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TW201609906A - 組成物、硬化膜、近紅外線吸收濾波器、固體攝像元件、紅外線感測器、化合物 - Google Patents

組成物、硬化膜、近紅外線吸收濾波器、固體攝像元件、紅外線感測器、化合物 Download PDF

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TW201609906A
TW201609906A TW104127435A TW104127435A TW201609906A TW 201609906 A TW201609906 A TW 201609906A TW 104127435 A TW104127435 A TW 104127435A TW 104127435 A TW104127435 A TW 104127435A TW 201609906 A TW201609906 A TW 201609906A
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Yutaro NORIZUKI
Tokihiko Matsumura
Yoshihiro Jimbo
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Fujifilm Corp
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Abstract

本發明在於提供一種可形成於近紅外區域具有吸收、可見透明性優異的膜的組成物。另外,本發明提供一種硬化膜、近紅外線吸收濾波器、固體攝像元件、紅外線感測器及化合物。所述組成物含有在波長700 nm~1000 nm的範圍內具有最大吸收波長,且波長550 nm的吸光度除以最大吸收波長的吸光度所得的值為0.015以下的近紅外線吸收物質。近紅外線吸收物質較佳為最大吸收波長的半值寬為60 nm以下。另外,近紅外線吸收物質較佳為具有吡咯并吡咯骨架的化合物,更佳為吡咯并吡咯硼化合物。

Description

組成物、硬化膜、近紅外線吸收濾波器、固體攝像元件、紅外線感測器、化合物
本發明是有關於一種組成物、硬化膜、近紅外線吸收濾波器、固體攝像元件、紅外線感測器及化合物。
於攝影機(video camera)、數位靜態照相機(digital still camera)、帶有照相機功能的行動電話等中,一直使用作為彩色圖像的固體攝像元件的電荷耦合元件(Charge-Coupled Device,CCD)或互補式金屬氧化膜半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)等。該些固體攝像元件於其受光部中使用對近紅外線具有感度的矽光電二極體(silicon photodiode),故必須進行視感度修正,大多情況下使用近紅外線吸收濾波器。 作為近紅外線吸收物質,已知吡咯并吡咯化合物等(例如專利文獻1、非專利文獻1)。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-263614號公報 [非專利文獻]
[非專利文獻1]「德國應用化學英文版(Angewandte chemie international edition of English)」第46卷、3750-3753(2007年)
[發明所欲解決之課題]
近年來,要求近紅外線吸收物質的可見透明性的進一步改善。 因此,本發明的目的在於提供一種可形成於近紅外區域具有吸收、可見透明性優異的膜的組成物。另外,本發明的目的在於提供一種硬化膜、近紅外線吸收濾波器、固體攝像元件、紅外線感測器及化合物。 [解決課題之手段]
本發明者等人根據所述狀況進行了潛心研究,結果發現,藉由使用在波長700 nm~1000 nm的範圍內具有最大吸收波長,且波長550 nm的吸光度除以最大吸收波長的吸光度所得的值為0.015以下的近紅外線吸收物質,可達成所述課題,從而完成了本發明。因此,本發明提供以下內容。 <1> 一種組成物,其含有在波長700 nm~1000 nm的範圍內具有最大吸收波長,且波長550 nm的吸光度除以最大吸收波長的吸光度所得的值為0.015以下的近紅外線吸收物質。 <2> 一種組成物,其含有下述通式(1)所表示的化合物; [化1]通式(1)中,R1 及R2 分別獨立地表示取代基, R3 ~R6 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3 與R4 、R5 與R6 可分別鍵結而形成環, X1 及X2 分別獨立地表示氫原子或取代基。 <3> 如<1>所述的組成物,其中近紅外線吸收物質的最大吸收波長的半值寬為60 nm以下。 <4> 如<1>或<3>所述的組成物,其中近紅外線吸收物質為具有吡咯并吡咯骨架的化合物。 <5> 如<1>或<3>所述的組成物,其中近紅外線吸收物質為吡咯并吡咯硼化合物。 <6> 如<1>、<3>、<4>或<5>所述的組成物,其中近紅外線吸收物質為下述通式(1)所表示的化合物; [化2]通式(1)中,R1 及R2 分別獨立地表示取代基, R3 ~R6 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3 與R4 、R5 與R6 可分別鍵結而形成環, X1 及X2 分別獨立地表示氫原子或取代基。 <7> 如<2>或<6>所述的組成物,其中通式(1)中,R1 及R2 分別獨立地為可含有氧原子的烴基。 <8> 如<2>或<6>所述的組成物,其中通式(1)中,R1 及R2 分別獨立地為烷氧基。 <9> 如<2>、<6>、<7>或<8>所述的組成物,其中通式(1)中,R3 及R4 的任一者為拉電子性基,另一者為雜芳基, R5 及R6 的任一者為拉電子性基,另一者為雜芳基。 <10> 如<2>、<6>、<7>、<8>或<9>所述的組成物,其中通式(1)中,X1 及X2 分別獨立地為氫原子或-BR21 R22 ,其中,R21 及R22 分別獨立地表示取代基,R21 與R22 可相互鍵結而形成環。 <11> 如<1>至<10>中任一項所述的組成物,其含有下述通式(1A)所表示的化合物; [化3]通式(1A)中,R1 a 及R2 a 分別獨立地表示取代基, R3a ~R6a 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3a 與R4a 、R5a 與R6a 可分別鍵結而形成環, X1 a 及X2 a 分別獨立地表示氫原子或-BR21 a R22 a , R21 a 及R22 a 分別獨立地表示取代基,R21 a 與R22 a 可相互鍵結而形成環。 <12> 一種硬化膜,其使用如<1>至<11>中任一項所述的組成物而成。 <13> 一種近紅外線吸收濾波器,其含有使用如<1>至<11>中任一項所述的組成物而成的硬化膜。 <14> 一種固體攝像元件,其含有使用如<1>至<11>中任一項所述的組成物而成的硬化膜。 <15> 一種紅外線感測器,其含有使用如<1>至<11>中任一項所述的組成物而成的硬化膜。 <16> 一種由下述通式(1A)所表示的化合物; [化4]通式(1A)中,R1 a 及R2 a 分別獨立地表示取代基, R3a ~R6a 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3a 與R4a 、R5a 與R6a 可分別鍵結而形成環, X1 a 及X2 a 分別獨立地表示氫原子或-BR21 a R22 a , R21 a 及R22 a 分別獨立地表示取代基,R21 a 與R22 a 可相互鍵結而形成環。 [發明的效果]
根據本發明,可提供一種可形成於近紅外區域具有吸收、可見透明性優異的膜的組成物。另外,可提供一種硬化膜、近紅外線吸收濾波器、固體攝像元件、紅外線感測器及化合物。
以下,對本發明的內容加以詳細說明。 本說明書中,所謂「~」是以包含其前後所記載的數值作為下限值及上限值的含意而使用。 本說明書的基團(原子團)的表述中,未記載經取代及未經取代的表述包含不具有取代基的基團(原子團),並且亦包含具有取代基的基團(原子團)。例如所謂「烷基」,不僅包含不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),而且亦包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。 本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯,「(甲基)丙烯酸基」表示丙烯酸基及甲基丙烯酸基,「(甲基)丙烯醯基」表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基。 本說明書中,所謂聚合性化合物,是指具有聚合性官能基的化合物,可為單體亦可為聚合物。所謂聚合性官能基,是指參與聚合反應的基團。 關於本發明中所用的化合物的重量平均分子量及數量平均分子量的測定方法,可藉由凝膠滲透層析儀(Gel Permeation Chromatography,GPC)進行測定,且以由GPC的測定所得的聚苯乙烯換算值的形式來定義。例如可藉由以下方式來求出重量平均分子量及數量平均分子量:使用HLC-8220(東曹(股)製造),使用TSKgel Super AWM-H(東曹(股)製造,6.0 mm ID(內徑)×15.0 cm)作為管柱,且使用10 mmol/L的溴化鋰N-甲基吡咯啶酮(N-methyl-pyrrolidinone,NMP)溶液作為溶離液。 所謂近紅外線,是指最大吸收波長範圍為波長700 nm~2500 nm的光(電磁波)。 本說明書中,所謂總固體成分,是指自組成物的總組成中去掉溶劑所得的成分的總質量。 本說明書中,固體成分為25℃下的固體成分。
<組成物> 本發明的組成物含有在波長700 nm~1000 nm的範圍內具有最大吸收波長,且波長550 nm的吸光度除以最大吸收波長的吸光度所得的值為0.015以下的近紅外線吸收物質。 所述近紅外線吸收物質為在波長700 nm~1000 nm的範圍內具有最大吸收波長、且抑制對於波長500 nm~600 nm的範圍的波長區域的吸收的物質。波長500 nm~600 nm的波長區域為人的視力可見度最高的波長區域,但可抑制所述波長區域的吸收,故可見透射性優異。因此,本發明的組成物可形成於近紅外區域具有吸收、可見透明性優異的膜。
再者,本說明書中,所謂「在波長700 nm~1000 nm的範圍內具有最大吸收波長」,是指近紅外線吸收物質於溶液中的吸收光譜中,在波長700 nm~1000 nm的範圍內具有顯示出最大吸光度的波長。 另外,本說明書中,「波長550 nm的吸光度」、「最大吸收波長的吸光度」為根據紅外線吸收物質於溶液中的吸收光譜所求出的值。 近紅外線吸收物質於溶液中的吸收光譜的測定中所用的測定溶媒可列舉氯仿、乙酸乙酯、四氫呋喃。 本發明中,「近紅外線吸收物質的波長550 nm的吸光度除以最大吸收波長的吸光度所得的值」較佳為使用所述測定溶媒的任一種而測定的值為0.015以下,更佳為藉由所述所有測定溶媒的值為0.015以下。
所述近紅外線吸收物質較佳為最大吸收波長的半值寬為60 nm以下,更佳為50 nm以下,進而佳為45 nm以下。下限例如較佳為5 nm以上。若最大吸收波長的半值寬為所述範圍,則可形成能夠選擇性地吸收特定近紅外線範圍的光的近紅外線吸收濾波器等。 所述近紅外線吸收物質較佳為化合物,更佳為具有吡咯并吡咯骨架的化合物,進而佳為吡咯并吡咯硼化合物。 另外,所述近紅外線吸收物質較佳為具有吡咯并吡咯骨架的化合物,且為吡咯并吡咯環不易受到電子效應影響的結構的化合物。詳細理由雖不明確,但藉由設為不易受到電子效應影響的結構,可抑制於可見區域的吸收(特別是波長500 nm~600 nm的範圍的吸收)。 另外,所述近紅外線吸收物質較佳為後述通式(1)所表示的化合物,更佳為後述通式(1A)所表示的化合物。通式(1)及通式(1A)所表示的化合物為在鍵結於吡咯并吡咯骨架的苯基的間位上具有取代基的化合物。因該化合物為不易受到電子效應影響的結構,故可抑制於可見區域的吸收(特別是波長500 nm~600 nm的範圍的吸收),且使所述吸光度比更低。另外,因於間位具有取代基,故溶劑溶解性亦優異。 另外,本發明的組成物的另一方面含有後述通式(1)所表示的化合物。 以下,對通式(1)所表示的化合物加以說明。
<<通式(1)所表示的化合物>> [化5]通式(1)中,R1 及R2 分別獨立地表示取代基,R3 ~R6 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3 與R4 、R5 與R6 可分別鍵結而形成環,X1 及X2 分別獨立地表示氫原子或取代基。
R1 及R2 所表示的取代基可列舉:可含有氧原子的烴基、雜芳基、胺基、醯基胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、磺醯基胺基、胺磺醯基、胺甲醯基、烷硫基、芳硫基、雜芳硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、亞磺醯基、脲基、磷醯胺基、巰基、磺基、羧基、硝基、羥肟酸基、亞磺酸基、肼基、亞胺基、矽烷基、羥基、鹵素原子、氰基等。 雜芳基較佳為單環或縮合環,且較佳為單環或縮合數為2~8的縮合環,更佳為單環或縮合數為2~4的縮合環。構成雜芳基的雜原子的個數較佳為1~3。構成雜芳基的雜原子較佳為氮原子、氧原子或硫原子。雜芳基的碳數較佳為3~30,更佳為3~18,進而佳為3~12,尤佳為3~5。雜芳基較佳為5員環或6員環。雜芳基的具體例例如可列舉:咪唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、噠嗪基、三嗪基、喹啉基、喹噁啉基、異喹啉基、吲哚基、呋喃基、噻吩基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、萘并噻唑基、間咔唑基、氮呯基等。 鹵素原子可列舉:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。 烴基可列舉:烷基、烯基、芳基等。 烷基的碳數較佳為1~40。下限更佳為3以上,進而佳為5以上,進一步佳為8以上,尤佳為10以上。上限更佳為35以下,進而佳為30以下。烷基可為直鏈、分支、環狀的任一種,較佳為直鏈或分支,尤佳為分支。分支的烷基的碳數較佳為3~40。下限例如更佳為5以上,進而佳為8以上,進一步佳為10以上。上限更佳為35以下,進而佳為30以下。分支的烷基的分支數例如較佳為2~10,更佳為2~8。若分支數為所述範圍,則溶劑溶解性良好。 烯基的碳數較佳為2~40。下限例如更佳為3以上,進而佳為5以上,進一步佳為8以上,尤佳為10以上。上限更佳為35以下,進而佳為30以下。烯基可為直鏈、分支、環狀的任一種,較佳為直鏈或分支,尤佳為分支。分支的烯基的碳數較佳為3~40。下限例如更佳為5以上,進而佳為8以上,進一步佳為10以上。上限更佳為35以下,進而佳為30以下。分支的烯基的分支數較佳為2~10,更佳為2~8。若分支數為所述範圍,則溶劑溶解性良好。 芳基的碳數較佳為6~30,更佳為6~20,進而佳為6~12。 含有氧原子的烴基可列舉-L-Rx1 所表示的基團。 L表示-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-(ORx2 )m -或-(Rx2 O)m -。Rx1 表示烷基、烯基或芳基。Rx2 表示伸烷基或伸芳基。m表示2以上的整數,m個Rx2 可相同亦可不同。 L較佳為-O-、-COO-或-OCO-,更佳為-O-。 Rx1 所表示的烷基、烯基、芳基與上文所述的烷基、烯基、芳基為相同含意,較佳範圍亦相同。Rx1 較佳為烷基或烯基,更佳為烷基。 Rx2 所表示的伸烷基的碳數較佳為1~20,更佳為1~10,進而佳為1~5。伸烷基可為直鏈、分支、環狀的任一種,較佳為直鏈或分支。 Rx2 所表示的伸芳基的碳數較佳為6~20,更佳為6~12。 m表示2以上的整數,較佳為2~20,更佳為2~10。
R1 及R2 所表示的取代基較佳為可含有氧原子的烴基,更佳為含有氧原子的烴基。 含有氧原子的烴基較佳為-O-Rx1 所表示的基團。Rx1 較佳為烷基或烯基,更佳為烷基,尤佳為分支的烷基。即,R1 及R2 所表示的取代基較佳為烷氧基。藉由R1 及R2 為烷氧基,可製成溶劑溶解性、耐光性、可見透射性優異的近紅外線吸收物質。 烷氧基的碳數較佳為1~40。下限例如更佳為3以上,進而佳為5以上,進一步佳為8以上,尤佳為10以上。上限更佳為35以下,進而佳為30以下。烷氧基可為直鏈、分支、環狀的任一種,較佳為直鏈或分支,尤佳為分支。分支的烷氧基的碳數較佳為3~40。下限例如更佳為5以上,進而佳為8以上,進一步佳為10以上。上限更佳為35以下,進而佳為30以下。分支的烷氧基的分支數較佳為2~10,更佳為2~8。
R3 ~R6 分別獨立地表示氫原子或取代基。取代基例如可列舉:烷基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、胺基(包含烷基胺基、芳基胺基、雜環胺基)、烷氧基、芳氧基、雜芳氧基、醯基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、醯氧基、醯基胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、磺醯基胺基、胺磺醯基、胺甲醯基、烷硫基、芳硫基、雜芳硫基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、亞磺醯基、脲基、磷醯胺基、羥基、巰基、鹵素原子、氰基、磺基、羧基、硝基、羥肟酸基、亞磺酸基、肼基、亞胺基、矽烷基等。 R3 ~R6 較佳為以下組合:R3 及R4 的任一者為拉電子性基,另一者為雜芳基,R5 及R6 的任一者為拉電子性基,另一者為雜芳基。
R3 及R4 的任一者以及R5 及R6 的任一者較佳為拉電子性基。 哈米特(Hammett)的σp值(sigma-para值)為正的取代基作為拉電子性基而發揮作用。 本發明中可例示哈米特的σp值為0.2以上的取代基作為拉電子性基。σp值較佳為0.25以上,更佳為0.3以上,尤佳為0.35以上。上限並無特別限制,較佳為0.80。 拉電子性基的具體例可列舉:氰基(0.66)、羧基(-COOH:0.45)、烷氧基羰基(-COOMe:0.45)、芳氧基羰基(-COOPh:0.44)、胺甲醯基(-CONH2 :0.36)、烷基羰基(-COMe:0.50)、芳基羰基(-COPh:0.43)、烷基磺醯基(-SO2 Me:0.72)、芳基磺醯基(-SO2 Ph:0.68)等。尤佳為氰基。此處,Me表示甲基,Ph表示苯基。 關於哈米特的σp值,例如可參照日本專利特開2009-263614號公報的段落0024~段落0025,將其內容併入至本說明書中。
R3 及R4 的任一者以及R5 及R6 的任一者較佳為雜芳基。 雜芳基較佳為單環或縮合環,且較佳為單環或縮合數為2~8的縮合環,更佳為單環或縮合數為2~4的縮合環。構成雜芳基的雜原子的個數較佳為1~3。構成雜芳基的雜原子較佳為氮原子、氧原子或硫原子。雜芳基的碳數較佳為3~30,更佳為3~18,進而佳為3~12,尤佳為3~5。雜芳基較佳為5員環或6員環。雜芳基的具體例可列舉R1 、R2 中所說明的具體例,較佳為吡啶基、嘧啶基、三嗪基、喹啉基、喹噁啉基、異喹啉基、吲哚基、苯并噁唑基、苯并噻唑基。 雜芳基可具有取代基,亦可未經取代。取代基例如可列舉:烷基、烯基、炔基、芳基、胺基(包含烷基胺基、芳基胺基、雜環胺基)、烷氧基、芳氧基、醯基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、醯氧基、醯基胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、磺醯基胺基、胺磺醯基、胺甲醯基、烷硫基、芳硫基、雜芳硫基、磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、亞磺醯基、脲基、磷醯胺基、羥基、巰基、鹵素原子、氰基、磺基、羧基、硝基、羥肟酸基、亞磺酸基、肼基、亞胺基、矽烷基等。較佳為鹵素原子、烷基、烷氧基。 鹵素原子較佳為氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,尤佳為氯原子。 烷基的碳數較佳為1~40,更佳為1~30,尤佳為1~25。烷基可為直鏈、分支、環狀的任一種,較佳為直鏈或分支,尤佳為直鏈。 烷氧基的碳數較佳為1~40,更佳為1~30,尤佳為1~25。烷氧基可為直鏈、分支、環狀的任一種,較佳為直鏈或分支,尤佳為直鏈。
R3 與R4 、R5 與R6 可分別鍵結而形成環。 於R3 與R4 、R5 與R6 相互鍵結而形成環的情形時,較佳為形成5員環~7員環(較佳為5員環或6員環)。作為所形成的環,較佳為於部花青色素中用作酸性核者。具體例例如可列舉以下者。 (a)1,3-二羰基環:例如1,3-茚二酮、1,3-環己二酮、5,5-二甲基-1,3-環己二酮、1,3-二噁烷-4,6-二酮等。 (b)吡唑啉酮環:例如1-苯基-2-吡唑啉-5-酮、3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮、1-(2-苯并噻唑基)-3-甲基-2-吡唑啉-5-酮等。 (c)異噁唑啉酮環:例如3-苯基-2-異噁唑啉-5-酮、3-甲基-2-異噁唑啉-5-酮等。 (d)吲哚酮環:例如1-烷基-2,3-二氫-2-吲哚酮等。 (e)2,4,6-六氫嘧啶三酮(triketo hexahydropyrimidine)環:例如巴比妥酸或2-硫代巴比妥酸及其衍生物等。衍生物例如可列舉:1-甲基、1-乙基等1-烷基體,1,3-二甲基、1,3-二乙基、1,3-二丁基等1,3-二烷基體,1,3-二苯基、1,3-二(對氯苯基)、1,3-二(對乙氧基羰基苯基)等1,3-二芳基體,1-乙基-3-苯基等1-烷基-1-芳基體,1,3-二(2-吡啶基)等1,3位二雜環取代體等。 (f)2-硫代-2,4-噻唑啶二酮環:例如羅丹寧及其衍生物等。衍生物例如可列舉:3-甲基羅丹寧、3-乙基羅丹寧、3-烯丙基羅丹寧等3-烷基羅丹寧,3-苯基羅丹寧等3-芳基羅丹寧,3-(2-吡啶基) 羅丹寧等3位雜環取代羅丹寧等。 (g)2-硫代-2,4-噁唑啶二酮(2-硫代-2,4-(3H,5H)-噁唑二酮)環:例如3-乙基-2-硫代-2,4-噁唑啶二酮等。 (h)硫茚酮環:例如3(2H)-硫茚酮-1,1-二氧化物等。 (i)2-硫代-2,5-噻唑啶二酮(thiozolidinedione)環:例如3-乙基-2-硫代-2,5-噻唑啶二酮等。 (j)2,4-噻唑啶二酮環:例如2,4-噻唑啶二酮、3-乙基-2,4-噻唑啶二酮、3-苯基-2,4-噻唑啶二酮等。 (k)噻唑啉-4-酮環:例如4-噻唑啉酮、2-乙基-4-噻唑啉酮等。 (l)4-噻唑啶酮環:例如2-乙基巰基-5-噻唑啉-4-酮、2-烷基苯基胺基-5-噻唑啉-4-酮等。 (m)2,4-咪唑啶二酮(乙內醯脲)環:例如2,4-咪唑啶二酮、3-乙基-2,4-咪唑啶二酮等。 (n)2-硫代-2,4-咪唑啶二酮(2-硫代乙內醯脲)環:例如2-硫代-2,4-咪唑啶二酮、3-乙基-2-硫代-2,4-咪唑啶二酮等。 (o)咪唑啉-5-酮環:例如2-丙基巰基-2-咪唑啉-5-酮等。 (p)3,5-吡唑啶二酮環:例如1,2-二苯基-3,5-吡唑啶二酮、1,2-二甲基-3,5-吡唑啶二酮等。 (q)苯并噻吩-3-酮環:例如苯并噻吩-3-酮、氧代苯并噻吩-3-酮、二氧代苯并噻吩-3-酮等。 (r)茚酮環:例如1-茚酮、3-苯基-1-茚酮、3-甲基-1-茚酮、3,3-二苯基-1-茚酮、3,3-二甲基-1-茚酮等。
R3 與R4 、R5 與R6 相互鍵結而形成的環較佳為1,3-二羰基環、吡唑啉酮環、2,4,6-六氫嘧啶三酮環(亦包含硫酮體)、2-硫代-2,4-噻唑啶二酮環、2-硫代-2,4-噁唑啶二酮環、2-硫代-2,5-噻唑啶二酮環、2,4-噻唑啶二酮環、2,4-咪唑啶二酮環、2-硫代-2,4-咪唑啶二酮環、2-咪唑啉-5-酮環、3,5-吡唑啶二酮環、苯并噻吩-3-酮環或茚酮環,進而佳為1,3-二羰基環、2,4,6-六氫嘧啶三酮環(亦包含硫酮體)、3,5-吡唑啶二酮環、苯并噻吩-3-酮環或茚酮環。
再者,於R3 與R4 、R5 與R6 相互鍵結而形成環的情形時,無法規定R3 ~R6 的σp值,本發明中視為於R3 ~R6 上分別取代有環的部分結構,從而定義環形成時的σp值。例如於R3 與R4 鍵結而形成1,3-茚二酮環的情形時,認為於R3 及R4 上分別取代有苯甲醯基。
X1 及X2 分別獨立地表示氫原子或取代基。 取代基可列舉:烷基、烷氧基、芳基、雜芳基、金屬原子、-BR21 R22 所表示的基團、後述式(2-4)所表示的基團等。
烷基的碳數較佳為1~40。下限例如更佳為3以上。上限例如更佳為30以下,進而佳為25以下。烷基可為直鏈、分支、環狀的任一種,較佳為直鏈或分支,尤佳為直鏈。 烷氧基的碳數較佳為1~40。下限例如更佳為3以上。上限例如更佳為30以下,進而佳為25以下。烷氧基可為直鏈、分支、環狀的任一種,較佳為直鏈或分支,尤佳為直鏈。 芳基的碳數較佳為6~20,更佳為6~12。芳基較佳為苯基。 雜芳基可為單環亦可為多環,較佳為單環。構成雜芳基的雜原子的個數較佳為1~3。構成雜芳基的雜原子較佳為氮原子、氧原子或硫原子。雜芳基的碳數較佳為3~30,更佳為3~18,進而佳為3~12,尤佳為3~5。雜芳基較佳為5員環或6員環。雜芳基的具體例可列舉R1 、R2 中所說明的具體例。 金屬原子較佳為鎂、鋁、鈣、鋇、鋅、錫、鋁、鋅、錫、釩、鐵、鈷、鎳、銅、鈀、銥、鉑,尤佳為鋁、鋅、釩、鐵、銅、鈀、銥、鉑。 X1 及X2 更佳為氫原子或-BR21 R22 ,進一步佳為-BR21 R22
R2 1 及R2 2 分別獨立地表示取代基,R2 1 與R2 2 可相互鍵結而形成環。 R21 及R22 所表示的取代基較佳為鹵素原子、烷基、烷氧基、芳基、雜芳基及下式(2-4)所表示的基團,更佳為鹵素原子、芳基或芳基,進而佳為芳基。 鹵素原子較佳為氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,尤佳為氟原子。烷基、烷氧基、芳基、雜芳基可列舉X1 及X2 中所說明的烷基、烷氧基、芳基、雜芳基,較佳範圍亦相同。
[化6]式(2-4)中,Ra5 ~Ra9 分別獨立地表示氫原子或取代基。*表示與式(1)的連結鍵。Ra5 ~Ra9 所表示的取代基可列舉:烷基、烷氧基、芳基、雜芳基,較佳為烷基。
R21 及R22 可相互鍵結而形成環。R21 與R22 相互鍵結而形成的環例如可列舉下述式(2-1)~式(2-3)所表示的結構等。以下,R表示取代基,Ra1 ~Ra4 分別獨立地表示氫原子或取代基,m1~m3分別獨立地表示0~4的整數。R及Ra1 ~Ra4 所表示的取代基可列舉R21 及R22 中所說明的取代基,較佳為烷基。
[化7]
通式(1)所表示的化合物較佳為下述通式(1A)所表示的化合物。
[化8]通式(1A)中,R1 a 及R2 a 分別獨立地表示取代基,R3a ~R6a 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3a 與R4a 、R5a 與R6a 可分別鍵結而形成環,X1 a 及X2 a 分別獨立地表示氫原子或-BR21 a R22 a ,R21 a 及R22 a 分別獨立地表示取代基,R21 a 與R22 a 可相互鍵結而形成環。 R1a ~R6a 、X1 a 、X2 a 、R21 a 、R22 a 分別與所述R1 ~R6 、X1 、X2 、R21 、R22 為相同含意,較佳範圍亦相同。
通式(1)所表示的化合物較佳為下述通式(1B)所表示的化合物。
[化9]通式(1B)中,R1 b 及R2 b 分別獨立地表示分支的烷基,R3b ~R6b 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3b 與R4b 、R5b 與R6b 可分別鍵結而形成環,R21 b 及R22 b 分別獨立地表示取代基,R21 b 與R22 b 可鍵結而形成環。
R1 b 及R2 b 分別獨立地表示分支的烷基。碳數較佳為3~40。下限例如更佳為5以上,進而佳為8以上,進一步佳為10以上。上限更佳為35以下,進而佳為30以下。分支的烷基的分支數較佳為2~10,更佳為2~8。 R3b ~R6b 、R2 1 b 、R22 b 分別與所述R3 ~R6 、R21 、R22 為相同含意,較佳範圍亦相同。 即,R3b ~R6b 較佳為以下組合:R3b 及R4b 的任一者為拉電子性基,另一者為雜芳基,R5 b 及R6 b 的任一者為拉電子性基,另一者為雜芳基。拉電子性基較佳為氰基。 R21 b 、R22 b 較佳為分別獨立地為鹵素原子、烷基、烷氧基、芳基或雜芳基,更佳為鹵素原子、芳基或芳基,進而佳為芳基。
以下表示本發明的近紅外線吸收物質的具體例。以下所示的化合物中,化合物D-1~化合物D-24、化合物D-28~化合物D-90為通式(1)所表示的化合物。 再者,以下的結構式中,i-C10 H21 等的「i」表示分支。另外,Bu表示丁基,Ph表示苯基。
[化10][化11][化12][化13][化14][化15][化16][化17][化18]
本發明的組成物中,通式(1)所表示的化合物的含量可視需要而調節。例如相對於組成物中的總固體成分,較佳為設定為0.01質量%~50質量%。下限較佳為0.1質量%以上,更佳為0.5質量%以上。上限較佳為30質量%以下,更佳為15質量%以下。藉由設定為該範圍內,可賦予良好的近紅外吸收能力。於本發明的組成物含有兩種以上的通式(1)所表示的化合物的情形時,較佳為其合計量為所述範圍內。
本發明的組成物例如可用於:(i)可吸收特定的近紅外線範圍的光的近紅外線吸收濾波器用途;(ii)相較於僅由通式(1)所表示的化合物可截止的波長範圍,可吸收更廣波長範圍的近紅外線範圍的光的近紅外線吸收濾波器等。 於用於所述(i)的近紅外線吸收濾波器用途的情形時,本發明的組成物較佳為含有通式(1)所表示的化合物,且實質上不含在與通式(1)所表示的化合物的最大吸收波長不同的近紅外線範圍內具有最大吸收波長的紅外線吸收物質。此處,所謂實質上不含,是指通式(1)所表示的化合物的1質量%以下。 於用於所述(ii)的近紅外線吸收濾波器用途的情形時,本發明的組成物較佳為除了通式(1)所表示的化合物以外,亦含有在與通式(1)所表示的化合物所具有的最大吸收波長不同的近紅外線範圍內具有最大吸收波長的近紅外線吸收物質(後述其他近紅外線吸收物質等)。 以下,對本發明的組成物可含有的其他成分加以說明。
<<硬化性化合物>> 本發明的組成物可含有硬化性化合物。硬化性化合物可為具有聚合性基的化合物(以下有時稱為「聚合性化合物」),亦可為黏合劑等非聚合性化合物。硬化性化合物可為單體、寡聚物、預聚物、聚合物等化學形態的任一種。硬化性化合物例如可參照日本專利特開2014-41318號公報的段落0070~段落0191(對應的國際公開WO2014/017669號手冊的段落0071~段落0192)、日本專利特開2014-32380號公報的段落0045~段落0216等的記載,將其內容併入至本申請案說明書中。 硬化性化合物較佳為聚合性化合物。聚合性化合物例如可列舉含有乙烯性不飽和鍵、環狀醚(環氧、氧雜環丁烷)等聚合性基的化合物。乙烯性不飽和鍵較佳為乙烯基、苯乙烯基、(甲基)丙烯醯基、(甲基)烯丙基。聚合性化合物可為具有1個聚合性基的單官能化合物,亦可為具有2個以上的聚合性基的多官能化合物,但較佳為多官能化合物。藉由組成物含有多官能化合物,可進一步提高耐熱性。 硬化性化合物可列舉:單官能(甲基)丙烯酸酯、多官能(甲基)丙烯酸酯(較佳為3官能~6官能的(甲基)丙烯酸酯)、多元酸改質丙烯酸系寡聚物、環氧樹脂、多官能的環氧樹脂等。 相對於組成物的總固體成分,硬化性化合物的含量較佳為1質量%~90質量%。下限較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而佳為20質量%以上。上限較佳為80質量%以下,更佳為75質量%以下。另外,於使用含有具有聚合性基的重複單元的聚合體作為硬化性化合物的情形時,相對於組成物的總固體成分,硬化性化合物的含量較佳為10質量%~75質量%。下限較佳為20質量%以上。上限較佳為65質量%以下,進而佳為60質量%以下。 硬化性化合物可僅為一種,亦可為兩種以上。於為兩種以上的情形時,較佳為合計量成為所述範圍。
<<<含有乙烯性不飽和鍵的化合物>>> 本發明中可使用含有乙烯性不飽和鍵的化合物作為硬化性化合物。含有乙烯性不飽和鍵的化合物的例子可參照日本專利特開2013-253224號公報的段落0033~段落0034的記載,將其內容併入至本說明書中。 含有乙烯性不飽和鍵的化合物較佳為伸乙氧基改質季戊四醇四丙烯酸酯(市售品為NK酯(NK Ester)ATM-35E;新中村化學公司製造)、二季戊四醇三丙烯酸酯(市售品為卡亞拉得(KAYARAD)D-330;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇四丙烯酸酯(市售品為卡亞拉得(KAYARAD)D-320;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(市售品為卡亞拉得(KAYARAD)D-310;日本化藥股份有限公司製造)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(市售品為卡亞拉得(KAYARAD)DPHA;日本化藥股份有限公司製造,A-DPH-12E;新中村化學工業公司製造),及該等的(甲基)丙烯醯基介隔乙二醇殘基、丙二醇殘基的結構。另外,亦可使用該等的寡聚物類型。 另外,可參照日本專利特開2013-253224號公報的段落0034~段落0038的聚合性化合物的記載,將其內容併入至本說明書中。 另外,可列舉日本專利特開2012-208494號公報的段落0477(對應的美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的[0585])中記載的聚合性單體等,將該些內容併入至本申請案說明書中。 另外,較佳為二甘油環氧乙烷(Ethylene Oxide,EO)改質(甲基)丙烯酸酯(市售品為M-460;東亞合成製造)。季戊四醇四丙烯酸酯(新中村化學製造,A-TMMT)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(日本化藥公司製造,卡亞拉得(KAYARAD)HDDA)亦較佳。亦可使用該等的寡聚物類型。例如可列舉RP-1040(日本化藥股份有限公司製造)等。
含有乙烯性不飽和鍵的化合物可具有羧基、磺基、磷酸基等酸基。 含有酸基與乙烯性不飽和鍵的化合物可列舉脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸的酯等。較佳為使非芳香族羧酸酐與脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基反應而具有酸基的化合物,尤佳為於該酯中,脂肪族多羥基化合物為季戊四醇及/或二季戊四醇者。市售品例如可列舉:東亞合成股份有限公司製造的作為多元酸改質丙烯酸系寡聚物的亞羅尼斯(Aronix)系列的M-305、M-510、M-520等。 含有酸基與乙烯性不飽和鍵的化合物的酸價較佳為0.1 mgKOH/g~40 mgKOH/g。下限較佳為5 mgKOH/g以上。上限較佳為30 mgKOH/g以下。
<<<具有環氧基或氧雜環丁基的化合物>>> 本發明中可使用具有環氧基或氧雜環丁基的化合物作為硬化性化合物。具有環氧基或氧雜環丁基的化合物可列舉:於側鏈上具有環氧基的聚合物、於分子內具有2個以上的環氧基的單體或寡聚物等。例如可列舉:雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂等。另外,亦可列舉單官能或多官能縮水甘油醚化合物,較佳為多官能脂肪族縮水甘油醚化合物。 重量平均分子量較佳為500~5000000,更佳為1000~500000。 該些化合物可使用市售品,亦可使用藉由對聚合物的側鏈導入環氧基而獲得者。
市售品例如可參照日本專利特開2012-155288號公報段落0191等的記載,將該些內容併入至本申請案說明書中。 另外,可列舉:代那考爾(Denacol)EX-212L、代那考爾(Denacol)EX-214L、代那考爾(Denacol)EX-216L、代那考爾(Denacol)EX-321L、代那考爾(Denacol)EX-850L(以上為長瀨化成(Nagase Chemtex)(股)製造)等多官能脂肪族縮水甘油醚化合物。該些化合物為低氯品,亦可同樣地使用並非低氯品的EX-212、EX-214、EX-216、EX-321、EX-850等。 除此以外,亦可列舉:艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4000S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4003S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4010S、艾迪科樹脂(ADEKA RESIN)EP-4011S(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),JER1031S、賽羅西德(Celloxide)2021P、賽羅西德(Celloxide)2081、賽羅西德(Celloxide)2083、賽羅西德(Celloxide)2085、EHPE3150、艾波利得(EPOLEAD)PB 3600、艾波利得(EPOLEAD)PB 4700(以上為大賽璐(Daicel)化學工業(股)製造),賽克羅馬(Cyclomer)P ACA 200M、賽克羅馬(Cyclomer)ACA 230AA、賽克羅馬(Cyclomer)ACA Z250、賽克羅馬(Cyclomer)ACA Z251、賽克羅馬(Cyclomer)ACA Z300、賽克羅馬(Cyclomer)ACA Z320(以上為大賽璐(Daicel)化學工業(股)製造)等。 進而,苯酚酚醛清漆型環氧樹脂的市售品可列舉:JER-157S65、JER-152、JER-154、JER-157S70(以上為三菱化學(股)製造)等。 另外,於側鏈上具有氧雜環丁基的聚合物、於分子內具有2個以上的氧雜環丁基的聚合性單體或寡聚物的具體例可使用:亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)OXT-121、亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)OXT-221、亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)OX-SQ、亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)PNOX(以上為東亞合成(股)製造)。 具有環氧基的化合物亦可使用(甲基)丙烯酸縮水甘油酯或烯丙基縮水甘油醚等具有縮水甘油基作為環氧基的化合物,較佳為具有脂環式環氧基的不飽和化合物。此種化合物例如可參照日本專利特開2009-265518號公報的段落0045等的記載,將該些內容併入至本申請案說明書中。 含有環氧基或氧雜環丁基的化合物可含有具有環氧基或氧雜環丁基作為重複單元的聚合體。
<<<其他硬化性化合物>>> 本發明中可使用具有己內酯改質結構的聚合性化合物作為硬化性化合物。 具有己內酯改質結構的聚合性化合物可參照日本專利特開2013-253224號公報的段落0042~段落0045的記載,將其內容併入至本說明書中。 具有己內酯改質結構的聚合性化合物例如可列舉:作為卡亞拉得(KAYARAD)DPCA系列而由日本化藥(股)市售的DPCA-20、DPCA-30、DPCA-60、DPCA-120等,沙多瑪(Sartomer)公司製造的具有4個伸乙氧基鏈的四官能丙烯酸酯SR-494、具有3個伸異丁氧基鏈的三官能丙烯酸酯TPA-330等。
<<光聚合起始劑>> 本發明的組成物可含有光聚合起始劑。 光聚合起始劑的含量較佳為0.01質量%~30質量%。下限較佳為0.1質量%以上,更佳為0.5質量%以上。上限較佳為20質量%以下,更佳為15質量%以下。 光聚合起始劑可僅為一種,亦可為兩種以上,於為兩種以上的情形時,較佳為合計量成為所述範圍。 光聚合起始劑只要具有藉由光來引發硬化性化合物的聚合的能力,則並無特別限制,可根據目的而適當選擇。於藉由光來引發聚合的情形時,較佳為對紫外線範圍至可見光線具有感光性的化合物。
光聚合起始劑較佳為至少具有芳香族基的化合物,例如可列舉:醯基膦化合物、苯乙酮系化合物、α-胺基酮化合物、二苯甲酮系化合物、安息香醚系化合物、縮酮衍生物化合物、噻噸酮化合物、肟化合物、六芳基聯咪唑化合物、三鹵甲基化合物、偶氮化合物、有機過氧化物、重氮化合物、錪化合物、鋶化合物、吖嗪鎓化合物、安息香醚系化合物、縮酮衍生物化合物、茂金屬化合物等鎓鹽化合物、有機硼鹽化合物、二碸化合物、硫醇化合物等。 光聚合起始劑可參照日本專利特開2013-253224號公報的段落0217~段落0228的記載,將其內容併入至本說明書中。 肟化合物可使用作為市售品的豔佳固(IRGACURE)-OXE01(巴斯夫(BASF)公司製造)、豔佳固(IRGACURE)-OXE02(巴斯夫(BASF)公司製造)、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製造)、艾迪科阿科爾斯(Adeka Arkls)NCI-831(艾迪科(ADEKA)公司製造)、艾迪科阿科爾斯(Adeka Arkls)NCI-930(艾迪科(ADEKA)公司製造)等。 苯乙酮系化合物可使用作為市售品的豔佳固(IRGACURE)-907、豔佳固(IRGACURE)-369及豔佳固(IRGACURE)-379(商品名;均為日本巴斯夫(BASF Japan)公司製造)。另外,醯基膦化合物可使用作為市售品的豔佳固(IRGACURE)-819或達羅固(DAROCUR)-TPO(商品名;均為日本巴斯夫(BASF Japan)公司製造)。 本發明亦可使用具有氟原子的肟化合物作為光聚合起始劑。具有氟原子的肟化合物的具體例可列舉:日本專利特開2010-262028號公報記載的化合物,日本專利特表2014-500852號公報記載的化合物24、化合物36~化合物40,日本專利特開2013-164471號公報記載的化合物(C-3)等。將其內容併入至本說明書中。
<<溶劑>> 本發明的組成物可含有溶劑。溶劑並無特別限制,只要可將本發明的組成物的各成分均勻地溶解或分散,則可根據目的而適當選擇。例如可使用水、有機溶劑,較佳為有機溶劑。 有機溶劑例如可較佳地列舉:醇類(例如甲醇)、酮類、酯類、芳香族烴類、鹵化烴類、及二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、環丁碸等。該些溶劑可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。 醇類、芳香族烴類、鹵化烴類的具體例可列舉日本專利特開2012-194534號公報的段落0136等中記載的溶劑,將其內容併入至本申請案說明書中。 酯類、酮類、醚類的具體例可列舉日本專利特開2012-208494號公報的段落0497(對應的美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的[0609])中記載的溶劑,進而可列舉:乙酸-正戊酯、丙酸乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、苯甲酸乙酯、硫酸甲酯、丙酮、甲基異丁基酮、二乙醚、乙二醇單丁醚乙酸酯等。 本發明中溶劑較佳為選自乙醇、甲醇、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、N-甲基-2-吡咯啶酮、乙基溶纖劑乙酸酯、乳酸乙酯、乙酸丁酯、二乙二醇二甲醚、2-庚酮、環戊酮、環己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯、丙二醇單甲醚及丙二醇單甲醚乙酸酯中的一種以上。 溶劑的含量較佳為本發明的組成物的總固體成分成為10質量%~90質量%的量。下限更佳為15質量%以上,進而佳為20質量%以上。上限更佳為80質量%以下,進而佳為70質量%以下。 溶劑可僅為一種,亦可為兩種以上,於為兩種以上的情形時,較佳為合計量成為所述範圍。
<<樹脂>> 本發明的組成物亦可含有樹脂。樹脂可列舉鹼可溶性樹脂等。 鹼可溶性樹脂可自以下鹼可溶性樹脂中適當選擇:其為線性有機高分子聚合體,且於分子(較佳為以丙烯酸系共聚物、苯乙烯系共聚物作為主鏈的分子)中具有至少一個促進鹼可溶性的基團。就耐熱性的觀點而言,較佳為多羥基苯乙烯系樹脂、聚矽氧烷系樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯醯胺系樹脂、丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂,就控制顯影性的觀點而言,較佳為丙烯酸系樹脂、丙烯醯胺系樹脂、丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂。 促進鹼可溶性的基團(以下亦稱為酸基)例如可列舉羧基、磷酸基、磺酸基、酚性羥基等,較佳為可溶於有機溶劑中且可利用弱鹼性水溶液進行顯影,可列舉(甲基)丙烯酸作為尤佳的基團。該些酸基可僅為一種,亦可為兩種以上。鹼可溶性樹脂可參照日本專利特開2012-208494號公報的段落0558~段落0571(對應的美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的[0685]~[0700])以後的記載,將該些內容併入至本申請案說明書中。
鹼可溶性樹脂亦較佳為含有下述通式(ED)所表示的化合物作為共聚成分。 [化19]通式(ED)中,R1 及R2 分別獨立地表示氫原子或可具有取代基的碳數1~25的烴基。 R1 及R2 所表示的碳數1~25的烴基並無特別限制,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、第三戊基、硬脂基、月桂基、2-乙基己基等直鏈狀或分支狀的烷基;苯基等芳基;環己基、第三丁基環己基、二環戊二烯基、三環癸基、異冰片基、金剛烷基、2-甲基-2-金剛烷基等脂環式基;1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基等經烷氧基取代的烷基;苄基等經芳基取代的烷基等。該等中,尤其就耐熱性的觀點而言,較佳為甲基、乙基、環己基、苄基等般的不易因酸或熱而脫離的一級或二級烴基。 再者,R1 及R2 可為相同種類的取代基,亦可為不同的取代基。
通式(ED)所表示的化合物的例子可列舉:二甲基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯(dimethyl-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate)、二乙基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(正丙基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(正丁基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(第三丁基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯、二(異丁基)-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯等。該些化合物中,尤佳為二甲基-2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸酯。
除了通式(ED)所表示的化合物以外的共聚成分並無特別限制。 例如,就對於溶媒的溶解性等的操作容易性的觀點而言,亦較佳為包含賦予有油溶性的(甲基)丙烯酸芳基酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸聚伸乙氧基酯作為共聚成分,更佳為(甲基)丙烯酸芳基酯或(甲基)丙烯酸烷基酯。 另外,就鹼顯影性的觀點而言,較佳為包含含有酸性基的(甲基)丙烯酸或衣康酸等具有羧基的單體、N-羥基苯基馬來醯亞胺等具有酚性羥基的單體、馬來酸酐或衣康酸酐等具有羧酸酐基的單體作為共聚成分,更佳為(甲基)丙烯酸。 共聚物成分的較佳組合例如可列舉通式(ED)所表示的化合物與甲基丙烯酸苄酯以及甲基丙烯酸甲酯及/或甲基丙烯酸的組合。 含有通式(ED)所表示的化合物作為共聚成分的樹脂可參照日本專利特開2012-198408號公報的段落編號0079~段落編號0099的記載,將其內容併入至本申請案說明書中。
鹼可溶性樹脂的酸價較佳為30 mgKOH/g~200 mgKOH/g。下限較佳為50 mgKOH/g以上,更佳為70 mgKOH/g以上。上限較佳為150 mgKOH/g以下,更佳為120 mgKOH/g以下。 鹼可溶性樹脂的重量平均分子量(Mw)較佳為2,000~50,000。下限較佳為5,000以上,更佳為7,000以上。上限較佳為30,000以下,更佳為20,000以下。 於本發明的組成物含有樹脂的情形時,相對於組成物的總固體成分中,樹脂的含量較佳為1質量%~80質量%。下限較佳為5質量%以上,更佳為7質量%以上。上限較佳為70質量%以下,更佳為60質量%以下。 本發明的組成物可僅含有一種樹脂,亦可含有兩種以上。於含有兩種以上的情形時,較佳為合計量成為所述範圍。
<<界面活性劑>> 本發明的組成物亦可含有界面活性劑。界面活性劑可僅使用一種,亦可將兩種以上組合。相對於本發明的組成物的總固體成分,界面活性劑的含量較佳為0.0001質量%~5質量%。下限較佳為0.005質量%以上,更佳為0.01質量%以上。上限較佳為2質量%以下,更佳為1質量%以下。 界面活性劑可使用氟系界面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、矽酮系界面活性劑等各種界面活性劑。本發明的組成物較佳為含有氟系界面活性劑及矽酮系界面活性劑的至少一者。被塗佈面與塗佈液的界面張力減小,對被塗佈面的濡濕性得到改善。因此,組成物的溶液特性(特別是流動性)提高,塗佈厚度的均勻性或省液性進一步改善。其結果,即便於以少量的液量來形成幾微米(μm)左右的薄膜的情形時,亦可進行厚度不均小的均勻厚度的膜形成。
氟系界面活性劑的氟含有率較佳為3質量%~40質量%。下限較佳為5質量%以上,進而佳為7質量%以上。上限較佳為30質量%以下,進而佳為25質量%以下。於氟含有率為所述範圍內的情形時,於塗佈膜的厚度的均勻性或省液性的方面有效果,溶解性亦良好。 氟系界面活性劑具體可列舉日本專利特開2014-41318號公報的段落0060~段落0064(對應的國際公開WO2014/17669號手冊的段落0060~段落0064)等中記載的界面活性劑,將該些內容併入至本申請案說明書中。氟系界面活性劑的市售品例如可列舉:美佳法(Megafac)F-171、美佳法(Megafac)F-172、美佳法(Megafac)F-173、美佳法(Megafac)F-176、美佳法(Megafac)F-177、美佳法(Megafac)F-141、美佳法(Megafac)F-142、美佳法(Megafac)F-143、美佳法(Megafac)F-144、美佳法(Megafac)R30、美佳法(Megafac)F-437、美佳法(Megafac)F-475、美佳法(Megafac)F-479、美佳法(Megafac)F-482、美佳法(Megafac)F-554、美佳法(Megafac)F-780、美佳法(Megafac)F-781F(以上為迪愛生(DIC)(股)製造),弗拉德(Fluorad)FC430、弗拉德(Fluorad)FC431、弗拉德(Fluorad)FC171(以上為住友3M(股)製造),沙福隆(Surflon)S-382、沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)SC-103、沙福隆(Surflon)SC-104、沙福隆(Surflon)SC-105、沙福隆(Surflon)SC1068、沙福隆(Surflon)SC-381、沙福隆(Surflon)SC-383、沙福隆(Surflon)S393、沙福隆(Surflon)KH-40(以上為旭硝子(股)製造)等。 非離子系界面活性劑具體可列舉日本專利特開2012-208494號公報的段落0553(對應的美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的[0679])等中記載的非離子系界面活性劑,將該些內容併入至本申請案說明書中。 陽離子系界面活性劑具體可列舉日本專利特開2012-208494號公報的段落0554(對應的美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的[0680])中記載的陽離子系界面活性劑,將該些內容併入至本申請案說明書中。 陰離子系界面活性劑具體可列舉W004、W005、W017(裕商(股)公司製造)等。 矽酮系界面活性劑例如可列舉日本專利特開2012-208494號公報的段落0556(對應的美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的[0682])等中記載的矽酮系界面活性劑,將該些內容併入至本申請案說明書中。
<<聚合抑制劑>> 本發明的組成物為了於製造中或保存中阻止硬化性化合物的不需要的反應,亦可含有少量的聚合抑制劑。 聚合抑制劑可列舉:對苯二酚、對甲氧基苯酚、二-第三丁基對甲酚、聯苯三酚、第三丁基鄰苯二酚、苯醌、4,4'-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、N-亞硝基苯基羥基胺亞鈰鹽等,較佳為對甲氧基苯酚。 於本發明的組成物含有聚合抑制劑的情形時,相對於本發明的組成物的總固體成分,聚合抑制劑的含量較佳為0.01質量%~5質量%。
<<紫外線吸收劑>> 本發明的組成物亦可含有紫外線吸收劑。 紫外線吸收劑為波長365 nm中每1 g的吸光係數超過100且波長400 nm以上每1 g的吸光係數為10以下的化合物。再者,吸光係數為利用紫外可見分光光度計(瓦里安(Varian)公司製造,Cary-5分光光度計(spectrophotometer)),並使用乙酸乙酯溶媒以0.01 g/ L的濃度進行測定的值。 紫外線吸收劑可使用日本專利特開2012-068418公報的段落編號0137~段落編號0142(對應的美國專利申請公開第2012/0068292號說明書的段落0251~段落0254)的化合物,可引用該些內容併入至本申請案說明書中。市售品例如可列舉UV503(大東化學股份有限公司)等。 本發明的組成物可含有紫外線吸收劑亦可不含紫外線吸收劑,於含有紫外線吸收劑的情形時,相對於組成物的總固體成分,紫外線吸收劑的含量較佳為0.01質量%~10質量%,更佳為0.01質量%~5質量%。 本發明中,紫外線吸收劑可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
<<其他近紅外線吸收物質>> 本發明的組成物亦可更含有在與通式(1)所表示的化合物的最大吸收波長不同的近紅外線範圍內具有最大吸收波長的近紅外線吸收物質(以下亦稱為其他近紅外線吸收物質)。根據該態樣,可獲得如下近紅外線吸收濾波器,該近紅外線吸收濾波器可吸收相較於僅可由通式(1)所表示的化合物所截止的波長範圍而波長範圍更廣的近紅外線範圍的光。 紅外線吸收物質例如可列舉:銅化合物、花青系色素化合物、酞菁系化合物、亞銨系化合物、硫醇錯合物系化合物、過渡金屬氧化物系化合物、方酸內鎓系色素化合物、萘酞菁系色素化合物、誇特銳烯(quaterrylene)系色素化合物、二硫醇金屬錯合物系色素化合物、克酮鎓化合物等。 酞菁系化合物、萘酞菁化合物、亞銨系化合物、花青系色素、方酸內鎓系色素及克酮鎓化合物亦可使用日本專利特開2010-111750號公報的段落0010~段落0081中記載的化合物,將其內容併入至本說明書中。花青系色素例如可參照「功能性色素,大河原信/松岡賢/北尾悌次郎/平嶋恆亮·著,講談社科技」,將其內容併入至本申請案說明書中。 銅化合物亦可使用日本專利特開2014-41318號公報的段落編號0013~段落編號0056、日本專利特開2014-32380號公報的段落編號0012~段落編號0030中記載的銅化合物,將其內容併入至本說明書中。 另外,亦可使用日本專利特開平07-164729號公報的段落0004~段落0016中揭示的化合物、或日本專利特開2002-146254號公報的段落0027~段落0062中揭示的化合物、日本專利特開2011-164583號公報的段落0034~段落0067中揭示的包含含有Cu及/或P的氧化物的微晶且數量平均凝聚粒徑為5 nm~200 nm的近紅外線吸收粒子,將其內容併入至本說明書中。 另外,市售品亦可使用艾克斯頓(艾克森(Exiton))製造的「IRA842」、山田化學製造的「FD-25」等。
<<其他成分>> 關於本發明的組成物中可併用的其他成分,例如可列舉:增感劑、交聯劑、硬化促進劑、填料、熱硬化促進劑、熱聚合抑制劑、塑化劑等,進而亦可併用對基材表面的密接促進劑及其他助劑類(例如導電性粒子、填充劑、消泡劑、阻燃劑、調平劑、剝離促進劑、抗氧化劑、香料、表面張力調整劑、鏈轉移劑等)。 藉由適當含有該些成分,可調整目標近紅外線吸收濾波器的穩定性、膜物性等性質。 該些成分例如可參照:日本專利特開2012-003225號公報的段落編號0183~段落編號0228(對應的美國專利申請公開第2013/0034812號說明書的[0237]~[0309])、日本專利特開2008-250074號公報的段落編號0101~段落編號0102、段落編號0103~段落編號0104、段落編號0107~段落編號0109、日本專利特開2013-195480號公報的段落編號0159~段落編號0184等的記載,將該些內容併入至本申請案說明書中。
<組成物的製備及用途> 本發明的組成物可將所述各成分混合而製備。 於製備組成物時,可將構成組成物的各成分一次性調配,亦可將各成分溶解於有機溶劑並進行分散後逐次調配。另外,調配時的投入順序或作業條件不特別受限制。 本發明中較佳為利用過濾器進行過濾來去除異物或減少缺陷等。只要為先前以來用於過濾用途等中者,則可無特別限定地使用過濾器。例如可列舉:聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)等氟樹脂、尼龍-6、尼龍-6,6等聚醯胺系樹脂、聚乙烯、聚丙烯(Polypropylene,PP)等聚烯烴樹脂(包含高密度、超高分子量)等的過濾器。該些原材料中,較佳為聚丙烯(包含高密度聚丙烯)及尼龍。 過濾器的孔徑較佳為0.1 μm~7.0 μm,更佳為0.2 μm~2.5 μm,進而佳為0.2 μm~1.5 μm,進一步佳為0.3 μm~0.7 μm。藉由設定為該範圍,可抑制過濾堵塞且可將組成物中所含的雜質或凝聚物等微細的異物可靠地去除。 於使用過濾器時,亦可將不同的過濾器組合。此時,利用第1過濾器的過濾可僅進行1次,亦可進行2次以上。於將不同的過濾器組合而進行2次以上的過濾的情形時,較佳為第2次過濾以後的孔徑與第1次過濾的孔徑相等,或大於第1次過濾的孔徑。另外,亦可將於所述範圍內孔徑不同的第1過濾器組合。此處的孔徑可參照過濾器廠商(filter maker)的標稱值。市售的過濾器例如可自日本頗爾(Pall)股份有限公司、愛多邦得科東洋(Advantec Toyo)股份有限公司、日本英特格(Entegris)股份有限公司(原日本麥克麗思(Mykrolis)股份有限公司)或北澤微濾器(KITZ Micro Filter)股份有限公司等所提供的各種過濾器中選擇。 第2過濾器可使用由與所述第1過濾器相同的材料等所形成者。第2過濾器的孔徑較佳為0.2 μm~10.0 μm,更佳為0.2 μm~7.0 μm,進而佳為0.3 μm~6.0 μm。藉由設定為該範圍,可於使組成物中所含的成分粒子殘存的狀態下去除異物。
關於本發明的組成物的黏度,例如於藉由塗佈來形成近紅外線吸收濾波器的情形時,較佳為在1 mPa·s~3000 mPa·s的範圍內。下限較佳為10 mPa·s以上,更佳為100 mPa·s以上。上限較佳為2000 mPa·s以下,更佳為1500 mPa·s以下。 本發明的組成物亦可用於固體攝像元件的受光側的近紅外線吸收濾波器(例如針對晶圓級透鏡的近紅外線吸收濾波器等)、固體攝像元件的背面側(與受光側為相反側)的近紅外線吸收濾波器等。另外,亦可將本發明的組成物直接塗佈於影像感測器上形成塗膜而使用。 本發明的組成物能以可塗佈的狀態而供給,故可於固體攝像元件的所需構件或位置上容易地形成近紅外線吸收濾波器。
<硬化膜、近紅外線吸收濾波器> 本發明的硬化膜及近紅外線吸收濾波器是使用上文所述的本發明的組成物而成。 本發明的近紅外線吸收濾波器較佳為光透射率滿足以下的(1)~(4)中的至少一個條件,進而佳為滿足(1)~(4)的所有條件。 (1)波長400 nm下的光透射率較佳為70%以上,更佳為80%以上,進而佳為85%以上,尤佳為90%以上。 (2)波長500 nm下的光透射率較佳為70%以上,更佳為80%以上,進而佳為90%以上,尤佳為95%以上。 (3)波長600 nm下的光透射率較佳為70%以上,更佳為80%以上,進而佳為90%以上,尤佳為95%以上。 (4)波長650 nm下的光透射率較佳為70%以上,更佳為80%以上,進而佳為90%以上,尤佳為95%以上。
本發明的近紅外線吸收濾波器的膜厚可根據目的而適當選擇。膜厚較佳為20 μm以下,更佳為10 μm以下,進而佳為5 μm以下。膜厚的下限較佳為0.1 μm以上,更佳為0.2 μm以上,進而佳為0.3 μm以上。 本發明的近紅外線吸收濾波器較佳為膜厚20 μm以下時,在波長400 nm~650 nm的整個範圍內的光透射率為70%以上,更佳為80%以上,進而佳為90%以上。另外,較佳為波長700 nm~1000 nm的範圍的至少一點的光透射率為20%以下。 本發明的紅外線吸收濾波器較佳為在波長700 nm~1000 nm的範圍內具有最大吸收波長。另外,最大吸收波長的半值寬較佳為60 nm以下,更佳為50 nm以下,進而佳為45 nm以下。下限例如較佳為1 nm以上。另外,波長550 nm的吸光度除以最大吸收波長的吸光度所得的值較佳為0.015以下,更佳為0.014以下。下限例如較佳為0.001以上。根據該態樣,可製成可見透射性優異且具有高的近紅外線遮蔽性的近紅外線吸收濾波器。 本發明的近紅外線吸收濾波器可用於:具有吸收·截止近紅外線的功能的透鏡(數位照相機或行動電話或汽車照相機等的照相機用透鏡、f-θ透鏡、拾取透鏡等光學透鏡)及半導體受光元件用的光學濾波器、用於節能的阻斷熱線的近紅外線吸收膜或近紅外線吸收板、以選擇性地利用太陽光為目的之農業用塗劑、利用近紅外線的吸收熱的記錄媒體、電子設備用或照相用近紅外線濾波器、護眼鏡、太陽鏡、熱線阻斷膜、光學文字讀取記錄、機密文件防影印用、電子照相感光體、雷射焊接等。另外,亦作為CCD照相機用雜訊截止濾波器、CMOS影像感測器用濾波器而有用。
<硬化膜及近紅外線吸收濾波器的製造方法> 本發明的硬化膜及近紅外線吸收濾波器是使用本發明的組成物而獲得。具體而言,可經由以下步驟而製造:藉由將本發明的組成物應用於支撐體上而形成膜的步驟、及將膜加以乾燥的步驟。關於膜厚、積層結構等,可根據目的而適當選擇。另外,亦可進一步進行形成圖案的步驟。
形成膜的步驟例如可藉由以下方式實施:於支撐體,對本發明的組成物使用滴加法(滴鑄)、旋塗機、狹縫旋塗機、狹縫塗佈機、網版印刷、敷料器塗佈等。於滴加法(滴鑄)的情形時,為了以既定的膜厚獲得均勻的膜,較佳為於支撐體上形成以光阻劑作為隔離壁的組成物的滴加區域。再者,關於膜厚,可調整組成物的滴加量及固體成分濃度、滴加區域的面積。 支撐體可為包含玻璃等的透明基板。另外,亦可為固體攝像元件。另外,亦可為設置於固體攝像元件的受光側的其他基板。另外,亦可為設置於固體攝像元件的受光側的平坦化層等層。 於將膜加以乾燥的步驟中,乾燥條件亦視各成分、溶劑的種類、使用比例等而不同,為60℃~150℃的溫度且30秒鐘~15分鐘左右。 形成圖案的步驟例如可列舉包括以下步驟的方法等:將本發明的組成物應用於支撐體上而形成膜狀的組成物層的步驟;對組成物層以圖案狀進行曝光的步驟;以及將未曝光部顯影去除而形成圖案的步驟。關於形成圖案的步驟,可藉由光微影法來形成圖案,亦可藉由乾式蝕刻法來形成圖案。 於近紅外線吸收濾波器的製造方法中,亦可包括其他步驟。其他步驟並無特別限制,可根據目的而適當選擇。例如可列舉:基材的表面處理步驟、前加熱步驟(預烘烤步驟)、硬化處理步驟、後加熱步驟(後烘烤步驟)等。
<<前加熱步驟·後加熱步驟>> 前加熱步驟及後加熱步驟中的加熱溫度較佳為80℃~200℃。上限較佳為150℃以下。下限較佳為90℃以上。 前加熱步驟及後加熱步驟中的加熱時間較佳為30秒鐘~240秒鐘。上限較佳為180秒鐘以下。下限較佳為60秒鐘以上。
<<硬化處理步驟>> 硬化處理步驟為視需要對所形成的所述膜進行硬化處理的步驟,藉由進行該處理,近紅外線吸收濾波器的機械強度提高。 所述硬化處理步驟並無特別限制,可根據目的而適當選擇,例如可較佳地列舉全面曝光處理、全面加熱處理等。此處,本發明中所謂「曝光」是以如下含意使用:不僅包含各種波長的光的照射,亦包含電子束、X射線等放射線的照射。 曝光較佳為藉由照射放射線來進行,曝光時可使用的放射線尤其可較佳地使用電子束、KrF、ArF、g射線、h射線、i射線等紫外線或可見光。 曝光方式可列舉步進式曝光、或利用高壓水銀燈的曝光等。 曝光量較佳為5 mJ/cm2 ~3000 mJ/cm2 。上限較佳為2000 mJ/cm2 以下,更佳為1000 mJ/cm2 以下。下限較佳為10 mJ/cm2 以上,更佳為50 mJ/cm2 以上。 全面曝光處理的方法例如可列舉對所形成的所述膜的整個面進行曝光的方法。於本發明的組成物含有聚合性化合物的情形時,藉由全面曝光,膜中的聚合成分的硬化受到促進,膜的硬化進一步進行,機械強度、耐久性得到改良。 進行全面曝光的裝置並無特別限制,可根據目的而適當選擇,例如可較佳地列舉超高壓水銀燈等紫外線(Ultraviolet,UV)曝光機。 全面加熱處理的方法可列舉對所形成的所述膜的整個面進行加熱的方法。藉由進行全面加熱,可提高圖案的膜強度。 全面加熱的加熱溫度較佳為100℃~260℃。下限較佳為120℃以上,更佳為160℃以上。上限較佳為240℃以下,更佳為220℃以下。若加熱溫度為所述範圍,則容易獲得強度優異的膜。 全面加熱的加熱時間較佳為1分鐘~180分鐘。下限較佳為3分鐘以上,更佳為5分鐘以上。上限較佳為120分鐘以下。 進行全面加熱的裝置並無特別限制,可自公知的裝置中根據目的而適當選擇,例如可列舉乾燥烘箱、加熱板、紅外線(Infrared,IR)加熱器等。
<固體攝像元件、紅外線感測器> 本發明的固體攝像元件含有使用本發明的組成物而成的硬化膜。 另外,本發明的紅外線感測器含有使用本發明的組成物而成的硬化膜。 以下,使用圖1對本發明的紅外線感測器的一實施形態加以說明。 圖1所示的紅外線感測器100中,圖中編號110為固體攝像元件。 設於固體攝像元件110上的攝像區域含有近紅外線吸收濾波器111及彩色濾波器112。近紅外線吸收濾波器111例如可使用本發明的組成物而形成。 於紅外線透射濾波器113與固體攝像元件110之間設有區域114。區域114中,配置有透射紅外線透射濾波器113的波長的光可透射的樹脂層(例如透明樹脂層等)。於圖1所示的實施形態中,於區域114中配置有樹脂層,亦可於區域114中形成紅外線透射濾波器113。即,亦可於固體攝像元件110上形成紅外線透射濾波器113。 於彩色濾波器112及紅外線透射濾波器113的入射光hν側,配置有微透鏡115。以覆蓋微透鏡115的方式而形成有平坦化層116。 另外,於圖1所示的實施形態中,彩色濾波器112的膜厚與紅外線透射濾波器113的膜厚相同,但兩者的膜厚亦可不同。 另外,於圖1所示的實施形態中,將彩色濾波器112設置於較近紅外線吸收濾波器111更靠入射光hν側,但亦可替換近紅外線吸收濾波器111與彩色濾波器112的順序,將近紅外線吸收濾波器111設置於較彩色濾波器112更靠入射光hν側。 另外,於圖1所示的實施形態中,近紅外線吸收濾波器111與彩色濾波器112鄰接而積層,但兩濾波器未必一定要鄰接而設置,亦可於該兩者之間設有其他層。
<<近紅外線吸收濾波器111>> 近紅外線吸收濾波器111是根據後述紅外發光二極體(紅外LED(Light-Emitting Diode))的發光波長來選擇其特性。例如可使用所述本發明的組成物而形成。
<<彩色濾波器112>> 彩色濾波器112並無特別限定,可使用現有公知的畫素形成用的彩色濾波器,例如可參照日本專利特開2014-043556號公報的段落0214~段落0263的記載,將其內容併入至本申請案說明書中。
<<紅外線透射濾波器113>> 紅外線透射濾波器113是根據後述紅外LED的發光波長來選擇其特性。例如以紅外LED的發光波長為830 nm為前提,進行以下說明。 紅外線透射濾波器113較佳為膜的厚度方向上的光透射率的波長400 nm~650 nm的範圍的最大值為30%以下,更佳為20%以下,進而佳為10%以下,尤佳為0.1%以下。該透射率較佳為在波長400 nm~650 nm的整個範圍內滿足所述條件。波長400 nm~650 nm的範圍的最大值通常為0.1%以上。 紅外線透射濾波器113較佳為膜的厚度方向上的光透射率的波長800 nm以上(較佳為800 nm~1300 nm)的範圍的最小值為70%以上,更佳為80%以上,進而佳為90%以上,尤佳為99.9%以上。該透射率較佳為在波長800 nm以上的一部分範圍內滿足所述條件,且較佳為於與後述紅外LED的發光波長相對應的波長下滿足所述條件。波長900 nm~1300 nm的範圍的光透射率的最小值通常為99.9%以下。 膜厚較佳為100 μm以下,更佳為15 μm以下,進而佳為5 μm以下,尤佳為1 μm以下。下限值較佳為0.1 μm。若膜厚為所述範圍,則可製成滿足所述分光特性的膜。 以下表示膜的分光特性、膜厚等的測定方法。 膜厚是使用觸針式表面形狀測定器(愛發科(ULVAC)公司製造,德塔克(DEKTAK)150)對具有膜的乾燥後的基板進行測定。 膜的分光特性為使用紫外可見近紅外分光光度計(日立高新技術(Hitachi High-technologies)公司製造的U-4100)的分光光度計(ref.玻璃基板)在波長300 nm~1300 nm的範圍內測定透射率所得的值。 所述光透射率的條件可藉由任意的方法來達成,例如可藉由使組成物含有著色劑並調整著色劑的種類及含量來較佳地達成所述光透射率的條件。著色劑例如可列舉在波長400 nm~700 nm的範圍內具有最大吸收波長的化合物等。著色劑可為顏料,亦可為染料。著色劑例如可使用日本專利特開2013-064998號公報的段落編號0019~段落編號0028中記載的著色劑,將其內容併入至本說明書中。 紅外線透射濾波器113例如可使用含有著色劑的組成物(紅外線透射組成物)而製作,所述著色劑含有選自紅色著色劑、黃色著色劑、藍色著色劑及紫色著色劑中的兩種以上的著色劑。 相對於著色劑的總量,著色劑中的顏料的含量較佳為95質量%~100質量%。下限更佳為97質量%以上,進而佳為99質量%以上。 著色劑的較佳態樣較佳為含有選自紅色著色劑、黃色著色劑、藍色著色劑及紫色著色劑中的兩種以上的著色劑,更佳為含有紅色著色劑、黃色著色劑、藍色著色劑及紫色著色劑。較佳的具體例較佳為含有顏色索引(Color Index,C.I.)顏料紅(Pigment Red)254、C.I.顏料黃(Pigment Yellow)139、C.I.顏料藍(Pigment Blue)15:6、及C.I.顏料紫(Pigment Violet)23。 於紅外線透射組成物中所含的著色劑是將紅色著色劑、黃色著色劑、藍色著色劑及紫色著色劑組合而成的情形時,較佳為紅色著色劑相對於著色劑總量之質量比為0.2~0.5,黃色著色劑相對於著色劑總量之質量比為0.1~0.2,藍色著色劑相對於著色劑總量之質量比為0.25~0.55,紫色著色劑相對於著色劑總量之質量比為0.05~0.15。更佳為紅色著色劑相對於著色劑總量之質量比為0.3~0.4,黃色著色劑相對於著色劑總量之質量比為0.1~0.2,藍色著色劑相對於著色劑總量之質量比為0.3~0.4,紫色著色劑相對於著色劑總量之質量比為0.05~0.15。
繼而,作為應用本發明的紅外線感測器的例子,對攝像裝置加以說明。關於紅外線感測器,存在運動感測器(motion sensor)、接近感測器、手勢感測器(gesture sensor)等。 圖2為攝像裝置的功能區塊圖。攝像裝置具有透鏡光學系統1、固體攝像元件10、信號處理部20、信號切換部30、控制部40、信號蓄積部50、發光控制部60、發出紅外光的發光元件的紅外LED 70、圖像輸出部80及圖像輸出部81。再者,固體攝像元件10可使用上文所述的紅外線感測器100。另外,關於固體攝像元件10及透鏡光學系統1以外的構成,亦可使其全部或其一部分形成於同一半導體基板上。關於攝像裝置的各構成,可參照日本專利特開2011-233983號公報的段落0032~段落0036,將其內容併入至本申請案說明書中。 於所述攝像裝置中可併入具有固體攝像元件與所述近紅外線吸收濾波器的照相機模組。
<化合物> 繼而,對本發明的化合物加以說明。 本發明的化合物為本發明的組成物的近紅外線吸收物質中說明的式(1A)所表示的化合物,較佳範圍亦與所述範圍相同。 本發明的化合物較佳為於溶液吸收光譜中,在波長700 nm~1000 nm的範圍內具有最大吸收波長。下限例如更佳為800 nm以上,進一步佳為850 nm以上。上限例如更佳為995 nm以下,進一步佳為990 nm以下。 化合物於溶液中的吸收光譜的測定中所用的測定溶媒只要可測定化合物於溶液中的吸收光譜即可。可列舉所述測定溶媒,例如可列舉氯仿、乙酸乙酯、四氫呋喃等作為較佳一例。 化合物的最大吸收波長下的半值寬較佳為60 nm以下,更佳為50 nm以下,進而佳為45 nm以下。下限例如較佳為1 nm以上。 波長550 nm的吸光度除以最大吸收波長的吸光度所得的值較佳為0.015以下,更佳為0.014以下。下限例如較佳為0.001以上。 本發明的化合物例如可較佳地用於形成將波長700 nm~1000 nm的光遮光的近紅外線吸收濾波器等。另外,亦可用作電漿顯示面板、或固體攝動元件用等的近紅外線吸收濾波器、熱線遮蔽膜中的光學濾波器、追記型光碟(可錄式光碟(Compact Disc-Recorder,CD-R))或閃光熔融定影材料中的光熱轉換材料。另外,亦可用作安全油墨或隱形性條碼油墨中的資訊顯示材料。 [實施例]
以下列舉實施例對本發明加以更具體說明。以下的實施例中所示的材料、使用量、比例、處理內容、處理順序等只要不偏離本發明的主旨,則可適當變更。因此,本發明的範圍不限定於以下所示的具體例。再者,只要無特別說明,則「%」及「份」為質量基準。 以下的化學式中,Me表示甲基,Ph表示苯基。另外,NMR為核磁共振的簡稱。
(化合物D-1的合成) 參考「歐洲化學期刊(Chem. Eur. J.)」(2009,15,4857)進行合成。 [化20]將5.0質量份的4,5-二氯-1,2-苯二胺、2.9質量份的乙醛酸一水合物及120質量份的乙醇放入至燒瓶中,於加熱回流條件下攪拌12小時。反應後,濾取析出物。對該結晶於50℃下進行送風乾燥,獲得5.5質量份的中間體A。 將5.0質量份的中間體A及30質量份的氧氯化磷放入至燒瓶中,於加熱回流條件下攪拌2小時。反應後,將反應液注入至300質量份的水中,濾取析出物。對該結晶進行送風乾燥,藉此獲得5.0質量份的中間體B。 將1.3質量份的60質量%的氫化鈉及10質量份的四氫呋喃放入至燒瓶中,於冰浴下滴加4.0質量份的氰基乙酸第三丁酯。於室溫下攪拌1小時後,添加5.0質量份的中間體B,攪拌12小時。將反應液注入至75質量份的水中,添加3質量份的乙酸,濾取析出物。對其結晶於50℃下進行送風乾燥,藉此獲得4.6質量份的中間體C。 將4.0質量份的中間體C、12質量份的三氟乙酸及24質量份的二氯甲烷放入至燒瓶中,於60℃下攪拌1小時。反應後,添加碳酸鈉水溶液,利用氯仿萃取有機層。將溶媒減壓去除,利用乙酸乙酯藉由再結晶將所得的結晶純化。對該結晶於50℃下進行送風乾燥,藉此獲得2.0質量份的中間體3-0。 [化21]將46.3質量份的2-己基癸烷-1-醇(菲奧克考爾(Fine oxocol)1600,日產化學工業(股)公司製造)及23.2質量份的三乙胺於190質量份的甲苯中攪拌,並於-10℃下滴加24.1質量份的甲磺醯氯。滴加結束後,於30℃下反應2小時。藉由分液操作取出有機層,將溶媒減壓餾去。 將溶媒餾去後,於100質量份的二甲基乙醯胺中添加25質量份的3-氰基苯酚及32質量份的碳酸鉀,並於100℃下反應24小時。藉由分液操作取出有機層,且藉由氫氧化鈉水溶液清洗有機層後,將溶媒減壓餾去,藉此獲得64質量份的作為淡黃色液體的化合物A。 將20質量份的化合物A、7質量份的琥珀酸二異丙酯、20質量份的第三戊醇及13質量份的第三丁氧化鉀放入至燒瓶中,於120℃下攪拌3小時。反應後,添加50質量份的甲醇及50質量份的水,濾取析出物。對該結晶於50℃下進行送風乾燥,藉此獲得12.2質量份的化合物B。 將5質量份的化合物B及3.7質量份的中間體3-0於300質量份的甲苯中攪拌,繼而添加6質量份的氧氯化磷,並於140℃下攪拌3小時。反應後,冷卻至室溫為止,添加600質量份的甲醇,進而攪拌30分鐘。濾取所析出的結晶,獲得5.7質量份的化合物C。 於含有6質量份的二苯基硼酸2-胺基乙基酯的50質量份的甲苯中,添加8質量份的氯化鈦,於35℃下攪拌30分鐘。繼而添加3質量份的化合物C,進而於加熱回流條件下攪拌2小時。冷卻至室溫為止,添加130質量份的甲醇,進而攪拌30分鐘。濾取所析出的結晶,利用二氧化矽管柱層析儀(己烷/氯仿溶媒)進行純化,以89%的產率而獲得3.4質量份的化合物D-1。1 H-NMR(CDCl3 )的詳細情況為:δ0.82-1.70 (m, 78H), 3.30-3.53 (m, 4H), 5.88-5.90 (m, 4H), 6.90-6.92 (m, 4H), 7.18-7.38 (m, 10H), 7.79 (s, 2H), 8.21 (s, 2H), 8.98 (s, 2H)。
(化合物D-2的合成) 於化合物D-1的合成中,將合成化合物A時所用的2-己基癸烷-1-醇變更為菲奧克考爾(Fine oxocol)2000(日產化學工業(股)公司製造),除此以外,利用與化合物D-1相同的方法來合成化合物D-2。 再者,1 H-NMR(CDCl3 )的詳細情況為:δ0.87-0.92 (m, 12H), 1.26-1.55 (m, 48H), 1.70-1.73 (m, 2H), 3.34-3.53 (m, 4H), 5.88-5.90 (m, 4H), 6.90-6.92 (m, 4H), 7.15-7.39 (m, 10H), 7.78 (s, 2H), 8.21 (s, 2H), 8.98 (s, 2H)。
(化合物D-3~化合物D-8、化合物D-10~化合物D-11、化合物D-19、化合物D-28、化合物D-29、化合物D-31~化合物D-33、化合物D-35~化合物D-37、化合物D-43、化合物D-45、化合物D-48的合成) 利用依據化合物D-1的方法來合成化合物D-3~化合物D-8、化合物D-10~化合物D-11、化合物D-19、化合物D-28、化合物D-29、化合物D-31~化合物D-33、化合物D-35~化合物D-37、化合物D-43、化合物D-45、化合物D-48。
(比較化合物E-1) 於化合物D-1中,將合成化合物A時所用的3-氰基苯酚變更為4-氰基苯酚,除此以外,利用與化合物D-1相同的方法來合成比較化合物E-1。 [化22]
-最大吸收波長、半值寬、吸光度比的評價- 將各化合物溶解於下述表中記載的測定溶媒(濃度為2.5´10-6 mol/L)中,測定吸收光譜(光路長為10 mm)。 將各化合物的吸收光譜的最大吸收波長(lmax)、最大吸收波長的半值寬、波長550 nm的吸光度除以最大吸收波長的吸光度所得的值即吸光度比(550 nm/lmax)示於下述表1。另外,圖3中表示化合物D-1於氯仿中的吸收光譜。
[表1]
根據所述結果,實施例的化合物的吸光度比為0.015以下,可見透明性優異。相對於此,比較例的化合物的吸光度比超過0.015,可見透明性較實施例的化合物差。 另外,圖3中表示化合物D-1於氯仿中的吸收光譜。
(組成物的製備) 將下述組成混合來製備組成物。組成物的固體成分量為31質量%,相對於組成物的總固體成分的近紅外線吸收物質的含量為7.5質量%。 <組成> 近紅外線吸收物質(表2中所示的化合物):2.3份 樹脂1(下述結構):12.9份 聚合性化合物:二季戊四醇六丙烯酸酯(日本化藥公司製造,產品名:卡亞拉得(KAYARAD)DPHA):12.9份 光聚合起始劑:豔佳固(IRGACURE)OXE01〔2-(鄰苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮〕巴斯夫(BASF)公司製造:2.5份 紫外線吸收劑:UV503(大東化學股份有限公司):0.5份 界面活性劑:美佳法(Megafac)F-781F(含氟聚合物型界面活性劑,迪愛生(DIC)(股)製造):0.04份 聚合抑制劑:對甲氧基苯酚:0.006份 環己酮:49.6份 丙二醇單甲醚乙酸酯:19.3份
樹脂1:下述結構(重複單元之比為莫耳比)、Mw=11500 依照日本專利特開2012-198408號公報的段落0247~段落0249中記載的方法進行合成。 [化23]
<近紅外線吸收濾波器的製作> 使用旋塗機將各組成物以乾燥後的膜厚成為1.0 μm的方式塗佈於玻璃基板(康寧(Corning)公司製造的1737)上,使用100℃的加熱板進行120秒鐘加熱處理(預烘烤)。 繼而,使用i射線步進式曝光裝置FPA-3000i5+(佳能(Canon)(股)製造),以500 mJ/cm2 進行整體曝光。繼而,使用CD-2060(富士膠片電子材料(Fujifilm electronics materials)(股)製造)於23℃下進行60秒鐘覆液顯影,利用純水對形成有整體的著色層的玻璃基板進行淋洗處理,加以噴霧乾燥。 進而,使用200℃的加熱板進行300秒鐘加熱處理(後烘烤),獲得近紅外線吸收濾波器。
<<耐光性>> 利用氙氣燈以5萬lux對近紅外線吸收濾波器照射20小時(相當於100萬lux·h)後,測定耐光測試前後的色差的ΔEab值。ΔEab值小的情形表示耐光性良好。 再者,ΔEab值為根據國際照明委員會(International Commission on Illumination,CIE)1976(L*,a*,b*)空間表色系統的以下的色差公式所求出的值(日本色彩學會編,新編色彩科學手冊(1985年)p.266)。 ΔEab={(ΔL*)2 +(Δa*)2 +(Δb*)21/2 5:ΔEab值<3 4:3≦ΔEab值<5 3:5≦ΔEab值<10 2:10≦ΔEab值<20 1:20≦ΔEab值
<<耐熱性>> 藉由加熱板將近紅外線吸收濾波器於260℃下加熱30分鐘後,利用色度計MCPD-1000(大塚電子製造)來測定耐熱測試前後的色差的ΔEab值,依照下述基準進行評價。ΔEab值小的情形表示耐熱性良好。 5:ΔEab值<3 4:3≦ΔEab值<5 3:5≦ΔEab值<10 2:10≦ΔEab值<20 1:20≦ΔEab值
<<溶解性>> 目視觀察化合物於丙二醇單甲醚乙酸酯中的溶解性。 A:溶解性為2%以上 B:溶解性為0.5%以上且未滿2% C:溶解性未滿0.5%
<<近紅外線遮蔽性評價>> 使用分光光度計U-4100(日立高新技術(Hitachi High-Technologies)公司製造),對各近紅外線吸收濾波器的最大吸收波長下的透射率進行測定。藉由以下基準來評價近紅外線遮蔽性。將結果示於以下的表中。 A:最大吸收波長的透射率≦5% B:5%<最大吸收波長的透射率≦7% C:7%<最大吸收波長的透射率≦10% D:10%<最大吸收波長的透射率
<<可見透射性評價>> 使用分光光度計U-4100(日立高新技術(Hitachi High-Technologies)公司製造),對各近紅外線吸收濾波器的波長500 nm~600 nm的透射率進行測定。藉由以下基準來評價可見透射性。將結果示於以下的表中。 A:95%≦波長500 nm~600 nm的透射率的最小值 B:90%≦波長500 nm~600 nm的透射率的最小值<95% C:80%≦波長500 nm~600 nm的透射率的最小值<90% D:波長500 nm~600 nm的透射率的最小值<80%
[表2]
根據所述結果,實施例的近紅外線吸收濾波器的近紅外線遮蔽性、可見透射性優異。另外,耐熱性及耐光性亦優異。另外,實施例的化合物的溶解性優異。 相對於此,比較例的化合物的可見透射性差。另外,化合物的溶解性差。 於實施例B1中,即便於使用等量的化合物D-9、化合物D-12~化合物D-27、化合物D-30、化合物D-34、化合物D-38~化合物D-42、化合物D-44、化合物D-46、化合物D-47、化合物D-49~化合物D-90代替化合物D-1的情形時,亦獲得同樣的效果。 另外,於實施例B1~實施例B21中,即便於將相對於組成物的總固體成分的近紅外線吸收物質的含量設為1質量%、5質量%、10質量%、15質量%的情形時,亦獲得與該些同樣優異的效果。 另外,於實施例B1中,於將丙二醇單甲醚替代為等量的環戊酮的情形時,亦獲得同樣的效果。 另外,於製備所述各組成物後使用日本頗爾(Pall)製造的DFA4201NXEY(0.45 μm尼龍過濾器)進行過濾的情形時,亦獲得同樣的效果。
1‧‧‧透鏡光學系統 10‧‧‧固體攝像元件 20‧‧‧信號處理部 30‧‧‧信號切換部 40‧‧‧控制部 50‧‧‧信號蓄積部 60‧‧‧發光控制部 70‧‧‧紅外LED 80、81‧‧‧圖像輸出部 100‧‧‧紅外線感測器 110‧‧‧固體攝像元件 111‧‧‧近紅外線吸收濾波器 112‧‧‧彩色濾波器 113‧‧‧紅外線透射濾波器 114‧‧‧區域 115‧‧‧微透鏡 116‧‧‧平坦化層 hν‧‧‧入射光
圖1為表示本發明的紅外線感測器的一實施形態的構成的概略剖面圖。 圖2為應用本發明的紅外線感測器的攝像裝置的功能區塊圖。 圖3為表示化合物D-1的溶液吸收光譜的圖。
100‧‧‧紅外線感測器
110‧‧‧固體攝像元件
111‧‧‧近紅外線吸收濾波器
112‧‧‧彩色濾波器
113‧‧‧紅外線透射濾波器
114‧‧‧區域
115‧‧‧微透鏡
116‧‧‧平坦化層
hν‧‧‧入射光

Claims (16)

  1. 一種組成物,其含有在波長700 nm~1000 nm的範圍內具有最大吸收波長,且波長550 nm的吸光度除以所述最大吸收波長的吸光度所得的值為0.015以下的近紅外線吸收物質。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的組成物,其中所述近紅外線吸收物質的最大吸收波長的半值寬為60 nm以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組成物,其中所述近紅外線吸收物質為具有吡咯并吡咯骨架的化合物。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組成物,其中所述近紅外線吸收物質為吡咯并吡咯硼化合物。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組成物,其中所述近紅外線吸收物質為下述通式(1)所表示的化合物;通式(1)中,R1 及R2 分別獨立地表示取代基, R3 ~R6 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3 與R4 、R5 與R6 可分別鍵結而形成環, X1 及X2 分別獨立地表示氫原子或取代基。
  6. 一種組成物,其含有下述通式(1)所表示的化合物;通式(1)中,R1 及R2 分別獨立地表示取代基, R3 ~R6 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3 與R4 、R5 與R6 可分別鍵結而形成環, X1 及X2 分別獨立地表示氫原子或取代基。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的組成物,其中所述通式(1)中,R1 及R2 分別獨立地為可含有氧原子的烴基。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的組成物,其中所述通式(1)中,R1 及R2 分別獨立地為烷氧基。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的組成物,其中所述通式(1)中,R3 及R4 的任一者為拉電子性基,另一者為雜芳基, R5 及R6 的任一者為拉電子性基,另一者為雜芳基。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的組成物,其中所述通式(1)中,X1 及X2 分別獨立地為氫原子或-BR21 R22 ,其中,R21 及R22 分別獨立地表示取代基,R21 與R22 可相互鍵結而形成環。
  11. 如申請專利範圍第6項所述的組成物,其含有下述通式(1A)所表示的化合物;通式(1A)中,R1 a 及R2 a 分別獨立地表示取代基, R3a ~R6a 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3a 與R4a 、R5a 與R6a 可分別鍵結而形成環, X1 a 及X2 a 分別獨立地表示氫原子或-BR21 a R22 a , R21 a 及R22 a 分別獨立地表示取代基,R21 a 與R22 a 可相互鍵結而形成環。
  12. 一種硬化膜,其使用如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的組成物而成。
  13. 一種近紅外線吸收濾波器,其含有使用如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的組成物而成的硬化膜。
  14. 一種固體攝像元件,其含有使用如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的組成物而成的硬化膜。
  15. 一種紅外線感測器,其含有使用如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的組成物而成的硬化膜。
  16. 一種由下述通式(1A)所表示的化合物;通式(1A)中,R1 a 及R2 a 分別獨立地表示取代基, R3a ~R6a 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3a 與R4a 、R5a 與R6a 可分別鍵結而形成環, X1 a 及X2 a 分別獨立地表示氫原子或-BR21 a R22 a , R21 a 及R22 a 分別獨立地表示取代基,R21 a 與R22 a 可相互鍵結而形成環。
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