特許第5884953号(P5884953)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許5884953光学フィルター、固体撮像装置およびカメラモジュール
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5884953
(24)【登録日】2016年2月19日
(45)【発行日】2016年3月15日
(54)【発明の名称】光学フィルター、固体撮像装置およびカメラモジュール
(51)【国際特許分類】
   G02B 5/22 20060101AFI20160301BHJP
   G02B 5/26 20060101ALI20160301BHJP
   G02B 5/28 20060101ALI20160301BHJP
   H01L 27/14 20060101ALI20160301BHJP
   H04N 5/225 20060101ALI20160301BHJP
【FI】
   G02B5/22
   G02B5/26
   G02B5/28
   H01L27/14
   H04N5/225
【請求項の数】16
【全頁数】64
(21)【出願番号】特願2015-542650(P2015-542650)
(86)(22)【出願日】2014年10月16日
(86)【国際出願番号】JP2014077523
(87)【国際公開番号】WO2015056734
(87)【国際公開日】20150423
【審査請求日】2015年11月19日
(31)【優先権主張番号】特願2013-216164(P2013-216164)
(32)【優先日】2013年10月17日
(33)【優先権主張国】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000004178
【氏名又は名称】JSR株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001070
【氏名又は名称】特許業務法人SSINPAT
(72)【発明者】
【氏名】長屋 勝也
(72)【発明者】
【氏名】田中 幸恵
(72)【発明者】
【氏名】大月 敏敬
(72)【発明者】
【氏名】坪内 孝史
(72)【発明者】
【氏名】重岡 大介
【審査官】 濱野 隆
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−185468(JP,A)
【文献】 特開2012−19113(JP,A)
【文献】 特開昭60−228448(JP,A)
【文献】 特開平1−228960(JP,A)
【文献】 特開2001−40234(JP,A)
【文献】 特許第3094037(JP,B2)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0133799(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 5/22
G02B 5/26
G02B 5/28
H01L 27/14
H04N 5/225
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記(a)および(b)の要件を満たし、基材(i)と該基材(i)の少なくとも一方の面に誘電体多層膜を有し、
前記基材(i)が波長600〜850nmに吸収極大を有する化合物(Z)を含む透明樹脂層を有する、
可視光線と一部の近赤外線を選択的に透過させる光学フィルター。
(a)波長430〜580nmの領域において、光学フィルターの垂直方向から測定した場合の透過率の平均値が75%以上
(b)波長650nm以上の領域に光線阻止帯域Za、光線透過帯域Zb、光線阻止帯域Zcを有し、それぞれの帯域の中心波長はZa<Zb<Zcであり、前記ZaおよびZcにおける光学フィルターの垂直方向から測定した場合の最小透過率がそれぞれ15%以下であり、前記Zbにおける光学フィルターの垂直方向から測定した場合の最大透過率が55%以上である。
【請求項2】
さらに下記(c)の要件を満たす、請求項1に記載の光学フィルター。
(c)前記Zbのうち、光学フィルターの垂直方向から測定した場合に透過率50%となる、最も短波長側の波長の値(Xa)と最も長波長側の波長の値(Xb)との差Xb−Xaが5〜150nmであり、Y=(Xa+Xb)/2で表されるYの値が750〜950nmである
【請求項3】
光学フィルターの垂直方向に対して30°の角度から測定した透過率曲線のうち前記Zbに相当する帯域において、透過率が50%となる最も短波長側の波長の値(Xa')と、前記Zbのうち、光学フィルターの垂直方向から測定した場合に透過率50%となる、最も短波長側の波長の値(Xa)との差の絶対値|Xa−Xa'|が、25nm未満である、請求項1または2に記載の光学フィルター。
【請求項4】
波長Y−10nm〜Y+10nmの領域における、光学フィルターの垂直方向から測定した平均透過率が60%以上である、請求項2または3に記載の光学フィルター。
【請求項5】
波長600nm以上の領域において、前記基材(i)の垂直方向から測定した透過率が50%超から50%以下となる最も短い波長(Xc)が610〜670nmである、請求項1〜のいずれか1項に記載の光学フィルター。
【請求項6】
波長750nm以上の領域において前記基材(i)の垂直方向から測定した透過率が50%未満から50%以上となる最も短い波長(Xf)が770〜900nmである、請求項1〜のいずれか1項に記載の光学フィルター。
【請求項7】
前記基材(i)の両面に分光特性が異なる誘電体多層膜が形成されており、光学フィルターの少なくとも一方の面から測定した、波長Y−10nm〜Y+10nmの領域における平均反射率が20%以下である、請求項2〜のいずれか1項に記載の光学フィルター。
【請求項8】
前記化合物(Z)がスクアリリウム系化合物、フタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、クロコニウム系化合物、ヘキサフィリン系化合物およびシアニン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である、請求項1〜のいずれか1項に記載の光学フィルター。
【請求項9】
前記化合物(Z)が、波長600〜750nmに吸収極大を有する化合物(A)および波長750〜850nmに吸収極大を有する化合物(S)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である、請求項1〜のいずれか1項に記載の光学フィルター。
【請求項10】
前記化合物(A)が下記式(I)または(II)で表される化合物である、請求項に記載の光学フィルター。
【化1】
[式(I)中、Ra、RbおよびYは、下記(i)または(ii)の条件を満たす。
条件(i):
複数あるRaはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRef基を表し(ReおよびRfはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す)、
複数あるRbはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRgh基を表し(RgおよびRhはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ld、−Leまたは−C(O)Ri基(Riは、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す。)を表す)、
複数あるYはそれぞれ独立に、−NRjk基を表し(RjおよびRkはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す)、
1は、La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf、LgまたはLhであり、
前記La〜Lhは、以下の基を表す。
(La)置換基Lを有してもよい炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基
(Lb)置換基Lを有してもよい炭素数1〜12のハロゲン置換アルキル基
(Lc)置換基Lを有してもよい炭素数3〜14の脂環式炭化水素基
(Ld)置換基Lを有してもよい炭素数6〜14の芳香族炭化水素基
(Le)置換基Lを有してもよい炭素数3〜14の複素環基
(Lf)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアルコキシ基
(Lg)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアシル基
(Lh)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアルコキシカルボニル基
(但し、置換基Lは、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜12のハロゲン置換アルキル基、炭素数3〜14の脂環式炭化水素基、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基、炭素数3〜14の複素環基、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種である。)
条件(ii):
1つのベンゼン環上の2つのRaのうちの少なくとも1つが、同じベンゼン環上のYと相互に結合して、窒素原子を少なくとも1つ含む構成原子数5または6の複素環を形成し、前記複素環は置換基を有していてもよく、Rbおよび前記複素環の形成に関与しないRaは、それぞれ独立に前記条件(i)のRbおよびRaと同義である。]
【化2】
[式(II)中、Xは独立に、O、S、Se、N−RcまたはC(Rdd)を表し、
複数あるRcはそれぞれ独立に、水素原子、La、Lb、Lc、LdまたはLeを表し、
複数あるRdはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRef基を表し、隣り合うRd同士は連結して置換基を有していてもよい環を形成してもよく、La〜Le、L1、ReおよびRfは、前記式(I)において定義したLa〜Le、L1、ReおよびRfと同義である。]
【請求項11】
前記化合物(S)が下記式(S1)で表される化合物である、請求項に記載の光学フィルター。
【化3】
[式(S1)中、Xは独立に、酸素原子、硫黄原子、セレン原子または−NH−を表し、
1〜R7はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRgh基を表し(RgおよびRhはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ld、−Leまたは−C(O)Ri基(Riは、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す。)を表す)、
1は、La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf、LgまたはLhであり、
前記La〜Lhは、以下の基を表す。
(La)置換基Lを有してもよい炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基
(Lb)置換基Lを有してもよい炭素数1〜12のハロゲン置換アルキル基
(Lc)置換基Lを有してもよい炭素数3〜14の脂環式炭化水素基
(Ld)置換基Lを有してもよい炭素数6〜14の芳香族炭化水素基
(Le)置換基Lを有してもよい炭素数3〜14の複素環基
(Lf)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアルコキシ基
(Lg)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアシル基
(Lh)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアルコキシカルボニル基
(但し、置換基Lは、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜12のハロゲン置換アルキル基、炭素数3〜14の脂環式炭化水素基、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基、炭素数3〜14の複素環基、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種である。)]
【請求項12】
前記透明樹脂が、環状(ポリ)オレフィン系樹脂、芳香族ポリエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フルオレンポリカーボネート系樹脂、フルオレンポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリパラフェニレン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、フッ素化芳香族ポリマー系樹脂、(変性)アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルエステル系硬化型樹脂、シルセスキオキサン系紫外線硬化型樹脂、アクリル系紫外線硬化型樹脂およびビニル系紫外線硬化型樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の光学フィルター。
【請求項13】
前記基材(i)が化合物(Z)を含む透明樹脂製基板(ii)を含有する、請求項1〜12のいずれか1項に記載の光学フィルター。
【請求項14】
固体撮像装置用である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の光学フィルター。
【請求項15】
請求項1〜13のいずれか1項に記載の光学フィルターを具備する固体撮像装置。
【請求項16】
請求項1〜13のいずれか1項に記載の光学フィルターを具備するカメラモジュール。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学フィルターおよび光学フィルターを用いた装置に関する。詳しくは、特定の吸収を有する化合物を含む可視光線と一部の近赤外線を選択的に透過させる光学フィルター(2波長バンドパスフィルター)、ならびに該光学フィルターを用いた固体撮像装置およびカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カメラ機能付き携帯電話、スマートフォンなどの固体撮像装置にはカラー画像の固体撮像素子であるCCDやCMOSイメージセンサーが使用されているが、これら固体撮像素子は、その受光部において人間の目では感知できない近赤外線に感度を有するシリコンフォトダイオードが使用されている。これらの固体撮像素子では、人間の目で見て自然な色合いにさせる視感度補正を行うことが必要であり、特定の波長領域の光線を選択的に透過もしくはカットする光学フィルター(例えば近赤外線カットフィルター)を用いることが多い。
【0003】
このような近赤外線カットフィルターとしては、従来から、各種方法で製造されたものが使用されている。例えば、特許文献1には、透明樹脂からなる基板を用い、透明樹脂中に近赤外線吸収剤を含有させた近赤外線カットフィルターが記載されており、特許文献2には銅イオンを含有するガラス基板を用いた近赤外カットフィルターが記載されている。
【0004】
一方、近年、近赤外線を利用したモーションキャプチャーや距離認識(空間認識)などのセンシング機能をカメラモジュールに付与する試みが行われている。このような用途では、可視光線と一部の近赤外線を選択的に透過させることが必要となるため、従来のような近赤外線を一律に遮蔽する近赤外線カットフィルターを用いることはできない。
【0005】
可視光線と一部の近赤外線を選択的に透過させる光学フィルターとして、(株)東亜理化学研究所やセラテックジャパン(株)などがガラス基板上に誘電体多層膜を製膜したフィルターを販売している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平6−200113号公報
【特許文献2】特許第5036229号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前記可視光線と一部の近赤外線を選択的に透過させる光学フィルターとして市販されている光学フィルターは、光線が斜めから該フィルターに入射した際に分光特性が大きく変わってしまう。特に、可視光透過帯域の長波長側や、近赤外線選択透過帯域の短波長側で光学フィルターの入射角依存が大きいと、光線が該フィルターの斜めから入射した時に、センシング機能に用いる近赤外線のシグナルノイズ比(S/N比)が悪化するほか、カメラ画質や画像端部における色再現性に悪影響が出るなどといった問題がある。このため、可視光透過帯域の長波長側や、近赤外線選択透過帯域の短波長側の入射角依存性が少なく、良好な近赤外線S/N比、カメラ画質、可視光線および一部の近赤外線の選択的透過の全てを満足する光学フィルターの出現が望まれていた。
【0008】
本発明の目的は、可視光線と一部の近赤外線とを選択的に透過させる機能を有し、かつ、入射角依存の少ない光学フィルターおよび該光学フィルターを用いた装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、前記課題を達成するために鋭意検討した結果、特定の光学特性を有する化合物を含む透明樹脂層を有する基材に誘電体多層膜を設けた、特定の光線透過率特性を満たす光学フィルターにより、可視光線と一部の近赤外線の透過特性に優れ、かつ、入射角依存の少ない光学フィルターが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明の態様例を以下に示す。
【0010】
[1] 下記(a)および(b)の要件を満たし、基材(i)と該基材(i)の少なくとも一方の面に誘電体多層膜を有し、
前記基材(i)が波長600〜850nmに吸収極大を有する化合物(Z)を含む透明樹脂層を有する、
可視光線と一部の近赤外線を選択的に透過させる光学フィルター。
(a)波長430〜580nmの領域において、光学フィルターの垂直方向から測定した場合の透過率の平均値が75%以上
(b)波長650nm以上の領域に光線阻止帯域Za、光線透過帯域Zb、光線阻止帯域Zcを有し、それぞれの帯域の中心波長はZa<Zb<Zcであり、前記ZaおよびZcにおける光学フィルターの垂直方向から測定した場合の最小透過率がそれぞれ15%以下であり、前記Zbにおける光学フィルターの垂直方向から測定した場合の最大透過率が55%以上である。
【0011】
[2] さらに下記(c)の要件を満たす、[1]に記載の光学フィルター。
(c)前記Zbのうち、光学フィルターの垂直方向から測定した場合に透過率50%となる、最も短波長側の波長の値(Xa)と最も長波長側の波長の値(Xb)との差Xb−Xaが5〜150nmであり、Y=(Xa+Xb)/2で表されるYの値が750〜950nmである。
【0012】
[3] 波長Y−10nm〜Y+10nmの領域における、光学フィルターの垂直方向から測定した平均透過率が60%以上である、[2]に記載の光学フィルター。
【0013】
[4] 波長600nm以上の領域において、前記基材(i)の垂直方向から測定した透過率が50%超から50%以下となる最も短い波長(Xc)が610〜670nmである、[1]〜[3]のいずれかに記載の光学フィルター。
【0014】
[5] 波長750nm以上の領域において前記基材(i)の垂直方向から測定した透過率が50%未満から50%以上となる最も短い波長(Xf)が770〜900nmである、[1]〜[4]のいずれかに記載の光学フィルター。
【0015】
[6] 前記基材(i)の両面に分光特性が異なる誘電体多層膜が形成されており、光学フィルターの少なくとも一方の面から測定した、波長Y−10nm〜Y+10nmの領域における平均反射率が20%以下である、[2]〜[5]のいずれかに記載の光学フィルター。
【0016】
[7] 前記化合物(Z)がスクアリリウム系化合物、フタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、クロコニウム系化合物、ヘキサフィリン系化合物およびシアニン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である、[1]〜[6]のいずれかに記載の光学フィルター。
【0017】
[8] 前記化合物(Z)が、波長600〜750nmに吸収極大を有する化合物(A)および波長750〜850nmに吸収極大を有する化合物(S)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である、[1]〜[7]のいずれかに記載の光学フィルター。
【0018】
[9] 前記化合物(A)が下記式(I)または(II)で表される化合物である、[8]に記載の光学フィルター。
【0019】
【化1】
[式(I)中、Ra、RbおよびYは、下記(i)または(ii)の条件を満たす。
条件(i):
複数あるRaはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRef基を表し(ReおよびRfはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す)、
複数あるRbはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRgh基を表し(RgおよびRhはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ld、−Leまたは−C(O)Ri基(Riは、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す。)を表す)、
複数あるYはそれぞれ独立に、−NRjk基を表し(RjおよびRkはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す)、
1は、La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf、LgまたはLhであり、
前記La〜Lhは、以下の基を表す。
(La)置換基Lを有してもよい炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基
(Lb)置換基Lを有してもよい炭素数1〜12のハロゲン置換アルキル基
(Lc)置換基Lを有してもよい炭素数3〜14の脂環式炭化水素基
(Ld)置換基Lを有してもよい炭素数6〜14の芳香族炭化水素基
(Le)置換基Lを有してもよい炭素数3〜14の複素環基
(Lf)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアルコキシ基
(Lg)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアシル基
(Lh)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアルコキシカルボニル基
(但し、置換基Lは、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜12のハロゲン置換アルキル基、炭素数3〜14の脂環式炭化水素基、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基、炭素数3〜14の複素環基、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種である。)
条件(ii):
1つのベンゼン環上の2つのRaのうちの少なくとも1つが、同じベンゼン環上のYと相互に結合して、窒素原子を少なくとも1つ含む構成原子数5または6の複素環を形成し、前記複素環は置換基を有していてもよく、Rbおよび前記複素環の形成に関与しないRaは、それぞれ独立に前記条件(i)のRbおよびRaと同義である。]
【0020】
【化2】
[式(II)中、Xは独立に、O、S、Se、N−RcまたはC(Rdd)を表し、
複数あるRcはそれぞれ独立に、水素原子、La、Lb、Lc、LdまたはLeを表し、
複数あるRdはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRef基を表し、隣り合うRd同士は連結して置換基を有していてもよい環を形成してもよく、
a〜Le、L1、ReおよびRfは、前記式(I)において定義したLa〜Le、L1、ReおよびRfと同義である。]
【0021】
[10] 前記化合物(S)が下記式(S1)で表される化合物である、[8]に記載の光学フィルター。
【0022】
【化3】
[式(S1)中、Xは独立に、酸素原子、硫黄原子、セレン原子または−NH−を表し、
1〜R7はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRgh基を表し(RgおよびRhはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ld、−Leまたは−C(O)Ri基(Riは、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す。)を表す)、
1は、La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf、LgまたはLhであり、La〜Lhは、前記式(I)において定義したLa〜Lhと同義である。]
【0023】
[11] 前記透明樹脂が、環状(ポリ)オレフィン系樹脂、芳香族ポリエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フルオレンポリカーボネート系樹脂、フルオレンポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリパラフェニレン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、フッ素化芳香族ポリマー系樹脂、(変性)アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルエステル系硬化型樹脂、シルセスキオキサン系紫外線硬化型樹脂、アクリル系紫外線硬化型樹脂およびビニル系紫外線硬化型樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂である、[1]〜[10]のいずれかに記載の光学フィルター。
【0024】
[12] 前記基材(i)が化合物(Z)を含む透明樹脂製基板(ii)を含有する、[1]〜[11]のいずれかに記載の光学フィルター。
【0025】
[13] 固体撮像装置用である、[1]〜[12]のいずれかに記載の光学フィルター。
[14] [1]〜[12]のいずれかに記載の光学フィルターを具備する固体撮像装置。
[15] [1]〜[12]のいずれか1項に記載の光学フィルターを具備するカメラモジュール。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、可視光線と一部の近赤外線の透過特性に優れ、かつ、入射角依存の少ない光学フィルターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
図1図1(a)は、基材(i)または光学フィルターの垂直方向から測定した場合の透過率を測定する方法を示す概略図である。図1(b)は、光学フィルターの垂直方向に対して30°の角度から測定した場合の透過率を測定する方法を示す概略図である。図1(c)は、光学フィルターの反射率を測定する方法を示す概略図である。
図2図2は、実施例1で得られた基材の分光透過スペクトルである。
図3図3は、実施例1で得られた光学フィルターの分光透過スペクトルである。
図4図4は、実施例1で得られた光学フィルターの分光反射スペクトルである。
図5図5は、実施例2で得られた基材の分光透過スペクトルである。
図6図6は、実施例2で得られた光学フィルターの分光透過スペクトルである。
図7図7は、実施例2で得られた光学フィルターの分光反射スペクトルである。
図8図8は、実施例3で得られた光学フィルターの分光透過スペクトルである。
図9図9は、実施例3で得られた光学フィルターの分光反射スペクトルである。
図10図10は、比較例1で得られた光学フィルターの分光透過スペクトルである。
図11図11は、比較例1で得られた光学フィルターの分光反射スペクトルである。
図12図12は、比較例2で得られた光学フィルターの分光透過スペクトルである。
図13図13は、比較例2で得られた光学フィルターの分光反射スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、本発明について具体的に説明する。
【0029】
[光学フィルター]
本発明の光学フィルターは、波長600〜850nmに吸収極大を有する化合物(Z)を含む透明樹脂層を有する基材(i)と、誘電体多層膜とを有し、可視光線と一部の近赤外線を選択的に透過させるフィルターである。このように、本発明の光学フィルターは化合物(Z)を含む透明樹脂層と誘電体多層膜を併用するため、透過率特性に優れ、さらに可視域や近赤外線透過帯域の入射角依存性の少ない光学フィルターである。
【0030】
本発明の光学フィルターを固体撮像素子などに使用する場合、可視光透過率の高い方が好ましい。具体的には、波長430〜580nmの領域において、光学フィルターの垂直方向から測定した場合の平均透過率が75%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは83%以上、特に好ましくは85%以上である。この波長域において平均透過率が前記範囲にあると、本発明の光学フィルターを固体撮像素子用途として使用した場合、優れた撮像感度を達成することができる。
【0031】
本発明の光学フィルターは、波長650nm以上の領域に光線阻止帯域Za、光線透過帯域Zb、光線阻止帯域Zcを有する。ただし、それぞれの帯域の波長はZa<Zb<Zcである。なお、前記「Za<Zb<Zc」は、各帯域の中心波長がこの式を満たす。
Zaは波長650nm以上900nm以下において、光学フィルターの垂直方向から測定した場合の透過率が、20%超から20%以下になる最も短い波長Za1から、20%未満から20%以上となる最も長い波長Za2までの波長帯域を指す。
Zbは波長750nm以上1050nm以下において、光学フィルターの垂直方向から測定した場合の透過率が、40%以下から40%超になる最も短い波長Zb1から、40%超から40%以下となる最も長い波長Zb2までの波長帯域を指す。
Zcは波長820nm以上において、光学フィルターの垂直方向から測定した場合の透過率が、20%超から20%以下になる最も短い波長Zc1から、Zc1+200nmである波長Zc2までの波長帯域を指す。
【0032】
本発明の光学フィルターを、近赤外センシング機能を併せ持つ固体撮像素子などに使用する場合、光線(近赤外線)透過帯域Zbの最大透過率は高い方が好ましく、光線阻止帯域ZaおよびZcの最小透過率は低い方が好ましい。このような場合、優れた近赤外センシング性能を達成可能であるとともに、不要な波長の光線を効果的にカットすることができ、カメラ画像の色再現性を向上させることができる。
【0033】
光線透過帯域Zbにおける光学フィルターの垂直方向から測定した場合の最大透過率は55%以上、好ましくは57%以上、より好ましくは60%以上、特に好ましくは63%以上である。光線阻止帯域ZaおよびZcにおける光学フィルターの垂直方向から測定した場合の最小透過率は、15%以下、好ましくは10%以下、より好ましくは8%以下、さらに好ましくは6%以下、特に好ましくは5%以下である。Zbにおける最大透過率やZaおよびZcにおける最小透過率が前記範囲にあると、高い近赤外センシング性能を達成しつつノイズが少なく色再現性に優れたカメラ画像を得ることができる。
【0034】
前記Zbのうち、透過率50%となる、最も短波長側の波長の値(Xa)と最も長波長側の波長の値(Xb)との差Xb−Xaの値は、好ましくは5〜150nm、さらに好ましくは10〜140nm、特に好ましくは15〜130nmである。また、Y=(Xa+Xb)/2で表されるYの値は、好ましくは750〜950nm、より好ましくは760〜940nm、特に好ましくは770〜930nmである。Xb−XaやYの値がこの範囲にあると、近赤外センシング感度とカメラ画像の色再現性とにより優れる光学フィルターを得ることができる。
【0035】
本発明の光学フィルターは、前記Yに関し、Y−10nm〜Y+10nmの波長域における光学フィルターの垂直方向から測定した場合の平均透過率は、好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上、特に好ましくは70%以上である。
このような透過特性を有するフィルターは、可視域と目的とする近赤外域において高い光線透過特性を達成でき、カメラ機能と近赤外センシング機能を良好なレベルで両立することができる。
【0036】
本発明の光学フィルターは、波長560〜800nmの範囲において、光学フィルターの垂直方向から測定した時の透過率が50%となる最も短い波長の値(Xd)と、光学フィルターの垂直方向に対して30°の角度から測定した時の透過率が50%となる最も短い波長の値(Xe)との差の絶対値が小さくなり、分光特性の入射角依存性が小さく、視野角の広い光学フィルターを得ることができ、特にカメラモジュールなどの用途に使用した場合、良好なカメラ画質や画像端部における色再現性を達成できる。(Xd)と(Xe)との差の絶対値は、好ましくは25nm未満、より好ましくは15nm未満、特に好ましくは10nm未満である。このような光学フィルターは、化合物(Z)、特に下記化合物(A)を用いることで、具体的には、可視光線と一部の近赤外線を選択的に透過させるように、前記基材(i)上に誘電体多層膜を形成することで得ることができる。
【0037】
本発明の光学フィルターは、該光学フィルターの垂直方向に対して30°の角度から測定した透過率曲線のうち前記Zbに相当する帯域において、透過率が50%となる最も短波長側の波長の値(Xa')と、前記Xaの差の絶対値|Xa−Xa'|は、25nm未満であることが好ましく、さらに好ましくは23nm未満、特に好ましくは20nm未満である。|Xa−Xa'|の値がこの範囲にあると、分光特性の入射角依存性が小さい光学フィルターを得ることができ、該光学フィルターを特にセンシング機能を有するカメラモジュールなどの用途に使用した場合、光を該フィルターに斜めから入射させても良好な近赤外線S/N比とカメラ画質を同時に達成することができる。このような光学フィルターは、化合物(Z)、特に下記化合物(S)を用いることで、具体的には、可視光線と一部の近赤外線を選択的に透過させるように、前記基材(i)上に誘電体多層膜を形成することで得ることができる。
【0038】
本発明の光学フィルターの厚みは、所望の用途に応じて適宜選択すればよいが、近年の固体撮像装置の薄型化、軽量化等の流れによれば、本発明の光学フィルターの厚みも薄いことが好ましい。本発明の光学フィルターは、前記基材(i)を含むため、薄型化が可能である。
本発明の光学フィルターの厚みは、例えば、好ましくは200μm以下、より好ましくは180μm以下、さらに好ましくは150μm以下、特に好ましくは120μm以下であり、下限は特に制限されないが、例えば、20μmであることが望ましい。
【0039】
[基材(i)]
前記基材(i)は、単層であっても多層であってもよく、少なくとも波長600〜850nmに吸収極大を有する化合物(Z)を1種以上含有する透明樹脂層を有すればよい。基材(i)が単層の場合は、例えば、化合物(Z)を含む透明樹脂製基板(ii)からなる基材を挙げることができ、この透明樹脂製基板(ii)が前記透明樹脂層となる。多層の場合は、例えば、ガラス支持体やベースとなる樹脂製支持体等の支持体または透明樹脂製基板(ii)上に化合物(Z)および硬化性樹脂を含有するオーバーコート層などの透明樹脂層が積層された基材や、化合物(Z)を含有する透明樹脂製基板(ii)上に硬化性樹脂を含むオーバーコート層などの樹脂層が積層された基材を挙げることができる。
製造コストや光学特性調整の容易性、さらに、樹脂製支持体や透明樹脂製基板(ii)の傷消し効果を達成できることや基材(i)の耐傷つき性向上等の点から、化合物(Z)を含有する透明樹脂製基板(ii)上に硬化性樹脂からなるオーバーコート層などの樹脂層が積層された基材が特に好ましい。
以下、化合物(Z)および透明樹脂を含有する層を「透明樹脂層」ともいい、それ以外の樹脂層を単に「樹脂層」ともいう。
【0040】
前記基材(i)は、下記条件(i−1)および条件(i−2)の少なくとも一方を満たすことが望ましい。
【0041】
(i−1)波長600nm以上750nm未満の領域において、前記基材(i)の垂直方向から測定した最も低い透過率(Ta)は、好ましくは40%以下、さらに好ましくは25%以下、特に好ましくは10%以下である。
波長600nm以上の領域における基材(i)の垂直方向から測定した透過率が50%超から50%以下となる最も短い波長(Xc)は、好ましくは610〜670nm、さらに好ましくは620〜665nm、特に好ましくは630〜660nmである。
基材(i)の(Ta)および(Xc)がこのような範囲にあれば、不要な近赤外線を選択的に効率よくカットすることができるとともに、基材(i)上に誘電体多層膜を製膜した際、可視波長〜近赤外波長域付近の光学特性の入射角依存性を低減することができる。
【0042】
(i−2)波長750nm以上の領域において、前記基材(i)の垂直方向から測定した最も低い透過率(Tb)は、好ましくは40%以下、さらに好ましくは25%以下、特に好ましくは10%以下である。
波長750nm以上の領域において前記基材(i)の垂直方向から測定した透過率が50%未満から50%以上となる最も短い波長(Xf)は、好ましくは770〜900nm、さらに好ましくは775〜890nm、特に好ましくは780〜880nmである。
基材(i)の(Tb)および(Xf)がこのような範囲にあれば、近赤外線選択透過帯域付近の不要な近赤外線を選択的に効率よくカットすることができ、センシング用近赤外線S/N比を向上できるとともに、基材(i)上に誘電体多層膜を製膜した際、近赤外線選択透過帯域の短波長側の光学特性の入射角依存性を低減することができる。
【0043】
基材(i)の波長430〜580nmにおける平均透過率は好ましくは75%以上、さらに好ましくは78%以上、特に好ましくは80%以上である。このような透過特性を有する基材を用いると、可視域と目的とする近赤外域において高い光線透過特性を達成でき、カメラ機能と近赤外センシング機能を良好なレベルで両立することができる。
【0044】
前記基材(i)の厚みは、所望の用途に応じて適宜選択することができ、特に制限されないが、得られる光学フィルターの入射角依存性を低減するように適宜選択することが好ましく、好ましくは10〜200μm、さらに好ましくは20〜180μm、特に好ましくは30〜150μmである。
基材(i)の厚みが前記範囲にあると、該基材(i)を用いた光学フィルターを薄型化および軽量化することができ、固体撮像装置等の様々な用途に好適に用いることができる。特に、前記透明樹脂製基板(ii)からなる基材(i)をカメラモジュール等のレンズユニットに用いた場合には、レンズユニットの低背化、軽量化を実現することができるため好ましい。
【0045】
<化合物(Z)>
化合物(Z)は、波長600〜850nmに吸収極大を有する化合物であれば特に制限されないが、波長600〜750nmに吸収極大を有する化合物(A)および波長750〜850nmに吸収極大を有する化合物(S)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましく、溶剤可溶型の色素化合物であることが好ましく、スクアリリウム系化合物、フタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、クロコニウム系化合物、ヘキサフィリン系化合物およびシアニン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。本発明では、これらの中でも、優れた可視光透過特性、急峻な吸収特性および高いモル吸光係数を有することから、スクアリリウム系化合物を用いることがさらに好ましい。
【0046】
本発明において、化合物の吸収極大波長は、例えば、ジクロロメタンなどの適当な溶媒に化合物を溶解させた後、得られた溶液を分光光度計を用いて測定すればよい。
【0047】
前記化合物(A)と前記化合物(S)とを併用する場合、これらの化合物は、同一の層に含まれていても別々の層に含まれていてもよい。同一の層に含まれる場合は、例えば、化合物(A)と化合物(S)とがともに同一の透明樹脂製基板(ii)中に含まれる基材や、ガラス支持体等の支持体上に化合物(A)と化合物(S)とが含まれる透明樹脂層が積層されている基材を挙げることができ、別々の層に含まれる場合は、例えば、化合物(A)が含まれる透明樹脂製基板(ii)上に化合物(S)が含まれる透明樹脂層が積層されている基材や、化合物(S)が含まれる透明樹脂製基板(ii)上に化合物(A)が含まれる透明樹脂層が積層されている基材を挙げることができる。
化合物(A)と化合物(S)とは、同一の層に含まれている方がより好ましく、このような場合、別々の層に含まれる場合よりも化合物(A)と化合物(S)との含有量比率を制御することがより容易となる。
【0048】
化合物(Z)の含有量は、前記基材(i)として、例えば、化合物(Z)を含有する透明樹脂製基板(ii)からなる基材や、化合物(Z)を含有する透明樹脂製基板(ii)上に硬化性樹脂等からなるオーバーコート層などの樹脂層が積層された基材を用いる場合には、透明樹脂100重量部に対して、好ましくは0.01〜2.0重量部、より好ましくは0.02〜1.5重量部、特に好ましくは0.03〜1.0重量部であり、前記基材(i)として、ガラス支持体やベースとなる樹脂製支持体に化合物(Z)を含有する硬化性樹脂等からなるオーバーコート層などの透明樹脂層が積層された基材を用いる場合には、化合物(Z)を含む透明樹脂層を形成する樹脂100重量部に対して、好ましくは0.1〜5.0重量部、より好ましくは0.2〜4.0重量部、特に好ましくは0.3〜3.0重量部である。
化合物(Z)の含有量が前記範囲内にあると、良好な近赤外線吸収、透過特性と高い可視光透過率とを両立した光学フィルターを得ることができる。
【0049】
《化合物(A)》
化合物(A)の吸収極大波長は、好ましくは620〜750nm、さらに好ましくは650〜745nm、特に好ましくは660〜740nmである。化合物(A)としては、スクアリリウム系化合物とその他の化合物(A)をそれぞれ一種以上含むことがさらに好ましく、スクアリリウム系化合物とその他の化合物(A)を用いる場合は、スクアリリウム系化合物がその他の化合物(A)よりも短波長側に吸収極大を有することが特に好ましく、スクアリリウム系化合物とその他の化合物(A)の少なくとも1種との吸収極大波長の差が5〜50nmであることが好ましい。また、化合物(A)としてスクアリリウム系化合物とその他の化合物(A)を用いる場合、スクアリリウム系化合物の含有割合は、用いる化合物(A)全体を100重量%とした場合、好ましくは10〜95重量%、より好ましくは15〜85重量%、特に好ましくは20〜80重量%である。スクアリリウム系化合物は構造によって光線吸収時に散乱光の原因となる蛍光を発生させる場合があるが、化合物(A)として、スクアリリウム系化合物とその他の化合物(A)を用いる場合、吸収極大波長の差が前記範囲にある化合物(A)を用いる場合、または、スクアリリウム系化合物を前記量で用いる場合、好ましくはこれらすべてを満たす場合、可視域〜近赤外波長域において散乱光を含めた不要な光線を効率よくカットすることができ、優れた入射角依存改良性能と散乱光低減効果による良好なカメラ画質を達成することができる。
【0050】
化合物(A)としては、式(I)で表されるスクアリリウム系化合物および式(II)で表されるスクアリリウム系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。以下、それぞれ「化合物(I)」および「化合物(II)」ともいう。
【0051】
【化4】
【0052】
式(I)中、Ra、RbおよびYは、下記(i)または(ii)の条件を満たす。
【0053】
条件(i)
複数あるRaはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRef基を表す。ReおよびRfはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す。
複数あるRbはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRgh基を表す。RgおよびRhはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ld、−Leまたは−C(O)Ri基(Riは、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す。)を表す。
複数あるYはそれぞれ独立に、−NRjk基を表す。RjおよびRkはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す。
1は、La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf、LgまたはLhである。
【0054】
前記La〜Lhは、以下の基を表す。
(La)置換基Lを有してもよい炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基
(Lb)置換基Lを有してもよい炭素数1〜12のハロゲン置換アルキル基
(Lc)置換基Lを有してもよい炭素数3〜14の脂環式炭化水素基
(Ld)置換基Lを有してもよい炭素数6〜14の芳香族炭化水素基
(Le)置換基Lを有してもよい炭素数3〜14の複素環基
(Lf)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアルコキシ基
(Lg)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアシル基
(Lh)置換基Lを有してもよい炭素数1〜9のアルコキシカルボニル基
【0055】
置換基Lは、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜12のハロゲン置換アルキル基、炭素数3〜14の脂環式炭化水素基、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基、炭素数3〜14の複素環基、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種である。
【0056】
前記La〜Lhは、置換基を含めた炭素数の合計が、それぞれ50以下であることが好ましく、炭素数40以下であることがさらに好ましく、炭素数30以下であることが特に好ましい。炭素数がこの範囲よりも多いと、化合物の合成が困難となる場合があるとともに、単位重量あたりの光の吸収強度が小さくなる傾向がある。
【0057】
条件(ii)
1つのベンゼン環上の2つのRaのうちの少なくとも1つが、同じベンゼン環上のYと相互に結合して、窒素原子を少なくとも1つ含む構成原子数5または6の複素環を形成する。前記複素環は置換基を有していてもよく、Rbおよび前記複素環の形成に関与しないRaは、それぞれ独立に前記条件(i)のRbおよびRaと同義である。
【0058】
各基の具体例
前記LaおよびLにおける炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル基(Me)、エチル基(Et)、n−プロピル基(n−Pr)、イソプロピル基(i−Pr)、n−ブチル基(n−Bu)、sec−ブチル基(s−Bu)、tert−ブチル基(t−Bu)、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基およびドデシル基等のアルキル基;ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、2−メチル−1−プロペニル基、2−ペンテニル基、ヘキセニル基およびオクテニル基等のアルケニル基;ならびに、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、2−メチル−1−プロピニル基、ヘキシニル基およびオクチニル基等のアルキニル基を挙げることができる。
【0059】
前記LbおよびLにおける炭素数1〜12のハロゲン置換アルキル基としては、例えば、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、1,1−ジクロロエチル基、ペンタクロロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタクロロプロピル基およびヘプタフルオロプロピル基を挙げることができる。
【0060】
前記LcおよびLにおける炭素数3〜14の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基およびシクロオクチル基等のシクロアルキル基;ノルボルナン基およびアダマンタン基等の多環脂環式基を挙げることができる。
【0061】
前記LdおよびLにおける炭素数6〜14の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、クメニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、アセナフチル基、フェナレニル基、テトラヒドロナフチル基、インダニル基およびビフェニリル基を挙げることができる。
【0062】
前記LeおよびLにおける炭素数3〜14の複素環基としては、例えば、フラン、チオフェン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、チアゾール、チアジアゾール、インドール、インドリン、インドレニン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、モルホリンおよびフェナジン等の複素環からなる基を挙げることができる。
【0063】
前記Lfにおける炭素数1〜12のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基を挙げることができる。
【0064】
前記Lgにおける炭素数1〜9のアシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基およびベンゾイル基を挙げることができる。
【0065】
前記Lhにおける炭素数1〜9のアルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基およびオクチルオキシカルボニル基を挙げることができる。
【0066】
前記Laとしては、好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、4−フェニルブチル基、2−シクロヘキシルエチルであり、より好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基である。
【0067】
前記Lbとしては、好ましくはトリクロロメチル基、ペンタクロロエチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、5−シクロヘキシル−2,2,3,3−テトラフルオロペンチル基であり、より好ましくはトリクロロメチル基、ペンタクロロエチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基である。
【0068】
前記Lcとしては、好ましくはシクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4−エチルシクロヘキシル基、シクロオクチル基、4−フェニルシクロヘプチル基であり、より好ましくはシクロペンチル基、シクロヘキシル基、4−エチルシクロヘキシル基である。
【0069】
前記Ldとしては、好ましくはフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、クメニル基、3,5−ジ−tert−ブチルフェニル基、4−シクロペンチルフェニル基、2,3,6−トリフェニルフェニル基、2,3,4,5,6−ペンタフェニルフェニル基であり、より好ましくはフェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、クメニル基、2,3,4,5,6−ペンタフェニルフェニル基である。
【0070】
前記Leとしては、好ましくはフラン、チオフェン、ピロール、インドール、インドリン、インドレニン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、モルホリンからなる基であり、より好ましくはフラン、チオフェン、ピロール、モルホリンからなる基である。
【0071】
前記Lfとしては、好ましくはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、メトキシメチル基、メトキシエチル基、2−フェニルエトキシ基、3−シクロヘキシルプロポキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基であり、より好ましくはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基である。
【0072】
前記Lgとしては、好ましくはアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ベンゾイル基、4−プロピルベンゾイル基、トリフルオロメチルカルボニル基であり、より好ましくはアセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基である。
【0073】
前記Lhとしては、好ましくはメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、2−トリフルオロメチルエトキシカルボニル基、2−フェニルエトキシカルボニル基であり、より好ましくはメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基である。
【0074】
前記La〜Lhは、さらに、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基およびアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子または基を有していてもよい。このような例としては、4−スルホブチル基、4−シアノブチル基、5−カルボキシペンチル基、5−アミノペンチル基、3−ヒドロキシプロピル基、2−ホスホリルエチル基、6−アミノ−2,2−ジクロロヘキシル基、2−クロロ−4−ヒドロキシブチル基、2−シアノシクロブチル基、3−ヒドロキシシクロペンチル基、3−カルボキシシクロペンチル基、4−アミノシクロヘキシル基、4−ヒドロキシシクロヘキシル基、4−ヒドロキシフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、2−ヒドロキシナフチル基、4−アミノフェニル基、4−ニトロフェニル基、3−メチルピロールからなる基、2−ヒドロキシエトキシ基、3−シアノプロポキシ基、4−フルオロベンゾイル基、2−ヒドロキシエトキシカルボニル基、4−シアノブトキシカルボニル基を挙げることができる。
【0075】
前記条件(i)におけるRaとしては、好ましくは水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、水酸基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ニトロ基であり、より好ましくは水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、水酸基である。
【0076】
前記条件(i)におけるRbとしては、好ましくは水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、水酸基、アミノ基、ジメチルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、N−メチルアセチルアミノ基、トリフルオロメタノイルアミノ基、ペンタフルオロエタノイルアミノ基、t−ブタノイルアミノ基、シクロヘキシノイルアミノ基であり、より好ましくは水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、水酸基、ジメチルアミノ基、ニトロ基、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、トリフルオロメタノイルアミノ基、ペンタフルオロエタノイルアミノ基、t−ブタノイルアミノ基、シクロヘキシノイルアミノ基である。
【0077】
前記Yとしては、好ましくはアミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ−n−プロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジ−n−ブチルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、N−エチル−N−メチルアミノ基、N−シクロヘキシル−N−メチルアミノ基であり、より好ましくはジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ−n−プロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジ−n−ブチルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基である。
【0078】
前記式(I)の条件(ii)における、1つのベンゼン環上の2つのRaのうちの少なくとも1つが、同じベンゼン環上のYと相互に結合して形成される、窒素原子を少なくとも1つ含む構成原子数5または6の複素環としては、例えば、ピロリジン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピペリジン、ピリジン、ピペラジン、ピリダジン、ピリミジンおよびピラジン等を挙げることができる。これらの複素環のうち、当該複素環を構成し、かつ、前記ベンゼン環を構成する炭素原子の隣の1つの原子が窒素原子である複素環が好ましく、ピロリジンがさらに好ましい。
【0079】
【化5】
【0080】
式(II)中、Xは独立に、O、S、Se、N−RcまたはC(Rdd)を表し;複数あるRcはそれぞれ独立に、水素原子、La、Lb、Lc、LdまたはLeを表し;複数あるRdはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRef基を表し、隣り合うRd同士は連結して置換基を有していてもよい環を形成してもよく;La〜Le、L1、ReおよびRfは、前記式(I)において定義したLa〜Le、L1、ReおよびRfと同義である。
【0081】
前記式(II)中のRcとしては、好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、トルフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基であり、より好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基である。
【0082】
前記式(II)中のRdとしては、好ましくは水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、4−アミノシクロヘキシル基であり、より好ましくは水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基である。
【0083】
前記Xとしては、好ましくはO、S、Se、N−Me、N−Et、CH2、C−Me2、C−Et2であり、より好ましくはS、C−Me2、C−Et2である。
【0084】
前記式(II)において、隣り合うRd同士は連結して環を形成してもよい。このような環としては、例えば、ベンゾインドレニン環、α−ナフトイミダゾール環、β−ナフトイミダゾール環、α−ナフトオキサゾール環、β−ナフトオキサゾール環、α−ナフトチアゾール環、β−ナフトチアダゾール環、α−ナフトセレナゾール環、β−ナフトセレナゾール環を挙げることができる。
【0085】
化合物(I)および化合物(II)は、下記式(I−1)および下記式(II−1)のような記載方法に加え、下記式(I−2)および下記式(II−2)のように共鳴構造を取るような記載方法でも構造を表すことができる。つまり、下記式(I−1)と下記式(I−2)との違い、および下記式(II−1)と下記式(II−2)との違いは構造の記載方法のみであり、どちらも同一の化合物を表す。本発明中では特に断りのない限り、下記式(I−1)および下記式(II−1)のような記載方法にてスクアリリウム系化合物の構造を表すものとする。
【0086】
【化6】
【0087】
さらに、例えば、下記式(I−3)で表される化合物と下記式(I−4)で表される化合物は、同一の化合物であると見なすことができる。
【0088】
【化7】
【0089】
化合物(I)および化合物(II)は、それぞれ前記式(I)および前記式(II)の要件を満たせば特に構造は限定されない。例えば前記式(I−1)および前記式(II−1)のように構造を表した場合、中央の四員環に結合している左右の置換基は同一であっても異なっていてもよいが、同一であった方が合成上容易であるため好ましい。
【0090】
化合物(I)および化合物(II)の具体例としては、下記(I−A)〜(I−H)で表される基本骨格を有する、下記表1〜3に記載の化合物(a−1)〜(a−36)を挙げることができる。
【0091】
【化8】
【0092】
【化9】
【0093】
【表1】
【0094】
【表2】
【0095】
【表3】
【0096】
化合物(I)および化合物(II)は、一般的に知られている方法で合成すればよく、例えば、特開平1−228960号公報、特開2001−40234号公報、特許第3196383号公報等に記載されている方法などを参照して合成することができる。
【0097】
《フタロシアニン系化合物》
前記フタロシアニン系化合物は、下記式(III)で表される化合物(以下「化合物(III)」ともいう。)であることが好ましい。
【0098】
【化10】
【0099】
式(III)中、Mは、2個の水素原子、2個の1価の金属原子、2価の金属原子、または3価もしくは4価の金属原子を含む置換金属原子を表し、
複数あるRa、Rb、RcおよびRdはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシ基、ニトロ基、アミノ基、アミド基、イミド基、シアノ基、シリル基、−L1、−S−L2、−SS−L2、−SO2−L3、−N=N−L4、または、RaとRb、RbとRcおよびRcとRdのうち少なくとも1つの組み合わせが結合した、下記式(A)〜(H)で表される基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を表す。但し、同じ芳香環に結合したRa、Rb、RcおよびRdのうち少なくとも1つが水素原子ではない。
前記アミノ基、アミド基、イミド基およびシリル基は、前記式(I)において定義した置換基Lを有してもよく、
1は前記式(I)において定義したL1と同義であり、
2は、水素原子または前記式(I)において定義したLa〜Leのいずれかを表し、
3は、水酸基または前記La〜Leのいずれかを表し、
4は、前記La〜Leのいずれかを表す。
【0100】
【化11】
【0101】
式(A)〜(H)中、RxおよびRyは炭素原子を表し、
複数あるRA〜RLはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アミノ基、アミド基、イミド基、シアノ基、シリル基、−L1、−S−L2、−SS−L2、−SO2−L3、−N=N−L4を表し、
前記アミノ基、アミド基、イミド基およびシリル基は、前記式(I)において定義した置換基Lを有してもよく、L1〜L4は前記式(III)において定義したL1〜L4と同義である。
【0102】
前記Ra〜RdおよびRA〜RLにおいて、置換基Lを有してもよいアミノ基としては、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、メチルエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基などが挙げられる。
【0103】
前記Ra〜RdおよびRA〜RLにおいて、置換基Lを有してもよいアミド基としては、アミド基、メチルアミド基、ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、ジプロピルアミド基、ジイソプロピルアミド基、ジブチルアミド基、α−ラクタム基、β−ラクタム基、γ−ラクタム基、δ−ラクタム基などが挙げられる。
【0104】
前記Ra〜RdおよびRA〜RLにおいて、置換基Lを有してもよいイミド基としては、イミド基、メチルイミド基、エチルイミド基、ジエチルイミド基、ジプロピルイミド基、ジイソプロピルイミド基、ジブチルイミド基などが挙げられる。
【0105】
前記Ra〜RdおよびRA〜RLにおいて、置換基Lを有してもよいシリル基としては、トリメチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリエチルシリル基などが挙げられる。
【0106】
前記Ra〜RdおよびRA〜RLにおいて、−S−L2としては、チオール基、メチルスルフィド基、エチルスルフィド基、プロピルスルフィド基、ブチルスルフィド基、イソブチルスルフィド基、sec−ブチルスルフィド基、tert−ブチルスルフィド基、フェニルスルフィド基、2,6−ジ−tert−ブチルフェニルスルフィド基、2,6−ジフェニルフェニルスルフィド基、4−クミルフェニルスルフィド基などが挙げられる。
【0107】
前記Ra〜RdおよびRA〜RLにおいて、−SS−L2としては、ジスルフィド基、メチルジスルフィド基、エチルジスルフィド基、プロピルジスルフィド基、ブチルジスルフィド基、イソブチルジスルフィド基、sec−ブチルジスルフィド基、tert−ブチルジスルフィド基、フェニルジスルフィド基、2,6−ジ−tert−ブチルフェニルジスルフィド基、2,6−ジフェニルフェニルジスルフィド基、4−クミルフェニルジスルフィド基などが挙げられる。
【0108】
前記Ra〜RdおよびRA〜RLにおいて、−SO2−L3としては、スルホ基、メシル基、エチルスルホニル基、n−ブチルスルホニル基、p−トルエンスルホニル基などが挙げられる。
【0109】
前記Ra〜RdおよびRA〜RLにおいて、−N=N−L4としては、メチルアゾ基、フェニルアゾ基、p−メチルフェニルアゾ基、p−ジメチルアミノフェニルアゾ基などが挙げられる。
【0110】
前記Mにおいて、1価の金属原子としては、Li、Na、K、Rb、Csなどが挙げられる。
【0111】
前記Mにおいて、2価の金属原子としては、Be、Mg、Ca、Ba、Ti、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Zn、Cd、Hg、Sn、Pbなどが挙げられる。
【0112】
前記Mにおいて、3価の金属原子を含む置換金属原子としては、Al−F、Al−Cl、Al−Br、Al−I、Ga−F、Ga−Cl、Ga−Br、Ga−I、In−F、In−Cl、In−Br、In−I、Tl−F、Tl−Cl、Tl−Br、Tl−I、Fe−Cl、Ru−Cl、Mn−OHなどが挙げられる。
【0113】
前記Mにおいて、4価の金属原子を含む置換金属原子としては、TiF2、TiCl2、TiBr2、TiI2、ZrCl2、HfCl2、CrCl2、SiF2、SiCl2、SiBr2、SiI2、GeF2、GeCl2、GeBr2、GeI2、SnF2、SnCl2、SnBr2、SnI2、Zr(OH)2、Hf(OH)2、Mn(OH)2、Si(OH)2、Ge(OH)2、Sn(OH)2、TiR2、CrR2、SiR2、GeR2、SnR2、Ti(OR)2、Cr(OR)2、Si(OR)2、Ge(OR)2、Sn(OR)2(Rは脂肪族基または芳香族基を表す。)、TiO、VO、MnOなどが挙げられる。
【0114】
前記Mとしては、周期表5族〜11族、かつ、第4周期〜第5周期に属する、2価の遷移金属、3価もしくは4価の金属ハロゲン化物または4価の金属酸化物であることが好ましく、その中でも、高い可視光透過率や安定性を達成することができることから、Cu、Ni、CoおよびVOが特に好ましい。
【0115】
前記フタロシアニン系化合物は、下記式(V)のようなフタロニトリル誘導体の環化反応により合成する方法が一般的に知られているが、得られるフタロシアニン系化合物は下記式(VI−1)〜(VI−4)のような4種の異性体の混合物となっている。本発明では、特に断りのない限り、1種のフタロシアニン系化合物につき1種の異性体のみを例示しているが、他の3種の異性体についても同様に用いることができる。なお、これらの異性体は必要に応じて分離して用いることも可能であるが、本発明では異性体混合物を一括して取り扱っている。
【0116】
【化12】
【0117】
【化13】
【0118】
前記化合物(III)の具体例としては、下記式(III−A)〜(III−J)で表わされる基本骨格を有する、下記表4〜7に記載の(b−1)〜(b−61)などを挙げることができる。
【0119】
【化14】
【0120】
【表4】
【0121】
【表5】
【0122】
【表6】
【0123】
【表7】
【0124】
化合物(III)は、一般的に知られている方法で合成すればよく、たとえば、特許第4081149号公報や「フタロシアニン −化学と機能―」(アイピーシー、1997年)に記載されている方法を参照して合成することができる。
【0125】
《シアニン系化合物》
前記シアニン系化合物は、下記式(IV−1)〜(IV−3)のいずれかで表される化合物(以下「化合物(IV−1)〜(IV−3)」ともいう。)であることが好ましい。
【0126】
【化15】
【0127】
式(IV−1)〜(IV−3)中、Xa-は1価の陰イオンを表し、
複数あるDは独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表し、
複数あるRa、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg、RhおよびRiはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシ基、ニトロ基、アミノ基、アミド基、イミド基、シアノ基、シリル基、−L1、−S−L2、−SS−L2、−SO2−L3、−N=N−L4、または、RbとRc、RdとRe、ReとRf、RfとRg、RgとRhおよびRhとRiのうち少なくとも1つの組み合わせが結合した、下記式(A)〜(H)で表される基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を表し、
前記アミノ基、アミド基、イミド基およびシリル基は、前記式(I)において定義した置換基Lを有してもよく、
1は、前記式(I)において定義したL1と同義であり、
2は、水素原子または前記式(I)において定義したLa〜Leのいずれかを表し、
3は、水素原子または前記La〜Leのいずれかを表し、
4は、前記La〜Leのいずれかを表し、
a〜ZcおよびYa〜Ydはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシ基、ニトロ基、アミノ基、アミド基、イミド基、シアノ基、シリル基、−L1、−S−L2、−SS−L2、−SO2−L3、−N=N−L4(L1〜L4は、前記Ra〜RiにおけるL1〜L4と同義である。)、または、これらのうち隣接した二つから選ばれるZ同士もしくはY同士が相互に結合して形成される、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基;窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を少なくとも1つ含んでもよい5乃至6員環の脂環式炭化水素基;もしくは、窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を少なくとも1つ含む、炭素数3〜14の複素芳香族炭化水素基;を表し、これらの芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基および複素芳香族炭化水素基は、炭素数1〜9の脂肪族炭化水素基またはハロゲン原子を有してもよい。
【0128】
【化16】
【0129】
式(A)〜(H)中、RxおよびRyは炭素原子を表し、
複数あるRA〜RLはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシ基、ニトロ基、アミノ基、アミド基、イミド基、シアノ基、シリル基、−L1、−S−L2、−SS−L2、−SO2−L3または−N=N−L4(L1〜L4は、前記式(IV−1)〜(IV−3)において定義したL1〜L4と同義である。)を表し、前記アミノ基、アミド基、イミド基およびシリル基は、前記置換基Lを有してもよい。
【0130】
前記Za〜ZcおよびYa〜Ydにおける、Z同士もしくはY同士が相互に結合して形成される、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基としては、例えば、前記置換基Lにおける芳香族炭化水素基で例示した化合物が挙げられる。
【0131】
前記Za〜ZcおよびYa〜Ydにおける、Z同士もしくはY同士が相互に結合して形成される、窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を少なくとも1つ含んでもよい5乃至6員環の脂環式炭化水素基としては、例えば、前記置換基Lにおける脂環式炭化水素基および複素環で例示した化合物(複素芳香族炭化水素基を除く。)が挙げられる。
【0132】
前記Za〜ZcおよびYa〜Ydにおける、Z同士もしくはY同士が相互に結合して形成される、炭素数3〜14の複素芳香族炭化水素基としては、例えば、前記置換基Lにおける複素環基として例示した化合物(窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を少なくとも1つ含む脂環式炭化水素基を除く。)が挙げられる。
【0133】
前記(IV−1)〜(IV−3)において、−S−L2、−SS−L2、−SO2−L3、−N=N−L4、置換基Lを有してもよいアミノ基、アミド基、イミド基、シリル基としては、前記式(III)で例示した基と同様の基などが挙げられる。
【0134】
a-は1価の陰イオンであれば特に限定されないが、I-、Br-、PF6-、N(SO2CF32-、B(C654-、ニッケルジチオラート系錯体、銅ジチオラート系錯体などが挙げられる。
【0135】
前記化合物(IV−1)〜(IV−3)の具体例としては、下記表8に記載の(c−1)〜(c−24)などを挙げることができる。
【0136】
【表8】
【0137】
前記化合物(IV−1)〜(IV−3)は、一般的に知られている方法で合成すればよく、たとえば特開2009−108267号公報に記載されている方法で合成することができる。
【0138】
《化合物(S)》
化合物(S)の吸収極大波長は、好ましくは755〜845nm、より好ましくは760〜840nm、特に好ましくは765〜835nmである。化合物(S)の吸収極大波長がこのような範囲にあると、近赤外線選択透過帯域付近の不要な近赤外線を選択的に効率よくカットすることができる。
【0139】
前記化合物(S)としては、下記式(S1)で表されるスクアリリウム系化合物(以下「化合物(S1)」ともいう。)であることが好ましい。
【0140】
【化17】
【0141】
式(S1)中、Xは独立に、酸素原子、硫黄原子、セレン原子または−NH−を表し、R1〜R7はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、リン酸基、−L1または−NRgh基を表す。RgおよびRhはそれぞれ独立に、水素原子、−La、−Lb、−Lc、−Ld、−Leまたは−C(O)Ri基(Riは、−La、−Lb、−Lc、−Ldまたは−Leを表す。)を表す。
1は、La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf、LgまたはLhである。
a〜Lhは、前記式(I)において定義したLa〜Lhと同義である。
【0142】
前記R1としては、好ましくは水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、水酸基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ニトロ基であり、より好ましくは水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、水酸基である。
【0143】
前記R2〜R7しては、好ましくはそれぞれ独立に水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、水酸基、アミノ基、ジメチルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、N−メチルアセチルアミノ基、トリフルオロメタノイルアミノ基、ペンタフルオロエタノイルアミノ基、t−ブタノイルアミノ基、シクロヘキシノイルアミノ基であり、より好ましくは水素原子、塩素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、水酸基、ジメチルアミノ基、ニトロ基、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、トリフルオロメタノイルアミノ基、ペンタフルオロエタノイルアミノ基、t−ブタノイルアミノ基、シクロヘキシノイルアミノ基である。
【0144】
前記Xとしては、好ましくは酸素原子、硫黄原子であり、特に好ましくは酸素原子である。
【0145】
化合物(S1)は、下記式(S1−1)のような記載方法に加え、下記式(S1−2)のように共鳴構造を取るような記載方法でも構造を表すことができる。つまり、下記式(S1−1)と下記式(S1−2)との違いは構造の記載方法のみであり、どちらも同一の化合物を表す。本発明中では特に断りのない限り、下記式(I−1)のような記載方法にてスクアリリウム系化合物の構造を表すものとする。
【0146】
【化18】
【0147】
さらに、例えば、下記式(S1−3)で表される化合物と下記式(S1−4)で表される化合物は、同一の化合物であると見なすことができる。
【0148】
【化19】
【0149】
化合物(S1)は、前記式(S1)の要件を満たせば特に構造は限定されない。例えば前記式(S1−1)のように構造を表した場合、中央の四員環に結合している左右の置換基は同一であっても異なっていてもよいが、同一であった方が合成上容易であるため好ましい。
【0150】
化合物(S1)の具体例としては、下記表9に記載の化合物(s−1)〜(s−20)を挙げることができる。
【0151】
【表9】
【0152】
化合物(S)は、一般的に知られている方法で合成すればよく、例えば、特開平1−228960号公報、特開2001−40234号公報、特許第3094037号公報、特許第3196383号公報等に記載されている方法などを参照して合成することができる。
【0153】
<その他の色素(X)>
前記基材(i)には、さらに、化合物(Z)に該当しないその他の色素(X)が含まれていてもよい。
その他の色素(X)としては、吸収極大波長が600nm未満もしくは850nm超のものであれば特に制限されないが、例えば、スクアリリウム系化合物、フタロシアニン系化合物、シアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、クロコニウム系化合物、ポルフィリン系化合物および金属ジチオラート系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物が挙げられる。化合物(Z)の吸収特性や目的とする近赤外透過波長によっては、化合物(Z)とその他の色素(X)とを併用することで、可視波長域に加え近赤外透過帯域の長波長側においても入射角依存性を低減することができ、良好な赤外センシング性能を達成することができる。
【0154】
その他の色素(X)の含有量は、前記基材(i)として、例えば、その他の色素(X)を含有する透明樹脂製基板(ii)からなる基材や、その他の色素(X)を含有する透明樹脂製基板(ii)上に硬化性樹脂等からなるオーバーコート層などの樹脂層が積層された基材を用いる場合には、透明樹脂100重量部に対して、好ましくは0.01〜1.5重量部、より好ましくは0.02〜1.0重量部、特に好ましくは0.03〜0.7重量部であり、前記基材(i)として、ガラス支持体やベースとなる樹脂製支持体上にその他の色素(X)および硬化性樹脂等からなるオーバーコート層などの透明樹脂層が積層された基材を用いる場合には、その他の色素(X)を含む透明樹脂層を形成する樹脂100重量部に対して、好ましくは0.1〜4.0重量部、より好ましくは0.2〜3.0重量部、特に好ましくは0.3〜2.0重量部である。
その他の色素(X)の含有量が前記範囲内にあると、良好な近赤外線吸収特性と高い可視光透過率とを両立させることができる。
【0155】
<透明樹脂>
樹脂製支持体やガラス支持体などに積層する透明樹脂層および透明樹脂製基板(ii)は、透明樹脂を用いて形成することができる。
前記基材(i)に用いる透明樹脂としては、1種単独でもよいし、2種以上でもよい。
【0156】
透明樹脂としては、本発明の効果を損なわないものである限り特に制限されないが、例えば、熱安定性やフィルムへの成形性を確保し、かつ、100℃以上の蒸着温度で行う高温蒸着により誘電体多層膜を形成しうる基材とするため、ガラス転移温度(Tg)が、好ましくは110〜380℃、より好ましくは110〜370℃、さらに好ましくは120〜360℃である樹脂が挙げられる。また、前記樹脂のガラス転移温度が140℃以上であると、誘電体多層膜をより高温で蒸着形成し得るフィルム(透明樹脂層および透明樹脂製基板(ii))が得られるため、特に好ましい。
Tgは、具体的には、下記実施例に記載の方法で測定することができる。
【0157】
透明樹脂としては、当該樹脂からなる厚さ0.1mmの樹脂製支持体を形成した場合に、この樹脂製支持体の全光線透過率(JIS K7375)が、好ましくは75%以上、さらに好ましくは78%以上、特に好ましくは80%以上となる樹脂を用いることができる。全光線透過率がこのような範囲となる樹脂を用いれば、得られる基材(i)は光学フィルムとして良好な透明性を示す。
【0158】
透明樹脂として、溶媒可溶性の樹脂を用いる場合、該透明樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定される、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、通常15,000〜350,000、好ましくは30,000〜250,000であり、数平均分子量(Mn)は、通常10,000〜150,000、好ましくは20,000〜100,000である。
MwおよびMnは、具体的には、下記実施例に記載の方法で測定することができる。
【0159】
透明樹脂としては、例えば、環状(ポリ)オレフィン系樹脂、芳香族ポリエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フルオレンポリカーボネート系樹脂、フルオレンポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド(アラミド)系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリパラフェニレン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)系樹脂、フッ素化芳香族ポリマー系樹脂、(変性)アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルエステル系硬化型樹脂、シルセスキオキサン系紫外線硬化型樹脂、アクリル系紫外線硬化型樹脂およびビニル系紫外線硬化型樹脂を挙げることができる。
【0160】
≪環状(ポリ)オレフィン系樹脂≫
環状(ポリ)オレフィン系樹脂としては、下記式(X0)で表される単量体および下記式(Y0)で表される単量体からなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体から得られる樹脂、および当該樹脂を水素添加することで得られる樹脂が好ましい。
【0161】
【化20】
【0162】
式(X0)中、Rx1〜Rx4はそれぞれ独立に、下記(i')〜(ix')より選ばれる原子または基を表し、kx、mxおよびpxはそれぞれ独立に、0または正の整数を表す。
(i')水素原子
(ii')ハロゲン原子
(iii')トリアルキルシリル基
(iv')酸素原子、硫黄原子、窒素原子またはケイ素原子を含む連結基を有する、置換または非置換の炭素数1〜30の炭化水素基
(v')置換または非置換の炭素数1〜30の炭化水素基
(vi')極性基(但し、(iv')を除く。)
(vii')Rx1とRx2またはRx3とRx4とが、相互に結合して形成されたアルキリデン基(但し、前記結合に関与しないRx1〜Rx4は、それぞれ独立に前記(i')〜(vi')より選ばれる原子または基を表す。)
(viii')Rx1とRx2またはRx3とRx4とが、相互に結合して形成された単環もしくは多環の炭化水素環または複素環(但し、前記結合に関与しないRx1〜Rx4は、それぞれ独立に前記(i')〜(vi')より選ばれる原子または基を表す。)
(ix')Rx2とRx3とが、相互に結合して形成された単環の炭化水素環または複素環(但し、前記結合に関与しないRx1とRx4は、それぞれ独立に前記(i')〜(vi')より選ばれる原子または基を表す。)
【0163】
【化21】
【0164】
式(Y0)中、Ry1およびRy2はそれぞれ独立に、前記(i')〜(vi')より選ばれる原子または基を表すか、Ry1とRy2とが、相互に結合して形成された単環もしくは多環の脂環式炭化水素、芳香族炭化水素または複素環を表し、kyおよびpyはそれぞれ独立に、0または正の整数を表す。
【0165】
≪芳香族ポリエーテル系樹脂≫
芳香族ポリエーテル系樹脂は、下記式(1)で表される構造単位および下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造単位を有することが好ましい。
【0166】
【化22】
【0167】
式(1)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、炭素数1〜12の1価の有機基を示し、a〜dはそれぞれ独立に、0〜4の整数を示す。
【0168】
【化23】
【0169】
式(2)中、R1〜R4およびa〜dはそれぞれ独立に、前記式(1)中のR1〜R4およびa〜dと同義であり、Yは、単結合、−SO2−または>C=Oを示し、R7およびR8はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜12の1価の有機基またはニトロ基を示し、gおよびhはそれぞれ独立に、0〜4の整数を示し、mは0または1を示す。但し、mが0のとき、R7はシアノ基ではない。
【0170】
また、前記芳香族ポリエーテル系樹脂は、さらに下記式(3)で表される構造単位および下記式(4)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造単位を有することが好ましい。
【0171】
【化24】
【0172】
式(3)中、R5およびR6はそれぞれ独立に、炭素数1〜12の1価の有機基を示し、Zは、単結合、−O−、−S−、−SO2−、>C=O、−CONH−、−COO−または炭素数1〜12の2価の有機基を示し、eおよびfはそれぞれ独立に、0〜4の整数を示し、nは0または1を示す。
【0173】
【化25】
【0174】
式(4)中、R7、R8、Y、m、gおよびhはそれぞれ独立に、前記式(2)中のR7、R8、Y、m、gおよびhと同義であり、R5、R6、Z、n、eおよびfはそれぞれ独立に、前記式(3)中のR5、R6、Z、n、eおよびfと同義である。
【0175】
≪ポリイミド系樹脂≫
ポリイミド系樹脂としては、特に制限されず、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子化合物であればよく、例えば、特開2006−199945号公報や特開2008−163107号公報に記載されている方法で合成することができる。
【0176】
≪フルオレンポリカーボネート系樹脂≫
フルオレンポリカーボネート系樹脂としては、特に制限されず、フルオレン部位を含むポリカーボネート樹脂であればよく、例えば、特開2008−163194号公報に記載されている方法で合成することができる。
【0177】
≪フルオレンポリエステル系樹脂≫
フルオレンポリエステル系樹脂としては、特に制限されず、フルオレン部位を含むポリエステル樹脂であればよく、例えば、特開2010−285505号公報や特開2011−197450号公報に記載されている方法で合成することができる。
【0178】
≪フッ素化芳香族ポリマー系樹脂≫
フッ素化芳香族ポリマー系樹脂としては、特に制限されないが、フッ素原子を少なくとも1つ有する芳香族環と、エーテル結合、ケトン結合、スルホン結合、アミド結合、イミド結合およびエステル結合からなる群より選ばれる少なくとも1つの結合を含む繰り返し単位とを含有するポリマーであることが好ましく、例えば特開2008−181121号公報に記載されている方法で合成することができる。
【0179】
≪アクリル系紫外線硬化型樹脂≫
アクリル系紫外線硬化型樹脂としては、特に制限されないが、分子内に一つ以上のアクリル基もしくはメタクリル基を有する化合物と、紫外線によって分解して活性ラジカルを発生させる化合物を含有する樹脂組成物から合成されるものを挙げることができる。アクリル系紫外線硬化型樹脂は、前記基材(i)として、ガラス支持体上やベースとなる樹脂製支持体上に化合物(Z)および硬化性樹脂を含む透明樹脂層が積層された基材や、化合物(Z)を含有する透明樹脂製基板(ii)上に硬化性樹脂等からなるオーバーコート層などの樹脂層が積層された基材を用いる場合、該硬化性樹脂として特に好適に使用することができる。
【0180】
≪市販品≫
透明樹脂の市販品としては、以下の市販品等を挙げることができる。環状(ポリ)オレフィン系樹脂の市販品としては、JSR(株)製アートン、日本ゼオン(株)製ゼオノア、三井化学(株)製APEL、ポリプラスチックス(株)製TOPASなどを挙げることができる。ポリエーテルサルホン系樹脂の市販品としては、住友化学(株)製スミカエクセルPESなどを挙げることができる。ポリイミド系樹脂の市販品としては、三菱ガス化学(株)製ネオプリムLなどを挙げることができる。ポリカーボネート系樹脂の市販品としては、帝人(株)製ピュアエースなどを挙げることができる。フルオレンポリカーボネート系樹脂の市販品としては、三菱ガス化学(株)製ユピゼータEP−5000などを挙げることができる。フルオレンポリエステル系樹脂の市販品としては、大阪ガスケミカル(株)製OKP4HTなどを挙げることができる。アクリル系樹脂の市販品としては、(株)日本触媒製アクリビュアなどを挙げることができる。シルセスキオキサン系紫外線硬化型樹脂の市販品としては、新日鐵化学(株)製シルプラスなどを挙げることができる。
【0181】
<その他成分>
前記基材(i)は、本発明の効果を損なわない範囲において、さらに、酸化防止剤、近紫外線吸収剤、蛍光消光剤および金属錯体系化合物等の添加剤を含有してもよい。また、後述するキャスト成形により基材(i)を製造する場合には、レベリング剤や消泡剤を添加することで基材(i)の製造を容易にすることができる。これらその他成分は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0182】
前記近紫外線吸収剤としては、例えばアゾメチン系化合物、インドール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物などが挙げられる。
【0183】
前記酸化防止剤としては、例えば2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,2'−ジオキシ−3,3'−ジ−t−ブチル−5,5'−ジメチルジフェニルメタン、およびテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンなどが挙げられる。
【0184】
なお、これら添加剤は、基材(i)を製造する際に、樹脂などとともに混合してもよいし、樹脂を合成する際に添加してもよい。また、添加量は、所望の特性に応じて適宜選択されるものであるが、樹脂100重量部に対して、通常0.01〜5.0重量部、好ましくは0.05〜2.0重量部である。
【0185】
<基材(i)の製造方法>
前記基材(i)が化合物(Z)を含有する透明樹脂製基板(ii)を含む基材である場合は、該透明樹脂製基板(ii)は、例えば、溶融成形またはキャスト成形により形成することができ、さらに、必要により、成形後に、反射防止剤、ハードコート剤および/または帯電防止剤等のコーティング剤をコーティングすることで、オーバーコート層が積層された基材を製造することができる。
【0186】
前記基材(i)が、ガラス支持体やベースとなる樹脂製支持体または透明樹脂製基板(ii)上に化合物(Z)を含有する硬化性樹脂等からなるオーバーコート層などの透明樹脂層が積層された基材である場合は、例えば、ガラス支持体やベースとなる樹脂製支持体または透明樹脂製基板(ii)に化合物(Z)を含む樹脂溶液を溶融成形またはキャスト成形することで、好ましくはスピンコート、スリットコート、インクジェットなどの方法にて塗工した後に溶媒を乾燥除去し、必要に応じてさらに光照射や加熱を行うことで、ガラス支持体やベースとなる樹脂製支持体または透明樹脂製基板(ii)上に透明樹脂層が形成された基材を製造することができる。
【0187】
≪溶融成形≫
前記溶融成形としては、具体的には、樹脂と化合物(Z)等とを溶融混練りして得られたペレットを溶融成形する方法;樹脂と化合物(Z)とを含有する樹脂組成物を溶融成形する方法;または、化合物(Z)、樹脂および溶剤を含む樹脂組成物から溶剤を除去して得られたペレットを溶融成形する方法などが挙げられる。溶融成形方法としては、射出成形、溶融押出成形またはブロー成形などを挙げることができる。
【0188】
≪キャスト成形≫
前記キャスト成形としては、化合物(Z)、樹脂および溶剤を含む樹脂組成物を適当な支持体の上にキャスティングして溶剤を除去する方法;または化合物(Z)と、光硬化性樹脂および/または熱硬化性樹脂とを含む硬化性組成物を適当な支持体の上にキャスティングして溶媒を除去した後、紫外線照射や加熱などの適切な手法により硬化させる方法などにより製造することもできる。
【0189】
前記基材(i)が、化合物(Z)を含有する透明樹脂製基板(ii)からなる基材である場合には、該基材(i)は、キャスト成形後、支持体から塗膜を剥離することにより得ることができ、また、前記基材(i)が、ガラス支持体やベースとなる樹脂製支持体等の支持体または透明樹脂製基板(ii)上に化合物(Z)を含有する硬化性樹脂等からなるオーバーコート層などの透明樹脂層が積層された基材である場合には、該基材(i)は、キャスト成形後、塗膜を剥離しないことで得ることができる。
【0190】
前記支持体としては、例えば、ガラス板、スチールベルト、スチールドラムおよび透明樹脂製支持体(例えば、前記透明樹脂等からなるフィルム(ポリエステルフィルム、環状オレフィン系樹脂フィルムなど))が挙げられる。
【0191】
さらに、ガラス板、石英または透明プラスチック製等の光学部品に、前記樹脂組成物をコーティングして溶剤を乾燥させる方法、または、前記硬化性組成物をコーティングして硬化および乾燥させる方法などにより、光学部品上に透明樹脂層を形成することもできる。
【0192】
前記方法で得られた透明樹脂層(透明樹脂製基板(ii))中の残留溶剤量は可能な限り少ない方がよい。具体的には、前記残留溶剤量は、透明樹脂層(透明樹脂製基板(ii))の重さに対して、好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下、さらに好ましくは0.5重量%以下である。残留溶剤量が前記範囲にあると、変形や特性が変化しにくい、所望の機能を容易に発揮できる透明樹脂層(透明樹脂製基板(ii))が得られる。
【0193】
[誘電体多層膜]
本発明の光学フィルターを構成する誘電体多層膜は、不要な近赤外線を反射によりカットするとともに必要となる近赤外線を透過させる能力を有する膜である。本発明では、誘電体多層膜は基材(i)の片面に設けてもよいし、両面に設けてもよい。片面に設ける場合、製造コストや製造容易性に優れ、両面に設ける場合、高い強度を有し、反りの生じにくい光学フィルターを得ることができる。
【0194】
本発明の光学フィルターを固体撮像素子などの用途に適用する場合、光学フィルターの反りが小さい方が好ましいことから、誘電体多層膜を基材(i)の両面に設けることが好ましく、両面に設けた誘電体多層膜は分光特性が同じでも異なっていてもよい。両面に設けた誘電体多層膜の分光特性が同じ場合では近赤外波長域において光線阻止帯域ZaおよびZcの透過率を効率よく低減することができ、両面に設けた誘電体多層膜の分光特性が異なる場合では光線阻止帯域Zcをより長波長側まで広げることが容易になる傾向がある。
【0195】
また、基材(i)の両面に分光特性が異なる誘電体多層膜を有する場合、光学フィルターの少なくとも一方の面側(誘電体多層膜を有する面側)から測定した、好ましくは光学フィルターの両面(誘電体多層膜を有する面)から測定した、波長Y−10nm〜Y+10nmの波長域における平均反射率が、好ましくは20%以下、より好ましくは18%以下、特に好ましくは15%以下である。波長Y−10nm〜Y+10nmの波長域における誘電体多層膜の反射率が前記範囲にあると、得られる光学フィルターは所望の近赤外波長における感度が高くなり優れた近赤外センシング性能を達成することができる。
【0196】
誘電体多層膜としては、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層したものが挙げられる。高屈折率材料層を構成する材料としては、屈折率が1.7以上の材料を用いることができ、屈折率が通常は1.7〜2.5の材料が選択される。このような材料としては、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、五酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛または酸化インジウム等を主成分とし、酸化チタン、酸化錫および/または酸化セリウム等を少量(例えば、主成分に対して0〜10重量%)含有させたものが挙げられる。
【0197】
低屈折率材料層を構成する材料としては、屈折率が1.6以下の材料を用いることができ、屈折率が通常は1.2〜1.6の材料が選択される。このような材料としては、例えば、シリカ、アルミナ、フッ化ランタン、フッ化マグネシウムおよび六フッ化アルミニウムナトリウムが挙げられる。
【0198】
高屈折率材料層と低屈折率材料層とを積層する方法については、これらの材料層を積層した誘電体多層膜が形成される限り特に制限はない。例えば、基材(i)上に、直接、CVD法、スパッタ法、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法またはイオンプレーティング法等により、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層した誘電体多層膜を形成することができる。
【0199】
高屈折率材料層および低屈折率材料層の各層の物理膜厚は、それぞれ層の屈折率にもよるが、通常、5〜500nmであることが好ましく、誘電体多層膜の物理膜厚の合計値は光学フィルター全体として1.0〜8.0μmであることが好ましい。
【0200】
誘電体多層膜における高屈折率材料層と低屈折率材料層との合計の積層数は、光学フィルター全体として16〜70層であることが好ましく、20〜60層であることがより好ましい。各層の厚み、光学フィルター全体としての誘電体多層膜の厚みや合計の積層数が前記範囲にあると、十分な製造マージンを確保できる上に、光学フィルターの反りや誘電体多層膜のクラックを低減することができる。
【0201】
本発明では、高屈折率材料層および低屈折率材料層を構成する材料種、高屈折率材料層および低屈折率材料層の各層の厚さ、積層の順番、積層数を適切に選択することで、可視域に十分な透過率を確保した上で近赤外波長域に所望の波長の光線阻止帯域や光線透過帯域を有する光学フィルターを得ることができる。
【0202】
ここで、前記条件を最適化するには、例えば、光学薄膜設計ソフト(例えば、Essential Macleod、Thin Film Center社製)を用い、近赤外波長域において光線の透過を抑制したい波長域の透過率を低くするともに、光線を透過させたい波長域の透過率を高くするようにパラメーターを設定すればよい。例えば、両面に形成された誘電体多層膜によって800nm付近に光線透過帯域を設ける場合、前記ソフトを使用し、一方の誘電体多層膜の波長720〜760nmの目標透過率を0%、780〜820nmの目標透過率を100%とした上でそれぞれの波長域のTarget Toleranceの値を0.5以下などとし、もう一方の誘電体多層膜の波長780〜820nmの目標透過率を100%とした上で850〜1100nmの目標透過率を0%とした上でそれぞれの波長域のTarget Toleranceの値を0.5以下などとするパラメーター設定方法が挙げられる。
【0203】
[その他の機能膜]
本発明の光学フィルターは、本発明の効果を損なわない範囲において、基材(i)と誘電体多層膜との間、基材(i)の誘電体多層膜が設けられた面と反対側の面、または誘電体多層膜の基材(i)が設けられた面と反対側の面に、基材(i)や誘電体多層膜の表面硬度の向上、耐薬品性の向上、帯電防止および傷消しなどの目的で、反射防止膜、ハードコート膜や帯電防止膜などの機能膜を適宜設けることができる。
【0204】
本発明の光学フィルターは、前記機能膜からなる層を1層含んでもよく、2層以上含んでもよい。本発明の光学フィルターが前記機能膜からなる層を2層以上含む場合には、同様の層を2層以上含んでもよいし、異なる層を2層以上含んでもよい。
【0205】
機能膜を積層する方法としては、特に制限されないが、反射防止剤、ハードコート剤および/または帯電防止剤等のコーティング剤などを基材(i)または誘電体多層膜に、前記と同様に溶融成形またはキャスト成形する方法等を挙げることができる。
【0206】
また、前記コーティング剤などを含む硬化性組成物をバーコーター等で基材(i)または誘電体多層膜上に塗布した後、紫外線照射等により硬化することによっても製造することができる。
【0207】
前記コーティング剤としては、紫外線(UV)/電子線(EB)硬化型樹脂や熱硬化型樹脂などが挙げられ、具体的には、ビニル化合物類や、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、アクリレート系、エポキシ系およびエポキシアクリレート系樹脂などが挙げられる。これらのコーティング剤を含む前記硬化性組成物としては、ビニル系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、アクリレート系、エポキシ系およびエポキシアクリレート系硬化性組成物などが挙げられる。
【0208】
また、前記硬化性組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。前記重合開始剤としては、公知の光重合開始剤または熱重合開始剤を用いることができ、光重合開始剤と熱重合開始剤を併用してもよい。重合開始剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0209】
前記硬化性組成物中、重合開始剤の配合割合は、硬化性組成物の全量を100重量%とした場合、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは0.5〜10重量%、さらに好ましくは1〜5重量%である。重合開始剤の配合割合が前記範囲にあると、硬化性組成物の硬化特性および取り扱い性が優れ、所望の硬度を有する反射防止膜、ハードコート膜や帯電防止膜などの機能膜を得ることができる。
【0210】
さらに、前記硬化性組成物には溶剤として有機溶剤を加えてもよく、有機溶剤としては、公知のものを使用することができる。有機溶剤の具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエステル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類を挙げることができる。
これら溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0211】
前記機能膜の厚さは、好ましくは0.1〜20μm、さらに好ましくは0.5〜10μm、特に好ましくは0.7〜5μmである。
【0212】
また、基材(i)と機能膜および/または誘電体多層膜との密着性や、機能膜と誘電体多層膜との密着性を上げる目的で、基材(i)、機能膜または誘電体多層膜の表面にコロナ処理やプラズマ処理等の表面処理をしてもよい。
【0213】
[光学フィルターの用途]
本発明の光学フィルターは、視野角が広く、可視光と一部の近赤外線を選択的に透過させることができる。したがって、カメラ機能と近赤外センシング機能を併せ持つCCDやCMOSイメージセンサーなどの固体撮像素子の視感度補正用として有用である。特に、デジタルスチルカメラ、スマートフォン用カメラ、携帯電話用カメラ、デジタルビデオカメラ、ウェアラブルデバイス用カメラ、PCカメラ、監視カメラ、自動車用カメラ、暗視カメラ、モーションキャプチャー、レーザー距離計、バーチャル試着、ナンバープレート認識装置、テレビ、カーナビゲーション、携帯情報端末、ビデオゲーム機、携帯ゲーム機、指紋認証システム、デジタルミュージックプレーヤー等に有用である。
【0214】
[固体撮像装置]
本発明の固体撮像装置は、本発明の光学フィルターを具備する。ここで、固体撮像装置とは、カメラ機能と近赤外センシング機能を併せ持つCCDやCMOSイメージセンサー等といった固体撮像素子を備えたイメージセンサーであり、具体的にはデジタルスチルカメラ、スマートフォン用カメラ、携帯電話用カメラ、ウェアラブルデバイス用カメラ、デジタルビデオカメラ等の用途に用いることができる。例えば、本発明のカメラモジュールは、本発明の光学フィルターを具備する。
【実施例】
【0215】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお、「部」は、特に断りのない限り「重量部」を意味する。また、各物性値の測定方法および物性の評価方法は以下のとおりである。
【0216】
<分子量>
樹脂の分子量は、各樹脂の溶剤への溶解性等を考慮し、下記の(a)または(b)の方法にて測定を行った。
【0217】
(a)ウオターズ(WATERS)社製のゲルパーミエ−ションクロマトグラフィー(GPC)装置(150C型、カラム:東ソー(株)製Hタイプカラム、展開溶剤:o−ジクロロベンゼン)を用い、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)を測定した。
【0218】
(b)東ソー(株)製GPC装置(HLC−8220型、カラム:TSKgelα−M、展開溶剤:テトラヒドロフラン)を用い、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)を測定した。
【0219】
なお、後述する樹脂合成例3で合成した樹脂については、前記方法による分子量の測定ではなく、下記方法(c)による対数粘度の測定を行った。
(c)ポリイミド樹脂溶液の一部を無水メタノールに投入してポリイミド樹脂を析出させ、ろ過して未反応単量体を分離した。80℃で12時間真空乾燥して得られたポリイミド0.1gをN−メチル−2−ピロリドン20mLに溶解し、キャノン−フェンスケ粘度計を使用して30℃における対数粘度(μ)を下記式により求めた。
【0220】
μ={ln(ts/t0)}/C
0:溶媒の流下時間
s:希薄高分子溶液の流下時間
C:0.5g/dL
【0221】
<ガラス転移温度(Tg)>
エスアイアイ・ナノテクノロジーズ(株)製の示差走査熱量計(DSC6200)を用いて、昇温速度:毎分20℃、窒素気流下で測定した。
【0222】
<分光透過率>
基材の(Ta)、(Xc)、(Tb)および(Xf)、ならびに、光学フィルターの各波長領域における透過率および反射率、(Xa)、(Xb)、(Xd)、(Xe)および(Xa')は、(株)日立ハイテクノロジーズ製の分光光度計(U−4100)を用いて測定した。
【0223】
ここで、基材および光学フィルターの垂直方向から測定した場合の透過率は、図1(a)のように基材またはフィルターに対して垂直に透過した光を測定した。また、光学フィルターの垂直方向に対して30°の角度から測定した場合の透過率では、図1(b)のようにフィルターの垂直方向に対して30°の角度で透過した光を測定した。
【0224】
なお、前記透過率のうち、(Xe)および(Xa')を測定する場合を除き、光が基材および光学フィルターに対して垂直に入射する条件で、該分光光度計を使用して測定したものである。(Xe)および(Xa')を測定する場合には、光が光学フィルターの垂直方向に対して30°の角度で入射する条件で該分光光度計を使用して測定したものである。
【0225】
また、光学フィルターの反射率は、図1(c)のような装置付属の治具に光学フィルターを設置し、垂直方向に対して5°の角度から測定を行った。
【0226】
[合成例]
下記実施例で用いた化合物(A)、化合物(S)およびその他の色素(X)は、一般的に知られている方法で合成することができ、例えば、特許第3366697号、特許第2846091号、特許第2864475号、特許第3094037号、特許第3703869号、特開昭60−228448号公報、特開平1−146846号公報、特開平1−228960号公報、特許第4081149号、特開昭63−124054号公報、「フタロシアニン −化学と機能―」(アイピーシー、1997年)、特開2007−169315号公報、特開2009−108267号公報、特開2010−241873号公報、特許第3699464号、特許第4740631号などに記載されている方法を参照して合成することができる。
【0227】
<樹脂合成例1>
下記式(a)で表される8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン100部、1−ヘキセン(分子量調節剤)18部およびトルエン(開環重合反応用溶媒)300部を、窒素置換した反応容器に仕込み、この溶液を80℃に加熱した。次いで、反応容器内の溶液に、重合触媒として、トリエチルアルミニウムのトルエン溶液(濃度0.6mol/リットル)0.2部と、メタノール変性の六塩化タングステンのトルエン溶液(濃度0.025mol/リットル)0.9部とを添加し、得られた溶液を80℃で3時間加熱攪拌することにより開環重合反応させて開環重合体溶液を得た。この重合反応における重合転化率は97%であった。
【0228】
【化26】
【0229】
このようにして得られた開環重合体溶液1,000部をオートクレーブに仕込み、この開環重合体溶液に、RuHCl(CO)[P(C6533を0.12部添加し、水素ガス圧100kg/cm2、反応温度165℃の条件下で、3時間加熱撹拌して水素添加反応を行った。得られた反応溶液(水素添加重合体溶液)を冷却した後、水素ガスを放圧した。この反応溶液を大量のメタノール中に注いで凝固物を分離回収し、これを乾燥して、水素添加重合体(以下「樹脂A」ともいう。)を得た。得られた樹脂Aは、数平均分子量(Mn)が32,000、重量平均分子量(Mw)が137,000であり、ガラス転移温度(Tg)が165℃であった。
【0230】
<樹脂合成例2>
3Lの4つ口フラスコに2,6−ジフルオロベンゾニトリル35.12g(0.253mol)、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン87.60g(0.250mol)、炭酸カリウム41.46g(0.300mol)、N,N−ジメチルアセトアミド(以下「DMAc」ともいう。)443gおよびトルエン111gを添加した。続いて、4つ口フラスコに温度計、撹拌機、窒素導入管付き三方コック、ディーンスターク管および冷却管を取り付けた。次いで、フラスコ内を窒素置換した後、得られた溶液を140℃で3時間反応させ、生成する水をディーンスターク管から随時取り除いた。水の生成が認められなくなったところで、徐々に温度を160℃まで上昇させ、そのままの温度で6時間反応させた。室温(25℃)まで冷却後、生成した塩をろ紙で除去し、ろ液をメタノールに投じて再沈殿させ、ろ別によりろ物(残渣)を単離した。得られたろ物を60℃で一晩真空乾燥し、白色粉末(以下「樹脂B」ともいう。)を得た(収率95%)。得られた樹脂Bは、数平均分子量(Mn)が75,000、重量平均分子量(Mw)が188,000であり、ガラス転移温度(Tg)が285℃であった。
【0231】
<樹脂合成例3>
温度計、撹拌器、窒素導入管、側管付き滴下ロート、ディーンスターク管および冷却管を備えた500mLの5つ口フラスコに、窒素気流下、1,4−ビス(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン27.66g(0.08モル)および4,4'−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル7.38g(0.02モル)を入れて、γ−ブチロラクトン68.65gおよびN,N−ジメチルアセトアミド17.16gに溶解させた。得られた溶液を、氷水バスを用いて5℃に冷却し、同温に保ちながら1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物22.62g(0.1モル)およびイミド化触媒としてトリエチルアミン0.50g(0.005モル)を一括添加した。添加終了後、180℃に昇温し、随時留出液を留去させながら6時間還流させた。6時間の還流後、内温が100℃になるまで空冷し、DMAc143.6gを加えて希釈し、攪拌しながら冷却することで、固形分濃度20重量%のポリイミド樹脂溶液264.16gを得た。このポリイミド樹脂溶液の一部を1Lのメタノール中に注ぎ入れてポリイミドを沈殿させた。濾別したポリイミドをメタノールで洗浄した後、100℃の真空乾燥機中で24時間乾燥させて白色粉末(以下「樹脂C」ともいう。)を得た。
【0232】
得られた樹脂CのIRスペクトルを測定したところ、イミド基に特有の1704cm-1、1770cm-1の吸収が見られた。樹脂Cはガラス転移温度(Tg)が310℃であり、対数粘度を測定したところ、0.87であった。
【0233】
<樹脂合成例4>
9,9−ビス(4−2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン9.167kg(20.90モル)、ビスフェノールA 4.585kg(20.084モル)、ジフェニルカーボネート9.000kg(42.01モル)、および炭酸水素ナトリウム0.02066kg(2.459×10-4モル)を、攪拌機および留出装置を備えた50L反応器に入れ、窒素雰囲気で760Torrの下、1時間かけて215℃に加熱・攪拌した。その後、15分かけて減圧度を150Torrに調整し、215℃、150Torrの条件下で20分間保持し、エステル交換反応を行った。次に、37.5℃/hrの速度で240℃まで昇温し、240℃、150Torrで10分間保持した後、10分かけて120Torrに調整し、240℃、120Torrで70分間保持した後、さらに、10分かけて100Torrに調整し、240℃、100Torrで10分間保持した。その後、40分かけて1Torr以下とし、240℃、1Torr以下の条件下で10分間攪拌して重合反応を行った。反応終了後、反応器内に窒素を導入して加圧状態にし、生成したポリカーボネート樹脂(以下「樹脂D」ともいう。)をペレット化しながら抜き出した。得られた樹脂Dは、重量平均分子量が41,000であり、ガラス転移温度(Tg)が152℃であった。
【0234】
<樹脂合成例5>
反応器に、9,9−ビス{4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジメチルフェニル}フルオレン0.8モル、エチレングリコール2.2モルおよびイソフタル酸ジメチル1.0モルを加え、攪拌しながら徐々に加熱溶融してエステル交換反応を行った。次いで、酸化ゲルマニウム20×10-4モルを加え、290℃、1Torr以下に到達するまで徐々に昇温および減圧を行いながらエチレングリコールを除去した。この後、内容物を反応器から取り出し、ポリエステル樹脂(以下「樹脂E」ともいう。)のペレットを得た。得られた樹脂Eは、数平均分子量が40,000であり、ガラス転移温度が145℃であった。
【0235】
<樹脂合成例6>
温度計、冷却管、ガス導入管および攪拌機を備えた反応器に、4,4'−ビス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロベンゾイル)ジフェニルエーテル(BPDE)16.74部、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン(HF)10.5部、炭酸カリウム4.34部およびDMAc90部を仕込んだ。この混合物を80℃に加温し、8時間反応させた。反応終了後、反応溶液をブレンダーで激しく攪拌しながら、1%酢酸水溶液中に添加した。析出した反応物を濾別し、蒸留水およびメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、フッ素化ポリエーテルケトン(以下「樹脂F」ともいう。)を得た。得られた樹脂Fは、数平均分子量が71000であり、ガラス転移温度(Tg)が242℃であった。
【0236】
[実施例1]
実施例1では、透明樹脂製基板からなる基材を有し、波長790〜830nm付近に近赤外線選択透過帯域を有する光学フィルター(Y=810nm)を作成した。
容器に、合成例1で得られた樹脂A 100部、化合物(A)として前記表1に記載の化合物(a−16)(ジクロロメタン中での吸収極大波長698nm)0.03部および前記表4に記載の化合物(b−3)(ジクロロメタン中での吸収極大波長733nm)0.03部、ならびに塩化メチレンを加えて樹脂濃度が20重量%の溶液を得た。次いで、得られた溶液を平滑なガラス板上にキャストし、20℃で8時間乾燥した後、ガラス板から剥離した。剥離した塗膜をさらに減圧下100℃で8時間乾燥して、厚さ0.1mm、縦60mm、横60mmの透明樹脂製基板からなる基材を得た。
【0237】
この基材の分光透過率を測定し、(Ta)、(Tb)、(Xc)および(Xf)を求めた。結果を図2および表15に示す。
【0238】
続いて、得られた基材の片面に誘電体多層膜(I)を形成し、さらに基材のもう一方の面に誘電体多層膜(II)を形成し、厚さ約0.106mmの光学フィルターを得た。
誘電体多層膜(I)は、蒸着温度100℃でシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計30層)。誘電体多層膜(II)は、蒸着温度100℃でシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計20層)。誘電体多層膜(I)および(II)のいずれにおいても、シリカ層およびチタニア層は、基材側からチタニア層、シリカ層、チタニア層、・・・シリカ層、チタニア層、シリカ層の順で交互に積層されており、光学フィルターの最外層をシリカ層とした。
【0239】
誘電体多層膜(I)および(II)の設計は、以下のようにして行った。
各層の厚さと層数については、可視域の反射防止効果と近赤外域の選択的な透過・反射性能を達成できるよう基材屈折率の波長依存特性や、使用した化合物(A)の吸収特性に合わせて光学薄膜設計ソフト(Essential Macleod、Thin Film Center社製)を用いて最適化を行った。最適化を行う際、本実施例1においてはソフトへの入力パラメーター(Target値)を下記表10の通りとした。
【0240】
【表10】
【0241】
膜構成最適化の結果、実施例1では、誘電体多層膜(I)は、膜厚22〜467nmのシリカ層と膜厚6〜130nmのチタニア層とが交互に積層されてなる、積層数30の多層蒸着膜となり、誘電体多層膜(II)は、膜厚84〜206nmのシリカ層と膜厚8〜109nmのチタニア層とが交互に積層されてなる、積層数20の多層蒸着膜となった。最適化を行った膜構成の一例を表11に示す。
【0242】
【表11】
【0243】
この光学フィルターの垂直方向ならびに垂直方向から30°の角度から測定した分光透過率および垂直方向から5°の角度から測定した反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を図3図4および表15に示す。波長430〜580nmにおける透過率の平均値は88%、Xaは778nm、Xbは842nm、Yは810nm、波長Y−10nm〜Y+10nmの波長域における平均透過率は85%、波長Y−10nm〜Y+10nmにおける平均反射率は8%、絶対値|Xd−Xe|は3nm、絶対値|Xa−Xa'|は23nmであった。なお、本実施例1においては、波長Y−10nm〜Y+10nmにおける平均反射率は光学フィルターの誘電体多層膜(I)側から測定した。
【0244】
[実施例2]
実施例2では、両面に樹脂層を有する透明樹脂製基板からなる基材を有し、波長790〜830nm付近に近赤外線選択透過帯を有する光学フィルター(Y=811nm)を作成した。
実施例1において、化合物(A)として、化合物(a−16)および(b−3)の代わりに、前記表1に記載の化合物(a−17)(ジクロロメタン中での吸収極大波長703nm)0.04部および前記表6に記載の化合物(b−39)(ジクロロメタン中での吸収極大波長736nm)0.04部を用いた以外は実施例1と同様の手順・条件で化合物(A)を含む透明樹脂製基板を得た。
【0245】
得られた透明樹脂製基板の片面に、下記組成の樹脂組成物(1)をバーコーターで塗布し、オーブン中70℃で2分間加熱し、溶剤を揮発除去した。この際、乾燥後の厚みが2μmとなるように、バーコーターの塗布条件を調整した。次に、コンベア式露光機を用いて露光(露光量500mJ/cm2,200mW)を行い、樹脂組成物(1)を硬化させ、透明樹脂製基板上に樹脂層を形成した。同様に、透明樹脂製基板のもう一方の面にも樹脂組成物(1)からなる樹脂層を形成し、化合物(A)を含む透明樹脂製基板の両面に樹脂層を有する基材を得た。
【0246】
この基材の分光透過率を測定し、(Ta)、(Tb)、(Xc)および(Xf)を求めた。結果を図5および表15に示す。
【0247】
樹脂組成物(1):トリシクロデカンジメタノールアクリレート 60重量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 40重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 5重量部、メチルエチルケトン(溶剤、固形分濃度(TSC):30%)
【0248】
続いて、実施例1と同様に、得られた基材の片面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計30層)誘電体多層膜(III)を形成し、さらに基材のもう一方の面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計20層)誘電体多層膜(IV)を形成し、厚さ約0.110mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、実施例1と同様に基材屈折率の波長依存性等を考慮した上で、実施例1と同じ設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を図6、7および表15に示す。
【0249】
[実施例3]
実施例3では、両面に樹脂層を有する透明樹脂製基板からなる基材を有し、波長840〜890nm付近に近赤外線選択透過帯域を有する光学フィルター(Y=864nm)を作成した。
実施例1と同様にして透明樹脂製基板を作成したのち、実施例2と同様に、得られた透明樹脂製基板の両面に樹脂組成物(1)からなる樹脂層を形成し、化合物(A)を含む透明樹脂製基板の両面に樹脂層を有する基材を得た。
【0250】
この基材の分光透過率を測定し、(Ta)、(Tb)、(Xc)および(Xf)を求めた。結果を表15に示す。
【0251】
続いて、実施例1と同様に、得られた基材の片面に誘電体多層膜(V)を形成し、さらに基材のもう一方の面に誘電体多層膜(VI)を形成し、厚さ約0.110mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、実施例1と同様に基材屈折率の波長依存性等を考慮した上で、表12に記載の設計パラメーターを用いて行った。
【0252】
【表12】
【0253】
膜構成最適化の結果、実施例3では、誘電体多層膜(V)は、膜厚15〜222nmのシリカ層と膜厚9〜179nmのチタニア層とが交互に積層されてなる、積層数30の多層蒸着膜となり、誘電体多層膜(VI)は、膜厚94〜211nmのシリカ層と膜厚7〜115nmのチタニア層とが交互に積層されてなる、積層数20の多層蒸着膜となった。最適化を行った膜構成の一例を表13に示す。
【0254】
【表13】
【0255】
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を図8図9および表15に示す。
【0256】
[実施例4]
実施例4では、両面に化合物(A)を含む透明樹脂層を有する樹脂製支持体からなる基材を有し、波長790〜830nm付近に近赤外線選択透過帯域を有する光学フィルター(Y=810nm)を作成した。
容器に、表15に示すように、合成例1で得られた樹脂Aおよび塩化メチレンを加えて樹脂濃度が20重量%の溶液を得た。それ以外は実施例1と同様にして樹脂製支持体を作成した。
【0257】
得られた樹脂製支持体の両面に、実施例2と同様に下記組成の樹脂組成物(2)からなる樹脂層を形成し、両面に化合物(A)を含む透明樹脂層を有する樹脂製支持体からなる基材を得た。
【0258】
この基材の分光透過率を測定し、(Ta)、(Tb)、(Xc)および(Xf)を求めた。結果を表15に示す。
【0259】
樹脂組成物(2):トリシクロデカンジメタノールアクリレート 100重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 4重量部、前記表1に記載の化合物(a−16) 0.8重量部、前記表4に記載の化合物(b−3) 0.7重量部、メチルエチルケトン(溶剤、TSC:25%)
【0260】
続いて、実施例1と同様に、得られた基材の片面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計30層)誘電体多層膜(VII)を形成し、さらに基材のもう一方の面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計20層)誘電体多層膜(VIII)を形成し、厚さ約0.110mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、実施例1と同様に基材屈折率の波長依存性等を考慮した上で、実施例1と同じ設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を表15に示す。
【0261】
[実施例5]
実施例5では、片面に化合物(A)を含む透明樹脂層を有するガラス支持体からなる基材を有し、波長790〜830nm付近に近赤外線選択透過帯域を有する光学フィルター(Y=811nm)を作成した。
縦60mm、横60mmの大きさにカットしたガラス支持体「OA−10G(厚み200μm)」(日本電気硝子(株)製)上に下記組成の樹脂組成物(3)をスピンコーターで塗布し、ホットプレート上80℃で2分間加熱し溶剤を揮発除去した。この際、乾燥後の厚みが2μmとなるように、スピンコーターの塗布条件を調整した。次に、コンベア式露光機を用いて露光(露光量500mJ/cm2,200mW)を行い、樹脂組成物(3)を硬化させ、化合物(A)を含む透明樹脂層を有するガラス支持体からなる基材を得た。
【0262】
この基材の分光透過率を測定し、(Ta)、(Tb)、(Xc)および(Xf)を求めた。結果を表15に示す。
【0263】
樹脂組成物(3):トリシクロデカンジメタノールアクリレート 20重量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 80重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 4重量部、前記表1に記載の化合物(a−16) 1.4重量部、前記表4に記載の化合物(b−3) 1.4重量部、メチルエチルケトン(溶剤、TSC:35%)
【0264】
続いて、実施例1と同様に、得られた基材の片面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計30層)誘電体多層膜(IX)を形成し、さらに基材のもう一方の面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計20層)誘電体多層膜(X)を形成し、厚さ約0.210mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、実施例1と同様に基材屈折率の波長依存性を考慮した上で、実施例1と同じ設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を表15に示す。
【0265】
[比較例1]
実施例1において、化合物(A)を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして基材を作成した。続いて、実施例1と同様に、得られた基材の片面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計32層)誘電体多層膜(XI)を形成し、さらに基材のもう一方の面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計20層)誘電体多層膜(XII)を形成し、厚さ約0.106mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、基材屈折率の波長依存性を考慮した上で、表14に記載の設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を図10図11および表15に示す。
【0266】
【表14】
【0267】
[比較例2]
基材として近赤外線吸収ガラス支持体「BS−6(厚み210μm)」(松浪硝子工業(株)製)を用いた。この基材の分光透過率を測定し、(Ta)、(Tb)および(Xc)を求めた。結果を表15に示す。
【0268】
この基材を用いたこと以外は、実施例1と同様に基材の片面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計30層)誘電体多層膜(XIII)を形成し、さらに基材のもう一方の面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計20層)誘電体多層膜(XIV)を形成し、厚さ約0.216mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、基材屈折率の波長依存性を考慮した上で、実施例1と同様の設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を図12図13および表15に示す。
【0269】
[比較例3]
実施例2において、化合物(A)の代わりに下記式(x−1)で表されるシアニン系化合物(ジクロロメタン中での吸収極大波長996nm)を0.05部用いたこと以外は実施例2と同様にして基材を作成した。この基材の分光透過率を測定し、(Ta)、(Tb)、(Xc)および(Xf)を求めた。結果を表15に示す。
【0270】
【化27】
【0271】
続いて、実施例1と同様に、得られた基材の片面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計30層)誘電体多層膜(XV)を形成し、さらに基材のもう一方の面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計20層)誘電体多層膜(XVI)を形成し、厚さ約0.106mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、基材屈折率の波長依存性等を考慮した上で、実施例1と同様の設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を表15に示す。
【0272】
[比較例4]
実施例1において、化合物(A)の代わりに下記式(x−2)で表される化合物(ジクロロメタン中での吸収極大波長550nm)を0.05部用いたこと以外は実施例1と同様にして基材を作成した。この基材の分光透過率を測定し、(Ta)、(Tb)および(Xc)を求めた。結果を表15に示す。
【0273】
【化28】
【0274】
続いて、実施例1と同様に、得られた基材の片面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計30層)誘電体多層膜(XVII)を形成し、さらに基材のもう一方の面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計20層)誘電体多層膜(XVIII)を形成し、厚さ約0.106mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、基材屈折率の波長依存性等を考慮した上で、実施例1と同様の設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を表15に示す。
【0275】
[比較例5]
ガラス支持体「OA−10G(厚み200μm)」(日本電気硝子(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様に基材の片面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計30層)誘電体多層膜(XIX)を形成し、さらに基材のもう一方の面にシリカ(SiO2)層とチタニア(TiO2)層とが交互に積層されてなる(合計20層)誘電体多層膜(XX)を形成し、厚さ約0.206mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、基材屈折率の波長依存性を考慮した上で、実施例1と同様の設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を表15に示す。
【0276】
[実施例6〜17]
樹脂、化合物(A)、溶媒および透明樹脂製基板の乾燥条件を表15に示すように変更した以外は、実施例2と同様にして、基材および光学フィルターを作成した。得られた基材および光学フィルターの光学特性を表15に示す。
【0277】
[実施例18]
実施例18では、両面に樹脂層を有する透明樹脂製基板からなる基材を有し、波長830〜880nm付近に近赤外線選択透過帯域を有する光学フィルター(Y=858nm)を作成した。
実施例3において、化合物(a−16)および(b−3)の代わりに、前記表9に記載の化合物(s−5)(ジクロロメタン中での吸収極大波長770nm)0.03部を用いた以外は、実施例3と同様の手順・条件で化合物(S)を含む透明樹脂製基板の両面に樹脂層を有する基材を得た。
【0278】
この基材の分光透過率を測定し、(Ta)、(Tb)、(Xc)および(Xf)を求めた。結果を表15に示す。
【0279】
続いて、実施例3と同様に、得られた基材の片面に誘電体多層膜(XXI)を形成し、さらに基材のもう一方の面に誘電体多層膜(XXII)を形成し、厚さ約0.106mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、基材屈折率の波長依存性を考慮した上で、実施例3と同様の設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を表15に示す。
【0280】
[実施例19]
実施例19では、両面に樹脂層を有する透明樹脂製基板からなる基材を有し、波長830〜880nm付近に近赤外線選択透過帯域を有する光学フィルター(Y=859nm)を作成した。
実施例18において、化合物(s−5)0.03部に加えて、化合物(A)として、化合物(a−17)0.02部、化合物(b−39)0.05部を用いた以外は実施例18と同様の手順・条件で化合物(S)および化合物(A)を含む透明樹脂製基板を得た。
【0281】
続いて、実施例3と同様に、得られた基材の片面に誘電体多層膜(XXIII)を形成し、さらに基材のもう一方の面に誘電体多層膜(XXIV)を形成し、厚さ約0.110mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、基材屈折率の波長依存性を考慮した上で、実施例3と同様の設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を表15に示す。
【0282】
[実施例20]
実施例20では、両面に樹脂層を有する透明樹脂製基板からなる基材を有し、波長830〜880nm付近に近赤外線選択透過帯域を有する光学フィルター(Y=859nm)を作成した。
実施例3において、化合物(a−16)および(b−3)の代わりに、化合物(S)として前記表9の化合物(s−8)(ジクロロメタン中での吸収極大波長776nm)0.03部、化合物(A)として、化合物(a−16)0.03部、化合物(b−3)0.03部を用いた以外は実施例3と同様の手順・条件で化合物(S)および化合物(A)を含む透明樹脂製基板を得た。
【0283】
続いて、実施例3と同様に、得られた基材の片面に誘電体多層膜(XXV)を形成し、さらに基材のもう一方の面に誘電体多層膜(XXVI)を形成し、厚さ約0.110mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、基材屈折率の波長依存性を考慮した上で、実施例3と同様の設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を表15に示す。
【0284】
[実施例21]
実施例21では、両面に樹脂層を有する透明樹脂製基板からなる基材を有し、波長830〜880nm付近に近赤外線選択透過帯域を有する光学フィルター(Y=860nm)を作成した。
実施例3において、化合物(a−16)および(b−3)の代わりに、化合物(S)として前記表9の化合物(s−8)0.03部、化合物(A)として、化合物(a−22)0.03部、化合物(b−16)0.04部を用いた以外は実施例3と同様の手順・条件で化合物(S)および化合物(A)を含む透明樹脂製基板を得た。
【0285】
続いて、実施例3と同様に、得られた基材の片面に誘電体多層膜(XXVII)を形成し、さらに基材のもう一方の面に誘電体多層膜(XXVIII)を形成し、厚さ約0.110mmの光学フィルターを得た。誘電体多層膜の設計は、基材屈折率の波長依存性を考慮した上で、実施例3と同様の設計パラメーターを用いて行った。
この光学フィルターの分光透過率および反射率を測定し、各波長領域における光学特性を評価した。結果を表15に示す。
【0286】
実施例および比較例で適用した基材の構成、各種化合物などは下記の通りである。
【0287】
<基材の形態>
・形態(1):化合物(Z)を含む透明樹脂製基板
・形態(2):化合物(Z)を含む透明樹脂製基板の両面に樹脂層を有する
・形態(3):樹脂製支持体の両面に化合物(Z)を含む透明樹脂層を有する
・形態(4):ガラス支持体の片方の面に化合物(Z)を含む透明樹脂層を有する
・形態(5):化合物(Z)を含まない樹脂製支持体(比較例)
・形態(6):近赤外線吸収ガラス支持体(比較例)
・形態(7):その他の色素(X)を含む樹脂製支持体の両面に樹脂層を有する(比較例)
・形態(8):その他の色素(X)を含む樹脂製支持体(比較例)
・形態(9):ガラス支持体(比較例)
【0288】
<透明樹脂>
・樹脂A:環状オレフィン系樹脂(樹脂合成例1)
・樹脂B:芳香族ポリエーテル系樹脂(樹脂合成例2)
・樹脂C:ポリイミド系樹脂(樹脂合成例3)
・樹脂D:フルオレンポリカーボネート系樹脂(樹脂合成例4)
・樹脂E:フルオレンポリエステル系樹脂(樹脂合成例5)
・樹脂F:フッ素化ポリエーテルケトン(樹脂合成例6)
・樹脂G:環状オレフィン系樹脂「ゼオノア 1420R」(日本ゼオン(株)製)
・樹脂H:環状オレフィン系樹脂「APEL #6015」(三井化学(株)製)
・樹脂I:ポリカーボネート系樹脂「ピュアエース」(帝人(株)製)
・樹脂J:ポリエーテルサルホン系樹脂「スミライト FS−1300」(住友ベークライト(株)製)
・樹脂K:耐熱アクリル系樹脂「アクリビュア」((株)日本触媒製)
【0289】
<ガラス支持体>
・ガラス支持体(1): 縦60mm、横60mmの大きさにカットした透明ガラス支持体「OA−10G(厚み200μm)」(日本電気硝子(株)製)
・ガラス支持体(2): 縦60mm、横60mmの大きさにカットした近赤外線吸収ガラス支持体「BS−6(厚み210μm)」(松浪硝子工業(株)製)
【0290】
≪化合物(A)≫
・化合物(a−16):前記表1に記載の化合物(a−16)(ジクロロメタン中での吸収極大波長698nm)
・化合物(a−17):前記表1に記載の化合物(a−17)(ジクロロメタン中での吸収極大波長703nm)
・化合物(a−22):前記表2に記載の化合物(a−22)(ジクロロメタン中での吸収極大波長670nm)
・化合物(b−3):前記表4に記載の化合物(b−3)(ジクロロメタン中での吸収極大波長733nm)
・化合物(b−16):前記表4に記載の化合物(b−16)(ジクロロメタン中での吸収極大波長688nm)
・化合物(b−39):前記表6に記載の化合物(b−39)(ジクロロメタン中での吸収極大波長736nm)
【0291】
≪化合物(S)≫
・化合物(s−5):前記表9に記載の化合物(s−5)(ジクロロメタン中での吸収極大波長770nm)
・化合物(s−8):前記表9に記載の化合物(s−8)(ジクロロメタン中での吸収極大波長776nm)
【0292】
≪その他の色素(X)≫
・その他の色素(x−1):前記式(x−1)で表されるシアニン系化合物(ジクロロメタン中での吸収極大波長996nm)
・その他色素(x−2):前記式(x−2)で表される化合物(ジクロロメタン中での吸収極大波長550nm)
【0293】
<溶媒>
・溶媒(1):塩化メチレン
・溶媒(2):N,N−ジメチルアセトアミド
・溶媒(3):酢酸エチル/トルエン(重量比:5/5)
・溶媒(4):シクロヘキサン/キシレン(重量比:7/3)
・溶媒(5):シクロヘキサン/塩化メチレン(重量比:99/1)
・溶媒(6):N−メチル−2−ピロリドン
【0294】
<透明樹脂製基板および樹脂製支持体の乾燥条件>
表15における、実施例および比較例の透明樹脂製基板および樹脂製支持体の乾燥条件は以下の通りである。なお、減圧乾燥前に、塗膜をガラス板から剥離した。
・条件(1):20℃/8hr(時間)→減圧下 100℃/8hr
・条件(2):60℃/8hr→80℃/8hr→減圧下 140℃/8hr
・条件(3):60℃/8hr→80℃/8hr→減圧下 100℃/24hr
・条件(4):40℃/4hr→60℃/4hr→減圧下 100℃/8hr
【0295】
<樹脂層形成用組成物>
表15の実施例における、樹脂層を形成する樹脂組成物は、以下の通りである。
・樹脂組成物(1):トリシクロデカンジメタノールアクリレート 60重量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 40重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 5重量部、メチルエチルケトン(溶剤、TSC:30%)
・樹脂組成物(2):トリシクロデカンジメタノールアクリレート 100重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 4重量部、前記表1に記載の化合物(a−16) 0.8重量部、前記表4に記載の化合物(b−3) 0.7重量部、メチルエチルケトン(溶剤、TSC:25%)
・樹脂組成物(3):トリシクロデカンジメタノールアクリレート 20重量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 80重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 4重量部、前記表1に記載の化合物(a−16) 1.4重量部、前記表4に記載の化合物(b−3) 1.4重量部、メチルエチルケトン(溶剤、TSC:35%)
【0296】
【表15】
【産業上の利用可能性】
【0297】
本発明の光学フィルターは、デジタルスチルカメラ、スマートフォン用カメラ、携帯電話用カメラ、デジタルビデオカメラ、ウェアラブルデバイス用カメラ、PCカメラ、監視カメラ、自動車用カメラ、暗視カメラ、モーションキャプチャー、レーザー距離計、バーチャル試着、ナンバープレート認識装置、テレビ、カーナビゲーション、携帯情報端末、パソコン、ビデオゲーム機、携帯ゲーム機、指紋認証システム、デジタルミュージックプレーヤー等に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【0298】
1:光学フィルターまたは基材(i)
2:分光光度計
3:光
4:反射ミラー
図1
図2
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図13