CN107076894A - 红外线遮蔽性组合物、固化膜及固体摄像装置 - Google Patents

红外线遮蔽性组合物、固化膜及固体摄像装置 Download PDF

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Abstract

一种红外线遮蔽性组合物,含有(A)在波长700~2000nm的范围内具有极大吸收波长的红外线吸收剂、以及(B)硅氧烷聚合物,(B)硅氧烷聚合物具有由下述式(1)表示的结构单元α和由下述式(3)表示的结构单元β,结构单元α与结构单元β的含有比例[α/β]以摩尔比计为100/0~5/95。[式中,R1表示芳香族烃基,R3表示链状烃基,m和n相互独立地表示1~3的整数。]

Description

红外线遮蔽性组合物、固化膜及固体摄像装置
技术领域
本发明涉及红外线遮蔽性组合物、固化膜及固体摄像装置,更详细而言,本发明涉及适用于形成红外线截止滤波器等所使用的固化膜的红外线遮蔽性组合物、使用该红外线遮蔽性组合物所形成的固化膜、以及具备该固化膜的固体摄像装置。
背景技术
数码相机等摄像装置中搭载有CCD图像传感器、CMOS图像传感器等半导体固体摄像元件。这些固体摄像元件的灵敏度,由于从可见区域横跨到红外线区域,因此在摄像装置中,在摄像镜头与固体摄像元件之间设置有用于截断红外线的红外线截止滤波器。通过该红外线截止滤波器,可以将固体摄像元件的灵敏度修正到接近人类的能见度。
作为红外线截止滤波器,例如已知有使含有金属氧化物、二亚铵色素等红外线吸收剂、碱可溶性的粘结剂树脂和(甲基)丙烯酸系单体等聚合性化合物的红外线吸收性组合物固化成膜状而得到的红外线截止滤波器(专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-137337号公报
专利文献2:日本特开2013-151675号公报
发明内容
现在,如上述现有技术所记载,红外线截止滤波器以使用烃系聚合物作为材料为主流。本发明人等着眼于硅氧烷聚合物作为新型的材料,研究探讨了开发使用其的红外线截止滤波器,从而发现含硅氧烷聚合物的红外线截止滤波器存在容易产生龟裂的含烃系聚合物的红外线截止滤波器所不存在的特有课题。
因此,本发明的课题在于提供一种可形成耐龟裂性优异的固化膜的含硅氧烷聚合物的红外线遮蔽性组合物。另外,本发明提供使用该红外线遮蔽性组合物所形成的固化膜、以及具备该固化膜的固体摄像装置。在此,本说明书中“红外线遮蔽”是指吸收或反射红外线。
本发明人等专心致力于研究探讨,结果发现通过使在波长700~2000nm的范围内具有极大吸收波长的红外线遮蔽剂含有具特定结构的硅氧烷聚合物,即可解决上述课题。
即,本发明提供一种红外线遮蔽性组合物,含有(A)在波长700~2000nm的范围内具有极大吸收波长的红外线遮蔽剂、以及(B)硅氧烷聚合物,
(B)硅氧烷聚合物具有芳香族烃基。
另外,本发明提供一种红外线遮蔽性组合物,含有(A)在波长700~2000nm的范围内具有极大吸收波长的红外线遮蔽剂、以及(B)硅氧烷聚合物,
(B)硅氧烷聚合物具有由下述式(1)表示的结构单元α和由下述式(3)表示的结构单元β,结构单元α与结构单元β的含有比例[α/β]以摩尔比计为100/0~5/95。
[式中,R1表示芳香族烃基,R3表示链状烃基,m和n相互独立地表示1~3的整数。]
另外,本发明提供使用上述红外线遮蔽性组合物而形成的固化膜;具备该固化膜的固体摄像装置。
再者,本发明提供一种固体摄像装置,其中,具备:透射可见光和至少一部分红外光的第1光学层、与吸收至少一部分红外光的第2光学层,
上述第2光学层具有透射可见光和红外光的开口部,且由使用上述红外线遮蔽性组合物所形成的固化膜构成。
作为更优选的方式,本发明提供一种固体摄像装置,其中,具备第1光学层、第2光学层和像素阵列,上述第1光学层透射可见光和至少一部分红外光,上述第2光学层吸收至少一部分红外光,上述像素阵列包含第1受光元件和第2受光元件,上述第1受光元件检测透射上述第1光学层和上述第2光学层的上述可见光,上述第2受光元件检测透射上述第1光学层的上述红外光,
上述第2光学层在对应于上述第2受光元件的部分具有开口部,上述第2光学层由使用上述红外线遮蔽性组合物所形成的固化膜构成。
再者,本发明提供一种固体摄像装置,具备透射可见光和至少一部分红外光的第1光学层、以及吸收至少一部分红外光的第2光学层,
第2光学层具有透射可见光和红外光的开口部,且由使用含有下述成分(A)和(B)的红外线遮蔽性组合物所形成的固化膜构成。
(A)在波长700~2000nm的范围内具有极大吸收波长的红外线遮蔽剂,
(B)具有芳香族烃基的硅氧烷聚合物。
本发明的红外线遮蔽性组合物,即使使用硅氧烷聚合物作为原料,耐龟裂性也优异,且在红外线区域中的光遮蔽性高。因此,使用本发明的红外线遮蔽性组合物所形成的固化膜可很好地作为红外线截止滤波器使用,对于固体摄像装置的制作极为有用。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的固体摄像装置的示意图。
图2是本发明的一实施方式的固体摄像装置的俯视图。
图3是表示本发明的一实施方式的固体摄像装置的概要的截面图。
图4是表示本发明的一实施方式的固体摄像装置中使用的第1光学层的透射光谱的图。
图5是表示本发明的一实施方式的固体摄像装置中使用的第2光学层的透射光谱的图。
图6是表示本发明的一实施方式的固体摄像装置中使用的红外光通滤波器的透射光谱的图。
图7是表示使用实施例5中所得到的红外线遮蔽性组合物所形成的固化膜(红外线截止滤波器)的透射光谱的图。
图8是表示本发明的第2实施方式的固体摄像装置的概要的截面图。
图9是表示本发明的第3实施方式的固体摄像装置的概要的截面图。
具体实施方式
红外线遮蔽性组合物
本发明的红外线遮蔽性组合物含有(A)成分和(B)成分,以下针对本发明的红外线遮蔽性组合物的构成成分进行详细说明。
-(A)红外线遮蔽剂-
(A)成分为在波长700~2000nm的范围内具有极大吸收波长的红外线遮蔽剂。
作为(A)成分,只要在波长700~2000nm的范围内具有极大吸收波长,则没有特殊的限定,例如可举出二亚铵系化合物、方酸菁(squarylium)系化合物、花菁系化合物、酞菁系化合物、萘酞菁系化合物、四萘嵌三苯(quaterrylene)系化合物、铵系化合物、亚铵(imonium)系化合物、偶氮系化合物、蒽醌系化合物、卟啉系化合物、吡咯并吡咯(pyrrolopyrrole)系化合物、氧杂菁(oxonol)系化合物、克酮酸(croconium)系化合物、六元卟啉(hexaphyrin)系化合物、金属二硫醇系化合物、铜化合物、钨化合物、金属硼化物等。(A)成分可单独或组合2种以上来使用。
其中,优选含有选自二亚铵系化合物、方酸菁系化合物、花菁系化合物、酞菁系化合物、萘酞菁系化合物、四萘嵌三苯系化合物、铵系化合物、亚铵系化合物、吡咯并吡咯系化合物、克酮酸系化合物、金属二硫醇系化合物、铜化合物和钨化合物中的至少1种。更优选含有选自二亚铵系化合物、方酸菁系化合物、花菁系化合物、酞菁系化合物、萘酞菁系化合物、四萘嵌三苯系化合物、铵系化合物、亚铵系化合物、吡咯并吡咯系化合物、克酮酸系化合物、金属二硫醇系化合物和铜化合物中的至少1种与钨化合物的组合;或是优选含有选自二亚铵系化合物、方酸菁系化合物、花菁系化合物、酞菁系化合物、萘酞菁系化合物、四萘嵌三苯系化合物、铵系化合物、亚铵系化合物、吡咯并吡咯系化合物、克酮酸系化合物、金属二硫醇系化合物和铜化合物中的2种以上。通过这样的方式,可以更有效率地截断射入到受光元件的红外线。
以下例示可以用作(A)成分的化合物。
作为二亚铵(diiminium,diimonium)系化合物的具体例,例如可举出日本特开平1-113482号公报、日本特开平10-180922号公报、国际公开第2003/5076号、国际公开第2004/48480号、国际公开第2005/44782号、国际公开第2006/120888号、日本特开2007-246464号公报、国际公开第2007/148595号、日本特开2011-038007号公报、国际公开第2011/118171号的第[0118]段落等中记载的化合物等。作为市售品,例如可举出EPOLIGHT1178等EPOLIGHT系列(Epolin公司制)、CIR-1085等CIR-108X系列和CIR-96X系列(Japan Carlit公司制)、IRG022、IRG023、PDC-220(日本化药公司制)等。
作为方酸菁系化合物的具体例,例如可举出日本专利第3094037号说明书、日本特开昭60-228448号公报、日本特开平1-146846号说明书、日本特开平1-228960号公报、日本特开2012-215806号公报的第[0178]段落等中记载的化合物。
作为花菁系化合物的具体例,例如可举出日本特开2007-271745号公报的第[0041]~[0042]段落、日本特开2007-334325号公报的第[0016]~[0018]段落、日本特开2009-108267号公报、日本特开2009-185161号公报、日本特开2009-191213号公报、日本特开2012-215806号公报的第[0160]段落、日本特开2013-155353号公报的第[0047]~[0049]段落等中记载的化合物。作为市售品,例如可举出Daito chmix 1371F(DAITO CHEMIX公司制)、NK-3212、NK-5060等NK系列(林原生物化学研究所制)等。
作为酞菁系化合物的具体例,例如可举出日本特开昭60-224589号公报、日本特表2005-537319号公报、日本特开平4-23868号公报、日本特开平4-39361号公报、日本特开平5-78364号公报、日本特开平5-222047号公报、日本特开平5-222301号公报、日本特开平5-222302号公报、日本特开平5-345861号公报、日本特开平6-25548号公报、日本特开平6-107663号公报、日本特开平6-192584号公报、日本特开平6-228533号公报、日本特开平7-118551号公报、日本特开平7-118552号公报、日本特开平8-120186号公报、日本特开平8-225751号公报、日本特开平9-202860号公报、日本特开平10-120927号公报、日本特开平10-182995号公报、日本特开平11-35838号公报、日本特开2000-26748号公报、日本特开2000-63691号公报、日本特开2001-106689号公报、日本特开2004-18561号公报、日本特开2005-220060号公报、日本特开2007-169343号公报、日本特开2013-195480号公报的第[0026]~[0027]段落等中记载的化合物等。作为市售品,例如可举出FB-22、24等FB系列(山田化学工业公司制)、Excolor系列、Excolor TX-EX 720、Excolor TX-EX 708K(日本触媒制)、Lumogen IR788(BASF制)、ABS643、ABS654、ABS667、ABS670T、IRA693N、IRA735(Exciton制)、SDA3598、SDA6075、SDA8030、SDA8303、SDA8470、SDA3039、SDA3040、SDA3922、SDA7257(H.W.SANDS制)、TAP-15、IR-706(山田化学工业制)等。
作为萘酞菁系化合物的具体例,例如可举出日本特开平11-152413号公报、日本特开平11-152414号公报、日本特开平11-152415号公报、日本特开2009-215542号公报的第[0046]~[0049]段落等中记载的化合物。
作为四萘嵌三苯系化合物的具体例,例如可举出日本特开2008-009206号公报的第[0021]段落等中记载的化合物等。作为市售品,例如可举出Lumogen IR765(BASF公司制)等。
作为铵系化合物的具体例,例如可举出日本特开平08-027371号公报的第[0018]段落、日本特开2007-039343号公报等中记载的化合物。作为市售品,例如可举出IRG002、IRG003(日本化药公司制)等。
作为亚铵系化合物的具体例,例如可举出国际公开第2011/118171号的第[0116]段落等中记载的化合物。
作为偶氮系化合物的具体例,例如可举出日本特开2012-215806号公报的第[0114]~[0117]段落等中记载的化合物。
作为蒽醌系化合物的具体例,例如可举出日本特开2012-215806号公报的第[0128]和[0129]段落等中记载的化合物。
作为卟啉系化合物的具体例,例如可举出日本专利第3834479号说明书的以式(1)表示的化合物。
作为吡咯并吡咯系化合物的具体例,例如可举出日本特开2011-068731号公报、日本特开2014-130343号公报的第[0014]~[0027]段落等中记载的化合物。
作为氧杂菁系化合物的具体例,例如可举出日本特开2007-271745号公报的第[0046]段落等中记载的化合物。
作为克酮酸系化合物的具体例,例如可举出日本特开2007-271745号公报的第[0049]段落、日本特开2007-31644号公报、日本特开2007-169315号公报等中记载的化合物。
作为六元卟啉系化合物的具体例,例如可举出国际公开第2002/016144号的以式(1)表示的化合物。
作为金属二硫醇系化合物的具体例,例如可举出日本特开平1-114801号公报、日本特开昭64-74272号公报、日本特开昭62-39682号公报、日本特开昭61-80106号公报、日本特开昭61-42585号公报、日本特开昭61-32003号公报等中记载的化合物。
作为铜化合物,优选为铜配合物,作为具体例,例如可举出日本特开2013-253224号公报、日本特开2014-032380号公报、日本特开2014-026070号公报、日本特开2014-026178号公报、日本特开2014-139616号公报、日本特开2014-139617号公报等中记载的化合物。
作为钨化合物,优选为氧化钨化合物,更优选为氧化铯钨、氧化铷钨,更优选为氧化铯钨。作为氧化铯钨的组成式,可举出Cs0.33WO3等,另外作为氧化铷钨的组成式,可举出Rb0.33WO3等。氧化钨系化合物例如也可作为住友金属矿山株式会社制的YMF-02A等钨微粒的分散物而获得。
作为金属硼化物的具体例,例如可举出日本特开2012-068418号公报的第[0049]段落等中记载的化合物。其中,优选为硼化镧。
应予说明,在上述(A)成分可溶于后面公开的(F)有机溶剂的情况下,也可以将其色淀化而用作不溶于(F)有机溶剂的红外线遮蔽剂。色淀化的方法可采用公知的方法,例如可以参照日本特开2007-271745号公报等。
另外,在(A)成分不溶于有机溶剂的情况下,也可以以提高(A)成分的分散性、分散稳定性的目的而含有分散剂。
作为分散剂,例如可举出氨基甲酸酯系分散剂、聚乙烯亚胺系分散剂、聚氧乙烯烷基醚系分散剂、聚氧乙烯烷基苯基醚系分散剂、聚乙二醇二酯系分散剂、脱水山梨醇脂肪酸酯系分散剂、聚酯系分散剂、(甲基)丙烯酸系分散剂等。作为市售品,例如可使用Disperbyk-2000、Disperbyk-2001、BYK-LPN6919、BYK-LPN21116、BYK-LPN22102(以上为BYKChemie(BYK)公司制)等(甲基)丙烯酸系分散剂;Disperbyk-161、Disperbyk-162、Disperbyk-165、Disperbyk-167、Disperbyk-170、Disperbyk-182(以上为BYK Chemie(BYK)公司制)、SOLSPERSE 76500(Lubrizol株式会社制)等氨基甲酸酯系分散剂;SOLSPERSE24000(Lubrizol株式会社制)等聚乙烯亚胺系分散剂;AJISPER PB821、AJISPER PB822、AJISPER PB880、AJISPER PB881(以上为Ajinomoto Fine-Techno株式会社制)等聚酯系分散剂以外,还可以使用BYK-LPN21324(BYK Chemie(BYK)公司制)。分散剂可单独或组合2种以上来使用。
分散剂的含量可以根据分散剂的种类而适当地选择,但相对于(A)红外线遮蔽剂100质量份,优选为5~300质量份,更优选为10~200质量份。
(A)成分的含量在本发明的红外线遮蔽性组合物的固体成分中优选为0.1~80质量%,更优选为1~70质量%,进一步优选为3~60质量%。
通过这样的方式,可以充分地遮蔽红外线。在此,本说明书中“固体成分”为后述的有机溶剂以外的成分。
-(B)硅氧烷聚合物-
本发明中的(B)硅氧烷聚合物具有芳香族烃基。在此,本说明书中“芳香族烃基”是指环结构中具有芳香环结构的烃基,是包含单环式芳香族烃基、苯环彼此缩合或苯环与其他烃环缩合而成的缩合型芳香族烃基、以及苯环和缩合环中的2个以上以单键键结而成的多环式芳香族烃基的概念。应予说明,芳香族烃基不需要仅由环结构构成,环结构的一部分也可被链状烃基取代。作为链状烃基,例如可举出烷基、烯基、炔基,链状烃基的碳原子数优选为1~6,更优选为1~4。
芳香族烃基的碳原子数并没有特殊的限定,但优选为6~20,更优选为6~14,进一步优选为6~10。
作为芳香族烃基的具体例,例如可举出苯基、甲苯基、二甲苯基、三甲苯基、苯乙烯基、茚基、萘基、蒽基、菲基、芴基、芘基、乙基苯并蒽基(naphthacenaphthenyl)、联苯基、三联苯基等。其中,优选为碳原子数6~14的芳香族烃基,更优选为碳原子数6~14的芳基,进一步优选为苯基、甲苯基、萘基。在此,本说明书中“芳基”是指单环式至3环式的芳香族烃基。
另外,芳香族烃基也可具有取代基,作为取代基,例如可举出卤素原子、羟基、巯基、烷氧基、烷氧基烷氧基、烷硫基、氨基、二烷基氨基、酰胺基、烷基酰胺基、酰氨基、羧基、烷氧基羰基、氰基、具有杂环基的基团等。在此,本说明书中“杂环基”是指具有氧原子、氮原子、硫原子等作为构成杂环的杂原子的杂环基,可以是饱和杂环基,也可以是不饱和杂环基。应予说明,取代基的位置和数量为任意,在具有2个以上取代基的情况下,该取代基可以相同,也可以不同。
作为卤素原子,可举出氟原子、溴原子、氯原子、碘原子,另外,作为烷氧基,例如可举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基等C1-6烷氧基。作为烷氧基烷氧基,例如可举出甲氧基甲氧基、甲氧基乙氧基、乙氧基乙氧基等C2-6烷氧基烷氧基,另外作为烷硫基,例如可举出甲硫基、乙硫基等C1-6烷硫基。作为二烷基氨基,例如可举出二甲基氨基、二乙基氨基等二(C1-6烷基)氨基,另外作为烷基酰胺基,例如可举出甲基酰胺基、乙基酰胺基等C1-6烷基酰胺基。作为酰氨基,例如可举出乙酰基氨基、丙酰基氨基等C2-6酰氨基等,另外作为烷氧基羰基,例如可举出甲氧基羰基、乙氧基羰基等C2-6烷氧基羰基。作为具有杂环基的基团中的含氧杂环基,优选为构成环的原子数为3~7的环状醚基,作为环状醚基,例如可举出环氧乙基、氧杂环丁烷基、3,4-环氧基环己基、四氢呋喃基等。作为具有含氧杂环基的基团,例如可举出环氧丙基、环氧丙氧基、环氧基烷氧基、3,4-环氧基环己基等。作为环氧基烷氧基,例如可举出环氧基甲氧基、环氧基乙氧基等环氧基(C1-6烷氧)基。
从提高耐龟裂性的观点考虑,本发明中的(B)硅氧烷聚合物,优选芳香族烃基的含有率相对于Si原子为5摩尔%以上,更优选为20摩尔%以上,进一步优选为60摩尔%以上。应予说明,即使该芳香族烃基的含有率相对于Si原子为100摩尔%也无妨,但也可以为95摩尔%以下。
另外,作为(B)硅氧烷聚合物,从提高耐龟裂性的观点考虑,优选具有由下述式(1)表示的结构单元。
[式(1)中,R1表示芳香族烃基,m表示1~3的整数。]
R1中的芳香族烃基也可具有取代基。应予说明,芳香族烃基和取代基的具体方式如上述所说明。
具有由上述式(1)表示的结构单元的(B)硅氧烷聚合物可以使选自具有芳香族烃基与水解性基团的硅烷化合物和其部分水解物中的至少1种水解缩合而得到。在此,本说明书中“水解性基团”是指通常在无催化剂、过量水的共存下可以通过在室温(约25℃)~约100℃的温度范围内加热而进行水解来生成硅烷醇基的基团、或可以形成硅氧烷缩合物的基团。作为水解性基团,例如可举出卤素原子、烷氧基。另外,本说明书中“部分水解物”是指硅烷化合物的一部分水解且硅烷醇基彼此缩合而成的水解缩合物。更具体而言,其为在分子中至少1个、优选为2个以上的水解性基团残存的硅氧烷化合物(硅原子数为2~100、优选为2~30的硅氧烷低聚物)。
其中,作为具有芳香族烃基与水解性基团的硅烷化合物,优选为由下述式(2)表示的化合物。
[式(2)中,R2表示碳原子数1~6的烷基,R1和m与上述同义。]
作为R2中的碳原子数为1~6的烷基,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基等。其中,从水解的容易性的观点考虑,优选为甲基、乙基。
由上述式(2)表示的硅烷化合物中有m为1的硅烷化合物、m为2的硅烷化合物、m为3的硅烷化合物、或它们的2种以上的混合物。
作为m为1的硅烷化合物的具体例,例如可举出苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲苯基三甲氧基硅烷、甲苯基三乙氧基硅烷、二甲苯基三甲氧基硅烷、二甲苯基三乙氧基硅烷、三甲苯基三甲氧基硅烷、三甲苯基三乙氧基硅烷、乙基苯基三甲氧基硅烷、乙基苯基三乙氧基硅烷、乙烯基苯基三甲氧基硅烷、乙烯基苯基三乙氧基硅烷、羟苯基三甲氧基硅烷、羟苯基三乙氧基硅烷、甲氧基苯基三甲氧基硅烷、甲氧基苯基三乙氧基硅烷、乙氧基苯基三甲氧基硅烷、乙氧基苯基三乙氧基硅烷、二甲氧基苯基三甲氧基硅烷、二甲氧基苯基三乙氧基硅烷、三甲氧基苯基三甲氧基硅烷、(2-甲氧基)乙氧基苯基三甲氧基硅烷、氨基苯基三甲氧基硅烷、氨基苯基三乙氧基硅烷、二氨基苯基三甲氧基硅烷、二甲基氨基苯基三甲氧基硅烷、乙酰氨基苯基三甲氧基硅烷、羧基苯基三甲氧基硅烷、甲氧基羰基苯基三甲氧基硅烷、酰胺基苯基三甲氧基硅烷、巯基苯基三甲氧基硅烷、甲硫基苯基三甲氧基硅烷、环氧丙基苯基三甲氧基硅烷、环氧丙氧苯基三甲氧基硅烷、环氧丙氧苯基三乙氧基硅烷、(2-环氧基)乙氧基苯基三甲氧基硅烷、(2-环氧基)乙氧基苯基三乙氧基硅烷、氰基苯基三甲氧基硅烷、萘基三甲氧基硅烷、萘基三乙氧基硅烷、甲基萘基三甲氧基硅烷、甲氧基萘基三甲氧基硅烷、萘基三正丙氧基硅烷、蒽基三甲氧基硅烷、蒽基三乙氧基硅烷、菲基三甲氧基硅烷、菲基三乙氧基硅烷、芴基三甲氧基硅烷、芴基三乙氧基硅烷、芘基三甲氧基硅烷、芘基三乙氧基硅烷、茚基三甲氧基硅烷、茚基三乙氧基硅烷、乙基苯并蒽基三甲氧基硅烷、乙基苯并蒽基三乙氧基硅烷等。这些硅烷化合物可单独或组合2种以上来使用。
作为m为2的硅烷化合物的具体例,例如可举出二苯基二甲氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、甲苯基甲基二甲氧基硅烷、甲苯基甲基二乙氧基硅烷、萘基甲基二甲氧基硅烷、萘基甲基二乙氧基硅烷、甲基苯基甲基二甲氧基硅烷、甲基苯基甲基二乙氧基硅烷、甲氧基苯基甲基二甲氧基硅烷、甲氧基苯基甲基二乙氧基硅烷等。这些硅烷化合物可单独或组合2种以上来使用。
作为m为3的硅烷化合物的具体例,例如可举出苯基二甲基甲氧基硅烷、苯基二甲基乙氧基硅烷、甲苯基二甲基甲氧基硅烷、甲苯基二甲基乙氧基硅烷、甲氧基苯基二甲基甲氧基硅烷、甲氧基苯基二甲基乙氧基硅烷、萘基二甲基甲氧基硅烷、萘基二甲基乙氧基硅烷。这些硅烷化合物可单独或组合2种以上来使用。
其中,作为由上述式(2)表示的硅烷化合物,从促进水解缩合、提高所得到的固化膜的耐龟裂性的观点考虑,更优选为上述式(2)中的m为1的硅烷化合物。应予说明,通过将上述式(2)中的m为1的硅烷化合物水解缩合,从而可以得到具有上述式(1)中的m为1的结构单元的(B)硅氧烷聚合物。
另外,(B)硅氧烷聚合物即使具有来自由上述式(1)表示的结构单元以外的其他硅烷化合物的结构单元也可以,但从提高所得到的固化膜的耐龟裂性的观点考虑,优选为由上述式(1)表示的结构单元的含有比例在(B)硅氧烷聚合物中为5摩尔%以上,更优选为20摩尔%以上,进一步优选为60摩尔%以上。应予说明,(B)硅氧烷聚合物中的由上述式(1)表示的结构单元的含有比例可以为100摩尔%,也可以为95摩尔%以下。
具有由上述式(1)表示的结构单元与该结构单元以外的其他结构单元的(B)硅氧烷聚合物,例如可以通过将由上述式(2)表示的硅烷化合物与该硅烷化合物以外的硅烷化合物共水解缩合而得到。应予说明,共水解缩合所使用的硅烷化合物可以为部分水解物。
作为赋予由上述式(1)表示的结构单元以外的其他结构单元的硅烷化合物,例如可举出具有4个水解性基团的硅烷化合物、具有6个水解性基团的二硅氧烷化合物、具有链状烃基或脂环式烃基与水解性基团的硅烷化合物等。就水解性基团而言,例如可举出卤素原子、烷氧基。链状烃基和脂环式烃基也可具有取代基。作为取代基,例如,除了在芳香族烃基的取代基中例示的以外,可举出(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰氧基丙基等。应予说明,取代基的位置和数量为任意,在具有2个以上取代基的情况下,该取代基可以相同,也可以不同。
链状烃基可以为直链也可以为支链,而且可以为饱和也可以为不饱和。作为链状烃基,例如可举出烷基、烯基、炔基,其中优选为烷基、烯基。链状烃基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20,进一步优选为1~10。
作为烷基,例如可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、1-甲基癸基、十二烷基、1-甲基十一烷基、1-乙基癸基、十三烷基、十四烷基、叔十二烷基、十五烷基、1-庚基辛基、十六烷基、十八烷基、二十一烷-1-基、二十二烷-1-基、二十三烷-1-基、二十四烷-1-基等。另外,作为烯基,例如可举出乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、1,3-丁二烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、1-己烯基、2-乙基-2-丁烯基、2-辛烯基、(4-乙烯基)-5-己烯基、2-癸烯基等。再者,作为炔基,例如可举出乙炔基、1-丙炔基、1-丁炔基、1-戊炔基、3-戊炔基、1-己炔基、2-乙基-2-丁炔基、2-辛炔基、(4-乙炔基)-5-己炔基、2-癸炔基等。
脂环式烃基可以为饱和也可以为不饱和,例如可举出环烷基、环烯基等。脂环式烃基的碳原子数优选为3~30,更优选为3~20,进一步优选为6~10。
作为环烷基,例如可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基等。另外,作为环烯基,可举出环己烯基等。应予说明,“脂环式烃基”为不包括不具有环状结构的脂肪族烃基的概念。
作为由上述式(1)表示的结构单元以外的其他结构单元,从提高耐龟裂性的观点考虑,优选为由下述式(3)表示的结构单元。
[式(3)中,R3表示链状烃基,n表示0~3的整数。]
R3中的链状烃基也可具有取代基,应予说明,链状烃基和取代基的具体方式如上述所说明。
作为赋予由上述式(3)表示的结构单元的硅烷化合物,优选为由下述式(4)表示的硅烷化合物。
[式(4)中,R4表示碳原子数1~6的烷基,R3和n与上述同义。]
作为R4中的碳原子数为1~6的烷基,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基等。其中,从水解的容易性的观点考虑,优选为甲基、乙基。
由上述式(4)表示的硅烷化合物中有n为0的硅烷化合物、n为1的硅烷化合物、n为2的硅烷化合物、n为3的硅烷化合物、或它们的2种以上的混合物。
作为n为0的硅烷化合物的具体例,例如可举出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四苯氧基硅烷、四苄氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷等。这些硅烷化合物可单独或组合2种以上来使用。
作为n为1的硅烷化合物的具体例,例如可举出甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三正丙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷等。这些硅烷化合物可单独或组合2种以上来使用。
作为n为2的硅烷化合物的具体例,例如可举出二甲基二甲氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷等。这些硅烷化合物可单独或组合2种以上来使用。
作为n为3的硅烷化合物的具体例,例如可举出三丁基甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三丁基乙氧基硅烷等。这些硅烷化合物可单独或组合2种以上来使用。
在由上述式(4)表示的硅烷化合物中,优选为n为0的硅烷化合物、n为1的硅烷化合物,更优选为n为1的硅烷化合物。
其中,用于本发明的(B)硅氧烷聚合物优选具有由上述式(1)表示的结构单元α与由上述式(3)表示的结构单元β,且结构单元α与结构单元β的含有比例[α/β]以摩尔比计为100/0~5/95。通过这样的方式,不仅耐龟裂性优异,也可以有效地遮蔽红外线区域的光,同时降低雾度,抑制显影残渣的产生。
另外,从更进一步提高耐龟裂性、红外线遮蔽性、降低雾度以及更高水平地抑制显影残渣的产生的观点考虑,(B)硅氧烷聚合物优选为(B)硅氧烷聚合物中的结构单元α与结构单元β的含有比例[α/β]为100/0~10/90,更优选为85/15~20/80,进一步优选为75/25~25/75,更进一步优选为75/25~30/70。
这样的(B)硅氧烷聚合物可以通过适当的方法进行制造。水解缩合的条件,只要是将由上述式(2)表示的硅烷化合物、根据需要而使用的由上述式(4)表示的硅烷化合物的至少一部分进行水解,并将水解性基团转变成硅烷醇基而使缩合反应发生,则没有任何特殊的限定,例如可举出以下的条件。
水解缩合所使用的水优选使用通过反渗透膜处理、离子交换处理、蒸馏等方法所纯化的水。通过使用这样的纯化水,可以抑制副反应,使水解的反应性提高。相对于由上述式(2)表示的硅烷化合物的水解性基团、根据需要而使用的由上述式(4)表示的硅烷化合物的水解性基团的总量1摩尔,水的使用量优选为0.1~3摩尔,更优选为0.3~2摩尔,进一步优选为0.5~1.5摩尔。通过使用这些量的水,可以将水解缩合的反应速度最佳化。
水解缩合中也可使用溶剂,作为溶剂,只要不妨碍水解缩合,就没有特殊的限定,但例如可举出乙二醇单烷基醚乙酸酯、二乙二醇二烷基醚、丙二醇单烷基醚、丙二醇单烷基醚乙酸酯、丙酸酯等。其中,优选为二乙二醇二甲基醚、二乙二醇乙基甲基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯。
水解缩合反应可在催化剂的存在下进行,该催化剂优选为酸催化剂(例如盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、草酸、马来酸、马来酸酐、乙酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸、磷酸、酸性离子交换树脂、各种路易斯酸)、碱催化剂(例如氨、伯胺类、仲胺类、叔胺类、吡啶等含氮化合物;碱性离子交换树脂;氢氧化钠等氢氧化物;碳酸钾等碳酸盐;乙酸钠等羧酸盐;各种路易斯碱)、或醇盐(例如烷氧基锆、烷氧基钛、烷氧基铝)等。例如,作为叔胺可使用三乙胺,作为烷氧基铝可使用四异丙氧基铝。其中,优选为草酸、马来酸、马来酸酐等二元酸或其酐。作为催化剂的使用量,从促进水解缩合反应的观点考虑,相对于由上述式(2)表示的硅烷化合物、根据需要而使用的由上述式(4)表示的硅烷化合物的总计1摩尔,优选为0.2摩尔以下,更优选为0.00001~0.1摩尔。
水解缩合中的反应温度和反应时间可根据硅烷化合物的种类而适当地选择,但例如可以采用下述的条件。反应温度优选为40~200℃,更优选为50~150℃。反应时间优选为30分钟~24小时,更优选为1~12小时。通过设为这样的反应温度和反应时间,可以最有效率地进行水解/缩合反应。在此水解/缩合中,可在反应***内一次性地添加水解性硅烷化合物、水和催化剂而以一步进行反应,或是也可通过将水解性硅烷化合物、水和催化剂分成数次添加至反应***内而以多步进行水解和缩合反应。应予说明,在水解·缩合反应后,根据需要而加入脱水剂,通过进行蒸发而可以将水和生成的醇去除至反应***外。脱水剂通常会吸附或包合过量的水而脱水能力会完全消失,或是通过蒸发而被去除。
本发明中的(B)成分,优选为重均分子量(Mw)为500~10000,更优选为700~5000。另外,(B)成分的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)优选为1.0~5.0,更优选为1.0~3.0。通过这样的方式,可以进一步提高固化性、耐龟裂性。应予说明,在这里所说的Mw、Mn是分别以凝胶渗透色谱法(以下简称为GPC)(溶出溶剂:四氢呋喃)测定的聚苯乙烯换算的重均分子量、数均分子量。
在本发明中,(B)成分可单独或组合2种以上来使用。
从提高固化性、耐龟裂性的观点考虑,(B)成分的含量在红外线遮蔽性组合物的固体成分中优选为10~98质量%,更优选为10~95质量%,进一步优选为15~95质量%。在此,固体成分为后述有机溶剂以外的成分。
-(C)光敏剂-
本发明的红外线遮蔽性组合物可以含有(C)光敏剂。在此,本说明书中“光敏剂”是指通过光照射而由红外线遮蔽性组合物所得到的固化膜的具有使对溶剂的溶解性改变的性质的化合物。作为这样的化合物,例如可举出光聚合引发剂、光产酸剂等。(C)成分可单独或组合2种以上来使用。
作为光聚合引发剂,只要能通过光而产生自由基,则没有特殊的限定,但例如可举出噻吨酮系化合物、苯乙酮系化合物、联咪唑系化合物、三嗪系化合物、O-酰基肟系化合物、苯偶姻系化合物、二苯甲酮系化合物、α-二酮系化合物、多核醌系化合物、二偶氮系化合物、酰亚胺磺酸盐系化合物等。光聚合引发剂可单独或组合2种以上来使用。
其中,作为光聚合引发剂,优选选自联咪唑系化合物、噻吨酮系化合物、苯乙酮系化合物、三嗪系化合物、O-酰基肟系化合物中的至少1种。应予说明,在使用联咪唑系化合物的情况下,也可并用2-巯基苯并噻唑等供氢体。在这里所说的“供氢体”是指可以对通过曝光而从联咪唑系化合物产生的自由基提供氢原子的化合物。另外,在使用联咪唑系化合物以外的光聚合引发剂的情况下,也能并用4-二甲基氨基苯甲酸乙酯等增感剂。
作为光产酸剂,只要是通过光而产生酸的化合物,则没有特殊的限定,但可举出锍盐、苯并噻唑盐(benzothiazolium salt)、铵盐、盐等盐;N-羟基酰亚胺磺酸盐化合物、肟磺酸盐、邻硝基苄基磺酸盐、醌二叠氮化合物等。产酸剂可单独或组合2种以上来使用。其中,优选为锍盐、苯并噻唑盐、肟磺酸盐、醌二叠氮化合物。作为锍盐、苯并噻唑盐的具体例,例如可举出六氟砷酸-4-乙酰氧基苯基二甲基锍、六氟锑酸-4-羟苯基·苄基·甲基锍、六氟锑酸-4-乙酰氧基苯基·苄基·甲基锍、六氟锑酸-4-羟苯基二苄基锍、六氟锑酸-4-乙酰氧基苯基二苄基锍、六氟锑酸-3-苄基苯并噻唑、1-(4,7-二丁氧基-1-萘基)四氢噻吩三氟甲烷磺酸盐等。作为肟磺酸盐的具体例,例如可举出日本特开2014-115438号公报的第[0122]~[0131]段落中记载的化合物。
作为醌二叠氮化合物的具体例,例如可举出日本特开2008-156393号公报的第[0040]~[0048]段落中记载的化合物、日本特开2014-174406号公报的第[0172]~[0186]段落中记载的化合物。
(C)成分的含量在红外线遮蔽性组合物的固体成分中优选为0.03~10质量%,更优选为0.1~8质量%,进一步优选为0.5~6质量%。通过这样的方式,可以使固化性、耐龟裂性更为良好。
-(D)聚合性化合物-
本发明的红外线遮蔽性组合物可以含有(D)聚合性化合物。由此可以提高红外线遮蔽性组合物的固化性,并进一步提高耐龟裂性。在此,本说明书中“聚合性化合物”是指具有2个以上可聚合的基团的化合物。作为可聚合的基团,例如可举出乙烯性不饱和基团、环氧乙基、氧杂环丁烷基、N-烷氧基甲基氨基等。(D)成分可以单独或混合2种以上来使用。其中,作为(D)成分,优选具有2个以上的(甲基)丙烯酰基的化合物、具有2个以上的N-烷氧基甲基氨基的化合物。
作为具有2个以上的(甲基)丙烯酰基的化合物的具体例,可举出作为脂肪族多羟基化合物与(甲基)丙烯酸的反应物的多官能(甲基)丙烯酸酯、经己内酯改性的多官能(甲基)丙烯酸酯、经环氧烷改性的多官能(甲基)丙烯酸酯、作为具有羟基的(甲基)丙烯酸酯与多官能异氰酸酯的反应物的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、作为具有羟基的(甲基)丙烯酸酯与酸酐的反应物的具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯等。
作为脂肪族多羟基化合物,例如可举出如乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇的2价的脂肪族多羟基化合物;如甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇的3价以上的脂肪族多羟基化合物。
作为具有羟基的(甲基)丙烯酸酯,例如可举出(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、三羟甲丙烷二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、丙三醇二甲基丙烯酸酯等。
作为多官能异氰酸酯,例如可举出甲苯二异氰酸酯、六亚甲二异氰酸酯、二苯基亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等。作为酸酐,例如可举出如琥珀酸酐、马来酸酐、戊二酸酐、衣康酸酐、酞酸酐、六氢酞酸酐的二元酸酐;如苯均四酸酐、联苯四羧酸二酐、二苯甲酮四羧酸二酐的四元酸二酐。
另外,作为经己内酯改性的多官能(甲基)丙烯酸酯,例如可举出日本特开平11-44955号公报的第[0015]~[0018]段落所记载的化合物。
作为经环氧烷改性的多官能(甲基)丙烯酸酯,可举出经选自环氧乙烷和环氧丙烷中的至少1种进行改性的双酚A二(甲基)丙烯酸酯、经选自环氧乙烷和环氧丙烷中的至少1种进行改性的三聚异氰酸三(甲基)丙烯酸酯、经选自环氧乙烷和环氧丙烷中的至少1种进行改性的三羟甲丙烷三(甲基)丙烯酸酯、经选自环氧乙烷和环氧丙烷中的至少1种进行改性的季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、经选自环氧乙烷和环氧丙烷中的至少1种进行改性的季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、经选自环氧乙烷和环氧丙烷中的至少1种进行改性的二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、经选自环氧乙烷和环氧丙烷中的至少1种进行改性的二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
另外,作为具有2个以上的N-烷氧基甲基氨基的化合物,例如可举出具有三聚氰胺结构、苯并胍胺结构、脲结构的化合物等。应予说明,三聚氰胺结构、苯并胍胺结构是指具有1个以上的三嗪环或经苯基取代的三嗪环作为基本骨架的化学结构,是也包含三聚氰胺、苯并胍胺或它们的缩合物的概念。作为具有2个以上的N-烷氧基甲基氨基的化合物的具体例,可举出N,N,N’,N’,N”,N”-六(烷氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N’,N’-四(烷氧基甲基)苯并胍胺、N,N,N’,N’-四(烷氧基甲基)甘脲等。
在这些的聚合性化合物中,优选作为3价以上的脂肪族多羟基化合物与(甲基)丙烯酸的反应物的多官能(甲基)丙烯酸酯、经己内酯改性的多官能(甲基)丙烯酸酯、多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯、N,N,N’,N’,N”,N”-六(烷氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N’,N’-四(烷氧基甲基)苯并胍胺。在作为3价以上的脂肪族多羟基化合物与(甲基)丙烯酸的反应物的多官能(甲基)丙烯酸酯中,优选为三羟甲丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯;在具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯中,优选作为季戊四醇三丙烯酸酯与琥珀酸酐的反应物的化合物、作为二季戊四醇五丙烯酸酯与琥珀酸酐的反应物的化合物。
(D)成分的含量在红外线遮蔽性组合物的固体成分中优选为0.1~90质量%,更优选为1~80质量%,进一步优选为2~70质量%。通过这样的方式,可以使固化性、耐龟裂性更为良好。
-(E)粘结剂树脂-
本发明的红外线遮蔽性组合物可以含有(E)粘结剂树脂(不包括上述(B)硅氧烷聚合物)。(E)成分优选可溶于碱,例如可举出具有酸性基团的树脂。作为酸性基团,例如可举出羧基、酚性羟基、磺基等。就具有酸性基团的树脂而言,只要是在1分子中具有1个以上的酸性基团的聚合物,则没有特殊的限定,但作为优选的方式,例如优选为具有羧基的聚合物(以下也称为“含羧基的聚合物”),例如可举出具有1个以上的羧基的乙烯性不饱和单体(以下也称为“不饱和单体(e1)”)与其他可进行共聚的乙烯性不饱和单体(以下也称为“不饱和单体(e2)”)的共聚物。(E)成分可单独或组合2种以上来使用。
作为不饱和单体(e1),例如可举出(甲基)丙烯酸、马来酸、马来酸酐、琥珀酸单[2-(甲基)丙烯酰氧乙酯]、ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯、对乙烯基苯甲酸等。
不饱和单体(e1)可单独或组合2种以上来使用。
另外,作为不饱和单体(e2),例如可举出:
如N-苯基顺丁烯二酰亚胺、N-环己基顺丁烯二酰亚胺的N-取代顺丁烯二酰亚胺;如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对羟基苯乙烯、对羟基-α-甲基苯乙烯、对乙烯基苄基缩水甘油醚、苊烯的芳香族乙烯化合物;
如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、聚乙二醇(聚合度2~10)甲基醚(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(聚合度2~10)甲基醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(聚合度2~10)单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(聚合度2~10)单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯(dicyclopentanyl(meth)acrylate)、丙三醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-4-羟苯酯、对枯烯基苯酚的环氧乙烷改性(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸-3,4-环氧基环己基甲酯、3-[(甲基)丙烯酰氧基甲基]氧杂环丁烷、3-[(甲基)丙烯酰氧基甲基]-3-乙基氧杂环丁烷的(甲基)丙烯酸酯;
如环己基乙烯基醚、异冰片基乙烯基醚、三环[5.2.1.02,6]癸-8-基乙烯基醚、五环十五烷基乙烯基醚、3-(乙烯基氧甲基)-3-乙基氧杂环丁烷的乙烯基醚;如聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸正丁酯、聚硅氧烷的在聚合物分子链的末端具有单(甲基)丙烯酰基的大单体等。
不饱和单体(e2)可单独或组合2种以上来使用。
在不饱和单体(e1)与不饱和单体(e2)的共聚物中,该共聚物中的不饱和单体(e1)的共聚比例,优选为5~50质量%,更优选为10~40质量%。通过以这样的范围使不饱和单体(e1)共聚,可以作成固化性、耐龟裂性优异的红外线遮蔽性组合物。
作为不饱和单体(e1)与不饱和单体(e2)的共聚物的具体例,例如可举出日本特开平7-140654号公报、日本特开平8-259876号公报、日本特开平10-31308号公报、日本特开平10-300922号公报、日本特开平11-174224号公报、日本特开平11-258415号公报、日本特开2000-56118号公报、日本特开2004-101728号公报等所公开的共聚物。
另外,在本发明中也可使用如例如日本特开平5-19467号公报、日本特开平6-230212号公报、日本特开平7-207211号公报、日本特开平9-325494号公报、日本特开平11-140144号公报、日本特开2008-181095号公报等所公开的在侧链具有(甲基)丙烯酰基等聚合性不饱和键的含羧基的聚合物。
本发明中的(E)成分的重均分子量(Mw)通常为1000~100000,优选为3000~50000。另外,(E)成分的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn),优选为1.0~5.0,更优选为1.0~3.0。通过这样的方式,可以进一步提高固化性、耐龟裂性。应予说明,在这里所说的Mw、Mn是分别以GPC(溶出溶剂:四氢呋喃)进行测定的聚苯乙烯换算的重均分子量、数均分子量。
本发明中的(E)成分可使用公知的方法来制造,但也可使用例如日本特开2003-222717号公报、日本特开2006-259680号公报、国际公开第2007/029871号等所公开的方法来控制其结构或Mw、Mw/Mn。
(E)成分的含量在红外线遮蔽性组合物的固体成分中优选为1~40质量%,更优选为2~30质量%,进一步优选为3~25质量%。另外,相对于(B)硅氧烷聚合物100质量份的(E)成分的含量,优选为10~1000质量份,更优选为20~500质量份,进一步优选为30~200质量份。通过这样的方式,可以使碱可溶性更为良好,可形成耐龟裂性优异的固化膜。
-(F)有机溶剂-
本发明的红外线遮蔽性组合物含有(A)成分和(B)成分、以及任意添加的其他成分,但通常配合有机溶剂而制备成液状组合物。
作为(F)成分,只要将构成红外线遮蔽性组合物的(A)成分和(B)成分、其他的成分分散或溶解、且不与这些成分反应、具有适度的挥发性,就可以适当地选择使用。(F)成分可单独或组合2种以上来使用。
作为(F)有机溶剂,例如可举出:
乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单正丙基醚、乙二醇单正丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单正丙基醚、二乙二醇单正丁基醚、三乙二醇单甲基醚、三乙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单正丙基醚、丙二醇单正丁基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单正丙基醚、二丙二醇单正丁基醚、三丙二醇单甲基醚、三丙二醇单乙基醚等(聚)烷基二醇单烷基醚;
乳酸甲酯、乳酸乙酯等乳酸烷基酯;
甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇、异丁醇、叔丁醇、辛醇、2-乙基己醇、环己醇等(环)烷基醇;
二丙酮醇等酮醇;
乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单甲基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、二丙二醇单甲基醚乙酸酯、乙酸-3-甲氧基丁酯、乙酸-3-甲基-3-甲氧基丁酯等(聚)烷基二醇单烷基醚乙酸酯;
二乙二醇二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二乙基醚、四氢呋喃等二醇醚;
甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、2-庚酮、3-庚酮等酮;
丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯等二乙酸酯;
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、乙氧基乙酸乙酯、丙酸-3-甲基-3-甲氧基丁酯等烷氧基羧酸酯;
乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸正戊酯、乙酸异戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸乙酯等脂肪酸烷基酯;
甲苯、二甲苯等芳香族烃;
四氯化碳、三氯乙烯、氯仿、1,1,1-三氯乙烷、二氯甲烷、单氯苯等卤代烃;
N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺、或内酰胺等。
在这些的有机溶剂中,从溶解性、分散性、涂布性等观点考虑,优选为(聚)亚烷基二醇单烷基醚、乳酸烷基酯、(聚)亚烷基二醇单烷基醚乙酸酯、二醇醚、酮、二乙酸酯、烷氧基羧酸酯、脂肪酸烷基酯。
(F)成分的含量并没有特殊的限定,但红外线遮蔽性组合物中的有机溶剂以外的各成分的合计浓度优选成为5~50质量%的量,更优选成为10~30质量%的量。通过这样的方式,从而可以制成分散性、稳定性、涂布性良好的红外线遮蔽性组合物。
-添加剂-
本发明的红外线遮蔽性组合物可以根据需要而含有各种添加剂。
作为添加剂,例如可举出二氧化硅、氧化铝、丙烯酸系微粒等填充剂;聚乙烯醇、聚(丙烯酸氟烷基酯)类等高分子化合物;非离子系表面活性剂、氟系表面活性剂、硅酮系表面活性剂等表面活性剂;乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷等密合促进剂;2,2-硫双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,6-二叔丁基苯酚、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、3,9-双[2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)-丙酰氧基]-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5·5]十一烷、硫二乙烯双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]等抗氧化剂;2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟苯基)-5-氯苯并***、烷氧基二苯甲酮类等紫外线吸收剂;聚丙烯酸钠等凝聚抑制剂;丙二酸、己二酸、衣康酸、柠康酸、富马酸、中康酸、2-氨基乙醇、3-氨基-1-丙醇、5-氨基-1-戊醇、3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、4-氨基-1,2-丁二醇等残渣改善剂;琥珀酸单[2-(甲基)丙烯酰氧乙酯]、酞酸单[2-(甲基)丙烯酰氧乙酯]、ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯等显影性改善剂;1-(4,7-二丁氧基-1-萘基)四氢噻吩三氟甲烷磺酸盐等热产酸剂、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等热自由基产生剂的热敏剂。
这些添加剂的含量可在不损害本发明的目的的范围内适当地选择。
本发明的红外线遮蔽性组合物可通过适当的方法来制备,例如可以通过在(F)有机溶剂中将(A)成分和(B)成分与任意添加的其他成分一起混合而制备。
固化膜和其形成方法
本发明的固化膜由于是使用本发明的红外线遮蔽性组合物而形成,因此在红外线区域(也包含波长700nm附近的近红外线区域)中的遮光性(红外线遮蔽性)高,且耐龟裂性也优异。因此,本发明的固化膜可以适当地用作红外线遮蔽性固化膜,例如红外线截止滤波器。
另外,本发明的固化膜优选具有以下特性:在膜厚为0.5μm时,在波长500~600nm的波段中的光的最小透射率为90%以上,且在波长850nm处的光的透射率为40%以下。通过这样的方式,在分光光度计所测定的透射光谱中,在可见区域的低波长侧,可见光也可充分地透射,且可以充分地遮蔽红外线区域的光,因此能够以高水平实现可见区域的光的透射和红外线区域的光的遮蔽。从这样的观点考虑,在波长500~600nm的波段中的光的最小透射率优选为92%以上,更优选为95%以上,另外,在波长850nm处的光的透射率优选为35%以下,更优选为30%以下。在此,本说明书中“在波长500~600nm的波段中的光的最小透射率”是指在分光光度计所测定的透射光谱中,在波长500~600nm中的光的透射率的最小值。另外,“在波长850nm处的光的透射率为40%以下”是指在分光光度计所测定的透射光谱中,在波长850nm处的光的透射率显示40%以下的值。
本发明的固化膜可用适当的方法形成,例如可以使用本发明的红外线遮蔽性组合物并通过包含以下的工序(1)和(2)的工序来形成。
(1)将本发明的红外线遮蔽性组合物涂布在基板上,进行干燥形成涂膜的工序,
(2)使上述涂膜固化的工序。
-工序(1)-
工序(1)为在基板上涂布本发明的红外线遮蔽性组合物并进行干燥而形成涂膜的工序。就基板而言,并没有特殊的限定,可举出玻璃、石英、硅酮、树脂等,可以适当地选择。作为树脂的材质,例如可举出聚碳酸酯、聚酯、芳香族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、环烯烃聚合物。应予说明,基板也可以根据所需,预先实施使用硅烷偶联剂等的药品处理、等离子体处理、离子镀覆、溅射、气相反应法、真空蒸镀等适当的预处理。应予说明,在将本发明的红外线遮蔽性组合物适用于后述的固体摄像装置的情况下,也可涂布在可见光通滤波器(滤色器)、光电二极管等受光元件的受光面。通过将本发明的红外线遮蔽性组合物涂布在可见光通滤波器(滤色器)、光电二极管等受光元件的受光面而可以有效率地遮蔽射入至光电二极管的红外线,从该观点考虑,其为优选。
就红外线遮蔽性组合物的涂布方法而言,并没有特殊的限定,可以采用例如喷涂法、辊涂法、旋转涂布法(旋涂法)、狭缝式模涂布法、棒涂布法等适当的方法。其中,特别优选旋涂法。
进行干燥时,可以根据需要进行加热处理。加热处理可使用烘箱、加热板等公知的加热手段,也可组合减压干燥与加热干燥来进行。加热条件也会随着各成分的种类、配合比例等而不同,但例如可以为在温度60~250℃下30秒钟~15分钟左右。
干燥后的涂膜的膜厚通常为0.1~30μm,优选为0.2~10μm,更优选为0.3~5μm。
-工序(2)-
工序(2)为使工序(1)中形成的涂膜固化的工序。有此可以提高固化膜的机械强度、耐龟裂性。
固化处理并没有特别的限制,可以根据目的而适当地选择,但例如可举出曝光处理、加热处理等。在此,本说明书中“曝光”是不仅包括各种波长的光,也包含电子束、X射线等放射线照射的概念。
就曝光处理的方法而言,例如可举出将所形成的涂膜表面的一部分或全部进行曝光的方法。
曝光优选为通过放射线的照射而进行,作为放射线,可举出电子束、KrF、ArF、g线、h线、i线等紫外线、可见光,其中优选为KrF、g线、h线、i线。
作为曝光方式,可举出步进式曝光(stepper exposure)、对位曝光(alignerexposure)等。
曝光量优选为5~3000mJ/cm2,更优选为10~2000mJ/cm2,进一步优选为50~1000mJ/cm2
作为曝光装置,并没有特别的限制,可适当地选择公知的装置,但例如可举出超高压汞灯等UV曝光机。
另外,作为加热处理,可举出将所形成的涂膜表面的一部分或全部进行加热的方法。
加热温度优选为120~250℃,更优选为160~230℃。
加热时间优选为3分钟~180分钟,更优选为5分钟~120分钟。
就加热装置而言,并没有特别的限制,可适当地选择公知的装置,但例如可举出干燥烘箱、加热板、IR加热器等。
像这样形成的固化膜的膜厚优选为0.1~10μm,更优选为0.3~5μm,进一步优选为0.5~3μm。
再者,也可根据需要而包括将在工序(2)中得到的固化膜的一部分或在工序(1)中得到的涂膜的一部分进行去除的工序(以下也称为“工序(3)”)。通过工序(3),可以在后述的本发明的第1实施方式中,在对应于红外光检测用像素的部分设置开口部。
具体而言,有蚀刻法、碱性显影法、溶剂显影法等。
蚀刻法通过在工序(2)中得到的固化膜上形成光阻层,将此光阻层去除成图案状后形成抗蚀图案,将此抗蚀图案作为蚀刻掩膜并以干式蚀刻进行蚀刻,将蚀刻后残存的抗蚀图案去除,从而可以去除在工序(2)中得到的固化膜的一部分。关于更具体的方法,例如可参考日本特开2008-241744号公报,其内容被并入本申请说明书中。
碱性显影法通过对在工序(1)中得到的涂膜隔着光掩膜进行曝光后,使用碱性显影液进行显影,将涂膜的未曝光部分溶解去除,从而可以去除在工序(1)中得到的涂膜的一部分。在碱性显影后也可以进行后烘焙。
作为碱性显影液,例如,优选为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化四甲铵、胆碱、1,8-二氮杂双环-[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二氮杂双环-[4.3.0]-5-壬烯等水溶液。
在碱性显影液中也可适量添加例如甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂或表面活性剂等。应予说明,碱性显影后通常进行水洗。
作为显影处理法,可以适用喷淋显影法、喷雾显影法、浸渍(dip)显影法、浸置(覆液)显影法等。显影条件优选在常温下5~300秒钟。
通过经过如上的工序,可以形成本发明的固化膜。
固体摄像装置
本发明的固体摄像装置具备本发明的固化膜,本发明的固体摄像装置可以采用适当的构造。例如,就一个实施方式而言,通过使用本发明的红外线遮蔽性组合物在CMOS基板等半导体基板上通过与上述同样的操作形成固化膜,从而可以制作可见光的检测精度特别优异的固体摄像装置。
以下针对本发明的一实施方式的固体摄像装置,参照附图进行详细的说明。以下所示的实施方式为本发明的实施方式的一个例子,本发明并不限于在这里说明的实施方式。
应予说明,在本实施方式参照的附图中,同一部分或是具有同样功能的部分会标记相同的符号或类似的符号(仅在数字之后标记a、b等的符号),其重复的说明有时会省略。另外,为了方便图示,附图的尺寸比例不一定会与实际比例一致,有时会将构成的一部分从附图省略。
另外,在本说明书中,“上”是指以支撑基板的主平面(配置固体摄像元件的面)为基准的相对位置,远离支撑基板的主平面的方向为“上”。在本申请附图中,朝向纸面而上方为“上”。另外,“上”包含与物体的上表面相接的情况(也就是“on”的情况)以及位于物体的上方的情况(也就是“over”的情况)。反之,“下”是指以支撑基板的主平面为基准的相对位置,接近支撑基板的主平面的方向为“下”。在本申请附图中,朝向纸面而下方为“下”。
(第1实施方式)
图1是本发明的一实施方式的固体摄像装置的应用例。具体而言,表示将本实施方式的固体摄像装置应用于TOF(Time Of Flight)方式的摄像装置(例如距离图像相机(distance image camera))的例子。应予说明,在这里说明的摄像装置只不过是示意图,并不妨碍追加或删除其他要素。
在图1中,摄像设备(照相机)10具备光源11、固体摄像装置(图像传感器)12、信号处理部13、主控制部14作为基本的构成要素。主控制部14与光源11、固体摄像装置12和信号处理部13连接,用于控制各自的操作。固体摄像装置12也进一步与信号处理部13连接,将固体摄像装置12中生成的电信号传送到信号处理部13。
作为光源11,可以使用输出红外光的公知的LED(Light Emmiting Diode)。从光源11输出的红外光照射到摄像对象物15后会反射,其反射光会射入到固体摄像装置12。此时,在从光源11输出的红外光与从摄像对象物15返回的红外光之间,会产生根据摄像对象物15的立体形状的相位差。
作为固体摄像装置12,可以使用CMOS图像传感器、CCD图像传感器。作为CMOS图像传感器,也可使用表面照射型与背面照射型中的任一种,但在本实施方式中,使用高灵敏度的背面照射型CMOS图像传感器。
由摄像对象物15反射的外界的可见光与从光源11输出的红外光会射入到固体摄像装置12内的固体摄像元件(也被称为光电转换元件或感测元件),从而转换成根据光量而定的电信号。经转换的电信号通过设置在固体摄像装置12内的AD转换电路进行数字化,作成数字信号输出到信号处理部13。关于固体摄像装置12的具体构造,将在后面说明。
信号处理部13接收从固体摄像装置12输出的数字信号并进行信号处理,形成基于摄像对象物15的图像。此时,基于可见光的数字信号用作将摄像对象物15的色彩、形状再现的信息,基于红外光的数字信号作为用于识别到摄像对象物15的距离的信息而使用。通过这些数字信号,可以立体地掌握摄像对象物15。
主控制部14是以CPU为中心的演算处理部,在控制光源11、固体摄像装置12和信号处理部13的同时,也会基于从信号处理部13得到的信息来控制未图示的其他处理部。
图2是用于说明固体摄像装置12的概要的俯视图。封装16配置有像素部17和端子部18。在像素部17与端子部18之间也可设置AD转换电路。放大部19表示将像素部17的一部分放大的模样。如放大部19所示,在像素部17中,多个像素20被配置成矩阵状。
图2仅表示如像素部17与端子部18这样的单纯构造,但本实施方式的固体摄像装置并不限于此。例如,对于图2所示的固体摄像装置12,也能内含图1所示的作为信号处理部13的功能。再者,也可内含与图1所示的主控制部14同等的演算处理能力,并作为以单晶片具备摄像功能与演算功能的***IC电路。
图3是将图2所示的像素20以III-III’切断的截面图。在图3中,从外部光射入的一侧起,图示第1光学层21、第1间隙22、微透镜阵列23、第2间隙24、第2光学层25、第3间隙26、可见光通滤波器(滤色器)27a~27c、红外光通滤波器27d、绝缘体28、光电二极管29a~29d、以及支撑基板30。第1间隙22、第2间隙24和第3间隙26可被确保作为以空气、非活性气体所填充的空间,也可被确保作为以有机绝缘膜、无机绝缘膜构成的绝缘体。另外,也可不具有第1间隙22、第2间隙24或第3间隙26,例如,第2光学层25可与可见光通滤波器27a~27c相接,或是微透镜阵列23可与第2光学层25相接。
在本说明书中,将由可见光通滤波器27a~27c和对应于它们所配置的光电二极管29a~29c构成的像素称为“可见光检测用像素”,将由红外光通滤波器27d和光电二极管29d构成的像素称为“红外光检测用像素”。
在此,第1光学层21为透射可见光和至少一部分红外光的光学层,例如透射波长400~700nm的可见光与至少一部份的波长750~2500nm(典型上为750~950nm)的红外光。当然,透射的波长区域并未受限于在这里所述的范围,只要能透射对应于R(红)、G(绿)和B(蓝)的光的可见光与能以后述的红外光检测用像素检测的波长区域的红外光即可。具备像这样透射不同的2个波长区域的光学特性的滤波器,一般被称为2波长带通滤波器。
应予说明,在本实施方式中,作为第1光学层21,使用在具有透明树脂(具有透光性的树脂)层的基材设有电介质多层膜的光学层,该透明树脂(具有透光性的树脂)层包含具有特定光学特性的化合物。作为具有特定光学特性的化合物,例如可举出吸收一部分红外光的化合物(以下称为“化合物(Z)”)。具体而言,作为化合物(Z),可举出与本发明的红外线遮蔽性组合物含有的(A)成分相同的化合物,其中可以优选使用选自方酸菁系化合物、酞菁系化合物、萘酞菁系化合物、克酮酸系化合物、六元卟啉系化合物和花菁系化合物中的至少1种化合物。
像这样,通过将电介质多层膜设置于具有透明树脂层的基材,且该透明树脂层包含吸收一部分红外光的化合物(Z),从而可以制成透射可见光与至少一部份红外光的2波长带通滤波器。此时,基材可以为单层,也可以为多层。若为单层,则可以制成透明树脂层构成的挠性基材。在多层的情况下,例如可以使用在玻璃基板、树脂基板等透明基板上层叠有含有化合物(Z)和固化性树脂的透明树脂层而成的基材、或在含有化合物(Z)的透明基板上层叠有含有固化性树脂的保护层等树脂层而成的基材。
微透镜阵列23中,各个微透镜的位置分别对应于各像素的位置,以各微透镜所聚集的入射光被分别对应的各像素(具体而言,为各光电二极管)所接收。微透镜阵列23由于可以使用树脂材料来形成,因此也能以单晶片形成。例如,可使用绝缘体作为第2间隙24,将涂布在其上的树脂材料加工而形成微透镜阵列23。另外,也可使用树脂构成的基材(薄膜)作为第2间隙24,将涂布在其上的树脂材料加工而形成微透镜阵列23后,以贴附此基材的形式并入固体摄像元件12中。
第2光学层25为吸收至少一部分红外光的光学层,可以使用本发明的红外线遮蔽性组合物来很好地制造。具体而言,通过含有在波长700~2000nm的范围内具有极大吸收波长的红外线遮蔽剂,可以发挥作为遮蔽至少一部分红外光的红外光截止滤波器的功能。应予说明,有关本发明的第1实施方式的固体摄像装置,优选为第1光学层21为在具有透明树脂(具有透光性的树脂)层的基材上设置电介质多层膜的光学层(2波长带通滤波器),该透明树脂(具有透光性的树脂)层含有具有特定光学特性的化合物,第2光学层25为使用本发明的红外线遮蔽性组合物所形成的固化膜。
在第1实施方式中,第2光学层25在对应于红外光检测用像素(具体而言,为光电二极管29d)的部分具有开口部。即,为了使红外光直接到达光电二极管29d,从而在光电二极管29d的上方设置开口部,成为不妨碍红外光的射入的构造。换句话说,第2光学层25中的“对应于光电二极管29d的部分”是指光电二极管29d的上方,也就是指朝向光电二极管29d的红外光的光路与第2光学层25相交的部分。开口部例如可通过上述的蚀刻法、碱性显影法来形成。本发明的红外线遮蔽性组合物由于可通过蚀刻、碱性显影法来形成开口部,因此特别适于第1实施方式中的第2光学层25的形成。
像这样,在第1实施方式中,第2光学层25以覆盖红外光检测用像素以外的部分(即,可见光检测用像素)的上方的方式进行配置。由此可以极力抑制红外光到达可见光检测用像素。其结果,在可见光检测用像素中可以降低噪声成分,可使可见光的检测精度提高。
在第2光学层25的下方,配置上述的含有可见光检测用像素与红外光检测用像素的像素组。如上所述,在本实施方式中,各光电二极管29a~29c与可见光通滤波器27a~27c各自相对应而构成可见光检测用像素。另外,光电二极管29d与红外光通滤波器27d相对应而构成红外光检测用像素。在本说明书中,将光电二极管29a~29c称为“第1受光元件”,将光电二极管29d称为“第2受光元件”。
应予说明,实际上,可见光通滤波器27a~27c由透射各个不同波长的可见光的滤通器构成,例如,可见光通滤波器可包含透射绿色光的滤通器27a、透射红色光的滤通器27b和透射蓝色光的滤通器27c。因此,也可分别将对应于它们个别的颜色的像素称为绿色光检测用像素、红色光检测用像素、蓝色光检测用像素。
另外,可见光通滤波器27a~27c和红外光通滤波器27d可以使用含有在特定波长具有吸收的色素(颜料或染料)的公知树脂材料。例如,红外光通滤波器27d可以使用包含在可见光的波长区域具有吸收的色素与固化性成分的固化性组合物来形成。只要含有1个以上的在可见光的波长区域具有吸收的色素即可,但也可组合多个色素。具体而言,例如可以使用日本特开2014-130332号公报中记载的光敏性组合物来形成红外光通滤波器。
上述的光电二极管29a~29d可以使用硅酮基板作为支撑基板30,并在硅酮基板的表面使用公知的半导体工艺来形成。当然,也可以使用玻璃、陶瓷、树脂等基板作为支撑基板30,并使用公知的薄膜形成技术来形成光电二极管29a~29d。
在本实施方式中,使用光电二极管29a作为用于接受波长520~560nm的绿色光的受光元件,使用光电二极管29b作为用于接受波长580~620nm的红色光的受光元件,使用光电二极管29c作为用于接受波长430~470nm的蓝色光的受光元件。像这样,在本实施方式的固体摄像装置12中,使用这些光电二极管29a~29c来检测从外部射入的可见光。
另一方面,光电二极管29d发挥用于接受波长750~2500nm(典型上为波长750~950nm)的红外光的受光元件的功能,通过光电二极管29d,可以检测从外部射入的红外光。
在这里将本实施方式的固体摄像装置12中使用的第1光学层21、第2光学层25和红外光通滤波器27d的光学特性示于图4~6。
图4是表示用于本实施方式的固体摄像装置12的第1光学层21的透射光谱的图。在图4中,横轴表示入射光的波长,纵轴表示从垂直于第1光学层21的方向进行测定时的透射率。如图4所示,本实施方式中使用的第1光学层21具有透射波长400~700nm的可见光与波长750~950nm的红外光的光学特性。当然,图4中表示的光学特性为一个例子,作为本实施方式中使用的第1光学层21,若具有透射可见光和至少一部分红外光的光学特性,即便是透射其他波长区域的2波长带通滤波器,也可以使用。
图5是表示用于本实施方式的固体摄像装置12的第2光学层(红外线截止滤波器)25的透射光谱的图。在图5中,横轴表示入射光的波长,纵轴表示从垂直于第2光学层25的方向进行测定时的透射率。应予说明,图5中示出了第2光学层(A)与第2光学层(B)两种,但两者的透射光谱的差异由含有的(A)红外线遮蔽剂的不同所造成。具体而言,第2光学层(A)含有最大的吸收极大波长为865nm的花菁系化合物作为(A)成分,第2光学层(B)含有最大的吸收极大波长为865nm的花菁系化合物与最大的吸收极大波长为810nm的花菁系化合物作为(A)成分。
如图5所示,本实施方式中使用的红外线截止滤波器25具有将波长约600~950nm、优选为波长700~900nm的入射光截断的功能。当然,图5中表示的光学特性为一个例子,作为本实施方式中使用的第2光学层25,只要使用含有在波长700~2000nm具有极大吸收的红外线遮蔽剂的光学层即可。
图6是表示用于本实施方式的固体摄像装置12的红外光通滤波器27d的透射光谱的图。在图6中,横轴表示入射光的波长,纵轴表示从垂直于红外光通滤波器27d的方向进行测定时的透射率。如图6所示,本实施方式中使用的红外光通滤波器27d展现透射比波长800nm附近还长的波长侧的光的特性。当然,本实施方式中可使用的红外光通滤波器27d不限于具有图6所示的透射光谱特性,吸收端可在更长的波长侧或更短的波长侧。
本实施方式中的固体摄像装置12,首先,通过具有如图4所示的光学特性的第1光学层21过滤外部的光而透射波长400~700nm的可见光与至少一部份的波长750~2500nm的红外光(具体而言为波长750~950nm的红外光)。然后,透射第1光学层21的可见光与红外光的一部分会射入至第2光学层25。
此时,由于在光电二极管29d上方的第2光学层25设置有开口部,透射第1光学层21的可见光与红外光的一部分会直接射入红外光通滤波器27d。在红外光通滤波器27d中,如图6所示,吸收(截断)波长约750nm以下的可见光,波长750~950nm的红外光射入光电二极管29d。由此,不受到可见光造成的噪声等的影响,从而能精度良好地掌握到摄像对象物15为止的距离。
另一方面,由于在光电二极管29a~29c的上方(可见光通滤波器27a~27c的上方)设置有第2光学层25,透射第1光学层21的可见光与红外光的一部分射入第2光学层25。在第2光学层25中,如图5所示,吸收(截断)波长约800~900nm的红外光,含有RGB的各成分光的可见光通过可见光通滤波器27a~27c射入光电二极管29a~29c。由此,可以大幅降低射入光电二极管29a~29c的红外光的光量,因此不会受到红外光所造成的噪声等的影响,从而能精度良好地掌握摄像物15的色度、形状。
像这样,在本实施方式中的固体摄像装置12中,具有通过适当地调整第1光学层21与第2光学层25的光学特性而抑制最终射入可见光检测用像素的红外光的特征。
相对于此,仅设置第1光学层21的情况下,由于透射第1光学层21的红外光会直接射入可见光检测用像素,因而存在色彩再现性恶化的可能。
另外,仅设置第2光学层25的情况下,无法充分地截断可见光检测用像素、光电二极管29d所不需要的红外光,从而存在色彩再现性、红外线传感性能恶化的可能。例如,一般而言,红色用的滤色器由于具有透射波长600nm以上的光的光学特性,因此会使红外光射入红色光检测用像素。另外,一般而言,绿色用的滤色器、蓝色用的滤色器由于具有透射率慢慢从波长750nm附近增加的光学特性,因此也会使红外光射入绿色光检测用像素、蓝色光检测用像素。
(第2实施方式)
接着,对本发明的第2实施方式的固体摄像装置进行说明。
图8是沿着III-III’将图2所示的像素20切断而成的第2实施方式的固体摄像装置的概略截面图。第2实施方式的固体摄像装置具有与第1实施方式的固体摄像装置相同的基本构成,但在以下方面,与第1实施方式的固体摄像装置不同。即,第2实施方式的固体摄像装置中不存在第1光学层21、光电二极管29d和红外光通滤波器27d,而且就第2光学层25被设置在微透镜阵列23的下方的点而言,与第1实施方式的固体摄像装置并不相同。第2光学层25与第1实施方式的第2光学层同样地会吸收至少一部分红外光,且为具备检测透射第2光学层25的透射光的第1受光元件的固体摄像装置,第2光学层由使用本发明的红外线遮蔽性组合物所形成的固化膜构成。
第1受光元件是指设置于可见光通滤波器27a~c下方的光电二极管29a~29c,第2光学层配置在该光电二极管的上方。另外,可见光通滤波器27a~c可以包含透射绿色光的滤通器、透射红色光的滤通器和透射蓝色光的滤通器。像这样,由于第2实施方式的固体摄像装置将第2光学层25设置于可见光检测用像素的上方,因此可见光能够大幅降低射入光电二极管29a~c的红外光的光量。另外,在第1实施方式的固体摄像装置中,相对于必须在第2光学层25的一部分形成开口部,在第2实施方式的固体摄像装置中不需要在第2光学层25形成开口部,因此也具有固体摄像装置的制造变得简单这样的优点。
(第3实施方式)
接着,对本发明的第3实施方式的固体摄像装置进行说明。
图9是沿着III-III’将图2所示的像素20切断而成的第3实施方式的固体摄像装置的概略截面图。第3实施方式的固体摄像装置具有与第2实施方式的固体摄像装置相同的基本构成,但在以下方面,与第2实施方式的固体摄像装置不同。即,第3实施方式的固体摄像装置,在第2光学层25被设置于微透镜阵列23的上方的这一点,与第2实施方式的固体摄像装置不同。像这样,第3实施方式的固体摄像装置,由于将第2光学层25设置于可见光检测用像素的上方,因此可见光能够大幅降低射入光电二极管29a~c的红外光的光量。
第1、第2和第3实施方式的固体摄像装置由于能够大幅降低射入第1受光元件的红外光的光量,因此不会受到红外光所造成的噪声等的影响,从而可以精度良好地掌握与摄像物的距离。因此,其适用于电视机的遥控器或自动门等的遥控装置、3维形状测定装置、汽车的车辆间距离检测感测器等汽车装备、手势输入控制器等所使用的距离图像传感器、传真或复印机中的图像传感器、液晶显示器的颜色监控用或简易色检测用所使用的色彩感测器、红外线检测元件等适当的光感测器。而且,也适用于照相机等颜色识别感测器。
实施例
以下举出实施例,更具体地说明本发明的实施方式,但本发明不限于下述实施例。
合成例1
使马来酸酐10.00g加热溶解于丙二醇单甲基醚(以下也称为“PGME”)90.00g中,制备10%的马来酸酐的PGME溶液。接着,将10%的马来酸酐的PGME溶液1.8g与水72.41g混合,制备酸催化剂溶液。
接着,在烧瓶中加入182.66g的甲基三甲氧基硅烷和43.13g的PGME,设置冷却管和装有已预先制备的酸催化剂溶液的滴液漏斗。接下来,以油浴将上述烧瓶加热至50℃后,缓慢地滴加上述酸催化剂溶液,滴加结束后在60℃反应3小时。反应结束后,将装有反应溶液的烧瓶冷却。
接下来,将反应溶液移至另一个烧瓶,以蒸发器将固体成分量浓缩至50%为止后,再以PGME稀释至固体成分量为30%。接下来,再次进行浓缩至固体成分量50%后,以PGME进行稀释的操作,使得固体成分浓度成为35质量%,通过除去残留的水与甲醇,从而得到固体成分浓度35质量%的硅氧烷聚合物(B-1)溶液。硅氧烷聚合物(B-1)的Mw为2480、Mn为1200、Mw/Mn为2.1。
合成例2
除了在合成例1中变更成混合10%的马来酸酐的PGME溶液1.80g与水69.21g而得到的酸催化剂溶液、作为硅烷化合物的甲基三甲氧基硅烷165.86g、苯基三甲氧基硅烷12.71g、50.43g的作为溶剂的PGME以外,与合成例1同样地进行,得到固体成分浓度35质量%的硅氧烷聚合物(B-2)溶液。
合成例3
除了在合成例1中变更成混合10%的马来酸酐的PGME溶液1.80g与水63.59g而得到的酸催化剂溶液、作为硅烷化合物的甲基三甲氧基硅烷136.35g、苯基三甲氧基硅烷35.03g、63.23g的作为溶剂的PGME以外,与合成例1同样地进行,得到固体成分浓度35质量%的硅氧烷聚合物(B-3)溶液。
合成例4
除了在合成例1中变更成混合10%的马来酸酐的PGME溶液1.80g与水58.81g而得到的酸催化剂溶液、作为硅烷化合物的甲基三甲氧基硅烷111.27g、苯基三甲氧基硅烷53.99g、74.13g的作为溶剂的PGME以外,与合成例1同样地进行,得到固体成分浓度35质量%的硅氧烷聚合物(B-4)溶液。
合成例5
除了在合成例1中变更成混合10%的马来酸酐的PGME溶液1.80g与水49.51g而得到的酸催化剂溶液、作为硅烷化合物的甲基三甲氧基硅烷62.45g、苯基三甲氧基硅烷90.91g、95.32g的作为溶剂的PGME、并以容器内成为回流的方式改变反应温度以外,与合成例1同样地进行,得到固体成分浓度35质量%的硅氧烷聚合物(B-5)溶液。
合成例6
除了在合成例1中变更成混合10%的马来酸酐的PGME溶液1.80g与水43.95g而得到的酸催化剂溶液、作为硅烷化合物的甲基三甲氧基硅烷33.26g、苯基三甲氧基硅烷112.98g、108.00g的作为溶剂的PGME以外,与合成例1同样地进行,得到固体成分浓度35质量%的硅氧烷聚合物(B-6)溶液。
合成例7
除了在合成例5中变更成混合10%的马来酸酐的PGME溶液1.80g与水37.62g而得到的酸催化剂溶液、作为硅烷化合物的苯基三甲氧基硅烷138.14g、122.44g的作为溶剂的PGME以外,与合成例5同样地进行,得到固体成分浓度35质量%的硅氧烷聚合物(B-7)溶液。
合成例8
除了在合成例1中变更成混合10%的马来酸酐的PGME溶液1.80g与水40.37g而得到的酸催化剂溶液、作为硅烷化合物的甲基三甲氧基硅烷30.55g、甲苯基三甲氧基硅烷111.11g、116.17g的作为溶剂的PGME以外,与合成例1同样地进行,得到固体成分浓度35质量%的硅氧烷聚合物(B-8)溶液。
合成例9
除了在合成例1中变更成混合10%的马来酸酐的PGME溶液1.80g与水43.95g而得到的酸催化剂溶液、作为硅烷化合物的甲基三甲氧基硅烷27.72g、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(商品名Sila-Ace S710,CHISSO株式会社制)10.11g、苯基三甲氧基硅烷112.98g、108.00g的作为溶剂的PGME以外,与合成例1同样地进行,得到固体成分浓度35质量%的硅氧烷聚合物(B-9)溶液。
针对上述合成例中所得到的硅氧烷聚合物(B-2)~(B-9),通过GPC(溶出溶剂:四氢呋喃)测定聚苯乙烯换算的分子量,将其结果示于表1。
[表1]
在表1中,MTMS是指甲基三甲氧基硅烷,S710是指3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(商品名Sila-Ace S710,CHISSO株式会社制),PTMS是指苯基三甲氧基硅烷,TTMS是指甲苯基三甲氧基硅烷。
<(E)粘结剂树脂的合成>
合成例10
在具备冷却管与搅拌机的烧瓶中装入丙二醇单甲基醚乙酸酯100质量份并以氮气置换。加热至80℃后,在同一温度下用1小时滴加丙二醇单甲基醚乙酸酯100质量份、甲基丙烯酸20质量份、苯乙烯10质量份、甲基丙烯酸苄酯5质量份、甲基丙烯酸-2-羟乙酯15质量份、甲基丙烯酸-2-乙基己酯23质量份、N-苯基顺丁烯二酰亚胺12质量份、琥珀酸单(2-丙烯酰氧基乙酯)15质量份和2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)6质量份的混合溶液,保持该温度进行聚合2小时。之后,通过将反应溶液的温度升温至100℃,再进行1小时的聚合,得到粘结剂树脂溶液(固体成分浓度33质量%)。所得到的粘结剂树脂的Mw为12200、Mn为6500,将该粘结剂树脂设为“粘结剂树脂(E-1)”。
<基底膜(base film)形成用组合物的制备>
制备例1
将烧瓶内进行氮气置换后,装入溶解有0.6质量份的2,2’-偶氮二异丁腈的丙酸甲基-3-甲氧基酯溶液200质量份。接着装入37.5质量份的甲基丙烯酸叔丁酯、62.5质量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯后,进行搅拌,在70℃加热6小时。冷却后,得到含有聚合物的树脂溶液。
接着,以33.3质量份(含有10质量份的聚合物)的该树脂溶液用31.9质量份的丙酸甲基-3-甲氧基酯、3.4质量份的丙二醇单甲基醚稀释后,将0.3质量份的苯偏三酸、0.5质量份的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、0.005质量份的商品名“FC-4432”(Sumitomo 3M株式会社制)溶解,制备基底膜形成用组合物。
<红外线遮蔽性组合物的制备>
实施例1
通过添加混合2.53质量份的作为(A)成分的花菁系化合物NK-5060(株式会社林原制,极大吸收波长865nm(膜))、100.00质量份的作为(B)成分的硅氧烷聚合物(B-2)溶液(固体成分浓度35质量%)、1.63质量份的作为(C)光敏剂的产酸剂1-(4,7-二丁氧基-1-萘基)四氢噻吩三氟甲烷磺酸盐、作为添加剂的氟系表面活性剂Ftergent FTX-218(株式会社Neos制)0.07质量份与N-叔丁氧基羰基二环己胺0.16质量份、以及289.55质量份的作为(F)有机溶剂的环己酮,从而得到固体成分浓度为10质量%的红外线遮蔽性组合物(S-1)。
<固化膜的形成和评价>
在玻璃基板上使用自动涂布显影装置(Tokyo Electron株式会社制CLEAN TRACK,商品名“MARK-Vz”),以旋涂法涂布上述基底膜形成用组合物后,在250℃进行烘烤2分钟,形成膜厚0.6μm的基底膜。
以旋涂法在该基底膜上涂布红外线遮蔽性组合物(S-1)后,在100℃的加热板上进行预烘焙2分钟,形成膜厚0.5μm的涂膜。之后,通过以200℃的加热板进行后烘焙5分钟,从而制作具有固化膜的玻璃基板。
以光学显微镜观察所得到的基板,将完全没有龟裂的情况评价为“◎”,将有1~3个龟裂的情况评价为“○”,将有4~10个龟裂的情况评价为“△”,将11个以上的情况评价为“×”,将结果示于表2。
接着,使用Suga Test Instruments公司制的雾度计并依照JIS K7136来测定所得到的基板的雾度,将雾度小于0.3%的情况评价为“◎”,将大于等于0.3%且小于0.5%的情况评价为“○”,将大于等于0.5%且小于1.0%的情况评价为“△”,将1.0%以上的情况评价为“×”,将结果示于表2。应予说明,雾度的测定在与未形成固化膜的玻璃基板的对比下进行。
实施例2~8
除了在实施例1中将硅氧烷聚合物改成(B-3)~(B-9)以外,与实施例1同样地进行,制备红外线遮蔽性组合物(S-2)~(S-8),进行固化膜的形成与评价。将其结果示于表2。
另外,将实施例5中所得到的固化膜的透射光谱示于图7。但图7是与在玻璃基板上仅形成基底膜的基板的对比。
比较例1
除了在实施例1将硅氧烷聚合物改成(B-1)以外,与实施例1同样地进行,制备红外线遮蔽性组合物(S-9),进行固化膜的形成与评价。将其结果示于表2。
[表2]
应予说明,在表2中,“A-1”为NK-5060(株式会社林原制,极大吸收波长865nm(膜))。
实施例9
除了在实施例1中使用硅氧烷聚合物(B-2)溶液(固体成分浓度35质量%)50质量份来代替硅氧烷聚合物(B-2)溶液(固体成分浓度35质量%)100.00质量份,并且进一步追加粘结剂树脂(E-1)溶液(固体成分浓度33质量%)50质量份作为(E)成分以外,与实施例1同样地进行,制备红外线遮蔽性组合物(S-10),进行固化膜的形成与评价。将其结果示于表3。
实施例10~16
除了在实施例9中将硅氧烷聚合物的种类改成(B-3)~(B-9)以外,与实施例9同样地进行,制备红外线遮蔽性组合物(S-11)~(S-17),进行固化膜的形成与评价。将其结果示于表3。
比较例2
除了在实施例9中将硅氧烷聚合物的种类改成(B-1)以外,与实施例9同样地进行,制备红外线遮蔽性组合物(S-18),进行固化膜的形成与评价。将其结果示于表3。
[表3]
实施例17~33
除了在实施例4中使用表4中记载的(A)成分来代替NK-5060以外,与实施例4同样地进行,制备红外线遮蔽性组合物(S-19)~(S-35),进行固化膜的形成与评价。将其结果示于表4。应予说明,在实施例25~33中,以表4中记载的质量比将2种(A)成分混合而使用。
实施例34~45
除了在实施例12中使用表4中记载的(A)成分来代替NK-5060以外,与实施例12同样地进行,制备红外线遮蔽性组合物(S-36)~(S-47),进行固化膜的形成与评价,将其结果示于表4。应予说明,在实施例39~45中,以表4中记载的质量比将2种(A)成分混合而使用。
[表4]
应予说明,在表4中,“A-1”~“A-9”如下所述。
A-1:NK-5060(林原株式会社制。花菁系化合物。极大吸收波长865nm(膜))
A-2:Excolor TX-EX 708K(日本触媒株式会社制。酞菁系化合物。极大吸收波长755nm(膜))
A-3:依据日本专利第5046515号说明书的实施例1所合成的酞菁系化合物(极大吸收波长990nm(膜))
A-4:Lumogen IR765(BASF公司制。四萘嵌三苯系化合物。极大吸收波长705nm(膜))
A-5:依据日本特开2014-139617号公报的第[0263]段落中记载的方法所合成的磷酸酯铜配合物(铜化合物。极大吸收波长868nm(膜))
A-6:依据日本特开2011-68731号公报的合成例2所合成的吡咯并吡咯系化合物(极大吸收波长780nm(膜))
A-7:日本特开昭61-42585号公报的化合物(1)(金属二硫醇系化合物。极大吸收波长908nm(膜))
A-8:依据日本专利第4168031号说明书的实施例3所合成的双{双(三氟甲烷磺酰)酰亚胺酸}N,N,N’,N’-四(对二苄基氨基苯基)-对苯二亚铵(二亚铵系化合物。极大吸收波长1060nm(膜))
A-9:YMF-02(住友金属矿山株式会社制。为氧化铯钨化合物Cs0.33WO3(平均分散粒径800nm以下,极大吸收波长1550~1650nm(膜))的18.5质量%分散液)
实施例46
在2片玻璃基板上使用自动涂布显影装置(Tokyo Electron株式会社制CLEANTRACK,商品名“MARK-Vz”),以旋涂法涂布上述基底膜形成用组合物后,在250℃进行烘烤2分钟,分别形成膜厚0.6μm的基底膜。
对第1片的基板,以旋涂法在基底膜上涂布实施例12中所得到的红外线遮蔽性组合物(S-13)后,在100℃的加热板上进行预烘焙2分钟,形成膜厚0.5μm的涂膜。接着,使用曝光机(佳能公司的“MPA-600FA”(ghi线混合)),不隔着光掩膜而以1000J/m2的曝光量对涂膜曝光。接着,在200℃的加热板进行后烘焙5分钟,制作具有固化膜的基板。
针对所得到的基板,与实施例1同样地进行评价后,耐龟裂性为“◎”,雾度为“◎”。
对第2片的基板,以旋涂法在基底膜上涂布实施例12中所得到的红外线遮蔽性组合物(S-13)后,在100℃的加热板上进行预烘焙2分钟,形成膜厚0.5μm的涂膜。接着,使用曝光机(佳能公司的“MPA-600FA”(ghi线混合)),隔着具有60μm的线宽和间距(line andspace)(10对1)的图案的掩膜,以1000J/m2的曝光量对涂膜曝光。接着,使用2.38质量%的氢氧化四甲铵水溶液,在23℃以覆液法显影80秒钟。以超纯水进行1分钟的流水洗净,在旋转干燥后,以200℃的加热板进行后烘焙5分钟后,可以制作具有线宽和间距的基板。
符号说明
10 摄像设备(照相机)
11 光源
12 固体摄像装置(图像传感器)
13 信号处理部
14 主控制部
15 摄像对象物
16 封装
17 像素部
18 端子部
19 放大部
20 像素
21 第1光学层(2波长带通滤波器)
22 第1间隙
23 微透镜阵列
24 第2间隙
25 第2光学层(红外线截止滤波器)
26 第3间隙
27a~27c 可见光通滤波器(滤色器)
27d 红外光通滤波器
28 绝缘体
29a~29d 光电二极管
30 支撑基板

Claims (15)

1.一种红外线遮蔽性组合物,含有(A)在波长700~2000nm的范围内具有极大吸收波长的红外线遮蔽剂、以及(B)硅氧烷聚合物,
(B)硅氧烷聚合物具有由下述式(1)表示的结构单元α和由下述式(3)表示的结构单元β,结构单元α与结构单元β的含有比例α/β以摩尔比计为100/0~5/95,
式中,
R1表示芳香族烃基,
R3表示链状烃基,
m和n相互独立地表示1~3的整数。
2.根据权利要求1所述的红外线遮蔽性组合物,其中,m和n为1。
3.根据权利要求1或2所述的红外线遮蔽性组合物,其中,结构单元α与结构单元β的含有比例a/b以摩尔比计为100/0~10/90。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的红外线遮蔽性组合物,其中,(A)红外线吸收剂为选自二亚铵系化合物、方酸菁系化合物、花菁系化合物、酞菁系化合物、萘酞菁系化合物、四萘嵌三苯系化合物、铵系化合物、亚铵系化合物、偶氮系化合物、蒽醌系化合物、卟啉系化合物、吡咯并吡咯系化合物、氧杂菁系化合物、克酮酸系化合物、六元卟啉系化合物、金属二硫醇系化合物、铜化合物、钨化合物和金属硼化物中的至少1种。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的红外线遮蔽性组合物,其中,进一步含有(C)光敏剂。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的红外线遮蔽性组合物,其中,进一步含有热敏剂。
7.一种固化膜,是使用权利要求1~6中任一项所述的红外线遮蔽性组合物而形成的。
8.根据权利要求7所述的固化膜,其中,在膜厚为0.5μm时,在波长500~600nm的波段中的光的最小透射率为90%以上,且在波长850nm处的光的透射率为40%以下。
9.根据权利要求7或8所述的固化膜,其为红外线截止滤波器。
10.一种固体摄像装置,其具备权利要求7~9中任一项所述的固化膜。
11.一种固体摄像装置,具备透射可见光和至少一部分红外光的第1光学层、以及吸收至少一部分红外光的第2光学层,
所述第2光学层具有透射可见光和红外光的开口部,且由使用含有下述成分(A)和(B)的红外线遮蔽性组合物所形成的固化膜构成,
(A)在波长700~2000nm的范围内具有极大吸收波长的红外线遮蔽剂,
(B)具有芳香族烃基的硅氧烷聚合物。
12.根据权利要求11所述的固体摄像装置,其中,硅氧烷聚合物的芳香族烃基的含有率相对于Si原子为5摩尔%以上。
13.根据权利要求11或12所述的固体摄像装置,其中,硅氧烷聚合物具有由下述式(1)表示的结构单元α,
式(1)中,
R1表示芳香族烃基,
m表示1~3的整数。
14.根据权利要求13所述的固体摄像装置,其中,硅氧烷聚合物的结构单元α的含有比例为5摩尔%以上。
15.根据权利要求13或14所述的固体摄像装置,其中,硅氧烷聚合物含有由下述式(1)表示的结构单元α和由下述式(3)表示的结构单元β,结构单元α与结构单元β的含有比例α/β以摩尔比计为100/0~5/95,
式中,
R1表示芳香族烃基,
R3表示链状烃基,
m和n相互独立地表示1~3的整数。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107112332A (zh) * 2015-01-21 2017-08-29 Jsr株式会社 固体摄像装置、红外线吸收性组合物及平坦化膜形成用硬化性组合物
CN110506224A (zh) * 2017-04-07 2019-11-26 Jsr株式会社 固体摄像元件用组合物及固体摄像元件用红外线遮蔽膜的形成方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6788444B2 (ja) * 2016-09-07 2020-11-25 株式会社日本触媒 樹脂組成物および光学フィルター
JP6726317B2 (ja) 2017-02-09 2020-07-22 富士フイルム株式会社 感光性組成物、硬化膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置および赤外線センサ
JP6922361B2 (ja) * 2017-04-07 2021-08-18 Jsr株式会社 固体撮像素子用組成物、赤外線遮蔽膜及び固体撮像素子
KR101862533B1 (ko) 2018-04-12 2018-05-29 주식회사 엘엠에스 카메라 모듈에 포함되는 근적외선 컷-오프 필터용 광학물품 및 이를 포함하는 카메라 모듈용 근적외선 컷-오프 필터
JP2020042235A (ja) * 2018-09-13 2020-03-19 Jsr株式会社 撮像装置、および赤外吸収膜

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101530018A (zh) * 2006-10-25 2009-09-09 Lg化学株式会社 具有近红外屏蔽功能和透明性的电磁波屏蔽膜、包括该电磁波屏蔽膜的滤光片和等离子显示面板
JP2011191391A (ja) * 2010-03-12 2011-09-29 Sumitomo Chemical Co Ltd 硬化されたパターンの製造方法
JP2013137337A (ja) * 2011-12-27 2013-07-11 Fujifilm Corp 赤外線カットフィルタの製造方法、該製造方法に用いられる赤外線吸収性液状組成物、赤外線カットフィルタ、並びに、カメラモジュール及びその製造方法
JP2013151675A (ja) * 2011-12-27 2013-08-08 Fujifilm Corp 赤外線吸収性組成物、これを用いた赤外線カットフィルタ及びその製造方法、並びに、カメラモジュール及びその製造方法
CN103839952A (zh) * 2012-11-20 2014-06-04 采钰科技股份有限公司 影像感测装置
CN103858028A (zh) * 2011-10-14 2014-06-11 Jsr株式会社 滤光器及使用该滤光器的固体摄影装置及照相机模块
JP2014214262A (ja) * 2013-04-26 2014-11-17 日本化薬株式会社 熱硬化性樹脂組成物及び近赤外線カットフィルタ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014203044A (ja) * 2013-04-09 2014-10-27 日本板硝子株式会社 赤外線カットフィルタおよび撮像装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101530018A (zh) * 2006-10-25 2009-09-09 Lg化学株式会社 具有近红外屏蔽功能和透明性的电磁波屏蔽膜、包括该电磁波屏蔽膜的滤光片和等离子显示面板
JP2011191391A (ja) * 2010-03-12 2011-09-29 Sumitomo Chemical Co Ltd 硬化されたパターンの製造方法
CN103858028A (zh) * 2011-10-14 2014-06-11 Jsr株式会社 滤光器及使用该滤光器的固体摄影装置及照相机模块
JP2013137337A (ja) * 2011-12-27 2013-07-11 Fujifilm Corp 赤外線カットフィルタの製造方法、該製造方法に用いられる赤外線吸収性液状組成物、赤外線カットフィルタ、並びに、カメラモジュール及びその製造方法
JP2013151675A (ja) * 2011-12-27 2013-08-08 Fujifilm Corp 赤外線吸収性組成物、これを用いた赤外線カットフィルタ及びその製造方法、並びに、カメラモジュール及びその製造方法
CN103839952A (zh) * 2012-11-20 2014-06-04 采钰科技股份有限公司 影像感测装置
JP2014214262A (ja) * 2013-04-26 2014-11-17 日本化薬株式会社 熱硬化性樹脂組成物及び近赤外線カットフィルタ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107112332A (zh) * 2015-01-21 2017-08-29 Jsr株式会社 固体摄像装置、红外线吸收性组合物及平坦化膜形成用硬化性组合物
US10854661B2 (en) 2015-01-21 2020-12-01 Jsr Corporation Solid-state imaging device, infrared-absorbing composition, and flattened-film-forming curable composition
CN110506224A (zh) * 2017-04-07 2019-11-26 Jsr株式会社 固体摄像元件用组合物及固体摄像元件用红外线遮蔽膜的形成方法

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