(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
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ことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記多層干渉膜上に保護層を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
前記支持体は高分子フィルムであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
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ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
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ことを特徴とする請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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】
0004690603.tif 000002
【化２】
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【化３】
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【化４】
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【化５】
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【化６】
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【化７】
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【化８】
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【化９】
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【化１０】
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【化１１】
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【化１２】
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【化１３】
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【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】
0004690603.tif 000015
【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】
0004690603.tif 000016
【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】
0004690603.tif 000017
【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】
0004690603.tif 000018
【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、ＪＩＳ  Ｋ５４００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
【図１】
0004690603.tif 000019
【図２】
0004690603.tif 000020
【図３】
0004690603.tif 000021
【図４】
0004690603.tif 000022
【図５】
0004690603.tif 000023
【図６】
0004690603.tif 000024
【図７】
0004690603.tif 000025