JP2017116955A - 赤外線透過フィルタ用組成物、赤外線透過フィルタ、赤外線透過フィルタの製造方法、及び、赤外線センサー - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
【課題】 本発明は、非常に薄くても(例えば厚さが0.5μm)、可視光成分に由来のノイズが少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過可能な赤外線透過フィルタを作成可能な赤外線透過フィルタ用組成物、並びに、これを用いた、赤外線透過フィルタ、赤外線透過フィルタの製造方法、及び、赤外線センサーを提供する。【解決手段】 近赤外透過黒色色材を含有する、赤外線透過フィルタ用組成物、並びに、これを用いた、赤外線透過フィルタ、赤外線透過フィルタの製造方法、及び、赤外線センサー。【選択図】なし
Description
本発明は、赤外線透過フィルタ用組成物、赤外線透過フィルタ、赤外線透過フィルタの製造方法、及び、赤外線センサーに関する。
カラーフィルタは、固体撮像素子や液晶ディスプレイに不可欠な構成部品である。特に、固体撮像素子用のカラーフィルタでは、色分解性の向上及び色再現性の向上が求められている。
このようなカラーフィルタは、複数の色相の着色領域(着色硬化膜)を備えて形成されており、通常は、少なくとも、赤色、緑色、及び青色の着色領域(以下、「着色パターン」や「着色画素」ともいう。)を備えて形成される。着色パターンの形成方法としては、まず、第1の色相において、赤色、緑色、青色の何れかの着色剤を有する着色感放射線性組成物を塗布し、露光、現像、必要に応じて加熱処理を行って当該色相の着色パターンを形成した後、第2の色相、第3の色相において同様の塗布、露光、現像、必要に応じた加熱処理のプロセスを繰り返すことになる。
カラーフィルタにおける着色剤としては、鮮明な色調と高い着色力を有することから、顔料が広く使用されており、特に、微細化されていると共に、好適な色分解性を示す顔料を使用することが好ましい。
また、最近では、固体撮像素子において、解像度向上を目的として着色画素を微細(例えば、一辺が1.0μm以下の着色パターン)にすることが求められているが、着色画素の微細化に伴い、ノイズが増加することが知られている。
また、最近では、固体撮像素子において、解像度向上を目的として着色画素を微細(例えば、一辺が1.0μm以下の着色パターン)にすることが求められているが、着色画素の微細化に伴い、ノイズが増加することが知られている。
固体撮像素子は、様々な用途で光センサとして活用されている。
例えば、近赤外線は可視光に比べて波長が長いので散乱しにくく、距離計測や、3次元計測などにも活用可能である。また、近赤外線は人間、動物などの目に見えないので、夜間に被写体を近赤外線光源で照らしても被写体に気付かれることなく、夜行性の野生動物を撮影する用途、防犯用途として相手を刺激せずに撮影することにも使用可能である。このような近赤外線に感知する光センサは、様々な用途に展開が可能であり、近赤外線に感知する固体撮像素子に用いることができるカラーフィルタの開発が待ち望まれていた。
例えば、近赤外線は可視光に比べて波長が長いので散乱しにくく、距離計測や、3次元計測などにも活用可能である。また、近赤外線は人間、動物などの目に見えないので、夜間に被写体を近赤外線光源で照らしても被写体に気付かれることなく、夜行性の野生動物を撮影する用途、防犯用途として相手を刺激せずに撮影することにも使用可能である。このような近赤外線に感知する光センサは、様々な用途に展開が可能であり、近赤外線に感知する固体撮像素子に用いることができるカラーフィルタの開発が待ち望まれていた。
例えば、近赤外〜赤外波長領域においては光の吸収が小さく、この波長領域における光透過率が高いとされた樹脂ブラックマトリックスが知られているが(例えば、特許文献1)、依然、近赤外線領域の透過が不十分であり、特に、近赤外線領域を検出するための赤外線センサーにおける赤外線透過フィルタとして使用することは困難である。
また、近年、非常に薄い(例えば厚さが0.5μmの)赤外線透過フィルタが要求されているが、厚さが薄くなるにつれて、赤外線透過フィルタの可視光に対する遮光性が低下しやすくなり(すなわち、可視光成分に由来のノイズが生じやすくなり)、結果、赤外線センサーとしての性能が低下するという問題があった。
また、近年、非常に薄い(例えば厚さが0.5μmの)赤外線透過フィルタが要求されているが、厚さが薄くなるにつれて、赤外線透過フィルタの可視光に対する遮光性が低下しやすくなり(すなわち、可視光成分に由来のノイズが生じやすくなり)、結果、赤外線センサーとしての性能が低下するという問題があった。
本発明は前述の状況に鑑みたものであり、下記の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明は、非常に薄くても(例えば厚さが0.5μm)、可視光成分に由来のノイズが少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過可能な赤外線透過フィルタを作成可能な赤外線透過フィルタ用組成物、並びに、これを用いた、赤外線透過フィルタ、赤外線透過フィルタの製造方法、及び、赤外線センサーを提供することを目的とする。
即ち、本発明は、非常に薄くても(例えば厚さが0.5μm)、可視光成分に由来のノイズが少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過可能な赤外線透過フィルタを作成可能な赤外線透過フィルタ用組成物、並びに、これを用いた、赤外線透過フィルタ、赤外線透過フィルタの製造方法、及び、赤外線センサーを提供することを目的とする。
本発明者らは、前記実情に鑑み鋭意研究を行ったところ、近赤外透過黒色色材を含有する赤外線透過フィルタ用組成物を用いて形成された赤外線透過フィルタが、上記課題を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下の通りである。
(1)
近赤外透過黒色色材を含有する赤外線透過フィルタ用組成物であって、前記近赤外透過黒色色材がビスベンゾフラノン系顔料である、赤外線透過フィルタ用組成物。
(2)
前記ビスベンゾフラノン系顔料の平均粒径が50nm以下である、(1)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(3)
更に、前記ビスベンゾフラノン系顔料とは異なる着色剤を含有する、(1)又は(2)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(4)
前記着色剤が黄色顔料及び青色顔料である(3)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(5)
前記黄色顔料がC.I.Pigment Yellow 139であり、前記青色顔料がC.I.Pigment Blue 15:6である(4)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(6)
更に、高分子分散剤を含有する、(1)〜(5)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物であって、前記高分子分散剤が、酸価が60mgKOH/g以上の樹脂、アミン基を有する樹脂、及び、オリゴイミン系樹脂からなる群から選ばれる1種以上である、赤外線透過フィルタ用組成物。
(7)
更に、重合性化合物を含有する、(1)〜(6)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(8)
前記重合性化合物が、下記一般式(MO−1)〜(MO−5)で表されるラジカル重合性モノマーからなる群から選ばれる1種以上である、(7)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(1)
近赤外透過黒色色材を含有する赤外線透過フィルタ用組成物であって、前記近赤外透過黒色色材がビスベンゾフラノン系顔料である、赤外線透過フィルタ用組成物。
(2)
前記ビスベンゾフラノン系顔料の平均粒径が50nm以下である、(1)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(3)
更に、前記ビスベンゾフラノン系顔料とは異なる着色剤を含有する、(1)又は(2)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(4)
前記着色剤が黄色顔料及び青色顔料である(3)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(5)
前記黄色顔料がC.I.Pigment Yellow 139であり、前記青色顔料がC.I.Pigment Blue 15:6である(4)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(6)
更に、高分子分散剤を含有する、(1)〜(5)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物であって、前記高分子分散剤が、酸価が60mgKOH/g以上の樹脂、アミン基を有する樹脂、及び、オリゴイミン系樹脂からなる群から選ばれる1種以上である、赤外線透過フィルタ用組成物。
(7)
更に、重合性化合物を含有する、(1)〜(6)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(8)
前記重合性化合物が、下記一般式(MO−1)〜(MO−5)で表されるラジカル重合性モノマーからなる群から選ばれる1種以上である、(7)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
前記一般式において、nは0〜14であり、mは1〜8である。一分子内に複数存在するR、T、は、各々同一であっても、異なっていてもよい。Tがオキシアルキレン基の場合には、炭素原子側の末端がRに結合する。
前記一般式(MO−1)〜(MO−5)で表される重合性化合物の各々において、複数存在するRの少なくとも1つは、−OC(=O)CH=CH2又は−OC(=O)C(CH3)=CH2で表される基を表す。
(9)
更に、光重合開始剤を含有する、(1)〜(8)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(10)
更に、アルカリ可溶性樹脂を含有する、(1)〜(9)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(11)
更に、界面活性剤を含有する、(1)〜(10)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(12)
前記界面活性剤が、フッ素系界面活性剤である、(11)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(13)
膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜6
30nmの範囲における標準偏差が6.0以下である、(1)〜(12)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(14)
膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜6
50nmの範囲における最大値が20%以下であり、前記膜の厚み方向の光透過率の、波
長800nm〜1300nmの範囲における最小値が80%以上である、(1)〜(13)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(15)
(1)〜(14)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物より形成される赤外線透過フィルタ。
(16)
(1)〜(14)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物を基板上に付与して、赤外線透過組成物層を形成する工程と、前記赤外線透過組成物層をパターン状に露光する工程と、露光後の前記赤外線透過組成物層を現像してパターンを形成する工程と、を有する赤外線透過フィルタの製造方法。
(17)
(15)に記載の赤外線透過フィルタを含有する赤外線センサー。
本発明は、上記(1)〜(17)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物、赤外線透過フィルタ、赤外線透過フィルタの製造方法、及び赤外線センサーに関するものであるが、その他の事項についても参考のために記載する。
前記一般式(MO−1)〜(MO−5)で表される重合性化合物の各々において、複数存在するRの少なくとも1つは、−OC(=O)CH=CH2又は−OC(=O)C(CH3)=CH2で表される基を表す。
(9)
更に、光重合開始剤を含有する、(1)〜(8)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(10)
更に、アルカリ可溶性樹脂を含有する、(1)〜(9)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(11)
更に、界面活性剤を含有する、(1)〜(10)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(12)
前記界面活性剤が、フッ素系界面活性剤である、(11)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(13)
膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜6
30nmの範囲における標準偏差が6.0以下である、(1)〜(12)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(14)
膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜6
50nmの範囲における最大値が20%以下であり、前記膜の厚み方向の光透過率の、波
長800nm〜1300nmの範囲における最小値が80%以上である、(1)〜(13)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
(15)
(1)〜(14)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物より形成される赤外線透過フィルタ。
(16)
(1)〜(14)のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物を基板上に付与して、赤外線透過組成物層を形成する工程と、前記赤外線透過組成物層をパターン状に露光する工程と、露光後の前記赤外線透過組成物層を現像してパターンを形成する工程と、を有する赤外線透過フィルタの製造方法。
(17)
(15)に記載の赤外線透過フィルタを含有する赤外線センサー。
本発明は、上記(1)〜(17)に記載の赤外線透過フィルタ用組成物、赤外線透過フィルタ、赤外線透過フィルタの製造方法、及び赤外線センサーに関するものであるが、その他の事項についても参考のために記載する。
〔1〕
近赤外透過黒色色材を含有する、カラーフィルタ用組成物。
〔2〕
更に、光重合開始剤、及び、重合性化合物を含有する、上記〔1〕に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔3〕
前記近赤外透過黒色色材が、ビスベンゾフラノン系顔料、アゾメチン系顔料、ペリレン系顔料、及び、アゾ系染料からなる群より選択される1種以上である、上記〔1〕又は〔2〕に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔4〕
膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜630nmの範囲における標準偏差が6.0以下である、上記〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔5〕
前記近赤外透過黒色色材として近赤外透過黒色顔料を含有し、前記近赤外透過黒色顔料の平均粒径が50nm以下である、上記〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔6〕
膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜650nmの範囲における最大値が20%以下であり、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長800nm〜1300nmの範囲における最小値が80%以上である、上記〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔7〕
更に、高分子分散剤を含有する、上記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載のカラーフィルタ用組成物であって、前記高分子分散剤が、酸価が60mgKOH/g以上の樹脂、アミン基を有する樹脂、及び、オリゴイミン系樹脂からなる群から選ばれる1種以上である、カラーフィルタ用組成物。
〔8〕
更に、前記近赤外透過黒色色材とは異なる着色剤を含有する、上記〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔9〕
上記〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物より形成される赤外線透過フィルタ。
〔10〕
上記〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物を基板上に付与して、赤外線透過組成物層を形成する工程と、赤外線透過組成物層をパターン状に露光する工程と、露光後の前記赤外線透過組成物層を現像してパターンを形成する工程と、を有する赤外線透過フィルタの製造方法。
〔11〕
上記〔9〕に記載の赤外線透過フィルタ、又は、上記〔10〕に記載の赤外線透過フィルタの製造方法により得られる赤外線透過フィルタを含有する赤外線センサー。
近赤外透過黒色色材を含有する、カラーフィルタ用組成物。
〔2〕
更に、光重合開始剤、及び、重合性化合物を含有する、上記〔1〕に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔3〕
前記近赤外透過黒色色材が、ビスベンゾフラノン系顔料、アゾメチン系顔料、ペリレン系顔料、及び、アゾ系染料からなる群より選択される1種以上である、上記〔1〕又は〔2〕に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔4〕
膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜630nmの範囲における標準偏差が6.0以下である、上記〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔5〕
前記近赤外透過黒色色材として近赤外透過黒色顔料を含有し、前記近赤外透過黒色顔料の平均粒径が50nm以下である、上記〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔6〕
膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜650nmの範囲における最大値が20%以下であり、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長800nm〜1300nmの範囲における最小値が80%以上である、上記〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔7〕
更に、高分子分散剤を含有する、上記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載のカラーフィルタ用組成物であって、前記高分子分散剤が、酸価が60mgKOH/g以上の樹脂、アミン基を有する樹脂、及び、オリゴイミン系樹脂からなる群から選ばれる1種以上である、カラーフィルタ用組成物。
〔8〕
更に、前記近赤外透過黒色色材とは異なる着色剤を含有する、上記〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物。
〔9〕
上記〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物より形成される赤外線透過フィルタ。
〔10〕
上記〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用組成物を基板上に付与して、赤外線透過組成物層を形成する工程と、赤外線透過組成物層をパターン状に露光する工程と、露光後の前記赤外線透過組成物層を現像してパターンを形成する工程と、を有する赤外線透過フィルタの製造方法。
〔11〕
上記〔9〕に記載の赤外線透過フィルタ、又は、上記〔10〕に記載の赤外線透過フィルタの製造方法により得られる赤外線透過フィルタを含有する赤外線センサー。
本発明によれば、非常に薄くても(例えば厚さが0.5μm)、可視光成分等に由来のノイズが少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過可能な赤外線透過フィルタを作成可能な赤外線透過フィルタ用組成物、並びに、これを用いた、赤外線透過フィルタ、赤外線透過フィルタの製造方法、及び、赤外線センサーを提供できる。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、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及び上限値として含む範囲を意味する。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、近赤外透過黒色色材を含有している。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、典型的には、黒色組成物であり、また、近赤外線を透過することから、近赤外線透過組成物とも言える。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、典型的には、黒色組成物であり、また、近赤外線を透過することから、近赤外線透過組成物とも言える。
以下に、本発明の組成物を構成し得る各成分について説明する。
<(A)近赤外透過黒色色材>
上記したように、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、近赤外透過黒色色材を含有している。
このような本発明の赤外線透過フィルタ用組成物によれば、非常に薄くても(例えば厚さが0.5μm)、可視光成分等に由来のノイズが少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過可能な赤外線透過フィルタを作成できる。
上記したように、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、近赤外透過黒色色材を含有している。
このような本発明の赤外線透過フィルタ用組成物によれば、非常に薄くても(例えば厚さが0.5μm)、可視光成分等に由来のノイズが少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過可能な赤外線透過フィルタを作成できる。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物における近赤外透過黒色色材は、近赤外光を選択的に透過する色材であって、上記赤外線透過フィルタ用組成物により膜厚0.5μmであり、かつ、自身(近赤外透過黒色色材)の膜の全固形分に対する濃度が60質量%の膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜650nmの範囲における最大値を30%以下とでき、かつ、波長800nm〜1300nmの範囲における最小値を80%以上とできる色材であることが好ましく、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜650nmの範囲における最大値を20%以下とでき、かつ、波長800nm〜1300nmの範囲における最小値を80%以上とできる色材であることが特に好ましい。
本発明における組成物より形成される膜の分光特性、膜厚等の測定方法を以下に示す。
本発明の組成物を、ガラス基板上にスピンコート等の方法により、乾燥後の膜厚が0.5μmとなるように組成物を塗布し、膜を設け、100℃、120秒間ホットプレートで乾燥した。
膜の膜厚は、膜を有する乾燥後の基板を、触針式表面形状測定器(ULVAC社製 DEKTAK150)を用いて測定した。
この膜を有する乾燥後の基板を、紫外可視近赤外分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製 U−4100)の分光光度計(ref.ガラス基板)を用いて、波長300〜1300nmの範囲において透過率を測定した。
本発明の組成物を、ガラス基板上にスピンコート等の方法により、乾燥後の膜厚が0.5μmとなるように組成物を塗布し、膜を設け、100℃、120秒間ホットプレートで乾燥した。
膜の膜厚は、膜を有する乾燥後の基板を、触針式表面形状測定器(ULVAC社製 DEKTAK150)を用いて測定した。
この膜を有する乾燥後の基板を、紫外可視近赤外分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製 U−4100)の分光光度計(ref.ガラス基板)を用いて、波長300〜1300nmの範囲において透過率を測定した。
近赤外透過黒色色材は、近赤外透過黒色顔料であっても、近赤外透過黒色染料であっても良いが、近赤外透過黒色顔料であることが好ましい。
近赤外透過黒色顔料としては、ビスベンゾフラノン系顔料、アゾメチン系顔料、ペリレン系顔料などを好適に挙げることができる。
近赤外透過黒色染料としては、アゾ系染料などを好適に挙げることができる。
近赤外透過黒色染料としては、アゾ系染料などを好適に挙げることができる。
すなわち、近赤外透過黒色色材は、ビスベンゾフラノン系顔料、アゾメチン系顔料、ペリレン系顔料、及び、アゾ系染料からなる群より選択される1種以上であることが好ましく、ビスベンゾフラノン系顔料、アゾメチン系顔料、及び、アゾ系染料からなる群より選択される1種以上であることがより好ましく、ビスベンゾフラノン系顔料であることが更に好ましい。
ビスベンゾフラノン系顔料としては、特表2012−528448号公報、特表2010−534726号公報、特表2012−515234号公報などに記載のものが挙げられ、例えば、BASF社製の「IRGAPHOR BK」として入手可能である。
アゾメチン系顔料としては、特開平1−170601号公報、特開平2−34664号公報などに記載のものが挙げられ、例えば、大日精化社製の「クロモファインブラックA1103」として入手できる。
アゾ染料は、特に限定されないが、下記式(A−1)で表される化合物等を好適に挙げることができる。
アゾメチン系顔料としては、特開平1−170601号公報、特開平2−34664号公報などに記載のものが挙げられ、例えば、大日精化社製の「クロモファインブラックA1103」として入手できる。
アゾ染料は、特に限定されないが、下記式(A−1)で表される化合物等を好適に挙げることができる。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、近赤外透過黒色色材として近赤外透過黒色顔料を含有することが好ましく、この場合、近赤外透過黒色顔料の平均粒径は50nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましい。近赤外透過黒色顔料の平均粒径は、通常、1nm以上である。
ここで、本明細書における顔料の平均粒径は、日機装(株)製のMICROTRACUPA 150を用いる測定に基づくものである。
近赤外透過黒色色材の含有量は、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、20〜80質量%であることが好ましく、40〜80質量%であることがより好ましい。
ここで、本明細書における顔料の平均粒径は、日機装(株)製のMICROTRACUPA 150を用いる測定に基づくものである。
近赤外透過黒色色材の含有量は、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、20〜80質量%であることが好ましく、40〜80質量%であることがより好ましい。
<(B)着色剤>
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、上記した近赤外透過黒色色材とは異なる、着色剤(B)を含有しても良い。
着色剤(B)としては、顔料、及び、染料などを挙げることができる。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、上記した近赤外透過黒色色材とは異なる、着色剤(B)を含有しても良い。
着色剤(B)としては、顔料、及び、染料などを挙げることができる。
顔料は、有機顔料であることが好ましく、以下のものを挙げることができる。但し本発明は、これらに限定されるものではない。
C.I.Pigment Yellow 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等(以上、黄色顔料)、
C.I.Pigment Orange 2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等(以上、オレンジ色顔料)、
C.I.Pigment Red 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等(以上、赤色顔料)、
C.I.Pigment Yellow 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等(以上、黄色顔料)、
C.I.Pigment Orange 2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等(以上、オレンジ色顔料)、
C.I.Pigment Red 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等(以上、赤色顔料)、
C.I.Pigment Green 7,10,36,37,58等(以上、緑色顔料)、
C.I.Pigment Violet 1,19,23,27,32,37,42等(以上、紫色顔料)、
C.I.Pigment Blue 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80等(以上、青色顔料)、
C.I.Pigment Black 1,7,31,32、Lumogen Black FK4280(BASF社製),Lumogen Black FK 4281(BASF社製)等(以上、黒色顔料)
これら有機顔料は、単独若しくは種々組合せて用いることができる。
C.I.Pigment Violet 1,19,23,27,32,37,42等(以上、紫色顔料)、
C.I.Pigment Blue 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80等(以上、青色顔料)、
C.I.Pigment Black 1,7,31,32、Lumogen Black FK4280(BASF社製),Lumogen Black FK 4281(BASF社製)等(以上、黒色顔料)
これら有機顔料は、単独若しくは種々組合せて用いることができる。
染料としては特に制限はなく、従来カラーフィルタ用として公知の染料が使用できる。
化学構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アンスラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系、ピロメテン系等の染料が使用できる。また、これらの染料の多量体を用いてもよい。
また、染料としては、酸性染料及び/又はその誘導体が好適に使用できる場合がある。
その他、直接染料、塩基性染料、媒染染料、酸性媒染染料、アゾイック染料、分散染料、油溶染料、食品染料、及び/又は、これらの誘導体等も有用に使用することができる。
その他、直接染料、塩基性染料、媒染染料、酸性媒染染料、アゾイック染料、分散染料、油溶染料、食品染料、及び/又は、これらの誘導体等も有用に使用することができる。
以下に酸性染料の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。例えば、
acid alizarin violet N;acid black 1,2,24,48;acid blue 1,7,9,15,18,23,25,27,29,40〜45,62,70,74,80,83,86,87,90,92,103,112,113,120,129,138,147,158,171,182,192,243,324:1;acid chrome violet K;acid Fuchsin;acid green 1,3,5,9,16,25,27,50;acid orange 6,7,8,10,12,50,51,52,56,63,74,95;acid
red 1,4,8,14,17,18,26,27,29,31,34,35,37,42,44,50,51,52,57,66,73,80,87,88,91,92,94,97,103,111,114,129,133,134,138,143,145,150,151,158,176,183,198,211,215,216,217,249,252,257,260,266,274;acid violet 6B,7,9,17,19;acid yellow 1,3,7,9,11,17,23,25,29,34,36,42,54,72,73,76,79,98,99,111,112,114,116,184,243;Food Yellow 3;及びこれらの染料の誘導体が挙げられる。
acid alizarin violet N;acid black 1,2,24,48;acid blue 1,7,9,15,18,23,25,27,29,40〜45,62,70,74,80,83,86,87,90,92,103,112,113,120,129,138,147,158,171,182,192,243,324:1;acid chrome violet K;acid Fuchsin;acid green 1,3,5,9,16,25,27,50;acid orange 6,7,8,10,12,50,51,52,56,63,74,95;acid
red 1,4,8,14,17,18,26,27,29,31,34,35,37,42,44,50,51,52,57,66,73,80,87,88,91,92,94,97,103,111,114,129,133,134,138,143,145,150,151,158,176,183,198,211,215,216,217,249,252,257,260,266,274;acid violet 6B,7,9,17,19;acid yellow 1,3,7,9,11,17,23,25,29,34,36,42,54,72,73,76,79,98,99,111,112,114,116,184,243;Food Yellow 3;及びこれらの染料の誘導体が挙げられる。
また、上記以外の、アゾ系、キサンテン系、フタロシアニン系の酸性染料も好ましく、C.I.Solvent Blue 44、38;C.I.Solvent orange 45;Rhodamine B、Rhodamine 110等の酸性染料及びこれらの染料の誘導体も好ましく用いられる。
なかでも、染料としては、トリアリールメタン系、アントラキノン系、アゾメチン系、ベンジリデン系、オキソノール系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、アンスラピリドン系ピロメテン系から選ばれる着色剤であることが好ましい。
さらに、顔料と染料を組み合わせて使用してもよい。
さらに、顔料と染料を組み合わせて使用してもよい。
着色剤(B)の含有量は、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、1〜60質量%であることが好ましく、1〜30質量%であることがより好ましい。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、近赤外透過黒色色材(A)とは異なる1種又は2種以上の着色剤(例えば、黄色顔料、オレンジ顔料、赤色顔料、緑色顔料、紫色顔料、青色顔料及び黒色顔料等からなる群から選択される1種以上の着色剤)を含有することで、後に詳述する「膜厚0.5μmの膜を形成した際の、膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜630nmの範囲における標準偏差」をより低下させ得る。
この場合、着色剤(B)は、近赤外透過黒色色材(A)100質量部に対して1質量部から300質量部の範囲であり、好ましくは1質量部から200質量部の範囲である。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物が、着色剤(B)として顔料を含有する場合、その顔料の平均粒径は、300nm以下であることが好ましく、200nm以下であることがより好ましい。着色剤(B)としての顔料の平均粒径は、通常、10nm以上である。
この場合、着色剤(B)は、近赤外透過黒色色材(A)100質量部に対して1質量部から300質量部の範囲であり、好ましくは1質量部から200質量部の範囲である。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物が、着色剤(B)として顔料を含有する場合、その顔料の平均粒径は、300nm以下であることが好ましく、200nm以下であることがより好ましい。着色剤(B)としての顔料の平均粒径は、通常、10nm以上である。
前記した平均粒子径を有する近赤外透過黒色顔料(あるいは、前記した平均粒子径を有する近赤外透過黒色顔料と、着色剤(B)としての顔料との混合顔料)は、近赤外透過黒色顔料(あるいは前記混合顔料)を、好ましくは分散剤及び溶媒と混合した顔料混合液として、例えばビーズミル、ロールミル等の粉砕機を用いて、粉砕しつつ混合・分散することにより調製することができる。このようにして得られる顔料は、通常、顔料分散液の形態をとる。
−顔料の微細化−
本発明においては、微細でかつ整粒化された顔料を用いることが好ましい。顔料の微細化は、顔料と水溶性有機溶剤と水溶性無機塩類と共に高粘度な液状組成物を調製し、湿式粉砕装置等を使用して、応力を付加して摩砕する工程を経ることで達成される。
本発明においては、微細でかつ整粒化された顔料を用いることが好ましい。顔料の微細化は、顔料と水溶性有機溶剤と水溶性無機塩類と共に高粘度な液状組成物を調製し、湿式粉砕装置等を使用して、応力を付加して摩砕する工程を経ることで達成される。
顔料の微細化工程に使用される水溶性有機溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、イソブタノール、n−ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等を挙げることができる。
また、少量用いることで顔料に吸着して、廃水中に流失しない限りにおいては、水溶性は低いか、或いは、水溶性を有しない他の溶剤、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、ニトロベンゼン、アニリン、ピリジン、キノリン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ハロゲン化炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン等を用いてもよい。
顔料の微細化工程に使用する溶剤は、1種のみでもよく、必要に応じて2種類以上を混合して使用してもよい。
また、少量用いることで顔料に吸着して、廃水中に流失しない限りにおいては、水溶性は低いか、或いは、水溶性を有しない他の溶剤、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、ニトロベンゼン、アニリン、ピリジン、キノリン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ハロゲン化炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン等を用いてもよい。
顔料の微細化工程に使用する溶剤は、1種のみでもよく、必要に応じて2種類以上を混合して使用してもよい。
本発明において顔料の微細化工程に使用される水溶性無機塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化バリウム、硫酸ナトリウム等が挙げられる。
微細化工程における水溶性無機塩の使用量は顔料の1〜50質量倍であり、多い方が摩砕効果はあるが、より好ましい量は生産性の点で1〜10質量倍である。また、水分が1%以下の無機塩類を用いることが好ましい。
微細化工程における水溶性有機溶剤の使用量は、顔料100質量部に対して50質量部から300質量部の範囲であり、好ましくは100質量部から200質量部の範囲である。
微細化工程における水溶性無機塩の使用量は顔料の1〜50質量倍であり、多い方が摩砕効果はあるが、より好ましい量は生産性の点で1〜10質量倍である。また、水分が1%以下の無機塩類を用いることが好ましい。
微細化工程における水溶性有機溶剤の使用量は、顔料100質量部に対して50質量部から300質量部の範囲であり、好ましくは100質量部から200質量部の範囲である。
顔料の微細化工程における湿式粉砕装置の運転条件については特に制限はないが、粉砕メディアによる磨砕を効果的に進行させるため、装置がニーダーの場合の運転条件は、装置内のブレードの回転数は、10〜200rpmが好ましく、また2軸の回転比が相対的に大きいほうが摩砕効果が大きく好ましい。運転時間は乾式粉砕時間と併せて1時間〜8時間が好ましく、装置の内温は50〜150℃が好ましい。また粉砕メディアである水溶性無機塩は粉砕粒度が5〜50μmで粒子径の分布がシャープで、且つ球形が好ましい。
(顔料分散液の調製)
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、近赤外透過黒色色材(A)としての近赤外透過黒色顔料を含有する場合(あるいは、近赤外透過黒色色材(A)としての近赤外透過黒色顔料と、着色剤(B)としての顔料とを含有する場合)、この(これらの)顔料を必要により、顔料分散剤、有機溶剤、顔料誘導体、および高分子化合物等のその他の成分等と共に分散して、顔料分散液を調製し、得られた顔料分散液を、(C)光重合開始剤、(D)重合性化合物、及び必要により加えられるその他の成分と混合して調製することが好ましい。
以下に顔料分散液の組成、顔料分散液の調製の方法について詳述する。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、近赤外透過黒色色材(A)としての近赤外透過黒色顔料を含有する場合(あるいは、近赤外透過黒色色材(A)としての近赤外透過黒色顔料と、着色剤(B)としての顔料とを含有する場合)、この(これらの)顔料を必要により、顔料分散剤、有機溶剤、顔料誘導体、および高分子化合物等のその他の成分等と共に分散して、顔料分散液を調製し、得られた顔料分散液を、(C)光重合開始剤、(D)重合性化合物、及び必要により加えられるその他の成分と混合して調製することが好ましい。
以下に顔料分散液の組成、顔料分散液の調製の方法について詳述する。
顔料分散液の調製方法は、特に制限されないが、分散の方法としては、例えば、顔料と顔料分散剤等を予め混合して、ホモジナイザー等で予め分散しておいたものを、ジルコニアビーズ等を用いたビーズ分散機(例えば、GETZMANN社製のディスパーマット)等を用いて微分散させることによって行なえる。
<顔料分散剤>
顔料分散液の調製に用いうる顔料分散剤としては、高分子分散剤(分散樹脂とも言う)〔例えば、アミン基を有する樹脂(ポリアミドアミンとその塩など)、オリゴイミン系樹脂、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物〕、及び、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン等の界面活性剤、及び、顔料誘導体等を挙げることができる。
高分子分散剤は、その構造から更に直鎖状高分子、末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子に分類することができる。
また、高分子分散剤としては、酸価が60mgKOH/g以上(より好ましくは、酸価60mgKOH/g以上、300mgKOH/g以下)の樹脂も好適に挙げることができる。
高分子分散剤は、酸価が60mgKOH/g以上の樹脂、アミン基を有する樹脂、及び、オリゴイミン系樹脂からなる群から選ばれる1種以上であることが好ましい。これにより、近赤外透過黒色顔料の分散性をより向上でき、より多くの近赤外透過黒色顔料を組成物に含有させることができるため、可視光成分をより遮光することができる。その結果、可視光成分に由来のノイズがより少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過可能な赤外線透過フィルタを作成できる。
顔料分散液の調製に用いうる顔料分散剤としては、高分子分散剤(分散樹脂とも言う)〔例えば、アミン基を有する樹脂(ポリアミドアミンとその塩など)、オリゴイミン系樹脂、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物〕、及び、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン等の界面活性剤、及び、顔料誘導体等を挙げることができる。
高分子分散剤は、その構造から更に直鎖状高分子、末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子に分類することができる。
また、高分子分散剤としては、酸価が60mgKOH/g以上(より好ましくは、酸価60mgKOH/g以上、300mgKOH/g以下)の樹脂も好適に挙げることができる。
高分子分散剤は、酸価が60mgKOH/g以上の樹脂、アミン基を有する樹脂、及び、オリゴイミン系樹脂からなる群から選ばれる1種以上であることが好ましい。これにより、近赤外透過黒色顔料の分散性をより向上でき、より多くの近赤外透過黒色顔料を組成物に含有させることができるため、可視光成分をより遮光することができる。その結果、可視光成分に由来のノイズがより少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過可能な赤外線透過フィルタを作成できる。
顔料表面へのアンカー部位を有する末端変性型高分子としては、例えば、特開平3−112992号公報、特表2003−533455号公報等に記載の末端にりん酸基を有する高分子、特開2002−273191号公報等に記載の末端にスルホン酸基を有する高分子、特開平9−77994号公報等に記載の有機色素の部分骨格や複素環を有する高分子などが挙げられる。また、特開2007−277514号公報に記載の高分子末端に2個以上の顔料表面へのアンカー部位(酸基、塩基性基、有機色素の部分骨格やヘテロ環等)を導入した高分子も分散安定性に優れ好ましい。
顔料表面へのアンカー部位を有するグラフト型高分子としては、例えば、特開昭54ー37082号公報、特表平8−507960号公報、特開2009−258668公報等に記載のポリ(低級アルキレンイミン)とポリエステルの反応生成物、特開平9−169821号公報等に記載のポリアリルアミンとポリエステルの反応生成物、特開平10−339949号、特開2004−37986号公報等に記載のマクロモノマーと、窒素原子モノマーとの共重合体、特開2003−238837号公報、特開2008−9426号公報、特開2008−81732号公報等に記載の有機色素の部分骨格や複素環を有するグラフト型高分子、特開2010−106268号公報等に記載のマクロモノマーと酸基含有モノマーの共重合体等が挙げられる。特に、特開2009−203462号公報に記載の塩基性基と酸性基を有する両性分散樹脂は、顔料分散物の分散性、分散安定性、及び着色感放射線性組成物が示す現像性の観点から特に好ましい。
顔料表面へのアンカー部位を有するグラフト型高分子をラジカル重合で製造する際に用いるマクロモノマーとしては、公知のマクロモノマーを用いることができ、東亜合成(株)製のマクロモノマーAA−6(末端基がメタクリロイル基であるポリメタクリル酸メチル)、AS−6(末端基がメタクリロイル基であるポリスチレン)、AN−6S(末端基がメタクリロイル基であるスチレンとアクリロニトリルの共重合体)、AB−6(末端基がメタクリロイル基であるポリアクリル酸ブチル)、ダイセル化学工業(株)製のプラクセルFM5(メタクリル酸2−ヒドロキシエチルのε−カプロラクトン5モル当量付加品)、FA10L(アクリル酸2−ヒドロキシエチルのε−カプロラクトン10モル当量付加品)、及び特開平2−272009号公報に記載のポリエステル系マクロモノマー等が挙げられる。これらの中でも、特に柔軟性且つ親溶剤性に優れるポリエステル系マクロモノマーが、顔料分散物の分散性、分散安定性、及び顔料分散物を用いた着色感放射線性組成物が示す現像性の観点から特に好ましく、更に、特開平2−272009号公報に記載のポリエステル系マクロモノマーで表されるポリエステル系マクロモノマーが最も好ましい。
顔料表面へのアンカー部位を有するブロック型高分子としては、特開2003−49110号公報、特開2009−52010号公報等に記載のブロック型高分子が好ましい。
顔料分散剤は、市販品としても入手可能であり、そのような具体例としては、BYKChemie社製「Disperbyk−101(ポリアミドアミン燐酸塩)、107(カルボン酸エステル)、110(酸基を含む共重合物)、130(ポリアミド)、161、162、163、164、165、166、170(高分子共重合物)」、「BYK−P104、P105(高分子量不飽和ポリカルボン酸)、EFKA社製「EFKA4047、4050〜4010〜4165(ポリウレタン系)、EFKA4330〜4340(ブロック共重合体)、4400〜4402(変性ポリアクリレート)、5010(ポリエステルアミド)、5765(高分子量ポリカルボン酸塩)、6220(脂肪酸ポリエステル)、6745(フタロシアニン誘導体)、6750(アゾ顔料誘導体)」、味の素ファンテクノ社製「アジスパーPB821、PB822、PB880、PB881」、共栄社化学社製「フローレンTG−710(ウレタンオリゴマー)」、「ポリフローNo.50E、No.300(アクリル系共重合体)」、楠本化成社製「ディスパロンKS−860、873SN、874、#2150(脂肪族多価カルボン酸)、#7004(ポリエーテルエステル)、DA−703−50、DA−705、DA−725」、花王社製「デモールRN、N(ナフタレンスルホン酸ホルマリン重縮合物)、MS、C、SN−B(芳香族スルホン酸ホルマリン重縮合物)」、「ホモゲノールL−18(高分子ポリカルボン酸)」、「エマルゲン920、930、935、985(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)」、「アセタミン86(ステアリルアミンアセテート)」、日本ルーブリゾール(株)製「ソルスパース5000(フタロシアニン誘導体)、22000(アゾ顔料誘導体)、13240(ポリエステルアミン)、3000、17000、27000(末端部に機能部を有する高分子)、24000、28000、32000、38500(グラフト型高分子)」、日光ケミカル社製「ニッコールT106(ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート)、MYS−IEX(ポリオキシエチレンモノステアレート)」、川研ファインケミカル(株)製 ヒノアクトT−8000E等、信越化学工業(株)製、オルガノシロキサンポリマーKP341、裕商(株)製「W001:カチオン系界面活性剤」、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン系界面活性剤、「W004、W005、W017」等のアニオン系界面活性剤、森下産業(株)製「EFKA−46、EFKA−47、EFKA−47EA、EFKAポリマー100、EFKAポリマー400、EFKAポリマー401、EFKAポリマー450」、サンノプコ(株)製「ディスパースエイド6、ディスパースエイド8、ディスパースエイド15、ディスパースエイド9100」等の高分子分散剤、(株)ADEKA製「アデカプルロニックL31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P−123」、及び三洋化成(株)製「イオネットS−20」等が挙げられる。
これらの顔料分散剤は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。本発明においては、特に、顔料誘導体と高分子分散剤とを組み合わせて使用することが好ましい。また、顔料分散剤は、前記顔料表面へのアンカー部位を有する末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子と共に、顔料分散剤として後述のアルカリ可溶性樹脂と併用して用いてもよい。なお、顔料分散剤として、後掲のアルカリ可溶性樹脂、一般式(ED)で表される化合物を使用してもよい。
顔料分散液における顔料分散剤の含有量としては、顔料100質量部に対して、1〜80質量部であることが好ましく、5〜70質量部がより好ましく、10〜60質量部であることが更に好ましい。
具体的には、高分子分散剤を用いる場合であれば、その使用量としては、顔料100質量部に対して、質量換算で5〜100部の範囲が好ましく、10〜80部の範囲であることがより好ましい。
ここで、顔料の量は、近赤外透過黒色顔料と、これとは異なる顔料(すなわち、着色剤(B)としての顔料)との総量を意味する。
具体的には、高分子分散剤を用いる場合であれば、その使用量としては、顔料100質量部に対して、質量換算で5〜100部の範囲が好ましく、10〜80部の範囲であることがより好ましい。
ここで、顔料の量は、近赤外透過黒色顔料と、これとは異なる顔料(すなわち、着色剤(B)としての顔料)との総量を意味する。
<顔料誘導体>
顔料分散液は、更に、顔料誘導体を含有することが好ましい。
顔料誘導体とは、有機顔料の一部分を、酸性基、塩基性基又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である。顔料誘導体としては、分散性及び分散安定性の観点から、酸性基又は塩基性基を有する顔料誘導体を含有することが好ましい。
顔料分散液は、更に、顔料誘導体を含有することが好ましい。
顔料誘導体とは、有機顔料の一部分を、酸性基、塩基性基又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である。顔料誘導体としては、分散性及び分散安定性の観点から、酸性基又は塩基性基を有する顔料誘導体を含有することが好ましい。
顔料誘導体を構成するための有機顔料としては、ジケトピロロピロール系顔料、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、ペリノン系顔料、ペリレン系顔料、チオインジゴ系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料、スレン系顔料、金属錯体系顔料等が挙げられる。
また、顔料誘導体が有する酸性基としては、スルホン酸、カルボン酸及びその4級アンモニウム塩が好ましく、カルボン酸基及びスルホン酸基がさらに好ましく、スルホン酸基が特に好ましい。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、特に三級アミノ基が好ましい。
また、顔料誘導体が有する酸性基としては、スルホン酸、カルボン酸及びその4級アンモニウム塩が好ましく、カルボン酸基及びスルホン酸基がさらに好ましく、スルホン酸基が特に好ましい。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、特に三級アミノ基が好ましい。
顔料誘導体としては、特に、キノリン系、ベンズイミダゾロン系及びイソインドリン系の顔料誘導体が好ましく、キノリン系及びベンズイミダゾロン系の顔料誘導体がさらに好ましい。
顔料分散液における顔料誘導体の含有量は、顔料の全質量に対し、1〜50質量%が好ましく、3〜30質量%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。
また、顔料誘導体を併用する場合、顔料誘導体の使用量としては、顔料100質量部に対し、質量換算で1〜30部の範囲にあることが好ましく、3〜20部の範囲にあることがより好ましく、5〜15部の範囲にあることが特に好ましい。
ここで、顔料の量は、近赤外透過黒色顔料と、これとは異なる顔料(すなわち、着色剤(B)としての顔料)との総量を意味する。
また、顔料誘導体を併用する場合、顔料誘導体の使用量としては、顔料100質量部に対し、質量換算で1〜30部の範囲にあることが好ましく、3〜20部の範囲にあることがより好ましく、5〜15部の範囲にあることが特に好ましい。
ここで、顔料の量は、近赤外透過黒色顔料と、これとは異なる顔料(すなわち、着色剤(B)としての顔料)との総量を意味する。
<有機溶剤>
顔料分散液は有機溶剤を含有することが好ましい。
有機溶剤は、顔料分散液中に含まれる各成分の溶解性や、顔料分散液を着色感放射線性組成物に応用した場合の塗布性などにより選択される。有機溶剤としては、エステル類、エーテル類、ケトン類、芳香族炭化水素類が用いられる。中でも、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが好ましく、後述する着色感放射線性組成物に含むことができる(F)有機溶剤を用いることも好ましい。
顔料分散液は有機溶剤を含有することが好ましい。
有機溶剤は、顔料分散液中に含まれる各成分の溶解性や、顔料分散液を着色感放射線性組成物に応用した場合の塗布性などにより選択される。有機溶剤としては、エステル類、エーテル類、ケトン類、芳香族炭化水素類が用いられる。中でも、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが好ましく、後述する着色感放射線性組成物に含むことができる(F)有機溶剤を用いることも好ましい。
顔料分散液における有機溶剤の含有量としては、50〜95質量%が好ましく、70〜90質量%がより好ましい。
<高分子化合物>
顔料分散液には、前記した各成分に加え、分散安定性の向上、顔料分散液を着色感放射線性組成物に応用した場合の現像性制御などの観点から、高分子化合物を更に含有してもよい。
顔料分散液には、前記した各成分に加え、分散安定性の向上、顔料分散液を着色感放射線性組成物に応用した場合の現像性制御などの観点から、高分子化合物を更に含有してもよい。
高分子化合物としては、例えば、ポリアミドアミンとその塩、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体(特に、カルボン酸基と側鎖に重合性基を含有する(メタ)アクリル酸系共重合体が好ましい。)、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等が挙げられる。このような高分子材料は、顔料の表面に吸着し、再凝集を防止するように作用するため、顔料表面へのアンカー部位を有する末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子が好ましく、例えば、複素環を含有するモノマーとエチレン性不飽和結合を有する重合性オリゴマーを共重合体単位として含むグラフト共重合体が挙げられる。
他の高分子材料としては、更に、ポリアミドアミン燐酸塩、高分子量不飽和ポリカルボン酸、ポリエーテルエステル、芳香族スルホン酸ホルマリン重縮合物、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエステルアミン、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートポリオキシエチレンモノステアレート等が挙げられる。
他の高分子材料としては、更に、ポリアミドアミン燐酸塩、高分子量不飽和ポリカルボン酸、ポリエーテルエステル、芳香族スルホン酸ホルマリン重縮合物、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエステルアミン、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートポリオキシエチレンモノステアレート等が挙げられる。
これらの高分子材料は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせ用いてもよい。
顔料分散液における高分子材料の含有量としては、顔料に対して、20〜80質量%が好ましく、30〜70質量%がより好ましく、40〜60質量%が更に好ましい。
顔料分散液における高分子材料の含有量としては、顔料に対して、20〜80質量%が好ましく、30〜70質量%がより好ましく、40〜60質量%が更に好ましい。
〔着色感放射線性組成物の調製〕
上記した組成物(典型的には、(A)近赤外透過黒色色材(例えば顔料分散液)及び必要によって着色剤(B)を含有する赤外線透過フィルタ用組成物)は、(C)光重合開始剤、(D)重合性化合物、および必要によって(E)紫外線吸収剤、(F)アルカリ可溶性樹脂、(G)有機溶剤、界面活性剤等の各成分を含有する、赤外線透過フィルタ用組成物である。
ここで、(A)近赤外透過黒色色材、(C)光重合開始剤、及び、(D)重合性化合物を含有する赤外線透過フィルタ用組成物は、着色感放射線性組成物(より好ましくは、黒色感放射線性組成物)とも言える。
この着色感放射線性組成物は、本発明の赤外線透過フィルタの形成に用いられ、例えば、着色感放射線性組成物を重合硬化させた着色硬化膜が赤外線透過フィルタとして使用される。
以下、本発明における組成物(特に着色感放射線性組成物)に更に含有され得る各成分について、詳細に説明する。
なお、本発明における組成物において、全固形分とは、組成物の全組成から有機溶剤を除いた成分の総質量をいう。
上記した組成物(典型的には、(A)近赤外透過黒色色材(例えば顔料分散液)及び必要によって着色剤(B)を含有する赤外線透過フィルタ用組成物)は、(C)光重合開始剤、(D)重合性化合物、および必要によって(E)紫外線吸収剤、(F)アルカリ可溶性樹脂、(G)有機溶剤、界面活性剤等の各成分を含有する、赤外線透過フィルタ用組成物である。
ここで、(A)近赤外透過黒色色材、(C)光重合開始剤、及び、(D)重合性化合物を含有する赤外線透過フィルタ用組成物は、着色感放射線性組成物(より好ましくは、黒色感放射線性組成物)とも言える。
この着色感放射線性組成物は、本発明の赤外線透過フィルタの形成に用いられ、例えば、着色感放射線性組成物を重合硬化させた着色硬化膜が赤外線透過フィルタとして使用される。
以下、本発明における組成物(特に着色感放射線性組成物)に更に含有され得る各成分について、詳細に説明する。
なお、本発明における組成物において、全固形分とは、組成物の全組成から有機溶剤を除いた成分の総質量をいう。
本明細書においては「アルキル基」は「直鎖、分岐、および環状」のアルキル基を示し、また置換基で置換されていても、無置換でもよい。
また、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、又は、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、又は、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、又は、いずれかを表す。
また、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、又は、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、又は、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、又は、いずれかを表す。
また、本明細書において、“単量体”と“モノマー”とは同義である。本明細書における単量体は、オリゴマーおよびポリマーと区別され、重量平均分子量が2,000以下の化合物をいう。本明細書において、重合性化合物とは、重合性官能基を有する化合物のことをいい、単量体であっても、ポリマーであってもよい。重合性官能基とは、重合反応に関与する基を言う。
また、本明細書における基(原子団)の表記において、置換及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「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。
本発明において「放射線」とは、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を含むものを意味する。
本発明において「放射線」とは、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等を含むものを意味する。
<(C)光重合開始剤>
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、(C)光重合開始剤を含むことが好ましい。
本発明における光重合開始剤(以下、単に「重合開始剤」ということがある。)としては、以下に述べる光重合開始剤として知られているものを用いることができる。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、(C)光重合開始剤を含むことが好ましい。
本発明における光重合開始剤(以下、単に「重合開始剤」ということがある。)としては、以下に述べる光重合開始剤として知られているものを用いることができる。
光重合開始剤としては、前記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、紫外線領域から可視の光線に対して感光性を有するものが好ましい。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活性剤であってもよく、モノマーの種類に応じてカチオン重合を開始させるような開始剤であってもよい。
また、光重合開始剤は、波長約300nm〜800nm(330nm〜500nmがより好ましい。)の範囲内に少なくとも約50の分子吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種含有していることが好ましい。
また、光重合開始剤は、波長約300nm〜800nm(330nm〜500nmがより好ましい。)の範囲内に少なくとも約50の分子吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種含有していることが好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有するもの、オキサジアゾール骨格を有するもの、など)、アシルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム誘導体等のオキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、ケトオキシムエーテル、アミノアセトフェノン化合物、ヒドロキシアセトフェノンなどが挙げられる。これらの中でも、オキシム化合物が好ましい。
前記トリアジン骨格を有するハロゲン化炭化水素化合物としては、例えば、若林ら著、Bull.Chem.Soc.Japan,42、2924(1969)記載の化合物、英国特許1388492号明細書記載の化合物、特開昭53−133428号公報記載の化合物、独国特許3337024号明細書記載の化合物、F.C.SchaeferなどによるJ.Org.Chem.;29、1527(1964)記載の化合物、特開昭62−58241号公報記載の化合物、特開平5−281728号公報記載の化合物、特開平5−34920号公報記載の化合物、米国特許第4212976号明細書に記載の化合物、などが挙げられる。
前記米国特許第4212976号明細書に記載されている化合物としては、例えば、オキサジアゾール骨格を有する化合物(例えば、2−トリクロロメチル−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(4−クロロフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(2−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリブロモメチル−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリブロモメチル−5−(2−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール;2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(4−クロルスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(4−メトキシスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−(4−n−ブトキシスチリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリプロモメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾールなど)などが挙げられる。
また、上記以外の重合開始剤として、アクリジン誘導体(例えば、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9,9’−アクリジニル)ヘプタンなど)、N−フェニルグリシンなど、ポリハロゲン化合物(例えば、四臭化炭素、フェニルトリブロモメチルスルホン、フェニルトリクロロメチルケトンなど)、クマリン類(例えば、3−(2−ベンゾフラノイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(2−ベンゾフロイル)−7−(1−ピロリジニル)クマリン、3−ベンゾイル−7−ジエチルアミノクマリン、3−(2−メトキシベンゾイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(4−ジメチルアミノベンゾイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3,3’−カルボニルビス(5,7−ジ−n−プロポキシクマリン)、3,3’−カルボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)、3−ベンゾイル−7−メトキシクマリン、3−(2−フロイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(4−ジエチルアミノシンナモイル)−7−ジエチルアミノクマリン、7−メトキシ−3−(3−ピリジルカルボニル)クマリン、3−ベンゾイル−5,7−ジプロポキシクマリン、7−ベンゾトリアゾール−2−イルクマリン、また、特開平5−19475号公報、特開平7−271028号公報、特開2002−363206号公報、特開2002−363207号公報、特開2002−363208号公報、特開2002−363209号公報などに記載のクマリン化合物など)、アシルホスフィンオキサイド類(例えば、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフェニルホスフィンオキサイド、LucirinTPOなど)、メタロセン類(例えば、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフロロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム、η5−シクロペンタジエニル−η6−クメニル−アイアン(1+)−ヘキサフロロホスフェート(1−)など)、特開昭53−133428号公報、特公昭57−1819号公報、同57−6096号公報、及び米国特許第3615455号明細書に記載された化合物などが挙げられる。
前記ケトン化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、4−メトキシベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4−ブロモベンゾフェノン、2−カルボキシベンゾフェノン、2−エトキシカルボニルベンゾフェノン、ベンゾフェノンテトラカルボン酸又はそのテトラメチルエステル、4,4’−ビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン類(例えば、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビスジシクロヘキシルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジヒドロキシエチルアミノ)ベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4−ジメチルアミノベンゾフェノン、4−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンジル、アントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、2−メチルアントラキノン、フェナントラキノン、キサントン、チオキサントン、2−クロル−チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、フルオレノン、2−ベンジル−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−1−ブタノン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルホリノ−1−プロパノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−〔4−(1−メチルビニル)フェニル〕プロパノールオリゴマー、ベンゾイン、ベンゾインエーテル類(例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンジルジメチルケタール)、アクリドン、クロロアクリドン、N−メチルアクリドン、N−ブチルアクリドン、N−ブチル−クロロアクリドンなどが挙げられる。
重合開始剤としては、ヒドロキシアセトフェノン化合物、アミノアセトフェノン化合物、及び、アシルホスフィン化合物も好適に用いることができる。より具体的には、例えば、特開平10−291969号公報に記載のアミノアセトフェノン系開始剤、特許第4225898号公報に記載のアシルホスフィンオキシド系開始剤も用いることができる。
ヒドロキシアセトフェノン系開始剤としては、IRGACURE−184、DAROCUR−1173、IRGACURE−500、IRGACURE−2959,IRGACURE−127(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。アミノアセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE−907、IRGACURE−369、及び、IRGACURE−379(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。アミノアセトフェノン系開始剤として、365nmまたは405nm等の長波光源に吸収波長がマッチングされた特開2009−191179号公報に記載の化合物も用いることができる。また、アシルホスフィン系開始剤としては市販品であるIRGACURE−819やDAROCUR−TPO(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
ヒドロキシアセトフェノン系開始剤としては、IRGACURE−184、DAROCUR−1173、IRGACURE−500、IRGACURE−2959,IRGACURE−127(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。アミノアセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE−907、IRGACURE−369、及び、IRGACURE−379(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。アミノアセトフェノン系開始剤として、365nmまたは405nm等の長波光源に吸収波長がマッチングされた特開2009−191179号公報に記載の化合物も用いることができる。また、アシルホスフィン系開始剤としては市販品であるIRGACURE−819やDAROCUR−TPO(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
重合開始剤として、より好ましくはオキシム化合物が挙げられる。
組成物が、重合開始剤としてオキシム化合物を含有することにより、組成物の塗布から露光までの時間(PCD:Post Coating Delay)に対するパターンの特性依存性(以下、単に、「PCD依存性」とも言う)が良好なものとなる。
オキシム化合物の具体例としては、特開2001−233842号公報記載の化合物、特開2000−80068号公報記載の化合物、特開2006−342166号公報記載の化合物を用いることができる。
組成物が、重合開始剤としてオキシム化合物を含有することにより、組成物の塗布から露光までの時間(PCD:Post Coating Delay)に対するパターンの特性依存性(以下、単に、「PCD依存性」とも言う)が良好なものとなる。
オキシム化合物の具体例としては、特開2001−233842号公報記載の化合物、特開2000−80068号公報記載の化合物、特開2006−342166号公報記載の化合物を用いることができる。
本発明で重合開始剤として好適に用いられるオキシム誘導体等のオキシム化合物としては、例えば、3−ベンゾイロキシイミノブタン−2−オン、3−アセトキシイミノブタン−2−オン、3−プロピオニルオキシイミノブタン−2−オン、2−アセトキシイミノペンタン−3−オン、2−アセトキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンゾイロキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、3−(4−トルエンスルホニルオキシ)イミノブタン−2−オン、及び2−エトキシカルボニルオキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オンなどが挙げられる。
オキシム化合物としては、J.C.S.Perkin II(1979年)pp.1653−1660)、J.C.S.Perkin II(1979年)pp.156−162、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年)pp.202−232、特開2000−66385号公報記載の化合物、特開2000−80068号公報、特表2004−534797号公報、特開2006−342166号公報の各公報に記載の化合物等が挙げられる。
市販品ではIRGACURE OXE−01(BASF社製)、IRGACURE OXE−02(BASF社製)、TR−PBG−304(常州強力電子新材料有限公司社製)も好適に用いられる。
市販品ではIRGACURE OXE−01(BASF社製)、IRGACURE OXE−02(BASF社製)、TR−PBG−304(常州強力電子新材料有限公司社製)も好適に用いられる。
また、上記以外のオキシム化合物として、カルバゾールのN位にオキシムが連結した特表2009−519904号公報に記載の化合物、ベンゾフェノン部位にヘテロ置換基が導入された米国特許7626957号公報に記載の化合物、色素部位にニトロ基が導入された特開2010−15025号公報および米国特許公開2009−292039号記載の化合物、国際公開特許2009−131189号公報に記載のケトオキシム系化合物、トリアジン骨格とオキシム骨格を同一分子内に含有する米国特許7556910号公報に記載の化合物、405nmに吸収極大を有しg線光源に対して良好な感度を有する特開2009−221114号公報記載の化合物などを用いてもよい。
好ましくはさらに、特開2007−231000号公報、及び、特開2007−322744号公報に記載される環状オキシム化合物に対しても好適に用いることができる。環状オキシム化合物の中でも、特に特開2010−32985号公報、特開2010−185072号公報に記載されるカルバゾール色素に縮環した環状オキシム化合物は、高い光吸収性を有し高感度化の観点から好ましい。
また、オキシム化合物の特定部位に不飽和結合を有する特開2009−242469号公報に記載の化合物も、重合不活性ラジカルから活性ラジカルを再生することで高感度化を達成でき好適に使用することができる。
また、オキシム化合物の特定部位に不飽和結合を有する特開2009−242469号公報に記載の化合物も、重合不活性ラジカルから活性ラジカルを再生することで高感度化を達成でき好適に使用することができる。
最も好ましくは、特開2007−269779号公報に示される特定置換基を有するオキシム化合物や、特開2009−191061号公報に示されるチオアリール基を有するオキシム化合物が挙げられる。
具体的には、オキシム化合物としては、下記一般式(OX−1)で表される化合物が好ましい。なお、オキシムのN−O結合が(E)体のオキシム化合物であっても、(Z)体のオキシム化合物であっても、(E)体と(Z)体との混合物であってもよい。
具体的には、オキシム化合物としては、下記一般式(OX−1)で表される化合物が好ましい。なお、オキシムのN−O結合が(E)体のオキシム化合物であっても、(Z)体のオキシム化合物であっても、(E)体と(Z)体との混合物であってもよい。
一般式(OX−1)中、R及びBは各々独立に一価の置換基を表し、Aは二価の有機基を表し、Arはアリール基を表す。
一般式(OX−1)中、Rで表される一価の置換基としては、一価の非金属原子団であることが好ましい。
前記一価の非金属原子団としては、アルキル基、アリール基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、複素環基、アルキルチオカルボニル基、アリールチオカルボニル基等が挙げられる。また、これらの基は、1以上の置換基を有していてもよい。また、前述した置換基は、さらに他の置換基で置換されていてもよい。
置換基としてはハロゲン原子、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基又はアリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキル基、アリール基等が挙げられる。
一般式(OX−1)中、Rで表される一価の置換基としては、一価の非金属原子団であることが好ましい。
前記一価の非金属原子団としては、アルキル基、アリール基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、複素環基、アルキルチオカルボニル基、アリールチオカルボニル基等が挙げられる。また、これらの基は、1以上の置換基を有していてもよい。また、前述した置換基は、さらに他の置換基で置換されていてもよい。
置換基としてはハロゲン原子、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基又はアリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキル基、アリール基等が挙げられる。
置換基を有していてもよいアルキル基としては、炭素数1〜30のアルキル基が好ましい。具体的には、特開2012−032556号公報段落0026等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
置換基を有していてもよいアリール基としては、炭素数6〜30のアリール基が好ましい。炭素数6〜30のアリール基が好ましい。具体的には、特開2012−032556号公報段落0027等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
置換基を有していてもよいアシル基としては、炭素数2〜20のアシル基が好ましい。具体的には、特開2012−032556号公報段落0028等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基としては、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基が好ましい。具体的には、特開2012−032556号公報段落0030等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
置換基を有していてもよいアリールオキシカルボニル基としては、具体的には、特開2012−032556号公報段落0030等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
置換基を有していてもよい複素環基としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子若しくはリン原子を含む、芳香族又は脂肪族の複素環が好ましい。
具体的には、具体的には、特開2012−032556号公報段落0031等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
具体的には、具体的には、特開2012−032556号公報段落0031等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
置換基を有していてもよいアルキルチオカルボニル基として具体的には、特開2012−032556号公報段落0032等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
置換基を有していてもよいアリールチオカルボニル基として具体的には、特開2012−032556号公報段落0033等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
前記一般式(OX−1)中、Bで表される一価の置換基としては、アリール基、複素環基、アリールカルボニル基、又は、複素環カルボニル基を表す。また、これらの基は1以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、前述した置換基が例示できる。また、前述した置換基は、さらに他の置換基で置換されていてもよい。
なかでも、特に好ましくは以下に示す構造である。
下記の構造中、Y、X、及びnは、後述する一般式(OX−2)におけるY、X、及びnとそれぞれ同義であり、好ましい例も同様である。
下記の構造中、Y、X、及びnは、後述する一般式(OX−2)におけるY、X、及びnとそれぞれ同義であり、好ましい例も同様である。
一般式(OX−1)中、Aで表される二価の有機基としては、炭素数1〜12のアルキレン基、シクロアルキレン基、アルキニレン基が挙げられる。また、これらの基は1以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、前述した置換基が例示できる。また、前述した置換基は、さらに他の置換基で置換されていてもよい。
中でも、式(OX−1)におけるAとしては、感度を高め、加熱経時による着色を抑制する点から、無置換のアルキレン基、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、ドデシル基)で置換されたアルキレン基、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基)で置換されたアルキレン基、アリール基(例えば、フェニル基、p−トリル基、キシリル基、クメニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナントリル基、スチリル基)で置換されたアルキレン基が好ましい。
中でも、式(OX−1)におけるAとしては、感度を高め、加熱経時による着色を抑制する点から、無置換のアルキレン基、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、ドデシル基)で置換されたアルキレン基、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基)で置換されたアルキレン基、アリール基(例えば、フェニル基、p−トリル基、キシリル基、クメニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナントリル基、スチリル基)で置換されたアルキレン基が好ましい。
一般式(OX−1)中、Arで表されるアリール基としては、炭素数6〜30のアリール基が好ましく、また、置換基を有していてもよい。置換基としては、先に置換基を有していてもよいアリール基の具体例として挙げた置換アリール基に導入された置換基と同様のものが例示できる。
なかでも、感度を高め、加熱経時による着色を抑制する点から、置換又は無置換のフェニル基が好ましい。
なかでも、感度を高め、加熱経時による着色を抑制する点から、置換又は無置換のフェニル基が好ましい。
式(OX−1)においては、前記Arと隣接するSとで形成される「SAr」の構造が、特開2012−032556号公報段落0040等に記載されている構造が好ましい。これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
オキシム化合物は、下記一般式(OX−2)で表される化合物であることが好ましい。
(一般式(OX−2)中、R及びXは各々独立に一価の置換基を表し、A及びYは各々独立に二価の有機基を表し、Arはアリール基を表し、nは0〜5の整数である。)
一般式(OX−2)におけるR、A、及びArは、前記一般式(OX−1)におけるR、A、及びArと同義であり、好ましい例も同様である。
一般式(OX−2)におけるR、A、及びArは、前記一般式(OX−1)におけるR、A、及びArと同義であり、好ましい例も同様である。
一般式(OX−2)中、Xで表される一価の置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、複素環基、ハロゲン原子が挙げられる。また、これらの基は1以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、前述した置換基が例示できる。また、前述した置換基は、さらに他の置換基で置換されていてもよい。
これらの中でも、一般式(OX−2)におけるXとしては、溶剤溶解性と長波長領域の吸収効率向上の点から、アルキル基が好ましい。
また、一般式(OX−2)におけるnは、0〜5の整数を表し、0〜2の整数が好ましい。
また、一般式(OX−2)におけるnは、0〜5の整数を表し、0〜2の整数が好ましい。
一般式(OX−2)中、Yで表される二価の有機基としては、以下に示す構造が挙げられる。なお、以下に示される基において、「*」は、一般式(OX−2)において、Yと隣接する炭素原子との結合位置を示す。
光重合開始剤としては、中でも、高感度化の観点から、下記に示す構造を有するものが好ましい。
さらに、オキシム化合物は、下記一般式(OX−3)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(OX−3)中、R及びXは各々独立に一価の置換基を表し、Aは二価の有機基を表し、Arはアリール基を表し、nは0〜5の整数である。
一般式(OX−3)におけるR、X、A、Ar、及び、nは、一般式(OX−2)におけるR、X、A、Ar、及び、nとそれぞれ同義であり、好ましい例も同様である。
一般式(OX−3)におけるR、X、A、Ar、及び、nは、一般式(OX−2)におけるR、X、A、Ar、及び、nとそれぞれ同義であり、好ましい例も同様である。
以下、好適に用いられるオキシム化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
オキシム化合物は、350nm〜500nmの波長領域に極大吸収波長を有するものであり、360nm〜480nmの波長領域に吸収波長を有するものであることが好ましく、365nm及び455nmの吸光度が高いものが特に好ましい。
オキシム化合物は、365nm又は405nmにおけるモル吸光係数は、感度の観点から、1,000〜300,000であることが好ましく、2,000〜300,000であることがより好ましく、5,000〜200,000であることが特に好ましい。
化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いることができるが、具体的には、例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Carry−5 spctrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いることができるが、具体的には、例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Carry−5 spctrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
本発明に用いられる光重合開始剤は、必要に応じて2種以上を組み合わせて使用してもよい。
光重合開始剤の赤外線透過フィルタ用組成物中における含有量(2種以上の場合は総含有量)としては、組成物の全固形分に対して、0.1〜20質量%の範囲が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%の範囲、特に好ましくは1〜8質量%の範囲である。この範囲内であると、良好な感度とパターン形成性が得られる。
光重合開始剤の赤外線透過フィルタ用組成物中における含有量(2種以上の場合は総含有量)としては、組成物の全固形分に対して、0.1〜20質量%の範囲が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%の範囲、特に好ましくは1〜8質量%の範囲である。この範囲内であると、良好な感度とパターン形成性が得られる。
赤外線透過フィルタ用組成物は、光重合開始剤のラジカル発生効率の向上、感光波長の長波長化の目的で、増感剤を含有していてもよい。本発明に用いることができる増感剤としては、前記した(C)光重合開始剤に対し、電子移動機構又はエネルギー移動機構で増感させるものが好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物に用いられる増感剤としては、例えば、特開2008−32803号公報の段落番号〔0101〕〜〔0154〕に記載される化合物が挙げられる。
組成物中における増感剤の含有量は、深部への光吸収効率と開始分解効率の観点から、固形分換算で、0.1質量%〜20質量%であることが好ましく、0.5質量%〜15質量%がより好ましい。
増感剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
組成物中における増感剤の含有量は、深部への光吸収効率と開始分解効率の観点から、固形分換算で、0.1質量%〜20質量%であることが好ましく、0.5質量%〜15質量%がより好ましい。
増感剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
<(D)重合性化合物>
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、(D)重合性化合物を含むことが好ましい。
重合性化合物としては、具体的には、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物から選ばれる。中でも、4官能以上の多官能重合性化合物が好ましく、5官能以上がさらに好ましい。
このような化合物群は当該産業分野において広く知られているものであり、本発明においてはこれらを特に限定なく用いることができる。これらは、例えば、モノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体及びオリゴマー、又はそれらの混合物並びにそれらの多量体などの化学的形態のいずれであってもよい。本発明における重合性化合物は一種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、(D)重合性化合物を含むことが好ましい。
重合性化合物としては、具体的には、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物から選ばれる。中でも、4官能以上の多官能重合性化合物が好ましく、5官能以上がさらに好ましい。
このような化合物群は当該産業分野において広く知られているものであり、本発明においてはこれらを特に限定なく用いることができる。これらは、例えば、モノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体及びオリゴマー、又はそれらの混合物並びにそれらの多量体などの化学的形態のいずれであってもよい。本発明における重合性化合物は一種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
より具体的には、モノマー及びそのプレポリマーの例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)やそのエステル類、アミド類、並びにこれらの多量体が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、及び不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類、並びにこれらの多量体である。また、ヒドロキシル基やアミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と、単官能若しくは多官能イソシアネート類或いはエポキシ類との付加反応物や、単官能若しくは多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基やエポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更に、ハロゲン基やトシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン等のビニルベンゼン誘導体、ビニルエーテル、アリルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
これらの具体的な化合物としては、特開2009−288705号公報の段落番号〔0095〕〜〔0108〕に記載されている化合物を本発明においても好適に用いることができる。
これらの具体的な化合物としては、特開2009−288705号公報の段落番号〔0095〕〜〔0108〕に記載されている化合物を本発明においても好適に用いることができる。
また、前記重合性化合物としては、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン基を有する、常圧下で100℃以上の沸点を持つエチレン性不飽和基を持つ化合物も好ましい。その例としては、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、等の単官能のアクリレートやメタアクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後(メタ)アクリレート化したもの、特公昭48−41708号、特公昭50−6034号、特開昭51−37193号各公報に記載されているようなウレタン(メタ)アクリレート類、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号各公報に記載されているポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタアクリレート及びこれらの混合物を挙げることができる。
多官能カルボン酸にグリシジル(メタ)アクリレート等の環状エーテル基とエチレン性不飽和基を有する化合物を反応させ得られる多官能(メタ)アクリレートなども挙げることができる。
また、好ましい重合性化合物として、特開2010−160418号、特開2010−129825号各公報、特許4364216号明細書等に記載される、フルオレン環を有し、エチレン性不飽和基を2官能以上有する化合物、カルド樹脂も使用することが可能である。
多官能カルボン酸にグリシジル(メタ)アクリレート等の環状エーテル基とエチレン性不飽和基を有する化合物を反応させ得られる多官能(メタ)アクリレートなども挙げることができる。
また、好ましい重合性化合物として、特開2010−160418号、特開2010−129825号各公報、特許4364216号明細書等に記載される、フルオレン環を有し、エチレン性不飽和基を2官能以上有する化合物、カルド樹脂も使用することが可能である。
また、常圧下で100℃以上の沸点を有し、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を持つ化合物としては、特開2008−292970号公報の段落番号[0254]〜[0257]に記載の化合物も好適である。
上記の他に、下記一般式(MO−1)〜(MO−5)で表される、ラジカル重合性モノマーも好適に用いることができる。なお、式中、Tがオキシアルキレン基の場合には、炭素原子側の末端がRに結合する。
前記一般式において、nは0〜14であり、mは1〜8である。一分子内に複数存在するR、T、は、各々同一であっても、異なっていてもよい。
前記一般式(MO−1)〜(MO−5)で表される重合性化合物の各々において、複数存在するRの少なくとも1つは、−OC(=O)CH=CH2、又は、−OC(=O)C(CH3)=CH2で表される基を表す。
前記一般式(MO−1)〜(MO−5)で表される重合性化合物の具体例としては、特開2007−269779号公報の段落番号0248〜段落番号0251に記載されている化合物を本発明においても好適に用いることができる。
前記一般式(MO−1)〜(MO−5)で表される重合性化合物の各々において、複数存在するRの少なくとも1つは、−OC(=O)CH=CH2、又は、−OC(=O)C(CH3)=CH2で表される基を表す。
前記一般式(MO−1)〜(MO−5)で表される重合性化合物の具体例としては、特開2007−269779号公報の段落番号0248〜段落番号0251に記載されている化合物を本発明においても好適に用いることができる。
また、特開平10−62986号公報において一般式(1)及び(2)としてその具体例と共に記載の前記多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後に(メタ)アクリレート化した化合物も、重合性化合物として用いることができる。
中でも、重合性化合物としては、ジペンタエリスリトールトリアクリレート(市販品としてはKAYARAD D−330;日本化薬株式会社製)、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としてはKAYARAD D−320;日本化薬株式会社製)ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート(市販品としてはKAYARAD D−310;日本化薬株式会社製)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(市販品としてはKAYARAD DPHA;日本化薬株式会社製)、及びこれらの(メタ)アクリロイル基がエチレングリコール、プロピレングリコール残基を介している構造が好ましい。
また、重合性化合物としては、2−(メタ)アクリロイロキシエチルカプロエートアシッドホスフェート(市販品としては日本化薬株式会社製のPM−20)、ウレタンアクリレート(市販品としては新中村化学社製のU−6LPA)なども好適に挙げられる。
これらのオリゴマータイプも使用できる。以下に好ましい重合性化合物の態様を示す。
また、重合性化合物としては、2−(メタ)アクリロイロキシエチルカプロエートアシッドホスフェート(市販品としては日本化薬株式会社製のPM−20)、ウレタンアクリレート(市販品としては新中村化学社製のU−6LPA)なども好適に挙げられる。
これらのオリゴマータイプも使用できる。以下に好ましい重合性化合物の態様を示す。
重合性化合物としては、多官能モノマーであって、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等の酸基を有していてもよい。エチレン性化合物が、上記のように混合物である場合のように未反応のカルボキシル基を有するものであれば、これをそのまま利用することができるが、必要において、上述のエチレン性化合物のヒドロキシル基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を導入してもよい。この場合、使用される非芳香族カルボン酸無水物の具体例としては、無水テトラヒドロフタル酸、アルキル化無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、アルキル化無水ヘキサヒドロフタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸が挙げられる。
本発明において、酸基を有するモノマーとしては、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルであり、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシル基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせた多官能モノマーが好ましく、
特に好ましくは、このエステルにおいて、脂肪族ポリヒドロキシ化合物がペンタエリスリトール及び/又はジペンタエリスリトールであるものである。市販品としては、例えば、東亞合成株式会社製の多塩基酸変性アクリルオリゴマーとして、M−510、M−520などが挙げられる。
特に好ましくは、このエステルにおいて、脂肪族ポリヒドロキシ化合物がペンタエリスリトール及び/又はジペンタエリスリトールであるものである。市販品としては、例えば、東亞合成株式会社製の多塩基酸変性アクリルオリゴマーとして、M−510、M−520などが挙げられる。
本発明における赤外線透過フィルタ用組成物には、これらの重合性化合物は1種を単独で用いてもよいが、重合性化合物の製造上、単一の化合物を得ることは難しいことから、2種以上を混合して用いてもよい。
また、必要に応じて重合性化合物として酸基を有しない多官能モノマーと酸基を有する多官能モノマーを併用してもよい。
酸基を有する多官能モノマーの好ましい酸価としては、0.1〜40mg−KOH/gであり、特に好ましくは5〜30mg−KOH/gである。多官能モノマーの酸価が低すぎると現像溶解特性が落ち、高すぎると製造や取扱いが困難になり光重合性能が落ち、画素の表面平滑性等の硬化性が劣るものとなる。従って、異なる酸基の多官能モノマーを2種以上併用する場合、或いは酸基を有しない多官能モノマーを併用する場合、全体の多官能モノマーとしての酸基が上記範囲に入るように調整することが好ましい。
また、必要に応じて重合性化合物として酸基を有しない多官能モノマーと酸基を有する多官能モノマーを併用してもよい。
酸基を有する多官能モノマーの好ましい酸価としては、0.1〜40mg−KOH/gであり、特に好ましくは5〜30mg−KOH/gである。多官能モノマーの酸価が低すぎると現像溶解特性が落ち、高すぎると製造や取扱いが困難になり光重合性能が落ち、画素の表面平滑性等の硬化性が劣るものとなる。従って、異なる酸基の多官能モノマーを2種以上併用する場合、或いは酸基を有しない多官能モノマーを併用する場合、全体の多官能モノマーとしての酸基が上記範囲に入るように調整することが好ましい。
また、重合性化合物として、カプロラクトン構造を有する多官能性単量体を含有することも好ましい態様である。
カプロラクトン構造を有する重合性化合物としては、その分子内にカプロラクトン構造を有する限り特に限定されるものではないが、例えば、トリメチロールエタン、ジトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グリセリン、ジグリセロール、トリメチロールメラミン等の多価アルコールと、(メタ)アクリル酸およびε−カプロラクトンをエステル化することにより得られる、ε−カプロラクトン変性多官能(メタ)アクリレートを挙げることができる。なかでも下記一般式(Z−1)で表されるカプロラクトン構造を有する多官能性単量体が好ましい。
カプロラクトン構造を有する重合性化合物としては、その分子内にカプロラクトン構造を有する限り特に限定されるものではないが、例えば、トリメチロールエタン、ジトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グリセリン、ジグリセロール、トリメチロールメラミン等の多価アルコールと、(メタ)アクリル酸およびε−カプロラクトンをエステル化することにより得られる、ε−カプロラクトン変性多官能(メタ)アクリレートを挙げることができる。なかでも下記一般式(Z−1)で表されるカプロラクトン構造を有する多官能性単量体が好ましい。
一般式(Z−1)中、6個のRは全てが下記一般式(Z−2)で表される基であるか、または6個のRのうち1〜5個が下記一般式(Z−2)で表される基であり、残余が下記一般式(Z−3)で表される基である。
一般式(Z−2)中、R1は水素原子またはメチル基を示し、mは1または2を示し、「*」は結合手であることを示す。
一般式(Z−3)中、R1は水素原子またはメチル基を示し、「*」は結合手であることを示す。)
このようなカプロラクトン構造を有する多官能性単量体は、例えば、日本化薬(株)からKAYARAD DPCAシリーズとして市販されており、DPCA−20(上記式(1)〜(3)においてm=1、式(2)で表される基の数=2、R1が全て水素原子である化合物)、DPCA−30(同式、m=1、式(2)で表される基の数=3、R1が全て水素原子である化合物)、DPCA−60(同式、m=1、式(2)で表される基の数=6、R1が全て水素原子である化合物)、DPCA−120(同式においてm=2、式(2)で表される基の数=6、R1が全て水素原子である化合物)等を挙げることができる。
本発明において、カプロラクトン構造を有する多官能性単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
本発明において、カプロラクトン構造を有する多官能性単量体は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
本発明における重合性化合物としては、炭素数が2以上のアルキレンオキシ基(エチレンオキシ基、プロピレンオキシ基、ブチレンオキシ基等)を含有する重合性化合物が好ましい。
炭素数が2以上のアルキレンオキシ基を含有する重合性化合物の中でも、下記一般式(i)又は(ii)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。
炭素数が2以上のアルキレンオキシ基を含有する重合性化合物の中でも、下記一般式(i)又は(ii)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。
一般式(i)及び(ii)中、Eは、各々独立に、−((CH2)yCH2O)−、又は−((CH2)yCH(CH3)O)−を表し、yは、各々独立に0〜10の整数を表し、Xは、各々独立に、アクリロイル基、メタクリロイル基、水素原子、又はカルボキシル基を表す。
一般式(i)中、Xで表されるアクリロイル基及びメタクリロイル基の合計は3個又は4個であり、mは各々独立に0〜10の整数を表し、各mの合計は0〜40の整数である。但し、各mの合計が0の場合、Xのうちいずれか1つはカルボキシル基である。
一般式(ii)中、Xで表されるアクリロイル基及びメタクリロイル基の合計は5個又は6個であり、nは各々独立に0〜10の整数を表し、各nの合計は0〜60の整数である。但し、各nの合計が0の場合、Xのうちいずれか1つはカルボキシル基である。
一般式(i)中、Xで表されるアクリロイル基及びメタクリロイル基の合計は3個又は4個であり、mは各々独立に0〜10の整数を表し、各mの合計は0〜40の整数である。但し、各mの合計が0の場合、Xのうちいずれか1つはカルボキシル基である。
一般式(ii)中、Xで表されるアクリロイル基及びメタクリロイル基の合計は5個又は6個であり、nは各々独立に0〜10の整数を表し、各nの合計は0〜60の整数である。但し、各nの合計が0の場合、Xのうちいずれか1つはカルボキシル基である。
一般式(i)中、mは、0〜6の整数が好ましく、0〜4の整数がより好ましい。また、各mの合計は、2〜40の整数が好ましく、2〜16の整数がより好ましく、4〜8の整数が特に好ましい。
一般式(ii)中、nは、0〜6の整数が好ましく、0〜4の整数がより好ましい。また、各nの合計は、3〜60の整数が好ましく、3〜24の整数がより好ましく、6〜12の整数が特に好ましい。
また、一般式(i)又は一般式(ii)中の−((CH2)yCH2O)−又は−((CH2)yCH(CH3)O)−は、酸素原子側の末端がXに結合する形態が好ましい。
一般式(ii)中、nは、0〜6の整数が好ましく、0〜4の整数がより好ましい。また、各nの合計は、3〜60の整数が好ましく、3〜24の整数がより好ましく、6〜12の整数が特に好ましい。
また、一般式(i)又は一般式(ii)中の−((CH2)yCH2O)−又は−((CH2)yCH(CH3)O)−は、酸素原子側の末端がXに結合する形態が好ましい。
一般式(i)又は(ii)で表される化合物は1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。特に、一般式(ii)において、6個のX全てがアクリロイル基である形態が好ましい。
一般式(i)又は(ii)で表される化合物は、従来公知の工程である、ペンタエリスリト−ル又はジペンタエリスリト−ルにエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを開環付加反応により開環骨格を結合する工程と、開環骨格の末端水酸基に、例えば(メタ)アクリロイルクロライドを反応させて(メタ)アクリロイル基を導入する工程と、から合成することができる。各工程はよく知られた工程であり、当業者は容易に一般式(i)又は(ii)で表される化合物を合成することができる。
一般式(i)、(ii)で表される化合物の中でも、ペンタエリスリトール誘導体及び/又はジペンタエリスリトール誘導体がより好ましい。
具体的には、下記式(a)〜(f)で表される化合物(以下、「例示化合物(a)〜(f)」ともいう。)が挙げられ、中でも、例示化合物(a)、(b)、(e)、(f)が好ましい。
具体的には、下記式(a)〜(f)で表される化合物(以下、「例示化合物(a)〜(f)」ともいう。)が挙げられ、中でも、例示化合物(a)、(b)、(e)、(f)が好ましい。
特に、重合性化合物としては、例示化合物(b)が効果的であり、本発明の効果を格段に向上させることができる。
一般式(i)、(ii)で表される重合性化合物の市販品としては、例えばサートマー社製のエチレンオキシ鎖を4個有する4官能アクリレートであるSR−494、日本化薬株式会社製のペンチレンオキシ鎖を6個有する6官能アクリレートであるDPCA−60、イソブチレンオキシ鎖を3個有する3官能アクリレートであるTPA−330などが挙げられる。
更に、重合性化合物としては、日本接着協会誌Vol.20、No.7(300〜308頁)に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用できる。
赤外線透過フィルタ用組成物中における重合性化合物の含有量としては、該組成物の全固形分に対して、2〜50質量%が好ましく、2〜30質量%がより好ましく、更には2〜25質量%がより好ましい。
<(E)紫外線吸収剤>
さらに、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、(E)紫外線吸収剤を含むことが好ましい。
紫外線吸収剤としては、波長365nmにおける1g当りの吸光係数が100超であってかつ波長400nm以上における1g当りの吸光係数が10以下である化合物である。なお、吸光係数は、紫外可視分光光度計(Varian社製、Carry−5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用いて0.01g/Lの濃度で測定される値である。
さらに、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、(E)紫外線吸収剤を含むことが好ましい。
紫外線吸収剤としては、波長365nmにおける1g当りの吸光係数が100超であってかつ波長400nm以上における1g当りの吸光係数が10以下である化合物である。なお、吸光係数は、紫外可視分光光度計(Varian社製、Carry−5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用いて0.01g/Lの濃度で測定される値である。
波長365nmにおける1g当りの吸光係数が100以下であると、紫外線吸収効果を得る為の添加量が多くなり処方尤度が低下する、波長400nm以上における1g当りの吸光係数が10を超えると、可視領域のデバイス分光に影響を与えるため好ましくない。
本発明における紫外線吸収剤としては、共役ジエン系化合物である下記一般式(I)で表される化合物が好ましい。この共役ジエン系化合物を用いると、特に低照度露光を行なった際のその後の現像性能変動が抑えられ、パターンの線幅、膜厚、分光スペクトル等のパターン形成性に関係する露光照度依存性をより効果的に抑制することができる。
前記一般式(I)において、R1及びR2は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基、又は炭素原子数6〜20のアリール基を表し、R1とR2とは互いに同一でも異なっていてもよいが、同時に水素原子を表すことはない。
R1、R2で表されるアルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基を有するアルキル基の置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、アシルアミノ基、アシル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヒドロキシ基、シアノ基、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、置換カルバモイル基、置換スルファモイル基、ニトロ基、置換アミノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基等が挙げられる。
R1、R2で表される炭素原子数6〜20のアリール基は、単環であっても縮合環であってもよく、置換基を有する置換アリール基、無置換のアリール基のいずれであってもよい。
また、R1及びR2は、窒素原子と共に、環状アミノ基を形成してもよい。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。
上記のうち、R1、R2としては、炭素数1〜8の低級のアルキル基(例えば、メチル、エチル、イソプロピル、ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、tert−ペンチル、ヘキシル、オクチル、2−エチルヘキシル、tert−オクチルなど)、又は置換もしくは無置換のフェニル基(例えば、トリル基、フェニル基、アニシル基、メシチル基、クロロフェニル基、2,4−ジーt−アミルフェニル基など)が好ましい。また、R1とR2とが結合して、式中のNで表される窒素原子を含んで環(例えば、ピペリジン環、ピロリジン環、モルホリン環など)を形成していることも好ましい。
前記一般式(I)において、R3及びR4は、電子吸引基を表す。ここで、電子吸引基は、ハメットの置換基定数σp値(以下、単に「σp値」という。)が、0.20以上1.0以下の電子吸引性基である。好ましくは、σp値が0.30以上0.8以下の電子吸引性基である。
ハメット則は、ベンゼン誘導体の反応又は平衡に及ぼす置換基の影響を定量的に論ずるために、1935年にL. P. Hammettにより提唱された経験則であるが、これは今日広く妥当性が認められている。ハメット則により求められた置換基定数には、σp値とσm値とがあり、これらの値は多くの一般的な成書に記載があるが、例えば、J.A. Dean編「Lange’s Handbook of Chemistry」第12版、1979年(Mc Graw−Hill)や「化学の領域増刊」、122号、96〜103頁、1979年(南江堂)、Chemical Reviews, 91巻、165頁〜195頁、1991年に詳しい。本発明では、これらの成書に記載の文献既知の値がある置換基にのみ限定されるという意味ではなく、その値が文献未知であってもハメット則に基づいて測定した場合にその範囲内に含まれる限り包含されることは勿論である。
ハメット則は、ベンゼン誘導体の反応又は平衡に及ぼす置換基の影響を定量的に論ずるために、1935年にL. P. Hammettにより提唱された経験則であるが、これは今日広く妥当性が認められている。ハメット則により求められた置換基定数には、σp値とσm値とがあり、これらの値は多くの一般的な成書に記載があるが、例えば、J.A. Dean編「Lange’s Handbook of Chemistry」第12版、1979年(Mc Graw−Hill)や「化学の領域増刊」、122号、96〜103頁、1979年(南江堂)、Chemical Reviews, 91巻、165頁〜195頁、1991年に詳しい。本発明では、これらの成書に記載の文献既知の値がある置換基にのみ限定されるという意味ではなく、その値が文献未知であってもハメット則に基づいて測定した場合にその範囲内に含まれる限り包含されることは勿論である。
前記σp値が、0.20以上1.0以下の電子吸引性基の具体例としては、アシル基、アシルオキシ基、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、ジアルキルホスホノ基、ジアリールホスホノ基、ジアリールホスフィニル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、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、アシルチオ基、スルファモイル基、チオシアネート基、チオカルボニル基、少なくとも2つ以上のハロゲン原子で置換されたアルキル基、少なくとも2つ以上のハロゲン原子で置換されたアルコキシ基、少なくとも2つ以上のハロゲン原子で置換されたアリールオキシ基、少なくとも2つ以上のハロゲン原子で置換されたアルキルアミノ基、少なくとも2つ以上のハロゲン原子で置換されたアルキルチオ基、σp値0.20以上の他の電子吸引性基で置換されたアリール基、複素環基、塩素原子、臭素原子、アゾ基、又はセレノシアネート基が挙げられる。これらの置換基のうち、更に置換基を有することが可能な基は、先に挙げたような置換基を更に有してもよい。
上記のうち、本発明においては、R3としては、シアノ基、−COOR5、−CONHR5、−COR5、−SO2R5より選択される基が好ましく、また、R4としては、シアノ基、−COOR6、−CONHR6、−COR6、−SO2R6より選択される基が好ましい。R5及びR6は、各々独立に、炭素原子数1〜20のアルキル基、又は炭素原子数6〜20のアリール基を表す。R5、R6で表される炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜20のアリール基は、前記R1、R2における場合と同義であり、好ましい態様も同様である。
これらのうち、R3、R4としては、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、特にアシル基、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、互いに結合して環を形成してもよい。
これらのうち、R3、R4としては、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、特にアシル基、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、互いに結合して環を形成してもよい。
また、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。また、他のモノマーとの共重合体であってもよい。
前記共重合体である場合、他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸、α−クロロアクリル酸、α−アルアクリル酸(例えば、メタクリル酸などのアクリル酸類から誘導されるエステル、好ましくは低級アルキルエステル及びアミド(例えば、アクリルアミド、メタアクリルアミド、t−ブチルアクリルアミド、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタアクリレート、n−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、n−へキシルアクリレート、オクチルメタアクリレート、及びラウリルメタアクリレート、メチレンビスアクリルアミド等))、ビニルエステル(例えば、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート及びビニルラウレート等)、アクリロ二トリル、メタアクリロ二トリル、芳香族ビニル化合物(例えば、スチレン及びその誘導体、例えばビニルトルエン、ジビニルベンゼン、ビニルアセトフェノン、スルホスチレン、及びスチレンスルフィン酸等)、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、ビニリデンクロライド、ビニルアルキルエーテル(例えば、ビニルエチルエーテル等)、マレイン酸エステル、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルピリジン、2−及び4−ビニルピリジン等がある。
このうち、特にアクリル酸エステル、メタアクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物が好ましい。
コモノマー化合物の2種以上を一緒に使用することもできる。例えば、n−ブチルアクリレートとジビニルベンゼン、スチレンとメチルメタアクリレート、メチルアクリレートとメタアクリレート酸等を使用できる。
前記共重合体である場合、他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸、α−クロロアクリル酸、α−アルアクリル酸(例えば、メタクリル酸などのアクリル酸類から誘導されるエステル、好ましくは低級アルキルエステル及びアミド(例えば、アクリルアミド、メタアクリルアミド、t−ブチルアクリルアミド、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタアクリレート、n−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、n−へキシルアクリレート、オクチルメタアクリレート、及びラウリルメタアクリレート、メチレンビスアクリルアミド等))、ビニルエステル(例えば、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート及びビニルラウレート等)、アクリロ二トリル、メタアクリロ二トリル、芳香族ビニル化合物(例えば、スチレン及びその誘導体、例えばビニルトルエン、ジビニルベンゼン、ビニルアセトフェノン、スルホスチレン、及びスチレンスルフィン酸等)、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、ビニリデンクロライド、ビニルアルキルエーテル(例えば、ビニルエチルエーテル等)、マレイン酸エステル、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルピリジン、2−及び4−ビニルピリジン等がある。
このうち、特にアクリル酸エステル、メタアクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物が好ましい。
コモノマー化合物の2種以上を一緒に使用することもできる。例えば、n−ブチルアクリレートとジビニルベンゼン、スチレンとメチルメタアクリレート、メチルアクリレートとメタアクリレート酸等を使用できる。
以下、前記一般式(I)で表される化合物の好ましい具体例〔例示化合物(1)〜(14)〕を示す。但し、本発明においては、これらに制限されるものではない。
前記一般式(I)で表される化合物は、特公昭44−29620号公報、特開53−128333号公報、特開昭61−169831号公報、特開昭63−53543号公報、特開昭63−53544号公報、特開昭63−56651号公報に記載の方法により合成することができる。
本発明においては、前記各種の紫外線吸収剤は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
赤外線透過フィルタ用組成物は、紫外線吸収剤を含んでも含まなくてもよいが、含む場合、紫外線吸収剤の含有量は、本発明の組成物の全固形分質量に対して、質量換算で、0.01%以上10%以下であることが好ましく、0.01%以上5%以下であることがより好ましい。
紫外線吸収剤の含有量がこの範囲未満であると、着色パターンにおける側壁の粗れが悪化し、微細なパターン形状(特に矩形)を精細に形成することができず、この範囲を越えると、感度が低下する。
赤外線透過フィルタ用組成物は、紫外線吸収剤を含んでも含まなくてもよいが、含む場合、紫外線吸収剤の含有量は、本発明の組成物の全固形分質量に対して、質量換算で、0.01%以上10%以下であることが好ましく、0.01%以上5%以下であることがより好ましい。
紫外線吸収剤の含有量がこの範囲未満であると、着色パターンにおける側壁の粗れが悪化し、微細なパターン形状(特に矩形)を精細に形成することができず、この範囲を越えると、感度が低下する。
また、前記(C)光重合開始剤に対する(E)紫外線吸収剤の比率(E/C)としては、質量基準で0.25〜1.25である。比率E/Cは、0.25未満であると、着色パターンにおける側壁の粗れが悪化し、微細なパターン形状(特に矩形)を精細に形成することができず、1.25を超えると、感度が低下する。中でも、比率E/Cは、前記同様の理由から、0.3〜1.1の範囲が好ましく、0.4〜1.0の範囲がより好ましい。
さらに、本発明の組成物は、(F)アルカリ可溶性樹脂、有機溶剤、界面活性剤などの成分を含むことができる。
<(F)アルカリ可溶性樹脂>
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、さらに(F)アルカリ可溶性樹脂を含有することも好ましい。アルカリ可溶性樹脂を含有することにより、現像性・パターン形成性が向上する。
アルカリ可溶性樹脂としては、線状有機高分子重合体であってもよく、分子(好ましくは、アクリル系共重合体、スチレン系共重合体を主鎖とする分子)中に少なくとも1つのアルカリ可溶性を促進する基を有するアルカリ可溶性樹脂の中から適宜選択することができる。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、さらに(F)アルカリ可溶性樹脂を含有することも好ましい。アルカリ可溶性樹脂を含有することにより、現像性・パターン形成性が向上する。
アルカリ可溶性樹脂としては、線状有機高分子重合体であってもよく、分子(好ましくは、アクリル系共重合体、スチレン系共重合体を主鎖とする分子)中に少なくとも1つのアルカリ可溶性を促進する基を有するアルカリ可溶性樹脂の中から適宜選択することができる。
アルカリ可溶性樹脂について説明する。
アルカリ可溶性樹脂としては、耐熱性の観点からは、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましく、現像性制御の観点からは、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。
アルカリ可溶性を促進する基(以下、酸基ともいう)としては、例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、フェノール性水酸基などが挙げられるが、有機溶剤に可溶で弱アルカリ水溶液により現像可能なものが好ましく、(メタ)アクリル酸が特に好ましいものとして挙げられる。これら酸基は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
前記重合後に酸基を付与しうるモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するモノマー、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有するモノマー、2−イソシアナートエチル(メタ)アクリレート等のイソシアネート基を有するモノマー等が挙げられる。これら酸基を導入するための単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。アルカリ可溶性バインダーに酸基を導入するには、例えば、酸基を有するモノマーおよび/または重合後に酸基を付与しうるモノマー(以下「酸基を導入するための単量体」と称することもある。)を、単量体成分として重合するようにすればよい。なお、重合後に酸基を付与しうるモノマーを単量体成分として酸基を導入する場合には、重合後に例えば後述するような酸基を付与するための処理が必要となる。
アルカリ可溶性樹脂としては、耐熱性の観点からは、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましく、現像性制御の観点からは、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、アクリル/アクリルアミド共重合体樹脂が好ましい。
アルカリ可溶性を促進する基(以下、酸基ともいう)としては、例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、フェノール性水酸基などが挙げられるが、有機溶剤に可溶で弱アルカリ水溶液により現像可能なものが好ましく、(メタ)アクリル酸が特に好ましいものとして挙げられる。これら酸基は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
前記重合後に酸基を付与しうるモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有するモノマー、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有するモノマー、2−イソシアナートエチル(メタ)アクリレート等のイソシアネート基を有するモノマー等が挙げられる。これら酸基を導入するための単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。アルカリ可溶性バインダーに酸基を導入するには、例えば、酸基を有するモノマーおよび/または重合後に酸基を付与しうるモノマー(以下「酸基を導入するための単量体」と称することもある。)を、単量体成分として重合するようにすればよい。なお、重合後に酸基を付与しうるモノマーを単量体成分として酸基を導入する場合には、重合後に例えば後述するような酸基を付与するための処理が必要となる。
アルカリ可溶性樹脂の製造には、例えば、公知のラジカル重合法による方法を適用することができる。ラジカル重合法でアルカリ可溶性樹脂を製造する際の温度、圧力、ラジカル開始剤の種類及びその量、溶媒の種類等々の重合条件は、当業者において容易に設定可能であり、実験的に条件を定めるようにすることもできる。
アルカリ可溶性樹脂としては、側鎖にカルボン酸を有するポリマーが好ましく、このようなポリマーとしては、特開2012−162684号公報段落0253等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
アルカリ可溶性樹脂としては、下記一般式(ED)で表される化合物(以下、適宜「エーテルダイマーとも称する。)に由来する繰り返し単位を有する樹脂(a)を含有することが好ましい。
樹脂(a)を用いることにより、本発明における組成物は、PCD依存性を良好なものにできる。
樹脂(a)を用いることにより、本発明における組成物は、PCD依存性を良好なものにできる。
一般式(ED)中、R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子又は炭化水素基を表す。
一般式(ED)中、R1及びR2で表される炭化水素基は、炭素数1〜25の炭化水素基であることが好ましい。
また、上記炭化水素基は、置換基を有していてもよい。
上記炭化水素基としては、特に制限はないが、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、t−アミル、ステアリル、ラウリル、2−エチルヘキシル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基;フェニル等のアリール基;シクロヘキシル、t−ブチルシクロヘキシル、ジシクロペンタジエニル、トリシクロデカニル、イソボルニル、アダマンチル、2−メチル−2−アダマンチル等の脂環式基;1−メトキシエチル、1−エトキシエチル等のアルコキシで置換されたアルキル基;ベンジル等のアリール基で置換されたアルキル基;等が挙げられる。これらの中でも特に、メチル、エチル、シクロヘキシル、ベンジル等のような酸や熱で脱離しにくい1級又は2級炭素の置換基が耐熱性の点で好ましい。
また、上記炭化水素基は、置換基を有していてもよい。
上記炭化水素基としては、特に制限はないが、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、t−アミル、ステアリル、ラウリル、2−エチルヘキシル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基;フェニル等のアリール基;シクロヘキシル、t−ブチルシクロヘキシル、ジシクロペンタジエニル、トリシクロデカニル、イソボルニル、アダマンチル、2−メチル−2−アダマンチル等の脂環式基;1−メトキシエチル、1−エトキシエチル等のアルコキシで置換されたアルキル基;ベンジル等のアリール基で置換されたアルキル基;等が挙げられる。これらの中でも特に、メチル、エチル、シクロヘキシル、ベンジル等のような酸や熱で脱離しにくい1級又は2級炭素の置換基が耐熱性の点で好ましい。
前記エーテルダイマーの具体例としては、特開2012−162684号公報段落0257等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
樹脂(a)を得るための単量体中におけるエーテルダイマーの割合は、特に制限されないが、全単量体成分中、2〜60質量%が好ましく、より好ましくは5〜55質量%、さらに好ましくは5〜50質量%である。
樹脂(a)は、エーテルダイマーと共に、その他の単量体を共重合させた共重合体であってもよい。
エーテルダイマーと共に共重合しうるその他の単量体としては、例えば、酸基を導入するための単量体、ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体、エポキシ基を導入するための単量体、及び、これら以外の他の共重合可能な単量体が挙げられる。このような単量体は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
酸基を導入するための単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸やイタコン酸等のカルボキシル基を有するモノマー、N−ヒドロキシフェニルマレイミド等のフェノール性水酸基を有するモノマー、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸無水物基を有するモノマー等が挙げられる。これらの中でも特に、(メタ)アクリル酸が好ましい。
また、酸基を導入するための単量体は、重合後に酸基を付与しうる単量体であってもよく、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する単量体、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有する単量体、2−イソシアナートエチル(メタ)アクリレート等のイソシアネート基を有する単量体等が挙げられる。ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体を用いる場合、重合後に酸基を付与しうる単量体を用いる場合、重合後に酸基を付与する処理を行う必要がある。重合後に酸基を付与する処理は、単量体の種類によって異なり、例えば、次の処理が挙げられる。水酸基を有する単量体を用いる場合であれば、例えば、コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、マレイン酸無水物等の酸無水物を付加させる処理が挙げられる。エポキシ基を有する単量体を用いる場合であれば、例えば、N−メチルアミノ安息香酸、N−メチルアミノフェノール等のアミノ基と酸基を有する化合物を付加させか、又は、例えば(メタ)アクリル酸のような酸を付加させた後に生じた水酸基に、例えば、コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、マレイン酸無水物等の酸無水物を付加させる処理が挙げられる。イソシアネート基を有する単量体を用いる場合であれば、例えば、2−ヒドロキシ酪酸等の水酸基と酸基を有する化合物を付加させる処理が挙げられる。
また、酸基を導入するための単量体は、重合後に酸基を付与しうる単量体であってもよく、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する単量体、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有する単量体、2−イソシアナートエチル(メタ)アクリレート等のイソシアネート基を有する単量体等が挙げられる。ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体を用いる場合、重合後に酸基を付与しうる単量体を用いる場合、重合後に酸基を付与する処理を行う必要がある。重合後に酸基を付与する処理は、単量体の種類によって異なり、例えば、次の処理が挙げられる。水酸基を有する単量体を用いる場合であれば、例えば、コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、マレイン酸無水物等の酸無水物を付加させる処理が挙げられる。エポキシ基を有する単量体を用いる場合であれば、例えば、N−メチルアミノ安息香酸、N−メチルアミノフェノール等のアミノ基と酸基を有する化合物を付加させか、又は、例えば(メタ)アクリル酸のような酸を付加させた後に生じた水酸基に、例えば、コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、マレイン酸無水物等の酸無水物を付加させる処理が挙げられる。イソシアネート基を有する単量体を用いる場合であれば、例えば、2−ヒドロキシ酪酸等の水酸基と酸基を有する化合物を付加させる処理が挙げられる。
樹脂(a)を得るための単量体が、酸基を導入するための単量体を含む場合、その含有割合は、特に制限されないが、全単量体成分中、5〜70質量%が好ましく、より好ましくは10〜60質量%である。
ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体としては、例えば、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸等のカルボキシル基を有するモノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸無水物基を有するモノマー;グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等のエポキシ基を有するモノマー;等が挙げられる。ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体を用いる場合、重合後にラジカル重合性二重結合を付与するための処理を行う必要がある。重合後にラジカル重合性二重結合を付与するための処理は、用いるラジカル重合性二重結合を付与しうるモノマーの種類によって異なり、例えば、次の処理が挙げられる。(メタ)アクリル酸やイタコン酸等のカルボキシル基を有するモノマーを用いる場合であれば、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等のエポキシ基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させる処理が挙げられる。無水マレイン酸や無水イタコン酸等のカルボン酸無水物基を有するモノマーを用いる場合であれば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させる処理が挙げられる。グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等のエポキシ基を有するモノマーを用いる場合であれば、(メタ)アクリル酸等の酸基とラジカル重合性二重結合とを有する化合物を付加させる処理が挙げられる。
樹脂(a)を得るための単量体が、ラジカル重合性二重結合を導入するための単量体を含む場合、その含有割合は、特に制限されないが、全単量体成分中、5〜70質量%が好ましく、より好ましくは10〜60質量%である。
エポキシ基を導入するための単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等が挙げられる。
樹脂(a)を得るための単量体が、エポキシ基を導入するための単量体を含む場合、その含有割合は、特に制限されないが、全単量体成分中、5〜70質量%が好ましく、より好ましくは10〜60質量%である。
樹脂(a)を得るための単量体が、エポキシ基を導入するための単量体を含む場合、その含有割合は、特に制限されないが、全単量体成分中、5〜70質量%が好ましく、より好ましくは10〜60質量%である。
他の共重合可能な単量体としては、例えば、特開2012−046629号公報段落0328等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
樹脂(a)を得るための単量体が、他の共重合可能な単量体を含む場合、その含有割合は特に制限されないが、95質量%以下が好ましく、85質量%以下であるのがより好ましい。
樹脂(a)の重量平均分子量は、特に制限されないが、着色感放射線性組成物の粘度、及び該組成物により形成される塗膜の耐熱性の観点から、好ましくは2000〜200000、より好ましくは5000〜100000であり、更に好ましくは5000〜20000である。
また、樹脂(a)が酸基を有する場合には、酸価が、好ましくは30〜500mgKOH/g、より好ましくは50〜400mgKOH/gであるのがよい。
また、樹脂(a)が酸基を有する場合には、酸価が、好ましくは30〜500mgKOH/g、より好ましくは50〜400mgKOH/gであるのがよい。
樹脂(a)は、少なくとも、エーテルダイマーを必須とする前記の単量体を重合することにより、容易に得ることができる。このとき、重合と同時にエーテルダイマーの環化反応が進行してテトラヒドロピラン環構造が形成される。
樹脂(a)の合成に適用される重合方法としては、特に制限はなく、従来公知の各種重合方法を採用することができるが、特に、溶液重合法によることが好ましい。詳細には、例えば、特開2004−300204号公報に記載される樹脂(a)の合成方法に準じて、樹脂(a)を合成することができる。
樹脂(a)の合成に適用される重合方法としては、特に制限はなく、従来公知の各種重合方法を採用することができるが、特に、溶液重合法によることが好ましい。詳細には、例えば、特開2004−300204号公報に記載される樹脂(a)の合成方法に準じて、樹脂(a)を合成することができる。
以下、樹脂(a)の例示化合物を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。下記に示す例示化合物の組成比はモル%である。
これらのアルカリ可溶性樹脂の中で好適なものとしては、特に、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体やベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/他ノモノマーカラナル多元共重合体が含まれる。この他、2−ヒドロキシエチルメタクリレートを共重合したもの、特開平7−140654号公報に記載の、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート/ポリメチルメタクリレートマクロモノマー/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ポリスチレンマクロモノマー/ベンジルメタクレート/メタクリル酸共重合体などが挙げられる。
また、本発明における組成物の架橋効率を向上させるために、重合性基を有したアルカリ可溶性樹脂を使用してもよい。
重合性基を有したアルカリ可溶性樹脂としては、アリル基、(メタ)アクリル基、アリルオキシアルキル基等を側鎖に含有したアルカリ可溶性樹脂等が有用である。これら重合性基を含有するアルカリ可溶性樹脂としては、予めイソシアネート基とOH基を反応させ、未反応のイソシアネート基を1つ残し、かつ(メタ)アクリロイル基を含む化合物とカルボキシル基を含むアクリル樹脂との反応によって得られるウレタン変性した重合性二重結合含有アクリル樹脂、カルボキシル基を含むアクリル樹脂と分子内にエポキシ基及び重合性二重結合を共に有する化合物との反応によって得られる不飽和基含有アクリル樹脂、酸ペンダント型エポキシアクリレート樹脂、OH基を含むアクリル樹脂と重合性二重結合を有する2塩基酸無水物を反応させた重合性二重結合含有アクリル樹脂、OH基を含むアクリル樹脂とイソシアネートと重合性基を有する化合物を反応させた樹脂、特開2002-229207号公報及び特開2003-335814号公報に記載されるα位又はβ位にハロゲン原子或いはスルホネート基などの脱離基を有するエステル基を側鎖に有する樹脂を塩基性処理を行うことで得られる樹脂などが好ましい。
重合性基を有したアルカリ可溶性樹脂としては、アリル基、(メタ)アクリル基、アリルオキシアルキル基等を側鎖に含有したアルカリ可溶性樹脂等が有用である。これら重合性基を含有するアルカリ可溶性樹脂としては、予めイソシアネート基とOH基を反応させ、未反応のイソシアネート基を1つ残し、かつ(メタ)アクリロイル基を含む化合物とカルボキシル基を含むアクリル樹脂との反応によって得られるウレタン変性した重合性二重結合含有アクリル樹脂、カルボキシル基を含むアクリル樹脂と分子内にエポキシ基及び重合性二重結合を共に有する化合物との反応によって得られる不飽和基含有アクリル樹脂、酸ペンダント型エポキシアクリレート樹脂、OH基を含むアクリル樹脂と重合性二重結合を有する2塩基酸無水物を反応させた重合性二重結合含有アクリル樹脂、OH基を含むアクリル樹脂とイソシアネートと重合性基を有する化合物を反応させた樹脂、特開2002-229207号公報及び特開2003-335814号公報に記載されるα位又はβ位にハロゲン原子或いはスルホネート基などの脱離基を有するエステル基を側鎖に有する樹脂を塩基性処理を行うことで得られる樹脂などが好ましい。
アルカリ可溶性樹脂の酸価としては好ましくは30mgKOH/g〜200mgKOH/g、より好ましくは50mgKOH/g〜150mgKOH/gであることが好ましく、70〜120mgKOH/gであることが最も好ましい。
また、アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、2,000〜50,000が好ましく、5,000〜30,000がさらに好ましく、7,000〜20,000が最も好ましい。
また、アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、2,000〜50,000が好ましく、5,000〜30,000がさらに好ましく、7,000〜20,000が最も好ましい。
アルカリ可溶性樹脂の赤外線透過フィルタ用組成物中における含有量としては、該組成物の全固形分に対して、1〜15質量%が好ましく、より好ましくは、2〜12質量%であり、特に好ましくは、3〜10質量%である。
<(G)有機溶剤>
本発明の組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、(G)有機溶剤を含有することが好ましい。
(G)有機溶剤の例としては、例えば、以下のものが挙げられる。
エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、オキシ酢酸アルキル(例えば、オキシ酢酸メチル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3−オキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、3−オキシプロピオン酸メチル、3−オキシプロピオン酸エチル等(例えば、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル等))、2−オキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:2−オキシプロピオン酸メチル、2−オキシプロピオン酸エチル、2−オキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル))、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸メチル及び2−オキシ−2−メチルプロピオン酸エチル(例えば、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル等、並びに、エーテル類として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート等、並びに、ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等、並びに、芳香族炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン等が好適に挙げられる。
本発明の組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、(G)有機溶剤を含有することが好ましい。
(G)有機溶剤の例としては、例えば、以下のものが挙げられる。
エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、オキシ酢酸アルキル(例えば、オキシ酢酸メチル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3−オキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、3−オキシプロピオン酸メチル、3−オキシプロピオン酸エチル等(例えば、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル等))、2−オキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:2−オキシプロピオン酸メチル、2−オキシプロピオン酸エチル、2−オキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル))、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸メチル及び2−オキシ−2−メチルプロピオン酸エチル(例えば、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル等、並びに、エーテル類として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート等、並びに、ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等、並びに、芳香族炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン等が好適に挙げられる。
有機溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機溶剤を2種以上組みあわせて用いる場合、特に好ましくは、上記の3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、及びプロピレングリコールメチルエーテルアセテートから選択される2種以上で構成される混合溶液である
有機溶剤を2種以上組みあわせて用いる場合、特に好ましくは、上記の3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、及びプロピレングリコールメチルエーテルアセテートから選択される2種以上で構成される混合溶液である
赤外線透過フィルタ用組成物に含まれる有機溶剤の量としては、組成物の全量に対し、10質量%〜90質量%であることが好ましく、20質量%〜80質量%であることがより好ましく、25質量%〜75質量%であることが更に好ましい。
<増感剤>
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、重合開始剤の開始種の発生効率の向上や感光波長の長波長化の目的で、増感剤を含有してもよい。増感剤としては、300nm〜450nmの波長領域に吸収波長を有する増感剤が挙げられる。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)は、重合開始剤の開始種の発生効率の向上や感光波長の長波長化の目的で、増感剤を含有してもよい。増感剤としては、300nm〜450nmの波長領域に吸収波長を有する増感剤が挙げられる。
増感剤としては、例えば、フェナントレン、アントラセン、ピレン、ペリレン、トリフェニレン、9,10−ジアルコキシアントラセンのような多核芳香族類、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガルのようなキサンテン類、チオキサントン類、シアニン類、メロシアニン類、フタロシアニン類、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルーのようなチアジン類、アクリジン類、アントラキノン類、スクアリウム類、クマリン類、フェノチアジン類、フェナジン類、スチリルベンゼン類、アゾ化合物、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、ジスチリルベンゼン類、カルバゾール類、ポルフィリン、スピロ化合物、キナクリドン、インジゴ、スチリル、ピリリウム化合物、ピロメテン化合物、ピラゾロトリアゾール化合物、ベンゾチアゾール化合物、バルビツール酸誘導体、チオバルビツール酸誘導体、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトンなどの芳香族ケトン化合物、N−アリールオキサゾリジノンなどのヘテロ環化合物などが挙げられる。
<連鎖移動剤>
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)には、用いる光重合開始剤によっては、連鎖移動剤を加えると好ましい。連鎖移動剤としては、N,N-ジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステルやチオール系化合物があげられ、チオール系化合物としては、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプト-1-フェニルベンズイミダゾール、3-メルカプトプロピオン酸、などを単独又は2種以上混合して使用することができる。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)には、用いる光重合開始剤によっては、連鎖移動剤を加えると好ましい。連鎖移動剤としては、N,N-ジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステルやチオール系化合物があげられ、チオール系化合物としては、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプト-1-フェニルベンズイミダゾール、3-メルカプトプロピオン酸、などを単独又は2種以上混合して使用することができる。
<重合禁止剤>
本発明における赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)においては、該着色感放射線性組成物の製造中又は保存中において、重合性化合物の不要な熱重合を阻止するために、少量の重合禁止剤を添加することが望ましい。
本発明に用いう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第一セリウム塩等が挙げられる。中でも、p−メトキシフェノールが好ましい。
重合禁止剤の添加量は、組成物の質量に対して、約0.01質量%〜約5質量%が好ましい。
本発明における赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)においては、該着色感放射線性組成物の製造中又は保存中において、重合性化合物の不要な熱重合を阻止するために、少量の重合禁止剤を添加することが望ましい。
本発明に用いう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第一セリウム塩等が挙げられる。中でも、p−メトキシフェノールが好ましい。
重合禁止剤の添加量は、組成物の質量に対して、約0.01質量%〜約5質量%が好ましい。
<基板密着剤>
さらに、本発明においては、基板密着性を向上させうる基板密着剤を、赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)に加えてもよい。
基板密着剤としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤を用いることが好ましい。シラン系カップリング剤としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、等が挙げられる。中でも、基板密着剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
さらに、本発明においては、基板密着性を向上させうる基板密着剤を、赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)に加えてもよい。
基板密着剤としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤を用いることが好ましい。シラン系カップリング剤としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、等が挙げられる。中でも、基板密着剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
基板密着剤の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物を露光、現像した際に、未露光部に残渣が残らないようにする観点から、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、0.1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上20質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上10質量%以下であることが特に好ましい。
<界面活性剤>
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)には、塗布性をより向上させる観点から、各種の界面活性剤を添加してもよい。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る。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)には、塗布性をより向上させる観点から、各種の界面活性剤を添加してもよい。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る。
特に、赤外線透過フィルタ用組成物は、フッ素系界面活性剤を含有することで、塗布液として調製したときの液特性(特に、流動性)がより向上することから、塗布厚の均一性や省液性をより改善することができる。
即ち、フッ素系界面活性剤を含有する組成物を適用した塗布液を用いて膜形成する場合においては、被塗布面と塗布液との界面張力を低下させることにより、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行える点で有効である。
即ち、フッ素系界面活性剤を含有する組成物を適用した塗布液を用いて膜形成する場合においては、被塗布面と塗布液との界面張力を低下させることにより、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行える点で有効である。
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3質量%〜40質量%が好適であり、より好ましくは5質量%〜30質量%であり、特に好ましくは7質量%〜25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、組成物中における溶解性も良好である。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、メガファックF171、同F172、同F173、同F176、同F177、同F141、同F142、同F143、同F144、同R30、同F437、同F475、同F479、同F482、同F554、同F780、同F781(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、同FC431、同FC171(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC1068、同SC−381、同SC−383、同S393、同KH−40(以上、旭硝子(株)製)等が挙げられる。
ノニオン系界面活性剤として具体的には、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン並びにそれらのエトキシレート及びプロポキシレート(例えば、グリセロールプロポキシレート、グリセリンエトキシレート等)、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル(BASF社製のプルロニックL10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、テトロニック304、701、704、901、904、150R1、ソルスパース20000(日本ルーブリゾール(株)製)等が挙げられる。
カチオン系界面活性剤として具体的には、フタロシアニン誘導体(商品名:EFKA−745、森下産業(株)製)、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社化学(株)製)、W001(裕商(株)製)等が挙げられる。
アニオン系界面活性剤として具体的には、W004、W005、W017(裕商(株)社製)等が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、トーレシリコーンDC3PA、トーレシリコーンSH7PA、トーレシリコーンDC11PA、トーレシリコーンSH21PA、トーレシリコーンSH28PA、トーレシリコーンSH29PA、トーレシリコーンSH30PA、トーレシリコーンSH8400(以上、東レ・ダウコーニング(株)製)、TSF−4440、TSF−4300、TSF−4445、TSF−4460、TSF−4452(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、KP341、KF6001、KF6002(以上、信越シリコーン株式会社製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上、ビックケミー社製)等が挙げられる。
界面活性剤は、1種のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせてもよい。
界面活性剤の添加量は、カラーフィルタ用組成物の全固形分に対して、0.001質量%〜2.0質量%が好ましく、より好ましくは0.005質量%〜1.0質量%である。
界面活性剤の添加量は、カラーフィルタ用組成物の全固形分に対して、0.001質量%〜2.0質量%が好ましく、より好ましくは0.005質量%〜1.0質量%である。
<その他成分>
本発明における赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)には、必要に応じて、N,N-ジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステルや2-メルカプトベンゾチアゾールなどの連鎖移動剤、アゾ系化合物や過酸化物系化合物などの熱重合開始剤、熱重合成分、膜の強度、感度を高める目的で多官能チオールやエポキシ化合物、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤、ジオクチルフタレートなどの可塑剤、低分子量有機カルボン酸などの現像性向上剤、その他充填剤、上記の特定バインダーやアルカリ可溶性樹脂以外の高分子化合物、酸化防止剤、凝集防止剤などの各種添加物を含有することができる。
また、現像後に後加熱で膜の硬化度を上げるために熱硬化剤を添加することができる。熱硬化剤としては、アゾ化合物、過酸化物等の熱重合開始剤、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、エポキシ化合物、スチレン化合物等があげられる。
本発明における赤外線透過フィルタ用組成物(典型的には、着色感放射線性組成物)には、必要に応じて、N,N-ジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステルや2-メルカプトベンゾチアゾールなどの連鎖移動剤、アゾ系化合物や過酸化物系化合物などの熱重合開始剤、熱重合成分、膜の強度、感度を高める目的で多官能チオールやエポキシ化合物、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤、ジオクチルフタレートなどの可塑剤、低分子量有機カルボン酸などの現像性向上剤、その他充填剤、上記の特定バインダーやアルカリ可溶性樹脂以外の高分子化合物、酸化防止剤、凝集防止剤などの各種添加物を含有することができる。
また、現像後に後加熱で膜の硬化度を上げるために熱硬化剤を添加することができる。熱硬化剤としては、アゾ化合物、過酸化物等の熱重合開始剤、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、エポキシ化合物、スチレン化合物等があげられる。
本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜650nmの範囲における最大値が20%以下であり、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長800nm〜1300nmの範囲における最小値が80%以上であることが好ましい。
上記光透過率に関する要件は、どのような手段によって達成されても良いが、例えば、近赤外透過黒色色材の種類及び含有量を調整することにより(より具体的には、近赤外透過黒色色材の種類及び含有量を、上記した好ましいものとすることにより)、上記光透過率の条件を好適に達成できる。
上記光透過率に関する要件は、どのような手段によって達成されても良いが、例えば、近赤外透過黒色色材の種類及び含有量を調整することにより(より具体的には、近赤外透過黒色色材の種類及び含有量を、上記した好ましいものとすることにより)、上記光透過率の条件を好適に達成できる。
また、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物は、膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜630nmの範囲における標準偏差が6.0以下であることが好ましく、4.0以下であることがより好ましく、3.0以下であることが特に好ましい。
上記光透過率に関する要件は、どのような手段によって達成されても良いが、例えば、近赤外透過黒色色材として、ビスベンゾフラノン系顔料を使用するとともに、膜中の顔料濃度が20〜80質量%、より好ましくは40〜80質量%、特に好ましくは50〜80質量%とすることにより、好適に達成し得る。
また、上記したように、近赤外透過黒色色材を、着色剤(B)としての有彩色の着色剤と組み合わせ使用することにより、上記標準偏差をより低下させることができる。
上記光透過率に関する要件は、どのような手段によって達成されても良いが、例えば、近赤外透過黒色色材として、ビスベンゾフラノン系顔料を使用するとともに、膜中の顔料濃度が20〜80質量%、より好ましくは40〜80質量%、特に好ましくは50〜80質量%とすることにより、好適に達成し得る。
また、上記したように、近赤外透過黒色色材を、着色剤(B)としての有彩色の着色剤と組み合わせ使用することにより、上記標準偏差をより低下させることができる。
〔着色感放射線性組成物の調製〕
本発明における赤外線透過フィルタ用組成物は、上記した近赤外透過黒色色材(近赤外透過黒色色材が近赤外透過黒色顔料である場合、顔料分散液を予め調製し使用することが好ましい)、光重合開始剤、重合性化合物、および必要によって紫外線吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、界面活性剤等の各成分と共に、攪拌混合し、必要によって、下記のようなろ過を施して、着色感放射線性組成物を調製することができる。
本発明における赤外線透過フィルタ用組成物は、上記した近赤外透過黒色色材(近赤外透過黒色色材が近赤外透過黒色顔料である場合、顔料分散液を予め調製し使用することが好ましい)、光重合開始剤、重合性化合物、および必要によって紫外線吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、界面活性剤等の各成分と共に、攪拌混合し、必要によって、下記のようなろ過を施して、着色感放射線性組成物を調製することができる。
本発明における着色感放射線性組成物は、異物の除去や欠陥の低減などの目的で、フィルタで濾過することが好ましい。従来からろ過用途等に用いられているものであれば特に限定されることなく用いることができる。例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂、ナイロン−6、ナイロン−6,6等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量を含む)等によるフィルタが挙げられる。これら素材の中でもポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)が好ましい。
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0.01〜2.5μm程度、さらに好ましくは0.01〜2.0μm程度である。この範囲とすることにより、後工程において均一及び平滑な着色感放射線性組成物の調製を阻害する、微細な異物を確実に除去することが可能となる。
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0.01〜2.5μm程度、さらに好ましくは0.01〜2.0μm程度である。この範囲とすることにより、後工程において均一及び平滑な着色感放射線性組成物の調製を阻害する、微細な異物を確実に除去することが可能となる。
フィルタを使用する際、異なるフィルタを組み合わせてもよい。その際、第1のフィルタでのフィルタリングは、1回のみでもよいし、2回以上行ってもよい。
また、上述した範囲内で異なる孔径の第1のフィルタを組み合わせてもよい。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照することができる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)又は株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択することができる。
第2のフィルタは、上述した第1のフィルタと同様の材料等で形成されたものを使用することができる。
例えば、第1のフィルタでのフィルタリングは、分散液のみで行い、他の成分を混合した後で、第2のフィルタリングを行ってもよい。
また、上述した範囲内で異なる孔径の第1のフィルタを組み合わせてもよい。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照することができる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)又は株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択することができる。
第2のフィルタは、上述した第1のフィルタと同様の材料等で形成されたものを使用することができる。
例えば、第1のフィルタでのフィルタリングは、分散液のみで行い、他の成分を混合した後で、第2のフィルタリングを行ってもよい。
〔着色感放射線性組成物による赤外線透過フィルタの製造〕
次に、本発明の赤外線透過フィルタ及びその製造方法について説明する。
本発明の赤外線透過フィルタは、上述の本発明の赤外線透過フィルタ用組成物より形成されるものであるが、基板上に、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(好ましくは着色感放射線性組成物)を用いてなる着色領域(着色パターン)(好ましくは、黒色領域(黒色パターン))を有することが好ましい。
以下、本発明の赤外線透過フィルタについて、その製造方法(本発明の赤外線透過フィルタの製造方法)を通じて詳述する。
次に、本発明の赤外線透過フィルタ及びその製造方法について説明する。
本発明の赤外線透過フィルタは、上述の本発明の赤外線透過フィルタ用組成物より形成されるものであるが、基板上に、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物(好ましくは着色感放射線性組成物)を用いてなる着色領域(着色パターン)(好ましくは、黒色領域(黒色パターン))を有することが好ましい。
以下、本発明の赤外線透過フィルタについて、その製造方法(本発明の赤外線透過フィルタの製造方法)を通じて詳述する。
本発明の赤外線透過フィルタを構成する着色画素の形成方法は、上記した着色感放射線性組成物を調製してフォトリソ法で設ける方法、あるいは上記した着色感放射線性組成物を調製し、インクジェット法で設ける方法等の方法が採用できる。
これらの中でも、着色感放射線性組成物を調製してフォトリソ法で設ける方法が、微細なパターンを任意の形状に設けることが容易であり好ましい態様である。
以下に、着色感放射線性組成物を調製して、フォトリソ法で各着色画素を設ける方法により、固体撮像素子用途の赤外線透過フィルタを作製する方法について述べるが、本発明の赤外線透過フィルタはこれに限定されるものではない。
これらの中でも、着色感放射線性組成物を調製してフォトリソ法で設ける方法が、微細なパターンを任意の形状に設けることが容易であり好ましい態様である。
以下に、着色感放射線性組成物を調製して、フォトリソ法で各着色画素を設ける方法により、固体撮像素子用途の赤外線透過フィルタを作製する方法について述べるが、本発明の赤外線透過フィルタはこれに限定されるものではない。
本発明の赤外線透過フィルタの製造方法は、上述した着色感放射線性組成物を基板上に付与して赤外線透過組成物層(着色層)を形成する工程(着色層形成工程)と、前記赤外線透過組成物層をパターン状に露光する工程(露光工程)と、露光後の前記赤外線透過組成物層を現像してパターンを形成する工程(現像工程)とを含むことを特徴とする。
<着色層形成工程>
着色層形成工程では、基板体上に、着色感放射線性組成物を塗布して該着色感放射線性組成物からなる着色層(赤外線透過組成物層)を形成する。
着色層形成工程では、基板体上に、着色感放射線性組成物を塗布して該着色感放射線性組成物からなる着色層(赤外線透過組成物層)を形成する。
本工程に用いうる基板としては、例えば、固体撮像素子に用いられるCCD、CMOS有機CMOSにおける光電変換素子基板、シリコン基板等や、液晶表示装置等に用いられる無アルカリガラス、ソーダガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラス、及びこれらに透明導電膜を付着させたもの等が挙げられる。これらの基板は、各画素を隔離するブラックマトリクスが形成されている場合もある。
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、物質の拡散防止或いは基板表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。
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、物質の拡散防止或いは基板表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。
基板上への本発明の着色感放射線性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塗布方法を適用することができる。
基板上に塗布された着色層(赤外線透過組成物層)の乾燥(プリベーク)は、ホットプレート、オーブン等で50℃〜140℃の温度で10秒〜300秒で行うことができる。
着色層の乾燥後(プリベーク後)の膜厚としては、0.55μm〜1.8μmの範囲であり、0.60μm以上1.8μm未満が好ましく、0.70μm以上1.6μm以下がより好ましく、0.80μm以上1.4μm以下が特に好ましい。
<露光工程>
露光工程では、前記着色層形成工程において形成された着色層(赤外線透過組成物層)を、パターン状に露光する。
本工程における露光においては、着色層の露光は、所定のマスクパターンを介して露光し、光照射された着色層部分だけを硬化させることによりことにより行うことが好ましい。露光に際して用いることができる放射線としては、特に、g線、h線、i線等の放射線が好ましく用いられ、特にi線が好ましい。照射量は30mJ/cm2〜1500mJ/cm2が好ましく、50mJ/cm2〜1000mJ/cm2がより好ましく、80mJ/cm2〜500mJ/cm2が最も好ましい。
露光工程では、前記着色層形成工程において形成された着色層(赤外線透過組成物層)を、パターン状に露光する。
本工程における露光においては、着色層の露光は、所定のマスクパターンを介して露光し、光照射された着色層部分だけを硬化させることによりことにより行うことが好ましい。露光に際して用いることができる放射線としては、特に、g線、h線、i線等の放射線が好ましく用いられ、特にi線が好ましい。照射量は30mJ/cm2〜1500mJ/cm2が好ましく、50mJ/cm2〜1000mJ/cm2がより好ましく、80mJ/cm2〜500mJ/cm2が最も好ましい。
<現像工程>
露光工程に次いで、アルカリ現像処理(現像工程)を行うことにより、露光後の未硬化部を現像液に溶出させ、光硬化した部分を残存させる。この現像工程により、着色画素からなるパターン状皮膜を形成することができる。
現像方式は、デイップ方式、シャワー方式、スプレー方式、パドル方式などいずれでもよく、これらにスウィング方式、スピン方式、超音波方式などを組み合わせてもよい。
現像液に触れる前に、被現像面を予め水等で湿しておいて、現像むらを防ぐこともできる。
露光工程に次いで、アルカリ現像処理(現像工程)を行うことにより、露光後の未硬化部を現像液に溶出させ、光硬化した部分を残存させる。この現像工程により、着色画素からなるパターン状皮膜を形成することができる。
現像方式は、デイップ方式、シャワー方式、スプレー方式、パドル方式などいずれでもよく、これらにスウィング方式、スピン方式、超音波方式などを組み合わせてもよい。
現像液に触れる前に、被現像面を予め水等で湿しておいて、現像むらを防ぐこともできる。
現像液としては、下地の回路などにダメージを起さない、有機アルカリ現像液が望ましい。現像温度としては、通常20℃〜30℃であり、現像時間は20〜90秒である。
現像液が含むアルカリ剤としては、例えば、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−[5、4、0]−7−ウンデセンなどの有機アルカリ性化合物、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の無機化合物等が挙げられる。
現像液としては、これらのアルカリ剤を濃度が0.001質量%〜10質量%、好ましくは0.01質量%〜1質量%となるように、純水で希釈したアルカリ性水溶液が好ましく使用される。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に現像後、純水で洗浄(リンス)して余剰の現像液を洗浄除去し、乾燥を施す。
現像液が含むアルカリ剤としては、例えば、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−[5、4、0]−7−ウンデセンなどの有機アルカリ性化合物、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の無機化合物等が挙げられる。
現像液としては、これらのアルカリ剤を濃度が0.001質量%〜10質量%、好ましくは0.01質量%〜1質量%となるように、純水で希釈したアルカリ性水溶液が好ましく使用される。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に現像後、純水で洗浄(リンス)して余剰の現像液を洗浄除去し、乾燥を施す。
なお、本発明の製造方法においては、上述した、着色層形成工程、露光工程、及び現像工程を行った後に、必要により、形成された着色パターンを後加熱(ポストベーク)や後露光により硬化する硬化工程を含んでいてもよい。ポストベークは、硬化を完全なものとするための現像後の加熱処理であり、通常100℃〜270℃の熱硬化処理を行う。
光を用いる場合には、g線、h線、i線、KrFやArFなどのエキシマレーザ、電子線、X線等により行うことができるが、既存の高圧水銀灯で20〜50℃程度の低温で行うことが好ましく、照射時間としては、10秒〜180秒、好ましくは30秒〜60秒である。後露光と後加熱との併用の場合、後露光を先に実施することが好ましい。
光を用いる場合には、g線、h線、i線、KrFやArFなどのエキシマレーザ、電子線、X線等により行うことができるが、既存の高圧水銀灯で20〜50℃程度の低温で行うことが好ましく、照射時間としては、10秒〜180秒、好ましくは30秒〜60秒である。後露光と後加熱との併用の場合、後露光を先に実施することが好ましい。
以上説明した、着色層形成工程、露光工程、及び現像工程(更に、必要により硬化工程)を行うことにより、赤外線透過フィルタが作製される。
なお、本発明の特定の分光特性を示す着色画素だけで赤外線透過フィルタを構成してもよいし、上記した分光特性を示す着色画素と、赤、緑、青、マゼンタ、黄、シアン、黒、無色等の着色画素とを有するカラーフィルタを構成してもよい。他の色の画素と共にカラーフィルタを構成する場合は、本発明の特定の分光特性を示す着色画素を先に設けても、後から設けてもよい。
なお、本発明の特定の分光特性を示す着色画素だけで赤外線透過フィルタを構成してもよいし、上記した分光特性を示す着色画素と、赤、緑、青、マゼンタ、黄、シアン、黒、無色等の着色画素とを有するカラーフィルタを構成してもよい。他の色の画素と共にカラーフィルタを構成する場合は、本発明の特定の分光特性を示す着色画素を先に設けても、後から設けてもよい。
本発明における着色感放射線性組成物は、例えば、塗布装置吐出部のノズル、塗布装置の配管部、塗布装置内等に付着した場合でも、公知の洗浄液を用いて容易に洗浄除去することができる。この場合、より効率の良い洗浄除去を行うためには、着色感放射線性組成物に含まれる有機溶剤として前掲した有機溶剤を洗浄液として用いることが好ましい。
また、特開平7−128867号公報、特開平7−146562号公報、特開平8−278637号公報、特開2000−273370号公報、特開2006−85140号公報、特開2006−291191号公報、特開2007−2101号公報、特開2007−2102号公報、特開2007−281523号公報などに記載の洗浄液も、本発明の着色感放射線性組成物の洗浄除去用の洗浄液として好適に用いることができる。
洗浄液としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、又はアルキレングリコールモノアルキルエーテルを用いることが好ましい。
洗浄液として用いうるこれら有機溶剤は、単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。
有機溶剤2種以上を混合する場合、水酸基を有する有機溶剤と水酸基を有しない有機溶剤とを混合してなる混合溶剤が好ましい。水酸基を有する有機溶剤と水酸基を有しない有機溶剤との質量比は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜80/20である。混合溶剤としては、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)とプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)の混合溶剤で、その比率が60/40であることが特に好ましい。
なお、着色感放射線性組成物に対する洗浄液の浸透性を向上させるために、洗浄液には、着色感放射線性組成物が含有しうる界面活性剤として前掲した界面活性剤を添加してもよい。
洗浄液としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、又はアルキレングリコールモノアルキルエーテルを用いることが好ましい。
洗浄液として用いうるこれら有機溶剤は、単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。
有機溶剤2種以上を混合する場合、水酸基を有する有機溶剤と水酸基を有しない有機溶剤とを混合してなる混合溶剤が好ましい。水酸基を有する有機溶剤と水酸基を有しない有機溶剤との質量比は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜80/20である。混合溶剤としては、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)とプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)の混合溶剤で、その比率が60/40であることが特に好ましい。
なお、着色感放射線性組成物に対する洗浄液の浸透性を向上させるために、洗浄液には、着色感放射線性組成物が含有しうる界面活性剤として前掲した界面活性剤を添加してもよい。
また、本発明の赤外線透過フィルタの製造方法によって製造された本発明の赤外線透過フィルタは、CCDセンサ、CMOSセンサ、有機CMOSセンサ、CIGSイメージセンサ等の固体撮像素子に好適に搭載されることができる。特に100万画素を超えるような高解像度のCCDセンサ、CMOSセンサ、有機CMOSセンサの固体撮像素子に搭載されることが好適である。本発明の赤外線透過フィルタは、例えば、CCD素子を構成する各画素の受光部と集光するためのマイクロレンズとの間に配置されることができる。
[赤外線センサー]
本発明の赤外線センサーは、本発明の赤外線透過フィルタを備える。本発明の赤外線センサーの構成としては、赤外線透過フィルタが備えられた構成であり、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。
本発明の赤外線センサーは、本発明の赤外線透過フィルタを備える。本発明の赤外線センサーの構成としては、赤外線透過フィルタが備えられた構成であり、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。
基板上に、固体撮像素子(CCDセンサ、CMOSセンサ、有機CMOSセンサ等)の受光エリアを構成する複数のフォトダイオード及びポリシリコン等からなる転送電極を有し、前記フォトダイオード及び前記転送電極上にフォトダイオードの受光部のみ開口したタングステン等からなる遮光膜を有し、遮光膜上に遮光膜全面及びフォトダイオード受光部を覆うように形成された窒化シリコン等からなるデバイス保護膜を有し、前記デバイス保護膜上に、本発明の赤外線透過フィルタを有する構成である。
更に、前記デバイス保護層上であって赤外線透過フィルタの下(基板に近い側)に集光手段(例えば、マイクロレンズ等。以下同じ)を有する構成や、赤外線透過フィルタ上に集光手段を有する構成等であってもよい。
更に、前記デバイス保護層上であって赤外線透過フィルタの下(基板に近い側)に集光手段(例えば、マイクロレンズ等。以下同じ)を有する構成や、赤外線透過フィルタ上に集光手段を有する構成等であってもよい。
なお、有機CMOSセンサは、光電変換層として薄膜のパンクロ感光性有機光電変換膜とCMOS信号読み出し基板を含んで構成され、光を捕捉しそれを電気信号に変換する役割を有機材料が担い、電気信号を外部に取り出す役割を無機材料が担う2層構成のハイブリッド構造であり、原理的には入射光に対して開口率を100%にすることができる。有機光電変換膜は構造フリーの連続膜でCMOS信号読みだし基板上に敷設できるので、高価な微細加工プロセスを必要とせず、画素微細化に適している。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。実施例6〜7は参考例と読み替えるものとする。なお、特に断りのない限り、「部」、「%」は、質量基準である。
〔顔料分散液B−1の調製〕
下記組成の混合液を、0.3mm径のジルコニアビーズを使用して、ビーズミル(減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製))で、近赤外透過黒色顔料が表1に示す平均粒径となるまで、混合、分散して、顔料分散液B−1を調製した。
・色材:BASF社製のIRGAPHOR BK 13.0部
・分散剤:下記分散樹脂1 5.2部
・有機溶剤:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)
81.8部
下記組成の混合液を、0.3mm径のジルコニアビーズを使用して、ビーズミル(減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製))で、近赤外透過黒色顔料が表1に示す平均粒径となるまで、混合、分散して、顔料分散液B−1を調製した。
・色材:BASF社製のIRGAPHOR BK 13.0部
・分散剤:下記分散樹脂1 5.2部
・有機溶剤:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)
81.8部
〔顔料分散液B−2〜B−16の調製〕
表1に記載の各成分を、表1に記載の量で使用した以外は、上記〔顔料分散液B−1の調製〕と同様の手法により、顔料分散液B−2〜B−16を調製した。
表1において、各成分の後の括弧内に記す数値は、当該成分の使用量(単位:部)を示す。
なお、近赤外透過黒色顔料を含有しない顔料分散液の調製においては、高圧分散機NANO−3000−10を用いた混合時間を3時間とした。
表1に記載の各成分を、表1に記載の量で使用した以外は、上記〔顔料分散液B−1の調製〕と同様の手法により、顔料分散液B−2〜B−16を調製した。
表1において、各成分の後の括弧内に記す数値は、当該成分の使用量(単位:部)を示す。
なお、近赤外透過黒色顔料を含有しない顔料分散液の調製においては、高圧分散機NANO−3000−10を用いた混合時間を3時間とした。
〔顔料の平均粒子径の測定〕
顔料分散液B−1〜B−3を、日機装(株)製のMICROTRACUPA 150を用い、近赤外透過黒色顔料の平均粒子径(体積基準)を測定した。測定結果を表1に示す。
顔料分散液B−1〜B−3を、日機装(株)製のMICROTRACUPA 150を用い、近赤外透過黒色顔料の平均粒子径(体積基準)を測定した。測定結果を表1に示す。
表中の各成分の略号及び略語の内容は、以下の通りである。下記分散樹脂1及び分散樹脂2中、各構造単位に併記される数値(主鎖繰り返し単位に併記される数値)は、当該構造単位のモル比を表す。側鎖の繰り返し部位に併記される数値は、当該繰り返し部位の繰り返し数を示す。
〔近赤外透過黒色色材(A)〕
前掲のものを使用した。
前掲のものを使用した。
〔着色剤(B)〕
Lumogen Black FK4280:BASF社製の黒色顔料
Lumogen Black FK4281:BASF社製の黒色顔料
Y139: C.I.Pigment Yellow 139
Y150: C.I.Pigment Yellow 150
R254: C.I.Pigment Red 254
G36: C.I.Pigment Green 36
PV23: C.I.Pigment Violet 23
B15:6: C.I.Pigment Blue 15:6
カーボンブラックMS−10E:三菱化学社製の黒色顔料
Lumogen Black FK4280:BASF社製の黒色顔料
Lumogen Black FK4281:BASF社製の黒色顔料
Y139: C.I.Pigment Yellow 139
Y150: C.I.Pigment Yellow 150
R254: C.I.Pigment Red 254
G36: C.I.Pigment Green 36
PV23: C.I.Pigment Violet 23
B15:6: C.I.Pigment Blue 15:6
カーボンブラックMS−10E:三菱化学社製の黒色顔料
〔分散剤関連〕
分散樹脂3:BASF社製のEFKA4401(アミン基を有する樹脂)
分散樹脂4:特開2009−69822号公報の段落[0172]及び[0173]に記載のアルカリ可溶性樹脂−3
分散樹脂5:ビックケミー社製のDISPERBYK−161
分散樹脂6:ビックケミー社製のDISPERBYK−110
分散樹脂4:特開2009−69822号公報の段落[0172]及び[0173]に記載のアルカリ可溶性樹脂−3
分散樹脂5:ビックケミー社製のDISPERBYK−161
分散樹脂6:ビックケミー社製のDISPERBYK−110
分散剤1:特開2009−69822号公報の段落[0175]に記載の分散剤−1
S12000:ループリゾール社製のソルパース12000
アクリル樹脂1:特開2012−18384号公報の段落[0083]に記載のアクリル樹脂
誘導体1:特開2012−18384号の段落[0090]に記載の顔料誘導体1
S12000:ループリゾール社製のソルパース12000
アクリル樹脂1:特開2012−18384号公報の段落[0083]に記載のアクリル樹脂
誘導体1:特開2012−18384号の段落[0090]に記載の顔料誘導体1
(実施例1〜10、比較例1〜6)
〔着色感放射線性組成物の調製〕
下表2に記載の成分を下表2に記載の量で混合して、それぞれ、実施例1〜10、比較例1〜6の着色感放射線性組成物を調製した。表2中における数値は、該当する成分の使用量(単位:質量部)を示す。
〔着色感放射線性組成物の調製〕
下表2に記載の成分を下表2に記載の量で混合して、それぞれ、実施例1〜10、比較例1〜6の着色感放射線性組成物を調製した。表2中における数値は、該当する成分の使用量(単位:質量部)を示す。
表2における各成分の内容について以下に示す。
・アルカリ可溶性樹脂2:特開2009−69822号公報の段落[0170]に記載のアルカリ可溶性樹脂−1(エポキシアクリレート樹脂)
・アルカリ可溶性樹脂3:特開2012−18384号公報の段落[0083]に記載のアクリル樹脂
・アルカリ可溶性樹脂3:特開2012−18384号公報の段落[0083]に記載のアクリル樹脂
・重合性化合物4:新中村化学社製U−6LPA(ウレタンアクリレート)
・重合性化合物5:日本化薬社製PM−21(2−(メタ)アクリロイロキシエチルカプロエートアシッドホスフェート)
・重合性化合物6:東亜合成社製アロニックスM−402
・重合性化合物5:日本化薬社製PM−21(2−(メタ)アクリロイロキシエチルカプロエートアシッドホスフェート)
・重合性化合物6:東亜合成社製アロニックスM−402
・A−1(近赤外透過黒色色材(A)):下記式(A−1)で表されるアゾ染料
・光重合開始剤2:特開2009−69822号公報の段落〔0177〕に記載の光重合開始剤−1(オキシム系開始剤)・光重合開始剤3:BASF社製IRGACURE OXE−02
・界面活性剤1:DIC株式会社製Megafac F−781Fの1.00質量%PGMEA溶液
・界面活性剤2:ビックケミージャパン社製のBYK−330の1.00質量%PGMEA溶液
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール
・界面活性剤2:ビックケミージャパン社製のBYK−330の1.00質量%PGMEA溶液
・重合禁止剤:p−メトキシフェノール
・有機溶剤1:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)
・有機溶剤2:3−メトキシブチルアセテート
・有機溶剤3:シクロヘキサノン
・有機溶剤2:3−メトキシブチルアセテート
・有機溶剤3:シクロヘキサノン
得られた各着色感放射線性組成物を用いて、分光特性を評価した。結果をまとめて表3に示す。
〔分光特性〕
各着色感放射線性組成物を、ガラス基板上に、スピンコートし、ポストベーク後の膜厚が0.5μmとなるように塗布し、100℃、120秒間ホットプレートで乾燥し、乾燥した後、さらに、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)を行った。
着色層を有する基板の、波長300〜1300nmの範囲における光透過率を、紫外可視近赤外分光光度計U−4100(日立ハイテク製)の分光光度計(ref.ガラス基板)を用いて測定した。
各着色感放射線性組成物を、ガラス基板上に、スピンコートし、ポストベーク後の膜厚が0.5μmとなるように塗布し、100℃、120秒間ホットプレートで乾燥し、乾燥した後、さらに、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)を行った。
着色層を有する基板の、波長300〜1300nmの範囲における光透過率を、紫外可視近赤外分光光度計U−4100(日立ハイテク製)の分光光度計(ref.ガラス基板)を用いて測定した。
(赤外線透過率)
上記〔分光特性〕に記載の測定方法に基づき、波長800nm〜1300nmの範囲における光透過率の最小値Xminを以下の評価基準に基づき評価した。<評価基準>
A: 80%≦Xmin
B: Xmin<80%
上記〔分光特性〕に記載の測定方法に基づき、波長800nm〜1300nmの範囲における光透過率の最小値Xminを以下の評価基準に基づき評価した。<評価基準>
A: 80%≦Xmin
B: Xmin<80%
(可視光透過率)
上記〔分光特性〕に記載の測定方法に基づき、波長400nm〜650nmの範囲における光透過率の最大値Ymaxを以下の評価基準に基づき評価した。<評価基準>
A: Ymax≦20%
B: 20%<Ymax
上記〔分光特性〕に記載の測定方法に基づき、波長400nm〜650nmの範囲における光透過率の最大値Ymaxを以下の評価基準に基づき評価した。<評価基準>
A: Ymax≦20%
B: 20%<Ymax
ここで、実施例1〜3及び6の着色感放射線性組成物においては、近赤外透過黒色色材の、赤外線透過フィルタ用組成物(ひいては、形成される膜)の全固形分に対する濃度は60質量%である。
また、実施例1において使用されたIRGAPHOR BKを、比較例で使用された、Lumogen Black FK4280、Lumogen Black FK4281、カーボンブラックMS−10E、C.I.Pigment Black 31、及び、C.I.Pigment Black 32の各々に置き換えた場合(使用量は実施例1におけるIRGAPHOR BKと同量)における上記の波長400nm〜650nmの範囲における光透過率の最大値Ymaxは、いずれも、30%を超えるものであった。
また、実施例1において使用されたIRGAPHOR BKを、比較例で使用された、Lumogen Black FK4280、Lumogen Black FK4281、カーボンブラックMS−10E、C.I.Pigment Black 31、及び、C.I.Pigment Black 32の各々に置き換えた場合(使用量は実施例1におけるIRGAPHOR BKと同量)における上記の波長400nm〜650nmの範囲における光透過率の最大値Ymaxは、いずれも、30%を超えるものであった。
(可視光吸光度)
上記〔分光特性〕に記載の測定方法に基づき、波長400nm〜630nmの範囲における吸光度の平均値Zaveを以下の評価基準に基づき評価した。評点が高いほど、可視光吸光度が高く、性能が優れていることを示す。
<評価基準>
5: 0.90≦Zave
4: 0.80≦Zave<0.90
3: 0.75≦Zave<0.80
2: 0.70≦Zave<0.75
1: Zave<0.70
上記〔分光特性〕に記載の測定方法に基づき、波長400nm〜630nmの範囲における吸光度の平均値Zaveを以下の評価基準に基づき評価した。評点が高いほど、可視光吸光度が高く、性能が優れていることを示す。
<評価基準>
5: 0.90≦Zave
4: 0.80≦Zave<0.90
3: 0.75≦Zave<0.80
2: 0.70≦Zave<0.75
1: Zave<0.70
(可視光平坦性)
上記〔分光特性〕に記載の測定方法に基づき、波長400nm〜630nmの範囲における光透過率の標準偏差σを以下の評価基準に基づき評価した。評点が高いほど、標準偏差が小さく、性能が優れていることを示す。なお、標準偏差σは、波長400nm〜630nmの範囲における光透過率のデータから、周知の計算ソフト等により容易に計算できるものである。
<評価基準>
5: 1.0<σ≦2.0
4: 2.0<σ≦3.0
3: 3.0<σ≦6.0
2: 6.0<σ≦10.0
1: 10.0<σ
上記〔分光特性〕に記載の測定方法に基づき、波長400nm〜630nmの範囲における光透過率の標準偏差σを以下の評価基準に基づき評価した。評点が高いほど、標準偏差が小さく、性能が優れていることを示す。なお、標準偏差σは、波長400nm〜630nmの範囲における光透過率のデータから、周知の計算ソフト等により容易に計算できるものである。
<評価基準>
5: 1.0<σ≦2.0
4: 2.0<σ≦3.0
3: 3.0<σ≦6.0
2: 6.0<σ≦10.0
1: 10.0<σ
以上の結果を表3に示す。
比較例の着色感放射線性組成物により形成された比較例の赤外線透過フィルタに比べ、実施例の着色感放射線性組成物により形成された実施例の赤外線透過フィルタは、いずれも、赤外光透過率が高く、可視光透過率が低く、可視光吸光度が高いものとなった。
よって、実施例の着色感放射線性組成物によれば、可視光成分に由来のノイズが少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過できることが分かった。
また、近赤外透過黒色色材を、吸光度が小さい範囲を補うよう、適切な着色剤と組み合わせて使用した実施例は、可視光平坦性がより向上した。
よって、実施例の着色感放射線性組成物によれば、可視光成分に由来のノイズが少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過できることが分かった。
また、近赤外透過黒色色材を、吸光度が小さい範囲を補うよう、適切な着色剤と組み合わせて使用した実施例は、可視光平坦性がより向上した。
〔赤外線透過フィルタの作製〕
実施例1〜10の着色感放射線性組成物の各々を、シリコンウェハ上に乾燥後の膜厚が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、1.4μm角の正方形ピクセルパターンが形成されるフォトマスクを用いて50〜750mJ/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シリコンウェハをスピン・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、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い、シリコンウェハ上に着色パターンを形成した。
着色パターンが形成されたシリコンウェハを純水でリンス処理を行い、その後スプレー乾燥した。
さらに、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、それぞれ、実施例1〜10の赤外線透過フィルタとしての、着色パターンを有するシリコンウェハを得た。
以上のようにして形成された実施例1〜10の赤外線透過フィルタは、いずれも、赤外光透過率が高く、可視光透過率が低く、可視光吸光度が高いものとなった。
よって、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物によれば、非常に薄くても(例えば厚さが0.5μm)、可視光成分等に由来のノイズが少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過可能な赤外線透過フィルタが得られることが分かった。
実施例1〜10の着色感放射線性組成物の各々を、シリコンウェハ上に乾燥後の膜厚が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、1.4μm角の正方形ピクセルパターンが形成されるフォトマスクを用いて50〜750mJ/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シリコンウェハをスピン・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、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い、シリコンウェハ上に着色パターンを形成した。
着色パターンが形成されたシリコンウェハを純水でリンス処理を行い、その後スプレー乾燥した。
さらに、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、それぞれ、実施例1〜10の赤外線透過フィルタとしての、着色パターンを有するシリコンウェハを得た。
以上のようにして形成された実施例1〜10の赤外線透過フィルタは、いずれも、赤外光透過率が高く、可視光透過率が低く、可視光吸光度が高いものとなった。
よって、本発明の赤外線透過フィルタ用組成物によれば、非常に薄くても(例えば厚さが0.5μm)、可視光成分等に由来のノイズが少ない状態で、赤外線(特に近赤外線)を透過可能な赤外線透過フィルタが得られることが分かった。
Claims (17)
- 近赤外透過黒色色材を含有する赤外線透過フィルタ用組成物であって、前記近赤外透過黒色色材がビスベンゾフラノン系顔料である、赤外線透過フィルタ用組成物。
- 前記ビスベンゾフラノン系顔料の平均粒径が50nm以下である、請求項1に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
- 更に、前記ビスベンゾフラノン系顔料とは異なる着色剤を含有する、請求項1又は2に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
- 前記着色剤が、黄色顔料及び青色顔料である請求項3に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
- 前記黄色顔料がC.I.Pigment Yellow 139であり、前記青色顔料がC.I.Pigment Blue 15:6である請求項4に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
- 更に、高分子分散剤を含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物であって、前記高分子分散剤が、酸価が60mgKOH/g以上の樹脂、アミン基を有する樹脂、及び、オリゴイミン系樹脂からなる群から選ばれる1種以上である、赤外線透過フィルタ用組成物。
- 更に、重合性化合物を含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
- 前記重合性化合物が、下記一般式(MO−1)〜(MO−5)で表されるラジカル重合性モノマーからなる群から選ばれる1種以上である、請求項7に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
前記一般式において、nは0〜14であり、mは1〜8である。一分子内に複数存在するR、T、は、各々同一であっても、異なっていてもよい。Tがオキシアルキレン基の場合には、炭素原子側の末端がRに結合する。
前記一般式(MO−1)〜(MO−5)で表される重合性化合物の各々において、複数存在するRの少なくとも1つは、−OC(=O)CH=CH2又は−OC(=O)C(CH3)=CH2で表される基を表す。 - 更に、光重合開始剤を含有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
- 更に、アルカリ可溶性樹脂を含有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
- 更に、界面活性剤を含有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
- 前記界面活性剤が、フッ素系界面活性剤である、請求項11に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
- 膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜630nmの範囲における標準偏差が6.0以下である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
- 膜厚0.5μmの膜を形成した際に、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長400〜650nmの範囲における最大値が20%以下であり、前記膜の厚み方向の光透過率の、波長800nm〜1300nmの範囲における最小値が80%以上である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物より形成される赤外線透過フィルタ。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の赤外線透過フィルタ用組成物を基板上に付与して、赤外線透過組成物層を形成する工程と、前記赤外線透過組成物層をパターン状に露光する工程と、露光後の前記赤外線透過組成物層を現像してパターンを形成する工程と、を有する赤外線透過フィルタの製造方法。
- 請求項15に記載の赤外線透過フィルタを含有する赤外線センサー。
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