WO2019181587A1 - 近赤外線吸収性組成物、近赤外線吸収性膜及び固体撮像素子用イメージセンサー - Google Patents

近赤外線吸収性組成物、近赤外線吸収性膜及び固体撮像素子用イメージセンサー Download PDF

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洋介 水谷
なつみ 板本
継吾 玉木
悠太郎 堀江
林 健司
一成 中原
野島 隆彦
福坂 潔
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    • H10F39/806Optical elements or arrangements associated with the image sensors

Definitions

  • the present invention relates to a near-infrared absorbing composition, a near-infrared absorbing film using the same, and an image sensor for a solid-state imaging device, and more specifically, dispersibility of a metal complex, in particular, a copper complex, and dispersion when mixed with moisture
  • the present invention relates to a near-infrared absorbing composition excellent in stability (moisture resistance), a near-infrared absorbing film using the same, and an image sensor for a solid-state imaging device including the near-infrared absorbing film.
  • CCDs and CMOS image sensors which are solid-state image pickup devices for color images, have been used in video cameras, digital still cameras, mobile phones with camera functions, etc., and these solid-state image pickup devices have a near-infrared wavelength at the light receiving part. Since a silicon photodiode having sensitivity to light in the region is used, it is necessary to correct visibility, and a near-infrared cut filter is often used.
  • Patent Document 1 As a dispersion medium for the phosphonic acid copper complex, one kind of solvent is applied in Patent Document 1, one kind of specific solubilizer is applied in Patent Document 2, and one is specified in Patent Document 3.
  • Patent Document 3 In order to improve the quality, for example, improve the storage stability, by applying one kind of the above solvent, as the near-infrared absorbing composition, a resin that is a binder with respect to the phosphonic acid copper salt
  • the binder It has been found that the dispersion stability of the near-infrared absorbing composition in the stage before the addition of the resin greatly affects the final quality.
  • Patent Document 4 discloses an optical filter including a near-infrared light absorbing layer containing a copper complex obtained by a reaction between a phosphate ester compound having an ethylene oxide structure or a phosphate ester compound having a propylene oxide structure and a copper compound.
  • a copper complex obtained by a reaction between a phosphate ester compound having an ethylene oxide structure or a phosphate ester compound having a propylene oxide structure and a copper compound.
  • the present invention has been made in view of the above problems and situations, and its solution is excellent near-infrared light absorption ability, dispersibility of metal complexes, particularly copper complexes, and dispersion stability when mixed with water (
  • the present invention relates to a near-infrared absorbing composition with improved moisture resistance, a near-infrared absorbing film formed using the composition, and an image sensor for a solid-state imaging device including the near-infrared absorbing film.
  • the present inventor is a near-infrared absorbing composition containing a near-infrared absorber and a solvent, and the near-infrared absorber is a component (A).
  • the near-infrared absorber is a component (A).
  • A a component comprising a compound having a structure represented by the following general formula (I) and a metal ion
  • (B) a component and a compound having a structure represented by the following general formula (I) and a metal compound.
  • the near-infrared absorbing composition characterized in that it contains at least one component among the metal complexes to be obtained, has excellent near-infrared light absorbing ability, and dispersibility of the metal complex constituting the near-infrared absorbing composition And a near-infrared absorbing composition with improved dispersion stability (moisture resistance) when mixed with moisture, a near-infrared absorbing film formed using the composition, and an image for a solid-state imaging device comprising the near-infrared absorbing film Realize sensor It found that can Rukoto, have completed the present invention.
  • a near-infrared absorbing composition containing a near-infrared absorber and a solvent, The near-infrared absorbing composition contains at least one of the following (A) component and the following (B) component.
  • Component Component comprising a compound having a structure represented by the following general formula (I) and a metal ion
  • B Component: Reaction of a compound having a structure represented by the following general formula (I) with a metal compound
  • Z represents a structural unit selected from the following formulas (Z-1) to (Z-3). * In the above formulas (Z-1) to (Z-3) represents a binding site, and is bonded to O in the above general formula (I).
  • R 21 to R 24 each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • the compound having the structure represented by the general formula (I) has at least one partial structure satisfying the following condition (i) and at least one partial structure satisfying the following condition (ii) at the same time.
  • R 21 to R 24 are all hydrogen atoms.
  • At least one of R 21 to R 24 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • l represents the number of partial structures that satisfy the condition (i), and is a number from 1 to 10.
  • m represents the number of partial structures that satisfy the condition (ii), and is a number from 1 to 10.
  • the compound having the structure represented by the general formula (I) contains a monoester and a diester, and the molar ratio of the monoester is in the range of 20 to 95%.
  • the near-infrared absorptive composition as described in any one of the above.
  • the general formula (I) has at least one partial structure that satisfies the following condition (i) and at least one partial structure that satisfies the following condition (iii):
  • R 21 to R 24 are all hydrogen atoms.
  • any one of R 21 to R 24 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the remaining three are hydrogen atoms.
  • An image sensor for a solid-state imaging device comprising the near-infrared absorbing film according to Item 11.
  • a near-infrared absorbing composition having excellent near-infrared light absorption ability, improved dispersibility of metal complexes, particularly copper complexes, and improved dispersion stability (moisture resistance) when mixed with water, and
  • membrane can be provided.
  • the near-infrared absorbing composition of the present invention is a near-infrared absorbing composition containing a near-infrared absorber and a solvent, and the near-infrared absorber includes the following component (A) and the following component (B). It contains at least one component.
  • Component Component comprising a compound having a structure represented by the general formula (I) and a metal ion
  • B Component: Reaction of a compound having a structure represented by the general formula (I) with a metal compound
  • the metal complex formed by the reaction of the compound having the structure represented by the general formula (I) with the metal compound has an extinction coefficient. It is considered that high near-infrared absorption characteristics are expressed.
  • the compound having the structure represented by the general formula (I) is characterized by containing not only an ethylene oxide structure (condition (i)) but also an alkyl-substituted ethylene oxide structure (condition (ii)).
  • an alkyl-substituted ethylene oxide structure has a large number of diastereomeric components because a substituent (R 21 to R 24 ) exists in the compound having the structure represented by the general formula (I). Become.
  • a substituent R 21 to R 24
  • dispersion stability can be further enhanced.
  • condition (ii) when only an alkyl-substituted ethylene oxide structure (condition (ii)) is contained, the complex formation with the metal does not proceed smoothly due to the steric hindrance of the substituents (R 21 to R 24 ).
  • an ethylene oxide structure is also included in the same compound structure (condition (i)). It is possible to form a finely dispersed state, and it is presumed that the visible light transmittance can be secured by this finely dispersed state.
  • the compound containing only the ethylene oxide structure preferentially forms a complex with the metal.
  • the dispersion stability at the time of mixing cannot be improved.
  • a copper complex is preferable, and a phosphate ester copper complex is particularly preferable because it has more excellent dispersibility and near-infrared cut stability.
  • a ligand capable of forming a complex with a copper ion it is preferable to contain a ligand capable of forming a complex with a copper ion.
  • a phosphonic acid compound in combination as a ligand, more excellent stability over time, for example, copper complex particles It is preferable at the point which can obtain the near-infrared absorptive composition which has the dispersion stability of this, and near-infrared cut stability.
  • the near-infrared absorbing composition of the present invention is a near-infrared absorbing composition containing a near-infrared absorber and a solvent, and the near-infrared absorber is represented by the general formula (I) as the component (A).
  • a component comprising a compound having a structure and a metal ion, and (B) at least one component of a metal complex obtained by reaction of the compound having the structure represented by the general formula (I) with the metal compound It is characterized by containing.
  • This feature is a technical feature common to the inventions according to the following embodiments.
  • the metal constituting the metal ion or the metal complex is copper from the viewpoint that the effect intended by the present invention can be further expressed.
  • This is preferable in terms of obtaining external light absorption ability, dispersibility of the metal complex, and dispersion stability (moisture resistance) when mixed with moisture.
  • the compound having the structure represented by the general formula (I) is a compound having the structure represented by the general formula (II). It is preferable in that it can be further improved by the property.
  • the compound having the structure represented by the general formula (I) includes a monoester and a diester, and the molar ratio of the monoester is in the range of 20 to 95%. And dispersion stability when stored under various conditions are preferable.
  • the general formula (I) has at least one partial structure that satisfies the condition (i) and at least one partial structure that satisfies the condition (iii) at the same time. It is preferable in that the dispersion stability (resistance to heat and humidity) at the time can be further improved.
  • the average particle diameter of the metal complex is 50 nm or less from the viewpoint that a more excellent visible light transmittance and near infrared light absorption ability can be obtained.
  • l and m in the general formula (I) are each a number within the range of 1 to 3, so that the dispersibility of the metal complex is better and the dispersion stability when stored under various conditions. Is preferable in that it can be further improved.
  • a phosphonic acid compound from the viewpoint of obtaining more excellent dispersion stability (resistance to heat and humidity), visible light permeability and near infrared light absorption ability.
  • a near infrared absorption modifier having an absorption maximum wavelength in the wavelength range of 650 to 800 nm is contained in that a more excellent near infrared absorption ability can be obtained.
  • acetic acid within a range of 1 to 100 mol% with respect to the content of the metal provides durability (thermal humidity resistance) and a desired spectral spectrum in the near infrared region. preferable.
  • representing a numerical range is used in a sense including numerical values described before and after the numerical value as a lower limit value and an upper limit value.
  • the near-infrared absorptive composition of this invention contains a near-infrared absorber and a solvent,
  • the said near-infrared absorber contains at least 1 component among the (A) component and (B) component which are mentioned later. It is characterized by that.
  • the near-infrared absorber which concerns on this invention contains at least 1 component among the following (A) component and the following (B) component, It is characterized by the above-mentioned.
  • (A) component a component comprising a compound having a structure represented by the following general formula (I) and a metal ion
  • (B) component The component which consists of a metal complex obtained by reaction with the compound and metal compound which have a structure represented with the following general formula (I).
  • R represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and R may further have a substituent.
  • Z represents a structural unit selected from the following formulas (Z-1), (Z-2), and (Z-3). * Described in the above formulas (Z-1) to (Z-3) represents a binding site, and is bonded to O in the above general formula (I).
  • the structural unit selected from the above (Z-1), (Z-2) and (Z-3) is preferably (Z-1) or (Z-2) from the viewpoint of dispersibility of the metal complex. is there.
  • the diester and the monoester are preferably a mixture, and the monoester molar ratio of the monoester and the diester is preferably in the range of 20 to 95%.
  • l represents the number of partial structures that satisfy condition (i) described later, and is a number from 1 to 10.
  • m represents the number of partial structures that satisfy the condition (ii) described later, and is a number from 1 to 10.
  • the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms represented by R may be linear or branched, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and isopropyl.
  • Each alkyl group may further have a substituent. From the viewpoint of dispersibility and moisture resistance of the metal complex, an alkyl group having 6 to 16 carbon atoms is preferable.
  • Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms represented by R include a phenyl group, a mesityl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, an anthryl group, an azulenyl group, an acenaphthenyl group, a fluorenyl group, and a phenanthryl group.
  • An indenyl group, a pyrenyl group, a biphenylyl group, and the like, and a phenyl group, a naphthyl group, a fluorenyl group, a phenanthryl group, a biphenylyl group, and a fluorenonyl group are preferable.
  • Each aryl group may further have a substituent.
  • R may have include, for example, an alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, a trifluoromethyl group, and an isopropyl group), an alkoxy group (for example, a methoxy group and an ethoxy group), and a halogen atom.
  • an alkyl group for example, a methyl group, an ethyl group, a trifluoromethyl group, and an isopropyl group
  • an alkoxy group for example, a methoxy group and an ethoxy group
  • R 21 to R 24 each represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group.
  • a methyl group is particularly preferable.
  • At least one partial structure satisfying the following condition (i) and at least one partial structure satisfying the condition (ii) is characterized by having at the same time.
  • R 21 to R 24 are all hydrogen atoms.
  • At least one of R 21 to R 24 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • R 21 to R 24 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and two are the alkyl group, three are the alkyl group, four Includes structures where all are alkyl groups. From the viewpoint of dispersibility of the metal complex, it is preferable that only one of them is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • the partial structure satisfying the condition (i) is an ethylene oxide structure in which R 21 to R 24 are all hydrogen atoms, has a high complex-forming ability with a metal, and contributes to enhancing dispersibility.
  • the condition (ii) is an alkyl-substituted ethylene oxide structure, which has a large number of components and contributes to enhancing the dispersion stability at the time of moisture mixing due to the entropy effect.
  • l represents the number of partial structures in which R 21 to R 24 defined in the above condition (i) are all hydrogen atoms, and the number is in the range of 1 to 10, preferably Within the range of 1-3.
  • m represents the number of partial structures in which at least one of R 21 to R 24 defined in the above condition (ii) is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the number is in the range of 1 to 10 Preferably, it is within the range of 1 to 3.
  • L and m represent the average added moles of the ethylene oxide structure and the alkyl-substituted ethylene oxide structure, respectively.
  • the compound having the structure represented by the general formula (I) has at least one partial structure satisfying the following condition (i) and at least one partial structure satisfying the following condition (iii) at the same time. Is preferred.
  • R 21 to R 24 are all hydrogen atoms.
  • any one of R 21 to R 24 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the remaining three are hydrogen atoms.
  • the alkyl group represented by the condition (iii) is a methyl group, it is a compound having an ethylene oxide structure and a propylene oxide structure in the same structure.
  • the “ethylene oxide structure” means a repeating unit structure of polyethylene oxide, that is, a structure in which ethylene oxide which is a three-membered cyclic ether is opened.
  • the “propylene oxide structure” refers to a repeating unit structure of polypropylene oxide, that is, a structure in which propylene oxide which is a three-membered cyclic ether is opened.
  • the compound is represented by the structure of an exemplary compound (2-1) in which Z is Z-2 and an exemplary compound (2-2) in which Z is Z-1.
  • the monoester ratio is 50%, and Exemplified Compound (2-1) and Exemplified Compound (2-2) are contained in the same molar amount.
  • the order of the ethylene oxide structure and the alkyl-substituted ethylene oxide structure in the exemplified compound 2 can be arbitrarily changed by the synthesis method.
  • the exemplified compounds (2-3) and (2-4) shown below can be used.
  • the order of the ethylene oxide structure and the alkyl-substituted ethylene oxide structure is not particularly limited, and compounds in which each structure is randomly arranged are also included in the compounds defined in the present invention.
  • Examples of the compound having the structure represented by the general formula (I) according to the present invention include JP-A-2005-255608, JP-A-2015-000396, JP-A-2015-000970, and JP-A-2015-178072. Can be synthesized with reference to known methods described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-178073, Japanese Patent No. 4422866, and the like.
  • Examples of the metal species applicable to the metal ion in the component (A) or the metal complex as the component (B) include those that form complexes belonging to Groups I to VIII of the periodic table. And polyvalent metals. Specifically, for example, aluminum, cobalt, chromium, copper, iron, magnesium, manganese, nickel, tin, titanium, zinc and the like can be mentioned, among which nickel, copper, chromium, cobalt and zinc are preferable, Most preferably, copper is used.
  • species as a complex
  • copper which can supply a bivalent copper ion as a copper salt Salt.
  • Copper salt of organic acid, hydrate or hydrate of copper salt of organic acid such as copper oxide, copper chloride, copper sulfate, copper nitrate, copper phosphate, basic copper sulfate, basic copper carbonate Copper salts, hydrates or hydrates of inorganic acid copper salts; copper hydroxide.
  • Metal complex The method for synthesizing the metal complex obtained by the reaction of the compound having the structure represented by the general formula (I) and the metal compound according to the present invention is described in, for example, Japanese Patent No. 4422866 and Japanese Patent No. 5953222. The method that can be applied.
  • the general formula (I) according to the present invention is bonded to a metal ion by a coordination bond and / or an ionic bond via a phosphate group or a sulfonic acid group represented by Z. It is dissolved or dispersed in the near-infrared absorbing film surrounded by I).
  • copper ions a typical example of which is a metal species
  • near infrared light is selectively absorbed by electronic transition between d orbitals of copper ions.
  • the content of phosphorus atoms in the near-infrared absorbing film is preferably 1.5 or less with respect to 1 mol of copper ions, more preferably 0.3 to 1 .3, that is, when the molar ratio of phosphorus atoms to copper ions (hereinafter referred to as “P / Cu”) is 0.3 to 1.3, the moisture resistance of the near-infrared absorbing film and the near-infrared It was confirmed that it is very suitable from the viewpoint of the moisture resistance of the absorptive film and the dispersibility of copper ions in the near-infrared absorptive film.
  • the content ratio of the copper ions in the near-infrared absorbing film is less than the above lower limit value, sufficient near-infrared light absorption is obtained when the thickness of the near-infrared absorbing film is made thinner than about 1 mm. Tend to be difficult.
  • the content ratio of the copper ions exceeds the above upper limit value, it tends to be difficult to disperse the copper ions in the near-infrared absorbing film.
  • (About acetic acid) In the near-infrared absorptive composition of this invention, it is 1 with respect to the metal which comprises the metal ion which comprises the (A) component which a near-infrared absorber contains, or the metal compound in the metal complex which comprises (B) component. It is preferable to contain acetic acid in the range of ⁇ 100 mol%.
  • acetic acid is produced.
  • durability thermal humidity resistance
  • the average particle diameter of metal complex is preferably in the range of 1 to 200 nm, more preferably in the range of 1 to 100 nm, and in the range of 1 to 50 nm. Particularly preferred.
  • the average particle diameter of the metal complex referred to in the present invention can be determined, for example, by a dynamic light scattering method using ELSZ-1000ZS, a zeta potential / particle diameter measurement system manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. as a measuring device. .
  • a metal complex particle is taken with a transmission electron microscope (magnification 500,000 to 2,000,000 times), an electron micrograph is taken, the projected area of the particle is measured, and the measured value is equivalent to the area of a circle. It is also possible to measure the diameter as a particle diameter, measure 100 particles, and obtain the arithmetic average value as an average particle diameter.
  • the near-infrared absorbing composition of the present invention preferably contains a phosphonic acid compound, a phosphoric acid compound, a sulfonic acid compound or each metal complex compound, and particularly preferably contains a phosphonic acid described below. .
  • phosphoric acid compounds include 1) phosphoric acid methyl ester, 2) phosphoric acid ethyl ester, 3) phosphoric acid n-propyl ester, 4) phosphoric acid i-propyl ester, 5) phosphoric acid n-butyl ester, and 6) t-butyl phosphate.
  • sulfonic acid compound examples include compounds described in JP-A-2015-430638.
  • the near-infrared absorbing composition of the present invention preferably contains a phosphonic acid compound having a structure represented by the following general formula (1).
  • R 1 represents a branched, linear or cyclic alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group or allyl group having 1 to 30 carbon atoms, and at least one hydrogen atom Substituted with a halogen atom, an oxyalkyl group, a polyoxyalkyl group, an oxyaryl group, a polyoxyaryl group, an acyl group, an aldehyde group, a carboxyl group, a hydroxyl group, or a group having an aromatic ring It does not have to be.
  • Examples of the phosphonic acid compound having the structure represented by the general formula (1) include ethylphosphonic acid, propylphosphonic acid, butylphosphonic acid, pentylphosphonic acid, hexylphosphonic acid, octylphosphonic acid, 2-ethylhexylphosphonic acid, 2-chloroethylphosphonic acid, 3-bromopropylphosphonic acid, 3-methoxybutylphosphonic acid, 1,1-dimethylpropylphosphonic acid, 1,1-dimethylethylphosphonic acid, 1-methylpropylphosphonic acid, benzenephosphonic acid, 4-methoxyphenylphosphonic acid and the like can be mentioned, and an example thereof is exemplified as the following compounds (H-1) to (H-8).
  • the phosphonic acid constituting the copper phosphonate complex is preferably at least one alkylphosphonic acid selected from the following phosphonic acid group.
  • examples of the metal constituting the phosphonic acid metal complex include those that form complexes belonging to Groups I to XIV of the periodic table, and are monovalent and polyvalent metals.
  • aluminum, cobalt, chromium, copper, iron, magnesium, manganese, nickel, tin, titanium, zinc and the like can be mentioned, among which nickel, copper, chromium, cobalt and zinc are preferable, Most preferably, copper is used.
  • the copper phosphonate complex has a structure represented by the following general formula (2).
  • R is an alkyl group, a phenyl group, or a benzyl group.
  • a copper salt capable of supplying divalent copper ions is used.
  • a copper salt capable of supplying divalent copper ions is used.
  • Copper salt of organic acid, hydrate or hydrate of copper salt of organic acid such as copper oxide, copper chloride, copper sulfate, copper nitrate, copper phosphate, basic copper sulfate, basic copper carbonate Copper salts, hydrates or hydrates of inorganic acid copper salts; copper hydroxide.
  • the phosphonic acid constituting the phosphonic acid copper complex is preferably an alkylphosphonic acid, such as an ethylphosphonic acid copper complex, a propylphosphonic acid copper complex, a butylphosphonic acid copper complex, and a pentylphosphonic acid copper complex.
  • an alkylphosphonic acid such as an ethylphosphonic acid copper complex, a propylphosphonic acid copper complex, a butylphosphonic acid copper complex, and a pentylphosphonic acid copper complex.
  • Hexylphosphonic acid copper complex Hexylphosphonic acid copper complex, octylphosphonic acid copper complex, 2-ethylhexylphosphonic acid copper complex, 2-chloroethylphosphonic acid copper complex, 3-bromopropylphosphonic acid copper complex, 3-methoxybutylphosphonic acid copper complex, 1, Examples thereof include a 1-dimethylpropylphosphonic acid copper complex, a 1,1-dimethylethylphosphonic acid copper complex, and a 1-methylpropylphosphonic acid copper complex.
  • the solvent that can be used in the near-infrared absorbing composition of the present invention is not particularly limited, but may include hydrocarbon solvents, and more preferably aliphatic hydrocarbon solvents and aromatic hydrocarbons. Preferable examples include a solvent and a halogen solvent.
  • aliphatic hydrocarbon solvent examples include acyclic aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and heptane, cycloaliphatic hydrocarbon solvents such as cyclohexane, and alcohol solvents such as methanol, ethanol, n-propanol, and ethylene glycol.
  • examples include solvents, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, ether solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, and ethylene glycol monomethyl ether.
  • aromatic hydrocarbon solvent examples include toluene, xylene, mesitylene, cyclohexylbenzene, isopropylbiphenyl, and the like.
  • halogen solvent examples include methylene chloride, 1,1,2-trichloroethane, chloroform and the like.
  • examples include cyclohexylbenzene. Of these, toluene and tetrahydrofuran are preferred from the viewpoints of boiling point and solubility.
  • At least one of the solvents is preferably a solvent having a structure represented by the following general formula (3) and having a molecular weight of 190 or less.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a monovalent to tetravalent organic group
  • R 2 represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms
  • R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group
  • Is an integer from 0 to 10
  • b is an integer from 1 to 4.
  • a is preferably an integer of 1 to 10.
  • the structures represented in parentheses may be the same or different.
  • a compound in which b is 1 is preferable.
  • R 1 is a hydrogen atom, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, a linear or branched chain having 1 to 10 carbon atoms, or a molecular weight of 190 or less.
  • R 2 represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and n represents 1 to 10.
  • the carbon number of the acyl group is preferably 2 to 10.
  • the alkyl group preferably has 1 to 15 carbon atoms.
  • the aryl group or aralkyl group preferably has 6 to 20 carbon atoms.
  • the number of carbon atoms of the alkylene group represented by R 2 is preferably 2 to 3, more preferably 2.
  • the acyl group represented by R 1 includes a divalent acid group derived from a dicarboxylic acid, such as a 2-ethylbutanoyl group, a (meth) acryloyl group, a propionyl group. , Butyryl group, valeryl group, isovaleryl group, hexanoyl group, heptanedioyl group. Among these, (meth) acryloyl group and 2-ethylhexanoyl group are preferable.
  • Examples of the alkyl group represented by R 1 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an amyl group, a hexyl group, and a nonyl group. Among these, a methyl group and a lauryl group are preferable. Furthermore, the aryl group or aralkyl group represented by R 1 is preferably a phenyl group or a 4-nonylphenyl group. Furthermore, as the alkylene group represented by R 2 , an ethylene group, a propylene group, a butylene group, and a tetramethylene group are preferable. By adopting such a group, the solubility and dispersibility of the phosphate ester containing copper in the resin can be remarkably improved.
  • solvents that can be used in combination with the solvent having the structure represented by the general formula (3) include, for example, dioxyethylene lauryl ether, trioxyethylene lauryl ether, tetraoxyethylene lauryl ether, pentane having a molecular weight exceeding 190.
  • the ratio of the solid content with respect to the near-infrared absorbing composition is within the range of 5 to 30% by mass, so that an appropriate concentration of solid matter (for example, copper complex particles) is obtained, and particle aggregation during the storage period This is preferable in that the property is suppressed, and more excellent temporal stability (dispersion stability of the copper complex particles and near infrared absorption ability) can be obtained. More preferably, it is within the range of 10 to 20% by mass.
  • near-infrared absorption modifier In the near-infrared absorbing composition of the present invention, it is possible to add at least one near-infrared absorption adjusting agent having an absorption maximum wavelength in the wavelength region of 650 to 800 nm as an additive for adjusting the absorption waveform. It is preferable from the viewpoint. As the near-infrared absorption adjusting agent applied to the present invention, it is preferable to apply a near-infrared absorbing dye having an absorption maximum wavelength in a wavelength range of 650 to 800 nm.
  • Suitable near-infrared absorbing dyes for the present invention include, for example, cyanine dyes, squarylium dyes, croconium dyes, azo dyes, anthraquinone dyes, naphthoquinone dyes, phthalocyanine dyes, naphthalocyanine dyes, quaterylene dyes, dithiol metal complex dyes, and the like. be able to. Among them, phthalocyanine dyes, naphthalocyanine dyes, and quaterrylene dyes are particularly preferable because they sufficiently absorb near infrared rays, have high visible light transmittance, and high heat resistance.
  • phthalocyanine compound examples include, for example, JP-A No. 2000-26748, JP-A No. 2000-63691, JP-A No. 2001-106869, JP-A No. 2004-149752, JP-A No. 2004-18561, Examples include compounds described in JP-A-2005-220060, JP-A-2007-169343, JP-A-2016-204536, JP-A-2016-218167, and the like, and according to the methods described in these publications Can be synthesized.
  • quaterrylene dye examples include compounds described in JP-A-2008-009206 and JP-A-2011-225608, and can be synthesized according to the methods described in these publications.
  • the near-infrared absorbing dye is also available as a commercial product.
  • FDR002, FDR003, FDR004, FDR005, FDN001 above, manufactured by Yamada Chemical Co., Ltd.
  • Excolor TX-EX720, Excolor TX-EX708K above, Nippon Shokubai
  • Lumogen IR765, Lumogen IR788 aboveve, manufactured by BASF
  • ABS694, IRA735, IRA742, IRA751, IRA764, IRA788, IRA800 (above, made by Exciton), elite5548, ePolyt5768, ePolyt5768S80 , VIS695A, NIR700B, NIR735B, NIR757A, NIR762A, NIR775B, NIR778A, NIR78 C, NIR783I, NIR790B, NIR795A (from QCR solutions) DLS740A, DLS740B, DLS740C, D
  • the addition amount of the near-infrared absorbing dye is preferably in the range of 0.01 to 0.1% by mass with respect to 100% by mass of the near-infrared absorber constituting the near-infrared absorbing composition.
  • the addition amount of the near-infrared absorbing dye is 0.01% by mass or more with respect to 100% by mass of the near-infrared absorber, the near-infrared absorption can be sufficiently increased, and if it is 0.1% by mass or less. The visible light transmittance of the obtained near-infrared absorbing composition is not impaired.
  • the near-infrared absorbing composition of the present invention preferably further contains an ultraviolet absorber in addition to the near-infrared absorber and the solvent from the viewpoint of spectral characteristics and light resistance.
  • an ultraviolet absorber For example, a benzotriazole type ultraviolet absorber, a benzophenone type ultraviolet absorber, a salicylic acid ester type ultraviolet absorber, a cyanoacrylate type ultraviolet absorber, a triazine type ultraviolet absorber, etc. are mentioned. Can do.
  • benzotriazole ultraviolet absorber examples include 5-chloro-2- (3,5-di-sec-butyl-2-hydroxylphenyl) -2H-benzotriazole, (2-2H-benzotriazol-2-yl) ) -6- (linear and side chain dodecyl) -4-methylphenol and the like.
  • Benzotriazole-based UV absorbers can also be obtained as commercial products, for example, there are TINUVIN series such as TINUVIN109, TINUVIN171, TINUVIN234, TINUVIN326, TINUVIN327, TINUVIN328, and TINUVIN928, all of which are commercially available from BASF It is a product.
  • benzophenone ultraviolet absorber examples include 2-hydroxy-4-benzyloxybenzophenone, 2,4-benzyloxybenzophenone, 2,2′-dihydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy-5
  • salicylic acid ester UV absorber examples include phenyl salicylate and p-tert-butyl salicylate.
  • cyanoacrylate-based ultraviolet absorbers examples include 2′-ethylhexyl-2-cyano-3,3-diphenyl acrylate, ethyl-2-cyano-3- (3 ′, 4′-methylenedioxyphenyl) -acrylate, and the like. Is mentioned.
  • triazine ultraviolet absorbers examples include 2- (2′-hydroxy-4′-hexyloxyphenyl) -4,6-diphenyltriazine.
  • TINUVIN477 As a commercial item of a triazine type ultraviolet absorber, TINUVIN477 (made by BASF) is mentioned, for example.
  • the addition amount of the ultraviolet absorber is preferably in the range of 0.1 to 5.0% by mass with respect to 100% by mass of the near infrared absorber constituting the near infrared absorbing composition.
  • the addition amount of the ultraviolet absorber is 0.1% by mass or more with respect to 100% by mass of the near-infrared absorber, the light resistance can be sufficiently improved, and if it is 5.0% by mass or less, it is obtained. The visible light transmittance of the obtained near infrared ray absorbing composition is not impaired.
  • ⁇ Near-infrared absorbing film and its application field ⁇ One feature of the present invention is that a near-infrared absorbing film is formed using the near-infrared absorbing composition of the present invention.
  • the near-infrared absorbing film of the present invention is obtained by adding a matrix resin to the near-infrared absorbing composition according to the present invention, and, for example, fine particles of a metal complex, and if necessary, a phosphonic acid metal complex, for example, The copper phosphonate complex is dispersed.
  • a matrix resin for example, fine particles of a metal complex, and if necessary, a phosphonic acid metal complex, for example, The copper phosphonate complex is dispersed.
  • At least one near infrared dye having an absorption maximum wavelength in the wavelength region of 650 to 800 nm can be added.
  • the near-infrared absorbing film forming coating solution having the above-described configuration is applied onto the substrate by a wet coating method using spin coating or a dispenser to form a near-infrared absorbing film. Thereafter, the coating film is cured by performing a predetermined heat treatment on the coating film to form a near-infrared absorbing film.
  • the matrix resin used for forming the near-infrared absorbing film is a resin that is transparent to visible light and near-infrared light and can disperse fine particles of a metal complex or a copper phosphonate complex.
  • a metal complex or a copper phosphonate complex is a substance having a relatively low polarity and is well dispersed in a hydrophobic material.
  • the matrix resin for forming the near-infrared absorbing film a resin having an acrylic group, an epoxy group, or a phenyl group can be used. Among these, it is particularly preferable to use a resin having a phenyl group as the matrix resin of the near-infrared absorbing film.
  • the matrix resin of the near infrared absorbing film has high heat resistance.
  • polysiloxane silicone resin is difficult to thermally decompose, has high transparency with respect to visible light and near infrared light, and has high heat resistance, and therefore has advantageous characteristics as a material for an image sensor for a solid-state imaging device.
  • polysiloxane as the matrix resin of the near-infrared absorbing film.
  • Polysiloxanes that can be used as the matrix resin for the near-infrared absorbing film are commercially available.
  • KR-255, KR-300, and KR-2621-1 are silicone resins manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KR-211, KR-311, KR-216, KR-212, and KR-251.
  • additives can be applied to the near-infrared absorbing film of the present invention as long as the object and effects of the present invention are not impaired.
  • sensitizers, crosslinking agents, curing accelerators, fillers, thermosetting Accelerators, thermal polymerization inhibitors, plasticizers and the like, and adhesion promoters to the substrate surface and other auxiliary agents for example, conductive particles, fillers, antifoaming agents, flame retardants, leveling agents, A peeling accelerator, an antioxidant, a fragrance, a surface tension adjusting agent, a chain transfer agent, etc.
  • auxiliary agents for example, conductive particles, fillers, antifoaming agents, flame retardants, leveling agents, A peeling accelerator, an antioxidant, a fragrance, a surface tension adjusting agent, a chain transfer agent, etc.
  • properties such as the stability and film properties of the target near-infrared absorbing film can be adjusted.
  • the near-infrared absorbing composition of the present invention can be made into a liquid wet coating solution, for example, a near-infrared absorbing film such as a near-infrared ray is formed by a simple process of forming a film by spin coating. A cut filter can be easily manufactured.
  • the near-infrared absorptive film of the present invention includes, for example, a visibility correction member for CCD, CMOS or other light receiving element, a photometric member, a heat ray absorbing member, a composite optical filter, a lens member (glasses, sunglasses, goggles).
  • optical system optical waveguide system
  • fiber member optical fiber
  • noise cut member display cover or display filter
  • display cover or display filter such as plasma display front plate, projector front plate, light source heat ray cut member, color tone correction member, illumination brightness adjustment member
  • optical communication functional devices such as optical elements (optical amplification elements, wavelength conversion elements, etc.), Faraday elements, and isolators, optical disk elements, and the like.
  • Applications of the near-infrared absorbing film having the near-infrared absorbing composition of the present invention are particularly for near-infrared cut filters on the light-receiving side of a solid-state imaging device substrate (for example, near-infrared cut filters for wafer level lenses), solids It is characterized in that it is applied to an image sensor for a solid-state image sensor, such as a near infrared cut filter on the back surface side (the side opposite to the light receiving side) of the image sensor substrate.
  • the near-infrared absorbing film of the present invention By applying the near-infrared absorbing film of the present invention to an image sensor for a solid-state image sensor, visible part transmittance, near-infrared part absorption efficiency, heat resistance and humidity resistance, and the like can be improved.
  • the near-infrared absorbing film (near-infrared cut filter) of the present invention is specifically provided on an image sensor for a solid-state image sensor.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a camera module including a solid-state imaging device equipped with an infrared cut filter which is a near infrared absorbing film of the present invention.
  • the camera module 1 shown in FIG. 1 is connected to a circuit board 12 that is a mounting board via solder balls 11 that are connecting members.
  • the camera module 1 is provided on the first main surface side (light receiving side) of the solid-state image sensor substrate 10 and the solid-state image sensor substrate 10 provided with the image sensor section 13 on the first main surface of the silicone substrate.
  • Each member is bonded by adhesives 2 and 7.
  • the present invention is a method of manufacturing a camera module having a solid-state image sensor substrate and an infrared cut filter disposed on the light-receiving side of the solid-state image sensor substrate.
  • a near-infrared absorbing film can be formed by spin-coating an infrared absorbing liquid composition.
  • the near-infrared absorbing film is formed on the planarizing layer 8 by spin-coating the near-infrared absorbing composition of the present invention to form the infrared cut filter 9. .
  • the incident light L from the outside passes through the imaging lens 4, the glass substrate 3, the infrared cut filter 9, and the planarization layer 8 in order, and then reaches the imaging device portion of the solid-state imaging device substrate 10. It has become.
  • the camera module 1 is connected to the circuit board 12 via a solder ball 11 (connection material) on the second main surface side of the solid-state image pickup device substrate 10.
  • Example 1 Preparation of near-infrared absorbing composition >> (Preparation of near-infrared absorbing composition 1) A near-infrared absorbing composition 1 was prepared according to the following method.
  • Sex compositions 15-23 were prepared.
  • the ligand compound (* 1) used for the preparation of the near-infrared absorbing composition 23 described in Table V is A-26 described in Table 1 of paragraph (0021) of JP-A-2015-43063. It is.
  • each evaluation sample A diluted with toluene was prepared so that the particle concentration (solid content concentration) of the metal complex as particles was 1.0 mass%.
  • each evaluation sample A was measured by a dynamic light scattering method using a zeta potential / particle size measurement system ELSZ-1000ZS manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. as a measuring device.
  • the average particle size immediately after preparation measured by the above method was ranked according to the following criteria.
  • A The average particle diameter is 50 nm or less.
  • O The average particle diameter is in the range of more than 50 nm and 100 nm or less.
  • The average particle diameter is in the range of more than 100 nm and 200 nm or less. Is over 200 nm [Evaluation of spectral transmittance] Using each evaluation sample A prepared by measuring the average particle diameter, spectral transmittance in the wavelength range of 300 to 1200 nm was measured with a spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation as a measuring device. Next, the spectral transmittances at 500 nm as the visible region and 700 nm and 800 nm as the near infrared region were evaluated.
  • the transmittance at 500 nm of the near-infrared absorbing composition measured by the above method was ranked according to the following criteria, and the transmittance in the visible region was evaluated.
  • the maximum transmittance T max2 in the visible light region (400 to 750 nm) after storage was measured with a spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation in the same manner as described above.
  • the same maximum transmittance T max1 of the sample A immediately after preparation was measured by the method, the maximum transmittance T max2 of decline of the visible light transmittance of the sample B after storage to the maximum transmittance T max1 (T max1 - Tmax2 ) was determined, and the visible light transmittance after storage was ranked according to the following criteria, and this was used as a measure of heat and humidity resistance.
  • the near-infrared absorbing composition of the present invention is more excellent in visible light transmittance stability than the comparative example even when stored for a long period of time in a high temperature environment where moisture coexists.
  • the above-described overall characteristics are further improved, and further, the near-infrared absorbing compositions 24 to 27 are improved.
  • the above-mentioned overall characteristics are further improved by adding a specific near-infrared absorbing dye.
  • the near-infrared absorbing composition of the present invention is suppressed from decreasing the average transmittance of the visible part when stored in a high-temperature environment, which is caused by aggregation of metal complex particles due to the influence of heat and humidity. It is understood that the near-infrared absorbing composition of the present invention is particularly excellent in stability under hot and humid storage.
  • Example 2 ⁇ Quantification of acetic acid content ⁇ About the near-infrared absorptive compositions 1-27 prepared in Example 1, toluene and ultrapure water were added and stirred for 10 minutes, and then the aqueous layer was separated by centrifugation and filtered through a 0.45 ⁇ m filter. Then, acetate ions were detected using a capillary electrophoresis apparatus (CAPI-3300 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and the content (mol) was quantified by a calibration curve.
  • CAPI-3300 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
  • the content (mol%) of acetic acid with respect to the metal (mol) contained in the near-infrared absorbing composition was determined.
  • the near-infrared absorbing compositions 1-27 All were confirmed to be in the range of 1-100 mol%.
  • Example 2 About the near-infrared absorptive composition 18 prepared in Example 1, after adding toluene and ultrapure water and carrying out vibration stirring for 10 minutes, the water layer was fractionated by centrifugation operation and 0.45 micrometer filter filtration was performed. Thereafter, acetic acid ions were detected using a capillary electrophoresis apparatus (CAPI-3300 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and the acetic acid was quantified using a calibration curve. As a result, the amount of acetic acid was 82 mol% relative to the metal (in this case, copper). there were.
  • a capillary electrophoresis apparatus CAI-3300 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
  • acetic acid was added to the near-infrared absorbing composition 18 to adjust the acetic acid content to 92 mol% (18-2), 102 mol% (18-3) and Samples 18-2, 18-3, and 18-4 adjusted to 132 mol% (18-4) were prepared (the original sample was designated 18-1).
  • the results 18-1 to 18-2 have extremely good performance (evaluation rank)) with a decrease in visible light transmittance.
  • No. 3 confirmed that the above-mentioned performance had almost good performance (evaluation rank ⁇ ), but for 18-4, a slight decrease in visible region transmittance was confirmed, and the evaluation rank was ⁇ .
  • Example 3 For the near-infrared absorbing composition 19 prepared in Example 1, the solvent was distilled off so that the solid content concentration was 20% by mass, 30% by mass, and 35% by mass, and the near-infrared absorbing composition 19- As a result of preparing a, 19-b and 19-c and visually observing the appearance, the near-infrared absorbing compositions 19, 19-a and 19-b were in the form of a smooth solution. In composition 19-c, thixotropic properties were confirmed, and an increase in viscosity was confirmed.
  • Example 4 Provide of near-infrared absorbing film> A polysiloxane silicone resin (KR-255, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added to each near infrared absorbing composition prepared in Example 1 and stirred to prepare a coating solution for forming a near infrared absorbing film. . The prepared coating solution was applied onto a substrate by spin coating to produce near-infrared absorbing films 1-27.
  • KR-255 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • the near-infrared absorbing film was subjected to a predetermined heat treatment to cure the coating film, and near-infrared cut filters 1 to 27 applicable to an image sensor for a solid-state imaging device were produced.
  • the near-infrared cut filter using the near-infrared absorbing film of the present invention is It was confirmed that no haze was generated and the same good spectral characteristics as before storage were exhibited.
  • the near-infrared absorbing composition of the present invention is excellent in near-infrared light absorbing ability, dispersibility of metal complexes, particularly copper complexes, and dispersion stability (moisture resistance) when mixed with water, video cameras, digital still cameras, It can be suitably used for a near-infrared cut filter in a CCD or CMOS image sensor, which is a solid-state imaging device applied to a mobile phone with a camera function.

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Abstract

本発明の課題は、近赤外光吸収能に優れ、金属錯体、特に銅錯体の分散性、及び水分混入時における分散安定性(耐湿性)が向上した近赤外線吸収性組成物と、これを用いて形成した近赤外線吸収性膜と、当該近赤外線吸収性膜を具備する固体撮像素子用イメージセンサーを提供することである。 本発明の近赤外線吸収性組成物は、近赤外線吸収剤と溶媒を含有し、前記近赤外線吸収剤が、下記(A)成分及び下記(B)成分のうち少なくとも1つの成分を含有していることを特徴とする近赤外線吸収性組成物。 (A)成分:下記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属イオンからなる成分(B)成分:下記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属化合物との反応により得られる金属錯体からなる成分

Description

近赤外線吸収性組成物、近赤外線吸収性膜及び固体撮像素子用イメージセンサー
 本発明は、近赤外線吸収性組成物と、これを用いた近赤外線吸収性膜及び固体撮像素子用イメージセンサーに関し、より詳しくは金属錯体、特に、銅錯体の分散性や、水分混入時における分散安定性(耐湿性)に優れた近赤外線吸収性組成物と、これを用いた近赤外線吸収性膜と、当該近赤外線吸収性膜を具備する固体撮像素子用イメージセンサーに関する。
 近年、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カメラ機能付き携帯電話などにはカラー画像の固体撮像素子であるCCDやCMOSイメージセンサーが用いられているが、これら固体撮像素子は、その受光部において近赤外線波長領域の光に感度を有するシリコンフォトダイオードを使用しているため、視感度補正を行うことが必要となり、近赤外線カットフィルターを用いることが多い。
 近年、このような近赤外線カットフィルターを構成する材料としては、ホスホン酸銅錯体を用いた近赤外線吸収性組成物が開示されている(例えば、特許文献1~3参照。)。
 上記各特許文献においては、ホスホン酸銅錯体の分散媒体として、特許文献1では1種の溶媒を適用すること、特許文献2では特定の可溶化剤を1種適用すること、特許文献3では特定の溶媒を1種適用することにより、品質の向上、例えば、保存安定性の向上を図っているが、いずれも、近赤外線吸収性組成物としては、ホスホン酸銅塩に対し、バインダーである樹脂成分を添加した後での安定性を問題としているが、バインダー成分を含まない状態での近赤外線吸収性組成物の安定性に関しての言及はなく、本発明者らが検討を行った結果、バインダー樹脂を添加する前の段階での近赤外線吸収性組成物の分散安定性が、最終品質に対し大きく影響を与えることが判明した。
 また、銅錯体には水分が混入する系では、バインダーを含まない分散液やバインダーを含む膜中でも凝集が生じるという問題を抱えている。更に熱を加えることで、凝集はより加速される。特許文献4には、エチレンオキシド構造を有するリン酸エステルやプロピレンオキシド構造を有するリン酸エステル化合物と銅化合物との反応により得られる銅錯体を含有している近赤外光吸収層を備えた光学フィルターが開示されているが、このような銅錯体を用いた場合でも、銅錯体の分散性や、水分混入時における分散安定性(耐湿性)が、不十分であることが判明した。
特許第4684393号公報 特許第4926699号公報 特許第5890805号公報 特許第4422866号公報
 本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、近赤外光吸収能に優れ、金属錯体、特に銅錯体の分散性、及び水分混入時の分散安定性(耐湿性)が向上した近赤外線吸収性組成物と、これを用いて形成した近赤外線吸収性膜と、当該近赤外線吸収性膜を具備する固体撮像素子用イメージセンサーに関する。
 本発明者は、上記課題を解決すべく上記問題の原因等について検討した結果、近赤外線吸収剤と溶媒を含有する近赤外線吸収性組成物であって、近赤外線吸収剤が、(A)成分として下記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属イオンからなる成分と、(B)成分として下記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属化合物との反応により得られる金属錯体のうち、少なくとも1つの成分を含有していることを特徴とする近赤外線吸収組成物により、近赤外光吸収能に優れ、近赤外線吸収性組成物を構成する金属錯体の分散性及び水分混入時の分散安定性(耐湿性)が向上した近赤外線吸収性組成物と、これを用いて形成した近赤外線吸収性膜と、当該近赤外線吸収性膜を具備する固体撮像素子用イメージセンサーを実現することができることを見いだし、本発明に至った。
 すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
 1.近赤外線吸収剤と溶媒を含有する近赤外線吸収性組成物であって、
 前記近赤外線吸収剤が、下記(A)成分及び下記(B)成分のうち少なくとも1つの成分を含有していることを特徴とする近赤外線吸収性組成物。
  (A)成分:下記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属イオンからなる成分
  (B)成分:下記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属化合物との反応により得られる金属錯体からなる成分
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
〔上記一般式(I)において、Rは炭素数が1~20のアルキル基又は炭素数が6~20のアリール基を表し、Rはさらに置換基を有してもよい。Zは、下記式(Z-1)~(Z-3)から選択される構造単位を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 上記式(Z-1)~(Z-3)に記載の*は結合部位を表し、上記一般式(I)におけるOと結合する。
 R21~R24は、それぞれ水素原子又は炭素数が1~4のアルキル基を表す。
 ただし、一般式(I)で表される構造を有する化合物は、下記条件(i)を満たす部分構造と、下記条件(ii)を満たす部分構造とを、それぞれ少なくとも1つ同時に有する。
  条件(i):R21~R24が全て水素原子である。
  条件(ii):R21~R24の少なくとも1つが、炭素数が1~4のアルキル基である。
 一般式(I)において、lは、上記条件(i)を満たす部分構造の数を表し、1~10の数である。mは、上記条件(ii)を満たす部分構造の数を表し、1~10の数である。〕
 2.前記金属イオン又は前記金属錯体を構成する金属が、銅であることを特徴とする第1項に記載の近赤外線吸収性組成物。
 3.前記一般式(I)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(II)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の近赤外線吸収性組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
〔上記一般式(II)において、R、R21~R24、l及びmは、それぞれ前記一般式(I)におけるそれらと同義である。nは1又は2であり、nが2のとき、〔 〕内の構造は同一であっても異なっていてもよい。
 4.前記一般式(I)で表される構造を有する化合物が、モノエステルとジエステルを含み、モノエステルのモル比率が20~95%の範囲内であることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
 5.前記一般式(I)は、下記条件(i)を満たす部分構造と、下記条件(iii)を満たす部分構造とを、それぞれ少なくとも1つ同時に有することを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  条件(i):R21~R24が全て水素原子である。
  条件(iii):R21~R24のいずれか1つが、炭素数が1~4のアルキル基であり、残りの3つが水素原子である。
 6.前記一般式(I)におけるl及びmが、それぞれ1~3の範囲内の数であることを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
 7.前記金属錯体の平均粒径が、50nm以下であることを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
 8.ホスホン酸化合物を含有することを特徴とする第1項から第7項までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
 9.650~800nmの波長範囲内に吸収極大波長を有する近赤外線吸収調整剤を含有することを特徴とする第1項から第8項までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
 10.前記金属イオン又は前記金属化合物を構成する金属に対し、1~100モル%の範囲内の酢酸を含有することを特徴とする第1項から第9項までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
 11.第1項から第10項までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物を用いたことを特徴とする近赤外線吸収性膜。
 12.第11項に記載の近赤外線吸収性膜を具備することを特徴とする固体撮像素子用イメージセンサー。
 本発明の上記手段により、近赤外光吸収能に優れ、金属錯体、特に銅錯体の分散性や、水分混入時の分散安定性(耐湿性)が向上した近赤外線吸収性組成物と、これを用いて形成した近赤外線吸収性膜と、当該近赤外線吸収性膜を具備する固体撮像素子用イメージセンサーを提供することができる。
 本発明の効果の発現機構及び作用機構については、すべてが明確にはなっていないが、以下のように推察している。
 本発明の近赤外線吸収性組成物においては、近赤外線吸収剤と溶媒を含有する近赤外吸収性組成物であって、当該近赤外線吸収剤が、下記(A)成分及び下記(B)成分のうち少なくとも1つの成分を含有していることを特徴とする。
  (A)成分:前記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属イオンからなる成分
  (B)成分:前記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属化合物との反応により得られる金属錯体からなる成分
 本発明の近赤外線吸収性組成物では、前記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属化合物との反応により形成される金属錯体が、吸光係数の高い近赤外線吸収特性を発現すると考えられる。前記一般式(I)で表される構造を有する化合物は、エチレンオキシド構造(条件(i))のみでなく、アルキル置換されたエチレンオキシド構造(条件(ii))を含んでいることが特徴である。エチレンオキシド構造に対し、アルキル置換されたエチレンオキシド構造は、前記一般式(I)で表される構造を有する化合物において、置換基(R21~R24)が存在するため、ジアステレオマー成分数が多くなる。その結果、エントロピー効果により、凝集が抑制され、水分混入時における分散安定性を高くすることができる。また、置換基(R21~R24)の疎水的な効果も追加されるため、分散安定性を更に高くすることができる。
 また、アルキル置換されたエチレンオキシド構造(条件(ii))のみを含有する場合、置換基(R21~R24)の立体障害により、金属との錯体形成がスムーズに進まずに、金属錯体の微細な分散状態を形成することができないが、前記一般式(I)で表される構造を有する化合物では、エチレンオキシド構造も同一の化合物構造中に含まれているため(条件(i))、金属錯体が微細な分散状態を形成することが可能となり、この微細な分散状態により、可視光の透過性が確保できると推測される。
 上記メカニズムにより、金属錯体の分散性や、水分混入時の分散安定性(耐湿性)に優れた近赤外線吸収性組成物が達成されると推測される。
 アルキル置換されたエチレンオキシド構造のみを含む化合物と、エチレンオキシド構造のみを含む化合物を併用し、金属イオンと金属錯体を形成した場合、エチレンオキシド構造のみを含む化合物が優先的に金属と錯体形成するため、水分混入時における分散安定性を改善することができない。本発明の課題を達成するためには、同分子内にエチレンオキシド構造とアルキル置換されたエチレンオキシド構造をともに含むことが重要である。
 本発明においては、金属錯体としては、銅錯体が好ましく、特にリン酸エステル銅錯体であることが、より優れた分散性と近赤外線カット安定性を有する点で好ましい。
 更に、銅イオンと錯体を形成することができる配位子を含有していることが好ましく、特に配位子としてホスホン酸化合物を併用することで、より優れた経時安定性、例えば、銅錯体粒子の分散安定性と近赤外線カット安定性を有する近赤外線吸収性組成物を得ることができる点で好ましい。
本発明の近赤外線吸収性膜を具備した固体撮像素子を備えたカメラモジュールの構成の一例を示す概略断面図
 本発明の近赤外線吸収性組成物では、近赤外線吸収剤と溶媒を含有する近赤外線吸収性組成物であって、近赤外線吸収剤が、(A)成分として前記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属イオンからなる成分と、(B)成分として前記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属化合物との反応により得られる金属錯体のうち、少なくとも1つの成分を含有していることを特徴とする。この特徴は、下記各実施形態に係る発明に共通する技術的特徴である。
 本発明の近赤外線吸収性組成物においては、本発明の目的とする効果をより発現できる観点から、前記金属イオン又は前記金属錯体を構成する金属が、銅であることが、より優れた近赤外光吸収能、金属錯体の分散性、及び水分混入時の分散安定性(耐湿性)を得ることできる点で好ましい。
 また、前記一般式(I)で表される構造を有する化合物が、前記一般式(II)で表される構造を有する化合物であることが、金属錯体の分散性や、水分混入時における分散安定性により一層向上させることができる点で好ましい。
 また、前記一般式(I)で表される構造を有する化合物は、モノエステルとジエステルを含み、モノエステルのモル比率が20~95%の範囲内であることが、より優れた金属錯体の分散性や、様々な条件下で保存した際の分散安定性をより一層向上させることができる点で好ましい。
 また、前記一般式(I)が、前記条件(i)を満たす部分構造と、条件(iii)を満たす部分構造とを、それぞれ少なくとも1つ同時に有することが、より優れた分散性と、水分混入時における分散安定性(熱湿度耐性)がより向上させることができる点で好ましい。
 また、前記金属錯体の平均粒径が、50nm以下であることが、より優れた可視光透過率及び近赤外光の吸収能を得ることができる点で好ましい。
 また、前記一般式(I)におけるl及びmが、それぞれ1~3の範囲内の数であることが、より優れた金属錯体の分散性や、様々な条件下で保存した際の分散安定性をより一層向上させることができる点で好ましい。
 また、ホスホン酸化合物を含有することが、より優れた分散安定性(熱湿度耐性)と可視光透過性及び近赤外光の吸収能を得ることができる点で好ましい。
 また、650~800nmの波長範囲内に吸収極大波長を有する近赤外線吸収調整剤を含有することが、より優れた近赤外線吸収能を得ることができる点で好ましい。
 また、酢酸を、前記金属の含有量に対して1~100モル%の範囲内で含有することが、耐久性(熱湿度耐性)及び近赤外線領域で所望の分光スペクトルを得ることができる点で好ましい。
 以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、数値範囲を表す「~」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
 《近赤外線吸収性組成物の構成》
 本発明の近赤外線吸収性組成物は、近赤外線吸収剤と溶媒を含有し、当該近赤外線吸収剤は、後述する(A)成分及び(B)成分のうち少なくとも1つの成分を含有していることを特徴とする。
 以下、本発明の近赤外線吸収性組成物の構成材料の詳細について、説明する。
 〔近赤外線吸収剤〕
 本発明に係る近赤外線吸収剤は、下記(A)成分及び下記(B)成分のうち少なくとも1つの成分を含有していることを特徴とする。
 (A)成分:下記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属イオンからなる成分、
 (B)成分:下記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属化合物との反応により得られる金属錯体からなる成分。
 以下、本発明の近赤外線吸収性組成物の代表的な構成成分である一般式(I)で表される化合物と、金属錯体及び溶媒等について説明する。ただし、本発明はここで例示する構成にのみ限定されるものではない。
 (一般式(I)で表される構造を有する化合物)
 はじめに、本発明に係る下記一般式(I)で表される構造を有する化合物について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 上記一般式(I)において、Rは炭素数が1~20のアルキル基又は炭素数が6~20のアリール基を表し、Rはさらに置換基を有してもよい。
 Zは、下記式(Z-1)、(Z-2)、及び(Z-3)から選択される構造単位を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 上記式(Z-1)~(Z-3)に記載されている*は結合部位を表し、上記一般式(I)におけるOと結合する。
 上記(Z-1)、(Z-2)及び(Z-3)から選択される構造単位は、金属錯体の分散性の観点から、好ましくは、(Z-1)又は(Z-2)である。
 上記一般式(I)において、Zが(Z-1)の場合はジエステルとなり、Zが(Z-2)又は(Z-3)の場合はモノエステルとなる。金属錯体の分散性の観点から、ジエステルとモノエステルは混合物であることが好ましく、モノエステルとジエステルのうち、モノエステルのモル比率が20~95%の範囲内であることが好ましい。
 一般式(I)において、lは、後述する条件(i)を満たす部分構造の数を表し、1~10の数である。mは、後述する条件(ii)を満たす部分構造の数を表し、1~10の数である。
 上記一般式(I)において、Rで表される炭素数が1~20のアルキル基としては、直鎖でも分岐を有してもよく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、n-ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、n-オクチル基、2-ブチルオクチル基、2-ヘキシルオクチル基、n-デシル基、2-ヘキシルデシル基、n-ドデシル基、n-ステアリル基等が挙げられる。それぞれのアルキル基はさらに置換基を有してもよい。金属錯体の分散性と耐湿性の観点から、好ましくは、炭素数が6~16のアルキル基である。
 また、Rで表される炭素数が6~20のアリール基としては、例えば、フェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられ、好ましくは、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、ビフェニリル基、フルオレノニル基である。それぞれのアリール基はさらに置換基を有してもよい。
 Rが有してもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、トリフルオロメチル基、イソプロピル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子等)、シアノ基、ニトロ基、ジアルキルアミノ基(例えば、ジメチルアミノ基等)、トリアルキルシリル基(例えば、トリメチルシリル基等)、トリアリールシリル基(例えば、トリフェニルシリル基等)、トリヘテロアリールシリル基(例えば、トリピリジルシリル基等)、ベンジル基、アリール基(例えば、フェニル基等)、ヘテロアリール基(例えば、ピリジル基、カルバゾリル基等)が挙げられ、縮合環としては、9,9′-ジメチルフルオレン、カルバゾール、ジベンゾフラン等が挙げられるが、特に制限はない。
 前記一般式(I)において、R21~R24はそれぞれ水素原子又は炭素数が1~4のアルキル基を表し、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基が挙げられるが、金属錯体の分散性の観点から、特にメチル基が好ましい。
 本発明に係る一般式(I)で表される構造を有する化合物においては、下記の条件(i)を満たす部分構造と、条件(ii)を満たす部分構造とを、それぞれ少なくとも1つその分子構造内に同時に有することを特徴とする。
  条件(i):R21~R24が全て水素原子である。
  条件(ii):R21~R24の少なくとも1つが、炭素数が1~4のアルキル基である。
 条件(ii)を満たす部分構造は、R21~R24の少なくとも1つが、炭素数が1~4のアルキル基であり、更に2つが当該アルキル基である場合、3つが当該アルキル基、4つすべてが当該アルキル基である構造を包含する。金属錯体の分散性の観点から、好ましくは、いずれか1つのみが、炭素数が1~4のアルキル基であることが好ましい。
 条件(i)を満たす部分構造は、R21~R24が全て水素原子であるエチレンオキシド構造であり、金属との錯体形成能が高く、分散性を高めることに寄与する。一方、条件(ii)はアルキル置換されたエチレンオキシド構造であり、成分数が多く、エントロピー効果により、水分混入時の分散安定性を高めることに寄与する。
 一般式(I)において、lは、上記条件(i)で規定するR21~R24が全て水素原子である部分構造の数を表し、その数は1~10の範囲内であり、好ましくは1~3の範囲内である。mは、上記条件(ii)で規定するR21~R24の少なくとも1つが、炭素数が1~4のアルキル基である部分構造の数を表し、その数は1~10の範囲内であり、好ましくは1~3の範囲内である。
 l及びmは、それぞれエチレンオキシド構造とアルキル置換されたエチレンオキシド構造の平均付加モル数をそれぞれ表している。
 また、上記一般式(I)で表される構造を有する化合物においては、下記の条件(i)を満たす部分構造と、下記条件(iii)を満たす部分構造とを、それぞれ少なくとも1つ同時に有することが好ましい。
  条件(i):R21~R24が全て水素原子である。
  条件(iii):R21~R24のいずれか1つが、炭素数が1~4のアルキル基であり、残りの3つが水素原子である。
 例えば、条件(iii)で表すアルキル基がメチル基である場合には、同一構造内に、エチレンオキシド構造とプロピレンオキシド構造を有する化合物である。
 なお、本願において、「エチレンオキシド構造」とは、ポリエチレンオキシドの繰返し単位構造、すなわち、三員環の環状エーテルであるエチレンオキシドが開環した構造をいう。また、「プロピレンオキシド構造」とは、ポリプロピレンオキシドの繰返し単位構造、すなわち、三員環の環状エーテルであるプロピレンオキシドが開環した構造をいう。
 また、上記一般式(I)で表される構造を有する化合物においては、下記一般式(II)で表される構造を有するリン酸エステルであることが、より好ましい態様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 上記一般式(II)において、R、R21~R24、l及びmは、それぞれ前記一般式(I)におけるそれらと同義である。nは1又は2であり、nが2のとき、〔 〕内の構造は同一であっても異なっていてもよい。
 次いで、一般式(I)で表される構造を有する化合物の具体例について説明する。
 はじめに、代表的な例示化合物の構造の一例について、説明する。
 〈例示化合物1〉
 例示化合物1は、下記の表Iに示すように、
 R:メチル基、
 条件(i):R21~R24=H
 条件(ii):R21=H、R22=メチル基、R23=メチル基、R24=H
 Z:Z-3
 l:1.0
 m:8.0
 の構造を有しているが、例えば、下記の例示化合物(1-1)の構造で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 上記例示化合物(1-1)においては、エチレンオキシド構造と、アルキル置換されたエチレンオキシド構造の順番は、適用する合成方法により、任意に変更が可能であり、下記例示化合物(1-2)も例示化合物1に包含される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 本発明においては、エチレンオキシド構造と、アルキル置換されたエチレンオキシド構造の順番は、特に限定されず、それぞれの構造がランダムに配列した化合物も本発明で規定する化合物に含まれる。
 〈例示化合物2〉
 例示化合物2は、下記の表Iに示すように、
 R:メチル基、
 条件(i):R21~R24=H
 条件(ii):R21=H、R22=H、R23=メチル基、R24=H
 Z:Z-1、Z-2
 l:2.0
 m:3.0
 の構造を有しているが、ZがZ-2である例示化合物(2-1)と、ZがZ-1である例示化合物(2-2)の構造で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 例示化合物2の場合は、モノエステル比率が50%であり、上記例示化合物(2-1)と例示化合物(2-2)が、それぞれ同モル量ずつ含まれている。
 上記例示化合物1と同様に、例示化合物2においてもエチレンオキシド構造と、アルキル置換されたエチレンオキシド構造の順番は合成方法により、任意に変更可能であり、下記例示化合物(2-3)、(2-4)も例示化合物2に含まれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 本発明においては、エチレンオキシド構造と、アルキル置換されたエチレンオキシド構造の順番は、特に限定されず、それぞれの構造がランダムに配列した化合物も本発明で規定する化合物に含まれる。
 次いで、一般式(I)で表される構造を有する化合物の具体例を、下記表I~表IVに列挙するが、本発明はこれら例示化合物に限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 本発明に係る一般式(I)で表される構造を有する化合物は、例えば、特開2005-255608号公報、特開2015-000396号公報、特開2015-000970号公報、特開2015-178072号公報、特開2015-178073号公報、特許第4422866号公報等に記載されている公知の方法を参考にして合成することができる。
 〈例示化合物の合成〉
 次いで、本発明に係る一般式(i)で表される構造を有する化合物の合成の代表例を挙げるが、本発明はこれらの合成方法に限定されない。
 〈例示化合物49の合成〉
 n-オクタノール130g(1.0モル)をオートクレーブに入れ、水酸化カリウムを触媒とし、圧力147kPa、温度130℃の条件で、プロピレンオキシド116g(2.0モル)を付加させた後、エチレンオキサイド88g(2.0モル)を付加させた。
 次に、n-オクタノールが残っていないことを確認したのち、上記付加物を反応器にとり、トルエン溶液で、無水リン酸47g(0.33モル)と80℃で5時間反応させたのち、蒸留水で洗浄し、溶媒を減圧留去することにより、下記に示す例示化合物49(R=オクチル基、条件(i):R21=H、R22=H、R23=H、R24=H、条件(ii):R21=H、R22=H、R23=メチル基、R24=H、l:2.0、m:2.0、Z:リン酸モノエステル(Z-2)/リン酸ジエステル(Z-1))を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 〈例示化合物56の合成〉
 2-エチルヘキサノール130g(1.0モル)をオートクレーブに入れ、水酸化カリウムを触媒とし、圧力147kPa、温度130℃の条件で、プロピレンオキシド145g(2.5モル)を付加させた後、エチレンオキサイド110g(2.5モル)を付加させた。
 次に、2-エチルヘキサノールが残っていないことを確認したのち、上記付加物を反応器にとり、トルエン溶液で、無水リン酸47g(0.33モル)を80℃で5時間反応させたのち、蒸留水で洗浄し、溶媒を減圧留去することにより、下記に示す例示化合物56(R=2-エチルヘキシル基、条件(i):R21=H、R22=H、R23=H、R24=H、条件(ii):R21=H、R22=H、R23=メチル基、R24=H、l:2.5、m:2.5、Z:リン酸モノエステル(Z-2)/リン酸ジエステル(Z-1))を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 〈例示化合物59の合成〉
 2-エチルヘキサノール130g(1.0モル)をオートクレーブに入れ、水酸化カリウムを触媒とし、圧力147kPa、温度130℃の条件で、プロピレンオキシド58g(1.0モル)を付加させた後、エチレンオキサイド132g(3.0モル)を付加させた。
 次に、2-エチルヘキサノールが残っていないことを確認したのち、上記付加物を反応器にとり、トルエン溶液で、クロロスルホン酸117g(1.0モル)を約1時間かけて滴下して、反応させたのち、蒸留水で洗浄し、溶媒を減圧留去することにより、下記に示す例示化合物59(R=2-エチルヘキシル基、条件(i):R21=H、R22=H、R23=H、R24=H、条件(ii):R21=H、R22=H、R23=メチル基、R24=H、l:3.0、m:1.0、Z:スルホン酸(Z-3))を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 (金属成分)
 本発明に係る近赤外線吸収剤においては、前述のとおり、前記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属イオンからなる(A)成分と、前記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属化合物との反応により得られる金属錯体からなる(B)成分のうち、少なくとも1つの成分を含有していることを特徴とする。
 上記(A)成分における金属イオン、あるいは(B)成分である金属錯体に適用可能な金属種としては、周期律表の第I~第VIII族に属する錯体を形成するものが挙げられ、1価及び多価の金属である。具体的には、例えば、アルミニウム、コバルト、クロム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、ニッケル、スズ、チタン、亜鉛等を挙げることができ、その中でも、ニッケル、銅、クロム、コバルト、亜鉛が好ましく、最も好ましくは銅が挙げられる。
 また、本発明に係る近赤外線吸収剤においては、金属種は錯体として適用することが好ましく、その代表例である銅においては、銅塩として、2価の銅イオンを供給することが可能な銅塩が用いられる。例えば、無水酢酸銅、無水ギ酸銅、無水ステアリン酸銅、無水安息香酸銅、無水アセト酢酸銅、無水エチルアセト酢酸銅、無水メタクリル酸銅、無水ピロリン酸銅、無水ナフテン酸銅、無水クエン酸銅等の有機酸の銅塩、該有機酸の銅塩の水和物若しくは水化物;酸化銅、塩化銅、硫酸銅、硝酸銅、リン酸銅、塩基性硫酸銅、塩基性炭酸銅等の無機酸の銅塩、該無機酸の銅塩の水和物若しくは水化物;水酸化銅が挙げられる。
 (金属錯体)
 本発明に係る一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属化合物との反応により得られる金属錯体の合成方法については、例えば、特許第4422866号公報、特許第5953322号公報に記載されている方法を適用することができる。
 本発明に係る一般式(I)は、Zで表されるリン酸基もしくは、スルホン酸基を介して、配位結合及び/又はイオン結合により金属イオンに結合し、この金属イオンは一般式(I)に囲まれた状態で近赤外線吸収性膜中に溶解又は分散されている。金属種がその代表例である銅イオンにおいては、銅イオンのd軌道間の電子遷移によって近赤外光が選択吸収される。また、Zがその代表例であるリン酸基の場合、近赤外線吸収性膜中におけるリン原子の含有量が銅イオン1モルに対して1.5以下が好ましく、さらには、0.3~1.3、すなわち、銅イオンに対するリン原子の含有比(以下、「P/Cu」という)がモル比で0.3~1.3であると、近赤外線吸収性膜の耐湿性、及び近赤外線吸収性膜の耐湿性、及び近赤外線吸収性膜における銅イオンの分散性の観点から非常に好適であることが確認された。
 P/Cuがモル比で0.3未満であると、一般式(I)で表される化合物に対して配位する銅イオンが過剰となり、銅イオンが近赤外線吸収性膜中に均一に分散しにくくなる傾向にある。一方、P/Cuがモル比で1.3を超えると、近赤外線吸収性膜の厚さを薄くして銅イオンの含有量を高めたときに、失透が起こりやすくなる傾向にあり、高温多湿の環境では特にこの傾向が顕著となる。さらに、P/Cuがモル比で0.8~1.3モルであるとより好ましい。このモル比が0.8以上であると、樹脂中への銅イオンの分散性を確実に且つ十分に高めることができる。
 また、近赤外線吸収性膜における銅イオンの含有割合が上記下限値未満であると、近赤外線吸収性膜の厚さが1mm程度より薄くされたときに、十分な近赤外光吸収性を得ることが困難な傾向となる。一方、銅イオンの含有割合が上記上限値を超えると、銅イオンを近赤外線吸収性膜中に分散させることが困難となる傾向にある。
 (酢酸について)
 本発明の近赤外線吸収性組成物においては、近赤外線吸収剤が含有する(A)成分を構成する金属イオン、又は(B)成分を構成する金属錯体における金属化合物を構成する金属に対し、1~100モル%の範囲内の酢酸を含有することが好ましい。
 例えば、一般式(I)と酢酸銅を用いて、銅錯体化合物を調製する際に、酢酸が生じるが、この酢酸量を上記で規定する範囲内とすることにより、耐久性(熱湿度耐性)及び近赤外線領域で所望の分光スペクトルが得られる点で好ましい。
 (金属錯体の平均粒径)
 本発明に係る上記金属錯体においては、その平均粒径が1~200nmの範囲内であることが好ましく、1~100nmの範囲内であることがより好ましく、1~50nmの範囲内であることが特に好ましい。
 本発明でいう金属錯体の平均粒径は、例えば、測定装置として大塚電子株式会社製のゼータ電位・粒径測定システム ELSZ-1000ZSを用い、動的光散乱法により平均粒径を求めることができる。
 また、そのほかの方法としては、金属錯体粒子を透過型電子顕微鏡(倍率50万~200万倍)で電子顕微鏡写真を撮影し、粒子の投影面積を計測し、その計測値を相当する円の面積としたときの直径を、粒径として測定し、100個の粒子について測定し、その算術平均値を平均粒径として求めることもできる。
 〔ホスホン酸化合物、リン酸化合物、スルホン酸化合物とその金属錯体化合物〕
 本発明の近赤外線吸収性組成物においては、ホスホン酸化合物、リン酸化合物、スルホン酸化合物又は各々の金属錯体化合物を含むことが好ましいが、特に、以下に説明するホスホン酸を含有することが好ましい。
 (リン酸化合物)
 リン酸化合物としては、例えば
 1)リン酸メチルエステル
 2)リン酸エチルエステル
 3)リン酸n-プロピルエステル
 4)リン酸i-プロピルエステル
 5)リン酸n-ブチルエステル
 6)リン酸t-ブチルエステル
 7)リン酸n-ペンチルエステル
 8)リン酸n-ヘキシルエステル
 9)リン酸2-エチルヘキシルエステル
 10)リン酸n-へプチルエステル
 11)リン酸n-オクチルエステル
 12)リン酸シクロヘキシルエステル
 等を挙げることができる。
 (スルホン酸化合物)
 スルホン酸化合物としては、例えば、特開2015-430638号公報記載の化合物などが挙げられる。
 (ホスホン酸化合物)
 本発明の近赤外線吸収性組成物においては、下記一般式(1)で表される構造を有するホスホン酸化合物を含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 上記一般式(1)において、R1は、炭素数が1~30の分岐状、直鎖状又は環状のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はアリル基を表し、少なくとも一つの水素原子が、ハロゲン原子、オキシアルキル基、ポリオキシアルキル基、オキシアリール基、ポリオキシアリール基、アシル基、アルデヒド基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、又は、芳香環を有する基で置換されていても、置換されていなくてもよい。
 一般式(1)で表される構造を有するホスホン酸化合物の例としては、エチルホスホン酸、プロピルホスホン酸、ブチルホスホン酸、ペンチルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸、オクチルホスホン酸、2-エチルヘキシルホスホン酸、2-クロロエチルホスホン酸、3-ブロモプロピルホスホン酸、3-メトキシブチルホスホン酸、1,1-ジメチルプロピルホスホン酸、1,1-ジメチルエチルホスホン酸、1-メチルプロピルホスホン酸、ベンゼンホスホン酸、4-メトキシフェニルホスホン酸等が挙げられ、その一例を、下記化合物(H-1)~(H-8)として例示する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 本発明においては、ホスホン酸銅錯体を構成するホスホン酸が、下記ホスホン酸群から選ばれる少なくとも1種のアルキルホスホン酸であることが好ましい。
 1:メチルホスホン酸
 2:エチルホスホン酸
 3:プロピルホスホン酸
 4:ブチルホスホン酸
 5:ペンチルホスホン酸
 6:ヘキシルホスホン酸
 7:オクチルホスホン酸
 8:2-エチルヘキシルホスホン酸
 9:2-クロロエチルホスホン酸
 10:3-ブロモプロピルホスホン酸
 11:3-メトキシブチルホスホン酸
 12:1,1-ジメチルプロピルホスホン酸
 13:1,1-ジメチルエチルホスホン酸
 14:1-メチルプロピルホスホン酸
 〈ホスホン酸金属錯体〉
 次いで、本発明に好適なホスホン酸金属錯体について説明する。
 本発明において、ホスホン酸金属錯体を構成する金属としては、周期律表の第I~第XIV族に属する錯体を形成するものが挙げられ、1価及び多価の金属である。具体的には、例えば、アルミニウム、コバルト、クロム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、ニッケル、スズ、チタン、亜鉛等を挙げることができ、その中でも、ニッケル、銅、クロム、コバルト、亜鉛が好ましく、最も好ましくは銅が挙げられる。
 以下、代表例として、本発明に適用可能なホスホン酸銅錯体について説明する。ホスホン酸銅錯体は、下記一般式(2)で表される構造を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 一般式(2)において、Rはアルキル基、フェニル基、又はベンジル基である。
 一般式(2)で表される構造を有するホスホン酸銅錯体の形成に用いられる銅塩としては、2価の銅イオンを供給することが可能な銅塩が用いられる。例えば、無水酢酸銅、無水ギ酸銅、無水ステアリン酸銅、無水安息香酸銅、無水アセト酢酸銅、無水エチルアセト酢酸銅、無水メタクリル酸銅、無水ピロリン酸銅、無水ナフテン酸銅、無水クエン酸銅等の有機酸の銅塩、該有機酸の銅塩の水和物若しくは水化物;酸化銅、塩化銅、硫酸銅、硝酸銅、リン酸銅、塩基性硫酸銅、塩基性炭酸銅等の無機酸の銅塩、該無機酸の銅塩の水和物若しくは水化物;水酸化銅が挙げられる。
 本発明においては、ホスホン酸銅錯体を構成するホスホン酸が、アルキルホスホン酸であることが好ましく、例えば、エチルホスホン酸銅錯体、プロピルホスホン酸銅錯体、ブチルホスホン酸銅錯体、ペンチルホスホン酸銅錯体、ヘキシルホスホン酸銅錯体、オクチルホスホン酸銅錯体、2-エチルヘキシルホスホン酸銅錯体、2-クロロエチルホスホン酸銅錯体、3-ブロモプロピルホスホン酸銅錯体、3-メトキシブチルホスホン酸銅錯体、1,1-ジメチルプロピルホスホン酸銅錯体、1,1-ジメチルエチルホスホン酸銅錯体、1-メチルプロピルホスホン酸銅錯体等を挙げることができる。
 〔溶媒〕
 次いで、本発明の近赤外線吸収性組成物の調製に適用可能な溶媒について説明する。
 本発明の近赤外線吸収性組成物に用いることができる溶媒は、特に限定されるものではないが、炭化水素系溶剤を挙げることができ、より好ましくは脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒を好ましい例として挙げることができる。
 脂肪族炭化水素系溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン等の非環状脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の環状脂肪族炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール、n-プロパノール、エチレングリコールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル系溶媒等が挙げられる。芳香族炭化水素系溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、イソプロピルビフェニル等が挙げられる。ハロゲン系溶媒としては、例えば、塩化メチレン、1,1,2-トリクロロエタン、クロロホルム等)を挙げることができる。更に、アニソール、2-エチルヘキサン、sec-ブチルエーテル、2-ペンタノール、2-メチルテトラヒドロフラン、2-プロピレングリコールモノメチルエーテル、2,3-ジメチル-1,4-ジオキサン、sec-ブチルベンゼン、2-メチルシクロヘキシルベンゼンなどを挙げることができる。中でもトルエン及びテトラヒドロフランが沸点や溶解性の点から好ましい。
 本発明の近赤外線吸収性組成物においては、溶媒の少なくとも1種が、下記一般式(3)で表される構造を有し、かつ分子量が190以下の溶媒であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 上記一般式(3)において、R1は水素原子又は1~4価の有機基、R2は炭素数2~4のアルキレン基、R3は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表し、aは0~10の整数であり、bは1~4の整数である。aは好ましくは1~10の整数である。bが2以上の場合、括弧内で表される構造は、同じであっても異なっていてもよい。
 上記一般式(3)で表される化合物の中でも、bが1である化合物が好ましい。
 更には、一般式(3)において、分子量が190以下となる範囲で、R1は、水素原子、炭素数が2~10のアシル基、炭素数が1~10の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数が6~10のアリール基若しくはアラルキル基を示し、アルキル基を構成する炭素原子に結合した少なくとも一つの水素原子が、ハロゲン原子、ヘテロ原子又は芳香環で置換されていてもよい。R2は炭素数が2~4のアルキレン基を示し、nは1~10を示す。アシル基の炭素数は、好ましくは2~10である。アルキル基の炭素数は、好ましくは1~15である。アリール基又はアラルキル基の炭素数は、好ましくは6~20である。R2で示されるアルキレン基の炭素数は、好ましくは2~3、更に好ましくは2である。
 上記一般式(3)において、R1で表されるアシル基としてはジカルボン酸から誘導される2価の酸基も含まれ、例えば、2-エチルブタノイル基、(メタ)アクリロイル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ヘキサノイル基、ヘプタンジオイル基が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリロイル基、2-エチルヘキサノイル基が好ましい。また、R1で表されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基、ヘキシル基、ノニル基が挙げられる。これらの中でも、メチル基、ラウリル基が好ましい。またさらに、R1で表されるアリール基若しくはアラルキル基としては、フェニル基、4-ノニルフェニル基が好ましい。さらに、R2で表されるアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、テトラメチレン基が好適である。このような基を採用することで、銅を含むリン酸エステルの樹脂への溶解性及び分散性を顕著に向上させることができる。
 本発明に適用可能な溶媒の化合物例を以下に示す。
 1)PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(分子量:132)
 2)PGEEA:プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(分子量:146)
 3)PGBEA:プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート(分子量:174)
 4)エチレングリコールジアセテート(分子量:146)
 5)エチレングリコールジグリシジルエーテル(分子量:174)
 6)エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(分子量:118)
 7)エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(分子量:132)
 8)エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(分子量:160)
 9)エチレングリコールジブチルエーテル(分子量:174)
 10)エチレングリコールモノアセテート(分子量:104)
 11)エチレングリコールモノイソプロピルエーテル(分子量:104)
 12)エチレングリコールモノエチルエーテル(分子量:90)
 13)エチレングリコールモノメトキシメチルエーテル(分子量:106)
 14)グリセリン1,3-ジアセテート(分子量:176)
 15)グリセリン1,2-ジメチルエーテル(分子量:120)
 16)グリセリン1,3-ジメチルエーテル(分子量:120)
 17)グリセリン1,3-ジエチルエーテル(分子量:148)
 18)2-クロロ-1,3-プロパンジオール(分子量110)
 19)3-クロロ-1,2-プロパンジオール(分子量110)
 20)ジエチレングリコールエチルメチルエーテル(分子量:148)
 21)ジエチレングリコールジメチルエーテル(分子量:134)
 22)ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(分子量:176)
 23)ジエチレングリコールモノブチルエーテル(分子量:162)
 24)ジエチレングリコールモノメチルエーテル(分子量:120)
 25)ジプロピレングリコール(分子量:134)
 26)ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(分子量:176)
 27)トリエチレングリコール(分子量:150)
 28)トリエチレングリコールジメチルエーテル(分子量:178)
 29)トリエチレングリコールモノエチルエーテル(分子量:178)
 30)トリエチレングリコールモノメチルエーテル(分子量:164)
 31)プロピレングリコール(分子量:76)
 32)プロピレングリコールモノエチルエーテル(分子量:104)
 上記分散剤の中でも、特に、1)~17)、20)~24)、26)、28)~30)、32)で示す分散剤が好ましい。
 (その他の溶媒)
 上記一般式(3)で表される構造を有する溶媒と併用可能なその他の溶媒としては、例えば、分子量が190を超えるジオキシエチレンラウリルエーテル、トリオキシエチレンラウリルエーテル、テトラオキシエチレンラウリルエーテル、ペンタオキシエチレンラウリルエーテル、ヘキサオキシエチレンラウリルエーテル、ヘプタオキシエチレンラウリルエーテル、オクタオキシエチレンラウリルエーテル、ノナオキシエチレンラウリルエーテル、デカオキシエチレンラウリルエーテル、ウンデカオキシエチレンラウリルエーテル、ドデカオキシエチレンラウリルエーテル、トリデカオキシエチレンラウリルエーテル、テトラデカオキシエチレンラウリルエーテル等のエーテル系化合物や、ジエチレングリコールジメタクリレート(NKエステル2G、新中村化学工業社製、分子量:242)、トリエチレングリコールジメタクリレート(分子量286)、ポリエチレングリコール#200ジメタクリレート(NKエステル4G、新中村化学工業社製、分子量:330)、トリプロピレングリコールプロピルエーテル、トリエチレングリコールビス(2-エチルヘキサネート)(アクロス社製)、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート等を挙げることができる。
 また、近赤外線吸収性組成物に対する固形分の比率は、5~30質量%の範囲内であることが、適切な固形物(例えば、銅錯体粒子)の濃度となり、保存期間中での粒子凝集性が抑制され、より優れた経時安定性(銅錯体粒子の分散安定性と近赤外線吸収能)を得ることができる点で好ましい。10~20質量%の範囲内であることがより好ましい。
 〔近赤外線吸収調整剤〕
 本発明の近赤外線吸収性組成物においては、吸収波形調整用の添加剤として、650~800nmの波長域に吸収極大波長を有する近赤外線吸収調整剤を少なくとも1種添加することが、分光特性の観点から好ましい。本発明に適用する近赤外線吸収調整剤としては、650~800nmの波長域に吸収極大波長を有する近赤外線吸収色素を適用することが好ましい。
 本発明に好適な近赤外線吸収色素としては、例えば、シアニン色素、スクアリリウム色素、クロコニウム色素、アゾ色素、アントラキノン色素、ナフトキノン色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、クアテリレン色素、ジチオール金属錯体系色素等を挙げることができる。その中でも、近赤外線を十分に吸収し、可視光透過率が高く、かつ耐熱性が高いため、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、クアテリレン色素が特に好ましい。
 フタロシアニン化合物の具体例としては、例えば、特開2000-26748号公報、特開2000-63691号公報、特開2001-106689号公報、特開2004-149752号公報、特開2004-18561号公報、特開2005-220060号公報、特開2007-169343号公報、特開2016-204536号公報、特開2016-218167号公報等に記載されている化合物が挙げられ、これらの公報に記載の方法に従って合成することができる。
 クアテリレン系色素の具体例としては、例えば、特開2008-009206号公報、特開2011-225608号公報に記載の化合物が挙げられ、これらの公報に記載の方法に従って合成することができる。
 上記近赤外線吸収色素は市販品としても入手可能であり、例えば、FDR002、FDR003、FDR004、FDR005、FDN001(以上、山田化学工業社製)、Excolor TX-EX720、Excolor TX-EX708K(以上、日本触媒社製)、Lumogen IR765、Lumogen IR788(以上、BASF社製)、ABS694、IRA735、IRA742、IRA751、IRA764、IRA788、IRA800(以上、Exciton社製)、epolight5548、epolight5768(以上、Aako社製)、VIS680E、VIS695A、NIR700B、NIR735B、NIR757A、NIR762A、NIR775B、NIR778A、NIR783C、NIR783I、NIR790B、NIR795A(以上、QCR solutions社製)、DLS740A、DLS740B、DLS740C、DLS744A、DLS745B、DLS771A、DLS774A、DLS774B、DLS775A、DLS775B、DLS780A、DLS780C、DLS782F(以上、Crystalin社製)、B4360、B4361、D4773、D5013(以上、東京化成工業社製)等の商品名を挙げることができる。
 近赤外線吸収色素の添加量は、近赤外線吸収性組成物を構成する近赤外線吸収剤100質量%に対して、0.01~0.1質量%の範囲内で添加することが好ましい。
 近赤外線吸収色素の添加量が、近赤外線吸収剤100質量%に対して、0.01質量%以上であれば、近赤外線吸収を十分に高めることができ、0.1質量%以下であれば、得られる近赤外線吸収組成物の可視光透過率を損なうことがない。
 〔紫外線吸収剤〕
 本発明の近赤外線吸収性組成物においては、近赤外線吸収剤と溶媒の他に、紫外線吸収剤をさらに含有していることが、分光特性及び耐光性の観点から好ましい。
 紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリチル酸エステル系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、及びトリアジン系紫外線吸収剤等を挙げることができる。
 ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、5-クロロ-2-(3,5-ジ-sec-ブチル-2-ヒドロキシルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、(2-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(直鎖及び側鎖ドデシル)-4-メチルフェノール等を挙げることができる。また、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤は市販品としも入手することができ、例えば、TINUVIN109、TINUVIN171、TINUVIN234、TINUVIN326、TINUVIN327、TINUVIN328、TINUVIN928等のTINUVINシリーズがあり、これらはいずれもBASF社製の市販品である。
 ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、2-ヒドロキシ-4-ベンジルオキシベンゾフェノン、2,4-ベンジルオキシベンゾフェノン、2,2′-ジヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-5-スルホベンゾフェノン、ビス(2-メトキシ-4-ヒドロキシ-5-ベンゾイルフェニルメタン)等が挙げられる。
 サリチル酸エステル系紫外線吸収剤としては、例えば、フェニルサリシレート、p-tert-ブチルサリシレート等が挙げられる。
 シアノアクリレート系紫外線吸収剤としては、例えば、2′-エチルヘキシル-2-シアノ-3,3-ジフェニルアクリレート、エチル-2-シアノ-3-(3′,4′-メチレンジオキシフェニル)-アクリレート等が挙げられる。
 トリアジン系紫外線吸収剤としては、例えば、2-(2′-ヒドロキシ-4′-ヘキシルオキシフェニル)-4,6-ジフェニルトリアジン等が挙げられる。トリアジン系紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、TINUVIN477(BASF社製)が挙げられる。
 紫外線吸収剤の添加量は、近赤外線吸収性組成物を構成する近赤外線吸収剤100質量%に対して、0.1~5.0質量%の範囲内で添加することが好ましい。
 紫外線吸収剤の添加量が、近赤外線吸収剤100質量%に対して、0.1質量%以上であれば、耐光性を十分に高めることができ、5.0質量%以下であれば、得られる近赤外線吸収組成物の可視光透過率を損なうことがない。
 《近赤外線吸収性膜とその適用分野》
 本発明においては、本発明の近赤外線吸収性組成物を用いて、近赤外線吸収性膜を形成することを一つの特徴とする。
 本発明の近赤外線吸収性膜は、本発明に係る近赤外線吸収性組成物に、マトリクス樹脂を添加し、マトリクス樹脂に、例えば、金属錯体の微粒子、更に必要に応じてホスホン酸金属錯体、例えば、ホスホン酸銅錯体が分散していることによって形成されている。また、吸収波形調整用の添加剤として、650~800nmの波長域に吸収極大波長を有する前記近赤外線色素を少なくとも1種、添加することができる。
 上記構成よりなる近赤外線吸収性膜形成用塗布液をスピンコーティング又はディスペンサによる湿式塗布方式により基板上に塗布して、近赤外線吸収性膜を形成する。その後、この塗膜に対して所定の加熱処理を行って塗膜を硬化させて、近赤外線吸収性膜を形成する。
 近赤外線吸収性膜の形成に用いるマトリクス樹脂は、可視光線及び近赤外線に対し透明であり、かつ、金属錯体やホスホン酸銅錯体の微粒子を分散可能な樹脂である。金属錯体やホスホン酸銅錯体は、比較的極性が低い物質であり、疎水性材料に良好に分散する。このため、近赤外線吸収性膜形成用のマトリクス樹脂としては、アクリル基、エポキシ基、又はフェニル基を有する樹脂を用いることができる。その中でも、特に、近赤外線吸収性膜のマトリクス樹脂として、フェニル基を有する樹脂を用いることが好ましい。この場合、近赤外線吸収性膜のマトリクス樹脂が高い耐熱性を有する。また、ポリシロキサンシリコーン樹脂は、熱分解しにくく、可視光線及び近赤外線に対して高い透明性を有し、耐熱性も高いので、固体撮像素子用イメージセンサー用の材料として有利な特性を有する。このため、近赤外線吸収性膜のマトリクス樹脂として、ポリシロキサンを用いることも好ましい。近赤外線吸収性膜のマトリクス樹脂として使用可能なポリシロキサンとしては市販品として入手が可能であり、例えば、信越化学工業社製のシリコーン樹脂であるKR-255、KR-300、KR-2621-1、KR-211、KR-311、KR-216、KR-212、及びKR-251等を挙げることができる。
 (その他の添加剤)
 本発明の近赤外線吸収性膜には、本発明の目的効果を損なわない範囲で、その他の添加剤を適用することができ、例えば、増感剤、架橋剤、硬化促進剤、フィラー、熱硬化促進剤、熱重合禁止剤、可塑剤などが挙げられ、更に基材表面への密着促進剤及びその他の助剤類(例えば、導電性粒子、充填剤、消泡剤、難燃剤、レベリング剤、剥離促進剤、酸化防止剤、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)を併用してもよい。
 これらの成分を適宜含有させることにより、目的とする近赤外線吸収膜の安定性、膜物性などの性質を調整することができる。
 これらの成分は、例えば、特開2012-003225号公報の段落番号0229~0260、特開2008-250074号公報の段落番号0101~0102、特開2008-250074号公報の段落番号0103~0104、特開2008-250074号公報の段落番号0107~0109等に記載されている内容の参考にすることができる。
 本発明の近赤外線吸収性組成物は、液状の湿式塗布液とすることができるため、例えば、スピン塗布することにより膜を形成するという簡単な工程によって、近赤外線吸収性膜、例えば、近赤外線カットフィルターを容易に製造できる。
 《固体撮像素子用イメージセンサーへの適用》
 本発明の近赤外線吸収性膜は、例えば、CCD用、CMOS用又は他の受光素子用の視感度補正部材、測光用部材、熱線吸収用部材、複合光学フィルター、レンズ部材(眼鏡、サングラス、ゴーグル、光学系、光導波系)、ファイバ部材(光ファイバ)、ノイズカット用部材、プラズマディスプレイ前面板等のディスプレイカバー又はディスプレイフィルター、プロジェクタ前面板、光源熱線カット部材、色調補正部材、照明輝度調節部材、光学素子(光増幅素子、波長変換素子等)、ファラデー素子、アイソレータ等の光通信機能デバイス、光ディスク用素子等を構成するものとして好適である。
 本発明の近赤外線吸収性組成物を有する近赤外線吸収膜の用途は、特に、固体撮像素子基板の受光側における近赤外線カットフィルター用(例えば、ウエハーレベルレンズに対する近赤外線カットフィルター用など)、固体撮像素子基板の裏面側(受光側とは反対側)における近赤外線カットフィルター用などとして、固体撮像素子用イメージセンサーに適用することが特徴である。
 本発明の近赤外線吸収性膜を固体撮像素子用イメージセンサーに適用することにより、可視部透過率、近赤外部吸収効率及び耐熱湿性等を向上させることできる。
 本発明の近赤外線吸収性膜(近赤外線カットフィルター)は、具体的には、固体撮像素子用イメージセンサー上に具備させる。
 図1は、本発明の近赤外線吸収性膜である赤外線カットフィルターを具備した固体撮像素子を備えたカメラモジュールの構成を示す概略断面図である。
 図1に示すカメラモジュール1は、実装基板である回路基板12に接続部材であるハンダボール11を介して接続されている。
 詳細には、カメラモジュール1は、シリコーン基板の第1の主面に撮像素子部13を備えた固体撮像素子基板10と、固体撮像素子基板10の第1の主面側(受光側)に設けられた平坦化層8と、平坦化層8の上に設けられた近赤外線カットフィルター(近赤外線吸収性膜)9と、近赤外線カットフィルター9の上方に配置されるガラス基板3(光透過性基板)と、ガラス基板3の上方に配置され内部空間に撮像レンズ4を有するレンズホルダー5と、固体撮像素子基板10及びガラス基板3の周囲を囲うように配置された遮光兼電磁シールド6と、を備えて構成されている。各部材は、接着剤2、7により接着されている。
 本発明は、固体撮像素子基板と、上記固体撮像素子基板の受光側に配置された赤外線カットフィルターとを有するカメラモジュールの製造方法であって、固体撮像素子基板の受光側において、上記本発明の赤外線吸収性液状組成物をスピン塗布することにより近赤外線吸収性膜を形成することができる。
 よって、カメラモジュール1においては、例えば、平坦化層8の上に、本発明の近赤外線吸収性組成物をスピン塗布することにより近赤外線吸収性膜を形成して、赤外線カットフィルター9を形成する。
 カメラモジュール1では、外部からの入射光Lが、撮像レンズ4、ガラス基板3、赤外線カットフィルター9、平坦化層8を順次透過した後、固体撮像素子基板10の撮像素子部に到達するようになっている。
 また、カメラモジュール1は、固体撮像素子基板10の第2の主面側で、ハンダボール11(接続材料)を介して回路基板12に接続されている。
 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。また、特記しない限り、各操作は、室温(25℃)で行った。
 実施例1
 《近赤外線吸収性組成物の調製》
 (近赤外線吸収性組成物1の調製)
 下記の方法に従って、近赤外線吸収性組成物1を調製した。
 酢酸銅を16.54gと、溶媒としてのテトラヒドロフラン(略称:THF)の661.46gを混合し、超音波照射機を用いて酢酸銅を溶解し、濾過操作を行って不溶解の酢酸銅を除去して、酢酸銅溶液678gを得た。
 次いで、この酢酸銅溶液の678gに対して、本発明の例示化合物1の43.86gをTHFの80.0gに溶解した溶液を30分かけて撹拌しながら加えて、室温で16時間撹拌した後、トルエンを238.97g加え、55~90℃の環境で3時間かけて溶媒であるTHFを揮発させて、固形分が10質量%となるようにして、近赤外線吸収性組成物1を251.0g調製した。
 (近赤外線吸収性組成物2の調製)
 上記近赤外線吸収性組成物1の調製において、酢酸銅に代えて、同モルの酢酸ニッケルを用いた以外は同様にして、近赤外線吸収性組成物2を調製した。
 (近赤外線吸収性組成物3の調製)
 上記近赤外線吸収性組成物1の調製において、酢酸銅に代えて、同モルの酢酸コバルトを用いた以外は同様にして、近赤外線吸収性組成物3を調製した。
 (近赤外線吸収性組成物4~14の調製)
 上記近赤外線吸収性組成物1の調製において、例示化合物1に代えて、表Vに記載の同モルの各例示化合物を用いた以外は同様にして、近赤外線吸収性組成物4~14を調製した。
 (近赤外線吸収性組成物15~23の調製)
 上記近赤外線吸収性組成物1の調製において、一般式(I)で表される化合物として、例示化合物1の27%を表Vに記載した各例示化合物(同モル)に変更し、前記酢酸銅溶液に対して、各例示化合物をTHF35mLに溶解した溶液を、15分かけて撹拌しながら滴下し、30分撹拌後に残りの73%を表Vに示した各配位子化合物(同モル)に変更したTHF溶液45mLを15分かけて滴下した。そのまま室温で16時間撹拌した後、アニソール238.97gを加え、55~90℃の環境で3時間かけて溶媒であるTHFを揮発させて固形分が10質量%となるようにして、近赤外線吸収性組成物15~23を調製した。
 なお、表Vに記載の近赤外線吸収性組成物23の調製に用いた配位子化合物(*1)は、特開2015-43063号公報の段落(0021)の表1に記載のA-26である。
 (近赤外線吸収性組成物24の調製)
 上記近赤外線吸収性組成物4の調製において、例示化合物40を、表Vに示した例示化合物91に変更して、前記酢酸銅溶液に滴下、室温で16時間撹拌した後に表Vに示した近赤外線吸収調整剤として、近赤外線吸収色素であるFDR004(極大吸収波長:716nm、山田化学工業社製)を9.04mg添加し、さらにアニソール238.97gを加え、55~90℃の環境で3時間かけて溶媒であるTHFを揮発させて固形分が10質量%となるようにして、近赤外線吸収性組成物24を調製した。
 (近赤外線吸収性組成物25の調製)
 上記近赤外線吸収性組成物17の調製において、例示化合物56を表Vに示した例示化合物53に変更して、前記酢酸銅溶液に滴下、室温で16時間撹拌した後に表Vに示した近赤外線吸収調整剤として、近赤外線吸収色素であるFDR004(極大吸収波長:716nm、山田化学工業社製)を9.04mg添加し、さらにアニソール238.97gを加え、55~90℃の環境で3時間かけて溶媒であるTHFを揮発させて固形分が10質量%となるようにして、近赤外線吸収性組成物25を調製した。
 (近赤外線吸収性組成物26の調製)
 上記近赤外線吸収性組成物25の調製において、例示化合物53を表Vに示した例示化合物57に変更して、前記酢酸銅溶液に滴下、室温で16時間撹拌した後に表Vに示した近赤外線吸収調整剤として、近赤外線吸収色素であるFDR004を9.04mgと、LumogenIR765(BASF社製)を21.59mg用いた以外は同様にして、近赤外線吸収性組成物26を調製した。
 (近赤外線吸収性組成物27の調製)
 上記近赤外線吸収性組成物21の調製において、例示化合物77を表Vに示した例示化合物67に変更して、前記酢酸銅溶液に滴下、室温で16時間撹拌した後に表Vに示した近赤外線吸収調整剤として、近赤外線吸収色素であるFDR004を9.04mgと、LumogenIR765(BASF社製)を21.59mg用いた以外は同様にして、近赤外線吸収性組成物27を調製した。
 (近赤外線吸収性組成物28の調製)
 上記近赤外線吸収性組成物1の調製において、例示化合物1に代えて、同モルの比較化合物1を用いた以外は同様にして、近赤外線吸収性組成物28を調製した。
 〈比較化合物1〉
 R:n-ドデシル基、
 条件(i):R21~R24=H
 Z:Z-1、Z-2(モノエステル比率50%)
 l:3.0
 m:0
 (近赤外線吸収性組成物29の調製)
 上記近赤外線吸収性組成物1の調製において、例示化合物1に代えて、同モルの比較化合物2を用いた以外は同様にして、近赤外線吸収性組成物29を調製した。
 〈比較化合物2〉
 R:n-ドデシル基、
 条件(ii):R21=H、R22=H、R23=メチル基、R24=H
 Z:Z-1、Z-2(モノエステル比率50%)
 l:0
 m:3.0
 (近赤外線吸収性組成物30の調製)
 上記近赤外線吸収性組成物1の調製において、例示化合物1に代えて、同モルの比較化合物1+比較化合物2(組成比1:1)を用いた以外は同様にして、近赤外線吸収性組成物30を調製した
 上記調製した各近赤外線吸収性組成物の詳細を、表Vに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 《近赤外線吸収性組成物の評価》
 上記調製した各近赤外線吸収性組成物について、下記の方法に従って、粒径、可視部及び近赤外部の透過率及び熱湿度耐性の評価を行った。
 (金属錯体粒子の平均粒径の測定)
 上記調製した近赤外線吸収性組成物1~30について、粒子である金属錯体の粒子濃度(固形分濃度)が1.0質量%となるように、トルエンで希釈した各評価サンプルAを調製した。
 次いで、各評価サンプルAを、測定装置として大塚電子株式会社製のゼータ電位・粒径測定システム ELSZ-1000ZSを用いた動的光散乱法により、平均粒径を測定した。
 上記方法で測定した調製直後の平均粒径を、下記の基準に従ってランク付けを行った。
 ◎:平均粒径が、50nm以下である
 ○:平均粒径が、50nm超、100nm以下の範囲内である
 △:平均粒径が、100nm超、200nm以下の範囲内である
 ×:平均粒径が、200nm超である
 〔分光透過率の評価〕
 上記平均粒径の測定で調製した各評価サンプルAを用い、測定装置として日本分光社製の分光光度計V-570により、300~1200nmの波長域範囲における分光透過率を測定した。次いで、可視部領域として500nm、近赤外部領域として700nm及び800nmにおける分光透過率について、評価を行った。
 (可視部領域における透過率評価)
 上記方法で測定した近赤外線吸収性組成物の500nmにおける透過率を、下記の基準に従ってランク付けを行い、可視部領域の透過率評価を行った。
 ◎:最大透過率が、95%以上である
 ○:最大透過率が、90%以上、95%未満である
 △:最大透過率が、80%以上、90%未満である
 ×:最大透過率が、80%未満である
 (近赤外部領域における透過率評価)
 上記方法で測定した近赤外線吸収性組成物の700nm及び800nmにおける透過率を、下記の基準に従ってランク付けを行い、近赤外部領域の透過率評価を行った。
 ◎:最大透過率が、5%未満である
 ○:最大透過率が、5%以上、10%未満である
 △:最大透過率が、10%以上、20%未満である
 ×:最大透過率が、20%以上である
 〔熱湿度耐性の評価〕
 近赤外線吸収性組成物の原液5ml及び純水0.03gを、ガラス容器に収納し、窒素ガスを充填した状態で密閉し、この容器を、65℃恒温槽中で撹拌しながらで5日間保存した後、上記と同様の方法で、保存液の近赤外線吸収性組成物の濃度が1.0質量%となるように、トルエンで希釈した保存処理後のサンプルBを調製した。
 次いで、サンプルBについて、上記と同様の方法で、日本分光社製の分光光度計V-570により、保存後の可視光領域(400~750nm)における最大透過率Tmax2を測定した。
 次いで、同様の方法で調製直後のサンプルAの最大透過率Tmax1を測定し、最大透過率Tmax1に対する保存後のサンプルBの最大透過率Tmax2の可視光透過率の低下幅(Tmax1-Tmax2)を求め、下記の基準に従って、保存後の可視光透過率のランク付けを行い、これを熱湿度耐性の尺度とした。
 ◎:可視光透過率の低下幅が、1.0%未満である
 ○:可視光透過率の低下幅が、1.0%以上、3.0%未満である
 △:可視光透過率の低下幅が、3.0%以上、5.0%未満である
 ×:可視光透過率の低下幅が、5.0%以上である
 以上により得られた結果を、表VIに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
 表VIに記載の結果より明らかなように、本発明の近赤外線吸収性組成物は、比較例に対し、本発明に係る例示化合物を用いることにより、金属錯体粒子の平均粒子が小さく、分光特性に優れており、可視部域(500nm)での透過率が高く、近赤外線領域(700nm、800nm)の透過率が低い、優れた近赤外光のカット能力を有していることがわかる。加えて、本発明の近赤外線吸収性組成物は、水分が共存する高温環境下で長期間保存を行っても、比較例に対し、可視光透過率安定性に優れていることが分かる。
 また、近赤外線吸収性組成物15~21で実証した様に、特定のホスホン酸化合物を加えることにより、上記の総合的な特性がより向上すること、更には近赤外線吸収性組成物24~27で実証した様に、特定の近赤外吸収色素を添加すること事により、上記の総合特性が更に向上することが分かる。
 また、本発明の近赤外線吸収性組成物は、高温環境下で保存された際の可視部の平均透過率の低下が抑制されており、これは熱湿影響による金属錯体粒子の凝集などに起因する透過率劣化が抑制されており、本発明の近赤外線吸収性組成物は、熱湿保存下での安定性に特に優れていることが分かる。
 実施例2
 《酢酸量の定量》
 実施例1で調製した近赤外線吸収性組成物1~27について、各々トルエンと超純水を加えて10分振動撹拌した後、遠心分離操作により水層を分取し、0.45μmのフィルター濾過を行った後、キャピラリー電気泳動装置(大塚電子株式会社製CAPI-3300)を用いて酢酸イオンを検出し、検量線により含有量(モル)を定量した。
 次いで、別途(ICP発光分光分析法により)測定した近赤外線吸収性組成物が含有する金属(モル)に対する酢酸の含有量(モル%)を求めた結果、近赤外線吸収性組成物1~27のすべてが1~100モル%の範囲内であることを確認した。
 〈測定例〉
 上記方法で求めた酢酸量の測定結果の一例を以下に示す。
 実施例1で調製した近赤外線吸収性組成物18について、トルエンと超純水を加えて10分振動撹拌した後、遠心分離操作により水層を分取し、0.45μmのフィルター濾過を行った後、キャピラリー電気泳動装置(大塚電子株式会社製CAPI-3300)を用いて酢酸イオンを検出し、検量線により酢酸の定量を行った結果、金属(この場合は銅)に対して82モル%であった。
 次に、酢酸量の効果を確認するため、近赤外線吸収性組成物18について、酢酸を添加して、それぞれ酢酸含有量を92モル%(18-2)、102モル%(18-3)及び132モル%(18-4)に調整したサンプル18-2、18-3及び18-4を調製した(元のサンプルを18-1とする)。その結果18-1~18-2については、実施例1に記載の方法で評価した熱湿度耐性において、可視光透過率の低下幅が極めて良好な性能(評価ランク◎)を有し、18-3は上記性能がほぼ良好性能(評価ランク○)を有していることを確認したが、18-4については可視域透過率の低下がやや確認され、評価ランクが△であった。
 実施例3
 実施例1で調製した近赤外線吸収性組成物19について、その固形分濃度を20質量%、30質量%、35質量%になる様に溶媒を留去して、近赤外線吸収性組成物19-a、19-b及び19-cを調製し、その外観を目視観察した結果、近赤外線吸収性組成物19、19-a及び19-bはサラサラした溶液状であったが、近赤外線吸収性組成物19-cにおいてはチキソ性が確認され、粘度上昇が確認された。
 実施例4
 《近赤外線吸収性膜の作製》
 実施例1で調製した各近赤外線吸収性組成物に、ポリシロキサンシリコーン樹脂(KR-255、信越化学工業社製)を加えて撹拌して、近赤外線吸収性膜形成用の塗布液を調製した。調製した塗布液をスピンコーティングにより基板上に塗布して近赤外線吸収性膜1~27を作製した。
 次いで、近赤外線吸収性膜に対して所定の加熱処理を行って塗膜を硬化させ、固体撮像素子用イメージセンサーに適用可能な近赤外線カットフィルター1~27を作製した。
 上記作製した各近赤外線カットフィルターについて、実施例1に記載の方法と同様にして、フィルム状態での可視光透過率及び近赤外線透過率の評価を行った結果、フィルム系でも同様の効果が得られることを確認した。
 また、作製した各近赤外線カットフィルターを80℃・60%RHの環境下で1週間保存した後、同様な測定を行った結果、本発明の近赤外線吸収性膜を用いた近赤外線カットフィルターはヘイズの発生がなく、かつ保存前と同様な良好な分光特性を示すことが確認できた。
 本発明の近赤外線吸収性組成物は、近赤外光吸収能、金属錯体、特に銅錯体の分散性、及び水分混入時の分散安定性(耐湿性)に優れ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カメラ機能付き携帯電話などに適用する固体撮像素子であるCCDやCMOSイメージセンサーにおける近赤外線カットフィルター等に好適に利用できる。
 1 カメラモジュール
 2、7 接着剤
 3 ガラス基板
 4 撮像レンズ
 5 レンズホルダー
 6 遮光兼電磁シールド
 8 平坦化層
 9 近赤外線吸収性膜(近赤外線カットフィルター)
 10 固体撮像素子基板
 11 ハンダボール
 12 回路基板
 13 撮像素子部

Claims (12)

  1.  近赤外線吸収剤と溶媒を含有する近赤外線吸収性組成物であって、
     前記近赤外線吸収剤が、下記(A)成分及び下記(B)成分のうち少なくとも1つの成分を含有していることを特徴とする近赤外線吸収性組成物。
      (A)成分:下記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属イオンからなる成分
      (B)成分:下記一般式(I)で表される構造を有する化合物と金属化合物との反応により得られる金属錯体からなる成分
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    〔上記一般式(I)において、Rは炭素数が1~20のアルキル基又は炭素数が6~20のアリール基を表し、Rはさらに置換基を有してもよい。Zは、下記式(Z-1)~(Z-3)から選択される構造単位を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     上記式(Z-1)~(Z-3)に記載の*は結合部位を表し、上記一般式(I)におけるOと結合する。
     R21~R24はそれぞれ水素原子又は炭素数が1~4のアルキル基を表す。
     ただし、一般式(I)で表される構造を有する化合物は、下記条件(i)を満たす部分構造と、下記条件(ii)を満たす部分構造とを、それぞれ少なくとも1つ同時に有する。
      条件(i):R21~R24が全て水素原子である。
      条件(ii):R21~R24の少なくとも1つが、炭素数が1~4のアルキル基である。
     一般式(I)において、lは、上記条件(i)を満たす部分構造の数を表し、1~10の数である。mは、上記条件(ii)を満たす部分構造の数を表し、1~10の数である。〕
  2.  前記金属イオン又は前記金属錯体を構成する金属が、銅であることを特徴とする請求項1に記載の近赤外線吸収性組成物。
  3.  前記一般式(I)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(II)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の近赤外線吸収性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    〔上記一般式(II)において、R、R21~R24、l及びmは、それぞれ前記一般式(I)におけるそれらと同義である。nは1又は2であり、nが2のとき、〔 〕内の構造は同一であっても異なっていてもよい。
  4.  前記一般式(I)で表される構造を有する化合物が、モノエステルとジエステルを含み、モノエステルのモル比率が20~95%の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  5.  前記一般式(I)は、下記条件(i)を満たす部分構造と、下記条件(iii)を満たす部分構造とを、それぞれ少なくとも1つ同時に有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
      条件(i):R21~R24が全て水素原子である。
      条件(iii):R21~R24のいずれか1つが、炭素数が1~4のアルキル基であり、残りの3つが水素原子である。
  6.  前記一般式(I)におけるl及びmが、それぞれ1~3の範囲内の数であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  7.  前記金属錯体の平均粒径が、50nm以下であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  8.  ホスホン酸化合物を含有することを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  9.  650~800nmの波長範囲内に吸収極大波長を有する近赤外線吸収調整剤を含有することを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  10.  前記金属イオン又は前記金属化合物を構成する金属に対し、1~100モル%の範囲内の酢酸を含有することを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物。
  11.  請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の近赤外線吸収性組成物を用いたことを特徴とする近赤外線吸収性膜。
  12.  請求項11に記載の近赤外線吸収性膜を具備することを特徴とする固体撮像素子用イメージセンサー。
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