JP6777745B2 - 組成物、膜の製造方法、近赤外線カットフィルタの製造方法、固体撮像素子の製造方法、画像表示装置の製造方法および赤外線センサの製造方法 - Google Patents
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Description
<1> 単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する近赤外線吸収化合物Aと、溶剤Bを含み、
溶剤Bは、溶解度パラメータが19.9MPa0.5以上22.3MPa0.5以下の範囲である溶剤B1と、溶解度パラメータが19.9MPa0.5未満であるか、または、溶解度パラメータが22.3MPa0.5を超える溶剤B2とを含み、
溶剤B中における溶剤B2の含有量が9質量%以下である、組成物。
<2> 溶剤B1が、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルおよび3−メトキシブタノールから選ばれる少なくとも1種である、<1>に記載の組成物。
<3> 溶剤B2が、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メチルエーテル、塩化メチレン、エチル−3−エトキシプロピオネート、N−メチル−2−ピロリドン、酢酸ブチルおよび乳酸エチルから選ばれる少なくとも1種である、<1>または<2>に記載の組成物。
<4> 更に、界面活性剤を含有する、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の組成物。
<5> 界面活性剤は、フッ素原子および硬化性基を有する化合物である、<4>に記載の組成物。
<6> 界面活性剤は、フルオロエーテル基および硬化性基を有する化合物である、<4>に記載の組成物。
<7> 界面活性剤は、フルオロエーテル基を有する繰り返し単位と、硬化性基を有する繰り返し単位とを有するポリマーである、<4>に記載の組成物。
<8> 界面活性剤を組成物の全固形分中に0.1〜12質量%含有する、<4>〜<7>のいずれか1つに記載の組成物。
<9> 更に、樹脂を含有する、<1>〜<8>のいずれか1つに記載の組成物。
<10> 更に、重合性化合物および光重合開始剤を含有する、<1>〜<9>のいずれか1つに記載の組成物。
<11> <1>〜<10>のいずれか1つに記載の組成物を支持体上に塗布する工程を含む、膜の製造方法。
<12> 更にパターンを形成する工程を含む、<11>に記載の膜の製造方法。
<13> <11>または<12>に記載の膜の製造方法を含む、近赤外線カットフィルタの製造方法。
<14> <11>または<12>に記載の膜の製造方法を含む、固体撮像素子の製造方法。
<15> <11>または<12>に記載の膜の製造方法を含む、画像表示装置の製造方法。
<16> <11>または<12>に記載の膜の製造方法を含む、赤外線センサの製造方法。
本明細書において、「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。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。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も含む。また、露光に用いられる光としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルの双方、または、いずれかを表す。
本明細書において、重量平均分子量および数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定でのポリスチレン換算値として定義される。本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC−8220(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSKgel Super AWM―H(東ソー(株)製、6.0mmID(内径)×15.0cm)を用い、溶離液として10mmol/L リチウムブロミドNMP(N−メチルピロリジノン)溶液を用いることによって求めることができる。
本明細書において、近赤外線とは、極大吸収波長領域が波長700〜2500nmの光(電磁波)をいう。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
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。
本発明の組成物は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する近赤外線吸収化合物Aと、溶剤Bを含み、
溶剤Bは、溶解度パラメータが19.9MPa0.5以上22.3MPa0.5以下の範囲である溶剤B1と、溶解度パラメータが19.9MPa0.5未満であるか、または、溶解度パラメータが22.3MPa0.5を超える溶剤B2とを含み、
溶剤B中における溶剤B2の含有量が9質量%以下であることを特徴とする。
以下、本発明の組成物の各成分について説明する。
本発明の組成物は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する近赤外線吸収化合物Aを含む。なお、本明細書において、近赤外線吸収化合物とは、近赤外領域(好ましくは、波長650〜1000nmの範囲)に吸収を有する化合物を意味する。
−L−T ・・・(W)
mの上限は各基の最大置換数である。mは0が好ましい。
R’が表す置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ヘテロアリーロキシ基、アルキルチオ(アルキルスルファニル)基、アリールチオ基、ヘテロアリールチオ基、−NR1R2、−COR3、−COOR4、−OCOR5、−NHCOR6、−CONR7R8、−NHCONR9R10、−NHCOOR11、−SO2R12、−SO2OR13、−NHSO2R14および−SO2NR15R16が挙げられる。R1〜R16は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、または、ヘテロアリール基を表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
アルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜8が更に好ましい。アルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましく、分岐がより好ましい。
アルケニル基の炭素数は、2〜20が好ましく、2〜12がより好ましく、2〜8が特に好ましい。アルケニル基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。
アリール基の炭素数は、6〜30が好ましく、6〜20がより好ましく、6〜12が更に好ましい。
アルキニル基の炭素数は、2〜40が好ましく、2〜30がより好ましく、2〜25が更に好ましい。アルキニル基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。
アリーロキシ基およびアリールチオ基が有するアリール基の炭素数は、6〜30が好ましく、6〜20がより好ましく、6〜12が更に好ましい。
アラルキル基の炭素数は、7〜40が好ましく、7〜30がより好ましく、7〜25が更に好ましい。
ヘテロアリール基は、単環または縮合環が好ましく、単環または縮合数が2〜8の縮合環が好ましく、単環または縮合数が2〜4の縮合環がより好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子の数は1〜3が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましい。ヘテロアリール基は、5員環または6員環が好ましい。
ヘテロアリーロキシ基およびヘテロアリールチオ基が有するヘテロアリール基は、上述したものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
Tが表すアルキル基の炭素数は、2〜40が好ましい。下限は、5以上がより好ましく、8以上が更に好ましく、10以上が特に好ましい。上限は、32以下がより好ましく、28以下が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよいが、直鎖または分岐が好ましく、分岐が更に好ましい。
Tが表すアリール基の炭素数は、6〜30が好ましく、6〜20がより好ましく、6〜12が更に好ましい。
Tが表すヘテロアリール基は、単環であっても多環であってもよい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子の数は1〜3が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成する炭素原子の数は3〜30が好ましく、3〜18がより好ましく、3〜12が更に好ましい。
Tは、アルキル基がより好ましい。
式中、R1aおよびR1bは各々独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、R2およびR3は各々独立に水素原子または置換基を表し、R2およびR3は互いに結合して環を形成してもよい。R4は各々独立に水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、−BR4AR4B、または金属原子を表し、R4は、R1a、R1bおよびR3から選ばれる少なくとも1つと共有結合もしくは配位結合していてもよく、R4AおよびR4Bは、各々独立に置換基を表す。式(PP)の詳細については、特開2009−263614号公報の段落番号0017〜0047、特開2011−68731号公報の段落番号0011〜0036、国際公開WO2015/166873号公報の段落番号0010〜0024の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
式(SQ)中、A1およびA2はそれぞれ独立にアリール基、ヘテロアリール基または式(A−1)で表される基を表す;
式(A−1)中、Z1は含窒素複素環を形成する非金属原子団を表し、R2はアルキル基、アルケニル基またはアラルキル基を表し、dは0または1を表し、波線は連結手を表す。
式(SQ)の詳細については、特開2011−208101号公報の段落番号0020〜0049の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
式(C)
式中、Z1およびZ2は、それぞれ独立に、縮環してもよい5員または6員の含窒素複素環を形成する非金属原子団であり、
R101およびR102は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基またはアリール基を表し、
L1は、奇数個のメチン基を有するメチン鎖を表し、
aおよびbは、それぞれ独立に、0または1であり、
aが0の場合は、炭素原子と窒素原子とが二重結合で結合し、bが0の場合は、炭素原子と窒素原子とが単結合で結合し、
式中のCyで表される部位がカチオン部である場合、X1はアニオンを表し、cは電荷のバランスを取るために必要な数を表し、式中のCyで表される部位がアニオン部である場合、X1はカチオンを表し、cは電荷のバランスを取るために必要な数を表し、式中のCyで表される部位の電荷が分子内で中和されている場合、cは0である。
本発明の組成物において、上述した近赤外線吸収化合物A以外の近赤外線吸収化合物(他の近赤外線吸収化合物ともいう)を更に含んでもよい。他の近赤外線吸収化合物としては、無機顔料(無機粒子)が挙げられる。無機顔料としては、赤外線遮蔽性がより優れる点で、金属酸化物粒子または金属粒子が好ましい。金属酸化物粒子としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)粒子、酸化アンチモンスズ(ATO)粒子、酸化亜鉛(ZnO)粒子、Alドープ酸化亜鉛(AlドープZnO)粒子、フッ素ドープ二酸化スズ(FドープSnO2)粒子、ニオブドープ二酸化チタン(NbドープTiO2)粒子などが挙げられる。金属粒子としては、例えば、銀(Ag)粒子、金(Au)粒子、銅(Cu)粒子、ニッケル(Ni)粒子などが挙げられる。無機顔料としては酸化タングステン系化合物を用いることもできる。酸化タングステン系化合物は、セシウム酸化タングステンであることが好ましい。酸化タングステン系化合物の詳細については、特開2016−006476号公報の段落番号0080を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。無機顔料の形状は特に制限されず、球状、非球状を問わず、シート状、ワイヤー状、チューブ状であってもよい。
近赤外線吸収化合物Aと他の近赤外線吸収化合物との合計の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対して、0.01〜50質量%が好ましい。下限は、0.1質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が更に好ましい。上限は、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下が更に好ましく、15質量%以下が特に好ましい。
近赤外線吸収化合物Aと他の近赤外線吸収化合物との合計質量中における他の近赤外線吸収化合物の含有量は、1〜99質量%が好ましい。上限は、80質量%以下がより好ましく、50質量%以下が更に好ましく、30質量%以下が特に好ましい。
本発明の組成物において、近赤外線吸収化合物Aの含有量は、他の近赤外線吸収化合物よりも、多いことが好ましい。本発明の組成物は他の近赤外線吸収化合物を実質的に含有しないことも好ましい。他の近赤外線吸収化合物を実質的に含有しないとは、近赤外線吸収化合物Aと他の近赤外線吸収化合物との合計質量中における他の近赤外線吸収化合物の含有量が、好ましくは0.5質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下、更に好ましくは他の近赤外線吸収化合物を含有しないことを意味する。
本発明の組成物は、溶剤Bを含有する。溶剤Bは、溶解度パラメータ(SP値(Solubility Parameter))が19.9MPa0.5以上22.3MPa0.5以下の範囲である溶剤B1と、溶解度パラメータが19.9Pa0.5未満であるか、または、溶解度パラメータが22.3MPa0.5を超える溶剤B2とを含む。なお、本明細書において、溶剤の溶解度パラメータの値は、ハンセン溶解度パラメータを用いる。ハンセン溶解度パラメータの文献としては、Charles M. Hansen:Hansen Solubility Parameters:A User‘s Handbook,Second Editionに従う。但し、本文献に記載の方法で測定できない特別な事情がある場合は、他の方法によって測定してもよい。
本発明の組成物は、界面活性剤を含有してもよい。本発明の組成物が界面活性剤を含むことで、膜中での近赤外線吸収化合物Aと、樹脂などとの相溶性を適度に低下させて、近赤外線吸収化合物Aを適度に凝集させることができ、得られる膜の耐熱性を向上できる。また、界面活性剤を含むことで組成物の塗布性を高めることができる。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。
上記の化合物の重量平均分子量は、好ましくは3,000〜50,000であり、例えば、14,000である。上記の化合物中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
フッ素原子で置換されたアルキレン基としては、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であることが好ましい。
フッ素原子で置換されたアルキル基としては、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であることが好ましい。
フッ素原子で置換されたアルキレン基及びフッ素原子で置換されたアルキル基中の炭素数は、1〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましく、1〜5であることがさらに好ましい。
フッ素原子で置換されたアリール基は、アリール基がフッ素原子で直接に置換されているか、トリフルオロメチル基で置換されていることが好ましい。
フッ素原子で置換されたアルキレン基、フッ素原子で置換されたアルキル基、及び、フッ素原子で置換されたアリール基は、フッ素原子以外の置換基をさらに有していてもよい。これらの具体例としては、例えば、特開2011−100089号公報の段落0266〜0272を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
式(X) −(LA−O)n−
上記LAは、フッ素原子で置換されたアルキレン基を表す。フッ素原子で置換されたアルキレン基の炭素数は、1〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましく、1〜5であることがさらに好ましい。フッ素原子で置換されたアルキレン基は直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。nは1以上の整数を表し、1〜50が好ましく、1〜20がより好ましい。なお、nが2以上の場合、複数の−(LA−O)−中のLAは同一であってもよく、異なっていてもよい。
式(B1)〜(B3)中、L1〜L4が2価の連結基を表す場合、2価の連結基としては、ハロゲン原子が置換していてもよいアルキレン基、ハロゲン原子が置換していてもよいアリーレン基、−NR12−、−CONR12−、−CO−、−CO2−、−SO2NR12−、−O−、−S−、−SO2−、又は、これらの組み合わせが挙げられる。なかでも、炭素数2〜10のハロゲン原子が置換していてもよいアルキレン基及び炭素数6〜12のハロゲン原子が置換していてもよいアリーレン基からなる群から選択される少なくとも1種、又は、これらの基と−NR12−、−CONR12−、−CO−、−CO2−、−SO2NR12−、−O−、−S−、及び−SO2−からなる群から選択される少なくとも1種の基との組み合わせからなる基が好ましく、炭素数2〜10のハロゲン原子が置換していてもよいアルキレン基、−CO2−、−O−、−CO−、−CONR12−、又は、これらの基の組み合わせからなる基がより好ましい。ここで、上記R12は、水素原子又はメチル基を表す。
上記式(B2)で表される繰り返し単位及び式(B3)で表される繰り返し単位の合計含有量は、含フッ素硬化性化合物中の全繰り返し単位に対して、5〜70モル%であることが好ましく、10〜60モル%であることがより好ましい。なお、式(B2)で表される繰り返し単位が含まれず、式(B3)で表される繰り返し単位が含まれる場合は、式(B2)で表される繰り返し単位の含有量は0モル%として、式(B3)で表される繰り返し単位の含有量が上記範囲であることが好ましい。
本発明の組成物は、有彩色着色剤を含有することができる。本明細書において、有彩色着色剤とは、白色着色剤および黒色着色剤以外の着色剤を意味する。有彩色着色剤は、波長400nm以上650nm未満の範囲に吸収を有する着色剤が好ましい。
カラーインデックス(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 7,10,36,37,58,59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)。
これら有機顔料は、単独若しくは種々組み合わせて用いることができる。
有彩色着色剤の含有量は、近赤外線吸収化合物A(上述した近赤外線吸収化合物Aの他に、更に他の近赤外線吸収化合物を含む場合は、近赤外線吸収化合物Aと他の近赤外線吸収化合物との合計)100質量部に対し、10〜1000質量部が好ましく、50〜800質量部がより好ましい。
また、有彩色着色剤と近赤外線吸収化合物Aと他の近赤外線吸収化合物との合計量は、本発明の組成物の全固形分に対して1〜80質量%とすることが好ましい。下限は、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上が更に好ましい。上限は、70質量%以下がより好ましく、60質量%以下が更に好ましい。
本発明の組成物が、有彩色着色剤を2種以上含む場合、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
本発明の組成物は、赤外線を透過させて可視光を遮光する色材(以下、可視光を遮光する色材ともいう)を含有することもできる。
可視光を遮光する色材は、紫色から赤色の波長領域の光を吸収する色材であることが好ましい。可視光を遮光する色材は、波長450〜650nmの波長領域の光を遮光する色材であることが好ましい。また、可視光を遮光する色材は、波長900〜1300nmの光を透過する色材であることが好ましい。
可視光を遮光する色材は、以下の(1)および(2)の少なくとも一方の要件を満たすことが好ましい。
(1):2種類以上の有彩色着色剤を含み、2種以上の有彩色着色剤の組み合わせで黒色を形成している。
(2):有機系黒色着色剤を含む。
上記の特性は、1種類の素材で満たしていてもよく、複数の素材の組み合わせで満たしていてもよい。例えば、上記(1)の態様の場合、複数の有彩色着色剤を組み合わせて上記分光特性を満たしていることが好ましい。上記(2)の態様の場合、有機系黒色着色剤が上記分光特性を満たしていてもよい。また、有機系黒色着色剤と有彩色着色剤との組み合わせで上記の分光特性を満たしていてもよい。
(1)黄色着色剤、青色着色剤、紫色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
(2)黄色着色剤、青色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
(3)黄色着色剤、紫色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
(4)黄色着色剤および紫色着色剤を含有する態様。
(5)緑色着色剤、青色着色剤、紫色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
(6)紫色着色剤およびオレンジ色着色剤を含有する態様。
(7)緑色着色剤、紫色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
(8)緑色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
本発明の組成物は、更に顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体としては、顔料の一部を、酸性基、塩基性基、塩構造を有する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が挙げられ、式(B1)で表される顔料誘導体が好ましい。
式(B1)中、Pは色素構造を表し、Lは単結合または連結基を表し、Xは酸性基、塩基性基、塩構造を有する基またはフタルイミドメチル基を表し、mは1以上の整数を表し、nは1以上の整数を表し、mが2以上の場合は複数のLおよびXは互いに異なっていてもよく、nが2以上の場合は複数のXは互いに異なっていてもよい。
本発明の組成物は、樹脂を含有することが好ましい。樹脂は、例えば、顔料などを組成物中で分散させる用途、バインダーの用途で配合される。なお、主に顔料などを分散させるために用いられる樹脂を分散剤ともいう。ただし、樹脂のこのような用途は一例であって、このような用途以外の目的で樹脂を使用することもできる。
脂肪族系エポキシ樹脂としては、例えば1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ペンタエリスリトール等の多価アルコールのグリシジルエーテル類が挙げられる。
複素環式エポキシ樹脂としては、例えばイソシアヌル環、ヒダントイン環等の複素環を有する複素環式エポキシ樹脂が挙げられる。
グリシジルエステル系エポキシ樹脂としては、例えばヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等のカルボン酸エステル類からなるエポキシ樹脂が挙げられる。
グリシジルアミン系エポキシ樹脂としては、例えばアニリン、トルイジン等のアミン類をグリシジル化したエポキシ樹脂が挙げられる。
ハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂としては、例えばブロム化ビスフェノールA、ブロム化ビスフェノールF、ブロム化ビスフェノールS、ブロム化フェノールノボラック、ブロム化クレゾールノボラック、クロル化ビスフェノールS、クロル化ビスフェノールA等のハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂が挙げられる。
式(ED2)中、Rは、水素原子または炭素数1〜30の有機基を表す。式(ED2)の具体例としては、特開2010−168539号公報の記載を参酌できる。
式(X)において、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数2〜10のアルキレン基を表し、R3は水素原子またはベンゼン環を含んでもよい炭素数1〜20のアルキル基を表す。nは1〜15の整数を表す。
式中、R5は水素原子またはアルキル基を表し、L4〜L7はそれぞれ独立に単結合または2価の連結基を表し、R10〜R13はそれぞれ独立にアルキル基またはアリール基を表す。R14およびR15はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。
また、樹脂として分散剤を含有する場合、分散剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1〜40質量%が好ましい。上限は、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。下限は、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましい。また、分散剤の含有量は、顔料100質量部に対して、1〜100質量部が好ましい。上限は、80質量部以下がより好ましく、60質量部以下がさらに好ましい。下限は、2.5質量部以上がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。
本発明の組成物は、重合性化合物を含有することが好ましい。重合性化合物は、ラジカルの作用により重合可能な化合物が好ましい。すなわち、重合性化合物は、ラジカル重合性化合物であることが好ましい。重合性化合物は、エチレン性不飽和結合を有する基を1個以上有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合を有する基を2個以上有する化合物がより好ましく、エチレン性不飽和結合を有する基を3個以上有する化合物が更に好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基の個数の上限は、たとえば、15個以下が好ましく、6個以下がより好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、スチリル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。重合性化合物は、3〜15官能の(メタ)アクリレート化合物であることが好ましく、3〜6官能の(メタ)アクリレート化合物であることがより好ましい。
また、組成物がエポキシ樹脂と重合性化合物とを含む場合、重合性化合物とエポキシ樹脂との質量比は、重合性化合物:エポキシ樹脂=100:1〜100:400が好ましく、100:1〜100:100がより好ましい。
本発明の組成物は、光重合開始剤を含有することができる。特に、本発明の組成物が、重合性化合物(好ましくはラジカル重合性化合物)を含む場合、光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外領域から可視領域の光線に対して感光性を有する化合物が好ましい。光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤が好ましい。
市販品ではIRGACURE−OXE01、IRGACURE−OXE02、IRGACURE−OXE03、IRGACURE−OXE04(以上、BASF社製)も好適に用いられる。TR−PBG−304(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカアークルズNCI−831((株)ADEKA製)、アデカアークルズNCI−930((株)ADEKA製)、アデカオプトマーN−1919((株)ADEKA製)、特開2012−14052号公報に記載の光重合開始剤2)も用いることができる。
オキシム化合物の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であることが更に好ましい。
化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Cary−5 spectrophotometer)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。
本発明の組成物がエポキシ基を有する化合物を含む場合、エポキシ硬化剤をさらに含むことが好ましい。エポキシ硬化剤としては、例えばアミン系化合物、酸無水物系化合物、アミド系化合物、フェノール系化合物、多価カルボン酸、チオール化合物などが挙げられる。エポキシ硬化剤としては耐熱性、硬化物の透明性という観点から多価カルボン酸が好ましく、分子内に2つ以上のカルボン酸無水物基を有する化合物がより好ましい。エポキシ硬化剤の具体例としては、ブタン二酸などが挙げられる。エポキシ硬化剤は、特開2016−075720号公報の段落番号0072〜0078に記載の化合物を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の組成物は、重合禁止剤を含有してもよい。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−tert−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、tert−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−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン塩(アンモニウム塩、第一セリウム塩等)が挙げられる。中でも、p−メトキシフェノールが好ましい。重合禁止剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.01〜5質量%が好ましい。
本発明の組成物は、紫外線吸収剤を含有してもよい。紫外線吸収剤は、共役ジエン化合物、アミノジエン化合物、サリシレート化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、アクリロニトリル化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物などを用いることができる。これらの詳細については、特開2012−208374号公報の段落番号0052〜0072、特開2013−68814号公報の段落番号0317〜0334の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。共役ジエン化合物の市販品としては、例えば、UV−503(大東化学(株)製)などが挙げられる。ベンゾトリアゾール化合物としてはミヨシ油脂製のMYUAシリーズ(化学工業日報、2016年2月1日)を用いてもよい。
紫外線吸収剤の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対して、0.01〜10質量%が好ましく、0.01〜5質量%がより好ましい。
本発明の組成物は、シランカップリング剤を含有してもよい。なお、本明細書において、シランカップリング剤は、上述した硬化性化合物とは異なる成分を意味する。本明細書において、シランカップリング剤は、加水分解性基とそれ以外の官能基とを有するシラン化合物を意味する。加水分解性基とは、ケイ素原子に直結し、加水分解反応及び縮合反応の少なくともいずれかによってシロキサン結合を生じ得る置換基をいう。加水分解性基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられ、アルコキシ基が好ましい。すなわち、シランカップリング剤は、アルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。加水分解性基以外の官能基は、樹脂との間で相互作用もしくは結合を形成して親和性を示す基が好ましい。例えば、ビニル基、スチリル基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、エポキシ基、オキセタニル基、アミノ基、ウレイド基、スルフィド基、イソシアネート基、フェニル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基が好ましい。シランカップリング剤は、特開2009−288703号公報の段落番号0018〜0036に記載の化合物、特開2009−242604号公報の段落番号0056〜0066に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の組成物は、必要に応じて、増感剤、硬化促進剤、フィラー、熱硬化促進剤、熱重合禁止剤、可塑剤、密着促進剤及びその他の助剤類(例えば、導電性粒子、充填剤、消泡剤、難燃剤、レベリング剤、剥離促進剤、酸化防止剤、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)を含有してもよい。これらの成分は、特開2008−250074号公報の段落番号0101〜0104、0107〜0109等の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。酸化防止剤としては、フェノール化合物、亜リン酸エステル化合物、チオエーテル化合物などが挙げられる。酸化防止剤としては、分子量500以上のフェノール化合物、分子量500以上の亜リン酸エステル化合物又は分子量500以上のチオエーテル化合物がより好ましい。これらは2種以上を混合して使用してもよい。フェノール化合物としては、フェノール系酸化防止剤として知られる任意のフェノール化合物を使用することができる。好ましいフェノール化合物としては、ヒンダードフェノール化合物が挙げられる。特に、フェノール性水酸基に隣接する部位(オルト位)に置換基を有する化合物が好ましい。前述の置換基としては炭素数1〜22の置換又は無置換のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピオニル基、イソプロピオニル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、t−ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルへキシル基がより好ましい。酸化防止剤は、同一分子内にフェノール基と亜リン酸エステル基を有する化合物も好ましい。酸化防止剤は、リン系酸化防止剤も好適に使用することができる。リン系酸化防止剤としてはトリス[2−[[2,4,8,10−テトラキス(1,1−ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−6−イル]オキシ]エチル]アミン、トリス[2−[(4,6,9,11−テトラ−tert−ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−2−イル)オキシ]エチル]アミン、および亜リン酸エチルビス(2,4−ジ−tert−ブチル−6−メチルフェニル)からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物が挙げられる。これらは、市販品として入手できる。例えば、アデカスタブ AO−20、アデカスタブ AO−30、アデカスタブ AO−40、アデカスタブ AO−50、アデカスタブ AO−50F、アデカスタブ AO−60、アデカスタブ AO−60G、アデカスタブ AO−80、アデカスタブ AO−330((株)ADEKA)などが挙げられる。酸化防止剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.01〜20質量%であることが好ましく、0.3〜15質量%であることがより好ましい。酸化防止剤は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の組成物は、前述の成分を混合して調製できる。
組成物の調製に際しては、各成分を一括配合してもよいし、各成分を溶剤に溶解または分散した後に逐次配合してもよい。配合する際の投入順序や作業条件は特に制約を受けない。例えば、全成分を同時に溶剤に溶解または分散して組成物を調製してもよいし、必要に応じては、各成分を適宜配合した2つ以上の溶液または分散液をあらかじめ調製し、使用時(塗布時)にこれらを混合して組成物として調製してもよい。
フィルタの孔径は、0.01〜7.0μm程度が適しており、好ましくは0.01〜3.0μm程度であり、より好ましくは0.05〜0.5μm程度である。フィルタの孔径が上記範囲であれば、微細な異物を確実に除去できる。ファイバ状のろ材を用いることも好ましい。ファイバ状のろ材としては、例えばポリプロピレンファイバ、ナイロンファイバ、グラスファイバ等が挙げられる。具体的には、ロキテクノ社製のSBPタイプシリーズ(SBP008など)、TPRタイプシリーズ(TPR002、TPR005など)、SHPXタイプシリーズ(SHPX003など)のフィルタカートリッジが挙げられる。
上述した範囲内で異なる孔径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(DFA4201NXEYなど)、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、第1のフィルタと同様の素材等で形成されたものを使用することができる。
第1のフィルタでのろ過は、分散液のみに対して行い、他の成分を混合した後で、第2のフィルタでろ過を行ってもよい。
本発明の組成物を用いて得られる膜は、近赤外線カットフィルタとして好ましく用いることができる。熱線遮蔽フィルタや赤外線透過フィルタとして用いることもできる。本発明の組成物を用いて得られる膜は、支持体上に積層して用いてもよく、支持体から剥離して用いてもよい。膜は、パターンを有していてもよく、パターンを有さない膜(平坦膜)であってもよい。
(1)波長400nmでの透過率は70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、85%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。
(2)波長500nmでの透過率は70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
(3)波長600nmでの透過率は70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
(4)波長650nmでの透過率は70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。
次に、本発明の膜の製造方法について説明する。本発明の膜の製造方法は、本発明の組成物を塗布する工程を含む。
プリベーク時間は、10秒〜3000秒が好ましく、40〜2500秒がより好ましく、80〜220秒がさらに好ましい。乾燥は、ホットプレート、オーブン等で行うことができる。
フォトリソグラフィ法でのパターン形成方法は、本発明の組成物を塗布して形成した組成物層に対しパターン状に露光する工程(露光工程)と、未露光部の組成物層を現像除去してパターンを形成する工程(現像工程)と、を含むことが好ましい。必要に応じて、現像されたパターンをベークする工程(ポストベーク工程)を設けてもよい。以下、各工程について説明する。
露光工程では組成物層をパターン状に露光する。例えば、組成物層に対し、ステッパー等の露光装置を用いて、所定のマスクパターンを有するマスクを介して露光することで、組成物層をパターン露光することができる。これにより、露光部分を硬化することができる。露光に際して用いることができる放射線(光)としては、g線、i線等の紫外線が好ましく、i線がより好ましい。照射量(露光量)は、例えば、0.03〜2.5J/cm2が好ましく、0.05〜1.0J/cm2がより好ましく、0.08〜0.5J/cm2が更に好ましい。露光時における酸素濃度については適宜選択することができ、大気下で行う他に、例えば酸素濃度が19体積%以下の低酸素雰囲気下(例えば、15体積%、5体積%、実質的に無酸素)で露光してもよく、酸素濃度が21体積%を超える高酸素雰囲気下(例えば、22体積%、30体積%、50体積%)で露光してもよい。露光照度は適宜設定することが可能であり、通常1000W/m2〜100000W/m2(例えば、5000W/m2、15000W/m2、35000W/m2)の範囲から選択することができる。酸素濃度と露光照度は適宜条件を組み合わせてよく、例えば、酸素濃度10体積%で照度10000W/m2、酸素濃度35体積%で照度20000W/m2などとすることができる。
次に、露光後の組成物層における未露光部の組成物層を現像除去してパターンを形成する。未露光部の組成物層の現像除去は、現像液を用いて行うことができる。これにより、露光工程における未露光部の組成物層が現像液に溶出し、光硬化した部分だけが支持体上に残る。現像液としては、下地の固体撮像素子や回路などにダメージを与えない、アルカリ現像液が望ましい。現像液の温度は、例えば、20〜30℃が好ましい。現像時間は、20〜180秒が好ましい。残渣除去性を向上するため、現像液を60秒ごとに振り切り、更に新たに現像液を供給する工程を数回繰り返してもよい。
ドライエッチング法でのパターン形成は、組成物層を支持体上などに塗布して形成した組成物層を硬化して硬化物層を形成し、次いで、得られた硬化物層に対して、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとしてエッチングガスを用いて行うことができる。フォトレジスト層の形成においては、更にプリベーク処理を施すことが好ましい。特に、フォトレジストの形成プロセスとしては、露光後の加熱処理、現像後の加熱処理(ポストベーク処理)を実施する形態が望ましい。ドライエッチング法でのパターン形成については、特開2013−064993号公報の段落番号0010〜0067の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
次に、本発明の近赤外線カットフィルタの製造方法について説明する。本発明の近赤外線カットフィルタの製造方法は、本発明の膜の製造方法を含む。本発明の製造方法によって得られる近赤外線カットフィルタの製造方法の詳細は、上述した本発明の膜の製造方法で説明した方法を用いることができる。
本発明の固体撮像素子の製造方法は、上述した本発明の膜の製造方法を含む。固体撮像素子の構成としては、本発明の組成物を用いて得られた膜を有し、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。例えば、以下のような構成が挙げられる。
本発明の画像表示装置の製造方法は、本発明の膜の製造方法を含む。画像表示装置としては、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)表示装置などが挙げられる。画像表示装置の定義や詳細については、例えば「電子ディスプレイデバイス(佐々木 昭夫著、(株)工業調査会 1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹 順章著、産業図書(株)平成元年発行)」などに記載されている。液晶表示装置については、例えば「次世代液晶ディスプレイ技術(内田 龍男編集、(株)工業調査会 1994年発行)」に記載されている。本発明が適用できる液晶表示装置に特に制限はなく、例えば、上記の「次世代液晶ディスプレイ技術」に記載されている色々な方式の液晶表示装置に適用できる。画像表示装置は、白色有機EL素子を有するものであってもよい。白色有機EL素子としては、タンデム構造であることが好ましい。有機EL素子のタンデム構造については、特開2003−45676号公報、三上明義監修、「有機EL技術開発の最前線−高輝度・高精度・長寿命化・ノウハウ集−」、技術情報協会、326−328ページ、2008年などに記載されている。有機EL素子が発光する白色光のスペクトルは、青色領域(430nm〜485nm)、緑色領域(530nm〜580nm)及び黄色領域(580nm〜620nm)に強い極大発光ピークを有するものが好ましい。これらの発光ピークに加え更に赤色領域(650nm〜700nm)に極大発光ピークを有するものがより好ましい。
本発明の赤外線センサの製造方法は、上述した本発明の膜の製造方法を含む。赤外線センサの構成としては、本発明における膜を有し、赤外線センサとして機能する構成であれば特に限定はない。
図1において、符号110は、固体撮像素子である。固体撮像素子110上に設けられている撮像領域は、近赤外線カットフィルタ111と、赤外線透過フィルタ114とを有する。また、近赤外線カットフィルタ111上には、カラーフィルタ112が積層している。カラーフィルタ112および赤外線透過フィルタ114の入射光hν側には、マイクロレンズ115が配置されている。マイクロレンズ115を覆うように平坦化層116が形成されている。
赤外線透過フィルタ114の分光特性、膜厚等の測定方法を以下に示す。
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)を用いて測定することができる。
膜の分光特性は、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)を用いて、波長300〜1300nmの範囲において透過率を測定した値を用いることができる。
下記の表に示す原料を、下記の表に示す割合(質量部)で混合および撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、各組成物を調製した。
A1〜A7:下記構造の化合物。
・樹脂1:下記構造の樹脂(重量平均分子量41400、繰り返し単位に付記した数値はモル比である)のシクロヘキサノン30質量%溶液。
・樹脂2:下記構造の樹脂のシクロペンタノン30質量%溶液。
・樹脂3:下記構造の樹脂のジプロピレングリコールモノメチルエーテル30質量%溶液。
・樹脂4:ARTON F4520(JSR(株)製)のシクロヘキサノン30質量%溶液。
・樹脂5:メタクリル酸グリシジル骨格ランダムポリマー(日油(株)製、マープルーフG−0150M 重量平均分子量10000)のシクロヘキサノン30質量%溶液。
・樹脂6:下記構造の樹脂の3−メトキシブタノール30質量%溶液。
・溶剤1:シクロヘキサノン(SP値=20.0MPa0.5)
・溶剤2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(SP値=18.2MPa0.5)
・溶剤3:シクロペンタノン(SP値=20.1MPa0.5)
・溶剤4:ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値=20.3MPa0.5)
・溶剤5:塩化メチレン(SP値=19.8MPa0.5)
・溶剤6:プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値=22.4MPa0.5)
・溶剤7:3−メトキシブタノール(SP値=21.6MPa0.5)
・溶剤8:酢酸ブチル(SP値=17.4MPa0.5)
・溶剤9:エチル−3−エトキシプロピオネート(SP値=18.0MPa0.5)
・溶剤10:N−メチル−2−ピロリドン(SP値=23.0MPa0.5)
・溶剤11:乳酸エチル(SP値=23.3MPa0.5)
重合性化合物1:下記化合物の混合物(左側化合物と右側化合物とのモル比が7:3の混合物)
・光重合開始剤1:下記構造の化合物
・重合禁止剤:p−ヒドロキシフェノール
・界面活性剤:式(B1−1)で表される繰り返し単位と、式(B3−1)で表される繰り返し単位とを有するポリマー(重量平均分子量=7400g/mol、B1−1:B3−1=92.5:7.5(モル比))。式(B3−1)中、Xは、パーフルオロメチレン基またはフルオロエチレン基を表し、rは繰り返し単位数を表す。Xについては、−CF2−CF2−と、−CF2−と、−CH2−CF2−との個数の割合が、−CF2−CF2−:−CF2−:−CH2−CF2−=4.2:1.9:1.0である。
下記組成の原料を、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、2時間かけて分散し、分散液1を調製した。
−分散液1の組成−
・下記構造の近赤外線吸収化合物(平均一次粒子径200nm)・・・11.6質量部
・下記構造の顔料誘導体・・・3.5質量部
・分散剤(下記構造の樹脂。重量平均分子量22900、主鎖の繰り返し単位に付記した数値はモル比であり、側鎖の繰り返し単位に付記した数値は繰り返し単位の繰り返し数を示す。)・・・7.2質量部
・シクロヘキサノン・・・77.77質量部
各組成物をガラス基板上にスピンコート塗布し、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量で全面露光した。次いで、ホットプレートを用いて、220℃で5分間加熱し、膜を製造した。なお、組成物の塗布時における相対湿度を30%、40%、50%、60%、70%、80%に調整し、それぞれの湿度条件下にて、各組成物をガラス基板上にスピンコート塗布した。
塗布時の湿度条件を上記の範囲で変化させて製造した各膜について、紫外可視近赤外分光光度計U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、波長400〜1300nmの範囲における光透過率を測定した。塗布時の湿度条件を変化させて製造した膜についての近赤外領域(700〜1300nm)において吸光度変化が大きい波長における吸光度λxと、近赤外領域(700〜1300nm)にて吸光度が最も大きい波長における吸光度λmaxとの比率(λx/λmax)について、横軸を塗布時の相対湿度、縦軸をλx/λmaxとするグラフにプロットした。相対湿度40〜60%での直線近似したときの傾きAと、相対湿度60〜80%での直線近似したときの傾きBを算出し、Aの値、およびBの値とAの値との比B/Aを用いて、湿度依存性を評価した。なお、Aの値およびB/Aが小さいほど湿度依存性が良好であり、判定基準は以下の通りである。なお判定基準で2以上であれば実用可能である。
−判定基準−
3:A<0.1かつ(B/A)≦23
2:A<0.1かつ(B/A)>23
1:A>0.1
相対湿度45%の条件で塗布して製造した膜について、紫外可視近赤外分光光度計U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、波長400〜1300nmの範囲における光透過率を測定した。次に、上記の膜をホットプレートで240℃、300秒間加熱した。240℃、300秒間加熱した後の膜について、波長400〜1300nmの範囲における光透過率を測定し、測定波長域全体での透過率変化(ΔT)が最も大きい値に基づき、以下の基準で耐熱性を評価した。ΔTの値が小さいほうが耐熱性が良好である。
透過率変化(ΔT)=|加熱前の膜の透過率−加熱後の膜の透過率|
−判定基準−
3:ΔT%<1
2:1≦ΔT%<5
1:5≦ΔT%
実施例3の組成物を、製膜後の膜厚が1.0μmになるように、シリコンウェハ上にスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンのマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで2μm四方のBayerパターン(近赤外線カットフィルタ)を形成した。
次に、近赤外線カットフィルタのBayerパターン上に、Red組成物を製膜後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用い、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンのマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用い、200℃で5分間加熱することで、近赤外線カットフィルタのBayerパターン上にRed組成物をパターニングした。同様にGreen組成物、Blue組成物を順次パターニングし、赤、緑および青の着色パターンを形成した。
次に、上記パターン形成した膜上に、赤外線透過フィルタ形成用組成物を、製膜後の膜厚が2.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンのマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで、近赤外線カットフィルタのBayerパターンの抜け部分に、赤外線透過フィルタのパターニングを行った。得られた積層体を公知の方法に従い固体撮像素子に組み込んだ。得られた固体撮像素子に、低照度の環境下(0.001Lux)で940nmの赤外発光ダイオード(赤外LED)光源を照射し、画像の取り込みを行い、画像性能を評価した。画像性能評価の結果、画像上で被写体をはっきりと認識できた。また、この固体撮像素子は、入射角依存性が良好であり、赤外線センシングとカラー認識機能を有していた。
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Red組成物を調製した。
Red顔料分散液・・51.7質量部
樹脂14(40質量%PGMEA溶液)・・・0.6質量部
重合性化合物14・・・0.6質量部
光重合開始剤11・・・0.3質量部
界面活性剤11・・・4.2質量部
PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)・・・42.6質量部
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Green組成物を調製した。
Green顔料分散液・・・73.7質量部
樹脂14(40質量%PGMEA溶液)・・・0.3質量部
重合性化合物11・・・1.2質量部
光重合開始剤11・・・0.6質量部
界面活性剤11・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV−503、大東化学(株)製)・・・0.5質量部
PGMEA・・・19.5質量部
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Blue組成物を調製した。
Blue顔料分散液・・・44.9質量部
樹脂14(40質量%PGMEA溶液)・・・2.1質量部
重合性化合物11・・・1.5質量部
重合性化合物14・・・0.7質量部
光重合開始剤11・・・0.8質量部
界面活性剤11・・・4.2質量部
PGMEA・・・45.8質量部
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、赤外線透過フィルタ形成用組成物を調製した。
顔料分散液100・・・95.04質量部
重合性化合物16・・・1.84質量部
樹脂14・・・1.02質量部
光重合開始剤11・・・0.883質量部
界面活性剤11・・・0.04質量部
重合禁止剤(p−メトキシフェノール)・・・0.001質量部
PGMEA・・・1.18質量部
C.I.Pigment Red 254を9.6質量部、C.I.Pigment Yellow 139を4.3質量部、分散剤(Disperbyk−161、BYKChemie社製)を6.8質量部、及びPGMEAを79.3質量部を混合し、この混合液をビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Red顔料分散液を得た。
C.I.Pigment Green 36を6.4質量部、C.I.Pigment Yellow 150を5.3質量部、分散剤(Disperbyk−161、BYKChemie社製)を5.2質量部、及びPGMEAを83.1質量部を混合し、この混合液をビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Green顔料分散液を得た。
C.I.Pigment Blue 15:6を9.7質量部、C.I.Pigment Violet 23を2.4質量部、分散剤(Disperbyk−161、BYKChemie社製)を5.5部、及びPGMEAを82.4部を混合し、この混合液をビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO−3000−10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Blue顔料分散液を得た。
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、ピロロピロール顔料の平均粒径(二次粒子)が75nm以下となるまで混合、分散して、顔料分散液を調製した。顔料分散液中の顔料の平均粒径は、日機装(株)製のMICROTRACUPA 150を用いて、体積基準で測定した。
・ピロロピロール顔料(下記化合物)・・・2.1質量部
・C.I.Pigment Red 254・・・2.1質量部
・C.I.Pigment Blue 15:6・・・2.1質量部
・C.I.Pigment Yellow 139・・・1.2質量部
・顔料誘導体(下記化合物)・・・1.9質量部
・下記構造の樹脂(重量平均分子量8500、主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である))・・・6.8質量部
・PGMEA・・・83.8質量部
・重合性化合物14:下記構造
・重合性化合物16:M−305(トリアクリレートが55〜63質量%、東亞合成(株)製)
Claims (19)
- 単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する近赤外線吸収化合物Aと、溶剤Bを含み、
前記溶剤Bは、溶解度パラメータが19.9MPa0.5以上22.3MPa0.5以下の範囲である溶剤B1と、溶解度パラメータが19.9MPa0.5未満であるか、または、溶解度パラメータが22.3MPa0.5を超える溶剤B2とを含み、
前記溶剤B1は、シクロペンタノンであり、
前記溶剤B中における前記溶剤B2の含有量が9質量%以下である、組成物。 - 前記近赤外線吸収化合物Aはピロロピロール化合物、シアニン化合物およびスクアリリウム化合物から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の組成物。
- 前記溶剤B2が、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メチルエーテル、塩化メチレン、エチル−3−エトキシプロピオネート、N−メチル−2−ピロリドン、酢酸ブチルおよび乳酸エチルから選ばれる少なくとも1種である、請求項1または2に記載の組成物。
- 前記溶剤B中における溶剤B1と溶剤B2との質量比が、溶剤B1:溶剤B2=91.5:8.5〜99.5:0.5である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記溶剤B中における溶剤B1と溶剤B2との質量比が、溶剤B1:溶剤B2=92.5:7.5〜99.0:1.0である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記溶剤B中における前記溶剤B2の含有量が7.5質量%以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の組成物。
- 更に、界面活性剤を含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記界面活性剤は、フッ素原子および硬化性基を有する化合物である、請求項7に記載の組成物。
- 前記界面活性剤は、フルオロエーテル基および硬化性基を有する化合物である、請求項7に記載の組成物。
- 前記界面活性剤は、フルオロエーテル基を有する繰り返し単位と、硬化性基を有する繰り返し単位とを有するポリマーである、請求項7に記載の組成物。
- 前記界面活性剤を組成物の全固形分中に0.1〜12質量%含有する、請求項7〜10のいずれか1項に記載の組成物。
- 更に、樹脂を含有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物。
- 更に、重合性化合物および光重合開始剤を含有する、請求項1〜12のいずれか1項に記載の組成物。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の組成物を支持体上に塗布する工程を含む、膜の製造方法。
- 更にパターンを形成する工程を含む、請求項14に記載の膜の製造方法。
- 請求項14または15に記載の膜の製造方法を含む、近赤外線カットフィルタの製造方法。
- 請求項14または15に記載の膜の製造方法を含む、固体撮像素子の製造方法。
- 請求項14または15に記載の膜の製造方法を含む、画像表示装置の製造方法。
- 請求項14または15に記載の膜の製造方法を含む、赤外線センサの製造方法。
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