KR20100046373A - 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제, 상기디티올계 금속 착화합물의 제조방법, 그를 함유한 광학 필터 및 열적외선 차폐 필터 - Google Patents

디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제, 상기디티올계 금속 착화합물의 제조방법, 그를 함유한 광학 필터 및 열적외선 차폐 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제, 상기 디티올계 금속 착화합물의 제조방법 및 상기 근적외선 흡수제를 함유한 광학 필터 및 열적외선 차폐 필터에 관한 것이다.
본 발명의 근적외선 흡수제는 선택적으로 근적외선만을 흡수하는 디티올계 금속 착화합물로 이루어지며, 상기 디티올계 금속 착화합물이 유기용매에 대한 용해성이 개선됨에 따라, 광학 필터 제조 시, 혼용되는 고분자 수지 등의 유기재료와의 효율적인 혼합이 실현되어, 상기 디티올계 금속 착화합물의 우수한 근적외선 흡수성능이 충분히 발휘되고, 장시간에 걸쳐 근적외선 흡수 능력이 저하되지 않는 신규한 근적외선 흡수제를 제조하고, 나아가, 본 발명의 근적외선 흡수제가 제조공정 단계 또는 별도의 마스터 배치 형태로 제공하여 제조함으로써, 종래 코팅방식의 필름보다 선택적 근적외선 차폐효과가 우수하고, 고온 안정성이 우수한 근적외선 흡수염료를 이를 이용한 광학 필터 특히, 열적외선 차폐 필터에 유용하게 활용될 수 있다.
근적외선, 광흡수제, 광학필터, 플라즈마 디스플레이

Description

디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제, 상기 디티올계 금속 착화합물의 제조방법, 그를 함유한 광학 필터 및 열적외선 차폐 필터{NEAR INFRARED RAY ABSORBER CONTAINING DITHIOL METAL COMPLEX, MANUFACTURING METHOD OF DITHIOL METAL COMPLEX, OPTICAL FILTER COMPRISING THEM AND SUN PROTECTION FILTER CONTAINING NEAR INFRARED RAY ABSORBER}
본 발명은 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제, 상기 디티올계 금속 착화합물의 제조방법, 그를 함유한 광학 필터 및 열적외선 차폐 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 발명은 유기용매에 대한 용해성이 개선된 신규한 디티올계 니켈 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제를 제공함에 따라, 광학 필터 제조 시, 혼용되는 고분자 수지등의 유기재료와의 효율적으로 혼합하여, 상기 디티올계 니켈 착화합물의 우수한 근적외선 흡수성능이 충분히 발휘되어 장시간에 걸쳐 근적외선 흡수 능력이 저하되지 않는 광학 필터 및 열적외선 차폐 필터에 관한 것이다.
최근, 많은 종류의 화상 표시 장치(디스플레이) 예를 들면, 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계 발광 디스플레이(ELD), 음극관 표시 장치(CRT), 형광 표시관, 전계 방사형 디스플레이의 개발과 이들을 포함하는 기기가 실용화되어 있다. 이들의 각종 화상 표시 장치 중에서도, 하이비젼용 대형 벽걸이 텔레비전, 멀티 미디어용 대화면 디스플레이로서 칼라 플라즈마 디스플레이(PDP)가 주목을 받고 있다.
이들의 화상 표시 장치는 원칙으로서 적색, 청색, 녹색의 빛의 삼원색의 조합으로 칼라 화상을 표시한다. 그러나, 표시장치로부터는 불필요한 파장의 빛도 발해지고 있고, 주변 전자 기기의 오동작이나 표시 화상의 고품질화에 문제가 있다. 특히 플라즈마 디스플레이는 800 내지 1000nm 영역의 근적외선이나 전자파 등도 방출하는데, 상기 근적외선의 파장 영역은 근적외선 통신이나 다른 전자기기의 리모트 컨트롤러에 사용되는 파장 영역과 중복되기 때문에, 주변 전자기기의 오작동을 일으키는 원인이 된다.
상기 문제에 대하여, 특정의 빛을 흡수하는 광흡수제를 함유한 광학 필터가 사용되고 있고, 예를 들면 근적외선을 흡수하는 광학 필터는 일본 특허공개 평9-230134호 공보, 일본 특허공개 평11-73115호 공보, 일본 특허공개 평11-12425호 공보, 일본 특허공개 2000-206322호 공보, 일본 특허공개 2000-212546호 공보 등에 방향족 디티올 니켈화합물을 광흡수제로서 이용한 광학 필터가 보고되어 있다.
광학 필터용 근적외선 흡수제로서는 근적외선 영역의 파장광을 선택적으로 흡수하고, 가시광선 영역의 빛을 투과하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 종래의 광흡수제는 가시광선 영역도 흡수하여, 광학 필터용의 광흡수제로서는 적합한 것이 아니었다.
종래 공지된 광흡수제 중, 800 내지 900nm 파장영역의 근적외선을 효과적으로 흡수 하여 근적외선 흡습제로서 우수한 성능을 가진 일례로서, 하기 화학식 13으로 표시되는 디티올계 니켈 착화합물이 대표적이다.
Figure 112008074258750-PAT00001
상기 디티올계 니켈 착화합물은 근적외선 흡수제로서의 용도 이외에도 일중항 산소에 대하여 우수한 비활성화 작용을 가지므로, 폴리올레핀류 등의 산화방지제, 내후제 또는 칼라사진 등의 탈색 방지제로서 유용하다. 나아가, 상기 디티올계 니켈 착화합물은 물의 광분해반응과 탈수반응의 촉매 또는 액정재료로서 유용하게 활용될 수 있을 정도로 다분야에 적용가능한 우수한 성질을 가지고 있다.
이러한 디티올계 니켈 착화합물의 성질을 충분히 발휘하기 위해서는 바인더 수지, 플라스틱, 이온 도료 또는 유기용제 등의 유기재료에 균일하게 최적의 함량으로 용해 또는 함유시켜야 한다.
그러나, 상기 디티올계 니켈 착화합물은 유기재료에 대하여 용해성이 현저히 낮아 유기재료에 충분한 양을 함유시킬 수 없으므로 성능을 충분히 발휘하지 못하는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자들은 종래 광학 필터용의 광흡수제의 문제점을 해소하고자 노력한 결과, 종래의 디티올계 니켈 착화합물로부터 유기재료에 대한 용해성이 개선되고 선택적으로 근적외선만을 흡수하는 신규한 디티올계 니켈 착화합물을 얻고, 상기 디티올계 니켈 착화합물의 성능이 충분히 발휘되어 장시간에 걸쳐 근적외선 흡수 능력이 저하되지 않는 신규한 근적외선 흡수색소를 제조하고, 이를 이용한 광학 필터 및 열적외선 차폐 필터를 제공함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 가시광선 영역의 흡수가 작고, 선택적으로 근적외선 영역의 파장광을 흡수하고 유기재료에 대한 용해성이 개선된 근적외선 흡수제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 신규한 디티올계 니켈 착화합물의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 디티올계 니켈 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제를 함유한 광학 필터, 열적외선 차폐 필터 및 이를 채용한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유기재료에 대한 용해성이 개선된 디티올계 니켈 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제를 제공한다.
더욱 상세하게는, 하기 화학식 1로 표시되는 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제를 제공하는 것이다.
Figure 112008074258750-PAT00002
(상기에서, M은 니켈, 팔라듐 또는 백금이며, R은 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C1∼C6의 에테르기이고, X는 수소 또는 할로겐이고, m=1∼3이고, o, p, q, r, o', p', q' 및 r'는 0∼3이며, [o-o'], [p-p'], [q-q'] 및 [r-r']는 각각 0∼3이며 양의 정수이다.)
본 발명의 상기 디티올계 금속 착화합물은 벤젠고리에 하이드록시기가 1 내지 5개 치환되어 용해도가 개선된 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수제를 제공한다. 이때, 본 발명의 근적외선 흡수제에서 디티올계 금속 착화합물 중, 금속 원소는 니켈이 바람직하다.
본 발명의 디티올계 금속 착화합물은 디클로로메탄, 디클로로에탄, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에탄올, 자일렌, 테트라히드로푸란 및 1,4-디옥산으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 유기용매에 대하여 용해성 개선 효과를 보인다.
또한, 본 발명은 용해도가 개선된 디티올계 금속 착화합물의 제조방법을 제공한다.
더욱 구체적으로는, 하기 화학식 10으로 표시되는 2-하이드록시기를 가진 화합물을 산화 반응하여, 화학식 11로 표시되는 디온 화합물을 합성하는 제1단계;
화학식 11로 표시되는 디온 화합물과 금속염화물과 반응하여, 화학식 12로 표시되는 디티올계 금속 착화합물을 제조하는 제2단계; 및
상기 화학식 12로 표시되는 디티올계 금속 착화합물 함유 유기용액에 AlCl3, ZnCl2 및 BF3로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 루이스 산을 정량적으로 첨가하여 부분적으로 하이드록실레이션 반응을 제어하여, 화학식 1로 표시되는 디티올계 금속 착화합물을 제조한다.
Figure 112008074258750-PAT00003
(상기에서, M은 니켈, 팔라듐 또는 백금이며, R은 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C1∼C6의 에테르기이고, X는 수소 또는 할로겐이고, m=1∼3이고, o, p, q, r, o', p', q' 및 r'는 0∼3이며, [o-o'], [p-p'], [q-q'] 및 [r-r']는 각각 0∼3이며 양의 정수이다.)
본 발명의 제조방법 중 제3단계에서 AlCl3, ZnCl2 및 BF3로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 루이스 산은 디티올계 금속 착화합물에 대하여, 2 내지 15몰%, 더욱 바람직하게는 2 내지 10몰%로 첨가되어 부분적 하이드록실레이션 반응을 수행하여, 대칭형 또는 비대칭형의 디티올계 금속 착화합물을 제조할 수 있다.
이때, 상기 디티올계 금속 착화합물은 하이드록시기 치환기가 2 내지 5개인 것이 바람직하며, 중심금속은 니켈이 바람직하다.
또한, 본 발명은 유리 또는 투명한 기재필름 상에, 화학식 1로 표시되는 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제와 고분자 수지를 함유한 조성물을 적용하여 필름 또는 패널 형상으로 제조된 광학 필터 특히, 열적외선 차폐 필터를 제공한다.
이때, 상기 디티올계 금속 착화합물 중, 중심금속은 니켈이 바람직하며, 상기 고분자 수지는 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리이소시아네이트, 폴리아릴레이트 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택 사용될 수 있다.
또한 상기 조성물이 근적외선 흡수제 및 고분자 수지로 이루어지되, 고분자 수지에 대하여, 근적외선 흡수제 1 내지 3 중량%를 함유한다.
나아가, 본 발명은 상기 광학 필터 또는 열적외선 차폐 필터를 화상 표시 장치에 이용되며, 특히 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제 1 내지 3 중량%와 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리이소시아네이트, 폴리아릴레이트 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 고분자 수지 98 내지 99 중량%로 이루어진 조성물을 유리 또는 투명한 기재필름 상에 적용하여 제조된 광학 필터 또는 열적외선 차폐 필터가 채용된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명에 따라, 가시광선 영역의 흡수가 작고, 선택적으로 근적외선 영역의 파장광을 흡수하고 유기재료에 대한 용해성이 개선된 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제를 제공할 수 있으며, 상기 용해성이 개선된 근적외선 흡수제를 함유하여 장시간에 걸쳐 근적외선 흡수 능력이 저하되지 않는 광학 필터, 열적외선 차폐 필터 및 이를 채용한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 종래 근적외선 흡수제로 공지된 화학식 5의 디티올계 금속 착화합물이 유기용매에 대하여 용해도가 낮은 문제점을 해소하고자 안출된 발명으로서, 화학식 1로 표시되는 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제를 제공한다.
화학식 1
Figure 112008074258750-PAT00004
(상기에서, M은 니켈, 팔라듐 또는 백금이며, R은 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C1∼C6의 에테르기이고, X는 수소 또는 할로겐이고, m=1∼3이고, o, p, q, r, o', p', q' 및 r'는 0∼3이며, [o-o'], [p-p'], [q-q'] 및 [r-r']는 각각 0∼3이며 양의 정수이다.)
상기에서, 더욱 바람직하게는 금속 원자가 니켈이며, R의 알킬기는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, iso-펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기 및 n-헥실기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 R의 알킬기가 메틸기 또는 에틸기인 것이다.
상기 디티올계 금속 착화합물은 하이드록시기(R=H)가 증가할수록 용해도가 개선되나, 바람직하게는 1 내지 5개, 더욱 바람직하게는 2 내지 5개가 치환될 때, 용해도 개선 효과를 보이는 동시에, 930 내지 960nm 파장영역의 근적외선을 선택적으로 흡수하여 PDP 광학필터용도에 적합하다. 이때, 하이드록시기가 5개를 초과하면, 용해도개선효과는 높으나, 장파장이동이 현저하여 원하는 파장범위를 벗어나고, 니켈 착화합물이 깨지는 부반응물 생성이 증가하여 분리정제가 어렵다.
본 발명에서 용해도 개선이라 함은 본 발명의 디티올계 금속 착화합물은 케톤계와 할로겐계 용매뿐만 아니라, 에틸렌글리콜모노에틸에테르와 에탄올 등의 알코올류에서도 용해도가 개선된다. 더욱 구체적으로는, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에탄올, 자일렌, 테트라히드로푸란 및 1,4-디옥산로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 유기용매에 대하여 용해성능(soluble)을 가진다.
또한, 본 발명의 디티올계 금속 착화합물은 930 내지 960nm 파장영역의 근적외선을 선택적으로 흡수한다.
본 발명의 바람직한 제1실시형태의 근적외선 흡수제는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 디티올계 니켈 착화합물을 함유하고, R=H가 2 내지 5개가 함유된 것이다.
Figure 112008074258750-PAT00005
Figure 112008074258750-PAT00006
(상기에서, R은 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C1∼C6의 에테르기이다.)
본 발명의 바람직한 제2실시형태로서 근적외선 흡수제는 하기 화학식 4 내지 화학식 6으로 표시되는 대칭형 디티올계 니켈 착화합물 중에서 선택되는 디티올계 니켈 착화합물을 함유하고, R=H가 2 내지 5개가 함유된 것이다.
Figure 112008074258750-PAT00007
Figure 112008074258750-PAT00008
Figure 112008074258750-PAT00009
(상기에서, R은 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C1∼C6의 에테르기이다.)
또한, 본 발명의 바람직한 제3실시형태의 근적외선 흡수제는 하기 화학식 7 내지 화학식 9로 표시되는 비대칭형 디티올계 니켈 착화합물 중에서 선택되는 디티올계 니켈 착화합물을 함유하고, R=H가 2 내지 5개가 함유된 것이다.
Figure 112008074258750-PAT00010
Figure 112008074258750-PAT00011
Figure 112008074258750-PAT00012
(상기에서, R은 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C1∼C6의 에테르기이다.)
본 발명은 상기 근적외선 흡수제에 함유되며, 용해도가 개선된 디티올계 금속 착화합물의 제조방법을 제공한다.
더욱 구체적으로는, 하기 화학식 10으로 표시되는 2-하이드록시기를 가진 화합물을 산화 반응하여, 화학식 11로 표시되는 디온 화합물을 합성하는 제1단계;
화학식 11로 표시되는 디온 화합물과 금속염화물과 반응하여, 화학식 12로 표시되는 디티올계 금속 착화합물을 제조하는 제2단계; 및
상기 화학식 12로 표시되는 디티올계 금속 착화합물 함유 유기용액에 AlCl3, ZnCl2 및 BF3로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 루이스 산을 첨가하여 부분적으로 하이드록실레이션 반응을 제어하여, 화학식 1로 표시되는 디티올계 금속 착화합물을 제조하는 제3단계로 이루어진다.
반응식 1
Figure 112008074258750-PAT00013
(상기에서, M, R, X, m, o, p, q, r, o', p', q' 및 r'는 상기에서 정의한 바와 같다.)
본 발명의 제조방법은 제3단계에서 AlCl3, ZnCl2 및 BF3로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 루이스 산이 디티올계 금속 착화합물에 대하여, 2 내지 15몰%, 더욱 바람직하게는 2 내지 10몰%로 첨가되어 부분적 하이드록실레이션 반응을 수행할 수 있다. 이때, 선택된 루이스 산의 당량에 따라, 흡수파장의 변화, 용해도 변화 및 수율에 영향을 미친다. AlCl3을 선택사용할 경우, 2 내지 10몰%이 바람직하고, ZnCl2를 사용할 경우, 2 내지 15몰%까지 원하는 흡수파장의 변화, 용해도 변화 및 수율을 얻을 수 있다. 다만, 루이스 산의 당량이 15몰%을 초과하면, 용해도는 현저히 개선되나, 장파장이동이 현저하고, 니켈 착화합물이 깨지는 부반응물 생성이 증가하여 전체수율을 낮춘다[표 3표 4].
본 발명의 디티올계 금속 착화합물은 상기 하이드록시기 치환기가 1 내지 5개, 더욱 바람직하게는 2 내지 5개인 경우, 유기용매에 대한 우수한 용해성을 구현한다. 상기 하이드록시 치환기가 5개를 초과하면, 용해성은 우수하나, 장파장이동이 현저하여 원하는 파장범위를 벗어나고, 목적하는 니켈 착화합물의 분리정제에 어려움이 있다.
상기 유기용매는 클로로메탄, 디클로로에탄, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에탄올, 자일렌, 테트라히드로푸란 및 1,4-디옥산로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이며, 종래 거의 용해되지 않는 용해성(insoluble)에 대하여 우수한 용해성(soluble)을 발휘한다.
또한, 본 발명의 제조방법의 제3단계는 R=CH3로만 치환된 대칭 또는 비대칭의 디티올계 금속 화합물을 출발물질로 하고, 하이드록실레이션 반응을 통해, 정량적으로 R=H(하이드록시기) 치환반응을 제어한다. 이에, 유기용매에 대한 용해도가 개선된 동시에 930 내지 960nm 파장영역의 근적외선을 선택적으로 흡수하는 대칭형[화학식 4 내지 6으로 표기되는 화합물] 또는 비대칭형[화학식 7 내지 9로 표기되는 화합물]의 디티올계 금속 착화합물을 제조할 수 있다.
본 발명은 유리 또는 투명한 기재필름 상에, 상기 화학식 1로 표시되는 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제와 고분자 수지를 함유한 조성물을 적용하여 필름 또는 패널 형상으로 제조된 광학 필터 및 열적외선 차폐 필터를 제공한 다.
이때, 상기 디티올계 금속 착화합물 중, 중심금속은 니켈이 바람직하며, 상기 고분자 수지는 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리이소시아네이트, 폴리아릴레이트 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 투명한 기재필름은 폴리에스테르 또는 폴리카보네이트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 근적외선 흡수제 및 고분자 수지로 이루어진 조성물은 그 조성의 함량에 따라, 근적외선 흡수율을 조절할 수 있다. 이에, 바람직하게는 고분자 수지에 대하여, 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제 1 내지 3 중량%를 함유하는 것이다. 이때, 근적외선 흡수제의 함량이 1 중량% 미만이면, 근적외선 흡수 능력이 불충분하고, 3 중량%를 초과하면, 가시광선의 투과율이 저하된다.
본 발명의 조성물은 습식 방식에 의해 유리 또는 투명한 기재필름 상에 적용하여 필름 또는 패널 형상으로 제조되며, 이때, 습식방식은 근적외선 흡수제와 고분자 수지를 유기용매에 용해 또는 분산시켜 제조된 코팅액을 유리 또는 투명한 기재필름 상에 도포하여 건조하고, 필름 또는 패널 상으로 제조하는 것으로, 본 발명에 특별히 한정되는 것을 아니나, 롤러코팅법, 스핀코트법, 캐스트법 또는 용융 압출법을 이용한다.
이때, 유기용매는 디클로로메탄, 디클로로에탄(DME), 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에탄올, 자일렌, 테트라히드로푸란 및 1,4-디옥산로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태가 사용될 수 있으며, 본 발명의 디티올계 금속 착화합물이 상기 유기용매에 쉽게 용해됨으로써, 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리이소시아네이트, 폴리아릴레이트 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 고분자 수지와 효율적으로 혼합될 수 있다.
특히, 본 발명의 디티올계 금속 착화합물은 케톤계와 할로겐계 용매뿐만 아니라, 에틸렌글리콜모노에틸에테르와 에탄올 등의 알코올류에서도 용해도가 현저히 개선된다[표 2].
한편, 용융 압출법을 적용하여 본 발명의 근적외선 차단 필터를 제조하기 위해서는, 본 발명의 근적외선 흡수제를 고분자 수지 중에 용해 또는 혼련시킨 후, 압출 성형에 의해 필름 또는 패널 상으로 성형한다.
또한, 본 발명은 근적외선 흡수제와 고분자 수지를 혼합하여 제조된 마스터 배치를 혼합하여 필름을 제조하는 방법으로 광학 필터 및 열적외선 차폐 필터를 제공할 수 있다.
이때, 상기 마스터배치의 원료조성물에 있어서, 필요에 따라 산화방지제, 열안정제, 점도조정제, 가소제, 색상개량제, 윤활제, 핵제, 자외선 안정제, 대전방지제, 산화방지제, 바인더 및 촉매 등의 첨가제를 더 사용할 수 있으며, 근적외선 흡수제 1 내지 3 중량%를 유지하는 범위이내에서 첨가제의 함량은 조절될 수 있다.
상기 근적외선 흡수제 함유 마스터 배치 형태로 적용됨으로써, 열 차폐필름에 근적외선 흡수제의 분산성이 우수하여 염색의 얼룩이 생기지 않고 열 차폐 효율을 향상 시킬 수 있다. 따라서, 균일한 품질의 열 차폐필름을 제공할 수 있고, 종래의 염색공정보다 공정이 단순하여 경제적인 효과를 구현할 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기 광학 필터 또는 열적외선 차폐 필터를 화상 표시 장치에 이용되며, 특히 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제 1 내지 3 중량%와 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리이소시아네이트, 폴리아릴레이트 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 고분자 수지 98 내지 99 중량%로 이루어진 조성물을 유리 또는 투명한 기재필름 상에 적용하여 제조된 광학 필터 또는 열적외선 차폐 필터가 채용된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
단계 1: 13.5g의 3,4,5-트리메톡시벤자알데하이드를 50㎖ 에탄올에 용해시킨 후, 4.5g의 시안화칼륨을 녹인 20㎖ 증류수를 천천히 첨가하였다. 1시간 동안 환류한 후 냉각한 다음 150㎖의 증류수를 첨가하여 침전물을 형성시킨 후 감압 여과하고 증류수로 여러번 씻어준 후 건조하여 노란색의 목적물 8.2g을 수득하였다.
Figure 112008074258750-PAT00014
단계 2: 48g의 2-하이드록시-1,2-비스(3,4,5-트리메톡시페닐)에탄논을 피리딘 150g에 용해시킨 후 50g의 CuSO4ㅇ5H2O을 녹인 100㎖ 증류수를 천천히 첨가하였다. 10시간 동안 환류한 후, 냉각한 다음 500㎖의 증류수를 첨가하여 침전물을 형성시킨 후 감압 여과하고 증류수로 여러번 씻어준 후 건조하여 연한 노란색의 목적물 40g을 수득하였다.
Figure 112008074258750-PAT00015
단계 3: 32g의 1,2-비스(3,4,5-트리메톡시페닐)에탄-1,2-디온과 P2S5 18g을 1,4-다이옥산 150㎖에 넣고 교반하였다. 5시간동안 환류한 후 냉각하여 여과하여 여액을 500㎖ 반응기로 옮긴 후 여기에 증류수 100㎖에 11g의 NiCl2ㆍH2O을 녹인 용액을 1시간에 걸쳐 천천히 첨가하였다. 첨가 완료 후 30시간 동안 환류하고 냉각하였다. 냉각된 반응물에 에탄올 100㎖를 투입한 후 감압 여과하고 아세톤으로 여러번 씻어준 후 건조하여 진한 녹색의 목적물 14g을 수득하였다.
Figure 112008074258750-PAT00016
단계 4:
14.7g(0.11몰)의 AlCl3을 디클로로메탄 30㎖에서 30분 동안 교반한 후, 단계 3에서 제조된 12-메톡시-Ni-착화합물 10g(0.011몰)을 디클로로메탄 50㎖에 희석해서 천천히 첨가하였다. 실온에서 1시간 30분간 반응 후 아이스 챔버 하에서 증류수 600㎖를 천천히 첨가하면서 교반한 후 형성된 침전을 감압 여과하고 증류수로 여러번 씻어준 후 정제하였다. 이때, 정제방법은 출발물질인 12-메톡시-Ni-착화합물 중, 최대 12개의 메톡시기에서 하이드록시 치환기가 많을수록 메탄올에 용이하게 용해되므로 소량의 메탄올로 세척하여 불순물을 제거하였다. 침전물을 건조한 다음 에틸메틸케톤에 녹여 감압 여과한 용액을 감압 농축 건조하여 진한 녹색의 목적물 2.3g을 수득하였다.
Figure 112008074258750-PAT00017
<실험예 1>
1. 물질분석
상기 실시예 1에서 제조된 목적화합물을 HPLC 및 질량분석기[LC-Mass 분광기,VG BIO TECH, 모델명: VG BIO TECH]를 이용하여 분석한 결과를 하기 표 1 표 2에 기재하였다.
Figure 112008074258750-PAT00018
Figure 112008074258750-PAT00019
상기 결과로부터, 실시예 1에서 제조된 목적화합물은 하이드록시기(R=H)가 1 내지 5개가 치환된 화합물이 혼재되어 있음을 확인하였다.
또한, 열중량분석기(TGA)를 이용하여 분해온도 281.26℃에서 측정한 결과, mp 258.71, 320.59 및 342.82℃ 피크를 확인하였으며, 시차주차열량계(DSC)를 이용한 결과, 3개 이상의 물질이 혼재되어 있음을 확인하였다.
또한, 상기 화합물을 메틸에틸케톤에 용해시킨 후 UV 분광기를 통해 측정한 결과, 최대흡수파장(λmax)이 960nm(ε= 2.9×104 L/cmㆍg)로 관찰됨[도 1]에 따라, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)용도에 적합한 근적외선 흡수제로 사용할 수 있다.
2. AlCl 3 당량에 따른 파장변화
상기 실시예 1의 단계 4에서 사용된 AlCl3 당량을 하기 표 3과 같이 변화하여 제조된 화합물을 메틸에틸케톤 용매 조건 하에서 UV 분광기를 이용하여 최대흡수파장(λmax)을 측정하였다.
그 측정결과, 상기 실시예 1의 단계 3에서 제조된 12개의 메톡시로 치환된 Ni 착화합물(비교예 1)은 최대흡수파장(λmax)이 930nm을 보인 반면에, 단계 4에서 AlCl3의 당량에 따라, 하이드록시(R=H) 치환기수가 증가하고, 최대흡수파장(λmax)이 정량적으로 장파장이동함을 확인하였다.
반면에, AlCl3 과량(10당량 이상)을 사용할 때, 니켈 착화합물이 깨지는 부산물이 과량 생산되어 생산성이 떨어지면, 분리 정제가 어렵다.
3. AlCl 3 당량에 따른 용해도 변화
상기 실시예 1의 단계 4에서 사용된 AlCl3 당량을 하기 표 3과 같이 변화하여 제조된 화합물을 메틸에틸케톤 용매 조건 하에서 UV 분광기를 이용하여 용해도를 측정 하여 그 결과를 표 3에 기재하였다.
그 결과, AlCl3 당량이 높을수록 하이드록시(R=H) 치환기수가 증가하고, 그에 따라 용해도가 현저히 증가한다. 다만, 10 당량 이상 사용 시, 니켈금속이 깨어지는 비율이 더 높아진다.
Figure 112008074258750-PAT00020
4. AlCl 3 당량에 따른 수율 변화
상기 실시예 1의 단계 4에서 출발물질인 12개의 메톡시기가 치환된 니켈 착화합물 100g 반응을 전제 하에, AlCl3 당량에 따른 수율을 조사하였다. 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다.
Figure 112008074258750-PAT00021
5. 용해성 측정
상기 실시예 1의 디티올계 니켈 착화합물을 에탄올, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트 및 톨루엔 용매 100g에 대한 각각의 용해성(g/g)을 측정하였다. 그 결과를 표 5에 기재하였다.
Figure 112008074258750-PAT00022
상기 표 5의 결과로부터, 실시예 1에서 제조된 디티올계 니켈 착화합물은 메톡기로 치환된 디티올계 니켈 착화합물보다 케톤계 및 할로겐계 용매뿐만 아니라, 에탄올 등의 알코올류에서도 용해도가 월등히 개선되었다.
<실시예 4>
단계 1: 40g의 p-아니사알데하이드(anisaldehye)를 40㎖ 에탄올에 용해시킨 후, 22g의 시안화칼륨을 녹인 20㎖ 증류수를 천천히 첨가하였다. 1시간 동안 환류한 후 냉각한 다음 350㎖의 증류수 첨가하여 침전물을 형성시킨 후 감압 여과하고, 침전물을 40㎖ 에탄올로 20분간 교반한 후 여과하고 에탄올로 여러번 씻어준 후 건조하여 연한 노란색의 목적물 28g을 수득하였다.
Figure 112008074258750-PAT00023
단계 2: 19g의 2-하이드록시-1,2-bis(4-메톡시페닐)에탄논과 P2S5 14g을 1,4-다이옥산 100㎖에 넣고 교반하였다. 28시간동안 환류한 후 냉각하고 여과하여 여액을 500㎖ 반응기로 옮긴 후 여기에 증류수 30㎖에 9g의 NiCl2ㆍH2O을 녹인 용액을 2시간에 걸쳐 천천히 첨가한다. 첨가 완료 후 30시간 동안 환류하고 냉각하였다. 냉각된 반응물에 아세톤 200㎖를 투입한 후 감압 여과하고 아세톤으로 여러번 씻어준 후 건조하여 진한 녹색의 목적물 12g을 수득하였다.
Figure 112008074258750-PAT00024
단계 3: 22g의 AlCl3을 디클로로메탄 50㎖에서 30분 동안 교반한 후 12-메톡시-Ni-착화합물 21g을 디클로로메탄 60㎖에 희석해서 천천히 첨가하였다. 실온에서 30분간 반응 후 아이스 챔버 하에서 증류수 200㎖를 천천히 첨가한 후 형성된 침전을 감압 여과하고 증류수로 여러번 씻어준 후 소량의 메탄올로 세척하였다. 건조하여 진한 녹색의 목적물 19g을 수득하였다.
Figure 112008074258750-PAT00025
<실시예 5>
단계 1: 50g의 벤자알데하이드를 80㎖ 에탄올에 용해시킨 후 8g의 시안화나트륨을 녹인 70㎖ 증류수를 천천히 첨가하였다. 3시간 동안 환류한 후 냉각하여 형성된 침전물을 감압 여과하고 침전물을 에탄올로 여러번 씻어준 후 건조하여 연한 노란색의 목적물 35g을 수득하였다.
Figure 112008074258750-PAT00026
단계 2: 2-하이드록시-1,2-디페닐에탄논 8.6g과 2-하이드록시-1,2-bis(4-메톡시페닐)에탄논 11.8g을 P2S5 18g와 함께 1,4-다이옥산 100㎖에 넣고 교반하였다. 4시간동안 환류한 후 냉각하고 여과하여 여액을 500㎖ 반응기로 옮긴 후 아이스 배스를 사용하여 0℃로 낮춘 후, 여기에 증류수 30㎖에 10g의 NiCl2ㆍH2O을 녹인 용액을 1시간에 걸쳐 천천히 첨가하였다. 첨가 완료 후 28시간 동안 환류하고 냉각하였다. 냉각된 반응물에 아세톤 50㎖를 투입한 후 감압 여과하고 아세톤으로 여러번 씻어준 후 건조하여 진한 녹색의 목적물 16g을 수득하였다.
Figure 112008074258750-PAT00027
단계 3: 20g의 AlCl3을 디클로로메탄 60㎖에서 30분 동안 교반한 후 12-메톡시-Ni-착화합물 30g을 디클로로메탄 50㎖에 희석해서 천천히 첨가하였다. 실온에서 30분간 반응 후 아이스 배스 하에서 증류수 200㎖를 천천히 첨가한 후 형성된 침전을 감압 여과하고 증류수로 여러번 씻어준 후 소량의 메탄올로 세척하였다. 건조하여 진한 녹색의 목적물 17g을 수득하였다.
Figure 112008074258750-PAT00028
<실시예 6>
상기 실시예 1의 단계 3에서 제조된 12-메톡시-Ni-착화합물 10g(0.011몰)을 디클로로메탄 50㎖에 희석하여 준비하고, 16.1g(0.11몰)의 ZnCl2를 디클로로메탄 30㎖에서 30분 동안 교반하여 준비한 용액에 천천히 첨가하였다. 6시간동안 환류반응한 후 아이스 챔버 하에서 증류수 600㎖를 천천히 첨가하면서 교반한 후 형성된 침전을 감압 여과하고 증류수로 여러번 씻어준 후 정제하였다. 이때, 정제방법은 출발물질인 12-메톡시-Ni-착화합물 중, 최대 12개의 메톡시기에서 하이드록시 치환기가 많을수록 메탄올에 용이하게 용해되므로 소량의 메탄올로 세척하여 불순물을 제거하였다. 침전물을 건조한 다음 에틸메틸케톤에 녹여 감압 여과한 용액을 감압 농축 건조하여 진한 녹색의 목적물 4.8g을 수득하였다.
Figure 112008074258750-PAT00029
<실시예 7>
ZnCl2를 24.12g(0.165몰, 15eq)을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 6과 동일하게 수행하였다.
Figure 112008074258750-PAT00030
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은
첫째, 케톤계 및 할로겐계 용매뿐만 아니라, 알코올류의 유기용매에서 용해도가 개선된 신규한 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제를 제공하였다.
둘째, 용해성이 개선된 근적외선 흡수제는 고분자 수지등의 유기재료와의 효율적인 혼합이 실현됨에 따라, 상기 디티올계 금속 착화합물의 우수한 근적외선 흡수성능이 충분히 발휘되어 장시간에 걸쳐 근적외선 흡수 능력이 저하되지 않는 광학 필터 또는 열적외선 차폐 필터를 제공할 수 있다.
셋째, 본 발명의 근적외선 흡수제가 제조공정 단계 또는 별도의 마스터 배치 형태로 제공하여 제조함으로써, 종래 코팅방식의 필름보다 선택적 근적외선 차폐효과가 우수하고, 고온 안정성이 우수한 근적외선 흡수제를 이를 이용한 광학 필터 특히, 열적외선 차폐 필터에 유용하게 활용될 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변 형 및 수정이 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명의 디티올계 니켈 착화합물의 자외선 분광기를 이용한 흡수스펙트럼이다.

Claims (14)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 용해도가 개선된 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수제.
    화학식 1
    Figure 112008074258750-PAT00031
    (상기에서, M은 니켈, 팔라듐 또는 백금이며, R은 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C1∼C6의 에테르기이고, X는 수소 또는 할로겐이고, m=1∼3이고, o, p, q, r, o', p', q' 및 r'는 0∼3이며, [o-o'], [p-p'], [q-q'] 및 [r-r']는 각각 0∼3이며 양의 정수이다.)
  2. 제1항에 있어서, 상기 디티올계 금속 착화합물이 하이드록시기(R=H)가 1 내지 5개 치환된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 상기 근적외선 흡수제.
  3. 제1항에 있어서, 상기 디티올계 금속 착화합물이 디클로로메탄, 디클로로에탄, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에탄올, 자 일렌, 테트라히드로푸란 및 1,4-디옥산로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 유기용매에 대하여, 0.05 내지 7g/g의 용해성질을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 근적외선 흡수제.
  4. 제1항에 있어서, 상기 디티올계 금속 착화합물이 930 내지 960 nm 파장영역의 근적외선을 선택적으로 흡수하는 것을 특징으로 하는 상기 근적외선 흡수제.
  5. 제1항에 있어서, 상기 디티올계 금속 착화합물이 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 디티올계 니켈 착화합물이고, R=H가 2 내지 5개 함유된 것을 특징으로 하는 상기 근적외선 흡수제.
    화학식 2
    Figure 112008074258750-PAT00032
    화학식 3
    Figure 112008074258750-PAT00033
    (상기에서, R은 수소, C1∼C6의 알킬기또는 C1∼C6의 에테르기이다.)
  6. 제1항에 있어서, 상기 디티올계 금속 착화합물이 하기 화학식 4 내지 화학식 6으로 표시되는 대칭형 디티올계 니켈 착화합물 중에서 선택되는 어느 하나이고, R=H가 2 내지 5개 함유된 것을 특징으로 하는 상기 근적외선 흡수제.
    화학식 4
    Figure 112008074258750-PAT00034
    화학식 5
    Figure 112008074258750-PAT00035
    화학식 6
    Figure 112008074258750-PAT00036
    (상기에서, R은 수소, C1∼C6의 알킬기또는 C1∼C6의 에테르기이다.)
  7. 제1항에 있어서, 상기 디티올계 금속 착화합물이 하기 화학식 7 내지 화학식 9로 표시되는 비대칭형 디티올계 니켈 착화합물 중에서 선택되는 어느 하나이고, R=H가 2 내지 5개 함유된 것을 특징으로 하는 상기 근적외선 흡수제.
    화학식 7
    Figure 112008074258750-PAT00037
    화학식 8
    Figure 112008074258750-PAT00038
    화학식 9
    Figure 112008074258750-PAT00039
    (상기에서, R은 수소, C1∼C6의 알킬기또는 C1∼C6의 에테르기이다.)
  8. 하기 화학식 10으로 표시되는 2-하이드록시기를 가진 화합물을 산화 반응하여, 화학식 11로 표시되는 디온 화합물을 합성하는 제1단계;
    화학식 11로 표시되는 디온 화합물과 금속염화물과 반응하여, 화학식 12로 표시되는 디티올계 금속 착화합물을 제조하는 제2단계; 및
    상기 화학식 12로 표시되는 디티올계 금속 착화합물 함유 유기용액에 AlCl3, ZnCl2 및 BF3로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 루이스 산을 첨가하여 부분적으로 하이드록실레이션 반응을 제어하여, 화학식 1로 표시되는 디티올계 금속 착화합물을 제조하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학식 1로 표시되는 디티올계 금속 착화합물의 제조방법.
    반응식 1
    Figure 112008074258750-PAT00040
    (상기에서, M은 니켈, 팔라듐 또는 백금이며, R은 수소, C1∼C6의 알킬기 또는 C1∼C6의 에테르기이고, X는 수소 또는 할로겐이고, m=1∼3이고, o, p, q, r, o', p', q' 및 r'는 0∼3이며, [o-o'], [p-p'], [q-q'] 및 [r-r']는 각각 0∼3이며 양의 정수이다.)
  9. 제8항에 있어서, 상기 제3단계에서 AlCl3, ZnCl2 및 BF3로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 루이스 산이 디티올계 금속 착화합물에 대하여, 2 내지 15몰%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 상기 디티올계 금속 착화합물의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 디티올계 금속 착화합물이 하이드록시기 치환기가 1 내지 5개인 것을 특징으로 하는 상기 디티올계 금속 착화합물의 제조방법.
  11. 유리 또는 투명한 기재필름 상에,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제와 고분자 수지를 함유한 조성물을 적용하여 필름 또는 패널 형상으로 제조된 것을 특징으로 하는 열적외선 차폐 필터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 디티올계 금속 착화합물에 있어서, 중심금속이 니켈인 것을 특징으로 하는 상기 열적외선 차폐 필터.
  13. 제11항에 있어서, 상기 조성물이 근적외선 흡수제 및 고분자 수지로 이루어지되, 고분자 수지에 대하여, 근적외선 흡수제 1 내지 3 중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 열적외선 차폐 필터.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 디티올계 금속 착화합물로 이루어진 근적외선 흡수제 1 내지 3 중량% 및
    아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리이소시아네이트, 폴리아릴레이트 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 고분자 수지 98 내지 99 중량%로 이루어진 조성물을 유리 또는 투명한 기재필름 상에 적용하여 제조된 열적외선 차폐 필터가 채용된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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