、入射光の入射角度によっては透過波長がシフトする場合がある。このような場合であっても、透過波長のシフトが原理的に生じない赤外吸収層15によって透過波長帯域を維持することができるため、優れた撮像性能を維持することが可能となる。
(2-4.変形例4)
図8は、本開示の変形例4に係る固体撮像素子(固体撮像素子50)の断面構成を表したものである。この固体撮像素子50は、赤外吸収層15を支持する支持基板21を備えたものであり、赤外吸収層15が接着層22を介して平坦化層14に積層されている点が、上記第1の実施の形態とは異なる。なお、本変形例においても、上記変形例1における保護層16、変形例2における光反射防止層17および変形例3におけるバンドパス層18を設けるようにしてもよい。
図8は、本開示の変形例4に係る固体撮像素子(固体撮像素子50)の断面構成を表したものである。この固体撮像素子50は、赤外吸収層15を支持する支持基板21を備えたものであり、赤外吸収層15が接着層22を介して平坦化層14に積層されている点が、上記第1の実施の形態とは異なる。なお、本変形例においても、上記変形例1における保護層16、変形例2における光反射防止層17および変形例3におけるバンドパス層18を設けるようにしてもよい。
支持基板21は、赤外吸収層15を支持可能な強度と透明性を有する材料、例えばガラス、石英、あるいはPETやPED等からなる透明樹脂シート等によって構成されたものである。
接着層22は、平坦化層14と赤外吸収層15とのを貼合するものであり、透明性を有する材料によって形成することができる。接着層22の材料としては、例えば合成樹脂等が挙げられる。
本変形例では、赤外吸収層15が支持基板21側に形成されているため、赤外吸収層15を、その他の層とは別工程で製造することが可能となり、製造の自由度が向上する。
<3.第2の実施の形態>
図9は、本開示の第2の実施の形態に係る可逆性記録媒体(可逆性記録媒体4)の断面構成を表したものである。可逆性記録媒体4は、支持基板31上に、例えば、熱により可逆的に情報の記録や消去が可能な表示媒体として記録層32が設けられたものである。記録層32上には、保護層33が積層されている。なお、図9は、可逆性記録媒体4の構成を模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なる場合がある。
図9は、本開示の第2の実施の形態に係る可逆性記録媒体(可逆性記録媒体4)の断面構成を表したものである。可逆性記録媒体4は、支持基板31上に、例えば、熱により可逆的に情報の記録や消去が可能な表示媒体として記録層32が設けられたものである。記録層32上には、保護層33が積層されている。なお、図9は、可逆性記録媒体4の構成を模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なる場合がある。
(3-1.可逆性記録媒体の構成)
支持基板31は、耐熱性に優れ、平面方向の寸法安定性の高い材料であれば、公知の材料を適宜使用することができ、例えば、無機材料,金属材料またはプラスチック材料等により構成されている。無機材料としては、例えば、ケイ素(Si)、酸化ケイ素(SiOX)、窒化ケイ素(SiNX)または酸化アルミニウム(AlOX)等が挙げられる。酸化ケイ素には、ガラスまたはスピンオングラス(SOG)等が含まれる。金属材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)またはステンレス等が挙げられ、プラスチック材料としては、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)またはポリエチルエーテルケトン(PEEK)等が挙げられる。
支持基板31は、耐熱性に優れ、平面方向の寸法安定性の高い材料であれば、公知の材料を適宜使用することができ、例えば、無機材料,金属材料またはプラスチック材料等により構成されている。無機材料としては、例えば、ケイ素(Si)、酸化ケイ素(SiOX)、窒化ケイ素(SiNX)または酸化アルミニウム(AlOX)等が挙げられる。酸化ケイ素には、ガラスまたはスピンオングラス(SOG)等が含まれる。金属材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)またはステンレス等が挙げられ、プラスチック材料としては、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)またはポリエチルエーテルケトン(PEEK)等が挙げられる。
この支持基板31は、光透過性でもよいし、非光透過性でもよい。保護層33側に画像が表示されるため、支持基板31は必ずしも光透過性である必要がないからである。支持基板31は、ウェハ等の剛性を有する基板でもよいし、可撓性を有する薄層ガラスまたはフィルム等により構成してもよい。支持基板31に可撓性材料を用いることにより、フレキシブル(折り曲げ可能)な可逆性記録媒体を実現できる。なお、支持基板31は、白色、あるいは金属色を有する可視光に対して反射率の高い材料を用いることで、情報の記録を行った際の視認性を向上させることができる。
記録層32は、可逆的な情報の記録および消去が可能なものであり、例えば、熱により可逆的に呈色(発色)状態または消色状態を制御することが可能な材料を用いて形成されている。具体的には、例えば、呈色性化合物、光熱変換材料および顕・減色剤を含む、例えば高分子材料によって形成されている。高分子材料は、呈色性化合物、光熱変換材料および顕・減色剤が均質に分散しやすいものが好ましい。具体的な高分子材料としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル- 酢酸ビニル共重合体、エチルセルロース、ポリスチレン、スチレン系共重合体、フェノキシ樹脂、ポリエステル、芳香族ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、アクリル酸系共重合体、マレイン酸系重合体、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースおよびデンプン等が挙げられる。
呈色性化合物は、例えば、ロイコ色素が挙げられる。ロイコ色素としては、例えば、既存の感熱紙用染料が挙げられ、具体的には、一例として、下記式(10)に示した、分子内に、例えば電子供与性を有する基を含む化合物が挙げられる。
顕・減色剤は、例えば、無色の呈色性化合物を発色または、任意の色を呈している呈色性化合物を消色させるためのものである。顕・減色剤は、フェノール誘導体、サリチル酸誘導体および尿素誘導体等が挙げられる。具体的には、例えば、下記一般式(11)に示した、分子内に電子受容性を有する基を含む化合物が挙げられる。
光熱変換材料は、特定の波長域の光(例えば、レーザ光)を吸収して熱に変換するものである。光熱変換材料としては、例えば、呈色性化合物の発色を阻害しないように、可視領域にほとんど吸収を持たない赤外線吸収色素を用いることが好ましい。また、光熱変換時に光熱変換材料自体が分解しないような堅牢性を有することが好ましい。具体的には、上記第1の実施の形態で挙げた、上記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物が挙げられる。
なお、記録層32には、呈色性化合物、光熱変換材料および顕・減色剤の他に、増感剤および紫外線吸収剤等の各種添加剤が含まれていてもよい。増感剤は、消色温度を低下させて消去感度を向上させたり、発色温度を低下させて記録感度を向上させるものであり、より低エネルギーでの発色および消色を可能にするものである。
保護層33は、記録層32の表面を保護するものであり、例えば、公知の紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を用いて形成することができる。保護層33の厚みは、例えば、0.1μm以上20μm以下であることが好ましく、さらに0.5μm以上5μm以下であることが望ましい。保護層33は、薄すぎると十分な保護効果が得られず、厚すぎると伝熱しにくくなるからである。
(3-2.作用・効果)
本実施の形態では、可逆性記録媒体4の記録層32を構成する光熱変換材料として、上記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を用いるようにした。一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物は、上記のように、可視領域における吸収特性が低い、即ち、呈色性化合物が吸収する波長域に対する透明性が高いため、可逆性記録媒体4の表示性能を向上させることが可能となる。
本実施の形態では、可逆性記録媒体4の記録層32を構成する光熱変換材料として、上記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を用いるようにした。一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物は、上記のように、可視領域における吸収特性が低い、即ち、呈色性化合物が吸収する波長域に対する透明性が高いため、可逆性記録媒体4の表示性能を向上させることが可能となる。
また、一般式(1)におけるR1,R10の少なくとも一方に分子内水素結合を形成可能な基を有するスクアリリウム化合物、または、一般式(2)におけるR19,R27,R28,R36の少なくとも1つに分子内水素結合を形成可能な基を有するスクアリリウム化合物は、上記のように可視領域の透明性と共に、高い耐熱性を有する。このため、光熱変換材料として、一般式(1)におけるR1,R10の少なくとも一方に分子内水素結合を形成可能な基を有するスクアリリウム化合物、または、一般式(2)におけるR19,R27,R28,R36の少なくとも1つに分子内水素結合を形成可能な基を有するスクアリリウム化合物を用いることにより、可逆性記録媒体4の耐久性を向上させることが可能となる。
更に、一般式(1)および一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物は、共に光熱変換材料として有望であるが、一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物の方がより望ましい。一般的なスクアリリウム化合物では、可視領域の透明性を維持しつつ、例えば850nm以上の波長にメイン吸収ピーク位置をシフトさせることは難しい。これに対して、一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物は、メイン吸収ピーク位置を長波長化しやすいからである。このため、本実施の形態の可逆性記録媒体4の記録層32を構成する光熱変換材料として一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を用いることによって、記録または消去時に用いるレーザの波長選択の自由度を向上させることが可能となる。
<4.適用例>
上記第1の実施の形態および変形例1~4において説明した固体撮像素子10~50は、後述する固体撮像装置1、撮像装置を備えた電子機器2(例えばカメラ)等に適用することができる。また、固体撮像素子10~50に用いた赤外吸収層15は、光学フィルタとして、例えば後述するプラズマディスプレイ3のほか、例えば熱線遮蔽フィルムとして用いることができる。
上記第1の実施の形態および変形例1~4において説明した固体撮像素子10~50は、後述する固体撮像装置1、撮像装置を備えた電子機器2(例えばカメラ)等に適用することができる。また、固体撮像素子10~50に用いた赤外吸収層15は、光学フィルタとして、例えば後述するプラズマディスプレイ3のほか、例えば熱線遮蔽フィルムとして用いることができる。
(適用例1)
図10は、上記実施の形態等において説明した固体撮像素子10~50を各単位画素Pに用いた撮像装置(固体撮像装置1)の全体構成を表したものである。この固体撮像装置1は、CMOSイメージセンサであり、半導体基板(基板41)上に、撮像エリアとしての画素部1aを有すると共に、この画素部1aの周辺領域に、例えば、行走査部131、水平選択部133、水平選択部133およびシステム制御部132からなる周辺回路部130を有している。
図10は、上記実施の形態等において説明した固体撮像素子10~50を各単位画素Pに用いた撮像装置(固体撮像装置1)の全体構成を表したものである。この固体撮像装置1は、CMOSイメージセンサであり、半導体基板(基板41)上に、撮像エリアとしての画素部1aを有すると共に、この画素部1aの周辺領域に、例えば、行走査部131、水平選択部133、水平選択部133およびシステム制御部132からなる周辺回路部130を有している。
画素部1aは、例えば、行列状に2次元配置された複数の単位画素P(固体撮像装置1に相当)を有している。この単位画素Pには、例えば、画素行ごとに画素駆動線Lread(具体的には行選択線およびリセット制御線)が配線され、画素列ごとに垂直信号線Lsigが配線されている。画素駆動線Lreadは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Lreadの一端は、行走査部131の各行に対応した出力端に接続されている。
行走査部131は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部1aの各単位画素Pを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部131によって選択走査された画素行の各単位画素Pから出力される信号は、垂直信号線Lsigの各々を通して水平選択部133に供給される。水平選択部133は、垂直信号線Lsigごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
水平選択部133は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部133の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この水平選択部133による選択走査により、垂直信号線Lsigの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線135に出力され、当該水平信号線135を通して基板41の外部へ伝送される。
行走査部131、水平選択部133、列走査部134および水平信号線135からなる回路部分は、基板41上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ICに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
システム制御部132は、基板41の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、固体撮像装置1の内部情報等のデータを出力するものである。システム制御部132はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部131、水平選択部133および水平選択部133等の周辺回路の駆動制御を行う。
(適用例2)
上述した固体撮像装置1は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図11に、その一例として、電子機器2(カメラ)の概略構成を表わしたものである。この電子機器2は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、固体撮像装置1と、光学系(光学レンズ)210と、シャッタ装置211と、固体撮像装置1およびシャッタ装置211を駆動する駆動部213と、信号処理部212とを有する。
上述した固体撮像装置1は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図11に、その一例として、電子機器2(カメラ)の概略構成を表わしたものである。この電子機器2は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、固体撮像装置1と、光学系(光学レンズ)210と、シャッタ装置211と、固体撮像装置1およびシャッタ装置211を駆動する駆動部213と、信号処理部212とを有する。
光学系210は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置1の画素部1aへ導くものである。この光学系210は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置211は、固体撮像装置1への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部213は、固体撮像装置1の転送動作およびシャッタ装置211のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部212は、固体撮像装置1から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Doutは、メモリ等の記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタ等に出力される。
(適用例3)
更に、上記実施の形態で説明した赤外吸収層15は、例えば、プラズマ表示装置(プラズマディスプレイ3)に用いられる赤外線軽減フィルタ(IRカットフィルタ)として用いることができる。図12は、プラズマディスプレイ3の概略構成を表したものである。このプラズマディスプレイ3は、例えば表示パネル55と、入力された映像信号SVにA/D変換を施して映像データDVを生成するA/D変換器51と、生成された映像データDVを格納する画像メモリ52と、表示パネル55に駆動パルスを出力するサスティンドライバ53,データドライバ54により主に構成され、ここでは簡便のため図示しないタイミング制御部によってA/D変換器51,画像メモリ52,サスティンドライバ53およびデータドライバ54の動作がタイミング制御されている。
更に、上記実施の形態で説明した赤外吸収層15は、例えば、プラズマ表示装置(プラズマディスプレイ3)に用いられる赤外線軽減フィルタ(IRカットフィルタ)として用いることができる。図12は、プラズマディスプレイ3の概略構成を表したものである。このプラズマディスプレイ3は、例えば表示パネル55と、入力された映像信号SVにA/D変換を施して映像データDVを生成するA/D変換器51と、生成された映像データDVを格納する画像メモリ52と、表示パネル55に駆動パルスを出力するサスティンドライバ53,データドライバ54により主に構成され、ここでは簡便のため図示しないタイミング制御部によってA/D変換器51,画像メモリ52,サスティンドライバ53およびデータドライバ54の動作がタイミング制御されている。
<5.実施例>
次に、本開示の実施例について説明する。まず、上記式(1-7)に示したスクアリリウム化合物とポリカーボネート樹脂をシクロペンタノンに溶解し混合した赤外吸収インクを調製した。このインクをガラス基板上に、スピンコータを用いて塗布したのち、加熱乾燥することで膜厚5μmの赤外吸収層を成膜し、サンプル(実験例1)とした。この他、赤外吸収層の材料として、下記式(6)に示したスクアリリウム化合物(実験例2)、上記式(3-3)に示したスクアリリウム化合物(実験例3)、下記式(7)~(9)に示したスクアリリウム化合物(実験例4~6)を用い、上記と同様の方法を用いて赤外吸収層を成膜し、サンプル(実験例2~6)とした。
次に、本開示の実施例について説明する。まず、上記式(1-7)に示したスクアリリウム化合物とポリカーボネート樹脂をシクロペンタノンに溶解し混合した赤外吸収インクを調製した。このインクをガラス基板上に、スピンコータを用いて塗布したのち、加熱乾燥することで膜厚5μmの赤外吸収層を成膜し、サンプル(実験例1)とした。この他、赤外吸収層の材料として、下記式(6)に示したスクアリリウム化合物(実験例2)、上記式(3-3)に示したスクアリリウム化合物(実験例3)、下記式(7)~(9)に示したスクアリリウム化合物(実験例4~6)を用い、上記と同様の方法を用いて赤外吸収層を成膜し、サンプル(実験例2~6)とした。
これら実験例1~6について、紫外可視近赤外分光高度計を用いて赤外吸収層の光吸収スペクトルを測定して可視領域における透明性(赤外領域の最大吸光度に対する可視領域の最大吸光度;吸収強度比)を評価した。図13は、実験例1~6の各波長における吸光特性を表したものであり、表1は、実験例1~6の赤外吸収層の構成材料および吸収強度比をまとめたものである。
表1から、赤外吸収層を四角酸部位の1,3位がアントラセン誘導体に置換されたスクアリリウム化合物を用いて形成した光電変換素子(実験例1~3)は、実験例4~6と比較して吸収強度比が大幅に低減されることがわかった。即ち、四角酸部位の1,3位がアントラセン誘導体に置換されたスクアリリウム化合物を用いることで、可視領域における吸収特性が低減され、可視領域における透明性を向上した赤外吸収層が得られることがわかった。
以上、第1,第2の実施の形態、変形例1~4および実施例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば変形例2に示した固体撮像素子30では、光反射防止層17の効果を損なわない範囲でコーティング層等の他の層が設けられていてもよい。
また、上記実施の形態等では、例えば固体撮像素子10として各光電変換部11Bが赤色光(R),緑色光(G)および青色光(B)をそれぞれ個別に検出する例を示したが、これに限らず、1画素から、B/G/Rの信号を別々に取り出す縦分光型の固体撮像素子を用いてもよい。
更に、本開示の固体撮像素子10~50および可逆性記録媒体4等では、上記実施の形態で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また逆に他の層を備えていてもよい。例えば、可逆性記録媒体4は、複数の記録層32が積層されていていてもよく、また、複数の記録層32の間に、例えば断熱層等の他の層が設けられていてもよい。
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
なお、本開示は、以下のような構成であってもよい。
[1]
下記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含む光学フィルタ。
(X1およびX2は各々独立して酸素原子またはジシアノメチレン(-C(CN)2)基である。R3,R12は各々独立して炭素数1以上8以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R4,R5,R13,R14は各々独立して水素原子または炭素数1以上10以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R1,R2,R6~R11,R15~R18は、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、直鎖,分岐または環状のアルキル基、フェニル基、直鎖または縮環した芳香族化合物を有する基、ハロゲン化物を有する基、パーシャルフルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、シリルアルキル基、シリルアルコキシ基、アリールシリル基、アリールスルファニル基、アルキルスルファニル基、アリールスルホニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルフィド基、アルキルスルフィド基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、カルボニル基、カルボキシ基、カルボキソアミド基、カルボアルコキシ基、アシル基、スルホニル基、シアノ基、ニトロ基、カルコゲン化物を有する基、ホスフィン基、ホスホン基あるいはそれらの誘導体である。)
(X3およびX4は各々独立して酸素原子またはジシアノメチレン(-C(CN)2)基である。R20~R22,R24~R26およびR29~R31,R33~R35は各々独立して水素原子または炭素数1以上10以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R23およびR32は各々独立して炭素数1以上10以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R19,R27,R28,R36は、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、直鎖,分岐または環状のアルキル基、フェニル基、直鎖または縮環した芳香族化合物を有する基、ハロゲン化物を有する基、パーシャルフルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、シリルアルキル基、シリルアルコキシ基、アリールシリル基、アリールスルファニル基、アルキルスルファニル基、アリールスルホニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルフィド基、アルキルスルフィド基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、カルボニル基、カルボキシ基、カルボキソアミド基、カルボアルコキシ基、アシル基、スルホニル基、シアノ基、ニトロ基、カルコゲン化物を有する基、ホスフィン基、ホスホン基あるいはそれらの誘導体である。)
[2]
前記一般式(1)におけるR1,R10は、各々独立して少なくとも一方が水素結合を形成可能な基である、前記[1]に記載の光学フィルタ。
[3]
前記水素結合を形成する基は、ヒドロキシ(-OH)基,アミノ(-NH2)基またはアミド(-C(=O)-NR37R38;R37およびR38は各々独立して水素原子またはアルキル基)である、前記[2]に記載の光学フィルタ。
[4]
前記一般式(1)で表わされるスクアリリウム化合物のR3およびR12は、各々独立して水素(H)よりも高い電子供与性を有する基である、前記[1]乃至[3]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[5]
前記一般式(2)におけるR19,R27,R28およびR36は、各々独立して少なくとも1つが水素結合を形成可能な基である、前記[1]乃至[4]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[6]
前記水素結合を形成する基は、ヒドロキシ(-OH)基,アミノ(-NH2)基またはアミド(-C(=O)-NR37R38;R37およびR38は各々独立して水素原子またはアルキル基)である、前記[5]に記載の光学フィルタ。
[7]
前記一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物のR23およびR32は、各々独立してさらに電子供与性を有する基である、前記[1]乃至[6]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[8]
前記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物は、650nm以上1500nm以下の範囲に極大吸収は量を有し、赤外領域(600nm以上1500nm以下)の最大吸光度に対する可視領域(400nm以上600nm未満)の最大吸光度は、0.05未満である、前記[1]乃至[7]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[9]
前記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物と、バインダー樹脂とを含有する、前記[1]乃至[8]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[10]
前記バインダー樹脂は、400nm以上600nm以下に吸収極大波長を有しない熱硬化型または光硬化型の樹脂である、前記[9]に記載の光学フィルタ。
[11]
前記バインダー樹脂は、シロキサン結合を主骨格とする樹脂である、前記[9]または[10]に記載の光学フィルタ。
[12]
更に、前記スクアリリウム化合物とは吸収極大波長が異なる1または2種以上の色素を含む、前記[1]乃至[11]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[13]
光電変換部と、
前記光電変換部の上に設けられたオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの上に設けられ、下記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含む光学フィルタと
を備えた固体撮像素子。
(X1およびX2は各々独立して酸素原子またはジシアノメチレン(-C(CN)2)基である。R3,R12は各々独立して炭素数1以上8以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R4,R5,R13,R14は各々独立して水素原子または炭素数1以上10以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R1,R2,R6~R11,R15~R18は、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、直鎖,分岐または環状のアルキル基、フェニル基、直鎖または縮環した芳香族化合物を有する基、ハロゲン化物を有する基、パーシャルフルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、シリルアルキル基、シリルアルコキシ基、アリールシリル基、アリールスルファニル基、アルキルスルファニル基、アリールスルホニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルフィド基、アルキルスルフィド基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、カルボニル基、カルボキシ基、カルボキソアミド基、カルボアルコキシ基、アシル基、スルホニル基、シアノ基、ニトロ基、カルコゲン化物を有する基、ホスフィン基、ホスホン基あるいはそれらの誘導体である。)
(X3およびX4は各々独立して酸素原子またはジシアノメチレン(-C(CN)2)基である。R20~R22,R24~R26およびR29~R31,R33~R35は各々独立して水素原子または炭素数1以上10以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R23およびR32は各々独立して炭素数1以上10以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R19,R27,R28,R36は、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、直鎖,分岐または環状のアルキル基、フェニル基、直鎖または縮環した芳香族化合物を有する基、ハロゲン化物を有する基、パーシャルフルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、シリルアルキル基、シリルアルコキシ基、アリールシリル基、アリールスルファニル基、アルキルスルファニル基、アリールスルホニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルフィド基、アルキルスルフィド基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、カルボニル基、カルボキシ基、カルボキソアミド基、カルボアルコキシ基、アシル基、スルホニル基、シアノ基、ニトロ基、カルコゲン化物を有する基、ホスフィン基、ホスホン基あるいはそれらの誘導体である。)
[14]
前記光学フィルタは、前記スクアリリウム化合物を含有する第1吸収層と、前記スクアリリウム化合物とは吸収極大波長が異なる色素を含有する第2吸収層とが積層されて構成されている、前記[13]に記載の固体撮像素子。
[15]
前記光学フィルタの厚みは、0.5μm以上200μm以下である、前記[13]または[14]に記載の固体撮像素子。
[16]
各画素が1または複数の固体撮像素子を含み、
前記固体撮像素子は、
光電変換部と、
前記光電変換部の上に設けられたオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの上に設けられ、下記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含む光学フィルタと
を備えた電子機器。
(X1およびX2は各々独立して酸素原子またはジシアノメチレン(-C(CN)2)基である。R3,R12は各々独立して炭素数1以上8以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R4,R5,R13,R14は各々独立して水素原子または炭素数1以上10以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R1,R2,R6~R11,R15~R18は、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、直鎖,分岐または環状のアルキル基、フェニル基、直鎖または縮環した芳香族化合物を有する基、ハロゲン化物を有する基、パーシャルフルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、シリルアルキル基、シリルアルコキシ基、アリールシリル基、アリールスルファニル基、アルキルスルファニル基、アリールスルホニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルフィド基、アルキルスルフィド基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、カルボニル基、カルボキシ基、カルボキソアミド基、カルボアルコキシ基、アシル基、スルホニル基、シアノ基、ニトロ基、カルコゲン化物を有する基、ホスフィン基、ホスホン基あるいはそれらの誘導体である。)
(X3およびX4は各々独立して酸素原子またはジシアノメチレン(-C(CN)2)基である。R20~R22,R24~R26およびR29~R31,R33~R35は各々独立して水素原子または炭素数1以上10以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R23およびR32は各々独立して炭素数1以上10以下の直鎖または環状のアルキル基あるいはその誘導体である。R19,R27,R28,R36は、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、直鎖,分岐または環状のアルキル基、フェニル基、直鎖または縮環した芳香族化合物を有する基、ハロゲン化物を有する基、パーシャルフルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、シリルアルキル基、シリルアルコキシ基、アリールシリル基、アリールスルファニル基、アルキルスルファニル基、アリールスルホニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルフィド基、アルキルスルフィド基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、カルボニル基、カルボキシ基、カルボキソアミド基、カルボアルコキシ基、アシル基、スルホニル基、シアノ基、ニトロ基、カルコゲン化物を有する基、ホスフィン基、ホスホン基あるいはそれらの誘導体である。)
[1]
下記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含む光学フィルタ。
[2]
前記一般式(1)におけるR1,R10は、各々独立して少なくとも一方が水素結合を形成可能な基である、前記[1]に記載の光学フィルタ。
[3]
前記水素結合を形成する基は、ヒドロキシ(-OH)基,アミノ(-NH2)基またはアミド(-C(=O)-NR37R38;R37およびR38は各々独立して水素原子またはアルキル基)である、前記[2]に記載の光学フィルタ。
[4]
前記一般式(1)で表わされるスクアリリウム化合物のR3およびR12は、各々独立して水素(H)よりも高い電子供与性を有する基である、前記[1]乃至[3]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[5]
前記一般式(2)におけるR19,R27,R28およびR36は、各々独立して少なくとも1つが水素結合を形成可能な基である、前記[1]乃至[4]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[6]
前記水素結合を形成する基は、ヒドロキシ(-OH)基,アミノ(-NH2)基またはアミド(-C(=O)-NR37R38;R37およびR38は各々独立して水素原子またはアルキル基)である、前記[5]に記載の光学フィルタ。
[7]
前記一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物のR23およびR32は、各々独立してさらに電子供与性を有する基である、前記[1]乃至[6]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[8]
前記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物は、650nm以上1500nm以下の範囲に極大吸収は量を有し、赤外領域(600nm以上1500nm以下)の最大吸光度に対する可視領域(400nm以上600nm未満)の最大吸光度は、0.05未満である、前記[1]乃至[7]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[9]
前記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物と、バインダー樹脂とを含有する、前記[1]乃至[8]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[10]
前記バインダー樹脂は、400nm以上600nm以下に吸収極大波長を有しない熱硬化型または光硬化型の樹脂である、前記[9]に記載の光学フィルタ。
[11]
前記バインダー樹脂は、シロキサン結合を主骨格とする樹脂である、前記[9]または[10]に記載の光学フィルタ。
[12]
更に、前記スクアリリウム化合物とは吸収極大波長が異なる1または2種以上の色素を含む、前記[1]乃至[11]のうちのいずれかに記載の光学フィルタ。
[13]
光電変換部と、
前記光電変換部の上に設けられたオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの上に設けられ、下記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含む光学フィルタと
を備えた固体撮像素子。
[14]
前記光学フィルタは、前記スクアリリウム化合物を含有する第1吸収層と、前記スクアリリウム化合物とは吸収極大波長が異なる色素を含有する第2吸収層とが積層されて構成されている、前記[13]に記載の固体撮像素子。
[15]
前記光学フィルタの厚みは、0.5μm以上200μm以下である、前記[13]または[14]に記載の固体撮像素子。
[16]
各画素が1または複数の固体撮像素子を含み、
前記固体撮像素子は、
光電変換部と、
前記光電変換部の上に設けられたオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの上に設けられ、下記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含む光学フィルタと
を備えた電子機器。
本出願は、日本国特許庁において2015年12月25日に出願された日本特許出願番号2015-253068号および2016年5月12日に出願された日本特許出願番号2016-096163号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
Claims (16)
- 下記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含む光学フィルタ。
- 前記一般式(1)におけるR1,R10は、各々独立して少なくとも一方が水素結合を形成可能な基である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記水素結合を形成する基は、ヒドロキシ(-OH)基,アミノ(-NH2)基またはアミド(-C(=O)-NR37R38;R37およびR38は各々独立して水素原子またはアルキル基)である、請求項2に記載の光学フィルタ。
- 前記一般式(1)で表わされるスクアリリウム化合物のR3およびR12は、各々独立して水素(H)よりも高い電子供与性を有する基である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記一般式(2)におけるR19,R27,R28およびR36は、各々独立して少なくとも1つが水素結合を形成可能な基である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記水素結合を形成する基は、ヒドロキシ(-OH)基,アミノ(-NH2)基またはアミド(-C(=O)-NR37R38;R37およびR38は各々独立して水素原子またはアルキル基)である、請求項5に記載の光学フィルタ。
- 前記一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物のR23およびR32は、各々独立してさらに電子供与性を有する基である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物は、650nm以上1500nm以下の範囲に極大吸収は量を有し、赤外領域(600nm以上1500nm以下)の最大吸光度に対する可視領域(400nm以上600nm未満)の最大吸光度は、0.05未満である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物と、バインダー樹脂とを含有する、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記バインダー樹脂は、400nm以上600nm以下に吸収極大波長を有しない熱硬化型または光硬化型の樹脂である、請求項9に記載の光学フィルタ。
- 前記バインダー樹脂は、シロキサン結合を主骨格とする樹脂である、請求項9に記載の光学フィルタ。
- 更に、前記スクアリリウム化合物とは吸収極大波長が異なる1または2種以上の色素を含む、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 光電変換部と、
前記光電変換部の上に設けられたオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの上に設けられ、下記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含む光学フィルタと
を備えた固体撮像素子。
- 前記光学フィルタは、前記スクアリリウム化合物を含有する第1吸収層と、前記スクアリリウム化合物とは吸収極大波長が異なる色素を含有する第2吸収層とが積層されて構成されている、請求項13に記載の固体撮像素子。
- 前記光学フィルタの厚みは、0.5μm以上200μm以下である、請求項13に記載の固体撮像素子。
- 各画素が1または複数の固体撮像素子を含み、
前記固体撮像素子は、
光電変換部と、
前記光電変換部の上に設けられたオンチップレンズと、
前記オンチップレンズの上に設けられ、下記一般式(1)または一般式(2)で表わされるスクアリリウム化合物を少なくとも1種含む光学フィルタと
を備えた電子機器。
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