WO2022138825A1 - 着色樹脂組成物、光学フィルター、および、光学フィルターの製造方法 - Google Patents
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- C09B23/04—Methine or polymethine dyes, e.g. cyanine dyes the polymethine chain containing an odd number of >CH- or >C[alkyl]- groups one >CH- group, e.g. cyanines, isocyanines, pseudocyanines
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Definitions
- the present disclosure relates to a colored resin composition, an optical filter, and a method for manufacturing the optical filter.
- the digital camera is equipped with a solid-state image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
- the solid-state image sensor includes an infrared light cut filter.
- the infrared light cut filter absorbs the infrared light incident on the infrared light cut filter, thereby causing infrared light to a photoelectric conversion element located on the opposite side of the infrared light cut filter from the incident side of the light. Suppresses the incident.
- the accuracy of detecting visible light in the photoelectric conversion element is improved. Therefore, the noise contained in the light in the visible region detected by the solid-state image sensor is reduced, and as a result, the color reproducibility in the image captured by the solid-state image sensor is improved.
- the solid-state image sensor As a solid-state image sensor, a solid-state image sensor capable of detecting not only visible light but also infrared light has been proposed.
- the solid-state image sensor When the solid-state image sensor is capable of detecting both infrared light and visible light, the solid-state image sensor includes the above-mentioned infrared light cut filter and an infrared light transmission filter. There is.
- the infrared light cut filter is formed by the following method.
- an infrared light cut filter is formed by adding an inorganic substance that absorbs infrared light to glass.
- the infrared light cut filter is formed by applying a substance that absorbs infrared light onto a glass plate.
- the infrared light cut filter is formed by using a colored resin composition containing a dye that absorbs infrared light. The method using the colored resin composition is more advantageous than the method using glass in terms of processability of the infrared light cut filter and thinning (see, for example, Patent Document 1).
- the colorant when an infrared light cut filter is formed using a colored resin composition, the colorant is associated with a colorant located in the vicinity of the colorant in the colored resin composition to form a colorant. It may absorb light in a wavelength band different from the wavelength band originally expected. As a result, in the infrared light cut filter formed by using the colored resin composition, the absorbance in the wavelength band originally expected for the colorant may decrease.
- the colorant forming the infrared light cut filter is heated, which may denature the colorant.
- the absorbance derived from the colorant contained in the infrared light filter after heating may be lower than the absorbance derived from the colorant contained in the infrared light cut filter before heating.
- a coating liquid for forming another filter may be applied to the infrared light cut filter.
- the colorant contained in the infrared light cut filter may elute into the solvent contained in the coating liquid. This may reduce the absorbance derived from the colorant expected in the infrared light cut filter.
- the present disclosure suppresses a decrease in the absorbance of the colorant contained in the colored resin composition, a decrease in the absorbance in the cured film due to heating of the colorant, and a decrease in the absorbance in the cured film due to a solvent in contact with the cured film. It is an object of the present invention to provide a colored resin composition, an optical filter, and a method for manufacturing the optical filter, which have been made possible.
- One aspect of the colored resin composition is a colorant having an absorption maximum in a wavelength band of 700 nm or more and 1100 nm or less, a first repeating unit represented by the following formula (1) and derived from an acrylic monomer containing an epoxy group, and a phenol.
- a second repeating unit derived from a monomer containing a sex hydroxyl group, a third repeating unit derived from an acrylic monomer having an aromatic ring represented by the following formula (2), or a fat ring represented by the following formula (3). It contains a copolymer containing a third repeating unit derived from an acrylic monomer having a formula structure, and a solvent.
- R1 is a hydrogen atom or a methyl group
- R2 is a single bond, a linear alkylene group having 1 or more carbon atoms, a branched chain alkylene group having 3 or more carbon atoms, or 1 carbon atom.
- R3 is an epoxy group.
- R4 is a hydrogen atom or a methyl group
- R5 is a single bond, a linear alkylene group having 1 or more carbon atoms, a branched chain alkylene group having 3 or more carbon atoms, or 1 carbon atom.
- R6 is a hydrogen atom or a predetermined substituent. In formula (2), when R6 is a substituent, m is an integer of 1 to 5.
- R7 is a hydrogen atom or a methyl group
- R8 is a single bond, a linear alkylene group having 1 or more carbon atoms, a branched chain alkylene group having 3 or more carbon atoms, or 1 carbon atom.
- R9 has an alicyclic structure having 3 or more carbon atoms.
- optical filter formed by using the above-mentioned colored resin composition.
- the colorant and the copolymer are included.
- One aspect of the method for producing an optical filter is to apply a coating liquid prepared by using a coloring resin composition containing a colorant, a copolymer, and a solvent to a substrate, and to cure the coating liquid. Including that.
- the colorant has an absorption maximum in a wavelength band of 700 nm or more and 1100 nm or less, and the copolymer contains a first repeating unit, a second repeating unit, and a third repeating unit.
- the first repeating unit is represented by the above formula (1) and is derived from an acrylic monomer containing an epoxy group
- the second repeating unit is derived from a monomer containing a phenolic hydroxyl group
- the third repeating unit is derived from a monomer containing a phenolic hydroxyl group. It is derived from an acrylic monomer having an aromatic ring represented by the above formula (2), or derived from an acrylic monomer having an alicyclic structure represented by the above formula (3).
- the colored resin composition of the present disclosure contains a colorant, a copolymer, and a solvent.
- the colorant has an absorption maximum in the wavelength band of 700 nm or more and 1100 nm or less.
- the copolymer includes a first repeating unit, a second repeating unit, and a third repeating unit.
- the first repeating unit is represented by the following formula (1) and is derived from an acrylic monomer containing an epoxy group.
- the second repeating unit is derived from a monomer containing a phenolic hydroxyl group.
- the third repeating unit is derived from an acrylic monomer having an aromatic ring represented by the following formula (2), or derived from an acrylic monomer having an alicyclic structure represented by the following formula (3).
- R1 is a hydrogen atom or a methyl group
- R2 is a single bond, a linear alkylene group having 1 or more carbon atoms, a branched chain alkylene group having 3 or more carbon atoms, or 1 carbon atom.
- R3 is an epoxy group.
- R4 is a hydrogen atom or a methyl group
- R5 is a single bond, a linear alkylene group having 1 or more carbon atoms, a branched chain alkylene group having 3 or more carbon atoms, or 1 carbon atom.
- R6 is a hydrogen atom or a predetermined substituent. In formula (2), when R6 is a substituent, m is an integer of 1 to 5.
- R7 is a hydrogen atom or a methyl group
- R8 is a single bond, a linear alkylene group having 1 or more carbon atoms, a branched chain alkylene group having 3 or more carbon atoms, or 1 carbon atom.
- R9 has an alicyclic structure having 3 or more carbon atoms.
- the copolymer contains a first repeating unit and a second repeating unit. Therefore, the epoxy group of the first repeating unit and the phenolic hydroxyl group of the second repeating unit form a crosslinked structure in the heating step when forming the cured film, whereby the absorbance of the cured film changes due to heating. Is suppressed. In addition, since the first repeating unit and the second repeating unit form a crosslinked structure, the dye that is a colorant from the cured film is exposed to the solvent used when laminating other layers on the cured film. Is suppressed from elution. As described above, when the copolymer of the colored resin composition contains the first repeating unit and the second repeating unit, the cured film formed by using the colored resin composition, that is, the heat resistance of the optical filter and the resistance to the solvent. It is possible to increase.
- the copolymer further contains a third repeating unit. Therefore, the aromatic ring or alicyclic structure of the third repeating unit is located between the dye as a colorant and other dyes located in the vicinity of the dye, thereby suppressing the association of the dyes. It is possible to form a distance between the dyes. As a result, deterioration of the spectral characteristics at the wavelength where absorption by the dye is expected can be suppressed. As a result, the decrease in the absorbance of the colorant contained in the colored resin composition is suppressed. Furthermore, the decrease in absorbance in the cured film formed by using the colored resin composition is suppressed.
- the optical filter formed by using the colored resin composition may be arranged adjacent to other filters in the application target of the optical filter.
- the colorant contained in the colored resin composition is a dye
- a part of the colorant contained in the optical filter may be transferred to another filter adjacent to the optical filter due to the passage of time and heating of the object to be applied. It may move and, as a result, reduce the absorbance of the optical filter.
- the optical filter using the coloring composition of the present disclosure when the optical filter which is a cured film is formed, the phenolic hydroxyl group forms a crosslinked structure with the epoxy group, and thus is included in the optical filter. The colorant is prevented from moving toward other filters. As a result, the decrease in absorbance in the optical filter is suppressed.
- the colorant has an absorption maximum in the wavelength band of 700 nm or more and 1100 nm or less.
- the molar absorption coefficient ⁇ (mol -1 , L, cm -1 ) at the wavelength at which the colorant has the absorption maximum satisfies the following formula. ⁇ ⁇ 3.0 ⁇ 10 4
- the optical filters used in optical sensors used in image display devices and solid-state image sensors shall have a film thickness of several hundred nm or more and several ⁇ m or less. Is required.
- the colored resin composition capable of achieving the absorbance required for a thin-film optical filter.
- the colored resin composition can be adjusted so that the transmittance at a wavelength at which the colorant has an absorption maximum is 10% or less.
- the colored resin composition can contain many copolymers, solvents and the like. This makes it possible to increase the amount of colorant that can be dissolved in the solvent.
- the colored resin composition can also contain components other than the colorant, the copolymer, and the solvent.
- the other component may be, for example, a cross-linking agent or a polymerizable monomer.
- the colored resin composition needs to contain a large amount of the colorant in order to exhibit a predetermined absorbance. It is difficult for the colored resin composition to contain a copolymer to such an extent that it can have a desired viscosity. As a result, it is difficult to form a coating film having a desired thickness, and thus an optical filter.
- the colorant may be, for example, any of a cyanine pigment, a phthalocyanine pigment, a squarylium pigment, a croconium pigment, a diimonium pigment, a dithiol metal complex pigment, a phthalocyanine pigment, an oxonol pigment, and a pyrromethene pigment.
- These dyes are dyes.
- the colorant is preferably a cyanine dye in terms of high solubility in a solvent and high molar extinction coefficient.
- the cyanine pigment comprises a polymethine and a cation having a nitrogen-containing heterocycle located at each end of the polymethine and a tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate anion.
- the cyanine dye may have a structure represented by the following formula (4).
- X is one methine or polymethine.
- the hydrogen atom bonded to the carbon atom contained in methine may be replaced with a halogen atom or an organic group.
- Polymethin may have a cyclic structure containing carbons forming the polymethin. The cyclic structure can contain three consecutive carbons in the multiple carbons forming the polymethine. When the polymethin has a cyclic structure, the polymethin may have 5 or more carbon atoms. Each nitrogen atom is contained in a 5-membered or 6-membered heterocycle. The heterocycle may be fused.
- Y ⁇ is an anion.
- the cyanine dye may have a structure represented by the following formula (5).
- n is an integer of 1 or more. n indicates the number of repeating units contained in the polymethine chain.
- R10 and R11 are hydrogen atoms or organic groups.
- R12 and R13 are hydrogen atoms or organic groups.
- R12 and R13 are preferably linear alkyl groups having 1 or more carbon atoms or branched chain alkyl groups. Each nitrogen atom is contained in a 5-membered or 6-membered heterocycle. The heterocycle may be fused.
- the cyclic structure when polymethine contains a cyclic structure, has, for example, an unsaturated bond having at least one unsaturated bond such as an ethylenic double bond, and the unsaturated bond. May have a cyclic structure that electronically resonates as part of the polymethine chain.
- Such a cyclic structure may be, for example, a cyclopentene ring, a cyclopentadiene ring, a cyclohexene ring, a cyclohexadiene ring, a cycloheptene ring, a cyclooctene ring, a cyclooctadiene ring, a benzene ring, or the like. Any of these cyclic structures may have a substituent.
- the compound in which n is 1 is cyanine
- the compound in which n is 2 is carbocyanine
- the compound in which n is 3 is dicarbocyanine.
- the compound in which n is 4 is tricarbocyanine.
- the organic group of R10 and R11 may be, for example, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group.
- the alkyl group includes, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group and an octyl group.
- Nonyl group, decyl group and the like are examples of the alkyl group, decyl group and the like.
- the aryl group may be, for example, a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, or the like.
- the aralkyl group may be, for example, a benzyl group, a phenylethyl group, a phenylpropyl group and the like.
- the alkenyl group may be, for example, a vinyl group, an allyl group, a propenyl group, an isopropenyl group, a butenyl group, a hexenyl group, a cyclohexenyl group, an octenyl group and the like.
- each organic group may be substituted with a halogen atom or a cyano group.
- Halogen atoms may be fluorine, bromine, chlorine and the like.
- the substituted organic group may be, for example, a chloromethyl group, a chloropropyl group, a bromoethyl group, a trifluoropropyl group, a cyanoethyl group and the like.
- R12 or R13 may be, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, isopentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, octyl. It may be a group, a nonyl group, a decyl group, or the like.
- the heterocycle containing each nitrogen atom may be, for example, pyrrole, imidazole, thiazole, pyridine and the like.
- the cation contained in such a cyanine dye may have, for example, a structure represented by the following formulas (6) and (7).
- the cation contained in the cyanine dye may have, for example, a structure represented by the following formulas (8) to (47). That is, each nitrogen atom contained in the cyanine dye may be contained in the cyclic structure shown below.
- Y ⁇ of the formula (4) is, for example, tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate anion ([(C 2 F 5 ) 3 PF 3 ] ⁇ ) (FAP).
- the FAP has a structure represented by the following formula (48).
- the coating liquid containing the colored resin composition is heated to about 200 ° C., whereby an optical filter which is a cured film is formed from the coating film.
- the cyanine pigment is heated to about 200 ° C., the absorbance of the cyanine pigment may change because the structure of the cyanine pigment after heating changes from the structure of the cyanine pigment before heating.
- FAP has a molecular weight and a molecular structure that can be located in the vicinity of the polymethine chain in the cyanine dye, it is possible to prevent the polymethine chain of the cyanine dye from being cleaved by heating the cyanine dye. Therefore, the change in the absorbance of the infrared light contained in the cyanine dye due to the heating of the cyanine dye is suppressed, and as a result, the change in the absorbance of the cured film formed from the colored resin composition is suppressed. To.
- the colored resin composition contains a copolymer.
- the copolymer may contain repeating units derived from a monomer containing an ethylenic double bond.
- Monomers containing ethylenic double bonds are, for example, ethylene compounds, maleimide compounds, acrylates, and methacrylate compounds. According to these monomers, a plurality of monomers are polymerized as the polymerization using the ethylenic double bond contained in the monomers proceeds. Thereby, a copolymer can be obtained.
- the copolymer includes a first repeating unit, a second repeating unit, and a third repeating unit.
- the first repeating unit is derived from an acrylic monomer having an epoxy group.
- the second repeating unit is derived from a monomer having a phenolic hydroxyl group.
- the third repeating unit is derived from an acrylic monomer having an aromatic ring or an acrylic monomer having an alicyclic ring type.
- the first repeating unit is derived from the first monomer, which is an acrylic monomer having an epoxy group, and has a structure represented by the following formula (1).
- R1 is a hydrogen atom or a methyl group
- R2 is a single bond, a linear alkylene group having 1 or more carbon atoms, a branched alkylene group having 3 or more carbon atoms, and the like. Alternatively, it is an oxyalkylene group having 1 or more carbon atoms.
- R2 may be, for example, a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a propylene group, a butylene group and the like.
- R3 is an epoxy group.
- the first monomer is, for example, glycidyl (meth) acrylate, 2-methylglycidyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate glycidyl ether and the like. It's okay.
- the acrylic monomer is preferably glycidyl (meth) acrylic acid, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylic acid, or 4-hydroxybutyl (meth) acrylate glycidyl ether. It is more preferably glycidyl (meth) acrylate, and particularly preferably glycidyl methacrylate. It should be noted that these acrylic monomers are also preferable in that they are easily available.
- the second repeating unit is derived from the second monomer, which is a monomer having a phenolic hydroxyl group.
- the phenolic hydroxyl group has high reactivity with the epoxy group.
- the phenolic hydroxyl group reacts with the epoxy group to form a crosslinked structure, which enhances the heat resistance and solvent resistance of the optical filter containing the copolymer. Since the phenolic hydroxyl group exhibits weak acidity, it is unlikely that a cross-linking reaction with an epoxy group will occur during the formation of the copolymer. On the other hand, the phenolic hydroxyl group causes a cross-linking reaction with the epoxy group when the coating film formed from the coating liquid containing the copolymer is heated.
- the viscosity of the coating liquid is less likely to increase as compared with the case where the copolymer has a cross-linking structure caused by a cross-linking reaction that occurs before the formation of the coating film, so that the coating liquid can be easily applied.
- the second monomer is, for example, 4-hydroxystyrene, p-isopropenylphenol, 4-hydroxyphenyl (meth) acrylate, 4-hydroxybenzyl (meth) acrylate, 4-hydroxyphenylyl (meth) acrylate, and , N-Hydroxyphenylmaleimide and the like.
- the second monomer is preferably hydroxystyrene, 4-hydroxyphenyl (meth) acrylate, 4-hydroxybenzyl (meth) acrylate, and N-hydroxyphenylmaleimide, preferably (meth).
- the copolymer produced by using the monomer having a phenolic hydroxyl group contains a phenolic hydroxyl group as a side chain.
- the copolymer further contains a third repeating unit.
- the third repeating unit is derived from a third monomer, which is an acrylic monomer having an aromatic ring, or a third monomer, which is an acrylic monomer having an alicyclic structure.
- the third monomer having an aromatic ring has a structure represented by the following formula (2).
- the third monomer having an alicyclic structure has a structure represented by the following formula (3).
- the third monomer having an aromatic ring is, for example, benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, phenethyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, 2- It may be hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, o-phenoxyphenylethyl (meth) acrylate, 2-naphthyl (meth) acrylate, 9-anthrylmethyl (meth) acrylate and the like.
- the third monomer is preferably benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, phenethyl (meth) acrylate, and phenoxyethyl (meth) acrylate.
- Phenyl (meth) acrylate is more preferred, and phenyl methacrylate is particularly preferred.
- the third monomer having an alicyclic structure is, for example, cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, (meth). It may be dicyclopentanyl acrylate, 4-t-butylcyclohexyl (meth) acrylate.
- the copolymer contains the first repeating unit in a ratio of 7.5% by weight or more and 17.5% by weight or less with respect to the total weight of the copolymer, and in the copolymer, the weight of the first repeating unit (W1).
- the ratio (W2 / W1) of the weight (W2) of the second repeating unit to) is preferably 1.0 or more and 3.0 or less.
- the copolymer preferably contains a third repeating unit of 65% by weight or more based on the total weight of the copolymer.
- the copolymer suppresses the association of the colorant when forming the cured film, and suppresses the deterioration of the spectral characteristics at the wavelength where absorption by the colorant is expected. Be done.
- the glass transition temperature of the copolymer is preferably 75 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher.
- the glass transition temperature is 75 ° C. or higher, when a cured film is formed using the colored resin composition of the present disclosure, the spectral characteristics at the wavelength expected to be absorbed by the colorant contained in the formed cured film It is possible to increase the certainty of suppressing deterioration.
- the molecular weight of the copolymer is preferably 30,000 or more and 150,000 or less, and more preferably 50,000 or more and 150,000 or less.
- the molecular weight of the copolymer is included in this range, when a cured film is formed using the colored resin composition of the present disclosure, the colorant contained in the formed cured film is expected to be absorbed at a wavelength. It is possible to increase the certainty of suppressing the deterioration of the spectral characteristics.
- the average molecular weight of the copolymer is the weight average molecular weight.
- the weight average molecular weight of the copolymer can be measured, for example, by gel permeation chromatography.
- the copolymer may contain a monomer other than the above-mentioned first monomer, second monomer, and third monomer.
- the first monomer, the second monomer, and the monomers other than the third monomer are, for example, (meth) acrylic acid alkyl ester compounds, aromatic alkenyl compounds, vinyl cyanide compounds, acrylamide compounds, maleimide compounds, and the like. good.
- Examples of the (meth) acrylic acid alkyl ester compound include methyl (meth) acrylic acid, ethyl (meth) acrylic acid, n-butyl (meth) acrylic acid, iso-butyl (meth) acrylic acid, and tert (meth) acrylic acid.
- the aromatic alkenyl compound may be, for example, styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene and the like.
- the vinyl cyanide compound may be, for example, acrylonitrile, methacrylonitrile, or the like.
- the acrylamide compound may be, for example, acrylamide, methacrylamide, or the like.
- the maleimide compound may be, for example, N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide or the like.
- the colored resin composition contains a solvent as described above. Depending on the solvent, it is possible to adjust the viscosity of the colored resin composition containing the colorant and the copolymer. This facilitates the application of the coating liquid containing the colored resin composition when the cured film is formed using the colored resin composition.
- the solvent has compatibility with colorants and copolymers, has high volatility to the extent that it can be volatilized in the process of forming the cured film, and causes unevenness in the cured film when the solvent volatilizes. It is preferable to satisfy that it does not occur.
- the solvent may be an ester solvent, an alcohol ether solvent, a ketone solvent, an aromatic solvent, an amide solvent, an alcohol solvent and the like.
- the ester solvent may be, for example, methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, t-butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate and the like.
- the alcohol ether solvent is, for example, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, 3-methoxy-1-butanol, and 3-methoxy-3-methyl-1-. It may be butanol or the like.
- the ketone solvent may be, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone or the like.
- the aromatic solvent may be, for example, benzene, toluene, xylene and the like.
- the amide-based solvent may be, for example, formamide, dimethylformamide, or the like.
- the alcohol solvent may be, for example, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, s-butanol, t-butanol, diacetone alcohol, 2-methyl-2-butanol and the like. ..
- the contents of the colorant, the copolymer, and the solvent can be appropriately selected depending on the purpose for which the colored composition is used.
- the weight of the copolymer is preferably 10 parts by weight or more and 70 parts by weight or less.
- the percentage (100 ⁇ WC / WS) of the weight of the colorant (WC) with respect to the weight of the solvent (WS) is preferably 0.6% by weight or more and 30% by weight or less.
- the optical filter used in an image display device, a solid-state image pickup device, or the like is required to have a thickness of several hundred nm or more and several ⁇ m or less. In order to achieve the desired absorbance with a thin optical filter, it is necessary that a predetermined amount or more of the colorant is dissolved in the solvent in the colored resin composition for forming the optical filter.
- the thin-film optical filter can have sufficient absorbance as an optical filter. Is.
- the ratio of the weight of the colorant dissolved in the solvent to the weight of the solvent is 30% by weight or less, the colorant dissolved in the solvent is caused by the volatilization of the solvent at the time of forming the optical filter. Therefore, precipitation on the surface of the optical filter is suppressed.
- the colorant is dissolved in the solvent, it is possible to prevent the colorant from precipitating when the optical filter is formed, thereby suppressing the transparency of the optical filter from being lowered. Further, it is possible to suppress the occurrence of unevenness due to the precipitate containing the colorant on the surface of the optical filter, thereby suppressing the variation in the thickness of the optical filter.
- the colored resin composition can contain additives in addition to the colorant, the copolymer, and the solvent.
- Additives may be, for example, leveling agents, antioxidants, light stabilizers, antistatic agents and the like.
- a copolymer can be obtained by polymerizing the first monomer, the second monomer, and the third monomer using the above-mentioned first monomer, second monomer, and monomer mixture containing at least the third monomer.
- radical polymerization can be used as the method for polymerizing the monomer. Radical polymerization includes solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization and the like. Of these, it is preferable to polymerize the first monomer, the second monomer, and the third monomer by using solution polymerization. According to solution polymerization, it is easy to adjust the weight average molecular weight of the copolymer.
- the polymerization solvent that can be used in solution polymerization is a solvent that can dissolve the monomer and the polymerization initiator.
- the polymerization solvent is, for example, methanol, ethanol, 1-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, propylene glycol monomethyl ether and the like.
- the percentage (100 ⁇ WM / WS) of the total weight (WM) of the monomer with respect to the weight (WS) of the polymerization solvent is preferably 10% by weight or more and 60% by weight or less, and is 20% by weight or more and 50% by weight or less. Is more preferable. When the percentage is 20% by weight or more, it is possible to suppress the residual monomer and suppress the decrease in the molecular weight of the obtained copolymer. Further, when the percentage is 60% by weight or less, it becomes easy to control the heat generation of the solution.
- the molecular weight of the copolymer can be controlled by adjusting the concentration of the radical polymerization initiator in the polymerization solution.
- the polymerization initiator may be, for example, an organic peroxide, an azo-based polymerization initiator, or the like.
- the organic peroxide may be, for example, di (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate or the like.
- the azo-based polymerization initiator may be, for example, 2,2'-azobisisobutyronitrile or the like.
- the polymerization reaction only one kind of the exemplified polymerization initiator may be used, or two or more kinds may be used.
- the amount of the polymerization initiator used can be appropriately set according to the combination of the monomers to be polymerized, the conditions of the polymerization reaction, and the like.
- the entire amount of the monomer may be added to the polymerization solvent at once.
- a part of the monomer may be added to the polymerization solvent, and the remaining monomer may be added dropwise to the polymerization solvent.
- the monomer may be added to the polymerization solvent by dropping the entire amount of the monomer into the polymerization solvent.
- the monomer is added to the polymerization solvent, it is preferable that at least a part of the total amount of the monomer is added dropwise to the polymerization solvent. This makes it easier to control the heat generation in the polymerization reaction as compared with the case where the entire amount of the monomer is added to the polymerization solvent at one time.
- the entire amount of the polymerization initiator may be added to the polymerization solvent at once.
- a part of the polymerization initiator may be added to the polymerization solvent, and the remaining polymerization initiator may be added dropwise to the polymerization solvent.
- the entire amount of the polymerization initiator may be added dropwise to the polymerization solvent. It is preferable that the polymerization initiator is added dropwise to the polymerization solvent together with the monomer. In this case, it is easy to control the polymerization reaction. Further, it is preferable to drop the polymerization initiator after the dropping of the monomer to the polymerization solvent is completed.
- the period for dropping the monomer into the polymerization solvent and the period for dropping the polymerization initiator into the polymerization solvent do not have to overlap, and at least a part of the period for dropping the monomer into the polymerization solvent is polymerization. It may overlap with the period during which the initiator is added dropwise to the polymerization solvent.
- the optimum range of polymerization temperature depends on the type of polymerization solvent and the like.
- the polymerization temperature may be, for example, a temperature included in the range of 50 ° C. or higher and 110 ° C. or lower.
- the optimum range of the polymerization time depends on the type of the polymerization initiator, the polymerization temperature and the like. For example, when 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate is used as the polymerization initiator and the polymerization temperature is set to 95 ° C., the polymerization time is about 6 hours. Is preferable.
- the reaction solution containing the copolymer obtained by the polymerization reaction may be used for producing the colored resin composition without performing any treatment other than the polymerization reaction.
- the copolymer may be isolated from the reaction solution after the polymerization reaction. For the isolation of the copolymer, filtration, purification, or the like can be used.
- the percentage (100 x WM / W (M + P)) of the weight (WM) of the acrylic monomer to the sum (W (M + P)) of the weight of the copolymer and the weight of the monomers constituting the copolymer is 20% or less. Is preferable.
- the monomer constituting the copolymer is a monomer corresponding to the repeating unit constituting the copolymer.
- the copolymer contains a first repeating unit, a second repeating unit, and a third repeating unit. Therefore, the monomer corresponding to the unit structure constituting the copolymer forms the first monomer for forming the first repeating unit, the second monomer for forming the second repeating unit, and the third repeating unit.
- the percentage (100 ⁇ WM / W (M + P)) of the weight (WM) of the above is preferably 20% or less.
- the percentage (100 ⁇ WM / W (M + P)) of the weight of the monomer (WM) to the sum (W (M + P)) of the weight of the copolymer and the weight of the monomers constituting the copolymer is 10%. It is more preferably less than or equal to, and even more preferably 3% or less.
- the weight of the copolymer and the weight of the monomer can be quantified based on the analysis result of the copolymer.
- the method for analyzing the copolymer may be, for example, gas chromatography amount analysis (GC-MS), nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), infrared spectroscopy (IR), or the like.
- the method of changing the ratio of the weight of the monomer (WM) to the sum of the weight of the copolymer and the weight of the monomer (W (M + P)) is, for example, a method of changing the polymerization time and a method of changing the polymerization temperature. And so on. Further, the method of changing the ratio of the weight of the monomer (WM) to the sum of the weight of the copolymer and the weight of the monomer (W (M + P)) is to change the concentration of the monomer and the radical polymerization initiator at the start of the polymerization reaction. It may be a method of changing.
- the method of changing the ratio of the weight of the monomer (WM) to the sum of the weight of the copolymer and the weight of the monomer (W (M + P)) may be a method of changing the purification conditions after the polymerization reaction.
- the method of changing the polymerization time is preferable because the control for changing the weight ratio of the monomer is highly accurate.
- a colored resin composition can be produced by mixing the above-mentioned colorant, copolymer, and solvent using a mixing device.
- the method for producing the colored resin composition may include a step of mixing the colorant, the copolymer, and the solvent to form a mixed solution, and then a step of filtering the mixed solution. According to the filtration step of the mixed solution, it is possible to remove foreign substances and insoluble substances in the environment from the colored resin composition.
- a filtration filter can be used to filter the mixed solution.
- the absorbance of the cured film formed from the colored resin composition of the present disclosure is evaluated by the following method. First, the colored resin composition is coated on a transparent material to form a coating film. The coating film is then heated to volatilize the solvent contained in the coating film, thereby forming a cured film. The absorbance of the formed cured film with respect to infrared light is evaluated.
- the film thickness of the cured film is preferably, for example, a thickness included in the range of 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, but is not particularly limited.
- the transmittance spectrum in the cured membrane is measured.
- the transmittance spectrum of the cured film is measured using a spectrophotometer capable of measuring the transmittance of the cured film from the wavelength band of ultraviolet light to the wavelength band of infrared light.
- the absorbance of the cured film is calculated.
- the transmittance T is the ratio (TL / IL) of the transmitted light intensity (TL) to the incident light intensity (IL) when infrared light is transmitted through the cured film of the colored resin composition. ). That is, in the cured film, the intensity of the transmitted light when the intensity of the incident light is 1, is the transmittance T. The value obtained by multiplying the transmittance T by 100 is the transmittance percent% T.
- the colored resin composition of the present disclosure is used for manufacturing an optical filter.
- the optical filter may be used in a single layer, that is, in a state having no other layers other than the optical filter.
- the optical filter may be included in a laminate comprising an optical filter and another layer in contact with the optical filter.
- the other layer may be, for example, a color filter.
- the method for producing an optical filter includes applying a coating liquid prepared by using a coloring resin composition containing a colorant, a copolymer, and a solvent to a substrate, and curing the coating liquid.
- the base material may be, for example, a transparent resin plate, a transparent film, a transparent glass plate, an image pickup device, or the like.
- a spin coater, a bar coater, a roll coater, a gravure coater, an offset coater, a spray and the like can be used.
- an optical filter By heating the coating film formed by applying the colored resin composition, the solvent is removed from the colored resin composition and a cured film is formed. Thereby, an optical filter can be obtained.
- a hot plate, an oven, or the like can be used to heat the coating film. If necessary, it is also possible to form an optical filter having a predetermined pattern by performing a treatment using photolithography and dry etching on the cured film after forming the cured film.
- a colored resin composition in which the percentage of the weight of the colorant with respect to the weight of the solvent is 0.6% by weight or more and 30% by weight or less in the production of the optical filter. Further, in the production of the optical filter, it is preferable to use a colored resin composition containing a colorant having a molar extinction coefficient ⁇ of 3.0 ⁇ 104 or more at a wavelength having an absorption maximum.
- the optical filter of the present disclosure can suppress the transmission of near-infrared light to the side opposite to the incident side of the optical filter. That is, the optical filter absorbs the light incident on the optical filter, thereby suppressing the light incident on the optical filter from passing through the optical filter. Therefore, the optical filter can be applied to, for example, a heat insulating film. Further, for example, an optical filter can be applied to an optical product, and the optical product may be, for example, an image pickup device and a display. Further, for example, it is also possible to apply an optical filter to a member forming sunglasses.
- the temperature inside the flask was raised to 95 ° C., and the monomer solution and the polymerization initiator solution were simultaneously added dropwise over 3 hours. Then, the mixture of the monomer solution and the polymerization initiator solution is reacted at 95 ° C. for 2 hours, and then 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate (0.6 g) is added. rice field. Further, the mixed solution to which the polymerization initiator was added was reacted at 95 ° C. for 3 hours, and then diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate so that the polymer concentration became 20% by weight to obtain a 20% by weight polymer solution. Obtained. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 78,300 and the residual monomer amount (100 ⁇ WM / W (M + P)) in the 20% by weight polymer solution was 1.6%.
- Production Example 1-1 the same method as in Production Example 1-1 was used except that the monomer solution was changed to a mixed solution of phenyl methacrylate (160.0 g) and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g). A 20 wt% polymer solution of Production Example 1-4 was obtained. It was found that the weight average molecular weight of the polymer was 57,700 and the amount of residual monomers in the 20% by weight polymer solution was 1.9%.
- Production Example 1-1 except that the monomer solution was changed to a mixed solution of 4-hydroxyphenyl methacrylate (48.0 g), phenyl methacrylate (112.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g).
- a 20 wt% polymer solution of Production Example 1-5 was obtained in the same manner as in 1-1. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 88,000 and the amount of residual monomers in the 20% by weight polymer solution was 2.1%.
- Production Example 1-1 the same method as in Production Example 1-1 was used except that the monomer solution was changed to a mixed solution of methyl methacrylate (160.0 g) and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g). A 20 wt% polymer solution of Production Example 1-6 was obtained. It was found that the weight average molecular weight of the polymer was 51,000 and the amount of residual monomers in the 20% by weight polymer solution was 2.1%.
- the weight average molecular weight and the amount of residual monomer were determined by the following methods.
- Weight average molecular weight For the 20% by weight polymer solution of each production example, the weight average molecular weight (Mw) was determined by the following conditions using gel permeation chromatography (GPC).
- the monomer solution is made of glycidyl methacrylate (32.0 g), 4-hydroxyphenyl methacrylate (16.0 g), phenyl methacrylate (112.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g).
- a 20 weight polymer% solution of Production Example 2-1 was obtained in the same manner as in Production Example 1-1 except that the solution was changed to a mixed solution. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 67,100 and the amount of residual monomers in the 20% by weight polymer solution was 1.7%.
- the monomer solution is a mixed solution of glycidyl methacrylate (16.0 g), 4-hydroxyphenyl methacrylate (32.0 g), phenyl methacrylate (112.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g).
- a 20% by weight polymer solution of Production Example 2-3 was obtained in the same manner as in Production Example 1-1 except that the solution was changed to. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 82,000 and the residual monomer amount of the 20% by weight polymer solution was 1.7%.
- the monomer solution is a mixed solution of glycidyl methacrylate (12.0 g), 4-hydroxyphenyl methacrylate (36.0 g), phenyl methacrylate (112.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g).
- a 20% by weight polymer solution of Production Example 2-4 was obtained in the same manner as in Production Example 1-1 except that the solution was changed to. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 83,800 and the residual monomer amount of the 20% by weight polymer solution was 1.6%.
- the monomer solution is a mixed solution of glycidyl methacrylate (9.6 g), 4-hydroxyphenyl methacrylate (38.4 g), phenyl methacrylate (112.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g).
- a 20% by weight polymer solution of Production Example 2-5 was obtained in the same manner as in Production Example 1-1 except that the solution was changed to. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 85,300 and the residual monomer amount of the 20% by weight polymer solution was 1.7%.
- the monomer solution is a mixed solution of glycidyl methacrylate (8.0 g), 4-hydroxyphenyl methacrylate (40.0 g), phenyl methacrylate (112.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g).
- a 20% by weight polymer solution of Production Example 2-6 was obtained in the same manner as in Production Example 1-1 except that the solution was changed to. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 85,500 and the residual monomer amount of the 20% by weight polymer solution was 1.6%.
- the monomer solution is a mixed solution of glycidyl methacrylate (28.0 g), 4-hydroxyphenyl methacrylate (28.0 g), phenyl methacrylate (104.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g).
- a 20% by weight polymer solution of Production Example 2-7 was obtained in the same manner as in Production Example 1-1 except that the solution was changed to. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 76,900 and the residual monomer amount of the 20% by weight polymer solution was 1.7%.
- the monomer solution is a mixed solution of glycidyl methacrylate (18.4 g), 4-hydroxyphenyl methacrylate (37.6 g), phenyl methacrylate (104.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g).
- a 20% by weight polymer solution of Production Example 2-8 was obtained in the same manner as in Production Example 1-1 except that the solution was changed to. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 84,000 and the residual monomer amount of the 20% by weight polymer solution was 1.9%.
- the monomer solution is a mixed solution of glycidyl methacrylate (16.0 g), 4-hydroxyphenyl methacrylate (40.0 g), phenyl methacrylate (104.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g).
- a 20% by weight polymer solution of Production Example 2-9 was obtained in the same manner as in Production Example 1-1 except that the solution was changed to. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 89,300 and the residual monomer amount of the 20% by weight polymer solution was 1.5%.
- the monomer solution is a mixed solution of glycidyl methacrylate (32.0 g), 4-hydroxyphenyl methacrylate (32.0 g), phenyl methacrylate (96.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g).
- a 20% by weight polymer solution of Production Example 2-10 was obtained in the same manner as in Production Example 1-1 except that the solution was changed to. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 90,400 and the residual monomer amount of the 20% by weight polymer solution was 1.6%.
- the monomer solution is a mixed solution of glycidyl methacrylate (40.0 g), 4-hydroxyphenyl methacrylate (40.0 g), phenyl methacrylate (80.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (20.0 g).
- a 20% by weight polymer solution of Production Example 2-11 was obtained in the same manner as in Production Example 1-1 except that the solution was changed to. It was found that the weight average molecular weight of the copolymer was 92,600 and the residual monomer amount of the 20% by weight polymer solution was 1.5%.
- Test Example 1 In Test Example 1, six kinds of colored resin compositions were obtained by using the copolymers of Production Examples 1-1 to 1-6 by the following methods. Further, a cured film was formed from each colored resin composition. Then, in the cured film, the absorbance before the test, after the solvent resistance test, and after the heat resistance test was calculated by the method described below. When forming the cured film of each test example, the cured film used for the solvent resistance test described below and the cured film used for the heat resistance test were separately formed.
- a coating solution containing a cyanine pigment (0.3 g), a 20 wt% polymer solution (15.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (10 g) was prepared.
- the dye represented by the above formula (6) is used as the cyanine dye, and six kinds of polymers or copolymers obtained by the above-mentioned Production Examples 1-1 to 1-6 are included.
- a polymer solution was used.
- the coating liquid was applied onto the transparent substrate, and the coating film was dried. Then, the coating film was heated at 230 ° C. for 10 minutes to be cured to obtain a cured film of Test Example 1-6 from Test Example 1-1 having a thickness of 1.0 ⁇ m.
- the absorbance of Test Examples 1-1 to 1-5 before the resistance test was 0.96, and the cured film of Test Examples 1-1 to 1-5 was 0.8. It was confirmed that it had the above absorbance.
- the absorbance of Test Example 1-6 before the resistance test was 0.50, and the cured film of Test Example 1-6 was found to have an absorbance of less than 0.8.
- the absorbance in the cured film of Test Example 1-1 and the cured film of Test Example 1-2 was 0.85.
- the absorbance in the cured film of Test Example 1-3 was 0.72.
- it was found that the absorbance in each of the cured film of Test Example 1-4, the cured film of Test Example 1-5, and the cured film of Test Example 1-6 was 0.05.
- the first repeating unit of the copolymer has an epoxy group. Moreover, it can be said that the solvent resistance of the cured film is enhanced by having the phenolic hydroxyl group in the second repeating unit.
- the change in absorbance due to the heat resistance test was small in the cured films of Test Examples 1-1 to Test Examples 1-3 and Test Example 1-5.
- the cured film of Test Example 1-4 it was found that the change in absorbance due to the heat resistance test was large. That is, from the comparison between the cured film of Test Example 1-1 to Test Example 1-3 and the cured film of Test Example 1-4, in the copolymer, the first repeating unit has an epoxy group and the second repeating unit. It can be said that the heat resistance of the cured film is enhanced by having the unit having a phenolic hydroxyl group.
- the copolymer containing the first repeating unit having an epoxy group and the second repeating unit having a phenolic hydroxyl group it can be said that both the solvent resistance and the heat resistance of the cured film are compatible. Further, from the comparison between the cured film of Test Example 1-4 and the cured film of Test Example 1-6, absorption is expected in the dye because the third repeating unit has an aromatic ring in the cured film before the resistance test. It can be said that the deterioration of the spectral characteristics at a certain wavelength is suppressed in the cured film.
- Test Example 2 11 kinds of cured films were obtained by using the copolymers of Production Examples 2-1 to 2-11 by the following methods. Then, in each cured film, the absorbance before the test, after the solvent resistance test, and after the heat resistance test was calculated by the above-mentioned method. When producing the cured film of each test example, the cured film used for the solvent resistance test and the cured film used for the heat resistance test were separately produced.
- a coating solution containing a cyanine dye (0.3 g), a 20 mass% polymer solution (15.0 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (10 g) was prepared.
- a cyanine dye 0.3 g
- a 20 mass% polymer solution 15.0 g
- propylene glycol monomethyl ether acetate 10 g
- 11 kinds of polymer solutions containing the copolymers obtained by the above-mentioned Production Examples 2-1 to 2-11 were prepared.
- the coating liquid was applied onto the transparent substrate, and the coating film was dried. Then, the coating film was cured by heating at 230 ° C. for 10 minutes to obtain a cured film of Test Example 2-11 from Test Example 2-1 having a thickness of 1.0 ⁇ m.
- the absorbance at 950 nm in the cured film before the test was 0.8 or more in Test Example 2-1 to Test Example 2-9, while in Test Example 2-10 and Test Example 2-11. It was found to be less than 0.8. From the comparison between the cured film of Test Example 2-1 to Test Example 2-9 and the cured film of Test Example 2-10 and Test Example 2-11, the ratio of the third repeating unit in the copolymer is 65% by weight or more. In the case of, it was confirmed that the spectral characteristics of the cured film before the test were maintained.
- the absorbance of the cured film of Test Example 2-1 was 0.02, the absorbance of the cured film of Test Example 2-2 was 0.85, and the cured film of Test Example 2-3.
- the absorbance at 0.82 was found to be 0.82.
- the absorbance of the cured film of Test Example 2-4 is 0.72, the absorbance of the cured film of Test Example 2-5 is 0.30, and the absorbance of the cured film of Test Example 2-6 is 0.05.
- the absorbance of the cured film of Test Example 2-7 is 0.85, the absorbance of the cured film of Test Example 2-8 is 0.80, and the absorbance of the cured film of Test Example 2-9 is 0.72. Was recognized. It was found that the absorbance of the cured film of Test Example 2-10 was 0.64, and the absorbance of the cured film of Test Example 2-11 was 0.55.
- the absorbance at 950 nm is 0.7 or more in Test Examples 2-2 to 2-4 and Test Examples 2-7 to 2-9.
- Test Example 2-1 and Test Example 2-5, Test Example 2-6, Test Example 2-10, and Test Example 2-11 it was found to be less than 0.7.
- the ratio of the first repeating unit in the copolymer is 7.5% by weight or more and 17.5% by weight or less, and the first repeating unit. It can be said that the solvent resistance of the cured film is enhanced when the ratio of the second repeating unit to the weight of the cured film is in the range of 1.0 or more and 3.0 or less.
- the absorbance in the cured film of Test Example 2-1 and the cured film of Test Example 2-2 was 0.80, and the cured film of Test Example 2-3.
- the absorbance at 0.82 was found to be 0.82. It was found that the absorbance of the cured film of Test Example 2-4 and the cured film of Test Example 2-5 was 0.80, and the absorbance of the cured film of Test Example 2-6 was 0.82. It was confirmed that the absorbance of the cured film of Test Example 2-7 was 0.72, and the absorbance of the cured film of Test Example 2-8 and the cured film of Test Example 2-9 was 0.80. Further, it was found that the absorbance of the cured film of Test Example 2-10 was 0.40, and the absorbance of the cured film of Test Example 2-11 was 0.21.
- the absorbance at 950 nm was found to be 0.7 or more in all of Test Examples 2-1 to 2-9. That is, it was found that the heat resistance of the cured film was maintained even if the ratio of the weight of the second repeating unit to the weight of the first repeating unit was changed in the range of 0.5 or more and 5.0 or less.
- the amount of change in absorbance in the cured membranes of Test Examples 2-10 and 2-11 was 0.28 or more, and the amount of change in absorbance in the cured membranes from Test Example 2-1 to Test Example 2-9. was found to be greater than. Therefore, it was found that the heat resistance was also lowered when the third repeating unit was less than 65% by weight in the copolymer.
- Test Example 3 will be described with reference to Table 5.
- a coating solution containing a cyanine dye (0.05 g), a 20% by weight polymer solution (15 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (10 g) was prepared. That is, the percentage of the weight of the colorant to the weight of the solvent was set to 0.23% by weight. In the coating liquid, it was found that the colorant was dissolved in the solvent. At this time, the dye represented by the above formula (6) was used as the cyanine dye, and the polymer solution containing the copolymer obtained by the above-mentioned Production Example 1-1 was used. The coating liquid was applied onto the transparent substrate, and the coating film was dried. Then, the coating film was heated at 230 ° C. for 10 minutes to be cured to obtain a cured film of Test Example 3-1 having a thickness of 1.0 ⁇ m.
- Test Example 3-2 In Test Example 3-1 the amount of cyanine pigment was changed from 0.05 g to 0.1 g. That is, the percentage of the weight of the colorant to the weight of the solvent was set to 0.45% by weight. In the coating liquid, it was found that the colorant was dissolved in the solvent. A cured film of Test Example 3-2 was obtained by the same method as in Test Example 3-1 except for the above.
- Test Example 3-3 In Test Example 3-1 the amount of cyanine pigment was changed from 0.05 g to 0.2 g. That is, the percentage of the weight of the colorant to the weight of the solvent was set to 0.91% by weight. In the coating liquid, it was found that the colorant was dissolved in the solvent. A cured film of Test Example 3-3 was obtained by the same method as in Test Example 3-1 except for the above.
- Test Example 3-4 In Test Example 3-1 the amount of cyanine pigment was changed from 0.05 g to 0.3 g. That is, the percentage of the weight of the colorant to the weight of the solvent was set to 1.4% by weight. In the coating liquid, it was found that the colorant was dissolved in the solvent. A cured film of Test Example 3-4 was obtained by the same method as in Test Example 3-1 except for the above.
- Test Example 3-5 In Test Example 3-1 the amount of cyanine pigment was changed from 0.05 g to 1.0 g. That is, the percentage of the weight of the colorant to the weight of the solvent was set to 4.5% by weight. In the coating liquid, it was found that the colorant was dissolved in the solvent. A cured film of Test Example 3-5 was obtained by the same method as in Test Example 3-1 except for the above.
- Test Example 3-1 the amount of cyanine pigment was changed from 0.05 g to 4.0 g. That is, the percentage of the weight of the colorant to the weight of the solvent was set to 18.2% by weight. In the coating liquid, it was found that the colorant was dissolved in the solvent. Except for this, a cured film of Test Example 3-6 was obtained by the same method as in Test Example 3-1.
- Test Example 3-7 In Test Example 3-1 the amount of cyanine pigment was changed from 0.05 g to 7 g. That is, the percentage of the weight of the colorant to the mass of the solvent was set to 31.8% by weight. In the coating liquid, it was found that the colorant was dissolved in the solvent. Except for this, a cured film of Test Example 3-7 was obtained by the same method as in Test Example 3-1.
- Test Example 3-8 In Test Example 3-1 the amount of cyanine pigment was changed from 0.05 g to 8 g. That is, the percentage of the weight of the colorant to the mass of the solvent was set to 36.4% by weight. In the coating liquid, it was found that the colorant was dissolved in the solvent. Except for this, a cured film of Test Example 3-8 was obtained by the same method as in Test Example 3-1.
- Test Example 3-7 and Test Example 3-8 it can be said that the absorbance of the cured film decreased due to the mass of the colorant.
- the optical film has a thickness of 1.0 ⁇ m. It was found to have sufficient absorbance as a filter.
- the weight of the solvent (WS) shown in Table 5 is the sum of the weight of the solvent used for adjusting the coating liquid and the weight of the solvent contained in the polymer solution.
- Test Example 4 will be described with reference to Table 6.
- a coating solution containing a diimonium dye (0.3 g, manufactured by ORGNICA, Dye1500), a 20 wt% polymer solution (15 g), and propylene glycol monomethyl ether acetate (10 g) was prepared.
- the molar extinction coefficient of the diimonium dye is 2.2 ⁇ 104, and the diimonium dye has a maximum absorbance at 960 nm.
- the polymer solution containing the copolymer obtained by the above-mentioned Production Example 1-1 was used.
- the coating liquid was applied onto the transparent substrate, and the coating film was dried. Then, the coating film was heated at 150 ° C. for 10 minutes to be cured to obtain a cured film of Test Example 4-1 having a thickness of 1.0 ⁇ m.
- Test Example 4-2 In Test Example 4-1 the amount of diimonium dye was changed to 1.0 g. A cured film of Test Example 4-2 was obtained by the same method as in Test Example 4-1 except for the above.
- Test Example 4-3 In Test Example 4-1 the amount of diimonium dye was changed to 1.5 g. A cured film of Test Example 4-3 was obtained by the same method as in Test Example 4-1 except for the above.
- Test Example 4-4 In Test Example 4-1 the diimonium dye was changed to a bisdithiobenzyl nickel dye (B1350 manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and the propylene glycol monomethyl ether acetate was changed to N-methyl-2-pyrrolidone.
- the molar extinction coefficient of the bisdithiobenzyl nickel dye is 2.8 ⁇ 104, and the bisdithiobenzyl nickel dye has a maximum absorbance at 860 nm.
- a cured film of Test Example 4-4 was obtained by the same method as in Test Example 4-1 except for the above.
- Test Example 4-5 In Test Example 4-4, the amount of bisdithiobenzyl nickel dye was changed to 1.0 g. Except for this, a cured film of Test Example 4-5 was obtained by the same method as in Test Example 4-4.
- Test Example 4-6 In Test Example 4-1 the diimonium dye was changed to a phthalocyanine dye (Patent No. 6229875, the structure described in Example 1). The molar extinction coefficient of the phthalocyanine dye is 5.0 ⁇ 104 , and the phthalocyanine dye has a maximum absorbance at 920 nm. A cured film of Test Example 4-6 was obtained by the same method as in Test Example 4-1 except for the above.
- Test Example 4-7 In Test Example 4-1 the amount of phthalocyanine dye was changed to 1.0 g. A cured film of Test Example 4-7 was obtained by the same method as in Test Example 4-1 except for the above.
- Test Example 4-8 In Test Example 4-1 the diimonium dye was changed to a cyanine dye (formula (33) above). The molar extinction coefficient of the cyanine dye is 1.4 ⁇ 105 , and the cyanine dye has a maximum absorbance at 830 nm. A cured film of Test Example 4-8 was obtained by the same method as in Test Example 4-1 except for the above.
- the cured film of Test Example 4-1 has an absorbance of 0.2
- the cured film of Test Example 4-2 has an absorbance of 0.4
- the cured film of Test Example 4-3 has an absorbance of 0.4. It was found that the absorbance was 0.5. Further, in the cured film of Test Example 4-3, it was found that a large number of lumps of the colorant were deposited on the surface of the cured film. It was found that the absorbance of the cured film of Test Example 4-4 was 0.2, and the absorbance of the cured film of Test Example 4-5 was 0.3. Further, in the cured film of Test Example 4-5, it was found that a large number of lumps of the colorant were deposited on the surface of the cured film. It was found that the absorbance of the cured film of Test Example 4-6 was 0.4, and the absorbance of the cured film of Test Example 4-7 was 0.82. It was confirmed that the cured film of Test Example 4-8 had an absorbance of 0.88.
- the molar extinction coefficient of the colorant is 2.2 ⁇ 10 4
- the molar extinction coefficient is 2.8 ⁇ 10 4 .
- the cured film having a thickness of 1.0 ⁇ m had sufficient absorbance as an optical filter.
- the copolymer contains a first repeating unit and a second repeating unit. Therefore, the epoxy group of the first repeating unit and the phenolic hydroxyl group of the second repeating unit form a crosslinked structure in the heating step when forming the cured film, whereby the absorbance of the cured film changes due to heating. Is suppressed.
- the first repeating unit and the second repeating unit form a crosslinked structure, the dye that is a colorant from the cured film is exposed to the solvent used when laminating other layers on the cured film. Is suppressed from elution.
- the copolymer of the colored resin composition contains the first repeating unit and the second repeating unit, the cured film formed by using the colored resin composition, that is, the heat resistance of the optical filter and the resistance to the solvent. It is possible to increase.
- the copolymer further contains a third repeating unit. Therefore, the aromatic ring or alicyclic structure of the third repeating unit is located between the dye as a colorant and other dyes located in the vicinity of the dye, thereby suppressing the association of the dyes. It is possible to form a distance between the dyes. As a result, deterioration of the spectral characteristics at the wavelength where absorption by the dye is expected can be suppressed.
- the thin-film optical filter can have sufficient absorbance as an optical filter.
- the ratio of the weight of the colorant to the weight of the solvent is 30% by weight or less, the colorant dissolved in the solvent is caused by the volatilization of the solvent at the time of forming the optical filter, so that the optical filter Precipitation on the surface is suppressed.
- the copolymer is cured after the heat treatment for forming the cured film and when the cured film comes into contact with the solvent. The decrease in the absorbance of the membrane is suppressed.
- the glass transition temperature is 75 ° C. or higher
- the colorant contained in the formed cured film is expected to be absorbed at a wavelength. It is possible to increase the certainty of suppressing the deterioration of the spectral characteristics.
- a colorant contained in the cured film formed when the cured film is formed using the colored resin composition of the present disclosure by containing the molecular weight of the copolymer in the range of 30,000 or more and 150,000 or less. It is possible to increase the certainty of suppressing the deterioration of the spectral characteristics at the wavelength where absorption is expected.
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Abstract
着色樹脂組成物は、700nm以上1100nm以下の波長帯域に吸収極大を有する着色剤と、エポキシ基を含むアクリルモノマーに由来する第1繰り返し単位と、フェノール性水酸基を含むモノマーに由来する第2繰り返し単位と、芳香環を有するアクリルモノマーに由来する第3繰り返し単位、または、脂環式構造を有するアクリルモノマーに由来する第3繰り返し単位とを含む共重合体と、溶媒と、を含む。
Description
本開示は、着色樹脂組成物、光学フィルター、および、光学フィルターの製造方法に関する。
デジタルカメラは、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサー、および、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサーなどの固体撮像素子を備えている。固体撮像素子は、赤外光カットフィルターを備えている。赤外光カットフィルターは、赤外光カットフィルターに入射した赤外光を吸収することによって、赤外光カットフィルターに対して光の入射側とは反対側に位置する光電変換素子に赤外光が入射することを抑える。これにより、光電変換素子での可視光の検出精度が高められる。そのため、固体撮像素子が検出する可視領域の光に含まれるノイズが低減され、結果として、固体撮像素子によって撮像された画像での色の再現性が高められる。
固体撮像素子には、可視光だけでなく赤外光を検出することが可能な固体撮像素子も提案されている。固体撮像素子が、赤外光と可視光との両方を検出することが可能である場合には、当該固体撮像素子は、上述した赤外光カットフィルターと、赤外光透過フィルターとを備えている。
赤外光カットフィルターは、以下の方法によって形成される。例えば、赤外光カットフィルターは、赤外光を吸収する無機物をガラスに添加することによって形成される。また例えば、赤外光カットフィルターは、ガラス板上に赤外光を吸収する物質を塗布することによって形成される。また例えば、赤外光カットフィルターは、赤外光を吸収する色素を含む着色樹脂組成物を用いて形成される。着色樹脂組成物を用いる方法は、ガラスを用いる方法に比べて、赤外光カットフィルターの加工性、および、薄膜化の観点において有利である(例えば、特許文献1を参照)。
ところで、着色樹脂組成物を用いて赤外光カットフィルターを形成する場合には、着色樹脂組成物内において、着色剤が、その着色剤の近傍に位置する着色剤と会合することによって、着色剤に本来期待される波長帯域とは異なる波長帯域の光を吸収することがある。これによって、着色樹脂組成物を用いて形成された赤外光カットフィルターにおいて、着色剤に本来期待される波長帯域での吸光度が低下することがある。
また、赤外光カットフィルターの製造時、および、赤外光カットフィルターの使用時には、赤外光カットフィルターを形成する着色剤が加熱され、これによって着色剤が変性する場合がある。結果として、加熱後の赤外光フィルターが有する着色剤に由来する吸光度が、加熱前の赤外光カットフィルターが有する着色剤に由来する吸光度よりも低下することがある。
また、赤外光カットフィルターを含む固体撮像素子の製造時に、赤外光カットフィルターに対して他のフィルターを形成するための塗液が塗布される場合がある。この場合には、赤外光カットフィルターが含む着色剤が、塗液に含まれる溶媒に溶出することがある。これによって、赤外光カットフィルターにおいて期待される着色剤に由来する吸光度が低下することがある。
本開示は、着色樹脂組成物が含む着色剤における吸光度の低下、着色剤の加熱に起因した硬化膜における吸光度の低下、および、硬化膜に接した溶媒に起因した硬化膜における吸光度の低下を抑制可能にした着色樹脂組成物、光学フィルター、および、光学フィルターの製造方法を提供することを目的とする。
着色樹脂組成物の一態様は、700nm以上1100nm以下の波長帯域に吸収極大を有する着色剤と、下記式(1)によって表され、エポキシ基を含むアクリルモノマーに由来する第1繰り返し単位と、フェノール性水酸基を含むモノマーに由来する第2繰り返し単位と、下記式(2)によって表される芳香環を有するアクリルモノマーに由来する第3繰り返し単位、または、下記式(3)によって表される脂環式構造を有するアクリルモノマーに由来する第3繰り返し単位とを含む共重合体と、溶媒と、を含む。
ただし、式(1)において、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は単結合、炭素数1以上の直鎖状アルキレン基、炭素数3以上の分岐鎖状アルキレン基、または、炭素数1以上のオキシアルキレン基である。R3はエポキシ基である。
ただし、式(2)において、R4は水素原子またはメチル基であり、R5は単結合、炭素数1以上の直鎖状アルキレン基、炭素数3以上の分岐鎖状アルキレン基、または、炭素数1以上のオキシアルキレン基である。R6は水素原子または所定の置換基である。式(2)において、R6が置換基である場合にはmは1から5のいずれかの整数である。
ただし、式(3)において、R7は水素原子またはメチル基であり、R8は単結合、炭素数1以上の直鎖状アルキレン基、炭素数3以上の分岐鎖状アルキレン基、または、炭素数1以上のオキシアルキレン基である。式(3)において、R9は炭素数3以上の脂環式構造である。
光学フィルターの一態様は、上記着色樹脂組成物を用いて形成された光学フィルターである。前記着色剤、および、前記共重合体を含む。
光学フィルターの製造方法の一態様は、着色剤と、共重合体と、溶媒とを含む着色樹脂組成物を用いて調整した塗液を基材に塗布すること、および、前記塗液を硬化させることを含む。前記着色剤は、700nm以上1100nm以下の波長帯域に吸収極大を有し、前記共重合体は、第1繰り返し単位、第2繰り返し単位、および、第3繰り返し単位を含む。前記第1繰り返し単位は、上記式(1)によって表され、エポキシ基を含むアクリルモノマーに由来し、前記第2繰り返し単位は、フェノール性水酸基を含むモノマーに由来し、前記第3繰り返し単位は、上記式(2)によって表される芳香環を有するアクリルモノマーに由来する、または、上記式(3)によって表される脂環式構造を含むアクリルモノマーに由来する。
[着色樹脂組成物]
本開示の着色樹脂組成物は、着色剤、共重合体、および、溶媒を含む。着色剤は、700nm以上1100nm以下の波長帯域に吸収極大を有する。共重合体は、第1繰り返し単位、第2繰り返し単位、および、第3繰り返し単位を含む。第1繰り返し単位は、下記式(1)によって表され、エポキシ基を含むアクリルモノマーに由来する。第2繰り返し単位は、フェノール性水酸基を含むモノマーに由来する。第3繰り返し単位は、下記式(2)によって表される芳香環を有するアクリルモノマーに由来する、または、下記式(3)によって表される脂環式構造を含むアクリルモノマーに由来する。
本開示の着色樹脂組成物は、着色剤、共重合体、および、溶媒を含む。着色剤は、700nm以上1100nm以下の波長帯域に吸収極大を有する。共重合体は、第1繰り返し単位、第2繰り返し単位、および、第3繰り返し単位を含む。第1繰り返し単位は、下記式(1)によって表され、エポキシ基を含むアクリルモノマーに由来する。第2繰り返し単位は、フェノール性水酸基を含むモノマーに由来する。第3繰り返し単位は、下記式(2)によって表される芳香環を有するアクリルモノマーに由来する、または、下記式(3)によって表される脂環式構造を含むアクリルモノマーに由来する。
ただし、式(1)において、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は単結合、炭素数1以上の直鎖状アルキレン基、炭素数3以上の分岐鎖状アルキレン基、または、炭素数1以上のオキシアルキレン基である。R3はエポキシ基である。
ただし、式(2)において、R4は水素原子またはメチル基であり、R5は単結合、炭素数1以上の直鎖状アルキレン基、炭素数3以上の分岐鎖状アルキレン基、または、炭素数1以上のオキシアルキレン基である。R6は水素原子または所定の置換基である。式(2)において、R6が置換基である場合にはmは1から5のいずれかの整数である。
ただし、式(3)において、R7は水素原子またはメチル基であり、R8は単結合、炭素数1以上の直鎖状アルキレン基、炭素数3以上の分岐鎖状アルキレン基、または、炭素数1以上のオキシアルキレン基である。式(3)において、R9は炭素数3以上の脂環式構造である。
共重合体が、第1繰り返し単位および第2繰り返し単位を含んでいる。そのため、第1繰り返し単位が有するエポキシ基と第2繰り返し単位が有するフェノール性水酸基が硬化膜を形成する際の加熱工程において架橋構造を形成し、これによって、加熱により硬化膜の吸光度が変化することが抑えられる。加えて、第1繰り返し単位と第2繰り返し単位とが架橋構造を形成するから、硬化膜に対して他の層を積層する際に用いられる溶媒が触れることによって、硬化膜から着色剤である色素が溶出することが抑えられる。このように、着色樹脂組成物の共重合体が第1繰り返し単位および第2繰り返し単位を含むことによって、着色樹脂組成物を用いて形成された硬化膜、すなわち光学フィルターの耐熱性および溶媒に対する耐性を高めることが可能である。
また、共重合体はさらに第3繰り返し単位を含んでいる。そのため、第3繰り返し単位が有する芳香環または脂環式構造は、着色剤である色素と、その色素の近傍に位置する他の色素との間に位置することによって、色素の会合を抑える程度の距離を色素間に形成することが可能である。これにより、色素での吸収が期待される波長での分光特性の劣化が抑えられる。結果として、着色樹脂組成物が含む着色剤における吸光度の低下が抑えられる。さらには、着色樹脂組成物を用いて形成された硬化膜における吸光度の低下が抑えられる。
着色樹脂組成物を用いて形成された光学フィルターは、光学フィルターの適用対象において、他のフィルターと隣接するように配置されることがある。着色樹脂組成物が含む着色剤が染料である場合には、時間の経過、および、適用対象の加熱などによって、光学フィルターと隣り合う他のフィルターに、光学フィルターに含まれる着色剤の一部が移動し、結果として、光学フィルターの吸光度が低下することがある。この点で、本開示の着色組成物を用いた光学フィルターによれば、硬化膜である光学フィルターを形成する際に、フェノール性水酸基がエポキシ基と架橋構造を形成するから、光学フィルターに含まれる着色剤が他のフィルターに向けて移動することが抑えられる。結果として、光学フィルターにおける吸光度の低下が抑えられる。
以下、着色樹脂組成物が含む着色剤、共重合体、および、溶媒を順に説明する。
[着色剤]
上述したように、着色剤は、700nm以上1100nm以下の波長帯域に吸収極大を有する。着色剤において、着色剤が吸収極大を有する波長でのモル吸光係数ε(mol-1・L・cm-1)が以下の式を満たすことが好ましい。
ε≧3.0×104
[着色剤]
上述したように、着色剤は、700nm以上1100nm以下の波長帯域に吸収極大を有する。着色剤において、着色剤が吸収極大を有する波長でのモル吸光係数ε(mol-1・L・cm-1)が以下の式を満たすことが好ましい。
ε≧3.0×104
画像表示装置および固体撮像素子などの小型化および軽量化に伴い、画像表示装置および固体撮像素子に用いられる光学センサーに用いられる光学フィルターには、数百nm以上数μm以下の膜厚を有することが求められている。
着色剤のモル吸光係数が3.0×104以上であれば、薄膜化された光学フィルターにおいて求められる吸光度を実現可能な着色樹脂組成物の調整が可能である。例えば、1μmの厚さを有した光学フィルターにおいて、着色剤が吸収極大を有する波長での透過率が10%以下となるように着色樹脂組成物を調整することが可能である。また、着色樹脂組成物の全量において着色剤の割合を小さくすることが可能である分、着色樹脂組成物が、多くの共重合体、および、溶媒などを含むことが可能である。これにより、溶媒に溶解させることが可能な着色剤の量を増やすことが可能である。なお、着色樹脂組成物の全量において着色剤の割合を小さくすることが可能である分、着色樹脂組成物が、着色剤、共重合体、および、溶媒以外の他の成分を含むことも可能である。他の成分は、例えば架橋剤または重合性モノマーであってよい。
これに対して、着色剤のモル吸光係数が3.0×104よりも小さい場合には、着色樹脂組成物が所定の吸光度を示すためには多くの着色剤を含む必要があり、これにより、着色樹脂組成物が、所望とする粘度を有することが可能な程度の共重合体を含むことが難しい。結果として、所望とする厚さを有した塗膜、ひいては光学フィルターを形成することが難しい。
着色剤は、例えば、シアニン色素、フタロシアニン色素、スクアリリウム色素、クロコニウム色素、ジイモニウム色素、ジチオール金属錯体系色素、ナフタロシアニン色素、オキソノール色素、および、ピロメテン色素のいずれかであってよい。なお、これらの色素は、染料である。
着色剤は、溶媒に対する溶解性が高い点、および、モル吸光係数が高い点においてシアニン色素であることが好ましい。シアニン色素は、ポリメチン、および、ポリメチンの各末端に位置し、窒素を含む複素環を有するカチオンと、トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸アニオンとを含む。シアニン色素は、下記式(4)に示される構造を有してよい。
上記式(4)において、Xは、1つのメチン、または、ポリメチンである。メチンが含む炭素原子に結合された水素原子は、ハロゲン原子、または、有機基に置換されてもよい。ポリメチンは、ポリメチンを形成する炭素を含む環状構造を有してもよい。環状構造は、ポリメチンを形成する複数の炭素において、連続する3つの炭素を含むことができる。ポリメチンが環状構造を有する場合には、ポリメチンの炭素数は5以上であってよい。各窒素原子は、五員環または六員環の複素環に含まれている。複素環は、縮環されてもよい。上記式(4)において、Y-は、アニオンである。
また、シアニン色素は、下記式(5)に示される構造を有してもよい。
上記式(5)において、nは1以上の整数である。nは、ポリメチン鎖に含まれる繰り返し単位の数を示している。R10およびR11は水素原子、または、有機基である。R12およびR13は、水素原子または有機基である。R12およびR13は、炭素数1以上の直鎖状アルキル基、または、分岐鎖状アルキル基であることが好ましい。各窒素原子は、五員環または六員環の複素環に含まれている。複素環は、縮環されてもよい。
なお、式(4)において、ポリメチンが環状構造を含む場合には、環状構造は、例えば、環状構造がエチレン性二重結合などの不飽和結合を少なくとも一つ有し、かつ、当該不飽和結合がポリメチン鎖の一部として電子共鳴する環状構造であってよい。こうした環状構造は、例えば、シクロペンテン環、シクロペンタジエン環、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環、シクロヘプテン環、シクロオクテン環、シクロオクタジエン環、および、ベンゼン環などであってよい。これらの環状構造は、いずれも置換基を有してもよい。
また、式(5)において、nが1である化合物はシアニンであり、nが2である化合物はカルボシアニンであり、nが3である化合物はジカルボシアニンである。式(5)において、nが4である化合物はトリカルボシアニンである。
R10およびR11の有機基は、例えば、アルキル基、アリール基、アラルキル基、および、アルケニル基であってよい。アルキル基は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n‐ブチル基、sec‐ブチル基、イソブチル基、tert‐ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、および、デシル基などであってよい。アリール基は、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、および、ナフチル基などであってよい。アラルキル基は、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基などであってよい。アルケニル基は、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、および、オクテニル基などであってよい。
なお、各有機基が有する水素原子の少なくとも一部が、ハロゲン原子またはシアノ基によって置換されてもよい。ハロゲン原子は、フッ素、臭素、および、塩素などであってよい。置換後の有機基は、例えば、クロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基、および、シアノエチル基などであってよい。
R12またはR13は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n‐ブチル基、sec‐ブチル基、イソブチル基、tert‐ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、および、デシル基などであってよい。
各窒素原子が含まれる複素環は、例えば、ピロール、イミダゾール、チアゾール、および、ピリジンなどであってよい。
こうしたシアニン色素が含むカチオンは、例えば、下記式(6)および下記式(7)によって表される構造を有してよい。
こうしたシアニン色素が含むカチオンは、例えば、下記式(6)および下記式(7)によって表される構造を有してよい。
なお、シアニン色素が含むカチオンは、例えば、下記式(8)から式(47)に示される構造を有してもよい。すなわち、シアニン色素が含む各窒素原子は、以下に示される環状構造中に含まれてもよい。
式(4)のY-は、例えば、トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸アニオン([(C2F5)3PF3]-)(FAP)である。FAPは、下記式(48)によって示される構造を有する。
着色樹脂組成物を用いて光学フィルターが形成される際には、着色樹脂組成物を含む塗液が200℃程度に加熱され、これによって、塗膜から硬化膜である光学フィルターが形成される。シアニン色素が200℃程度に加熱された場合には、加熱後におけるシアニン色素の構造が加熱前におけるシアニン色素の構造から変わることによって、シアニン色素の吸光度が変化することがある。
この点で、FAPは、シアニン色素におけるポリメチン鎖の近傍に位置することが可能な分子量および分子構造を有するため、シアニン色素のポリメチン鎖が、シアニン色素の加熱によって切断されることが抑えられる。それゆえに、シアニン色素の加熱に起因してシアニン色素が有する赤外光の吸光度が変化することが抑えられ、結果として、着色樹脂組成物から形成される硬化膜の吸光度が変化することが抑制される。
[共重合体]
上述したように、着色樹脂組成物は共重合体を含んでいる。共重合体は、エチレン性二重結合を含むモノマーに由来する繰り返し単位を含んでよい。エチレン性二重結合を含むモノマーは、例えば、エチレン化合物、マレイミド化合物、アクリレート、および、メタクリレート化合物などである。これらのモノマーによれば、モノマーが含むエチレン性二重結合を用いた重合が進むことによって、複数のモノマーが高分子化する。これによって、共重合体を得ることができる。
上述したように、着色樹脂組成物は共重合体を含んでいる。共重合体は、エチレン性二重結合を含むモノマーに由来する繰り返し単位を含んでよい。エチレン性二重結合を含むモノマーは、例えば、エチレン化合物、マレイミド化合物、アクリレート、および、メタクリレート化合物などである。これらのモノマーによれば、モノマーが含むエチレン性二重結合を用いた重合が進むことによって、複数のモノマーが高分子化する。これによって、共重合体を得ることができる。
共重合体は、第1繰り返し単位、第2繰り返し単位、および、第3繰り返し単位を含む。第1繰り返し単位は、エポキシ基を有するアクリルモノマーに由来する。第2繰り返し単位は、フェノール性水酸基を有するモノマーに由来する。第3繰り返し単位は、芳香環を有するアクリルモノマー、または、脂環式を持つアクリルモノマーに由来する。
第1繰り返し単位は、エポキシ基をもつアクリルモノマーである第1モノマーに由来し、下記式(1)によって示される構造を有する。
上述したように、第1繰り返し単位において、R1は、水素原子またはメチル基であり、R2は、単結合、炭素数1以上の直鎖状アルキレン基、炭素数3以上の分岐鎖状アルキレン基、または、炭素数1以上のオキシアルキレン基である。R2は、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、および、ブチレン基などであってよい。R3は、エポキシ基である。
第1モノマーは、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2‐メチルグリシジル、(メタ)アクリル酸3,4‐エポキシシクロヘキシルメチル、4‐ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテルなどであってよい。アクリルモノマーが有する反応性の観点から、アクリルモノマーは、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸3,4‐エポキシシクロヘキシルメチル、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテルであることが好ましく、(メタ)アクリル酸グリシジルであることがより好ましく、メタクリル酸グリシジルであることが特に好ましい。なお、これらのアクリルモノマーは、入手が容易である点でも好ましい。
第2繰り返し単位は、フェノール性水酸基を有するモノマーである第2モノマーに由来する。フェノール性水酸基はエポキシ基に対して高い反応性を有する。フェノール性水酸基はエポキシ基と反応することによって架橋構造を形成し、これによって、共重合体を含む光学フィルターの耐熱性および溶媒に対する耐性が高められる。フェノール性水酸基は弱酸性を呈するから、共重合体の生成時にはエポキシ基との架橋反応を生じにくい。一方で、フェノール性水酸基は、共重合体を含む塗液から形成された塗膜が加熱されるときに、エポキシ基との架橋反応を生じる。そのため、共重合体が、塗膜の形成よりも前に生じた架橋反応に起因する架橋構造を有する場合に比べて、塗液の粘度が高くなりにくいから、塗液の塗布が行いやすい。
第2モノマーは、例えば、4‐ヒドロキシスチレン、p‐イソプロペニルフェノール、(メタ)アクリル酸4‐ヒドロキシフェニル、(メタ)アクリル酸4‐ヒドロキシベンジル、(メタ)アクリル酸4‐ヒドロキシフェニチル、および、N‐ヒドロキシフェニルマレイミドなどであってよい。モノマーが有する反応性の観点から、第2モノマーは、ヒドロキシスチレン、(メタ)アクリル酸4‐ヒドロキシフェニル、(メタ)アクリル酸4‐ヒドロキシベンジル、N-ヒドロキシフェニルマレイミドであることが好ましく、(メタ)アクリル酸4‐ヒドロキシフェニル、N‐ヒドロキシフェニルマレイミドであることがより好ましく、メタクリル酸4‐ヒドロキシフェニルであることが特に好ましい。フェノール性水酸基を有したモノマーを用いて生成された共重合体は、側鎖としてフェノール性水酸基を含む。
共重合体は、さらに第3繰り返し単位を含む。第3繰り返し単位は、芳香環を有するアクリルモノマーである第3モノマー、または、脂環式構造を有するアクリルモノマーである第3モノマーに由来する。芳香環を有する第3モノマーは、下記式(2)によって示される構造を有する。脂環式構造を有する第3モノマーは、下記式(3)によって示される構造を有する。
芳香環を有する第3モノマーは、例えば、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸フェネチル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2‐ヒドロキシ‐3‐フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、o‐フェノキシフェニルエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2‐ナフチル、(メタ)アクリル酸9‐アントリルメチルなどであってよい。色素の分光特性における変化を抑える観点では、第3モノマーは、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸フェネチル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチルであることが好ましく、(メタ)アクリル酸フェニルであることがより好ましく、メタクリル酸フェニルであることが特に好ましい。
脂環式構造を有する第3モノマーは、例えば、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸4-t-ブチルシクロヘキシルであってよい。
共重合体は、共重合体の総重量に対して、第1繰り返し単位を7.5重量%以上17.5重量%以下の割合で含み、共重合体において、第1繰り返し単位の重量(W1)に対する第2繰り返し単位の重量(W2)の比(W2/W1)が、1.0以上3.0以下であることが好ましい。共重合体が第1繰り返し単位と第2繰り返し単位を上述した範囲で含むことによって、硬化膜を形成する際の加熱処理後において、および、硬化膜が溶媒に接触した場合において、硬化膜の吸光度が低下することが抑えられる。
共重合体は、共重合体の総重量に対して65重量%以上の第3繰り返し単位を含むことが好ましい。共重合体が第3繰り返し単位を上述した範囲で含むことによって、硬化膜を形成する際における着色剤の会合が抑制され、着色剤での吸収が期待される波長での分光特性の劣化を抑えられる。
共重合体のガラス転移温度は、75℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましい。ガラス転移温度が75℃以上であれば、本開示の着色樹脂組成物を用いて硬化膜を形成した際に、形成された硬化膜が含む着色剤において吸収が期待される波長での分光特性の劣化を抑える確実性を高めることが可能である。
共重合体の分子量は、3万以上15万以下であることが好ましく、5万以上15万以下であることがより好ましい。共重合体の分子量がこの範囲に含まれることによって、本開示の着色樹脂組成物を用いて硬化膜を形成した際に、形成された硬化膜が含む着色剤において吸収が期待される波長での分光特性の劣化を抑える確実性を高めることが可能である。
なお、15万を超える分子量を有した共重合体では、共重合体が形成される際に、共重合体の粘度が上昇するから、共重合体を用いた塗液の生成が困難である。そのため、共重合体の分子量が15万を超える場合には、膜の形成が容易ではない。一方で、共重合体の分子量が15万以下であれば、塗液を形成することが可能であることから、膜の形成がより容易である。共重合体の平均分子量は、重量平均分子量である。共重合体の重量平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー法によって測定することが可能である。
共重合体は、上述した第1モノマー、第2モノマー、および、第3モノマー以外のモノマーを含んでもよい。第1モノマー、第2モノマー、および、第3モノマー以外のモノマーは、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物、芳香族アルケニル化合物、シアン化ビニル化合物、アクリルアミド化合物、および、マレイミド化合物などであってよい。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物は、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n‐ブチル、(メタ)アクリル酸iso‐ブチル、(メタ)アクリル酸tert‐ブチル、(メタ)アクリル酸n‐ヘキシル、(メタ)アクリル酸n‐オクチル、(メタ)アクリル酸2‐エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリルなどであってよい。芳香族アルケニル化合物は、例えば、スチレン、α‐メチルスチレン、p‐メチルスチレン、p‐メトキシスチレンなどであってよい。シアン化ビニル化合物は、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどであってよい。アクリルアミド化合物は、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミドなどであってよい。マレイミド化合物は、例えば、N‐シクロヘキシルマレイミド、N‐フェニルマレイミドなどであってよい。
[溶媒]
着色樹脂組成物は、上述したように溶媒を含む。溶媒によれば、着色剤と共重合体とを含む着色樹脂組成物の粘度を調整することが可能である。これにより、着色樹脂組成物を用いて硬化膜を形成する際に、着色樹脂組成物を含む塗液の塗布が行いやすくなる。
着色樹脂組成物は、上述したように溶媒を含む。溶媒によれば、着色剤と共重合体とを含む着色樹脂組成物の粘度を調整することが可能である。これにより、着色樹脂組成物を用いて硬化膜を形成する際に、着色樹脂組成物を含む塗液の塗布が行いやすくなる。
溶媒は、着色剤および共重合体に対する相溶性を有すること、硬化膜の形成工程において揮発することが可能な程度に高い揮発性を有すること、および、溶媒が揮発した際に硬化膜にむらを生じさせないことを満たすことが好ましい。溶媒は、エステル系溶媒、アルコールエーテル系溶媒、ケトン系溶媒、芳香族系溶媒、アミド系溶媒、および、アルコール系溶媒などであってよい。
エステル系溶媒は、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n‐ブチル、酢酸イソブチル、酢酸t‐ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどであってよい。アルコールエーテル系溶媒は、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、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エチルエーテル、3‐メトキシ‐1‐ブタノール、および、3‐メトキシ‐3-メチル‐1‐ブタノールなどであってよい。ケトン系溶媒は、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、および、シクロヘキサノンなどであってよい。芳香族系溶媒は、例えば、ベンゼン、トルエン、および、キシレンなどであってよい。アミド系溶媒は、例えば、ホルムアミド、および、ジメチルホルムアミドなどであってよい。アルコール系溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、n‐プロパノール、イソプロパノール、n‐ブタノール、イソブタノール、s‐ブタノール、t‐ブタノール、ジアセトンアルコール、および、2‐メチル‐2‐ブタノールなどであってよい。
[着色樹脂組成物]
着色樹脂組成物において、着色剤、共重合体、および、溶媒の含有量は、着色組成物を使用する目的に応じて適宜選択可能である。例えば、着色組成物が含む着色剤、共重合体、および、溶媒の総量を100重量部に設定する場合に、共重合体の重量は、10重量部以上70重量部以下であることが好ましい。
着色樹脂組成物において、着色剤、共重合体、および、溶媒の含有量は、着色組成物を使用する目的に応じて適宜選択可能である。例えば、着色組成物が含む着色剤、共重合体、および、溶媒の総量を100重量部に設定する場合に、共重合体の重量は、10重量部以上70重量部以下であることが好ましい。
着色樹脂組成物において、溶媒の重量(WS)に対する着色剤の重量(WC)の百分率(100×WC/WS)は、0.6重量%以上30重量%以下であることが好ましい。
上述したように、画像表示装置および固体撮像素子などに用いられる光学フィルターには、数百nm以上数μm以下の厚さを有することが求められている。薄い光学フィルターによって所望とする吸光度を実現するためには、光学フィルターを形成するための着色樹脂組成物において、所定量以上の着色剤が溶媒に溶解していることが必要とされる。
上述したように、画像表示装置および固体撮像素子などに用いられる光学フィルターには、数百nm以上数μm以下の厚さを有することが求められている。薄い光学フィルターによって所望とする吸光度を実現するためには、光学フィルターを形成するための着色樹脂組成物において、所定量以上の着色剤が溶媒に溶解していることが必要とされる。
この点で、溶媒の重量に対する、溶媒に溶解した着色剤の重量の百分率が0.6重量%以上であることによって、薄膜化された光学フィルターが、光学フィルターとして十分な吸光度を有することが可能である。一方で、溶媒の重量に対する、溶媒に溶解した着色剤の重量の百分率が30重量%以下であることによって、溶媒に溶解していた着色剤が、光学フィルターの形成時における溶媒の揮発に起因して、光学フィルターの表面に析出することが抑えられる。
なお、着色剤が溶媒に溶解していることによって、光学フィルターを形成した際に、着色剤が析出することが抑えられ、これによって光学フィルターの透明度が低くなることが抑えられる。また、着色剤を含む析出物に起因する凹凸が光学フィルターの表面に生じることが抑えられ、これによって、光学フィルターの厚さにばらつきが生じることが抑えられる。
着色樹脂組成物は、着色剤、共重合体、および、溶媒に加えて、添加剤を含むことができる。添加剤は、例えば、レベリング剤、酸化防止剤、光安定剤、および、帯電防止剤などであってよい。
[共重合体の製造方法]
上述した第1モノマー、第2モノマー、および、第3モノマーを少なくとも含むモノマー混合物を用いて、第1モノマー、第2モノマー、および、第3モノマーを重合させることによって、共重合体を得ることができる。モノマーの重合方法には、例えば、ラジカル重合を用いることができる。ラジカル重合は、溶液重合、懸濁重合、および、乳化重合などを含む。このうち、溶液重合を用いて、第1モノマー、第2モノマー、および、第3モノマーを重合させることが好ましい。溶液重合によれば、共重合体の重量平均分子量を調整しやすい。
上述した第1モノマー、第2モノマー、および、第3モノマーを少なくとも含むモノマー混合物を用いて、第1モノマー、第2モノマー、および、第3モノマーを重合させることによって、共重合体を得ることができる。モノマーの重合方法には、例えば、ラジカル重合を用いることができる。ラジカル重合は、溶液重合、懸濁重合、および、乳化重合などを含む。このうち、溶液重合を用いて、第1モノマー、第2モノマー、および、第3モノマーを重合させることが好ましい。溶液重合によれば、共重合体の重量平均分子量を調整しやすい。
溶液重合において用いることが可能な重合溶媒は、モノマーと重合開始剤とを溶解することが可能な溶媒である。重合溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、1‐プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどである。
重合溶媒の重量(WS)に対するモノマーの総重量(WM)の百分率(100×WM/WS)は、10重量%以上60重量%以下であることが好ましく、20重量%以上50重量%以下であることがより好ましい。百分率が20重量%以上であることによって、モノマーの残存を抑え、かつ、得られる共重合体の分子量の低下を抑えることが可能である。また、百分率が60重量%以下であることによって、溶液の発熱を制御しやすくなる。
なお、重合溶液におけるモノマーの濃度以外にも、重合溶液におけるラジカル重合開始剤の濃度を調整することによって、共重合体の分子量を制御することが可能である。
重合開始剤は、例えば、有機過酸化物、および、アゾ系重合開始剤などであってよい。有機過酸化物は、例えば、ジ(4‐t‐ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、1,1,3,3‐テトラメチルブチルパーオキシ‐2‐エチルヘキサノエートなどであってよい。アゾ系重合開始剤は、例えば、2,2’‐アゾビスイソブチロニトリルなどであってよい。重合反応では、例示した重合開始剤のうち、1種類のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。重合対象であるモノマーの組み合わせ、および、重合反応の条件などに応じて、重合開始剤の使用量を適宜設定することができる。
重合開始剤は、例えば、有機過酸化物、および、アゾ系重合開始剤などであってよい。有機過酸化物は、例えば、ジ(4‐t‐ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、1,1,3,3‐テトラメチルブチルパーオキシ‐2‐エチルヘキサノエートなどであってよい。アゾ系重合開始剤は、例えば、2,2’‐アゾビスイソブチロニトリルなどであってよい。重合反応では、例示した重合開始剤のうち、1種類のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。重合対象であるモノマーの組み合わせ、および、重合反応の条件などに応じて、重合開始剤の使用量を適宜設定することができる。
重合溶媒にモノマーを投入する際には、例えば、モノマーの全量を一度に重合溶媒に投入してもよい。あるいは、モノマーの一部を重合溶媒に投入し、かつ、残りのモノマーを重合溶媒に滴下してもよい。あるいは、モノマーの全量を重合溶媒に滴下することによって、重合溶媒にモノマーを投入してもよい。重合溶媒にモノマーを投入する際には、モノマーの全量における少なくとも一部を重合溶媒に滴下することが好ましい。これにより重合溶媒に対してモノマーの全量を一度に投入する場合に比べて、重合反応における発熱を制御しやすい。
重合溶媒に重合開始剤を投入する際には、例えば、重合開始剤の全量を一度に重合溶媒に投入してもよい。あるいは、重合開始剤の一部を重合溶媒に投入し、かつ、残りの重合開始剤を重合溶媒に滴下してもよい。あるいは、重合開始剤の全量を重合溶媒に滴下してもよい。なお、重合開始剤をモノマーとともに重合溶媒に滴下することが好ましい。この場合には、重合反応の制御が容易である。また、重合溶媒に対するモノマーの滴下が終了した後に重合開始剤の滴下を行うことが好ましい。これにより、残存モノマーの量を低減することが可能である。この場合には、モノマーを重合溶媒に滴下する期間と、重合開始剤を重合溶媒に滴下する期間とが重ならなくてもよいし、モノマーを重合溶媒に滴下する期間の少なくとも一部が、重合開始剤を重合溶媒に滴下する期間と重なってもよい。
重合温度の至適な範囲は、重合溶媒の種類などに依存する。重合温度は、例えば、50℃以上110℃以下の範囲に含まれる温度であってよい。重合時間の至適な範囲は、重合開始剤の種類、および、重合温度などに依存する。例えば、重合開始剤として1,1,3,3‐テトラメチルブチルペルオキシ‐2‐エチルヘキサノエートを用い、かつ、重合温度を95℃に設定した場合には、重合時間は6時間程度であることが好ましい。
なお、重合反応によって得られた共重合体を含む反応液に対して、重合反応以外の処理を行うことなく、当該共重合体を着色樹脂組成物の製造に用いてもよい。あるいは、重合反応後の反応液から共重合体を単離してもよい。共重合体の単離には、濾取、および、精製などを用いることが可能である。
共重合体の重量と、共重合体を構成するモノマーの重量との和(W(M+P))に対するアクリルモノマーの重量(WM)の百分率(100×WM/W(M+P))は、20%以下であることが好ましい。共重合体を構成するモノマーは、共重合体を構成する繰り返し単位に応じたモノマーである。共重合体が第1繰り返し単位、第2繰り返し単位、および、第3繰り返し単位を含んでいる。そのため、共重合体を構成する単位構造に応じたモノマーは、第1繰り返し単位を形成するための第1モノマー、第2繰り返し単位を形成するための第2モノマー、および、第3繰り返し単位を形成するための第3モノマーにおける少なくとも1つを含む。すなわち、共重合体の重量と、共重合体を製造するために準備されたモノマーのうちで、共重合体の製造に用いられなかったモノマーの重量との和(W(M+P))に対する、モノマーの重量(WM)の百分率(100×WM/W(M+P))が20%以下であることが好ましい。残存モノマーが20%よりも多い場合に比べて、本開示の着色樹脂組成物を用いて硬化膜を形成した際に、硬化膜の吸光度が変化しにくくなる。
なお、共重合体の重量と、共重合体を構成するモノマーの重量との和(W(M+P))に対するモノマーの重量(WM)の百分率(100×WM/W(M+P))は、10%以下であることがより好ましく、3%以下であることがさらに好ましい。共重合体の重量、および、モノマーの重量は、共重合体の分析結果に基づき定量することが可能である。共重合体の分析方法は、例えば、ガスクロマトグラフィー量分析法(GC‐MS)、核磁気共鳴分光法(NMR)、および、赤外分光法(IR)などであってよい。
共重合体の重量とモノマーの重量との和(W(M+P))に対するモノマーの重量(WM)の割合を変更する方法は、例えば、重合時間を変更する方法、および、重合温度を変更する方法などであってよい。また、共重合体の重量とモノマーの重量との和(W(M+P))に対するモノマーの重量(WM)の割合を変更する方法は、重合反応の開始時におけるモノマーおよびラジカル重合開始剤の濃度を変更する方法などであってよい。共重合体の重量とモノマーの重量との和(W(M+P))に対するモノマーの重量(WM)の割合を変更する方法は、重合反応後の精製条件を変更する方法などであってよい。このうち、重合時間を変更する方法は、モノマーの重量の割合を変更する制御の精度が高いため好ましい。
[着色樹脂組成物の製造方法]
上述した着色剤、共重合体、および、溶媒を混合装置を用いて混合することによって、着色樹脂組成物を製造することが可能である。なお、着色樹脂組成物の製造方法は、着色剤、共重合体、および、溶媒を混合して混合液を生成する工程の後に、混合液を濾過する工程を含んでもよい。混合液の濾過工程によれば、環境中の異物および不溶物などを着色樹脂組成物から除去することが可能である。混合液の濾過には、濾過フィルターを用いることが可能である。
上述した着色剤、共重合体、および、溶媒を混合装置を用いて混合することによって、着色樹脂組成物を製造することが可能である。なお、着色樹脂組成物の製造方法は、着色剤、共重合体、および、溶媒を混合して混合液を生成する工程の後に、混合液を濾過する工程を含んでもよい。混合液の濾過工程によれば、環境中の異物および不溶物などを着色樹脂組成物から除去することが可能である。混合液の濾過には、濾過フィルターを用いることが可能である。
[着色樹脂組成物の評価方法]
本開示の着色樹脂組成物から形成された硬化膜の吸光度は、以下の方法によって評価される。まず、着色樹脂組成物を透明材料にコーティングして塗膜を形成する。次いで、塗膜を加熱することによって塗膜が含む溶媒を揮発させ、これによって、硬化膜を形成する。形成された硬化膜において、赤外光に対する吸光度を評価する。なお、硬化膜の膜厚は、例えば、1μm以上100μm以下の範囲に含まれる厚さであることが好ましいが、特に限定されない。
本開示の着色樹脂組成物から形成された硬化膜の吸光度は、以下の方法によって評価される。まず、着色樹脂組成物を透明材料にコーティングして塗膜を形成する。次いで、塗膜を加熱することによって塗膜が含む溶媒を揮発させ、これによって、硬化膜を形成する。形成された硬化膜において、赤外光に対する吸光度を評価する。なお、硬化膜の膜厚は、例えば、1μm以上100μm以下の範囲に含まれる厚さであることが好ましいが、特に限定されない。
硬化膜の吸光度を算出するために、硬化膜における透過率スペクトルを測定する。透過率スペクトルの測定では、紫外光の波長帯域から赤外光の波長帯域までにわたって硬化膜の透過率を測定することが可能な分光光度計を用いて、硬化膜の透過率スペクトルを測定する。測定した透過率を吸光度に変換することによって、硬化膜の吸光度が算出される。所定の波長λにおける吸光度Aλは、下記式によって算出される。
Aλ=-log10(%T/100)
Aλ=-log10(%T/100)
なお、上記式において、透過率Tは、着色樹脂組成物の硬化膜に赤外光を透過させたときの、入射光の強度(IL)に対する透過光の強度(TL)の比(TL/IL)によって表される。すなわち、硬化膜において、入射光の強度を1としたときの透過光の強度が透過率Tである。透過率Tに100を乗算した値が透過率パーセント%Tである。
[光学フィルター]
本開示の着色樹脂組成物は、光学フィルターの製造に用いられる。光学フィルターは、単層で、すなわち、光学フィルター以外の他の層を有しない状態で用いられてもよい。あるいは、光学フィルターは、光学フィルターと、光学フィルターに接する他の層とを備える積層体に含まれてもよい。他の層は、例えばカラーフィルターなどであってよい。
本開示の着色樹脂組成物は、光学フィルターの製造に用いられる。光学フィルターは、単層で、すなわち、光学フィルター以外の他の層を有しない状態で用いられてもよい。あるいは、光学フィルターは、光学フィルターと、光学フィルターに接する他の層とを備える積層体に含まれてもよい。他の層は、例えばカラーフィルターなどであってよい。
光学フィルターの製造方法は、着色剤と、共重合体と、溶媒とを含む着色樹脂組成物を用いて調整した塗液を基材に塗布すること、および、前記塗液を硬化させることを含む。基材は、例えば、透明樹脂板、透明フィルム、透明ガラス板、および、撮像素子などであってよい。着色樹脂組成物の塗布には、例えば、スピンコーター、バーコーター、ロールコーター、グラビアコーター、オフセットコーター、および、スプレーなどを用いることができる。
着色樹脂組成物の塗布によって形成された塗膜を加熱することによって、着色樹脂組成物から溶媒が除去され、硬化膜が形成される。これにより、光学フィルターを得ることができる。塗膜の加熱には、ホットプレート、および、オーブンなどを用いることができる。なお、必要に応じて、硬化膜を形成した後に、硬化膜に対してフォトリソグラフィおよびドライエッチングを用いた処理を行うことによって、所定のパターンを有する光学フィルターを形成することも可能である。
なお、上述したように、光学フィルターの製造には、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率が0.6重量%以上30重量%以下である着色樹脂組成物を用いることが好ましい。また、光学フィルターの製造には、吸収極大を有する波長でのモル吸光係数εが3.0×104以上である着色剤を含む着色樹脂組成物を用いることが好ましい。
本開示の光学フィルターは、光学フィルターに対して光の入射側とは反対側に対して近赤外光の透過を抑えることが可能である。すなわち、光学フィルターは、光学フィルターに入射した光を吸収し、これによって、光学フィルターに入射した光が光学フィルターを透過することを抑える。そのため、光学フィルターを、例えば、断熱フィルムに適用することが可能である。また例えば、光学フィルターを光学製品に適用することが可能であり、光学製品は、例えば撮像素子およびディスプレイなどであってよい。また例えば、サングラスを形成する部材に光学フィルターを適用することも可能である。
[製造例]
[製造例1]
表1を参照して、重合体の製造例を説明する。なお、重合体が2種以上のモノマーを用いて生成された共重合体である場合には、生成された共重合体における各モノマーに由来する繰り返し単位での重量比が、共重合体の生成時における各モノマーの重量比に等しい。
[製造例1]
表1を参照して、重合体の製造例を説明する。なお、重合体が2種以上のモノマーを用いて生成された共重合体である場合には、生成された共重合体における各モノマーに由来する繰り返し単位での重量比が、共重合体の生成時における各モノマーの重量比に等しい。
[製造例1‐1]
撹拌機、温度計、冷却器、滴下ロート、および、窒素導入管を取り付けた1Lセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(120.0g)を投入し、次いで、フラスコ内を窒素置換して、フラスコ内を窒素雰囲気にした。グリシジルメタクリレート(24.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(24.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)を混合したモノマー溶液、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)と1,1,3,3‐テトラメチルブチルペルオキシ‐2‐エチルヘキサノエート(日油(株)製、パーオクタO)(パーオクタは登録商標)(3.2g)を混合した重合開始剤溶液をそれぞれ調製した。
撹拌機、温度計、冷却器、滴下ロート、および、窒素導入管を取り付けた1Lセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(120.0g)を投入し、次いで、フラスコ内を窒素置換して、フラスコ内を窒素雰囲気にした。グリシジルメタクリレート(24.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(24.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)を混合したモノマー溶液、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)と1,1,3,3‐テトラメチルブチルペルオキシ‐2‐エチルヘキサノエート(日油(株)製、パーオクタO)(パーオクタは登録商標)(3.2g)を混合した重合開始剤溶液をそれぞれ調製した。
フラスコ内を95℃まで昇温し、モノマー溶液および重合開始剤溶液を同時にそれぞれ3時間かけて滴下した。その後、95℃においてモノマー溶液と重合開始剤溶液との混合液を2時間反応させ、次いで、1,1,3,3‐テトラメチルブチルペルオキシ‐2‐エチルヘキサノエート(0.6g)を加えた。さらに、95℃において重合開始剤を追加した混合液を3時間反応させた後、ポリマー濃度が20重量%となるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて希釈することで、20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は78,300であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量(100×WM/W(M+P))は1.6%であることが認められた。
[製造例1‐2]
製造例1‐1において、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレートをN‐ヒドロキシフェニルマレイミドに変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例1‐2の共重合体の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は51,200であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は2.9%であることが認められた。
製造例1‐1において、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレートをN‐ヒドロキシフェニルマレイミドに変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例1‐2の共重合体の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は51,200であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は2.9%であることが認められた。
[製造例1‐3]
製造例1‐1において、製造例1‐1のフェニルメタクリレートをジシクロペンタニルメタクリレートに変更したこと以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例1‐3の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は67,900であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は2.1%であることが認められた。
製造例1‐1において、製造例1‐1のフェニルメタクリレートをジシクロペンタニルメタクリレートに変更したこと以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例1‐3の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は67,900であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は2.1%であることが認められた。
[製造例1‐4]
製造例1‐1において、モノマー溶液をフェニルメタクリレート(160.0g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例1‐4の20重量%ポリマー溶液を得た。重合体の重量平均分子量は57,700であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は1.9%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をフェニルメタクリレート(160.0g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例1‐4の20重量%ポリマー溶液を得た。重合体の重量平均分子量は57,700であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は1.9%であることが認められた。
[製造例1‐5]
製造例1‐1において、モノマー溶液を4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(48.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例1‐5の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は88,000であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は2.1%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液を4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(48.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例1‐5の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は88,000であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は2.1%であることが認められた。
[製造例1‐6]
製造例1‐1において、モノマー溶液をメチルメタクリレート(160.0g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例1‐6の20重量%ポリマー溶液を得た。重合体の重量平均分子量は51,000であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は2.1%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をメチルメタクリレート(160.0g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例1‐6の20重量%ポリマー溶液を得た。重合体の重量平均分子量は51,000であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は2.1%であることが認められた。
なお、各製造例について、重量平均分子量、および、残存モノマー量は下記の方法によって求めた。
[重量平均分子量]
各製造例の20重量%ポリマー溶液について、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて以下の条件により、重量平均分子量(Mw)を求めた。
各製造例の20重量%ポリマー溶液について、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて以下の条件により、重量平均分子量(Mw)を求めた。
装置:東ソー(株)製、HLC‐8220
カラム:shodex社製、LF‐804
標準物質:ポリスチレン
溶離液:THF(テトラヒドロフラン)
流量:1.0ml/min
カラム温度:40℃
検出器:RI(示差屈折率検出器)
カラム:shodex社製、LF‐804
標準物質:ポリスチレン
溶離液:THF(テトラヒドロフラン)
流量:1.0ml/min
カラム温度:40℃
検出器:RI(示差屈折率検出器)
[残存モノマー量]
各製造例の20重量%ポリマー溶液について、ガスクロマトグラフィー(GC)を用いて内部標準法によりポリマー溶液中の各モノマーの含有量を測定した。そして、各モノマーの含有量を合計してモノマーの総量(WM)を算出した。合成時における各モノマーの投入量を合計した投入モノマーの総量(W(M+P))を算出した。これらに基づいて、各製造例における残存モノマー量(100×WM/W(M+P))を算出した。なお、ガスクロマトグラフィーの測定条件を、以下のように設定した。
各製造例の20重量%ポリマー溶液について、ガスクロマトグラフィー(GC)を用いて内部標準法によりポリマー溶液中の各モノマーの含有量を測定した。そして、各モノマーの含有量を合計してモノマーの総量(WM)を算出した。合成時における各モノマーの投入量を合計した投入モノマーの総量(W(M+P))を算出した。これらに基づいて、各製造例における残存モノマー量(100×WM/W(M+P))を算出した。なお、ガスクロマトグラフィーの測定条件を、以下のように設定した。
装置:(株)島津製作所製、GC-2014
カラム:アジレント・テクノロジー(株)製、DB-1
インジェクション温度:300℃
ディテクター温度:300℃
昇温プロファイル:40℃から20℃/分で300℃まで昇温して
4分間保持
注入量:2μL
検出器:FID
キャリアガス:ヘリウム 70kPa
スプリット比:1/30
カラム:アジレント・テクノロジー(株)製、DB-1
インジェクション温度:300℃
ディテクター温度:300℃
昇温プロファイル:40℃から20℃/分で300℃まで昇温して
4分間保持
注入量:2μL
検出器:FID
キャリアガス:ヘリウム 70kPa
スプリット比:1/30
各製造例の20重量%ポリマー溶液(3.0g)に、内部標準物質としてビフェニル(0.01g)とアセトン(2g)とを加えて混合した後、メタノール(25g)を加えて混合することによって、ポリマーを沈殿させた。上澄みをろ過して、GC測定に用いた。
[製造例2]
表2を参照して、共重合体の製造例を説明する。なお、以下に説明する各製造例の重量平均分子量、および、残存モノマー量は、上述した製造例1と同様の方法で求めた。
表2を参照して、共重合体の製造例を説明する。なお、以下に説明する各製造例の重量平均分子量、および、残存モノマー量は、上述した製造例1と同様の方法で求めた。
[製造例2‐1]
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(32.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(16.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐1の20重量ポリマー%溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は67,100であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は1.7%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(32.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(16.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐1の20重量ポリマー%溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は67,100であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は1.7%であることが認められた。
[製造例2‐2]
製造例1‐1と同様の方法によって、製造例2‐2の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は78,100であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は1.7%であることが認められた。
製造例1‐1と同様の方法によって、製造例2‐2の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は78,100であり、20重量%ポリマー溶液における残存モノマー量は1.7%であることが認められた。
[製造例2‐3]
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(16.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(32.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐3の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は82,000であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.7%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(16.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(32.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐3の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は82,000であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.7%であることが認められた。
[製造例2‐4]
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(12.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(36.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐4の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は83,800であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.6%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(12.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(36.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐4の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は83,800であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.6%であることが認められた。
[製造例2‐5]
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(9.6g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(38.4g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐5の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は85,300であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.7%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(9.6g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(38.4g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐5の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は85,300であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.7%であることが認められた。
[製造例2‐6]
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(8.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(40.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐6の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は85,500であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.6%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(8.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(40.0g)、フェニルメタクリレート(112.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐6の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は85,500であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.6%であることが認められた。
[製造例2‐7]
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(28.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(28.0g)、フェニルメタクリレート(104.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐7の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は76,900であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.7%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(28.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(28.0g)、フェニルメタクリレート(104.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐7の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は76,900であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.7%であることが認められた。
[製造例2‐8]
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(18.4g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(37.6g)、フェニルメタクリレート(104.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐8の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は84,000であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.9%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(18.4g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(37.6g)、フェニルメタクリレート(104.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐8の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は84,000であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.9%であることが認められた。
[製造例2‐9]
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(16.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(40.0g)、フェニルメタクリレート(104.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で,製造例2‐9の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は89,300であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.5%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(16.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(40.0g)、フェニルメタクリレート(104.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で,製造例2‐9の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は89,300であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.5%であることが認められた。
[製造例2‐10]
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(32.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(32.0g)、フェニルメタクリレート(96.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐10の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は90,400であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.6%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(32.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(32.0g)、フェニルメタクリレート(96.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐10の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は90,400であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.6%であることが認められた。
[製造例2‐11]
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(40.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(40.0g)、フェニルメタクリレート(80.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐11の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は92,600であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.5%であることが認められた。
製造例1‐1において、モノマー溶液をグリシジルメタクリレート(40.0g)、4‐ヒドロキシフェニルメタクリレート(40.0g)、フェニルメタクリレート(80.0g)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(20.0g)の混合溶液に変更した以外は、製造例1‐1と同様の方法で、製造例2‐11の20重量%ポリマー溶液を得た。共重合体の重量平均分子量は92,600であり、20重量%ポリマー溶液の残存モノマー量は1.5%であることが認められた。
[試験例]
[試験例1]
試験例1では、製造例1‐1から製造例1‐6の共重合体を以下の方法で用いることによって、6種の着色樹脂組成物を得た。さらに、各々の着色樹脂組成物から硬化膜を形成した。そして、硬化膜において、試験前、耐溶媒試験の後、および、耐熱試験の後における吸光度を以下に説明する方法で算出した。なお、各試験例の硬化膜を形成する際には、以下に説明する耐溶媒試験に用いる硬化膜と、耐熱性試験に用いる硬化膜とを各別に形成した。
[試験例1]
試験例1では、製造例1‐1から製造例1‐6の共重合体を以下の方法で用いることによって、6種の着色樹脂組成物を得た。さらに、各々の着色樹脂組成物から硬化膜を形成した。そして、硬化膜において、試験前、耐溶媒試験の後、および、耐熱試験の後における吸光度を以下に説明する方法で算出した。なお、各試験例の硬化膜を形成する際には、以下に説明する耐溶媒試験に用いる硬化膜と、耐熱性試験に用いる硬化膜とを各別に形成した。
シアニン色素(0.3g)、20重量%ポリマー溶液(15.0g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(10g)を含む塗液を作製した。この際に、シアニン色素として、上記式(6)によって表される色素を用い、上述した製造例1‐1から製造例1‐6によって得られた重合体または共重合体をそれぞれ含む6種のポリマー溶液を用いた。塗液を透明基板上に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、塗膜を230℃で10分間加熱して硬化させることによって、1.0μmの厚さを有する試験例1‐1から試験例1‐6の硬化膜を得た。
[評価方法]
[分光特性]
分光光度計((株)日立ハイテクノロジーズ製、U-4100)を用いて350nmから1150nmの各波長を有した光に対する各試験例の硬化膜における透過率を測定した。そして、透過率の測定結果から、吸光度を算出した。これにより、各硬化膜について、吸光度のスペクトルを得た。なお、上記式(6)によって表されるシアニン色素における吸光度のスペクトルは、950nmにおいてピークを有する。そのため、硬化膜における950nmでの吸光度が、0.8以上であるか否かを評価した。吸光度が0.8以上であれば、硬化膜に含まれるシアニン色素が950nmの光を85%以上吸収することに相当するので、950nmの波長を有した光を吸収する光学フィルターとして十分に機能するといえる。
[分光特性]
分光光度計((株)日立ハイテクノロジーズ製、U-4100)を用いて350nmから1150nmの各波長を有した光に対する各試験例の硬化膜における透過率を測定した。そして、透過率の測定結果から、吸光度を算出した。これにより、各硬化膜について、吸光度のスペクトルを得た。なお、上記式(6)によって表されるシアニン色素における吸光度のスペクトルは、950nmにおいてピークを有する。そのため、硬化膜における950nmでの吸光度が、0.8以上であるか否かを評価した。吸光度が0.8以上であれば、硬化膜に含まれるシアニン色素が950nmの光を85%以上吸収することに相当するので、950nmの波長を有した光を吸収する光学フィルターとして十分に機能するといえる。
[耐溶媒性]
各試験例の硬化膜における透過率の測定後、各試験例の硬化膜を溶媒の一例であるN‐メチルピロリドンに1分間にわたって浸漬した。浸漬後の各試験例の硬化膜について、浸漬前の各試験例の硬化膜に対する方法と同様の方法によって透過率を測定した。そして、透過率の測定結果から、吸光度を算出した。これにより、浸漬後の各試験例の硬化膜について、吸光度のスペクトルを得た。浸漬後の各試験例の硬化膜において、950nmでの吸光度が0.7以上であるか否かを評価した。浸漬後の硬化膜において吸光度が0.7以上であれば、浸漬前の硬化膜が光学フィルターとして十分に機能する吸光度を有する場合に、浸漬後における吸光度の変化が小さいといえる。
各試験例の硬化膜における透過率の測定後、各試験例の硬化膜を溶媒の一例であるN‐メチルピロリドンに1分間にわたって浸漬した。浸漬後の各試験例の硬化膜について、浸漬前の各試験例の硬化膜に対する方法と同様の方法によって透過率を測定した。そして、透過率の測定結果から、吸光度を算出した。これにより、浸漬後の各試験例の硬化膜について、吸光度のスペクトルを得た。浸漬後の各試験例の硬化膜において、950nmでの吸光度が0.7以上であるか否かを評価した。浸漬後の硬化膜において吸光度が0.7以上であれば、浸漬前の硬化膜が光学フィルターとして十分に機能する吸光度を有する場合に、浸漬後における吸光度の変化が小さいといえる。
[耐熱性]
各試験例の硬化膜における透過率の測定後、各試験例の硬化膜を250℃で5分間加熱した。加熱後の各試験例の硬化膜について、加熱前の各試験例の硬化膜に対する方法と同様の方法によって透過率を測定した。そして、透過率の測定結果から、吸光度を算出した。これにより、加熱後の各試験例の硬化膜について、吸光度のスペクトルを得た。加熱後の各試験例の硬化膜において、950nmでの吸光度が0.7以上であるか否かを評価した。加熱後の硬化膜において吸光度が0.7以上であれば、加熱前の硬化膜が光学フィルターとして十分に機能する吸光度を有する場合に、加熱後における吸光度の変化が小さいといえる。
各試験例の硬化膜における透過率の測定後、各試験例の硬化膜を250℃で5分間加熱した。加熱後の各試験例の硬化膜について、加熱前の各試験例の硬化膜に対する方法と同様の方法によって透過率を測定した。そして、透過率の測定結果から、吸光度を算出した。これにより、加熱後の各試験例の硬化膜について、吸光度のスペクトルを得た。加熱後の各試験例の硬化膜において、950nmでの吸光度が0.7以上であるか否かを評価した。加熱後の硬化膜において吸光度が0.7以上であれば、加熱前の硬化膜が光学フィルターとして十分に機能する吸光度を有する場合に、加熱後における吸光度の変化が小さいといえる。
[評価結果]
試験例1‐1から試験例1‐6の硬化膜における吸光度を算出したところ、吸光度は、以下の表3に示す通りであった。なお、各試験例において、耐溶媒試験用に準備された硬化膜における試験前の吸光度と、耐熱試験用に準備された硬化膜における試験前の吸光度とは、同一であることが認められた。
試験例1‐1から試験例1‐6の硬化膜における吸光度を算出したところ、吸光度は、以下の表3に示す通りであった。なお、各試験例において、耐溶媒試験用に準備された硬化膜における試験前の吸光度と、耐熱試験用に準備された硬化膜における試験前の吸光度とは、同一であることが認められた。
表3が示すように、試験例1‐1から試験例1-5における耐性試験前の吸光度が0.96であり、試験例1‐1から試験例1‐5の硬化膜は、0.8以上の吸光度を有することが認められた。一方で、試験例1‐6における耐性試験前の吸光度は0.50であり、試験例1‐6の硬化膜は、0.8未満の吸光度を有することが認められた。耐溶媒試験後において、試験例1‐1の硬化膜、および、試験例1‐2の硬化膜における吸光度は0.85であることが認められた。また、試験例1‐3の硬化膜における吸光度は、0.72であることが認められた。これに対して、試験例1‐4の硬化膜、試験例1‐5の硬化膜、および、試験例1‐6の硬化膜のそれぞれにおける吸光度は0.05であることが認められた。
試験例1‐1から試験例1‐3での吸光度と、試験例1‐4から試験例1-6での吸光度との比較から、共重合体において、第1繰り返し単位がエポキシ基を有し、かつ、第2繰り返し単位がフェノール性水酸基を有することによって、硬化膜の耐溶媒性が高められるといえる。
また、表3が示すように、耐熱試験後において、試験例1‐1の硬化膜における吸光度は0.80であり、試験例1‐2の硬化膜における吸光度は0.82であることが認められた。また、試験例1‐3の硬化膜における吸光度は0.72であり、試験例1‐4の硬化膜における吸光度は0.52であることが認められた。さらに、試験例1‐5の硬化膜における吸光度は0.74であり、試験例1‐6の硬化膜における吸光度は0.15であることが認められた。
このように、試験例1‐1から試験例1‐3、および、試験例1‐5の硬化膜では、耐熱試験に起因する吸光度の変化が小さいことが認められた。これに対して、試験例1‐4の硬化膜では、耐熱試験に起因する吸光度の変化が大きいことが認められた。すなわち、試験例1‐1から試験例1-3の硬化膜と、試験例1‐4の硬化膜との比較から、共重合体において、第1繰り返し単位がエポキシ基を有し、第2繰り返し単位がフェノール性水酸基を有することによって、硬化膜の耐熱性が高められるといえる。
エポキシ基を有した第1繰り返し単位と、フェノール性水酸基を有した第2繰り返し単位とを含む共重合体によれば、硬化膜の耐溶媒性と耐熱性とが両立されるといえる。
また、試験例1‐4の硬化膜と試験例1‐6の硬化膜との比較から、耐性試験前の硬化膜において、第3繰り返し単位が芳香環を有することによって、色素において吸収が期待される波長での分光特性の劣化が硬化膜において抑えられるといえる。
また、試験例1‐4の硬化膜と試験例1‐6の硬化膜との比較から、耐性試験前の硬化膜において、第3繰り返し単位が芳香環を有することによって、色素において吸収が期待される波長での分光特性の劣化が硬化膜において抑えられるといえる。
[試験例2]
試験例2では、製造例2‐1から製造例2‐11の共重合体を以下の方法で用いることによって、11種の硬化膜を得た。そして、各硬化膜において、試験前、耐溶媒試験の後、および、耐熱試験の後における吸光度を上述した方法で算出した。なお、各試験例の硬化膜を製造する際には、耐溶媒試験に用いる硬化膜と、耐熱試験に用いる硬化膜とを各別に製造した。
試験例2では、製造例2‐1から製造例2‐11の共重合体を以下の方法で用いることによって、11種の硬化膜を得た。そして、各硬化膜において、試験前、耐溶媒試験の後、および、耐熱試験の後における吸光度を上述した方法で算出した。なお、各試験例の硬化膜を製造する際には、耐溶媒試験に用いる硬化膜と、耐熱試験に用いる硬化膜とを各別に製造した。
シアニン色素(0.3g)、20質量%ポリマー溶液(15.0g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(10g)を含む塗液を作製した。この際に、シアニン色素として、上記式(6)によって表される色素を用い、上述した製造例2‐1から製造例2‐11によって得られた共重合体をそれぞれ含む11種のポリマー溶液を用いた。塗液を透明基板上に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、230℃で10分間加熱して塗膜を硬化させることによって、1.0μmの厚さを有する試験例2‐1から試験例2‐11の硬化膜を得た。
[評価方法]
試験例1と同様の方法を用いて、試験例2‐1から試験例2‐11の硬化膜について吸光度のスペクトルを得た。また、試験例2‐1から試験例2‐11の硬化膜に対して、試験例1と同様の方法を用いて耐溶媒試験および耐熱試験を行った。そして、各試験後の硬化膜について、試験例1と同様の方法を用いて、吸光度のスペクトルを得た。
試験例1と同様の方法を用いて、試験例2‐1から試験例2‐11の硬化膜について吸光度のスペクトルを得た。また、試験例2‐1から試験例2‐11の硬化膜に対して、試験例1と同様の方法を用いて耐溶媒試験および耐熱試験を行った。そして、各試験後の硬化膜について、試験例1と同様の方法を用いて、吸光度のスペクトルを得た。
[評価結果]
試験例2‐1から試験例2‐11の硬化膜における吸光度を算出したところ、吸光度は、以下の表4に示す通りであった。なお、各試験例において、耐溶媒試験用に準備された硬化膜における試験前の吸光度と、耐熱試験用に準備された硬化膜における試験前の吸光度とは、同一であることが認められた。
試験例2‐1から試験例2‐11の硬化膜における吸光度を算出したところ、吸光度は、以下の表4に示す通りであった。なお、各試験例において、耐溶媒試験用に準備された硬化膜における試験前の吸光度と、耐熱試験用に準備された硬化膜における試験前の吸光度とは、同一であることが認められた。
表4が示すように、試験例2‐1から試験例2-9における耐性試験前の硬化膜が有する吸光度は、0.96であることが認められた。これに対して、試験例2‐10における耐性試験前の硬化膜が有する吸光度は0.68であり、試験例2‐11における耐性試験前の硬化膜が有する吸光度は0.59であることが認められた。
このように、試験前の硬化膜における950nmでの吸光度について、試験例2‐1から試験例2‐9では0.8以上である一方で、試験例2‐10および試験例2‐11では、0.8未満であることが認められた。試験例2‐1から試験例2‐9の硬化膜と、試験例2‐10および試験例2‐11の硬化膜との比較から、共重合体における第3繰り返し単位の割合が65重量%以上である場合には、硬化膜の試験前の分光特性が保たれていることが認められた。
また、耐溶媒試験後において、試験例2‐1の硬化膜における吸光度は0.02であり、試験例2‐2の硬化膜における吸光度は0.85であり、試験例2‐3の硬化膜における吸光度は0.82であることが認められた。試験例2‐4の硬化膜における吸光度は0.72であり、試験例2‐5の硬化膜における吸光度は0.30であり、試験例2‐6の硬化膜における吸光度は0.05であることが認められた。試験例2‐7の硬化膜における吸光度は0.85であり、試験例2‐8の硬化膜における吸光度は0.80であり、試験例2‐9の硬化膜における吸光度は0.72であることが認められた。試験例2‐10の硬化膜における吸光度は0.64であり、試験例2‐11の硬化膜における吸光度は0.55であることが認められた。
このように、耐溶媒試験後の硬化膜において、950nmでの吸光度は、試験例2‐2から2-4、および、試験例2‐7から試験例2‐9において、0.7以上であることが認められた。これに対して、試験例2‐1、試験例2‐5、試験例2‐6、試験例2‐10、および、試験例2‐11において、0.7未満であることが認められた。
試験例2‐1から試験例2‐9の硬化膜の比較から、共重合体における第1繰り返し単位の割合が7.5重量%以上17.5重量%以下であり、かつ、第1繰り返し単位の重量に対する第2繰り返し単位の比が1.0以上3.0以下の範囲であることによって、硬化膜の耐溶媒性が高められるといえる。
また、表4が示すように、耐熱試験後において、試験例2‐1の硬化膜、および、試験例2‐2の硬化膜における吸光度は0.80であり、試験例2‐3の硬化膜における吸光度は0.82であることが認められた。試験例2‐4の硬化膜、および、試験例2‐5の硬化膜における吸光度は0.80であり、試験例2‐6の硬化膜における吸光度は0.82であることが認められた。試験例2‐7の硬化膜における吸光度は0.72であり、試験例2‐8の硬化膜、および、試験例2‐9の硬化膜における吸光度は0.80であることが認められた。さらに、試験例2‐10の硬化膜における吸光度は0.40であり、試験例2‐11の硬化膜における吸光度は0.21であることが認められた。
このように、耐熱試験後の硬化膜において、950nmにおける吸光度は、試験例2‐1から試験例2‐9のいずれにおいても0.7以上であることが認められた。すなわち、第1繰り返し単位の重量に対する第2繰り返し単位の重量の比を、0.5以上5.0以下の範囲で変更しても、硬化膜の耐熱性は保たれることが認められた。なお、試験例2‐10および試験例2‐11の硬化膜での吸光度の変化量は0.28以上であり、試験例2‐1から試験例2‐9の硬化膜での吸光度の変化量よりも大きいことが認められた。そのため、共重合体において第3の繰り返し単位が65重量%未満である場合には、耐熱性も低くなることが認められた。
なお、試験例2‐1から試験例2‐11の評価結果によれば、第3繰り返し単位の割合が65重量%以上である場合には、硬化膜の耐溶媒性および耐熱性を両立する上では、第3繰り返し単位の重量に対する第2繰り返し単位の重量の比は、1.0以上3.0以下の範囲であれば許容されるといえる。
[試験例3]
表5を参照して、試験例3を説明する。
[試験例3‐1]
シアニン色素(0.05g)、20重量%ポリマー溶液(15g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(10g)を含む塗液を作製した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を0.23重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。この際に、シアニン色素として、上記式(6)によって表される色素を用い、上述した製造例1-1によって得られた共重合体を含むポリマー溶液を用いた。塗液を透明基板上に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、塗膜を230℃で10分間加熱して硬化させることによって、1.0μmの厚さを有する試験例3‐1の硬化膜を得た。
表5を参照して、試験例3を説明する。
[試験例3‐1]
シアニン色素(0.05g)、20重量%ポリマー溶液(15g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(10g)を含む塗液を作製した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を0.23重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。この際に、シアニン色素として、上記式(6)によって表される色素を用い、上述した製造例1-1によって得られた共重合体を含むポリマー溶液を用いた。塗液を透明基板上に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、塗膜を230℃で10分間加熱して硬化させることによって、1.0μmの厚さを有する試験例3‐1の硬化膜を得た。
[試験例3‐2]
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから0.1gに変更した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を0.45重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐2の硬化膜を得た。
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから0.1gに変更した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を0.45重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐2の硬化膜を得た。
[試験例3‐3]
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから0.2gに変更した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を0.91重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐3の硬化膜を得た。
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから0.2gに変更した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を0.91重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐3の硬化膜を得た。
[試験例3‐4]
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから0.3gに変更した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を1.4重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐4の硬化膜を得た。
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから0.3gに変更した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を1.4重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐4の硬化膜を得た。
[試験例3‐5]
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから1.0gに変更した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を4.5重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐5の硬化膜を得た。
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから1.0gに変更した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を4.5重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐5の硬化膜を得た。
[試験例3‐6]
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから4.0gに変更した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を18.2重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐6の硬化膜を得た。
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから4.0gに変更した。すなわち、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率を18.2重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐6の硬化膜を得た。
[試験例3‐7]
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから7gに変更した。すなわち、溶媒の質量に対する着色剤の重量の百分率を31.8重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐7の硬化膜を得た。
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから7gに変更した。すなわち、溶媒の質量に対する着色剤の重量の百分率を31.8重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐7の硬化膜を得た。
[試験例3‐8]
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから8gに変更した。すなわち、溶媒の質量に対する着色剤の重量の百分率を36.4重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐8の硬化膜を得た。
試験例3‐1において、シアニン色素の量を0.05gから8gに変更した。すなわち、溶媒の質量に対する着色剤の重量の百分率を36.4重量%に設定した。なお、塗液において、着色剤が溶媒に溶解していることが認められた。それ以外は、試験例3‐1と同様の方法によって、試験例3‐8の硬化膜を得た。
[評価方法]
試験例1と同様の方法を用いて、試験例3‐1から試験例3‐8の硬化膜において吸光度のスペクトルを得た。
試験例1と同様の方法を用いて、試験例3‐1から試験例3‐8の硬化膜において吸光度のスペクトルを得た。
[評価結果]
試験例3‐1から試験例3‐8の硬化膜における吸光度を算出したところ、吸光度は、以下の表5に示す通りであった。なお、表5には、シアニン色素が吸光度の極大値を示す950nmでの吸光度が示されている。
試験例3‐1から試験例3‐8の硬化膜における吸光度を算出したところ、吸光度は、以下の表5に示す通りであった。なお、表5には、シアニン色素が吸光度の極大値を示す950nmでの吸光度が示されている。
表5が示すように、試験例3‐1の硬化膜での吸光度は0.1であり、試験例3‐2の硬化膜での吸光度は0.4であることが認められた。試験例3‐3の硬化膜での吸光度は0.8であり、試験例3‐4の硬化膜での吸光度は0.96であり、試験例3‐5の硬化膜での吸光度は1.5であることが認められた。試験例3‐6の硬化膜での吸光度は2.5であり、試験例3‐7の硬化膜での吸光度は0.5であり、試験例3‐8の硬化膜での吸光度は0.5であることが認められた。また、試験例3‐7および試験例3‐8の硬化膜の表面には、着色剤の塊が多数析出することが認められた。試験例3‐7および試験例3‐8では、こうした着色剤の塊のために硬化膜の吸光度が低下したといえる。
このように、溶媒の重量(WS)に対する着色剤の重量(WC)の百分率が0.6重量%以上30重量%以下であることによって、1.0μmの厚さを有した硬化膜において、光学フィルターとして十分な吸光度を有することが認められた。なお、表5に示される溶媒の重量(WS)は、塗液を調整するために用いた溶媒の重量と、ポリマー溶液に含まれる溶媒の重量との総和である。
[試験例4]
表6を参照して、試験例4を説明する。
[試験例4‐1]
ジイモニウム色素(0.3g、ORGNICA製、Dye1500)、20重量%ポリマー溶液(15g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(10g)を含む塗液を作製した。なお、ジイモニウム色素のモル吸光係数は2.2×104であり、ジイモニウム色素は960nmにおいて吸光度の極大値を有する。また、上述した製造例1‐1によって得られた共重合体を含むポリマー溶液を用いた。塗液を透明基板上に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、塗膜を150℃で10分間加熱して硬化させることによって、1.0μmの厚さを有する試験例4‐1の硬化膜を得た。
表6を参照して、試験例4を説明する。
[試験例4‐1]
ジイモニウム色素(0.3g、ORGNICA製、Dye1500)、20重量%ポリマー溶液(15g)、および、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(10g)を含む塗液を作製した。なお、ジイモニウム色素のモル吸光係数は2.2×104であり、ジイモニウム色素は960nmにおいて吸光度の極大値を有する。また、上述した製造例1‐1によって得られた共重合体を含むポリマー溶液を用いた。塗液を透明基板上に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、塗膜を150℃で10分間加熱して硬化させることによって、1.0μmの厚さを有する試験例4‐1の硬化膜を得た。
[試験例4‐2]
試験例4‐1において、ジイモニウム色素の量を1.0gに変更した。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐2の硬化膜を得た。
試験例4‐1において、ジイモニウム色素の量を1.0gに変更した。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐2の硬化膜を得た。
[試験例4‐3]
試験例4‐1において、ジイモニウム色素の量を1.5gに変更した。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐3の硬化膜を得た。
試験例4‐1において、ジイモニウム色素の量を1.5gに変更した。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐3の硬化膜を得た。
[試験例4‐4]
試験例4‐1において、ジイモニウム色素をビスジチオベンジルニッケル色素(東京化成工業(株)製、B1350)に変更し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをN‐メチル‐2‐ピロリドンに変更した。なお、ビスジチオベンジルニッケル色素のモル吸光係数は2.8×104であり、ビスジチオベンジルニッケル色素は860nmにおいて吸光度の極大値を有する。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐4の硬化膜を得た。
試験例4‐1において、ジイモニウム色素をビスジチオベンジルニッケル色素(東京化成工業(株)製、B1350)に変更し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをN‐メチル‐2‐ピロリドンに変更した。なお、ビスジチオベンジルニッケル色素のモル吸光係数は2.8×104であり、ビスジチオベンジルニッケル色素は860nmにおいて吸光度の極大値を有する。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐4の硬化膜を得た。
[試験例4‐5]
試験例4‐4において、ビスジチオベンジルニッケル色素の量を1.0gに変更した。それ以外は、試験例4‐4と同様の方法によって、試験例4‐5の硬化膜を得た。
試験例4‐4において、ビスジチオベンジルニッケル色素の量を1.0gに変更した。それ以外は、試験例4‐4と同様の方法によって、試験例4‐5の硬化膜を得た。
[試験例4‐6]
試験例4‐1において、ジイモニウム色素をフタロシアニン色素(特許第6229875号、実施例1に記載の構造)に変更した。なお、フタロシアニン色素のモル吸光係数は5.0×104であり、フタロシアニン色素は920nmにおいて吸光度の極大値を有する。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐6の硬化膜を得た。
試験例4‐1において、ジイモニウム色素をフタロシアニン色素(特許第6229875号、実施例1に記載の構造)に変更した。なお、フタロシアニン色素のモル吸光係数は5.0×104であり、フタロシアニン色素は920nmにおいて吸光度の極大値を有する。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐6の硬化膜を得た。
[試験例4‐7]
試験例4‐1において、フタロシアニン色素の量を1.0gに変更した。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐7の硬化膜を得た。
試験例4‐1において、フタロシアニン色素の量を1.0gに変更した。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐7の硬化膜を得た。
[試験例4‐8]
試験例4‐1において、ジイモニウム色素をシアニン色素(上記式(33))に変更した。なお、シアニン色素のモル吸光係数は1.4×105であり、シアニン色素は830nmにおいて吸光度の極大値を有する。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐8の硬化膜を得た。
試験例4‐1において、ジイモニウム色素をシアニン色素(上記式(33))に変更した。なお、シアニン色素のモル吸光係数は1.4×105であり、シアニン色素は830nmにおいて吸光度の極大値を有する。それ以外は、試験例4‐1と同様の方法によって、試験例4‐8の硬化膜を得た。
[評価結果]
試験例1と同様の方法を用いて、試験例4‐1から試験例4‐8の硬化膜において吸光度のスペクトルを得た。
試験例1と同様の方法を用いて、試験例4‐1から試験例4‐8の硬化膜において吸光度のスペクトルを得た。
[評価結果]
試験例4‐1から試験例4‐8の硬化膜における吸光度を算出したところ、吸光度は、以下の表6に示す通りであった。なお、表6には、各試験例の色素が吸光度の極大値を有する波長での吸光度が示されている。
試験例4‐1から試験例4‐8の硬化膜における吸光度を算出したところ、吸光度は、以下の表6に示す通りであった。なお、表6には、各試験例の色素が吸光度の極大値を有する波長での吸光度が示されている。
表6が示すように、試験例4‐1の硬化膜では吸光度が0.2であり、試験例4‐2の硬化膜では吸光度が0.4であり、試験例4‐3の硬化膜では吸光度が0.5であることが認められた。また、試験例4‐3の硬化膜では、硬化膜の表面に着色剤の塊が多数析出していることが認められた。試験例4‐4の硬化膜では吸光度が0.2であり、試験例4‐5の硬化膜での吸光度が0.3であることが認められた。また、試験例4‐5の硬化膜では、硬化膜の表面に着色剤の塊が多数析出していることが認められた。試験例4‐6の硬化膜では吸光度が0.4であり、試験例4‐7の硬化膜での吸光度が0.82であることが認められた。試験例4‐8の硬化膜では吸光度が0.88であることが認められた。
試験例4‐1から試験例4‐5の評価結果から明らかなように、着色剤のモル吸光係数が2.2×104である場合、および、モル吸光係数が2.8×104である場合には、光学フィルターとして十分な吸光度が得られる程度にするためには、より多くの着色剤量を含む塗液の調整が必要となる。その場合、硬化膜の表面に着色剤が析出してしまい、塗液に含まれる着色剤量に相当する吸光度が得られない。結果として、光学フィルターとして十分な吸光度を有した硬化膜を得ることができないことが認められた。
これに対して、試験例4‐6および試験例4‐7の評価結果から明らかなように、着色剤のモル吸光係数が5.0×104である場合には、硬化膜の表面に着色剤が析出しない程度の着色剤を含む塗液によって、光学フィルターとして十分な吸光度を有した硬化膜が得られることが認められた。
このように、着色剤のモル吸光係数が3.0×104以上であることによって、1.0μmの厚さを有した硬化膜において、光学フィルターとして十分な吸光度を有することが認められた。
以上説明したように、着色樹脂組成物、光学フィルター、および、光学フィルターの製造方法によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)共重合体が第1繰り返し単位および第2繰り返し単位を含んでいる。そのため、第1繰り返し単位が有するエポキシ基と第2繰り返し単位が有するフェノール性水酸基が硬化膜を形成する際の加熱工程において架橋構造を形成し、これによって、加熱により硬化膜の吸光度が変化することが抑えられる。加えて、第1繰り返し単位と第2繰り返し単位とが架橋構造を形成するから、硬化膜に対して他の層を積層する際に用いられる溶媒が触れることによって、硬化膜から着色剤である色素が溶出することが抑えられる。このように、着色樹脂組成物の共重合体が第1繰り返し単位および第2繰り返し単位を含むことによって、着色樹脂組成物を用いて形成された硬化膜、すなわち光学フィルターの耐熱性および溶媒に対する耐性を高めることが可能である。
(1)共重合体が第1繰り返し単位および第2繰り返し単位を含んでいる。そのため、第1繰り返し単位が有するエポキシ基と第2繰り返し単位が有するフェノール性水酸基が硬化膜を形成する際の加熱工程において架橋構造を形成し、これによって、加熱により硬化膜の吸光度が変化することが抑えられる。加えて、第1繰り返し単位と第2繰り返し単位とが架橋構造を形成するから、硬化膜に対して他の層を積層する際に用いられる溶媒が触れることによって、硬化膜から着色剤である色素が溶出することが抑えられる。このように、着色樹脂組成物の共重合体が第1繰り返し単位および第2繰り返し単位を含むことによって、着色樹脂組成物を用いて形成された硬化膜、すなわち光学フィルターの耐熱性および溶媒に対する耐性を高めることが可能である。
(2)共重合体はさらに第3繰り返し単位を含んでいる。そのため、第3繰り返し単位が有する芳香環または脂環式構造は、着色剤である色素と、その色素の近傍に位置する他の色素との間に位置することによって、色素の会合を抑える程度の距離を色素間に形成することが可能である。これにより、色素での吸収が期待される波長での分光特性の劣化が抑えられる。
(3)溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率が0.6重量%以上であることによって、薄膜化された光学フィルターが、光学フィルターとして十分な吸光度を有することが可能である。一方で、溶媒の重量に対する着色剤の重量の百分率が30重量%以下であることによって、溶媒に溶解していた着色剤が、光学フィルターの形成時における溶媒の揮発に起因して、光学フィルターの表面に析出することが抑えられる。
(4)着色剤のモル吸光係数が3.0×104以上であることによって、薄膜化された光学フィルターにおいて求められる吸収度を実現可能な着色樹脂組成物の調整が可能である。
(5)共重合体が第1繰り返し単位と第2繰り返し単位を上述した範囲で含むことによって、硬化膜を形成する際の加熱処理後において、および、硬化膜が溶媒に接触した場合において、硬化膜の吸光度が低下することが抑えられる。
(6)共重合体が第3繰り返し単位を上述した範囲で含むことによって、硬化膜を形成する際における色素の会合が抑制され、着色剤での吸収が期待される波長での分光特性の劣化を抑えられる。
(7)ガラス転移温度が75℃以上であれば、本開示の着色樹脂組成物を用いて硬化膜を形成した際に、形成された硬化膜が含む着色剤において吸収が期待される波長での分光特性の劣化を抑える確実性を高めることが可能である。
(8)共重合体の分子量が3万以上15万以下の範囲に含まれることによって、本開示の着色樹脂組成物を用いて硬化膜を形成した際に、形成された硬化膜が含む着色剤において吸収が期待される波長での分光特性の劣化を抑える確実性を高めることが可能である。
(9)残存モノマーが20%よりも多い場合に比べて、本開示の着色樹脂組成物を用いて硬化膜を形成した際に、硬化膜の吸光度が変化しにくくなる。
Claims (14)
- 700nm以上1100nm以下の波長帯域に吸収極大を有する着色剤と、
下記式(1)によって表され、エポキシ基を含むアクリルモノマーに由来する第1繰り返し単位と、
フェノール性水酸基を含むモノマーに由来する第2繰り返し単位と、
下記式(2)によって表される芳香環を有するアクリルモノマーに由来する第3繰り返し単位、または、下記式(3)によって表される脂環式構造を有するアクリルモノマーに由来する第3繰り返し単位とを含む共重合体と、
溶媒と、を含む
着色樹脂組成物。
- 前記溶媒の重量に対する前記着色剤の重量の百分率は、0.6重量%以上30重量%以下である
請求項1に記載の着色樹脂組成物。 - 前記着色剤において、前記着色剤が吸収極大を有する波長でのモル吸光係数εが以下の式を満たす
ε≧3.0×104
請求項1または2に記載の着色樹脂組成物。 - 前記共重合体は、前記共重合体の総重量に対して7.5重量%以上17.5重量%以下の前記第1繰り返し単位を含み、かつ、
前記共重合体において、前記第1繰り返し単位の重量に対する前記第2繰り返し単位の重量の比が1.0以上3.0以下である
請求項1から3のいずれか一項に記載の着色樹脂組成物。 - 前記共重合体は、前記共重合体の総重量に対して65重量%以上の前記第3繰り返し単位を含む
請求項1から4のいずれか一項に記載の着色樹脂組成物。 - 前記共重合体のガラス転移温度は、75℃以上である
請求項1から5のいずれか一項に記載の着色樹脂組成物。 - 前記共重合体の平均分子量は、3万以上15万以下である
請求項1から6のいずれか一項に記載の着色樹脂組成物。 - 前記共重合体の重量と前記共重合体を構成する繰り返し単位に応じたモノマーの重量との和(W(M+P))に対する、前記モノマーの重量(WM)の百分率(100×WM/W(M+P))が20%以下である
請求項1から7のいずれか一項に記載の着色樹脂組成物。 - 前記着色剤は、シアニン色素、フタロシアニン色素、スクアリリウム色素、クロコニウム色素、ジイモニウム色素、ジチオール金属錯体系色素、ナフタロシアニン色素、オキソノール色素、および、ピロメテン色素のいずれかである
請求項1から8のいずれか一項に記載の着色樹脂組成物。 - 前記着色剤は、ポリメチン、および、ポリメチンの各末端に位置し、窒素を含む複素環を有するカチオンと、トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸アニオンとを含むシアニン色素である
請求項9に記載の着色樹脂組成物。 - 請求項1から10のいずれか一項に記載の着色樹脂組成物を用いて形成された光学フィルターであり、
前記着色剤、および、前記共重合体を含む
光学フィルター。 - 着色剤と、共重合体と、溶媒とを含む着色樹脂組成物を用いて調整した塗液を基材に塗布すること、および、
前記塗液を硬化させることを含む光学フィルターの製造方法であって、
前記着色剤は、700nm以上1100nm以下の波長帯域に吸収極大を有し、
前記共重合体は、第1繰り返し単位、第2繰り返し単位、および、第3繰り返し単位を含み、
前記第1繰り返し単位は、下記式(1)によって表され、エポキシ基を含むアクリルモノマーに由来し、
前記第2繰り返し単位は、フェノール性水酸基を含むモノマーに由来し、
前記第3繰り返し単位は、下記式(2)によって表される芳香環を有するアクリルモノマーに由来する、または、下記式(3)によって表される脂環式構造を含むアクリルモノマーに由来する
光学フィルターの製造方法。
- 前記着色樹脂組成物において、前記溶媒の重量に対する前記着色剤の重量の百分率は、0.6重量%以上30重量%以下である
請求項12に記載の光学フィルターの製造方法。 - 前記着色樹脂組成物が含む前記着色剤において、前記着色剤が吸収極大を有する波長でのモル吸光係数εが以下の式を満たす
ε≧3.0×104
請求項12または13に記載の光学フィルターの製造方法。
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