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JP7037568B2 - 樹脂組成物、膜、近赤外線カットフィルタ、赤外線透過フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサおよびカメラモジュール - Google Patents

樹脂組成物、膜、近赤外線カットフィルタ、赤外線透過フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサおよびカメラモジュール Download PDF

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Description

本発明は、樹脂組成物、膜、近赤外線カットフィルタ、赤外線透過フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサおよびカメラモジュールに関する。
ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カメラ機能付き携帯電話などには、カラー画像の固体撮像素子である、CCD(電荷結合素子)や、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)が用いられている。これら固体撮像素子は、その受光部において赤外線に感度を有するシリコンフォトダイオードを使用しているために、視感度補正を行うことが必要であり、それには近赤外線カットフィルタを用いることが多い。
近赤外線カットフィルタに用いられる近赤外線吸収剤として、スクアリリウム化合物などが知られている。例えば、特許文献1~3には、特定のスクアリリウム化合物を含む樹脂組成物を用いて近赤外線カットフィルタなどを製造することが記載されている。
特開2012-8532号公報 特開2014-59550号公報 国際公開WO2014/030628号公報
近赤外線吸収剤として用いられる化合物は、近赤外線遮蔽性に優れることが望まれている。また、本発明者の検討によれば、特許文献1~3に記載されたスクアリリウム化合物を含む樹脂組成物は、得られる膜の耐光性や支持体との密着性が劣ることが分かった。
よって、本発明の目的は、近赤外線遮蔽性、耐光性および密着性に優れた膜を形成できる樹脂組成物を提供することにある。また、膜、近赤外線カットフィルタ、赤外線透過フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサおよびカメラモジュールを提供することにある。
本発明者らは、種々検討した結果、後述する式(1)で表される化合物を含む樹脂組成物を用いることで、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、以下を提供する。
<1> 式(1)で表される化合物と、樹脂とを含む樹脂組成物;
Figure 0007037568000001

式中、AおよびBは、それぞれ独立に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表す;
RaおよびRbは、それぞれ独立に置換基を表し、m1は0~mAの整数を表し、mAは、RaがAに置換可能な最大の整数を表し、m2は0~mBの整数を表し、mBは、RbがBに置換可能な最大の整数を表す;
RaとAとが結合して環を形成してもよく、RbとBとが結合して環を形成してもよく、m1が2以上の場合、m1個のRaのうち2個のRa同士が結合して環を形成してもよく、m2が2以上の場合、m2個のRbのうち2個のRb同士が結合して環を形成してもよい;
およびYは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、YおよびYの少なくとも一方は、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基である;
-X-L-Z-R ・・・式(Y-1)
式(Y-1)中、Xは、-CO-、-CS-、-SO-、-CONH-、-CSNH-または-COO-を表し、
は、アルキレン基またはアリーレン基を表し、
は、-CONRZ1-、-CSNRZ1-、-OCONRZ1-、-NRZ1CONRZ2-、-NRZ1CSNRZ2-、-OCOO-または-NRZ1SO-を表し、
Z1およびRZ2は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、
は、アルキル基またはアリール基を表す;
-X11-L11-X12-L12-Z11 ・・・式(Y-2)
式(Y-2)中、X11は、-CO-、-CS-、-SO-、-CONH-、-CSNH-または-COO-を表し、
11は、単結合、アルキレン基またはアリーレン基を表し、
12は、単結合、-CONRX1-、-CSNRX1-、-OCONRX1-、-NRX1CONRX2-、-NRX1CSNRX2-、-OCOO-、-O-、-CO-、-COO-、-SO-または-SO-を表し、
X1およびRX2は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、
12は、単結合、アルキレン基またはアリーレン基を表し、
11は、式(Z-1)~(Z-6)のいずれかで表される基を表す;
ただし、Z11が式(Z-1)で表される基または式(Z-4)で表される基の場合、L11は、アルキレン基またはアリーレン基を表す;
Figure 0007037568000002

式(Z-1)~式(Z-6)中、波線は、式(Y-2)における結合位置を表す;
式(Z-1)中、Rz11は、アルキル基またはアリール基を表す;
式(Z-2)中、Rz12は、水素原子、-COR100、または-COOR100を表し、R100は、水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、Rz12aは、アルキル基を表し、mzは0~4の整数を表す;
式(Z-3)中、Rz13~Rz16は、それぞれ独立にアルキル基を表し、Rz17は、水素原子、アルキル基または酸素ラジカルを表す;
式(Z-4)中、Rz18およびRz19は、それぞれ独立にアルキル基またはアリール基を表す;
式(Z-6)中、Wは単結合または-CO-を表し、Rz20は、水素原子、アルキル基、アリール基または-COR101を表し、R101は、アルキル基またはアリール基を表す。
<2> 式(1)中、AおよびBの少なくとも一方が、ベンゼン環、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ピリジン環、アズレン環またはこれらの環を含む縮合環である、<1>に記載の樹脂組成物。
<3> 式(1)中、AおよびBの少なくとも一方が、ベンゼン環またはナフタレン環である、<1>に記載の樹脂組成物。
<4> 式(1)で表される化合物は、下記式(2-1)または式(2-2)で表される構造を有する、<1>~<3>のいずれか1つに記載の樹脂組成物;
Figure 0007037568000003

式中、波線は式(1)におけるスクアリン酸部位との結合位置を表し、
は、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、
Rsは、置換基を表し、
n1は0~3の整数を表し、n2は0~5の整数を表し、
Rs11およびRs12は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、
Rs11とRs12、Rs11とRs、Rs12とRsは、互いに結合して環を形成してもよい。
<5> 式(1)で表される化合物は、下記式(2-1a)、式(2-1b)、式(2-1c)または式(2-1d)で表される構造を有する、<1>~<3>のいずれか1つに記載の樹脂組成物;
Figure 0007037568000004

式中、波線は式(1)におけるスクアリン酸部位との結合位置を表し、
は、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、
Rs~Rsは、それぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
Rs13およびRs14は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、
A1~A4は、それぞれ独立に窒素原子を含む環を表す。
<6> 式(1)で表される化合物は、下記式(1a)で表される化合物である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の樹脂組成物;
Figure 0007037568000005

式中、YおよびYは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、YおよびYの少なくとも一方は、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基である;
RsおよびRsはそれぞれ独立に置換基を表す;
n1aおよびn1bはそれぞれ独立に0~3の整数を表す;
Rs21~Rs24は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す;
Rs21とRs22、Rs23とRs24、Rs21とRs、Rs22とRs、Rs23とRs、Rs24とRsは、互いに結合して環を形成してもよい。
<7> さらに架橋性化合物を含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<8> さらに光重合開始剤を含み、架橋性化合物が重合性化合物である<7>に記載の樹脂組成物。
<9> 樹脂が酸基を有する樹脂を含む、<1>~<8>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<10> 更に、式(1)で表される化合物以外の近赤外線吸収色素を含有する、<1>~<9>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<11> <1>~<10>のいずれか1つに記載の樹脂組成物から得られる膜。
<12> <11>に記載の膜を有する、近赤外線カットフィルタ。
<13> <11>に記載の膜を有する、赤外線透過フィルタ。
<14> <11>に記載の膜を含む、固体撮像素子。
<15> <11>に記載の膜を含む、画像表示装置。
<16> <11>に記載の膜を含む、赤外線センサ。
<17> 固体撮像素子と、<12>に記載の近赤外線カットフィルタとを有する、カメラモジュール。
本発明によれば、近赤外線遮蔽性、耐光性および密着性に優れた膜を形成できる樹脂組成物を提供することができる。また、そのような特性を有する膜、近赤外線カットフィルタ、赤外線透過フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、赤外線センサおよびカメラモジュールを提供することができる。
赤外線センサの一実施形態を示す概略図である。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。
本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も露光に含める。また、露光に用いられる光としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルの双方、または、いずれかを表す。
本明細書において、重量平均分子量および数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定でのポリスチレン換算値として定義される。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC-8220GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとして、TOSOH TSKgel Super HZM-HとTOSOH TSKgel Super HZ4000とTOSOH TSKgel Super HZ2000とを連結したカラムを用い、展開溶媒としてテトラヒドロフランを用いることによって求めることができる。
本明細書において、化学式中のMeはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、Buはブチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
本明細書において、「近赤外線」とは、波長700~2500nmの光(電磁波)をいう。
本明細書において、「全固形分」とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
<樹脂組成物>
本発明の樹脂組成物は、後述する式(1)で表される化合物と、樹脂とを含む。
後述する式(1)で表される化合物(以下、スクアリリウム化合物(1)ともいう)は、AおよびBで表される芳香族炭化水素環または芳香族複素環のオルト位に、それぞれ-NH-Yで表される基、および、-NH-Yで表される基を有している。このような構造を有するスクアリリウム化合物(1)を用いることにより、近赤外線遮蔽性、耐光性および密着性に優れた膜を形成できる。このような効果が得られる理由としては、以下によるものであると推測される。
すなわち、このスクアリリウム化合物(1)は、AおよびBで表される芳香族炭化水素環または芳香族複素環のオルト位に、それぞれ-NH-Yで表される基、および、-NH-Yで表される基を有しているので、この-NH-Yで表される基および-NH-Yで表される基における「-NH-」の部位が、芳香族炭化水素環または芳香族複素環のドナー性が向上することにより、スクアリリウム化合物(1)の極大吸収波長をより長波長側にシフトさせることができる。その結果優れた近赤外線遮蔽性を有する膜を形成することができる。
そして、スクアリリウム化合物(1)において、YおよびYの少なくとも一方は、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基であることにより、得られる膜の耐光性および支持体との密着性を向上させることができる。
およびYの少なくとも一方が式(Y-1)で表される基である場合においては、式(Y-1)の「Z」の部位が支持体表面のOH基などと相互作用すると推測される。その結果得られる膜の密着性を向上させることができると推測される。また、スクアリリウム化合物(1)の分子間において、式(Y-1)の「Z」の部位同士が相互作用して、膜中でスクアリリウム化合物(1)同士が相互作用し易くなると推測される。その結果、得られる膜の耐光性を向上させることができる。
また、YおよびYの少なくとも一方が式(Y-2)で表される基である場合においては、式(Y-2)の「Z11」の部位が支持体表面の金属成分などと相互作用すると推測される。その結果得られる膜の密着性を向上させることができる。また、「Z11」の部位が式(Z-2)で表される基、式(Z-3)で表される基、式(Z-5)で表される基、または式(Z-6)で表される基の場合は、光照射によって膜中で発生したラジカルなどを式(Y-2)の「Z11」の部位でトラップできると推測される。その結果、得られる膜の耐光性を向上させることができる。また、「Z11」の部位が式(Z-1)で表される基または式(Z-4)で表される基の場合は、光照射によって膜中に発生した過酸化物などを式(Y-2)の「Z11」の部位で分解できると推測される。その結果、得られる膜の耐光性を向上させることができる。
以下、本発明の樹脂組成物の各成分について説明する。
<<式(1)で表される化合物(スクアリリウム化合物(1))>>
本発明の樹脂組成物は、式(1)で表される化合物(スクアリリウム化合物(1))を含む。スクアリリウム化合物(1)は、極大吸収波長を600~1200nmの範囲に有することが好ましく、700~1000nmの範囲に有することがより好ましい。極大吸収波長を上記範囲に有することで、近赤外線遮蔽性および可視透明性に優れた膜を製造しやすい。スクアリリウム化合物(1)は顔料であってもよく、染料であってもよい。
Figure 0007037568000006

式中、AおよびBは、それぞれ独立に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表す;
RaおよびRbは、それぞれ独立に置換基を表し、m1は0~mAの整数を表し、mAは、RaがAに置換可能な最大の整数を表し、m2は0~mBの整数を表し、mBは、RbがBに置換可能な最大の整数を表す;
RaとAとが結合して環を形成してもよく、RbとBとが結合して環を形成してもよく、m1が2以上の場合、m1個のRaのうち2個のRa同士が結合して環を形成してもよく、m2が2以上の場合、m2個のRbのうち2個のRb同士が結合して環を形成してもよい;
およびYは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、YおよびYの少なくとも一方は、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基である。
式(1)において、AおよびBは、それぞれ独立に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表す。
芳香族炭化水素環の環を構成する炭素数は、6~48が好ましく、6~22がより好ましく、6~12が特に好ましい。芳香族炭化水素環は、単環または縮合環が好ましく、単環または縮合数が2~8の縮合環がより好ましく、単環または縮合数が2~4の縮合環がさらに好ましく、単環または縮合数が2または3の縮合環が特に好ましく、単環または縮合数が2の縮合環が最も好ましい。
芳香族複素環としては、5員環または6員環が好ましい。また、芳香族複素環は、単環または縮合環が好ましく、単環または縮合数が2~8の縮合環がより好ましく、単環または縮合数が2~4の縮合環がさらに好ましく、単環または縮合数が2または3の縮合環が特に好ましく、単環または縮合数が2の縮合環が最も好ましい。芳香族複素環の環を構成するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が例示され、窒素原子、硫黄原子が好ましい。芳香族複素環の環を構成するヘテロ原子の数は、1~3が好ましく、1~2がより好ましい。
式(1)において、AおよびBの少なくとも一方(好ましくはAおよびBの両方)が、ベンゼン環、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ピリジン環、アズレン環またはこれらの環を含む縮合環であることが好ましい。前述の縮合環としては、ナフタレン環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ベンゾイミダゾール環、インドール環、イソインドール環、キノリン環、イソキノリン環、チエノピロール環、ピロロチアゾール環などが挙げられる。本発明において、可視透明性および近赤外線遮蔽性の観点から、AおよびBの少なくとも一方(好ましくはAおよびBの両方)が、ベンゼン環またはナフタレン環であることが好ましく、ベンゼン環であることがより好ましい。
式(1)において、RaおよびRbは、それぞれ独立に置換基を表す。置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、-ORt、-CORt、-COORt、-OCORt、-NRtRt、-NHCORt、-CONRtRt、-NHCONRtRt、-NHCOORt、-SRt、-SORt、-SOORt、-NHSORtまたは-SONRtRtが挙げられる。RtおよびRtは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。RtとRtが結合して環を形成してもよく、Rtおよび/またはRtとAとが結合して環を形成してもよく、Rtおよび/またはRtとBとが結合して環を形成してもよい。なお、-COORtのRtが水素の場合は、水素原子が解離してもよく、塩の状態であってもよい。また、-SOORtのRtが水素原子の場合は、水素原子が解離してもよく、塩の状態であってもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
アルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。
アルケニル基の炭素数は、2~20が好ましく、2~12がより好ましく、2~8が特に好ましい。アルケニル基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。
アルキニル基の炭素数は、2~40が好ましく、2~30がより好ましく、2~25が特に好ましい。アルキニル基は直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。
アリール基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。
ヘテロアリール基は、単環または縮合環が好ましく、単環または縮合数が2~8の縮合環がより好ましく、単環または縮合数が2~4の縮合環がさらに好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子の数は1~3が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましい。ヘテロアリール基は、5員環または6員環が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成する炭素原子の数は3~30が好ましく、3~18がより好ましく、3~12がさらに好ましい。
アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基およびヘテロアリール基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、上述したRaおよびRbで説明した置換基が挙げられる。
式(1)において、RaとAとが結合して環を形成してもよく、RbとBとが結合して環を形成してもよく、m1が2以上の場合、m1個のRaのうち2個のRa同士が結合して環を形成してもよく、m2が2以上の場合、m2個のRbのうち2個のRb同士が結合して環を形成してもよい。上記の環を形成する場合の連結基としては、-CO-、-O-、-NH-、炭素数1~10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、上述した置換基を有していてもよい。
式(1)において、m1は0~mAの整数を表し、mAは、RaがAに置換可能な最大の整数を表し、m2は0~mBの整数を表し、mBは、RbがBに置換可能な最大の整数を表す。例えば、Aがベンゼン環の場合、mAは4となる。また、Aがナフタレン環の場合、mAは6となる。m1およびm2は、それぞれ独立に0~4の整数が好ましく、0~3の整数がより好ましく、1~3の整数が更に好ましく、1または2が特に好ましい。
本発明において、RaおよびRbは、それぞれ独立に-NRtRtであることが好ましい。
RtおよびRtは、それぞれ独立して、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましく、耐光性の観点からアリール基であることにより好ましい。
また、耐光性の観点からRtとRtが結合して環を形成している態様であることも好ましい。RtとRtが結合して形成される環としては、5員環または6員環であることが好ましい。RtとRtとが結合して環を形成する場合の連結基としては、-CO-、-O-、-NH-、炭素数1~10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、上述した置換基を有していてもよい。
また、耐光性の観点から、Rtおよび/またはRtとA(またはB)とが結合して環を形成していることが好ましい。上記の形成される環としては、5員環または6員環であることが好ましい。Rtおよび/またはRtとA(またはB)とが結合して環を形成する場合の連結基としては、-CO-、-O-、-NH-、炭素数1~10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、上述した置換基を有していてもよい。
式(1)において、YおよびYは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、YおよびYの少なくとも一方は、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基である。YおよびYの両方は、それぞれ独立して式(Y-1)で表される基であるか、または、式(Y-2)で表される基であることが好ましい。また、YおよびYの両方が式(Y-1)で表される基であるか、あるいは、式(Y-2)で表される基である場合、YおよびYは同一の構造の基であってもよく、異なる構造の基であってもよい。同一構造の基の場合は、合成工程数が短く済むので製造しやすい。異なる構造の基の場合は、樹脂組成物の保存安定性が良化し、塗布面の荒れが生じにくいという効果が得られる。
また、YおよびYの一方が式(Y-1)で表される基で、他方が式(Y-2)で表される基であることも好ましい。この態様によれば、さらに密着性と耐光性が良化するという効果が得られる。
およびYにおけるアルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。アリール基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。また、アルキル基およびアリール基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。
次に式(Y-1)について説明する。
-X-L-Z-R ・・・式(Y-1)
式(Y-1)において、Xは、-CO-、-CS-、-SO-、-CONH-、-CSNH-または-COO-を表す。Xは、耐光性の観点から-CO-、-CS-、-SO-、-CONH-、-CSNH-が好ましく、-CO-、-CONH-がより好ましい。
式(Y-1)においてLは、アルキレン基またはアリーレン基を表し、溶解性の観点からアルキレン基であることが好ましい。アルキレン基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキレン基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。アリーレン基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。また、アルキレン基およびアリーレン基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。
式(Y-1)において、Zは、-CONRZ1-、-CSNRZ1-、-OCONRZ1-、-NRZ1CONRZ2-、-NRZ1CSNRZ2-、-OCOO-または-NRZ1SO-を表し、RZ1およびRZ2は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。
支持体と相互作用し易く、より優れた密着性が得られやすいという理由から、Zは、-CONRZ1-、-CSNRZ1-、-OCONRZ1-、-NRZ1CONRZ2-、-NRZ1CSNRZ2-、-NRZ1SO-であることが好ましく、-CONRZ1-、-NRZ1CONRZ2-、-NRZ1CSNRZ2-、-NRZ1SO-がより好ましい。
また、スクアリリウム化合物(1)同士が相互作用し易く、より優れた耐光性が得られやすいという理由から、Zは、-CONRZ1-、-CSNRZ1-、-NRZ1CONRZ2-、-NRZ1CSNRZ2-、-NRZ1SO-であることが好ましく、-CONRZ1、-NRZ1CONRZ2-がより好ましい。
また、耐光性および密着性の観点から、RZ1およびRZ2は、それぞれ独立に水素原子またはアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
Z1およびRZ2が表すアルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。また、アルキル基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。RZ1およびRZ2が表すアリール基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。また、アリール基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。
式(Y-1)において、Rは、アルキル基またはアリール基を表す。溶解性の観点からアルキル基であることが好ましい。アルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。アリール基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。また、アルキル基およびアリール基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。
次に式(Y-2)について説明する。
-X11-L11-X12-L12-Z11 ・・・式(Y-2)
式(Y-2)において、X11は、-CO-、-CS-、-SO-、-CONH-、-CSNH-または-COO-を表す。スクアリリウム化合物(1)同士が相互作用し易く、より優れた耐光性が得られやすいという理由から、X11は-CO-、-CS-、-SO-、-CONH-、-CSNH-が好ましく、-CO-、-CONH-がより好ましい。
式(Y-2)において、L11は、単結合、アルキレン基またはアリーレン基を表し、単結合またはアルキレン基であることが好ましい。アルキレン基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキレン基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。アリーレン基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。また、アルキレン基およびアリーレン基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。ただし、式(Y-2)のZ11が(Z-1)で表される基または(Z-4)で表される基の場合、L11は、アルキレン基またはアリーレン基を表す。
式(Y-2)において、X12は、単結合、-CONRX1-、-CSNRX1-、-OCONRX1-、-NRX1CONRX2-、-NRX1CSNRX2-、-OCOO-、-O-、-CO-、-COO-、-SO-または-SO-を表し、RX1およびRX2は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。
X1およびRX2が表すアルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。また、アルキル基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。RX1およびRX2が表すアリール基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。また、アリール基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。
式(Y-2)において、X12は、単結合、-CONRX1-、-OCONRX1-、-O-、-COO-であることが好ましく、単結合、-O-、であることがより好ましい。
式(Y-2)において、L12は、単結合、アルキレン基またはアリーレン基を表し、単結合またはアルキレン基であることが好ましい。アルキレン基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキレン基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。アリーレン基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。また、アルキレン基およびアリーレン基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。
式(Y-2)において、Z11は、式(Z-1)~(Z-6)のいずれかで表される基を表す。
より優れた耐光性が得られやすいという理由から、Z11は、式(Z-1)で表される基、式(Z-2)で表される基、式(Z-3)で表される基、および式(Z-5)で表される基が好ましく、式(Z-1)で表される基、式(Z-2)で表される基、および式(Z-3)で表される基がより好ましく、式(Z-1)で表される基、および式(Z-2)で表される基が更に好ましい。
より優れた密着性が得られやすいという理由から、Z11は、式(Z-1)で表される基、式(Z-2)で表される基、式(Z-3)で表される基、式(Z-4)で表される基および式(Z-6)で表される基が好ましく、式(Z-1)で表される基、式(Z-2)で表される基、および式(Z-3)で表される基がより好ましく、式(Z-1)で表される基、および式(Z-3)で表される基が更に好ましい。
Figure 0007037568000007
式(Z-1)~式(Z-6)において、波線は、式(Y-2)における結合位置を表す。
式(Z-1)において、Rz11は、アルキル基またはアリール基を表し、アルキル基が好ましい。アルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。また、アルキル基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。アリール基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。また、アリール基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。
式(Z-2)において、Rz12は、水素原子、-COR100、または-COOR100を表し、R100は、水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、Rz12aは、アルキル基を表し、mzは0~4の整数を表す。耐光性および密着性の観点からRz12は水素原子であることが好ましい。Rz12aが複数存在する場合は、Rz12aは同一でも異なっていてもよい。
100が表すアルキル基およびアリール基については、Rz11で説明した範囲と同様である。
mzは0~4の整数を表し、0~2の整数が好ましく、1または2がより好ましい。
Rz12aが表すアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~5がより好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましく、分岐がより好ましい。
式(Z-3)において、Rz13~Rz16は、それぞれ独立にアルキル基を表し、Rz17は、水素原子、アルキル基または酸素ラジカル(-O・)を表す。Rz13~Rz17が表すアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~5がより好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖または分岐が好ましい。
式(Z-4)において、Rz18およびRz19は、それぞれ独立にアルキル基またはアリール基を表し、それぞれ独立してアリール基を表すことが好ましい。Rz18およびRz19が表すアルキル基およびアリール基については、Rz11で説明した範囲と同様である。
式(Z-6)において、Wは単結合または-CO-を表し、Rz20は、水素原子、アルキル基、アリール基または-COR101を表し、R101は、アルキル基またはアリール基を表す。Wは、-CO-が好ましい。Rz20は、水素原子、アルキル基または-COR101であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。R101が表すアルキル基およびアリール基については、Rz11で説明した範囲と同様である。
なお、式(1)においてカチオンは、以下のように非局在化して存在している。
Figure 0007037568000008
スクアリリウム化合物(1)は、下記式(2-1)または式(2-2)で表される構造を有することが好ましく、下記式(2-1)で表される構造を有することがより好ましい。
Figure 0007037568000009

式中、波線は式(1)におけるスクアリン酸部位との結合位置を表し、
は、上記式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、
Rsは、置換基を表し、
n1は0~3の整数を表し、n2は0~5の整数を表し、
Rs11およびRs12は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、
Rs11とRs12、Rs11とRs、Rs12とRsは、互いに結合して環を形成してもよい。
が表す式(Y-1)で表される基および式(Y-2)で表される基の好ましい範囲については上述した範囲と同様である。
Rsが表す置換基としては、上述した置換基が挙げられる。
Rs11およびRs12は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、アルキル基またはアリール基であることが好ましく、アリール基であることがより好ましい。アルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8が更に好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。また、アルキル基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。アリール基の炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12が更に好ましい。また、アリール基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。ヘテロアリール基は、単環または縮合環が好ましく、単環または縮合数が2~8の縮合環がより好ましく、単環または縮合数が2~4の縮合環がさらに好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子の数は1~3が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましい。ヘテロアリール基は、5員環または6員環が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成する炭素原子の数は3~30が好ましく、3~18がより好ましく、3~12がさらに好ましい。また、ヘテロアリール基は無置換であってもよく置換基を有していてもよい。置換基としては上述した置換基が挙げられる。
n1は0~3の整数を表し、n2は0~5の整数を表す。n1は0~2の整数が好ましい。n2は0~4の整数が好ましく、0~3の整数がより好ましく。0~2の整数が更に好ましい。
上記式において、Rs11とRs12、Rs11とRs、Rs12とRsは、互いに結合して環を形成してもよい。これらの基同士が結合して形成される環は、5員環または6員環であることが好ましい。これらの基同士が結合して環を形成する場合の連結基としては、-CO-、-O-、-NH-、炭素数1~10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、上述した置換基を有していてもよい。
なお、式(1)におけるスクアリン酸部位との結合位置とは、式(1)における以下の構造との結合位置を意味する。波線は、式(2-1)または式(2-2)で表される構造との結合位置を表す。
Figure 0007037568000010
スクアリリウム化合物(1)は、下記式(2-1a)、式(2-1b)、式(2-1c)または式(2-1d)で表される構造を有することが好ましく、式(2-1a)、式(2-1c)または式(2-1d)で表される構造を有することがより好ましく、より優れた近赤外線遮蔽性が得られやすいという理由から、式(2-1c)または式(2-1d)で表される構造を有することが更に好ましい。
Figure 0007037568000011

式中、波線は式(1)におけるスクアリン酸部位との結合位置を表し、
は、式(Y-1)で表される基また記式(Y-2)で表される基を表し、
Rs~Rsは、それぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
Rs13およびRs14は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、
A1~A4は、それぞれ独立に窒素原子を含む環を表す。
Rs~Rsは、それぞれ独立に水素原子または置換基を表す。置換基としては、上述した置換基が挙げられる。
Rs13およびRs14は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。Rs13およびRs14が表すアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基の詳細については、Rs11およびRs12にて説明した範囲と同様である。
式(2-1a)において、耐光性の観点からRs13およびRs14はそれぞれ独立にアリール基であることが好ましい。
式(2-1b)において、A1は、窒素原子を含む環を表す。A1が表す環は、5員環または6員環であることが好ましい。式(2-1b)で表される構造の具体例としては、式(2-1b1)で表される構造、式(2-1b2)で表される構造が挙げられる。
Figure 0007037568000012
式中、波線は式(1)におけるスクアリン酸部位との結合位置を表し、Yは、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、Rs~Rsは、それぞれ独立に水素原子または置換基を表し、Rs100は、それぞれ独立に水素原子または置換基を表し、mb1は0~2の整数を表し、mb2は0~3の整数を表す。mb1またはmb2が2以上の場合は2個のRs100同士が結合して環を形成してもよい。Rs100が表す置換基としては、上述した置換基が挙げられる。
式(2-1c)において、A2は、窒素原子を含む環を表す。A2が表す環は、5員環または6員環であることが好ましい。A2が表す環としては、式(2-1c1)で表される構造、式(2-1c2)で表される構造が挙げられる。
Figure 0007037568000013
式中、波線は式(1)におけるスクアリン酸部位との結合位置を表し、Yは、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、Rs、Rsは、それぞれ独立に水素原子または置換基を表し、Rs101は、それぞれ独立に水素原子または置換基を表し、mc1は0~2の整数を表し、mc2は0~3の整数を表す。mc1またはmc2が2以上の場合は2個のRs101同士が結合して環を形成してもよい。Rs101が表す置換基としては、上述した置換基が挙げられる。
式(2-1d)において、A3およびA4は、それぞれ独立に窒素原子を含む環を表す。A3およびA4が表す環は、5員環または6員環であることが好ましい。式(2-1d)で表される構造の具体例としては、式(2-1d1)で表される構造、式(2-1d2)で表される構造が挙げられる。
Figure 0007037568000014
式中、波線は式(1)におけるスクアリン酸部位との結合位置を表し、Yは、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、Rsは、水素原子または置換基を表し、Rs102は、それぞれ独立に水素原子または置換基を表し、md1は0~4の整数を表し、md2は0~6の整数を表す。md1またはmd2が2以上の場合は2個のRs102同士が結合して環を形成してもよい。Rs102が表す置換基としては、上述した置換基が挙げられる。
なお、上述したように、式(1)においてカチオンは、非局在化している。したがって、式(2-1a)、式(2-1b)、式(2-1c)、式(2-1d)は、それぞれ、カチオンが非局在化して下記式(2-1a-1)、式(2-1a-2)、式(2-1b-1)、式(2-1b-2)、式(2-1c-1)、式(2-1c-2)、式(2-1d-1)、式(2-1d-2)の構造をとることがあるが、これらは式(2-1a)、式(2-1b)、式(2-1c)、式(2-1d)と同義である。
Figure 0007037568000015
スクアリリウム化合物(1)は、下記式(1a)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007037568000016
式(1a)において、YおよびYは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、YおよびYの少なくとも一方は、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基である。YおよびYの両方は、それぞれ独立して式(Y-1)で表される基であるか、または、式(Y-2)で表される基であることが好ましい。また、YおよびYの両方が式(Y-1)で表される基であるか、あるいは、式(Y-2)で表される基である場合、YおよびYは同一の構造の基であってもよく、異なる構造の基であってもよい。YおよびYが表すアルキル基、アリール基、式(Y-1)で表される基および式(Y-2)で表される基については、式(1)のYおよびYで説明した範囲と同様であり、好ましい範囲も同様である。
式(1a)において、RsおよびRsはそれぞれ独立に置換基を表す。RsおよびRsが表す置換基は、式(1)のRaおよびRbで説明した置換基と同様である。
式(1a)において、n1aおよびn1bはそれぞれ独立に0~3の整数を表し、0~2の整数を表すことが好ましい。
式(1a)において、Rs21~Rs24は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。Rs21~Rs24が表すアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は、式(2-1)、式(2-2)のRs11およびRs12で説明した範囲と同様である。
式(1a)において、Rs21とRs22、Rs23とRs24、Rs21とRs、Rs22とRs、Rs23とRs、Rs24とRsは、互いに結合して環を形成してもよい。上記の環を形成する場合の連結基としては、-CO-、-O-、-NH-、炭素数1~10のアルキレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる2価の連結基が好ましい。連結基としてのアルキレン基は無置換であってもよく、上述した置換基を有していてもよい。
式(1a)の好ましい態様としては以下の態様1~4が挙げられ、態様1~3が好ましく、態様1または2がより好ましい。
(態様1)Rs21とRs22、Rs23とRs24がそれぞれ結合して環を形成している態様。
(態様2)Rs21~Rs24がそれぞれ独立にアリール基である態様。
(態様3)n1aおよびn1bが1以上であり、かつ、Rs21とRs、Rs23とRsがそれぞれ結合して環を形成している態様。
(態様4)n1aおよびn1bが2以上であり、かつ、Rs21とRs、Rs22とRs、Rs23とRsおよびRs24とRsがそれぞれ結合して環を形成している態様。
スクアリリウム化合物(1)の具体例としては、下記に記載の化合物が挙げられるが、これらに限定されない
Figure 0007037568000017

Figure 0007037568000018

Figure 0007037568000019

Figure 0007037568000020

Figure 0007037568000021

Figure 0007037568000022

Figure 0007037568000023

Figure 0007037568000024

Figure 0007037568000025

Figure 0007037568000026

Figure 0007037568000027

Figure 0007037568000028

Figure 0007037568000029

Figure 0007037568000030

Figure 0007037568000031
本発明の樹脂組成物において、スクアリリウム化合物(1)の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対して0.1~70質量%とすることが好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましい。上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。スクアリリウム化合物(1)の含有量が上記範囲であれば近赤外線遮蔽性、耐光性および密着性に優れた膜を形成し易い。本発明の樹脂組成物が、スクアリリウム化合物(1)を2種以上含む場合、それらの合計量が上記範囲内であることが好ましい。
<<樹脂>>
本発明の樹脂組成物は樹脂を含む。樹脂としては、繰り返し単位を有する化合物が挙げられる。樹脂の具体例としては、(メタ)アクリル樹脂、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ホ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、シロキサン樹脂、ウレタ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。環状オレフィン樹脂としては、耐熱性向上の観点からノルボルネン樹脂が好ましく用いることができる。ノルボルネン樹脂の市販品としては、例えば、JSR(株)製のARTONシリーズ(例えば、ARTON F4520)などが挙げられる。ポリイミド樹脂の市販品としては、三菱ガス化学(株)製のネオプリム(登録商標)シリーズ(例えば、C3450)などが挙げられる。エポキシ樹脂としては、例えばフェノール化合物のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂、各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、エポキシ基をもつケイ素化合物とそれ以外のケイ素化合物との縮合物、エポキシ基を持つ重合性不飽和化合物とそれ以外の他の重合性不飽和化合物との共重合体等が挙げられる。また、エポキシ樹脂としては、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)などを用いることもできる。ウレタン樹脂としては、8UH-1006、8UH-1012(大成ファインケミカル(株)製)を用いることもできる。また、樹脂は、国際公開WO2016/088645号公報の実施例に記載された樹脂、特開2017-57265号公報に記載された樹脂、特開2017-32685号公報に記載された樹脂、特開2017-075248号公報に記載された樹脂、特開2017-066240号公報に記載された樹脂を用いることもでき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、樹脂として、フルオレン骨格を有する樹脂を好ましく用いることもできる。フルオレン骨格を有する樹脂としては、下記構造の樹脂が挙げられる。以下の構造式中、Aは、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物およびジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物から選択されるカルボン酸二無水物の残基であり、Mはフェニル基またはベンジル基である。フルオレン骨格を有する樹脂については、米国特許出願公開第2017/0102610号公報の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
Figure 0007037568000032
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。また、エポキシ樹脂の場合、エポキシ樹脂の重量平均分子量(Mw)は、100以上が好ましく、100~2,000,000がより好ましい。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、200以上がより好ましい。
本発明で用いる樹脂は、酸基を有していてもよい。酸基としては、例えば、カルボキシル基、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、カルボキシル基が好ましい。これら酸基は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。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。
酸基を有する樹脂としては、側鎖にカルボキシル基を有するポリマーが好ましい。具体例としては、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、ノボラック樹脂などのアルカリ可溶性フェノール樹脂、側鎖にカルボキシル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樹脂が挙げられる。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、アルカリ可溶性樹脂として好適である。(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。また他のモノマーは、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、例えば、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。なお、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が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/または下記式(ED2)で表される化合物(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に由来する繰り返し単位を含むポリマーであることも好ましい。
Figure 0007037568000033
式(ED1)中、RおよびR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。
Figure 0007037568000034

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、下記式(X)で示される化合物に由来する繰り返し単位を含んでいてもよい。
Figure 0007037568000035

式(X)において、Rは、水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数2~10のアルキレン基を表し、R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。
酸基を有する樹脂については、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、特開2012-198408号公報の段落番号0076~0099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、酸基を有する樹脂は市販品を用いることもできる。例えば、アクリベースFF-426(藤倉化成(株)製)などが挙げられる。
酸基を有する樹脂の酸価は、30~200mgKOH/gが好ましい。下限は、50mgKOH/g以上が好ましく、70mgKOH/g以上がより好ましい。上限は、150mgKOH/g以下が好ましく、120mgKOH/g以下がより好ましい。
酸基を有する樹脂としては、例えば下記構造の樹脂などが挙げられる。以下の構造式中、Meはメチル基を表す。
Figure 0007037568000036
本発明で用いられる樹脂は、架橋性基を有していてもよい。本発明において、架橋性基は、熱、光、またはラジカルの作用により反応して化学結合を形成しうる基を意味する。具体的には、エチレン性不飽和結合を有する基、環状エーテル基、メチロール基、アルコキシシリル基、クロロシリル基などが挙げられる。架橋性基を有する樹脂としては、例えば、架橋性基を有する構成単位を含む樹脂や、上述したエポキシ樹脂などが挙げられる。架橋性基を有する構成単位としては、下記式(A2-1)~(A2-4)などが挙げられる。
Figure 0007037568000037
は、水素原子またはアルキル基を表す。アルキル基の炭素数は、1~5が好ましく、1~3がさらに好ましく、1が特に好ましい。Rは、水素原子またはメチル基が好ましい。
51は、単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-SO-、-NR10-(R10は水素原子あるいはアルキル基を表し、水素原子が好ましい)、または、これらの組み合わせからなる基が挙げられ、アルキレン基、アリーレン基およびアルキレン基の少なくとも1つと-O-との組み合わせからなる基が好ましい。アルキレン基の炭素数は、1~30が好ましく、1~15がより好ましく、1~10がさらに好ましい。アルキレン基は、置換基を有していてもよいが、無置換が好ましい。アルキレン基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよい。また、環状のアルキレン基は、単環、多環のいずれであってもよい。アリーレン基の炭素数は、6~18が好ましく、6~14がより好ましく、6~10がさらに好ましい。
は、架橋性基を表す。架橋性基としては、エチレン性不飽和結合を有する基、環状エーテル基、メチロール基、アルコキシシリル基、クロロ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、環状エーテル基、アルコキシシリル基、クロロシリル基が好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、(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。環状エーテル基としては、エポキシ基(オキシラニル基)、オキセタニル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。エチレン性不飽和結合を有する基は、(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。環状エーテル基は、エポキシ基が好ましい。アルコキシシリル基は、ジアルコキシシリル基、トリアルコキシシリル基が好ましい。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。クロロシリル基としては、モノクロロシリル基、ジクロロシリル基、トリクロロシリル基が挙げられ、ジクロロシリル基、トリクロロシリル基が好ましく、トリクロロシリル基がより好ましい。
架橋性基を含有する樹脂としては、下記構造の樹脂などが挙げられる。以下の構造式中、Meはメチル基を表す。また、架橋性基を含有する樹脂の市販品としては、ダイヤナールNRシリーズ(三菱レイヨン(株)製)、Photomer6173(カルボキシル基含有ポリウレタンアクリレートオリゴマー、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)製)、アクリキュアーRD-F8((株)日本触媒製)などが挙げられる。
Figure 0007037568000038
本発明で用いられる樹脂は、式(A3-1)~(A3-7)で表される繰り返し単位を有する樹脂であることも好ましい。
Figure 0007037568000039
式中、Rは水素原子またはアルキル基を表し、L~Lは各々独立に単結合または2価の連結基を表し、R10~R13は各々独立にアルキル基またはアリール基を表す。R14およびR15は、各々独立に水素原子または置換基を表す。
が表すアルキル基の炭素数は、1~5が好ましく、1~3がさらに好ましく、1が特に好ましい。Rは、水素原子またはメチル基が好ましい。
~Lが表す2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-SO-、-NR10-(R10は水素原子あるいはアルキル基を表し、水素原子が好ましい)、または、これらの組み合わせからなる基が挙げられる。アルキレン基の炭素数は、1~30が好ましく、1~15がより好ましく、1~10がさらに好ましい。アルキレン基は、置換基を有していてもよいが、無置換が好ましい。アルキレン基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよい。また、環状のアルキレン基は、単環、多環のいずれであってもよい。アリーレン基の炭素数は、6~18が好ましく、6~14がより好ましく、6~10がさらに好ましい。
10~R13が表すアルキル基は、直鎖状、分岐状または環状のいずれでもよく、環状が好ましい。アルキル基は置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。アルキル基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましく、1~10がさらに好ましい。R10~R13が表すアリール基の炭素数は6~18が好ましく、6~12がより好ましく、6がさらに好ましい。R10は、環状のアルキル基またはアリール基が好ましい。R11、R12は、直鎖状または分岐状のアルキル基が好ましい。R13は、直鎖状のアルキル基、分岐状のアルキル基、または、アリール基が好ましい。
14およびR15が表す置換基は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ヘテロアリーロキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロアリールチオ基、-NRa1a2、-CORa3、-COORa4、-OCORa5、-NHCORa6、-CONRa7a8、-NHCONRa9a10、-NHCOORa11、-SOa12、-SOORa13、-NHSOa14または-SONRa15a16が挙げられる。Ra1~Ra16は、各々独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、または、ヘテロアリール基を表す。なかでも、R14およびR15の少なくとも一方は、シアノ基または-COORa4を表すことが好ましい。Ra4は、水素原子、アルキル基またはアリール基を表すことが好ましい。
式(A3-7)で表される繰り返し単位を有する樹脂の市販品としては、ARTON F4520(JSR(株)製)などが挙げられる。また、式(A3-7)で表される繰り返し単位を有する樹脂の詳細については、特開2011-100084号公報の段落番号0053~0075、0127~0130の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の樹脂組成物は、分散剤としての樹脂を含むこともできる。特に、本発明の樹脂組成物が顔料を含む場合、分散剤としての樹脂を含むことが好ましい。分散剤は、酸性分散剤(酸性樹脂)、塩基性分散剤(塩基性樹脂)が挙げられる。ここで、酸性分散剤(酸性樹脂)とは、酸基の量が塩基性基の量よりも多い樹脂を表す。酸性分散剤(酸性樹脂)は、酸基の量と塩基性基の量の合計量を100モル%としたときに、酸基の量が70モル%以上を占める樹脂が好ましく、実質的に酸基のみからなる樹脂がより好ましい。酸性分散剤(酸性樹脂)が有する酸基は、カルボキシル基が好ましい。酸性分散剤(酸性樹脂)の酸価は、40~105mgKOH/gが好ましく、50~105mgKOH/gがより好ましく、60~105mgKOH/gがさらに好ましい。また、塩基性分散剤(塩基性樹脂)とは、塩基性基の量が酸基の量よりも多い樹脂を表す。塩基性分散剤(塩基性樹脂)は、酸基の量と塩基性基の量の合計量を100モル%としたときに、塩基性基の量が50モル%を超える樹脂が好ましい。塩基性分散剤が有する塩基性基は、アミノ基であることが好ましい。
分散剤として用いる樹脂は、グラフト共重合体であることも好ましい。グラフト共重合体は、グラフト鎖によって溶剤との親和性を有するために、顔料の分散性、及び、経時後の分散安定性に優れる。グラフト共重合体の詳細は、特開2012-255128号公報の段落番号0025~0094の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
また、本発明において、樹脂として主鎖及び側鎖の少なくとも一方に窒素原子を含むオリゴイミン系分散剤を用いることも好ましい。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を有する構造単位と、原子数40~10,000の側鎖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。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。オリゴイミン系分散剤については、特開2012-255128号公報の段落番号0102~0174の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
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、Disperbyk-111(BYKChemie社製)、ソルスパース76500(日本ルーブリゾール(株)製)などが挙げられる。また、特開2014-130338号公報の段落番号0041~0130に記載された顔料分散剤を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、上述した酸基を有する樹脂などを分散剤として用いることもできる。
樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して1~80質量%であることが好ましい。下限は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上が更に好ましく、20質量%以上が特に好ましい。上限は、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下が更に好ましく、40質量%以下が特に好ましい。
また、酸基を含有する樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して、0.1~50質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、2質量%以上が更に好ましく、3質量%以上が特に好ましい。上限は、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。
また、樹脂として分散剤を含有する場合、分散剤の含有量は、樹脂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、顔料100質量部に対して、1~100質量部が好ましい。上限は、80質量部以下が好ましく、75質量部以下がより好ましい。下限は、2.5質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。
本発明の樹脂組成物は、樹脂を1種類のみ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、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<他の近赤外線吸収色素>>
本発明の樹脂組成物は、上述したスクアリリウム化合物(1)以外の近赤外線吸収色素(他の近赤外線吸収色素)を含有することができる。他の近赤外線吸収色素としては、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、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、クアテリレン化合物、メロシアニン化合物、クロコニウム化合物、オキソノール化合物、ジイモニウム化合物、ジチオール化合物、トリアリールメタン化合物、ピロメテン化合物、アゾメチン化合物、アントラキノン化合物及びジベンゾフラノン化合物から選ばれる少なくとも1種が好ましく、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、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物およびジイモニウム化合物から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、ピロロピロール化合物、シアニン化合物およびスクアリリウム化合物から選ばれる少なくとも1種が更に好ましく、ピロロピロール化合物が特に好ましい。ピロロピロール化合物の具体例としては、下記構造の化合物、特開2009-263614号公報の段落番号0016~0058に記載の化合物、特開2011-68731号公報の段落番号0037~0052に記載の化合物、国際公開WO2015/166873号公報の段落番号0010~0033に記載の化合物などが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。他の近赤外線吸収色素としてのスクアリリウム化合物の具体例としては、下記構造の化合物、特開2011-208101号公報の段落番号0044~0049に記載の化合物、特許第6065169号公報の段落番号0060~0061に記載の化合物、国際公開WO2016/181987号公報の段落番号0040に記載の化合物、特開2015-176046号公報に記載の化合物、国際公開WO2016/190162号公報の段落番号0072に記載の化合物、特開2016-74649号公報の段落番号0196~0228に記載の化合物、特開2017-67963号公報の段落番号0124に記載の化合物などが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。シアニン化合物の具体例としては、特開2009-108267号公報の段落番号0044~0045に記載の化合物、特開2002-194040号公報の段落番号0026~0030に記載の化合物、特開2015-172004号公報に記載の化合物、特開2015-172102号公報に記載の化合物、特開2008-88426号公報に記載の化合物、国際公開WO2016/190162号公報の段落番号0090に記載の化合物などが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。ジイモニウム化合物の具体例としては、例えば、特表2008-528706号公報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。フタロシアニン化合物の具体例としては、例えば、下記構造の化合物、特開2012-77153号公報の段落番号0093に記載の化合物、特開2006-343631号公報に記載のオキシチタニウムフタロシアニン、特開2013-195480号公報の段落番号0013~0029に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。ナフタロシアニン化合物の具体例としては、例えば、特開2012-77153号公報の段落番号0093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。また、他の近赤外線吸収色素としては、特開2016-146619号公報に記載された化合物を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。
Figure 0007037568000040

Figure 0007037568000041
本発明の樹脂組成物が、他の近赤外線吸収色素を含有する場合、他の近赤外線吸収色素の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対して0.1~70質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましい。上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。本発明の樹脂組成物が、他の近赤外線吸収色素を2種以上含む場合、それらの合計量が上記範囲内であることが好ましい。
また、本発明の樹脂組成物は、他の近赤外線吸収色素を実質的に含まない態様とすることもできる。本発明の樹脂組成物が、他の近赤外線吸収色素を実質的に含まないとは、他の近赤外線吸収色素の含有量が樹脂組成物の全固形分に対して0.05質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以下であることがより好ましく、他の近赤外線吸収色素を含有しないことがさらに好ましい。
<<有彩色着色剤>>
本発明の樹脂組成物は、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、極大吸収波長が400~650nmの範囲に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。好ましくは顔料である。
顔料は、有機顔料であることが好ましく、以下のものを挙げることができる。但し本発明は、これらに限定されない。
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 1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,16
9,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279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、トリアリールメタン系、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。
本発明の樹脂組成物が有彩色着色剤を含有する場合、有彩色着色剤の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対して0.1~70質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましい。上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
有彩色着色剤の含有量は、スクアリリウム化合物(1)の100質量部に対し、10~1000質量部が好ましく、50~800質量部がより好ましい。
また、有彩色着色剤とスクアリリウム化合物(1)と上述した他の近赤外線吸収色素との合計量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対して1~80質量%が好ましい。下限は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましい。上限は、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましい。本発明の樹脂組成物が、有彩色着色剤を2種以上含む場合、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
また、本発明の樹脂組成物は、有彩色着色剤を実質的に含有しないことも好ましい。有彩色着色剤を実質的に含有しないとは、有彩色着色剤の含有量が、樹脂組成物の全固形分に対して0.05質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以下であることがより好ましく、有彩色着色剤を含有しないことがさらに好ましい。
<<赤外線を透過させて可視光を遮光する色材>>
本発明の樹脂組成物は、赤外線を透過させて可視光を遮光する色材(以下、可視光を遮光する色材ともいう)を含有することもできる。
本発明において、可視光を遮光する色材は、紫色から赤色の波長領域の光を吸収する色材であることが好ましい。また、本発明において、可視光を遮光する色材は、波長450~650nmの波長領域の光を遮光する色材であることが好ましい。また、可視光を遮光する色材は、波長900~1300nmの光を透過する色材であることが好ましい。
本発明において、可視光を遮光する色材は、以下の(A)および(B)の少なくとも一方の要件を満たすことが好ましい。
(A):2種類以上の有彩色着色剤を含み、2種以上の有彩色着色剤の組み合わせで黒色を形成している。
(B):有機系黒色着色剤を含む。
有彩色着色剤としては、上述したものが挙げられる。有機系黒色着色剤としては、例えば、ビスベンゾフラノン化合物、アゾメチン化合物、ペリレン化合物、アゾ化合物などが挙げられ、ビスベンゾフラノン化合物、ペリレン化合物が好ましい。ビスベンゾフラノン化合物としては、特表2010-534726号公報、特表2012-515233号公報、特表2012-515234号公報、国際公開WO2014/208348号公報、特表2015-525260号公報などに記載の化合物が挙げられ、例えば、BASF社製の「Irgaphor Black」として入手可能である。ペリレン化合物としては、C.I.Pigment Black 31、32などが挙げられる。アゾメチン化合物としては、特開平1-170601号公報、特開平2-34664号公報などに記載の化合物が挙げられ、例えば、大日精化社製の「クロモファインブラックA1103」として入手できる。
2種以上の有彩色着色剤の組み合わせで黒色を形成する場合の、有彩色着色剤の組み合わせとしては、例えば以下が挙げられる。
(1)黄色着色剤、青色着色剤、紫色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
(2)黄色着色剤、青色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
(3)黄色着色剤、紫色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
(4)黄色着色剤および紫色着色剤を含有する態様。
(5)緑色着色剤、青色着色剤、紫色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
(6)紫色着色剤およびオレンジ色着色剤を含有する態様。
(7)緑色着色剤、紫色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
(8)緑色着色剤および赤色着色剤を含有する態様。
本発明の樹脂組成物が、可視光を遮光する色材を含有する場合、可視光を遮光する色材の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましく、20質量%以下がより一層好ましく、15質量%以下が特に好ましい。下限は、例えば、0.1質量%以上とすることができ、0.5質量%以上とすることもできる。
また、本発明の樹脂組成物は、可視光を遮光する色材を実質的に含有しないことも好ましい。可視光を遮光する色材を実質的に含有しないとは、可視光を遮光する色材の含有量が、樹脂組成物の全固形分に対して0.05質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以下であることがより好ましく、可視光を遮光する色材を含有しないことがさらに好ましい。
<<顔料誘導体>>
本発明の樹脂組成物は、顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体としては、顔料の一部分を、酸性基、塩基性基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。顔料誘導体は、分散性及び分散安定性の観点から、酸性基又は塩基性基を有する顔料誘導体を含有することが好ましい。
<<架橋性化合物>>
本発明の樹脂組成物は、架橋性基を有する化合物(架橋性化合物)を含有することができる。架橋性化合物としては、ラジカル、酸、熱により架橋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、環状エーテル基を有する化合物、メチロール基を有する化合物、アルコキシシリル基を有する化合物、クロロシリ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、環状エーテル基、アルコキシシリル基、クロロシリル基の詳細については、上述した樹脂で説明した基が挙げられる。なお、ポリマータイプの架橋性化合物などの繰り返し単位を有する架橋性化合物は樹脂にも該当する。
架橋性化合物は、モノマー、ポリマーのいずれの形態であってもよいがモノマーが好ましい。モノマータイプの架橋性化合物は、分子量が100~3000であることが好ましい。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。また、架橋性化合物は、分子量分布を実質的に有さない化合物であることも好ましい。ここで、分子量分布を実質的に有さないとは、化合物の分散度(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))が、1.0~1.5であることが好ましく、1.0~1.3がより好ましい。
[エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物]
本発明において、架橋性化合物として、エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物を用いることができる。エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物は重合性化合物として用いられる。エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物は、モノマーであることが好ましい。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。エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物は、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。
上記化合物の例としては、特開2013-253224号公報の段落番号0033~0034の記載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。ラジカル重合性化合物としては、エチレンオキシ変性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、NKエステルATM-35E;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、A-DPH-12E;新中村化学工業(株)製)、およびこれらの(メタ)アクリロイル基が、エチレングリコール残基および/またはプロピレングリコール残基を介して結合している構造の化合物が好ましい。またこれらのオリゴマータイプも使用できる。また、特開2013-253224号公報の段落番号0034~0038の記載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、特開2012-208494号公報の段落番号0477(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の段落番号0585)に記載の重合性モノマー等が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、ジグリセリンEO(エチレンオキシド)変性(メタ)アクリレート(市販品としては、M-460;東亞合成製)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学工業(株)製、A-TMMT)、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(日本化薬(株)製、KAYARAD HDDA)も好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。例えば、RP-1040(日本化薬(株)製)などが挙げられる。
エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物は、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基等の酸基を有していてもよい。市販品としては、例えば、アロニックスM-305、M-510、M-520(以上、東亞合成(株)製)などが挙げられる。このような化合物の酸価としては、0.1~40mgKOH/gが好ましい。下限は5mgKOH/g以上がより好ましい。上限は、30mgKOH/g以下がより好ましい。
エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物は、カプロラクトン構造を有する化合物であることも好ましい態様である。カプロラクトン構造を有する化合物は、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、DPCA-30、DPCA-60、DPCA-120等が挙げられる。カプロラクトン構造を有する化合物については、特開2013-253224号公報の段落番号0042~0045の記載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。
エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物は、さらにアルキレンオキシ基を有する化合物であることも好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基とアルキレンオキシ基とを有する化合物は、エチレン性不飽和結合を有する基と、エチレンオキシ基および/またはプロピレンオキシ基を有する化合物であることが好ましく、エチレン性不飽和結合を有する基とエチレンオキシ基とを有する化合物であることがより好ましく、エチレンオキシ基を4~20個有する3~6官能(メタ)アクリレート化合物であることがさらに好ましい。市販品としては、例えばサートマー社製のエチレンオキシ基を4個有する4官能(メタ)アクリレートであるSR-494、イソブチレンオキシ基を3個有する3官能(メタ)アクリレートであるKAYARAD TPA-330などが挙げられる。
エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物としては、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号公報に記載されたエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物も好適である。また、特開昭63-277653号公報、特開昭63-260909号公報、特開平1-105238号公報に記載された分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有するラジカル重合性化合物を用いることも好ましい。市販品としては、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))製などが挙げられる。また、ラジカル重合性化合物としては、8UH-1006、8UH-1012(以上、大成ファインケミカル(株)製)、ライトアクリレートPOB-A0(共栄社化学(株)製)などを用いることも好ましい。
また、エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物としては、特開2017-48367号公報、特許第6057891号公報、特許第6031807号公報に記載されている化合物を用いることもできる。
また、エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物としては、8UH-1006、8UH-1012(以上、大成ファインケミカル(株)製)、ライトアクリレートPOB-A0(共栄社化学(株)製)などを用いることも好ましい。
[環状エーテル基を有する化合物]
本発明では、架橋性化合物として、環状エーテル基を有する化合物を用いることもできる。環状エーテル基としては、エポキシ基、オキセタニル基などが挙げられ、エポキシ基が好ましい。環状エーテル基を有する化合物としては、単官能または多官能グリシジルエーテル化合物や、多官能脂肪族グリシジルエーテル化合物などが挙げられる。環状エーテル基を有する化合物については、特開2009-265518号公報の段落0045等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
環状エーテル基を有する化合物の市販品としては、例えば、特開2012-155288号公報の段落番号0191等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、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)等の多官能脂肪族グリシジルエーテル化合物が挙げられる。これらは低塩素品であるが、低塩素品ではないEX-212、EX-214、EX-216、EX-321、EX-850なども同様に使用できる。その他にも、ADEKA RESIN EP-4000S、EP-4003S、EP-4010S、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、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、PB 4700(以上、(株)ダイセル製)、サイクロマーP ACA 200M、ACA 230AA、ACA Z250、ACA Z251、ACA Z300、ACA Z320(以上、(株)ダイセル製)、JER-157S65、JER-152、JER-154、JER-157S70(以上、三菱化学(株)製)、アロンオキセタンOXT-121、OXT-221、OX-SQ、PNOX(以上、東亞合成(株)製)を用いることができる。
[アルコキシシリル基を有する化合物、クロロシリル基を有する化合物]
本発明では、架橋性化合物として、アルコキシシリル基を有する化合物やクロロシリル基を有する化合物を用いることもできる。具体例としては、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、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、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、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジクロロ(メチル)フェニルシラン、ジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロシランなどが挙げられる。市販品としては、信越シリコーン社製のKBM-13、KBM-22、KBM-103、KBE-13、KBE-22、KBE-103、KBM-3033、KBE-3033、KBM-3063、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などが挙げられる。
架橋性化合物の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して、1~90質量%が好ましい。下限は、2質量%以上が好ましく、5質量%以上が更に好ましい。上限は、80質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましく、50質量%以下が更に好ましく、40質量%以下がより一層好ましく、30質量%以下が更に一層好ましく、20質量%以下が特に好ましい。架橋性化合物は、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、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<光重合開始剤>>
本発明の樹脂組成物は、架橋性化合物として重合性化合物を用いる場合、光重合開始剤を更に含有することが好ましい。光重合開始剤としては、重合性化合物の重合反応を開始する能力を有する限り、特に制限はなく、公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができる。光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。
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化合物、オキサジアゾール骨格を有する化合物など)、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、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物などが挙げられる。光重合開始剤は、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、ホ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、トリアリー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、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体、ハロメチルオキサジアゾール化合物および3-アリール置換クマリン化合物が好ましく、オキシム化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、および、アシルホスフィン化合物から選ばれる化合物がより好ましく、オキシム化合物が更に好ましい。光重合開始剤としては、特開2014-130173号公報の段落0065~0111の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
α-ヒドロキシケトン化合物の市販品としては、IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959、IRGACURE-127(以上、BASF社製)などが挙げられる。α-アミノケトン化合物の市販品としては、IRGACURE-907、IRGACURE-369、IRGACURE-379、及び、IRGACURE-379EG(以上、BASF社製)などが挙げられる。アシルホスフィン化合物の市販品としては、IRGACURE-819、DAROCUR-TPO(以上、BASF社製)などが挙げられる。
オキシム化合物としては、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-80068号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653-1660)に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156-162)に記載の化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202-232)に記載の化合物、特開2000-66385号公報に記載の化合物、特開2000-80068号公報に記載の化合物、特表2004-534797号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、特開2017-19766号公報に記載の化合物、特許第6065596号公報に記載の化合物、国際公開WO2015/152153号公報に記載の化合物、国際公開WO2017/051680公報に記載の化合物などがあげられる。オキシム化合物の具体例としては、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。市販品としては、IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上、BASF社製)、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカオプトマーN-1919((株)ADEKA製、特開2012-14052号公報に記載の光重合開始剤2)が挙げられる。また、オキシム化合物としては、着色性が無い化合物や、透明性が高く変色し難い化合物を用いることも好ましい。市販品としては、アデカアークルズNCI-730、NCI-831、NCI-930(以上、(株)ADEKA製)などが挙げられる。
本発明において、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号公報に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。
本発明において、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号公報に記載の化合物、特表2014-500852号公報に記載の化合物24、36~40、特開2013-164471号公報に記載の化合物(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。
本発明において、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、特許第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、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WO2015/036910号公報に記載されるOE-01~OE-75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ない。
Figure 0007037568000042

Figure 0007037568000043
オキシム化合物は、波長350~500nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物が好ましく、波長360~480nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物がより好ましい。また、オキシム化合物の波長365nm又は波長405nmにおけるモル吸光係数は、感度の観点から、高いことが好ましく、1,000~300,000であることがより好ましく、2,000~300,000であることが更に好ましく、5,000~200,000であることが特に好ましい。化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、分光光度計(Varian社製Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
本発明は、光重合開始剤として、2官能あるいは3官能以上の光重合開始剤を用いてもよい。そのような光重合開始剤の具体例としては、特表2010-527339号公報、特表2011-524436号公報、国際公開WO2015/004565号公報、特表2016-532675号公報の段落番号0417~0412、国際公開WO2017/033680号公報の段落番号0039~0055に記載されているオキシム化合物の2量体や、特表2013-522445号公報に記載されている化合物(E)および化合物(G)、国際公開WO2016/034963号公報に記載されているCmpd1~7などが挙げられる。
光重合開始剤は、オキシム化合物とα-アミノケトン化合物とを含むことも好ましい。両者を併用することで、現像性が向上し、矩形性に優れたパターンを形成しやすい。オキシム化合物とα-アミノケトン化合物とを併用する場合、オキシム化合物100質量部に対して、α-アミノケトン化合物を50~600質量部用いることが好ましく、150~400質量部がより好ましい。
光重合開始剤の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対し0.1~50質量%が好ましく、0.5~30質量%がより好ましく、0.5~20質量%が更に好ましい。本発明の樹脂組成物は、光重合開始剤を1種類のみ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、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<酸発生剤>>
本発明の樹脂組成物は、酸発生剤を含有することができる。特に、架橋性化合物として、環状エーテル基を有する化合物など、カチオン重合性化合物を含有する場合、酸発生剤を含有することが好ましい。酸発生剤は、光照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤)が好ましい。酸発生剤としては、光照射により分解して酸を発生する、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩などのオニウム塩化合物、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、オルト-ニトロベンジルスルホネート等のスルホネート化合物などを挙げることができる。酸発生剤の種類、具体的化合物、および好ましい例としては、特開2008-13646号公報の段落番号0066~0122に記載の化合物などを挙げることができ、これらを本発明にも適用することができる。
本発明に使用しうる酸発生剤として好ましい化合物は、下記式(b1)、(b2)、(b3)で表される化合物を挙げることができる。
Figure 0007037568000044
式(b1)において、R201、R202、及びR203は、各々独立に有機基を表す。Xは、非求核性アニオンを表し、好ましくはスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、BF 、PF およびSbF であり、より好ましくはBF 、PF およびSbF である。
酸発生剤の市販品としては、WPAG-469(和光純薬(社)製)、CPI-100P(サンアプロ(株)製)などが挙げられる。
酸発生剤の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し0.1~50質量%が好ましく、0.5~30質量%がより好ましく、0.5~20質量%が更に好ましい。本発明の樹脂組成物は、酸発生剤を1種類のみ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、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<架橋助剤>>
本発明の樹脂組成物は、架橋性化合物の反応を促進させることなどを目的として、架橋助剤を含むことが好ましい。架橋助剤としては、多官能チオール、アルコール、アミンおよびカルボン酸から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
架橋助剤としての多官能チオールとしては、分子内に2個以上のチオール基を有する化合物が挙げられる。多官能チオールは、2級のアルカンチオール類であることが好ましく、特に下記式(T1)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
式(T1)
Figure 0007037568000045

式(T1)中、nは2~4の整数を表し、Lは2~4価の連結基を表す。
式(T1)において、連結基Lは炭素数2~12の脂肪族基であることが好ましく、nが2であり、Lが炭素数2~12のアルキレン基であることが特に好ましい。多官能チオールの具体例としては、下記の構造式(T2)~(T4)で表される化合物が挙げられ、式(T2)で表される化合物が特に好ましい。多官能チオールは1種または複数種組み合わせて使用することが可能である。
Figure 0007037568000046
架橋助剤としてのアミンとしては、多価アミンが好ましく、ジアミンがより好ましい。例えば、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、ポリエチレンイミンなどが挙げられる。
架橋助剤としてのアルコールとしては、多価アルコールが好ましく、ジオールがより好ましい。例えば、ポリエーテルジオール化合物、ポリエステルジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物等が挙げられる。アルコールの具体例について、例えば、特開2013-253224号公報の段落番号0128~0163、0172の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
架橋助剤としてのカルボン酸としては、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸(無水物)、マレイン酸、フタル酸、トリメリット酸などが挙げられる。また、特開2017-036379号公報に記載のカルボキシ基含有エポキシ硬化剤を用いることもできる。
架橋助剤の含有量は、架橋性化合物の100質量部に対し1~1000質量部が好ましく、より好ましくは1~500質量部であり、さらに好ましくは1~200質量部である。本発明の樹脂組成物は、架橋助剤を1種類のみ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、それの合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<触媒>>
本発明の樹脂組成物は、触媒をさらに含有することができる。特に、架橋性化合物として、アルコキシシリル基や、クロロシリル基を有する化合物を用いた場合、触媒を含有させることが好ましい。この態様によれば、ゾルゲル反応が促進されて、より強固な膜が得られやすい。触媒としては、酸触媒、塩基触媒などが挙げられる。酸触媒としては、塩酸、硝酸、硫酸、亜硫酸、硫化水素、過塩素酸、過酸化水素、炭酸、蟻酸や酢酸等のカルボン酸、RCOOHで示される構造式のRを他元素または置換基によって置換した置換カルボン酸、ベンゼンスルホン酸などのスルホン酸、リン酸などが挙げられる。さらに、塩化アルミニウム、アルミニウムアセチルアセトナート、塩化亜鉛、塩化スズ、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、ヨードトリメチルシランなどのルイス酸を用いてもよい。また塩基触媒としては、アンモニア水などのアンモニア性塩基化合物、エチルアミンやアニリンなどの有機アミンなどが挙げられる。また、触媒は、特開2013-201007号公報の段落番号0070~0076に記載の触媒を用いることもできる。
触媒の含有量は、架橋性化合物の100質量部に対し0.1~100質量部が好ましく、より好ましくは0.1~50質量部であり、さらに好ましくは0.1~20質量部である。本発明の樹脂組成物は、触媒を1種類のみ含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。触媒を2種類以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<溶剤>>
本発明の樹脂組成物は、溶剤を含有することができる。溶剤としては、水、有機溶剤が挙げられる。溶剤は、各成分の溶解性や樹脂組成物の塗布性を満足すれば基本的には特に制限はなく、樹脂組成物の塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。
有機溶剤の例としては、例えば、エステル類、エーテル類、ケトン類、芳香族炭化水素類などが挙げられる。これらの詳細については、国際公開WO2015/166779号公報の段落番号0223を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、環状アルキル基が置換したエステル系溶剤、環状アルキル基が置換したケトン系溶剤を好ましく用いることもできる。有機溶剤の具体例としては、ジクロロメタン、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、酢酸シクロヘキシル、シクロペンタノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが挙げられる。本発明において有機溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドも溶解性向上の観点から好ましい。ただし溶剤としての芳香族炭化水素類(ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等)は、環境面等の理由により低減したほうがよい場合がある。例えば、有機溶剤全量に対して、50質量ppm(parts per million)以下とすることもでき、10質量ppm以下とすることもでき、1質量ppm以下とすることもできる。
本発明においては、金属含有量の少ない溶剤を用いることが好ましく、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)レベルの溶剤を用いてもよく、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ろ過を挙げることができる。ろ過に用いるフィルタのフィルタ孔径としては、10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、3μm以下が更に好ましい。フィルタの材質は、ポリテトラフロロエチレン、ポリエチレンまたはナイロンが好ましい。
溶剤は、異性体(原子数が同じであるが構造が異なる化合物)が含まれていてもよい。また、異性体は、1種のみが含まれていてもよいし、複数種含まれていてもよい。
本発明において、有機溶剤は、過酸化物の含有率が0.8mmol/L以下であることが好ましく、過酸化物を実質的に含まないことがより好ましい。
溶剤の含有量は、樹脂組成物の全量に対し、10~90質量%であることが好ましく、20~80質量%であることがより好ましく、25~75質量%であることが更に好ましい。
<<重合禁止剤>>
本発明の樹脂組成物は、重合禁止剤を含有することができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、p-メトキシフェノール、ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ピロガロール、tert-ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、N-ニトロソフェニルヒドロキシアミン塩(アンモニウム塩、第一セリウム塩等)が挙げられる。中でも、p-メトキシフェノールが好ましい。重合禁止剤の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して、0.01~5質量%が好ましい。
<<界面活性剤>>
本発明の樹脂組成物は、界面活性剤を含有することができる。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用することができる。界面活性剤は、国際公開WO2015/166779号公報の段落番号0238~0245を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明において、界面活性剤は、フッ素系界面活性剤であることが好ましい。本発明の樹脂組成物にフッ素系界面活性剤を含有させることで液特性(特に、流動性)がより向上し、省液性をより改善することができる。また、厚みムラの小さい膜を形成することもできる。
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3~40質量%が好適であり、より好ましくは5~30質量%であり、特に好ましくは7~25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的である。
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F171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780、EXP、MFS-330(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、FC431、FC171(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC-1068、SC-381、SC-383、S-393、KH-40(以上、旭硝子(株)製)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上、OMNOVA社製)等が挙げられる。
また、フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を含有する官能基を持つ分子構造で、熱を加えるとフッ素原子を含有する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。このようなフッ素系界面活性剤としては、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が挙げられる。
また、フッ素系界面活性剤は、フッ素化アルキル基またはフッ素化アルキレンエーテル基を有するフッ素原子含有ビニルエーテル化合物と、親水性のビニルエーテル化合物との重合体を用いることも好ましい。このようなフッ素系界面活性剤は、特開2016-216602号公報の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
フッ素系界面活性剤は、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。
Figure 0007037568000047

上記の化合物の重量平均分子量は、好ましくは3,000~50,000であり、例えば、14,000である。上記の化合物中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
また、フッ素系界面活性剤は、エチレン性不飽和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および段落番号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。
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、グリセロールエトキシレート等)、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、プルロニックL10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF社製)、テトロニック304、701、704、901、904、150R1(BASF社製)、ソルスパース20000(日本ルーブリゾール(株)製)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(和光純薬工業(株)製)、パイオニンD-6112、D-6112-W、D-6315(竹本油脂(株)製)、オルフィンE1010、サーフィノール104、400、440(日信化学工業(株)製)などが挙げられる。
カチオン系界面活性剤としては、オルガノシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社化学(株)製)、W001(裕商(株)製)等が挙げられる。
アニオン系界面活性剤として具体的には、W004、W005、W017(裕商(株)製)、サンデットBL(三洋化成(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、トーレシリコーンDC3PA、トーレシリコーンSH7PA、トーレシリコーンDC11PA、トーレシリコーンSH21PA、トーレシリコーンSH28PA、トーレシリコーンSH29PA、トーレシリコーンSH30PA、トーレシリコーンSH8400(以上、東レ・ダウコーニング(株)製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、KP-341、KF6001、KF6002(以上、信越シリコーン株式会社製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上、ビックケミー社製)等が挙げられる。
界面活性剤の含有量は、樹脂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、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<紫外線吸収剤>>
本発明の樹脂組成物は、紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤としては、共役ジエン化合物、アミノブタジエン化合物、メチルジベンゾイル化合物、クマリン化合物、サリシレート化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、アクリロニトリル化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物などを用いることができる。これらの詳細については、特開2012-208374号公報の段落番号0052~0072、特開2013-68814号公報の段落番号0317~0334の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。共役ジエン化合物の市販品としては、例えば、UV-503(大東化学(株)製)などが挙げられる。また、ベンゾトリアゾール化合物としてはミヨシ油脂製のMYUAシリーズ(化学工業日報、2016年2月1日)を用いてもよい。紫外線吸収剤の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.01~5質量%がより好ましい。
<<酸化防止剤>>
本発明の樹脂組成物は、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る。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。フェノール性水酸基に隣接する部位(オルト位)に置換基を有する化合物が好ましい。前述の置換基としては炭素数1~22の置換又は無置換のアルキル基が好ましい。また、酸化防止剤は、同一分子内にフェノール基と亜リン酸エステル基を有する化合物も好ましい。また、酸化防止剤は、リン系酸化防止剤も好適に使用することができる。リン系酸化防止剤としてはトリス[2-[[2,4,8,10-テトラキス(1,1-ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、トリス[2-[(4,6,9,11-テトラ-tert-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-2-イル)オキシ]エチル]アミン、亜リン酸エチルビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)などが挙げられる。酸化防止剤の市販品としては、例えば、アデカスタブ AO-20、アデカスタブ AO-30、アデカスタブ AO-40、アデカスタブ AO-50、アデカスタブ AO-50F、アデカスタブ AO-60、アデカスタブ AO-60G、アデカスタブ AO-80、アデカスタブ AO-330(以上、(株)ADEKA)などが挙げられる。また、酸化防止剤として、国際公開WO17/006600号公報に記載された多官能ヒンダードアミン酸化防止剤を用いることもできる。
酸化防止剤の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対して、0.01~20質量%であることが好ましく、0.3~15質量%であることがより好ましい。酸化防止剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<その他成分>>
本発明の樹脂組成物は、必要に応じて、増感剤、硬化促進剤、フィラー、熱硬化促進剤、可塑剤及びその他の助剤類(例えば、導電性粒子、充填剤、消泡剤、難燃剤、レベリング剤、剥離促進剤、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)を含有してもよい。これらの成分を適宜含有させることにより、膜物性などの性質を調整することができる。これらの成分は、例えば、特開2012-003225号公報の段落番号0183以降(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の段落番号0237)の記載、特開2008-250074号公報の段落番号0101~0104、0107~0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、本発明の樹脂組成物は、必要に応じて、潜在酸化防止剤を含有してもよい。潜在酸化防止剤としては、酸化防止剤として機能する部位が保護基で保護された化合物であって、100~250℃で加熱するか、又は酸/塩基触媒存在下で80~200℃で加熱することにより保護基が脱離して酸化防止剤として機能する化合物が挙げられる。潜在酸化防止剤としては、国際公開WO2014/021023号公報、国際公開WO2017/030005号公報、特開2017-008219号公報に記載された化合物が挙げられる。市販品としては、アデカアークルズGPA-5001((株)ADEKA製)等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物の粘度(23℃)は、例えば、塗布により膜を形成する場合、1~100mPa・sであることが好ましい。下限は、2mPa・s以上がより好ましく、3mPa・s以上がさらに好ましい。上限は、50mPa・s以下がより好ましく、30mPa・s以下がさらに好ましく、15mPa・s以下が特に好ましい。
本発明の樹脂組成物の収容容器としては、特に限定はなく、公知の収容容器を用いることができる。また、収容容器として、原材料や樹脂組成物中への不純物混入を抑制することを目的に、容器内壁を6種6層の樹脂で構成する多層ボトルや6種の樹脂を7層構造にしたボトルを使用することも好ましい。このような容器としては例えば特開2015-123351号公報に記載の容器が挙げられる。
本発明の樹脂組成物の用途は、特に限定されない。例えば、近赤外線カットフィルタなどの形成に好ましく用いることができる。また、本発明の樹脂組成物において、さらに、可視光を遮光する色材を含有させることで、特定の波長以上の近赤外線のみを透過可能な赤外線透過フィルタを形成することもできる。したがって、本発明の樹脂組成物は、赤外線透過フィルタなどの形成に好ましく用いることもできる。
<樹脂組成物の調製方法>
本発明の樹脂組成物は、前述の成分を混合して調製できる。樹脂組成物の調製に際しては、全成分を同時に溶剤に溶解または分散して樹脂組成物を調製してもよいし、必要に応じては、各成分を適宜配合した2つ以上の溶液または分散液をあらかじめ調製し、使用時(塗布時)にこれらを混合して樹脂組成物として調製してもよい。
また、本発明の樹脂組成物が顔料などの粒子を含む場合は、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において、粒子の分散に用いる機械力としては、圧縮、圧搾、衝撃、剪断、キャビテーションなどが挙げられる。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。また、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が好ましい。また、粒子を分散させるプロセスおよび分散機は、「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に記載のプロセスおよび分散機を好適に使用出来る。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にて粒子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号公報の記載を参酌できる。
樹脂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、樹脂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フィルタ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、超高分子量のポリオレフィン樹脂を含む)等の素材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程度であり、さらに好ましくは0.05~0.5μm程度である。フィルタの孔径が上記範囲であれば、微細な異物を確実に除去できる。また、ファイバ状のろ材を用いることも好ましい。ファイバ状のろ材としては、例えばポリプロピレンファイバ、ナイロンファイバ、グラスファイバ等が挙げられる。具体的には、ロキテクノ社製のSBPタイプシリーズ(SBP008など)、TPRタイプシリーズ(TPR002、TPR005など)、SHPXタイプシリーズ(SHPX003など)のフィルタカートリッジが挙げられる。
フィルタを使用する際、異なるフィルタ(例えば、第1のフィルタと第2のフィルタなど)を組み合わせてもよい。その際、各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(DFA4201NIEY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)または株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択することができる。
第2のフィルタは、第1のフィルタと同様の素材等で形成されたものを使用することができる。
また、第1のフィルタでのろ過は、分散液のみに対して行い、他の成分を混合した後で、第2のフィルタでろ過を行ってもよい。
<膜、近赤外線カットフィルタ、赤外線透過フィルタ>
本発明の膜は、上述した本発明の樹脂組成物を用いてなるものである。本発明の膜は、近赤外線カットフィルタや、赤外線透過フィルタなどに好ましく用いることができる。本発明の膜は、パターンを有していてもよく、パターンを有さない膜(平坦膜)であってもよい。
本発明の膜は、支持体上に積層した状態で用いてもよく、支持体から剥離して用いてもよい。支持体としては、シリコンなどの半導体基材や、透明基材が挙げられる。透明基材は、少なくとも可視光を透過できる材料で構成されたものであれば特に限定されない。例えば、ガラス、結晶、樹脂などの材質で構成された基材が挙げられる。透明基材の材質としてはガラスが好ましい。すなわち、透明基材はガラス基材であることが好ましい。ガラスとしては、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、銅含有ガラスなどが挙げられる。銅含有ガラスとしては、銅を含有するリン酸塩ガラス、銅を含有するフツリン酸塩ガラスなどが挙げられる。銅を含有するガラスの市販品としては、NF-50(AGCテクノグラス(株)製)等が挙げられる。結晶としては、例えば、水晶、ニオブ酸リチウム、サファイヤ等が挙げられる。樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等が挙げられる。また、支持体と本発明の膜との密着性を高めるため、支持体の表面には下地層などが設けられていてもよい。
本発明の膜を近赤外線カットフィルタとして用いる場合は、本発明の膜は700~1200nmの範囲に極大吸収波長を有することが好ましい。また、波長400~550nmの平均透過率が70%以上であることが好ましく、80%以上がより好ましく、85%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。また、波長400~550nmの全ての範囲での透過率が70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。また、波長700~1000nmの範囲の少なくとも1点での透過率が20%以下であることが好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましい。
本発明の膜は、有彩色着色剤を含むカラーフィルタと組み合わせて用いることもできる。カラーフィルタは、有彩色着色剤を含む着色組成物を用いて製造できる。有彩色着色剤としては、上述した有彩色着色剤が挙げられる。着色組成物は、樹脂、架橋性化合物、光重合開始剤、界面活性剤、溶剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤などをさらに含有することができる。これらの詳細については、上述した材料が挙げられ、これらを用いることができる。
本発明の膜を近赤外線カットフィルタとして用い、かつ、本発明の膜をカラーフィルタと組み合わせて用いる場合、本発明の膜の光路上にカラーフィルタが配置されていることが好ましい。例えば、本発明の膜とカラーフィルタとを積層して積層体として用いることができる。積層体においては、本発明の膜とカラーフィルタとは、両者が厚み方向で隣接していてもよく、隣接していなくてもよい。本発明の膜とカラーフィルタとが厚み方向で隣接していない場合は、カラーフィルタが形成された支持体とは別の支持体に、本発明の膜が形成されていてもよく、本発明の膜とカラーフィルタとの間に、固体撮像素子を構成する他の部材(例えば、マイクロレンズ、平坦化層など)が介在していてもよい。
本発明の膜の厚さは、目的に応じて適宜調整できる。膜厚は、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下がさらに好ましい。膜厚の下限は、0.1μm以上が好ましく、0.2μm以上がより好ましく、0.3μm以上が更に好ましい。
また、本発明の近赤外線カットフィルタは、本発明の膜を含む。本発明の近赤外線カットフィルタは、700~1200nmの範囲に極大吸収波長を有することが好ましい。また、波長400~550nmの平均透過率は70%以上であることが好ましく、80%以上がより好ましく、85%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。また、波長400~550nmの全ての範囲での透過率が70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。また、波長700~1000nmの範囲の少なくとも1点での透過率が20%以下であることが好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましい。
本発明の近赤外線カットフィルタは、本発明の膜の他に、さらに、誘電体多層膜、紫外線吸収層などを有していてもよい。本発明の近赤外線カットフィルタが、本発明の膜の他にさらに、誘電体多層膜を有することで、視野角が広く、近赤外線遮蔽性に優れた近赤外線カットフィルタが得られやすい。また、本発明の近赤外線カットフィルタが、本発明の膜の他にさらに、紫外線吸収層を有することで、紫外線遮蔽性に優れた近赤外線カットフィルタとすることができる。紫外線吸収層としては、例えば、国際公開WO2015/099060号公報の段落番号0040~0070、0119~0145に記載の吸収層を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。誘電体多層膜としては、特開2014-41318号公報の段落番号0255~0259の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
また、本発明の赤外線透過フィルタは、本発明の膜を含む。赤外線透過フィルタとしては、例えば、可視光を遮光し、波長900nm以上の光を透過するフィルタが挙げられる。具体的な一例として、波長400~830nmの範囲の光に対する透過率の最大値が20%以下であり、波長1000~1300nmの範囲の光対する透過率の最小値が80%以上である分光特性を有するフィルタが挙げられる。
なお、本発明において、近赤外線カットフィルタとは、可視領域の波長の光(可視光)を透過させ、近赤外領域の波長の光(近赤外線)の少なくとも一部を遮光するフィルタを意味する。近赤外線カットフィルタは、可視領域の波長の光をすべて透過させるものであってもよく、可視領域の波長の光のうち、特定の波長領域の光を透過させ、特定の波長領域の光を遮光するものであってもよい。また、本発明において、カラーフィルタとは、可視領域の波長の光のうち、特定の波長領域の光を透過させ、特定の波長領域の光を遮光するフィルタを意味する。また、本発明において、赤外線透過フィルタとは、可視光を遮光し、近赤外線の少なくとも一部を透過させるフィルタを意味する。
本発明の膜、近赤外線カットフィルタおよび赤外線透過フィルタは、CCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化膜半導体)などの固体撮像素子や、赤外線センサ、画像表示装置などの各種装置に用いることができる。
<膜の製造方法>
次に、本発明の膜の製造方法について説明する。本発明の膜は、本発明の樹脂組成物を塗布する工程を経て製造できる。
本発明の膜の製造方法において、本発明の樹脂組成物は支持体上に塗布することが好ましい。支持体としては、シリコンなどの半導体基材や上述した透明基材が挙げられる。これらの基材には、有機膜や無機膜などが形成されていてもよい。有機膜の材料としては、例えば上述した樹脂が挙げられる。また、支持体には、電荷結合素子(CCD)、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)、透明導電膜などが形成されていてもよい。また、支持体には、各画素を隔離するブラックマトリクスが形成されている場合もある。また、支持体には、必要により、上部の層との密着性改良、物質の拡散防止或いは支持体表面の平坦化のために下塗り層が設けられていてもよい。また、支持体としてガラス基材を用いる場合においては、ガラス基材上に無機膜を形成したり、ガラス基材を脱アルカリ処理して用いることが好ましい。
樹脂組成物の塗布方法としては、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。また、樹脂組成物の塗布方法については、国際公開WO2017/030174号公報、国際公開WO2017/018419号公報の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
樹脂組成物を塗布して形成した組成物層は、乾燥(プリベーク)してもよい。低温プロセスによりパターンを形成する場合は、プリベークを行わなくてもよい。プリベークを行う場合、プリベーク温度は、150℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましく、110℃以下が更に好ましい。下限は、例えば、50℃以上とすることができ、80℃以上とすることもできる。プリベークを150℃以下で行うことにより、例えば、イメージセンサの光電変換膜を有機素材で構成した場合において、有機素材の特性をより効果的に維持することができる。プリベーク時間は、10秒~3000秒が好ましく、40~2500秒がより好ましく、80~220秒がさらに好ましい。プリベークは、ホットプレート、オーブン等で行うことができる。
プリベーク後、更に加熱処理(ポストベーク)を行ってもよい。ポストベークを行う場合、ポストベーク温度としては、例えば100~240℃が好ましい。膜硬化の観点から、180~240℃がより好ましい。ポストベーク時間としては、2~10分が好ましく、4~8分がより好ましい。ポストベークは、ホットプレート、オーブン等で行うことができる。
本発明の膜の製造方法においては、更にパターンを形成する工程を含んでいてもよい。パターン形成方法としては、フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成方法や、ドライエッチング法を用いたパターン形成方法が挙げられる。なお、本発明の膜を平坦膜として用いる場合には、パターンを形成する工程を行わなくてもよい。以下、パターンを形成する工程について詳細に説明する。
(フォトリソグラフィ法でパターン形成する場合)
フォトリソグラフィ法でのパターン形成方法は、本発明の樹脂組成物を塗布して形成した組成物層に対しパターン状に露光する工程(露光工程)と、未露光部の組成物層を現像除去してパターンを形成する工程(現像工程)と、を含むことが好ましい。
<<露光工程>>
露光工程では組成物層をパターン状に露光する。例えば、組成物層に対し、ステッパー等の露光装置を用いて、所定のマスクパターンを有するマスクを介して露光することで、組成物層をパターン露光することができる。これにより、露光部分を硬化することができる。露光に際して用いることができる放射線(光)としては、g線、i線等の紫外線が好ましく、i線がより好ましい。照射量(露光量)は、例えば、0.03~2.5J/cmが好ましく、0.05~1.0J/cmがより好ましく、0.08~0.5J/cmが最も好ましい。露光時における酸素濃度については適宜選択することができ、大気下で行う他に、例えば酸素濃度が19体積%以下の低酸素雰囲気下(例えば、15体積%、5体積%、実質的に無酸素)で露光してもよく、酸素濃度が21体積%を超える高酸素雰囲気下(例えば、22体積%、30体積%、50体積%)で露光してもよい。また、露光照度は適宜設定することが可能であり、通常1000W/m~100000W/m(例えば、5000W/m、15000W/m、35000W/m)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/m、酸素濃度35体積%で照度20000W/mなどとすることができる。
<<現像工程>>
次に、露光後の組成物層における未露光部の組成物層を現像除去してパターンを形成する。未露光部の組成物層の現像除去は、現像液を用いて行うことができる。これにより、露光工程における未露光部の組成物層が現像液に溶出し、光硬化した部分だけが支持体上に残る。現像液としては、下地の固体撮像素子や回路などにダメージを与えない、アルカリ現像液が望ましい。現像液の温度は、例えば、20~30℃が好ましい。現像時間は、20~180秒が好ましい。また、残渣除去性を向上するため、現像液を60秒ごとに振り切り、更に新たに現像液を供給する工程を数回繰り返してもよい。
現像液に用いるアルカリ剤としては、例えば、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジグリコールアミン、ジエタノールアミン、ヒドロキシアミン、エチレンジアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、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、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、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、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセンなどの有機アルカリ性化合物や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどの無機アルカリ性化合物が挙げられる。アルカリ剤は、分子量が大きい化合物の方が環境面および安全面で好ましい。現像液は、これらのアルカリ剤を純水で希釈したアルカリ性水溶液が好ましく使用される。アルカリ性水溶液のアルカリ剤の濃度は、0.001~10質量%が好ましく、0.01~1質量%がより好ましい。また、現像液には、界面活性剤を用いてもよい。界面活性剤の例としては、上述した界面活性剤が挙げられ、ノニオン系界面活性剤が好ましい。現像液は、移送や保管の便宜などの観点より、一旦濃縮液として製造し、使用時に必要な濃度に希釈してもよい。希釈倍率は特に限定されず、例えば1.5~100倍の範囲に設定することができる。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、現像後純水で洗浄(リンス)することが好ましい。
現像後、乾燥を施した後に加熱処理(ポストベーク)を行うこともできる。ポストベークは、膜の硬化を完全なものとするための現像後の加熱処理である。ポストベークを行う場合、ポストベーク温度は、例えば100~240℃が好ましい。膜硬化の観点から、180~230℃がより好ましい。
(ドライエッチング法でパターン形成する場合)
ドライエッチング法でのパターン形成は、支持体上の組成物層を硬化して硬化物層を形成し、次いで、この硬化物層上にパターニングされたフォトレジスト層を形成し、次いで、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして硬化物層に対してエッチングガスを用いてドライエッチングするなどの方法で行うことができる。フォトレジスト層の形成においては、更にプリベーク処理を施すことが好ましい。特に、フォトレジスト層の形成プロセスとしては、露光後の加熱処理、現像後の加熱処理(ポストベーク処理)を実施する形態が望ましい。ドライエッチング法でのパターン形成については、特開2013-064993号公報の段落番号0010~0067の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
<固体撮像素子、カメラモジュール>
本発明の固体撮像素子は、上述した本発明の膜を有する。また、本発明のカメラモジュールは、固体撮像素子と、本発明の近赤外線カットフィルタとを有する。本発明の固体撮像素子の構成としては、本発明の膜を有する構成であり、固体撮像素子として機能する構成であれば特に限定はない。例えば、以下のような構成が挙げられる。
支持体上に、固体撮像素子の受光エリアを構成する複数のフォトダイオードおよびポリシリコン等からなる転送電極と、フォトダイオードおよび転送電極上にフォトダイオードの受光部のみ開口したタングステン等からなる遮光膜と、遮光膜上に遮光膜全面およびフォトダイオード受光部を覆うように形成された窒化シリコン等からなるデバイス保護膜と、デバイス保護膜上に、本発明の膜とを有する構成である。さらに、デバイス保護膜上であって、本発明の膜の下(支持体に近い側)に集光手段(例えば、マイクロレンズ等。以下同じ)を有する構成や、本発明の膜上に集光手段を有する構成等であってもよい。また、カラーフィルタは、隔壁により例えば格子状に仕切られた空間に、各画素を形成する膜が埋め込まれた構造を有していてもよい。この場合の隔壁は各画素よりも低屈折率であることが好ましい。このような構造を有する撮像装置の例としては、特開2012-227478号公報、特開2014-179577号公報に記載の装置が挙げられる。
<画像表示装置>
本発明の画像表示装置は、本発明の膜を含む。画像表示装置としては、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)表示装置などが挙げられる。画像表示装置の定義や詳細については、例えば「電子ディスプレイデバイス(佐々木 昭夫著、(株)工業調査会 1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹 順章著、産業図書(株)平成元年発行)」などに記載されている。また、液晶表示装置については、例えば「次世代液晶ディスプレイ技術(内田 龍男編集、(株)工業調査会 1994年発行)」に記載されている。本発明が適用できる液晶表示装置に特に制限はなく、例えば、上記の「次世代液晶ディスプレイ技術」に記載されている色々な方式の液晶表示装置に適用できる。画像表示装置は、白色有機EL素子を有するものであってもよい。白色有機EL素子としては、タンデム構造であることが好ましい。有機EL素子のタンデム構造については、特開2003-45676号公報、三上明義監修、「有機EL技術開発の最前線-高輝度・高精度・長寿命化・ノウハウ集-」、技術情報協会、326-328ページ、2008年などに記載されている。有機EL素子が発光する白色光のスペクトルは、青色領域(430~485nm)、緑色領域(530~580nm)および黄色領域(580~620nm)に強い極大発光ピークを有するものが好ましい。これらの発光ピークに加えさらに赤色領域(650~700nm)に極大発光ピークを有するものがより好ましい。
<赤外線センサ>
本発明の赤外線センサは、上述した本発明の膜を含む。赤外線センサの構成としては、赤外線センサとして機能する構成であれば特に限定はない。以下、本発明の赤外線センサの一実施形態について、図面を用いて説明する。
図1において、符号110は、固体撮像素子である。固体撮像素子110上に設けられている撮像領域は、近赤外線カットフィルタ111と、赤外線透過フィルタ114とを有する。また、近赤外線カットフィルタ111上には、カラーフィルタ112が積層している。カラーフィルタ112および赤外線透過フィルタ114の入射光hν側には、マイクロレンズ115が配置されている。マイクロレンズ115を覆うように平坦化層116が形成されている。
近赤外線カットフィルタ111は本発明の樹脂組成物を用いて形成することができる。近赤外線カットフィルタ111の分光特性は、使用する赤外発光ダイオード(赤外LED)の発光波長に応じて選択される。
カラーフィルタ112は、可視領域における特定波長の光を透過および吸収する画素が形成されたカラーフィルタであって、特に限定はなく、従来公知の画素形成用のカラーフィルタを用いることができる。例えば、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の画素が形成されたカラーフィルタなどが用いられる。例えば、特開2014-043556号公報の段落番号0214~0263の記載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。
赤外線透過フィルタ114は、使用する赤外LEDの発光波長に応じてその特性が選択される。赤外線透過フィルタ114は本発明の樹脂組成物を用いて形成することもできる。
図1に示す赤外線センサにおいて、平坦化層116上には、近赤外線カットフィルタ111とは別の近赤外線カットフィルタ(他の近赤外線カットフィルタ)がさらに配置されていてもよい。他の近赤外線カットフィルタとしては、銅を含有する層および/または誘電体多層膜を有するものなどが挙げられる。これらの詳細については、上述したものが挙げられる。また、他の近赤外線カットフィルタとしては、デュアルバンドパスフィルタを用いてもよい。また、図1に示す赤外線センサにおいて、近赤外線カットフィルタ111とカラーフィルタ112の位置が入れ替わっても良い。また、固体撮像素子110と近赤外線カットフィルタ111との間、および/または、固体撮像素子110と赤外線透過フィルタ114との間に他の層が配置されていてもよい。他の層としては、重合性化合物、樹脂および光重合開始剤とを含む組成物を用いて形成された有機物層などが挙げられる。また、カラーフィルタ112上に平坦化層が形成されていてもよい。
以下に実施例を挙げて本発明をさら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ない。なお、特に断りのない限り、「部」、「%」は、質量基準である。
<重量平均分子量(Mw)の測定>
重量平均分子量(Mw)は、以下の方法で測定した。
カラムの種類:TSKgel SuperHZ4000(TOSOH製、4.6mm(内径)×15cm)
展開溶媒:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
流量(サンプル注入量):60μL
装置名:東ソー(株)製高速GPC(HLC-8220GPC)
検量線ベース樹脂:ポリスチレン
<0212>
<化合物の合成>
(合成例1)
以下の合成スキームに従って化合物SQ1を合成した。
Figure 0007037568000048
中間体M1の合成は、上記のスキームにしたがい、国際公開WO2014/088063号公報に記載の方法で合成した。中間体M2はJournal of Heterocyclic Chemistry,2010,vol.47,#1、p.188-193に記載の方法で合成した。中間体M3はOrganic and Biomolecular Chemistry,2011,vol.9,#23、p8122-8129に記載の方法で中間体M1と中間体M2を縮合させて合成した。
中間体M3(3.0g、7.0mmol)とスクアリン酸(0.36g、3.1mmol)をn-ブタノール/トルエン(26cm/60cm)中で、共沸脱水しながら12時間加熱還流した。反応液を冷却後、溶媒を減圧留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:クロロホルム)により精製した。クロロホルムを減圧留去した後、固体をメタノール中で超音波分散し、固体を吸引ろ過することによって目的化合物(化合物SQ1)を得た(緑色結晶、0.9g、収率31%)。
化合物SQ1の同定データ: MALDI TOF-MASS(飛行時間型質量分析法) Calc. for [M+H]+:937.7 found:937.7
化合物SQ1と同様の合成方法で化合物SQ4、SQ40、SQ58、SQ73、SQ88、SQ102、SQ125を合成した。
(合成例2)
以下の合成スキームに従って化合物SQ9を合成した。
Figure 0007037568000049
中間体M1とN-(tert-ブトキシカルボニル)-β-アラニンを縮合したのち、国際公開WO2005/100356号公報に記載の方法で脱保護を行い、中間体M4を合成した。US6184249号公報に記載の方法で、中間体M4とイソチオシアン酸シクロヘキシルを反応させ、中間体M5を合成した。
中間体M3の代わりに中間体M5を用いる以外は化合物SQ1の合成方法と同様の方法でSQ9を合成した。
化合物SQ9の同定データ: MALDI TOF-MASS(飛行時間型質量分析法) Calc. for [M+H]+:939.5 found:939.4
化合物SQ9と同様の合成方法で中間体M4を経由して、化合物SQ13、SQ14,SQ57を合成した。
(合成例3)
以下の合成スキームに従って化合物SQ10を合成した。
Figure 0007037568000050
中間体M6はEP2759533号公報に記載の方法で中間体M1とテトラヒドロ-2H-ピラン-2-オンを反応させて合成した。中間体M7はUS2015/361036号公報に記載の方法で中間体M6とイソシアン酸シクロヘキシルを反応させて合成した。中間体M3の代わりに中間体M7を用いる以外は化合物SQ1の合成方法と同様の方法でSQ10を合成した。
化合物SQ10の同定データ: MALDI TOF-MASS(飛行時間型質量分析法) Calc. for [M+H]+:939.5 found:939.4
化合物SQ10と同様の合成方法で中間体M6を経由して、化合物SQ16、SQ22を合成した。
(合成例4)
以下の合成スキームに従って化合物SQ17を合成した。
Figure 0007037568000051
化合物SQ17の合成は、中間体M2の代わりに3-(ドデシルチオ)プロピオン酸を用いること以外は、化合物SQ1の合成方法と同様の方法で行った。
化合物SQ17の同定データ: MALDI TOF-MASS(飛行時間型質量分析法) Calc. for [M+H]+:1027.7 found:1027.7
化合物SQ17と同様の合成方法で化合物SQ20、SQ47を合成した。
(合成例5)
以下の合成スキームに従って化合物SQ25を合成した。
Figure 0007037568000052
化合物SQ25の合成は、中間体M2の代わりに3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸を用いること以外は、化合物SQ1の合成方法と同様の方法で行った。
化合物SQ25の同定データ: MALDI TOF-MASS(飛行時間型質量分析法) Calc. for [M+H]+:1035.7 found:1035.8
化合物SQ25と同様の合成方法で化合物SQ30、SQ33,SQ36、SQ45,SQ115を合成した。
(合成例6)
以下の合成スキームに従って化合物SQ52を合成した。
Figure 0007037568000053
中間体M8はUS2015/361036号公報に記載の方法で中間体M1とイソシアン酸アリルを反応させて合成した。中間体M9はRussian Journal of
Organic Chemistry,2013,Vol.49,No.1,pp.138-144に記載の方法で中間体M8と2-エチル-1-ヘキサンチオールを反応させて合成した。中間体M3の代わりに中間体M9を用いる以外は化合物SQ1の合成方法と同様の方法で化合物SQ52を合成した。
化合物SQ52の同定データ: MALDI TOF-MASS(飛行時間型質量分析法) Calc. for [M+H]+:973.6 found:973.6
化合物SQ52と同様の合成方法で化合物SQ53、SQ56を合成した。
(合成例7)
以下の合成スキームに従って、Journal of Materials Chemistry A,2016,vol.4,#48,p.18910-18921に記載の方法で化合物SQ126を合成した。
Figure 0007037568000054

化合物SQ126の同定データ: MALDI TOF-MASS(飛行時間型質量分析法) Calc. for [M+H]+:982.7 found:982.7
化合物SQ126と同様の合成方法で化合物SQ127、SQ128、SQ129、SQ130を合成した。
<樹脂組成物の調製>
(実施例1~47、比較例1、2)
下記の組成に示す原料を混合して樹脂組成物を調製した。
<組成1>
下記表に示す化合物:2.3部
樹脂1:12.8部
紫外線吸収剤1:0.5部
界面活性剤1:0.04部
シクロヘキサノン:84.36部
<組成2>
下記表に示す化合物:2.3部
樹脂2:12.8部
紫外線吸収剤1:0.5部
界面活性剤1:0.04部
シクロヘキサノン:64.36部
N-メチルピロリドン:20部
<組成3>
下記表に示す化合物:2.3部
樹脂3:12.9部
架橋性化合物1:12.9部
光重合開始剤1:2.5部
紫外線吸収剤1:0.5部
界面活性剤1:0.04部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール):0.006部
シクロヘキサノン:49.6部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:19.3部
<組成4>
下記表に示す化合物:2.3部
樹脂4:12.9部
架橋性化合物1:12.9部
光重合開始剤1:2.5部
紫外線吸収剤1:0.5部
界面活性剤1:0.04部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール):0.006部
シクロヘキサノン:49.6部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:19.3部
<組成5>
下記表に示す化合物:2.3部
樹脂5:12.9部
架橋性化合物2:12.9部
酸発生剤1:2.5部
紫外線吸収剤1:0.5部
界面活性剤1:0.04部
シクロヘキサノン:49.6部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:19.3部
<組成6>
下記表に示す化合物:2.3部
樹脂6:12.9部
酸触媒(リン酸):2.5部
紫外線吸収剤1:0.5部
界面活性剤1:0.04部
シクロヘキサノン:58.9部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:22.9部
<組成7>
下記表に示す化合物:各々について1.2部ずつ
樹脂1:12.8部
紫外線吸収剤1:0.5部
界面活性剤1:0.04部
シクロヘキサノン:84.26部
<組成8>
下記表に示す化合物:各々について1.2部ずつ
樹脂4:12.9部
架橋性化合物1:12.9部
光重合開始剤1:2.5部
紫外線吸収剤1:0.5部
界面活性剤1:0.04部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール):0.006部
シクロヘキサノン:49.6部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:19.3部
(樹脂)
樹脂1:ARTON F4520(JSR(株)製)
樹脂2:ネオプリム(登録商標)C3450(三菱ガス化学(株)製)
樹脂3:ベンジルメタクリレート(BzMA)とメタクリル酸(MAA)との共重合体(組成比(質量比):(BzMA/MAA)=(80/20)、Mw=15,000)
樹脂4:アリルメタクリレート(AMA)とメタクリル酸(MAA)との共重合体(組成比(質量比):(AMA/MAA)=(80/20)、Mw=15,000)
樹脂5:グリシジルメタクリレート(GlyMA)とメタクリル酸(MAA)との共重合体(組成比(質量比):(GlyMA/MAA)=(80/20)、Mw=15,000)
樹脂6:下記構造の化合物(繰り返し単位に付記した数値はモル比である。Mw=18,000)
Figure 0007037568000055

(架橋性化合物)
架橋性化合物1:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬社製、製品名 KAYARAD DPHA)
架橋性化合物2:OXT-221(東亞合成(株)製)
(光重合開始剤)
光重合開始剤1:IRGACURE-OXE01(BASF社製)〔2-(O-ベンゾイルオキシム)-1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-1,2-オクタンジオン〕
(酸発生剤)
酸発生剤1:CPI-100P(サンアプロ(株)製)
(紫外線吸収剤)
紫外線吸収剤1:UV-503(大東化学株式会社)
(界面活性剤)
界面活性剤1:下記化合物(Mw=14,000、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。)
Figure 0007037568000056
SQ1、SQ4、SQ9、SQ10、SQ13、SQ14、SQ16、SQ17、SQ20、SQ22、SQ25、SQ30、SQ33、SQ36、SQ40、SQ45、SQ47、SQ52、SQ53、SQ56、SQ57、SQ58、SQ73、SQ88、SQ102、SQ115、SQ125、SQ126、SQ127、SQ128、SQ129、SQ130:上述したスクアリリウム化合物(1)の具体例で挙げた構造の化合物
化合物A~G:下記構造の化合物
Figure 0007037568000057

比較化合物A、比較化合物B:下記構造の化合物
Figure 0007037568000058
<膜の作製>
(作製例1)
(組成1、2、7の樹脂組成物を用いた膜の作製方法)
樹脂組成物を、ガラス基材(コーニング社製1737)上に、乾燥後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行った。次いで、200℃のホットプレートを用いて300秒間加熱処理(ポストベーク)を行い、膜を得た。
(作製例2)
(組成3、4、5、8の樹脂組成物を用いた膜の作製方法)
樹脂組成物を、ガラス基材(コーニング社製1737)上に、乾燥後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行った。
次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を使用して、500mJ/cmで全面露光した。次いで現像液(CD-2060、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)を用いて23℃で60秒間パドル現像を行った。次いで、純水でリンス処理し、次いで、スピン乾燥した。さらに、200℃のホットプレートを用いて300秒間加熱処理(ポストベーク)を行い、膜を得た。
(作製例3)
(組成6の樹脂組成物を用いた膜の作製方法)
樹脂組成物を、ガラス基材(コーニング社製1737)上に、乾燥後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコーターを用いて塗布し、100℃のホットプレートを用いて120秒間加熱処理(プリベーク)を行った。次いで、180℃のホットプレートを用いて300秒間加熱処理(ポストベーク)を行い、膜を得た。
<近赤外線遮蔽性評価>
各膜の、波長700~720nmでの平均透過率を分光光度計U-4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて測定した。近赤外線遮蔽性を以下の基準で評価した。結果を以下の表に示す。
A:波長700nm~720nmの範囲における平均透過率≦5%
B:5%<波長700nm~720nm範囲における平均透過率≦10%
C:10%<波長700nm~720nm範囲における平均透過率
<密着性>
作製した膜について、50℃の水に10分間浸漬後、粘着力3.9N/cmのテープを用いて100マス(10mm×10mm)碁盤目テープ剥離試験を行った。100マス中、剥離が生じたマスの数を計数し、密着性を評価した。結果を、下記表に示す。密着性の評価基準は下記のとおりである。
A:0個(剥がれなし)。
B:1~10個
C:11~30個
D:31個以上
<耐光性>
得られた膜に対し、Xeランプにて紫外線カットフィルタを通して2万ルクスの光を20時間照射して耐光性試験を行った、色度計MCPD-1000(大塚電子(株)製)にて、耐光性試験前後の色差のΔEab値を測定した。
<<判定基準>>
A:ΔEab値<2.5
B:2.5≦ΔEab値<5
C:5≦ΔEab値<10
D:10≦ΔEab値
Figure 0007037568000059
上記表に示す通り、実施例は、近赤外線遮蔽性、耐光性および密着性に優れた膜を形成することができた。また、スクアリリウム化合物(1)を2種併用した実施例38~40は、樹脂組成物を長期間保管しても結晶の析出などが無く、保存安定性が特に優れていた。また、このうち、式(Y-1)で表される基を有するスクアリリウム化合物(1)であるSQ4と、式(Y-2)で表される基を有するスクアリリウム化合物(1)であるSQ25とを併用した実施例38は、密着性および耐光性が特に優れていた。
一方、比較例は、耐光性および密着性が、実施例に比べて劣っていた。
110:固体撮像素子、111:近赤外線カットフィルタ、112:カラーフィルタ、114:赤外線透過フィルタ、115:マイクロレンズ、116:平坦化層

Claims (17)

  1. 式(1)で表される化合物と、樹脂とを含む樹脂組成物;
    Figure 0007037568000060
    式中、AおよびBは、それぞれ独立に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表す;
    RaおよびRbは、それぞれ独立にハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、-ORt 1 、-CORt 1 、-COORt 1 、-OCORt 1 、-NRt 1 Rt 2 、-NHCORt 1 、-CONRt 1 Rt 2 、-NHCONRt 1 Rt 2 、-NHCOORt 1 、-SRt 1 、-SO 2 Rt 1 、-SO 2 ORt 1 、-NHSO 2 Rt 1 または-SO 2 NRt 1 Rt 2 、を表し、
    Rt 1 およびRt 2 は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、Rt 1 とRt 2 は結合して環を形成してもよく、Rt 1 および/またはRt 2 とAとが結合して環を形成してもよく、Rt 1 および/またはRt 2 とBとが結合して環を形成してもよい;
    m1は0~mAの整数を表し、mAは、RaがAに置換可能な最大の整数を表し、m2は0~mBの整数を表し、mBは、RbがBに置換可能な最大の整数を表す;
    RaとAとが結合して環を形成してもよく、RbとBとが結合して環を形成してもよく、m1が2以上の場合、m1個のRaのうち2個のRa同士が結合して環を形成してもよく、m2が2以上の場合、m2個のRbのうち2個のRb同士が結合して環を形成してもよい;
    1およびY2は、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基を表し、Y1およびY2の少なくとも一方は、式(Y-1)で表される基または式(Y-2)で表される基である;
    -X1-L1-Z1-R1・・・式(Y-1)
    式(Y-1)中、X1は、-CO-、-CS-、-SO2-、-CONH-、-CSNH-または-COO-を表し、
    1は、アルキレン基またはアリーレン基を表し、
    1は、-CONRZ1-、-CSNRZ1-、-OCONRZ1-、-NRZ1CONRZ2-、-NRZ1CSNRZ2-、-OCOO-または-NRZ1SO2-を表し、
    Z1およびRZ2は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、
    1は、アルキル基またはアリール基を表す;
    -X11-L11-X12-L12-Z11・・・式(Y-2)
    式(Y-2)中、X11は、-CO-、-CS-、-SO2-、-CONH-、-CSNH-または-COO-を表し、
    11は、単結合、アルキレン基またはアリーレン基を表し、
    12は、単結合、-CONRX1-、-CSNRX1-、-OCONRX1-、-NRX1CONRX2-、-NRX1CSNRX2-、-OCOO-、-O-、-CO-、-COO-、-SO2-または-SO-を表し、
    X1およびRX2は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、
    12は、単結合、アルキレン基またはアリーレン基を表し、
    11は、式(Z-1)で表される基、式(Z-2)で表される基、式(Z-3)で表される基、式(Z-4)で表される基、または、式(Z-6)で表される基を表す;
    ただし、Z11が式(Z-1)で表される基または式(Z-4)で表される基の場合、L11は、アルキレン基またはアリーレン基を表す;
    Figure 0007037568000061
    式(Z-1)~式(Z-6)中、波線は、式(Y-2)における結合位置を表す;
    式(Z-1)中、Rz11は、アルキル基またはアリール基を表す;
    式(Z-2)中、Rz12は、水素原子、-COR100、または-COOR100を表し、R100は、水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、Rz12aは、アルキル基を表し、mzは0~4の整数を表す;
    式(Z-3)中、Rz13~Rz16は、それぞれ独立にアルキル基を表し、Rz17は、水素原子、アルキル基または酸素ラジカルを表す;
    式(Z-4)中、Rz18およびRz19は、それぞれ独立にアルキル基またはアリール基を表す;
    式(Z-6)中、W1は単結合または-CO-を表し、Rz20は、水素原子、アルキル基、アリール基または-COR101を表し、R101は、アルキル基またはアリール基を表す。
  2. 式(1)中、AおよびBの少なくとも一方が、ベンゼン環、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ピリジン環、アズレン環またはこれらの環を含む縮合環である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 式(1)中、AおよびBの少なくとも一方が、ベンゼン環またはナフタレン環である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  4. 前記式(1)で表される化合物は、下記式(2-1)または式(2-2)で表される構造を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂組成物;
    Figure 0007037568000062
    式中、波線は式(1)におけるスクアリン酸部位との結合位置を表す;
    3は、前記式(Y-1)で表される基または前記式(Y-2)で表される基を表す;
    Rs1は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、-ORt 1 、-CORt 1 、-COORt 1 、-OCORt 1 、-NRt 1 Rt 2 、-NHCORt 1 、-CONRt 1 Rt 2 、-NHCONRt 1 Rt 2 、-NHCOORt 1 、-SRt 1 、-SO 2 Rt 1 、-SO 2 ORt 1 、-NHSO 2 Rt 1 または-SO 2 NRt 1 Rt 2 を表し、Rt 1 およびRt 2 は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、Rt 1 とRt 2 は結合して環を形成してもよい;
    n1は0~3の整数を表し、n2は0~5の整数を表す;
    Rs11およびRs12は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す;
    Rs11とRs12、Rs11とRs1、Rs12とRs1は、互いに結合して環を形成してもよい。
  5. 前記式(1)で表される化合物は、下記式(2-1a)、式(2-1b)、式(2-1c)または式(2-1d)で表される構造を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂組成物;
    Figure 0007037568000063
    式中、波線は式(1)におけるスクアリン酸部位との結合位置を表す;
    3は、前記式(Y-1)で表される基または前記式(Y-2)で表される基を表す;
    Rs2~Rs4は、それぞれ独立に水素原子または置換基を表し、前記置換基は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、-ORt 1 、-CORt 1 、-COORt 1 、-OCORt 1 、-NRt 1 Rt 2 、-NHCORt 1 、-CONRt 1 Rt 2 、-NHCONRt 1 Rt 2 、-NHCOORt 1 、-SRt 1 、-SO 2 Rt 1 、-SO 2 ORt 1 、-NHSO 2 Rt 1 または-SO 2 NRt 1 Rt 2 であり、Rt 1 およびRt 2 は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、Rt 1 とRt 2 は結合して環を形成してもよい;
    Rs13およびRs14は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す;
    A1~A4は、それぞれ独立に窒素原子を含む環を表す。
  6. 前記式(1)で表される化合物は、下記式(1a)で表される化合物である、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物;
    Figure 0007037568000064
    式中、Y4およびY5は、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、前記式(Y-1)で表される基または前記式(Y-2)で表される基を表し、Y4およびY5の少なくとも一方は、前記式(Y-1)で表される基または前記式(Y-2)で表される基である;
    Rs5およびRs6はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、-ORt 1 、-CORt 1 、-COORt 1 、-OCORt 1 、-NRt 1 Rt 2 、-NHCORt 1 、-CONRt 1 Rt 2 、-NHCONRt 1 Rt 2 、-NHCOORt 1 、-SRt 1 、-SO 2 Rt 1 、-SO 2 ORt 1 、-NHSO 2 Rt 1 または-SO 2 NRt 1 Rt 2 を表し、Rt 1 およびRt 2 は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、Rt 1 とRt 2 は結合して環を形成してもよい;
    n1aおよびn1bはそれぞれ独立に0~3の整数を表す;
    Rs21~Rs24は、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す;
    Rs21とRs22、Rs23とRs24、Rs21とRs5、Rs22とRs5、Rs23とRs6、Rs24とRs6は、互いに結合して環を形成してもよい。
  7. さらに架橋性化合物を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  8. さらに光重合開始剤を含み、
    前記架橋性化合物が重合性化合物である請求項7に記載の樹脂組成物。
  9. 前記樹脂が酸基を有する樹脂を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  10. 更に、前記式(1)で表される化合物以外の近赤外線吸収色素を含有する、請求項1~9のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  11. 請求項1~10のいずれか1項に記載の樹脂組成物から得られる膜。
  12. 請求項11に記載の膜を有する、近赤外線カットフィルタ。
  13. 請求項11に記載の膜を有する、赤外線透過フィルタ。
  14. 請求項11に記載の膜を含む、固体撮像素子。
  15. 請求項11に記載の膜を含む、画像表示装置。
  16. 請求項11に記載の膜を含む、赤外線センサ。
  17. 固体撮像素子と、請求項12に記載の近赤外線カットフィルタとを有する、カメラモジュール。
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