WO2018142799A1 - 硬化性組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置および赤外線センサ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a curable composition, a film, an optical filter, a solid-state imaging device, an image display device, and an infrared sensor.
- CCD charge coupled device
- the color filter is manufactured by applying a coloring composition containing a colorant and a polymerizable monomer to a substrate or the like.
- Patent Document 1 includes an acrylic polymer having a polymerizable group, a polymer having no polymerizable group, a monomer having three or more ethylenically unsaturated double bonds, a polymerization initiator, and a colorant.
- a color filter is produced using a coloring composition in which the content of an acrylic polymer having a polymerizable group is 1 to 14% by mass of the total polymer component.
- the solid-state imaging device uses a silicon photodiode having sensitivity to infrared rays at the light receiving portion. For this reason, visual sensitivity correction may be performed using a near-infrared cut filter.
- Patent Document 2 discloses a first optical layer that transmits at least part of visible light and near infrared light, and a near optical element that absorbs at least part of visible light and transmits at least part of near infrared light.
- Infrared light path filter, first light receiving element for detecting visible light transmitted through the first optical layer, and second light receiving for detecting near infrared light transmitted through the first optical layer and the near infrared light path filter A solid-state imaging device including a pixel array including elements is described.
- Patent Document 3 has a near-infrared absorbing dye (A) and at least one selected from a fluorine atom, a silicon atom, a linear alkyl group having 8 or more carbon atoms, and a branched alkyl group having 3 or more carbon atoms. It describes that a near-infrared cut filter is produced using a curable composition containing a curable compound (B) and a curable compound (C) different from the curable compound (B).
- the curable compound (C) include compounds having an epoxy group, an oxetanyl group, an acrylate group, or the like.
- an object of the present invention is to provide a curable composition capable of producing a film with little foreign matter. Another object of the present invention is to provide a film with less foreign matter, an optical filter, a solid-state imaging device, an image display device, and an infrared sensor.
- polymerization having at least one group selected from an acid group and a hydroxyl group and a group having an unsaturated double bond in the total mass of the polymerizable monomer
- the inventors have found that the above object can be achieved by setting the content of the functional monomer within a predetermined range, and have completed the present invention.
- the present invention provides the following.
- a curable composition comprising a near-infrared absorbing dye and a polymerizable monomer having a group having an unsaturated double bond
- the near-infrared absorbing dye is a compound having a ⁇ -conjugated plane including a monocyclic or condensed aromatic ring
- the near-infrared absorbing pigment content in the total solid content of the curable composition is 10% by mass or more
- the content of the polymerizable monomer having at least one group selected from an acid group and a hydroxyl group and a group having an unsaturated double bond in the total mass of the polymerizable monomer is 50% by mass or less.
- the content of the polymerizable monomer having at least one group selected from an acid group and a hydroxyl group and a group having an unsaturated double bond in the total mass of the polymerizable monomer is 30% by mass or less.
- ⁇ 3> The content of the polymerizable monomer having at least one group selected from an acid group and a hydroxyl group and a group having an unsaturated double bond in the total mass of the polymerizable monomer is 1 to 30% by mass.
- ⁇ 4> The curable composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the polymerizable monomer is a compound having two or more groups having an unsaturated double bond.
- ⁇ 5> The curable composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the near-infrared absorbing dye is a compound having a hydrophilic group.
- ⁇ 6> The curable composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, further comprising a resin.
- ⁇ 7> The curable composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, further comprising a chromatic colorant.
- ⁇ 8> The curable composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, further including a colorant that transmits infrared rays and blocks visible light.
- ⁇ 9> A film obtained from the curable composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>.
- ⁇ 10> An optical filter having the film according to ⁇ 9>.
- ⁇ 11> The optical filter according to ⁇ 9>, wherein the optical filter is a near-infrared cut filter or an infrared transmission filter.
- ⁇ 12> A solid-state imaging device having the film according to ⁇ 9>.
- ⁇ 13> An image display device having the film according to ⁇ 9>.
- ⁇ 14> An infrared sensor having the film according to ⁇ 9>.
- a curable composition that can produce a film with less foreign matter.
- a film with little foreign matter an optical filter, a solid-state imaging device, an image display device, and an infrared sensor can be provided.
- ⁇ is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
- the notation in which neither substitution nor substitution is described 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).
- 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 include an emission line spectrum of a mercury lamp, actinic rays or radiation such as far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays (EUV light) typified by excimer laser, X-rays, and electron beams.
- EUV light extreme ultraviolet rays
- (meth) acrylate” represents both and / or acrylate and methacrylate
- (meth) acryl” represents both and / or acrylic and “(meth) acrylic”.
- Acryloyl represents both and / or acryloyl and methacryloyl.
- a weight average molecular weight and a number average molecular weight are defined as a polystyrene conversion value in gel permeation chromatography (GPC) measurement.
- GPC gel permeation chromatography
- Me in the chemical formula represents a methyl group
- Et represents an ethyl group
- Bu represents a butyl group
- Ph represents a phenyl group.
- near-infrared light refers to light (electromagnetic wave) having a maximum absorption wavelength region of 700 to 2500 nm.
- the total solid content refers to the total mass of components obtained by removing the solvent from all components of the composition.
- the term “process” is not limited to an independent process, and is included in the term if the intended action of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes. .
- the curable composition of the present invention includes a near-infrared absorbing dye and a polymerizable monomer having a group having an unsaturated double bond, and the near-infrared absorbing dye includes a single ring or a condensed aromatic ring. It is a compound having a conjugated plane, the content of the near-infrared absorbing dye in the total solid content of the curable composition is 10% by mass or more, and at least selected from an acid group and a hydroxyl group in the total mass of the polymerizable monomer The content of the polymerizable monomer having one kind of group and a group having an unsaturated double bond is 50% by mass or less.
- the curable composition of the present invention By using the curable composition of the present invention, a film with few foreign matters can be produced. It is estimated that the reason why such an effect is obtained is as follows.
- the cause of foreign matters during film formation is as follows: Metals and halogen atoms present in the system move through the system during film formation and interact with the near infrared absorbing dye. As a result, the crystallinity of the near infrared absorbing dye changes and precipitates, and foreign matter is deposited. Presumed to occur.
- the content of the polymerizable monomer having at least one group selected from an acid group and a hydroxyl group and a group having an unsaturated double bond in the total mass of the polymerizable monomer is 50 mass. % Or less, it is possible to suppress the movement of metals and halogen atoms existing in the system during film formation, and as a result, it is possible to suppress the precipitation of near-infrared absorbing dyes and the like to produce a film with less foreign matter. I guess that.
- a compound having a ⁇ -conjugated plane containing a single ring or a condensed aromatic ring is used as a near-infrared absorbing dye
- such a near-infrared absorbing dye is caused by the interaction between ⁇ -conjugated planes in the film. It is easy to form a meeting. In particular, it is presumed that association formation is likely to be promoted in a high humidity environment. For this reason, when a film containing such a near-infrared absorbing dye is exposed to a high humidity environment, it is presumed that the near-infrared absorbing dye will locally associate in the film, and thus the spectrum is likely to fluctuate.
- the curable composition of the present invention a film excellent in moisture resistance can be produced, and spectral fluctuation can be suppressed even when the film is exposed to a high humidity environment. Since the curable composition of the present invention has a low content of a polymerizable monomer having at least one group selected from an acid group and a hydroxyl group and a group having an unsaturated double bond in the total mass of the polymerizable monomer, It is presumed that this is because moisture can be effectively suppressed from entering the film from the outside.
- the curable composition of the present invention in addition to the near-infrared absorbing dye, a colorant that transmits infrared rays and blocks visible light is included, so that it has excellent spectral characteristics and selectively selects specific infrared rays. It is also possible to manufacture an infrared transmission filter that transmits through the light. In the infrared transmission filter, the near-infrared absorbing dye has a role of limiting transmitted light (near-infrared light) to the longer wavelength side.
- the near-infrared absorbing dye has a role of limiting transmitted light (near-infrared light) to the longer wavelength side.
- the curable composition of the present invention contains a near-infrared absorbing dye that is a compound having a ⁇ -conjugated plane including a monocyclic or condensed aromatic ring.
- the near-infrared absorbing dye is preferably a compound having absorption in the near-infrared region (preferably in the wavelength range of 700 to 1300 nm, more preferably in the wavelength range of 700 to 1000 nm).
- the near-infrared absorbing dye in the present invention has a ⁇ -conjugate plane containing a monocyclic or condensed aromatic ring
- the near-infrared absorbing dye has a near-infrared interaction in the film due to the interaction between the aromatic rings in the ⁇ -conjugated plane of the near-infrared absorbing dye. J-aggregates of infrared absorbing dyes can be easily formed, and a film excellent in near-infrared spectrum can be formed.
- the near infrared absorbing dye may be a pigment (also referred to as a near infrared absorbing pigment) or a dye (also referred to as a near infrared absorbing dye).
- the number of atoms other than hydrogen constituting the ⁇ -conjugated plane of the near infrared absorbing dye is preferably 14 or more, more preferably 20 or more, still more preferably 25 or more, and 30 The above is particularly preferable.
- the upper limit is preferably 80 or less, and more preferably 50 or less.
- the ⁇ -conjugated plane of the near-infrared absorbing dye preferably contains two or more monocyclic or condensed aromatic rings, more preferably contains three or more of the aforementioned aromatic rings, More preferably, it contains 4 or more, and particularly preferably contains 5 or more of the aforementioned aromatic rings.
- the upper limit is preferably 100 or less, more preferably 50 or less, and still more preferably 30 or less.
- aromatic ring examples include benzene ring, naphthalene ring, pentalene ring, indene ring, azulene ring, heptalene ring, indacene ring, perylene ring, pentacene ring, quaterylene ring, acenaphthene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, naphthacene ring, Chrysene ring, triphenylene ring, fluorene ring, pyridine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, imidazole ring, benzimidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, benzothiazole ring, triazole ring, benzotriazole ring, oxazole ring, benzoxazole ring, imidazoline Ring, pyrazine ring, quinoxaline ring, pyrimidine ring, qui
- the near infrared absorbing dye is preferably a compound having a hydrophilic group.
- a compound having a hydrophilic group When a compound having a hydrophilic group is used as a near-infrared absorbing dye, conventionally, foreign matter or the like is apt to be produced during film formation, or the moisture resistance of the film tends to be lowered, but according to the curable composition of the present invention. Even when a compound having a hydrophilic group is used as the near-infrared absorbing dye, a film with few foreign matters and excellent moisture resistance can be produced. Therefore, it is particularly effective when a compound having a hydrophilic group is used as the near infrared absorbing dye.
- hydrophilic groups include groups having an affinity for water. Specific examples of the hydrophilic group include an amino group, a hydroxy group, a carboxyl group, a sulfo group, a cyano group, a methoxy group, a nitro group, an amide group, and a sulfonylamide group.
- the near-infrared absorbing dye is preferably a compound having a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 700 to 1000 nm.
- “having a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 700 to 1000 nm” means a wavelength exhibiting the maximum absorbance in the wavelength range of 700 to 1000 nm in the absorption spectrum of the near-infrared absorbing dye solution. It means having.
- the measurement solvent used for measuring the absorption spectrum in the solution of the near-infrared absorbing compound include chloroform, methanol, dimethyl sulfoxide, ethyl acetate, and tetrahydrofuran. In the case of a compound dissolved in chloroform, chloroform is used as a measurement solvent. For compounds that do not dissolve in chloroform, use methanol. Also, dimethyl sulfoxide is used when it does not dissolve in either chloroform or methanol.
- the near-infrared absorbing dye has a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 700 to 1000 nm, and a compound in which Amax / A550, which is the ratio of absorbance Amax at the maximum absorption wavelength and absorbance A550 at the wavelength of 550 nm, is 50 to 500 It is preferable that Amax / A550 in the near-infrared absorbing dye is preferably 70 to 450, more preferably 100 to 400. According to this aspect, it is easy to produce a film excellent in visible transparency and near-infrared shielding properties.
- the absorbance A550 at a wavelength of 550 nm and the absorbance Amax at the maximum absorption wavelength are values obtained from an absorption spectrum in a solution of a near infrared absorbing dye.
- the waveform of the absorption spectrum of the film is broader than when one kind of near-infrared absorbing dye is used, and near-infrared rays in a wide wavelength range can be shielded.
- the first near-infrared absorbing dye having a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 700 to 1000 nm and a wavelength shorter than the maximum absorption wavelength of the first near-infrared absorbing dye At least a second near-infrared absorbing dye having a maximum absorption wavelength in a wavelength range of 700 to 1000 nm, the maximum absorption wavelength of the first near-infrared absorbing dye, and the second near-infrared absorbing dye
- the difference from the maximum absorption wavelength is preferably 1 to 150 nm.
- the near-infrared absorbing dye is a pyrrolopyrrole compound, cyanine compound, squarylium compound, phthalocyanine compound, naphthalocyanine compound, quaterrylene compound, merocyanine compound, croconium compound, oxonol compound, diimonium compound, dithiol compound, triarylmethane compound, At least one selected from a pyromethene compound, an azomethine compound, an anthraquinone compound and a dibenzofuranone compound is preferable, and at least one selected from a pyrrolopyrrole compound, a cyanine compound, a squarylium compound, a phthalocyanine compound, a naphthalocyanine compound and a quaterrylene compound is more preferable.
- pyrrolo-pyrrole compounds are particularly preferred.
- the diimonium compound include compounds described in JP-T-2008-528706, and the contents thereof are incorporated herein.
- the phthalocyanine compound include compounds described in paragraph No. 0093 of JP2012-77153A, oxytitanium phthalocyanine described in JP2006-343631, paragraph Nos. 0013 to 0029 of JP2013-195480A. And the contents of which are incorporated herein.
- the naphthalocyanine compound include compounds described in paragraph No.
- cyanine compound phthalocyanine compound, naphthalocyanine compound, diimonium compound and squarylium compound
- the compounds described in paragraph Nos. 0010 to 0081 of JP-A No. 2010-1111750 may be used. Incorporated.
- the cyanine compound for example, “functional pigment, Nobu Okawara / Ken Matsuoka / Kojiro Kitao / Kensuke Hirashima, Kodansha Scientific”, the contents of which are incorporated herein.
- the near-infrared absorbing dye the compounds described in JP-A No. 2016-146619 can also be used, the contents of which are incorporated herein.
- the pyrrolopyrrole compound is preferably a compound represented by the formula (PP).
- R 1a and R 1b each independently represent an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group
- R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a substituent
- R 2 and R 3 are They may combine with each other to form a ring
- each R 4 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, —BR 4A R 4B , or a metal atom
- R 4 represents R At least one selected from 1a , R 1b and R 3 may be covalently or coordinately bonded
- R 4A and R 4B each independently represent a substituent.
- R 1a and R 1b are each independently preferably an aryl group or a heteroaryl group, more preferably an aryl group. Further, the alkyl group, aryl group and heteroaryl group represented by R 1a and R 1b may have a substituent or may be unsubstituted. Examples of the substituent include an alkoxy group, a halogen atom, —OCOR 11 , —SOR 12 , —SO 2 R 13 , amino group, hydroxy group, carboxyl group, sulfo group, cyano group, nitro group, amide group, and sulfonylamide group. Can be mentioned. R 11 to R 13 each independently represents a hydrocarbon group or a heterocyclic group.
- the substituent examples include those described in paragraphs 0020 to 0022 of JP-A-2009-263614.
- the substituent may be a hydrophilic group.
- Specific examples of the group represented by R 1a and R 1b include an aryl group having an alkoxy group having a branched alkyl group as a substituent, an aryl group having a hydroxy group as a substituent, and a group represented by —OCOR 11.
- Examples include an aryl group having a substituent and an aryl group having a hydrophilic group.
- the branched alkyl group preferably has 3 to 30 carbon atoms, and more preferably 3 to 20 carbon atoms.
- At least one of R 2 and R 3 is preferably an electron withdrawing group, R 2 represents an electron withdrawing group (preferably a cyano group), and R 3 more preferably represents a heteroaryl group.
- the heteroaryl group is preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring.
- the heteroaryl group is preferably a single ring or a condensed ring, more preferably a single ring or a condensed ring having 2 to 8 condensations, and more preferably a single ring or a condensed ring having 2 to 4 condensations.
- the number of heteroatoms constituting the heteroaryl group is preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2.
- hetero atom examples include a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom.
- the heteroaryl group preferably has one or more nitrogen atoms.
- Two R 2 in the formula (PP) may be the same or different.
- two R ⁇ 3 > in Formula (PP) may be the same, and may differ.
- R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, preferably a group represented by heteroaryl group or -BR 4A R 4B, a hydrogen atom, an alkyl group, represented by an aryl group or -BR 4A R 4B More preferably a group represented by —BR 4A R 4B .
- the substituent represented by R 4A and R 4B is preferably a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heteroaryl group, more preferably an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group, and an aryl group. Particularly preferred. These groups may further have a substituent.
- Two R 4 s in formula (PP) may be the same or different.
- Specific examples of the compound represented by the formula (PP) include the following compounds.
- Me represents a methyl group
- Ph represents a phenyl group.
- Examples of the pyrrolopyrrole compound include compounds described in paragraph Nos. 0016 to 0058 of JP-A-2009-263614, compounds described in paragraph Nos. 0037 to 0052 of JP-A No. 2011-68731, and international publication WO2015 / 166873. Examples include compounds described in paragraph numbers 0010 to 0033 of the publication, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- a 1 and A 2 each independently represents an aryl group, a heteroaryl group or a group represented by formula (A-1);
- Z 1 represents a nonmetallic atomic group that forms a nitrogen-containing heterocyclic ring
- R 2 represents an alkyl group, an alkenyl group, or an aralkyl group
- d represents 0 or 1
- a wavy line represents a connecting hand.
- squarylium compound examples include the following compounds.
- EH represents an ethylhexyl group.
- examples of the squarylium compound include compounds described in paragraph numbers 0044 to 0049 of JP2011-208101A, the contents of which are incorporated herein.
- the cyanine compound is preferably a compound represented by the formula (C).
- Z 1 and Z 2 are each independently a nonmetallic atomic group that forms a 5-membered or 6-membered nitrogen-containing heterocyclic ring that may be condensed
- R 101 and R 102 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aralkyl group or an aryl group
- L 1 represents a methine chain having an odd number of methine groups
- a and b are each independently 0 or 1
- X 1 represents an anion
- c represents the number necessary for balancing the charge
- the site represented by Cy in the formula is an anion moiety.
- X 1 represents
- cyanine compound examples include the following compounds.
- Me represents a methyl group.
- examples of the cyanine compound include compounds described in paragraph Nos. 0044 to 0045 of JP2009-108267A, compounds described in paragraph Nos. 0026 to 0030 of JP2002194040A, and JP2015-172004A.
- a commercially available product can be used as the near-infrared absorbing dye.
- SDO-C33 manufactured by Arimoto Chemical Industry Co., Ltd.
- e-ex color IR-14 e-ex color IR-10A
- e-ex color TX-EX-801B e-ex color TX-EX-805K (inc.
- the content of the near infrared absorbing dye is 10% by mass or more, preferably 12% by mass or more, based on the total solid content of the curable composition of the present invention. More preferably, it is 14 mass% or more.
- the upper limit of the content of the near-infrared absorbing dye is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and further preferably 70% by mass or less. In the present invention, only one type of near infrared absorbing dye may be used, or two or more types may be used. When using 2 or more types, it is preferable that a total amount becomes the said range.
- the curable composition of the present invention may further contain a near-infrared absorber other than the above-mentioned near-infrared absorbing dye (also referred to as other near-infrared absorber).
- Other near infrared absorbers include inorganic pigments (inorganic particles).
- the shape of the inorganic pigment is not particularly limited, and may be a sheet shape, a wire shape, or a tube shape regardless of spherical or non-spherical.
- metal oxide particles or metal particles are preferable.
- the metal oxide 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 ) particles, niobium-doped titanium dioxide (Nb-doped TiO 2 ) particles, and the like.
- the metal particles include silver (Ag) particles, gold (Au) particles, copper (Cu) particles, and nickel (Ni) particles.
- a tungsten oxide compound can also be used as the inorganic pigment.
- the tungsten oxide compound is preferably cesium tungsten oxide.
- paragraph No. 0080 of JP-A-2016-006476 can be referred to, the contents of which are incorporated herein.
- the content of the other near infrared absorber is 0.01 to 50 with respect to the total solid content of the curable composition of the present invention.
- Mass% is preferred.
- 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 30% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less.
- the content of the other near infrared absorbing compound in the total mass of the near infrared absorbing dye and the other near infrared absorbing agent is preferably 1 to 99% by mass.
- the upper limit is preferably 80% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and further preferably 30% by mass or less.
- the curable composition of this invention does not contain other near-infrared absorbers substantially.
- “Contains substantially no other near-infrared absorber” means that the content of the other near-infrared absorber in the total mass of the above-mentioned near-infrared absorbing dye and other near-infrared absorber is 0.5% by mass or less. It is preferable that it is 0.1 mass% or less, and it is still more preferable not to contain other near-infrared absorbers.
- the curable composition of the present invention contains a polymerizable monomer having a group having an unsaturated double bond.
- the polymerizable monomer is preferably a compound having two or more groups having an unsaturated double bond, and more preferably a compound having three or more groups having an unsaturated double bond.
- the upper limit of the number of groups having an unsaturated double bond in the polymerizable monomer is, for example, preferably 15 or less, and more preferably 10 or less.
- Examples of the group having an unsaturated double bond include a vinyl group, a styrene group, a (meth) allyl group, and a (meth) acryloyl group.
- the molecular weight of the polymerizable monomer is preferably 5000 or less, more preferably 3000 or less, still more preferably 2000 or less, and even more preferably 1500 or less.
- the lower limit is preferably 100 or more, and more preferably 250 or more.
- the polymerizable monomer is preferably a 3 to 15 functional (meth) acrylate compound, more preferably a 3 to 10 functional (meth) acrylate compound, and more preferably a 3 to 6 functional (meth) acrylate compound. More preferably.
- the polymerizable monomer used in the curable composition of the present invention is a polymerizable monomer having at least one group selected from an acid group and a hydroxyl group and a group having an unsaturated double bond in the total mass of the polymerizable monomer.
- the content of (hereinafter also referred to as polymerizable monomer M1) is 50% by mass or less, preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and preferably 20% by mass or less. More preferably, it is particularly preferably 15% by mass or less. As a minimum, it is preferred that it is 1 mass% or more, it is more preferred that it is 5 mass% or more, and it is still more preferred that it is 10 mass% or more.
- the content of the polymerizable monomer M1 in the total mass of the polymerizable monomer is preferably 1 to 30% by mass.
- the content of the polymerizable monomer M1 in the total mass of the polymerizable monomer is 50% by mass or less, a film with less foreign matter can be produced.
- content of the polymerizable monomer M1 in the total mass of a polymerizable monomer is 0.5 mass% or less with the polymerizable monomer which does not contain the polymerizable monomer M1 substantially, 0.1 mass % Or less is more preferable, and it is still more preferable not to contain.
- Examples of the acid group that the polymerizable monomer M1 has include a carboxyl group, a sulfo group, and a phosphoric acid group.
- the pKa of the polymerizable monomer M1 is preferably 6 or less, or 9 or more, and more preferably 5 or less or 11 or more.
- the polymerizable monomer M1 is preferably a compound represented by the following formula (M-1).
- Formula (M-1) (A 1 ) n1 -L 1- (Ac 1 ) n2 (In Formula (M-1), A 1 represents a hydroxyl group or an acid group, L 1 represents a (n1 + n2) valent group, Ac 1 represents a group having an unsaturated double bond, and n1 is 1 or more. And n2 represents an integer of 1 or more.)
- Examples of the acid group represented by A 1 include a carboxyl group, a sulfo group, and a phosphate group, and a carboxyl group is preferable.
- As the (n1 + n2) -valent group represented by L 1 a hydrocarbon group, a heterocyclic group, —O—, —S—, —NR—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 — or The group which consists of these combinations is mentioned.
- R represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group, preferably a hydrogen atom.
- the hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
- the aliphatic hydrocarbon group may be cyclic or acyclic.
- the aliphatic hydrocarbon group may be a saturated aliphatic hydrocarbon group or an unsaturated aliphatic hydrocarbon group.
- the hydrocarbon group may have a substituent or may not have a substituent.
- the cyclic aliphatic hydrocarbon group and the aromatic hydrocarbon group may be monocyclic or condensed rings.
- the heterocyclic group may be a single ring or a condensed ring.
- the heterocyclic group is preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring.
- the heterocyclic group may be an aliphatic heterocyclic group or an aromatic heterocyclic group.
- L 1 is preferably a group containing at least a hydrocarbon group.
- the number of carbon atoms constituting L 1 is preferably 3 to 100, and more preferably 6 to 50.
- Examples of the group having an unsaturated double bond represented by Ac 1 include a vinyl group, a styrene group, a (meth) allyl group, and a (meth) acryloyl group, and a (meth) acryloyl group is preferable.
- n1 is preferably 1 or 2, and more preferably 1.
- n2 is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more. The upper limit of n2 is preferably 15 or less, and more preferably 10 or less.
- Examples of the polymerizable monomer M1 include an ester compound of an aliphatic polyhydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid.
- the curable composition of the present invention contains a polymerizable monomer having no hydroxyl group and no acid group (hereinafter also referred to as polymerizable monomer M2) in addition to the polymerizable monomer M1 described above as a polymerizable monomer.
- polymerizable monomer M2 a polymerizable monomer having no hydroxyl group and no acid group
- the polymerizable monomer M2 is preferably a compound represented by the following formula (M-2).
- M-2 L 2- (Ac 2 ) n3 (In formula (M-2), L 2 represents an n3 valent group, Ac 2 represents a group having an unsaturated double bond, and n3 represents an integer of 1 or more.)
- Examples of the n3 valent group represented by L 2 include a hydrocarbon group, a heterocyclic group, —O—, —S—, —NR—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, or these Examples include a group consisting of a combination.
- R represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group, preferably a hydrogen atom.
- the details of the hydrocarbon group and the heterocyclic group are the same as those described for L 1 .
- L 2 is preferably a group containing at least a hydrocarbon group.
- the number of carbon atoms constituting L 2 is preferably 3 to 100, and more preferably 6 to 50.
- Examples of the group having an unsaturated double bond represented by Ac 2 include a vinyl group, a styrene group, a (meth) allyl group, and a (meth) acryloyl group, and a (meth) acryloyl group is preferable.
- n3 is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more.
- the upper limit of n2 is preferably 15 or less, and more preferably 10 or less.
- Examples of the polymerizable monomer M2 include dipentaerythritol hexaacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, trimethylolpropane triacrylate, and ditrimethylolpropane tetraacrylate.
- the polymerizable monomer M1 and the polymerizable monomer M2 are also preferably compounds having an alkyleneoxy group.
- the compound having an alkyleneoxy group is preferably a compound having an ethyleneoxy group and / or a propyleneoxy group, more preferably a compound having an ethyleneoxy group, and a 3-6 functional (meth) having 4-20 ethyleneoxy groups.
- An acrylate compound is more preferable.
- 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 ( ⁇ O) represents a group represented by C (CH 3 ) ⁇ CH 2 .
- Specific examples of the polymerizable compounds represented by the above formulas (MO-1) to (MO-5) include compounds described in paragraphs 0248 to 0251 of JP-A No. 2007-267979.
- a compound having a caprolactone structure is not particularly limited as long as it has a caprolactone structure in the molecule.
- trimethylolethane, ditrimethylolethane, trimethylolpropane, ditrimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol Mention is made of ⁇ -caprolactone-modified polyfunctional (meth) acrylate obtained by esterifying polyhydric alcohols such as tripentaerythritol, glycerin, diglycerol, trimethylolmelamine and (meth) acrylic acid and ⁇ -caprolactone.
- the 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 carboxyl 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 total amount of the polymerizable monomer (total amount of the polymerizable monomer M1 and the polymerizable monomer M2) is preferably 5 to 60% by mass with respect to the total solid content of the curable composition.
- the lower limit is, for example, preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and further preferably 15% by mass or more.
- the upper limit is preferably 60% by mass or less, more preferably 55% by mass or less, and still more preferably 50% by mass or less.
- Epoxy compound The curable composition of the present invention can contain a compound having an epoxy group (hereinafter also referred to as an epoxy compound).
- the epoxy compound include monofunctional or polyfunctional glycidyl ether compounds, polyfunctional aliphatic glycidyl ether compounds, and compounds having an alicyclic epoxy group.
- the epoxy compound is preferably a compound having 1 to 100 epoxy groups per molecule.
- the upper limit of the epoxy group can be, for example, 10 or less, or 5 or less.
- the lower limit is preferably 2 or more.
- the epoxy compound may be 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 epoxy compound is preferably 2000 to 100,000.
- 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.
- epoxy compounds include EHPE3150 (manufactured by Daicel Corporation), EPICLON N-695 (manufactured by DIC Corporation), Adekaglycylol ED-505 (manufactured by ADEKA Corporation, epoxy group-containing monomer), Marproof G-0150M, G-0105SA, G-0130SP, G-0250SP, G-1005S, G-1005SA, G-1010S, G-2050M, G-01100, G-01758 (manufactured by NOF Corporation, containing epoxy group) Polymer).
- EHPE3150 manufactured by Daicel Corporation
- EPICLON N-695 manufactured by DIC Corporation
- Adekaglycylol ED-505 manufactured by ADEKA Corporation, epoxy group-containing monomer
- Marproof G-0150M G-0105SA, G-0130SP, G-0250SP, G-1005S, G-1005SA, G-1010S, G-2050M, G-01100, G-01758 (manufacture
- Examples of the epoxy compound include paragraph numbers 0034 to 0036 in JP2013-011869A, paragraph numbers 0147 to 0156 in JP2014043556A, and paragraphs 0085 to 0092 in JP2014089408A.
- the prepared compounds can also be used. These contents are incorporated herein.
- the curable composition of this invention contains an epoxy compound
- 0.1 mass% or more is preferable with respect to the total solid of a curable composition, and, as for content of an epoxy compound, 0.5 mass% or more is preferable. More preferred.
- the upper limit is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and still more preferably 40% by mass or less.
- the curable composition of the present invention preferably contains a resin.
- Resin is mix
- a resin that is mainly used for dispersing particles such as pigment is also referred to as a dispersant.
- a resin that is mainly used for dispersing particles such as pigment 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.
- Resins include (meth) acrylic resin, epoxy resin, ene thiol resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyarylate resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyphenylene resin, polyarylene ether phosphine oxide resin, polyimide resin , Polyamideimide resin, polyolefin resin, cyclic olefin resin, polyester resin, styrene resin and the like. One of these resins may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
- the resin used in the present invention may have an acid group.
- the acid group include a carboxyl group, a phosphate group, a sulfo group, and a phenolic hydroxy group, and a carboxyl group is preferable. These acid groups may be used alone or in combination of two or more. Resins having acid groups can also be used as alkali-soluble resins.
- a polymer having a carboxyl group in the side chain is preferable.
- Specific examples include methacrylic acid copolymers, acrylic acid copolymers, itaconic acid copolymers, crotonic acid copolymers, maleic acid copolymers, partially esterified maleic acid copolymers, and alkali-soluble resins such as novolac resins.
- alkali-soluble resins such as novolac resins.
- examples thereof include phenol resins, acidic cellulose derivatives having a carboxyl group in the side chain, and resins obtained by adding an acid anhydride to a polymer having a hydroxy group.
- a copolymer of (meth) acrylic acid and another monomer copolymerizable therewith is suitable as the alkali-soluble resin.
- 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-substituted maleimide monomers described in JP-A-10-300922 such as N-phenylmaleimide and N-cyclohexylmaleimide can also be used.
- only 1 type may be sufficient as the other monomer copolymerizable with these (meth) acrylic acids, and 2 or more types may be sufficient as it.
- the resin having an acid group may further have a polymerizable group.
- the polymerizable group include a (meth) allyl group and a (meth) acryloyl group.
- Commercially available products include Dianal NR series (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), Photomer 6173 (carboxyl group-containing polyurethane acrylate oligomer, Diamond Shamrock Co., Ltd.), Biscote R-264, KS resist 106 (all of which are Osaka organic Chemical Industry Co., Ltd.), Cyclomer P series (for example, ACA230AA), Plaxel CF200 series (all manufactured by Daicel Corp.), Ebecryl 3800 (manufactured by Daicel UCB Corp.), Acryl RD-F8 (Co., Ltd.) Nippon Catalysts).
- 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 be preferably used.
- the resin having an acid group is a monomer containing a compound represented by the following formula (ED1) and / or a compound represented by the following formula (ED2) (hereinafter, these compounds may be referred to as “ether dimers”).
- ED1 a compound represented by the following formula
- ED2 a compound represented by the following formula
- a polymer containing a repeating unit derived from a component is also preferred.
- 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 repeating unit derived from a compound represented by the following 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 has 1 to 20 carbon atoms which may contain a hydrogen atom or a benzene ring.
- n represents an integer of 1 to 15.
- the acid value of the resin having an acid group is preferably 30 to 200 mgKOH / g.
- the lower limit is preferably 50 mgKOH / g or more, and more preferably 70 mgKOH / g or more.
- the upper limit is preferably 150 mgKOH / g or less, and more preferably 120 mgKOH / g or less.
- Examples of the resin having an acid group include resins having the following structure.
- Me represents a methyl group.
- a resin having a repeating unit represented by formulas (A3-1) to (A3-7) as the resin.
- R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group
- L 4 to L 7 each independently represents a single bond or a divalent linking group
- R 10 to R 13 each independently represents an alkyl group or an aryl group.
- R 14 and R 15 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
- R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
- the alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
- R 5 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- L 4 to L 7 each independently represents a single bond or a divalent linking group.
- the divalent linking group include an alkylene group, an arylene group, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —NR 10 — (R 10 represents a hydrogen atom or Represents an alkyl group, preferably a hydrogen atom) Or the group which consists of these combination is mentioned.
- the alkylene group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and still more preferably 1 to 10 carbon atoms.
- the alkylene group may have a substituent, but is preferably unsubstituted.
- the alkylene group may be linear, branched or cyclic. Further, the cyclic alkylene group may be monocyclic or polycyclic.
- the number of carbon atoms of the arylene group is preferably 6 to 18, more preferably 6 to 14, and still more preferably 6 to 10.
- the alkyl group represented by R 10 to R 13 may be linear, branched or cyclic, and is preferably cyclic.
- the alkyl group may have a substituent or may be unsubstituted.
- the alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, still more preferably 1 to 10 carbon atoms.
- the aryl group represented by R 10 to R 13 preferably has 6 to 18 carbon atoms, more preferably 6 to 12 carbon atoms, and still more preferably 6 carbon atoms.
- R 10 is preferably a cyclic alkyl group or an aryl group.
- R 11 and R 12 are preferably a linear or branched alkyl group.
- R 13 is preferably a linear alkyl group, a branched alkyl group, or an aryl group.
- the substituents represented by R 14 and R 15 are halogen atoms, cyano groups, nitro groups, alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups, heteroaryl groups, aralkyl groups, alkoxy groups, aryloxy groups, heteroaryloxy groups, Alkylthio group, arylthio group, heteroarylthio group, —NR a1 R a2 , —COR a3 , —COOR a4 , —OCOR a5 , —NHCOR a6 , —CONR a7 R a8 , —NHCONR a9 R a10 , —NHCOOR a11 , — SO 2 R a12 , —SO 2 OR a13 , —NHSO 2 R a14, or —SO 2 NR a15 R a16 may be mentioned.
- R a1 to R a16 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or a heteroaryl group. Of these, at least one of R 14 and R 15 preferably represents a cyano group or —COOR a4 . R a4 preferably represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group.
- Examples of commercially available resins having a repeating unit represented by the formula (A3-7) include ARTON F4520 (manufactured by JSR Corporation).
- the details of the resin having a repeating unit represented by the formula (A3-7) can be referred to the descriptions in paragraph numbers 0053 to 0075 and 0127 to 0130 of JP2011-100084A, the contents of which are described in this specification. Embedded in the book.
- the curable composition of the present invention can also contain a resin as a dispersant.
- a dispersant include an acidic dispersant (acidic resin) and a basic dispersant (basic resin).
- the acidic dispersant (acidic resin) represents a resin in which the amount of acid groups is larger than the amount of basic groups.
- the acidic dispersant (acidic resin) is preferably a resin in which the amount of acid groups occupies 70 mol% or more when the total amount of acid groups and basic groups is 100 mol%. A resin consisting only of groups is more preferred.
- the acid group possessed by the acidic dispersant (acidic resin) is preferably a carboxyl group.
- the acid value of the acidic dispersant is preferably 40 to 105 mgKOH / g, more preferably 50 to 105 mgKOH / g, and still more preferably 60 to 105 mgKOH / g.
- the basic dispersant (basic resin) represents a resin in which the amount of basic groups is larger than the amount of acid groups.
- the basic dispersant (basic resin) is preferably a resin in which the amount of basic groups exceeds 50 mol% when the total amount of acid groups and basic groups is 100 mol%.
- the basic group possessed by the basic dispersant is preferably an amino group.
- the resin used as the dispersant preferably contains a repeating unit having an acid group.
- a residue generated on the base of the pixel can be further reduced when a pattern is formed by a photolithography method.
- the resin used as the dispersant is also preferably a graft copolymer. Since the graft copolymer has an affinity for the solvent by the graft chain, it is excellent in pigment dispersibility and dispersion stability after aging. Details of the graft copolymer can be referred to the descriptions in paragraphs 0025 to 0094 of JP2012-255128A, the contents of which are incorporated herein. Specific examples of the graft copolymer include the following resins. The following resins are also resins having acid groups (alkali-soluble resins). Examples of the graft copolymer include resins described in JP-A-2012-255128, paragraphs 0072 to 0094, the contents of which are incorporated herein.
- the resin (dispersant) it is also preferable to use an oligoimine dispersant containing a nitrogen atom in at least one of the main chain and the side chain.
- the oligoimine-based dispersant has a structural unit having a partial structure X having a functional group of pKa14 or less, a side chain containing a side chain Y having 40 to 10,000 atoms, and a main chain and a side chain.
- a resin having at least one basic nitrogen atom is preferred.
- the basic nitrogen atom is not particularly limited as long as it is a basic nitrogen atom.
- oligoimine-based dispersant the description of paragraph numbers 0102 to 0166 in JP 2012-255128 A can be referred to, and the contents thereof are incorporated herein.
- Specific examples of the oligoimine dispersant include the following.
- the following resins are also resins having acid groups (alkali-soluble resins).
- As the oligoimine-based dispersant resins described in paragraph numbers 0168 to 0174 in JP 2012-255128 A can be used.
- Dispersants are also available as commercial products, and specific examples thereof include Disperbyk-111 (BYK Chemie), Solsperse 76500 (Nihon Lubrizol Co., Ltd.), and the like.
- pigment dispersants described in paragraph numbers 0041 to 0130 of JP-A-2014-130338 can also be used, the contents of which are incorporated herein.
- the resin etc. which have the acid group mentioned above can also be used as a dispersing agent.
- the resin content is preferably 1 to 80% by mass with respect to the total solid content of the curable composition of the present invention.
- the lower limit is preferably 5% by mass or more, and more preferably 7% by mass or more.
- the upper limit is preferably 50% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less.
- the content of the resin having an acid group is preferably 0.1 to 40% by mass with respect to the total solid content of the curable 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 resin having an acid group is 50 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of polymerizable monomers (total amount of the polymerizable monomer M1 and polymerizable monomer M2 described above). It is preferably 60 to 350 parts by mass, more preferably 70 to 250 parts by mass. When the content of the resin having an acid group is in the above range, excellent developability is easily obtained.
- the content of the dispersant is preferably 0.1 to 40% by mass with respect to the total solid content of the curable 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 pigment.
- 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 curable composition of the present invention can contain a photopolymerization initiator.
- a photoinitiator It can select suitably from well-known photoinitiators.
- a compound having photosensitivity to light in the ultraviolet region to the visible region is preferable.
- the photopolymerization initiator is preferably a radical photopolymerization initiator.
- Examples of the photopolymerization initiator include halogenated hydrocarbon derivatives (for example, compounds having a triazine skeleton, compounds having an oxadiazole skeleton, etc.), acylphosphine compounds, hexaarylbiimidazoles, oxime compounds, organic peroxides, Examples include thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts, ⁇ -hydroxy ketone compounds, ⁇ -amino ketone compounds, and the like.
- halogenated hydrocarbon derivatives for example, compounds having a triazine skeleton, compounds having an oxadiazole skeleton, etc.
- acylphosphine compounds for example, compounds having a triazine skeleton, compounds having an oxadiazole skeleton, etc.
- acylphosphine compounds for example, compounds having a triazine skeleton, compounds having an oxadiazole skeleton, etc.
- Photopolymerization initiators are trihalomethyltriazine compounds, benzyldimethylketal compounds, ⁇ -hydroxyketone compounds, ⁇ -aminoketone compounds, acylphosphine compounds, phosphine oxide compounds, metallocene compounds, oxime compounds, triarylimidazoles from the viewpoint of exposure sensitivity.
- Dimer, onium compound, benzothiazole compound, benzophenone compound, acetophenone compound, cyclopentadiene-benzene-iron complex, halomethyloxadiazole compound and 3-aryl-substituted coumarin compound are preferred, oxime compound, ⁇ -hydroxyketone compound, ⁇ - A compound selected from an aminoketone compound and an acylphosphine compound is more preferable, and an oxime compound is still more preferable.
- the photopolymerization initiator descriptions in paragraphs 0065 to 0111 of JP-A-2014-130173 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- Examples of commercially available ⁇ -hydroxyketone compounds include IRGACURE-184, DAROCUR-1173, IRGACURE-500, IRGACURE-2959, IRGACURE-127 (above, manufactured by BASF).
- Examples of commercially available ⁇ -aminoketone compounds include IRGACURE-907, IRGACURE-369, IRGACURE-379, IRGACURE-379EG (manufactured by BASF).
- Examples of commercially available acylphosphine compounds include IRGACURE-819 and DAROCUR-TPO (above, manufactured by BASF).
- 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. Etc. can be used.
- Examples of the oxime compound that can be suitably used in the present invention include 3-benzoyloxyiminobutan-2-one, 3-acetoxyiminobutan-2-one, 3-propionyloxyimibutan-2-one, 2- Acetoxyiminopentan-3-one, 2-acetoxyimino-1-phenylpropan-1-one, 2-benzoyloxyimino-1-phenylpropan-1-one, 3- (4-toluenesulfonyloxy) iminobutane-2- ON, and 2-ethoxycarbonyloxyimino-1-phenylpropan-1-one.
- J.H. C. S. Perkin II (1979, pp.1653-1660) J.A. C. S.
- TR-PBG-304 manufactured by Changzhou Powerful Electronic New Materials Co., Ltd.
- Adeka Arcles NCI-831 manufactured by ADEKA Corporation
- Adeka Arcles NCI-930 manufactured by ADEKA Corporation
- Adekaoptomer N -1919 manufactured by ADEKA Corporation, photopolymerization initiator 2 described in JP2012-14052A
- 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-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 JP-A 2013-164471. Compound (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, and more preferably a compound having a maximum absorption wavelength in a wavelength region of 360 nm to 480 nm.
- the oxime compound is preferably a compound having high absorbance at 365 nm and 405 nm.
- the molar extinction coefficient at 365 nm or 405 nm of the oxime compound is preferably 1,000 to 300,000, more preferably 2,000 to 300,000 from the viewpoint of sensitivity, and 5,000 to 200,000. 000 is particularly preferred.
- the molar extinction coefficient of the compound can be measured using a known method. For example, it is preferable to measure with a spectrophotometer (Cary-5 spectrophotometer manufactured by Varian) using an ethyl acetate solvent at a concentration of 0.01 g / L.
- the photopolymerization initiator preferably contains an oxime compound and an ⁇ -aminoketone compound. By using both in combination, the developability is improved and a pattern having excellent rectangularity can be easily formed.
- the oxime compound and the ⁇ -aminoketone compound are used in combination, the ⁇ -aminoketone compound is preferably 50 to 600 parts by mass, more preferably 150 to 400 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the oxime compound.
- the content of the photopolymerization initiator is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, and still more preferably 1 to 20% by mass with respect to the total solid content of the curable composition. If the content of the photopolymerization initiator is within the above range, the developability is good.
- the curable composition of this invention may contain only 1 type of photoinitiators, and may contain 2 or more types. When two or more types of photopolymerization initiators are included, the total amount thereof is preferably within the above range.
- the curable 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 a wavelength range of 400 nm or more and less than 650 nm.
- the chromatic colorant may be a pigment or a dye.
- the pigment is preferably an organic pigment.
- 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, triaryl methane, 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 70% by mass with respect to the total solid content of the curable composition of the present invention.
- the lower limit is preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 1.0% by mass or more.
- the upper limit is preferably 60% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less.
- the content of the chromatic colorant is preferably 10 to 1000 parts by weight and more preferably 50 to 800 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the near infrared absorbing dye.
- the total amount of the chromatic colorant and the near-infrared absorbing dye is preferably 1 to 80% by mass with respect to the total solid content of the curable composition of the present invention.
- the lower limit is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more.
- the upper limit is preferably 70% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less.
- the curable composition of the present invention can also contain a colorant that transmits infrared rays and blocks visible light (hereinafter also referred to as a colorant that blocks visible light).
- the color material that blocks visible light is preferably a color material that absorbs light in the wavelength range from purple to red.
- the color material that blocks visible light is preferably a color material that blocks light in the wavelength region of 450 to 650 nm.
- the color material that blocks visible light is preferably a color material that transmits light having a wavelength of 900 to 1300 nm.
- the colorant that blocks visible light preferably satisfies at least one of the following requirements (A) and (B).
- Examples of chromatic colorants include those described above.
- Examples of the organic black colorant include bisbenzofuranone compounds, azomethine compounds, perylene compounds, and azo compounds, and bisbenzofuranone compounds and perylene compounds are preferable.
- Examples of the bisbenzofuranone compounds include compounds described in JP-T 2010-534726, JP-2012-515233, JP-2012-515234, and the like, for example, “Irgaphor Black” manufactured by BASF It is available.
- Examples of perylene compounds include C.I. I. Pigment Black 31, 32 and the like.
- Examples of the azomethine compound include compounds described in JP-A-1-170601, JP-A-2-34664, and the like.
- Examples of combinations of chromatic colorants in the case of forming black with a combination of two or more chromatic colorants include the following. (1) An embodiment containing a yellow colorant, a blue colorant, a purple colorant and a red colorant. (2) An embodiment containing a yellow colorant, a blue colorant and a red colorant. (3) An embodiment containing a yellow colorant, a purple colorant and a red colorant. (4) An embodiment containing a yellow colorant and a purple colorant. (5) An embodiment containing a green colorant, a blue colorant, a purple colorant and a red colorant. (6) An embodiment containing a purple colorant and an orange colorant. (7) An embodiment containing a green colorant, a purple colorant and a red colorant. (8) An embodiment containing a green colorant and a red colorant.
- the content of the colorant that blocks visible light is preferably 60% by mass or less based on the total solid content of the curable composition. 50 mass% or less is more preferable, 30 mass% or less is still more preferable, 20 mass% or less is still more preferable, and 15 mass% or less is especially preferable.
- the lower limit may be 0.01% by mass or more, and may be 0.5% by mass or more.
- the curable composition of the present invention can further contain a pigment derivative.
- the pigment derivative include compounds having a structure in which a part of the pigment is substituted with an acid group, a basic group, a group having a salt structure, or a phthalimidomethyl group.
- a compound represented by the formula (B1) is preferable.
- P represents a dye structure
- L represents a single bond or a linking group
- X represents an acid group, a basic group, a group having a salt structure, or a phthalimidomethyl group
- m is an integer of 1 or more.
- N represents an integer of 1 or more.
- P represents a dye structure, and pyrrolopyrrole dye structure, diketopyrrolopyrrole dye structure, quinacridone dye structure, anthraquinone dye structure, dianthraquinone dye structure, benzoisoindole dye structure, thiazine indigo dye structure Azo dye structure, quinophthalone dye structure, phthalocyanine dye structure, naphthalocyanine dye structure, dioxazine dye structure, perylene dye structure, perinone dye structure, benzimidazolone dye structure, benzothiazole dye structure, benzimidazole dye structure and benzoxazole dye structure At least one selected from the group consisting of pyrrolopyrrole dye structure, diketopyrrolopyrrole dye structure, quinacridone dye structure and benzoimidazolone dye structure is more preferable. Pyrrole dye structure is particularly preferred.
- L represents a single bond or a linking group.
- the linking group is preferably a group consisting 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. , May be unsubstituted or may further have a substituent.
- X represents an acid group, a basic group, a group having a salt structure, or a phthalimidomethyl group, and an acid group or a basic group is preferable.
- the acid group include a carboxyl group and a sulfo group.
- An amino group is mentioned as a basic group.
- Examples of the pigment derivative include compounds having the following structure.
- the compounds described in JP-A-10-195326, paragraphs 0086 to 0098 of International Publication WO2011 / 024896, paragraphs 0063 to 0094 of International Publication WO2012 / 102399, etc. can be used. Incorporated in the description.
- the content of the pigment derivative is preferably 1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment.
- the lower limit is preferably 3 parts by mass or more, and more preferably 5 parts by mass or more.
- the upper limit is preferably 40 parts by mass or less, and more preferably 30 parts by mass or less. If content of a pigment derivative is the said range, the dispersibility of a pigment can be improved and aggregation of a pigment can be suppressed efficiently. Only one pigment derivative may be used, or two or more pigment derivatives may be used. When using 2 or more types, it is preferable that a total amount becomes the said range.
- the curable composition of the present invention can contain a solvent.
- the solvent include organic solvents.
- the solvent is basically not particularly limited as long as the solubility of each component and the coating property of the composition are satisfied.
- the organic solvent include esters, ethers, ketones, aromatic hydrocarbons and the like. Regarding these details, paragraph number 0223 of International Publication No. WO2015 / 1666779 can be referred to, the contents of which are incorporated herein. Further, ester solvents substituted with a cyclic alkyl group and ketone solvents substituted with a cyclic alkyl group can also be preferably used.
- the organic solvent examples include dichloromethane, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl cellosolve acetate, ethyl lactate, diethylene glycol dimethyl ether, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, 2-heptanone, cyclohexanone, Examples include cyclohexyl acetate, cyclopentanone, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monomethyl ether acetate.
- the organic solvent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
- aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, etc.) as solvents may be better reduced for environmental reasons (for example, 50 mass ppm (parts per to the total amount of organic solvent)). (million) or less, or 10 mass ppm or less, or 1 mass ppm or less).
- a solvent having a low metal content it is preferable to use a solvent having a low metal content, and the metal content of the solvent is preferably, for example, 10 mass ppb (parts per billion) or less. If necessary, a solvent having a mass ppt (parts per trillation) level may be used, 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 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and even more preferably 3 ⁇ m or less.
- the filter material is preferably polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon.
- the solvent may contain isomers (compounds having the same number of atoms but different structures). Moreover, only 1 type may be included and the isomer may be included multiple types.
- the organic solvent preferably has a peroxide content of 0.8 mmol / L or less, and more preferably contains substantially no peroxide.
- the content of the solvent is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, and further preferably 25 to 75% by mass with respect to the total amount of the curable composition.
- the curable composition of the present invention can 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), Examples include 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol) and N-nitrosophenylhydroxyamine salts (ammonium salt, primary cerium salt, etc.). Of these, p-methoxyphenol is preferred.
- the content of the polymerization inhibitor is preferably 0.001 to 5% by mass with respect to the total solid content of the curable composition.
- the curable composition of the present invention can contain a silane coupling agent.
- the silane coupling agent means a silane compound having a hydrolyzable group and other functional groups.
- the hydrolyzable group refers to a substituent that is directly bonded to a silicon atom and can generate a siloxane bond by at least one of a hydrolysis reaction and 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.
- Examples of functional groups other than hydrolyzable groups include vinyl groups, styrene groups, (meth) acryloyl groups, mercapto groups, epoxy groups, oxetanyl groups, amino groups, ureido groups, sulfide groups, isocyanate groups, and phenyl groups. (Meth) acryloyl group and epoxy group are preferable.
- Examples of the silane coupling agent include compounds described in paragraph Nos. 0018 to 0036 of JP-A-2009-288703, and compounds described in paragraph numbers 0056 to 0066 of JP-A-2009-242604. Incorporated in the description.
- the content of the silane coupling agent is preferably 0.01 to 15.0 mass%, more preferably 0.05 to 10.0 mass%, based on the total solid content of the curable composition. Only one type of silane coupling agent 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 curable composition of the present invention may contain a surfactant.
- a surfactant 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.
- paragraph numbers 0238 to 0245 of International Publication No. WO2015 / 166679 can be referred to, the contents of which are incorporated herein.
- the surfactant is preferably a fluorosurfactant.
- a fluorinated surfactant in the curable composition of the present invention, liquid properties (particularly fluidity) can be further improved, and liquid-saving properties can be further improved.
- a film with small thickness unevenness can be formed.
- the fluorine content in the fluorosurfactant is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and particularly preferably 7 to 25% by mass.
- a fluorine-based surfactant having a fluorine content within this range is effective in terms of uniformity of coating film thickness and liquid-saving properties, and has good solubility in the composition.
- fluorosurfactant examples include surfactants described in JP-A-2014-41318, paragraph numbers 0060 to 0064 (corresponding to paragraph numbers 0060 to 0064 of international publication 2014/17669), and the like. Examples include surfactants described in paragraphs 0117 to 0132 of JP2011-132503A, the contents of which are incorporated herein. Examples of commercially available fluorosurfactants include Megafac F171, F172, F173, F176, F177, F141, F142, F143, F144, R30, F437, F475, F479, F482, F554, F780 (and above, DIC).
- the fluorine-based surfactant has a molecular structure having a functional group containing a fluorine atom, and an acrylic compound in which the fluorine atom is volatilized by cleavage of the functional group containing the fluorine atom when heated is suitably used.
- a fluorosurfactant include Megafac DS series manufactured by DIC Corporation (Chemical Industry Daily, February 22, 2016) (Nikkei Sangyo Shimbun, February 23, 2016). -21.
- a block polymer can be used. Examples thereof include compounds described in JP2011-89090A.
- 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) (meth).
- 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. In the above compounds,% indicating the ratio of repeating units is mol%.
- a fluoropolymer having an ethylenically unsaturated group in the side chain can also be used.
- Specific examples thereof include compounds described in paragraph Nos. 0050 to 0090 and paragraph Nos. 0289 to 0295 of JP2010-164965A, for example, Megafac RS-101, RS-102, RS-718K manufactured by DIC Corporation. RS-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, 25R2 (BASF ), Tetronic 304, 701, 704, 901, 904, 150R1 (BAS) Solsperse 20000 (manufactured by Nippon Lubrizol Co., Ltd.), NCW-101, NCW-1001, NCW-1002 (manufactured by Wako Pure
- the content of the surfactant is preferably 0.001% by mass to 5.0% by mass and more preferably 0.005% by mass to 3.0% by mass with respect to the total solid content of the curable composition of the present invention. 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 curable composition of this invention can contain a ultraviolet absorber.
- a ultraviolet absorber a conjugated diene compound, an aminobutadiene compound, a methyldibenzoyl compound, a coumarin compound, a salicylate compound, a benzophenone compound, a benzotriazole compound, an acrylonitrile compound, a hydroxyphenyltriazine compound, or the like can be used.
- paragraph numbers 0052 to 0072 of JP2012-208374A and paragraph numbers 0317 to 0334 of JP2013-68814A the contents of which are incorporated herein.
- UV-503 manufactured by Daito Chemical Co., Ltd.
- MYUA series Chemical Industry Daily, February 1, 2016
- the ultraviolet absorber is preferably a compound represented by the formula (UV-1) to the formula (UV-3), more preferably a compound represented by the formula (UV-1) or the formula (UV-3), The compound represented by (UV-1) is more preferable.
- R 101 and R 102 each independently represent a substituent
- m1 and m2 each independently represent 0 to 4.
- R 201 and R 202 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group
- R 203 and R 204 each independently represent a substituent.
- R 301 to R 303 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group
- R 304 and R 305 each independently represent a substituent.
- the content of the ultraviolet absorber is preferably 0.01 to 10% by mass and more preferably 0.01 to 5% by mass with respect to the total solid content of the curable composition.
- the present invention only one type of ultraviolet absorber may be used, or two or more types may be used. When using 2 or more types, it is preferable that a total amount becomes the said range.
- the curable composition of the present invention can contain an antioxidant.
- the antioxidant include a phenol compound, a phosphite compound, and a thioether compound.
- the 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 hydroxyl group is preferred.
- the aforementioned substituent is preferably a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 22 carbon atoms.
- the antioxidant is also preferably a compound having a phenol group and a phosphite group in the same molecule.
- phosphorus antioxidant can also be used suitably for antioxidant.
- phosphorus-based antioxidant 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, ethylbisphosphite (2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl), and the like.
- antioxidants include, for example, ADK STAB AO-20, ADK STAB AO-30, ADK STAB AO-40, ADK STAB AO-50, ADK STAB AO-50F, ADK STAB AO-60, ADK STAB AO-60G and ADK STAB AO-80.
- Adeka Stub AO-330 (above, ADEKA Co., Ltd.) and the like.
- the content of the antioxidant is preferably 0.01 to 20% by mass, and preferably 0.3 to 15% by mass with respect to the total solid content of the curable composition. More preferably. Only one type of antioxidant may be used, or two or more types may be used. When using 2 or more types, it is preferable that a total amount becomes the said range.
- the curable composition of the present invention may be a sensitizer, a curing accelerator, a filler, a thermal curing accelerator, a plasticizer, and other auxiliary agents (for example, conductive particles, a filler, an antifoaming agent) as necessary. , Flame retardants, leveling agents, peeling accelerators, fragrances, surface tension modifiers, chain transfer agents, and the like). Properties such as film properties can be adjusted by appropriately containing these components. These components are described, for example, in paragraphs No. 0183 and later of JP2012-003225A (corresponding to paragraph No. 0237 of US Patent Application Publication No. 2013/0034812) and paragraphs of JP2008-250074A. The description of numbers 0101 to 0104, 0107 to 0109, and the like can be referred to, and the contents thereof are incorporated in this specification.
- the viscosity (23 ° C.) of the curable composition of the present invention is preferably 1 to 100 mPa ⁇ s, for example, when a film is formed by coating.
- the lower limit is more preferably 2 mPa ⁇ s or more, and further preferably 3 mPa ⁇ s or more.
- the upper limit is more preferably 50 mPa ⁇ s or less, further preferably 30 mPa ⁇ s or less, and particularly preferably 15 mPa ⁇ s or less.
- the container for the curable composition of the present invention is not particularly limited, and a known container can be used.
- a storage container for the purpose of suppressing contamination of impurities in raw materials and compositions, a multilayer bottle in which the inner wall of the container is composed of six types and six layers of resin, and a bottle having six types of resins in a seven layer structure are used. It is also preferable to use it. Examples of such a container include a container described in JP-A-2015-123351.
- the use of the curable composition of the present invention is not particularly limited.
- it can be preferably used to form a near infrared cut filter.
- transmit only the near infrared rays more than a specific wavelength can also be formed by containing the coloring material which shields visible light further.
- the curable composition of the present invention can be prepared by mixing the aforementioned components.
- all components may be simultaneously dissolved or dispersed in a solvent to prepare a curable composition. If necessary, two or more solutions or appropriate combinations of each component may be prepared.
- a dispersion may be prepared in advance, and these may be mixed at the time of use (at the time of application) to prepare a curable composition.
- the curable composition of the present invention includes particles such as pigments
- the mechanical force used for dispersing the particles includes compression, squeezing, impact, shearing, cavitation and the like.
- 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, a high pressure wet atomization, and an ultrasonic dispersion.
- the particles may be refined in the salt milling process.
- materials, equipment, processing conditions, etc. used in the salt milling process for example, descriptions in JP-A Nos. 2015-194521 and 2012-046629 can be referred to.
- any filter can be used without particular limitation as long as it is a filter that 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)
- PP polypropylene
- 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, and more preferably about 0.05 to 0.5 ⁇ m. If the pore diameter of the filter is in the above range, fine foreign matters can be reliably removed. It is also preferable to use a fiber-shaped filter medium.
- the fiber-shaped filter medium include polypropylene fiber, nylon fiber, and glass fiber.
- filter cartridges of SBP type series (such as SBP008), TPR type series (such as TPR002 and TPR005), and SHPX type series (such as SHPX003) manufactured by Loki Techno Co., Ltd. may be mentioned.
- filters for example, a first filter and a second filter
- filtration with each 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.
- a commercially available filter for example, 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 can be used.
- filtration with a 1st filter may be performed only with respect to a dispersion liquid, and after mixing other components, it may filter with a 2nd filter.
- the film of the present invention is obtained from the curable composition of the present invention described above.
- the film of the present invention can be preferably used as a near-infrared cut filter or an infrared transmission filter. It can also be used as a heat ray shielding filter.
- the film of the present invention may have a pattern, or may be a film without a pattern (flat film).
- the film of the present invention may be used by being laminated on a support, or the film of the present invention may be peeled off from a support.
- examples of the infrared transmission filter include a filter that blocks visible light and transmits light having a wavelength of 900 nm or more.
- a near-infrared absorbing dye and a colorant that blocks visible light preferably a colorant containing two or more chromatic colorants, or an organic material
- a filter using a curable composition containing at least a black colorant, or a filter having a layer of a colorant that blocks visible light in addition to a layer containing a near-infrared absorbing dye It is preferable that When the film of the present invention is used as an infrared transmission filter, the near-infrared absorbing dye has a role of limiting transmitted light (near-infrared light) to the longer wavelength side.
- the film thickness of the film of the present invention can be appropriately adjusted according to the purpose.
- the film thickness is preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less, and even more preferably 5 ⁇ m or less.
- the lower limit of the film thickness is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.2 ⁇ m or more, and further preferably 0.3 ⁇ m or more.
- the film of the present invention can also be used in combination with a color filter containing a chromatic colorant.
- the film and the color filter in the present invention can be laminated to be used as a laminate.
- the film of the present invention and the color filter may or may not be adjacent to each other in the thickness direction.
- the film of the present invention may be formed on a support different from the support on which the color filter is formed.
- Another member for example, a microlens, a flattening layer, or the like constituting the solid-state imaging device may be interposed between the film and the color filter.
- a color filter can be manufactured using the coloring composition containing a chromatic colorant.
- the coloring composition can further contain a polymerizable monomer, a resin, a photopolymerization initiator, a surfactant, a solvent, a polymerization inhibitor, an ultraviolet absorber, and the like. About these details, the material demonstrated as what is contained in the curable composition of this invention is mentioned, These can be used.
- the near-infrared cut filter means a filter that transmits light having a wavelength in the visible region (visible light) and shields at least a part of light having a wavelength in the near-infrared region (near-infrared light). .
- the near-infrared cut filter may transmit all light having a wavelength in the visible region, transmits light in a specific wavelength region out of light in the visible region, and blocks light in a specific wavelength region. You may do.
- the color filter means a filter that transmits light in a specific wavelength region and blocks light in a specific wavelength region out of light in the visible region.
- the infrared transmission filter means a filter that blocks light having a wavelength in the visible region and transmits at least part of light having a wavelength in the near infrared region (near infrared).
- the film of the present invention When the film of the present invention is used as a near infrared cut filter, the film of the present invention preferably has a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 700 to 1000 nm.
- the average transmittance at a wavelength of 400 to 550 nm is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, further preferably 85% or more, and particularly preferably 90% or more.
- the transmittance in the entire range of wavelengths from 400 to 550 nm is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and further preferably 90% or more.
- the preferred range of the near-infrared shielding property of the near-infrared cut filter varies depending on the application, but the transmittance at at least one point in the wavelength range of 700 to 1000 nm is preferably 20% or less, more preferably 15% or less. 10% or less is more preferable.
- the film of the present invention When the film of the present invention is used as an infrared transmission filter, the film of the present invention has a maximum light transmittance of 20% or less in the wavelength range of 400 to 830 nm in the thickness direction of the film.
- the minimum value of light transmittance in the wavelength range of 1000 to 1300 nm is preferably 80% or more.
- a film having such spectral characteristics can be preferably used as an infrared transmission filter that blocks light in the wavelength range of 400 to 750 nm and transmits light having a wavelength of 900 nm or more.
- the film of the present invention can be used for various devices such as a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), an infrared sensor, and an image display device.
- a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), an infrared sensor, and an image display device.
- membrane of this invention can be manufactured through the process of apply
- the curable composition is preferably coated on a support.
- the support include a substrate made of a material such as silicon, alkali-free glass, soda glass, Pyrex (registered trademark) glass, or quartz glass. These substrates may be formed with an organic film, an inorganic film, or the like. Examples of the material for the organic film include the resins described as being included in the above-described curable composition. Further, as the support, a substrate made of a resin can be used as the support.
- the support may be formed with a charge coupled device (CCD), a complementary metal oxide semiconductor (CMOS), a transparent conductive film, or the like.
- CMOS complementary metal oxide semiconductor
- the support may be formed with a black matrix that isolates each pixel.
- the support may be provided with an undercoat layer for improving adhesion to the upper layer, preventing diffusion of substances, or flattening the substrate surface, if necessary.
- an inorganic film formed on the glass substrate or dealkalized on the glass substrate it is preferable to use an inorganic film formed on the glass substrate or dealkalized on the glass substrate.
- a known method can be used as a method for applying the curable composition.
- 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).
- Methods described in the publication 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 composition layer formed by applying the curable composition may be dried (prebaked).
- pre-baking may not be performed.
- the prebaking temperature is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower, and even more preferably 110 ° C. or lower.
- the lower limit may be 50 ° C. or higher, and may be 80 ° C. or higher.
- the pre-bake time is preferably 10 seconds to 3000 seconds, more preferably 40 to 2500 seconds, and further preferably 80 to 220 seconds. Drying can be performed with a hot plate, oven, or the like.
- the film production method of the present invention may further include a step of forming a pattern.
- a pattern forming method using a photolithography method is preferable.
- the pattern formation method by the photolithography method includes a step of exposing the composition layer formed by applying the curable composition of the present invention (exposure step), and developing and removing the composition layer in the unexposed area. And a step of forming a pattern (development step). If necessary, a step of baking the developed pattern (post-bake step) may be provided.
- exposure step exposing the composition layer formed by applying the curable composition of the present invention
- development step a step of forming a pattern
- post-bake step a step of baking the developed pattern
- the composition layer is exposed in a pattern.
- the composition layer can be subjected to pattern exposure by exposing the composition layer through a mask having a predetermined mask pattern using an exposure apparatus such as a stepper. Thereby, an exposed part can be hardened.
- Radiation (light) that can be used for exposure is preferably ultraviolet rays such as g-line and i-line, and i-line is more preferable.
- Irradiation dose (exposure dose) for example, preferably 0.03 ⁇ 2.5J / cm 2, more preferably 0.05 ⁇ 1.0J / cm 2, most preferably 0.08 ⁇ 0.5J / cm 2 .
- the oxygen concentration at the time of exposure can be appropriately selected.
- oxygen concentration of 19% by volume or less for example, 15% by volume, 5% by volume, or substantially none.
- Oxygen or in a high oxygen atmosphere (for example, 22 vol%, 30 vol%, or 50 vol%) with an oxygen concentration exceeding 21 vol%.
- the exposure illuminance can be set as appropriate, and is usually selected from the range of 1000 W / m 2 to 100,000 W / m 2 (for example, 5000 W / m 2 , 15000 W / m 2 , or 35000 W / m 2 ). it can.
- 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.
- a pattern is formed by developing and removing the unexposed composition layer in the exposed composition layer.
- the development removal of the composition layer in the unexposed area can be performed using a developer.
- the developer is preferably an alkaline developer that does not damage the underlying solid-state imaging device or circuit.
- the temperature of the developer is preferably 20 to 30 ° C., for example.
- the development time is preferably 20 to 180 seconds. Further, in order to improve the residue removability, the process of shaking off the developer every 60 seconds and further supplying a new developer may be repeated several times.
- alkaline agent used in the developer examples include ammonia water, ethylamine, diethylamine, dimethylethanolamine, diglycolamine, diethanolamine, hydroxyamine, ethylenediamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, Organic alkalinity such as tetrabutylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide, dimethylbis (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, choline, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene Compounds, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium silicate, sodium metasilicate Inorganic alkaline compounds such as arm and the like.
- an alkaline aqueous solution obtained by diluting these alkaline agents with pure water is preferably used.
- the concentration of the alkaline agent in the alkaline aqueous solution is preferably 0.001 to 10% by mass, and more preferably 0.01 to 1% by mass.
- the developer may contain a surfactant. Examples of the surfactant include the surfactant described in the above-described composition, and a nonionic surfactant is preferable.
- the developer may be once manufactured as a concentrated solution and diluted to a necessary concentration at the time of use from the viewpoint of convenience of transportation and storage.
- the dilution factor is not particularly limited, but can be set, for example, in the range of 1.5 to 100 times.
- clean (rinse) with a pure water after image development.
- Post-baking is a heat treatment after development for complete film curing.
- the post-baking temperature is preferably 100 to 240 ° C., for example. From the viewpoint of film curing, 200 to 230 ° C is more preferable.
- the post-bake temperature is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower. Preferably, 100 ° C. or lower is more preferable, and 90 ° C. or lower is particularly preferable.
- the lower limit can be, for example, 50 ° C. or higher.
- Post-bake is performed continuously or batchwise using a heating means such as a hot plate, a convection oven (hot air circulation dryer), or a high-frequency heater so as to satisfy the above conditions for the developed film. Can do. Further, when a pattern is formed by a low temperature process, post baking is not necessary.
- the optical filter of the present invention has the above-described film of the present invention.
- the optical filter of the present invention can be preferably used as at least one selected from a near-infrared cut filter and an infrared transmission filter.
- An embodiment having a pixel using the film of the present invention and a pixel selected from red, green, blue, magenta, yellow, cyan, black and colorless is also a preferred embodiment of the optical filter of the present invention.
- the film of the present invention when used as a near-infrared cut filter, in addition to the film of the present invention, it may further have a layer containing copper, a dielectric multilayer film, an ultraviolet absorption layer, and the like.
- the near-infrared cut filter further has a copper-containing layer and / or a dielectric multilayer film, a near-infrared cut filter having a wide viewing angle and excellent near-infrared shielding properties can be easily obtained.
- it can be set as the near-infrared cut filter excellent in ultraviolet-shielding property because a near-infrared cut filter has an ultraviolet absorption layer further.
- the ultraviolet absorbing layer for example, the absorbing layer described in paragraph Nos.
- the glass base material (copper containing glass base material) comprised with the glass containing copper and the layer (copper complex containing layer) containing a copper complex can also be used.
- the copper-containing glass substrate include a phosphate glass containing copper and a fluorophosphate glass containing copper.
- Examples of commercially available copper-containing glass include NF-50 (manufactured by AGC Techno Glass Co., Ltd.), BG-60, BG-61 (manufactured by Schott Corp.), CD5000 (manufactured by HOYA Co., Ltd.), and the like.
- Examples of the copper complex include compounds described in paragraph numbers 0009 to 0049 of International Publication No. WO2016 / 068037, the contents of which are incorporated herein.
- a near infrared cut filter and an infrared transmission filter can be used in combination.
- a combination of a near-infrared cut filter and an infrared transmission filter it can be preferably used for an infrared sensor that detects infrared rays having a specific wavelength.
- both the near-infrared cut filter and the infrared transmission filter can be formed using the curable composition of the present invention, and only one of the filters is used as the curable composition of the present invention. It can also be formed.
- the solid-state imaging device of the present invention includes the above-described film of the present invention.
- the configuration of the solid-state imaging device is not particularly limited as long as it is a configuration having the film of the present invention and functions as a solid-state imaging device. For example, the following configurations can be mentioned.
- the device protective film has a condensing means (for example, a microlens, etc., the same shall apply hereinafter) under the film in the present invention (on the side close to the support), or on the film in the present invention.
- the structure etc. which have a means may be sufficient.
- the color filter may have a structure in which a film forming each pixel is embedded in a space partitioned by a partition, for example, in a lattice shape.
- the partition wall preferably has a lower refractive index than each pixel. Examples of the image pickup apparatus having such a structure include apparatuses described in JP 2012-227478 A and JP 2014-179577 A.
- the image display device of the present invention includes the film of the present invention.
- Examples of the image display device include a liquid crystal display device and an organic electroluminescence (organic EL) display device.
- organic EL organic electroluminescence
- the definition and details of the image display device refer to, for example, “Electronic Display Device (Akio Sasaki, Industrial Research Co., Ltd., published in 1990)”, “Display Device (written by Junaki Ibuki, Sangyo Tosho Co., Ltd.) Issue)).
- the liquid crystal display device is described in, for example, “Next-generation liquid crystal display technology (edited by Tatsuo Uchida, Industrial Research Co., Ltd., published in 1994)”.
- the liquid crystal display device to which the present invention can be applied is not particularly limited, and can be applied to, for example, various types of liquid crystal display devices described in the “next generation liquid crystal display technology”.
- the image display device may have a white organic EL element.
- the white organic EL element preferably has a tandem structure.
- JP 2003-45676 A supervised by Akiyoshi Mikami, “Frontier of Organic EL Technology Development-High Brightness, High Precision, Long Life, Know-how Collection”, Technical Information Association, 326-328 pages, 2008, etc.
- the spectrum of white light emitted from the organic EL element preferably has a strong maximum emission peak in the blue region (430 nm to 485 nm), the green region (530 nm to 580 nm) and the yellow region (580 nm to 620 nm). In addition to these emission peaks, those having a maximum emission peak in the red region (650 nm to 700 nm) are more preferable.
- the infrared sensor of the present invention includes the above-described film of the present invention.
- the configuration of the infrared sensor is not particularly limited as long as it functions as an infrared sensor.
- an embodiment of an infrared sensor of the present invention will be described with reference to the drawings.
- reference numeral 110 denotes a solid-state image sensor.
- the imaging region provided on the solid-state imaging device 110 includes a near infrared cut filter 111 and an infrared transmission filter 114.
- a color filter 112 is laminated on the near infrared cut filter 111.
- a micro lens 115 is disposed on the incident light h ⁇ side of the color filter 112 and the infrared transmission filter 114.
- a planarization layer 116 is formed so as to cover the microlens 115.
- the near infrared cut filter 111 can be formed using the curable composition of the present invention.
- the spectral characteristic of the near-infrared cut filter 111 is selected according to the emission wavelength of the infrared light-emitting diode (infrared LED) to be used.
- the color filter 112 is a color filter in which pixels that transmit and absorb light of a specific wavelength in the visible region are formed, and is not particularly limited, and a conventionally known color filter for pixel formation can be used.
- a color filter in which red (R), green (G), and blue (B) pixels are formed is used.
- R red
- G green
- B blue
- paragraph numbers 0214 to 0263 in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-043556 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- the characteristics of the infrared transmission filter 114 are selected according to the emission wavelength of the infrared LED used.
- the infrared transmission filter 114 preferably has a maximum light transmittance of 30% or less in the wavelength range of 400 to 650 nm in the thickness direction of the film. % Or less, more preferably 10% or less, and particularly preferably 0.1% or less. This transmittance preferably satisfies the above conditions throughout the wavelength range of 400 to 650 nm.
- the minimum value of the light transmittance in the thickness direction of the film in the wavelength range of 800 nm or more is preferably 70% or more, more preferably 80% or more. More preferably, it is 90% or more.
- the above transmittance preferably satisfies the above condition in a part of the wavelength range of 800 nm or more, and preferably satisfies the above condition at a wavelength corresponding to the emission wavelength of the infrared LED.
- the film thickness of the infrared transmission filter 114 is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less, further preferably 5 ⁇ m or less, and particularly preferably 1 ⁇ m or less.
- the lower limit is preferably 0.1 ⁇ m.
- a method for measuring the spectral characteristics, film thickness, etc. of the infrared transmission filter 114 is shown below.
- the film thickness was measured using a stylus type surface shape measuring instrument (DEKTAK150 manufactured by ULVAC) for the dried substrate having the film.
- the spectral characteristic of the film is a value obtained by measuring the transmittance in the wavelength range of 300 to 1300 nm using an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer (U-4100, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
- the infrared transmission filter 114 has a maximum light transmittance in the thickness direction of the film in the wavelength range of 450 to 650 nm of 20% or less.
- the transmittance of light having a wavelength of 835 nm is preferably 20% or less
- the minimum value of the transmittance of light in the thickness direction of the film in the wavelength range of 1000 to 1300 nm is preferably 70% or more.
- a near-infrared cut filter (another near-infrared cut filter) different from the near-infrared cut filter 111 may be further disposed on the planarizing layer 116.
- Other near infrared cut filters include those having a layer containing copper and / or a dielectric multilayer film. About these details, what was mentioned above is mentioned. Further, as another near infrared cut filter, a dual band pass filter may be used.
- the curable composition was prepared by mixing the raw materials described in the following table.
- the dispersion liquid prepared as follows was used.
- the near-infrared absorbing dyes, colorants, pigment derivatives, dispersants and solvents described in the columns of dispersion 1 and dispersion 2 in the following table are listed in the columns of dispersion 1 and dispersion 2 in the table below, respectively. 2 parts of zirconia beads having a diameter of 0.3 mm are added, and dispersion treatment is performed for 5 hours using a paint shaker, and the beads are separated by filtration to produce dispersion 1 and dispersion 2. did.
- A1 to A7 Compounds having the following structures. In the following formulae, Me represents a methyl group, Ph represents a phenyl group, and EH represents an ethylhexyl group.
- (Pigment derivative) B1 to B4 Compounds having the following structures.
- Me represents a methyl group
- Ph represents a phenyl group.
- C3 Solsperse 76500 (Nihon Lubrizol Co., Ltd.)
- EP1 EPICLON N-695 (manufactured by DIC Corporation)
- EP2 EHPE 3150 (manufactured by Daicel Corporation)
- the transmittance of light having a wavelength of 700 to 1000 nm was measured for the obtained film.
- this membrane was put in a thermostat at 85 ° C. and 95% humidity and stored for 6 months to conduct a moisture resistance test.
- the light transmittance of each wavelength of 700 to 1000 nm was measured.
- the transmittance of the membrane was measured using a spectrophotometer (U-4100 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
- the maximum value ( ⁇ T) of transmittance change at a wavelength in the range of 700 to 1000 nm before and after the moisture resistance test was measured and used as an index of moisture resistance.
- Each curable composition was applied onto a silicon wafer using a spin coater (manufactured by Mikasa Co., Ltd.) so that the film thickness after post-baking was 1.0 ⁇ m to form a coating film. Subsequently, it heated at 100 degreeC for 2 minute (s) using the hotplate. Next, using an i-line stepper exposure apparatus FPA-3000i5 + (manufactured by Canon Inc.), exposure was performed through a mask having a Bayer pattern of 1 ⁇ m square at an exposure amount of 1000 mJ / cm 2 . Subsequently, paddle development was performed at 23 ° C.
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- No residue present 4 Average of 10 unexposed portions, there is no residue having a size exceeding 200 nm in diameter, but there are more than 0 residues having a diameter of 200 nm or less, and no more than 1 residue 3: Not yet present There is no residue having a size of more than 200 nm in diameter on average of 10 exposed portions, but there are more than 1 residue in the size of 200 nm or less in diameter.
- 2 Average of 10 unexposed portions, There are no residues with a diameter exceeding 200 nm, but there are more than five residues with a diameter of 200 nm or less. 1: Residues with a size exceeding 200 nm exist, or the unexposed area hardly dissolves. .
- the film using the curable composition of the example had few foreign matters. Furthermore, the moisture resistance was also good. On the other hand, the film
- Example 2 The curable composition of Example 5 was applied on a silicon wafer by spin coating so that the film thickness after film formation was 1.0 ⁇ m. Subsequently, it heated at 100 degreeC for 2 minute (s) using the hotplate. Next, using an i-line stepper exposure apparatus FPA-3000i5 + (manufactured by Canon Inc.), exposure was performed through a mask having a Bayer pattern of 2 ⁇ m square at an exposure amount of 1000 mJ / cm 2 . Subsequently, paddle development was performed at 23 ° C. for 60 seconds using a 0.3% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH). Then, it rinsed with the spin shower and further washed with pure water.
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- a 2 ⁇ m square Bayer pattern (near infrared cut filter) was formed by heating at 200 ° C. for 5 minutes using a hot plate.
- the Red composition was applied onto the Bayer pattern of the near-infrared cut filter by spin coating so that the film thickness after film formation was 1.0 ⁇ m. Subsequently, it heated at 100 degreeC for 2 minute (s) using the hotplate.
- FPA-3000i5 + manufactured by Canon Inc.
- exposure was performed through a mask having a Bayer pattern of 2 ⁇ m square at an exposure amount of 1000 mJ / cm 2 . Subsequently, paddle development was performed at 23 ° C.
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- the Red composition was patterned on the Bayer pattern of the near-infrared cut filter by heating at 200 ° C. for 5 minutes using a hot plate.
- the Green composition and the Blue composition were sequentially patterned to form red, green, and blue coloring patterns.
- the infrared transmission filter forming composition was applied onto the patterned film by spin coating so that the film thickness after film formation was 2.0 ⁇ m. Subsequently, it heated at 100 degreeC for 2 minute (s) using the hotplate.
- i-line stepper exposure apparatus FPA-3000i5 + manufactured by Canon Inc.
- exposure was performed through a mask having a Bayer pattern of 2 ⁇ m square at an exposure amount of 1000 mJ / cm 2 .
- paddle development was performed at 23 ° C. for 60 seconds using a 0.3% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH).
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- the infrared transmission filter was patterned in the portion where the Bayer pattern of the near infrared cut filter was removed by heating at 200 ° C. for 5 minutes using a hot plate.
- the obtained solid-state imaging device was irradiated with light from an infrared light emitting diode (infrared LED) light source in a low illuminance environment (0.001 Lux), and an image was captured to evaluate the image performance.
- the subject was clearly recognized on the image. Moreover, the incident angle dependency was good.
- the Red composition, Green composition, Blue composition, and infrared transmission filter forming composition used in Test Example 2 are as follows.
- Red composition The following components were mixed and stirred, and then filtered through a nylon filter (manufactured by Nippon Pole Co., Ltd.) having a pore size of 0.45 ⁇ m to prepare a Red composition.
- Red pigment dispersion 51.7 parts by weight Resin 4 ... 0.6 parts by weight Polymerizable compound 4 ... 0.6 parts by weight Photopolymerization initiator 1 ... 0.4 parts by weight Surfactant 1 ... 4.2 parts by mass Ultraviolet absorber (UV-503, manufactured by Daito Chemical Co., Ltd.) ... 0.3 parts by mass Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) ... 42.6 parts by mass
- Green composition The following components were mixed and stirred, and then filtered through a nylon filter (manufactured by Nippon Pole Co., Ltd.) having a pore size of 0.45 ⁇ m to prepare a Green composition.
- Green pigment dispersion 73.7 parts by weight
- Resin 4 0.3 parts by weight
- Polymerizable compound 1 1.2 parts by weight
- Photopolymerization initiator 1 0.6 parts by weight
- Ultraviolet absorber UV-503, manufactured by Daito Chemical Co., Ltd.
- PGMEA 0.5 parts by mass PGMEA ... 19.5 parts by mass
- Blue composition The following components were mixed and stirred, and then filtered through a nylon filter (manufactured by Nippon Pole Co., Ltd.) having a pore size of 0.45 ⁇ m to prepare a Blue composition.
- the raw materials used in the Red composition, the Green composition, the Blue composition, and the infrared transmission filter forming composition are as follows.
- Red pigment dispersion C.I. I. Pigment Red 254, 9.6 parts by mass, C.I. I. Pigment Yellow 139 (4.3 parts by mass), a dispersant (Disperbyk-161, manufactured by BYK Chemie) (6.8 parts by mass) and PGMEA (79.3 parts by mass) were mixed in a bead mill (zirconia bead 0.3 mm diameter).
- the pigment dispersion was prepared by mixing and dispersing for 3 hours. Thereafter, the dispersion treatment was further performed at a flow rate of 500 g / min under a pressure of 2000 kg / cm 3 using a high-pressure disperser NANO-3000-10 with a decompression mechanism (manufactured by Nippon BEE Co., Ltd.). This dispersion treatment was repeated 10 times to obtain a Red pigment dispersion.
- Green pigment dispersion C.I. I. 6.4 parts by mass of Pigment Green 36, C.I. I. Pigment Yellow 150, 5.3 parts by mass of a dispersing agent (Disperbyk-161, manufactured by BYK Chemie), and a mixed solution consisting of 83.1 parts by mass of PGMEA were used as a bead mill (zirconia beads 0.3 mm diameter).
- a dispersing agent Dispersing agent (Disperbyk-161, manufactured by BYK Chemie)
- a mixed solution consisting of 83.1 parts by mass of PGMEA were used as a bead mill (zirconia beads 0.3 mm diameter).
- the dispersion treatment was further performed at a flow rate of 500 g / min under a pressure of 2000 kg / cm 3 using a high-pressure disperser NANO-3000-10 with a decompression mechanism (manufactured by Nippon BEE Co., Ltd.). This dispersion treatment was repeated 10 times to obtain a Green pigment dis
- Blue pigment dispersion C.I. I. Pigment Blue 15: 6 is 9.7 parts by mass, C.I. I. Pigment Violet 23, 2.4 parts by mass, Dispersant (Disperbyk-161, manufactured by BYK Chemie) 5.5 parts by mass, and PGMEA 82.4 parts by mass were mixed in a bead mill (zirconia beads 0.3 mm diameter). Was mixed and dispersed for 3 hours to prepare a pigment dispersion. Thereafter, the dispersion treatment was further performed at a flow rate of 500 g / min under a pressure of 2000 kg / cm 3 using a high-pressure disperser NANO-3000-10 with a decompression mechanism (manufactured by Nippon BEE Co., Ltd.). This dispersion treatment was repeated 10 times to obtain a Blue pigment dispersion.
- Pigment dispersion 1-1 A mixed solution having the following composition was mixed and dispersed for 3 hours using a zirconia bead having a diameter of 0.3 mm in a bead mill (high pressure disperser NANO-3000-10 with a pressure reducing mechanism (manufactured by Nippon BEE Co., Ltd.)). Thus, a pigment dispersion 1-1 was prepared. -Mixed pigment consisting of red pigment (CI Pigment Red 254) and yellow pigment (CI Pigment Yellow 139) ... 11.8 parts by mass-Resin (Disperbyk-111, manufactured by BYKChemie) ... 9.1 parts by mass / PGMEA 79.1 parts by mass
- Pigment dispersion 1-2 A mixed solution having the following composition was mixed and dispersed for 3 hours using a zirconia bead having a diameter of 0.3 mm in a bead mill (high pressure disperser NANO-3000-10 with a pressure reducing mechanism (manufactured by Nippon BEE Co., Ltd.)). Thus, a pigment dispersion 1-2 was prepared. -Mixed pigment consisting of blue pigment (CI Pigment Blue 15: 6) and purple pigment (CI Pigment Violet 23) ...
- Polymerizable compound 1 KAYARAD DPHA (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
- Polymerizable compound 4 Compound having the following structure
- Polymerizable compound 5 Compound having the following structure (a mixture in which the molar ratio of the left compound to the right compound is 7: 3)
- Photopolymerization initiator 1 IRGACURE-OXE01 (manufactured by BASF)
- Photopolymerization initiator 2 Compound having the following structure
- Silane coupling agent A compound having the following structure.
- Et represents an ethyl group.
- 110 Solid-state imaging device
- 111 Near-infrared cut filter
- 112 Color filter
- 114 Infrared transmission filter
- 115 Micro lens
- 116 Flattening layer
Landscapes
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Abstract
異物の少ない膜を製造できる硬化性組成物を提供する。また、異物の少ない膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置および赤外線センサを提供する。硬化性組成物は、近赤外線吸収色素と、不飽和二重結合を有する基を有する重合性モノマーとを含み、近赤外線吸収色素は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する化合物であり、硬化性組成物の全固形分中における近赤外線吸収色素の含有量が10質量%以上であり、重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が50質量%以下である。
Description
本発明は、硬化性組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置および赤外線センサに関する。
近年、デジタルカメラ、カメラ付き携帯電話等の普及から、電荷結合素子(CCD)イメージセンサなどの固体撮像素子の需要が大きく伸びている。ディスプレイや光学素子のキーデバイスとしてカラーフィルタが使用されている。
カラーフィルタは、着色剤と、重合性モノマーとを含む着色組成物を基材などに塗布して製造されている。例えば、特許文献1には、重合性基を有するアクリル系ポリマー、重合性基を有さないポリマー、3つ以上のエチレン性不飽和二重結合を有するモノマー、重合開始剤、および着色剤を含有し、重合性基を有するアクリル系ポリマーの含有量が全ポリマー成分の1~14質量%である、着色組成物を用いてカラーフィルタを製造することが記載されている。
また、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。このために、近赤外線カットフィルタを使用して視感度補正を行うことがある。
例えば、特許文献2には、可視光及び近赤外光の少なくとも一部を透過する第1光学層と、可視光の少なくとも一部を吸収し、近赤外光の少なくとも一部を透過する近赤外光パスフィルタと、第1光学層を透過した可視光を検出する第1受光素子、並びに、第1光学層及び近赤外光パスフィルタを透過した近赤外光を検出する第2受光素子を含む画素アレイと、を備えた固体撮像装置が記載されている。
また、特許文献3には、近赤外線吸収色素(A)と、フッ素原子、珪素原子、炭素数8以上の直鎖アルキル基および炭素数3以上の分岐アルキル基から選択される1種以上を有する硬化性化合物(B)と、硬化性化合物(B)とは異なる硬化性化合物(C)とを含む、硬化性組成物を用いて近赤外線カットフィルタを製造することが記載されている。硬化性化合物(C)としては、エポキシ基、オキセタニル基、アクリレート基等を有する化合物が挙げられている。
しかしながら、本発明者の検討によれば、近赤外線吸収色素と、不飽和二重結合を有する基を有する重合性モノマーとを含む硬化性組成物を用いて膜を形成した場合、製膜時に異物が形成されやすいことが分かった。
よって、本発明の目的は、異物の少ない膜を製造できる硬化性組成物を提供することにある。また、異物の少ない膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置および赤外線センサを提供することにある。
かかる状況のもと、本発明者が鋭意検討を行った結果、重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量を所定の範囲とすることにより、上記の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。本発明は以下を提供する。
<1> 近赤外線吸収色素と、不飽和二重結合を有する基を有する重合性モノマーとを含む硬化性組成物であって、
近赤外線吸収色素は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する化合物であり、
硬化性組成物の全固形分中における近赤外線吸収色素の含有量が10質量%以上であり、
重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が50質量%以下である、硬化性組成物。
<2> 重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が30質量%以下である、<1>に記載の硬化性組成物。
<3> 重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が1~30質量%である、<1>または<2>に記載の硬化性組成物。
<4> 重合性モノマーは、不飽和二重結合を有する基を2個以上有する化合物である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<5> 近赤外線吸収色素は、親水基を有する化合物である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<6> 更に、樹脂を含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<7> 更に、有彩色着色剤を含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<8> 更に、赤外線を透過させて可視光を遮光する色材を含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<9> <1>~<8>のいずれか1つに記載の硬化性組成物から得られる膜。
<10> <9>に記載の膜を有する光学フィルタ。
<11> 光学フィルタが、近赤外線カットフィルタまたは赤外線透過フィルタである、<9>に記載の光学フィルタ。
<12> <9>に記載の膜を有する固体撮像素子。
<13> <9>に記載の膜を有する画像表示装置。
<14> <9>に記載の膜を有する赤外線センサ。
<1> 近赤外線吸収色素と、不飽和二重結合を有する基を有する重合性モノマーとを含む硬化性組成物であって、
近赤外線吸収色素は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する化合物であり、
硬化性組成物の全固形分中における近赤外線吸収色素の含有量が10質量%以上であり、
重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が50質量%以下である、硬化性組成物。
<2> 重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が30質量%以下である、<1>に記載の硬化性組成物。
<3> 重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が1~30質量%である、<1>または<2>に記載の硬化性組成物。
<4> 重合性モノマーは、不飽和二重結合を有する基を2個以上有する化合物である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<5> 近赤外線吸収色素は、親水基を有する化合物である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<6> 更に、樹脂を含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<7> 更に、有彩色着色剤を含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<8> 更に、赤外線を透過させて可視光を遮光する色材を含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
<9> <1>~<8>のいずれか1つに記載の硬化性組成物から得られる膜。
<10> <9>に記載の膜を有する光学フィルタ。
<11> 光学フィルタが、近赤外線カットフィルタまたは赤外線透過フィルタである、<9>に記載の光学フィルタ。
<12> <9>に記載の膜を有する固体撮像素子。
<13> <9>に記載の膜を有する画像表示装置。
<14> <9>に記載の膜を有する赤外線センサ。
本発明によれば、異物の少ない膜を製造できる硬化性組成物を提供することができる。また、異物の少ない膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置および赤外線センサ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。
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、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、極大吸収波長領域が波長700~2500nmの光(電磁波)をいう。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、「~」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、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、極大吸収波長領域が波長700~2500nmの光(電磁波)をいう。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
<硬化性組成物>
本発明の硬化性組成物は、近赤外線吸収色素と、不飽和二重結合を有する基を有する重合性モノマーとを含み、近赤外線吸収色素は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する化合物であり、硬化性組成物の全固形分中における近赤外線吸収色素の含有量が10質量%以上であり、重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が50質量%以下であることを特徴とする。
本発明の硬化性組成物は、近赤外線吸収色素と、不飽和二重結合を有する基を有する重合性モノマーとを含み、近赤外線吸収色素は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する化合物であり、硬化性組成物の全固形分中における近赤外線吸収色素の含有量が10質量%以上であり、重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が50質量%以下であることを特徴とする。
本発明の硬化性組成物を用いることにより、異物の少ない膜を製造できる。このような効果が得られる理由としては次によるものであると推測される。近赤外線吸収色素と、不飽和二重結合を有する基を有する重合性モノマーとを含む硬化性組成物を用いて膜を形成する場合において、製膜時に異物が発生する原因としては、製膜時に系中に存在する金属やハロゲン原子などが、製膜時に系中を移動して近赤外線吸収色素と相互作用し、その結果、近赤外線吸収色素などの結晶性が変化して析出し、異物が発生すると推測される。本発明の硬化性組成物は、重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が50質量%以下であるので、製膜時に系中に存在する金属やハロゲン原子などの系中の移動を抑制でき、その結果、近赤外線吸収色素等の析出を抑制して、異物の少ない膜を製造できたと推測される。
また、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する化合物を近赤外線吸収色素として用いた場合、このような近赤外線吸収色素は、π共役平面どうしの相互作用などにより、膜中において会合を形成し易い。特に、湿度の高い環境下においては、会合形成が促進されやすいと推測される。このため、このような近赤外線吸収色素を含む膜が湿度の高い環境下に曝されると、膜中で近赤外線吸収色素が局所的に会合するなどして、分光が変動し易くなると推測される。しかしながら、本発明の硬化性組成物によれば、耐湿性に優れた膜を製造することができ、湿度の高い環境下に膜が曝されても、分光変動を抑制できる。本発明の硬化性組成物は、重合性モノマーの全質量中における酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が少ないため、外部からの膜中への水分の侵入を効果的に抑制できたためであると推測される。
また、本発明の硬化性組成物において、近赤外線吸収色素の他に、さらに、赤外線を透過させて可視光を遮光する色材を含有させることで、分光特性に優れ、特定の赤外線を選択的に透過する赤外線透過フィルタを製造することもできる。赤外線透過フィルタにおいて、近赤外線吸収色素は、透過する光(近赤外線)をより長波長側に限定する役割を有している。以下、本発明の硬化性組成物の各成分について説明する。
<<近赤外線吸収色素>>
本発明の硬化性組成物は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する化合物である近赤外線吸収色素を含有する。本発明において、近赤外線吸収色素は、近赤外領域(好ましくは、波長700~1300nmの範囲、さらに好ましくは波長700~1000nmの範囲)に吸収を有する化合物であることが好ましい。
本発明の硬化性組成物は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する化合物である近赤外線吸収色素を含有する。本発明において、近赤外線吸収色素は、近赤外領域(好ましくは、波長700~1300nmの範囲、さらに好ましくは波長700~1000nmの範囲)に吸収を有する化合物であることが好ましい。
本発明における近赤外線吸収色素は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有するので、近赤外線吸収色素のπ共役平面における芳香族環どうしの相互作用により、膜中において、近赤外線吸収色素のJ会合体を形成しやすく、近赤外領域の分光に優れた膜を形成できる。
本発明において、近赤外線吸収色素は、顔料(近赤外線吸収顔料ともいう)であってもよく、染料(近赤外線吸収染料ともいう)であってもよい。
近赤外線吸収色素が有するπ共役平面を構成する水素以外の原子数は、14個以上であることが好ましく、20個以上であることがより好ましく、25個以上であることが更に好ましく、30個以上であることが特に好ましい。上限は、例えば、80個以下であることが好ましく、50個以下であることがより好ましい。
近赤外線吸収色素が有するπ共役平面は、単環または縮合環の芳香族環を2個以上含むことが好ましく、前述の芳香族環を3個以上含むことがより好ましく、前述の芳香族環を4個以上含むことが更に好ましく、前述の芳香族環を5個以上含むことが特に好ましい。上限は、100個以下が好ましく、50個以下がより好ましく、30個以下が更に好ましい。前述の芳香族環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、ペンタレン環、インデン環、アズレン環、ヘプタレン環、インダセン環、ペリレン環、ペンタセン環、クアテリレン環、アセナフテン環、フェナントレン環、アントラセン環、ナフタセン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオレン環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、トリアゾール環、ベンゾトリアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、イミダゾリン環、ピラジン環、キノキサリン環、ピリミジン環、キナゾリン環、ピリダジン環、トリアジン環、ピロール環、インドール環、イソインドール環、カルバゾール環、および、これらの環を有する縮合環が挙げられる。
近赤外線吸収色素は、親水基を有する化合物であることが好ましい。近赤外線吸収色素として親水基を有する化合物を用いた場合、従来は製膜時に異物等が生じたり、膜の耐湿性が低下し易い傾向にあったが、本発明の硬化性組成物によれば、近赤外線吸収色素として親水基を有する化合物を用いた場合であっても、異物が少なく、耐湿性に優れた膜を製造することができる。よって、近赤外線吸収色素として親水基を有する化合物を用いた場合において特に効果的である。
親水基としては、水に対して親和性を有する基が挙げられる。親水基の具体例としては、例えば、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、スルホ基、シアノ基、メトキシ基、ニトロ基、アミド基、スルホニルアミド基などが挙げられる。
近赤外線吸収色素は、波長700~1000nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物であることが好ましい。なお、本明細書において、「波長700~1000nmの範囲に極大吸収波長を有する」とは、近赤外線吸収色素の溶液での吸収スペクトルにおいて、波長700~1000nmの範囲に最大の吸光度を示す波長を有することを意味する。近赤外線吸収化合物の溶液中での吸収スペクトルの測定に用いる測定溶媒は、クロロホルム、メタノール、ジメチルスルホキシド、酢酸エチル、テトラヒドロフランが挙げられる。クロロホルムで溶解する化合物の場合は、クロロホルムを測定溶媒として用いる。クロロホルムで溶解しない化合物の場合は、メタノールを用いる。また、クロロホルムおよびメタノールのいずれにも溶解しない場合はジメチルスルホキシドを用いる。
近赤外線吸収色素は、波長700~1000nmの範囲に極大吸収波長を有し、かつ、極大吸収波長における吸光度Amaxと、波長550nmにおける吸光度A550との比であるAmax/A550が50~500である化合物であることが好ましい。近赤外線吸収色素におけるAmax/A550は、70~450であることが好ましく、100~400であることがより好ましい。この態様によれば、可視透明性と近赤外線遮蔽性に優れた膜を製造しやすい。なお、波長550nmにおける吸光度A550、および、極大吸収波長における吸光度Amaxは、近赤外線吸収色素の溶液中での吸収スペクトルから求めた値である。
本発明において、近赤外線吸収色素としては、極大吸収波長の異なる少なくとも2種の化合物を用いることも好ましい。この態様によれば、膜の吸収スペクトルの波形が、1種類の近赤外線吸収色素を使用した場合に比べて広がり、幅広い波長範囲の近赤外線を遮蔽することができる。極大吸収波長の異なる少なくとも2種の化合物を用いる場合、波長700~1000nmの範囲に極大吸収波長を有する第1の近赤外線吸収色素と、第1の近赤外線吸収色素の極大吸収波長よりも短波長側であって、波長700~1000nmの範囲に極大吸収波長を有する第2の近赤外線吸収色素とを少なくとも含み、第1の近赤外線吸収色素の極大吸収波長と、第2の近赤外線吸収色素の極大吸収波長との差が1~150nmであることが好ましい。
本発明において、近赤外線吸収色素は、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クアテリレン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。ジイモニウム化合物としては、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、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、シアニン化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、ジイモニウム化合物およびスクアリリウム化合物は、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。
ピロロピロール化合物としては、式(PP)で表される化合物であることが好ましい。
式中、R1aおよびR1bは、各々独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、R2およびR3は、各々独立に水素原子または置換基を表し、R2およびR3は、互いに結合して環を形成してもよく、R4は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、-BR4AR4B、または金属原子を表し、R4は、R1a、R1bおよびR3から選ばれる少なくとも一つと共有結合もしくは配位結合していてもよく、R4AおよびR4Bは、各々独立に置換基を表す。式(PP)の詳細については、特開2009-263614号公報の段落番号0017~0047、特開2011-68731号公報の段落番号0011~0036、国際公開WO2015/166873号公報の段落番号0010~0024の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
式中、R1aおよびR1bは、各々独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、R2およびR3は、各々独立に水素原子または置換基を表し、R2およびR3は、互いに結合して環を形成してもよく、R4は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、-BR4AR4B、または金属原子を表し、R4は、R1a、R1bおよびR3から選ばれる少なくとも一つと共有結合もしくは配位結合していてもよく、R4AおよびR4Bは、各々独立に置換基を表す。式(PP)の詳細については、特開2009-263614号公報の段落番号0017~0047、特開2011-68731号公報の段落番号0011~0036、国際公開WO2015/166873号公報の段落番号0010~0024の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
R1aおよびR1bは、各々独立に、アリール基またはヘテロアリール基が好ましく、アリール基がより好ましい。また、R1aおよびR1b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、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、アルコキシ基、ハロゲン原子、-OCOR11、-SOR12、-SO2R13、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、スルホ基、シアノ基、ニトロ基、アミド基、スルホニルアミド基が挙げられる。R11~R13は、それぞれ独立に、炭化水素基または複素環基を表す。また、置換基としては、特開2009-263614号公報の段落番号0020~0022に記載された置換基が挙げられる。また、置換基は親水基であってもよい。R1a、R1bで表される基の具体例としては、分岐アルキル基を有するアルコキシ基を置換基として有するアリール基、ヒドロキシ基を置換基として有するアリール基、-OCOR11で表される基を置換基として有するアリール基、親水基を有するアリール基などが挙げられる。分岐アルキル基の炭素数は、3~30が好ましく、3~20がより好ましい。
R2およびR3の少なくとも一方は電子求引性基が好ましく、R2は電子求引性基(好ましくはシアノ基)を表し、R3はヘテロアリール基を表すことがより好ましい。ヘテロアリール基は、5員環または6員環が好ましい。また、ヘテロアリール基は、単環または縮合環が好ましく、単環または縮合数が2~8の縮合環が好ましく、単環または縮合数が2~4の縮合環がより好ましい。ヘテロアリール基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。ヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が例示される。ヘテロアリール基は、窒素原子を1個以上有することが好ましい。式(PP)における2個のR2同士は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、式(PP)における2個のR3同士は同一であってもよく、異なっていてもよい。
R4は、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基または-BR4AR4Bで表される基であることが好ましく、水素原子、アルキル基、アリール基または-BR4AR4Bで表される基であることがより好ましく、-BR4AR4Bで表される基であることが更に好ましい。R4AおよびR4Bが表す置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、または、ヘテロアリール基が好ましく、アルキル基、アリール基、または、ヘテロアリール基がより好ましく、アリール基が特に好ましい。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。式(PP)における2個のR4同士は同一であってもよく、異なっていてもよい。
式(PP)で表される化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられる。以下の構造式中、Meはメチル基を表し、Phはフェニル基を表す。また、ピロロピロール化合物としては、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。
スクアリリウム化合物としては、下記式(SQ)で表される化合物が好ましい。
式(SQ)中、A1およびA2は、それぞれ独立に、アリール基、ヘテロアリール基または式(A-1)で表される基を表す;
式(A-1)中、Z1は、含窒素複素環を形成する非金属原子団を表し、R2は、アルキル基、アルケニル基またはアラルキル基を表し、dは、0または1を表し、波線は連結手を表す。式(SQ)の詳細については、特開2011-208101号公報の段落番号0020~0049の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
式(SQ)中、A1およびA2は、それぞれ独立に、アリール基、ヘテロアリール基または式(A-1)で表される基を表す;
式(A-1)中、Z1は、含窒素複素環を形成する非金属原子団を表し、R2は、アルキル基、アルケニル基またはアラルキル基を表し、dは、0または1を表し、波線は連結手を表す。式(SQ)の詳細については、特開2011-208101号公報の段落番号0020~0049の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
スクアリリウム化合物の具体例としては、以下に示す化合物が挙げられる。以下構造式中、EHは、エチルヘキシル基を表す。また、スクアリリウム化合物としては、特開2011-208101号公報の段落番号0044~0049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。
シアニン化合物は、式(C)で表される化合物が好ましい。
式(C)
式中、Z1およびZ2は、それぞれ独立に、縮環してもよい5員または6員の含窒素複素環を形成する非金属原子団であり、
R101およびR102は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基またはアリール基を表し、
L1は、奇数個のメチン基を有するメチン鎖を表し、
aおよびbは、それぞれ独立に、0または1であり、
aが0の場合は、炭素原子と窒素原子とが二重結合で結合し、bが0の場合は、炭素原子と窒素原子とが単結合で結合し、
式中のCyで表される部位がカチオン部である場合、X1はアニオンを表し、cは電荷のバランスを取るために必要な数を表し、式中のCyで表される部位がアニオン部である場合、X1はカチオンを表し、cは電荷のバランスを取るために必要な数を表し、式中のCyで表される部位の電荷が分子内で中和されている場合、cは0である。
式(C)
式中、Z1およびZ2は、それぞれ独立に、縮環してもよい5員または6員の含窒素複素環を形成する非金属原子団であり、
R101およびR102は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基またはアリール基を表し、
L1は、奇数個のメチン基を有するメチン鎖を表し、
aおよびbは、それぞれ独立に、0または1であり、
aが0の場合は、炭素原子と窒素原子とが二重結合で結合し、bが0の場合は、炭素原子と窒素原子とが単結合で結合し、
式中のCyで表される部位がカチオン部である場合、X1はアニオンを表し、cは電荷のバランスを取るために必要な数を表し、式中のCyで表される部位がアニオン部である場合、X1はカチオンを表し、cは電荷のバランスを取るために必要な数を表し、式中のCyで表される部位の電荷が分子内で中和されている場合、cは0である。
シアニン化合物の具体例としては、以下に示す化合物が挙げられる。以下の構造式中、Meはメチル基を表す。また、シアニン化合物としては、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。
本発明において、近赤外線吸収色素としては、市販品を用いることもできる。例えば、SDO-C33(有本化学工業(株)製)、イーエクスカラーIR-14、イーエクスカラーIR-10A、イーエクスカラーTX-EX-801B、イーエクスカラーTX-EX-805K((株)日本触媒製)、ShigenoxNIA-8041、ShigenoxNIA-8042、ShigenoxNIA-814、ShigenoxNIA-820ShigenoxNIA-839(ハッコーケミカル社製)、EpoliteV-63、Epolight3801、Epolight3036(EPOLIN社製)、PRO-JET825LDI(富士フイルム(株)製)、NK-3027、NK-5060((株)林原製)、YKR-3070(三井化学(株)製)などが挙げられる。
本発明の硬化性組成物において、近赤外線吸収色素の含有量は、本発明の硬化性組成物の全固形分に対して、10質量%以上であり、12質量%以上であることが好ましく、14質量%以上であることが更に好ましい。近赤外線吸収色素の含有量が10質量%以上であれば、近赤外線遮蔽性に優れた膜を形成し易い。近赤外線吸収色素の含有量の上限は、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましい。本発明において、近赤外線吸収色素は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。
<<他の近赤外線吸収剤>>
本発明の硬化性組成物において、上述した近赤外線吸収色素以外の近赤外線吸収剤(他の近赤外線吸収剤ともいう)を更に含んでもよい。他の近赤外線吸収剤としては、無機顔料(無機粒子)が挙げられる。無機顔料の形状は特に制限されず、球状、非球状を問わず、シート状、ワイヤー状、チューブ状であってもよい。無機顔料としては、金属酸化物粒子または金属粒子が好ましい。金属酸化物粒子としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)粒子、酸化アンチモンスズ(ATO)粒子、酸化亜鉛(ZnO)粒子、Alドープ酸化亜鉛(AlドープZnO)粒子、フッ素ドープ二酸化スズ(FドープSnO2)粒子、ニオブドープ二酸化チタン(NbドープTiO2)粒子などが挙げられる。金属粒子としては、例えば、銀(Ag)粒子、金(Au)粒子、銅(Cu)粒子、ニッケル(Ni)粒子など挙げられる。また、無機顔料としては酸化タングステン系化合物を用いることもできる。酸化タングステン系化合物は、セシウム酸化タングステンであることが好ましい。酸化タングステン系化合物の詳細については、特開2016-006476号公報の段落番号0080を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の硬化性組成物において、上述した近赤外線吸収色素以外の近赤外線吸収剤(他の近赤外線吸収剤ともいう)を更に含んでもよい。他の近赤外線吸収剤としては、無機顔料(無機粒子)が挙げられる。無機顔料の形状は特に制限されず、球状、非球状を問わず、シート状、ワイヤー状、チューブ状であってもよい。無機顔料としては、金属酸化物粒子または金属粒子が好ましい。金属酸化物粒子としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)粒子、酸化アンチモンスズ(ATO)粒子、酸化亜鉛(ZnO)粒子、Alドープ酸化亜鉛(AlドープZnO)粒子、フッ素ドープ二酸化スズ(FドープSnO2)粒子、ニオブドープ二酸化チタン(NbドープTiO2)粒子などが挙げられる。金属粒子としては、例えば、銀(Ag)粒子、金(Au)粒子、銅(Cu)粒子、ニッケル(Ni)粒子など挙げられる。また、無機顔料としては酸化タングステン系化合物を用いることもできる。酸化タングステン系化合物は、セシウム酸化タングステンであることが好ましい。酸化タングステン系化合物の詳細については、特開2016-006476号公報の段落番号0080を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の硬化性組成物が他の近赤外線吸収剤を含有する場合、他の近赤外線吸収剤の含有量は、本発明の硬化性組成物の全固形分に対して、0.01~50質量%が好ましい。下限は、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましい。上限は、30質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましい。
また、上述した近赤外線吸収色素と他の近赤外線吸収剤との合計質量中における他の近赤外線吸収化合物の含有量は、1~99質量%が好ましい。上限は、80質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。
また、本発明の硬化性組成物は他の近赤外線吸収剤を実質的に含有しないことも好ましい。他の近赤外線吸収剤を実質的に含有しないとは、上述した近赤外線吸収色素と他の近赤外線吸収剤との合計質量中における他の近赤外線吸収剤の含有量が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、他の近赤外線吸収剤を含有しないことが更に好ましい。
また、上述した近赤外線吸収色素と他の近赤外線吸収剤との合計質量中における他の近赤外線吸収化合物の含有量は、1~99質量%が好ましい。上限は、80質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。
また、本発明の硬化性組成物は他の近赤外線吸収剤を実質的に含有しないことも好ましい。他の近赤外線吸収剤を実質的に含有しないとは、上述した近赤外線吸収色素と他の近赤外線吸収剤との合計質量中における他の近赤外線吸収剤の含有量が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、他の近赤外線吸収剤を含有しないことが更に好ましい。
<<重合性モノマー>>
本発明の硬化性組成物は、不飽和二重結合を有する基を有する重合性モノマーを含有する。重合性モノマーは、不飽和二重結合を有する基を2個以上有する化合物であることが好ましく、不飽和二重結合を有する基を3個以上有する化合物であることがより好ましい。重合性モノマーにおける不飽和二重結合を有する基の数の上限は、たとえば、15個以下が好ましく、10個以下がより好ましい。不飽和二重結合を有する基としては、ビニル基、スチレン基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、不飽和二重結合を有する基を有する重合性モノマーを含有する。重合性モノマーは、不飽和二重結合を有する基を2個以上有する化合物であることが好ましく、不飽和二重結合を有する基を3個以上有する化合物であることがより好ましい。重合性モノマーにおける不飽和二重結合を有する基の数の上限は、たとえば、15個以下が好ましく、10個以下がより好ましい。不飽和二重結合を有する基としては、ビニル基、スチレン基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。
重合性モノマーの分子量は、5000以下であることが好ましく、3000以下であることがより好ましく、2000以下であることが更に好ましく、1500以下であることが一層好ましい。下限は、例えば、100以上であることが好ましく、250以上であることがより好ましい。重合性モノマーは、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、3~10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く、3~6官能の(メタ)アクリレート化合物であることがさらに好ましい。
本発明の硬化性組成物に用いられる重合性モノマーは、重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマー(以下、重合性モノマーM1ともいう)の含有量が50質量%以下であり、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましく、15質量%以下であることが特に好ましい。下限としては、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましい。重合性モノマーの全質量中における重合性モノマーM1の含有量は、1~30質量%であることが好ましい。重合性モノマーの全質量中における、重合性モノマーM1の含有量が50質量%以下であれば、異物の少ない膜を製造することができる。本発明においては、重合性モノマーM1を実質的に含有しない重合性モノマーを用いることも好ましい。なお、重合性モノマーM1を実質的に含有しない重合性モノマーとは、重合性モノマーの全質量中における重合性モノマーM1の含有量が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、含有しないことが一層好ましい。
重合性モノマーM1が有する酸基としては、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基などが挙げられる。重合性モノマーM1のpKaは、6以下もしくは9以上であることが好ましく、5以下もしくは11以上であることがより好ましい。
重合性モノマーM1は、下記式(M-1)で表される化合物が好ましい。
式(M-1)
(A1)n1-L1-(Ac1)n2
(式(M-1)中、A1は水酸基または酸基を表し、L1は、(n1+n2)価の基を表し、Ac1は不飽和二重結合を有する基を表す。n1は1以上の整数を表し、n2は1以上の整数を表す。)
式(M-1)
(A1)n1-L1-(Ac1)n2
(式(M-1)中、A1は水酸基または酸基を表し、L1は、(n1+n2)価の基を表し、Ac1は不飽和二重結合を有する基を表す。n1は1以上の整数を表し、n2は1以上の整数を表す。)
A1が表す酸基としては、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基などが挙げられ、カルボキシル基が好ましい。
L1が表す(n1+n2)価の基としては、炭化水素基、複素環基、-O-、-S-、-NR-、-CO-、-COO-、-OCO-、-SO2-もしくはこれらの組み合わせからなる基が挙げられる。Rは、水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、水素原子が好ましい。炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。また、脂肪族炭化水素基は、環状であってもよく、非環状であってもよい。また、脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基であってもよく、不飽和脂肪族炭化水素基であってもよい。炭化水素基は、置換基を有していてもよく、置換基を有していなくてもよい。また、環状の脂肪族炭化水素基、および、芳香族炭化水素基は、単環であってもよく、縮合環であってもよい。複素環基は、単環であってもよく、縮合環であってもよい。複素環基としては、5員環または6員環が好ましい。複素環基は、脂肪族複素環基であっても、芳香族複素環基であってもよい。また、複素環基を構成するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などが挙げられる。L1は、炭化水素基を少なくとも含む基が好ましい。L1を構成する炭素原子の数は、3~100であることが好ましく、6~50であることがより好ましい。
Ac1が表す不飽和二重結合を有する基としては、ビニル基、スチレン基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。
n1は、1または2が好ましく、1がより好ましい。n2は、2以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましい。n2の上限は、15以下が好ましく、10以下がより好ましい。
L1が表す(n1+n2)価の基としては、炭化水素基、複素環基、-O-、-S-、-NR-、-CO-、-COO-、-OCO-、-SO2-もしくはこれらの組み合わせからなる基が挙げられる。Rは、水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、水素原子が好ましい。炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。また、脂肪族炭化水素基は、環状であってもよく、非環状であってもよい。また、脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基であってもよく、不飽和脂肪族炭化水素基であってもよい。炭化水素基は、置換基を有していてもよく、置換基を有していなくてもよい。また、環状の脂肪族炭化水素基、および、芳香族炭化水素基は、単環であってもよく、縮合環であってもよい。複素環基は、単環であってもよく、縮合環であってもよい。複素環基としては、5員環または6員環が好ましい。複素環基は、脂肪族複素環基であっても、芳香族複素環基であってもよい。また、複素環基を構成するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などが挙げられる。L1は、炭化水素基を少なくとも含む基が好ましい。L1を構成する炭素原子の数は、3~100であることが好ましく、6~50であることがより好ましい。
Ac1が表す不飽和二重結合を有する基としては、ビニル基、スチレン基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。
n1は、1または2が好ましく、1がより好ましい。n2は、2以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましい。n2の上限は、15以下が好ましく、10以下がより好ましい。
重合性モノマーM1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化合物などが挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、重合性モノマーとして、上述した重合性モノマーM1の他に、水酸基および酸基を有さない重合性モノマー(以下、重合性モノマーM2ともいう)を含む。
重合性モノマーM2は、下記式(M-2)で表される化合物が好ましい。
式(M-2)
L2-(Ac2)n3
(式(M-2)中、L2は、n3価の基を表し、Ac2は不飽和二重結合を有する基を表す。n3は1以上の整数を表す。)
式(M-2)
L2-(Ac2)n3
(式(M-2)中、L2は、n3価の基を表し、Ac2は不飽和二重結合を有する基を表す。n3は1以上の整数を表す。)
L2が表すn3価の基としては、炭化水素基、複素環基、-O-、-S-、-NR-、-CO-、-COO-、-OCO-、-SO2-もしくはこれらの組み合わせからなる基が挙げられる。Rは、水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、水素原子が好ましい。炭化水素基、複素環基の詳細については、L1で説明した範囲と同様である。L2は、炭化水素基を少なくとも含む基が好ましい。L2を構成する炭素原子の数は、3~100であることが好ましく、6~50であることがより好ましい。
Ac2が表す不飽和二重結合を有する基としては、ビニル基、スチレン基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。
n3は、2以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましい。n2の上限は、15以下が好ましく、10以下がより好ましい。
Ac2が表す不飽和二重結合を有する基としては、ビニル基、スチレン基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。
n3は、2以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましい。n2の上限は、15以下が好ましく、10以下がより好ましい。
重合性モノマーM2としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートなどが挙げられる。
重合性モノマーM1および重合性モノマーM2は、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。アルキレンオキシ基を有する化合物としては、エチレンオキシ基及び/またはプロピレンオキシ基を有する化合物が好ましく、エチレンオキシ基を有する化合物がより好ましく、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がさらに好ましい。
重合性モノマーM1および重合性モノマーM2は、下記式(MO-1)~(MO-5)で表される化合物を好ましく用いることもできる。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0248~0251に記載されている化合物が挙げられる。
上記式(MO-1)~(MO-5)で表される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0248~0251に記載されている化合物が挙げられる。
また、重合性モノマーM1および重合性モノマーM2は、カプロラクトン構造を有する化合物を用いることも好ましい。カプロラクトン構造を有する化合物としては、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-カプロラクトンと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、酸基または水酸基である。
重合性モノマーM1および重合性モノマーM2として、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、又はカルボキシル基を表す。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、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。
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。
本発明の硬化性組成物において、重合性モノマーの合計量(重合性モノマーM1と重合性モノマーM2との合計量)は、硬化性組成物の全固形分に対し、5~60質量%が好ましい。下限は、例えば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%以上が更に好ましい。上限は、例えば、60質量%以下が好ましく、55質量%以下がより好ましく、50質量%以下が更に好ましい。
<<エポキシ化合物>>
本発明の硬化性組成物は、エポキシ基を有する化合物(以下、エポキシ化合物ともいう)を含有することができる。エポキシ化合物としては、単官能または多官能グリシジルエーテル化合物、多官能脂肪族グリシジルエーテル化合物、脂環式エポキシ基を有する化合物などが挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、エポキシ基を有する化合物(以下、エポキシ化合物ともいう)を含有することができる。エポキシ化合物としては、単官能または多官能グリシジルエーテル化合物、多官能脂肪族グリシジルエーテル化合物、脂環式エポキシ基を有する化合物などが挙げられる。
エポキシ化合物は、エポキシ基を1分子に1~100個有する化合物であることが好ましい。エポキシ基の上限は、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)でもよい。エポキシ化合物の重量平均分子量は、2000~100000が好ましい。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。
エポキシ化合物の市販品としては、EHPE3150((株)ダイセル製)、EPICLON N-695(DIC(株)製)、アデカグリシロール ED-505((株)ADEKA製、エポキシ基含有モノマー)、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)などが挙げられる。また、エポキシ化合物としては、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。
本発明の硬化性組成物がエポキシ化合物を含有する場合、エポキシ化合物の含有量は、硬化性組成物の全固形分に対して、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、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましい。
<<樹脂>>
本発明の硬化性組成物は、樹脂を含有することが好ましい。樹脂は、例えば、顔料などの粒子を組成物中で分散させる用途やバインダーの用途で配合される。なお、主に顔料などの粒子を分散させるために用いられる樹脂を分散剤ともいう。ただし、樹脂のこのような用途は一例であって、このような用途以外の目的で樹脂を使用することもできる。
本発明の硬化性組成物は、樹脂を含有することが好ましい。樹脂は、例えば、顔料などの粒子を組成物中で分散させる用途やバインダーの用途で配合される。なお、主に顔料などの粒子を分散させるために用いられる樹脂を分散剤ともいう。ただし、樹脂のこのような用途は一例であって、このような用途以外の目的で樹脂を使用することもできる。
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。
樹脂としては、(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。
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、更に重合性基を有していてもよい。重合性基としては、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基等が挙げられる。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。
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。
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。
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。
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。
本発明の硬化性組成物は、樹脂として、式(A3-1)~(A3-7)で表される繰り返し単位を有する樹脂を用いることも好ましい。
式中、R5は水素原子またはアルキル基を表し、L4~L7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。
式中、R5は水素原子またはアルキル基を表し、L4~L7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。
R5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。R5は、水素原子またはメチル基が好ましい。
L4~L7は、各々独立に単結合または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-、-SO2-、-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。
、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。
R10~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。
R14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、アラルキル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ヘテロアリーロキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロアリールチオ基、-NRa1Ra2、-CORa3、-COORa4、-OCORa5、-NHCORa6、-CONRa7Ra8、-NHCONRa9Ra10、-NHCOORa11、-SO2Ra12、-SO2ORa13、-NHSO2Ra14または-SO2NRa15Ra16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。
本発明の硬化性組成物は、分散剤としての樹脂を含むこともできる。特に、顔料を用いた場合、分散剤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、酸基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。分散剤として用いる樹脂が酸基を有する繰り返し単位を含むことにより、フォトリソグラフィ法によりパターン形成する際、画素の下地に発生する残渣をより低減することができる。
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、グラフト共重合体の具体例は、下記の樹脂が挙げられる。以下の樹脂は酸基を有する樹脂(アルカリ可溶性樹脂)でもある。また、グラフト共重合体としては特開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。
また、本発明において、樹脂(分散剤)は、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0102~0166の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。オリゴイミン系分散剤の具体例としては、例えば、以下が挙げられる。以下の樹脂は酸基を有する樹脂(アルカリ可溶性樹脂)でもある。また、オリゴイミン系分散剤としては、特開2012-255128号公報の段落番号0168~0174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、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。
本発明の硬化性組成物において、樹脂の含有量は、本発明の硬化性組成物の全固形分に対し、1~80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。
また、樹脂として酸基を有する樹脂を含有する場合、酸基を有する樹脂の含有量は、硬化性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、酸基を有する樹脂の含有量は、重合性モノマーの合計量(上述した重合性モノマーM1と重合性モノマーM2との合計量)100質量部に対して、50~500質量部であることが好ましく、60~350質量部であることがより好ましく、70~250質量部であることが更に好ましい。酸基を有する樹脂の含有量が上記範囲であれば、優れた現像性が得られやすい。
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、硬化性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、60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。
<<光重合開始剤>>
本発明の硬化性組成物は、光重合開始剤を含有することができる。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化合物が好ましい。光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。
本発明の硬化性組成物は、光重合開始剤を含有することができる。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化合物が好ましい。光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤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、特開2016-21012号公報に記載など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が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、特開2000-80068号公報、特表2004-534797号公報、特開2006-342166号公報に記載の化合物等も挙げられる。市販品としては、IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上、BASF社製)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製)、アデカアークルズNCI-831((株)ADEKA製)、アデカアークルズNCI-930((株)ADEKA製)、アデカオプトマーN-1919((株)ADEKA製、特開2012-14052号公報に記載の光重合開始剤2)も用いることができる。
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、オキシム化合物は、365nm及び405nmの吸光度が高い化合物が好ましい。
オキシム化合物の365nm又は405nmにおけるモル吸光係数は、感度の観点から、1,000~300,000であることが好ましく、2,000~300,000であることがより好ましく、5,000~200,000であることが特に好ましい。
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。
オキシム化合物の365nm又は405nmにおけるモル吸光係数は、感度の観点から、1,000~300,000であることが好ましく、2,000~300,000であることがより好ましく、5,000~200,000であることが特に好ましい。
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。
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が50~600質量部が好ましく、150~400質量部がより好ましい。
光重合開始剤の含有量は、硬化性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、1~20質量%が更に好ましい。光重合開始剤の含有量が上記範囲であれば、現像性が良好である。本発明の硬化性組成物は、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。光重合開始剤を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。
<<有彩色着色剤>>
本発明の硬化性組成物は、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400nm以上650nm未満の範囲に吸収を有する着色剤が好ましい。
本発明の硬化性組成物は、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400nm以上650nm未満の範囲に吸収を有する着色剤が好ましい。
本発明において、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い。有機顔料としては、以下が挙げることができる。
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。
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。
本発明の硬化性組成物が、有彩色着色剤を含有する場合、有彩色着色剤の含有量は、本発明の硬化性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、近赤外線吸収色素100質量部に対し、10~1000質量部が好ましく、50~800質量部がより好ましい。
また、有彩色着色剤と近赤外線吸収色素との合計量は、本発明の硬化性組成物の全固形分に対して1~80質量%とすることが好ましい。下限は、5質量%以上が好ましく、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。
本発明の硬化性組成物が、有彩色着色剤を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。
有彩色着色剤の含有量は、近赤外線吸収色素100質量部に対し、10~1000質量部が好ましく、50~800質量部がより好ましい。
また、有彩色着色剤と近赤外線吸収色素との合計量は、本発明の硬化性組成物の全固形分に対して1~80質量%とすることが好ましい。下限は、5質量%以上が好ましく、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。
本発明の硬化性組成物が、有彩色着色剤を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。
<<赤外線を透過させて可視光を遮光する色材>>
本発明の硬化性組成物は、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。
本発明の硬化性組成物は、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、アゾ系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。
(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。
本発明の硬化性組成物が、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、硬化性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%以下が更に好ましく、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、0.01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。
<<顔料誘導体>>
本発明の硬化性組成物は、更に顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体としては、顔料の一部を、酸基、塩基性基、塩構造を有する基又はフタルイミドメチル基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。顔料誘導体としては、式(B1)で表される化合物が好ましい。
本発明の硬化性組成物は、更に顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体としては、顔料の一部を、酸基、塩基性基、塩構造を有する基又はフタルイミドメチル基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。顔料誘導体としては、式(B1)で表される化合物が好ましい。
式(B1)中、Pは色素構造を表し、Lは単結合または連結基を表し、Xは酸基、塩基性基、塩構造を有する基またはフタルイミドメチル基を表し、mは1以上の整数を表し、nは1以上の整数を表し、mが2以上の場合は複数のLおよびXは互いに異なっていてもよく、nが2以上の場合は複数のXは互いに異なっていてもよい。
式(B1)中、Pは、色素構造を表し、ピロロピロール色素構造、ジケトピロロピロール色素構造、キナクリドン色素構造、アントラキノン色素構造、ジアントラキノン色素構造、ベンゾイソインドール色素構造、チアジンインジゴ色素構造、アゾ色素構造、キノフタロン色素構造、フタロシアニン色素構造、ナフタロシアニン色素構造、ジオキサジン色素構造、ペリレン色素構造、ペリノン色素構造、ベンゾイミダゾロン色素構造、ベンゾチアゾール色素構造、ベンゾイミダゾール色素構造およびベンゾオキサゾール色素構造から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ピロロピロール色素構造、ジケトピロロピロール色素構造、キナクリドン色素構造およびベンゾイミダゾロン色素構造から選ばれる少なくとも1種が更に好ましく、ピロロピロール色素構造が特に好ましい。
式(B1)中、Lは単結合または連結基を表す。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好ましく、無置換でもよく、置換基を更に有していてもよい。
式(B1)中、Xは、酸基、塩基性基、塩構造を有する基またはフタルイミドメチル基を表し、酸基または塩基性基が好ましい。酸基としては、カルボキシル基、スルホ基等が挙げられる。塩基性基としてはアミノ基が挙げられる。
顔料誘導体としては、下記構造の化合物が挙げられる。また、特開昭56-118462号公報、特開昭63-264674号公報、特開平1-217077号公報、特開平3-9961号公報、特開平3-26767号公報、特開平3-153780号公報、特開平3-45662号公報、特開平4-285669号公報、特開平6-145546号公報、特開平6-212088号公報、特開平6-240158号公報、特開平10-30063号公報、特開平10-195326号公報、国際公開WO2011/024896号公報の段落番号0086~0098、国際公開WO2012/102399号公報の段落番号0063~0094等に記載の化合物を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の硬化性組成物が顔料誘導体を含有する場合、顔料誘導体の含有量は、顔料100質量部に対し、1~50質量部が好ましい。下限値は、3質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。上限値は、40質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましい。顔料誘導体の含有量が上記範囲であれば、顔料の分散性を高めて、顔料の凝集を効率よく抑制できる。顔料誘導体は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。
<<溶剤>>
本発明の硬化性組成物は、溶剤を含有することができる。溶剤としては、有機溶剤が挙げられる。溶剤は、各成分の溶解性や組成物の塗布性を満足すれば基本的には特に制限はない。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。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)。
本発明の硬化性組成物は、溶剤を含有することができる。溶剤としては、有機溶剤が挙げられる。溶剤は、各成分の溶解性や組成物の塗布性を満足すれば基本的には特に制限はない。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。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、硬化性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>>
本発明の硬化性組成物は、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、硬化性組成物の全固形分に対して、0.001~5質量%が好ましい。
本発明の硬化性組成物は、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、硬化性組成物の全固形分に対して、0.001~5質量%が好ましい。
<<シランカップリング剤>>
本発明の硬化性組成物は、シランカップリング剤を含有することができる。本発明において、シランカップリング剤は、加水分解性基とそれ以外の官能基とを有するシラン化合物を意味する。また、加水分解性基とは、ケイ素原子に直結し、加水分解反応及び縮合反応の少なくともいずれかによってシロキサン結合を生じ得る置換基をいう。加水分解性基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられ、アルコキシ基が好ましい。すなわち、シランカップリング剤は、アルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。また、加水分解性基以外の官能基としては、例えば、ビニル基、スチレン基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、エポキシ基、オキセタニル基、アミノ基、ウレイド基、スルフィド基、イソシアネート基、フェニル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基が好ましい。シランカップリング剤は、特開2009-288703号公報の段落番号0018~0036に記載の化合物、特開2009-242604号公報の段落番号0056~0066に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の硬化性組成物は、シランカップリング剤を含有することができる。本発明において、シランカップリング剤は、加水分解性基とそれ以外の官能基とを有するシラン化合物を意味する。また、加水分解性基とは、ケイ素原子に直結し、加水分解反応及び縮合反応の少なくともいずれかによってシロキサン結合を生じ得る置換基をいう。加水分解性基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられ、アルコキシ基が好ましい。すなわち、シランカップリング剤は、アルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。また、加水分解性基以外の官能基としては、例えば、ビニル基、スチレン基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、エポキシ基、オキセタニル基、アミノ基、ウレイド基、スルフィド基、イソシアネート基、フェニル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基が好ましい。シランカップリング剤は、特開2009-288703号公報の段落番号0018~0036に記載の化合物、特開2009-242604号公報の段落番号0056~0066に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
シランカップリング剤の含有量は、硬化性組成物の全固形分に対して、0.01~15.0質量%が好ましく、0.05~10.0質量%がより好ましい。シランカップリング剤は、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。
<<界面活性剤>>
本発明の硬化性組成物は、界面活性剤を含有させてもよい。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。
本発明の硬化性組成物は、界面活性剤を含有させてもよい。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。本発明の硬化性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り、組成物中における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(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。
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。
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。
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。
界面活性剤の含有量は、本発明の硬化性組成物の全固形分に対して、0.001質量%~5.0質量%が好ましく、0.005~3.0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。
<<紫外線吸収剤>>
本発明の硬化性組成物は、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。紫外線吸収剤としては、式(UV-1)~式(UV-3)で表される化合物が好ましく、式(UV-1)または式(UV-3)で表される化合物がより好ましく、式(UV-1)で表される化合物が更に好ましい。
本発明の硬化性組成物は、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。紫外線吸収剤としては、式(UV-1)~式(UV-3)で表される化合物が好ましく、式(UV-1)または式(UV-3)で表される化合物がより好ましく、式(UV-1)で表される化合物が更に好ましい。
式(UV-1)において、R101及びR102は、各々独立に、置換基を表し、m1およびm2は、それぞれ独立して0~4を表す。
式(UV-2)において、R201及びR202は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表し、R203及びR204は、各々独立に、置換基を表す。
式(UV-3)において、R301~R303は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表し、R304及びR305は、各々独立に、置換基を表す。
式(UV-2)において、R201及びR202は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表し、R203及びR204は、各々独立に、置換基を表す。
式(UV-3)において、R301~R303は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表し、R304及びR305は、各々独立に、置換基を表す。
本発明の硬化性組成物において、紫外線吸収剤の含有量は、硬化性組成物の全固形分に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.01~5質量%がより好ましい。本発明において、紫外線吸収剤は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。
<<酸化防止剤>>
本発明の硬化性組成物は、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。
本発明の硬化性組成物は、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。
本発明の硬化性組成物において、酸化防止剤の含有量は、硬化性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>>
本発明の硬化性組成物は、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。
本発明の硬化性組成物は、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。
本発明の硬化性組成物の粘度(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以上が更に好ましい。上限は、50mPa・s以下がより好ましく、30mPa・s以下が更に好ましく、15mPa・s以下が特に好ましい。
本発明の硬化性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、収納容器として、原材料や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。
本発明の硬化性組成物の用途は、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、本発明の硬化性組成物において、更に、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。
<硬化性組成物の調製方法>
本発明の硬化性組成物は、前述の成分を混合して調製できる。硬化性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硬化性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硬化性組成物として調製してもよい。
本発明の硬化性組成物は、前述の成分を混合して調製できる。硬化性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硬化性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硬化性組成物として調製してもよい。
また、本発明の硬化性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に記載のプロセス及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。
硬化性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、硬化性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、更に好ましくは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、更に好ましくは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(DFA4201NXEYなど)、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)又は株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択することができる。
第2のフィルタは、第1のフィルタと同様の素材等で形成されたものを使用することができる。
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。
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(DFA4201NXEYなど)、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)又は株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択することができる。
第2のフィルタは、第1のフィルタと同様の素材等で形成されたものを使用することができる。
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>
次に、本発明の膜について説明する。本発明の膜は、上述した本発明の硬化性組成物から得られるものである。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として好ましく用いることができる。また、熱線遮蔽フィルタとして用いることもできる。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。また、本発明の膜は、支持体上に積層して用いてもよく、本発明の膜を支持体から剥離して用いてもよい。なお、本発明の膜を赤外線透過フィルタとして用いる場合、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以上の波長の光を透過させるフィルタが挙げられる。なお、本発明の膜を、赤外線透過フィルタとして用いる場合、近赤外線吸収色素と、可視光を遮光する色材(好ましくは、2種以上の有彩色着色剤を含有する色材、または、有機系黒色着色剤を少なくとも含有する色材)とを含む硬化性組成物を用いたフィルタであるか、近赤外線吸収色素を含む層の他に、可視光を遮光する色材の層が別途存在するフィルタであることが好ましい。本発明の膜を赤外線透過フィルタとして用いる場合、近赤外線吸収色素は、透過する光(近赤外線)をより長波長側に限定する役割を有している。
次に、本発明の膜について説明する。本発明の膜は、上述した本発明の硬化性組成物から得られるものである。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として好ましく用いることができる。また、熱線遮蔽フィルタとして用いることもできる。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。また、本発明の膜は、支持体上に積層して用いてもよく、本発明の膜を支持体から剥離して用いてもよい。なお、本発明の膜を赤外線透過フィルタとして用いる場合、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以上の波長の光を透過させるフィルタが挙げられる。なお、本発明の膜を、赤外線透過フィルタとして用いる場合、近赤外線吸収色素と、可視光を遮光する色材(好ましくは、2種以上の有彩色着色剤を含有する色材、または、有機系黒色着色剤を少なくとも含有する色材)とを含む硬化性組成物を用いたフィルタであるか、近赤外線吸収色素を含む層の他に、可視光を遮光する色材の層が別途存在するフィルタであることが好ましい。本発明の膜を赤外線透過フィルタとして用いる場合、近赤外線吸収色素は、透過する光(近赤外線)をより長波長側に限定する役割を有している。
本発明の膜の膜厚は、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。
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。例えば、本発明における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。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、本発明の硬化性組成物に含まれるものとして説明した有彩色着色剤が挙げられる。着色組成物は、重合性モノマー、樹脂、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、本発明の硬化性組成物に含まれるものとして説明した材料が挙げられ、これらを用いることができる。
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す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、赤外線透過フィルタとは、可視領域の波長の光を遮光し、近赤外領域の波長の光(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。
本発明の膜を、近赤外線カットフィルタとして用いる場合、本発明の膜は、波長700~1000nm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%以上であることがより好ましく、85%以上であることがさらに好ましく、90%以上であることが特に好ましい。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、近赤外線カットフィルタの近赤外線遮蔽性の好ましい範囲は用途によって異なるが、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。
本発明の膜を赤外線透過フィルタとして用いる場合、本発明の膜は、膜の厚み方向における光の透過率の、波長400~830nmの範囲における最大値が20%以下であり、膜の厚み方向における光の透過率の、波長1000~1300nmの範囲における最小値が80%以上であることが好ましい。このような分光特性を有する膜は、波長400~750nmの範囲の光を遮光し、波長900nm以上の光を透過させる赤外線透過フィルタとして好ましく用いることができる。
本発明の膜は、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、本発明の硬化性組成物を塗布する工程を経て製造できる。
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、本発明の硬化性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、硬化性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、例えば、シリコン、無アルカリガラス、ソーダガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラスなどの材質で構成された基板が挙げられる。これらの基板には、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、例えば上述した硬化性組成物に含まれるものとして説明した樹脂が挙げられる。また、支持体としては、樹脂で構成された基板を用いることもできる。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基板表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。また、支持体としてガラス基板を用いる場合においては、ガラス基板上に無機膜を形成したり、ガラス基板を脱アルカリ処理して用いることが好ましい。
硬化性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。
硬化性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。プリベーク温度を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、これら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。乾燥は、ホットプレート、オーブン等で行うことができる。
プリベーク時間は、10秒~3000秒が好ましく、40~2500秒がより好ましく、80~220秒がさらに好ましい。乾燥は、ホットプレート、オーブン等で行うことができる。
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が好ましい。フォトリソグラフィ法でのパターン形成方法は、本発明の硬化性組成物を塗布して形成した組成物層に対しパターン状に露光する工程(露光工程)と、未露光部の組成物層を現像除去してパターンを形成する工程(現像工程)と、を含むことが好ましい。必要に応じて、現像されたパターンをベークする工程(ポストベーク工程)を設けてもよい。以下、各工程について説明する。
露光工程では組成物層をパターン状に露光する。例えば、組成物層に対し、ステッパー等の露光装置を用いて、所定のマスクパターンを有するマスクを介して露光することで、組成物層をパターン露光することができる。これにより、露光部分を硬化することができる。露光に際して用いることができる放射線(光)としては、g線、i線等の紫外線が好ましく、i線がより好ましい。照射量(露光量)は、例えば、0.03~2.5J/cm2が好ましく、0.05~1.0J/cm2がより好ましく、0.08~0.5J/cm2が最も好ましい。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%、または実質的に無酸素)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、22体積%、30体積%、または、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/m2~100000W/m2(例えば、5000W/m2、15000W/m2、または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。
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、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。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含有させて用いてもよい。界面活性剤の例としては、上述した組成物で説明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ないが、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、200~230℃がより好ましい。また、発光光源として有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)素子を用いた場合や、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は、ポストベーク温度は、150℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましく、100℃以下が更に好ましく、90℃以下が特に好ましい。下限は、例えば、50℃以上とすることができる。ポストベークは、現像後の膜に対して、上記条件になるようにホットプレートやコンベクションオーブン(熱風循環式乾燥機)、高周波加熱機等の加熱手段を用いて、連続式あるいはバッチ式で行うことができる。また、低温プロセスによりパターンを形成する場合は、ポストベークは行わなくてもよい。
<光学フィルタ>
次に、本発明の光学フィルタについて説明する。本発明の光学フィルタは、上述した本発明の膜を有する。本発明の光学フィルタは、近赤外線カットフィルタおよび赤外線透過フィルタから選ばれる少なくとも1種として好ましく用いることができる。また、本発明の膜を用いた画素と、赤、緑、青、マゼンタ、黄、シアン、黒および無色から選ばれる画素とを有する態様も本発明の光学フィルタの好ましい態様である。
次に、本発明の光学フィルタについて説明する。本発明の光学フィルタは、上述した本発明の膜を有する。本発明の光学フィルタは、近赤外線カットフィルタおよび赤外線透過フィルタから選ばれる少なくとも1種として好ましく用いることができる。また、本発明の膜を用いた画素と、赤、緑、青、マゼンタ、黄、シアン、黒および無色から選ばれる画素とを有する態様も本発明の光学フィルタの好ましい態様である。
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、本発明の膜の他に、更に、銅を含有する層、誘電体多層膜、紫外線吸収層などを有していてもよい。近赤外線カットフィルタが、更に、銅を含有する層および/または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易い。また、近赤外線カットフィルタが、更に、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。銅を含有する層としては、銅を含有するガラスで構成されたガラス基材(銅含有ガラス基材)や、銅錯体を含む層(銅錯体含有層)を用いることもできる。銅含有ガラス基材としては、銅を含有する燐酸塩ガラス、銅を含有する弗燐酸塩ガラスなどが挙げられる。銅含有ガラスの市販品としては、NF-50(AGCテクノグラス(株)製)、BG-60、BG-61(以上、ショット社製)、CD5000(HOYA(株)製)等が挙げられる。銅錯体としては、国際公開WO2016/068037号公報の段落番号0009~0049に記載された化合物などが挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の膜を、近赤外線カットフィルタまたは赤外線透過フィルタとして用いる場合、近赤外線カットフィルタと赤外線透過フィルタとを組み合わせて用いることもできる。近赤外線カットフィルタと、赤外線透過フィルタとを組み合わせて用いることで、特定波長の赤外線を検出する赤外線センサの用途に好ましく用いることができる。両者のフィルタを組み合わせて用いる場合、近赤外線カットフィルタおよび赤外線透過フィルタの両方を本発明の硬化性組成物を用いて形成することもでき、いずれか一方のみを、本発明の硬化性組成物を用いて形成することもできる。
<固体撮像素子>
本発明の固体撮像素子は、上述した本発明の膜を含む。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。
本発明の固体撮像素子は、上述した本発明の膜を含む。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を有し、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を有し、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を有し、デバイス保護膜上に、本発明における膜を有する構成である。さらに、デバイス保護膜上であって、本発明における膜の下(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、本発明における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(430nm-485nm)、緑色領域(530nm-580nm)及び黄色領域(580nm-620nm)に強い極大発光ピークを有するものが好ましい。これらの発光ピークに加え更に赤色領域(650nm-700nm)に極大発光ピークを有するものがより好ましい。
本発明の画像表示装置は、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(430nm-485nm)、緑色領域(530nm-580nm)及び黄色領域(580nm-620nm)に強い極大発光ピークを有するものが好ましい。これらの発光ピークに加え更に赤色領域(650nm-700nm)に極大発光ピークを有するものがより好ましい。
<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。
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は本発明の硬化性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及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。例えば、赤外LEDの発光波長が850nmである場合、赤外線透過フィルタ114は、膜の厚み方向における光透過率の、波長400~650nmの範囲における最大値が30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましく、0.1%以下であることが特に好ましい。この透過率は、波長400~650nmの範囲の全域で上記の条件を満たすことが好ましい。
赤外線透過フィルタ114は、膜の厚み方向における光透過率の、波長800nm以上(好ましくは800~1300nm)の範囲における最小値が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%以上であることがさらに好ましい。上記の透過率は、波長800nm以上の範囲の一部で上記の条件を満たすことが好ましく、赤外LEDの発光波長に対応する波長で上記の条件を満たすことが好ましい。
赤外線透過フィルタ114の膜厚は、100μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましく、5μm以下がさらに好ましく、1μm以下が特に好ましい。下限値は、0.1μmが好ましい。膜厚が上記範囲であれば、上述した分光特性を満たす膜とすることができる。
赤外線透過フィルタ114の分光特性、膜厚等の測定方法を以下に示す。
膜厚は、膜を有する乾燥後の基板を、触針式表面形状測定器(ULVAC社製 DEKTAK150)を用いて測定した。
膜の分光特性は、紫外可視近赤外分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製 U-4100)を用いて、波長300~1300nmの範囲において透過率を測定した値である。
赤外線透過フィルタ114の分光特性、膜厚等の測定方法を以下に示す。
膜厚は、膜を有する乾燥後の基板を、触針式表面形状測定器(ULVAC社製 DEKTAK150)を用いて測定した。
膜の分光特性は、紫外可視近赤外分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製 U-4100)を用いて、波長300~1300nmの範囲において透過率を測定した値である。
また、例えば、赤外LEDの発光波長が940nmである場合、赤外線透過フィルタ114は、膜の厚み方向における光の透過率の、波長450~650nmの範囲における最大値が20%以下であり、膜の厚み方向における、波長835nmの光の透過率が20%以下であり、膜の厚み方向における光の透過率の、波長1000~1300nmの範囲における最小値が70%以上であることが好ましい。
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。
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るものではない。なお、特に断りのない限り、「部」、「%」は、質量基準である。
[試験例1]
<硬化性組成物の調製>
下記の表に記載の原料を混合して、硬化性組成物を調製した。なお、原料として分散液を用いた硬化性組成物においては、以下のように調製した分散液を用いた。
下記表の分散液1、分散液2の欄に記載の種類の近赤外線吸収色素、色材、顔料誘導体、分散剤および溶剤を、それぞれ下記の表の分散液1、分散液2の欄に記載の質量部で混合し、更に直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて5時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離して分散液1、分散液2を製造した。
<硬化性組成物の調製>
下記の表に記載の原料を混合して、硬化性組成物を調製した。なお、原料として分散液を用いた硬化性組成物においては、以下のように調製した分散液を用いた。
下記表の分散液1、分散液2の欄に記載の種類の近赤外線吸収色素、色材、顔料誘導体、分散剤および溶剤を、それぞれ下記の表の分散液1、分散液2の欄に記載の質量部で混合し、更に直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて5時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離して分散液1、分散液2を製造した。
上記表に記載の原料は以下の通りである。
(近赤外線吸収色素)
A1~A7:下記構造の化合物。以下の式中、Meはメチル基を表し、Phはフェニル基を表し、EHはエチルヘキシル基を表す。
A8:特開2008-88426号公報の段落番号0051に記載の化合物31
A9:特開2008-88426号公報の段落番号0049に記載の化合物16
A10:特開2016-146619号公報の段落番号0173に記載の化合物a-1
A11:特開2016-146619号公報の段落番号0173に記載の化合物a-2
A12:特開2016-146619号公報の段落番号0173に記載の化合物a-3
A13:NK-5060((株)林原製、シアニン化合物)
(近赤外線吸収色素)
A1~A7:下記構造の化合物。以下の式中、Meはメチル基を表し、Phはフェニル基を表し、EHはエチルヘキシル基を表す。
A8:特開2008-88426号公報の段落番号0051に記載の化合物31
A9:特開2008-88426号公報の段落番号0049に記載の化合物16
A10:特開2016-146619号公報の段落番号0173に記載の化合物a-1
A11:特開2016-146619号公報の段落番号0173に記載の化合物a-2
A12:特開2016-146619号公報の段落番号0173に記載の化合物a-3
A13:NK-5060((株)林原製、シアニン化合物)
(色材)
PR254 : C.I.Pigment Red 254
P Blue15:6 : C.I.Pigment Blue 15:6
PY139 : C.I.Pigment Yellow 139
P Black32:C.I.Pigment Black 32
PR254 : C.I.Pigment Red 254
P Blue15:6 : C.I.Pigment Blue 15:6
PY139 : C.I.Pigment Yellow 139
P Black32:C.I.Pigment Black 32
(分散剤)
C1:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=20,000、酸価=105mgKOH/g)
C2:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=20,000、酸価=30mgKOH/g)
C3:ソルスパース76500(日本ルーブリゾール(株)製)
C1:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=20,000、酸価=105mgKOH/g)
C2:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=20,000、酸価=30mgKOH/g)
C3:ソルスパース76500(日本ルーブリゾール(株)製)
(樹脂)
D1:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=40,000、酸価=100mgKOH/g)
D2:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=10,000、酸価=70mgKOH/g)
D3:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=10,000、酸価=70mgKOH/g)
D1:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=40,000、酸価=100mgKOH/g)
D2:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=10,000、酸価=70mgKOH/g)
D3:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=10,000、酸価=70mgKOH/g)
(エポキシ化合物)
EP1:EPICLON N-695(DIC(株)製)
EP2:EHPE 3150 ((株)ダイセル製)
EP1:EPICLON N-695(DIC(株)製)
EP2:EHPE 3150 ((株)ダイセル製)
(光重合開始剤)
F1:IRGACURE OXE01 (BASF製)
F2:IRGACURE 369 (BASF)
F3:IRGACURE OXE03 (BASF製)
(紫外線吸収剤)
UV1~UV3:下記構造の化合物
(界面活性剤)
W1:下記混合物(Mw=14000、フッ素系界面活性剤)。下記の式中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
(重合禁止剤)
H1:p-メトキシフェノール
(酸化防止剤)
I1:アデカスタブ AO-80((株)ADEKA製)
(溶剤)
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
酢酸シクロヘキシル
シクロペンタノン
F1:IRGACURE OXE01 (BASF製)
F2:IRGACURE 369 (BASF)
F3:IRGACURE OXE03 (BASF製)
(紫外線吸収剤)
UV1~UV3:下記構造の化合物
(界面活性剤)
W1:下記混合物(Mw=14000、フッ素系界面活性剤)。下記の式中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
(重合禁止剤)
H1:p-メトキシフェノール
(酸化防止剤)
I1:アデカスタブ AO-80((株)ADEKA製)
(溶剤)
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
酢酸シクロヘキシル
シクロペンタノン
<評価>
[異物]
各硬化性組成物をプリベーク後の膜厚が0.8μmとなるようにスピンコーター(ミカサ(株)製)を用いてガラス基板上に塗布して塗膜を形成した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃、120秒間の加熱(プリベーク)を行った。続いて、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用いて1000mJ/cm2の露光量で全面露光を行った後、再度ホットプレートを用いて200℃、300秒間の加熱(ポストベーク)を行い、膜を得た。得られた膜について、走査型電子顕微鏡を用いて観察(測定倍率=10000倍)し、10μm×15μmの範囲に存在する異物の数を測定した。
5:10μm×15μmの範囲に異物が存在しない。
4:10μm×15μmの範囲に存在する異物が0個を超え5個以下。
3:10μm×15μmの範囲に存在する異物が5個を超え10個以下。
2:10μm×15μmの範囲に存在する異物が10個を超え100個以下。
1:10μm×15μmの範囲に存在する異物が100個を超える。
[異物]
各硬化性組成物をプリベーク後の膜厚が0.8μmとなるようにスピンコーター(ミカサ(株)製)を用いてガラス基板上に塗布して塗膜を形成した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃、120秒間の加熱(プリベーク)を行った。続いて、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用いて1000mJ/cm2の露光量で全面露光を行った後、再度ホットプレートを用いて200℃、300秒間の加熱(ポストベーク)を行い、膜を得た。得られた膜について、走査型電子顕微鏡を用いて観察(測定倍率=10000倍)し、10μm×15μmの範囲に存在する異物の数を測定した。
5:10μm×15μmの範囲に異物が存在しない。
4:10μm×15μmの範囲に存在する異物が0個を超え5個以下。
3:10μm×15μmの範囲に存在する異物が5個を超え10個以下。
2:10μm×15μmの範囲に存在する異物が10個を超え100個以下。
1:10μm×15μmの範囲に存在する異物が100個を超える。
[耐湿性]
各硬化性組成物をプリベーク後の膜厚が0.8μmとなるようにスピンコーター(ミカサ(株)製)を用いてガラス基板上に塗布して塗膜を形成した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃、120秒間の加熱(プリベーク)を行った。続いて、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用いて1000mJ/cm2の露光量で全面露光を行った後、再度ホットプレートを用いて200℃、300秒間の加熱(ポストベーク)を行い、膜を得た。得られた膜について、波長700~1000nmの波長の光の透過率を測定した。次に、この膜を、85℃湿度95%の恒温器に入れて6ヵ月間保管して耐湿試験を行った。耐湿試験後の膜について、波長700~1000nmの各波長の光の透過率を測定した。膜の透過率は、分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製 U-4100)を用いて測定した。
耐湿試験前後における波長700~1000nmの範囲の波長での透過率変化の最大値(ΔT)を測定し、耐湿性の指標とした。
透過率変化(ΔT)=|耐湿試験前の膜の透過率(%)-耐湿試験後の膜の透過率(%)|
5:ΔT%<2%
4:2%≦ΔT%<4%
3:4%≦ΔT%<6%
2:6%≦ΔT%<10%
1:10%≦ΔT%
各硬化性組成物をプリベーク後の膜厚が0.8μmとなるようにスピンコーター(ミカサ(株)製)を用いてガラス基板上に塗布して塗膜を形成した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃、120秒間の加熱(プリベーク)を行った。続いて、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用いて1000mJ/cm2の露光量で全面露光を行った後、再度ホットプレートを用いて200℃、300秒間の加熱(ポストベーク)を行い、膜を得た。得られた膜について、波長700~1000nmの波長の光の透過率を測定した。次に、この膜を、85℃湿度95%の恒温器に入れて6ヵ月間保管して耐湿試験を行った。耐湿試験後の膜について、波長700~1000nmの各波長の光の透過率を測定した。膜の透過率は、分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製 U-4100)を用いて測定した。
耐湿試験前後における波長700~1000nmの範囲の波長での透過率変化の最大値(ΔT)を測定し、耐湿性の指標とした。
透過率変化(ΔT)=|耐湿試験前の膜の透過率(%)-耐湿試験後の膜の透過率(%)|
5:ΔT%<2%
4:2%≦ΔT%<4%
3:4%≦ΔT%<6%
2:6%≦ΔT%<10%
1:10%≦ΔT%
[現像性]
各硬化性組成物を、ポストベーク後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコーター(ミカサ(株)製)を用いてシリコンウェハ上に塗布して塗膜を形成した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、1μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱(ポストベーク)することでパターンを形成した。
パターン間(未露光部)を走査型電子顕微鏡を用いて観測し、以下の基準で残渣を評価した。
5:残渣が存在しない
4:未露光部分10箇所を平均して、直径200nmを超えるサイズの残渣は存在しないが、直径200nm以下のサイズの残渣が0個を超え1個以下存在する
3:未露光部分10箇所を平均して、直径200nmを超えるサイズの残渣は存在しないが、直径200nm以下のサイズの残渣が1個を超え5個以下存在する
2:未露光部分10箇所を平均して、直径200nmを超えるサイズの残渣は存在しないが、直径200nm以下のサイズの残渣が5個を超えて存在する
1:直径200nmを超えるサイズの残渣が存在するか、未露光部がほとんど溶解しなかった。
各硬化性組成物を、ポストベーク後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコーター(ミカサ(株)製)を用いてシリコンウェハ上に塗布して塗膜を形成した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、1μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱(ポストベーク)することでパターンを形成した。
パターン間(未露光部)を走査型電子顕微鏡を用いて観測し、以下の基準で残渣を評価した。
5:残渣が存在しない
4:未露光部分10箇所を平均して、直径200nmを超えるサイズの残渣は存在しないが、直径200nm以下のサイズの残渣が0個を超え1個以下存在する
3:未露光部分10箇所を平均して、直径200nmを超えるサイズの残渣は存在しないが、直径200nm以下のサイズの残渣が1個を超え5個以下存在する
2:未露光部分10箇所を平均して、直径200nmを超えるサイズの残渣は存在しないが、直径200nm以下のサイズの残渣が5個を超えて存在する
1:直径200nmを超えるサイズの残渣が存在するか、未露光部がほとんど溶解しなかった。
上記表に示す通り、実施例の硬化性組成物を用いた膜は異物が少なかった。更には、耐湿性も良好であった。これに対し、比較例の硬化性組成物を用いた膜は、異物が多かった。
各実施例について、溶剤として、本明細書に記載された溶剤を、硬化性組成物の溶解性を損なわない範囲で2種類以上を混合して使用しても各実施例と同様の効果が得られる。
[試験例2]
実施例5の硬化性組成物を、製膜後の膜厚が1.0μmになるように、シリコンウェハ上にスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。
次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで2μm四方のBayerパターン(近赤外線カットフィルタ)を形成した。
次に、近赤外線カットフィルタのBayerパターン上に、Red組成物を製膜後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用い、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用い、200℃で5分間加熱することで、近赤外線カットフィルタのBayerパターン上にRed組成物をパターニングした。同様にGreen組成物、Blue組成物を順次パターニングし、赤、緑および青の着色パターンを形成した。
次に、上記パターン形成した膜上に、赤外線透過フィルタ形成用組成物を、製膜後の膜厚が2.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで、近赤外線カットフィルタのBayerパターンの抜け部分に、赤外線透過フィルタのパターニングを行った。これを公知の方法に従い固体撮像素子に組み込んだ。
得られた固体撮像素子について、低照度の環境下(0.001Lux)で赤外発光ダイオード(赤外LED)光源から光を照射し、画像の取り込みを行い、画像性能を評価した。画像上で被写体をはっきりと認識できた。また、入射角依存性が良好であった。
実施例5の硬化性組成物を、製膜後の膜厚が1.0μmになるように、シリコンウェハ上にスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。
次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで2μm四方のBayerパターン(近赤外線カットフィルタ)を形成した。
次に、近赤外線カットフィルタのBayerパターン上に、Red組成物を製膜後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用い、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用い、200℃で5分間加熱することで、近赤外線カットフィルタのBayerパターン上にRed組成物をパターニングした。同様にGreen組成物、Blue組成物を順次パターニングし、赤、緑および青の着色パターンを形成した。
次に、上記パターン形成した膜上に、赤外線透過フィルタ形成用組成物を、製膜後の膜厚が2.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のBayerパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで、近赤外線カットフィルタのBayerパターンの抜け部分に、赤外線透過フィルタのパターニングを行った。これを公知の方法に従い固体撮像素子に組み込んだ。
得られた固体撮像素子について、低照度の環境下(0.001Lux)で赤外発光ダイオード(赤外LED)光源から光を照射し、画像の取り込みを行い、画像性能を評価した。画像上で被写体をはっきりと認識できた。また、入射角依存性が良好であった。
試験例2で使用したRed組成物、Green組成物、Blue組成物および赤外線透過フィルタ形成用組成物は以下の通りである。
(Red組成物)
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Red組成物を調製した。
Red顔料分散液 ・・51.7質量部
樹脂4 ・・・0.6質量部
重合性化合物4 ・・・0.6質量部
光重合開始剤1 ・・・0.4質量部
界面活性剤1 ・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV-503、大東化学(株)製) ・・・0.3質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA) ・・・42.6質量部
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Red組成物を調製した。
Red顔料分散液 ・・51.7質量部
樹脂4 ・・・0.6質量部
重合性化合物4 ・・・0.6質量部
光重合開始剤1 ・・・0.4質量部
界面活性剤1 ・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV-503、大東化学(株)製) ・・・0.3質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA) ・・・42.6質量部
(Green組成物)
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Green組成物を調製した。
Green顔料分散液 ・・・73.7質量部
樹脂4 ・・・0.3質量部
重合性化合物1 ・・・1.2質量部
光重合開始剤1 ・・・0.6質量部
界面活性剤1 ・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV-503、大東化学(株)製) ・・・0.5質量部
PGMEA ・・・19.5質量部
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Green組成物を調製した。
Green顔料分散液 ・・・73.7質量部
樹脂4 ・・・0.3質量部
重合性化合物1 ・・・1.2質量部
光重合開始剤1 ・・・0.6質量部
界面活性剤1 ・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV-503、大東化学(株)製) ・・・0.5質量部
PGMEA ・・・19.5質量部
(Blue組成物)
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Blue組成物を調製した。
Blue顔料分散液 44.9質量部
樹脂4 ・・・2.1質量部
重合性化合物1 ・・・1.5質量部
重合性化合物4 ・・・0.7質量部
光重合開始剤1 ・・・0.8質量部
界面活性剤1 ・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV-503、大東化学(株)製) ・・・0.3質量部
PGMEA ・・・45.8質量部
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、Blue組成物を調製した。
Blue顔料分散液 44.9質量部
樹脂4 ・・・2.1質量部
重合性化合物1 ・・・1.5質量部
重合性化合物4 ・・・0.7質量部
光重合開始剤1 ・・・0.8質量部
界面活性剤1 ・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV-503、大東化学(株)製) ・・・0.3質量部
PGMEA ・・・45.8質量部
(赤外線透過フィルタ形成用組成物)
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、赤外線透過フィルタ形成用組成物を調製した。
顔料分散液1-1 ・・・46.5質量部
顔料分散液1-2 ・・・37.1質量部
重合性化合物5 ・・・1.8質量部
樹脂4 ・・・1.1質量部
光重合開始剤2 ・・・0.9質量部
界面活性剤1 ・・・4.2質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール) ・・・0.001質量部
シランカップリング剤 ・・・0.6質量部
PGMEA ・・・7.8質量部
下記成分を混合し、撹拌した後、孔径0.45μmのナイロン製フィルタ(日本ポール(株)製)でろ過して、赤外線透過フィルタ形成用組成物を調製した。
顔料分散液1-1 ・・・46.5質量部
顔料分散液1-2 ・・・37.1質量部
重合性化合物5 ・・・1.8質量部
樹脂4 ・・・1.1質量部
光重合開始剤2 ・・・0.9質量部
界面活性剤1 ・・・4.2質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール) ・・・0.001質量部
シランカップリング剤 ・・・0.6質量部
PGMEA ・・・7.8質量部
Red組成物、Green組成物、Blue組成物および赤外線透過フィルタ形成用組成物に使用した原料は以下の通りである。
・Red顔料分散液
C.I.Pigment Red 254を9.6質量部、C.I.Pigment Yellow 139を4.3質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)を6.8質量部、PGMEAを79.3質量部とからなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Red顔料分散液を得た。
C.I.Pigment Red 254を9.6質量部、C.I.Pigment Yellow 139を4.3質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)を6.8質量部、PGMEAを79.3質量部とからなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Red顔料分散液を得た。
・Green顔料分散液
C.I.Pigment Green 36を6.4質量部、C.I.Pigment Yellow 150を5.3質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)を5.2質量部、PGMEAを83.1質量部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Green顔料分散液を得た。
C.I.Pigment Green 36を6.4質量部、C.I.Pigment Yellow 150を5.3質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)を5.2質量部、PGMEAを83.1質量部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Green顔料分散液を得た。
・Blue顔料分散液
C.I.Pigment Blue 15:6を9.7質量部、C.I.Pigment Violet 23を2.4質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)を5.5質量部、PGMEAを82.4質量部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Blue顔料分散液を得た。
C.I.Pigment Blue 15:6を9.7質量部、C.I.Pigment Violet 23を2.4質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)を5.5質量部、PGMEAを82.4質量部からなる混合液を、ビーズミル(ジルコニアビーズ0.3mm径)により3時間混合および分散して、顔料分散液を調製した。その後さらに、減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製)を用いて、2000kg/cm3の圧力下で流量500g/minとして分散処理を行なった。この分散処理を10回繰り返し、Blue顔料分散液を得た。
・顔料分散液1-1
下記組成の混合液を、0.3mm径のジルコニアビーズを使用して、ビーズミル(減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製))で、3時間、混合、分散して、顔料分散液1-1を調製した。
・赤色顔料(C.I.Pigment Red 254)及び黄色顔料(C.I.Pigment Yellow 139)からなる混合顔料 ・・・11.8質量部
・樹脂(Disperbyk-111、BYKChemie社製) ・・・9.1質量部
・PGMEA ・・・79.1質量部
下記組成の混合液を、0.3mm径のジルコニアビーズを使用して、ビーズミル(減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製))で、3時間、混合、分散して、顔料分散液1-1を調製した。
・赤色顔料(C.I.Pigment Red 254)及び黄色顔料(C.I.Pigment Yellow 139)からなる混合顔料 ・・・11.8質量部
・樹脂(Disperbyk-111、BYKChemie社製) ・・・9.1質量部
・PGMEA ・・・79.1質量部
・顔料分散液1-2
下記組成の混合液を、0.3mm径のジルコニアビーズを使用して、ビーズミル(減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製))で、3時間、混合、分散して、顔料分散液1-2を調製した。
・青色顔料(C.I.Pigment Blue 15:6)及び紫色顔料(C.I.Pigment Violet 23)からなる混合顔料 ・・・12.6質量部
・樹脂(Disperbyk-111、BYKChemie社製) ・・・2.0質量部
・樹脂A ・・・3.3質量部
・シクロヘキサノン ・・・31.2質量部
・PGMEA ・・・50.9質量部
樹脂A:下記構造の樹脂(Mw=14,000、構造単位における比はモル比である)
下記組成の混合液を、0.3mm径のジルコニアビーズを使用して、ビーズミル(減圧機構付き高圧分散機NANO-3000-10(日本ビーイーイー(株)製))で、3時間、混合、分散して、顔料分散液1-2を調製した。
・青色顔料(C.I.Pigment Blue 15:6)及び紫色顔料(C.I.Pigment Violet 23)からなる混合顔料 ・・・12.6質量部
・樹脂(Disperbyk-111、BYKChemie社製) ・・・2.0質量部
・樹脂A ・・・3.3質量部
・シクロヘキサノン ・・・31.2質量部
・PGMEA ・・・50.9質量部
樹脂A:下記構造の樹脂(Mw=14,000、構造単位における比はモル比である)
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 (14)
- 近赤外線吸収色素と、不飽和二重結合を有する基を有する重合性モノマーとを含む硬化性組成物であって、
前記近赤外線吸収色素は、単環または縮合環の芳香族環を含むπ共役平面を有する化合物であり、
前記硬化性組成物の全固形分中における前記近赤外線吸収色素の含有量が10質量%以上であり、
前記重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が50質量%以下である、硬化性組成物。 - 前記重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が30質量%以下である、請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記重合性モノマーの全質量中における、酸基および水酸基から選ばれる少なくとも一種の基と不飽和二重結合を有する基とを有する重合性モノマーの含有量が1~30質量%である、請求項1または2に記載の硬化性組成物。
- 不飽和二重結合を有する基を有する前記重合性モノマーは、不飽和二重結合を有する基を2個以上有する化合物である、請求項1~3のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 前記近赤外線吸収色素は、親水基を有する化合物である、請求項1~4のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 更に、樹脂を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 更に、有彩色着色剤を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 更に、赤外線を透過させて可視光を遮光する色材を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の硬化性組成物から得られる膜。
- 請求項9に記載の膜を有する光学フィルタ。
- 前記光学フィルタが、近赤外線カットフィルタまたは赤外線透過フィルタである、請求項10に記載の光学フィルタ。
- 請求項9に記載の膜を有する固体撮像素子。
- 請求項9に記載の膜を有する画像表示装置。
- 請求項9に記載の膜を有する赤外線センサ。
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