JP4690603B2

JP4690603B2 - Color filter and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4690603B2
Application number: JP2001262803A
Authority: JP
Inventors: 秀志服部; 重樹馬場
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: JP2003075623A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶ディスプレイ等のフラットディスプレイに用いるカラーフィルタに係り、特に青色のみを光干渉により、他の赤色、緑色は光透過により分光するハイブリッド型のカラーフィルタとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）には、色分解フィルターとしてカラーフィルタが用いられており、従来のカラーフィルタとしては、例えば、顔料分散型のカラーフィルタが用いられている。この顔料分散型カラーフィルタは、顔料を分散含有した塗料をスピンコート法により塗布し、所定のパターンで露光、現像することにより製造される。
しかし、従来の顔料分散型カラーフィルタでは、使用可能な青顔料に最適なものがなく、青色の透過率が低いものとなり、明るく鮮明な青色を出せないという問題があった。このような問題は、透過型カラーフィルタ、反射層や反射電極層を有する反射型カラーフィルタ何れにおいても同様であった。
【０００３】
一方、蒸着法やスパッタリング法により高屈折率無機材料からなる高屈折率層と、低屈折率無機材料からなる低屈折率層とを交互に積層して多層干渉膜を形成した干渉カラーフィルタが従来から知られている。この干渉カラーフィルタは、明るく鮮明な青色を出すことができ、上述の青色に関する問題を解消し得るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の干渉カラーフィルタは、真空成膜装置が高価であるため、製造コストの増大が避けられないという問題がある。また、多層干渉膜が無機材料からなるため可撓性がなく、例えば、フィルム等の可撓性を有する基材上に多層干渉膜を形成してフィルム状のカラーフィルタとする場合、曲げ等の外力により多層干渉膜にクラック等が発生するという問題があった。さらに、真空系で高分子フィルムに多層干渉膜を形成する場合、高分子フィルムと多層干渉膜との熱膨張係数の違いによる応力が高分子フィルムに作用してカールや変形が生じ易く、また、これを修正するときに多層干渉膜にクラック等が発生するという問題があった。
【０００５】
これに対し、化学蒸着（ＣＶＤ）法を用いて有機材料からなる高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層することにより、可撓性を備えた多層干渉膜を作製することができる。しかし、ＣＶＤ法による成膜装置は高価であり製造コストの増大が避けられず、さらに、高精度の膜厚制御が困難であり、得られた多層干渉膜に干渉ムラを生じ易いという問題があった。
また、従来の顔料分散型カラーフィルタの着色パターンのうち、青色パターンのみを多層干渉膜で構成することにより、明るく鮮明な青色を出すことができるハイブリッド型のカラーフィルタとすることも可能である。しかし、多層干渉膜で構成される青色パターンに、上述の多層干渉膜に関する問題が発生するため、実用には至っていない状況である。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、明るく鮮明な青色を出すことができる優れた色分解性を具備したカラーフィルタと、このようなカラーフィルタを簡便に製造するための製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のカラーフィルタは、支持体上に赤色パターン、緑色パターン、青色パターンをそれぞれ所定のパターン形状で備え、前記赤色パターンおよび緑色パターンは顔料分散樹脂層からなり、前記青色パターンは多層干渉膜からなり、該多層干渉膜は高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層したものであり、前記高屈折率層は静電的相互作用を有するアニオン性の高屈折率有機材料とカチオン性の高屈折率有機材料からなる交互吸着膜であり、前記低屈折率層は静電的相互作用を有するアニオン性の低屈折率有機材料とカチオン性の低屈折率有機材料からなる交互吸着膜であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記多層干渉膜は１組の高屈折率層と低屈折率層との積層からなる周期を５〜２０周期の範囲で有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記多層干渉膜上に保護層を備えるような構成とした。
また、本発明の他の態様として、前記支持体は高分子フィルムであるような構成とした。
【０００７】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、支持体上に赤色パターン、緑色パターン、青色パターンをそれぞれ所定のパターン形状で備え、前記赤色パターンおよび緑色パターンは顔料分散樹脂層からなり、前記青色パターンは多層干渉膜からなるカラーフィルタの製造方法において、前記青色パターンの形成は、高屈折率有機材料であるアニオン高分子材料を含有する溶液と、前記高屈折率有機材料との間で静電的相互作用を有する他の高屈折率有機材料であるカチオン高分子材料を含有する溶液とに、支持体を交互に所定の回数接触させることにより異種の高屈折率有機材料を支持体上に交互に吸着させて交互吸着膜を成膜して高屈折率層とする工程と、低屈折率有機材料であるアニオン高分子材料を含有する溶液と、前記低屈折率有機材料との間で静電的相互作用を有する他の低屈折率有機材料であるカチオン高分子材料を含有する溶液とに、支持体を交互に所定の回数接触させることにより異種の低屈折率有機材料を支持体上に交互に吸着させて交互吸着膜を成膜して低屈折率層とする工程と、のいずれかを最初として交互に繰り返すことにより、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層干渉膜を前記支持体の少なくとも一方の面に形成し、その後、該多層干渉膜を所定のパターンにパターニングするような構成とした。
本発明の製造方法の他の態様として、前記多層干渉膜上に保護層形成用の感光性樹脂組成物の塗布膜を形成し、該塗布膜を所定のマスクを介して露光し、その後、現像を行うことにより、保護層パターンの形成と同時に、多層干渉膜の不要部位を除去して青色パターンを形成するような構成とした。
【０００８】
このような本発明では、青色パターンを構成する多層干渉膜が、高屈折率有機材料からなる交互吸着膜（高屈折率層）と、低屈折率有機材料からなる交互吸着膜（低屈折率層）とが交互に積層された均一な膜厚を有するものであり、パターン全域において均一な光干渉作用をなし、高い透過率あるいは反射率で明るく鮮明な青色を出すことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最良と思われる実施形態について説明する。
カラーフィルタ
図１は本発明のカラーフィルタの一実施形態を示す概略部分断面図である。図１において、カラーフィルタ１は、支持体２と、この支持体２上に形成されたブラックマトリックス３と、ブラックマトリックス３の非形成部位である支持体２上に形成された複数の着色パターン４とを備えている。着色パターン４は、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇ、青色パターン４Ｂの各パターンからなっている。そして、本発明のカラーフィルタ１は、上記の赤色パターン４Ｒおよび緑色パターン４Ｇが顔料分散樹脂層からなり、青色パターン４Ｂが多層干渉膜からなることを特徴とする。尚、パターン形状は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等、特に制限はない。
【００１０】
次に、本発明のカラーフィルタ１を構成する各部材を説明する。
カラーフィルタ１を構成する支持体２は、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等を用いることができる。後述するように、青色パターン４Ｂを構成する多層干渉膜が有機材料からなり、また、赤色パターン４Ｒと緑色パターン４Ｇも樹脂材料からなるため、曲げ等の外部応力に対して優れた耐性を有し、上記のフレキシブル材を支持体２として使用することにより、フィルム状のカラーフィルタとすることができる。
【００１１】
カラーフィルタ１を構成するブラックマトリックス３は、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングして形成したもの等、いずれであってもよい。
【００１２】
カラーフィルタ１の青色パターン４Ｂは、図２に示すように、高屈折率層１３と低屈折率層１４とが交互に積層された多層干渉膜１１と、この多層干渉膜１１上に形成された保護層１２とからなっている。高屈折率層１３は相互作用を有する異種の高屈折率有機材料からなる交互吸着膜であり、低屈折率層１４は相互作用を有する異種の低屈折率有機材料からなる交互吸着膜からなっている。ここで、交互吸着膜とは、高分子やコロイド粒子間に作用する様々な物理的・化学的相互作用を利用してナノレベルの精密さで塗膜を形成する交互吸着法を用いて形成された薄膜である。
【００１３】
したがって、図３に示されるように、高屈折率層１３は、高屈折率有機材料を吸着させて形成された薄膜１３ａと、この高屈折率有機材料に対して相互作用をもつ他の高屈折率有機材料を吸着させて形成された薄膜１３ｂとの繰り返し構造となっている。尚、図３では、一例として薄膜１３ａと薄膜１３ｂとの積層が３回繰り返される構造とした。同様に、低屈折率層１４は、低屈折率有機材料を吸着させて形成された薄膜と、この低屈折率有機材料に対して相互作用をもつ他の低屈折率有機材料を吸着させて形成された薄膜との繰り返し構造となっている。そして、カラーフィルタ１が反射型の場合には、下記の式１を満足するように高屈折率層１３、低屈折率層１４が形成されている。また、カラーフィルタ１が透過型の場合には、下記の式２を満足する層を反射型フィルタの層構成に対して１層以上挿入した層構成とする。
ｎｄ＝λ／４・・式１
ｎｄ＝λ／２・・式２
【００１４】
ここで、ｎは高屈折率層１３や低屈折率層１４の屈折率、ｄは高屈折率層１３や低屈折率層１４の厚み、λはターゲット波長である。ただし、これらは最も単純な設計例であり、本発明のカラーフィルタに用いる光学設計は多様なものが可能である。
尚、図示例では、支持体２側から高屈折率層１３、低屈折率層１４の順に積層されているが、これに限定されるものではない。
【００１５】
上記の交互吸着法における物理的・化学的相互作用とは、静電的相互作用、水素結合、電荷移動相互作用、疎水性相互作用、配位結合、van der Waals力、抗原−抗体反応のような特異的相互作用および逐次化学反応による共有結合等が挙げられ、相互作用の強さや材料の選択幅の広さ等の点で静電的相互作用を用いることが好ましい。
静電的相互作用を用いて交互吸着膜を成膜する場合、使用する高分子材料は水溶性あるいは水分散性であることが好ましく、媒体として水を使用することができ、アニオン高分子材料とカチオン高分子材料との静電的相互作用を効果的に利用できる点、作業環境保全の点で有利となる。
【００１６】
本発明で用いることができる高屈折率有機材料および低屈折率有機材料は、上記の相互作用を有する高分子材料の組み合わせであれば特に制限はなく、成膜する交互吸着膜の屈折率等を考慮して適宜選択することができる。高屈折率有機材料としては、電子密度の高い材料、例えば、ベンゼン環や複素環の割合が高い高分子材料や、金属等の重い元素を含む高分子材料を使用することができる。また、低屈折率有機材料としては、ベンゼン環や複素環の割合が低く、水素、炭素、酸素、窒素、フッ素等の軽い元素で構成されている高分子材料を使用することができる。使用する高分子材料のベースとなる構造としては、例えば、次の構造式１から構造式１３に示されるようなベース材料が挙げられる。
【００１７】
【化１】

【化２】

【化３】

【化４】

【化５】

【化６】

【化７】

【化８】

【化９】

【化１０】

【化１１】

【化１２】

【化１３】

【００１８】
本発明では、使用するベース材料（上記構造式１０，１１で示されるベース材料は除く）に反応性の官能基を導入して、成膜する交互吸着膜に感光性や耐熱性を付与してもよい。官能基の導入は、官能基を有するモノマーとベース材料を構成するモノマーとを共重合させる方法、高分子反応によりベース材料に反応性の官能基を導入する方法等により行うことができる。反応性の官能基としては、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、エポキシ基、活性エステル基、酸無水物基、アルデヒド基等を含む官能基を挙げることができる。共重合により官能基を導入する場合、官能基含有モノマーがイオン性であれば、その共重合比に制限はないが、官能基含有モノマーが非イオン性であるときは、その共重合比（導入量）は全モノマー単位数に対して３〜５０モル％、好ましくは５〜３０モル％の範囲とする。導入量が３モル％未満であると、架橋密度が十分でなく、官能基導入による耐熱性向上の効果が十分得られず、また、導入量が５０モル％を超えると、媒体、特に水に対する高分子材料の溶解性、分散性が不足したり、成膜された交互吸着膜の表面平滑性が悪くなるので好ましくない。
【００１９】
また、上述の高分子材料の他に、熱処理により架橋反応が進行する高分子材料の組み合わせを使用して交互吸着膜である高屈折率層１３、低屈折率層１４を形成してもよい。例えば、ポリアクリル酸やその誘導体と、ポリアリルアミンやその誘導体との組み合わせにより成膜される交互吸着膜の場合、加熱によりカルボキシル基とアミノ基の間で反応が生じてエステル結合が形成される。また、光反応と熱反応を組み合わせれば、より耐熱性の高い膜を形成することができる。
【００２０】
上述のように高屈折率層１３と低屈折率層１４とが交互に積層された多層干渉膜１１は、１組の高屈折率層１３と低屈折率層１４との積層１１′からなる周期を５〜２０周期の範囲で備えるものである。このような多層干渉膜１１を構成する周期の数が５未満であると、青色パターン４Ｂの光学特性ピークがブロードになったり、透過率あるいは反射率が低く明度が不十分なものとなる。また、２０周期を超えると、更なる効果は得られず、工程数が増加してカラーフィルタの製造コスト増大を来たすので好ましくない。尚、図２に示す例では、便宜的に２周期のみを図示している。
【００２１】
青色パターン４Ｂを構成する保護層１２は、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレンビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、エチレンメタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミック酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等、および、重合可能なモノマーであるメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、sec-ブチルアクリレート、sec-ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、tert−ブチルアクリレート、tert−ブチルメタクリレート、ｎ−ペンチルアクリレート、ｎ−ペンチルメタクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、ｎ−ヘキシルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｎ−オクチルメタクリレート、ｎ−デシルアクリレート、ｎ−デシルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、グリシジル（メタ）アクリレートの１種以上と、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸の２量体（例えば、東亜合成化学（株）製Ｍ−５６００）、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、これらの酸無水物等の１種以上からなるポリマーまたはコポリマー等、屈折率が１．４〜１．７の範囲にある材料を用いて形成することができ、厚みは０．１〜３．０μｍ程度が好ましい。
【００２２】
カラーフィルタ１の赤色パターン４Ｒおよび緑色パターン４Ｇは顔料分散樹脂層からなる。この顔料分散樹脂層は、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂等の樹脂中に顔料を分散させたものである。使用する顔料としては、公知の赤色顔料、黄色顔料、緑色顔料等を挙げることができる。顔料の具体例をカラーインデックスナンバーで表示すると、赤色顔料はC.I.ピグメントレッド１７７、C.I.ピグメントレッド４８：１、C.I.ピグメントレッド２５４、黄色顔料はC.I.ピグメントイエロー８３、C.I.ピグメントイエロー１３８、C.I.ピグメントイエロー１３９、C.I.ピグメントイエロー１５０、緑色顔料はC.I.ピグメントグリーン７、C.I.ピグメントグリーン３６等を挙げることができる。上記の顔料は、その平均粒子径が０．０１〜０．５μｍ、好ましくは０．０１〜０．１５μｍの範囲であり、顔料分散樹脂層中の含有量は５〜８０重量％程度が好ましい。
【００２３】
上記のような赤色パターン４Ｒおよび緑色パターン４Ｇは、その厚みが１．０〜１．５μｍ程度が好ましい。また、赤色パターン４Ｒおよび緑色パターン４Ｇは、表面に保護層を備えるものであってもよく、この保護層は、上述の保護層１２で挙げた材料を用いて形成することができる。
【００２４】
上述のような本発明のカラーフィルタは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、エレクトロルミネセンスパネル（ＥＬ）等のフラットディスプレイに使用することができる。例えば、ＬＣＤや白色発光ＥＬでは、三原色分解フィルターとして使用することができ、ＰＤＰ、ＦＥＤ、ＥＬでは、発光される元の三原色の純度や色相を調節するフィルターとして使用することができる。
例えば、本発明のカラーフィルタ１が透過型のＬＣＤに使用される場合、青色パターン４Ｂは上述の式２を満足するように高屈折率層１３、低屈折率層１４が形成される。
【００２５】
また、本発明のカラーフィルタ１が反射型のＬＣＤ（液晶層を介して観察者と反対側にカラーフィルタが配置されるＬＣＤ）に使用される場合、青色パターン４Ｂは上述の式１を満足するように高屈折率層１３、低屈折率層１４が形成され、赤色パターン４Ｒおよび緑色パターン４Ｇと支持体２との間には、従来公知の反射型カラーフィルタと同様に、反射層あるいは反射電極層が形成される。
本発明のカラーフィルタは上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ブラックマトリックス３を備えず、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂが隣接するものであってもよい。
【００２６】
カラーフィルタの製造方法
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について、図１乃至図３に示されるカラーフィルタを例として説明する。
図４及び図５は、本発明のカラーフィルタの製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【００２７】
本実施形態では、まず、多層干渉膜からなる青色パターン４Ｒを形成する。すなわち、第１の高屈折率有機材料を含有する溶液に、ブラックマトリックス（図示せず）を予め形成した支持体２を接触させ、高屈折率有機材料を支持体２に吸着させて、その材料に固有の厚み（通常、数分子層程度の厚み）で薄膜１３ａを形成する。尚、高屈折率有機材料を含有する溶液に塩化ナトリウムを溶解することにより、吸着量を制御することができ、以下の吸着操作においても同様である。その後、この高屈折率有機材料に対して相互作用をもつ第２の高屈折率有機材料を含有する溶液に支持体２を接触させ、薄膜１３ａ上に第２の高屈折率有機材料を吸着させて、その材料に固有の厚み（通常、数分子層程度の厚み）で薄膜１３ｂを形成して交互吸着膜を成膜する（図４（Ａ））。このような操作を所定の回数繰り返すことにより、異種の高屈折率有機材料を支持体２上に交互に吸着させて、交互吸着膜からなる１層目の高屈折率層１３を形成する（図４（Ｂ））。このように形成される高屈折率層１３（交互吸着膜）の厚みは、作製するカラーフィルタ１が反射型の場合には、下記の式１を満足するように設定する。また、作製するカラーフィルタ１が透過型の場合には、下記の式２を満足する層を反射型フィルタの層構成に対して１層以上挿入するように設定する。尚、図示では、便宜的に３回の繰り返しにより交互吸着膜を３層形成した状態を示している。
ｎｄ＝λ／４・・式１
ｎｄ＝λ／２・・式２
【００２８】
上記式において、ｎは高屈折率層１３の屈折率、ｄは高屈折率層１３の厚み、λはターゲット波長である。尚、高屈折率層１３の屈折率の測定が困難な場合、交互吸着膜を種々の厚み（吸着回数）で形成し、これらの透過スペクトル、あるいは、反射スペクトルを測定して予め検量線を作成し、この検量線を用いてターゲット波長に応じた厚み（吸着回数）を決定することができる。
尚、支持体２は、特に前処理を施さなくても高屈折率有機材料が吸着するが、コロナ処理、シランカップリング剤処理等を予め施して極性基を導入することにより、高屈折率有機材料の吸着がより速やかに行なわれる。
【００２９】
次に、上述のように１層目の高屈折率層１３を形成した支持体２を、第１の低屈折率有機材料を含有する溶液に接触させ、第１の低屈折率有機材料を吸着させて、その材料に固有の厚み（通常、数分子層程度の厚み）で薄膜１４ａを形成する。その後、この低屈折率有機材料に対して相互作用をもつ第２の低屈折率有機材料を含有する溶液に支持体２を接触させ、薄膜１４ａ上に第２の低屈折率有機材料を吸着させて、その材料に固有の厚み（通常、数分子層程度の厚み）で薄膜１４ｂを形成して交互吸着膜を成膜する（図４（Ｃ））。このような操作を所定の回数繰り返して、異種の低屈折率有機材料を１層目の高屈折率層１３上に交互に吸着させて、交互吸着膜からなる１層目の低屈折率層１４を形成する（図４（Ｄ））。
【００３０】
このように形成される低屈折率層１４（交互吸着膜）の厚みは、作製するカラーフィルタ１が反射型の場合には、上記の式１を満足するように設定する。また、作製するカラーフィルタ１が透過型の場合には、上記の式２を満足する層を反射型フィルタの層構成に対して１層以上挿入するように設定する。
その後、上述の高屈折率層１３と低屈折率層１４とを形成する工程を繰り返して、高屈折率層１３と低屈折率層１４とが交互に積層された多層干渉膜１１を形成する（図５（Ａ））。この多層干渉膜１１は、１組の高屈折率層１３と低屈折率層１４との積層１１′からなる周期を５〜２０周期の範囲で備えるものとする。尚、図示例では、便宜的に２周期としている。
【００３１】
次いで、多層干渉膜１１上に保護層用の感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜１２′を形成し、青色パターン４Ｂ用のマスクを介して塗布膜１２′を露光する（図５（Ｂ））。その後、現像することにより、塗布膜１２′の未露光部と、その下に位置する多層干渉膜１１を除去し、保護層１２を備えた青色パターン４Ｂを形成する（図５（Ｃ））。
次いで、赤色パターン用の顔料分散組成物を支持体２上に塗布し、赤色パターン用のマスクを介して露光、現像することにより、赤色パターン４Ｒを支持体２上の青色パターン４Ｂの非形成部位に形成する。さらに、緑色パターン用の顔料分散組成物を支持体２上に塗布し、緑色パターン用のマスクを介して露光、現像することにより、緑色パターン４Ｇを支持体２上の青色パターン４Ｂや赤色パターン４Ｒの非形成部位に形成する。これにより、本発明のカラーフィルタ１を作製する（図５（Ｄ））。
【００３２】
このような本発明の製造方法では、青色パターン４Ｂを形成するに際して、相互作用を有する異種の高屈折率有機材料、および、相互作用を有する異種の低屈折率有機材料を予め選定し、交互吸着膜の成膜時の異種有機材料の接触回数を設定するだけで、均一な高屈折率層や低屈折率層を形成することができる。さらに、使用する材料や、多層干渉膜の周期を適宜設定することにより、青色パターンの光学特性ピークの位置を任意に設定することができる。
【００３３】
上述の製造方法の実施形態では、多層干渉膜を備える青色パターン４Ｂを最初に形成し、その後、顔料分散樹脂層からなる赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇを形成しているが、形成順序はこれに限定されるものではない。また、青色パターン４Ｂの現像工程において、多層干渉膜１１の不要部位を塗布膜１２′の未露光部と共に除去して青色パターン４Ｂを形成しているが、塗布膜１２′の現像と多層干渉膜１１の不要部位除去とを別の工程としてもよい。
【００３４】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
［実施例］
（青色パターンの形成）
まず、低屈折率有機材料を含有した下記の２種の水溶液Ｉ、IIを調製した。
（低屈折率有機材料含有水溶液Ｉ）
・低屈折率有機材料 … ０．４重量％
下記構造式１で示されるベース材料からなる高分子材料
（分子量＝９００００）
・塩化ナトリウム … ０．０６モル％
・純水 … 残部
【化１４】

【００３５】
（低屈折率有機材料含有水溶液II）
・低屈折率有機材料 … ０．４重量％
下記構造式１０で示されるベース材料からなる高分子材料
（分子量＝１５０００）
・塩化ナトリウム … ０．０６モル％
・純水 … 残部
【化１５】

【００３６】
また、高屈折率有機材料を含有した下記の２種の水溶液III、IVを調製した。
（高屈折率有機材料含有水溶液III）
・高屈折率有機材料 … ０．４重量％
下記構造式１２で示されるベース材料からなる高分子材料
（分子量＝１８０００）
・塩化ナトリウム … ０．０６モル％
・純水 … 残部
【化１６】

【００３７】
（高屈折率有機材料含有水溶液IV）
・高屈折率有機材料 … ０．４重量％
下記構造式１３で示されるベース材料からなる高分子材料
（分子量＝１６０００）
・塩化ナトリウム … ０．０６モル％
・純水 … 残部
【化１７】

【００３８】
次に、支持体として、厚み５０μｍのＰＥＳフィルム（三井東圧化学（株）製ＴＡＬＰＡ１０００、屈折率１．６５）を準備し、この支持体の一方の面において、下記の交互吸着膜からなる青色パターンが形成される部位を除く領域にアルミニウムからなる反射層（厚み０．１５μｍ）を形成した。
上記の支持体の反射層側を上記の水溶液Ｉと水溶液IIに、交互に各８回接触させ、交互吸着膜を形成して１層目の低屈折率層（屈折率１．５３）とした。水溶液Ｉ、IIとの接触時間はそれぞれ１．５分間とし、接触後、２分間の水洗を行った。尚、上記の８回の吸着回数は、水溶液Ｉ、IIを用いて交互吸着膜を種々の厚み（吸着回数）で形成し、これらの反射スペクトルを測定して予め検量線を作成し、この検量線を用いてターゲット波長４５０ｎｍに対する吸着回数として決定した。
【００３９】
次に、支持体上に形成した１層目の低屈折率層を上記の水溶液IIIと水溶液IVに、交互に各５回接触させ、１層目の低屈折率層上に交互吸着膜を形成して１層目の高屈折率層（屈折率１．７１）とした。水溶液III、IVとの接触時間はそれぞれ１．５分間とし、接触後、２分間の水洗を行った。尚、上記の５回の吸着回数は、水溶液III、IV を用いて交互吸着膜を種々の厚み（吸着回数）で形成し、これらの反射スペクトルを測定して予め検量線を作成し、この検量線を用いてターゲット波長４５０ｎｍに対する吸着回数として決定した。
その後、上記の低屈折率層の形成と、高屈折率層の形成とを繰り返して、１４周期の多層干渉膜を形成した。
【００４０】
次に、上記の多層干渉膜上に下記組成の保護層用の感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布（塗布量１００ｇ／ｍ²）した。
（保護層用感光性樹脂組成物）
・モノマー（サートマー（株）製ＳＲ３９９） … ７．１重量部
・ポリマー１ … ８．８重量部
・エポキシ樹脂 … ９．７重量部
（油化シェルエポキシ（株）製エピコート１８０Ｓ７０）
・開始剤（チバガイギー社製イルガキュア９０７） … １．４重量部
・開始剤 … １．０重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤（ジメチルジグリコール） … ３８．０重量部
・溶剤（酢酸−３−メトチキブチル） … ３４．０重量部
【００４１】
尚、上記のポリマー１は、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。以下の他の塗料に用いられるポリマー１も同様である。
次いで、１００μｍピッチで開口部（８０μｍ×２８０μｍ）を備えるマスクを介して、上記の塗布膜を紫外線により露光し、その後、５％水酸化カリウム水溶液を用いて現像した。これにより、塗布膜の未露光部と、その下に位置する多層干渉膜を同時に除去し、保護層を備えた青色パターンを支持体の反射層非形成部位に形成した。
【００４２】
（赤色パターンの形成）
上述のように青色パターンを形成した支持体の反射層上に、下記組成の赤色パターン用の顔料分散組成物をスピンコート法により塗布（塗布量１００ｇ／ｍ²）した。
（赤色パターン用の顔料分散組成物の組成）
・赤顔料 … ４．８重量部
（チバガイギー社製クロモフタールレッドＡ２Ｂ）
・黄顔料 … １．２重量部
（ＢＡＳＦ社製パリオトールイエローＤ１８１９）
・分散剤（ゼネカ（株）製ソルスパース２４０００）… ３．０重量部
・モノマー（サートマー（株）製ＳＲ３９９） … ４．０重量部
・ポリマー１ … ５．０重量部
・開始剤（チバガイギー社製イルガキュア９０７） … １．４重量部
・開始剤 … ０．６重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤 … ８０．０重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）
次いで、１００μｍピッチで開口部（８０μｍ×２８０μｍ）を備えるマスクを介して、上記の塗布膜を紫外線により露光し、その後、０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いて現像し、２００℃、３０分間の加熱処理を施した。これにより、赤色パターンを形成した。
【００４３】
（緑色パターンの形成）
上述のように青色パターンと赤色パターンを形成した支持体の反射層上に、下記組成の緑色パターン用の顔料分散組成物をスピンコート法により塗布（塗布量１００ｇ／ｍ²）した。
（緑色パターン用の顔料分散組成物の組成）
・緑顔料 … ４．２重量部
（ゼネカ（株）製モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ）
・黄顔料 … １．８重量部
（ＢＡＳＦ社製パリオトールイエローＤ１８１９）
・分散剤（ゼネカ（株）製ソルスパース２４０００）… ３．０重量部
・モノマー（サートマー（株）製ＳＲ３９９） … ４．０重量部
・ポリマー１ … ５．０重量部
・開始剤（チバガイギー社製イルガキュア９０７） … １．４重量部
・開始剤 … ０．６重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤 … ８０．０重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）
次いで、１００μｍピッチで開口部（８０μｍ×２８０μｍ）を備えるマスクを介して、上記の塗布膜を紫外線により露光し、その後、０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いて現像し、２００℃、３０分間の加熱処理を施した。これにより、緑色パターンを形成した。
以上により、本発明のカラーフィルタを作製した。
【００４４】
（カラーフィルタの評価）
上記のように作製したカラーフィルタについて、光源としてＣ光源を使用し、反射スペクトルをオリンパス光学工業（株）製ＯＳＰ−ＳＰ２００にて測定し、反射率を図６に示した。図６に示されるように、４５０ｎｍに急峻で反射強度の高い青色反射光のピークが観察され、広い波長域を再現できる色純度の高いカラーフィルタであることが確認された。
また、このカラーフィルタの反射光に関するＣＩＥ xy色度図における色再現域を図７に示した。図７に示される色再現域（実線で示す三角形）の面積ｓ1を計算し、ＮＴＳＣ(National Television System Committee)での色再現域（１点鎖線で示す三角形）の面積Ｓに対する比（ｓ1／Ｓ×１００）を算出した結果、４７．０であり、色再現域の面積が十分に大きいものであった。
さらに、下記の条件で折り曲げ試験を行った結果、多層干渉膜にはクラック等の欠陥の発生はみられなかった。
また、ＪＩＳＫ５４００の耐屈曲性の試験方法に準拠して折り曲げ試験を行った結果、多層干渉膜にはクラック等の欠陥の発生はみられなかった。
【００４５】
［比較例１］
まず、実施例における多層干渉膜からなる青色パターンの代わりに、下記のように顔料含有樹脂層からなる青色パターンを形成した。すなわち、支持体の反射層側に下記組成の青色パターン用の顔料分散組成物をスピンコート法により塗布（塗布量１００ｇ／ｍ²）した。
（青色パターン用の顔料分散組成物の組成）
・青顔料 … ６．０重量部
（ＢＡＳＦ社製ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ）
・顔料誘導体 … ０．６重量部
（ゼネカ（株）製ソルスパース１２０００）
・分散剤（ゼネカ（株）製ソルスパース２４０００）… ２．４重量部
・モノマー（サートマー（株）製ＳＲ３９９） … ４．０重量部
・ポリマー１ … ５．０重量部
・開始剤（チバガイギー社製イルガキュア９０７） … １．４重量部
・開始剤 … ０．６重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤 … ８０．０重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）
【００４６】
次いで、１００μｍピッチで開口部（８０μｍ×２８０μｍ）を備えるマスクを介して、上記の塗布膜を紫外線により露光し、その後、０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いて現像し、２００℃、３０分間の加熱処理を施した。これにより、青色パターンを形成した。
その後、実施例と同様に赤色パターン、緑色パターンを形成し、比較例１としてのカラーフィルタを作製した。
【００４７】
（カラーフィルタの評価）
上記のように作製した比較例１のカラーフィルタについて、実施例と同様にして反射スペクトルを測定し、反射率（青色反射光のみ）を図６に鎖線で示した。図６に示されるように、４７８ｎｍに示される青色の反射光のピークはブロードで色純度が低く、再現波長域が本発明のカラーフィルタ（実施例）に比べて狭いものであった。
また、このカラーフィルタ（比較例１）の反射光に関するＣＩＥ xy色度図における色再現域を図７に示した。図７に示される色再現域（鎖線で示す三角形）の面積ｓ2を計算し、ＮＴＳＣ(National Television System Committee)での色再現域（１点鎖線で示す三角形）の面積Ｓに対する比（ｓ2／Ｓ×１００）を算出した結果、４５．２であり、色再現域の面積が実施例に比べて小さいものであった。
尚、実施例と同様の条件で折り曲げ試験を行った結果、各着色パターンにはクラック等の欠陥の発生はみられなかった。
【００４８】
［比較例２］
（青色パターンの形成）
支持体として、厚み５０μｍのＰＥＳフィルム（三井東圧化学（株）製ＴＡＬＰＡ１０００、屈折率１．６５）を準備し、この支持体の一方の面において、下記の多層干渉膜からなる青色パターンが形成される部位を除く領域にアルミニウムからなる反射層（厚み０．１５μｍ）を形成した。
次に、上記の支持体の反射層形成面側に、真空蒸着法によりＳｉＯ₂薄膜を形成して１層目の低屈折率層（屈折率１．４６）とした。この低屈折率層の厚みは、ターゲット波長λを４５０ｎｍとして、ｎｄ＝λ／４を満足する厚み（ｄ＝７７ｎｍ）とした。
【００４９】
次に、上記の１層目の低屈折率層上に、真空蒸着法によりＡｌ₂Ｏ₃薄膜を形成して１層目の高屈折率層（屈折率１．６２）とした。この高屈折率層の厚みは、ターゲット波長λを４５０ｎｍとして、ｎｄ＝λ／４を満足する厚み（ｄ＝６９ｎｍ）とした。
その後、上記の低屈折率層の形成と、高屈折率層の形成とを繰り返して、１４周期の多層干渉膜を形成した。
次に、上記の多層干渉膜上に感光性レジスト（東京応化工業（株）製ＯＭＲ）をスピンコート法により塗布（塗布量１００ｇ／ｍ²）した。次いで、１００μｍピッチで開口部（８０μｍ×２８０μｍ）を備えるマスクを介して、上記のレジスト塗布膜を紫外線により露光し、現像してレジストパターンを形成した。その後、上記のレジストパターンをマスクとし、４％ＮａＯＨ水溶液を用いて不要な多層干渉膜をエッチングして除去し、青色パターンを支持体の反射層非形成部位に形成した。
【００５０】
（赤色パターンおよび緑色パターンの形成）
上述のように青色パターンを形成した支持体の反射層上に、実施例と同様にして赤色パターンを形成し、その後、緑色パターンを形成し、比較例２としてのカラーフィルタを作製した。
【００５１】
（カラーフィルタの評価）
上記のように作製した比較例２のカラーフィルタは、多層干渉膜からなる青色パターンの形成時に支持体の変形（支持体と多層干渉膜の内部応力差によるカール）が生じ、この変形を修正するために、カラーフィルタに対して引っ張り処理を施したところ、青色パターンにクラックが発生し、反射スペクトルを測定した結果、干渉ムラが観察され実用に供し得ないものであった。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によればカラーフィルタを構成する赤色パターン、緑色パターン、青色パターンのうち、赤色パターンと緑色パターンを顔料分散樹脂層とし、明るく鮮明な青色を出せない顔料分散樹脂層からなる従来の青色パターンの代わりに、相互作用を有する異種の高屈折率有機材料からなる交互吸着膜（高屈折率層）と、相互作用を有する異種の低屈折率有機材料からなる交互吸着膜（低屈折率層）とを交互に積層した多層干渉膜からなる青色パターンとし、この多層干渉膜が青色パターン全域において均一な光干渉作用を有し、高い透過率あるいは反射率で明るく鮮明な青色を出すことができ、これにより、赤色、緑色、青色の３色の色純度が高く、色再現性に優れたカラーフィルタが可能となる。また、支持体の選択幅が広く、支持体として可撓性をもつ高分子フィルムを使用すれば、青色パターンを構成する多層干渉膜が有機材料からなる薄膜であり、他の赤色パターンと緑色パターンも樹脂材料からなるため、曲げ等の外部応力に対して優れた耐性をもつフィルム状の干渉カラーフィルタが可能となる。
また、本発明の製造方法では、高分子やコロイド粒子の相互作用に対応した固有の厚みで形成される交互吸着膜を高屈折率層、低屈折率層とするので、相互作用を有する異種の高屈折率有機材料、および、相互作用を有する異種の低屈折率有機材料を予め選定し、交互吸着膜の成膜時の異種有機材料の接触回数を設定するだけで、均一な高屈折率層や低屈折率層を形成することができ、従来の真空系における成膜と異なり複雑な厚み制御を行うことなく多層干渉膜からなる青色パターン形成が可能であり、また、上記の接触回数を変更するだけで青色パターンの光学特性ピークの位置を任意に設定することが可能である。さらに、青色パターン形成における交互吸着膜の成膜は、真空系における成膜と異なり常温で短時間に行うことが可能であり、かつ、支持体が可撓性フィルム等であってもカールや変形を生じることがなく、また、大面積化が容易であり、さらに、高価な真空成膜装置が不要であるため、製造コストの低減も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタの一実施形態を示す概略部分断面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタにおける多層干渉膜からなる青色パターンの構成を説明するための概略部分断面図である。
【図３】本発明のカラーフィルタの青色パターンにおける交互吸着膜からなる高屈折率層の構成を説明するための概略部分断面図である。
【図４】本発明のカラーフィルタの製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図５】本発明のカラーフィルタの製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図６】実施例におけるカラーフィルタの反射スペクトルの測定結果を示す図である。
【図７】実施例におけるカラーフィルタの反射光に関するＣＩＥ xy色度図での色再現域を示す図である。
【符号の説明】
１…カラーフィルタ
２…支持体
３…ブラックマトリックス
４…着色パターン
４Ｒ…赤色パターン
４Ｇ…緑色パターン
４Ｂ…青色パターン
１１…多層干渉膜
１１′…１組の高屈折率層と低屈折率層の積層からなる１周期分
１２…保護層
１３…高屈折率層
１３ａ，１３ｂ…交互吸着膜を構成する薄膜
１４…低屈折率層
１４ａ，１４ｂ…交互吸着膜を構成する薄膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter for use in a flat display such as a liquid crystal display, and more particularly to a hybrid color filter that separates only blue by light interference and other red and green light by light transmission and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In a liquid crystal display (LCD), a color filter is used as a color separation filter, and as a conventional color filter, for example, a pigment dispersion type color filter is used. This pigment-dispersed color filter is manufactured by applying a paint containing a pigment in a dispersed manner by a spin coating method, and exposing and developing in a predetermined pattern.
However, the conventional pigment-dispersed color filter has no blue pigment that can be used, has a low blue transmittance, and cannot produce a bright and clear blue color. Such a problem is the same in any of the transmissive color filter and the reflective color filter having the reflective layer and the reflective electrode layer.
[0003]
On the other hand, an interference color filter in which a multi-layer interference film is formed by alternately stacking a high refractive index layer made of a high refractive index inorganic material and a low refractive index layer made of a low refractive index inorganic material by vapor deposition or sputtering is conventionally used. Known from. This interference color filter can produce a bright and clear blue color, and can solve the above-mentioned problems relating to blue color.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the interference color filter has a problem that an increase in manufacturing cost is inevitable because a vacuum film forming apparatus is expensive. In addition, since the multilayer interference film is made of an inorganic material, it is not flexible. For example, when a multilayer interference film is formed on a flexible substrate such as a film to form a film-like color filter, bending, etc. There was a problem that cracks and the like occurred in the multilayer interference film due to external force. Furthermore, when a multilayer interference film is formed on a polymer film in a vacuum system, the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the polymer film and the multilayer interference film acts on the polymer film and is likely to curl or deform. When this was corrected, there was a problem that cracks and the like occurred in the multilayer interference film.
[0005]
On the other hand, a multilayer interference film having flexibility can be produced by alternately laminating a high refractive index layer and a low refractive index layer made of an organic material using a chemical vapor deposition (CVD) method. . However, the CVD film forming apparatus is expensive and inevitably increases in manufacturing cost. Further, it is difficult to control the film thickness with high accuracy, and the resulting multilayer interference film is likely to cause uneven interference. It was.
In addition, a hybrid color filter capable of producing a bright and clear blue color can be obtained by forming only a blue pattern of the colored patterns of a conventional pigment dispersion type color filter with a multilayer interference film. However, since the problem regarding the multilayer interference film described above occurs in the blue pattern composed of the multilayer interference film, it is not in practical use.
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and a color filter having excellent color separation capable of producing a bright and clear blue, and for easily producing such a color filter. It aims at providing the manufacturing method of.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve such an object, the color filter of the present invention includes a red pattern, a green pattern, and a blue pattern in a predetermined pattern shape on a support, respectively, and the red pattern and the green pattern are formed from a pigment-dispersed resin layer. The blue pattern comprises a multilayer interference film, wherein the multilayer interference film is formed by alternately laminating a high refractive index layer and a low refractive index layer,ElectrostaticHave interactionAnionic high refractive index organic materials and cationic propertiesAre alternately adsorbing films made of a high refractive index organic material, and the low refractive index layer isElectrostaticHave interactionAnionic low refractive index organic materials and cationic propertiesIt was set as the structure which is an alternating adsorption film which consists of a low refractive index organic material.
  As another aspect of the present invention, the multilayer interference film is configured to have a cycle composed of a set of a high refractive index layer and a low refractive index layer in a range of 5 to 20 cycles.
  As another aspect of the present invention, a protective layer is provided on the multilayer interference film.
  As another aspect of the present invention, the support is a polymer film.
[0007]
  In the method for producing a color filter of the present invention, a red pattern, a green pattern, and a blue pattern are each provided in a predetermined pattern shape on a support, and the red pattern and the green pattern are each composed of a pigment-dispersed resin layer, and the blue pattern is a multilayer. In the method of manufacturing a color filter comprising an interference film, the blue pattern is formed by a high refractive index organic material.Anionic polymer materialAnd a solution containing the high refractive index organic materialElectrostaticOther high refractive index organic materials with interactionCationic polymer materialThe high refractive index layer is formed by alternately adsorbing different types of high refractive index organic materials on the support by alternately contacting the support with a solution containing a predetermined number of times, thereby alternately adsorbing the different high refractive index organic materials on the support. Process and low refractive index organic materialAnionic polymer materialAnd a solution containing the low refractive index organic materialElectrostaticOther low refractive index organic materials with interactionCationic polymer materialA low refractive index layer is formed by alternately adsorbing different types of low refractive index organic materials on the support by alternately contacting the support with a solution containing a predetermined number of times, thereby alternately adsorbing the low refractive index organic material on the support. One of the steps is alternately repeated as a first step to form a multilayer interference film in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately laminated on at least one surface of the support, and then the multilayer The interference film is patterned into a predetermined pattern.
  As another embodiment of the production method of the present invention, a coating film of a photosensitive resin composition for forming a protective layer is formed on the multilayer interference film, the coating film is exposed through a predetermined mask, and then developed. As a result, the blue pattern was formed by removing unnecessary portions of the multilayer interference film simultaneously with the formation of the protective layer pattern.
[0008]
In the present invention as described above, the multilayer interference film constituting the blue pattern includes an alternating adsorption film (high refractive index layer) made of a high refractive index organic material and an alternating adsorption film (low refractive index layer) made of a low refractive index organic material. ) Are alternately laminated, have a uniform film thickness, have a uniform light interference effect throughout the entire pattern, and can produce a bright and clear blue with high transmittance or reflectance.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment that is considered to be the best of the present invention will be described.
Color filter
FIG. 1 is a schematic partial sectional view showing an embodiment of the color filter of the present invention. In FIG. 1, the color filter 1 includes a support 2, a black matrix 3 formed on the support 2, and a plurality of colored patterns 4 formed on the support 2 that is a portion where the black matrix 3 is not formed. And. The coloring pattern 4 is composed of a red pattern 4R, a green pattern 4G, and a blue pattern 4B. The color filter 1 of the present invention is characterized in that the red pattern 4R and the green pattern 4G are made of a pigment-dispersed resin layer, and the blue pattern 4B is made of a multilayer interference film. The pattern shape is not particularly limited, such as a stripe type, a mosaic type, a triangle type, and a four-pixel arrangement type.
[0010]
Next, each member which comprises the color filter 1 of this invention is demonstrated.
The support 2 constituting the color filter 1 is a transparent flexible material such as quartz glass, pyrex glass, synthetic quartz plate or the like, or a flexible transparent material such as a transparent resin film or an optical resin plate. A flexible material etc. can be used. As will be described later, since the multilayer interference film constituting the blue pattern 4B is made of an organic material, and the red pattern 4R and the green pattern 4G are also made of a resin material, it has excellent resistance to external stress such as bending. By using the flexible material as the support 2, a film-like color filter can be obtained.
[0011]
The black matrix 3 constituting the color filter 1 is formed by forming a metal thin film such as chromium having a thickness of about 1000 to 2000 mm by sputtering, vacuum deposition, or the like, and patterning this thin film. Forming a resin layer made of polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin or the like containing particles and patterning this resin layer, photosensitive resin containing light-shielding particles such as carbon fine particles or metal oxide It may be any one formed by forming a layer and patterning the photosensitive resin layer.
[0012]
As shown in FIG. 2, the blue pattern 4 </ b> B of the color filter 1 is formed on the multilayer interference film 11 in which the high refractive index layers 13 and the low refractive index layers 14 are alternately stacked, and the multilayer interference film 11. It consists of a protective layer 12. The high refractive index layer 13 is an alternating adsorption film made of different kinds of high refractive index organic materials having an interaction, and the low refractive index layer 14 is made of an alternating adsorption film made of different kinds of low refractive index organic materials having an interaction. Yes. Here, the alternating adsorption film is formed using an alternating adsorption method that forms a coating film with nano-level precision using various physical and chemical interactions that act between polymers and colloidal particles. Thin film.
[0013]
Therefore, as shown in FIG. 3, the high refractive index layer 13 includes a thin film 13a formed by adsorbing a high refractive index organic material and another high refractive index having an interaction with the high refractive index organic material. It has a repeating structure with the thin film 13b formed by adsorbing the organic material. In FIG. 3, as an example, the thin film 13a and the thin film 13b are stacked three times. Similarly, the low refractive index layer 14 is formed by adsorbing a thin film formed by adsorbing a low refractive index organic material and another low refractive index organic material having an interaction with the low refractive index organic material. It has a repeated structure with the thin film. And when the color filter 1 is a reflection type, the high refractive index layer 13 and the low refractive index layer 14 are formed so that the following formula 1 may be satisfied. When the color filter 1 is a transmissive type, a layer configuration in which one or more layers satisfying the following formula 2 are inserted with respect to the layer configuration of the reflective filter is employed.
nd = λ / 4 Formula 1
nd = λ / 2 Formula 2
[0014]
Here, n is the refractive index of the high refractive index layer 13 or the low refractive index layer 14, d is the thickness of the high refractive index layer 13 or the low refractive index layer 14, and λ is the target wavelength. However, these are the simplest design examples, and various optical designs can be used for the color filter of the present invention.
In the illustrated example, the high refractive index layer 13 and the low refractive index layer 14 are laminated in this order from the support 2 side, but the present invention is not limited to this.
[0015]
Physical and chemical interactions in the above alternate adsorption method include electrostatic interactions, hydrogen bonds, charge transfer interactions, hydrophobic interactions, coordination bonds, van der Waals forces, and antigen-antibody reactions. Specific interactions and covalent bonds by sequential chemical reactions, and the like. It is preferable to use electrostatic interactions in terms of the strength of the interaction and the wide selection range of materials.
When forming an alternately adsorbing film using electrostatic interaction, the polymer material to be used is preferably water-soluble or water-dispersible, and water can be used as a medium. This is advantageous in that the electrostatic interaction with the cationic polymer material can be effectively used and the work environment is preserved.
[0016]
The high-refractive index organic material and the low-refractive index organic material that can be used in the present invention are not particularly limited as long as they are a combination of the polymer materials having the above-described interaction. It can be selected as appropriate in consideration. As the high refractive index organic material, a material having a high electron density, for example, a polymer material having a high ratio of a benzene ring or a heterocyclic ring, or a polymer material containing a heavy element such as a metal can be used. In addition, as the low refractive index organic material, a high molecular material composed of light elements such as hydrogen, carbon, oxygen, nitrogen, fluorine and the like having a low ratio of benzene ring or heterocyclic ring can be used. Examples of the base structure of the polymer material to be used include base materials as shown in the following structural formulas 1 to 13.
[0017]
[Chemical 1]

[Chemical 2]

[Chemical Formula 3]

[Formula 4]

[Chemical formula 5]

[Chemical 6]

[Chemical 7]

[Chemical 8]

[Chemical 9]

[Chemical Formula 10]

Embedded image

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Embedded image

[0018]
In the present invention, a reactive functional group is introduced into the base material to be used (excluding the base materials represented by the above structural formulas 10 and 11) to impart photosensitivity and heat resistance to the alternately adsorbing film to be formed. Also good. The functional group can be introduced by a method of copolymerizing a monomer having a functional group and a monomer constituting the base material, a method of introducing a reactive functional group into the base material by a polymer reaction, or the like. Examples of the reactive functional group include a functional group including a (meth) acryloyl group, a vinyl group, an epoxy group, an active ester group, an acid anhydride group, and an aldehyde group. When a functional group is introduced by copolymerization, the copolymerization ratio is not limited if the functional group-containing monomer is ionic, but when the functional group-containing monomer is nonionic, the copolymerization ratio (introduction) The amount is 3 to 50 mol%, preferably 5 to 30 mol%, based on the total number of monomer units. When the introduction amount is less than 3 mol%, the crosslinking density is not sufficient, and the effect of improving the heat resistance due to the introduction of the functional group cannot be sufficiently obtained. This is not preferable because the solubility and dispersibility of the polymer material is insufficient, and the surface smoothness of the formed alternating adsorption film is deteriorated.
[0019]
In addition to the above-described polymer material, the high refractive index layer 13 and the low refractive index layer 14 that are alternating adsorption films may be formed using a combination of polymer materials that undergo a crosslinking reaction by heat treatment. For example, in the case of an alternating adsorption film formed by a combination of polyacrylic acid or a derivative thereof and polyallylamine or a derivative thereof, a reaction occurs between a carboxyl group and an amino group by heating to form an ester bond. Further, if a photoreaction and a thermal reaction are combined, a film having higher heat resistance can be formed.
[0020]
As described above, the multilayer interference film 11 in which the high-refractive index layers 13 and the low-refractive index layers 14 are alternately stacked has a period composed of a stack 11 ′ of a pair of the high-refractive index layers 13 and the low-refractive index layers 14. In a range of 5 to 20 cycles. If the number of periods constituting the multilayer interference film 11 is less than 5, the optical characteristic peak of the blue pattern 4B becomes broad, or the transmittance or reflectance is low and the lightness is insufficient. On the other hand, if it exceeds 20 cycles, further effects cannot be obtained, and the number of steps increases, resulting in an increase in the manufacturing cost of the color filter. In the example shown in FIG. 2, only two cycles are shown for convenience.
[0021]
The protective layer 12 constituting the blue pattern 4B is composed of ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl chloride copolymer, ethylene vinyl copolymer, polystyrene, acrylonitrile-styrene copolymer, ABS resin, polymethacrylic acid resin, Ethylene methacrylate resin, polyvinyl chloride resin, chlorinated vinyl chloride, polyvinyl alcohol, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, nylon 6, nylon 66, nylon 12, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, polyvinyl acetal, Polyether ether ketone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyvinyl butyral, epoxy resin, phenoxy resin, polyimide resin, poly Midoimide resin, polyamic acid resin, polyetherimide resin, phenol resin, urea resin, etc., and polymerizable monomers such as methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl acrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl Acrylate, isopropyl methacrylate, sec-butyl acrylate, sec-butyl methacrylate, isobutyl acrylate, isobutyl methacrylate, tert-butyl acrylate, tert-butyl methacrylate, n-pentyl acrylate, n-pentyl methacrylate, n-hexyl acrylate, n-hexyl methacrylate 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, n-octyl acrylate, n One or more of octyl methacrylate, n-decyl acrylate, n-decyl methacrylate, styrene, α-methyl styrene, N-vinyl-2-pyrrolidone, glycidyl (meth) acrylate, and two amounts of acrylic acid, methacrylic acid, and acrylic acid A refractive index such as a polymer (eg, M-5600 manufactured by Toa Gosei Chemical Co., Ltd.), a polymer or copolymer comprising at least one of itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, vinyl acetic acid, and acid anhydrides thereof. Can be formed using a material in the range of 1.4 to 1.7, and the thickness is preferably about 0.1 to 3.0 μm.
[0022]
The red pattern 4R and the green pattern 4G of the color filter 1 are made of a pigment-dispersed resin layer. The pigment-dispersed resin layer is obtained by dispersing a pigment in a resin such as an acrylic resin, an epoxy resin, a vinyl ether resin, or a polyimide resin. Examples of the pigment used include known red pigments, yellow pigments, and green pigments. When specific examples of pigments are indicated by color index numbers, red pigments are CI pigment red 177, CI pigment red 48: 1, CI pigment red 254, yellow pigments are CI pigment yellow 83, CI pigment yellow 138, CI pigment yellow 139, Examples of CI pigment yellow 150 and green pigment include CI pigment green 7 and CI pigment green 36. The pigment has an average particle size of 0.01 to 0.5 μm, preferably 0.01 to 0.15 μm, and the content in the pigment-dispersed resin layer is preferably about 5 to 80% by weight.
[0023]
The red pattern 4R and the green pattern 4G as described above preferably have a thickness of about 1.0 to 1.5 μm. Moreover, the red pattern 4R and the green pattern 4G may be provided with a protective layer on the surface, and this protective layer can be formed using the materials mentioned for the protective layer 12 described above.
[0024]
The color filter of the present invention as described above can be used for flat displays such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display (PDP), a field emission display (FED), and an electroluminescence panel (EL). For example, an LCD or white light emitting EL can be used as a three primary color separation filter, and a PDP, FED, or EL can be used as a filter for adjusting the purity or hue of the original three primary colors to be emitted.
For example, when the color filter 1 of the present invention is used in a transmissive LCD, the high refractive index layer 13 and the low refractive index layer 14 are formed so that the blue pattern 4B satisfies the above-described formula 2.
[0025]
In addition, when the color filter 1 of the present invention is used in a reflective LCD (LCD in which a color filter is arranged on the side opposite to the observer via a liquid crystal layer), the blue pattern 4B satisfies the above-described formula 1. In this way, a high refractive index layer 13 and a low refractive index layer 14 are formed, and between the red pattern 4R and the green pattern 4G and the support 2, a reflective layer or a reflective electrode is formed as in the case of a conventionally known reflective color filter. A layer is formed.
The color filter of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the black matrix 3 may not be provided, and the red pattern 4R, the green pattern 4G, and the blue pattern 4B may be adjacent to each other.
[0026]
Manufacturing method of color filter
Next, the color filter manufacturing method of the present invention will be described using the color filter shown in FIGS. 1 to 3 as an example.
4 and 5 are process diagrams showing an embodiment of a method for producing a color filter of the present invention.
[0027]
In the present embodiment, first, a blue pattern 4R made of a multilayer interference film is formed. That is, a support 2 on which a black matrix (not shown) is formed in advance is brought into contact with a solution containing the first high-refractive-index organic material, and the high-refractive-index organic material is adsorbed on the support 2 to obtain the material. The thin film 13a is formed with a specific thickness (usually a thickness of several molecular layers). The amount of adsorption can be controlled by dissolving sodium chloride in a solution containing a high refractive index organic material, and the same applies to the following adsorption operations. Thereafter, the support 2 is brought into contact with a solution containing the second high refractive index organic material having an interaction with the high refractive index organic material, and the second high refractive index organic material is adsorbed on the thin film 13a. Then, the thin film 13b is formed with a thickness unique to the material (usually a thickness of several molecular layers) to form an alternating adsorption film (FIG. 4A). By repeating such an operation a predetermined number of times, different types of high refractive index organic materials are alternately adsorbed onto the support 2 to form a first high refractive index layer 13 made of alternating adsorption films (FIG. 4 (B)). The thickness of the high refractive index layer 13 (alternately adsorbed film) formed in this way is set so as to satisfy the following formula 1 when the color filter 1 to be manufactured is a reflection type. Further, when the color filter 1 to be manufactured is a transmission type, it is set so that one or more layers satisfying the following formula 2 are inserted into the layer configuration of the reflection type filter. In the figure, for convenience, three layers of alternating adsorption films are formed by repeating three times.
nd = λ / 4 Formula 1
nd = λ / 2 Formula 2
[0028]
In the above formula, n is the refractive index of the high refractive index layer 13, d is the thickness of the high refractive index layer 13, and λ is the target wavelength. When it is difficult to measure the refractive index of the high refractive index layer 13, alternate adsorption films are formed with various thicknesses (number of adsorptions), and a calibration curve is prepared in advance by measuring the transmission spectrum or reflection spectrum. Then, the thickness (number of adsorptions) according to the target wavelength can be determined using this calibration curve.
The support 2 adsorbs a high refractive index organic material without any pretreatment. However, the support 2 is subjected to a corona treatment, a silane coupling agent treatment, etc. in advance to introduce a polar group, thereby providing a high refractive index organic material. Adsorption of the material is performed more rapidly.
[0029]
Next, the support 2 on which the first high-refractive index layer 13 is formed as described above is brought into contact with a solution containing the first low-refractive index organic material, and the first low-refractive index organic material is adsorbed. Thus, the thin film 14a is formed with a thickness inherent to the material (usually a thickness of several molecular layers). Thereafter, the support 2 is brought into contact with a solution containing the second low refractive index organic material having an interaction with the low refractive index organic material, and the second low refractive index organic material is adsorbed on the thin film 14a. Then, the thin film 14b is formed with a thickness unique to the material (usually a thickness of several molecular layers) to form an alternating adsorption film (FIG. 4C). Such an operation is repeated a predetermined number of times so that different types of low refractive index organic materials are alternately adsorbed on the first high refractive index layer 13 to form a first low refractive index layer 14 made of an alternating adsorption film. Is formed (FIG. 4D).
[0030]
The thickness of the low refractive index layer 14 (alternately adsorbed film) formed in this way is set so as to satisfy the above formula 1 when the color filter 1 to be manufactured is a reflection type. In addition, when the color filter 1 to be manufactured is a transmissive type, it is set so that one or more layers satisfying the above expression 2 are inserted into the layer structure of the reflective filter.
Thereafter, the process of forming the high refractive index layer 13 and the low refractive index layer 14 is repeated to form the multilayer interference film 11 in which the high refractive index layers 13 and the low refractive index layers 14 are alternately stacked ( FIG. 5 (A)). The multilayer interference film 11 is provided with a period of 5 to 20 periods including a stack 11 'of a pair of high refractive index layer 13 and low refractive index layer 14. In the illustrated example, two periods are used for convenience.
[0031]
Next, a photosensitive resin composition for a protective layer is applied on the multilayer interference film 11 to form a coating film 12 ', and the coating film 12' is exposed through a mask for the blue pattern 4B (FIG. 5B )). Thereafter, development is performed to remove the unexposed portion of the coating film 12 ′ and the multilayer interference film 11 located thereunder, thereby forming a blue pattern 4 </ b> B provided with the protective layer 12 (FIG. 5C).
Next, a red pattern pigment dispersion composition is applied onto the support 2 and exposed and developed through a red pattern mask, whereby the red pattern 4R is formed on the support 2 at a portion where the blue pattern 4B is not formed. To form. Further, the green pattern pigment dispersion composition is coated on the support 2 and exposed and developed through a green pattern mask, whereby the green pattern 4G is converted into a blue pattern 4B or a red pattern 4R on the support 2. It forms in the non-formation part. Thus, the color filter 1 of the present invention is manufactured (FIG. 5D).
[0032]
In such a manufacturing method of the present invention, when forming the blue pattern 4B, different types of high refractive index organic materials having an interaction and different types of low refractive index organic materials having an interaction are selected in advance and alternately adsorbed. A uniform high-refractive index layer or low-refractive index layer can be formed simply by setting the number of contact of different organic materials during film formation. Furthermore, the position of the optical characteristic peak of the blue pattern can be arbitrarily set by appropriately setting the material to be used and the period of the multilayer interference film.
[0033]
In the embodiment of the manufacturing method described above, the blue pattern 4B including the multilayer interference film is formed first, and then the red pattern 4R and the green pattern 4G made of the pigment-dispersed resin layer are formed. It is not limited. Further, in the development process of the blue pattern 4B, unnecessary portions of the multilayer interference film 11 are removed together with the unexposed portions of the coating film 12 ′ to form the blue pattern 4B. 11 unnecessary part removal may be a separate process.
[0034]
【Example】
Next, an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail.
[Example]
(Blue pattern formation)
First, the following two aqueous solutions I and II containing a low refractive index organic material were prepared.
(Low refractive index organic material-containing aqueous solution I)
・ Low refractive index organic material: 0.4% by weight
Polymer material comprising a base material represented by the following structural formula 1
(Molecular weight = 90000)
・ Sodium chloride: 0.06 mol%
・ Pure water… the rest
Embedded image

[0035]
(Low refractive index organic material-containing aqueous solution II)
・ Low refractive index organic material: 0.4% by weight
Polymer material comprising a base material represented by the following structural formula 10
(Molecular weight = 15000)
・ Sodium chloride: 0.06 mol%
・ Pure water… the rest
Embedded image

[0036]
In addition, the following two aqueous solutions III and IV containing a high refractive index organic material were prepared.
(High refractive index organic material-containing aqueous solution III)
・ High refractive index organic material: 0.4% by weight
Polymer material comprising a base material represented by the following structural formula 12
(Molecular weight = 18000)
・ Sodium chloride: 0.06 mol%
・ Pure water… the rest
Embedded image

[0037]
(High refractive index organic material-containing aqueous solution IV)
・ High refractive index organic material: 0.4% by weight
Polymer material comprising a base material represented by the following structural formula 13
(Molecular weight = 16000)
・ Sodium chloride: 0.06 mol%
・ Pure water… the rest
Embedded image

[0038]
Next, a PES film (TALPA1000 manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd., refractive index 1.65) having a thickness of 50 μm was prepared as a support, and the blue color consisting of the following alternating adsorption films on one surface of the support. A reflective layer (thickness: 0.15 μm) made of aluminum was formed in a region excluding the part where the pattern was formed.
The reflection layer side of the support was contacted with the aqueous solution I and the aqueous solution II alternately 8 times each to form an alternate adsorption film to form a first low refractive index layer (refractive index 1.53). . The contact time with the aqueous solutions I and II was 1.5 minutes, respectively, and after the contact, washing with water was performed for 2 minutes. The above eight times of adsorption are performed by forming alternating adsorption films with various thicknesses (number of adsorptions) using the aqueous solutions I and II, measuring their reflection spectra and preparing a calibration curve in advance. This was determined as the number of adsorptions for a target wavelength of 450 nm using a line.
[0039]
Next, the first low-refractive index layer formed on the support is alternately brought into contact with the aqueous solution III and the aqueous solution IV five times each to form an alternate adsorption film on the first low-refractive index layer. Thus, the first high refractive index layer (refractive index 1.71) was obtained. The contact time with the aqueous solutions III and IV was 1.5 minutes, respectively, and after the contact, washing with water was performed for 2 minutes. The above five times of adsorption are performed by forming alternating adsorption films with various thicknesses (number of adsorptions) using aqueous solutions III and IV, measuring their reflection spectra and preparing a calibration curve in advance. This was determined as the number of adsorptions for a target wavelength of 450 nm using a line.
Thereafter, the formation of the low refractive index layer and the formation of the high refractive index layer were repeated to form a 14-cycle multilayer interference film.
[0040]
Next, a photosensitive resin composition for a protective layer having the following composition was applied onto the multilayer interference film by a spin coating method (application amount: 100 g / m²)did.
(Photosensitive resin composition for protective layer)
・ Monomer (SR399 manufactured by Sartomer Co., Ltd.) 7.1 parts by weight
・ Polymer 1 8.8 parts by weight
・ Epoxy resin: 9.7 parts by weight
(Epicoat 180S70 manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.)
・ Initiator (Irgacure 907 manufactured by Ciba-Geigy)… 1.4 parts by weight
・ Initiator: 1.0 part by weight
(2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ', 5'-
Tetraphenyl-1,2'-biimidazole)
・ Solvent (dimethyldiglycol) 38.0 parts by weight
・ Solvent (acetic acid-3-methyoxybutyl) 34.0 parts by weight
[0041]
The polymer 1 is based on 100 mol% of a copolymer of benzyl methacrylate: styrene: acrylic acid: 2-hydroxyethyl methacrylate = 15.6: 37.0: 30.5: 16.9 (molar ratio). 2-methacryloyloxyethyl isocyanate was added at 16.9 mol%, and the weight average molecular weight was 42500. The same applies to the polymer 1 used in the following other paints.
Next, the coating film was exposed to ultraviolet rays through a mask having openings (80 μm × 280 μm) at a pitch of 100 μm, and then developed using a 5% aqueous potassium hydroxide solution. As a result, the unexposed portion of the coating film and the multilayer interference film located therebelow were removed at the same time, and a blue pattern provided with a protective layer was formed at the portion where the reflective layer was not formed on the support.
[0042]
(Formation of red pattern)
On the reflective layer of the support having the blue pattern formed as described above, a pigment dispersion composition for red pattern having the following composition was applied by spin coating (coating amount 100 g / m²)did.
(Composition of pigment dispersion composition for red pattern)
・ Red pigment: 4.8 parts by weight
(Chromophthal red A2B manufactured by Ciba Geigy)
・ Yellow pigment: 1.2 parts by weight
(PASFOL Yellow D1819 manufactured by BASF)
・ Dispersant (Zeneca Co., Ltd. Solsperse 24000) ... 3.0 parts by weight
Monomer (SR399 manufactured by Sartomer Co., Ltd.) 4.0 parts by weight
・ Polymer 1 ... 5.0 parts by weight
・ Initiator (Irgacure 907 manufactured by Ciba-Geigy)… 1.4 parts by weight
・ Initiator: 0.6 parts by weight
(2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ', 5'-
Tetraphenyl-1,2'-biimidazole)
・ Solvent: 80.0 parts by weight
(Propylene glycol monomethyl ether acetate)
Next, the coating film is exposed to ultraviolet rays through a mask having openings (80 μm × 280 μm) at a pitch of 100 μm, and thereafter developed using a 0.05% aqueous KOH solution, and heated at 200 ° C. for 30 minutes. Treated. Thereby, a red pattern was formed.
[0043]
(Formation of green pattern)
The pigment dispersion composition for the green pattern having the following composition was applied on the reflective layer of the support on which the blue pattern and the red pattern were formed as described above (application amount: 100 g / m²)did.
(Composition of pigment dispersion composition for green pattern)
・ Green pigment: 4.2 parts by weight
(Monestral Green 9Y-C, manufactured by Zeneca Corporation)
・ Yellow pigment: 1.8 parts by weight
(PASFOL Yellow D1819 manufactured by BASF)
・ Dispersant (Zeneca Co., Ltd. Solsperse 24000) ... 3.0 parts by weight
Monomer (SR399 manufactured by Sartomer Co., Ltd.) 4.0 parts by weight
・ Polymer 1 ... 5.0 parts by weight
・ Initiator (Irgacure 907 manufactured by Ciba-Geigy)… 1.4 parts by weight
・ Initiator: 0.6 parts by weight
(2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ', 5'-
Tetraphenyl-1,2'-biimidazole)
・ Solvent: 80.0 parts by weight
(Propylene glycol monomethyl ether acetate)
Next, the coating film is exposed to ultraviolet rays through a mask having openings (80 μm × 280 μm) at a pitch of 100 μm, and then developed using a 0.05% aqueous KOH solution, and heated at 200 ° C. for 30 minutes. Treated. Thereby, a green pattern was formed.
The color filter of this invention was produced by the above.
[0044]
(Evaluation of color filter)
About the color filter produced as mentioned above, C light source was used as a light source, the reflection spectrum was measured by Olympus Optical Co., Ltd. OSP-SP200, and the reflectance was shown in FIG. As shown in FIG. 6, a peak of blue reflected light having a steep and high reflection intensity at 450 nm was observed, and it was confirmed that the color filter had a high color purity capable of reproducing a wide wavelength range.
FIG. 7 shows a color reproduction range in the CIE xy chromaticity diagram regarding the reflected light of the color filter. The area s1 of the color gamut (triangle shown by a solid line) shown in FIG. 7 is calculated, and the ratio (s1 / S) to the area S of the color gamut (triangle shown by a dashed line) in NTSC (National Television System Committee). As a result of calculating x100), it was 47.0, and the area of the color gamut was sufficiently large.
Further, as a result of the bending test under the following conditions, no defects such as cracks were found in the multilayer interference film.
Further, as a result of performing a bending test in accordance with the bending resistance test method of JIS K5400, no defects such as cracks were found in the multilayer interference film.
[0045]
[Comparative Example 1]
First, instead of the blue pattern composed of the multilayer interference film in the example, a blue pattern composed of the pigment-containing resin layer was formed as follows. That is, a pigment dispersion composition for a blue pattern having the following composition was applied to the reflective layer side of the support by a spin coat method (application amount: 100 g / m²)did.
(Composition of pigment dispersion composition for blue pattern)
・ Blue pigment: 6.0 parts by weight
(BASF Heliogen Blue L6700F)
・ Pigment derivative: 0.6 parts by weight
(Solsparse 12000 manufactured by Zeneca Corporation)
・ Dispersant (Solsperse 24000 manufactured by Zeneca) 2.4 parts by weight
Monomer (SR399 manufactured by Sartomer Co., Ltd.) 4.0 parts by weight
・ Polymer 1 ... 5.0 parts by weight
・ Initiator (Irgacure 907 manufactured by Ciba-Geigy)… 1.4 parts by weight
・ Initiator: 0.6 parts by weight
(2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ', 5'-
Tetraphenyl-1,2'-biimidazole)
・ Solvent: 80.0 parts by weight
(Propylene glycol monomethyl ether acetate)
[0046]
Next, the coating film is exposed to ultraviolet rays through a mask having openings (80 μm × 280 μm) at a pitch of 100 μm, and thereafter developed using a 0.05% aqueous KOH solution, and heated at 200 ° C. for 30 minutes. Treated. Thereby, a blue pattern was formed.
Thereafter, a red pattern and a green pattern were formed in the same manner as in Example, and a color filter as Comparative Example 1 was produced.
[0047]
(Evaluation of color filter)
About the color filter of the comparative example 1 produced as mentioned above, the reflection spectrum was measured like the Example, and the reflectance (only blue reflected light) was shown by the chain line in FIG. As shown in FIG. 6, the peak of the blue reflected light shown at 478 nm was broad and low in color purity, and the reproduction wavelength range was narrower than that of the color filter of the present invention (Example).
Further, FIG. 7 shows a color reproduction range in the CIE xy chromaticity diagram regarding the reflected light of the color filter (Comparative Example 1). The area s2 of the color gamut (triangle indicated by a chain line) shown in FIG. 7 is calculated, and the ratio (s2 / S) to the area S of the color gamut (triangle indicated by a one-dot chain line) in NTSC (National Television System Committee). As a result of calculating x100), it was 45.2, and the area of the color gamut was smaller than that of the example.
In addition, as a result of performing a bending test under the same conditions as in the Examples, no defects such as cracks were observed in each colored pattern.
[0048]
[Comparative Example 2]
(Blue pattern formation)
As a support, a PES film having a thickness of 50 μm (TALPA1000 manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd., refractive index: 1.65) was prepared.Multilayer interference filmA reflective layer (thickness: 0.15 μm) made of aluminum was formed in a region excluding a portion where a blue pattern made of was formed.
Next, on the reflective layer forming surface side of the support, SiO 2 is deposited by vacuum deposition.₂A thin film was formed as the first low refractive index layer (refractive index 1.46). The thickness of the low refractive index layer was such that the target wavelength λ was 450 nm and nd = λ / 4 was satisfied (d = 77 nm).
[0049]
Next, on the first low refractive index layer, Al is formed by vacuum deposition.₂O_ThreeA thin film was formed as the first high refractive index layer (refractive index 1.62). The thickness of the high refractive index layer was such that the target wavelength λ was 450 nm and nd = λ / 4 was satisfied (d = 69 nm).
Thereafter, the formation of the low refractive index layer and the formation of the high refractive index layer were repeated to form a 14-cycle multilayer interference film.
Next, a photosensitive resist (OMR manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied on the multilayer interference film by a spin coating method (application amount: 100 g / m).²)did. Next, the resist coating film was exposed to ultraviolet rays through a mask having openings (80 μm × 280 μm) at a pitch of 100 μm and developed to form a resist pattern. Thereafter, using the resist pattern as a mask, an unnecessary multilayer interference film was removed by etching using a 4% NaOH aqueous solution, and a blue pattern was formed at a portion where the reflective layer was not formed on the support.
[0050]
(Formation of red and green patterns)
A red pattern was formed on the reflective layer of the support on which the blue pattern was formed as described above in the same manner as in the example, and then a green pattern was formed to produce a color filter as Comparative Example 2.
[0051]
(Evaluation of color filter)
In the color filter of Comparative Example 2 manufactured as described above, the deformation of the support (curl due to the internal stress difference between the support and the multilayer interference film) occurs when the blue pattern made of the multilayer interference film is formed, and this deformation is corrected. For this reason, when the color filter was subjected to a pulling treatment, cracks occurred in the blue pattern, and as a result of measuring the reflection spectrum, interference unevenness was observed and could not be put to practical use.
[0052]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, among the red pattern, green pattern, and blue pattern constituting the color filter, the red pattern and the green pattern are used as the pigment dispersion resin layer, and the pigment dispersion resin that does not emit a bright and clear blue color. Instead of the conventional blue pattern consisting of layers, alternating adsorption films (high refractive index layers) made of different types of high refractive index organic materials having interaction, and alternating adsorptions made of different types of low refractive index organic materials having interactions A blue pattern consisting of a multilayer interference film in which films (low refractive index layers) are alternately laminated is formed, and this multilayer interference film has a uniform optical interference effect throughout the blue pattern, and is bright and clear with high transmittance or reflectance. A blue color can be produced, and thus a color filter having high color purity of three colors of red, green, and blue and having excellent color reproducibility is possible. In addition, if a flexible support film is used as the support and a flexible polymer film is used as the support, the multilayer interference film constituting the blue pattern is a thin film made of an organic material, and other red and green patterns. Since it is also made of a resin material, a film-like interference color filter having excellent resistance to external stress such as bending can be realized.
In the production method of the present invention, the alternating adsorption film formed with a specific thickness corresponding to the interaction between the polymer and the colloidal particles is the high refractive index layer and the low refractive index layer. Uniform high-refractive-index layer by simply selecting high-refractive-index organic materials and different types of low-refractive-index organic materials that interact with each other, and setting the number of contact with different organic materials during the formation of alternating adsorption films Unlike conventional film formation in a vacuum system, it is possible to form a blue pattern consisting of multilayer interference films without complicated thickness control, and change the number of contact times described above It is possible to arbitrarily set the position of the optical characteristic peak of the blue pattern simply by doing so. Furthermore, the alternate adsorption film formation in the blue pattern formation can be performed at room temperature in a short time unlike the film formation in the vacuum system, and even if the support is a flexible film or the like, it can be curled or deformed. In addition, it is easy to increase the area, and an expensive vacuum film-forming apparatus is unnecessary, so that the manufacturing cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic partial sectional view showing an embodiment of a color filter of the present invention.
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view for explaining a configuration of a blue pattern made of a multilayer interference film in the color filter of the present invention.
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view for explaining the configuration of a high refractive index layer composed of alternating adsorption films in a blue pattern of a color filter of the present invention.
FIG. 4 is a process diagram showing an embodiment of a method for producing a color filter of the present invention.
FIG. 5 is a process diagram showing an embodiment of a method for producing a color filter of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement result of a reflection spectrum of a color filter in an example.
FIG. 7 is a diagram illustrating a color reproduction range in a CIE xy chromaticity diagram regarding reflected light of a color filter in an example.
[Explanation of symbols]
1 ... Color filter
2 ... Support
3. Black matrix
4. Coloring pattern
4R ... Red pattern
4G ... Green pattern
4B ... Blue pattern
11 ... Multilayer interference film
11 '... One cycle composed of a stack of a high refractive index layer and a low refractive index layer
12 ... Protective layer
13 ... High refractive index layer
13a, 13b ... Thin films constituting alternate adsorption films
14 ... Low refractive index layer
14a, 14b ... Thin films constituting alternate adsorption films

Claims

A red pattern, a green pattern, and a blue pattern are each provided in a predetermined pattern shape on a support, and the red pattern and the green pattern are formed of a pigment-dispersed resin layer, the blue pattern is formed of a multilayer interference film, and the multilayer interference film is The high refractive index layer and the low refractive index layer are alternately laminated, and the high refractive index layer is composed of an anionic high refractive index organic material having an electrostatic interaction and a cationic high refractive index organic material. A color characterized in that the low refractive index layer is an alternating adsorption film made of an anionic low refractive index organic material having an electrostatic interaction and a cationic low refractive index organic material. filter.

2. The color filter according to claim 1, wherein the multilayer interference film has a period formed by stacking a pair of a high refractive index layer and a low refractive index layer in a range of 5 to 20 periods.

The color filter according to claim 1, further comprising a protective layer on the multilayer interference film.

The color filter according to claim 1, wherein the support is a polymer film.

In a method of manufacturing a color filter comprising a red pattern, a green pattern, and a blue pattern in a predetermined pattern shape on a support, each of the red pattern and the green pattern is formed of a pigment-dispersed resin layer, and the blue pattern is formed of a multilayer interference film. ,
The formation of the blue pattern is
It contains a cationic polymer material that is an organic polymer material that has an electrostatic interaction between a solution containing an anionic polymer material that is a high refractive index organic material and the high refractive index organic material. A step of alternately contacting the support with the solution a predetermined number of times to alternately adsorb different types of high-refractive-index organic materials on the support to form an alternating-adsorption film to form a high-refractive-index layer;
Containing a solution containing an anionic polymeric material is a low-refractive index organic material, the other cations polymeric material is a low-refractive index organic material having electrostatic interaction between the low-refractive index organic material A step of alternately contacting a support with a solution a predetermined number of times to alternately adsorb different types of low refractive index organic materials on the support to form an alternating adsorption film to form a low refractive index layer;
By alternately repeating any one of the above, a multilayer interference film in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately laminated is formed on at least one surface of the support, and then the multilayer interference film is formed. A method for producing a color filter, comprising patterning into a predetermined pattern.

By forming a coating film of a photosensitive resin composition for forming a protective layer on the multilayer interference film, exposing the coating film through a predetermined mask, and then performing development, thereby forming a protective layer pattern 6. The method for producing a color filter according to claim 5, wherein a blue pattern is formed by removing unnecessary portions of the multilayer interference film at the same time.