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JP7500950B2 - Infrared pass filter, filter for solid-state image sensor, and solid-state image sensor - Google Patents
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JP7500950B2 - Infrared pass filter, filter for solid-state image sensor, and solid-state image sensor - Google Patents

Infrared pass filter, filter for solid-state image sensor, and solid-state image sensor Download PDF

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Description

本発明は、赤外パスフィルター、及びそれを備える固体撮像素子用フィルター、並びにそれらを備える固体撮像素子に関する. The present invention relates to an infrared pass filter, a filter for a solid-state imaging device that includes the same, and a solid-state imaging device that includes the same.

CMOSイメージセンサーやCCDイメージセンサーなどの固体撮像素子は、光の強度を電気信号に変換する光電変換素子を備える。光電変換素子の上方に、各画素に対応するように各色用のカラーフィルターが設けられ、カラーフィルターの上方には、各画素に対応してマイクロレンズが設けられており、マイクロレンズによって集光された光が、カラーフィルターによって着色され、光電変換素子へ入射するように構成されている。 Solid-state imaging devices such as CMOS image sensors and CCD image sensors have photoelectric conversion elements that convert the intensity of light into an electrical signal. Above the photoelectric conversion elements, color filters for each color are provided to correspond to each pixel, and above the color filters, microlenses are provided to correspond to each pixel, so that the light collected by the microlenses is colored by the color filters and enters the photoelectric conversion elements.

可視光画像だけではなく赤外光画像を撮像する固体撮像素子は、複数の光電変換素子の上に各色用のカラーフィルターと、赤外用の光電変換素子上に赤外パスフィルターを備える(例えば、特許文献1参照)。 A solid-state imaging element that captures not only visible light images but also infrared light images has color filters for each color on multiple photoelectric conversion elements, and an infrared pass filter on the infrared photoelectric conversion element (see, for example, Patent Document 1).

赤外パスフィルターは、赤外用の光電変換素子が検出し得る可視光を遮蔽して、赤外用の光電変換素子による赤外光の検出精度を高める。赤外パスフィルターの構成材料は、例えば、ビスベンゾフラノン系顔料、アゾメチン系顔料、ペリレン系顔料、アゾ系染料などの黒色色材である(例えば、特許文献2、3参照)。 The infrared pass filter blocks visible light that can be detected by the infrared photoelectric conversion element, thereby improving the detection accuracy of the infrared light by the infrared photoelectric conversion element. The constituent material of the infrared pass filter is, for example, a black coloring material such as a bisbenzofuranone pigment, an azomethine pigment, a perylene pigment, or an azo dye (see, for example, Patent Documents 2 and 3).

赤外光の検出を可能にした固体撮像素子の適用範囲の可能性は、可視光を検出する固体撮像素子の適用範囲に限られず、それ以外の様々な用途に及んでいる。従って、赤外パスフィルターの耐久性、ひいては、固体撮像素子の耐久性を高める技術は、様々な状況下での監視や分析用に向けた固体撮像素子の普及を格段に促進し得る。 The possible range of applications of solid-state imaging elements that enable the detection of infrared light is not limited to the range of applications of solid-state imaging elements that detect visible light, but extends to a variety of other uses. Therefore, technology that increases the durability of infrared pass filters, and ultimately the durability of solid-state imaging elements, could significantly promote the widespread use of solid-state imaging elements for monitoring and analysis under a variety of conditions.

特開2008-91535号公報JP 2008-91535 A 特開2016-177273号公報JP 2016-177273 A 特開2018-119077号公報JP 2018-119077 A

一方、赤外パスフィルターの構成材料は、光電変換素子などの構成材料と比べて耐熱性や耐光性などの耐久性が高い材料とは言いがたい。また、前記従来技術に記載の赤外パスフィルターは可視光を十分に遮光するためにいくつかの着色剤を混ぜている。混ぜている着色剤の内一つでも耐久性が低い着色剤があると赤外パスフィルターとしては耐久性が低いものとなる。様々な状況下での監視や分析に向けた固体撮像素子の普及を格段に促進し得るためには、赤外パスフィルターの赤外光の検出精度、ひいては、固体撮像素子の可視光と赤外光の分光検出精度を高める必要がある。 On the other hand, the materials that make up infrared pass filters are not as durable as those that make up photoelectric conversion elements, such as in terms of heat resistance and light resistance. In addition, the infrared pass filters described in the above-mentioned prior art contain several colorants in order to sufficiently block visible light. If even one of the colorants contained in the filter has low durability, the infrared pass filter will have low durability. In order to significantly promote the use of solid-state imaging elements for monitoring and analysis under various conditions, it is necessary to improve the infrared light detection accuracy of infrared pass filters, and ultimately the spectral detection accuracy of visible light and infrared light of solid-state imaging elements.

本発明の目的は、可視光画像だけではなく赤外光画像を撮像する固体撮像素子の耐久性を向上する赤外パスフィルター、およびそれを備える固体撮像素子用フィルター、並びに該固体撮像素子用フィルターを備える固体撮像素子を提供することである。 The object of the present invention is to provide an infrared pass filter that improves the durability of a solid-state imaging element that captures not only visible light images but also infrared light images, a filter for a solid-state imaging element that includes the infrared pass filter, and a solid-state imaging element that includes the filter for a solid-state imaging element.

上記課題を解決するための本発明の赤外パスフィルターは、可視領域の光を遮断し、近赤外領域の光を透過する光学フィルターであって、平均粒径50~300nmのペリレン顔料を40~70重量%含有する赤外パスフィルターである。 The infrared pass filter of the present invention, which is intended to solve the above problems, is an optical filter that blocks light in the visible region and transmits light in the near-infrared region, and contains 40 to 70% by weight of a perylene pigment with an average particle size of 50 to 300 nm.

上記赤外パスフィルターは、可視領域および近赤外領域の一部である波長400~800nmの光の平均透過率が30%以下であり、近赤外領域の波長900~1000nmの光の平均透過率が70%以上であることが好ましい。 The infrared pass filter preferably has an average transmittance of 30% or less for light with wavelengths of 400 to 800 nm, which is part of the visible region and near-infrared region, and an average transmittance of 70% or more for light with wavelengths of 900 to 1000 nm in the near-infrared region.

上記赤外パスフィルターにおいては、アクリル重合体を含有することが好ましい。アクリル重合体を含有することによって、耐久性の高い赤外パスフィルターを提供する可能性を高めることができる。 The infrared pass filter preferably contains an acrylic polymer. By containing an acrylic polymer, it is possible to increase the possibility of providing an infrared pass filter with high durability.

上記課題を解決するための本発明の固体撮像素子用フィルターは、光電変換素子に対して光の入射側の位置に、複数の各色用のカラーフィルターと、上記の本発明の赤外パスフィルターと、を備える。 The solid-state imaging device filter of the present invention, which solves the above problem, includes color filters for multiple colors and the above-mentioned infrared pass filter of the present invention, positioned on the light incident side of the photoelectric conversion element.

上記固体撮像素子用フィルターは、上記複数の各色用のカラーフィルター及び上記赤外パスフィルターよりもさらに光の入射側の位置に、赤外カットフィルターを備えることが好ましい。 It is preferable that the solid-state imaging device filter includes an infrared cut filter located on the light incidence side further than the color filters for each of the plurality of colors and the infrared pass filter.

上記赤外カットフィルターは、平面視で上記赤外パスフィルターに重なる位置に貫通孔を備える。 The infrared cut filter has a through hole at a position overlapping the infrared pass filter in a plan view.

上記固体撮像素子用フィルターは、上記複数の各色用のカラーフィルター及び上記赤外パスフィルターよりもさらに光の入射側の位置に、上記赤外パスフィルターを酸化する酸化源の透過を抑えるバリア層を備え、バリア層の酸素透過率は5.0cc/m2/day/atom以下であることが好ましい。このようなバリア層を備えることによって、耐久性の高い固体撮像素子用フィルターを提供する可能性を高めることができる。 The solid-state imaging device filter preferably includes a barrier layer for suppressing the transmission of an oxidation source that oxidizes the infrared pass filter at a position on the light incident side further than the color filters for each of the plurality of colors and the infrared pass filter, and the oxygen permeability of the barrier layer is preferably 5.0 cc/ m2 /day/atom or less. By including such a barrier layer, it is possible to increase the possibility of providing a solid-state imaging device filter with high durability.

上記課題を解決するための本発明の固体撮像素子は、複数の光電変換素子と、上記本発明の固体撮像素子用フィルターと、を備える。 To solve the above problem, the solid-state imaging device of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion elements and the above-described filter for the solid-state imaging device of the present invention.

本発明によれば、固体撮像素子の耐久性を向上させる赤外パスフィルター、およびそれを備える固体撮像素子用フィルター、並びに該固体撮像素子用フィルターを備える固体撮像素子を提供できる。 The present invention provides an infrared pass filter that improves the durability of a solid-state imaging device, a filter for a solid-state imaging device that includes the infrared pass filter, and a solid-state imaging device that includes the filter for a solid-state imaging device.

本発明の固体撮像素子の一実施形態の、X-Y平面内の一単位を、Z方向に各構成要素に分解して例示する概略斜視図である。1 is a schematic perspective view illustrating one embodiment of a solid-state imaging device of the present invention, in which one unit in an XY plane is disassembled into components in the Z direction.

図1を参照して、本発明の赤外カットフィルター、固体撮像素子用フィルター、および固体撮像素子における一実施形態を説明する。図1は、実際には積層され一体化した固体撮像素子のX-Y平面内の一単位を、Z方向に各構成要素に分解して例示する概略斜視図である。なお、本実施形態において、赤外光とは800nm以上~1mm以下の範囲に含まれる波長を有した光を意味し、近赤外光とは赤外光のなかで特に800nm以上1100nm以下の範囲に含まれる波長を有した光を意味する。 With reference to Figure 1, an embodiment of the infrared cut filter, filter for solid-state imaging device, and solid-state imaging device of the present invention will be described. Figure 1 is a schematic perspective view illustrating an example of one unit in the X-Y plane of a solid-state imaging device that is actually stacked and integrated, broken down into each component in the Z direction. Note that in this embodiment, infrared light means light having a wavelength in the range of 800 nm or more and 1 mm or less, and near-infrared light means infrared light having a wavelength in the range of 800 nm or more and 1100 nm or less.

[固体撮像素子]
図1で示すように、固体撮像素子(一単位)10は、固体撮像素子用フィルター10F、および、複数の光電変換素子11からなる。複数の光電変換素子11は、赤色用光電変換素子11R、緑色用光電変換素子11G、青色用光電変換素子11B、および、赤外光用光電変換素子11Pからなる。赤外光用光電変換素子11Pは、赤外光の強度を電気信号に変換する。
[Solid-state imaging element]
1, a solid-state imaging device (one unit) 10 is composed of a solid-state imaging device filter 10F and a plurality of photoelectric conversion elements 11. The plurality of photoelectric conversion elements 11 are composed of a red photoelectric conversion element 11R, a green photoelectric conversion element 11G, a blue photoelectric conversion element 11B, and an infrared light photoelectric conversion element 11P. The infrared light photoelectric conversion element 11P converts the intensity of infrared light into an electrical signal.

<固体撮像素子用フィルター>
本発明の固体撮像素子用フィルターは、複数の可視光用のカラーフィルター12R、12G、12B、及び本発明の赤外パスフィルター12Pを備え、複数の可視光用のマイクロレンズ15R、15G、15B、赤外光用マイクロレンズ15Pを備える。また、赤外カットフィルター13を備えることが好ましく、バリア層14を備えることがさらに好ましい。図1の固体撮像素子用フィルター10Fは、これらすべての構成要素を備える形態を示している。
以下、固体撮像素子用フィルター10Fを構成する各要素について説明する。
<Filters for solid-state imaging devices>
The filter for solid-state imaging devices of the present invention includes a plurality of color filters 12R, 12G, and 12B for visible light, an infrared pass filter 12P of the present invention, a plurality of microlenses 15R, 15G, and 15B for visible light, and a microlens 15P for infrared light. It is also preferable to include an infrared cut filter 13, and it is more preferable to include a barrier layer 14. The filter for solid-state imaging devices 10F of FIG. 1 shows a form including all of these components.
Hereinafter, each element constituting the solid-state imaging device filter 10F will be described.

(カラーフィルター)
可視光用のカラーフィルターは、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および、青色用フィルター12Bから構成される。赤色用フィルター12Rは、赤色用光電変換素子11Rに対して光の入射側に、緑色用フィルター12Gは、緑色用光電変換素子11Gに対して光の入射側に、青色用フィルター12Bは、青色用光電変換素子11Bに対して光の入射側に、それぞれ平面視で重なる位置にある。
(Color filter)
The color filters for visible light are composed of a red filter 12R, a green filter 12G, and a blue filter 12B. The red filter 12R is located on the light incident side of the red photoelectric conversion element 11R, the green filter 12G is located on the light incident side of the green photoelectric conversion element 11G, and the blue filter 12B is located on the light incident side of the blue photoelectric conversion element 11B, so as to overlap each other in a plan view.

各色用フィルター12R,12G,12Bは、着色感光性樹脂を含む塗膜の形成、および、フォトリソグラフィー法を用いた塗膜のパターニングによって形成される。まず赤色用感光性樹脂を含む塗膜が、赤色用感光性樹脂を含む塗布液の塗布、および、塗膜の乾燥によって形成される。次に赤色用フィルター12Rは、前記塗膜に対し、赤色用フィルター12Rの領域に相当する露光、および、現像を経て形成される。なお、緑色用フィルター12G、および、青色用フィルター12Bも、順次赤色用フィルター12Rと同様の方法によって形成される。 Each color filter 12R, 12G, 12B is formed by forming a coating film containing a colored photosensitive resin and patterning the coating film using a photolithography method. First, a coating film containing a red photosensitive resin is formed by applying a coating liquid containing a red photosensitive resin and drying the coating film. Next, the red filter 12R is formed by exposing the coating film to an area corresponding to the red filter 12R and developing it. The green filter 12G and the blue filter 12B are also formed in sequence by the same method as the red filter 12R.

赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および、青色用フィルター12Bの着色組成物に含有される顔料としては、有機または無機の顔料を、単独でまたは2種類以上混合して用いることができる。顔料は、発色性が高く、且つ耐熱性の高い顔料、特に耐熱分解性の高い顔料が好ましく、通常は有機顔料が用いられる。使用することができる顔料としては、フタロシアニン系、アゾ系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、アンサンスロン系、インダンスロン系、ペリレン系、チオインジゴ系、イソインドリン系、キノフタロン系、ジケトピロロピロール系などの有機顔料が挙げられる。
以下に、着色組成物に使用可能な有機顔料の具体例を、カラーインデックス番号で示す。
As the pigment contained in the coloring composition of the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B, an organic or inorganic pigment can be used alone or in a mixture of two or more kinds. The pigment is preferably a pigment having high color development and high heat resistance, particularly a pigment having high thermal decomposition resistance, and an organic pigment is usually used. Examples of the pigment that can be used include organic pigments such as phthalocyanine-based, azo-based, anthraquinone-based, quinacridone-based, dioxazine-based, anthanthrone-based, indanthrone-based, perylene-based, thioindigo-based, isoindoline-based, quinophthalone-based, and diketopyrrolopyrrole-based pigments.
Specific examples of organic pigments that can be used in the coloring composition are shown below by color index numbers.

青色用フィルターの青色着色組成物に用いられる青色色素としては、例えばC.I.Pigment Blue15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、81等の顔料が挙げられ、中でもC.I.Pigment Blue15:6が好ましい。調色用の紫色色素としては、例えばC.I.Pigment Violet1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等の顔料が挙げられ、中でもC.I.Pigment Violet23が好ましい。 Blue pigments used in the blue coloring composition of the blue filter include, for example, pigments such as C.I. Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 64, and 81, with C.I. Pigment Blue 15:6 being preferred. Purple pigments for toning include, for example, pigments such as C.I. Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, and 50, with C.I. Pigment Violet 23 being preferred.

赤色着色組成物は、例えばC.I.Pigment Red 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、246、254、255、264、272、C.I.Pigment Orange36、43、51、55、59、61、71、73等の赤色顔料、および必要に応じ調色用として、後述の黄色色素を用いて得られる組成物である。 Red coloring compositions include, for example, C.I. Pigment Red 7, 9, 14, 41, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 81:1, 81:2, 81:3, 97, 122, 123, 146, 149, 168, 177, 178, 180, 184, 185, 187, 192, 200, 202, 208, 210, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 246, 254, 255, 264, 272, C.I. This composition is obtained by using red pigments such as Pigment Orange 36, 43, 51, 55, 59, 61, 71, and 73, and, if necessary, a yellow pigment described below for color matching.

また、緑色着色組成物は、例えばC.I.Pigment Green 7、10、36、37、58、59等の緑色顔料、および必要に応じ調色用として後述の黄色色素を用いて得られる組成物である。 The green coloring composition is a composition obtained by using a green pigment such as C.I. Pigment Green 7, 10, 36, 37, 58, or 59, and, if necessary, a yellow pigment as described below for color adjustment.

調色用の黄色色素としては、C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、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、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、138、139、147、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、198、199、213、214等の顔料が挙げられ、中でもC.I.Pigment Yellow13、150、185が好ましい。 Yellow pigments for color mixing include C.I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 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, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 1 20, 123, 126, 127, 128, 129, 138, 139, 147, 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, 198, 199, 213, 214 and other pigments are listed, and among them, C.I. Pigment Yellow 13, 150, 185 are preferred.

(赤外パスフィルター)
固体撮像素子用フィルター10Fは、赤外光用光電変換素子11Pに対して光の入射側に赤外パスフィルター12Pを備える。赤外パスフィルター12Pは、赤外光用光電変換素子11Pが検出し得る可視光をカットする。それによって、赤外光用光電変換素子11Pによる赤外光の検出精度が高められる。赤外光用光電変換素子11Pが検出し得る赤外光は、800nm以上1100nm以下の波長を有する近赤外光である。
(Infrared pass filter)
The solid-state imaging device filter 10F includes an infrared pass filter 12P on the light incident side of the infrared light photoelectric conversion element 11P. The infrared pass filter 12P cuts visible light that can be detected by the infrared light photoelectric conversion element 11P. This improves the detection accuracy of infrared light by the infrared light photoelectric conversion element 11P. The infrared light that can be detected by the infrared light photoelectric conversion element 11P is near-infrared light having a wavelength of 800 nm or more and 1100 nm or less.

前記のように、赤外パスフィルター12Pは、可視領域の光を遮断し、近赤外領域の光を透過する光学フィルターであり、構成材料は、黒色顔料と、透明樹脂とを含む。黒色顔料は、単一で黒色を有するペリレン顔料が好ましい。例えばアゾ系やメチン系などの黒色色材は、熱と光に対する耐久性が低く、2種以上の色材によって黒色を有する混合物の場合、含有する色素のうち一つでも耐久性が低い顔料があると赤外パスフィルターとしては耐久性が低いものとなってしまう。また、可視領域の波長400~800nmの光の平均透過率が30%より高くなり、可視領域の光を遮断できなくなるため、赤外光用光電変換素子11Pがノイズとなる可視光も検出してしまい、検出精度の低い固体撮像素子となってしまう。 As described above, the infrared pass filter 12P is an optical filter that blocks light in the visible region and transmits light in the near-infrared region, and its constituent materials include a black pigment and a transparent resin. The black pigment is preferably a perylene pigment that has a single black color. For example, black colorants such as azo-based and methine-based materials have low durability against heat and light, and in the case of a mixture that has a black color due to two or more colorants, if even one of the pigments contained has low durability, the infrared pass filter will have low durability. In addition, the average transmittance of light in the visible region with wavelengths of 400 to 800 nm becomes higher than 30%, and it becomes impossible to block light in the visible region, so that the infrared light photoelectric conversion element 11P detects visible light that becomes noise, resulting in a solid-state imaging element with low detection accuracy.

本発明の赤外パスフィルター12Pに含有するペリレン顔料の平均粒径は50~300nmであり、より好ましくは50~100nmである。平均粒径が50nmより小さいと顔料の表面積が大きくなるため、熱や光のエネルギーを吸収して、顔料自体が分解しやすくなり、耐久性が低いものとなってしまう。また、平均粒径が300nmより大きいと赤外パスフィルターの膜の表面の凹凸が大きくなるため、表面の凹凸で入射光が反射、散乱しやすくなり、赤外光用光電変換素子11Pが検出し得る赤外光が減り、検出精度の低い固体撮像素子となってしまう。 The average particle size of the perylene pigment contained in the infrared pass filter 12P of the present invention is 50 to 300 nm, and more preferably 50 to 100 nm. If the average particle size is smaller than 50 nm, the surface area of the pigment will be large, and the pigment itself will be prone to decomposition due to the absorption of heat and light energy, resulting in low durability. Furthermore, if the average particle size is larger than 300 nm, the surface irregularities of the infrared pass filter film will be large, and the incident light will be easily reflected and scattered by the surface irregularities, reducing the amount of infrared light that can be detected by the infrared light photoelectric conversion element 11P, resulting in a solid-state imaging element with low detection accuracy.

顔料の平均粒径は、顔料分散体(ミルベース)中の顔料粒子の平均粒径(D50)の数値を意味する。具体的には、動的光散乱法で測定したものであり、例えば日機装株式会社の「Nanotrac UPA-EX150」で測定される平均粒径である。 The average particle size of the pigment refers to the numerical value of the average particle size (D50) of the pigment particles in the pigment dispersion (mill base). Specifically, it is measured by the dynamic light scattering method, for example, the average particle size measured with Nikkiso Co., Ltd.'s "Nanotrac UPA-EX150."

本発明の赤外パスフィルター12Pは、ペリレン顔料を40~70重量%含有している。ペリレン顔料の含有量が40重量%より少ないと可視領域の光を遮断できなくなるため、赤外光用光電変換素子11Pにノイズとなる可視光も検出してしまい、検出精度の低い固体撮像素子となってしまう。また、ペリレン顔料の含有量が70重量%より多いと顔料以外の含有物が少なくなるため、塗膜形成の際にひび割れや表面凹凸などが発生しやすくなり、均一な膜に形成できなくなってしまう。 The infrared pass filter 12P of the present invention contains 40 to 70% by weight of perylene pigment. If the perylene pigment content is less than 40% by weight, it will not be possible to block light in the visible range, and the infrared light photoelectric conversion element 11P will also detect visible light that becomes noise, resulting in a solid-state imaging element with low detection accuracy. Furthermore, if the perylene pigment content is more than 70% by weight, the content of other substances besides the pigment will be reduced, making it more likely that cracks and surface irregularities will occur during coating formation, making it impossible to form a uniform film.

赤外パスフィルター12Pの透過スペクトルは、波長400~800nmの光の平均透過率が30%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。波長400~800nmの光の平均透過率が30%より高いと、可視領域の光を遮断できなくなるため、赤外光用光電変換素子11Pがノイズとなる可視光も検出してしまい、検出精度の低い固体撮像素子となってしまう。また、近赤外領域900~1000nmの光の平均透過率が70%以上となることが好ましく、80%以上となることがより好ましい。近赤外領域900~1000nmの光の平均透過率が70%より低いと、赤外パスフィルターを透過する近赤外光が少なくなるため、検出精度の低い固体撮像素子となってしまう。 The transmission spectrum of the infrared pass filter 12P is preferably such that the average transmittance of light with wavelengths of 400 to 800 nm is 30% or less, and more preferably 10% or less. If the average transmittance of light with wavelengths of 400 to 800 nm is higher than 30%, light in the visible region cannot be blocked, and the infrared light photoelectric conversion element 11P detects visible light that becomes noise, resulting in a solid-state imaging element with low detection accuracy. In addition, the average transmittance of light in the near-infrared region of 900 to 1000 nm is preferably 70% or more, and more preferably 80% or more. If the average transmittance of light in the near-infrared region of 900 to 1000 nm is lower than 70%, less near-infrared light passes through the infrared pass filter, resulting in a solid-state imaging element with low detection accuracy.

850nmの波長を有する近赤外光、および、940nmの波長を有する近赤外光は、大気中に含まれる水蒸気によって吸収され、取り除かれる。赤外用光電変換素子11Pは、これら850nmの波長を有する近赤外光、および、940nmの波長を有する近赤外光の少なくとも一方を検出対象とする。 Near-infrared light having a wavelength of 850 nm and near-infrared light having a wavelength of 940 nm are absorbed and removed by water vapor contained in the atmosphere. The infrared photoelectric conversion element 11P detects at least one of the near-infrared light having a wavelength of 850 nm and the near-infrared light having a wavelength of 940 nm.

特に、太陽光スペクトルは、940nm付近に水蒸気の吸収を起因とする吸収帯を有しているためスペクトル強度が低下するという特徴がある。従って、940nmの波長を有する近赤外光は、固体撮像素子を屋外及び日中に使用する際には、外乱光となる太陽光の影響を受けにくくなる。従って、使用する光源の中心波長を940nmにすれば、ノイズの少ない固体撮像素子の提供が可能となる。そこで、赤外用光電変換素子11Pは、940nmの波長を有する近赤外光を検出対象とすることが好ましい。 In particular, the sunlight spectrum has an absorption band around 940 nm caused by the absorption of water vapor, which reduces the spectral intensity. Therefore, when the solid-state imaging element is used outdoors or during the day, near-infrared light with a wavelength of 940 nm is less susceptible to the influence of sunlight, which is disturbing light. Therefore, if the central wavelength of the light source used is set to 940 nm, it is possible to provide a solid-state imaging element with less noise. Therefore, it is preferable that the infrared photoelectric conversion element 11P detects near-infrared light with a wavelength of 940 nm.

赤外パスフィルター12Pを形成するバインダー樹脂は耐久性に優れたアクリル重合体が好ましい。アクリル重合体は、アクリル酸またはメタクリル酸を含むモノマーが重合した高分子化合物である。アクリル酸を含むモノマーがアクリレートであり、メタクリル酸を含むモノマーがメタクリレートである。なお、アクリル重合体は、上述したアクリルモノマー以外のモノマーを含んでもよい。 The binder resin forming the infrared pass filter 12P is preferably an acrylic polymer, which has excellent durability. The acrylic polymer is a polymer compound formed by polymerizing a monomer containing acrylic acid or methacrylic acid. The monomer containing acrylic acid is an acrylate, and the monomer containing methacrylic acid is a methacrylate. The acrylic polymer may contain a monomer other than the acrylic monomers described above.

上述したアクリルモノマー以外のモノマーは、例えば、スチレン系モノマー、(メタ)アクリルモノマー、ビニルエステル系モノマー、ビニルエーテル系モノマー、ハロゲン元素含有ビニル系モノマー、および、ジエン系モノマーなどであってよい。スチレン系モノマーは、例えば、スチレン、α‐メチルスチレン、p‐メチルスチレン、m‐メチルスチレン、p‐メトキシスチレン、p‐ヒドロキシスチレン、p‐アセトキシスチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、フェニルスチレン、および、ベンジルスチレンなどであってよい。 The monomers other than the above-mentioned acrylic monomers may be, for example, styrene-based monomers, (meth)acrylic monomers, vinyl ester-based monomers, vinyl ether-based monomers, halogen-containing vinyl-based monomers, and diene-based monomers. The styrene-based monomers may be, for example, styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methoxystyrene, p-hydroxystyrene, p-acetoxystyrene, vinyltoluene, ethylstyrene, phenylstyrene, and benzylstyrene.

(メタ)アクリルモノマーは、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2‐エチルヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、および、2‐エチルヘキシルメタクリレートなどであってよい。ビニルエステル系モノマーは、例えば、酢酸ビニルなどであってよい。ビニルエーテル系モノマーは、例えば、ビニルメチルエーテルなどであってよい。ハロゲン元素含有ビニル系モノマーは、例えば、塩化ビニルなどであってよい。ジエン系モノマー
は、例えば、ブタジエン、および、イソブチレンなどであってよい。アクリル重合体は、上述したアクリルモノマー以外のモノマーを1種のみ含んでいてもよいし、2種以上を含んでいてもよい。
The (meth)acrylic monomer may be, for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, and 2-ethylhexyl methacrylate. The vinyl ester monomer may be, for example, vinyl acetate. The vinyl ether monomer may be, for example, vinyl methyl ether. The halogen-containing vinyl monomer may be, for example, vinyl chloride. The diene monomer may be, for example, butadiene and isobutylene. The acrylic polymer may contain only one type of monomer other than the above-mentioned acrylic monomer, or may contain two or more types.

また、アクリル重合体は、アクリル重合体が有する極性を調整するためのモノマーを含有してもよい。極性を調整するためのモノマーは、酸基または水酸基をアクリル重合体に付加する。こうしたモノマーは、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、マレイン酸ハーフエステル、アクリル酸-2ヒドロキシエチル、および、(メタ)アクリル酸-4‐ヒドロキシフェニルなどであってよい。 The acrylic polymer may also contain a monomer for adjusting the polarity of the acrylic polymer. The monomer for adjusting the polarity adds an acid group or a hydroxyl group to the acrylic polymer. Such a monomer may be, for example, acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, maleic acid half ester, 2-hydroxyethyl acrylate, and 4-hydroxyphenyl (meth)acrylate.

また、アクリル重合体が、2種以上のアクリルモノマーが重合された共重合体である場合には、アクリル重合体は、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、および、グラフト共重合体のいずれの構造を有していてもよい。アクリル重合体の構造がランダム共重合体であれば、製造工程が容易である。そのため、ランダム共重合体は、他の共重合体よりも好ましい。 When the acrylic polymer is a copolymer in which two or more kinds of acrylic monomers are polymerized, the acrylic polymer may have any of the following structures: random copolymer, alternating copolymer, block copolymer, and graft copolymer. If the acrylic polymer has a random copolymer structure, the manufacturing process is easy. Therefore, random copolymers are more preferable than other copolymers.

アクリル重合体を得るための重合方法は、例えば、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、リビングラジカル重合、リビングカチオン重合、および、リビングアニオン重合などであってよい。アクリル重合体を得るための重合方法には、工業的に生産が容易なことから、ラジカル重合が選択されることが好ましい。ラジカル重合は、溶液重合法、乳化重合法、塊状重合法、および、懸濁重合法などであってよい。ラジカル重合には、溶液重合法を用いることが好ましい。溶液重合法を用いることによって、アクリル重合体における分子量の制御が容易である。さらに、アクリルモノマーの重合後にアクリル重合体を含む溶液を溶液の状態のまま固体撮像素子用フィルターの製造に使用することができる。 The polymerization method for obtaining the acrylic polymer may be, for example, radical polymerization, cationic polymerization, anionic polymerization, living radical polymerization, living cationic polymerization, and living anionic polymerization. As the polymerization method for obtaining the acrylic polymer, radical polymerization is preferably selected because it is easy to produce industrially. The radical polymerization may be a solution polymerization method, an emulsion polymerization method, a bulk polymerization method, and a suspension polymerization method. For the radical polymerization, it is preferable to use a solution polymerization method. By using the solution polymerization method, it is easy to control the molecular weight of the acrylic polymer. Furthermore, after polymerization of the acrylic monomer, the solution containing the acrylic polymer can be used in the form of a solution for manufacturing a filter for a solid-state imaging device.

ラジカル重合では、上述したアクリルモノマーを重合溶剤によって希釈した後に、ラジカル重合開始剤を加えてアクリルモノマーの重合を行ってもよい。 In radical polymerization, the above-mentioned acrylic monomer may be diluted with a polymerization solvent, and then a radical polymerization initiator may be added to polymerize the acrylic monomer.

重合溶剤は、エステル系溶剤、アルコールエーテル系溶剤、ケトン系溶剤、芳香族系溶剤、アミド系溶剤、および、アルコール系溶剤などであってよい。エステル系溶剤は、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n‐ブチル、酢酸イソブチル、酢酸t‐ブチル、乳酸メチル、および、乳酸エチルなどであってよい。アルコールエーテル系溶剤は、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、3‐メトキシ‐1‐ブタノール、および、3‐メトキシ‐3-メチル‐1‐ブタノールなどであってよい。ケトン系溶剤は、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、および、シクロヘキサノンなどであってよい。 The polymerization solvent may be an ester solvent, an alcohol ether solvent, a ketone solvent, an aromatic solvent, an amide solvent, an alcohol solvent, or the like. The ester solvent may be, for example, methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, t-butyl acetate, methyl lactate, or ethyl lactate. The alcohol ether solvent may be, for example, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, 3-methoxy-1-butanol, or 3-methoxy-3-methyl-1-butanol. The ketone solvent may be, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, or cyclohexanone.

芳香族系溶剤は、例えば、ベンゼン、トルエン、および、キシレンなどであってよい。アミド系溶剤は、例えば、ホルムアミド、および、ジメチルホルムアミドなどであってよい。アルコール系溶剤は、例えば、メタノール、エタノール、n‐プロパノール、イソプロパノール、n‐ブタノール、イソブタノール、s‐ブタノール、t‐ブタノール、ジアセトンアルコール、および、2‐メチル‐2‐ブタノールなどであってよい。このうち、ケトン系溶剤、および、エステル系溶剤は、固体撮像素子用フィルターの製造に用いることができるため好ましい。なお、上述した重合溶剤において、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。 The aromatic solvent may be, for example, benzene, toluene, xylene, etc. The amide solvent may be, for example, formamide, dimethylformamide, etc. The alcohol solvent may be, for example, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, s-butanol, t-butanol, diacetone alcohol, 2-methyl-2-butanol, etc. Among these, ketone solvents and ester solvents are preferred because they can be used in the manufacture of filters for solid-state imaging devices. Note that, among the above-mentioned polymerization solvents, one type may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

ラジカル重合において、重合溶剤を使用する量は特に限定されないが、アクリルモノマーの合計を100重量部に設定する場合に、重合溶剤の使用量は、1重量部以上1000重量部以下であることが好ましく、10重量部以上500重量部以下であることがより好ましい。 In radical polymerization, the amount of polymerization solvent used is not particularly limited, but when the total amount of acrylic monomers is set to 100 parts by weight, the amount of polymerization solvent used is preferably 1 part by weight or more and 1,000 parts by weight or less, and more preferably 10 parts by weight or more and 500 parts by weight or less.

ラジカル重合開始剤は、例えば、過酸化物およびアゾ化合物などであってよい。過酸化物は、例えば、ベンゾイルペルオキシド、t‐ブチルパーオキシアセテート、t‐ブチルパーオキシベンゾエート、および、ジ‐t‐ブチルパーオキシドなどであってよい。アゾ化合物は、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスアミジノプロパン塩、アゾビスシアノバレリックアシッド(塩)、および、2,2’‐アゾビス[2‐メチル‐N‐(2‐ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]などであってよい。 The radical polymerization initiator may be, for example, a peroxide or an azo compound. The peroxide may be, for example, benzoyl peroxide, t-butyl peroxyacetate, t-butyl peroxybenzoate, and di-t-butyl peroxide. The azo compound may be, for example, azobisisobutyronitrile, azobisamidinopropane salt, azobiscyanovaleric acid (salt), and 2,2'-azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamide].

ラジカル重合開始剤の使用量は、アクリルモノマーの合計を100重量部に設定した場合に、0.0001重量部以上20重量部以下であることが好ましく、0.001重量部以上15重量部以下であることがより好ましく、0.005重量部以上10重量部以下であることがさらに好ましい。ラジカル重合開始剤は、アクリルモノマーおよび重合溶剤に対して、重合開始前に添加されてもよいし、重合反応系中に滴下されてもよい。ラジカル重合開始剤をアクリルモノマーおよび重合溶剤に対して重合反応系中に滴下することによって、重合による発熱を抑制することができるため好ましい。 The amount of radical polymerization initiator used is preferably 0.0001 parts by weight or more and 20 parts by weight or less, more preferably 0.001 parts by weight or more and 15 parts by weight or less, and even more preferably 0.005 parts by weight or more and 10 parts by weight or less, when the total amount of acrylic monomers is set to 100 parts by weight. The radical polymerization initiator may be added to the acrylic monomers and polymerization solvent before the start of polymerization, or may be dropped into the polymerization reaction system. Dropping the radical polymerization initiator into the polymerization reaction system for the acrylic monomers and polymerization solvent is preferable because it can suppress heat generation due to polymerization.

赤外パスフィルター12Pの構成材料は、屈折率を調整するために、無機酸化物の粒子を含有することが可能である。熱や光に対する耐久性が高い無機酸化物の粒子を含有すると赤外パスフィルターの耐久性も向上する。無機酸化物は、例えば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化チタンである。赤外パスフィルター12Pは、光安定剤、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤などの他の機能を兼ね備えるための添加物を含有することができる。 The constituent material of the infrared pass filter 12P can contain inorganic oxide particles to adjust the refractive index. The durability of the infrared pass filter is improved when inorganic oxide particles that are highly resistant to heat and light are contained. Examples of inorganic oxides are aluminum oxide, silicon oxide, zirconium oxide, and titanium oxide. The infrared pass filter 12P can contain additives to provide other functions, such as a light stabilizer, an antioxidant, a heat stabilizer, and an antistatic agent.

赤外パスフィルター12Pは、例えば、300nm以上3μm以下の厚さを有することが可能である。 The infrared pass filter 12P can have a thickness of, for example, 300 nm or more and 3 μm or less.

赤外パスフィルター12Pは、黒色顔料とアクリル重合体を含む硬化性組成物により塗膜の形成、および、フォトリソグラフィー法、またはドライエッチング法を用いた塗膜のパターニングによって形成される。 The infrared pass filter 12P is formed by forming a coating film from a curable composition containing a black pigment and an acrylic polymer, and then patterning the coating film using a photolithography method or a dry etching method.

黒色顔料を、樹脂などの着色剤担体および/または溶剤中に、必要に応じて分散助剤と一緒に、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、横型サンドミル、縦型サンドミル、アニュラー型ビーズミル、またはアトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して分散体を製造し、アクリル重合体と溶剤を混合することで硬化性組成物を得ることができる。 The black pigment is finely dispersed in a colorant carrier such as a resin and/or a solvent, together with a dispersing aid as necessary, using various dispersing means such as a kneader, two-roll mill, three-roll mill, ball mill, horizontal sand mill, vertical sand mill, annular bead mill, or attritor to produce a dispersion, which is then mixed with an acrylic polymer and a solvent to obtain a curable composition.

黒色顔料などの着色剤を分散する際に、適宜、樹脂型分散剤、界面活性剤等の分散助剤を含有してもよい。分散助剤は、分散後の着色剤の再凝集を防止する効果が大きいので、分散助剤を用いて分散した組成物は、分光特性および粘度安定性が良好になる。 When dispersing a colorant such as a black pigment, a dispersing aid such as a resin-type dispersant or a surfactant may be added as appropriate. Dispersing aids are highly effective in preventing reagglomeration of the colorant after dispersion, so compositions dispersed using dispersing aids have good spectral characteristics and viscosity stability.

樹脂型分散剤は、添加顔料に吸着する性質を有する着色剤親和性部位と、着色剤担体と相溶性のある部位とを有し、添加着色剤に吸着して着色剤担体への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型分散剤として具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレート等のポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸(部分)アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩等の油性分散剤、(メタ)アクリル酸-スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート系、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド付加化合物、リン酸エステル系等が用いられ、これらは単独、または2種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。 Resin-type dispersants have a colorant-affinity site that has the property of adsorbing to added pigments, and a site that is compatible with the colorant carrier, and they function by adsorbing to the added colorant and stabilizing its dispersion in the colorant carrier. Specific examples of resin-type dispersants include polyurethane, polyacrylate and other polycarboxylate esters, unsaturated polyamides, polycarboxylic acids, polycarboxylate (partial) amine salts, polycarboxylate ammonium salts, polycarboxylate alkylamine salts, polysiloxanes, long-chain polyaminoamide phosphates, hydroxyl-containing polycarboxylate esters, and their modifications; oil-based dispersants such as amides formed by the reaction of poly(lower alkylene imines) with polyesters having free carboxyl groups and their salts; water-soluble resins and water-soluble polymer compounds such as (meth)acrylic acid-styrene copolymers, (meth)acrylic acid-(meth)acrylic acid ester copolymers, styrene-maleic acid copolymers, polyvinyl alcohol, and polyvinylpyrrolidone; polyesters, modified polyacrylates, ethylene oxide/propylene oxide adducts, and phosphate esters; these can be used alone or in a mixture of two or more types, but are not necessarily limited to these.

樹脂型分散剤は、顔料全量に対して5~200重量%程度使用することが好ましく、成膜性の観点から10~100重量%程度使用することがより好ましい。 It is preferable to use about 5 to 200% by weight of the resin-type dispersant based on the total amount of pigment, and from the viewpoint of film-forming properties, it is more preferable to use about 10 to 100% by weight.

市販の樹脂型分散剤としては、ビックケミー・ジャパン社製のDisperbyk-1
01、103、107、108、110、111、116、130、140、154、161、162、163、164、165、166、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、2000、2001、2020、2025、2050、2070、2095、2150、2155、またはAnti-Terra-U、203、204、またはBYK-P104、P104S、220S、6919、またはLactimon、Lactimon-WS、またはBykumen等、日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSE-3000、9000、13000、13240、13650、13940、16000、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32550、33500、32600、34750、35100、36600、38500、41000、41090、53095、55000、76500等、チバ・ジャパン社製のEFKA-46、47、48、452、4008、4009、4010、4015、4020、4047、4050、4055、4060、4080、4400、4401、4402、4403、4406、4408、4300、4310、4320、4330、4340、450、451、453、4540、4550、4560、4800、5010、5065、5066、5070、7500、7554、1101、120、150、1501、1502、1503、等、味の素ファインテクノ社製のアジスパーPA111、PB711、PB821、PB822、PB824等が挙げられる。
A commercially available resin-type dispersant is Disperbyk-1 manufactured by BYK Japan.
01, 103, 107, 108, 110, 111, 116, 130, 140, 154, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 170, 171, 174, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 190, 2000, 2001, 2020, 2025, 2050, 2070, 2095, 2150, 2155, or Anti-Terra-U, 203, 204, or BYK- P104, P104S, 220S, 6919, or Lactimon, Lactimon-WS, or Bykumen, etc., SOLSPERSE-3000, 9000, 13000, 13240, 13650, 13940, 16000, 17000, 18000, 20000, 21000, 24000, 26000, 27000, 28000, 31845, 32000 manufactured by Lubrizol Japan Co., Ltd. 32500, 32550, 33500, 32600, 34750, 35100, 36600, 38500, 41000, 41090, 53095, 55000, 76500, etc. manufactured by Ciba Japan Co., Ltd. EFKA-46, 47, 48, 452, 4008, 4009, 4010, 4015, 4020, 4047, 4050, 4055, 4060, 4080, 4400, 4401, 4402, 4403, 4404, 4405, 4406, 4407, 4408, 4409, 4500, 4501, 4502, 4503, 4504, 4505, 4506, 4507, 4508, 4509, 4600, 4600, 4600, 4601, 4602, 4603, 4604, 4605, 4606, 4607, 4608, 4609, 4700, 4701, 4702, 4703, 4704, 4705, 4706, 4707, 4708, 4709, 4800, 4801, 4802, 4803, 4804, 4805, 4806, 4807, 4808, 4809, 4900, 4901, 490 06, 4408, 4300, 4310, 4320, 4330, 4340, 450, 451, 453, 4540, 4550, 4560, 4800, 5010, 5065, 5066, 5070, 7500, 7554, 1101, 120, 150, 1501, 1502, 1503, etc., and Ajisper PA111, PB711, PB821, PB822, PB824, etc. manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd.

界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のアルカリ塩、ステアリン酸ナトリウム、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、スチレン-アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル等のアニオン性界面活性剤;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ラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレート等のノニオン性界面活性剤;アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物等のカオチン性界面活性剤;アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等の両性界面活性剤が挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。 Examples of surfactants include anionic surfactants such as sodium lauryl sulfate, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, sodium dodecylbenzene sulfonate, alkali salts of styrene-acrylic acid copolymers, sodium stearate, sodium alkyl naphthalene sulfonate, sodium alkyl diphenyl ether disulfonate, monoethanolamine lauryl sulfate, triethanolamine lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, monoethanolamine stearate, monoethanolamine of styrene-acrylic acid copolymers, and polyoxyethylene alkyl ether phosphates; nonionic surfactants such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether phosphates, polyoxyethylene sorbitan monostearate, and polyethylene glycol monolaurate; cationic surfactants such as alkyl quaternary ammonium salts and their ethylene oxide adducts; alkyl betaines such as alkyl dimethylaminoacetate betaines, and amphoteric surfactants such as alkyl imidazolines, which may be used alone or in a mixture of two or more, but are not necessarily limited to these.

樹脂型分散剤、界面活性剤を添加する場合の配合量は、着色剤100重量部に対し、好ましくは0.1~55重量部、さらに好ましくは0.1~45重量部である。樹脂型分散剤、界面活性剤の配合量が、0.1重量部未満の場合には、添加した効果が得られ難く、配合量が55重量部より多いと、過剰な分散剤により分散に悪影響を及ぼすことがある。 When a resin-type dispersant or surfactant is added, the amount is preferably 0.1 to 55 parts by weight, and more preferably 0.1 to 45 parts by weight, per 100 parts by weight of colorant. If the amount of resin-type dispersant or surfactant is less than 0.1 parts by weight, it is difficult to obtain the desired effect, and if the amount is more than 55 parts by weight, the excess dispersant may adversely affect the dispersion.

赤外パスフィルター12Pの形成にフォトリソグラフィー法を用いる場合の赤外パスフィルター12Pの構成材料は、黒色顔料とアクリル重合体を含む感光性組成物である。感光性組成物には光重合開始剤、重合性モノマー、有機溶剤、レベリング剤などが含まれる。 When photolithography is used to form the infrared pass filter 12P, the constituent material of the infrared pass filter 12P is a photosensitive composition containing a black pigment and an acrylic polymer. The photosensitive composition contains a photopolymerization initiator, a polymerizable monomer, an organic solvent, a leveling agent, etc.

光重合開始剤としてはアセトフェノン系光重合開始剤、ベンゾイン光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、チオキサンソン系光重合開始剤、トリアジン系光重合開始剤、オキシムエステル系光重合開始剤などが1種を単独で、または2種以上を混合して用いられる。 As photopolymerization initiators, acetophenone-based photopolymerization initiators, benzoin photopolymerization initiators, benzophenone-based photopolymerization initiators, thioxanthone-based photopolymerization initiators, triazine-based photopolymerization initiators, oxime ester-based photopolymerization initiators, etc. are used alone or in combination of two or more.

重合性モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、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、イソプロピル(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、tert-ブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;N-ビニルピロリドン;スチレンおよびその誘導体、α-メチルスチレン等のスチレン類;(メタ)アクリルアミド、メチロール(メタ)アクリルアミド、アルコキシメチロール(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド類;(メタ)アクリロニトリル、エチレン、プロピレン、ブチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル等のその他のビニル化合物、およびポリメチルメタクリレートマクロモノマー、ポリスチレンマクロモノマーなどのマクロモノマー類などが挙げられる。これらのモノマーは、1種を単独で、または2種以上を混合して用いることができる。 Polymerizable monomers include (meth)acrylic acid, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, tetrahydrofuran, Examples of such monomers include (meth)acrylic acid esters such as furfuryl (meth)acrylate; N-vinylpyrrolidone; styrene and its derivatives, styrenes such as α-methylstyrene; acrylamides such as (meth)acrylamide, methylol (meth)acrylamide, alkoxymethylol (meth)acrylamide, and diacetone (meth)acrylamide; other vinyl compounds such as (meth)acrylonitrile, ethylene, propylene, butylene, vinyl chloride, and vinyl acetate; and macromonomers such as polymethyl methacrylate macromonomer and polystyrene macromonomer. These monomers can be used alone or in combination of two or more.

有機溶剤としては、例えば乳酸エチル、ベンジルアルコール、1,2,3-トリクロロプロパン、1,3-ブタンジオール、1,3-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコールジアセテート、1,4-ジオキサン、2-ヘプタノン、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3,5,5-トリメチル-2-シクロヘキセン-1-オン、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノン、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メチル-1,3-ブタンジオール、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチルブチルアセテート、3-メトキシブタノール、3-メトキシブチルアセテート、4-ヘプタノン、m-キシレン、m-ジエチルベンゼン、m-ジクロロベンゼン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、n-ブチルアルコール、n-ブチルベンゼン、n-プロピルアセテート、o-キシレン、o-クロロトルエン、o-ジエチルベンゼン、o-ジクロロベンゼン、p-クロロトルエン、p-ジエチルベンゼン、sec-ブチルベンゼン、tert-ブチルベンゼン、γ-ブチロラクトン、イソブチルアルコール、イソホロン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノールアセテート、シクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコール、トリアセチン、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ベンジルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノール、酢酸n-アミル、酢酸n-ブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、二塩基酸エステル等が挙げられる。これらは1種を単独で、若しくは2種以上を混合して用いることができる。 Examples of organic solvents include ethyl lactate, benzyl alcohol, 1,2,3-trichloropropane, 1,3-butanediol, 1,3-butylene glycol, 1,3-butylene glycol diacetate, 1,4-dioxane, 2-heptanone, 2-methyl-1,3-propanediol, 3,5,5-trimethyl-2-cyclohexen-1-one, 3,3,5-trimethylcyclohexanone, ethyl 3-ethoxypropionate, 3-methyl-1,3-butanediol, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, 3-methoxybutanol, 3-methoxybutyl acetate, 4-heptanone, m-xylene, m-diethylbenzene, m-dichlorobenzene, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, n-butyl alcohol. butyl ether, n-propyl acetate, o-xylene, o-chlorotoluene, o-diethylbenzene, o-dichlorobenzene, p-chlorotoluene, p-diethylbenzene, sec-butylbenzene, tert-butylbenzene, γ-butyrolactone, isobutyl alcohol, isophorone, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monotertiary butyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diisobutyl ketone, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether, cyclohexanol, cyclohexanol acetate, cyclohexanone, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol methyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl Examples of the esters include propylene glycol ether, diacetone alcohol, triacetin, tripropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol diacetate, propylene glycol phenyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, benzyl alcohol, methyl isobutyl ketone, methylcyclohexanol, n-amyl acetate, n-butyl acetate, isoamyl acetate, isobutyl acetate, propyl acetate, and dibasic acid esters. These can be used alone or in combination of two or more.

レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造、またはポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ-2122、ビックケミー社製BYK-333などが挙げられる。ポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK-310、BYK-370などが挙げられる。ポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、ポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。これらは1種を単独で、若しくは2種以上を混合して用いることができる。 As the leveling agent, dimethylsiloxane having a polyether structure or polyester structure in the main chain is preferable. Specific examples of dimethylsiloxane having a polyether structure in the main chain include FZ-2122 manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd. and BYK-333 manufactured by BYK-Chemie. Specific examples of dimethylsiloxane having a polyester structure include BYK-310 and BYK-370 manufactured by BYK-Chemie. Dimethylsiloxane having a polyether structure and dimethylsiloxane having a polyester structure can also be used in combination. These can be used alone or in a mixture of two or more types.

赤外パスフィルター12Pの形成にドライエッチング法を用いる場合は、赤外パスフィルター12Pの構成材料としては黒色顔料とアクリル重合体を含む硬化性組成物である。硬化性組成物は感光性組成物である必要はない。硬化性組成物はさらに透明樹脂を含んでも良い。透明樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ノルボルネン系樹脂である。赤外パスフィルター12Pは、塗布法などを用いた成膜によって形成される。また、硬化性組成物には硬化剤や架橋剤、レベリング剤等の添加剤を含有してもよい。 When the dry etching method is used to form the infrared pass filter 12P, the constituent material of the infrared pass filter 12P is a curable composition containing a black pigment and an acrylic polymer. The curable composition does not need to be a photosensitive composition. The curable composition may further contain a transparent resin. The transparent resin is, for example, an acrylic resin, a polyamide resin, a polyimide resin, a polyurethane resin, a polyester resin, a polyether resin, a polyolefin resin, a polycarbonate resin, a polystyrene resin, or a norbornene resin. The infrared pass filter 12P is formed by film formation using a coating method or the like. The curable composition may also contain additives such as a curing agent, a crosslinking agent, and a leveling agent.

(赤外カットフィルター)
上記の各色用のカラーフィルターは有機カラーフィルターであり、赤外光のカット機能がないため、人間の視覚感度域外(例えば700nmより長波長側)の光が光電変換素子に入射する場合がある。このため、撮像素子で得られる撮影対象の色は、人間が目視で観察した撮影対象の色と異なる場合があるという問題が発生する。
(Infrared cut filter)
The color filters for each of the above colors are organic color filters that do not have the function of cutting infrared light, so light outside the range of human visual sensitivity (for example, wavelengths longer than 700 nm) may enter the photoelectric conversion element, which causes a problem that the color of the subject captured by the imaging element may differ from the color of the subject observed by the human eye.

前記のような人間の視覚感度域外の光により影響を受ける色分離を避けるため、赤外カットフィルターが用いられる。すなわち、赤外カットフィルターで、入射光から赤外光をカットする。しかる後、赤外光をカットされた光を各カラーフィルターに入射させ、赤外光の影響を削減する。 In order to avoid color separation that is affected by light outside the range of human visual sensitivity as described above, an infrared cut filter is used. That is, the infrared cut filter cuts out infrared light from the incident light. The light from which the infrared light has been cut is then made to enter each color filter, reducing the effects of infrared light.

本発明の固体撮像素子用フィルター10Fは、上記複数の各色用のカラーフィルター12R、12G、12B、及び上記赤外パスフィルター10Pよりもさらに光の入射側の位置に、赤外カットフィルター13を備えることが好ましく、赤外カットフィルター13は、平面視で赤外パスフィルター10Pに重なる位置に貫通孔13Hを備える。 The solid-state imaging device filter 10F of the present invention preferably includes an infrared cut filter 13 located further on the light incident side than the color filters 12R, 12G, and 12B for each of the multiple colors and the infrared pass filter 10P, and the infrared cut filter 13 includes a through hole 13H at a position overlapping the infrared pass filter 10P in a plan view.

貫通孔13Hを備えることにより、赤外パスフィルター12Pに入射する赤外光が、赤外カットフィルター13によりカットされることはない。赤外カットフィルター13は、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および、青色用フィルター12Bに対しては共通して赤外光をカットする。 By providing the through hole 13H, the infrared light incident on the infrared pass filter 12P is not cut off by the infrared cut filter 13. The infrared cut filter 13 cuts off the infrared light common to the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B.

赤外カットフィルター13を形成する際には、赤外光カット色素、および、アクリル重合体を含む塗布液、および有機溶剤を各色用フィルター12R、12G、12B、12P上に塗布し、塗膜を乾燥させる。次いで、乾燥した塗膜をポストベークによって熱硬化させる。これにより、赤外カットフィルター13が形成される。 When forming the infrared cut filter 13, a coating liquid containing an infrared cut dye and an acrylic polymer, and an organic solvent are applied onto the color filters 12R, 12G, 12B, and 12P, and the coating is dried. The dried coating is then thermally cured by post-baking. This forms the infrared cut filter 13.

赤外カットフィルター13に備える貫通孔13Hは、フォトリソグラフィー法、またはドライエッチング法を用いたパターニング等の加工方法によって形成される。フォトリソグラフィー法を用いる場合の赤外カットフィルター13の構成材料は、赤外吸収色素を含む感光性組成物である。感光性組成物にはバインダー樹脂、光重合開始剤、重合性モノマー、有機溶剤、レベリング剤などが含まれ、赤外パスフィルター12Pの構成材料に記載したものを用いることができる。 The through-holes 13H in the infrared cut filter 13 are formed by a processing method such as patterning using photolithography or dry etching. When photolithography is used, the material constituting the infrared cut filter 13 is a photosensitive composition containing an infrared absorbing dye. The photosensitive composition contains a binder resin, a photopolymerization initiator, a polymerizable monomer, an organic solvent, a leveling agent, etc., and the materials listed as the constituent materials of the infrared pass filter 12P can be used.

赤外カットフィルター13に備える貫通孔13Hの形成にドライエッチング法を用いる場合は、赤外カットフィルター13の構成材料としては赤外吸収色素を含む硬化性組成物であり、透明樹脂を含む。透明樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ノルボルネン系樹脂である。赤外カットフィルター13は、塗布法などを用いた成膜によって形成される。また、硬化性組成物には硬化剤や架橋剤、レベリング剤等の添加剤を含有してもよい。 When a dry etching method is used to form the through-hole 13H in the infrared cut filter 13, the constituent material of the infrared cut filter 13 is a curable composition containing an infrared absorbing dye, and includes a transparent resin. Examples of the transparent resin include acrylic resin, polyamide resin, polyimide resin, polyurethane resin, polyester resin, polyether resin, polyolefin resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, and norbornene resin. The infrared cut filter 13 is formed by film formation using a coating method or the like. The curable composition may also contain additives such as a curing agent, a crosslinking agent, and a leveling agent.

(バリア層)
本発明の固体撮像素子用フィルター10Fは、上記複数の各色用のカラーフィルター12R、12G、12B、及び上記赤外パスフィルター10Pよりもさらに光の入射側の位置に、赤外パスフィルター10Pを酸化する酸化源の透過を抑えるバリア層14を備え、バリア層14の酸素透過率は5.0cc/m2/day/atom以下であることが好ましい。
(Barrier Layer)
The filter 10F for solid-state imaging devices of the present invention is provided with a barrier layer 14 that suppresses the transmission of an oxidation source that oxidizes the infrared pass filter 10P, located further on the light incident side than the color filters 12R, 12G, and 12B for each of the multiple colors and the infrared pass filter 10P, and it is preferable that the oxygen permeability of the barrier layer 14 is 5.0 cc/ m2 /day/atom or less.

バリア層14は、赤外パスフィルター12Pの酸化源の透過を抑制する。酸化源は、酸素および水などである。バリア層14によって赤外パスフィルター12Pに酸化源が到達することが抑制されるため、赤外パスフィルター12Pが酸化源によって酸化されにくくなる。そのため、赤外パスフィルター12Pの耐光性を向上することが可能である。 The barrier layer 14 suppresses the transmission of oxidation sources to the infrared pass filter 12P. Oxidation sources include oxygen and water. The barrier layer 14 prevents the oxidation sources from reaching the infrared pass filter 12P, making the infrared pass filter 12P less susceptible to oxidation by the oxidation sources. This makes it possible to improve the light resistance of the infrared pass filter 12P.

バリア層14を形成する材料は、無機化合物であって、珪素化合物であることが好ましい。そのようなバリア層14を形成する材料は、例えば、窒化珪素、酸化珪素、および、酸窒化珪素からなる群から選択される少なくとも一つである。 The material forming the barrier layer 14 is an inorganic compound, and is preferably a silicon compound. The material forming such a barrier layer 14 is, for example, at least one selected from the group consisting of silicon nitride, silicon oxide, and silicon oxynitride.

バリア層14は、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法などの気相成膜法、あるいは、塗布法などの液相成膜法を用いた成膜によって形成することができる。例えば、酸化珪素から構成されるバリア層14は、赤外カットフィルター13が形成された基板に対し、酸化珪素からなるターゲットを用いたスパッタリングによる成膜を経て形成される。例えば、酸化珪素から構成されるバリア層14は、赤外カットフィルター13が形成された基板に対し、シランと酸素とを用いたCVDによる成膜を経て形成される。例えば、酸化珪素から構成されるバリア層14は、ポリシラザンを含む塗布液の塗布、改質、および、塗膜の乾燥によって形成される。 The barrier layer 14 can be formed by a gas phase deposition method such as sputtering, CVD, or ion plating, or a liquid phase deposition method such as coating. For example, the barrier layer 14 made of silicon oxide is formed on the substrate on which the infrared cut filter 13 is formed by sputtering a target made of silicon oxide. For example, the barrier layer 14 made of silicon oxide is formed on the substrate on which the infrared cut filter 13 is formed by CVD using silane and oxygen. For example, the barrier layer 14 made of silicon oxide is formed by applying a coating liquid containing polysilazane, modifying it, and drying the coating.

バリア層14の酸素透過率、および、厚み、可視光領域透過率は、下記[A1]から[A3]の少なくとも1つの条件を満たすことが好ましい。
[A1]JIS K 7126-2006に準拠した酸素透過率が5.0cc/m2/day/atom以下である。
[A2]バリア層14の厚みが10nm以上500nm以下である。
[A3]バリア層14の可視光領域透過率(平均)が90%以上である。
[A1]を満たす構成であれば、赤外パスフィルター12Pに酸化源が到達すること、特に、酸素が到達することが十分に抑制される。なお、赤外パスフィルター12Pの耐光性がさらに高められる観点では、酸素透過率は、3.0cc/m2/day/atom以下であることが好ましく、1.0cc/m2/day/atom以下であることがより好ましく、0.7cc/m2/day/atom以下であることがさらに好ましい。
It is preferable that the oxygen permeability, thickness, and visible light transmittance of the barrier layer 14 satisfy at least one of the following conditions [A1] to [A3].
[A1] The oxygen permeability in accordance with JIS K 7126-2006 is 5.0 cc/m 2 /day/atom or less.
[A2] The barrier layer 14 has a thickness of 10 nm or more and 500 nm or less.
[A3] The barrier layer 14 has a visible light transmittance (average) of 90% or more.
If the configuration satisfies [A1], the arrival of an oxidation source, in particular oxygen, at the infrared pass filter 12P is sufficiently suppressed. From the viewpoint of further improving the light resistance of the infrared pass filter 12P, the oxygen permeability is preferably 3.0 cc/ m2 /day/atom or less, more preferably 1.0 cc/ m2 /day/atom or less, and even more preferably 0.7 cc/ m2 /day/atom or less.

[A2]を満たす構成であれば、[A1]、[A3]を満たす構成材料の選択が容易である。さらに、バリア層14にクラックが生じることが抑制可能でもある。[A3]を満たす構成であれば、可視光がバリア層14で吸収されてしまうことが十分に抑制される。 If the configuration satisfies [A2], it is easy to select constituent materials that satisfy [A1] and [A3]. Furthermore, it is possible to prevent cracks from occurring in the barrier layer 14. If the configuration satisfies [A3], the absorption of visible light by the barrier layer 14 is sufficiently suppressed.

バリア層14の層構造は、単一の化合物からなる単層構造でもよいし、単一の化合物からなる層の積層構造であってもよいし、相互に異なる化合物からなる層の積層構造でもよい。例えば、バリア層14は、単層では[A1]を満たさない層を積層して[A1]を満たすようにした積層構造であってもよい。 The layer structure of the barrier layer 14 may be a single layer structure made of a single compound, a laminated structure of layers made of a single compound, or a laminated structure of layers made of different compounds. For example, the barrier layer 14 may have a laminated structure in which layers that do not satisfy [A1] as a single layer are laminated to satisfy [A1].

図1の固体撮像素子の一実施形態の例では、バリア層14は、赤外カットフィルター13よりもさらに光の入射側の位置にしている。これにより、バリア層14によって赤外カットフィルター13に酸化源が到達することが抑制されるため、赤外カットフィルター13が酸化源によって酸化されにくくなる。そのため、赤外カットフィルター13の耐光性が向上、つまりは、固体撮像素子の耐光性を向上することが可能となる。 In one embodiment of the solid-state imaging element of FIG. 1, the barrier layer 14 is positioned further on the light incident side than the infrared cut filter 13. This prevents the oxidation source from reaching the infrared cut filter 13 by the barrier layer 14, making the infrared cut filter 13 less susceptible to oxidation by the oxidation source. This improves the light resistance of the infrared cut filter 13, which means that the light resistance of the solid-state imaging element can be improved.

(マイクロレンズ)
マイクロレンズは、赤色用マイクロレンズ15R、緑色用マイクロレンズ15G、青色用マイクロレンズ15B、および、赤外光用マイクロレンズ15Pから構成される。赤色用マイクロレンズ15Rは、赤色用フィルター12Rに対して光の入射側に、緑色用マイクロレンズ15Gは、緑色用フィルター12Gに対して光の入射側に、青色用マイクロレンズ15Bは、青色用フィルター12Bに対して光の入射側に、赤外光用マイクロレンズ15Pは、赤外パスフィルター12Pに対し光の入射側に、いずれもマイクロレンズとフィルターとが平面視で重なる位置にある。
(Microlens)
The microlenses are composed of a red microlens 15R, a green microlens 15G, a blue microlens 15B, and an infrared microlens 15P. The red microlens 15R is on the light incident side of the red filter 12R, the green microlens 15G is on the light incident side of the green filter 12G, the blue microlens 15B is on the light incident side of the blue filter 12B, and the infrared microlens 15P is on the light incident side of the infrared pass filter 12P, all of which are located at positions where the microlenses and filters overlap in a plan view.

各マイクロレンズ15R、15G、15B、15Pは、外表面である入射面15Sを備える。各マイクロレンズ15R、15G、15B、15Pは、入射面15Sに入る光を各光電変換素子11R、11G、11B、11Pに向けて集めるための屈折率差を外気との間において有する。 Each microlens 15R, 15G, 15B, and 15P has an incident surface 15S, which is the outer surface. Each microlens 15R, 15G, 15B, and 15P has a refractive index difference between itself and the outside air to focus the light that enters the incident surface 15S toward each photoelectric conversion element 11R, 11G, 11B, and 11P.

各マイクロレンズ15R、15G、15B、15Pは、透明樹脂を含む塗膜の形成、フォトリソグラフィー法を用いた塗膜のパターニング、および、熱処理によるリフローによって形成される。透明樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ノルボルネン系樹脂である。 Each of the microlenses 15R, 15G, 15B, and 15P is formed by forming a coating film containing a transparent resin, patterning the coating film using a photolithography method, and reflowing the coating film by heat treatment. Examples of the transparent resin include acrylic resin, polyamide resin, polyimide resin, polyurethane resin, polyester resin, polyether resin, polyolefin resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, and norbornene resin.

なお、赤外カットフィルターがマイクロレンズであってもよい。この場合には、光電変換素子に向けて光を取り込む機能を有したマイクロレンズが、赤外光のカット機能を兼ね備えるため、固体撮像素子用フィルターが備える層構造の簡素化が可能である。 The infrared cut filter may be a microlens. In this case, the microlens, which has the function of taking in light toward the photoelectric conversion element, also has the function of cutting infrared light, making it possible to simplify the layer structure of the filter for solid-state imaging elements.

以下に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
以下に示す順序で、赤外パスフィルター、およびそれを備える固体撮像素子用フィルター、並びに該固体撮像素子用フィルターを作製し、耐久性を評価した。
The present invention will be described below based on examples, but the present invention is not limited thereto.
An infrared pass filter, a filter for a solid-state imaging device including the infrared pass filter, and the filter for a solid-state imaging device were prepared in the following order, and their durability was evaluated.

<実施例1>
(顔料分散体(以下、分散体と略記)1の製造)
ペリレン顔料、分散剤および溶剤の各組成物を、下記重量部での混合物として均一になるように攪拌混合した。
着色剤 ペリレン顔料BASF社製Lumogen Black K0088 :12.0部分散剤 ビックケミー・ジャパン社製Disperbyk-2001:19.6部
溶剤プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート :68.4部
その後、直径0.1mmのジルコニアビーズを用いて、ディスパー分散機DISPERMATLC55(英弘精機社製)で1時間分散した。その後、5μmのフィルターで濾過し、分散体1を得た。
Example 1
(Preparation of Pigment Dispersion (hereinafter abbreviated as Dispersion) 1)
The perylene pigment, dispersant and solvent compositions were mixed together in the amounts shown below by weight in order to obtain a homogeneous mixture.
Colorant: Perylene pigment Lumogen Black K0088 manufactured by BASF: 12.0 parts Dispersant: Disperbyk-2001 manufactured by BYK Japan: 19.6 parts Solvent: Propylene glycol monomethyl ether acetate: 68.4 parts Then, using zirconia beads having a diameter of 0.1 mm, the mixture was dispersed for 1 hour using a Disper disperser DISPERMAT LC55 (manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd.). Then, the mixture was filtered through a 5 μm filter to obtain Dispersion 1.

(分散体1の顔料粒子の平均粒径)
得られた分散体1の顔料粒子の平均粒径(D50)を、Nanotrac UPA-EX150(日機装社製)で測定したところ、平均粒径が128nmであることが認められた。
(Average Particle Size of Pigment Particles in Dispersion 1)
The average particle size (D50) of the pigment particles in the resulting Dispersion 1 was measured using a Nanotrac UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) and found to be 128 nm.

(アクリル重合体1の製造)
60重量部のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAc)を重合溶剤として準備し、40重量部のメタクリル酸フェニル(C10H10O2)をアクリルモノマーとして準備し、0.60重量部のベンゾイルペルオキシド(BPO)をラジカル重合開始剤として準備した。これらを攪拌装置と還流管とが設置された反応容器に入れ、反応容器に窒素ガスを導入しつつ、80℃に加熱しながら8時間にわたって攪拌および還流した。これにより、アクリル重合体1を得た。
(Production of Acrylic Polymer 1)
60 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMAc) was prepared as a polymerization solvent, 40 parts by weight of phenyl methacrylate (C10H10O2) was prepared as an acrylic monomer, and 0.60 parts by weight of benzoyl peroxide (BPO) was prepared as a radical polymerization initiator. These were placed in a reaction vessel equipped with a stirrer and a reflux tube, and stirred and refluxed for 8 hours while introducing nitrogen gas into the reaction vessel and heating to 80°C. As a result, acrylic polymer 1 was obtained.

<赤外パスフィルター1の製造>
上記分散体1を93.5部と上記アクリル重合体1を6.5部で混合し、スターラーにて1時間攪拌後、5μmのフィルターで濾過し、硬化性組成物1を得た。硬化性組成物1をガラス基板上にスピンコーターにて、ポストベーク後の膜厚が1μmになるように塗布し、70℃のホットプレートで1分間乾燥した後、さらに230℃のホットプレートで3分間ポストベーク処理を行い、ペリレン顔料を50重量%含有する赤外パスフィルター1を得た。
<Manufacture of infrared pass filter 1>
93.5 parts of the dispersion 1 and 6.5 parts of the acrylic polymer 1 were mixed, stirred with a stirrer for 1 hour, and then filtered through a 5 μm filter to obtain a curable composition 1. The curable composition 1 was applied onto a glass substrate with a spin coater so that the film thickness after post-baking would be 1 μm, and then dried on a hot plate at 70° C. for 1 minute, and then further post-baked on a hot plate at 230° C. for 3 minutes to obtain an infrared pass filter 1 containing 50% by weight of a perylene pigment.

<赤外パスフィルター1の評価>
ガラス上に形成した赤外パスフィルター1の波長400~1100nmの光の分光透過率を分光光度計U-4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて測定した。結果、可視領域の400~800nmの光の平均透過率が19%であり、近赤外領域の900~1000nmの光の平均透過率が86%であった。ノイズとなる可視領域の光を遮断でき、かつ近赤外領域の光を透過できる良好な赤外パスフィルターであることが分かった。
<Evaluation of Infrared Pass Filter 1>
The spectral transmittance of the infrared pass filter 1 formed on the glass for light with wavelengths of 400 to 1100 nm was measured using a spectrophotometer U-4100 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). As a result, the average transmittance of light in the visible region of 400 to 800 nm was 19%, and the average transmittance of light in the near-infrared region of 900 to 1000 nm was 86%. It was found to be a good infrared pass filter that can block light in the visible region that becomes noise and transmit light in the near-infrared region.

ガラス上に形成した赤外パスフィルター1を、さらに250℃のホットプレートで10分間加熱処理した後、波長400~1100nmの光の分光透過率を分光光度計U-4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて測定したところ、熱処理前に比べ、400~800nmの光の平均透過率の変化量は0.1%、900~1000nmの光の平均透過率の変化量は1.4%であり、処理前後の分光透過率曲線同士がほぼ重なっており、極めて耐熱性が高い赤外パスフィルターであることが分かった。 The infrared pass filter 1 formed on the glass was then further heat-treated on a hot plate at 250°C for 10 minutes, after which the spectral transmittance of light with wavelengths of 400 to 1100 nm was measured using a spectrophotometer U-4100 (Hitachi High-Technologies Corporation). Compared to before the heat treatment, the average transmittance of light from 400 to 800 nm changed by 0.1%, and the average transmittance of light from 900 to 1000 nm changed by 1.4%. The spectral transmittance curves before and after the treatment almost overlapped, demonstrating that this is an infrared pass filter with extremely high heat resistance.

ガラス上に形成した赤外パスフィルター1を、キセノンランプで10万ルクスの光を24時間照射した後、波長400~1100nmの光の分光透過率を分光光度計U-4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて測定したところ、処理前に比べ、400~800nmの光の平均透過率の変化量は0.5%、900~1000nmの光の平均透過率の変化量は0.8%であり、処理前後の分光透過率曲線同士が重なっており、極めて耐光性も高い赤外パスフィルターであることが分かった。 After irradiating the infrared pass filter 1 formed on glass with 100,000 lux of light from a xenon lamp for 24 hours, the spectral transmittance of light with wavelengths of 400 to 1100 nm was measured using a spectrophotometer U-4100 (Hitachi High-Technologies Corporation). Compared to before treatment, the average transmittance of light from 400 to 800 nm changed by 0.5%, and the average transmittance of light from 900 to 1000 nm changed by 0.8%. The spectral transmittance curves before and after treatment overlapped, demonstrating that this is an infrared pass filter with extremely high light resistance.

(バリア層の評価)
予備テストとして、PETフィルム上に、シランと酸素とを用いたCVD法により膜厚50nmの酸化珪素から構成されるバリア層を形成した。形成したバリア層の酸素透過率を酸素透過率測定装置OX-TRAN(MOCON社製)を用いて測定したところ、1.1cc/m2/day/atomであることを確認した。
(Evaluation of Barrier Layer)
As a preliminary test, a barrier layer made of silicon oxide with a thickness of 50 nm was formed on a PET film by a CVD method using silane and oxygen. The oxygen permeability of the formed barrier layer was measured using an oxygen permeability measuring device OX-TRAN (manufactured by MOCON Corporation) and was confirmed to be 1.1 cc/ m2 /day/atom.

<固体撮像素子用フィルターの製造と評価>
ガラス上に形成した赤外パスフィルター1上に、前記と同じ条件で形成したバリア層を積層し、マイクロレンズを備えない固体撮像素子用フィルターの形態とした。該赤外パスフィルター1を、キセノンランプで10万ルクスの光を200時間照射した後、波長400~1100nmの光の分光透過率を分光光度計U-4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて測定したところ、処理前に比べ、400~800nmの光の平均透過率の変化量は0.3%、900~1000nmの光の平均透過率の変化量は0.4%であり、処理前後の分光透過率曲線同士も重なっており、バリア層を積層することで、さらに耐光性が高い固体撮像素子用フィルターとなることが分かった。
<Production and evaluation of filters for solid-state imaging devices>
A barrier layer formed under the same conditions as above was laminated on the infrared pass filter 1 formed on glass to form a filter for solid-state imaging devices without microlenses. The infrared pass filter 1 was irradiated with light of 100,000 lux from a xenon lamp for 200 hours, and then the spectral transmittance of light with wavelengths of 400 to 1100 nm was measured using a spectrophotometer U-4100 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). Compared to before the treatment, the change in the average transmittance of light from 400 to 800 nm was 0.3%, and the change in the average transmittance of light from 900 to 1000 nm was 0.4%. The spectral transmittance curves before and after the treatment also overlapped, and it was found that laminating a barrier layer resulted in a filter for solid-state imaging devices with even higher light resistance.

<実施例2>
(分散体2の製造と平均粒径)
上記実施例1に記載の分散体1と同じ条件で製造した混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径1mmのガラスビーズを用いて、ペイントシェーカー(浅田鉄工社製)で1時間分散した。その後、5μmのフィルターで濾過し、分散体2を得た。得られた分散体2の顔料粒子の平均粒径(D50)を、Nanotrac UPA-EX150(日機装社製)で測定したところ、平均粒径が233nmであることが認められた。
Example 2
(Preparation of Dispersion 2 and Average Particle Size)
A mixture produced under the same conditions as Dispersion 1 described in Example 1 above was stirred and mixed to become uniform, and then dispersed for 1 hour using glass beads with a diameter of 1 mm in a paint shaker (manufactured by Asada Iron Works Co., Ltd.). The mixture was then filtered through a 5 μm filter to obtain Dispersion 2. The average particle size (D50) of the pigment particles in the obtained Dispersion 2 was measured using a Nanotrac UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) and found to be 233 nm.

<赤外パスフィルター2の製造>
上記分散体2を93.5部と、上記実施例1に記載した上記アクリル重合体1を6.5部で混合し、スターラーにて1時間攪拌後、5μmのフィルターで濾過し、硬化性組成物2を得た。硬化性組成物2をガラス基板上にスピンコーターにて塗布し、70℃のホットプレートで1分間乾燥した後、さらに230℃のホットプレートで3分間ポストベーク処理を行い、ペリレン顔料を50重量%含有する赤外パスフィルター2を得た。
<Manufacture of infrared pass filter 2>
93.5 parts of the dispersion 2 and 6.5 parts of the acrylic polymer 1 described in Example 1 were mixed, stirred with a stirrer for 1 hour, and then filtered through a 5 μm filter to obtain a curable composition 2. The curable composition 2 was applied onto a glass substrate with a spin coater, dried on a hot plate at 70° C. for 1 minute, and then post-baked on a hot plate at 230° C. for 3 minutes to obtain an infrared pass filter 2 containing 50% by weight of a perylene pigment.

<赤外パスフィルター2の評価>
ガラス上に形成した赤外パスフィルター2の波長400~1100nmの光の分光透過率を分光光度計U-4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて測定した。結果、可視領域の400~800nmの光の平均透過率が14%であり、近赤外領域の900~1000nmの光の平均透過率が79%であった。ノイズとなる可視領域の光を遮断でき、かつ近赤外領域の光を透過できる良好な赤外パスフィルターであることが分かった。
<Evaluation of Infrared Pass Filter 2>
The spectral transmittance of the infrared pass filter 2 formed on the glass for light with wavelengths of 400 to 1100 nm was measured using a spectrophotometer U-4100 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). As a result, the average transmittance of light in the visible region of 400 to 800 nm was 14%, and the average transmittance of light in the near-infrared region of 900 to 1000 nm was 79%. It was found to be a good infrared pass filter that can block light in the visible region that becomes noise, and can transmit light in the near-infrared region.

<比較例1>
上記実施例1に記載の分散体1の製造方法で、分散時間だけを3時間に延ばしたところ、分散途中に分散液が高粘度になり、つまり分散液が過剰分散によりゲル化してしまい、その後溶剤を添加しても粘度が下がることなく、塗液の安定性がなくなり、それ以降の評価ができない状態となってしまった。つまりは、平均粒径50nm未満の分散体を製造することはできないことが分かった。
<Comparative Example 1>
When the dispersion time was extended to 3 hours in the manufacturing method of Dispersion 1 described in Example 1 above, the dispersion liquid became highly viscous during dispersion, i.e., the dispersion liquid gelled due to excessive dispersion, and the viscosity did not decrease even when a solvent was added thereafter, and the coating liquid became unstable, making it impossible to evaluate thereafter. In other words, it was found that it was not possible to manufacture a dispersion with an average particle size of less than 50 nm.

<比較例2>
(分散体3の製造と平均粒径)
ペリレン顔料、分散剤および溶剤の各組成物を、下記重量部での混合物として均一になるように攪拌混合した。
着色剤 ペリレン顔料BASF社製Lumogen Black K0088 :14.5部
分散剤 ビックケミー・ジャパン社製Disperbyk-2001:15.8部
溶剤 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート :69.7部
その後、直径1mmのガラスビーズを用いて、ペイントシェーカー(浅田鉄工社製)で1時間分散した。その後、5μmのフィルターで濾過し、分散体3を得た。得られた分散体3の顔料粒子の平均粒径(D50)を、Nanotrac UPA-EX150(日機装社製)で測定したところ、平均粒径が334nmと大きい状態であることが認められた。顔料に対し分散剤の量が少な過ぎるため分散状態があまく、粒径が300nmより大きくなったことが分かった。
<Comparative Example 2>
(Preparation of Dispersion 3 and Average Particle Size)
The perylene pigment, dispersant and solvent compositions were mixed together in the amounts shown below by weight in order to obtain a homogeneous mixture.
Colorant: Perylene pigment Lumogen Black K0088 manufactured by BASF: 14.5 parts Dispersant: Disperbyk-2001 manufactured by BYK Japan: 15.8 parts Solvent: Propylene glycol monomethyl ether acetate: 69.7 parts Then, using glass beads having a diameter of 1 mm, the mixture was dispersed for 1 hour using a paint shaker (manufactured by Asada Iron Works). Then, the mixture was filtered through a 5 μm filter to obtain Dispersion 3. The average particle size (D50) of the pigment particles in the obtained Dispersion 3 was measured using Nanotrac UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), and it was found that the average particle size was as large as 334 nm. It was found that the amount of dispersant was too small relative to the pigment, resulting in a poor dispersion state and a particle size larger than 300 nm.

<赤外パスフィルター3の製造と評価>
上記分散体3を85部と上記アクリル重合体1を15部で混合し、スターラーにて1時間攪拌後、5μmのフィルターで濾過し、硬化性組成物3を得た。硬化性組成物3をガラス基板上にスピンコーターにて塗布し、70℃のホットプレートで1分間乾燥した後、さらに230℃のホットプレートで3分間ポストベーク処理を行い、ペリレン顔料を50重量%含有する赤外パスフィルター3を得た。ガラス上に形成した赤外パスフィルター3は、膜が白濁した(艶消しブラック)状態になり、表面凹凸が大きいことが認められた。赤外パスフィルター3の組成物である分散体3の平均粒径も334nmと300nmより大きいため、成膜すると表面凹凸が発生し、入射光が反射、散乱することにより、光の透過率が低下しまうことが分かった。赤外パスフィルター3を用いた固体撮像素子も、赤外光用光電変換素子が検出し得る赤外光が減り、検出精度の低い固体撮像素子となってしまうことが分かった。
<Manufacture and Evaluation of Infrared Pass Filter 3>
85 parts of the dispersion 3 and 15 parts of the acrylic polymer 1 were mixed, stirred with a stirrer for 1 hour, and filtered with a 5 μm filter to obtain a curable composition 3. The curable composition 3 was applied to a glass substrate with a spin coater, dried on a hot plate at 70 ° C. for 1 minute, and then post-baked on a hot plate at 230 ° C. for 3 minutes to obtain an infrared pass filter 3 containing 50 wt % of perylene pigment. It was observed that the infrared pass filter 3 formed on the glass had a cloudy film (matte black) and had large surface unevenness. Since the average particle diameter of the dispersion 3, which is the composition of the infrared pass filter 3, is also 334 nm, which is larger than 300 nm, it was found that when the film was formed, surface unevenness was generated, and incident light was reflected and scattered, resulting in a decrease in light transmittance. It was also found that the solid-state imaging element using the infrared pass filter 3 had a reduced amount of infrared light that could be detected by the infrared light photoelectric conversion element, resulting in a solid-state imaging element with low detection accuracy.

<比較例3>
(分散体4の製造と平均粒径)
ペリレン顔料、分散剤および溶剤の各組成物を、下記重量部での混合物として均一になるように攪拌混合した。
着色剤 ペリレン顔料BASF社製Lumogen Black K0088 :22.0部
分散剤 ビックケミー・ジャパン社製Disperbyk-2001:19.6部
溶剤 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート :68.4部
その後、直径0.1mmのジルコニアビーズを用いて、ディスパー分散機DISPERMATLC55(英弘精機社製)で1時間分散したところ、分散液がゲル化(高粘度化)しており、5μmのフィルターで濾過できなかった。得られた分散体4の顔料粒子の平均粒径(D50)を、Nanotrac UPA-EX150(日機装社製)で測定したところ、平均粒径が342nmと大きい状態であることが認められた。これは、顔料に対し分散剤の量が少な過ぎる分散体4では、ペリレン顔料濃度が71重量%と70重量%より高くなり、分散できていないためである。
<Comparative Example 3>
(Preparation and average particle size of dispersion 4)
The perylene pigment, dispersant and solvent compositions were mixed together in the amounts shown below by weight in order to obtain a homogeneous mixture.
Colorant Perylene pigment BASF Lumogen Black K0088: 22.0 parts Dispersant BYK Japan Disperbyk-2001: 19.6 parts Solvent Propylene glycol monomethyl ether acetate: 68.4 parts Then, using zirconia beads with a diameter of 0.1 mm, the dispersion was dispersed for 1 hour using a Disper disperser DISPERMATLC55 (manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd.), and the dispersion gelled (became highly viscous) and could not be filtered through a 5 μm filter. The average particle size (D50) of the pigment particles in the obtained Dispersion 4 was measured using Nanotrac UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), and it was found that the average particle size was as large as 342 nm. This is because in Dispersion 4, in which the amount of dispersant is too small relative to the pigment, the perylene pigment concentration was 71% by weight, which is higher than 70% by weight, and dispersion was not possible.

<赤外パスフィルター4の製造と評価>
上記分散体4をガラス基板上にスピンコーターにて塗布し、70℃のホットプレートで1分間乾燥した後、さらに230℃のホットプレートで3分間ポストベーク処理を行い、赤外パスフィルター4を得たが、比較例2と同様に赤外パスフィルター4は、膜が白濁した(艶消しブラック)状態になり、表面凹凸が大きいことが認められた。赤外パスフィルター4の組成物である分散体4の平均粒径が342nmと300nmより大きいため、成膜すると表面凹凸が発生し、入射光が反射、散乱することにより、光の透過率が低下しまうことが分かった。赤外パスフィルター4を用いた固体撮像素子も、赤外光用光電変換素子が検出し得る赤外光が減り、検出精度の低い固体撮像素子となってしまうことが分かった。
<Manufacture and Evaluation of Infrared Pass Filter 4>
The above dispersion 4 was applied to a glass substrate by a spin coater, dried on a hot plate at 70°C for 1 minute, and then post-baked on a hot plate at 230°C for 3 minutes to obtain an infrared pass filter 4. As in Comparative Example 2, the infrared pass filter 4 had a cloudy (matte black) film and was found to have large surface irregularities. Since the average particle size of the dispersion 4, which is the composition of the infrared pass filter 4, is 342 nm and larger than 300 nm, it was found that the surface irregularities were generated when the film was formed, and the incident light was reflected and scattered, resulting in a decrease in the light transmittance. It was also found that the solid-state imaging element using the infrared pass filter 4 had a reduced amount of infrared light that the infrared light photoelectric conversion element could detect, resulting in a solid-state imaging element with low detection accuracy.

<比較例4>
<赤外パスフィルター5の製造と評価>
上記分散体1を79部と上記アクリル重合体1を21部で混合し、スターラーにて1時間攪拌後、5μmのフィルターで濾過し、硬化性組成物4を得た。硬化性組成物4をガラス基板上にスピンコーターにて、ポストベーク後の膜厚が1μmになるように塗布し、70℃のホットプレートで1分間乾燥した後、さらに230℃のホットプレートで3分間ポストベーク処理を行い、赤外パスフィルター5を得た。
<Comparative Example 4>
<Manufacture and Evaluation of Infrared Pass Filter 5>
79 parts of the dispersion 1 and 21 parts of the acrylic polymer 1 were mixed, stirred with a stirrer for 1 hour, and then filtered through a 5 μm filter to obtain a curable composition 4. The curable composition 4 was applied onto a glass substrate with a spin coater so that the film thickness after post-baking would be 1 μm, and then dried on a hot plate at 70° C. for 1 minute, and then further post-baked on a hot plate at 230° C. for 3 minutes to obtain an infrared pass filter 5.

ガラス上に形成した赤外パスフィルター5の波長400~1100nmの光の分光透過率を分光光度計U-4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて測定した。結果、可視領域の400~800nmの光の平均透過率が33%であり、近赤外領域の900~1000nmの光の平均透過率が95%であった。分散体1が79部と小さいため、ペリレン顔料濃度が38重量%と、40重量%より少ない赤外パスフィルター5では、可視領域の光を十分に遮断できない赤外パスフィルターであることが分かった。赤外パスフィルター5を用いた固体撮像素子は、可視領域の光を十分に遮断できないため、赤外光用光電変換素子にノイズとなる可視光も検出してしまい、検出精度の低い固体撮像素子となってしまうことが分かった。 The spectral transmittance of the infrared pass filter 5 formed on the glass at wavelengths of 400 to 1100 nm was measured using a spectrophotometer U-4100 (Hitachi High-Technologies Corporation). As a result, the average transmittance of light in the visible region of 400 to 800 nm was 33%, and the average transmittance of light in the near-infrared region of 900 to 1000 nm was 95%. Since the amount of dispersion 1 was small at 79 parts, it was found that the infrared pass filter 5, which had a perylene pigment concentration of 38% by weight, less than 40% by weight, was an infrared pass filter that could not sufficiently block light in the visible region. It was found that the solid-state imaging element using the infrared pass filter 5 could not sufficiently block light in the visible region, and therefore also detected visible light that would cause noise in the infrared light photoelectric conversion element, resulting in a solid-state imaging element with low detection accuracy.

10…固体撮像素子(一単位)
10F…固体撮像素子用フィルター
11…光電変換素子
11R…赤色用光電変換素子
11G…緑色用光電変換素子
11B…青色用光電変換素子
11P…赤外光用光電変換素子
12R…赤色用カラーフィルター(赤色用フィルター)
12G…緑色用カラーフィルター(緑色用フィルター)
12B…青色用カラーフィルター(青色用フィルター)
12P…赤外パスフィルター
13…赤外カットフィルター
13H…貫通孔
14…バリア層
15R…赤色用マイクロレンズ
15G…緑色用マイクロレンズ
15B…青色用マイクロレンズ
15P…赤外光用マイクロレンズ
15S…入射面
10...Solid-state imaging element (one unit)
10F: filter for solid-state imaging element 11: photoelectric conversion element 11R: red photoelectric conversion element 11G: green photoelectric conversion element 11B: blue photoelectric conversion element 11P: infrared photoelectric conversion element 12R: red color filter (red filter)
12G: Green color filter (green filter)
12B: Blue color filter (blue filter)
12P... infrared pass filter 13... infrared cut filter 13H... through hole 14... barrier layer 15R... red microlens 15G... green microlens 15B... blue microlens 15P... infrared microlens 15S... incident surface

Claims (9)

可視領域の光を遮断し、近赤外領域の光を透過する光学フィルターであって、黒色色材として平均粒径50~300nmのペリレン顔料のみ含有し、その含有率が40~70重量%である赤外パスフィルター。 The infrared pass filter is an optical filter that blocks light in the visible region and transmits light in the near-infrared region, and contains only a perylene pigment having an average particle size of 50 to 300 nm as a black coloring material , with the content of the perylene pigment being 40 to 70% by weight. 前記ペリレン顔料の平均粒径が128~300nmである請求項1に記載の赤外パスフィルター。2. The infrared pass filter according to claim 1, wherein the perylene pigment has an average particle size of 128 to 300 nm. 可視領域及び近赤外領域の一部である波長400~800nmの光の平均透過率が30%以下であり、近赤外領域の波長900~1000nmの光の平均透過率が70%以上である請求項1又は2に記載の赤外パスフィルター。 The infrared pass filter according to claim 1 or 2, in which the average transmittance of light in the visible region and part of the near infrared region at wavelengths of 400 to 800 nm is 30% or less, and the average transmittance of light in the near infrared region at wavelengths of 900 to 1000 nm is 70% or more. アクリル重合体を含有する請求項1~3のいずれか一項に記載の赤外パスフィルター。 The infrared pass filter according to any one of claims 1 to 3, which contains an acrylic polymer. 前記アクリル重合体がメタクリル酸フェニル由来のアクリル重合体である請求項4に記載の赤外パスフィルター。 The infrared pass filter according to claim 4, wherein the acrylic polymer is an acrylic polymer derived from phenyl methacrylate. 光電変換素子に対して光の入射側の位置に、複数の各色用のカラーフィルターと、請求項1~5のいずれか一項に記載の赤外パスフィルターと、を備える固体撮像素子用フィルター。 A filter for a solid-state imaging device, comprising a plurality of color filters for each color and the infrared pass filter according to any one of claims 1 to 5, positioned on the light incident side of a photoelectric conversion element. 前記複数の各色用のカラーフィルター及び前記赤外パスフィルターよりもさらに光の入射側の位置に、赤外カットフィルターを備え、前記赤外カットフィルターは、平面視で前記赤外パスフィルターに重なる位置に貫通孔を備える、請求項6に記載の固体撮像素子用フィルター。 7. The filter for a solid- state imaging element according to claim 6 , further comprising an infrared cut filter at a position on the light incident side further than the color filters for each of the plurality of colors and the infrared pass filter, and the infrared cut filter has a through hole at a position overlapping the infrared pass filter in a planar view. 前記複数の各色用のカラーフィルター及び前記赤外パスフィルターよりもさらに光の入射側の位置に、前記赤外パスフィルターを酸化する酸化源の透過を抑えるバリア層を備え、前記バリア層の酸素透過率は5.0cc/m/day/atom以下である、請求項6又は7に記載の固体撮像素子用フィルター。 8. The filter for a solid-state imaging device according to claim 6 , further comprising a barrier layer for suppressing transmission of an oxidation source that oxidizes the infrared pass filter, the barrier layer being disposed on the light incident side of the color filters for each of the plurality of colors and the infrared pass filter, the oxygen permeability of the barrier layer being 5.0 cc/ m2 /day/atom or less. 複数の光電変換素子と、請求項6~8のいずれか一項に記載の固体撮像素子用フィルターと、を備える固体撮像素子。
A solid-state imaging device comprising: a plurality of photoelectric conversion elements; and the filter for solid-state imaging devices according to any one of claims 6 to 8.
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