JP4736147B2

JP4736147B2 - 赤外線吸収フィルタ

Info

Publication number: JP4736147B2
Application number: JP19927999A
Authority: JP
Inventors: 哲生下村; 晋哉尾道; 正典小林
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2019-07-13
Also published as: JP2001027705A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学フィルタに関するもので、特に可視光線領域に透過率が高く、赤外線を遮断する光学フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱線吸収フィルタや、ビデオカメラ視感度補正用フィルター、等には次に示されるような物が広く使われてきた。
▲１▼燐酸系ガラスに、銅や鉄などの金属イオンを含有したフィルター（特開昭６０−２３５７４０号公報、特開昭６２−１５３１４４号公報など）
▲２▼基板上に屈折率の異なる層を積層し、透過光を干渉させることで特定の波長を透過させる干渉フィルター（特開昭５５−２１０９１号公報、特開昭５９−１８４７４５号公報など）
▲３▼共重合体に銅イオンを含有するアクリル系樹脂フィルター（特開平６−３２４２１３号公報）
▲４▼バインダー樹脂に色素を分散した構成のフィルター（特開昭５７−２１４５８号公報、特開昭５７−１９８４１３号公報、特開昭６０−４３６０５号公報など）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来使用されてきた赤外線吸収フィルタには、それぞれ以下に示すような問題点があった。
前述▲１▼の方式では近赤外領域に急峻に吸収が有り、赤外線遮断率は非常に良好であるが、可視領域の赤色の一部も大きく吸収してしまい、透過色は青色に見える。ディスプレー用途では色バランスを重視され、このような場合、使用するのに困難である。また、ガラスであるために加工性にも問題がある。
前述▲２▼の方式の場合、光学特性は自由に設計でき、ほぼ設計と同等のフィルタを製造することが可能であるが、その為には、屈折率差のある層の積層枚数が非常に多くなり、製造コストが高くなる欠点がある。また、大面積を必要とする場合、全面積にわたって高い精度の膜厚均一性が要求され、製造が困難である。
前記▲３▼の方式の場合、▲１▼の方式の加工性は改善される。しかし▲１▼方式と同様に、急峻な吸収特性が有るが、やはり、赤色部分にも吸収が有りフィルタが青く見えてしまう問題点は変わらない。
前記▲４▼の方式は、赤外線吸収色素として、フタロシアニン系、ニッケル錯体系、アゾ化合物、ポリメチン系、ジフェニルメタン系、トリフェニルメタン系、キノン系、など多くの色素が持ちいられている。しかし、それぞれ単独では、吸収が不十分であったり、可視領域で特定の波長の吸収が有るなどの問題点を有している。さらに、同フィルターを高温下、や加湿下に長時間放置すると、色素の分解や、酸化が起こり可視領域での吸収が発生したり、赤外領域での吸収が無くなってしまうなどの問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、近赤外領域に急峻な吸収があり、可視領域の光透過性が高く、かつ可視領域に特定波長の大きな吸収を持つことがなく、更に加工性及び生産性が良好で、しかも熱的に安定な近赤外線吸収フィルタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような状況に鑑みなされたものであって、上記の課題を解決することができた赤外線吸収フィルタとは、以下の通りである。
【０００７】
第１の発明は、赤外線吸収色素と樹脂からなる赤外線吸収層を基材フィルムの両面に積層した赤外線吸収フィルタであって、前記赤外吸収色素として片方の層にはジイモニウム化合物及び含フッ素フタロシアニン系化合物を含有し、他方の層にはジイモニウム化合物を含まず含フッ素フタロシアニン系化合物を含有していることを特徴とする赤外線吸収フィルタである。
【０００８】
第２の発明は、前記赤外線吸収層を構成する樹脂がポリエステル樹脂であることを特徴とする前記第１の発明に記載の赤外線吸収フィルタである。
【０００９】
第３の発明は、前記第２の発明に記載のポリエステル樹脂の比重が１．０５〜１．３５の範囲にあり、前記ポリエステル樹脂中への赤外線吸収色素の溶解度が１重量％以上であることを特徴とする赤外線吸収フィルタである。
【００１０】
第４の発明は、前記基材フィルムが、全光線透過率が８９％以上のポリエステルフィルムであることを特徴とする前記第１乃至３の発明に記載の赤外線吸収フィルタである。
【００１２】
第６の発明は、前記赤外線吸収フィルタの最外層の少なくとも片面に剥離可能な保護フィルムがラミネートされていることを特徴とする第１乃至５の発明に記載の赤外線吸収フィルタである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の赤外線吸収フィルタにおける実施の形態を説明する。
【００１４】
本発明で使用する透明基材フィルムは、特に限定される物ではないが、ポリエステル系、アクリル系、セルロース系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリカーボネート、フェノール系、ウレタン系樹脂などから形成されたフィルムが挙げられるが、分散安定性及び環境負荷などの観点から、ポリエステルフィルムが好ましい。ポリエステルフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート又はこれらの樹脂の構成成分を主成分とする共重合体から形成された二軸配向ポリエステルフィルムが好ましく、中でもポリエチレンテレフタレートから形成された二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムが特に好ましい。
【００１５】
二軸配向ポリエステルフィルムを形成する樹脂として、ポリエステル共重合体を用いる場合、そのジカルボン酸成分としてはアジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、及び２，６−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、トリメリロット酸及びピロメリロット酸等の多官能カルボン酸等が用いられる。また、グリコール成分としてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、プロピレングリコール及びネオペンチルグリコール等の脂肪酸グリコール；ｐ−キシレングリコール等の芳香族グリコール；１，４−シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール；平均分子量が１５０〜２００００のポリエチレングリコール等が用いられる。好ましい共重合体の比率は２０％未満である。２０％以上ではフィルム強度、透明性、耐熱性が劣る場合がある。また、上記ポリエステル系樹脂には、各種の添加剤が含有されていても良い。添加剤として、例えば、帯電防止剤、ＵＶ吸収剤、安定剤等が挙げられる。また、本発明の基材ポリエステルフィルム中には、透明性の点から、易滑性付与を目的とした不活性粒子は添加しないことが望ましい。
【００１６】
また、二軸配向ポリエステルフィルムの原料であるポリエステル樹脂ペレットの固有粘度は、０．４５〜０．７０ｄｌ／ｇの範囲が好ましい。固有粘度が０．４５ｄｌ／ｇ未満であると、耐引き裂き性向上効果が悪化する。一方、固有粘度が０．７０ｄｌ／ｇを超えると、濾圧上昇が大きくなり高精度濾過が困難となる。
【００１７】
また、基材フィルムと赤外線吸収層との密着性を良くするために、前記基材フィルムの両面に易接着層を積層しておくことが好ましい。なかでも、未延伸または一軸延伸後のポリエステルフィルムの両面に易接着層を設け、その後少なくとも一軸方向に延伸・熱固定処理するインラインコート法により積層することが特に好ましい。インラインコート法により積層された易接着層に、適切な粒径の微粒子を含有させることにより滑り性をもたせておけば、良好な巻き取り性、キズ発生防止機能を付与することができる。このため、二軸配向ポリエステル中に微粒子を含有させる必要がなく、全光線透過率が８９％以上の高透明性を保持することができる。
【００１８】
前記易接着層の樹脂としては、共重合ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルグラフトポリエステル樹脂などが挙げられ、少なくとも１種以上を使用することが好ましい。
【００１９】
本発明の赤外線吸収フィルタには、基材ポリエステルフィルムの両面に赤外線吸収層が積層されている。赤外線吸収層は、赤外線吸収色素とバインダー樹脂からなる。
【００２０】
本発明では、基材フィルムの両面に積層されている赤外線吸収層の、片方の層にはジイモニウム化合物及び含フッ素フタロシアニン系化合物を含有し、他方の層には含フッ素フタロシアニン系化合物を含有している。ジイモニウム塩化合物は、ある特定の色素と混合させると、吸収特性が変化してしまうことがある。このような場合、ジイモニウム塩に影響を与える色素をそれを含んだ層とは別の層に入れることで、変色を防ぐことができる。
【００２１】
本発明で使用するジイモニウム化合物としては、一例として次のような物が挙げられる。日本化薬社製Kayasorb IRG−022、IRG−023があげられ、好ましくはIRG−022がよい。
【００２２】
また、本発明で使用する含フッ素フタロシアニン系化合物としては、日本触媒社製 Excolor IR１、IR2、IR3、IR4、TX-EX804K、TX-EX805K、EX-TX806K、TX-EX807K、TX-EX901K、TX-EX902K、TX-EX904Bなどが挙げられるが、好ましくは、IR1、TX-EX805Kがよい。
【００２３】
上記赤外吸収色素は一例であり、特に限定される物ではない。また、必要に応じて、さらに他の種類の色素を混合しても良い。
【００２４】
また、本発明において、前記赤外線吸収色素を分散する分散媒として、ガラス転移温度が８０℃以上である樹脂を用いることが、耐候性の点から必要である。前記分散媒樹脂のガラス転移温度は、９０℃以上がより好ましい。また、ガラス転移温度が高ければ、耐候性はより向上するが、ポリマーを基材フィルム等にコーティングする場合の適性より、ガラス転移温度は１５０℃以下が好ましい。
【００２５】
前記樹脂としてはポリエステル樹脂が好ましく、該ポリエステル樹脂の比重が１．０５〜１．３５の範囲にあり、前記ポリエステル樹脂中への赤外線吸収色素の溶解度が１重量％以上であるものがさらに好ましい。
【００２６】
本発明では、フィルムの両面に赤外線吸収層が積層されているため、その表面が平滑になり、量産時ロールとして巻き取ることが困難となる。そこで、前記赤外線吸収層の少なくとも片面に滑剤粒子を含有させ、赤外線吸収層表面に凹凸を形成させることにより滑り性を改善させることが好ましい。滑剤粒子は、赤外線吸収色素を分散させるバインダー樹脂ポリマー中に混合しておくことが好ましい。滑剤粒子としては、透明性の点より、可視光線の波長よりも短波長である平均粒子径が０．０１〜０．１μｍのシリカ、アルミナなどの金属酸化物や、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂の微粒子を使用するることができる。
【００２７】
また、本発明赤外線吸収フィルターでは耐光性を向上させる目的で、ＵＶ吸収剤を赤外線吸収層に含有させてもよい。
【００２８】
本発明では、基材フィルムの両面に赤外線吸収層を積層している。その積層方法は特に限定されるものではないが、一例として次に様な方法を用いることができる。例えば、一つのコーティングライン上に複数個のコーターヘッドを設けることにより、両面を同時にコーティングし両面同時に乾燥させる方法、または、はじめに片面にコーティングし乾燥させた後、再度裏面をコーティングし乾燥させる方法などが挙げられる。
【００２９】
本発明では、少なくとも２種類以上の赤外吸収色素が混合されていることにより、近赤外線領域に、広く吸収があり、また、可視光線領域でも、高い透過率でかつフラットであるために、フィルターがある特定の色に着色しているようなことはない。
【００３０】
【実施例】
次に、本発明の赤外線吸収フィルタについて、実施例をあげて具体的に説明する。
【００３１】
（実施例１）
分散媒となるベースポリエステルを以下の要領で製作した。
温度計、撹拌機を備えたオ−トクレ−ブ中に、
テレフタル酸ジメチル１３６重量部、
イソフタル酸ジメチル５８重量部
エチレングリコール９６重量部、
トリシクロデカンジメタノール１３７重量部
三酸化アンチモン０．０９重量部
を仕込み１７０〜２２０℃で１８０分間加熱してエステル交換反応を行った。次いで反応系の温度を２４５℃まで昇温し、系の圧力を１〜１０ｍｍＨｇとして１８０分間反応を続けることにより、共重合ポリエステル樹脂（Ａ１）を得た。共重合ポリエステル樹脂（Ａ１）の固有粘度は、０．４０、ガラス転移温度は９０℃であった。
【００３２】
また、ＮＭＲ分析による共重合組成比は、酸成分として、テレフタル酸が７１モル％、イソフタル酸が２９モル％であり、アルコール成分として、エチレングリコールが２８モル％、トリシクロデカンジメタノールが７２モル％であった。
【００３３】
次に、この樹脂を用いて表1に示すような組成で、赤外線吸収色素と製作した樹脂、溶剤をフラスコにいれ、加熱しながら攪拌し、色素及びバインダー樹脂を溶解して、表面コート用塗液とした。同様に、表２に示すような組成にて、裏面コート用塗液を調整した。更に表面コート用塗液を高透明性ポリエステルフィルム基材（東洋紡績製コスモシャインＡ４３００）に、ワイヤーバーＮｏ．１８（ワイヤー径：０．４６ｍｍ）を用いてコーティングし、１００℃で３０時間乾燥させた。乾燥後の表面のコーティング厚さは７μｍであった。次に、裏面コート用塗液を前記フィルムの裏面に、ワイヤーバーＮｏ．４６（ワイヤー径：１．１７ｍｍ）を用いてコーティングを行い、１００℃で３０時間乾燥させた。乾燥後の裏面のコーティング厚さは１５μｍであった。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【表２】

【００３６】
得られた赤外線吸収フィルムは、目視での色目はダークグレーであった。また、図１にその分光特性を示す。なお分光特性は自記分光光度計（日立Ｕ−３５００型）を用い、波長１５００〜２００ｎｍの範囲で測定した。図１に示すように、波長４００〜６５０ｎｍの可視領域においては吸収が平らで、波長７００ｎｍ以上では急峻な吸収があるフィルムが得られた。
【００３７】
得られたフィルムを温度６０℃、湿度９５％の雰囲気中に５００ｈｒ放置後、再度分光特性を測定した。得られた分光特性は図２に示す通り、近赤外吸収特性を維持しており、また色変化もほとんど見られなかった。
【００３８】
（実施例２）
実施例１で製作した表面コート液に、滑剤としてテフロン樹脂系微粒子（ヘキストインダストリー（株）社製 HOSTAFLON TF9202）をバインダー樹脂に対して０．１重量％添加し、十分に攪拌した。その後、実施例１と同様に高透明性ポリエステル基材フィルム（東洋紡績製コスモシャインＡ４３００）に、ワイヤーバーＮｏ．１８（ワイヤー径：０．４６ｍｍ）を用いてコーティングし、１００℃で３０時間乾燥させた。乾燥後のコーティング厚さは７μｍであった。次に、裏面コート液を前記フィルムの裏面に、ワイヤーバーＮｏ．４６（ワイヤー径：１．１７ｍｍ）を用いてコーティングを行い、１００℃で３０時間乾燥させた。乾燥後のフィルム裏面のコーティング厚さは１５μｍであった。得られたフィルムの表面には滑剤粒子による凹凸が観察され、２枚のフィルムを重ねた場合に密着してしまうことはなく、量産時にロール状に巻き取ったり、ロール状フィルムを巻き出しする際にも支障が無かった。
【００３９】
得られた赤外線吸収フィルムは、目視での色目はダークグレーであった。また、図３にその分光特性を示す。図３に示すように、波長４００〜６５０ｎｍの可視領域においては吸収が平らで、かつ波長７００ｎｍ以上では急峻な吸収があるフィルムが得られた。
【００４０】
得られたフィルムを温度６０℃、湿度９５％雰囲気中に５００ｈｒ放置後、再度分光特性を測定した。得られた分光特性は図４のように、近赤外吸収特性を維持しており、また色変化もほとんど見られなかった。
【００４１】
【実施例３】
実施例１で製作したフィルムの裏面のコーティング面に、フィルムの表面保護及び滑り性改善のために、ポリエチレン基材にエチレン酢酸ビニル系粘着剤が付いたフィルム（サンエー化研(株)社製 PACK２）を保護フィルムとしてラミネートした。ラミネートしたフィルムは、２枚のフィルムを重ねても密着してしまうことはなく、量産時にロール状に巻き取ったり、ロール状フィルムを巻き出しする際にも支障が無かった。
【００４２】
【比較例１】
赤外線吸収層に使用する樹脂として、東洋紡績製バイロンＲＶ２００（比重１．２６、ガラス転移温度６７℃）を用いて表３に示すような組成で、赤外線吸収色素とバインダー樹脂、溶剤を、フラスコにいれ、加熱しながら攪拌し、色素及びバインダー樹脂を溶解した。次に、溶解した樹脂を高透明性ポリエステルフィルム基材（東洋紡績製コスモシャインＡ４１００）に、ギャップが１００μｍのアプリケーターを用いて片面のみコーティングし、１００℃で３０時間乾燥させた。乾燥後のコーティング厚さは２５μｍであった。
【００４３】
【表３】

【００４４】
得られた赤外線吸収フィルムは、目視での色目が黄色みを帯びた褐色であった。また、図５にその分光特性を示す。図５に示すように、波長４００〜４５０ｎｍの可視領域においては吸収が見られ、見た目がやや黄ばんでいた。
【００４５】
得られたフィルムを温度６０℃、湿度９５％の雰囲気中に５００ｈｒ放置後、再度分光特性を測定した。得られた分光特性は図６のように、近赤外吸収特性を維持しており、また色変化もほとんど見られなかった。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の赤外線吸収フィルタは近赤外線領域に広く吸収を持ち、かつ可視領域の透過率が高く、特定の可視領域波長を大きく吸収することがないため、ビデオカメラ、ディスプレーなどに使用しても色ずれが少ない。また、環境安定性に優れ、長い期間での使用に耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の赤外線吸収フィルタの分光特性を示した説明図である。
【図２】実施例１の赤外線吸収フィルタを、温度６０℃、湿度９５％の雰囲気中に５００ｈｒ放置後の赤外線吸収フィルタの分光特性を示した説明図である。
【図３】実施例２の赤外線吸収フィルタの分光特性を示した説明図である。
【図４】実施例２の赤外線吸収フィルタを、温度６０℃、湿度９５％の雰囲気中に５００ｈｒ放置後の赤外線吸収フィルタの分光特性を示した説明図である。
【図５】比較例１の赤外線吸収フィルタの分光特性を示した説明図である。
【図６】比較例１の赤外線吸収フィルタを、温度６０℃、湿度９５％の雰囲気中に５００ｈｒ放置後の赤外線吸収フィルタの分光特性を示した説明図である。

Claims

赤外線吸収色素と樹脂からなる赤外線吸収層を基材フィルムの両面に積層した赤外線吸収フィルタであって、前記赤外吸収色素として片方の層にはジイモニウム化合物及び含フッ素フタロシアニン系化合物を含有し、他方の層にはジイモニウム化合物を含まず含フッ素フタロシアニン系化合物を含有していることを特徴とする赤外線吸収フィルタ。
前記赤外線吸収層を構成する樹脂がポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１記載の赤外線吸収フィルタ。
請求項２記載のポリエステル樹脂の比重が１．０５〜１．３５の範囲にあり、前記ポリエステル樹脂中への赤外線吸収色素の溶解度が１重量％以上であることを特徴とする赤外線吸収フィルタ。
前記基材フィルムが、全光線透過率が８９％以上のポリエステルフィルムであることを特徴とする請求項１乃至３記載の赤外線吸収フィルタ。
前記赤外線吸収フィルタの最外層の少なくとも片面に剥離可能な保護フィルムがラミネートされていることを特徴とする請求項１乃至４記載の赤外線吸収フィルタ。