JP7011662B2 - 構造体、構造体の製造方法、吸収層形成用組成物、固体撮像素子および画像表示装置 - Google Patents
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Description
<1> 2種以上の異なる種類の画素を有するカラーフィルタと、
黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種を含む吸収層と、を有し、
吸収層を、カラーフィルタの画素のうち少なくとも1種の画素の光路上であって画素への光の入射側に有する、構造体。
<2> 吸収層は更に紫外線吸収剤を含む、<1>に記載の構造体。
<3> 紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物およびトリアジン化合物から選ばれる少なくとも1種である、<2>に記載の構造体。
<4> 吸収層は、アゾ化合物およびイソインドリン化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、<1>~<3>のいずれか1つに記載の構造体。
<5> 吸収層は、カラーインデックスピグメントイエロー139、カラーインデックスピグメントイエロー150およびカラーインデックスピグメントイエロー185から選ばれる少なくとも1種を含む、<1>~<3>のいずれか1つに記載の構造体。
<6> カラーフィルタは、緑色画素および赤色画素から選ばれる少なくとも1種の着色画素を含み、着色画素の光路上に吸収層を有する、<1>~<5>のいずれか1つに記載の構造体。
<7> カラーフィルタは、緑色画素、赤色画素および青色画素を含み、
緑色画素および赤色画素から選ばれる少なくとも一方の画素の光路上に吸収層を有し、青色画素の光路上には吸収層を有さない、<1>~<5>のいずれか1つに記載の構造体。
<8> 緑色画素は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含有する、<7>に記載の構造体。
<9> 緑色画素および赤色画素の光路上に吸収層を有する、<7>または<8>に記載の構造体。
<10> 吸収層の膜厚は、吸収層の光路上に有する画素の膜厚の0.001~2倍である、<6>~<9>のいずれか1つに記載の構造体。
<11> 吸収層の膜厚は、吸収層の光路上に有する画素の膜厚の0.1~1倍である、<6>~<9>のいずれか1つに記載の構造体。
<12> カラーフィルタは、更に、透明画素および赤外線透過層の画素から選ばれる少なくとも1種の画素を含む、<6>~<11>のいずれか1つに記載の構造体。
<13> 吸収層は、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種と、硬化性化合物とを含む組成物を硬化して得られたものである、<1>~<12>のいずれか1つに記載の構造体。
<14> カラーフィルタの画素と吸収層とが接している、<1>~<13>のいずれか1つに記載の構造体。
<15> カラーフィルタを形成する工程と、吸収層を形成する工程とを含む、構造体の製造方法であって、
カラーフィルタは、2種以上の異なる種類の画素を有し、
吸収層は、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種を含み、
構造体は、吸収層を、カラーフィルタの画素のうち少なくとも1種の画素の光路上であって画素への光の入射側に有し、
吸収層を形成する工程は、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種を含む吸収層形成用組成物を塗布する工程を含む、構造体の製造方法。
<16> カラーフィルタの表面に吸収層形成用組成物を塗布する、<15>に記載の構造体の製造方法。
<17> 吸収層を形成する工程は、更にパターンを形成する工程を含む、<15>または<16>に記載の構造体の製造方法。
<18> 2種以上の異なる種類の画素を有するカラーフィルタと、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種を含む吸収層と、を有し、吸収層を、カラーフィルタの画素のうち少なくとも1種の画素の光路上であって画素への光の入射側に有する構造体の、吸収層の形成用の組成物であって、
黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種を含む吸収層形成用組成物。
<19> 更に紫外線吸収剤を含む、<18>に記載の吸収層形成用組成物。
<20> 紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物およびトリアジン化合物から選ばれる少なくとも1種である、<19>に記載の吸収層形成用組成物。
<21> <1>~<14>のいずれか1つに記載の構造体を有する固体撮像素子。
<22> <1>~<14>のいずれか1つに記載の構造体を有する画像表示装置。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も露光に含める。また、露光に用いられる光としては、一般的に、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の合計質量をいう。
本明細書において、赤外線は、波長700~2500nmの光(電磁波)をいう。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アリル」は、アリルおよびメタリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルの双方、または、いずれかを表す。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定したポリスチレン換算値として定義される。
本発明の構造体は、2種以上の異なる種類の画素を有するカラーフィルタと、
黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種を含む吸収層と、を有し、
吸収層を、カラーフィルタの画素のうち少なくとも1種の画素の光路上であって前述の画素への光の入射側に有することを特徴とする。
(態様1)カラーフィルタが、緑色画素および赤色画素から選ばれる少なくとも1種の着色画素を含み、この着色画素の光路上に吸収層を有する態様。
(態様2)カラーフィルタが、緑色画素、赤色画素および青色画素を含み、
緑色画素および赤色画素から選ばれる少なくとも一方の画素の光路上に吸収層を有し、青色画素の光路上には吸収層を有さない態様。
上記態様1、2において、カラーフィルタは、更に、透明画素および/または赤外線透過層の画素(以下、他の画素ともいう)を含んでいてもよい。カラーフィルタが、更に、上記の他の画素を含む場合、他の画素の光路上には吸収層が設けられていなくてもよいが、耐光性の観点から他の画素の光路上にも吸収層が設けられていることが好ましい。
以下、本発明の構造体について詳細に説明する。
本発明の構造体は、2種以上の異なる種類の画素を有するカラーフィルタを有する。本発明の構造体において、カラーフィルタは、支持体上に形成されていることが好ましい。支持体としては特に限定はない。固体撮像素子などの各種電子デバイスなどで使用されている基板(シリコンウエハ、炭化ケイ素ウエハ、窒化ケイ素ウエハ、サファイアウエハ、ガラスウエハなど)を用いることができる。また、これらの基板上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止あるいは表面の平坦化のために下塗り層が設けられていてもよい。
(1):厚み方向における光の透過率の、波長400~640nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長800~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である画素。この画素によれば、波長400~640nmの範囲の光を遮光して、波長670nmを超える光を透過させることができる。
(2):厚み方向における光の透過率の、波長400~750nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長900~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である画素。この画素によれば、波長400~750nmの範囲の光を遮光して、波長850nmを超える光を透過させることができる。
(3):厚み方向における光の透過率の、波長400~830nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長1000~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である画素。この画素によれば、波長400~830nmの範囲の光を遮光して、波長940nmを超える光を透過させることができる。
(4):厚み方向における光の透過率の、波長400~950nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長1100~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である画素。この画素によれば、波長400~950nmの範囲の光を遮光して、波長1040nmを超える光を透過させることができる。
(1)2種(2色)以上の異なる色相の着色画素のみで構成された態様。
(2)2種(2色)以上の異なる色相の着色画素と、透明画素および/または赤外線透過層の画素とで構成された態様。
(3)1種(1色)のみの着色画素と、透明画素および/または赤外線透過層の画素とで構成された態様。
上記(3)の態様における着色画素は、緑色画素または赤色画素であることが好ましい。
本発明の構造体は、カラーフィルタの画素のうち少なくとも1種の画素の光路上であって前述の画素への光の入射側に、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種を含む吸収層を有する。以下、黄色着色剤と、波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤とをあわせて、着色剤Yともいう。
式(Y2)において、R205およびR208は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、R201~R204、R206およびR207は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、Y1は、窒素原子または-CRY1-を表し、Y2は、硫黄原子または-NRY2-を表し、RY1およびRY2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、Xは、ビス(スルホニル)イミドアニオン、トリス(スルホニル)メチドアニオンまたはホウ素原子を有するアニオンを表す。
式(Y3)において、R301、R311およびR310は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、R302~R305、R306~R309は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、Xは、ビス(スルホニル)イミドアニオン、トリス(スルホニル)メチドアニオンまたはホウ素原子を有するアニオンを表す。
式(Y4)において、R401およびR402は、それぞれ独立に、SO2R403またはCOR403を表す;R403は、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。
また、本発明の構造体において、吸収層に含まれる着色剤Yの50質量%以上がC.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150およびC.I.ピグメントイエロー185から選ばれる少なくとも1種(好ましくはC.I.ピグメントイエロー150)であることが好ましく、より好ましくは70質量%以上であり、更に好ましくは90質量%以上である。
R1及びR2は、R1及びR2が結合する窒素原子とともに、環状アミノ基を形成していてもよい。環状アミノ基としては、例えば、ピペリジノ基、モルホリノ基、ピロリジノ基、ヘキサヒドロアゼピノ基、ピペラジノ基等が挙げられる。
R1及びR2は、各々独立に、炭素原子数1~20のアルキル基が好ましく、炭素原子数1~10のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基が更に好ましい。
R3及びR4は、電子求引性基を表す。R3及びR4は、アシル基、カルバモイル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホニルオキシ基、スルファモイル基が好ましく、アシル基、カルバモイル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、シアノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホニルオキシ基、スルファモイル基が好ましい。また、R3及びR4は、互いに結合して環状の電子求引性基を形成してもよい。R3およびR4が互いに結合して形成する環状の電子求引性基としては、例えば、2個のカルボニル基を含む6員環を挙げることができる。
上記のR1、R2、R3、及びR4の少なくとも1つは、連結基を介して、ビニル基と結合したモノマーより導かれるポリマーの形になっていてもよい。他のモノマーとの共重合体であっても良い。
ベンゾフェノン化合物としては、2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノンなどが挙げられる。市販品としては、ユビナールA、ユビナール3049、ユビナール3050(以上、BASF社製)などが挙げられる。
クマリン化合物としては、例えば、クマリン-4、4-ヒドロキシクマリン、7-ヒドロキシクマリンなどが挙げられる。
また、吸収層は、着色剤Yの100質量部に対して紫外線吸収剤を0.1~200質量部含有することが好ましい。上限は、100質量部以下であることがより好ましく、50質量部以下であることが更に好ましく、30質量部以下であることが更により好ましい。下限は、1質量部以上であることがより好ましく、5質量部以上であることが更に好ましく、10質量部以上であることが更により好ましい。着色剤Yと紫外線吸収剤との割合が上記範囲であれば、紫外領域近傍の光を効率的に遮光して画素の耐光性をより高めるという効果が期待できる。
吸収層は、紫外線吸収剤を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。紫外線吸収剤を2種以上含む場合はそれらの合計量が上記範囲であることが好ましい。
また、吸収層は、波長400nm以上500nm以下の範囲の少なくとも一部(好ましくは波長400nm以上450nm以下の範囲の少なくとも一部、より好ましくは波長400nm以上450nm以下の全範囲)における透過率が10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、1%以下であることが更に好ましい。
また、吸収層は、波長300nm以上400nm未満の範囲の少なくとも一部(好ましくは波長300nm以上400nm未満の範囲の少なくとも一部、より好ましくは波長300nm以上400nm未満の全範囲)における透過率が10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、1%以下であることが更に好ましい。
次に、本発明の構造体の吸収層の形成用の組成物(吸収層形成用組成物)について説明する。
吸収層形成用組成物は、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種(着色剤Y)を含む。黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤の詳細および好ましい範囲については、上述した吸収層の欄で説明した内容と同様である。
吸収層形成用組成物は、着色剤Y以外の着色剤を実質的に含まないことが好ましい。この態様によれば、カラーフィルタの画素の色相に影響を与えることなく、カラーフィルタの耐光性を向上させることができる。吸収層形成用組成物が着色剤Y以外の着色剤を実質的に含まない場合とは、着色剤Y以外の着色剤の含有量が、着色剤Yの100質量部に対して、1質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以下であることがより好ましく、0.1質量部以下であることが更に好ましく、含有しないことが特に好ましい。
吸収層形成用組成物は、着色剤Yの他にさらに紫外線吸収剤を含むことが好ましい。この態様によれば、カラーフィルタの耐光性をより顕著に向上させることができる。紫外線吸収剤の詳細および好ましい範囲については、上述した吸収層の欄で説明した内容と同様である。
また、吸収層形成用組成物は着色剤Yの100質量部に対して紫外線吸収剤を0.1~200質量部含有することが好ましい。上限は、100質量部以下であることがより好ましく、50質量部以下であることが更に好ましく、30質量部以下であることが更により好ましい。下限は、1質量部以上であることがより好ましく、5質量部以上であることが更に好ましく、10質量部以上であることが更により好ましい。
吸収層形成用組成物は、紫外線吸収剤を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。紫外線吸収剤を2種以上含む場合はそれらの合計量が上記範囲であることが好ましい。
吸収層形成用組成物は、更に硬化性化合物を含むことが好ましい。この態様によれば、カラーフィルタの耐光性や耐湿性をより効果的に向上させることができる。硬化性化合物としては、ラジカル、酸、熱により架橋可能な公知の化合物を用いることができる。本発明において、硬化性化合物は、例えば、エチレン性不飽和結合基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物などが挙げられ、エチレン性不飽和結合基を有する化合物であることが好ましい。エチレン性不飽和結合基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。エチレン性不飽和結合基を有する化合物としては、重合性化合物であることが好ましく、ラジカル重合性化合物であることがより好ましい。
エチレン性不飽和結合基を有する化合物としては、モノマー、プレポリマー、オリゴマーなどの化学的形態のいずれであってもよいが、モノマーが好ましい。エチレン性不飽和結合基を有する化合物の分子量は、100~3000が好ましい。上限は、2000以下がより好ましく、1500以下が更に好ましい。下限は、150以上がより好ましく、250以上が更に好ましい。
また、エチレン性不飽和結合基を有する化合物としては、特開2017-48367号公報、特許第6057891号公報、特許第6031807号公報に記載されている化合物を用いることもできる。
また、エチレン性不飽和結合基を有する化合物としては、8UH-1006、8UH-1012(以上、大成ファインケミカル(株)製)、ライトアクリレートPOB-A0(共栄社化学(株)製)などを用いることも好ましい。
エポキシ基を有する化合物(以下、エポキシ化合物ともいう)は、エポキシ基を1分子内に1~100個有する化合物であることが好ましい。エポキシ基の下限は、2個以上がより好ましい。エポキシ基の上限は、例えば、10個以下とすることもでき、5個以下とすることもできる。
吸収層形成用組成物は、硬化性化合物として重合性化合物を含有する場合、更に光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤としては、重合性化合物の重合を開始する能力を有する限り、特に制限はなく、公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外領域から可視領域の光線に対して感光性を有する化合物が好ましい。また、光励起された増感剤と何らかの作用を生じ、活性ラジカルを生成する化合物であってもよい。光重合開始剤は光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。
吸収層形成用組成物は、樹脂を含むことが好ましい。樹脂は、例えば、顔料などの粒子を組成物中で分散させる用途やバインダーの用途で配合される。なお、主に顔料などの粒子を分散させるために用いられる樹脂を分散剤ともいう。ただし、樹脂のこのような用途は一例であって、このような用途以外の目的で使用することもできる。
吸収層形成用組成物は樹脂として分散剤を含むことが好ましい。分散剤は、酸性分散剤(酸性樹脂)、塩基性分散剤(塩基性樹脂)が挙げられる。ここで、酸性分散剤(酸性樹脂)とは、酸基の量が塩基性基の量よりも多い樹脂を表す。酸性分散剤(酸性樹脂)としては、酸基の量と塩基性基の量の合計量を100モル%としたときに、酸基の量が70モル%以上を占める樹脂が好ましく、実質的に酸基のみからなる樹脂がより好ましい。酸性分散剤(酸性樹脂)が有する酸基は、カルボキシル基が好ましい。酸性分散剤(酸性樹脂)の酸価は、5~105mgKOH/gが好ましい。また、塩基性分散剤(塩基性樹脂)とは、塩基性基の量が酸基の量よりも多い樹脂を表す。塩基性分散剤(塩基性樹脂)としては、酸基の量と塩基性基の量の合計量を100モル%としたときに、塩基性基の量が50モル%を超える樹脂が好ましい。塩基性分散剤が有する塩基性基は、アミノ基が好ましい。
吸収層形成用組成物は、樹脂としてアルカリ可溶性樹脂を含有することができる。なお、アルカリ可溶性樹脂は、分散剤やバインダーとして用いることもできる。
式(X)において、R1は、水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数2~10のアルキレン基を表し、R3は、水素原子またはベンゼン環を含んでもよい炭素数1~20のアルキル基を表す。nは1~15の整数を表す。
吸収層形成用組成物は、樹脂として上述した分散剤やアルカリ可溶性樹脂の欄で説明した樹脂以外の樹脂(その他の樹脂ともいう)を含有することができる。その他の樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、エン・チオール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリアリーレンエーテルホスフィンオキシド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、シロキサン樹脂などが挙げられる。他の樹脂は、これらの樹脂から1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。また、本発明では、樹脂として、特開2017-57265号公報、特開2017-32685号公報、特開2017-075248号公報、特開2017-066240号公報に記載された樹脂を用いることもでき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
吸収層形成用組成物は、顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体としては、発色団の一部分を、酸基、塩基性基またはフタルイミドメチル基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。顔料誘導体を構成する発色団としては、キノリン系骨格、ベンゾイミダゾロン系骨格、ジケトピロロピロール系骨格、アゾ系骨格、フタロシアニン系骨格、アンスラキノン系骨格、キナクリドン系骨格、ジオキサジン系骨格、ペリノン系骨格、ペリレン系骨格、チオインジゴ系骨格、イソインドリン系骨格、イソインドリノン系骨格、キノフタロン系骨格、スレン系骨格、金属錯体系骨格等が挙げられ、キノリン系骨格、ベンゾイミダゾロン系骨格、ジケトピロロピロール系骨格、アゾ系骨格、キノフタロン系骨格、イソインドリン系骨格およびフタロシアニン系骨格が好ましく、アゾ系骨格およびベンゾイミダゾロン系骨格がより好ましい。顔料誘導体が有する酸基としては、スルホ基、カルボキシル基が好ましく、スルホ基がより好ましい。顔料誘導体が有する塩基性基としては、アミノ基が好ましく、三級アミノ基がより好ましい。顔料誘導体の具体例としては、特開2011-252065号公報の段落番号0162~0183の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
吸収層形成用組成物が顔料誘導体を含有する場合、顔料誘導体の含有量は、顔料100質量部に対し、1~30質量部が好ましく、3~20質量部がさらに好ましい。顔料誘導体は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。顔料誘導体を2種以上含む場合はそれらの合計量が上記範囲であることが好ましい。
吸収層形成用組成物は、溶剤を含有することが好ましい。溶剤は有機溶剤が好ましい。溶剤は、各成分の溶解性や吸収層形成用組成物の塗布性を満足すれば特に制限はない。
吸収層形成用組成物は、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用でき、塗布性をより向上できるという理由からフッ素系界面活性剤が好ましい。
上記の化合物の重量平均分子量は、好ましくは3,000~50,000であり、例えば、14,000である。
吸収層形成用組成物は、シランカップリング剤を含有することができる。本発明において、シランカップリング剤は、加水分解性基とそれ以外の官能基とを有するシラン化合物を意味する。また、加水分解性基とは、ケイ素原子に直結し、加水分解反応および/または縮合反応によってシロキサン結合を生じ得る置換基をいう。加水分解性基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられる。
吸収層形成用組成物は、重合禁止剤を含有することができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、p-メトキシフェノール、ジ-t-ブチル-p-クレゾール、ピロガロール、t-ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、N-ニトロソフェニルヒドロキシアミン塩(アンモニウム塩、第一セリウム塩等)等が挙げられる。
吸収層形成用組成物が重合禁止剤を含有する場合、重合禁止剤の含有量は、吸収層形成用組成物の全固形分に対して、0.01~5質量%が好ましい。吸収層形成用組成物は、重合禁止剤を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
吸収層形成用組成物には、必要に応じて、各種添加剤、例えば、充填剤、密着促進剤、酸化防止剤、潜在酸化防止剤等を配合することができる。これらの添加剤としては、特開2004-295116号公報の段落番号0155~0156に記載の添加剤を挙げることができ、この内容は本明細書に組み込まれる。また、酸化防止剤としては、例えばフェノール化合物、リン系化合物(例えば特開2011-90147号公報の段落番号0042に記載の化合物)、チオエーテル化合物などを用いることができる。市販品としては、例えば(株)ADEKA製のアデカスタブシリーズ(AO-20、AO-30、AO-40、AO-50、AO-50F、AO-60、AO-60G、AO-80、AO-330など)が挙げられる。また、酸化防止剤として、国際公開WO2017/006600号公報に記載された多官能ヒンダードアミン酸化防止剤を用いることもできる。酸化防止剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。また、潜在酸化防止剤としては、酸化防止剤として機能する部位が保護基で保護された化合物であって、100~250℃で加熱するか、又は酸/塩基触媒存在下で80~200℃で加熱することにより保護基が脱離して酸化防止剤として機能する化合物が挙げられる。潜在酸化防止剤としては国際公開WO2014/021023号公報、国際公開WO2017/030005号公報、特開2017-008219号公報に記載された化合物が挙げられる。市販品としては、アデカアークルズGPA-5001((株)ADEKA製)等が挙げられる。
次に、カラーフィルタにおける着色画素の形成に好ましく用いることができる組成物(着色画素形成用組成物)について説明する。着色画素形成用組成物は、着色剤を含むことが好ましい。着色剤としては、黄色着色剤、オレンジ色着色剤、赤色着色剤、緑色着色剤、紫色着色剤、青色着色剤などの有彩色着色剤が挙げられる。着色剤は、顔料であってもよく、染料であってもよい。
カラーインデックス(C.I.)ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214(以上、黄色顔料);
C.I.ピグメントオレンジ2、5、13、16、17:1、31、34、36、38、43、46、48、49、51、52、55、59、60、61、62、64、71、73(以上、オレンジ色顔料);
C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、17、22、23、31、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、52:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:1、66、67、81:1、81:2、81:3、83、88、90、105、112、119、122、123、144、146、149、150、155、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、220、224、226、242、246、254、255、264、270、272、279(以上、赤色顔料);
C.I.ピグメントグリーン7、10、36、37、58、59(以上、緑色顔料);
C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、27、32、37、42、58、59(以上、紫色顔料);
C.I.ピグメントブルー1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79、80(以上、青色顔料)。
次に、カラーフィルタにおける透明画素の形成に好ましく用いることができる組成物(透明画素形成用組成物)について説明する。透明画素形成用組成物は、樹脂を含有することが好ましい。樹脂としては、上述した吸収層形成用組成物に用いられる前述の材料が挙げられ、好ましい範囲も同様である。また、樹脂の好ましい含有量についても吸収層形成用組成物における含有量と同様である。吸収層形成用組成物は、更に、Ti、Zr、Sn、Sb、Cu、Fe、Mn、Pb、Cd、As、Cr、Hg、Zn、Al、Mg、Si、PおよびSから選択される少なくとも一種の元素を含む酸化物の粒子(無機粒子ともいう)を含有することもできる。前述の無機粒子を含有する場合、無機粒子の含有量は、吸収層形成用組成物の全固形分に対して、20~70質量%であることが好ましい。下限は、25質量%以上がより好ましく、30質量%以上がさらに好ましい。上限は、65質量%以下がより好ましく、60質量%以下が更に好ましい。透明画素形成用組成物は、更に、硬化性化合物、光重合開始剤、溶剤、界面活性剤、シランカップリング剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤、充填剤、密着促進剤、酸化防止剤、潜在酸化防止剤などの添加剤を含んでいてもよい。これらの詳細については、上述した吸収層形成用組成物に用いられる前述の材料が挙げられ、好ましい範囲も同様である。また、これらの材料の好ましい含有量についても吸収層形成用組成物における含有量と同様である。
次に、本発明の構造体における赤外線透過層の画素の形成に好ましく用いることができる組成物(赤外線透過層形成用組成物)について説明する。赤外線透過層形成用組成物は、波長400~640nmの範囲における吸光度の最小値Aと、波長1100~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bとの比であるA/Bが5以上であることが好ましく、7.5以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましく、30以上であることが更に好ましい。
Aλ=-log(Tλ/100) ・・・(1)
Aλは、波長λにおける吸光度であり、Tλは、波長λにおける透過率(%)である。
本発明において、吸光度の値は、溶液の状態で測定した値であってもよく、赤外線透過層形成用組成物を用いて製膜した膜での値であってもよい。膜の状態で吸光度を測定する場合は、ガラス基板上にスピンコート等の方法により、乾燥後の膜の厚さが所定の厚さとなるように赤外線透過層形成用組成物を塗布し、ホットプレートを用いて100℃、120秒間乾燥して調製した膜を用いて測定することが好ましい。膜の厚さは、膜を有する基板について、触針式表面形状測定器(ULVAC社製 DEKTAK150)を用いて測定することができる。
(1):2種類以上の有彩色着色剤を含み、2種以上の有彩色着色剤の組み合わせで黒色を形成している。
(2):有機系黒色着色剤を含む。(2)の態様において、更に有彩色着色剤を含有することも好ましい。
(1)赤色着色剤と青色着色剤とを含有する態様。
(2)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤とを含有する態様。
(3)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤とを含有する態様。
(4)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(5)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(6)赤色着色剤と青色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(7)黄色着色剤と紫色着色剤とを含有する態様。
上記(2)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤=10~80:20~80:10~40であることが好ましく、10~60:30~80:10~30であることがより好ましく、10~40:40~80:10~20であることが更に好ましい。
上記(3)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤との質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:紫色着色剤=10~80:20~80:5~40:5~40であることが好ましく、10~60:30~80:5~30:5~30であることがより好ましく、10~40:40~80:5~20:5~20であることが更に好ましい。
上記(4)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:紫色着色剤:緑色着色剤=10~80:20~80:5~40:5~40:5~40であることが好ましく、10~60:30~80:5~30:5~30:5~30であることがより好ましく、10~40:40~80:5~20:5~20:5~20であることが更に好ましい。
上記(5)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:緑色着色剤=10~80:20~80:5~40:5~40であることが好ましく、10~60:30~80:5~30:5~30であることがより好ましく、10~40:40~80:5~20:5~20であることが更に好ましい。
上記(6)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:緑色着色剤=10~80:20~80:10~40であることが好ましく、10~60:30~80:10~30であることがより好ましく、10~40:40~80:10~20であることが更に好ましい。
上記(7)の態様において、黄色着色剤と紫色着色剤の質量比は、黄色着色剤:紫色着色剤=10~50:40~80であることが好ましく、20~40:50~70であることがより好ましく、30~40:60~70であることが更に好ましい。
上述した各組成物の収容容器としては、特に限定はなく、公知の収容容器を用いることができる。また、収納容器として、原材料や組成物中への不純物混入を抑制することを目的に、容器内壁を6種6層の樹脂で構成する多層ボトルや6種の樹脂を7層構造にしたボトルを使用することも好ましい。このような容器としては例えば特開2015-123351号公報に記載の容器が挙げられる。
上述した各組成物は、前述の成分を混合して調製できる。組成物の調製に際しては、全成分を同時に溶剤に溶解または分散して組成物を調製してもよいし、必要に応じては、各成分を適宜配合した2つ以上の溶液または分散液をあらかじめ調製し、使用時(塗布時)にこれらを混合して組成物として調製してもよい。
フィルタの孔径は、0.01~7.0μm程度が適しており、好ましくは0.01~3.0μm程度であり、更に好ましくは0.05~0.5μm程度である。フィルタの孔径が上記範囲であれば、微細な異物を確実に除去できる。また、ファイバ状のろ材を用いることも好ましい。ファイバ状のろ材としては、例えばポリプロピレンファイバ、ナイロンファイバ、グラスファイバ等が挙げられる。具体的には、ロキテクノ社製のSBPタイプシリーズ(SBP008など)、TPRタイプシリーズ(TPR002、TPR005など)、SHPXタイプシリーズ(SHPX003など)のフィルタカートリッジが挙げられる。
次に、本発明の構造体の製造方法について説明する。本発明の構造体の製造方法は、カラーフィルタを形成する工程と、吸収層を形成する工程とを含み、
カラーフィルタは、2種以上の異なる種類の画素を有し、
吸収層は、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種を含み、
構造体は、吸収層を、カラーフィルタの画素のうち少なくとも1種の画素の光路上であって前述の画素への光の入射側に有し、
吸収層を形成する工程は、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種を含む吸収層形成用組成物を塗布する工程を含む。
本発明の構造体の製造方法において、吸収層は、カラーフィルタを形成した後、形成することが好ましい。すなわち、カラーフィルタを形成する工程を行った後、吸収層を形成する工程を行うことが好ましい。以下、各工程について詳細に説明する。
カラーフィルタを形成する工程は、カラーフィルタの各画素形成用組成物を塗布して画素形成用組成物層を形成する工程と、フォトリソグラフィ法またはドライエッチング法により、画素形成用組成物層に対してパターンを形成する工程と、を含むことが好ましい。画素形成用組成物としては、上述した着色画素形成用組成物、透明画素形成用組成物、赤外線透過層形成用組成物が用いられる。少なくとも1種の画素は、着色画素形成用組成物を用いて形成することが好ましい。フォトリソグラフィ法でのパターン形成方法は、画素形成用組成物層に対しパターン状に露光する工程(露光工程)と、未露光部の画素形成用組成物層を現像除去してパターンを形成する工程(現像工程)と、を含むことが好ましい。ドライエッチング法でのパターン形成方法としては、画素形成用組成物層を硬化して硬化物層を形成する工程と、この硬化物層上にパターニングされたフォトレジスト層を形成する工程と、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして硬化物層に対してエッチングガスを用いてドライエッチングする工程とを含むことが好ましい。以下、各工程について説明する。
画素形成用組成物層を形成する工程では、支持体上に画素形成用組成物を形成することが好ましい。支持体としては、特に限定は無く、用途に応じて適宜選択できる。固体撮像素子などの各種電子デバイスなどで使用されている基板(シリコンウエハ、炭化ケイ素ウエハ、窒化ケイ素ウエハ、サファイアウエハ、ガラスウエハなど)を用いることができる。また、これらの基板上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止あるいは表面の平坦化のために下塗り層が設けられていてもよい。
[露光工程]
次に、画素形成用組成物層をパターン状に露光する(露光工程)。例えば、画素形成用組成物層に対し、ステッパー等の露光装置を用いて、所定のマスクパターンを有するマスクを介して露光することで、パターン露光することができる。これにより、露光部分を硬化することができる。露光に際して用いることができる放射線(光)としては、g線、i線等の紫外線が好ましく(特に好ましくはi線)用いられる。照射量(露光量)は、例えば、0.03~2.5J/cm2が好ましく、0.05~1.0J/cm2がより好ましい。露光時における酸素濃度については適宜選択することができ、大気下で行う他に、例えば酸素濃度が19体積%以下の低酸素雰囲気下(例えば、15体積%、5体積%、または、実質的に無酸素)で露光してもよく、酸素濃度が21体積%を超える高酸素雰囲気下(例えば、22体積%、30体積%、または、50体積%)で露光してもよい。また、露光照度は適宜設定することが可能であり、通常1000W/m2~100000W/m2(例えば、5000W/m2、15000W/m2、または、35000W/m2)の範囲から選択することができる。酸素濃度と露光照度は適宜条件を組み合わせてよく、例えば、酸素濃度10体積%で照度10000W/m2、酸素濃度35体積%で照度20000W/m2などとすることができる。
次に、未露光部を現像除去してパターンを形成する。未露光部の現像除去は、現像液を用いて行うことができる。これにより、露光工程における未露光部の画素形成用組成物層が現像液に溶出し、光硬化した部分だけが残る。現像液としては、下地の固体撮像素子や回路などにダメージを与えない、アルカリ現像液(アルカリ性水溶液)が望ましい。現像液の温度は、例えば、20~30℃が好ましい。現像時間は、20~180秒が好ましい。また、残渣除去性を向上するため、現像液を60秒ごとに振り切り、更に新たに現像液を供給する工程を数回繰り返してもよい。
ドライエッチング法でのパターン形成は、画素形成用組成物層を支持体上などに塗布して形成した画素形成用組成物層を硬化して硬化物層を形成し、次いで、この硬化物層上にパターニングされたフォトレジスト層を形成し、次いで、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして硬化物層に対してエッチングガスを用いてドライエッチングするなどの方法で行うことができる。フォトレジスト層は、硬化物層上にポジ型またはネガ型の感放射線性組成物を塗布し、これを乾燥させることによりフォトレジスト層を形成することが好ましい。フォトレジスト層の形成に用いる感放射線性組成物としては、ポジ型の感放射線性組成物が好ましく用いられる。ポジ型の感放射線性組成物としては、紫外線(g線、h線、i線)、KrF線、ArF線等を含む遠紫外線、電子線、イオンビームおよびX線等の放射線に感応する感放射線性組成物が好ましい。上述のポジ型の感放射線性組成物は、KrF線、ArF線、i線、X線に感応する感放射線性組成物が好ましく、微細加工性の観点からKrF線に感応する感放射線性組成物がより好ましい。ポジ型の感光性樹脂組成物としては、特開2009-237173号公報や特開2010-134283号公報に記載のポジ型レジスト組成物が好適に用いられる。フォトレジスト層の形成において、感放射線性組成物の露光工程は、KrF線、ArF線、i線、X線などで行うことが好ましく、KrF線、ArF線、X線などで行うことがより好ましく、KrF線で行うことが更に好ましい。
また、画素上の水の接触角は適宜好ましい値に設定することができるが、典型的には、50~110°の範囲である。接触角は、例えば接触角計CV-DT・A型(協和界面科学(株)製)を用いて測定できる。
次に、吸収層を形成する工程について説明する。吸収層は、上述した吸収層形成用組成物を塗布する工程と含む。吸収層形成用組成物の塗布方法としては、スリット塗布、インクジェット法、回転塗布、流延塗布、ロール塗布、スクリーン印刷法等の各種の方法を用いることができる。
本発明の固体撮像素子は、上述した本発明の構造体を含む。固体撮像素子の構成としては、固体撮像素子として機能する構成であれば特に限定はないが、例えば、以下のような構成が挙げられる。
本発明の画像表示装置は、上述した本発明の構造体を含む。画像表示装置としては、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置などが挙げられる。画像表示装置の定義や各画像表示装置の詳細については、例えば「電子ディスプレイデバイス(佐々木 昭夫著、(株)工業調査会 1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹 順章著、産業図書(株)平成元年発行)」などに記載されている。また、液晶表示装置については、例えば「次世代液晶ディスプレイ技術(内田 龍男編集、(株)工業調査会 1994年発行)」に記載されている。本発明が適用できる液晶表示装置に特に制限はなく、例えば、上記の「次世代液晶ディスプレイ技術」に記載されている色々な方式の液晶表示装置に適用できる。
[顔料分散液の調製]
以下に示す原料を攪拌および混合した後、ビーズミルにより3時間混合および分散して各顔料分散液を調製した。
C.I.ピグメントイエロー150・・・11.3質量部
分散樹脂1・・・8.4質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル アセテート(PGMEA)・・・68.3質量部
シクロヘキサノン・・・12.0質量部
C.I.ピグメントイエロー185・・・12.4質量部
分散樹脂1・・・3.8質量部
PGMEA・・・83.7質量部
C.I.ピグメントイエロー139・・・12.4質量部
分散樹脂1・・・3.8質量部
PGMEA・・・83.7質量部
以下に示す原料を攪拌および混合して各吸収層形成用組成物を調製した。
顔料分散液Y-1・・・62.6質量部
樹脂1・・・1.5質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
紫外線吸収剤1・・・1.4質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・23.4質量部
顔料分散液Y-2・・・58.1質量部
樹脂1・・・1.5質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
紫外線吸収剤1・・・1.4質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・20.7質量部
顔料分散液Y-3・・・58.1質量部
樹脂1・・・1.5質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
紫外線吸収剤1・・・1.4質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・20.7質量部
顔料分散液Y-1・・・62.6質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
紫外線吸収剤2・・・4.8質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・23.4質量部
顔料分散液Y-2・・・58.1質量部
樹脂1・・・1.5質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
紫外線吸収剤2・・・5.0質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・20.7質量部
顔料分散液Y-3・・・58.1質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
紫外線吸収剤2・・・10.2質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・20.7質量部
染料溶液Y-1・・・62.6質量部
樹脂1・・・1.5質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
紫外線吸収剤1・・・1.4質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・23.4質量部
染料溶液Y-2・・・62.6質量部
樹脂1・・・1.5質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
紫外線吸収剤1・・・1.4質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・23.4質量部
顔料分散液Y-1・・・62.6質量部
樹脂1・・・2.9質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・23.4質量部
顔料分散液Y-1・・・71.4質量部
樹脂1・・・3.2質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
紫外線吸収剤1・・・1.4重量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・13.0質量部
顔料分散液Y-1・・・71.4質量部
樹脂1・・・3.2質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
紫外線吸収剤2・・・1.4重量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・13.0質量部
顔料分散液Y-1・・・85.7質量部
樹脂1・・・0.9質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・2.4質量部
樹脂1・・・30質量部
重合性化合物1・・・2.2質量部
重合性化合物2・・・1.9質量部
シランカップリング剤1・・・1.8質量部
光重合開始剤1・・・0.9質量部
界面活性剤1・・・4.2質量部
紫外線吸収剤2・・・5質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・54質量部
・光重合開始剤1:IRGACURE-OXE01(BASF社製)
・界面活性剤1:下記化合物(Mw=14000)の1質量%PGMEA溶液。下記の式中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
・重合性化合物1:下記構造の化合物の混合物(左側化合物と右側化合物とのモル比が7:3の混合物)の56質量%PGMEA溶液
・重合性化合物2:下記構造の化合物の65質量%PGMEA溶液
・シランカップリング剤1:下記構造の化合物の10質量%PGMEA溶液(以下の構造式中、Etはエチル基である)
・紫外線吸収剤1:下記構造の化合物
・紫外線吸収剤2:Tinuvin477(BASF製、トリアジン化合物)
・染料溶液Y-1:C.I.ソルベントイエロー162の11.3質量部をPGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)の90質量部に溶解させた溶液。
・染料溶液Y-2:下記黄色染料Aの11.3質量部をテトラヒドロフランの90質量部に溶解させた溶液。
黄色染料A:下記構造の化合物
以下に示す原料を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して各色の画素形成用組成物を調製した。
Red顔料分散液・・・51.7質量部
樹脂11・・・0.6質量部
重合性化合物11・・・0.6質量部
光重合開始剤11・・・0.3質量部
界面活性剤11・・・4.2質量部
PGMEA・・・42.6質量部
Green顔料分散液1・・・73.7質量部
樹脂11・・・0.3質量部
重合性化合物12・・・1.2質量部
光重合開始剤11・・・0.6質量部
界面活性剤11・・・4.2質量部
紫外線吸収剤11・・・0.5質量部
PGMEA・・・19.5質量部
Green顔料分散液2・・・73.7質量部
樹脂11・・・0.3質量部
重合性化合物12・・・1.2質量部
光重合開始剤11・・・0.6質量部
界面活性剤11・・・4.2質量部
紫外線吸収剤11・・・0.5質量部
PGMEA・・・19.5質量部
Green顔料分散液3・・・73.7質量部
樹脂11・・・0.3質量部
重合性化合物12・・・1.2質量部
光重合開始剤11・・・0.6質量部
界面活性剤11・・・4.2質量部
紫外線吸収剤11・・・0.5質量部
PGMEA・・・19.5質量部
Green顔料分散液1をGreen顔料分散液4~7に置き換えた以外は緑色画素形成用組成物1と同様にして緑色画素形成用組成物4~7を得た。
Green顔料分散液1をGreen顔料分散液8~11に置き換えた以外は緑色画素形成用組成物1と同様にして緑色画素形成用組成物8~11を得た。
紫外線吸収剤11の0.5質量部を、それぞれ添加剤12~15に変えた以外は緑色画素形成用組成物1と同様にして緑色画素形成用組成物12~15を得た。
重合性化合物12の1.2質量部を、それぞれ重合性化合物16~27に変えた以外は緑色画素形成用組成物1と同様にして緑色画素形成用組成物16~27を得た。
樹脂11の0.3質量部を、それぞれ樹脂28~34に変えた以外は緑色画素形成用組成物1と同様にして緑色画素形成用組成物16~27を得た。
Blue顔料分散液・・・44.9質量部
樹脂11・・・2.1質量部
重合性化合物11・・・1.5質量部
重合性化合物13・・・0.7質量部
光重合開始剤12・・・0.8質量部
界面活性剤11・・・4.2質量部
PGMEA・・・45.8質量部
・Red顔料分散液
C.I.ピグメントレッド254の9.6質量部と、C.I.ピグメントイエロー139の4.3質量部と、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の6.8質量部と、PGMEAの79.3質量部とからなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)を用いて3時間混合および分散した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Red顔料分散液を得た。
C.I.ピグメントグリーン58の6.4質量部と、C.I.ピグメントイエロー185の5.3質量部と、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の5.2質量部と、PGMEAの83.1質量部とからなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)を用いて3時間混合および分散した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Green顔料分散液1を得た。
C.I.ピグメントグリーン58の11.7質量部と、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の5.2質量部と、PGMEAの83.1質量部とからなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)を用いて3時間混合および分散した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Green顔料分散液2を得た。
C.I.ピグメントグリーン36の11.7質量部と、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の5.2質量部と、PGMEAの83.1質量部とからなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)を用いて3時間混合および分散した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/min5として分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Green顔料分散液3を得た。
分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の5.2質量部を下記顔料分散剤1~4に置き換えた(固形分が同じ質量部となるように調整した)以外はGreen顔料分散液1と同様の処理を行いGreen顔料分散液8~11を得た。
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応槽に、1段目の合成として、メチルメタクリレート100質量部、n-ブチルアクリレート100質量部、N-置換マレイミドとしてシクロへキシルマレイミド50質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40質量部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を80℃に加熱して、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール12部を添加した後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.2質量部を20回に分けて30分ごとに加え、80℃のまま12時間反応し、固形分測定により95%が反応したことを確認した。
次に、2段目の合成として、ピロメリット酸無水物30質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート160質量部、触媒として1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン0.40質量部を追加し、120℃で7時間反応させた。98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを滴定で確認し反応を終了した。反応終了後、不揮発分が40重量%に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添加して調製し、固形分当たりの酸価45mgKOH/g、重量平均分子量9500の顔料分散剤1を得た。
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応槽に、1段目の合成として、メチルメタクリレート100質量部、n-ブチルアクリレート100質量部、N-置換マレイミドとしてN-フェニルマレイミド35質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40質量部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を80℃に加熱して、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール12質量部を添加した後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.2質量部を20回に分けて30分ごとに加え、80℃のまま12時間反応し、固形分測定により95%が反応したことを確認した。
次に、2段目の合成として、ピロメリット酸無水物30質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート160質量部、触媒として1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン0.40質量部を追加し、120℃で7時間反応させた。98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを滴定で確認し反応を終了した。反応終了後、不揮発分が40質量%に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添加して調製し、固形分当たりの酸価80mgKOH/g、重量平均分子量7800の顔料分散剤2を得た。
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応槽に、1段目の合成として、ジアリルイソフタレート100質量部、n-ブチルアクリレート100質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40質量部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を80℃に加熱して、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール12質量部を添加した後、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル0.2質量部を20回に分けて30分ごとに加え、80℃のまま12時間反応し、固形分測定により95%が反応したことを確認した。
次に、2段目の合成として、ピロメリット酸無水物30質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート160質量部、触媒として1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン0.40質量部を追加し、120℃で7時間反応させた。98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを滴定で確認し反応を終了した。反応終了後、不揮発分が40質量%に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添加して調製し、固形分当たりの酸価45mgKOH/g、重量平均分子量10000の顔料分散剤3を得た。
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応槽に、1段目の合成として、ジアリルオルソフタレート100質量部、n-ブチルアクリレート100質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40質量部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を80℃に加熱して、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール12質量部を添加した後、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル0.2質量部を20回に分けて30分ごとに加え、80℃のまま12時間反応し、固形分測定により95%が反応したことを確認した。
次に、2段目の合成として、ピロメリット酸無水物30質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート160質量部、触媒として1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン0.40質量部を追加し、120℃で7時間反応させた。98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを滴定で確認し反応を終了した。反応終了後、不揮発分が40質量%に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添加して調製し、固形分当たりの酸価45mgKOH/g、重量平均分子量9800の顔料分散剤4を得た。
C.I.ピグメントイエローブルー15:6の9.7質量部と、C.I.ピグメントバイオレット23の2.4質量部と、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の5.5質量部と、PGMEAの82.4質量部とからなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)を用いて3時間混合および分散した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Blue顔料分散液を得た。
・重合性化合物12:下記構造の化合物の混合物(左側化合物と右側化合物とのモル比が7:3の混合物)
・重合性化合物13:アロニックスM-305(トリアクリレートが55~63質量%、東亞合成(株)製)
・重合性化合物16:2-シアノ-3-フェニルアクリル酸
・重合性化合物17:メタクリル酸4-シアノフェニル
・重合性化合物18:3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート
・重合性化合物19:3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルアクリレート
・重合性化合物20:3-ブロモ-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート
・重合性化合物21:3-ブロモ-2-ヒドロキシプロピルアクリレート
・重合性化合物22:3-フルオロ-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート
・重合性化合物23:3-フルオロ-2-ヒドロキシプロピルアクリレート
・重合性化合物24:3-クロロプロピルメタクリレート
・重合性化合物25:N-アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド(アロニックスM140、東亞合成(株)製)
・重合性化合物26:マレイミドアクリレート(アロニックスM145、東亞合成(株)製)
・重合性化合物27:1,4-ビス(マレイミド)ブタン
・添加剤13:Tinuvin622(BASF社製)
・添加剤14:メタクリル酸2-ニトロフェニル
・添加剤15:p-ニトロフェノール
反応容器にシクロヘキサノン70質量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、同温度でベンジルメタクリレート12.3質量部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート4.6質量部、メタクリル酸5.3質量部、光重合性モノマーとしてパラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亞合成(株)製、アロニックスM110)7.4質量部、アゾビスイソブチロニトリル0.8質量部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、メタクリル酸4-シアノフェニル4.0質量部をシクロヘキサノン20質量部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で2時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、不揮発分が20質量%になるようにシクロヘキサノンを添加して樹脂28を得た。得られた樹脂28の質量平均分子量は15000であった。
反応容器にシクロヘキサノン70質量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、同温度でベンジルメタクリレート12.3質量部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート4.6質量部、メタクリル酸5.3質量部、アゾビスイソブチロニトリル0.4質量部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート7.4質量部、アゾビスイソブチロニトリル0.2質量部をシクロヘキサノン10質量部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で1時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が20質量%になるようにシクロヘキサノンを添加して樹脂29を得た。得られた樹脂29の質量平均分子量は15000であった。
反応容器にシクロヘキサノン70質量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、同温度でN-置換マレイミドとしてシクロへキシルマレイミド50質量部と、ヒドロキシエチルメタクリレート15質量部、メタクリル酸12質量部と、メチルメタクリレート23質量部、アゾビスイソブチロニトリル0.4質量部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル0.2質量部をシクロヘキサノン10質量部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で1時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が20質量%になるようにシクロヘキサノンを添加して樹脂31を得た。得られた樹脂31の質量平均分子量は14000であった。
反応容器にシクロヘキサノン70質量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、同温度でN-置換ノルボルネン-5,6-ジカルボキシイミドとしてN-(4-フェニル)-(5-ノルボルネン-2,3-ジカルボキシイミド)50質量部と、ヒドロキシエチルメタクリレート15質量部、メタクリル酸12質量部と、メチルメタクリレート23質量部、アゾビスイソブチロニトリル0.4質量部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル0.2質量部をシクロヘキサノン10質量部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で1時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が20質量%になるようにシクロヘキサノンを添加して樹脂32を得た。得られた樹脂32の質量平均分子量は20000であった。
反応容器にシクロヘキサノン70質量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、同温度でベンジルメタクリレート12.3質量部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート4.6質量部、メタクリル酸5.3質量部、(b)光重合性モノマーとしてパラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亞合成(株)製、アロニックスM110)7.4質量部、アゾビスイソブチロニトリル0.4質量部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル0.2質量部をシクロヘキサノン10質量部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で1時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が20質量%になるようにシクロヘキサノンを添加して樹脂33を得た。得られた樹脂33の質量平均分子量は20000であった。
反応容器にシクロヘキサノン70質量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、同温度でベンジルメタクリレート12.3質量部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート4.6質量部、メタクリル酸5.3質量部、光重合性モノマーとしてパラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亞合成(株)製、アロニックスM110)7.4質量部、アゾビスイソブチロニトリル0.8質量部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、メタクリル酸4-ニトロフェニル4.0質量部をシクロヘキサノン20質量部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で2時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、不揮発分が20質量%になるようにシクロヘキサノンを添加して樹脂34を得た。得られた樹脂34の質量平均分子量は15000であった。
(実施例1~12)
緑色画素形成用組成物1を、ガラスウエハ上に乾燥後の膜厚が0.6μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行った。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用して、1.1μm角のベイヤーパターンが形成されるフォトマスクを用いて50~1500mJ/cm2まで50mJ/cm2ステップで露光を行うことで、上記正方形ピクセルパターンを解像する最適露光量を決定し、この最適露光量にて露光を行った。
その後、露光された塗布膜が形成されているガラスウエハをスピン・シャワー現像機(DW-30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、現像液(CD-2060、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行った。次いで、純水でリンス処理を行い、その後スピン乾燥を行った。次いで、200℃のホットプレートを用いて300秒間加熱処理(ポストベーク)を行い、ガラスウエハ上に緑色の着色パターン(緑色画素)を形成した。
同様に、赤色画素形成用組成物、青色画素形成用組成物を用い、同様のプロセスでパターン形成を行い、赤色画素、青色画素を順次形成して、緑色画素、赤色画素および青色画素を有するカラーフィルタを形成した。
このカラーフィルタの表面に、下記表に示す吸収層形成用組成物を乾燥後の膜厚が0.5μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行った。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用して、フォトマスクを用いて1000mJ/cm2の露光量で露光を行った。その後、露光された塗布膜が形成されているガラスウエハをスピン・シャワー現像機(DW-30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、現像液(CD-2060、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行った。次いで、純水でリンス処理を行い、その後スピン乾燥を行った。次いで、200℃のホットプレートを用いて300秒間加熱処理(ポストベーク)を行い、カラーフィルタの緑色画素および赤色画素上に吸収層を形成した。この構造体は、カラーフィルタの画素(緑色画素および赤色画素)の光路上であってこれらの画素への光の入射側に吸収層が設けられた構造体である。この構造体は、緑色画素、赤色画素および青色画素の膜厚がそれぞれ0.6μmであり、吸収層の膜厚が0.5μmであった。
緑色画素形成用組成物1のかわりに緑色画素形成用組成物2を、ガラスウエハ上に乾燥後の膜厚が0.4μmになるようにスピンコーターを用いて塗布した以外は実施例1~12と同様のプロセスでパターン形成を行い緑色画素を形成した。次いで、赤色画素形成用組成物、青色画素形成用組成物を用い、同様のプロセスでパターン形成を行い、赤色画素、青色画素を順次形成して、緑色画素、赤色画素および青色画素を有するカラーフィルタを形成した。
このカラーフィルタの表面に、下記表に示す吸収層形成用組成物1~6を乾燥後の膜厚が0.1μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行った。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用して、フォトマスクを用いて1000mJ/cm2の露光量で露光を行った。その後、露光された塗布膜が形成されているガラスウエハをスピン・シャワー現像機(DW-30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、現像液(CD-2060、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行った。次いで、純水でリンス処理を行い、その後スピン乾燥を行った。次いで、200℃のホットプレートを用いて300秒間加熱処理(ポストベーク)を行い、カラーフィルタの緑色画素上に吸収層を形成した。この構造体は、カラーフィルタの画素(緑色画素)の光路上であってこれらの画素への光の入射側に吸収層が設けられた構造体である。この構造体は、緑色画素の膜厚が0.4μmであり、赤色画素および青色画素の膜厚がそれぞれ0.5μmであり、吸収層の膜厚が0.1μmであった。
緑色画素形成用組成物1のかわりに緑色画素形成用組成物3を、ガラスウエハ上に乾燥後の膜厚が0.48μmになるようにスピンコーターを用いて塗布した以外は実施例1~12と同様のプロセスでパターン形成を行い緑色画素を形成した。次いで、赤色画素形成用組成物、青色画素形成用組成物を用い、同様のプロセスでパターン形成を行い、赤色画素、青色画素を順次形成して、緑色画素、赤色画素および青色画素を有するカラーフィルタを形成した。
このカラーフィルタの表面に、下記表に示す吸収層形成用組成物1~6を乾燥後の膜厚が0.12μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行った。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用して、フォトマスクを用いて1000mJ/cm2の露光量で露光を行った。その後、露光された塗布膜が形成されているガラスウエハをスピン・シャワー現像機(DW-30型、(株)ケミトロニクス製)の水平回転テーブル上に載置し、現像液(CD-2060、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行った。次いで、純水でリンス処理を行い、その後スピン乾燥を行った。次いで、200℃のホットプレートを用いて300秒間加熱処理(ポストベーク)を行い、カラーフィルタの緑色画素上に吸収層を形成した。この構造体は、カラーフィルタの画素(緑色画素)の光路上であってこれらの画素への光の入射側に吸収層が設けられた構造体である。この構造体は、緑色画素の膜厚が0.48μmであり、赤色画素および青色画素の膜厚がそれぞれ0.6μmであり、吸収層の膜厚が0.12μmであった。
(実施例25~55)
緑色画素形成用組成物1のかわりに緑色画素形成用組成物4~34を用いた以外は実施例1と同様にして構造体を形成した。
カラーフィルタを形成したガラスウエハの、カラーフィルタとは反対側の面に吸収層形成用組成物1~8を用いて、それぞれ実施例1~8と同様の方法で吸収層を形成して構造体を製造した。この構造体は、カラーフィルタの画素(緑色画素および赤色画素)の光路上であってこれらの画素からの光の射出側に吸収層が設けられた構造体である。
実施例1~12と同様にして比較組成物1をカラーフィルタの表面に塗布して膜を形成して構造体を製造した。この構造体は、カラーフィルタの画素(緑色画素および赤色画素)の光路上であってこれらの画素への光の入射側に比較組成物1を用いて形成された膜を有する構造体である。
(耐光性)
上記の構造体に対し、スーパーキセノンウェーザーメーターSX75(スガ試験機製)を用いて照度10万luxで1500時間光を照射して耐光性試験を行った。なお、実施例1~55、比較例9の構造体については、吸収層側(比較例9については比較組成物1を用いて形成された膜側)から光を照射した。また、比較例1~8の構造体については、カラーフィルタ側から光を照射した。
耐光性試験の後、各画素の透過率の変化量(ΔT%)を測定し、以下の基準により耐光性の評価を行った。なお、比較した透過率の変化量(ΔT%)は、波長が400~700nmの範囲において、最も透過率の変化量が大きい波長についての変化量(|耐光性試験前の透過率(%)-耐光性試験後の透過率(%)|)である。
<評価基準>
5: ΔT%≦10
4: 10<ΔT%≦20
3: 20<ΔT%≦30
2: 30<ΔT%≦40
1: 40<ΔT%
上記の構造体に対し、HASTEST MODEL304R8(HIRAYAMA製)を用いて温度110℃/湿度85%の条件で250時間耐湿試験を行った。耐湿性試験の後、各画素の透過率の変化量(ΔT%)を測定し、以下の基準により耐湿性の評価を行った。なお、比較した透過率の変化量(ΔT%)は、波長が400~700nmの範囲において、最も透過率の変化量が大きい波長についての変化量(|耐湿性試験前の透過率(%)-耐湿性試験後の透過率(%)|)である。
<評価基準>
5: ΔT%≦1
4: 1<ΔT%≦2
3: 2<ΔT%≦3
2: 3<ΔT%≦4
1: 4<ΔT%
上記表に示すように実施例の構造体は、耐光性に優れていた。更には耐湿性も優れていた。これに対し比較例の構造体は、耐光性が劣っていた。
10、10a:カラーフィルタ
11~13:画素
11a、11b:赤色画素
12a、12b:緑色画素
13a、13b:青色画素
20、21、22:吸収層
30:マイクロレンズ
40:平坦化層
50:集光レンズ
60:赤外線カットフィルタ
70:封止ガラス
Claims (20)
- 2種以上の異なる種類の画素を有するカラーフィルタと、
黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種の着色剤Yを含む吸収層と、を有し、
前記吸収層の膜厚が0.5μm以下であり、
前記着色剤Yは、カラーインデックスピグメントイエロー150を含み、
前記着色剤Yの70質量%以上がカラーインデックスピグメントイエロー150であり、
前記吸収層は、前記着色剤Y以外の着色剤を含有せず、
前記カラーフィルタは緑色画素および赤色画素を含み、前記緑色画素の光路上であって前記緑色画素への光の入射側、および、前記赤色画素の光路上であって前記赤色画素への光の入射側のそれぞれに前記吸収層を有する、構造体。 - 2種以上の異なる種類の画素を有するカラーフィルタと、
黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種の着色剤Yおよび紫外線吸収剤を含み、前記紫外線吸収剤の含有量が、前記着色剤Yの100質量部に対して1~100質量部である吸収層と、を有し、
前記吸収層の膜厚が0.5μm以下であり、
前記着色剤Yは、カラーインデックスピグメントイエロー150を含み、
前記着色剤Yの70質量%以上がカラーインデックスピグメントイエロー150であり、
前記吸収層を、前記カラーフィルタの画素のうち少なくとも1種の画素の光路上であって前記画素への光の入射側に有する、構造体。 - 前記吸収層は、前記着色剤Y以外の着色剤の含有量が前記着色剤Yの100質量部に対して1質量部以下である、請求項2に記載の構造体。
- 前記吸収層は、前記着色剤Y以外の着色剤を含有しない、請求項2に記載の構造体。
- 前記紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物およびトリアジン化合物から選ばれる少なくとも1種である、請求項2~4のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記紫外線吸収剤は、共役ジエン化合物またはトリアジン化合物である、請求項2~4のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記カラーフィルタは、緑色画素および赤色画素から選ばれる少なくとも1種の着色画素を含み、前記着色画素の光路上に前記吸収層を有する、請求項2~6のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記カラーフィルタは、緑色画素、赤色画素および青色画素を含み、
前記緑色画素および前記赤色画素から選ばれる少なくとも一方の画素の光路上に前記吸収層を有し、前記青色画素の光路上には前記吸収層を有さない、請求項2~6のいずれか1項に記載の構造体。 - 前記緑色画素および前記赤色画素の光路上に前記吸収層を有する、請求項8に記載の構造体。
- 前記緑色画素は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含有する、請求項1、7、8または9に記載の構造体。
- 前記吸収層の膜厚は、前記吸収層の光路上に有する前記カラーフィルタの画素の膜厚の0.001~2倍である、請求項1~10のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記吸収層の膜厚は、前記吸収層の光路上に有する前記カラーフィルタの画素の膜厚の0.1~1倍である、請求項1~10のいずれか1項に記載の構造体。
- 前記カラーフィルタは、更に、透明画素および赤外線透過層の画素から選ばれる少なくとも1種の画素を含む、請求項1、7、8、9または10に記載の構造体。
- 前記カラーフィルタの画素と前記吸収層とが接している、請求項1~13のいずれか1項に記載の構造体。
- 2種以上の異なる種類の画素を有するカラーフィルタを形成する工程と、吸収層を形成する工程とを含む、構造体の製造方法であって、
前記カラーフィルタは、緑色画素および赤色画素を含み、
前記吸収層は、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種の着色剤Yを含み、前記着色剤Y以外の着色剤を含有せず、かつ、前記吸収層の膜厚が0.5μm以下であり、
前記構造体は、前記吸収層を、前記緑色画素の光路上であって前記緑色画素への光の入射側、および、前記赤色画素の光路上であって前記赤色画素への光の入射側のそれぞれに有し、
前記吸収層を形成する工程は、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種の着色剤Yを含み、かつ、前記着色剤Y以外の着色剤を含有しない吸収層形成用組成物を塗布する工程を含み、
前記着色剤Yは、カラーインデックスピグメントイエロー150を含み、
前記着色剤Yの70質量%以上がカラーインデックスピグメントイエロー150である、
構造体の製造方法。 - カラーフィルタを形成する工程と、吸収層を形成する工程とを含む、構造体の製造方法であって、
前記カラーフィルタは、2種以上の異なる種類の画素を有し、
前記吸収層は、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種の着色剤Yおよび紫外線吸収剤を含み、前記紫外線吸収剤の含有量が前記着色剤Yの100質量部に対して1~100質量部であり、かつ、前記吸収層の膜厚が0.5μm以下であり、
前記構造体は、前記吸収層を、前記カラーフィルタの画素のうち少なくとも1種の画素の光路上であって前記画素への光の入射側に有し、
前記吸収層を形成する工程は、黄色着色剤および波長400~500nmの範囲に極大吸収波長を有する着色剤から選ばれる少なくとも1種の着色剤Yおよび紫外線吸収剤を含み、前記紫外線吸収剤の含有量が、前記着色剤Yの100質量部に対して1~100質量部である吸収層形成用組成物を塗布する工程を含み、
前記着色剤Yは、カラーインデックスピグメントイエロー150を含み、
前記着色剤Yの70質量%以上がカラーインデックスピグメントイエロー150である、
構造体の製造方法。 - 前記カラーフィルタの表面に前記吸収層形成用組成物を塗布する、請求項15または16に記載の構造体の製造方法。
- 前記吸収層を形成する工程は、更にパターンを形成する工程を含む、請求項15~17のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。
- 請求項1~14のいずれか1項に記載の構造体を有する固体撮像素子。
- 請求項1~14のいずれか1項に記載の構造体を有する画像表示装置。
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