WO2017163818A1 - 赤外線フィルタ、赤外線センサおよび赤外線フィルタ用組成物 - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the present invention relates to an infrared filter, an infrared sensor, and a composition for an infrared filter.
- infrared rays In recent years, sensors using infrared rays have been developed. For example, there is an attempt to use infrared rays for detection of gas, human body, fire, defective part, distance, blood glucose level.
- Patent Document 1 discloses that a high-refractive index layer using Ge and a low-refractive index layer using Al 2 O 3 or Ta 2 O 3 are alternately arranged on a filter substrate made of plate-like Si. And forming a filter that selectively transmits infrared rays having a predetermined wavelength.
- the filter composed of an inorganic material was formed by cutting a crystal ingot of various inorganic materials, or formed by a vapor deposition method or a sputtering method.
- the cutting process of the crystal ingot has a problem of requiring labor and time.
- the film formation by the vapor deposition method or the sputtering method has a problem that the manufacturing apparatus is expensive and the apparatus cost is high. For this reason, the filter described in Patent Document 1 or the like is laborious and costly to manufacture.
- An object of the present invention is to provide an infrared filter, an infrared sensor, and an infrared filter composition that can be manufactured by a new method that does not require labor and cost to manufacture an infrared filter that selectively transmits or shields infrared light having a predetermined wavelength. Is to provide.
- the present invention provides the following.
- ⁇ 1> An infrared filter containing an organic material Within a wavelength range of 1 to 16 ⁇ m, it has a region A and a region B having a higher transmittance than the region A, The region A and the region B are provided in the order of the region A, the region B, and the region A from the short wavelength side to the long wavelength side, or the region B, the region A, and the region from the short wavelength side to the long wavelength side.
- the absorption spectrum of the infrared filter has an absorption peak with a half-value width of 2 ⁇ m or less within a wavelength range of 1 to 16 ⁇ m, The range from the half-wave wavelength on the short wave side to the half-wave wavelength on the long wave side of the absorption peak is region A, The range from the half-wavelength on the short wave side of the absorption peak to the 1 ⁇ m short wave side is region B, The range from the half-wavelength on the long wave side of the absorption peak to the 1 ⁇ m long wave side is the region B.
- ⁇ 6> The infrared filter according to ⁇ 3> or ⁇ 4>, which has the above-described absorption peak region A in a wavelength range of 7.5 to 9.5 ⁇ m.
- the infrared filter according to ⁇ 3> or ⁇ 4> which has the above-described absorption peak region A within a wavelength range of 9.5 to 11.5 ⁇ m.
- ⁇ 8> Having the above-described absorption peak in the wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m,
- the infrared filter according to ⁇ 3> or ⁇ 4> wherein a region having a transmittance of 50% or less within a wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m is configured by the absorption peak region A described above.
- the infrared filter according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8> including a compound having at least one type of bond selected from a Si—O—Si bond and a P—O—P bond.
- the infrared filter according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9> which is for an infrared sensor.
- the infrared filter according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9> which is used for a blood glucose level sensor.
- An infrared sensor comprising the infrared filter according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, and a light source that generates light having a maximum emission wavelength in a range other than the region A of the infrared filter.
- the infrared sensor according to ⁇ 12> which is a blood glucose level sensor.
- An infrared filter composition containing an organic material When a film of 1 ⁇ m is formed, it has an absorption peak with a half-value width of 2 ⁇ m or less in the wavelength range of 1 to 16 ⁇ m, and the average transmittance in the range from the half-wave wavelength on the short wave side to the half-wave wavelength on the long wave side of the absorption peak Is A, and the average transmittance in the range from the half-wavelength on the short wave side of the absorption peak to 1 ⁇ m shortwave is B, and the average transmittance in the range from the half-wavelength on the longwave side of the absorption peak to 1 ⁇ m longwave side is C,
- the composition for infrared filters whose B / A is 5 or more and C / A is 5 or more.
- an infrared filter an infrared sensor, and an infrared filter composition that can manufacture an infrared filter that selectively transmits or shields infrared rays having a predetermined wavelength by a method different from the conventional method.
- a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
- the total solid content refers to the total mass of the components excluding the solvent from the total composition of the composition.
- the notation which does not describe substitution and non-substitution includes a group (atomic group) having a substituent together with a group (atomic group) having no substituent.
- the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
- “(meth) acrylate” represents acrylate and methacrylate
- “(meth) acryl” represents acryl and methacryl
- “(meth) acryloyl” represents acryloyl and methacryloyl.
- exposure includes not only exposure using light but also drawing using particle beams such as electron beams and ion beams.
- the light used for exposure generally includes active rays or radiation such as an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, and electron beams.
- active rays or radiation such as an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, and electron beams.
- infrared means light (electromagnetic wave) having a wavelength of 0.7 to 1000 ⁇ m.
- a weight average molecular weight and a number average molecular weight are defined as a polystyrene conversion value measured by gel permeation chromatography (GPC).
- the infrared filter of the present invention is an infrared filter containing an organic material, Within a wavelength range of 1 to 16 ⁇ m, it has a region A and a region B having a higher transmittance than the region A, The region A and the region B are provided in the order of the region A, the region B, and the region A from the short wavelength side to the long wavelength side, or the region B, the region A, and the region from the short wavelength side to the long wavelength side. B in order.
- the region B is a region having a higher transmittance than the region A.
- the region B is also referred to as a transmissive region.
- the region A is a region having a lower transmittance than the region B.
- the region A is also referred to as a shielding region.
- the organic material is a material having a carbon atom.
- a material having a carbon atom and a hydrogen atom is preferable.
- the organic material may be a material having an infrared shielding property or a material not having an infrared shielding property.
- the organic material may be a component derived from a resin (including an alkali-soluble resin and a dispersant), a polymerizable compound, a photopolymerization initiator, and the like, which will be described later in the infrared filter composition.
- the organic material can use together the material which has infrared shielding property, and the material which does not have infrared shielding property.
- the region A (shielding region) and the region B (transmission region) are divided into a region A (shielding region), a region B (transmission region), and a region A (from the short wavelength side toward the long wavelength side). Since it has in order of the shielding area), or from the short wavelength side to the long wavelength side, it has the area B (transmission area), the area A (shielding area), and the area B (transmission area) in this order. Infrared rays in the range can be selectively transmitted or shielded. And since the infrared filter of this invention contains an organic material, it can manufacture by applying the composition for infrared filters containing an organic material to a base material.
- the infrared filter of this invention contains an organic material, it can suppress reflection of light. For this reason, the influence by the reflected light in area
- the infrared filter of the present invention preferably has the region A (shielding region) and the region B (transmission region) described above in the wavelength range of 2.5 to 16 ⁇ m, and the region A (described above in the wavelength range of 5 to 16 ⁇ m. It is more preferable to have a shielding region) and a region B (transmission region).
- the aspect that the infrared filter has in order of region A (shielding region), region B (transmission region), region A (shielding region) from the short wavelength side to the long wavelength side is, for example, a wavelength of 1 to 16 ⁇ m.
- the aspect which has two or more absorption peaks in the range is mentioned.
- the range from the half-wave wavelength on the short wave side to the half-wave wavelength on the long wave side of one transmission peak is defined as region B (transmission region).
- region B transmission region
- a mode in which the range from the half-value wavelength on the short-wave side of the peak to the predetermined range short-wave side and the range from the half-value wavelength on the long-wave side of the transmission peak to the predetermined range long-wave side is the region A (shielding region).
- the half-value wavelength of the transmission peak means a wavelength that is 1 ⁇ 2 of the maximum transmittance of the transmission peak at the transmission peak.
- the range from the half-wave wavelength on the short wave side to the half-wave wavelength on the long wave side of each absorption peak is defined as region A (shielding region).
- region A shielding region
- a mode in which the range from the half-wave wavelength on the long wave side of the absorption peak located in the region to the half-value wavelength on the short wave side of the absorption peak located on the long wavelength side is the region B (transmission region).
- the difference between the center wavelengths of the two absorption peaks is preferably 0.1 to 10 ⁇ m, and more preferably 0.5 to 5 ⁇ m.
- the half value wavelength of an absorption peak means the wavelength which becomes 1/2 of the light absorbency of an absorption peak in an absorption peak.
- the aspect that the infrared filter has in order of the region B (transmission region), the region A (shielding region), and the region B (transmission region) from the short wavelength side to the long wavelength side is, for example, a wavelength of 1 to 16 ⁇ m.
- the aspect which has 2 or more of transmission peaks in the range is mentioned.
- the range from the half-value wavelength on the short wave side to the half-value wavelength on the long wave side of the absorption peak is defined as region A (shielding region).
- region A shielding region
- regions B transmission region
- the range from the half-wave wavelength on the short wave side to the half-wave wavelength on the long wave side of each transmission peak is defined as region B (transmission region).
- a mode in which the range from the half-wave wavelength on the long wave side of the transmission peak located at the point to the half-value wavelength on the short wave side of the transmission peak located on the long wavelength side is the region A (shielding region).
- the difference between the center wavelengths of the two transmission peaks is preferably 0.1 to 10 ⁇ m, and more preferably 0.5 to 5 ⁇ m.
- the infrared filter of the present invention preferably has a wavelength region in which the region A (shielding region) and the region B (transmission region) are adjacent to each other. That is, it is preferable that the wavelength band of region A and the wavelength band of region B are adjacent.
- the infrared filter of the present invention has a region B (transmission region), a region A (shielding region), and a region B (transmission region) from the short wavelength side to the long wavelength side within a wavelength range of 1 to 16 ⁇ m. It is preferable to have them in order.
- the infrared filter of the present invention has one or more absorption peaks in the wavelength range of 1 to 16 ⁇ m, and the range from the half-wave wavelength on the short wave side to the half-wave wavelength on the long wave side of the absorption peak is defined as region A (shielding region).
- region A shielding region
- a preferred mode is that the region B (transmission region) is a predetermined range from the half-wavelength on the short-wave side of the absorption peak to a range on the short-wavelength side and a range from the half-wave wavelength on the long-wave side of the absorption peak to the predetermined range long-wavelength side. .
- the bandwidth of the region A is preferably 2 ⁇ m or less, more preferably 0.1 to 1.9 ⁇ m, and further preferably 0.5 to 1.8 ⁇ m.
- the bandwidth of the region B is preferably 2 ⁇ m or less, more preferably 0.1 to 1.9 ⁇ m, still more preferably 0.5 to 1.8 ⁇ m, and particularly preferably 1 ⁇ m.
- the average transmittance of the region A is preferably 50% or less, more preferably 40% or less, and further preferably 30% or less.
- the lower limit can be 0% or 1%.
- the average transmittance of the region B (transmission region) is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and further preferably 70% or more.
- the difference between the average transmittance of the region B (transmission region) and the average transmittance of the region A (shielding region) is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and further preferably 30% or more.
- the upper limit can be set to 100% or less, for example.
- the average reflectance in the wavelength range of 1 to 16 ⁇ m is preferably 60% or less, more preferably 40% or less, and even more preferably 20% or less.
- the average reflectance in the region A is preferably 60% or less, more preferably 40% or less, and further preferably 20% or less. Since the infrared filter of the present invention contains an organic material, the average reflectance can be lowered. And if an average reflectance is the above, the change (incidence angle dependence) of the shielding wavelength by an incident angle can also be suppressed.
- region A of an infrared filter and an infrared filter uses FTIR (Fourier transform infrared spectrophotometer), ATR (total reflection measurement method) method, regular reflection method, diffuse reflection method, high sensitivity reflection method It can measure by methods, such as.
- FTIR Fastier transform infrared spectrophotometer
- ATR total reflection measurement method
- regular reflection method regular reflection method
- diffuse reflection method high sensitivity reflection method It can measure by methods, such as.
- the infrared filter In the absorption spectrum of the infrared filter, it has an absorption peak with a half-value width of 2 ⁇ m or less within a wavelength range of 1 to 16 ⁇ m, The range from the half wave wavelength on the short wave side to the half wave wavelength on the long wave side of the absorption peak is the region A (shielding region), The range from the half-value wavelength on the short wave side of the absorption peak to the 1 ⁇ m short wave side is region B (transmission region), A mode in which the range from the half-wavelength on the long wave side of the absorption peak to the 1 ⁇ m long wave side is region B (transmission region).
- One of the above absorption peaks may be in the wavelength range of 1 to 16 ⁇ m, or two or more.
- the absorption peak of the infrared filter can be appropriately selected depending on the application.
- the infrared filter of the present invention when used in an infrared type gas sensor, it can be appropriately selected according to the type of gas to be detected.
- the detection target gas is CO 2
- CO 2 has absorption in the vicinity of 4.25 ⁇ m
- the absorption peak of the infrared filter may have in the vicinity of 4.25 ⁇ m (for example, 3 to 5 ⁇ m). preferable.
- an infrared filter having an absorption peak in the vicinity of 7 to 12 ⁇ m eg, 7.5 to 11.5 ⁇ m, preferably 9 to 10 ⁇ m
- a blood glucose level sensor can be used.
- the infrared filter of the following aspect can be preferably used as an infrared filter for a blood glucose level sensor.
- the entire range of the region A may not be within the following wavelength range. It suffices that at least a part of the region A has the following wavelength range.
- the infrared filter of the present invention has the above absorption peak in a wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m (preferably, a wavelength of 9 to 10 ⁇ m), and a wavelength of 7.5 to 11.5 ⁇ m (preferably, a wavelength of It is also preferable that the region in which the transmittance is 50% or less in the range of 9 to 10 ⁇ m is constituted by the absorption peak region A (shielding region).
- the infrared filter of the present invention preferably has an aspect having the absorption peak region A (shielding region) in the wavelength range of 7.5 to 9 ⁇ m and the wavelength range of 10 to 11.5 ⁇ m.
- Such an infrared filter can be preferably used as an infrared filter for a blood glucose level sensor.
- the wavelength of the absorption peak of the infrared filter can be appropriately adjusted by selecting the material constituting the infrared filter. Specifically, it can be inferred from the band gap of a compound, known books (infrared spectrum library of Sliverstein, Aldrich) or a database on the Internet (spectrum database of organic compound (SDBS) )) And the like, a functional group or compound having a desired absorption peak is selected, and the infrared filter is designed so as to include a large amount of a compound having a target absorption peak (a material having infrared shielding properties).
- Examples of the above-mentioned compounds include compounds having an ether bond such as a C—O bond, C—O—C bond, and Ar—O bond (Ar is an aryl group); compounds having an ester bond such as acetal and ketal A compound having a hydroxyl group such as alcohol or phenol; a compound having a carboxyl group; a compound having a sulfo group; a lactone compound; an amine compound; a compound having a C ⁇ S bond and / or an S ⁇ O bond; A compound having a bond; a compound having a Si—H bond; a compound having a Si—C bond; a compound having a Si—O—Si bond (siloxane resin, SiO 2, etc.); a compound having a P—H bond; A compound having —H bond; A compound having an O ⁇ P—OH bond; a compound having a P—O—P bond; or a precursor of these compounds (for example, a Si—O—Si bond or
- the infrared filter according to the above-described aspects (1) to (3) can be obtained by containing a compound having at least one type of bond selected from Si—O—Si bond and P—O—P bond in the infrared filter.
- the region having the above-described absorption peak in the wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m and having a transmittance of 50% or less in the wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m is the absorption peak region A.
- the configured infrared filter can be manufactured.
- an infrared filter having the above-described spectral characteristics can be obtained by including in the infrared filter a compound having at least one type of bond selected from Si—O—Si bonds and P—O—P bonds is included. Presumed to be due to the following. Since the Si—O—Si bond and the P—O—P bond have an infrared fingerprint spectrum derived from a functional group in the 9 to 10 ⁇ m band, the compound having the above bond is included in the infrared filter, It can be assumed that an infrared filter having an absorption peak in the wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m can be obtained, and as a result, an infrared filter having the above-described spectral characteristics can be obtained.
- Examples of the compound having at least one type of bond selected from Si—O—Si bond and P—O—P bond include compound A described in the composition for infrared filter described later, component derived from compound A (for example, compound A And the like.
- the organic material contained in the infrared filter of the present invention is contained in a compound having at least one type of bond selected from the Si—O—Si bond and P—O—P bond described above, and an infrared filter composition described later. And the like derived from the components.
- the content of the compound having at least one kind selected from Si—O—Si bond and P—O—P bond is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more. Preferably, 70 mass% or more is more preferable.
- the content of the organic material is preferably 1% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and further preferably 50% by mass or more.
- the content of the compound having at least one type of bond selected from Si—O—Si bond and P—O—P bond in the organic material is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more. Preferably, 60 mass% or more is more preferable.
- the wavelength is not in the range of 7.5 to 11.5 ⁇ m. It can be set as the infrared cut filter with small absorption in a range.
- the shape of the infrared filter is not particularly limited. It can be suitably adjusted according to the application. Examples thereof include a film shape, a plate shape, and a lens shape.
- the thickness is preferably 0.1 to 20 ⁇ m, more preferably 0.1 to 15 ⁇ m, and further preferably 0.1 to 10 ⁇ m.
- the thickness is preferably 50 to 10,000 ⁇ m, more preferably 100 to 5000 ⁇ m, and even more preferably 100 to 3000 ⁇ m.
- the lens-shaped formed body may be a concave lens or a convex lens. The thickness of the lens can be adjusted as appropriate.
- a compound having a Si—C bond for example, SiC (silicon carbide)
- SiO 2 silicon dioxide
- an infrared filter so that a wavelength range of 7.5 to 9 ⁇ m and a wavelength of 10
- An infrared filter having the absorption peak region A (shielding region) in a range of ⁇ 11.5 ⁇ m can be obtained.
- a range from a wavelength of 7.5 ⁇ m to 9 ⁇ m and a range from a wavelength of 10 ⁇ m to 11.5 ⁇ m form a region A (shielding region), and a range of a wavelength exceeding 9 ⁇ m and a wavelength of less than 10 ⁇ m is a region B ( It is preferable to form a transmission region.
- the infrared filter of the present invention can be used for a sensor (infrared sensor) using infrared rays.
- a sensor infrared sensor
- Specific examples of infrared sensors include blood glucose level sensors, gas detection sensors, human body detection sensors, nondestructive inspection sensors, distance measurement sensors, biometric authentication sensors, motion capture sensors, temperature measurement sensors, component analysis sensors, and in-vehicle sensors. Can be mentioned.
- the infrared filter composition of the present invention is an infrared filter composition containing an organic material, When a 1 ⁇ m film is formed, it has an absorption peak with a half-value width of 2 ⁇ m or less in the wavelength range of 1 to 16 ⁇ m, and the average transmission in the range from the half-value wavelength on the short wave side to the half-value wavelength on the long wave side of the absorption peak.
- the transmittance is A
- the average transmittance in the range from the half wavelength on the short wave side of the absorption peak to 1 ⁇ m short wave is B
- the average transmittance in the range on the 1 ⁇ m long wave side from the half wavelength on the long wave side of the absorption peak is C.
- B / A is 5 or more
- C / A is 5 or more.
- the transmittance condition may be achieved by any means, but can be achieved by adjusting the type and amount ratio of each component constituting the infrared filter composition.
- Examples of the above-mentioned compounds include compounds having an ether bond such as a C—O bond, C—O—C bond, and Ar—O bond (Ar is an aryl group); compounds having an ester bond such as acetal and ketal A compound having a hydroxyl group such as alcohol or phenol; a compound having a carboxyl group; a compound having a sulfo group; a lactone compound; an amine compound; a compound having a C ⁇ S bond and / or an S ⁇ O bond; A compound having a bond; a compound having a Si—H bond; a compound having a Si—C bond; a compound having a Si—O—Si bond (siloxane resin, SiO 2, etc.); a compound having a P—H bond; A compound having —H bond; a compound having O ⁇ P—OH bond; a compound having P—O—P bond; Precursor of things (e.g., in response to time of film, such as the bond of
- silane compounds etc.
- a composition containing a compound that forms a P—O—P bond such as a silane compound, etc., it has one absorption peak in the wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m, and B / A Is 5 or more, and an infrared filter having a spectral characteristic of C / A of 5 or more can be produced.
- the absorption peak is preferably in the wavelength range of 6 to 16 ⁇ m, more preferably the absorption peak in the wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m, and the absorption peak in the wavelength range of 9 to 10 ⁇ m. More preferably, it has a peak. Further, for example, by using a composition containing a compound having Si—C bond (for example, SiC) and SiO 2 (silicon dioxide), a wavelength range of 7.5 to 9 ⁇ m and a wavelength of 10 to 11. An infrared filter having an absorption peak in the range of 5 ⁇ m, each having an absorption characteristic having a spectral characteristic of B / A being 5 or more and C / A being 5 or more can be produced.
- a composition containing a compound having Si—C bond for example, SiC
- SiO 2 silicon dioxide
- the infrared filter composition of the present invention is preferably a composition in which inorganic particles having infrared shielding properties are dispersed with an organic material.
- each component of the composition for infrared filters of the present invention will be described.
- the composition for infrared filter of the present invention preferably contains a material having infrared shielding properties.
- the material having infrared shielding properties include the materials described above.
- the infrared filter composition of the present invention preferably contains a compound having at least one type of bond selected from Si—O—Si bond and P—O—P bond (hereinafter also referred to as compound A). From the viewpoints of properties and film forming properties, a compound having a Si—O—Si bond is more preferable.
- an infrared filter having an absorption peak in the wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m can be produced.
- Examples of the compound having a Si—O—Si bond include SiO 2 and siloxane resin.
- the compound having a Si—O—Si bond is preferably a siloxane resin.
- Examples of the raw material used for producing the siloxane resin include silane compounds represented by the following formulas (S1) to (S3). Si (OR 1 ) 2 R 2 2 (S1) Si (OR 1 ) 3 R 2 1 (S2) Si (OR 1 ) 4 (S3)
- R 1 represents an alkyl group or an aryl group
- R 2 represents a substituent.
- the number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 1 is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, still more preferably 1 to 5, and particularly preferably a methyl group.
- the carbon number of the aryl group represented by R 1 is preferably 6-20, and more preferably 6-12.
- R 2 examples include the following substituent group T.
- An alkyl group and an aryl group are preferred.
- Substituent group T An alkyl group (preferably a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms), an alkenyl group (preferably a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms), an alkynyl group (preferably 2 to 30 carbon atoms).
- Substituted or unsubstituted alkynyl group an aryl group (preferably a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms), an amino group (preferably a substituted or unsubstituted amino group having 0 to 30 carbon atoms), An alkoxy group (preferably a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms), an aryloxy group (preferably a substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms), a heteroaryloxy group (preferably carbon A substituted or unsubstituted heteroaryloxy group having 1 to 30 carbon atoms, an acyl group (preferably a substituted or unsubstituted carbon atom having 1 to 30 carbon atoms).
- Unsubstituted acyl group alkoxycarbonyl group (preferably a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms), aryloxycarbonyl group (preferably a substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group having 7 to 30 carbon atoms) Group), an acyloxy group (preferably a substituted or unsubstituted acyloxy group having 2 to 30 carbon atoms), an acylamino group (preferably a substituted or unsubstituted acylamino group having 2 to 30 carbon atoms), an alkoxycarbonylamino group (preferably A substituted or unsubstituted alkoxycarbonylamino group having 2 to 30 carbon atoms), an aryloxycarbonylamino group (preferably a substituted or unsubstituted aryloxycarbonylamino group having 7 to 30 carbon atoms), a sulfamoyl group (preferably having a carbon
- Substituted phosphoramido group hydroxy group, mercapto group, halogen atom, cyano group, heteroaryl group (preferably having 1 to 30 carbon atoms), vinyl group, epoxy group, (meth) acryloyl group, (meth) acryloyloxy Group and the like.
- a plurality of R 1 and R 2 may be the same or different.
- Examples of the silane compound represented by the formula (S1) include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, and methylphenyldimethoxysilane.
- Examples of the silane compound represented by the formula (S2) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n-propoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltri-n-butoxysilane, Methyltriisobutoxysilane, methyltri-tert-butoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltri Examples include isopropoxysilane.
- Examples of the silane compound represented by the formula (S3) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetraisobutoxysilane, and tetra-tert. -Butoxysilane and the like.
- a silane compound may use only 1 type and may use 2 or more types together.
- Known methods can be used for the hydrolysis reaction and condensation reaction for obtaining the siloxane resin. If necessary, a catalyst may be used.
- Examples of the catalyst used for the hydrolysis reaction and the condensation reaction include metal oxides containing Al, Zn, Ti, and Sn, acids, alkalis, boron compounds, and the like.
- a metal oxide containing Al, Zn, Ti, and Sn for example, aluminum isopropoxide can be given.
- Examples of the acid (organic acid, inorganic acid) include nitric acid, oxalic acid, acetic acid, formic acid, hydrochloric acid, boric acid and the like.
- Examples of the alkali include ammonia, triethylamine, ethylenediamine, and the like.
- Examples of the boron compound include alkoxyborane (for example, trialkoxyborane).
- the amount of the catalyst used is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silane compound. Only one type of catalyst may be used, or two or more types may be used in combination.
- a solvent may be added to the reaction system of the hydrolysis reaction and the condensation reaction as necessary.
- the solvent is not particularly limited as long as a hydrolysis reaction and a condensation reaction can be performed.
- the conditions for the hydrolysis reaction and condensation reaction are appropriately selected according to the type of material used.
- siloxane resins include KR-220L, KR-220LP, KR-242A, KR-251, KR-112, KR-211, KR-212, KR-255, KR271, KR manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- the siloxane resin preferably has no other functional group as much as possible in order to suppress absorption outside the light shielding region.
- a siloxane resin that does not have an aromatic ring or an alkyl group is preferable because the transmittance of the transmission region is increased.
- SiO 2 can also be used as the compound having a Si—O—Si bond.
- SiO 2 is preferably a particle.
- examples of commercially available SiO 2 particles include Thruria series (hollow particles, isopropanol (IPA) dispersion, 4-methyl-2-pentanone (MIBK) dispersion, etc., such as Thruria 2320, etc.) manufactured by JGC Catalysts & Chemicals, Inc., OSCAL.
- PL series particles, IPA dispersion, toluene dispersion, propylene glycol monomethyl ether dispersion, methyl ethyl ketone dispersion, etc., such as PL-1-IPA, PL-2L-PGME, etc.
- EVONIK Aerosil series (porous particles, propylene glycol acetate dispersion, ethylene glycol dispersion, MIBK dispersion, etc.).
- examples of the compound having a P—O—P bond include polyphosphate compounds.
- Examples of the polyphosphoric acid compound include compounds represented by the following formula (P-1).
- Formula (P-1) In the formula (P-1), R 11 to R 13 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. n represents an integer of 2 or more.
- the substituent include the above-described substituent group T.
- an alkyl group and an aryl group are preferable.
- the alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group.
- the aryl group preferably has 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 12 carbon atoms.
- polyphosphoric acid compounds examples include, for example, ultra-long chain polyphosphoric acid, long-chain polyphosphoric acid, short-chain polyphosphoric acid manufactured by Bio-Enex, sodium polyphosphate manufactured by Pure Chemical Co., polyphosphoric acid manufactured by Merck Millipore, Examples thereof include sodium polyphosphate manufactured by Koyo Pure Chemical Industries, potassium polyphosphate manufactured by Yoneyama Chemical Co., and sodium polyphosphate manufactured by Kanto Chemical.
- a compound having an Si—C bond may be used as the material having infrared shielding properties.
- the compound having a Si—C bond may be used alone or in combination with other infrared shielding materials.
- the composition of the present invention is used for producing an infrared filter for a blood glucose level sensor, it is preferable to use a compound having a Si—C bond and SiO 2 (silicon dioxide) in combination, and SiC (silicon carbide). ) And SiO 2 (silicon dioxide) are more preferably used in combination.
- an infrared filter having absorption peaks in the wavelength range of 7.5 to 9 ⁇ m and in the wavelength range of 10 to 11.5 ⁇ m can be manufactured.
- the range of wavelength 7.5 ⁇ m or more and 9 ⁇ m or less and the range of wavelength 10 ⁇ m or more and 11.5 ⁇ m or less constitute region A (shielding region), and the range of wavelengths exceeding 9 ⁇ m and less than 10 ⁇ m is region B (transmission)
- region A shielding region
- region B transmission
- An infrared filter that forms a region can be manufactured.
- SiC silicon carbide
- SiO 2 silicon dioxide
- Examples of commercially available SiC particles include SSC-A15, SSC-A30, SER06, 10, 15, 20, SER-A06, 10, 15, 20, 20H, Shinano Random, etc., manufactured by Shinano Electric Smelting Co., Ltd. (35 nm, 50 nm, 75 nm NMSiC ⁇ C99 (40 nm, 75 nm)) and the like.
- the content of the material having infrared shielding properties is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and further preferably 70% by mass or more based on the total solid content of the composition. Moreover, 50 mass% or more is preferable with respect to the total solid of a composition, and, as for content of the compound A, 60 mass% or more is more preferable, and 70 mass% or more is further more preferable.
- an infrared cut filter having a small absorption in a range other than the wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m can be produced. For this reason, the nonuniformity of the transmittance can be suppressed, and the detection sensitivity of the infrared sensor can be increased.
- the compound when a compound having a Si—C bond and a compound having a Si—O—Si bond are used in combination, the compound has a Si—O—Si bond with respect to 100 parts by mass of the compound having a Si—C bond. It is preferable to contain 50 to 200 parts by mass of the compound.
- the composition of the present invention can also contain a silane compound.
- the silane compound reacts during film formation to generate a reactant containing a Si—O—Si bond. Therefore, an infrared filter having an absorption peak in the wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m can also be manufactured by using a composition containing a silane compound.
- the silane compound is preferably a compound having an alkoxysilyl group. Further, the number of carbon atoms of the alkoxy group in the alkoxysilyl group is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and particularly preferably 1 or 2.
- the silane compound (silane coupling agent) which has a hydrolysable group and another functional group among silane compounds can also be used as an adhesion promoter.
- the hydrolyzable group refers to a substituent that is directly bonded to a silicon atom and can generate a siloxane bond by a hydrolysis reaction and / or a condensation reaction.
- a hydrolysable group a halogen atom, an alkoxy group, an acyloxy group etc. are mentioned, for example, An alkoxy group is preferable. That is, the silane coupling agent is preferably a compound having an alkoxysilyl group.
- functional groups other than a hydrolysable group have a group which shows affinity by interacting or forming a bond with a resin or the like.
- examples thereof include a vinyl group, a styryl group, a (meth) acryloyl group, a mercapto group, an epoxy group, an oxetanyl group, an amino group, a ureido group, a sulfide group, and an isocyanate group, and a (meth) acryloyl group and an epoxy group are preferable.
- silane compounds include phenyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, and hexyltri.
- silane compounds include KBM-13, KBM-22, KBM-103, KBE-13, KBE-22, KBE-103, KBM-3033, KBE-3033, KBM-3063 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. , KBM-3066, KBM-3086, KBE-3063, KBE-3083, KBM-3103, KBM-3066, KBM-7103, SZ-31, KPN-3504, KBM-1003, KBE-1003, KBM-303, KBM -402, KBM-403, KBE-402, KBE-403, KBM-1403, KBM-502, KBM-503, KBE-502, KBE-503, KBM-5103, KBM-602, KBM-603, KBM-903 , KBE-903, KBE-903, KBE-9103, KBM-573 KBM-575, KBM-9659, KBE-585, KBM-802, KBM-803, KBE-846, KBE-9007, X-40-1053, X-41-1059A, X-41-1056
- the content of the silane compound is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 60% by mass or more with respect to the total solid content of the composition. Moreover, 50 mass% or more is preferable with respect to the total solid, and, as for total content of a silane compound and the above-mentioned compound A, 60 mass% or more is more preferable, and 70 mass% or more is further more preferable.
- an infrared cut filter having a small absorption in a range other than the wavelength range of 7.5 to 11.5 ⁇ m can be manufactured.
- the content of the silane compound is preferably 0.01 to 10% by mass relative to the total solid content of the composition. It is more preferably 1 to 7% by mass, and particularly preferably 1 to 5% by mass. According to this aspect, it is possible to form a film having high adhesion to a substrate or the like.
- a silane compound may use only 1 type and may use 2 or more types together. When two or more types of silane compounds are contained, the total amount is preferably within the above range.
- the composition of the present invention can contain a chromatic colorant.
- the chromatic colorant means a colorant other than the white colorant and the black colorant.
- the chromatic colorant is preferably a colorant having absorption in the wavelength range of 400 to 650 nm.
- the chromatic colorant may be a pigment or a dye.
- the pigment is preferably an organic pigment, and examples thereof include the following. However, the present invention is not limited to these.
- 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, 22
- the dye is not particularly limited, and a known dye can be used.
- the chemical structure includes pyrazole azo, anilino azo, triphenylmethane, anthraquinone, anthrapyridone, benzylidene, oxonol, pyrazolotriazole azo, pyridone azo, cyanine, phenothiazine, pyrrolopyrazole azomethine, Xanthene, phthalocyanine, benzopyran, indigo, and pyromethene dyes can be used. Moreover, you may use the multimer of these dyes. Further, the dyes described in JP-A-2015-028144 and JP-A-2015-34966 can also be used.
- the content of the chromatic colorant is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 10 to 40% by mass, and still more preferably 15 to 35% by mass with respect to the total solid content of the composition. Only one type of colorant may be used, or two or more types may be used. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
- the composition of the present invention may be substantially free of colorant. “Containing substantially no colorant” means 0.5% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less, and 0% by mass (0% by mass) with respect to the total solid content of the composition. Is more preferable.
- the composition of this invention can contain a near-infrared absorber other than the material which has the infrared shielding property mentioned above.
- the near-infrared absorber include a compound having a maximum absorption wavelength in the range of a wavelength of 700 nm or more and less than 1000 nm.
- the near-infrared absorber is preferably an organic dye.
- the organic dye is a dye compound made of an organic compound.
- Examples of near infrared absorbers include organic compounds such as phthalocyanine compounds, naphthalocyanine compounds, perylene compounds, pyrrolopyrrole compounds, cyanine compounds, dithiol metal complex compounds, naphthoquinone compounds, imonium compounds, azo compounds, and squarylium compounds.
- a phthalocyanine compound, a naphthalocyanine compound, a pyrrolopyrrole compound, a cyanine compound, and a squarylium compound are preferable, and a pyrrolopyrrole compound is more preferable.
- the pyrrolopyrrole compound is preferably a pyrrolopyrrole boron compound.
- Examples of the pyrrolopyrrole compound include compounds described in paragraph Nos. 0016 to 0058 of JP-A-2009-263614.
- the phthalocyanine compound naphthalocyanine compound, imonium compound, cyanine compound, squarylium compound and croconium compound
- the compounds described in paragraph Nos. 0010 to 0081 of JP-A No. 2010-1111750 may be used. Incorporated into.
- the cyanine compound for example, “functional pigment, Nobu Okawara / Ken Matsuoka / Kojiro Kitao / Kensuke Hirashima, Kodansha Scientific”, the contents of which are incorporated herein. .
- inorganic particles can also be used as the near infrared absorber.
- the inorganic particles include indium tin oxide (ITO) particles, antimony tin oxide (ATO) particles, zinc oxide (ZnO) particles, Al-doped zinc oxide (Al-doped ZnO) particles, and fluorine-doped tin dioxide (F-doped SnO 2 ).
- ITO indium tin oxide
- ATO antimony tin oxide
- ZnO zinc oxide
- Al-doped ZnO Al-doped zinc oxide
- F-doped SnO 2 fluorine-doped tin dioxide
- examples thereof include inorganic oxide particles such as particles, niobium-doped titanium dioxide (Nb-doped TiO 2 ) particles, metal particles such as silver (Ag) particles, gold (Au) particles, copper (Cu) particles, and nickel (Ni) particles.
- the shape of the inorganic particles is not particularly limited
- a tungsten oxide compound can be used as the inorganic particles.
- a tungsten oxide compound represented by the formula (composition formula) (W-1) is more preferable.
- M x W y O z (W-1) M represents a metal, W represents tungsten, and O represents oxygen.
- the metal represented by M include alkali metals, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be, Hf, Os, Bi are mentioned, alkali metals are preferable, Rb or Cs is more preferable, and Cs is particularly preferable.
- the metal of M may be one type or two or more types.
- the tungsten oxide compound examples include Cs 0.33 WO 3 , Rb 0.33 WO 3 , K 0.33 WO 3 , Ba 0.33 WO 3 and the like, and Cs 0.33 WO 3 or Rb 0.33 WO 3 is preferable. Cs 0.33 WO 3 is more preferable.
- the tungsten oxide compound is available as a dispersion of tungsten fine particles such as YMF-02 manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.
- the average particle size of the inorganic particles is preferably 800 nm or less, more preferably 400 nm or less, and even more preferably 200 nm or less.
- the average particle diameter of the inorganic particles is in such a range, the transparency in the visible region is good. From the viewpoint of avoiding light scattering, the average particle size is preferably as small as possible. However, the average particle size of the inorganic particles is preferably 1 nm or more for reasons such as ease of handling during production.
- the content of the near infrared absorber is preferably from 0.1 to 50% by mass, more preferably from 10 to 40% by mass, and further preferably from 15 to 35% by mass, based on the total solid content of the composition. Only one type of near-infrared absorber or two or more types may be used. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
- the composition of the present invention may contain substantially no near infrared absorber.
- the phrase “substantially free of near-infrared absorber” is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less, and still more preferably not contained with respect to the total solid content of the composition.
- the composition of the present invention may contain a resin other than the compound A described above (hereinafter also simply referred to as a resin).
- the resin is blended, for example, for the purpose of dispersing particles and the like in the composition and the use of a binder.
- a resin mainly used for dispersing particles and the like in the composition is also referred to as a dispersant.
- such use of the resin is an example, and the resin can be used for purposes other than such use.
- the weight average molecular weight (Mw) of the resin is preferably 2,000 to 2,000,000.
- the upper limit is preferably 1,000,000 or less, and more preferably 500,000 or less.
- the lower limit is preferably 3,000 or more, and more preferably 5,000 or more.
- HPC-8220GPC manufactured by Tosoh
- TSKguardcolumn SuperHZ-L is used as a guard column
- TSKgel SuperHZM-M TSKgel SuperHZ4000
- TSKgel SuperHZ2000, TSKgel SuperHZ3000, and TSKgel SuperHZ3000 column are used.
- the column temperature was set to 40 ° C., 10 ⁇ l of a tetrahydrofuran solution having a sample concentration of 0.1% by mass was injected, tetrahydrofuran was flowed as an elution solvent at a flow rate of 0.35 ml / min, and the sample was detected with an RI (differential refractive index) detector. Peaks can be detected and calculated using a calibration curve prepared using standard polystyrene.
- the resin content is preferably 0.1 to 50% by mass with respect to the total solid content of the composition.
- the lower limit is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more.
- the upper limit is preferably 50% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less. Only one type of resin may be included, or two or more types of resins may be included. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
- the composition of the present invention may contain substantially no resin, and preferably contains substantially no resin. In addition, it is preferable that it is 0.5 mass% or less with respect to the total solid of a composition that it does not contain resin substantially, it is more preferable that it is 0.1 mass% or less, and it does not contain resin. More preferably.
- binder examples include (meth) acrylic resin, (meth) acrylamide resin, epoxy resin, ene / thiol resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyarylate resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyphenylene resin, and polyarylene.
- examples include ether phosphine oxide resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyolefin resin, cyclic olefin resin, polyester resin, and styrene resin. One of these resins may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
- a resin having an acid group can be used as the resin.
- the acid group include a carboxy group, a phosphate group, a sulfo group, and a phenolic hydroxy group. These acid groups may be only one type or two or more types. Resins having acid groups can also be used as alkali-soluble resins. It can also be used as a dispersant.
- Examples of the resin having an acid group include radical polymers having a carboxy group in the side chain, such as JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12777, and JP-B-54-25957.
- the polymers described in JP-A No. 54-92723, JP-A 59-53836, JP-A 59-71048, that is, monomers having a carboxy group were homo- or copolymerized.
- Resin, monomer having acid anhydride alone or copolymerized, hydrolyzed, half esterified or half amidated acid anhydride unit, epoxy modified epoxy resin with unsaturated monocarboxylic acid and acid anhydride An acrylate etc. are mentioned.
- Examples of the monomer having a carboxy group include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid and 4-carboxystyrene.
- Examples of the monomer having an acid anhydride include maleic anhydride. It is done.
- the acidic cellulose derivative which has a carboxy group in a side chain can also be used.
- the molecular weight of the resin having an acid group is not particularly defined, but the weight average molecular weight (Mw) is preferably from 5000 to 200,000.
- the upper limit is preferably 100,000 or less, and more preferably 20,000 or less.
- the number average molecular weight (Mn) is preferably 1000 to 20,000.
- the acid value of the resin having an acid group is preferably 30 to 500 mgKOH / g.
- the lower limit is more preferably 50 mgKOH / g or more, and still more preferably 70 mgKOH / g or more.
- the upper limit is more preferably 400 mgKOH / g or less, further preferably 200 mgKOH / g or less, particularly preferably 150 mgKOH / g or less, and most preferably 120 mgKOH / g or less.
- a polymer having a carboxy group in the side chain is preferred, and a methacrylic acid copolymer, an acrylic acid copolymer, an itaconic acid copolymer, a crotonic acid copolymer, a maleic acid copolymer, a partial Examples include esterified maleic acid copolymers, alkali-soluble phenol resins such as novolak resins, acidic cellulose derivatives having a carboxy group in the side chain, and polymers having a hydroxy group added with an acid anhydride.
- a copolymer of (meth) acrylic acid and another monomer copolymerizable therewith is suitable.
- Examples of other monomers copolymerizable with (meth) acrylic acid include alkyl (meth) acrylates, aryl (meth) acrylates, and vinyl compounds.
- alkyl (meth) acrylate and aryl (meth) acrylate methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate
- Examples of vinyl compounds such as hexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, tolyl (meth) acrylate, naphthyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, styrene, ⁇ -methylstyrene, vinylto
- N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide and the like can also be used as N-substituted maleimide monomers described in JP-A-10-300922. Only one type of these other monomers copolymerizable with (meth) acrylic acid may be used, or two or more types may be used.
- Resins having an acid group include benzyl (meth) acrylate / (meth) acrylic acid copolymer, benzyl (meth) acrylate / (meth) acrylic acid / 2-hydroxyethyl (meth) acrylate copolymer, benzyl (meth) Multi-component copolymers composed of acrylate / (meth) acrylic acid / other monomers can also be preferably used.
- the resin having an acid group is at least one selected from a compound represented by the following formula (ED1) and a compound represented by the following formula (ED2) (hereinafter, these compounds may be referred to as “ether dimers”). It is also preferable to include a polymer obtained by polymerizing a monomer component containing
- R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms which may have a substituent.
- R represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 30 carbon atoms.
- the description in JP 2010-168539 A can be referred to.
- ether dimer for example, paragraph number 0317 of JP2013-29760A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification. Only one type of ether dimer may be used, or two or more types may be used.
- the resin having an acid group may contain a structural unit derived from the compound represented by the formula (X).
- R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 2 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms
- R 3 represents a hydrogen atom or a benzene ring that may contain a benzene ring.
- n represents an integer of 1 to 15.
- the alkylene group of R 2 preferably has 2 to 3 carbon atoms.
- the alkyl group of R 3 has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10, and the alkyl group of R 3 may contain a benzene ring.
- Examples of the alkyl group containing a benzene ring represented by R 3 include a benzyl group and a 2-phenyl (iso) propyl group.
- the resin having an acid group can be referred to the description in paragraph Nos. 0558 to 0571 of JP 2012-208494 A (corresponding to paragraph numbers 0685 to 0700 of US 2012/0235099 corresponding). Are incorporated herein. Further, the copolymer (B) described in paragraphs 0029 to 0063 of JP2012-32767A and the alkali-soluble resin used in the examples, paragraphs 0088 to 0098 of JP2012-208474A, The binder resin described in the description and the binder resin used in the examples, the binder resin described in paragraphs 0022 to 0032 of JP2012-137531A and the binder resin used in the examples, JP2013-024934A Binder resin described in paragraph Nos.
- the resin may have a curable group.
- the curable group include a group having an ethylenically unsaturated bond, an epoxy group, a methylol group, and an alkoxysilyl group.
- the group having an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, a (meth) allyl group, a (meth) acryloyl group, and a (meth) acryloyloxy group.
- Examples of the alkoxysilyl group include a monoalkoxysilyl group, a dialkoxysilyl group, and a trialkoxysilyl group.
- the resin having a curable group is also a curable compound.
- Examples of the resin containing a curable group include: Dial NR series (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), Photomer 6173 (COOH-containing polyurethane acrylic oligomer. Diamond Shamrock Co., Ltd.), Biscote R-264, KS resist 106 All are manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), Cyclomer P series (for example, ACA230AA), Plaxel CF200 series (all manufactured by Daicel Corporation), Ebecryl 3800 (manufactured by Daicel UCB Corporation), Acrycure RD-F8 (Japan) Catalyst Co., Ltd.).
- the resin is a proof G-0150M, G-0105SA, G-0130SP, G-0250SP, G-1005S, G-1005SA, G-1010S, G-2050M, G-01100, G-01758 (day It is also preferable to use Oil Co., Ltd. (epoxy group-containing polymer), ARTON F4520 (JSR Co., Ltd.), Acrybase FF-187 (Fujikura Kasei Co., Ltd.) or the like.
- Oil Co., Ltd. epoxy group-containing polymer
- ARTON F4520 JSR Co., Ltd.
- Acrybase FF-187 Fujikura Kasei Co., Ltd.
- the composition of the present invention can contain a dispersant as a resin.
- the dispersant include polymer dispersants [for example, resins having amine groups (polyamideamine and salts thereof), oligoimine resins, polycarboxylic acids and salts thereof, high molecular weight unsaturated acid esters, modified polyurethanes, modified polyesters, Modified poly (meth) acrylate, (meth) acrylic copolymer, naphthalenesulfonic acid formalin condensate] and the like.
- the polymer dispersant can be further classified into a linear polymer, a terminal-modified polymer, a graft polymer, and a block polymer according to the structure.
- the dispersant has a part having an adsorption ability for particles (hereinafter, collectively referred to as “adsorption part”).
- Adsorption sites include acid groups, urea groups, urethane groups, groups having coordinating oxygen atoms, groups having basic nitrogen atoms, heterocyclic groups, alkyloxycarbonyl groups, alkylaminocarbonyl groups, carboxy groups, sulfonamides And monovalent substituents having at least one group selected from the group consisting of a group, an alkoxysilyl group, an epoxy group, an isocyanate group, and a hydroxy group.
- the adsorption site is preferably an acid-based adsorption site. An acid group etc.
- an acid type adsorption site is at least one of a phosphorus atom containing group or a carboxy group.
- the phosphorus atom-containing group include a phosphate group, a polyphosphate group, and a phosphate group.
- the dispersant is preferably a resin represented by the following formula (100).
- R 1 represents an (m + n) -valent linking group
- R 2 represents a single bond or a divalent linking group
- a 1 is an acid group, a urea group, a urethane group, a group having a coordinating oxygen atom, a group having a basic nitrogen atom, a heterocyclic group, an alkyloxycarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, a carboxy group, a sulfonamide group
- the n A 1 and R 2 may be the same or different.
- m represents a positive number of 8 or less
- n represents 1 to 9, and m + n satisfies 3 to 10.
- P 1 represents a monovalent polymer chain.
- the m P 1 may be the same or different.
- R 1 represents a (m + n) -valent linking group.
- the (m + n) -valent linking group includes 1 to 100 carbon atoms, 0 to 10 nitrogen atoms, 0 to 50 oxygen atoms, 1 to 200 hydrogen atoms, and 0 to 20 sulfur atoms. The group which consists of is mentioned.
- Specific examples of the (m + n) -valent linking group include a group composed of a combination of two or more of the following structural units or the following structural units (which may form a ring structure).
- paragraph numbers 0076 to 0084 of JP-A-2007-277514 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- P 1 represents a monovalent polymer chain.
- the monovalent polymer chain is preferably a monovalent polymer chain having a repeating unit derived from a vinyl compound.
- paragraph numbers 0087 to 0098 of JP-A-2007-277514 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- R 2 represents a single bond or a divalent linking group.
- the divalent linking group is composed of 1 to 100 carbon atoms, 0 to 10 nitrogen atoms, 0 to 50 oxygen atoms, 1 to 200 hydrogen atoms, and 0 to 20 sulfur atoms. Groups. The above-mentioned group may be unsubstituted or may further have a substituent. Specific examples of the divalent linking group include a group constituted by combining two or more of the following structural units or the following structural units. For details of the divalent linking group, paragraph numbers 0071 to 0075 of JP-A-2007-277514 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- a graft copolymer containing a repeating unit represented by any of the following formulas (111) to (114) can also be used as the dispersant.
- W 1 , W 2 , W 3 , and W 4 each independently represent an oxygen atom or NH
- X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , and X 5 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent group
- Y 1 , Y 2 , Y 3 , and Y 4 each independently represent a divalent linking group
- Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 independently represents a monovalent group
- R 3 represents an alkylene group
- R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent group
- n, m, p, and q are each independently an integer of 1 to 500 J and k each independently represent an integer of 2 to 8, and in formula (113), when p is 2 to 500, a plurality of R 3 may be the same or different from each other;
- Formula (1 In 14) when q is 2 to 500, a plurality of X 5 and R 4 may be the same or different from each other.
- W 1 , W 2 , W 3 , and W 4 are preferably oxygen atoms.
- X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , and X 5 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably each independently a hydrogen atom or a methyl group, A methyl group is particularly preferred.
- Y 1 , Y 2 , Y 3 , and Y 4 each independently represent a divalent linking group, and the linking group is not particularly limited in structure.
- the structure of the monovalent group represented by Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 is not particularly limited, specifically, an alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a heteroaryloxy group, an alkylthio group
- Examples include an ether group, an aryl thioether group, a heteroaryl thioether group, and an amino group.
- the monovalent group represented by Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 those having a steric repulsion effect are particularly preferable from the viewpoint of improving dispersibility, and each independently has 5 carbon atoms.
- alkyl group or alkoxy group having 24 to 24 is preferable, and among them, a branched alkyl group having 5 to 24 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 5 to 24 carbon atoms, or an alkoxy group having 5 to 24 carbon atoms is particularly preferable.
- the alkyl group contained in the alkoxy group may be linear, branched or cyclic.
- n, m, p, and q are each independently an integer of 1 to 500.
- j and k each independently represent an integer of 2 to 8.
- J and k in formula (111) and formula (112) are preferably integers of 4 to 6 and most preferably 5 from the viewpoints of dispersion stability and developability.
- R 3 represents an alkylene group, preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms.
- p is 2 to 500, a plurality of R 3 may be the same or different from each other.
- R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent group.
- the monovalent group is not particularly limited in terms of structure.
- R 4 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
- R 4 is an alkyl group, a linear alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 5 to 20 carbon atoms is preferable, and 1 to 20 carbon atoms is preferable.
- linear alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms are particularly preferable.
- q is 2 to 500
- a plurality of X 5 and R 4 present in the graft copolymer may be the same or different from each other.
- the dispersant is also preferably an oligoimine dispersant containing a basic nitrogen atom in at least one of the main chain and the side chain.
- the oligoimine-based dispersant has a repeating unit having a partial structure X having a functional group of pKa14 or less, a side chain containing an oligomer chain or polymer chain Y having 40 to 10,000 atoms, and a main chain and A resin having a basic nitrogen atom in at least one of the side chains is preferred.
- This resin interacts with the particle at both the nitrogen atom and the functional group of pKa14 or less that the structure X has, and furthermore, since the resin has an oligomer chain or a polymer chain Y having 40 to 10,000 atoms,
- the particles can be uniformly dispersed while exhibiting good dispersibility.
- the oligomer chain or polymer chain Y interacts with the solvent, the sedimentation of the particles can be suppressed for a long period of time.
- the oligomer chain or polymer chain Y functions as a steric repulsion group, aggregation of the particles is prevented, so that excellent dispersibility can be obtained even if the content of the particles is increased.
- the basic nitrogen atom is not particularly limited as long as it is a basic nitrogen atom, but the resin preferably contains a structure having a nitrogen atom of pKb14 or less, and a structure having a nitrogen atom of pKb10 or less. It is more preferable to contain.
- pKb base strength refers to pKb at a water temperature of 25 ° C., and is one of the indexes for quantitatively representing the strength of the base, and is synonymous with the basicity constant.
- the functional group of pKa14 or less possessed by the partial structure X is not particularly limited, and the structure thereof is not particularly limited as long as the physical properties satisfy this condition.
- a functional group having a pKa of 12 or less is preferable, and a functional group having a pKa of 11 or less is most preferable.
- a carboxy group (about pKa 3 to 5), a sulfo group (about pKa -3 to -2), a —COCH 2 CO— group (about pKa 8 to 10), a —COCH 2 CN group (pKa) About 8 to 11), —CONHCO— group, phenolic hydroxyl group, —R F CH 2 OH group or — (R F ) 2 CHOH group (R F represents a perfluoroalkyl group; pKa about 9 to 11), sulfonamide Group (about pKa 9 to 11) and the like.
- the partial structure X having a functional group of pKa14 or less is preferably directly bonded to the basic nitrogen atom in the repeating unit containing a nitrogen atom, but the basic nitrogen atom and the partial structure of the repeating unit containing a basic nitrogen atom are preferred. X may be linked not only to a covalent bond but also to form a salt by ionic bond.
- the oligoimine-based dispersant has a repeating unit containing a basic nitrogen atom to which a partial structure X having a functional group of pKa14 or less is bonded, and an oligomer chain or polymer chain Y having 40 to 10,000 atoms in the side chain.
- a resin is preferred.
- the oligoimine-based dispersant includes (i) a poly (lower alkyleneimine) -based repeating unit, a polyallylamine-based repeating unit, a polydiallylamine-based repeating unit, a metaxylenediamine-epichlorohydrin polycondensate-based repeating unit, and a polyvinylamine-based repeating unit.
- a resin having (ii) an oligomer chain having 40 to 10,000 atoms or a polymer chain Y in the chain is preferred.
- the term “lower” in the poly (lower alkyleneimine) means that it has 1 to 5 carbon atoms
- the term “lower alkyleneimine” means an alkyleneimine having 1 to 5 carbon atoms.
- Examples of the oligomer chain or polymer chain Y having 40 to 10,000 atoms include known polymer chains such as polyester, polyamide, polyimide, and poly (meth) acrylate that can be connected to the main chain portion of the resin.
- the bonding site of the oligomer chain or polymer chain Y with the resin is preferably the terminal of the oligomer chain or polymer chain Y.
- the oligomer chain or polymer chain Y is selected from poly (lower alkylene imine) -based repeating units, polyallylamine-based repeating units, polydiallylamine-based repeating units, metaxylenediamine-epichlorohydrin polycondensate-based repeating units, and polyvinylamine-based repeating units. It is preferably bonded to a nitrogen atom of a repeating unit containing at least one kind of nitrogen atom.
- At least one nitrogen atom selected from poly (lower alkyleneimine) -based repeating units, polyallylamine-based repeating units, polydiallylamine-based repeating units, metaxylenediamine-epichlorohydrin polycondensate-based repeating units, and polyvinylamine-based repeating units
- the bonding mode between the main chain portion such as a repeating unit containing bismuth and Y is a covalent bond, an ionic bond, or a mixture of a covalent bond and an ionic bond.
- Y is preferably ion-bonded to a nitrogen atom of a repeating unit containing a nitrogen atom as an amide bond or carboxylate.
- the number of atoms of the oligomer chain or polymer chain Y is preferably 50 to 5,000, more preferably 60 to 3,000, from the viewpoint of dispersibility, dispersion stability, and developability. Moreover, the number average molecular weight of Y can be measured by the polystyrene conversion value by GPC method. The number average molecular weight of Y is preferably 1,000 to 50,000, and more preferably 1,000 to 30,000.
- the oligoimine dispersant includes, for example, a repeating unit represented by the formula (I-1), a repeating unit represented by the formula (I-2), and / or a repeating unit represented by the formula (I-2a).
- Examples include resins containing units.
- R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms).
- a independently represents an integer of 1 to 5; * Represents a connecting part between repeating units.
- R 8 and R 9 are the same groups as R 1 .
- L is a single bond, an alkylene group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), an alkenylene group (preferably having 2 to 6 carbon atoms), an arylene group (preferably having 6 to 24 carbon atoms), a heteroarylene group (having 1 to 6 carbon atoms).
- an imino group preferably having a carbon number of 0 to 6
- an ether group preferably having a carbon number of 0 to 6
- a thioether group preferably having a carbonyl group, or a combination group thereof.
- a single bond or —CR 5 R 6 —NR 7 — is preferable.
- R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms).
- R 7 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
- L a is a structural site ring structure formed together with CR 8 CR 9 and N, it is preferable together with the carbon atom of CR 8 CR 9 is a structural site that form a non-aromatic heterocyclic ring having 3 to 7 carbon atoms . More preferably, a structural moiety which together carbon atoms and N CR 8 CR 9 (nitrogen atom) to form a non-aromatic heterocyclic ring of 5 to 7-membered, non-aromatic heterocyclic ring and more preferably 5-membered It is a structural part to be formed, and a structural part to form pyrrolidine is particularly preferable. This structural part may further have a substituent such as an alkyl group.
- X represents a group having a functional group of pKa14 or less.
- Y represents an oligomer chain or a polymer chain having 40 to 10,000 atoms.
- the dispersing agent (oligoimine-based dispersing agent) further comprises at least one copolymer component selected from repeating units represented by formula (I-3), formula (I-4), and formula (I-5). It may contain as. When the dispersing agent contains such a repeating unit, the dispersion performance of the particles can be further improved.
- R 1 , R 2 , R 8 , R 9 , L, La, a and * are as defined in the formulas (I-1), (I-2) and (I-2a).
- Ya represents an oligomer chain or a polymer chain having an anion group and having 40 to 10,000 atoms.
- oligoimine-based dispersant the description of paragraph numbers 0118 to 0190 in JP-A-2015-34961 can be referred to, and the above contents are incorporated in this specification.
- the oligoimine dispersant for example, the following resins and the resins described in paragraph numbers 0169 to 0190 of JP-A-2015-34961 can be used.
- the dispersant is also available as a commercial product, and as a specific example, “DISPERBYK 101, 103, 107, 110, 180, 130, 161, 162, 163, 164, 165 manufactured by BYK Chemie Co., Ltd. 166, 170 ", BYK Chemie” BYK-P104, P105 (high molecular weight unsaturated polycarboxylic acid) ", EFKA” EFKA 4047, 4050, 4010, 4165 (polyurethane) ", EFKA 4330, 4340 (Block copolymer), 4400, 4402 (modified polyacrylate), 5010 (polyesteramide), 5765 (high molecular weight polycarboxylate), 6220 (fatty acid polyester), 6745 (phthalocyanine derivative), 6750 (azo pigment derivative) Ajinomoto Fine “Ajisper PB821, PB822” manufactured by Kuno Co., Ltd., “Floren TG-710 (urethane oligomer)” manufactured
- MYS-IEX polyoxyethylene monostearate
- a resin having an acid group is used as the dispersant
- a dispersant resin having an acid group
- an alkali-soluble resin such a dispersant (resin having an acid group) can also be used as an alkali-soluble resin.
- the content of the dispersant is preferably 0.1 to 40% by mass with respect to the total solid content of the composition.
- the upper limit is preferably 20% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less.
- the lower limit is preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 1% by mass or more.
- the content of the dispersant is preferably 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the particles.
- the upper limit is preferably 80 parts by mass or less, and more preferably 60 parts by mass or less.
- the lower limit is preferably 2.5 parts by mass or more, and more preferably 5 parts by mass or more.
- the composition of the present invention preferably contains a solvent.
- the solvent can be composed of various organic solvents.
- Organic solvents include acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexane, ethyl acetate, ethylene dichloride, tetrahydrofuran, toluene, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, acetylacetone, cyclohexanone , Diacetone alcohol, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, 3-methoxypropanol, methoxymethoxyethanol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene Recall monoethyl ether, diethylene glyco
- a solvent having a low metal content as the solvent.
- the metal content of the solvent is preferably 10 mass ppb (parts per billion) or less, for example.
- a mass ppt (parts per trill) level may be used if necessary, and such a high-purity solvent is provided, for example, by Toyo Gosei Co., Ltd. (Chemical Industry Daily, November 13, 2015).
- Examples of the method for removing impurities such as metals from the solvent include distillation (molecular distillation, thin film distillation, etc.) and filtration using a filter.
- the filter pore diameter of the filter used for filtration is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and still more preferably 3 nm or less.
- a filter made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon is preferable.
- the solvent may contain isomers (compounds having the same number of atoms and different structures). Further, only one type of isomer may be included, or a plurality of types may be included.
- the content of the solvent is preferably such that the solid content concentration of the composition is 5 to 70% by mass.
- the upper limit is more preferably 60% by mass or less.
- the lower limit is more preferably 10% by mass or more. If the solid content concentration of the composition is in the above range, the coating property and coating unevenness of the composition can be improved.
- the composition of this invention can contain curable compounds other than the compound A and the silane compound which were mentioned above.
- the curable compound a known compound that can be cured by radical, acid, or heat can be used. Examples thereof include a compound having a group having an ethylenically unsaturated bond, a compound having an epoxy group, and a compound having a methylol group.
- the group having an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, a (meth) allyl group, a (meth) acryloyl group, a (meth) acryloyloxy group, and a (meth) acryloyl group and a (meth) acryloyloxy group.
- the curable compound is preferably a polymerizable compound, and more preferably a radical polymerizable compound.
- the polymerizable compound include compounds having a group having an ethylenically unsaturated bond.
- the content of the curable compound is preferably 1 to 50% by mass with respect to the total solid content of the composition.
- the lower limit is preferably 3% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 40% by mass or less, and still more preferably 30% by mass or less.
- the composition of this invention can also contain a curable compound substantially.
- it is 0.5 mass% or less with respect to the total solid of a composition, and it is more preferable that it is 0.1 mass% or less that it does not contain a polymeric compound substantially, and sclerosis
- a compound having a group having an ethylenically unsaturated bond (hereinafter also referred to as a polymerizable compound) can be used as the curable compound.
- the polymerizable compound is preferably a monomer.
- the molecular weight of the polymerizable compound is preferably 100 to 3000.
- the upper limit is preferably 2000 or less, and more preferably 1500 or less.
- the lower limit is preferably 150 or more, and more preferably 250 or more.
- the polymerizable compound is preferably a 3 to 15 functional (meth) acrylate compound, more preferably a 3 to 6 functional (meth) acrylate compound.
- the polymerizable compound is also preferably a compound having one or more groups having an ethylenically unsaturated bond and having a boiling point of 100 ° C. or higher under normal pressure.
- Specific examples include monofunctional acrylates and methacrylates such as polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, and phenoxyethyl (meth) acrylate; polyethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolethanetri ( (Meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, hexanediol ( (Meth) acrylate
- polymerizable compounds represented by the following formulas (MO-1) to (MO-5) can also be suitably used.
- T is an oxyalkylene group
- the terminal on the carbon atom side is bonded to R.
- n is 0 to 14, and m is 1 to 8.
- a plurality of R and T present in one molecule may be the same or different.
- at least one of the plurality of R is —OC ( ⁇ O) CH ⁇ CH 2 or —OC A group represented by ( ⁇ O) C (CH 3 ) ⁇ CH 2 is represented.
- Specific examples of the polymerizable compounds represented by the above formulas (MO-1) to (MO-5) include compounds described in paragraph numbers 0248 to 0251 of JP-A No. 2007-267979.
- a compound described in JP-A No. 10-62986 and (meth) acrylated after addition of ethylene oxide or propylene oxide to a polyfunctional alcohol can also be used as the polymerizable compound.
- Polymerizable compounds are pentaerythritol tetraacrylate (commercially available product is A-TMMT; manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), dipentaerythritol triacrylate (commercially available product is KAYARAD D-330; Nippon Kayaku Co., Ltd.) Dipentaerythritol tetraacrylate (as a commercial product, KAYARAD D-320; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) Dipentaerythritol penta (meth) acrylate (as a commercial product, KAYARAD D-310; Nippon Kayaku Co., Ltd.) Product), dipentaerythritol hexa (meth) acrylate (as a commercial product, KAYARAD DPHA; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) is preferable, and pentaerythritol tetraacrylate is more preferable.
- the polymerizable compound may have an acid group such as a carboxy group, a sulfo group, or a phosphoric acid group.
- the polymerizable compound having an acid group can be obtained by a method in which a part of the hydroxy group of the polyfunctional alcohol is (meth) acrylated, and an acid anhydride is added to the remaining hydroxy group to form a carboxy group.
- Examples of the polymerizable compound having an acid group include esters of aliphatic polyhydroxy compounds and unsaturated carboxylic acids.
- the polymerizable compound having an acid group is preferably a compound in which an unreacted hydroxy group of an aliphatic polyhydroxy compound is reacted with a non-aromatic carboxylic acid anhydride to give an acid group, and particularly preferably in this ester.
- the aliphatic polyhydroxy compound is pentaerythritol and / or dipentaerythritol.
- Commercially available products include, for example, Aronix series M-305, M-510, and M-520 as polybasic acid-modified acrylic oligomers manufactured by Toagosei Co., Ltd.
- the acid value of the polymerizable compound having an acid group is preferably from 0.1 to 40 mgKOH / g.
- the lower limit is preferably 5 mgKOH / g or more.
- the upper limit is preferably 30 mgKOH / g or less.
- the polymerizable compound is preferably a polymerizable compound having a caprolactone structure.
- the polymerizable compound having a caprolactone structure is not particularly limited as long as it has a caprolactone structure in the molecule.
- the polymerizable compound having a caprolactone structure is preferably a compound represented by the following formula (Z-1).
- R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
- m represents a number of 1 or 2
- “*” represents a bond.
- R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
- “*” represents a bond
- a compound represented by the formula (Z-4) or (Z-5) can also be used.
- each E independently represents — ((CH 2 ) y CH 2 O) — or — ((CH 2 ) y CH (CH 3 ) O) —.
- Each represents independently an integer of 0 to 10
- each X independently represents a (meth) acryloyl group, a hydrogen atom, or a carboxy group.
- the total number of (meth) acryloyl groups is 3 or 4
- each m independently represents an integer of 0 to 10
- the total of each m is an integer of 0 to 40.
- the total number of (meth) acryloyl groups is 5 or 6
- each n independently represents an integer of 0 to 10, and the total of each n is an integer of 0 to 60.
- m is preferably an integer of 0 to 6, and more preferably an integer of 0 to 4.
- the total of each m is preferably an integer of 2 to 40, more preferably an integer of 2 to 16, and particularly preferably an integer of 4 to 8.
- n is preferably an integer of 0 to 6, and more preferably an integer of 0 to 4.
- the total of each n is preferably an integer of 3 to 60, more preferably an integer of 3 to 24, and particularly preferably an integer of 6 to 12.
- — ((CH 2 ) y CH 2 O) — or — ((CH 2 ) y CH (CH 3 ) O) — represents the oxygen atom side.
- a form in which the terminal of X is bonded to X is preferred.
- the compounds represented by formula (Z-4) or formula (Z-5) may be used alone or in combination of two or more.
- a form in which all six Xs are acryloyl groups is preferable.
- the total content of the compound represented by the formula (Z-4) or the formula (Z-5) in the polymerizable compound is preferably 20% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more.
- the compound represented by the formula (Z-4) or the formula (Z-5) is a conventionally known process, which is a pentaerythritol or dipentaerythritol by a ring-opening addition reaction with ethylene oxide or propylene oxide. It can be synthesized from the step of bonding a ring-opening skeleton and the step of introducing a (meth) acryloyl group by reacting, for example, (meth) acryloyl chloride with the terminal hydroxy group of the ring-opening skeleton. Each step is a well-known step, and a person skilled in the art can easily synthesize a compound represented by formula (Z-4) or formula (Z-5).
- pentaerythritol derivatives and / or dipentaerythritol derivatives are more preferable.
- Specific examples include compounds represented by the following formulas (a) to (f), and among these, compounds (a), (b), (e), and (f) are preferable.
- Examples of commercially available polymerizable compounds represented by the formulas (Z-4) and (Z-5) include SR-494, a tetrafunctional acrylate having four ethyleneoxy chains manufactured by Sartomer Co., Ltd. Examples thereof include DPCA-60, which is a hexafunctional acrylate having six pentyleneoxy chains, and TPA-330, which is a trifunctional acrylate having three isobutyleneoxy chains.
- Polymerizable compounds include urethane acrylates such as those described in JP-B-48-41708, JP-A-51-37193, JP-B-2-32293, and JP-B-2-16765.
- Urethane compounds having an ethylene oxide skeleton described in JP-B-58-49860, JP-B-56-17654, JP-B-62-39417, and JP-B-62-39418 are also suitable.
- addition polymerizable compounds having an amino structure or a sulfide structure in the molecule described in JP-A-63-277653, JP-A-63-260909, and JP-A-1-105238.
- polymerizable compounds include urethane oligomers UAS-10, UAB-140 (manufactured by Sanyo Kokusaku Pulp Co., Ltd.), U-4HA, U-6LPA, UA-32P, U-10HA, U-10PA, UA- 122P, UA-1100H, UA-7200 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), DPHA-40H (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T -600, AI-600 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), UA-9050, UA-9048 (manufactured by BASF) and the like.
- the details of the use method such as the structure, single use or combined use, and addition amount of these polymerizable compounds can be arbitrarily set in accordance with the final performance design of the composition.
- a structure having a high unsaturated group content per molecule is preferable, and in many cases, a bifunctional or higher functionality is preferable.
- a trifunctional or higher functional polymerizable compound is preferable. It is also preferable to use compounds having different functional numbers and types. Further, it is also preferable to use a polymerizable compound having three or more functional groups and having different ethylene oxide chain lengths.
- the selection and / or usage of the polymerizable compound is an important factor for compatibility and dispersibility with other components (eg, photopolymerization initiator, resin, etc.) contained in the composition.
- the compatibility and the like can be improved by using a low-purity compound or using two or more kinds in combination.
- the content of the polymerizable compound is preferably 1 to 50% by mass with respect to the total solid content of the composition.
- the lower limit is preferably 3% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 40% by mass or less, and still more preferably 30% by mass or less.
- the composition of this invention can also contain a polymeric compound substantially. Note that substantially not containing a polymerizable compound is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less, based on the total solid content of the composition. More preferably, no compound is contained.
- a compound having an epoxy group can also be used as the curable compound.
- the compound which has an epoxy group the compound which has 1 or more of epoxy groups in 1 molecule is mentioned, The compound which has 2 or more is preferable. It is preferable to have 1 to 100 epoxy groups in one molecule.
- the upper limit may be 10 or less, and may be 5 or less.
- the lower limit is preferably 2 or more.
- the compound having an epoxy group may be either a low molecular compound (for example, a molecular weight of less than 1000) or a high molecular compound (for example, a molecular weight of 1000 or more, and in the case of a polymer, the weight average molecular weight is 1000 or more).
- the weight average molecular weight of the compound having an epoxy group is preferably 200 to 100,000, more preferably 500 to 50,000.
- the upper limit of the weight average molecular weight is preferably 10,000 or less, more preferably 5000 or less, and still more preferably 3000 or less.
- bisphenol A type epoxy resin jER825, jER827, jER828, jER834, jER1001, jER1002, jER1003, jER1055, jER1007, jER1009, jER1010 (above, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), EPICLON860, EPICLON1050 , EPICLON1051, EPICLON1055 (manufactured by DIC Corporation), etc.
- bisphenol F-type epoxy resins include jER806, jER807, jER4004, jER4005, jER4007, jER4010 (above, Mitsubishi Chemical Corporation), EPICLON830, EPICLON835.
- Cresol novolac type epoxy resins include EPICLON N-660, EPICLON N-665, EPICLON N-670, EPICLON N-673, EPICLON N-680, EPICLON N-690, EPICLON N-695 (or more DIC Co., Ltd.), EOCN-1020 (Nippon Kayaku Co., Ltd.), etc., and aliphatic epoxy resins are ADEKA RESIN EP-4080S, EP-4085S, etc.
- P-4088S (above, manufactured by ADEKA Corporation), Celoxide 2021P, Celoxide 2081, Celoxide 2083, Celoxide 2085, EHPE3150, EPOLEEAD PB 3600, PB 4700 (above, manufactured by Daicel Corporation), Denacol EX-212L, EX -214L, EX-216L, EX-321L, EX-850L (manufactured by Nagase ChemteX Corporation).
- ADEKA RESIN EP-4000S, EP-4003S, EP-4010S, EP-4010S, EP-4011S (above, manufactured by ADEKA Corporation), NC-2000, NC-3000, NC-7300, XD-1000, EPPN-501, EPPN-502 (above, manufactured by ADEKA Corporation), jER1031S (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the like.
- the content of the compound having an epoxy group is preferably 1 to 50% by mass with respect to the total solid content of the composition.
- the lower limit is preferably 3% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more.
- the upper limit is preferably 40% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less.
- the compound having an epoxy group may be only one type or two or more types. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
- the composition of this invention can also contain substantially the compound which has an epoxy group. Note that substantially not containing an epoxy group-containing compound is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less, based on the total solid content of the composition. More preferably, it does not contain a compound having an epoxy group.
- the composition of the present invention can contain a photopolymerization initiator.
- the composition when it contains a polymerizable compound, it preferably contains a photopolymerization initiator.
- a photoinitiator There is no restriction
- the photopolymerization initiator is preferably a photoradical polymerization initiator.
- the photopolymerization initiator preferably contains at least one compound having a molar extinction coefficient of at least about 50 within a range of about 300 nm to 800 nm (more preferably 330 nm to 500 nm).
- Examples of the photopolymerization initiator include halogenated hydrocarbon derivatives (for example, those having a triazine skeleton, those having an oxadiazole skeleton, etc.), acylphosphine compounds such as acylphosphine oxide, hexaarylbiimidazole, and oxime derivatives. Oxime compounds such as organic peroxides, thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts, ketoxime ethers, aminoacetophenone compounds, and hydroxyacetophenones.
- Examples of the halogenated hydrocarbon compound having a triazine skeleton include those described in Wakabayashi et al., Bull. Chem. Soc.
- trihalomethyltriazine compounds trihalomethyltriazine compounds, benzyldimethylketal compounds, ⁇ -hydroxyketone compounds, ⁇ -aminoketone compounds, acylphosphine compounds, phosphine oxide compounds, metallocene compounds, oxime compounds, triallylimidazole dimers, oniums
- compounds selected from the group consisting of compounds, benzothiazole compounds, benzophenone compounds, acetophenone compounds and derivatives thereof, cyclopentadiene-benzene-iron complexes and salts thereof, halomethyloxadiazole compounds, and 3-aryl substituted coumarin compounds are preferred.
- hydroxyacetophenone compounds As the photopolymerization initiator, hydroxyacetophenone compounds, aminoacetophenone compounds, and acylphosphine compounds can also be suitably used. More specifically, for example, an aminoacetophenone initiator described in JP-A-10-291969 and an acylphosphine initiator described in Japanese Patent No. 4225898 can also be used.
- hydroxyacetophenone-based initiator IRGACURE 184, DAROCUR 1173, IRGACURE 500, IRGACURE 2959, IRGACURE 127 (trade names: all manufactured by BASF) can be used.
- aminoacetophenone-based initiator commercially available products IRGACURE 907, IRGACURE 369, IRGACURE 379, IRGACURE 379EG (trade names: all manufactured by BASF) can be used.
- aminoacetophenone-based initiator a compound described in JP-A-2009-191179 in which an absorption wavelength is matched with a long wave light source such as 365 nm or 405 nm can also be used.
- acylphosphine-based initiator commercially available products such as IRGACURE 819 and IRGACURE TPO (trade names: both manufactured by BASF) can be used. From the viewpoint of preventing coloring after exposure, an acylphosphine-based initiator is preferred.
- An oxime compound can also be preferably used as the photopolymerization initiator.
- Specific examples of the oxime compound include compounds described in JP-A No. 2001-233842, compounds described in JP-A No. 2000-80068, compounds described in JP-A No. 2006-342166, and JP-A No. 2016-21012. The described compounds can be used.
- J.H. C. S. Perkin II (1979) pp. 1653-1660
- TR-PBG-304 manufactured by Changzhou Powerful Electronic New Materials Co., Ltd.
- Adeka Arkles NCI-930 manufactured by ADEKA Corporation
- Adeka Optomer N-1919 manufactured by ADEKA Corporation
- the photopolymerization initiator 2) of JP 14052 can also be used.
- an oxime compound having a benzofuran skeleton can also be used as a photopolymerization initiator.
- Specific examples include OE-01 to OE-75 described in International Publication No. 2015/036910.
- oxime compounds other than those described above compounds described in JP-A-2009-519904 in which an oxime is linked to the carbazole N-position, compounds described in US Pat. No. 7,626,957 in which a hetero substituent is introduced into the benzophenone moiety, Compounds described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-15025 and US Patent Publication No. 2009-292039 in which a nitro group is introduced into the dye moiety, a ketoxime compound described in International Publication No. 2009/131189, a triazine skeleton and an oxime skeleton are the same molecule A compound described in US Pat. No. 7,556,910, a compound described in Japanese Patent Application Laid-Open No.
- the oxime compound is preferably a compound represented by the following formula (OX-1).
- the oxime compound may be an oxime compound in which the N—O bond of the oxime is an (E) isomer, or an oxime compound in which the N—O bond of the oxime is a (Z) isomer. ) It may be a mixture with the body.
- R and B each independently represent a monovalent substituent
- A represents a divalent organic group
- Ar represents an aryl group.
- the monovalent substituent represented by R is preferably a monovalent nonmetallic atomic group.
- the monovalent nonmetallic atomic group include an alkyl group, an aryl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a heterocyclic group, an alkylthiocarbonyl group, and an arylthiocarbonyl group.
- these groups may have one or more substituents.
- the substituent mentioned above may be further substituted by another substituent.
- the substituent examples include a halogen atom, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group or an aryloxycarbonyl group, an acyloxy group, an acyl group, an alkyl group, and an aryl group.
- the monovalent substituent represented by B is preferably an aryl group, a heterocyclic group, an arylcarbonyl group, or a heterocyclic carbonyl group. These groups may have one or more substituents. Examples of the substituent include the above-described substituents.
- the divalent organic group represented by A is preferably an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkylene group, or an alkynylene group. These groups may have one or more substituents. Examples of the substituent include the above-described substituents.
- an oxime compound having a fluorene ring can also be used as a photopolymerization initiator.
- Specific examples of the oxime compound having a fluorene ring include compounds described in JP-A No. 2014-137466. This content is incorporated herein.
- an oxime compound having a fluorine atom can also be used as a photopolymerization initiator.
- Specific examples of the oxime compound having a fluorine atom include compounds described in JP 2010-262028 A, compounds 24 and 36 to 40 described in JP-A-2014-500852, and compounds described in JP-A 2013-164471 ( C-3). This content is incorporated herein.
- an oxime compound having a nitro group can be used as a photopolymerization initiator.
- the oxime compound having a nitro group is also preferably a dimer.
- Specific examples of the oxime compound having a nitro group include compounds described in paragraphs 0031 to 0047 of JP2013-114249A, paragraphs 0008 to 0012 and 0070 to 0079 of JP2014-137466A, Examples include compounds described in paragraph Nos. 0007 to 0025 of Japanese Patent No. 4223071, Adeka Arcles NCI-831 (manufactured by ADEKA Corporation).
- oxime compounds that are preferably used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
- the oxime compound is preferably a compound having a maximum absorption wavelength in a wavelength region of 350 nm to 500 nm, more preferably a compound having an absorption wavelength in a wavelength region of 360 nm to 480 nm, and particularly preferably a compound having high absorbance at 365 nm and 405 nm.
- the oxime compound preferably has a molar extinction coefficient at 365 nm or 405 nm of 1,000 to 300,000, more preferably 2,000 to 300,000, more preferably 5,000 to 200, from the viewpoint of sensitivity. Is particularly preferred.
- a known method can be used to measure the molar extinction coefficient of the compound. Specifically, for example, an ethyl acetate solvent is used in an ultraviolet-visible spectrophotometer (Cary-5 spectrophotometer manufactured by Varian Co., Ltd.). It is preferable to use and measure at a concentration of 0.01 g / L.
- the content of the photopolymerization initiator is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, and further preferably 1 to 20% by mass with respect to the total solid content of the composition. . Within this range, better sensitivity and pattern formability can be obtained.
- the composition may contain only one type of photopolymerization initiator or two or more types. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
- the composition of the present invention can contain an antioxidant.
- the antioxidant include a phenol compound, a phosphite compound, and a thioether compound, and a phenol compound having a molecular weight of 500 or more, a phosphite compound having a molecular weight of 500 or more, or a thioether compound having a molecular weight of 500 or more is preferable.
- the antioxidant is preferably a phenol compound, and more preferably a phenol compound having a molecular weight of 500 or more.
- phenol compound any phenol compound known as a phenol-based antioxidant can be used.
- Preferable phenolic compounds include hindered phenolic compounds.
- a compound having a substituent at a site (ortho position) adjacent to the phenolic hydroxy group is preferable.
- a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 22 carbon atoms is preferable.
- the phenol compound is preferably a polysubstituted phenol compound.
- Multi-substituted phenolic compounds are roughly classified into three types ((A) hindered type, (B) semi-hindered type, and (C) less hindered type) having different substitution positions and structures.
- R is a hydrogen atom or a substituent.
- the substituent is a halogen atom, an amino group which may have a substituent, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or an alkoxy group which may have a substituent.
- An alkoxy group that may have a substituent, an aryloxy group that may have a substituent, an alkylamino group that may have a substituent, and an arylamino group that may have a substituent are preferable.
- the phenol compound is preferably a compound in which a plurality of structures represented by the formulas (A) to (C) are present in the same molecule, and the structure represented by the formulas (A) to (C) is 2 in the same molecule. More preferred are compounds having ⁇ 4.
- phenol compound examples include p-methoxyphenol, di-tert-butyl-p-cresol, pyrogallol, tert-butylcatechol, 4,4-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′- Examples thereof include compounds selected from the group consisting of methylene bis (4-methyl-6-t-butylphenol), phenol resins, and cresol resins.
- Representative examples available as commercially available products include (A) Sumilizer BHT (manufactured by Sumitomo Chemical), Irganox 1010, 1222 (manufactured by BASF), Adekastab AO-20, AO-50, AO-50F, AO-60, AO-60G, AO-330 (manufactured by ADEKA Co., Ltd.), and the like.
- (B) includes Sumizer BBM-S (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Irganox 245 (manufactured by BASF), Adeka Stub AO-80 (( (Cade) includes ADK STAB AO-30 and AO-40 (made by ADEKA).
- phosphite compound tris [2-[[2,4,8,10-tetrakis (1,1-dimethylethyl) dibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphine- 6-yl] oxy] ethyl] amine, tris [2-[(4,6,9,11-tetra-tert-butyldibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphin-2- Yl) oxy] ethyl] amine, and at least one compound selected from the group consisting of ethyl bis (2,4-ditert-butyl-6-methylphenyl) phosphite.
- ADK STAB PEP-36A As the antioxidant, in addition to those described above, ADK STAB PEP-36A, ADK STAB AO-412S (Adeka Co., Ltd.) and the like can also be used.
- the content of the antioxidant is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.3 to 15% by mass, based on the total solid content of the composition. Only one type of antioxidant may be used, or two or more types may be used. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
- the composition of the present invention may contain a sensitizer for the purpose of improving the radical generation efficiency of the photopolymerization initiator and increasing the photosensitive wavelength.
- a photosensitizer that is sensitized by an electron transfer mechanism or an energy transfer mechanism is preferable.
- the sensitizer include those having an absorption wavelength in a wavelength region of 300 nm to 450 nm.
- descriptions of paragraph numbers 0231 to 0253 of JP 2010-106268 A (corresponding to ⁇ 0256> to ⁇ 0273> of US Patent Application Publication No. 2011/0124824) can be referred to, and their contents can be referred to. Are incorporated herein.
- the content of the sensitizer is preferably 0.1 to 20% by mass and more preferably 0.5 to 15% by mass with respect to the total solid content of the composition. Only one type of sensitizer may be used, or two or more types may be used. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
- the composition of the present invention may contain a co-sensitizer.
- the co-sensitizer has functions such as further improving the sensitivity of the photopolymerization initiator and the sensitizer to active radiation, or suppressing polymerization inhibition of the polymerizable compound.
- Specific examples of the co-sensitizer include those described in JP-A 2010-106268, paragraph numbers 0254 to 0257 (corresponding to ⁇ 0277> to ⁇ 0279> of US Patent Application Publication No. 2011/0124824). Which are incorporated herein by reference.
- the content of the co-sensitizer is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 1 to 25% by mass, based on the total solid content of the composition, from the viewpoint of improving the polymerization growth rate and the curing rate. 1.5 to 20% by mass is more preferable.
- the composition of the present invention may contain a polymerization inhibitor.
- Polymerization inhibitors include hydroquinone, p-methoxyphenol, di-tert-butyl-p-cresol, pyrogallol, tert-butylcatechol, benzoquinone, 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2 , 2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), N-nitrosophenylhydroxyamine salt (ammonium salt, primary cerium salt, etc.). Of these, p-methoxyphenol is preferred.
- the content of the polymerization inhibitor is preferably 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.01 to 8 parts by weight, and 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the photopolymerization initiator. Most preferred.
- surfactant Various surfactants may be added to the composition of the present invention from the viewpoint of further improving coatability.
- various surfactants such as a fluorine-based surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, and a silicone-based surfactant can be used.
- the composition of the present invention contains a fluorosurfactant
- the liquid properties (particularly fluidity) when prepared as a coating liquid are further improved, so that the coating thickness uniformity and liquid saving are improved.
- Sex can be improved more. That is, when a film is formed using a coating liquid to which a composition containing a fluorosurfactant is applied, the wettability to the coated surface is reduced by reducing the interfacial tension between the coated surface and the coating liquid. Is improved, and the coating property to the coated surface is improved. For this reason, even when a thin film of about several ⁇ m is formed with a small amount of liquid, it is effective in that it is possible to more suitably form a film having a uniform thickness with small thickness unevenness.
- the fluorine content of the fluorosurfactant is preferably 3 to 40% by mass.
- the lower limit is preferably 5% by mass or more, and more preferably 7% by mass or more.
- the upper limit is preferably 30% by mass or less, and more preferably 25% by mass or less.
- Specific examples of the fluorosurfactant include the surfactants described in JP 2014-41318 A, paragraphs 0060 to 0064 (corresponding to WO 2014/17669, paragraphs 0060 to 0064), and the like.
- fluorosurfactants examples include surfactants described in paragraph numbers 0117 to 0132 of JP2011-132503A, the contents of which are incorporated herein.
- Commercially available fluorosurfactants include, for example, Megafac F-171, F-172, F-173, F-176, F-177, F-141, F-142, F-143, F-144, R30, F-437, F-475, F-479, F-482, F-554, F-780 (above, manufactured by DIC Corporation) Fluorard FC430, FC431, FC171 (manufactured by Sumitomo 3M), Surflon S-382, SC-101, SC-103, SC-104, SC-105, SC-1068, SC-381, SC-383, SC-393, SC-393, KH-40 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), PolyFox PF636, PF656, PF6320, PF6520, PF7002 (OMNOVA) ), And the
- the fluorosurfactant is preferably a molecular compound having a functional group having a fluorine atom, and an acrylic compound in which the functional group is cleaved by heating and the fluorine atom volatilizes.
- DIC Corporation Megafac DS series (Chemical Industry Daily, February 2016) is an acrylic compound that has a molecular structure with a fluorine atom functional group and the functional group is cut off when heated and the fluorine atom volatilizes. May 22) (Nikkei Sangyo Shimbun, February 23, 2016), for example, MegaFuck DS-21 may be used.
- a block polymer can also be used as the fluorosurfactant.
- the fluorine-based surfactant has a repeating unit derived from a (meth) acrylate compound having a fluorine atom and 2 or more (preferably 5 or more) alkyleneoxy groups (preferably ethyleneoxy group or propyleneoxy group) (meta).
- a fluorine-containing polymer compound containing a repeating unit derived from an acrylate compound can also be preferably used.
- the following compounds are also exemplified as the fluorosurfactant used in the present invention.
- the weight average molecular weight of the above compound is preferably 3,000 to 50,000, for example, 14,000. % Which shows the ratio of a repeating unit in said compound is the mass%.
- a fluoropolymer having a group having an ethylenically unsaturated bond in the side chain can be used.
- Specific examples thereof include compounds described in JP-A 2010-164965, paragraph numbers 0050 to 0090 and 0289 to 0295, for example, Megafac RS-101, RS-102, RS-718K, RS manufactured by DIC Corporation. -72-K and the like.
- the fluorine-based surfactant compounds described in paragraph numbers 0015 to 0158 of JP-A No. 2015-117327 can also be used.
- Nonionic surfactants include glycerol, trimethylolpropane, trimethylolethane and their ethoxylates and propoxylates (eg, glycerol propoxylate, glycerol ethoxylate, etc.), polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, Polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, sorbitan fatty acid ester (Pluronic L10, L31, L61, L62, 10R5, 17R2 manufactured by BASF) 25R2, Tetronic 304, 701, 704, 901, 904, 150R1), Pionein -6512, D-6414, D-6112, D-6115, D-6120, D-6131, D-6108-W, D-6112-W, D-6115-W, D-6115-
- (meth) acrylic acid (co) polymer polyflow No. 75, no. 90, no. 95 manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
- W001 manufactured by Yusho Co., Ltd.
- NIKKOL ECT-3 manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd.
- anionic surfactants W004, W005, W017 (manufactured by Yusho Co., Ltd.), Emulsogen COL-020, Emulsogen COA-070, Emulsogen COL-080 (manufactured by Clariant Japan Co., Ltd.), Prisurf A208B (No.
- silicone surfactant examples include “Toray Silicone DC3PA”, “Toray Silicone SH7PA”, “Toray Silicone DC11PA”, “Toray Silicone SH21PA”, “Tore Silicone SH28PA”, “Toray Silicone” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. “Silicone SH29PA”, “Toresilicone SH30PA”, “Toresilicone SH8400”, “TSF-4440”, “TSF-4300”, “TSF-4445”, “TSF-4460” manufactured by Momentive Performance Materials Co., Ltd.
- the content of the surfactant is preferably 0.001% by mass to 2.0% by mass and more preferably 0.005% by mass to 1.0% by mass with respect to the total solid content of the composition. Only one type of surfactant may be used, or two or more types may be used. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
- the composition of the present invention may contain an ultraviolet absorber.
- the ultraviolet absorber is preferably a conjugated diene compound, and more preferably a compound represented by the following formula (UV).
- R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and R 1 and R 2 are Although they may be the same or different from each other, they do not represent a hydrogen atom at the same time.
- R 1 and R 2 may form a cyclic amino group together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded. Examples of the cyclic amino group include piperidino group, morpholino group, pyrrolidino group, hexahydroazepino group, piperazino group and the like.
- R 1 and R 2 are each independently preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
- R 3 and R 4 represent an electron withdrawing group.
- the electron withdrawing group is an electron withdrawing group having a Hammett's substituent constant ⁇ p value (hereinafter simply referred to as “ ⁇ p value”) of 0.20 or more and 1.0 or less.
- ⁇ p value Hammett's substituent constant
- R 3 and R 4 may combine with each other to form a ring.
- R 3 and R 4 are preferably acyl, carbamoyl, alkyloxycarbonyl, aryloxycarbonyl, cyano, nitro, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, sulfonyloxy, sulfamoyl, acyl, carbamoyl Group, alkyloxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, cyano group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, sulfonyloxy group, and sulfamoyl group are more preferable.
- At least one of the above R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 may be in the form of a polymer derived from a monomer bonded to a vinyl group via a linking group. It may be a copolymer with another monomer.
- UV absorber represented by the formula (UV) include the following compounds.
- the description of the substituents of the ultraviolet absorber represented by the formula (UV) is given in paragraphs 0024 to 0033 of WO2009 / 123109 (corresponding to ⁇ 0040> to ⁇ 0059> of the corresponding US Patent Application Publication No. 2011/0039195). ), The contents of which are incorporated herein.
- Preferable specific examples of the compound represented by the formula (I) are exemplified compounds (1) of WO 2009/123109, paragraph Nos. 0034 to 0037 (corresponding to ⁇ 0060> of US Patent Application Publication No. 2011/0039195). ) To (14) can be taken into account, the contents of which are incorporated herein.
- UV503 As a commercial item of an ultraviolet absorber, UV503 (made by Daito Chemical Co., Inc.) etc. are mentioned, for example.
- an ultraviolet absorber such as an aminodiene compound, a salicylate compound, a benzophenone compound, a benzotriazole compound, an acrylonitrile compound, or a triazine compound can be used. Specific examples include the compounds described in JP2013-68814A.
- MYUA series Carbon Industry Daily, February 1, 2016 manufactured by Miyoshi Oil and Fat may be used.
- the content of the ultraviolet absorber is preferably from 0.1 to 10% by mass, more preferably from 0.1 to 5% by mass, particularly preferably from 0.1 to 3% by mass, based on the total solid content of the composition. Moreover, in this invention, only one type may be sufficient as an ultraviolet absorber, and two or more types may be sufficient as it. In the case of two or more types, the total amount is preferably within the above range.
- the composition of the present invention may further contain known additives such as a plasticizer and a sensitizer.
- a plasticizer include dioctyl phthalate, didodecyl phthalate, triethylene glycol dicaprylate, dimethyl glycol phthalate, tricresyl phosphate, dioctyl adipate, dibutyl sebacate, triacetyl glycerin and the like.
- the content of the plasticizer is preferably 10% by mass or less with respect to the total mass of the curable compound and the resin.
- composition of the present invention can be prepared by mixing the aforementioned components.
- the respective components may be blended together, or may be blended sequentially after each component is dissolved or dispersed in a solvent.
- the composition when it contains particles, it preferably includes a process of dispersing the particles.
- the process for dispersing the particles include a process using compression, squeezing, impact, shearing, cavitation and the like as the mechanical force used for dispersing the particles.
- Specific examples of these processes include a bead mill, a sand mill, a roll mill, a ball mill, a paint shaker, a microfluidizer, a high speed impeller, a sand grinder, a flow jet mixer, high pressure wet atomization, and ultrasonic dispersion.
- a refinement process in the salt milling process may be performed.
- materials, equipment, processing conditions, etc. used in the salt milling process for example, those described in JP-A-2015-194521 and JP-A-2012-046629 can be used.
- any filter can be used without particular limitation as long as it has been conventionally used for filtration.
- fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyamide resin such as nylon (eg nylon-6, nylon-6,6), polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene (PP) (high density, ultra high molecular weight) And the like.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- nylon eg nylon-6, nylon-6,6)
- polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene (PP) (high density, ultra high molecular weight) And the like.
- polypropylene including high density polypropylene
- nylon are preferable.
- the pore size of the filter is suitably about 0.01 to 7.0 ⁇ m, preferably about 0.01 to 3.0 ⁇ m, more preferably about 0.05 to 0.5 ⁇ m. By setting it as this range, it becomes possible to remove a fine foreign material reliably. Further, it is also preferable to use a fiber-like filter medium, and examples of the filter medium include polypropylene fiber, nylon fiber, glass fiber, and the like. (Such as TPR002 and TPR005) and SHPX type series (such as SHPX003) filter cartridges can be used.
- the filtration with the first filter may be performed only once or may be performed twice or more.
- the pore diameter here can refer to the nominal value of the filter manufacturer.
- select from various filters provided by Nippon Pole Co., Ltd. DFA4201NXEY, etc.
- Advantech Toyo Co., Ltd. Japan Integris Co., Ltd. (former Nihon Microlith Co., Ltd.) can do.
- the second filter a filter formed of the same material as the first filter described above can be used.
- the filtration with the first filter may be performed only with the dispersion, and the second filtration may be performed after mixing the other components.
- the composition of the present invention can be preferably used for an infrared filter that selectively transmits or shields infrared rays having a wavelength in the range of 1 to 16 ⁇ m. More specifically, it can be preferably used as an infrared filter used in a sensor using infrared rays.
- infrared sensors include blood glucose level sensors, gas detection sensors, human body detection sensors, nondestructive inspection sensors, distance measurement sensors, biometric authentication sensors, motion capture sensors, temperature measurement sensors, component analysis sensors, and in-vehicle sensors. Can be mentioned.
- the infrared filter formed using the composition of the present invention is a compound having at least one type of bond selected from Si—O—Si bond and P—O—P bond
- An infrared filter having an absorption peak in a range of ⁇ 11.5 ⁇ m preferably, a wavelength of 9 to 10 ⁇ m
- the infrared filter formed using the composition of the present invention uses a composition containing a compound having Si—C bond (preferably SiC) and SiO 2 (silicon dioxide), so that a wavelength of 7 An infrared filter having absorption peaks in the range of 5 to 9 ⁇ m and the wavelength of 10 to 11.5 ⁇ m can be manufactured.
- a range from a wavelength of 7.5 ⁇ m to 9 ⁇ m and a range from a wavelength of 10 ⁇ m to 11.5 ⁇ m form a region A (shielding region), and a range of a wavelength exceeding 9 ⁇ m and a wavelength of less than 10 ⁇ m is a region B ( It is preferable to form a transmission region. Since glucose has absorption in the vicinity of 9.5 ⁇ m, the infrared filter having the absorption peak described above can be preferably used for a blood glucose level sensor.
- composition of the present invention can be applied to a substrate by a method such as coating, or an infrared filter can be produced by using various molding methods such as injection, pressing and extrusion.
- a film-like infrared filter can be manufactured through a process of forming a composition layer by applying the composition of the present invention to a substrate.
- the infrared filter may be used by peeling the film from the base material, or may be used in a state where the film is laminated on the base material.
- a known method can be used as a method of applying the composition to the substrate.
- a dropping method drop casting
- a slit coating method for example, a spray method; a roll coating method; a spin coating method (spin coating); a casting coating method; a slit and spin method; a pre-wet method (for example, JP 2009-145395 A).
- inkjet for example, on-demand method, piezo method, thermal method
- ejection printing such as nozzle jet, flexographic printing, screen printing, gravure printing, reverse offset printing, metal mask printing method, etc.
- Various printing methods transfer methods using a mold or the like; nanoimprint methods and the like.
- the application method in the ink jet is not particularly limited.
- the base material to which the composition is applied is preferably a Si base material, a Ge base material, or the like. Moreover, it is also preferable to have an antireflection film on the surface of these base materials.
- the antireflection film is preferably a multilayer film.
- the antireflection film is preferably an inorganic multilayer film in that it has excellent heat resistance.
- the inorganic multilayer film is preferably a refractive index control multilayer film in which a low refractive index material and a high refractive index material are alternately laminated on a substrate by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like.
- a dielectric multilayer film in which dielectric layers A and dielectric layers B having a refractive index higher than that of the dielectric layer A are alternately stacked is suitable.
- a material constituting the dielectric layer A a material having a refractive index of 1.6 or less can be normally used, and a material having a refractive index range of 1.2 to 1.6 is preferably selected. Examples of such materials include silica, alumina, lanthanum fluoride, magnesium fluoride, and aluminum hexafluoride sodium.
- a material having a refractive index of 1.7 or more can be used, and a material having a refractive index range of 1.7 to 2.5 is preferably selected.
- examples of such materials include titanium oxide, zirconium oxide, tantalum pentoxide, niobium pentoxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, indium oxide as the main component, titanium oxide, tin oxide, cerium oxide, and the like. The thing etc. which contained a small amount are mentioned.
- each of the dielectric layer A and the dielectric layer B is preferably 0.1 ⁇ to 0.5 ⁇ when the wavelength of light to be blocked is ⁇ (nm).
- the method for laminating the dielectric layer A and the dielectric layer B is not particularly limited as long as a dielectric multilayer film in which these material layers are laminated is formed.
- the dielectric multilayer film can be formed by alternately laminating the dielectric layer A and the dielectric layer B by chemical vapor deposition (CVD), sputtering, vacuum deposition, or the like.
- CVD chemical vapor deposition
- a dielectric multilayer film may be formed on a temporary base material such as glass that has been subjected to mold release treatment, and the dielectric multilayer film formed on the temporary base material described above may be transferred to the base material of the infrared filter. it can.
- the drying conditions can be appropriately adjusted according to the type and content of the medium contained in the composition layer.
- the temperature is preferably 60 to 150 ° C. and preferably 30 seconds to 15 minutes.
- the curing treatment is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
- an exposure process, a heat process, etc. are mentioned suitably.
- UV rays such as g-line and i-line are preferable (particularly preferably i-line).
- Irradiation dose exposure dose
- the oxygen concentration at the time of exposure can be appropriately selected.
- a low oxygen atmosphere having an oxygen concentration of 19% by volume or less (for example, preferably 15% by volume or less, more preferably 5% by volume).
- exposure may be carried out more preferably substantially oxygen-free, and in a high oxygen atmosphere with an oxygen concentration exceeding 21% by volume (for example, preferably 22% by volume or more, more preferably 30% by volume or more, further preferably May be exposed at 50% by volume or more).
- the exposure illuminance can be set as appropriate, and is usually 1000 W / m 2 to 100,000 W / m 2 (for example, preferably 5000 W / m 2 or more, more preferably 15000 W / m 2 or more, and further preferably 35000 W / m. 2 ) Can be selected from the range.
- Oxygen concentration and exposure illuminance may appropriately combined conditions, for example, illuminance 10000 W / m 2 at an oxygen concentration of 10 vol%, oxygen concentration of 35 vol% can be such illuminance 20000W / m 2.
- the heating temperature in the heat treatment is preferably 100 to 260 ° C.
- the lower limit is preferably 120 ° C. or higher, and more preferably 160 ° C. or higher.
- the upper limit is preferably 240 ° C. or lower.
- the heating time is preferably 1 to 180 minutes.
- the lower limit is preferably 3 minutes or more.
- the upper limit is preferably 120 minutes or less.
- a heating apparatus According to the objective, it can select suitably from well-known apparatuses, For example, a dry oven, a hot plate, an infrared heater etc. are mentioned.
- the pattern may be formed on the composition layer by a photolithography method, or the pattern may be formed on the composition layer by a dry etching method.
- the above-mentioned composition preferably contains a polymerizable compound, a photopolymerization initiator, and an alkali-soluble resin.
- the step of forming the composition layer can be performed using the method described above.
- a method of exposing the composition layer on the base material through a mask having a predetermined mask pattern using an exposure apparatus such as a stepper can be mentioned. Thereby, an exposed part can be hardened.
- the development and removal of the unexposed area can be performed using a developer.
- the developer is preferably an alkaline developer that does not cause damage to the underlying circuit.
- the temperature of the developer is preferably 20 to 30 ° C., for example.
- the development time is preferably 20 to 180 seconds, more preferably 20 to 90 seconds.
- alkali developer examples include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine, Secondary amines such as di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, dimethylbis (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, tetramethyl Ammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetrapentylammonium hydroxide, tetrahexyl ammonium Tetraalkylammonium hydroxide such as hydroxide, tetraoctyl
- an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
- concentration of the alkali agent in the alkali developer is preferably 0.001 to 20% by mass, more preferably 0.01 to 10% by mass, and further preferably 0.1 to 1% by mass.
- the pH of the alkaline developer is preferably 10.0 to 14.0.
- the alkali agent concentration and pH of the alkali developer can be appropriately adjusted and used.
- an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol, a surfactant or the like may be added to the alkali developer.
- the film can be further cured to produce a film that is more firmly cured.
- the infrared sensor of the present invention includes the infrared filter of the present invention and a light source that generates light having a maximum emission wavelength in a range other than the region A (shielding region) of the infrared filter.
- the type of the light source varies depending on the wavelength of the shielding region of the infrared filter. For example, infrared LED, infrared laser, etc. are mentioned and can be suitably selected according to the kind of infrared filter.
- a YAG laser Yttrium Aluminum Garnet Laser
- an area A shielding area
- a filter having a range it is preferable to use a filter having a range.
- Example 1 Various materials shown below were added to prepare a mixed solution. Then, the composition of Example 1 was prepared by adding propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) so that the solid content ratio of the mixed solution was 20%. -composition- Siloxane resin (A-1) ... 19.96 parts Surfactant 1 (KF6001, manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) ... 0.02 parts Surfactant 2 (NIKKOL ECT-3, Nikko Chemicals Corporation) Made) 0.02 part
- Examples 2 to 16 A composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resins shown in the following table were used instead of the siloxane resin (A-1).
- Example 17 Various materials shown below were added to prepare a mixed solution. Then, the composition of Example 17 was prepared by adding propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) so that the solid content ratio of the mixed solution was 20%. -composition- Siloxane resin (KR-220LP, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) ... 19.96 parts Surfactant 1 (KF6001, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) ... 0.04 parts
- Example 18 Various materials shown below were added to prepare a mixed solution. Thereafter, a mixed solution of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and cyclohexanone (1: 1 by mass) was added so that the solid content ratio of the mixed solution was 20%, and the composition of Example 18 was obtained.
- PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
- cyclohexanone 1, 2 by mass
- Example 19 Various materials shown below were added to prepare a mixed solution. Then, the composition of Example 19 was prepared by adding propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) so that the solid content rate of the mixed solution was 20%.
- PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
- -composition- Siloxane resin KR-220LP, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- Surfactant 1 KF6001, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- Surfactant 2 NIKKOL ECT- 3, Nikko Chemicals Co., Ltd.
- Adhesion promoter 1 KBM-503, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- Adhesion promoter 1 KBM-503, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- Example 20 Various materials shown below were added to prepare a mixed solution. Then, the composition of Example 20 was prepared by adding propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) so that the solid content rate of the mixed solution was 20%.
- PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
- -composition- Siloxane resin KR-220LP, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- Surfactant 1 KF6001, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- Surfactant 2 NIKKOL ECT- 3, Nikko Chemicals Co., Ltd.
- Adhesion promoter 1 KBM-503, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- Adhesion promotion Agent 2 KBM-502, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, manufactured by Shin-Etsu Silicone
- Example 21 Various materials shown below were added to prepare a mixed solution. Then, the composition of Example 21 was prepared by adding propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) so that the solid content ratio of the mixed solution was 20%.
- PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
- -composition- Siloxane resin KR-220LP, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- Surfactant 1 KF6001, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- Surfactant 2 NIKKOL ECT- 3, Nikko Chemicals Co., Ltd.
- Polymerizable compound (KAYARAD DPHA, Nippon Kayaku Co., Ltd.) ... 1.00 parts
- Example 22 Various materials shown below were added to prepare a mixed solution. Then, the composition of Example 21 was prepared by adding propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) so that the solid content ratio of the mixed solution was 20%.
- PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
- -composition- Siloxane resin KR-220LP, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- Surfactant 1 KF6001, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
- Surfactant 2 NIKKOL ECT- 3, manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd.
- Photopolymerization initiator IRGACURE OXE01 (manufactured by BASF) ...
- the film when a 1 ⁇ m film was formed using the compositions of Examples 1 to 22, the film had an absorption peak with a half-value width of 2 ⁇ m or less within a wavelength range of 8 to 11 ⁇ m.
- the average transmittance in the range from the half-wave wavelength on the short wave side of the absorption peak to the half-wave wavelength on the long wave side is A
- the average transmittance in the range from the half-wave wavelength on the short wave side of the absorption peak to the 1 ⁇ m short wave is B.
- B / A was 5 or more
- C / A was 5 or more, where C is the average transmittance in the range from the half-wavelength on the long wave side of the peak to the 1 ⁇ m long wave side.
- the band in the range from the short-wave half-value wavelength to the long-wave half-value wavelength of the absorption peak of the cured film is described.
- the average transmittance of the region A is the average transmittance of a band in the range from the half-wave wavelength on the short wave side to the half-wave wavelength on the long wave side of the absorption peak.
- Region B1 is the average transmittance of the band in the range from the half-value wavelength on the short wave side of the absorption peak to the 1 ⁇ m short wave side.
- Region B2 is the average transmittance of the band in the range from the half-wavelength on the long wave side of the absorption peak to the 1 ⁇ m long wave side.
- A-1 Siloxane resin (A-1) described above
- A-2 KR-220LP (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., siloxane resin substituted with methyl groups)
- A-3 KR-242A (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., siloxane resin substituted with methyl group)
- A-4 KR-251 (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., siloxane resin substituted with methyl groups)
- A-5 KR-112 (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., a siloxane resin in which a methyl group is substituted and a phenyl group is substituted)
- A-6 KR-212 (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., a siloxane resin in which a methyl group is substituted and a phenyl group is substituted)
- the obtained coating film was heated at 100 ° C. for 2 minutes using a hot plate and then heated at 230 ° C. for 10 minutes to form a cured film (infrared filter) having a film thickness of about 700 nm.
- the transmittance of the obtained cured film at a wavelength of 9.5 ⁇ m was measured using NICOLET6700FT-IR (manufactured by Thermo Scientific).
- the measurement was performed at five random points in the surface, and the difference between the maximum value and the minimum value of the transmittance measured at the five points was evaluated as follows. As for the measurement conditions, the transmittance was measured on the background without air correction. A: Transmittance difference is 0.5% or less A: Transmittance difference is greater than 0.5% and 1% or less B: Transmittance difference is greater than 1% and 2% or less C: Transmittance difference is greater than 2% 3 %Less than
- the infrared filter of the example was able to selectively shield light having a wavelength of 9 to 10 ⁇ m.
- glucose has an absorption of 9 to 10 ⁇ m, and the infrared filter of the embodiment can selectively shield infrared rays in this region, so that it can be used for detection of blood glucose level. For this reason, glucose can be accurately detected by incorporating the infrared filter of the embodiment into a blood glucose level sensor.
- the heat generation of the human body has a peak in the vicinity of 9.4 ⁇ m, it can be similarly used for a human sensor by using the infrared filter of the embodiment.
- Examples 21 and 22 the same effect can be obtained by using a photopolymerization initiator and a polymerizable compound in combination of two or more of the compounds described herein.
- the dispersion apparatus was operated under the following conditions. ⁇ Bead diameter: 0.05mm in diameter ⁇ Bead filling rate: 75% by volume ⁇ Peripheral speed: 10 m / sec ⁇ Pump supply: 10 kg / hour ⁇ Cooling water: Tap water ⁇ Bead mill annular passage volume: 0.15 L ⁇ Amount of liquid mixture to be dispersed: 0.7kg
- Resin A Resin having the following structure (weight average molecular weight 24000, acid value 53 mgKOH / g)
- Dispersion 2 was prepared in the same manner as dispersion 1, except that the following mixture was used. (Composition of the mixture) Particles: SiO 2 particles (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., ST-UP) 18 parts Resin: Resin A (solid content 30%, solvent: propylene glycol monomethyl ether) 6.7 parts Organic Solvent: Propylene glycol methyl ether acetate 75.3 parts
- composition- Dispersion 1 ... 100 parts Dispersion 2 ... 100 parts Surfactant 1 (KF6001, manufactured by Shin-Etsu Silicone) ... 0.02 parts Surfactant 2 (NIKKOL ECT-3, Nikko) Chemicals Co., Ltd.) ... 0.02 parts Photopolymerization initiator (IRGACURE OXE01 (BASF Corp.) ... 1.00 parts Polymerizable compound (KAYARAD DPHA, Nippon Kayaku Co., Ltd.) ... 1.00 parts Alkali-soluble resin (ACRYCURE RD-F8, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) ... 6.00 parts
- PMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
- the film had a full width at half maximum in the wavelength range of 7.5 to 9 ⁇ m and the wavelength range of 10 to 11.5 ⁇ m.
- B is the average transmittance in the range from half-wavelength on the long wave side of the absorption peak to 1 ⁇ m long wave side
- B / A is 5 or more
- C / A is 5 or more. It was.
- a cured film (infrared filter) was formed in the same manner as in Test Example 1, and spectroscopy, uneven transmittance, surface state 1 and surface state 2 were evaluated. The results are described below.
- the average transmittance in the region A1 is the average transmittance in a band in the range from the short-wave half-value wavelength to the long-wave half-value wavelength of the absorption peak in the range of 7.5 to 9 ⁇ m.
- the average transmittance of the region A2 is an average transmittance of a band in a range from a half-wave wavelength on the short wave side to a half-wave wavelength on the long wave side of the absorption peak in the range of 10 to 11.5 ⁇ m.
- the average transmittance in the region B is an average transmittance in a band in the range from the half-value wavelength on the absorption peak longwave side in the range of 7.5 to 9 ⁇ m to the 1 ⁇ m longwave side.
- the infrared filter of Example 101 was able to selectively transmit light having a wavelength of 9 to 10 ⁇ m.
- glucose has absorption at 9 to 10 ⁇ m, and the infrared filter of the example can transmit infrared rays in this region, and thus can be used for detection of blood glucose level. For this reason, glucose was able to be detected with high accuracy by incorporating the infrared filter of the example into the blood glucose level sensor.
- Example 101 the same effect was obtained even when two or more of the compounds described in this specification were used in combination with a photopolymerization initiator, a polymerizable compound, and an alkali-soluble resin.
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Abstract
所定の波長の赤外線を選択的に透過ないし遮光する赤外線フィルタ、赤外線センサおよび赤外線フィルタ用組成物を提供する。
有機材料を含む赤外線フィルタであって、波長1~16μmの範囲内に、領域Aと、領域Aよりも透過率の高い領域Bとを有し、領域Aと領域Bとを、短波長側から長波長側に向かって領域A、領域B、領域Aの順に有するか、あるいは、短波長側から長波長側に向かって領域B、領域A、領域Bの順に有する。
Description
本発明は、赤外線フィルタ、赤外線センサおよび赤外線フィルタ用組成物に関する。
近年において、赤外線を用いたセンサの開発が行われている。例えば、赤外線を、ガスや人体、火災、欠陥部、距離、血糖値の検出に用いる試みがある。
この種のセンサには、所定の波長の赤外線を、選択的に透過ないし遮蔽するフィルタが用いられている。前述のフィルタの材料としては、従来より、無機材料が用いられている。例えば、特許文献1には、板状のSiからなるフィルタ基板上に、Geを用いた高屈折率の層と、Al2O3やTa2O3を用いた低屈折率の層とを交互に積層した多層膜フィルタを用いて、所定の波長の赤外線を選択的に透過するフィルタを形成することが記載されている。
無機材料で構成されたフィルタは、各種無機材料の結晶インゴットを切削加工して形成したり、蒸着法やスパッタ法などで製膜して形成していた。しかしながら、結晶インゴットの切削加工は、手間や時間を要する問題があった。また、蒸着法やスパッタ法での製膜は、製造装置が高価であり、装置コストがかかる問題があった。このため、特許文献1などに記載されたフィルタは、製造に手間やコストがかかるものであった。
本発明の目的は、所定の波長の赤外線を選択的に透過ないし遮蔽する赤外線フィルタを、製造に手間やコストがかかりにくい、新たな方法で製造可能な赤外線フィルタ、赤外線センサおよび赤外線フィルタ用組成物を提供することにある。
かかる状況のもと、本発明者らが鋭意検討を行った結果、以下の構成とすることにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。よって、本発明は以下を提供する。
<1> 有機材料を含む赤外線フィルタであって、
波長1~16μmの範囲内に、領域Aと、領域Aよりも透過率の高い領域Bとを有し、
領域Aと領域Bとを、短波長側から長波長側に向かって領域A、領域B、領域Aの順に有するか、あるいは、短波長側から長波長側に向かって領域B、領域A、領域Bの順に有する、赤外線フィルタ。
<2> 領域Aの平均透過率が50%以下である、<1>に記載の赤外線フィルタ。
<3> 赤外線フィルタの吸収スペクトルにおいて、波長1~16μmの範囲内に半値幅が2μm以下の吸収ピークを有し、
吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲が領域Aであり、
吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波側の範囲が領域Bであり、
吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲が領域Bである、
<1>または<2>に記載の赤外線フィルタ。
<4> 波長1~16μmの範囲内に上述の吸収ピークを2以上有する、<3>に記載の赤外線フィルタ。
<5> 波長8.5~10.5μmの範囲内に上述の吸収ピークの領域Aを有する、<3>または<4>に記載の赤外線フィルタ。
<6> 波長7.5~9.5μmの範囲内に上述の吸収ピークの領域Aを有する、<3>または<4>に記載の赤外線フィルタ。
<7> 波長9.5~11.5μmの範囲内に上述の吸収ピークの領域Aを有する、<3>または<4>に記載の赤外線フィルタ。
<8> 波長7.5~11.5μmの範囲内に上述の吸収ピークを有し、
波長7.5~11.5μmの範囲内において透過率が50%以下をなす領域が、上述の吸収ピークの領域Aで構成されている、<3>または<4>に記載の赤外線フィルタ。
<9> Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくとも1種類の結合を有する化合物を含む、<1>~<8>のいずれか1つに記載の赤外線フィルタ。
<10> 赤外線センサ用である、<1>~<9>のいずれか1つに記載の赤外線フィルタ。
<11> 血糖値センサ用である、<1>~<9>のいずれか1つに記載の赤外線フィルタ。
<12> <1>~<11>のいずれか1つに記載の赤外線フィルタと、赤外線フィルタの領域A以外の範囲に極大発光波長を有する光を発生させる光源とを有する赤外線センサ。
<13> 血糖値センサである、<12>に記載の赤外線センサ。
<14> 有機材料を含む赤外線フィルタ用組成物であって、
1μmの膜を形成した際に、波長1~16μmの範囲内に半値幅が2μm以下の吸収ピークを有し、吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の平均透過率をAとし、吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波の範囲における平均透過率をBとし、吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲における平均透過率をCとした際に、B/Aが5以上であり、C/Aが5以上である赤外線フィルタ用組成物。
<1> 有機材料を含む赤外線フィルタであって、
波長1~16μmの範囲内に、領域Aと、領域Aよりも透過率の高い領域Bとを有し、
領域Aと領域Bとを、短波長側から長波長側に向かって領域A、領域B、領域Aの順に有するか、あるいは、短波長側から長波長側に向かって領域B、領域A、領域Bの順に有する、赤外線フィルタ。
<2> 領域Aの平均透過率が50%以下である、<1>に記載の赤外線フィルタ。
<3> 赤外線フィルタの吸収スペクトルにおいて、波長1~16μmの範囲内に半値幅が2μm以下の吸収ピークを有し、
吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲が領域Aであり、
吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波側の範囲が領域Bであり、
吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲が領域Bである、
<1>または<2>に記載の赤外線フィルタ。
<4> 波長1~16μmの範囲内に上述の吸収ピークを2以上有する、<3>に記載の赤外線フィルタ。
<5> 波長8.5~10.5μmの範囲内に上述の吸収ピークの領域Aを有する、<3>または<4>に記載の赤外線フィルタ。
<6> 波長7.5~9.5μmの範囲内に上述の吸収ピークの領域Aを有する、<3>または<4>に記載の赤外線フィルタ。
<7> 波長9.5~11.5μmの範囲内に上述の吸収ピークの領域Aを有する、<3>または<4>に記載の赤外線フィルタ。
<8> 波長7.5~11.5μmの範囲内に上述の吸収ピークを有し、
波長7.5~11.5μmの範囲内において透過率が50%以下をなす領域が、上述の吸収ピークの領域Aで構成されている、<3>または<4>に記載の赤外線フィルタ。
<9> Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくとも1種類の結合を有する化合物を含む、<1>~<8>のいずれか1つに記載の赤外線フィルタ。
<10> 赤外線センサ用である、<1>~<9>のいずれか1つに記載の赤外線フィルタ。
<11> 血糖値センサ用である、<1>~<9>のいずれか1つに記載の赤外線フィルタ。
<12> <1>~<11>のいずれか1つに記載の赤外線フィルタと、赤外線フィルタの領域A以外の範囲に極大発光波長を有する光を発生させる光源とを有する赤外線センサ。
<13> 血糖値センサである、<12>に記載の赤外線センサ。
<14> 有機材料を含む赤外線フィルタ用組成物であって、
1μmの膜を形成した際に、波長1~16μmの範囲内に半値幅が2μm以下の吸収ピークを有し、吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の平均透過率をAとし、吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波の範囲における平均透過率をBとし、吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲における平均透過率をCとした際に、B/Aが5以上であり、C/Aが5以上である赤外線フィルタ用組成物。
本発明によれば、所定の波長の赤外線を選択的に透過ないし遮蔽する赤外線フィルタを、従来とは異なる方法で製造可能な赤外線フィルタ、赤外線センサおよび赤外線フィルタ用組成物を提供することができる。
以下において、本発明の内容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。
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。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全組成から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
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、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)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)も包含する。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリル及びメタクリルを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及びメタクリロイルを表す。
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露光に含める。また、露光に用いられる光としては、一般的に、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザー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、赤外線とは、波長0.7~1000μmの光(電磁波)を意味する。
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)により測定したポリスチレン換算値として定義される。
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。
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。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全組成から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
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、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)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)も包含する。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリル及びメタクリルを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及びメタクリロイルを表す。
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露光に含める。また、露光に用いられる光としては、一般的に、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザー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、赤外線とは、波長0.7~1000μmの光(電磁波)を意味する。
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)により測定したポリスチレン換算値として定義される。
<赤外線フィルタ>
本発明の赤外線フィルタは、有機材料を含む赤外線フィルタであって、
波長1~16μmの範囲内に、領域Aと、領域Aよりも透過率の高い領域Bとを有し、
領域Aと領域Bとを、短波長側から長波長側に向かって領域A、領域B、領域Aの順に有するか、あるいは、短波長側から長波長側に向かって領域B、領域A、領域Bの順に有する。
ここで、領域Bは、領域Aよりも透過率の高い領域であり、以下、領域Bを透過領域ともいう。また、領域Aは、領域Bよりも透過率の低い領域であり、以下、領域Aを遮蔽領域ともいう。
本発明の赤外線フィルタは、有機材料を含む赤外線フィルタであって、
波長1~16μmの範囲内に、領域Aと、領域Aよりも透過率の高い領域Bとを有し、
領域Aと領域Bとを、短波長側から長波長側に向かって領域A、領域B、領域Aの順に有するか、あるいは、短波長側から長波長側に向かって領域B、領域A、領域Bの順に有する。
ここで、領域Bは、領域Aよりも透過率の高い領域であり、以下、領域Bを透過領域ともいう。また、領域Aは、領域Bよりも透過率の低い領域であり、以下、領域Aを遮蔽領域ともいう。
なお、本発明において、有機材料は、炭素原子を有する材料である。好ましくは、炭素原子と水素原子とを有する材料である。有機材料は、赤外線遮蔽性を有する材料であってもよく、赤外線遮蔽性を有さない材料であってもよい。有機材料は、後述する赤外線フィルタ用組成物で説明する、樹脂(アルカリ可溶性樹脂、分散剤を含む)、重合性化合物、光重合開始剤などに由来する成分であってもよい。また、有機材料は、赤外線遮蔽性を有する材料と、赤外線遮蔽性を有さない材料とを併用することもできる。
本発明の赤外線フィルタは、領域A(遮蔽領域)と領域B(透過領域)とを、短波長側から長波長側に向かって領域A(遮蔽領域)、領域B(透過領域)、領域A(遮蔽領域)の順に有するか、あるいは、短波長側から長波長側に向かって、領域B(透過領域)、領域A(遮蔽領域)、領域B(透過領域)の順に有するので、波長1~16μmの範囲における赤外線を選択的に透過ないし遮蔽することができる。
そして、本発明の赤外線フィルタは、有機材料を含むので、基材に、有機材料を含む赤外線フィルタ用組成物を適用して製造することができる。又、有機材料を含む赤外線フィルタ用組成物を用いて、射出、プレスおよび押出しなどの各種成形方法を用いて製造することもできる。このため、簡単な方法で、赤外線フィルタを製造することができる。
また、本発明の赤外線フィルタは、有機材料を含むので、光の反射を抑制することができる。このため、領域A(遮蔽領域)における反射光による影響を抑制することができ、入射角度による遮蔽波長の変化(入射角依存性)を抑制することもできる。
本発明の赤外線フィルタは、波長2.5~16μmの範囲に上述した領域A(遮蔽領域)と領域B(透過領域)とを有することが好ましく、波長5~16μmの範囲に上述した領域A(遮蔽領域)と領域B(透過領域)とを有することがより好ましい。
そして、本発明の赤外線フィルタは、有機材料を含むので、基材に、有機材料を含む赤外線フィルタ用組成物を適用して製造することができる。又、有機材料を含む赤外線フィルタ用組成物を用いて、射出、プレスおよび押出しなどの各種成形方法を用いて製造することもできる。このため、簡単な方法で、赤外線フィルタを製造することができる。
また、本発明の赤外線フィルタは、有機材料を含むので、光の反射を抑制することができる。このため、領域A(遮蔽領域)における反射光による影響を抑制することができ、入射角度による遮蔽波長の変化(入射角依存性)を抑制することもできる。
本発明の赤外線フィルタは、波長2.5~16μmの範囲に上述した領域A(遮蔽領域)と領域B(透過領域)とを有することが好ましく、波長5~16μmの範囲に上述した領域A(遮蔽領域)と領域B(透過領域)とを有することがより好ましい。
ここで、赤外線フィルタが、短波長側から長波長側に向かって領域A(遮蔽領域)、領域B(透過領域)、領域A(遮蔽領域)の順に有する態様とは、例えば、波長1~16μm(好ましくは2.5~16μm、より好ましくは5~16μm)の範囲内に透過ピークを1以上有する態様や、波長1~16μm(好ましくは2.5~16μm、より好ましくは5~16μm)の範囲内に吸収ピークを2以上有する態様が挙げられる。
波長1~16μmの範囲内に透過ピークを1以上有する態様の場合、例えば、1つの透過ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲を領域B(透過領域)とし、同透過ピークの短波側の半値波長から所定の範囲短波長側の範囲および同透過ピークの長波側の半値波長から所定の範囲長波長側の範囲を領域A(遮蔽領域)とする態様が挙げられる。なお、透過ピークの半値波長とは、透過ピークにおいて、透過ピークの最大透過率の1/2となる波長を意味する。
また、波長1~16μmの範囲内に吸収ピークを2以上有する態様の場合、各吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲を領域A(遮蔽領域)とし、短波長側に位置する吸収ピークの長波側の半値波長から、長波長側に位置する吸収ピークの短波側の半値波長までの範囲を領域B(透過領域)とする態様が挙げられる。この態様の場合、2つの吸収ピークの中心波長の差は0.1~10μmであることが好ましく、0.5~5μmであることがより好ましい。なお、吸収ピークの半値波長とは、吸収ピークにおいて、吸収ピークの吸光度の1/2となる波長を意味する。
波長1~16μmの範囲内に透過ピークを1以上有する態様の場合、例えば、1つの透過ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲を領域B(透過領域)とし、同透過ピークの短波側の半値波長から所定の範囲短波長側の範囲および同透過ピークの長波側の半値波長から所定の範囲長波長側の範囲を領域A(遮蔽領域)とする態様が挙げられる。なお、透過ピークの半値波長とは、透過ピークにおいて、透過ピークの最大透過率の1/2となる波長を意味する。
また、波長1~16μmの範囲内に吸収ピークを2以上有する態様の場合、各吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲を領域A(遮蔽領域)とし、短波長側に位置する吸収ピークの長波側の半値波長から、長波長側に位置する吸収ピークの短波側の半値波長までの範囲を領域B(透過領域)とする態様が挙げられる。この態様の場合、2つの吸収ピークの中心波長の差は0.1~10μmであることが好ましく、0.5~5μmであることがより好ましい。なお、吸収ピークの半値波長とは、吸収ピークにおいて、吸収ピークの吸光度の1/2となる波長を意味する。
また、赤外線フィルタが、短波長側から長波長側に向かって、領域B(透過領域)、領域A(遮蔽領域)、領域B(透過領域)の順に有する態様とは、例えば、波長1~16μm(好ましくは2.5~16μm、より好ましくは5~16μm)の範囲内に吸収ピークを1以上有する態様や、波長1~16μm(好ましくは2.5~16μm、より好ましくは5~16μm)の範囲内に透過ピークを2以上有する態様が挙げられる。
波長1~16μmの範囲内に吸収ピークを1以上有する態様の場合、例えば、吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲を領域A(遮蔽領域)とし、吸収ピークの短波側の半値波長から所定の範囲短波長側の範囲および吸収ピークの長波側の半値波長から所定の範囲長波長側の範囲を領域B(透過領域)とする態様が挙げられる。
また、波長1~16μmの範囲内に透過ピークを2以上有する態様の場合、各透過ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲を領域B(透過領域)とし、短波長側に位置する透過ピークの長波側の半値波長、から、長波長側に位置する透過ピークの短波側の半値波長までの範囲を領域A(遮蔽領域)とする態様が挙げられる。この態様の場合、2つの透過ピークの中心波長の差は0.1~10μmであることが好ましく、0.5~5μmであることがより好ましい。
波長1~16μmの範囲内に吸収ピークを1以上有する態様の場合、例えば、吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲を領域A(遮蔽領域)とし、吸収ピークの短波側の半値波長から所定の範囲短波長側の範囲および吸収ピークの長波側の半値波長から所定の範囲長波長側の範囲を領域B(透過領域)とする態様が挙げられる。
また、波長1~16μmの範囲内に透過ピークを2以上有する態様の場合、各透過ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲を領域B(透過領域)とし、短波長側に位置する透過ピークの長波側の半値波長、から、長波長側に位置する透過ピークの短波側の半値波長までの範囲を領域A(遮蔽領域)とする態様が挙げられる。この態様の場合、2つの透過ピークの中心波長の差は0.1~10μmであることが好ましく、0.5~5μmであることがより好ましい。
本発明の赤外線フィルタは、領域A(遮蔽領域)と領域B(透過領域)とが隣接した波長域に有することが好ましい。すなわち、領域Aの波長帯域と領域Bの波長帯域が隣接していることが好ましい。
また、本発明の赤外線フィルタは、波長1~16μmの範囲内に、短波長側から長波長側に向かって、領域B(透過領域)、領域A(遮蔽領域)、領域B(透過領域)の順に有することが好ましい。
また、本発明の赤外線フィルタは、波長1~16μmの範囲内に吸収ピークを1以上有し、吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲を領域A(遮蔽領域)とし、吸収ピークの短波側の半値波長から所定の範囲短波長側の範囲および吸収ピークの長波側の半値波長から所定の範囲長波長側の範囲を領域B(透過領域)とする態様がこのましい。
また、本発明の赤外線フィルタは、波長1~16μmの範囲内に、短波長側から長波長側に向かって、領域B(透過領域)、領域A(遮蔽領域)、領域B(透過領域)の順に有することが好ましい。
また、本発明の赤外線フィルタは、波長1~16μmの範囲内に吸収ピークを1以上有し、吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲を領域A(遮蔽領域)とし、吸収ピークの短波側の半値波長から所定の範囲短波長側の範囲および吸収ピークの長波側の半値波長から所定の範囲長波長側の範囲を領域B(透過領域)とする態様がこのましい。
本発明の赤外線フィルタにおいて、領域A(遮蔽領域)の帯域幅は、2μm以下が好ましく、0.1~1.9μmがより好ましく、0.5~1.8μmがさらに好ましい。また、領域B(透過領域)の帯域幅は、2μm以下が好ましく、0.1~1.9μmがより好ましく、0.5~1.8μmがさらに好ましく、1μmが特に好ましい。
本発明の赤外線フィルタにおいて、領域A(遮蔽領域)の平均透過率は、50%以下が好ましく、40%以下がより好ましく、30%以下がさらに好ましい。下限は、0%とすることもでき、1%とすることもできる。また、領域B(透過領域)の平均透過率は、50%以上が好ましく、60%以上がより好ましく、70%以上がさらに好ましい。
領域B(透過領域)の平均透過率と、領域A(遮蔽領域)の平均透過率との差は、10%以上が好ましく、20%以上がより好ましく、30%以上がさらに好ましい。上限は、例えば、100%以下とすることができる。
領域B(透過領域)の平均透過率と、領域A(遮蔽領域)の平均透過率との差は、10%以上が好ましく、20%以上がより好ましく、30%以上がさらに好ましい。上限は、例えば、100%以下とすることができる。
本発明の赤外線フィルタにおいて、波長1~16μmの範囲内における平均反射率は、60%以下が好ましく、40%以下がより好ましく、20%以下がさらに好ましい。また、領域A(遮蔽領域)における平均反射率は、60%以下が好ましく、40%以下がより好ましく、20%以下がさらに好ましい。
本発明の赤外線フィルタは、有機材料を含むので、平均反射率を低くすることができる。そして、平均反射率が上記であれば、入射角度による遮蔽波長の変化(入射角依存性)を抑制することもできる。
なお、赤外線フィルタおよび赤外線フィルタの領域Aにおける平均反射率は、FTIR(フーリエ変換赤外分光光度計)を用いてATR(全反射測定法)法、正反射法、拡散反射法、高感度反射法等などの方法で測定することができる。
本発明の赤外線フィルタは、有機材料を含むので、平均反射率を低くすることができる。そして、平均反射率が上記であれば、入射角度による遮蔽波長の変化(入射角依存性)を抑制することもできる。
なお、赤外線フィルタおよび赤外線フィルタの領域Aにおける平均反射率は、FTIR(フーリエ変換赤外分光光度計)を用いてATR(全反射測定法)法、正反射法、拡散反射法、高感度反射法等などの方法で測定することができる。
本発明の赤外線フィルタの好ましい態様としては以下が挙げられる。
赤外線フィルタの吸収スペクトルにおいて、波長1~16μmの範囲内に半値幅が2μm以下の吸収ピークを有し、
吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲が領域A(遮蔽領域)であり、
吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波側の範囲が領域B(透過領域)であり、
吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲が領域B(透過領域)である態様。
上記の吸収ピークは、波長1~16μmの範囲内に1つ有する態様であってもよく、2以上有する態様であってもよい。
赤外線フィルタの吸収スペクトルにおいて、波長1~16μmの範囲内に半値幅が2μm以下の吸収ピークを有し、
吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲が領域A(遮蔽領域)であり、
吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波側の範囲が領域B(透過領域)であり、
吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲が領域B(透過領域)である態様。
上記の吸収ピークは、波長1~16μmの範囲内に1つ有する態様であってもよく、2以上有する態様であってもよい。
赤外線フィルタの吸収ピークは、用途に応じて適宜選択することができる。例えば、本発明の赤外線フィルタを、赤外線式のガスセンサに用いる場合には、検出対象のガスの種類に応じて適宜選択することができる。一例を挙げると、検出対象ガスがCO2の場合、CO2は、4.25μm近傍に吸収を有するため、赤外線フィルタの吸収ピークは、4.25μm近傍(例えば、3~5μm)に有することが好ましい。
また、グルコースは、9.5μm近傍に吸収を有するため、7~12μm近傍(例えば、7.5~11.5μm、好ましくは9~10μm)に吸収ピークを有する赤外線フィルタは、血糖値センサに好ましく用いることができる。
また、グルコースは、9.5μm近傍に吸収を有するため、7~12μm近傍(例えば、7.5~11.5μm、好ましくは9~10μm)に吸収ピークを有する赤外線フィルタは、血糖値センサに好ましく用いることができる。
また、本発明の赤外線フィルタは、以下の態様が好ましい態様の一例として挙げられる。以下の態様の赤外線フィルタは、血糖値センサ用の赤外線フィルタとして好ましく用いることができる。なお、以下の(1)~(3)の態様において、領域Aの全範囲が以下の波長範囲内に有していなくてもよい。領域Aの少なくとも一部が、以下の波長範囲内に有していればよい。
(1)波長8.5~10.5μmの範囲内に上記吸収ピークの領域A(遮蔽領域)を有する態様。
(2)波長7.5~9.5μmの範囲内に上記吸収ピークの領域A(遮蔽領域)を有する態様。
(3)波長9.5~11.5μmの範囲内に上記吸収ピークの領域A(遮蔽領域)を有する態様。
(1)波長8.5~10.5μmの範囲内に上記吸収ピークの領域A(遮蔽領域)を有する態様。
(2)波長7.5~9.5μmの範囲内に上記吸収ピークの領域A(遮蔽領域)を有する態様。
(3)波長9.5~11.5μmの範囲内に上記吸収ピークの領域A(遮蔽領域)を有する態様。
また、本発明の赤外線フィルタは、波長7.5~11.5μm(好ましくは、波長9~10μm)の範囲内に上記吸収ピークを有し、波長7.5~11.5μm(好ましくは、波長9~10μm)の範囲内において透過率が50%以下をなす領域が、吸収ピークの領域A(遮蔽領域)で構成されている態様も好ましい。
また、本発明の赤外線フィルタは、波長7.5~9μmの範囲と、波長10~11.5μmの範囲にそれぞれ上記吸収ピークの領域A(遮蔽領域)を有する態様も好ましい。この態様において、波長7.5μm以上9μm以下の範囲と、波長10μm以上11.5μm以下の範囲が領域A(遮蔽領域)をなし、波長9μmを超え波長10μm未満の範囲が領域B(透過領域)をなすことが好ましい。このような赤外線フィルタは、血糖値センサ用の赤外線フィルタとして好ましく用いることができる。
赤外線フィルタの吸収ピークの波長は、赤外線フィルタを構成する材料を選択することで適宜調整することができる。具体的には、化合物のバンドギャップから類推することや、公知の書籍(有機化合物のスペクトルによる同定法、Sliverstein、Aldrich社の赤外線スペクトルライブラリ)や、インターネット上のデータベース(有機化合物のスペクトルデータベース(SDBS))等から望みの吸収ピークを持つ官能基や化合物を選択し、赤外線フィルタが、目的の吸収ピークを有する化合物(赤外線遮蔽性を有する材料)を多く含むように設計することで達成できる。上述の化合物としては、例えば、C-O結合、C-O-C結合、Ar-O結合(Arはアリール基である)等のエーテル結合を有する化合物;アセタール、ケタールなどのエステル結合を有する化合物;アルコール、フェノールなどのヒドロキシル基を有する化合物;カルボキシル基を有する化合物;スルホ基を有する化合物;ラクトン化合物;アミン化合物;C=S結合および/またはS=O結合を有する化合物;CO-O-CO結合を有する化合物;Si-H結合を有する化合物;Si-C結合を有する化合物;Si-O-Si結合を有する化合物(シロキサン樹脂、SiO2など);P-H結合を有する化合物;P-O-H結合を有する化合物;
O=P-OH結合を有する化合物;P-O-P結合を有する化合物;または、これらの化合物の前駆体(例えば、製膜時に反応して、Si-O-Si結合やP-O-P結合を形成する化合物など。具体例としては、シラン化合物など)などが挙げられる。
例えば、Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物を赤外線フィルタに含有させることで、上述した(1)~(3)の態様の赤外線フィルタや、波長7.5~11.5μmの範囲内に上記吸収ピークを有し、波長7.5~11.5μmの範囲内において透過率が50%以下をなす領域が、吸収ピークの領域Aで構成されている態様の赤外線フィルタを製造することができる。
O=P-OH結合を有する化合物;P-O-P結合を有する化合物;または、これらの化合物の前駆体(例えば、製膜時に反応して、Si-O-Si結合やP-O-P結合を形成する化合物など。具体例としては、シラン化合物など)などが挙げられる。
例えば、Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物を赤外線フィルタに含有させることで、上述した(1)~(3)の態様の赤外線フィルタや、波長7.5~11.5μmの範囲内に上記吸収ピークを有し、波長7.5~11.5μmの範囲内において透過率が50%以下をなす領域が、吸収ピークの領域Aで構成されている態様の赤外線フィルタを製造することができる。
Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物を赤外線フィルタに含有させることで、上述した分光特性を有する赤外線フィルタとすることができる理由としては以下によるものと推測する。Si-O-Si結合およびP-O-P結合は、官能基に由来する赤外の指紋スペクトルが9~10μm帯に存在するため、上述の結合を有する化合物を赤外線フィルタに含有させることで、波長7.5~11.5μmの範囲に吸収ピークを有する赤外線フィルタとすることができ、その結果、上述した分光特性を有する赤外線フィルタとすることができると推測する。
Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物としては、後述する赤外線フィルタ用組成物で説明する化合物A、化合物A由来の成分(例えば化合物Aの反応物など)などが挙げられる。
本発明の赤外線フィルタが含有する有機材料は、上述したSi-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物や、後述する赤外線フィルタ用組成物に含まれる成分に由来するものなどが挙げられる。
本発明の赤外線フィルタは、Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物の含有量は、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。
本発明の赤外線フィルタは、有機材料の含有量が、1質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、50質量%以上がさらに好ましい。また、有機材料中における、Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物の含有量は、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましい。赤外線フィルタ中における、Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物の含有量を高めることで、波長7.5~11.5μmの範囲以外の範囲における吸収の小さい赤外線カットフィルタとすることができる。
本発明の赤外線フィルタは、有機材料の含有量が、1質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、50質量%以上がさらに好ましい。また、有機材料中における、Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物の含有量は、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましい。赤外線フィルタ中における、Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物の含有量を高めることで、波長7.5~11.5μmの範囲以外の範囲における吸収の小さい赤外線カットフィルタとすることができる。
赤外線フィルタの形状は、特に限定はない。用途に応じて適宜調整できる。例えば、膜状、板状またはレンズ状が挙げられる。膜状の形成体の場合、厚みは、0.1~20μmが好ましく、0.1~15μmがより好ましく、0.1~10μmがさらに好ましい。板状の形成体の場合、厚みは、50~10000μmが好ましく、100~5000μmがより好ましく、100~3000μmがさらに好ましい。レンズ状の形成体は、凹レンズであってもよく、凸レンズであってもよい。レンズの厚みは適宜調整することができる。
また、Si-C結合を有する化合物(例えば、SiC(炭化ケイ素)など)と、SiO2(二酸化ケイ素)とを、赤外線フィルタに含有させることで、波長7.5~9μmの範囲と、波長10~11.5μmの範囲にそれぞれ上記吸収ピークの領域A(遮蔽領域)を有する赤外線フィルタとすることができる。この赤外線フィルタは、例えば、波長7.5μm以上9μm以下の範囲と、波長10μm以上11.5μm以下の範囲が領域A(遮蔽領域)をなし、波長9μmを超え波長10μm未満の範囲が領域B(透過領域)をなすことが好ましい。
本発明の赤外線フィルタは、赤外線を用いたセンサー(赤外線センサ)に用いることができる。赤外線センサの具体例としては、血糖値センサ、ガス検知センサ、人体検知センサ、非破壊検査センサ、距離測定センサ、生体認証センサ、モーションキャプチャセンサ、温度測定センサ、成分分析センサ、車載用センサなどが挙げられる。
<赤外線フィルタ用組成物>
次に、本発明の赤外線フィルタ用組成物について説明する。
本発明の赤外線フィルタ用組成物は、有機材料を含む赤外線フィルタ用組成物であって、
1μmの膜を形成した際に、波長1~16μmの範囲内に半値幅が2μm以下の吸収ピークを有し、上記吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の平均透過率をAとし、上記吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波の範囲における平均透過率をBとし、上記吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲における平均透過率をCとした際に、B/Aが5以上であり、C/Aが5以上である。
次に、本発明の赤外線フィルタ用組成物について説明する。
本発明の赤外線フィルタ用組成物は、有機材料を含む赤外線フィルタ用組成物であって、
1μmの膜を形成した際に、波長1~16μmの範囲内に半値幅が2μm以下の吸収ピークを有し、上記吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の平均透過率をAとし、上記吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波の範囲における平均透過率をBとし、上記吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲における平均透過率をCとした際に、B/Aが5以上であり、C/Aが5以上である。
上記透過率の条件は、どのような手段によって達成されても良いが、赤外線フィルタ用組成物を構成する各成分の種類や量比を調整することで達成できる。例えば、遮蔽したい波長領域に吸収を有する化合物(赤外線遮蔽性を有する材料)や、その前駆体(製膜時に反応して、遮蔽したい波長領域に吸収を有する化合物となる成分など)を含む組成物を用いることで達成できる。具体的には、化合物のバンドギャップから類推することや、公知の書籍(有機化合物のスペクトルによる同定法、Sliverstein、Aldrich社の赤外線スペクトルライブラリ)や、インターネット上のデータベース(有機化合物のスペクトルデータベース(SDBS))等から望みの吸収ピークを持つ官能基や化合物を選択し、赤外線フィルタが、目的の吸収ピークを有する化合物(赤外線遮蔽性を有する材料)を多く含むように組成物の処方を設計することで達成できる。上述の化合物としては、例えば、C-O結合、C-O-C結合、Ar-O結合(Arはアリール基である)等のエーテル結合を有する化合物;アセタール、ケタールなどのエステル結合を有する化合物;アルコール、フェノールなどのヒドロキシル基を有する化合物;カルボキシル基を有する化合物;スルホ基を有する化合物;ラクトン化合物;アミン化合物;C=S結合および/またはS=O結合を有する化合物;CO-O-CO結合を有する化合物;Si-H結合を有する化合物;Si-C結合を有する化合物;Si-O-Si結合を有する化合物(シロキサン樹脂、SiO2など);P-H結合を有する化合物;P-O-H結合を有する化合物;O=P-OH結合を有する化合物;P-O-P結合を有する化合物;または、これらの化合物の前駆体(例えば、製膜時に反応して、Si-O-Si結合やP-O-P結合を形成する化合物など。具体例としては、シラン化合物など)などが挙げられる。
例えば、Si-O-Si結合、および、P-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物、または、その前駆体(製膜時に反応して、Si-O-Si結合やP-O-P結合を形成する化合物など。例えば、シラン化合物など)を含む組成物を用いることで、波長7.5~11.5μmの範囲内に吸収ピークを1個有し、B/Aが5以上であり、C/Aが5以上の分光特性を有する赤外線フィルタを製造することができる。この態様において、波長6~16μmの範囲に上記吸収ピークを有することが好ましく、波長7.5~11.5μmの範囲に上記吸収ピークを有することがより好ましく、波長9~10μmの範囲に上記吸収ピークを有することがさらに好ましい。
また、例えば、Si-C結合を有する化合物(例えば、SiCなど)と、SiO2(二酸化ケイ素)とを含む組成物を用いることで、波長7.5~9μmの範囲と、波長10~11.5μmの範囲にそれぞれ吸収ピークを有し、各吸収ピークにおける、B/Aが5以上であり、C/Aが5以上の分光特性を有する赤外線フィルタを製造することができる。
例えば、Si-O-Si結合、および、P-O-P結合から選ばれる少なくも1種類の結合を有する化合物、または、その前駆体(製膜時に反応して、Si-O-Si結合やP-O-P結合を形成する化合物など。例えば、シラン化合物など)を含む組成物を用いることで、波長7.5~11.5μmの範囲内に吸収ピークを1個有し、B/Aが5以上であり、C/Aが5以上の分光特性を有する赤外線フィルタを製造することができる。この態様において、波長6~16μmの範囲に上記吸収ピークを有することが好ましく、波長7.5~11.5μmの範囲に上記吸収ピークを有することがより好ましく、波長9~10μmの範囲に上記吸収ピークを有することがさらに好ましい。
また、例えば、Si-C結合を有する化合物(例えば、SiCなど)と、SiO2(二酸化ケイ素)とを含む組成物を用いることで、波長7.5~9μmの範囲と、波長10~11.5μmの範囲にそれぞれ吸収ピークを有し、各吸収ピークにおける、B/Aが5以上であり、C/Aが5以上の分光特性を有する赤外線フィルタを製造することができる。
本発明の赤外線フィルタ用組成物は、赤外線遮蔽性を有する無機粒子を有機材料で分散させた組成物であることも好ましい。
以下、本発明の赤外線フィルタ用組成物の各成分について説明する。
以下、本発明の赤外線フィルタ用組成物の各成分について説明する。
<<赤外線遮蔽性を有する材料>>
本発明の赤外線フィルタ用組成物(以下、組成物ともいう)は、赤外線遮蔽性を有する材料を含むことが好ましい。赤外線遮蔽性を有する材料としては、上述した材料が挙げられる。
本発明の赤外線フィルタ用組成物は、Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくとも1種類の結合を有する化合物(以下、化合物Aともいう)を含有することが好ましく、塗布性および製膜性の観点から、Si-O-Si結合を有する化合物がより好ましい。化合物Aを含む組成物を用いることで、波長7.5~11.5μmの範囲に吸収ピークを有する赤外線フィルタを製造することができる。
本発明の赤外線フィルタ用組成物(以下、組成物ともいう)は、赤外線遮蔽性を有する材料を含むことが好ましい。赤外線遮蔽性を有する材料としては、上述した材料が挙げられる。
本発明の赤外線フィルタ用組成物は、Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくとも1種類の結合を有する化合物(以下、化合物Aともいう)を含有することが好ましく、塗布性および製膜性の観点から、Si-O-Si結合を有する化合物がより好ましい。化合物Aを含む組成物を用いることで、波長7.5~11.5μmの範囲に吸収ピークを有する赤外線フィルタを製造することができる。
Si-O-Si結合を有する化合物としては、SiO2、シロキサン樹脂が挙げられる。上述の(1)~(3)の態様の赤外線フィルタを製造する場合、Si-O-Si結合を有する化合物は、シロキサン樹脂であることが好ましい。
シロキサン樹脂の製造に用いる原料としては、例えば、以下の式(S1)~(S3)で表されるシラン化合物が挙げられる。
Si(OR1)2R2 2 ・・・(S1)
Si(OR1)3R2 1 ・・・(S2)
Si(OR1)4 ・・・(S3)
式(S1)~(S3)において、R1は、アルキル基またはアリール基を表し、R2は置換基を表す。
Si(OR1)2R2 2 ・・・(S1)
Si(OR1)3R2 1 ・・・(S2)
Si(OR1)4 ・・・(S3)
式(S1)~(S3)において、R1は、アルキル基またはアリール基を表し、R2は置換基を表す。
R1が表すアルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、1~5が更に好ましく、メチル基が特に好ましい。
R1が表すアリール基の炭素数は、6~20が好ましく、6~12がより好ましい。
R1が表すアリール基の炭素数は、6~20が好ましく、6~12がより好ましい。
R2が表す置換基としては、以下の置換基T群が挙げられる。アルキル基、アリール基が好ましい。
(置換基T群)
アルキル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアルキル基)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアルケニル基)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアルキニル基)、アリール基(好ましくは炭素数6~30の置換もしくは無置換のアリール基)、アミノ基(好ましくは炭素数0~30の置換もしくは無置換のアミノ基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアルコキシ基)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~30の置換もしくは無置換のアリールオキシ基)、ヘテロアリールオキシ基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のヘテロアリールオキシ基)、アシル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアシル基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7~30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニル基)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアシルオキシ基)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアシルアミノ基)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアルコキシカルボニルアミノ基)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7~30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニルアミノ基)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0~30の置換もしくは無置換のスルファモイル基)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のカルバモイル基)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアルキルチオ基)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~30の置換もしくは無置換のアリールチオ基)、ヘテロアリールチオ基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のヘテロアリールチオ基)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアルキルスルホニル基)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6~30の置換もしくは無置換のアリールスルホニル基)、ヘテロアリールスルホニル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のヘテロアリールスルホニル基)、アルキルスルフィニル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアルキルスルフィニル基)、アリールスルフィニル基(好ましくは炭素数6~30の置換もしくは無置換のアリールスルフィニル基)、ヘテロアリールスルフィニル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のヘテロアリールスルフィニル基)、ウレイド基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のウレイド基)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のリン酸アミド基)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子、シアノ基、ヘテロアリール基(好ましくは炭素数1~30)、ビニル基、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基などが挙げられる。
アルキル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアルキル基)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアルケニル基)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアルキニル基)、アリール基(好ましくは炭素数6~30の置換もしくは無置換のアリール基)、アミノ基(好ましくは炭素数0~30の置換もしくは無置換のアミノ基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアルコキシ基)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~30の置換もしくは無置換のアリールオキシ基)、ヘテロアリールオキシ基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のヘテロアリールオキシ基)、アシル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアシル基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7~30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニル基)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアシルオキシ基)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアシルアミノ基)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2~30の置換もしくは無置換のアルコキシカルボニルアミノ基)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7~30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニルアミノ基)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0~30の置換もしくは無置換のスルファモイル基)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のカルバモイル基)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアルキルチオ基)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~30の置換もしくは無置換のアリールチオ基)、ヘテロアリールチオ基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のヘテロアリールチオ基)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアルキルスルホニル基)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6~30の置換もしくは無置換のアリールスルホニル基)、ヘテロアリールスルホニル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のヘテロアリールスルホニル基)、アルキルスルフィニル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のアルキルスルフィニル基)、アリールスルフィニル基(好ましくは炭素数6~30の置換もしくは無置換のアリールスルフィニル基)、ヘテロアリールスルフィニル基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のヘテロアリールスルフィニル基)、ウレイド基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のウレイド基)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1~30の置換もしくは無置換のリン酸アミド基)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子、シアノ基、ヘテロアリール基(好ましくは炭素数1~30)、ビニル基、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基などが挙げられる。
複数のR1およびR2は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
式(S1)で表されるシラン化合物としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシランなどが挙げられる。
式(S2)で表されるシラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ-n-プロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリ-n-ブトキシシラン、メチルトリイソブトキシシラン、メチルトリ-tert-ブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシランなどが挙げられる。
式(S3)で表されるシラン化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ-n-プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ-n-ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラ-tert-ブトキシシランなどが挙げられる。
シラン化合物は、1種類のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
式(S2)で表されるシラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ-n-プロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリ-n-ブトキシシラン、メチルトリイソブトキシシラン、メチルトリ-tert-ブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシランなどが挙げられる。
式(S3)で表されるシラン化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ-n-プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ-n-ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラ-tert-ブトキシシランなどが挙げられる。
シラン化合物は、1種類のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
シロキサン樹脂を得るための加水分解反応および縮合反応は公知の方法を使用することができる。必要に応じて、触媒を使用してもよい。
加水分解反応および縮合反応に用いる触媒としては、Al、Zn、Ti、及びSnを含む金属酸化物、酸、アルカリ、ホウ素化合物等が挙げられる。
Al、Zn、Ti、及びSnを含む金属酸化物としては、例えばアルミニウムイソプロコキシドを挙げることができる。
酸(有機酸、無機酸)としては、例えば硝酸、シュウ酸、酢酸、蟻酸、塩酸、ほう酸などを挙げることができる。
アルカリとしては、例えばアンモニア、トリエチルアミン、エチレンジアミンなどが挙げられる。
ホウ素化合物としては、アルコキシボラン(例えば、トリアルコキシボラン等)を挙げることができる。
触媒の使用量は、特に限定されないが、シラン化合物100質量部に対して、0.1~10質量部が好ましい。触媒は、1種類のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Al、Zn、Ti、及びSnを含む金属酸化物としては、例えばアルミニウムイソプロコキシドを挙げることができる。
酸(有機酸、無機酸)としては、例えば硝酸、シュウ酸、酢酸、蟻酸、塩酸、ほう酸などを挙げることができる。
アルカリとしては、例えばアンモニア、トリエチルアミン、エチレンジアミンなどが挙げられる。
ホウ素化合物としては、アルコキシボラン(例えば、トリアルコキシボラン等)を挙げることができる。
触媒の使用量は、特に限定されないが、シラン化合物100質量部に対して、0.1~10質量部が好ましい。触媒は、1種類のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
加水分解反応および縮合反応の反応系には、必要に応じて、溶剤を加えてもよい。溶剤としては加水分解反応および縮合反応が実施できれば特に制限されない。例えば、水または後述する有機溶剤を用いることが好ましい。加水分解反応および縮合反応の条件(温度、時間など)は使用される材料の種類に応じて、適宜最適な条件が選択される。
シロキサン樹脂の市販品としては、信越シリコーン(株)製のKR-220L、KR-220LP、KR-242A、KR-251、KR-112、KR-211、KR-212、KR-255、KR271、KR-272、KR-282、KR-300、KR-311、KR-2621-1、KR-480、KR-216、ES-1001N、ES-1002T、ES-1023、KR-5206、KR-5230、KR-5234、KR-5235、KR-114B、KR-165、KR-169、KR-2038、KC-89S、KR-515、KR-500、KR-401N、KR-510、KR-9218、KR-213、KR-400、KR-401、KR-517、KR-516、KR-513、KR-511が挙げられる。また、小西化学工業(株)製のSR-13、SR-23、SR-20、SR-21、SR-33等が挙げられる。また、(株)カネカ製のゼムラックAM1532、YC3623、YC3653、YC5920、YP1915B、YC4383、YC4150、YC4650等が挙げられる。なかでも、塗布性および製膜性の観点から、KR-220LP(信越シリコーン(株)製)およびSR-13(小西化学工業(株)製)が好ましい。シロキサン樹脂は、遮光領域以外の吸収を抑える為、なるべく他の官能基を持たないものが好ましい。例えば、芳香環やアルキル基等を有さないシロキサン樹脂は、透過領域の透過率が高くなる為好ましい。
本発明において、Si-O-Si結合を有する化合物として、SiO2を用いることもできる。SiO2は粒子であることが好ましい。SiO2粒子の市販品としては、日揮触媒化成(株)製スルーリアシリーズ(中空粒子、イソプロパノール(IPA)分散、4-メチル-2-ペンタノン(MIBK)分散など。例えばスルーリア2320など。)、OSCALシリーズ、日産化学工業(株)製スノーテックスシリーズ(多孔質粒子、IPA分散、エチレングリコール分散、メチルエチルケトン(MEK)分散、ジメチルアセトアミド分散、MIBK分散、プロピレングリコールモノメチルアセテート分散、プロピレングリコールモノメチルエーテル分散、メタノール分散、酢酸エチル分散、酢酸ブチル分散、キシレン-n-ブタノール分散、トルエン分散など。例えばMIBK-SD-L、MIBK-ST、ST-UPなど。)、日鉄鉱業(株)製シリナックス(多孔質粒子)、扶桑化学工業(株)製PLシリーズ(多孔質粒子、IPA分散、トルエン分散、プロピレングリコールモノメチルエーテル分散、メチルエチルケトン分散など。例えばPL-1-IPA、PL-2L-PGMEなど。)、EVONIK社製アエロジルシリーズ(多孔質粒子、プロピレングリコールアセテート分散、エチレングリコール分散、MIBK分散など)などが挙げられる。
本発明において、P-O-P結合を有する化合物としては、ポリリン酸化合物が挙げられる。
ポリリン酸化合物としては、下記式(P-1)で表される化合物が挙げられる。
式(P-1)
式(P-1)において、R11~R13は、それぞれ独立して水素原子、または置換基を表す。nは2以上の整数を表す。置換基としては、上述した置換基T群が挙げられる。例えば、アルキル基、アリール基が好ましい。アルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、1~5が更に好ましく、メチル基が特に好ましい。アリール基の炭素数は、6~20が好ましく、6~12がより好ましい。
式(P-1)
式(P-1)において、R11~R13は、それぞれ独立して水素原子、または置換基を表す。nは2以上の整数を表す。置換基としては、上述した置換基T群が挙げられる。例えば、アルキル基、アリール基が好ましい。アルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、1~5が更に好ましく、メチル基が特に好ましい。アリール基の炭素数は、6~20が好ましく、6~12がより好ましい。
ポリリン酸化合物の市販品としては、例えば、バイオエネックス社製の超長鎖ポリリン酸、長鎖ポリリン酸、短鎖ポリリン酸、純正化学社製のポリリン酸ナトリウム、Merck Millipore社製のポリリン酸、和光純薬工業社製のポリリン酸ナトリウム、米山化学工業社製のポリリン酸カリウム、関東化学社製のポリリン酸ナトリウム等が挙げられる。
本発明において、赤外線遮蔽性を有する材料は、Si-C結合を有する化合物を用いることもできる。Si-C結合を有する化合物は、単独で用いてもよく、他の赤外線遮蔽性を有する材料と組み合わせて用いてもよい。特に、本発明の組成物を、血糖値センサ用の赤外線フィルタの製造に用いる場合は、Si-C結合を有する化合物と、SiO2(二酸化ケイ素)とを併用することが好ましく、SiC(炭化ケイ素)と、SiO2(二酸化ケイ素)とを併用することがより好ましい。この態様によれば、波長7.5~9μmの範囲と、波長10~11.5μmの範囲にそれぞれ吸収ピークを有する赤外線フィルタを製造することができる。より具体的には、波長7.5μm以上9μm以下の範囲と、波長10μm以上11.5μm以下の範囲が領域A(遮蔽領域)をなし、波長9μmを超え波長10μm未満の範囲が領域B(透過領域)をなす赤外線フィルタを製造することができる。
本発明において、SiC(炭化ケイ素)は、粒子であることが好ましい。また、SiO2(二酸化ケイ素)は粒子であることが好ましい。SiC粒子の市販品としては、信濃電気製錬株式会社製SSC-A15,SSC-A30,SER06,10,15,20,SER-A06,10,15,20,20H,シナノランダム等、Nanomakers製NMSiC99(35nm、50nm、75nmNMSiCΩC99(40nm、75nm))等が挙げられる。
本発明において、赤外線遮蔽性を有する材料の含有量は、組成物の全固形分に対して、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。
また、化合物Aの含有量は、組成物の全固形分に対して、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。化合物Aの含有量を高めることで、波長7.5~11.5μmの範囲以外の範囲における吸収の小さい赤外線カットフィルタを製造することができる。このため、透過率のムラを抑制でき、赤外線センサの検出感度を高めることができる。
また、Si-C結合を有する化合物と、Si-O-Si結合とを有する化合物とを併用する場合、Si-C結合を有する化合物100質量部に対して、Si-O-Si結合とを有する化合物を、50~200質量部含有することが好ましい。
また、化合物Aの含有量は、組成物の全固形分に対して、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。化合物Aの含有量を高めることで、波長7.5~11.5μmの範囲以外の範囲における吸収の小さい赤外線カットフィルタを製造することができる。このため、透過率のムラを抑制でき、赤外線センサの検出感度を高めることができる。
また、Si-C結合を有する化合物と、Si-O-Si結合とを有する化合物とを併用する場合、Si-C結合を有する化合物100質量部に対して、Si-O-Si結合とを有する化合物を、50~200質量部含有することが好ましい。
<<シラン化合物>>
本発明の組成物は、シラン化合物を含有することもできる。シラン化合物を含む組成物を用いることで、製膜時にシラン化合物が反応して、Si-O-Si結合を含む反応物が生成される。このため、シラン化合物を含む組成物を用いることによっても、波長7.5~11.5μmの範囲に吸収ピークを有する赤外線フィルタを製造することができる。シラン化合物は、アルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。また、アルコキシシリル基におけるアルコキシ基の炭素数は、1~5が好ましく、1~3がより好ましく、1または2が特に好ましい。
また、シラン化合物のうち、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(シランカップリング剤)は、密着促進剤として用いることもできる。ここで、加水分解性基とは、珪素原子に直結し、加水分解反応及び/又は縮合反応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。また、加水分解性基以外の官能基は、樹脂などとの間で相互作用もしくは結合形成して親和性を示す基を有することが好ましい。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。
本発明の組成物は、シラン化合物を含有することもできる。シラン化合物を含む組成物を用いることで、製膜時にシラン化合物が反応して、Si-O-Si結合を含む反応物が生成される。このため、シラン化合物を含む組成物を用いることによっても、波長7.5~11.5μmの範囲に吸収ピークを有する赤外線フィルタを製造することができる。シラン化合物は、アルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。また、アルコキシシリル基におけるアルコキシ基の炭素数は、1~5が好ましく、1~3がより好ましく、1または2が特に好ましい。
また、シラン化合物のうち、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(シランカップリング剤)は、密着促進剤として用いることもできる。ここで、加水分解性基とは、珪素原子に直結し、加水分解反応及び/又は縮合反応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。また、加水分解性基以外の官能基は、樹脂などとの間で相互作用もしくは結合形成して親和性を示す基を有することが好ましい。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。
シラン化合物としては、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、1,6-ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノメチルエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、トリス(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。また、上記以外にアルコキシオリゴマーを用いることができる。また、下記化合物や、上述したシロキサン樹脂の原料で説明したシラン化合物を用いることもできる。
シラン化合物の市販品としては、信越シリコーン(株)製のKBM-13、KBM-22、KBM-103、KBE-13、KBE-22、KBE-103、KBM-3033、KBE-3033、KBM-3063、KBM-3066、KBM-3086、KBE-3063、KBE-3083、KBM-3103、KBM-3066、KBM-7103、SZ-31、KPN-3504、KBM-1003、KBE-1003、KBM-303、KBM-402、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-1403、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-602、KBM-603、KBM-903、KBE-903、KBE-9103、KBM-573、KBM-575、KBM-9659、KBE-585、KBM-802、KBM-803、KBE-846、KBE-9007、X-40-1053、X-41-1059A、X-41-1056、X-41-1805、X-41-1818、X-41-1810、X-40-2651、X-40-2655A、X-40-9227、X-40-9247、X-40-2308、X-40-9238、X-40-2667A、X-40-9225、X-40-9246、X-40-9250、X-40-2327、X-40-9227、X-41-1059A、X-24-9590、X-41-1805、X-41-1818、X-41-1810、X-40-9296、X-40-2670などが挙げられる。また、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、この内容は本明細書に組み込まれることとする。
シラン化合物の含有量は、組成物の全固形分に対して、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましい。
また、シラン化合物と上述の化合物Aとの合計含有量は、全固形分に対して、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。
組成物中におけるシラン化合物と化合物Aとの合計含有量を高めることで、波長7.5~11.5μmの範囲以外の範囲における吸収の小さい赤外線カットフィルタを製造することができる。このため、透過率のムラを抑制でき、赤外線センサの検出感度を高めることができる。
また、シラン化合物を密着促進剤の目的で含有させる場合、シラン化合物(シランカップリング剤)の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.1~7質量%がより好ましく、1~5質量%が特に好ましい。この態様によれば、基材などとの密着性の高い膜を形成することができる。
シラン化合物は1種類のみを用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。シラン化合物を2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
また、シラン化合物と上述の化合物Aとの合計含有量は、全固形分に対して、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。
組成物中におけるシラン化合物と化合物Aとの合計含有量を高めることで、波長7.5~11.5μmの範囲以外の範囲における吸収の小さい赤外線カットフィルタを製造することができる。このため、透過率のムラを抑制でき、赤外線センサの検出感度を高めることができる。
また、シラン化合物を密着促進剤の目的で含有させる場合、シラン化合物(シランカップリング剤)の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.1~7質量%がより好ましく、1~5質量%が特に好ましい。この態様によれば、基材などとの密着性の高い膜を形成することができる。
シラン化合物は1種類のみを用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。シラン化合物を2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<有彩色着色剤>>
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。本発明において、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400~650nmの範囲に吸収を有する着色剤が好ましい。
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。本発明において、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400~650nmの範囲に吸収を有する着色剤が好ましい。
有彩色着色剤は、顔料であってもよく、染料であってもよい。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。
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合せて用いることができる。
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、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、アントラピリドン系、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、特開2015-028144号公報、特開2015-34966号公報に記載の染料を用いることもできる。
有彩色着色剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~50質量%が好ましく、10~40質量%がより好ましく、15~35質量%がさらに好ましい。着色剤は、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、着色剤を実質的に含有しないこともできる。着色剤を実質的に含有しないとは、組成物の全固形分に対して、0.5質量%以下であることをいい、0.1質量%以下がより好ましく、含有しないこと(0質量%)がさらに好ましい。
<<近赤外線吸収剤>>
本発明の組成物は、上述した赤外線遮蔽性を有する材料の他に、近赤外線吸収剤を含有することができる。近赤外線吸収剤は、波長700nm以上1000nm未満の範囲に極大吸収波長を有する化合物が挙げられる。近赤外線吸収剤は、有機色素が好ましい。有機色素は、有機化合物からなる色素化合物である。近赤外線吸収剤としては、例えば、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、ペリレン化合物、ピロロピロール化合物、シアニン化合物、ジチオール金属錯体化合物、ナフトキノン化合物、イモニウム化合物、アゾ化合物およびスクアリリウム化合物などの有機化合物が挙げられ、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、ピロロピロール化合物、シアニン化合物、スクアリリウム化合物が好ましく、ピロロピロール化合物がより好ましい。ピロロピロール化合物は、ピロロピロールホウ素化合物であることが好ましい。ピロロピロール化合物としては、例えば、特開2009-263614号公報の段落番号0016~0058に記載の化合物などが挙げられる。フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、イモニウム化合物、シアニン化合物、スクアリリウム化合物及びクロコニウム化合物は、特開2010-111750号公報の段落番号0010~0081に記載の化合物を使用してもよく、この内容は本明細書に組み込まれる。また、シアニン化合物は、例えば、「機能性色素、大河原信/松岡賢/北尾悌次郎/平嶋恒亮・著、講談社サイエンティフィック」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。
本発明の組成物は、上述した赤外線遮蔽性を有する材料の他に、近赤外線吸収剤を含有することができる。近赤外線吸収剤は、波長700nm以上1000nm未満の範囲に極大吸収波長を有する化合物が挙げられる。近赤外線吸収剤は、有機色素が好ましい。有機色素は、有機化合物からなる色素化合物である。近赤外線吸収剤としては、例えば、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、ペリレン化合物、ピロロピロール化合物、シアニン化合物、ジチオール金属錯体化合物、ナフトキノン化合物、イモニウム化合物、アゾ化合物およびスクアリリウム化合物などの有機化合物が挙げられ、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、ピロロピロール化合物、シアニン化合物、スクアリリウム化合物が好ましく、ピロロピロール化合物がより好ましい。ピロロピロール化合物は、ピロロピロールホウ素化合物であることが好ましい。ピロロピロール化合物としては、例えば、特開2009-263614号公報の段落番号0016~0058に記載の化合物などが挙げられる。フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、イモニウム化合物、シアニン化合物、スクアリリウム化合物及びクロコニウム化合物は、特開2010-111750号公報の段落番号0010~0081に記載の化合物を使用してもよく、この内容は本明細書に組み込まれる。また、シアニン化合物は、例えば、「機能性色素、大河原信/松岡賢/北尾悌次郎/平嶋恒亮・著、講談社サイエンティフィック」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。
また、近赤外線吸収剤として、無機粒子を用いることもできる。無機粒子は、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)粒子などの無機酸化物粒子、銀(Ag)粒子、金(Au)粒子、銅(Cu)粒子、ニッケル(Ni)粒子などの金属粒子など挙げられる。無機粒子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。
また、無機粒子として、酸化タングステン系化合物が使用できる、具体的には、式(組成式)(W-1)で表される酸化タングステン系化合物であることがより好ましい。
MxWyOz・・・(W-1)
Mは金属、Wはタングステン、Oは酸素を表す。
0.001≦x/y≦1.1
2.2≦z/y≦3.0
Mが表す金属としては、アルカリ金属、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Biが挙げられ、アルカリ金属が好ましく、RbまたはCsがより好ましく、Csが特に好ましい。Mの金属は1種でも2種以上でも良い。
MxWyOz・・・(W-1)
Mは金属、Wはタングステン、Oは酸素を表す。
0.001≦x/y≦1.1
2.2≦z/y≦3.0
Mが表す金属としては、アルカリ金属、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Biが挙げられ、アルカリ金属が好ましく、RbまたはCsがより好ましく、Csが特に好ましい。Mの金属は1種でも2種以上でも良い。
酸化タングステン系化合物の具体例としては、Cs0.33WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3、Ba0.33WO3などを挙げることができ、Cs0.33WO3又はRb0.33WO3であることが好ましく、Cs0.33WO3であることが更に好ましい。
酸化タングステン系化合物は、例えば、住友金属鉱山株式会社製のYMF-02などのタングステン微粒子の分散物として入手可能である。
酸化タングステン系化合物は、例えば、住友金属鉱山株式会社製のYMF-02などのタングステン微粒子の分散物として入手可能である。
無機粒子の平均粒径は、800nm以下が好ましく、400nm以下がより好ましく、200nm以下が更に好ましい。無機粒子の平均粒径がこのような範囲であることによって、可視域における透過性が良好である。光散乱を回避する観点からは、平均粒径は小さいほど好ましいが、製造時における取り扱い容易性などの理由から、無機粒子の平均粒径は、1nm以上であることが好ましい。
近赤外線吸収剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~50質量%が好ましく、10~40質量%がより好ましく、15~35質量%がさらに好ましい。近赤外線吸収剤は、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、近赤外線吸収剤を実質的に含有しないこともできる。近赤外線吸収剤を実質的に含有しないとは、組成物の全固形分に対して、0.5質量%以下が好ましく、0.1質量%以下がより好ましく、含有しないことがさらに好ましい。
<<樹脂>>
本発明の組成物は、上述した化合物A以外の樹脂(以下、単に樹脂ともいう)を含むことができる。樹脂は、例えば、粒子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、主に粒子などを組成物中で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を目的として樹脂を使用することもできる。
本発明の組成物は、上述した化合物A以外の樹脂(以下、単に樹脂ともいう)を含むことができる。樹脂は、例えば、粒子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、主に粒子などを組成物中で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を目的として樹脂を使用することもできる。
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、2,000~2,000,000が好ましい。上限は、1,000,000以下が好ましく、500,000以下がより好ましい。下限は、3,000以上が好ましく、5,000以上がより好ましい。重量平均分子量の測定は、たとえば、測定装置としてHPC-8220GPC(東ソー製)、ガードカラムとしてTSKguardcolumn SuperHZ-L、カラムとしてTSKgel SuperHZM-M、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ3000、TSKgel SuperHZ2000を直結したカラムを用い、カラム温度を40℃にして、試料濃度0.1質量%のテトラヒドロフラン溶液を10μl注入し、溶出溶媒としてテトラヒドロフランを毎分0.35mlの流量でフローさせ、RI(示差屈折率)検出装置にて試料ピークを検出し、標準ポリスチレンを用いて作製した検量線を用いて計算することができる。
樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対して0.1~50質量%であることが好ましい。下限は、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましい。上限は、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。樹脂を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
また、本発明の組成物は、樹脂を実質的に含有しないこともでき、樹脂を実質的に含有しないことが好ましい。なお、樹脂を実質的に含有しないとは、組成物の全固形分に対して0.5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、樹脂を含有しないことがさらに好ましい。
また、本発明の組成物は、樹脂を実質的に含有しないこともでき、樹脂を実質的に含有しないことが好ましい。なお、樹脂を実質的に含有しないとは、組成物の全固形分に対して0.5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、樹脂を含有しないことがさらに好ましい。
(バインダー)
バインダーとしては、例えば、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、エポキシ樹脂、エン・チオール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリアリーレンエーテルフォスフィンオキシド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂から1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
バインダーとしては、例えば、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、エポキシ樹脂、エン・チオール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリアリーレンエーテルフォスフィンオキシド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂から1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
また、樹脂は、酸基を有する樹脂を用いることもできる。酸基としては、例えば、カルボキシ基、リン酸基、スルホ基、フェノール性ヒドロキシ基などが挙げられる。これら酸基は、1種類のみであってもよいし、2種以上であってもよい。酸基を有する樹脂はアルカリ可溶性樹脂として用いることもできる。また、分散剤として用いることもできる。
酸基を有する樹脂としては、側鎖にカルボキシ基を有するラジカル重合体、例えば特開昭59-44615号公報、特公昭54-34327号公報、特公昭58-12577号公報、特公昭54-25957号公報、特開昭54-92723号公報、特開昭59-53836号公報、特開昭59-71048号公報に記載されているポリマー、すなわち、カルボキシ基を有するモノマーを単独あるいは共重合させた樹脂、酸無水物を有するモノマーを単独あるいは共重合させ酸無水物ユニットを加水分解若しくはハーフエステル化若しくはハーフアミド化させた樹脂、エポキシ樹脂を不飽和モノカルボン酸及び酸無水物で変性させたエポキシアクリレート等が挙げられる。カルボキシ基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、4-カルボキシスチレン等があげられ、酸無水物を有するモノマーとしては、無水マレイン酸等が挙げられる。また、側鎖にカルボキシ基を有する酸性セルロース誘導体を用いることもできる。
酸基を有する樹脂の分子量は、特に定めるものではないが、重量平均分子量(Mw)が5000~200,000であることが好ましい。上限は、100,000以下が好ましく、20,000以下がより好ましい。また、数平均分子量(Mn)は、1000~20,000であることが好ましい。
酸基を有する樹脂の酸価は、30~500mgKOH/gが好ましい。下限は、50mgKOH/g以上がより好ましく、70mgKOH/g以上が更に好ましい。上限は、400mgKOH/g以下がより好ましく、200mgKOH/g以下がさらに好ましく、150mgKOH/g以下が特に好ましく、120mgKOH/g以下が最も好ましい。
酸基を有する樹脂としては、側鎖にカルボキシ基を有するポリマーが好ましく、メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体、ノボラック型樹脂などのアルカリ可溶性フェノール樹脂等、並びに側鎖にカルボキシ基を有する酸性セルロース誘導体、ヒドロキシ基を有するポリマーに酸無水物を付加させたものが挙げられる。特に、(メタ)アクリル酸と、これと共重合可能な他のモノマーとの共重合体が好適である。(メタ)アクリル酸と共重合可能な他のモノマーとしては、アルキル(メタ)アクリレート、アリール(メタ)アクリレート、ビニル化合物などが挙げられる。アルキル(メタ)アクリレートおよびアリール(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、トリル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等、ビニル化合物としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、グリシジルメタクリレート、アクリロニトリル、ビニルアセテート、N-ビニルピロリドン、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ポリスチレンマクロモノマー、ポリメチルメタクリレートマクロモノマー等が挙げられる。他のモノマーは、特開平10-300922号公報に記載のN位置換マレイミドモノマーとして、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等を用いることもできる。これらの(メタ)アクリル酸と共重合可能な他のモノマーは1種類のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
酸基を有する樹脂は、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸共重合体、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート共重合体、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/他のモノマーからなる多元共重合体も好ましく用いることができる。また、2-ヒドロキシエチル(メタ)ア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/ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体なども好ましく用いることができる。
酸基を有する樹脂は、下記式(ED1)で示される化合物および下記式(ED2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種(以下、これらの化合物を「エーテルダイマー」と称することもある。)を含むモノマー成分を重合してなるポリマーを含むことも好ましい。
式(ED1)中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素原子または置換基を有していてもよい炭素数1~25の炭化水素基を表す。
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(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。
エーテルダイマーの具体例としては、例えば、特開2013-29760号公報の段落番号0317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。エーテルダイマーは、1種類のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
酸基を有する樹脂は、式(X)で示される化合物に由来する構造単位を含んでいてもよい。
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(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。
上記式(X)において、R2のアルキレン基の炭素数は、2~3が好ましい。また、R3のアルキル基の炭素数は1~20であるが、より好ましくは1~10であり、R3のアルキル基はベンゼン環を含んでもよい。R3で表されるベンゼン環を含むアルキル基としては、ベンジル基、2-フェニル(イソ)プロピル基等を挙げることができる。
酸基を有する樹脂は、特開2012-208494号公報の段落番号0558~0571(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の段落番号0685~0700)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。また、特開2012-32767号公報の段落番号0029~0063に記載の共重合体(B)および実施例で用いられているアルカリ可溶性樹脂、特開2012-208474号公報の段落番号0088~0098に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2012-137531号公報の段落番号0022~0032に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2013-024934号公報の段落番号0132~0143に記載のバインダー樹脂および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2011-242752号公報の段落番号0092~0098および実施例で用いられているバインダー樹脂、特開2012-032770号公報の段落番号0030~0072に記載のバインダー樹脂を用いることもできる。これらの内容は本明細書に組み込まれる。酸基を有する樹脂の具体例としては、以下の樹脂が挙げられる。
樹脂は、硬化性基を有していてもよい。硬化性基としては、エチレン性不飽和結合を有する基、エポキシ基、メチロール基、アルコキシシリル基等が挙げられる。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基などが挙げられる。アルコキシシリル基としては、モノアルコキシシリル基、ジアルコキシシリル基、トリアルコキシシリル基が挙げられる。なお、硬化性基を有する樹脂は、硬化性化合物でもある。
硬化性基を含有する樹脂としては、ダイヤナ-ルNRシリーズ(三菱レイヨン株式会社製)、Photomer6173(COOH含有 polyurethane acrylic oligomer.Diamond Shamrock Co.,Ltd.製)、ビスコートR-264、KSレジスト106(いずれも大阪有機化学工業株式会社製)、サイクロマーPシリーズ(例えば、ACA230AA)、プラクセル CF200シリーズ(いずれも(株)ダイセル製)、Ebecryl3800(ダイセルユーシービー株式会社製)、アクリキュアRD-F8(日本触媒(株)製)などが挙げられる。
本発明において、樹脂は、マープルーフG-0150M、G-0105SA、G-0130SP、G-0250SP、G-1005S、G-1005SA、G-1010S、G-2050M、G-01100、G-01758(日油(株)製、エポキシ基含有ポリマー)、ARTON F4520(JSR(株)製)、アクリベースFF-187(藤倉化成(株))などを使用することも好ましい。
(分散剤)
本発明の組成物は、樹脂として分散剤を含有することができる。分散剤としては、高分子分散剤〔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〕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。
本発明の組成物は、樹脂として分散剤を含有することができる。分散剤としては、高分子分散剤〔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〕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。
分散剤は、粒子に対する吸着能を有する部位を有することが好ましい(以下、「吸着部位」と総称する)。吸着部位としては、酸基、ウレア基、ウレタン基、配位性酸素原子を有する基、塩基性窒素原子を有する基、複素環基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、カルボキシ基、スルホンアミド基、アルコキシシリル基、エポキシ基、イソシアネート基及びヒドロキシ基よりなる群から選択される基を少なくとも1種類有する1価の置換基等が挙げられる。吸着部位は、酸系吸着部位であることが好ましい。酸系吸着部位としては酸基等が挙げられる。なかでも、酸系吸着部位がリン原子含有基またはカルボキシ基の少なくとも一方であることが好ましい。リン原子含有基としては、リン酸エステル基、ポリリン酸エステル基、リン酸基等が挙げられる。吸着部位の詳細については、特開2015-34961号公報の段落番号0073~0080を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれることとする。
本発明において、分散剤は、下記式(100)で表される樹脂が好ましい。
上記式(100)中、R1は、(m+n)価の連結基を表し、R2は単結合又は2価の連結基を表す。A1は、酸基、ウレア基、ウレタン基、配位性酸素原子を有する基、塩基性窒素原子を有する基、複素環基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、カルボキシ基、スルホンアミド基、アルコキシシリル基、エポキシ基、イソシアネート基及びヒドロキシ基よりなる群から選択される基を少なくとも1種類有する1価の置換基を表す。n個のA1及びR2は、それぞれ、同一であっても、異なっていてもよい。mは8以下の正の数を表し、nは1~9を表し、m+nは3~10を満たす。P1は1価のポリマー鎖を表す。m個のP1は、同一であっても、異なっていてもよい。
式(100)において、R1は、(m+n)価の連結基を表す。(m+n)価の連結基としては、1~100個の炭素原子、0~10個の窒素原子、0~50個の酸素原子、1~200個の水素原子、および0~20個の硫黄原子から成り立つ基が挙げられる。(m+n)価の連結基は、具体例として、下記の構造単位または以下の構造単位が2以上組み合わさって構成される基(環構造を形成していてもよい)を挙げることができる。(m+n)価の連結基の詳細については、特開2007-277514号公報の段落番号0076~0084を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれることとする。
式(100)において、P1は、1価のポリマー鎖を表す。1価のポリマー鎖は、ビニル化合物由来の繰り返し単位を有する1価のポリマー鎖が好ましい。ポリマー鎖の詳細については、特開2007-277514号公報の段落番号0087~0098を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれることとする。
式(100)において、R2は単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、1~100個の炭素原子、0~10個の窒素原子、0~50個の酸素原子、1~200個の水素原子、および0~20個の硫黄原子から成り立つ基が挙げられる。上述の基は、無置換であってもよく、置換基を更に有していてもよい。2価の連結基は、具体的な例として、下記の構造単位または以下の構造単位が2以上組み合わさって構成される基を挙げることができる。2価の連結基の詳細については、特開2007-277514号公報の段落番号0071~0075を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれることとする。
式(100)において、A1が表す1価の置換基の詳細については、特開2007-2
77514号公報の段落番号0041~0070を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれることとする。
77514号公報の段落番号0041~0070を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれることとする。
式(100)で表される樹脂は、特開2007-277514号公報の段落番号0039(対応する米国特許出願公開第2010/0233595号明細書の<0053>)の記載、および、特開2015-34961号公報の段落番号0081~0117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。
本発明において、分散剤は、下記式(111)~式(114)のいずれかで表される繰り返し単位を含むグラフト共重合体を用いることもできる。
式(111)~式(114)において、W1、W2、W3、及びW4はそれぞれ独立に酸素原子、または、NHを表し、X1、X2、X3、X4、及びX5はそれぞれ独立に水素原子又は1価の基を表し、Y1、Y2、Y3、及びY4はそれぞれ独立に2価の連結基を表し、Z1、Z2、Z3、及びZ4はそれぞれ独立に1価の基を表し、R3はアルキレン基を表し、R4は水素原子又は1価の基を表し、n、m、p、及びqはそれぞれ独立に1~500の整数を表し、j及びkはそれぞれ独立に2~8の整数を表し、式(113)において、pが2~500のとき、複数存在するR3は互いに同じであっても異なっていてもよく、式(1
14)において、qが2~500のとき、複数存在するX5及びR4は互いに同じであっても異なっていてもよい。
14)において、qが2~500のとき、複数存在するX5及びR4は互いに同じであっても異なっていてもよい。
W1、W2、W3、及びW4は酸素原子であることが好ましい。X1、X2、X3、X4、及びX5は、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基であることが好ましく、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基であることがより好ましく、メチル基が特に好ましい。Y1、Y2、Y3、及びY4は、それぞれ独立に、2価の連結基を表し、連結基は特に構造上制約されない。Z1、Z2、Z3、及びZ4が表す1価の基の構造は、特に限定されないが、具体的には、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオエーテル基、アリールチオエーテル基、ヘテロアリールチオエーテル基、及びアミノ基などが挙げられる。これらの中でも、Z1、Z2、Z3、及びZ4で表される1価の基としては、特に分散性向上の観点から、立体反発効果を有するものが好ましく、各々独立に炭素数5~24のアルキル基又はアルコキシ基が好ましく、その中でも、特に各々独立に炭素数5~24の分岐アルキル基、炭素数5~24の環状アルキル基、又は、炭素数5~24のアルコキシ基が好ましい。なお、アルコキシ基中に含まれるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよい。
式(111)~式(114)において、n、m、p、及びqは、それぞれ独立に、1~500の整数である。また、式(111)及び式(112)において、j及びkは、それぞれ独立に、2~8の整数を表す。式(111)及び式(112)におけるj及びkは、分散安定性、現像性の観点から、4~6の整数が好ましく、5が最も好ましい。
式(113)中、R3はアルキレン基を表し、炭素数1~10のアルキレン基が好ましく、炭素数2又は3のアルキレン基がより好ましい。pが2~500のとき、複数存在するR3は互いに同じであっても異なっていてもよい。
式(114)中、R4は水素原子又は1価の基を表す。1価の基としては特に構造上限定はされない。R4として好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、及びヘテロアリール基が挙げられ、更に好ましくは、水素原子、又はアルキル基である。R4がアルキル基である場合、炭素数1~20の直鎖状アルキル基、炭素数3~20の分岐状アルキル基、又は炭素数5~20の環状アルキル基が好ましく、炭素数1~20の直鎖状アルキル基がより好ましく、炭素数1~6の直鎖状アルキル基が特に好ましい。式(114)において、qが2~500のとき、グラフト共重合体中に複数存在するX5及びR4は互いに同じであっても異なっていてもよい。
上記グラフト共重合体については、特開2012-255128号公報の段落番号0025~0094の記載を参酌でき、本明細書には上記内容が組み込まれることとする。また、特開2012-255128号公報の段落番号0072~0094に記載の樹脂が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれることとする。
分散剤は、主鎖及び側鎖の少なくとも一方に塩基性窒素原子を含むオリゴイミン系分散剤も好ましい。オリゴイミン系分散剤としては、pKa14以下の官能基を有する部分構造Xを有する繰り返し単位と、原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖Yを含む側鎖とを有し、かつ主鎖及び側鎖の少なくとも一方に塩基性窒素原子を有する樹脂が好ましい。この樹脂は、窒素原子と、構造Xが有するpKa14以下の官能基との双方で、粒子と相互作用し、さらに樹脂が原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖Yを有するために、例えば、オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yが立体反発基として機能することにより、良好な分散性を発揮して、粒子を均一に分散することができる。また、オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yと溶剤とが相互作用を行うことにより、粒子の沈降を長期間抑制することができる。さらに、オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yが立体反発基として機能することで粒子の凝集が防止されるため、粒子の含有量を高くしても、優れた分散性が得られる。
ここで、塩基性窒素原子とは、塩基性を呈する窒素原子であれば特に制限はないが、樹脂がpKb14以下の窒素原子を有する構造を含有することが好ましく、pKb10以下の窒素原子を有する構造を含有することがより好ましい。本発明においてpKb(塩基強度)とは、水温25℃でのpKbをいい、塩基の強さを定量的に表すための指標のひとつであり、塩基性度定数と同義である。塩基強度pKbと、酸強度pKaとは、pKb=14-pKaの関係にある。
部分構造Xが有するpKa14以下の官能基は、特に限定はなく、物性がこの条件を満たすものであれば、その構造などは特に限定されない。特にpKaが12以下の官能基が好ましく、pKaが11以下の官能基が最も好ましい。具体的には、例えば、カルボキシ基(pKa 3~5程度)、スルホ基(pKa -3~-2程度)、-COCH2CO-基(pKa 8~10程度)、-COCH2CN基(pKa 8~11程度)、-CONHCO-基、フェノール性水酸基、-RFCH2OH基又は-(RF)2CHOH基(RFはペルフルオロアルキル基を表す。pKa 9~11程度)、スルホンアミド基(pKa 9~11程度)等が挙げられる。pKa14以下の官能基を有する部分構造Xは、窒素原子を含有する繰り返し単位における塩基性窒素原子に直接結合することが好ましいが、塩基性窒素原子を含有する繰り返し単位の塩基性窒素原子と部分構造Xとは、共有結合のみならず、イオン結合して塩を形成する態様で連結していてもよい。
オリゴイミン系分散剤は、pKa14以下の官能基を有する部分構造Xが結合する塩基性窒素原子を含有する繰り返し単位と、側鎖に原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖Yとを有する樹脂であることが好ましい。
また、オリゴイミン系分散剤は、(i)ポリ(低級アルキレンイミン)系繰り返し単位、ポリアリルアミン系繰り返し単位、ポリジアリルアミン系繰り返し単位、メタキシレンジアミン-エピクロルヒドリン重縮合物系繰り返し単位、及びポリビニルアミン系繰り返し単位から選択される少なくとも1種類の、塩基性窒素原子を含有する繰り返し単位であって、塩基性窒素原子に結合し、かつ、pKa14以下の官能基を有する部分構造Xを有する繰り返し単位と、側鎖に(ii)原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖Yとを有する樹脂が好ましい。なお、本発明において、ポリ(低級アルキレンイミン)における低級とは炭素数が1~5であることを示し、低級アルキレンイミンとは炭素数1~5のアルキレンイミンを表す。
また、オリゴイミン系分散剤は、(i)ポリ(低級アルキレンイミン)系繰り返し単位、ポリアリルアミン系繰り返し単位、ポリジアリルアミン系繰り返し単位、メタキシレンジアミン-エピクロルヒドリン重縮合物系繰り返し単位、及びポリビニルアミン系繰り返し単位から選択される少なくとも1種類の、塩基性窒素原子を含有する繰り返し単位であって、塩基性窒素原子に結合し、かつ、pKa14以下の官能基を有する部分構造Xを有する繰り返し単位と、側鎖に(ii)原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖Yとを有する樹脂が好ましい。なお、本発明において、ポリ(低級アルキレンイミン)における低級とは炭素数が1~5であることを示し、低級アルキレンイミンとは炭素数1~5のアルキレンイミンを表す。
原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖Yとしては、樹脂の主鎖部と連結できるポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリ(メタ)アクリル酸エステル等の公知のポリマー鎖が挙げられる。オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yの樹脂との結合部位は、オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yの末端であることが好ましい。
オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yは、ポリ(低級アルキレンイミン)系繰り返し単位、ポリアリルアミン系繰り返し単位、ポリジアリルアミン系繰り返し単位、メタキシレンジアミン-エピクロルヒドリン重縮合物系繰り返し単位、及びポリビニルアミン系繰り返し単位から選択される少なくとも1種類の窒素原子を含有する繰り返し単位の窒素原子と結合していることが好ましい。ポリ(低級アルキレンイミン)系繰り返し単位、ポリアリルアミン系繰り返し単位、ポリジアリルアミン系繰り返し単位、メタキシレンジアミン-エピクロルヒドリン重縮合物系繰り返し単位、及びポリビニルアミン系繰り返し単位から選択される少なくとも1種類の窒素原子を含有する繰り返し単位などの主鎖部とYとの結合様式は、共有結合、イオン結合、又は、共有結合及びイオン結合の混合である。Yと主鎖部の結合様式の比率は、共有結合:イオン結合=100:0~0:100であるが、95:5~5:95が好ましい。Yは、窒素原子を含有する繰り返し単位の窒素原子とアミド結合、又はカルボン酸塩としてイオン結合していることが好ましい。
オリゴマー鎖又はポリマー鎖Yの原子数としては、分散性、分散安定性および現像性の観点から、50~5,000が好ましく、60~3,000がより好ましい。また、Yの数平均分子量はGPC法でのポリスチレン換算値により測定することができる。Yの数平均分子量は、1,000~50,000が好ましく、1,000~30,000がより好ましい。
オリゴイミン系分散剤は、例えば、式(I-1)で表される繰り返し単位と、式(I-2)で表される繰り返し単位、および/または、式(I-2a)で表される繰り返し単位を含む樹脂などが挙げられる。
R1及びR2は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基(炭素数1~6が好ましい)を表す。
aは、各々独立に、1~5の整数を表す。*は繰り返し単位間の連結部を表す。
R8及びR9はR1と同義の基である。
Lは単結合、アルキレン基(炭素数1~6が好ましい)、アルケニレン基(炭素数2~6が好ましい)、アリーレン基(炭素数6~24が好ましい)、ヘテロアリーレン基(炭素数1~6が好ましい)、イミノ基(炭素数0~6が好ましい)、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、またはこれらの組合せに係る連結基である。なかでも、単結合もしくは-CR5R6-NR7-(イミノ基がXもしくはYの方になる)であることが好ましい。ここで、R5、R6は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基(炭素数1~6が好ましい)を表す。R7は水素原子または炭素数1~6のアルキル基である。
LaはCR8CR9とNとともに環構造形成する構造部位であり、CR8CR9の炭素原子と合わせて炭素数3~7の非芳香族複素環を形成する構造部位であることが好ましい。さらに好ましくは、CR8CR9の炭素原子及びN(窒素原子)を合わせて5~7員の非芳香族複素環を形成する構造部位であり、より好ましくは5員の非芳香族複素環を形成する構造部位であり、ピロリジンを形成する構造部位であることが特に好ましい。この構造部位はさらにアルキル基等の置換基を有していてもよい。XはpKa14以下の官能基を有する基を表す。Yは原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖を表す。
上記分散剤(オリゴイミン系分散剤)は、さらに式(I-3)、式(I-4)、および、式(I-5)で表される繰り返し単位から選ばれる1種類以上を共重合成分として含有していてもよい。上記分散剤が、このような繰り返し単位を含むことで、粒子の分散性能を更に向上させることができる。
R1、R2、R8、R9、L、La、a及び*は式(I-1)、(I-2)、(I-2a)における規定と同義である。Yaはアニオン基を有する原子数40~10,000のオリゴマー鎖又はポリマー鎖を表す。
オリゴイミン系分散剤については、特開2015-34961号公報の段落番号0118~0190の記載を参酌でき、本明細書には上記内容が組み込まれることとする。オリゴイミン系分散剤の具体例としては、例えば、下記の樹脂や、特開2015-34961号公報の段落番号0169~0190に記載の樹脂を用いることができる。
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、BYK Chemie(株)製「DISPERBYK 101、103、107、110、180、130、161、162、163、164、165、166、170」、BYK Chemie(株)製「BYK-P104、P105(高分子量不飽和ポリカルボン酸)」、EFKA(株)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)」、味の素ファインテクノ(株)製「アジスパーPB821、PB822」、共栄社化学(株)製「フローレンTG-710(ウレタンオリゴマー)」、共栄社化学(株)製「ポリフローNo.50E、No.300(アクリル系共重合体)」、楠本化成(株)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(株)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)」、花王(株)製「ホモゲノールL-18(高分子ポリカルボン酸)」、花王(株)製「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)」、Lubrizol(株)製「ソルスパース5000(Solsperse 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、26000、28000、32000、36000、38500(グラフト型高分子)、41000」、日光ケミカルズ(株)製「NIKKOL 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)」等が挙げられる。また、酸系吸着部位としてリン原子含有基(例えば、リン酸基等)を有する分散剤の市販品として、Lubrizol(株)製「ソルスパース26000(Solsperse 26000)、36000、41000」が挙げられる。これらを好適に用いることができる。
分散剤は、1種類単独で、あるいは2種類以上を組み合わせて用いることができる。
分散剤は、1種類単独で、あるいは2種類以上を組み合わせて用いることができる。
分散剤として、酸基を有する樹脂を用いる場合、このような分散剤(酸基を有する樹脂)は、アルカリ可溶性樹脂として用いることもできる。
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、粒子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質量部以上が好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。
また、分散剤の含有量は、粒子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質量部以上が好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。
<<溶剤>>
本発明の組成物は溶剤を含有することが好ましい。溶剤は種々の有機溶剤を用いて構成することができる。有機溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、エチレンジクロライド、テトラヒドロフラン、トルエン、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、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、アセチルアセトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3-メトキシプロパノール、メトキシメトキシエタノール、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、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、3-メトキシプロピルアセテート、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、乳酸メチル、乳酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチルなどが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独あるいは混合して使用することができる。
本発明の組成物は溶剤を含有することが好ましい。溶剤は種々の有機溶剤を用いて構成することができる。有機溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、エチレンジクロライド、テトラヒドロフラン、トルエン、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、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、アセチルアセトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3-メトキシプロパノール、メトキシメトキシエタノール、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、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、3-メトキシプロピルアセテート、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、乳酸メチル、乳酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチルなどが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独あるいは混合して使用することができる。
本発明において、溶剤は、金属含有量が少ない溶剤を用いることが好ましい。溶剤の金属含有量は、例えば、10質量ppb(parts per billion)以下であることが好ましい。必要に応じて質量ppt(parts per trillion)レベルのものを用いてもよく、そのような高純度溶剤は、例えば、東洋合成社が提供している(化学工業日報、2015年11月13日)。
溶剤から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、蒸留(分子蒸留や薄膜蒸留等)やフィルタを用いた濾過を挙げることができる。濾過に用いるフィルタのフィルタ孔径としては、ポアサイズ10nm以下が好ましく、5nm以下がより好ましく、3nm以下が更に好ましい。フィルタとしては、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、または、ナイロン製のフィルタが好ましい。
溶剤には、異性体(同じ原子数で異なる構造の化合物)が含まれていてもよい。また、異性体は、1種類のみが含まれていてもよいし、複数種類含まれていてもよい。
溶剤から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、蒸留(分子蒸留や薄膜蒸留等)やフィルタを用いた濾過を挙げることができる。濾過に用いるフィルタのフィルタ孔径としては、ポアサイズ10nm以下が好ましく、5nm以下がより好ましく、3nm以下が更に好ましい。フィルタとしては、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、または、ナイロン製のフィルタが好ましい。
溶剤には、異性体(同じ原子数で異なる構造の化合物)が含まれていてもよい。また、異性体は、1種類のみが含まれていてもよいし、複数種類含まれていてもよい。
溶剤の含有量は、組成物の固形分濃度が、5~70質量%となる量が好ましい。上限は、60質量%以下がより好ましい。下限は、10質量%以上がより好ましい。組成物の固形分濃度が上記範囲であれば、組成物の塗布性および、塗布ムラを向上できる。
<<硬化性化合物>>
本発明の組成物は、上述した化合物Aやシラン化合物以外の硬化性化合物を含有することができる。硬化性化合物としては、ラジカル、酸、熱により硬化可能な公知の化合物を用いることができる。例えば、エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、メチロール基を有する化合物等が挙げられる。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基が好ましい。硬化性化合物は、重合性化合物であることが好ましく、ラジカル重合性化合物であることがより好ましい。重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物などが挙げられる。
硬化性化合物の含有量は、組成物の全固形分に対して、1~50質量%が好ましい。下限は、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。上限は、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下が更に好ましい。
また、本発明の組成物は、硬化性化合物を実質的に含有しないこともできる。なお、重合性化合物を実質的に含有しないとは、組成物の全固形分に対して0.5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、硬化性化合物を含有しないことがさらに好ましい。
本発明の組成物は、上述した化合物Aやシラン化合物以外の硬化性化合物を含有することができる。硬化性化合物としては、ラジカル、酸、熱により硬化可能な公知の化合物を用いることができる。例えば、エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、メチロール基を有する化合物等が挙げられる。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基が好ましい。硬化性化合物は、重合性化合物であることが好ましく、ラジカル重合性化合物であることがより好ましい。重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物などが挙げられる。
硬化性化合物の含有量は、組成物の全固形分に対して、1~50質量%が好ましい。下限は、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。上限は、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下が更に好ましい。
また、本発明の組成物は、硬化性化合物を実質的に含有しないこともできる。なお、重合性化合物を実質的に含有しないとは、組成物の全固形分に対して0.5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、硬化性化合物を含有しないことがさらに好ましい。
(エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物(重合性化合物))
本発明において、硬化性化合物として、エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物(以下、重合性化合物ともいう)を用いることができる。重合性化合物は、モノマーであることが好ましい。重合性化合物の分子量は、100~3000が好ましい。上限は、2000以下が好ましく、1500以下が更に好ましい。下限は、150以上が好ましく、250以上が更に好ましい。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。
本発明において、硬化性化合物として、エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物(以下、重合性化合物ともいう)を用いることができる。重合性化合物は、モノマーであることが好ましい。重合性化合物の分子量は、100~3000が好ましい。上限は、2000以下が好ましく、1500以下が更に好ましい。下限は、150以上が好ましく、250以上が更に好ましい。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。
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、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。具体例としては、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(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート及びこれらの混合物を挙げることができ、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートであることが好ましい。
重合性化合物は、下記式(MO-1)~(MO-5)で表される、重合性化合物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。
上記の式において、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。
上記式(MO-1)~(MO-5)で表される重合性化合物の各々において、複数のRの内の少なくとも1つは、-OC(=O)CH=CH2、又は、-OC(=O)C(CH3)=CH2で表される基を表す。
上記式(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0248~0251に記載されている化合物が挙げられる。
また、特開平10-62986号公報に記載の、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。
上記式(MO-1)~(MO-5)で表される重合性化合物の各々において、複数のRの内の少なくとも1つは、-OC(=O)CH=CH2、又は、-OC(=O)C(CH3)=CH2で表される基を表す。
上記式(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0248~0251に記載されている化合物が挙げられる。
また、特開平10-62986号公報に記載の、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。
重合性化合物は、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、A-TMMT;新中村化学工業(株)製)、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)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)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)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)製)が好ましく、ペンタエリスリトールテトラアクリレートがより好ましい。
重合性化合物は、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基等の酸基を有していてもよい。酸基を有する重合性化合物は、多官能アルコールの一部のヒドロキシ基を(メタ)アクリレート化し、残ったヒドロキシ基に酸無水物を付加反応させてカルボキシ基とするなどの方法で得られる。酸基を有する重合性化合物としては、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などが挙げられる。酸基を有する重合性化合物は、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシ基に、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化合物が好ましく、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および/また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)製の多塩基酸変性アクリルオリゴマーとして、アロニックスシリーズのM-305、M-510、M-520などが挙げられる。酸基を有する重合性化合物の酸価は、0.1~40mgKOH/gが好ましい。下限は5mgKOH/g以上が好ましい。上限は、30mgKOH/g以下が好ましい。
また、重合性化合物は、カプロラクトン構造を有する重合性化合物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、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)アクリル酸及び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。カプロラクトン構造を有する重合性化合物は、下記式(Z-1)で表される化合物が好ましい。
式(Z-1)中、6個のRは全てが式(Z-2)で表される基であるか、又は6個のRのうち1~5個が式(Z-2)で表される基であり、残余が式(Z-3)で表される基である。
カプロラクトン構造を有する重合性化合物は、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(Z-1)~(Z-3)においてm=1、式(Z-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(Z-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(Z-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(Z-2)で表される基の数=6、R1が全て水素原子である化合物)等が挙げられる。
重合性化合物は、式(Z-4)又は(Z-5)で表される化合物を用いることもできる。
式(Z-4)及び(Z-5)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、(メタ)アクリロイル基、水素原子、又はカルボキシ基を表す。
式(Z-4)中、(メタ)ア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。
式(Z-5)中、(メタ)ア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。
式(Z-4)中、(メタ)ア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。
式(Z-5)中、(メタ)ア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。
式(Z-4)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。
式(Z-5)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、式(Z-4)又は式(Z-5)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。
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。
式(Z-5)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、式(Z-4)又は式(Z-5)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。
式(Z-4)又は式(Z-5)で表される化合物は1種類単独で用いてもよいし、2種類以上併用してもよい。特に、式(Z-5)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。
また、式(Z-4)又は式(Z-5)で表される化合物の重合性化合物中における全含有量としては、20質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましい。
式(Z-4)又は式(Z-5)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、開環骨格の末端ヒドロキシ基に、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。各工程は良く知られた工程であり、当業者は容易に式(Z-4)又は式(Z-5)で表される化合物を合成することができる。
式(Z-4)又は式(Z-5)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)で表される化合物が挙げられ、中でも、化合物(a)、(b)、(e)、(f)が好ましい。
具体的には、下記式(a)~(f)で表される化合物が挙げられ、中でも、化合物(a)、(b)、(e)、(f)が好ましい。
式(Z-4)、(Z-5)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(株)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)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。
重合性化合物は、特公昭48-41708号公報、特開昭51-37193号公報、特公平2-32293号公報、特公平2-16765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58-49860号公報、特公昭56-17654号公報、特公昭62-39417号公報、特公昭62-39418号公報記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。また、特開昭63-277653号公報、特開昭63-260909号公報、特開平1-105238号公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性化合物類も好ましい。
重合性化合物の市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS-10、UAB-140(山陽国策パルプ(株)製)、U-4HA、U-6LPA、UA-32P、U-10HA、U-10PA、UA-122P、UA-1100H、UA-7200(新中村化学工業(株)製)、DPHA-40H(日本化薬(株)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共栄社化学(株)製)、UA-9050、UA-9048(BASF社製)などが挙げられる。
重合性化合物の市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS-10、UAB-140(山陽国策パルプ(株)製)、U-4HA、U-6LPA、UA-32P、U-10HA、U-10PA、UA-122P、UA-1100H、UA-7200(新中村化学工業(株)製)、DPHA-40H(日本化薬(株)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共栄社化学(株)製)、UA-9050、UA-9048(BASF社製)などが挙げられる。
これらの重合性化合物について、その構造、単独使用か併用か、添加量等の使用方法の詳細は、組成物の最終的な性能設計にあわせて任意に設定できる。例えば、感度の観点では、1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましく、多くの場合は2官能以上が好ましい。また、形成体の強度を高める観点では、3官能以上の重合性化合物が好ましい。また、官能数および種類の異なる化合物を併用することも好ましい。さらに、3官能以上の重合性化合物であって、エチレンオキサイド鎖長の異なる重合性化合物を併用することも好ましい。また、組成物に含まれる他の成分(例えば、光重合開始剤、樹脂等)との相溶性や分散性に対しても、重合性化合物の選択および/または使用法は重要な要因であり、例えば、低純度化合物の使用や2種類以上の併用により、相溶性などを向上することができる。
重合性化合物の含有量は、組成物の全固形分に対して、1~50質量%が好ましい。下限は、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。上限は、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下が更に好ましい。
また、本発明の組成物は、重合性化合物を実質的に含有しないこともできる。なお、重合性化合物を実質的に含有しないとは、組成物の全固形分に対して0.5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、重合性化合物を含有しないことがさらに好ましい。
また、本発明の組成物は、重合性化合物を実質的に含有しないこともできる。なお、重合性化合物を実質的に含有しないとは、組成物の全固形分に対して0.5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、重合性化合物を含有しないことがさらに好ましい。
(エポキシ基を有する化合物)
本発明では、硬化性化合物として、エポキシ基を有する化合物を用いることもできる。エポキシ基を有する化合物は、1分子内にエポキシ基を1つ以上有する化合物が挙げられ、2つ以上有する化合物が好ましい。エポキシ基は、1分子内に1~100個有することが好ましい。上限は、例えば、10個以下とすることもでき、5個以下とすることもできる。下限は、2個以上が好ましい。
本発明では、硬化性化合物として、エポキシ基を有する化合物を用いることもできる。エポキシ基を有する化合物は、1分子内にエポキシ基を1つ以上有する化合物が挙げられ、2つ以上有する化合物が好ましい。エポキシ基は、1分子内に1~100個有することが好ましい。上限は、例えば、10個以下とすることもでき、5個以下とすることもできる。下限は、2個以上が好ましい。
エポキシ基を有する化合物は、エポキシ当量(=エポキシ基を有する化合物の分子量/エポキシ基の数)が500g/当量以下であることが好ましく、100~400g/当量であることがより好ましく、100~300g/当量であることがさらに好ましい。
エポキシ基を有する化合物は、低分子化合物(例えば、分子量1000未満)でもよいし、高分子化合物(macromolecule)(例えば、分子量1000以上、ポリマーの場合は、重量平均分子量が1000以上)のいずれでもよい。エポキシ基を有する化合物の重量平均分子量は、200~100000が好ましく、500~50000がより好ましい。重量平均分子量の上限は、10000以下が好ましく、5000以下がより好ましく、3000以下が更に好ましい。
エポキシ基を有する化合物は、特開2013-011869号公報の段落番号0034~0036、特開2014-043556号公報の段落番号0147~0156、特開2014-089408号公報の段落番号0085~0092に記載された化合物を用いることもできる。これらの内容は、本明細書に組み込まれることとする。市販品としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、jER825、jER827、jER828、jER834、jER1001、jER1002、jER1003、jER1055、jER1007、jER1009、jER1010(以上、三菱化学(株)製)、EPICLON860、EPICLON1050、EPICLON1051、EPICLON1055(以上、DIC(株)製)等であり、ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、jER806、jER807、jER4004、jER4005、jER4007、jER4010(以上、三菱化学(株)製)、EPICLON830、EPICLON835(以上、DIC(株)製)、LCE-21、RE-602S(以上、日本化薬(株)製)等であり、フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、jER152、jER154、jER157S70、jER157S65(以上、三菱化学(株)製)、EPICLON N-740、EPICLON N-770、EPICLON N-775(以上、DIC(株)製)等であり、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、EPICLON N-660、EPICLON N-665、EPICLON N-670、EPICLON N-673、EPICLON N-680、EPICLON N-690、EPICLON N-695(以上、DIC(株)製)、EOCN-1020(日本化薬(株)製)等であり、脂肪族エポキシ樹脂としては、ADEKA RESIN EP-4080S、同EP-4085S、同EP-4088S(以上、(株)ADEKA製)、セロキサイド2021P、セロキサイド2081、セロキサイド2083、セロキサイド2085、EHPE3150、EPOLEAD PB 3600、同PB 4700(以上、(株)ダイセル製)、デナコール EX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L(以上、ナガセケムテックス(株)製)等である。その他にも、ADEKA RESIN EP-4000S、同EP-4003S、同EP-4010S、同EP-4011S(以上、(株)ADEKA製)、NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上、(株)ADEKA製)、jER1031S(三菱化学(株)製)等が挙げられる。
エポキシ基を有する化合物は、特開2009-265518号公報の段落番号0045等に記載の化合物を用いることもできる。これらの内容は本明細書に組み込まれる。
エポキシ基を有する化合物の含有量は、組成物の全固形分に対して、1~50質量%が好ましい。下限は、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。上限は、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。エポキシ基を有する化合物は、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。
また、本発明の組成物は、エポキシ基を有する化合物を実質的に含有しないこともできる。なお、エポキシ基を有する化合物を実質的に含有しないとは、組成物の全固形分に対して0.5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、エポキシ基を有する化合物を含有しないことがさらに好ましい。
また、本発明の組成物は、エポキシ基を有する化合物を実質的に含有しないこともできる。なお、エポキシ基を有する化合物を実質的に含有しないとは、組成物の全固形分に対して0.5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、エポキシ基を有する化合物を含有しないことがさらに好ましい。
<<光重合開始剤>>
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、組成物が、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、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有するものが好ましい。光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤が好ましい。また、光重合開始剤は、約300nm~800nm(330nm~500nmがより好ましい。)の範囲内に少なくとも約50のモル吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種類含有していることが好ましい。
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、組成物が、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、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有するものが好ましい。光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤が好ましい。また、光重合開始剤は、約300nm~800nm(330nm~500nmがより好ましい。)の範囲内に少なくとも約50のモル吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種類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。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ら著の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号明細書に記載されている化合物、などが挙げられる。
また、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、フォスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、オニウム化合物、ベンゾチアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物及びその誘導体、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体及びその塩、ハロメチルオキサジアゾール化合物、3-アリール置換クマリン化合物からなる群より選択される化合物が好ましい。
光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、IRGACURE 379EG(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は、365nm又は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。
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IRGACURE TPO(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
露光後の着色防止の観点からアシルホスフィン系開始剤が好ましい。
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IRGACURE TPO(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
露光後の着色防止の観点からアシルホスフィン系開始剤が好ましい。
光重合開始剤は、オキシム化合物を好ましく用いることもできる。オキシム化合物の具体例としては、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-80068号公報記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、特開2016-21012号公報記載の化合物を用いることができる。
本発明において、好適に用いることのできるオキシム化合物としては、例えば、3-ベンゾイルオキシイミノブタン-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-ベンゾイルオキシイミノ-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。また、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も挙げられる。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。また、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司社製)、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号公報の光重合開始剤2)も用いることができる。
本発明は、光重合開始剤として、ベンゾフラン骨格を有するオキシム化合物を用いることもできる。具体例としては、国際公開第2015/036910公報に記載のOE-01~OE-75が挙げられる。
また上記記載以外のオキシム化合物として、カルバゾール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第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号公報及び米国特許公開2009-292039号記載の化合物、国際公開第2009/131189号公報に記載のケトオキシム化合物、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、特開2014-137466号公報の段落番号0076~0079に記載された化合物などを用いてもよい。
好ましくは、例えば、特開2013-29760号公報の段落番号0274~0275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。
具体的には、オキシム化合物としては、下記式(OX-1)で表される化合物が好ましい。オキシム化合物は、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、オキシムのN-O結合が(Z)体のオキシム化合物であってもよく、(E)体と(Z)体との混合物であってもよい。
好ましくは、例えば、特開2013-29760号公報の段落番号0274~0275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。
具体的には、オキシム化合物としては、下記式(OX-1)で表される化合物が好ましい。オキシム化合物は、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、オキシムのN-O結合が(Z)体のオキシム化合物であってもよく、(E)体と(Z)体との混合物であってもよい。
式(OX-1)中、Rおよび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。
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。
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また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。
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が好ましい。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。
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、アルキニレン基が好ましい。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。
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。
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また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。
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が好ましい。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。
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、アルキニレン基が好ましい。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。
本発明は、光重合開始剤として、フルオレン環を有するオキシム化合物を用いることもできる。フルオレン環を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2014-137466号公報記載の化合物が挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれることとする。
本発明は、光重合開始剤として、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることもできる。フッ素原子を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2010-262028号公報記載の化合物、特表2014-500852号公報記載の化合物24、36~40、特開2013-164471号公報記載の化合物(C-3)などが挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれることとする。
本発明は、光重合開始剤として、ニトロ基を有するオキシム化合物を用いることができる。ニトロ基を有するオキシム化合物は、二量体とすることも好ましい。ニトロ基を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2013-114249号公報の段落番号0031~0047、特開2014-137466号公報の段落番号0008~0012、0070~0079に記載されている化合物、特許4223071号公報の段落番号0007~0025に記載されている化合物、アデカアークルズNCI-831((株)ADEKA製)が挙げられる。
本発明において好ましく使用さ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化合物が好ましく、360nm~480nmの波長領域に吸収波長を有する化合物がより好ましく、365nm及び405nmの吸光度が高い化合物が特に好ましい。
オキシム化合物は、365nm又は405nmにおけるモル吸光係数が、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の測定は、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(株)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。
光重合開始剤の含有量は、組成物の全固形分に対し0.1~50質量%が好ましく、より好ましくは0.5~30質量%であり、さらに好ましくは1~20質量%である。この範囲で、より良好な感度とパターン形成性が得られる。組成物は、光重合開始剤を、1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<酸化防止剤>>
本発明の組成物は、酸化防止剤を含有することができる。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、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好ましい。また、酸化防止剤は、フェノール化合物が好ましく、分子量500以上のフェノール化合物がより好ましい。
本発明の組成物は、酸化防止剤を含有することができる。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、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好ましい。また、酸化防止剤は、フェノール化合物が好ましく、分子量500以上のフェノール化合物がより好ましい。
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、フェノール性ヒドロキシ基に隣接する部位(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。また、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。
フェノール化合物は、多置換フェノール系化合物が好ましい。多置換フェノール系化合物は、大きく分けて置換位置および構造の違う3種類((A)ヒンダードタイプ、(B)セミヒンダードタイプ、(C)レスヒンダードタイプ)がある。
式(A)~(C)において、Rは、水素原子または、置換基である。置換基は、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリールアミノ基、置換基を有してもよいアルキルスルホニル基、置換基を有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられ、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリールアミノ基が好ましい。
式(A)~(C)において、Rは、水素原子または、置換基である。置換基は、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリールアミノ基、置換基を有してもよいアルキルスルホニル基、置換基を有してもよいアリールスルホニル基などが挙げられ、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリールアミノ基が好ましい。
フェノール化合物は、上記式(A)~(C)で表される構造が同一分子内に複数存在する化合物が好ましく、上記式(A)~(C)で表される構造が同一分子内に2~4個存在する化合物がより好ましい。
フェノール化合物としては、例えば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、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)、フェノール樹脂類、及びクレゾール樹脂類からなる群より選択される化合物などが挙げられる。
市販品として入手できる代表例には、(A)としてはSumilizer BHT (住友化学製)、Irganox 1010、1222(BASF社製)、アデカスタブAO-20、AO-50、AO-50F、AO-60、AO-60G、AO-330((株)ADEKA製)などがあり、(B)としてはSumilizer BBM-S(住友化学(株)製)、Irganox 245(BASF社製)、アデカスタブAO-80((株)ADEKA製)などがあり、(C)としてはアデカスタブAO-30、AO-40((株)ADEKA製)などがある。
市販品として入手できる代表例には、(A)としてはSumilizer BHT (住友化学製)、Irganox 1010、1222(BASF社製)、アデカスタブAO-20、AO-50、AO-50F、AO-60、AO-60G、AO-330((株)ADEKA製)などがあり、(B)としてはSumilizer BBM-S(住友化学(株)製)、Irganox 245(BASF社製)、アデカスタブAO-80((株)ADEKA製)などがあり、(C)としてはアデカスタブAO-30、AO-40((株)ADEKA製)などがある。
亜リン酸エステル化合物としては、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、および亜りん酸エチルビス(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種類の化合物が挙げられる。
酸化防止剤は、上述したもののほか、アデカスタブ PEP-36A、アデカスタブ AO-412S((株)ADEKA)などを用いることもできる。
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%が好ましく、0.3~15質量%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。
<<増感剤>>
本発明の組成物は、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。増感剤としては、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。増感剤は、300nm~450nmの波長領域に吸収波長を有するものが挙げられる。具体的には、特開2010-106268号公報の段落番号0231~0253(対応する米国特許出願公開第2011/0124824号明細書の<0256>~<0273>)の説明を参酌でき、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、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。増感剤としては、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。増感剤は、300nm~450nmの波長領域に吸収波長を有するものが挙げられる。具体的には、特開2010-106268号公報の段落番号0231~0253(対応する米国特許出願公開第2011/0124824号明細書の<0256>~<0273>)の説明を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
増感剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~20質量%が好ましく、0.5~15質量%がより好ましい。増感剤は、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。
<<共増感剤>>
本発明の組成物は、共増感剤を含有してもよい。共増感剤は、光重合開始剤や増感剤の活性放射線に対する感度を一層向上させる、あるいは、重合性化合物の重合阻害を抑制する等の作用を有する。共増感剤としては、具体的には、特開2010-106268号公報の段落番号0254~0257(対応する米国特許出願公開第2011/0124824号明細書の<0277>~<0279>)の説明を参酌でき、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、共増感剤を含有してもよい。共増感剤は、光重合開始剤や増感剤の活性放射線に対する感度を一層向上させる、あるいは、重合性化合物の重合阻害を抑制する等の作用を有する。共増感剤としては、具体的には、特開2010-106268号公報の段落番号0254~0257(対応する米国特許出願公開第2011/0124824号明細書の<0277>~<0279>)の説明を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
共増感剤の含有量は、重合成長速度と、硬化速度の向上の観点から、組成物の全固形分に対して、0.1~30質量%が好ましく、1~25質量%がより好ましく、1.5~20質量%が更に好ましい。共増感剤は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。
<<重合禁止剤>>
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-tert-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。
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-tert-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、光重合開始剤100質量部に対して、0.01質量部~10質量部が好ましく、0.01~8質量部がより好ましく、0.01~5質量部が最も好ましい。
<<界面活性剤>>
本発明の組成物は、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。
本発明の組成物は、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、本発明の組成物が、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のフッ素含有率は、3~40質量%が好ましい。下限は、5質量%以上が好ましく、7質量%以上が更に好ましい。上限は、30質量%以下が好ましく、25質量%以下が更に好ましい。フッ素含有率が上述した範囲内である場合は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、溶解性も良好である。
フッ素系界面活性剤として具体的には、特開2014-41318号公報の段落番号0060~0064(対応する国際公開第2014/17669号公報の段落番号0060~0064)等に記載の界面活性剤、特開2011-132503号公報の段落番号0117~0132に記載の界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。フッ素系界面活性剤の市販品としては、例えば、メガファック F-171、同F-172、同F-173、同F-176、同F-177、同F-141、同F-142、同F-143、同F-144、同R30、同F-437、同F-475、同F-479、同F-482、同F-554、同F-780(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SC-1068、同SC-381、同SC-383、同SC-393、同KH-40(以上、旭硝子(株)製)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA社製)等が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、特開2015-117327号公報の段落番号0015~0158に記載の化合物を用いることもできる。また、下記化合物をフッ素系界面活性剤として用いることもできる。
フッ素系界面活性剤として具体的には、特開2014-41318号公報の段落番号0060~0064(対応する国際公開第2014/17669号公報の段落番号0060~0064)等に記載の界面活性剤、特開2011-132503号公報の段落番号0117~0132に記載の界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。フッ素系界面活性剤の市販品としては、例えば、メガファック F-171、同F-172、同F-173、同F-176、同F-177、同F-141、同F-142、同F-143、同F-144、同R30、同F-437、同F-475、同F-479、同F-482、同F-554、同F-780(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SC-1068、同SC-381、同SC-383、同SC-393、同KH-40(以上、旭硝子(株)製)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA社製)等が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、特開2015-117327号公報の段落番号0015~0158に記載の化合物を用いることもできる。また、下記化合物をフッ素系界面活性剤として用いることもできる。
また、フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を有する官能基を持つ分子構造で、熱を加えると官能基の部分が切断されてフッ素原子が揮発するアクリル系化合物も好適に使用できる。フッ素原子の官能基を持つ分子構造で、熱を加えると官能基の部分が切れてフッ素原子が揮発するアクリル系化合物としてはDIC(株)製のメガファックDSシリーズ(化学工業日報、2016年2月22日)(日経産業新聞、2016年2月23日)、例えばメガファックDS-21を用いてもよい。
フッ素系界面活性剤として、ブロックポリマーを用いることもできる。例えば特開2011-89090号公報に記載された化合物が挙げられる。フッ素系界面活性剤としては、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、アルキレンオキシ基(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を2以上(好ましくは5以上)有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位とを含む、含フッ素高分子化合物も好ましく用いることができる。下記化合物も本発明で用いられるフッ素系界面活性剤として例示される。
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%は質量%である。
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%は質量%である。
また、フッ素系界面活性剤として、エチレン性不飽和結合を有する基を側鎖に有する含フッ素重合体を用いることもできる。具体例としては、特開2010-164965号公報の段落番号0050~0090および0289~0295に記載された化合物、例えばDIC(株)製のメガファックRS-101、RS-102、RS-718K、RS-72-K等が挙げられる。フッ素系界面活性剤として、特開2015-117327号公報の段落番号0015~0158に記載の化合物を用いることもできる。
ノニオン系界面活性剤としては、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)、パイオニンD-6512、D-6414、D-6112、D-6115、D-6120、D-6131、D-6108-W、D-6112-W、D-6115-W、D-6115-X、D-6120-X(竹本油脂(株)製)等が挙げられる。
カチオン系界面活性剤としては、(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)、NIKKOL ECT-3(日光ケミカルズ(株)製)が挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、W004、W005、W017(裕商(株)製)、Emulsogen COL-020、Emulsogen COA-070、Emulsogen COL-080(クラリアントジャパン(株)製)、プライサーフ A208B(第一工業製薬(株)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、東レ・ダウコーニング(株)製「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」、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(株)製「TSF-4440」、「TSF-4300」、「TSF-4445」、「TSF-4460」、「TSF-4452」、信越シリコーン(株)製「KP341」、「KF6001」、「KF6002」、ビックケミー(株)製「BYK307」、「BYK323」、「BYK330」等が挙げられる。
カチオン系界面活性剤としては、(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)、NIKKOL ECT-3(日光ケミカルズ(株)製)が挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、W004、W005、W017(裕商(株)製)、Emulsogen COL-020、Emulsogen COA-070、Emulsogen COL-080(クラリアントジャパン(株)製)、プライサーフ A208B(第一工業製薬(株)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、東レ・ダウコーニング(株)製「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」、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(株)製「TSF-4440」、「TSF-4300」、「TSF-4445」、「TSF-4460」、「TSF-4452」、信越シリコーン(株)製「KP341」、「KF6001」、「KF6002」、ビックケミー(株)製「BYK307」、「BYK323」、「BYK330」等が挙げられる。
界面活性剤の含有量は、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、0.005~1.0質量%がより好ましい。界面活性剤は、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。
式(UV)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及びR2は、R1及びR2が結合する窒素原子と共に、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。
R1及びR2は、各々独立に、炭素原子数1~20のアルキル基が好ましく、炭素原子数1~10のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基がさらに好ましい。
R3及びR4は、電子求引基を表す。ここで電子求引基は、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以下の電子求引基である。好ましくは、σp値が0.30以上0.8以下の電子求引基である。R3及びR4は互いに結合して環を形成してもよい。R3及びR4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、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より好ましい。
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。他のモノマーとの共重合体であっても良い。
R1及びR2は、R1及びR2が結合する窒素原子と共に、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。
R1及びR2は、各々独立に、炭素原子数1~20のアルキル基が好ましく、炭素原子数1~10のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基がさらに好ましい。
R3及びR4は、電子求引基を表す。ここで電子求引基は、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以下の電子求引基である。好ましくは、σp値が0.30以上0.8以下の電子求引基である。R3及びR4は互いに結合して環を形成してもよい。R3及びR4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、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より好ましい。
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。他のモノマーとの共重合体であっても良い。
式(UV)で示される紫外線吸収剤の具体例としては、下記化合物が挙げられる。式(UV)で示される紫外線吸収剤の置換基の説明は、WO2009/123109号公報の段落番号0024~0033(対応する米国特許出願公開第2011/0039195号明細書の<0040>~<0059>)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(I)で表される化合物の好ましい具体例は、WO2009/123109号公報の段落番号0034~0037(対応する米国特許出願公開第2011/0039195号明細書の<0060>)の例示化合物(1)~(14)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。
紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、UV503(大東化学(株)製)などが挙げられる。また、紫外線吸収剤は、アミノジエン系化合物、サリシレート系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、アクリロニトリル系化合物、トリアジン系化合物等の紫外線吸収剤を用いることができる。具体例としては特開2013-68814号に記載の化合物が挙げられる。ベンゾトリアゾール系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、組成物の全固形分に対して、0.1~10質量%が好ましく、0.1~5質量%がより好ましく、0.1~3質量%が特に好ましい。また、本発明においては、紫外線吸収剤は、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。
紫外線吸収剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1~10質量%が好ましく、0.1~5質量%がより好ましく、0.1~3質量%が特に好ましい。また、本発明においては、紫外線吸収剤は、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。
<<その他の添加剤>>
本発明の組成物は、更に、可塑剤や感脂化剤等の公知の添加剤を含有することができる。可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン等が挙げられる。可塑剤の含有量は、硬化性化合物と樹脂との合計質量に対し10質量%以下が好ましい。
本発明の組成物は、更に、可塑剤や感脂化剤等の公知の添加剤を含有することができる。可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン等が挙げられる。可塑剤の含有量は、硬化性化合物と樹脂との合計質量に対し10質量%以下が好ましい。
<<組成物の調製方法>>
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。また、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。
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。また、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。
また、組成物が粒子を含む場合、粒子を分散させるプロセスを含むことが好ましい。粒子を分散させるプロセスとしては、粒子の分散に用いる機械力として圧縮、圧搾、衝撃、剪断、キャビテーションなどを使用するプロセスが挙げられる。これらプロセスの具体例としては、ビーズミル、サンドミル、ロールミル、ボールミル、ペイントシェーカー、マイクロフルイダイザー、高速インペラー、サンドグラインダー、フロージェットミキサー、高圧湿式微粒化、超音波分散などが挙げられる。また、サンドミル(ビーズミル)における粒子の粉砕においては、径の小さいビーズを使用する、ビーズの充填率を大きくする事等により粉砕効率を高めた条件で処理することが好ましい。粉砕処理後にろ過、遠心分離などで粗粒子を除去することも好ましい。「分散技術大全、株式会社情報機構発行、2005年7月15日」や「サスペンション(固/液分散系)を中心とした分散技術と工業的応用の実際 総合資料集、経営開発センター出版部発行、1978年10月10日」、特開2015-157893号公報の段落番号0022に記載のプロセス及び分散機を好適に使用することが出来る。また、粒子を分散させるプロセスにおいては、ソルトミリング工程での微細化処理を行ってもよい。ソルトミリング工程に用いられる素材、機器、処理条件等は例えば特開2015-194521号公報、特開2012-046629号公報に記載のものを使用することができる。
組成物の調製にあたり、異物の除去や欠陥の低減などの目的で、各成分を混合後の組成物をフィルタでろ過することが好ましい。フィルタとしては、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、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂、ナイロン(例えばナイロン-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(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量を含む)等を用いた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)およびナイロンが好ましい。
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0.01~3.0μm程度、さらに好ましくは0.05~0.5μm程度である。この範囲とすることにより、微細な異物を確実に除去することが可能となる。また、ファイバ状のろ材を用いることも好ましく、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、具体的にはロキテクノ(株)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を用いることができる。
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0.01~3.0μm程度、さらに好ましくは0.05~0.5μm程度である。この範囲とすることにより、微細な異物を確実に除去することが可能となる。また、ファイバ状のろ材を用いることも好ましく、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、具体的にはロキテクノ(株)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を用いることができる。
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のフィルタでのろ過は、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(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、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のフィルタでのろ過は、分散液のみで行い、他の成分を混合した後で、第2のろ過を行ってもよい。
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(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、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のフィルタでのろ過は、分散液のみで行い、他の成分を混合した後で、第2のろ過を行ってもよい。
<<組成物の用途>>
本発明の組成物は、波長1~16μmの範囲の赤外線を、選択的に透過ないし遮蔽する赤外線フィルタなどに好ましく用いることができる。より具体的には、赤外線を利用したセンサに用いる赤外線フィルタとして好ましく用いることができる。赤外線センサの具体例としては、血糖値センサ、ガス検知センサ、人体検知センサ、非破壊検査センサ、距離測定センサ、生体認証センサ、モーションキャプチャセンサ、温度測定センサ、成分分析センサ、車載用センサなどが挙げられる。
本発明の組成物は、波長1~16μmの範囲の赤外線を、選択的に透過ないし遮蔽する赤外線フィルタなどに好ましく用いることができる。より具体的には、赤外線を利用したセンサに用いる赤外線フィルタとして好ましく用いることができる。赤外線センサの具体例としては、血糖値センサ、ガス検知センサ、人体検知センサ、非破壊検査センサ、距離測定センサ、生体認証センサ、モーションキャプチャセンサ、温度測定センサ、成分分析センサ、車載用センサなどが挙げられる。
また、本発明の組成物を用いて形成される赤外線フィルタが、Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくとも1種類の結合を有する化合物する場合においては、波長7.5~11.5μm(好ましくは、波長9~10μm)の範囲に吸収ピークを有する赤外線フィルタとすることができる。
また、本発明の組成物を用いて形成される赤外線フィルタが、Si-C結合を有する化合物(好ましくは、SiC)と、SiO2(二酸化ケイ素)とを含む組成物を用いることで、波長7.5~9μmの範囲と、波長10~11.5μmの範囲にそれぞれ吸収ピークを有する赤外線フィルタを製造することができる。この赤外線フィルタは、例えば、波長7.5μm以上9μm以下の範囲と、波長10μm以上11.5μm以下の範囲が領域A(遮蔽領域)をなし、波長9μmを超え波長10μm未満の範囲が領域B(透過領域)をなすことが好ましい。
グルコースは、9.5μm近傍に吸収を有するため、上述した吸収ピークを有する赤外線フィルタは、血糖値センサに好ましく用いることができる。
また、本発明の組成物を用いて形成される赤外線フィルタが、Si-C結合を有する化合物(好ましくは、SiC)と、SiO2(二酸化ケイ素)とを含む組成物を用いることで、波長7.5~9μmの範囲と、波長10~11.5μmの範囲にそれぞれ吸収ピークを有する赤外線フィルタを製造することができる。この赤外線フィルタは、例えば、波長7.5μm以上9μm以下の範囲と、波長10μm以上11.5μm以下の範囲が領域A(遮蔽領域)をなし、波長9μmを超え波長10μm未満の範囲が領域B(透過領域)をなすことが好ましい。
グルコースは、9.5μm近傍に吸収を有するため、上述した吸収ピークを有する赤外線フィルタは、血糖値センサに好ましく用いることができる。
本発明の組成物は、基材に塗布などの方法で適用したり、射出、プレスおよび押出しなどの各種成形方法を用いて、赤外線フィルタを製造することができる。
例えば、膜状の赤外線フィルタは、本発明の組成物を基材に適用して組成物層を形成する工程を経て製造できる。また、必要に応じて、組成物層を乾燥する工程、組成物層を硬化する工程、組成物層に対してパターンを形成する工程などを行ってもよい。本発明においては、組成物層を乾燥する工程および組成物層を硬化する工程の少なくとも一方の工程を有することが好ましい。また、赤外線フィルタは、基材から膜を剥離して用いてもよく、基材に膜が積層された状態で用いてもよい。
組成物層を形成する工程において、基材への組成物の適用方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、滴下法(ドロップキャスト);スリットコート法;スプレー法;ロールコート法;回転塗布法(スピンコーティング);流延塗布法;スリットアンドスピン法;プリウェット法(たとえば、特開2009-145395号公報に記載されている方法);インクジェット(例えばオンデマンド方式、ピエゾ方式、サーマル方式)、ノズルジェット等の吐出系印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、反転オフセット印刷、メタルマスク印刷法などの各種印刷法;金型等を用いた転写法;ナノインプリント法などが挙げられる。インクジェットでの適用方法としては、特に限定されず、例えば「広がる・使えるインクジェット-特許に見る無限の可能性-、2005年2月発行、住ベテクノリサーチ」に示された特許公報に記載の方法(特に115ページ~133ページ)や、特開2003-262716号公報、特開2003-185831号公報、特開2003-261827号公報、特開2012-126830号公報、特開2006-169325号公報などに記載の方法が挙げられる。
組成物を適用する基材としては、Si基材、Ge基材などが好ましい。また、これらの基材表面には反射防止膜を有していることも好ましい。反射防止膜としては、多層からなる膜であることが好適である。また、反射防止膜は、耐熱性に優れる点で、無機多層膜が好適である。無機多層膜としては、基材上に、真空蒸着法やスパッタリング法等により、低屈折率材料及び高屈折率材料を交互に積層させた屈折率制御多層膜であることが好ましい。
無機多層膜としては、誘電体層Aと、誘電体層Aが有する屈折率よりも高い屈折率を有する誘電体層Bとを交互に積層した誘電体多層膜が好適である。誘電体層Aを構成する材料としては、屈折率が1.6以下の材料を通常用いることができ、好ましくは、屈折率の範囲が1.2~1.6の材料が選択される。このような材料としては、例えば、シリカ、アルミナ、フッ化ランタン、フッ化マグネシウム、六フッ化アルミニウムナトリウム等が挙げられる。誘電体層Bを構成する材料としては、屈折率が1.7以上の材料を用いることができ、好ましくは、屈折率の範囲が1.7~2.5の材料が選択される。このような材料としては、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、五酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化インジウムを主成分とし酸化チタン、酸化錫、酸化セリウム等を少量含有させたもの等が挙げられる。
誘電体層A及び誘電体層Bの各層の厚みは、遮断しようとする光の波長をλ(nm)とすると、0.1λ~0.5λの厚みであることが好ましい。
誘電体層Aと誘電体層Bとを積層する方法については、これら材料層を積層した誘電体多層膜が形成される限り特に制限はない。例えば、化学蒸着(CVD)法、スパッタ法、真空蒸着法等によって、誘電体層Aと誘電体層Bとを交互に積層することにより、誘電体多層膜を形成することができる。また、離型処理したガラス等の仮の基材に誘電体多層膜を形成し、赤外線フィルタの基材に、上述した仮の基材に形成した誘電体多層膜を転写して形成することもできる。この場合、赤外線フィルタの基材の基材には、接着層を形成しておくことが好ましい。
組成物層を乾燥する工程において、乾燥条件としては、組成物層に含まれる媒質の種類や含有量によって適宜調整することができる。例えば、60~150℃の温度で、30秒間~15分間が好ましい。
組成物層を硬化する工程において、硬化処理としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、露光処理、加熱処理などが好適に挙げられる。
露光処理に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(特に好ましくはi線)用いられる。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、好ましくは15体積%以下、より好ましくは5体積%以下、さらに好ましくは実質的に無酸素)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、好ましくは22体積%以上、より好ましくは30体積%以上、さらに好ましくは50体積%以上)で露光してもよい。また、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、好ましくは5000W/m2以上、より好ましくは15000W/m2以上、更に好ましくは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。
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、好ましくは15体積%以下、より好ましくは5体積%以下、さらに好ましくは実質的に無酸素)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、好ましくは22体積%以上、より好ましくは30体積%以上、さらに好ましくは50体積%以上)で露光してもよい。また、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、好ましくは5000W/m2以上、より好ましくは15000W/m2以上、更に好ましくは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。
加熱処理における加熱温度は、100~260℃が好ましい。下限は120℃以上が好ましく、160℃以上がより好ましい。上限は240℃以下が好ましい。加熱時間は、1~180分が好ましい。下限は3分以上が好ましい。上限は120分以下が好ましい。加熱装置としては、特に制限はなく、公知の装置の中から、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ドライオーブン、ホットプレート、赤外線ヒーターなどが挙げられる。
パターンを形成する工程は、フォトリソグラフィ法で組成物層にパターンを形成してもよいし、ドライエッチング法で組成物層にパターンを形成してもよい。
フォトリソグラフィ法で組成物層にパターンを形成する場合、本発明の組成物を、基材に適用して組成物層を形成する工程と、組成物層をパターン状に露光する工程と、未露光部を現像除去してパターンを形成する工程とを含む方法などが挙げられる。フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成の場合、上述の組成物は、重合性化合物と、光重合開始剤と、アルカリ可溶性樹脂とを含むことが好ましい。
組成物層を形成する工程は、上述した方法を用いて行うことができる。
組成物層をパターン状に露光する工程では、基材上の組成物層に対し、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方法が挙げられる。これにより、露光部分を硬化することができる。
組成物層をパターン状に露光する工程では、基材上の組成物層に対し、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方法が挙げられる。これにより、露光部分を硬化することができる。
未露光部を現像除去する工程において、未露光部の現像除去は、現像液を用いて行うことができる。これにより、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残る。現像液としては、下地の回路などにダメージを起さない、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秒が好ましく、20~90秒がより好ましい。
アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n-プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ-n-ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、ジメチルビス(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、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、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラペンチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ブチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリアミルアンモニウムヒドロキシド、ジブチルジペンチルアンモニウムヒドロキシド等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルベンジルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環状アミン類等のアルカリ剤を含むアルカリ性水溶液を使用することができる。更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。アルカリ現像液のアルカリ剤の濃度は、0.001~20質量%が好ましく、0.01~10質量%がより好ましく、0.1~1質量%がさらに好ましい。アルカリ現像液のpHは、10.0~14.0が好ましい。アルカリ現像液のアルカリ剤濃度及びpHは、適宜調整して用いることができる。アルカリ現像液は、例えばメタノール、エタノール等の水溶性有機溶剤や界面活性剤等を適量添加して用いてもよい。
現像後、更に、加熱や露光を行ってもよい。この態様によれば、膜の硬化をさらに進行して、より強固に硬化した膜を製造できる。
<赤外線センサ>
本発明の赤外線センサは、本発明の赤外線フィルタと、赤外線フィルタの領域A(遮蔽領域)以外の範囲に極大発光波長を有する光を発生させる光源とを有する。
光源の種類は、赤外線フィルタが有する遮蔽領域の波長により異なる。例えば、赤外線LEDや赤外線レーザーなどが挙げられ、赤外線フィルタの種類に応じて適宜選択することができる。例えば、血糖値センサの場合、光源としては、YAGレーザー(Yttrium Aluminum Garnet Laser)を用い、赤外線フィルタとして、領域A(遮蔽領域)が、7.5~11.5μm(好ましくは9~10μm)の範囲に有するフィルタを用いることが好ましい。
本発明の赤外線センサは、本発明の赤外線フィルタと、赤外線フィルタの領域A(遮蔽領域)以外の範囲に極大発光波長を有する光を発生させる光源とを有する。
光源の種類は、赤外線フィルタが有する遮蔽領域の波長により異なる。例えば、赤外線LEDや赤外線レーザーなどが挙げられ、赤外線フィルタの種類に応じて適宜選択することができる。例えば、血糖値センサの場合、光源としては、YAGレーザー(Yttrium Aluminum Garnet Laser)を用い、赤外線フィルタとして、領域A(遮蔽領域)が、7.5~11.5μm(好ましくは9~10μm)の範囲に有するフィルタを用いることが好ましい。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「%」および「部」は質量基準である。
<重量平均分子量の測定方法>
重量平均分子量の測定は、測定装置としてHPC-8220GPC(東ソー製)、ガードカラムとしてTSKguardcolumn SuperHZ-L、カラムとしてTSKgel SuperHZM-M、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ3000、TSKgel SuperHZ2000を直結したカラムを用い、カラム温度を40℃にして、試料濃度0.1質量%のテトラヒドロフラン溶液を10μl注入し、溶出溶媒としてテトラヒドロフランを毎分0.35mlの流量でフローさせ、RI(示差屈折率)検出装置にて試料ピークを検出し、標準ポリスチレンを用いて作製した検量線を用いて計算した。
重量平均分子量の測定は、測定装置としてHPC-8220GPC(東ソー製)、ガードカラムとしてTSKguardcolumn SuperHZ-L、カラムとしてTSKgel SuperHZM-M、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ3000、TSKgel SuperHZ2000を直結したカラムを用い、カラム温度を40℃にして、試料濃度0.1質量%のテトラヒドロフラン溶液を10μl注入し、溶出溶媒としてテトラヒドロフランを毎分0.35mlの流量でフローさせ、RI(示差屈折率)検出装置にて試料ピークを検出し、標準ポリスチレンを用いて作製した検量線を用いて計算した。
[試験例1]
<組成物の調製>
(シロキサン樹脂(A-1)の合成)
メチルトリエトキシシランを用いて、加水分解および縮合反応を行った。このときに用いた溶媒はエタノールであった。得られたシロキサン樹脂A-1は重量平均分子量約10000であった。
<組成物の調製>
(シロキサン樹脂(A-1)の合成)
メチルトリエトキシシランを用いて、加水分解および縮合反応を行った。このときに用いた溶媒はエタノールであった。得られたシロキサン樹脂A-1は重量平均分子量約10000であった。
(実施例1)
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例1の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(A-1)・・・19.96部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例1の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(A-1)・・・19.96部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
(実施例2~16)
シロキサン樹脂(A-1)の代わりに下記表に記載の樹脂を用いた以外は、実施例1と同様にして組成物を調製した。
シロキサン樹脂(A-1)の代わりに下記表に記載の樹脂を用いた以外は、実施例1と同様にして組成物を調製した。
(実施例17)
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例17の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・19.96部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.04部
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例17の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・19.96部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.04部
(実施例18)
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)とシクロヘキサノンとの混合溶液(質量比で1:1)を添加して、実施例18の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・19.96部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)とシクロヘキサノンとの混合溶液(質量比で1:1)を添加して、実施例18の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・19.96部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
(実施例19)
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例19の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・19.76部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
密着促進剤1(KBM-503、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例19の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・19.76部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
密着促進剤1(KBM-503、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
(実施例20)
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例20の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・19.76部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
密着促進剤1(KBM-503、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越シリコーン(株)製)・・・0.01部
密着促進剤2(KBM-502、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、信越シリコーン(株)製)・・・0.01部
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例20の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・19.76部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
密着促進剤1(KBM-503、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越シリコーン(株)製)・・・0.01部
密着促進剤2(KBM-502、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、信越シリコーン(株)製)・・・0.01部
(実施例21)
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例21の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・18.96部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
重合性化合物(KAYARAD DPHA 、日本化薬(株)製)・・・1.00部
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例21の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・18.96部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
重合性化合物(KAYARAD DPHA 、日本化薬(株)製)・・・1.00部
(実施例22)
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例21の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・11.96部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
光重合開始剤(IRGACURE OXE01 (BASF社製)・・・1.00部
重合性化合物(KAYARAD DPHA 、日本化薬(株)製)・・・1.00部
アルカリ可溶性樹脂(アクリキュアRD-F8、(株)日本触媒製)・・・6.00部
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例21の組成物を調製した。
-組成-
シロキサン樹脂(KR-220LP、信越シリコーン(株)製)・・・11.96部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
光重合開始剤(IRGACURE OXE01 (BASF社製)・・・1.00部
重合性化合物(KAYARAD DPHA 、日本化薬(株)製)・・・1.00部
アルカリ可溶性樹脂(アクリキュアRD-F8、(株)日本触媒製)・・・6.00部
実施例1~22の組成物は、実施例1~22の組成物を用いて1μmの膜を形成した際に、膜は、波長8~11μmの範囲内に半値幅が2μm以下の吸収ピークを有し、吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の平均透過率をAとし、吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波の範囲における平均透過率をBとし、吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲における平均透過率をCとした際に、B/Aが5以上であり、C/Aが5以上であった。
<評価方法>
[分光]
実施例の組成物を、東京エレクトロン製スピンコーターACT-8 SODを用いて、8インチ(1インチ=2.54cm)Siウェハ上にスピン塗布し、塗布膜を得た。得られた塗布膜を、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱した。その後、230℃で10分間加熱して膜厚約3μmの硬化膜(赤外線フィルタ)を形成した。得られた硬化膜の波長2.5~25μmの範囲における透過率をNICOLET6700FT-IR(Thermo Scientific製)を使用して測定した。また、基板をガラスに変えた以外は上記と同様にして硬化膜を作製し、得られた硬化膜の0.4~2.5μmの範囲における透過率をU-4150((株)日立ハイテクノロジーズ製)を使用して測定した。
[分光]
実施例の組成物を、東京エレクトロン製スピンコーターACT-8 SODを用いて、8インチ(1インチ=2.54cm)Siウェハ上にスピン塗布し、塗布膜を得た。得られた塗布膜を、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱した。その後、230℃で10分間加熱して膜厚約3μmの硬化膜(赤外線フィルタ)を形成した。得られた硬化膜の波長2.5~25μmの範囲における透過率をNICOLET6700FT-IR(Thermo Scientific製)を使用して測定した。また、基板をガラスに変えた以外は上記と同様にして硬化膜を作製し、得られた硬化膜の0.4~2.5μmの範囲における透過率をU-4150((株)日立ハイテクノロジーズ製)を使用して測定した。
上記表の吸収ピークの欄に、硬化膜(赤外線フィルタ)の吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の帯域を記載した。また、上記表において、領域Aの平均透過率は、吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の帯域の平均透過率である。領域B1は、吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波側の範囲の帯域の平均透過率である。領域B2は、吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲の帯域の平均透過率である。
上記表に記載の樹脂は以下である。
A-1:上述したシロキサン樹脂(A-1)
A-2:KR-220LP(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したシロキサン樹脂)
A-3:KR-242A(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したシロキサン樹脂)
A-4:KR-251(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したシロキサン樹脂)
A-5:KR-112(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したとフェニル基が置換したシロキサン樹脂)
A-6:KR-212(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したとフェニル基が置換したシロキサン樹脂)
A-7:KR-271(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したとフェニル基が置換したシロキサン樹脂)
A-8:KR-282(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したとフェニル基が置換したシロキサン樹脂)
A-9:KR-311(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したとフェニル基が置換したシロキサン樹脂)
A-10:ゼムラックZT-118Z((株)カネカ製、シロキサン樹脂)
A-11:ゼムラックYC-3623((株)カネカ製、シロキサン樹脂)
A-12:ゼムラックYP-1915B((株)カネカ製、シロキサン樹脂)
A-13:SR-13(小西化学工業(株)製、末端基が-OC2H5であるポリメチルシロキサン樹脂、重量平均分子量5000~7000)
A-14:SR-33(小西化学工業(株)製、末端基が-OC2H5であるポリメチル/フェニルシロキサン樹脂、重量平均分子量10000)
A-15:SR-21(小西化学工業(株)製、末端基が-OHであるポリフェニルシロキサン樹脂、重量平均分子量2000~4000)
A-16:KR-220LP(信越シリコーン(株)製、シロキサン樹脂)と、KR-251(信越シリコーン(株)製、シロキサン樹脂)との1:1(質量比)混合物
A-1:上述したシロキサン樹脂(A-1)
A-2:KR-220LP(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したシロキサン樹脂)
A-3:KR-242A(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したシロキサン樹脂)
A-4:KR-251(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したシロキサン樹脂)
A-5:KR-112(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したとフェニル基が置換したシロキサン樹脂)
A-6:KR-212(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したとフェニル基が置換したシロキサン樹脂)
A-7:KR-271(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したとフェニル基が置換したシロキサン樹脂)
A-8:KR-282(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したとフェニル基が置換したシロキサン樹脂)
A-9:KR-311(信越シリコーン(株)製、メチル基が置換したとフェニル基が置換したシロキサン樹脂)
A-10:ゼムラックZT-118Z((株)カネカ製、シロキサン樹脂)
A-11:ゼムラックYC-3623((株)カネカ製、シロキサン樹脂)
A-12:ゼムラックYP-1915B((株)カネカ製、シロキサン樹脂)
A-13:SR-13(小西化学工業(株)製、末端基が-OC2H5であるポリメチルシロキサン樹脂、重量平均分子量5000~7000)
A-14:SR-33(小西化学工業(株)製、末端基が-OC2H5であるポリメチル/フェニルシロキサン樹脂、重量平均分子量10000)
A-15:SR-21(小西化学工業(株)製、末端基が-OHであるポリフェニルシロキサン樹脂、重量平均分子量2000~4000)
A-16:KR-220LP(信越シリコーン(株)製、シロキサン樹脂)と、KR-251(信越シリコーン(株)製、シロキサン樹脂)との1:1(質量比)混合物
[透過率ムラ]
実施例の組成物を、東京エレクトロン製スピンコーターACT-8 SODを用いて、8インチ(1インチ=2.54cm)Siウェハ上にスピン塗布し、塗布膜を得た。得られた塗布膜を、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱し、ついで、230℃で10分間加熱し、膜厚約700nmの硬化膜(赤外線フィルタ)を形成した。
得られた硬化膜の波長9.5μmの透過率を、NICOLET6700FT-IR(Thermo Scientific製)を使用して測定した。面内のランダムな5点で測定を行い、5点測定した中の透過率の最大値と最小値の差で下記のように評価した。測定条件は、透過率は、空気補正の無い条件でバックグラウンドを測定した。
AA:透過率差が0.5%以下
A:透過率差が0.5%より大きく1%以下
B:透過率差が1%より大きく2%以下
C:透過率差が2%より大きく3%以下
実施例の組成物を、東京エレクトロン製スピンコーターACT-8 SODを用いて、8インチ(1インチ=2.54cm)Siウェハ上にスピン塗布し、塗布膜を得た。得られた塗布膜を、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱し、ついで、230℃で10分間加熱し、膜厚約700nmの硬化膜(赤外線フィルタ)を形成した。
得られた硬化膜の波長9.5μmの透過率を、NICOLET6700FT-IR(Thermo Scientific製)を使用して測定した。面内のランダムな5点で測定を行い、5点測定した中の透過率の最大値と最小値の差で下記のように評価した。測定条件は、透過率は、空気補正の無い条件でバックグラウンドを測定した。
AA:透過率差が0.5%以下
A:透過率差が0.5%より大きく1%以下
B:透過率差が1%より大きく2%以下
C:透過率差が2%より大きく3%以下
[面状1]
実施例の組成物を、東京エレクトロン製スピンコーターACT-8 SODを用いて、8インチ(1インチ=2.54cm)Siウェハ上にスピン塗布し、塗布膜を得た。得られた塗布膜を、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱して膜厚約700nmの硬化膜(赤外線フィルタ)を形成した。得られた硬化膜の面状を光学顕微鏡で観察した。結果を下記に区分して判定した。
AA:ムラや気泡がないもの
A:若干ムラや気泡があるが許容できる
B:ムラや気泡が目立つ
C:ムラや気泡を超えハジキが生じている
実施例の組成物を、東京エレクトロン製スピンコーターACT-8 SODを用いて、8インチ(1インチ=2.54cm)Siウェハ上にスピン塗布し、塗布膜を得た。得られた塗布膜を、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱して膜厚約700nmの硬化膜(赤外線フィルタ)を形成した。得られた硬化膜の面状を光学顕微鏡で観察した。結果を下記に区分して判定した。
AA:ムラや気泡がないもの
A:若干ムラや気泡があるが許容できる
B:ムラや気泡が目立つ
C:ムラや気泡を超えハジキが生じている
[面状2]
実施例の組成物を、東京エレクトロン製スピンコーターACT-8 SODを用いて、8インチ(1インチ=2.54cm)Siウェハ上にスピン塗布し、塗布膜を得た。得られた塗布膜を、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱し、ついで、230℃で10分間加熱して膜厚約700nmの硬化膜(赤外線フィルタ)を形成した。得られた硬化膜の面状を光学顕微鏡で観察した。結果を下記に区分して判定した。
AA:クラックが発生していない
A: クラックが1個以上2個以下である
B: クラックが2個を超え20個未満である
C: クラックが20個以上である
実施例の組成物を、東京エレクトロン製スピンコーターACT-8 SODを用いて、8インチ(1インチ=2.54cm)Siウェハ上にスピン塗布し、塗布膜を得た。得られた塗布膜を、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱し、ついで、230℃で10分間加熱して膜厚約700nmの硬化膜(赤外線フィルタ)を形成した。得られた硬化膜の面状を光学顕微鏡で観察した。結果を下記に区分して判定した。
AA:クラックが発生していない
A: クラックが1個以上2個以下である
B: クラックが2個を超え20個未満である
C: クラックが20個以上である
実施例の赤外線フィルタは、波長9~10μmの光を選択的に遮蔽することができた。
また、グルコースは9~10μmに吸収を有しており、実施例の赤外線フィルタはこの領域の赤外線を選択的に遮蔽することができる為、血糖値の検出に用いることができる。このため、実施例の赤外線フィルタを、血糖値センサに組み込むことで、グルコースを精度よく検出することができる。
また、人体の発熱は9.4μm付近にピークがあるために、実施例の赤外線フィルタを用いることで同様に人感センサ等にも用いることができる。
また、グルコースは9~10μmに吸収を有しており、実施例の赤外線フィルタはこの領域の赤外線を選択的に遮蔽することができる為、血糖値の検出に用いることができる。このため、実施例の赤外線フィルタを、血糖値センサに組み込むことで、グルコースを精度よく検出することができる。
また、人体の発熱は9.4μm付近にピークがあるために、実施例の赤外線フィルタを用いることで同様に人感センサ等にも用いることができる。
実施例21および22において、光重合開始剤および重合性化合物を、本明細書に記載の化合物を2種以上併用しても同様の効果が得られる。
[試験例2]
(実施例101)
<分散液1の調製>
循環型分散装置(ビーズミル)として、寿工業株式会社製ウルトラアペックスミルを用い、以下の組成の混合液を分散処理して分散液を得た。
(混合液の組成)
粒子:SiC粒子(Nanomakers製、NM SiC 99 平均粒子径35nm)・・・18部
樹脂:樹脂A(固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)・・・6.7部
・有機溶剤:シクロヘキサノン・・・75.3部
(実施例101)
<分散液1の調製>
循環型分散装置(ビーズミル)として、寿工業株式会社製ウルトラアペックスミルを用い、以下の組成の混合液を分散処理して分散液を得た。
(混合液の組成)
粒子:SiC粒子(Nanomakers製、NM SiC 99 平均粒子径35nm)・・・18部
樹脂:樹脂A(固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)・・・6.7部
・有機溶剤:シクロヘキサノン・・・75.3部
分散装置は以下の条件で運転した。
・ビーズ径:直径0.05mm
・ビーズ充填率:75体積%
・周速:10m/秒
・ポンプ供給量:10kg/時間
・冷却水:水道水
・ビーズミル環状通路内容積:0.15L
・分散処理する混合液量:0.7kg
・ビーズ径:直径0.05mm
・ビーズ充填率:75体積%
・周速:10m/秒
・ポンプ供給量:10kg/時間
・冷却水:水道水
・ビーズミル環状通路内容積:0.15L
・分散処理する混合液量:0.7kg
<分散液2の調製>
以下に示す混合液を用いた以外は、分散液1と同様の方法で、分散液2を調製した。
(混合液の組成)
粒子:SiO2粒子(日産化学工業(株)製、ST-UP)・・・18部
樹脂:上述した樹脂A(固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)・・・6.7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・・・75.3部
以下に示す混合液を用いた以外は、分散液1と同様の方法で、分散液2を調製した。
(混合液の組成)
粒子:SiO2粒子(日産化学工業(株)製、ST-UP)・・・18部
樹脂:上述した樹脂A(固形分30%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)・・・6.7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・・・75.3部
<組成物の調製>
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例101の組成物を調製した。
-組成-
上記分散液1・・・100部
上記分散液2・・・100部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
光重合開始剤(IRGACURE OXE01 (BASF社製)・・・1.00部
重合性化合物(KAYARAD DPHA 、日本化薬(株)製)・・・1.00部
アルカリ可溶性樹脂(アクリキュアRD-F8、(株)日本触媒製)・・・6.00部
以下に示す各種素材を添加して混合液を調製した。その後、混合液の固形分率が20%となるように、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)を添加して、実施例101の組成物を調製した。
-組成-
上記分散液1・・・100部
上記分散液2・・・100部
界面活性剤1(KF6001、信越シリコーン(株)製)・・・0.02部
界面活性剤2(NIKKOL ECT-3、日光ケミカルズ(株)製)・・・0.02部
光重合開始剤(IRGACURE OXE01 (BASF社製)・・・1.00部
重合性化合物(KAYARAD DPHA 、日本化薬(株)製)・・・1.00部
アルカリ可溶性樹脂(アクリキュアRD-F8、(株)日本触媒製)・・・6.00部
実施例101の組成物は、実施例101の組成物を用いて1μmの膜を形成した際に、膜は、波長7.5~9μmの範囲と、波長10~11.5μmの範囲に半値幅が2μm以下の吸収ピークをそれぞれ有し、各吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の平均透過率をAとし、吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波の範囲における平均透過率をBとし、吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲における平均透過率をCとした際に、B/Aが5以上であり、C/Aが5以上であった。
試験例1と同様の方法で、硬化膜(赤外線フィルタ)を形成し、分光、透過率ムラ、面状1および面状2を評価した。結果を以下に記す。
上記表の吸収ピークの欄に、硬化膜(赤外線フィルタ)の吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の帯域を記載した。また、上記表において、領域A1の平均透過率は、7.5~9μmの範囲の吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の帯域の平均透過率である。領域A2の平均透過率は、10~11.5μmの範囲の吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の帯域の平均透過率である。領域Bの平均透過率は、7.5~9μmの範囲の吸収ピーク長波側の半値波長から1μm長波側の範囲の帯域の平均透過率である。
実施例101の赤外線フィルタは、波長9~10μmの光を選択的に透過することができた。
また、グルコースは9~10μmに吸収を有しており、実施例の赤外線フィルタはこの領域の赤外線を透過することができる為、血糖値の検出に用いることができた。このため、実施例の赤外線フィルタを、血糖値センサに組み込むことで、グルコースを精度よく検出することができた。
また、グルコースは9~10μmに吸収を有しており、実施例の赤外線フィルタはこの領域の赤外線を透過することができる為、血糖値の検出に用いることができた。このため、実施例の赤外線フィルタを、血糖値センサに組み込むことで、グルコースを精度よく検出することができた。
実施例101において、光重合開始剤、重合性化合物およびアルカリ可溶性樹脂を、本明細書に記載の化合物を2種以上併用しても同様の効果が得られた。
Claims (14)
- 有機材料を含む赤外線フィルタであって、
波長1~16μmの範囲内に、領域Aと、前記領域Aよりも透過率の高い領域Bとを有し、
前記領域Aと前記領域Bとを、短波長側から長波長側に向かって領域A、領域B、領域Aの順に有するか、あるいは、短波長側から長波長側に向かって領域B、領域A、領域Bの順に有する、赤外線フィルタ。 - 前記領域Aの平均透過率が50%以下である、請求項1に記載の赤外線フィルタ。
- 赤外線フィルタの吸収スペクトルにおいて、波長1~16μmの範囲内に半値幅が2μm以下の吸収ピークを有し、
前記吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲が前記領域Aであり、
前記吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波側の範囲が前記領域Bであり、
前記吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲が前記領域Bである、
請求項1または2に記載の赤外線フィルタ。 - 波長1~16μmの範囲内に前記吸収ピークを2以上有する、請求項3に記載の赤外線フィルタ。
- 波長8.5~10.5μmの範囲内に前記吸収ピークの前記領域Aを有する、請求項3または4に記載の赤外線フィルタ。
- 波長7.5~9.5μmの範囲内に前記吸収ピークの前記領域Aを有する、請求項3または4に記載の赤外線フィルタ。
- 波長9.5~11.5μmの範囲内に前記吸収ピークの前記領域Aを有する、請求項3または4に記載の赤外線フィルタ。
- 波長7.5~11.5μmの範囲内に前記吸収ピークを有し、
波長7.5~11.5μmの範囲内において透過率が50%以下をなす領域が、前記吸収ピークの前記領域Aで構成されている、請求項3または4に記載の赤外線フィルタ。 - Si-O-Si結合およびP-O-P結合から選ばれる少なくとも1種類の結合を有する化合物を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の赤外線フィルタ。
- 赤外線センサ用である、請求項1~9のいずれか1項に記載の赤外線フィルタ。
- 血糖値センサ用である、請求項1~9のいずれか1項に記載の赤外線フィルタ。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載の赤外線フィルタと、前記赤外線フィルタの領域A以外の範囲に極大発光波長を有する光を発生させる光源とを有する赤外線センサ。
- 血糖値センサである、請求項12に記載の赤外線センサ。
- 有機材料を含む赤外線フィルタ用組成物であって、
1μmの膜を形成した際に、波長1~16μmの範囲内に半値幅が2μm以下の吸収ピークを有し、前記吸収ピークの短波側の半値波長から長波側の半値波長までの範囲の平均透過率をAとし、前記吸収ピークの短波側の半値波長から1μm短波の範囲における平均透過率をBとし、前記吸収ピークの長波側の半値波長から1μm長波側の範囲における平均透過率をCとした際に、B/Aが5以上であり、C/Aが5以上である赤外線フィルタ用組成物。
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---|---|---|---|
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