(57)【要約】【課題】異なる２種以上の着色層を有する光学素子の着色層と重なる位置に、各着色層毎に異なる位相差となるように位相差層を設け、光学素子の黒表示性能を向上することが行われているが、各着色層で位相差層の効果が充分に発揮されず、黒表示の際の光漏れによって充分な黒表示が得られ難かった。本発明は更に黒表示を改良した光学素子を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の光学素子は、基材上に少なくとも、重合性液晶材料により構成された位相差層と、異なる２種以上の色の着色層とを積層形成した光学素子であって、各着色層は位相差層を形成した後に積層されているとともに、各位相差層が、異なる色の着色層毎に、波長：λｘの光に対する着色層の分光透過率：Ｔ（λｘ）の二乗と、当該波長：λｘにおける２°視野ＸＹＺ表色系の等色関数のｙ（λｘ）曲線の値との積が最大となる波長：λｍａｘに対し、位相差層が、λｍａｘ／４±１５ｎｍの位相差を有していることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に少なくとも、重合性液晶材料により構成された位相差層と、異なる２種以上の色の着色層とを積層形成した光学素子であって、各着色層は位相差層を形成した後に積層されているとともに、各位相差層が、異なる色の着色層毎に、波長：λｘの光に対する着色層の分光透過率：Ｔ（λｘ）の二乗と、当該波長：λｘにおける２°視野ＸＹＺ表色系の等色関数のｙ（λｘ）曲線の値との積が最大となる波長：λｍａｘに対し、位相差層が、λｍａｘ／４±１５ｎｍの位相差を有していることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
各着色層の境界部分にブラックマトリックス層を有さない請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
各着色層は、位相差層と、位相差を有さない等方部とにまたがって連続的に一体形成されている請求項１又は２記載の光学素子。
【請求項４】
各着色層は、位相差層と、位相差を有さない等方部との間で分断されて形成されている請求項１又は２記載の光学素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子を用いた液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重合性液晶により形成された位相差層を有するカラーフィルタ等の光学素子及びこの光学素子を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型軽量、低消費電力という大きな利点を有する液晶表示装置は、近年、パーソナルコンピューター、携帯電話、電子手帳等の表示装置に積極的に利用されている。液晶表示装置は、自然光や室内光などの外光を利用する反射型液晶表示装置、バックライトの照明光を利用する透過型液晶表示装置、上記反射型と透過型の両方の機能を備えた半透過型液晶表示装置に大別される。液晶表示装置には、輝度やコントラストの改善、視野角補償の目的で液晶化合物により位相差層が設けられる。また、半透過型液晶表示装置においては反射表示部における反射光と、透過表示部における透過光の位相差を合わせる目的で、反射表示部に位相差層が設けられている。近年、主流となっているカラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色に対応した着色層を有しており、半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタでは、各着色層の反射表示部に相当する箇所に位相差層が設けられている。
【０００３】
従来、カラーフィルタに設けられている位相差層は、視感度の最も大きい緑色の中心波長である５５０ｎｍ付近の波長に対して１／４波長の位相差を有するように設計されていた。しかしながらこのような位相差層を設けたカラーフィルタは、緑の着色層部分では、ほぼ十分な位相差を得ることができるが、赤や青の着色層部分では位相差が不十分となったり、過剰となり、満足な黒表示ができないという問題がある。このような問題を解決するため、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層毎に、位相差の異なる位相差層を設けたカラーフィルタが用いられるようになっている（特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０１６４５号公報
【特許文献２】特開２００４−２０５８０１号公報
【特許文献３】特許第４０７５９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
各着色層毎に着色層の中心波長の１／４波長の位相差となるように位相差層を設けたカラーフィルタでは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層に対応する位相差層は、それぞれの着色層の中心波長である６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍの波長の光に対しては１／４波長の位相差を有するため、それぞれの中心波長の光に対しては十分な黒表示が可能であるが、Ｒの着色層やＢの着色層は、Ｇの着色層の中心波長である５５０ｎｍ付近の光も多少透過するため、ＲやＢの着色層に設けられた位相差層は、５５０ｎｍ付近の光の反射光の量を逆に増大させてしまう。ＲやＢの着色層における５５０ｎｍ付近の光透過量は少ないものの、人間の視感度は５５０ｎｍ付近にピークがあるため、５５０ｎｍ付近の光の漏れによって、ＲやＢの着色層に設けた位相差層による効果が減少されてしまい、特にＶＡモードでは満足な黒表示ができないという問題があった。
【０００６】
また位相差層は、界面が存在すると、その付近で液晶化合物の配向不良が生じて光漏れが生じ易い。特許文献１記載のカラーフィルタでは、各着色層の膜厚を変え、その上に形成する位相差層の膜厚を異ならせることで位相差層が着色層に応じて異なる位相差となるようにしている。また特許文献２記載のカラーフィルタでは、各着色層上の位相差層毎に温度を変えて配向を異ならせ、これを固定して着色層毎に異なる位相差の位相差層を形成している。しかしながら特許文献１、２のカラーフィルタは、位相差層形成時に着色層間の位相差層の配向を乱してしまい、着色層間にて光漏れが生じる虞がある。一方、特許文献３記載のカラーフィルタは、位相差層を２層重ねて形成する必要があり、作製に手間がかかるという問題があった。また従来のカラーフィルタは、各着色層の重なり部を隠す等の目的で境界部にブラックマトリックス層が設けられており、これにより着色層境界部における光漏れを防止することができた。しかしながら、昨今、開口率を上げるためブラックマトリックス層はできるだけ細く、さらには無くなる傾向にあり、この場合には、各着色層毎の位相差量は充分であったとしても、黒表示の際に着色層の境界部で光の漏れが発生して輝度が上がってしまい、満足な黒表示ができないという問題があった。
【０００７】
本願出願人は、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、着色層の分光透過率の二乗と、２°視野ＸＹＺ表色系の等色関数のｙ（λｘ）曲線の値との積が最大となる波長に基づいて位相差層の位相差を特定することで、優れた黒表示が可能となることを提案した。本発明は更に鋭意研究した結果なされたもので、異なる２種以上のパターン状の着色層を有し、液晶表示装置に用いることができる光学素子であって、各着色層の境界部にブラックマトリックス層を設けなくても、着色層の境界部における光漏れを低減化し良好な黒表示を可能とした光学素子及びこの光学素子を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち本発明は、
（１）基材上に少なくとも、重合性液晶材料により構成された位相差層と、異なる２種以上の色の着色層とを積層形成した光学素子であって、各着色層は位相差層を形成した後に積層されているとともに、各位相差層が、異なる色の着色層毎に、波長：λｘの光に対する着色層の分光透過率：Ｔ（λｘ）の二乗と、当該波長：λｘにおける２°視野ＸＹＺ表色系の等色関数のｙ（λｘ）曲線の値との積が最大となる波長：λｍａｘに対し、位相差層が、λｍａｘ／４±１５ｎｍの位相差を有していることを特徴とする光学素子、
（２）各着色層の境界部分にブラックマトリックス層を有さない上記（１）の光学素子、
（３）各着色層は、位相差層と、位相差を有さない等方部とにまたがって連続的に一体形成されている上記（１）又は（２）の光学素子、
（４）各着色層は、位相差層と、位相差を有さない等方部との間で分断されて形成されている上記（１）又は（２）の光学素子、
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光学素子を用いた液晶表示装置、
を要旨とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光学素子は、位相差層を形成した後、この位相差層の上に各着色層を順次パターン状に積層形成されていることにより、いずれの着色層においても良好な黒表示を行うことができるとともに、黒表示の際に各着色層の境界部で光漏れが生じる虞がなく、可視光全域に亘って良好な偏光が可能であり、しかも、着色層の境界部にブラックマトリックス層を設けなくとも、各着色層境界部における光漏れが生じる虞がなく、コントラストの高い高品位な表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。また各着色層を、位相差層と位相差を有さない等方部とにまたがって連続的に一体形成した光学素子は、各着色層を形成する際の工程数を少なくすることができる。また各着色層が、位相差層と等方部との間で分断されて形成されている光学素子は、反射領域の着色層と透過領域の着色層を異なる着色層形成用素材で形成することができ、位相差低下量の異なる着色層形成用材料の選択範囲が広がる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の光学素子としてのカラーフィルタの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図４】カラーフィルタの異なる実施態様を示す斜視図である。
【図５】カラーフィルタの製造の一工程を示す縦断面図である。
【図６】液晶表示装置の一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜３は、本発明の光学素子としての半透過型カラーフィルタ１の一例を示し、２は基材で、基材２上に設けたブラックマトリックス層３の上に配向膜５が形成され、配向膜５上に位相差層６が形成され、更に位相差層６を設けた上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂが繰り返し形成されて着色層７を構成している。位相差層６は、位相差を有さない等方部８を介して帯状に形成され、各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは位相差層６と直交する方向に帯状に形成され、各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの位相差層６と重なる部分が反射部として、等方部８と重なる部分が透過部として構成される。ブラックマトリックス層３は、位相差層６と等方部８との境界部に形成されている。本発明において、カラーフィルタ１における位相差層６は、各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂと重なる位置の位相差層の位相差が、波長：λｘの光に対する着色層の分光透過率：Ｔ（λｘ）の二乗と、当該波長：λｘにおける２°視野ＸＹＺ表色系の等色関数のｙ（λｘ）曲線の値との積が最大となる波長：λｍａｘに対し、λｍａｘ／４±１５ｎｍとなるように構成されている。
【００１２】
図４は半透過型カラーフィルタ１の異なる態様を示し、このカラーフィルタ１は、ブラックマトリックス層３が図１に示すカラーフィルタと同様、各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの透過部と反射部との境界部に設けられているとともに、更に各着色層の境界部にも必要に応じてブラックマトリックス層３を設け、ブラックマトリックス層３を格子状に形成している。またブラックマトリックス層３の上に、必要に応じてオーバーコート層４を設けた後、配向膜５を設けた構成を有している。
【００１３】
（基材）
上記カラーフィルタ１における基材２としては、ガラス、シリコン、もしく石英等の無機基材か、次に列挙するような有機基材を挙げることができる。即ち、有機基材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロースもしくはトリアセチルセルロースまたはそれらの部分鹸化物、エポキシ、フェノール、ポリアミド、ポリアセタール、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、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、もしくはシンジオタクティック・ポリスチレン等、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、フッ素樹脂、もしくはポリエーテルニトリル等、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、もしくはポリノルボルネン系樹脂等、または、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、もしくは熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。上記の有機基材は一軸延伸されたか、もしくは二軸延伸されたものであってもよく、また、任意に２種以上が積層された積層体であってもよい。基材２の厚みには、特に限定は無いが、用途に応じ、例えば、５μｍ〜１ｍｍ程度のものが使用される。また基材としては、複屈折を持たないものが望ましい。
【００１４】
（ブラックマトリックス層）
ブラックマトリックス層３は、黒色着色剤を含有する塗料タイプの樹脂組成物を一面に塗布して、一旦固化させた後、フォトレジストを行なうか、もしくは、黒色着色剤を含有する塗料タイプの感光性樹脂組成物を用いて、塗布、露光および現像を行なって形成することができる。ブラックマトリックス層３としては、酸化クロム層と、クロム層との積層構造からなる２層クロムブラックマトリックス、さらに反射率を低減させた酸化クロム層、窒化クロム層及び、クロム層の３層クロムブラックマトリックス等も用いられる。２層クロムブラックマトリックスや３層クロムブラックマトリックスは、クロム金属、酸化クロム、窒化クロムの薄膜を、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等によって形成した後、フォトリソグラフィー法を利用してパターン化する方法により形成することができる。また無電界メッキ法や黒色のインキ組成物を用いた印刷法等を利用しても形成することができる。ブラックマトリックス層３の厚みは通常、０．２〜０．４μｍ程度であるが、黒色インキ組成物を用いた印刷法により形成する場合には、０．５〜２μｍ程度である。
【００１５】
（オーバーコート層）
オーバーコート層４は、平坦性、耐薬品性、耐熱性等を向上させるために必要に応じて設けられる。オーバーコート層４は、例えばアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド等の、種々の光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂や、二液型硬化樹脂等を用い、スピンコート、印刷、フォトリソグラフィー法等の方法により設けることができる。オーバーコート層４は、０．３〜５．０μｍ程度の厚みで形成することができるが、強度を保ちながら全体を薄型化する観点から、厚み０．５〜３．０μｍ程度に形成することが好ましい。
【００１６】
（配向膜）
配向膜５は、位相差層６を構成する液晶高分子や、駆動用の液晶層を構成する液晶高分子を所定の方向に配列させるためのもので、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、もしくはポリビニルアルコール樹脂等の樹脂の被膜を、これらの樹脂を溶解した樹脂組成物を塗布し、乾燥させることにより形成した後、レーヨン、綿、ポリアミド、もしくはポリメチルメタクリレート等の布を巻き付けた金属ローラ等により所定の方向に摩擦するラビングを施すことにより形成することができる。配向膜５は、ＳｉＯ２等、もしくは有機材料等の斜方蒸着膜等、さらには、有機シラン等の有機材料の垂直配向層やその垂直配向層にラビングを施したもの等も利用できる。また光配向膜に偏光照射して偏光方向に配向制御機能を付加して形成することもできる。
【００１７】
（位相差層）
位相差層６は、感光性液晶組成物を用いて形成され、位相差層６を形成するために用いる感光性液晶組成物は、重合性官能基を有する重合性液晶と、重合開始剤とを溶剤に溶解させたものであり、更に必要に応じてカイラル剤、界面活性剤等を含んでいても良い。
【００１８】
感光性液晶組成物に用いられる重合性液晶としては、棒状の分子構造を有する棒状重合性液晶、あるいは円盤状の分子構造を有する、所謂ディスコティック重合性液晶を用いることができる。特には、棒状重合性液晶化合物を好ましく用いることができる。より具体的な棒状重合性液晶の例としては、架橋性のネマチック液晶を用いることができ、架橋性ネマチック液晶としては例えば、１分子中に（メタ）アクリロイル基、エポキシ基、オキタセン基、イソシアネート基等の重合性基を少なくとも１個有するモノマー、オリゴマー、ポリマー等が挙げられる。このような棒状重合性液晶化合物としては、下記化１に示す一般式（１）で表される化合物や、化２に示す一般式（２）で表される化合物のうちの１種の化合物もしくは２種以上の混合物、化３、化４に示す化合物のうちの１種もしくは２種以上の混合物、またはこれらを組み合わせた混合物等を用いることができる。特に、１分子中に１個または２個以上の（メタ）アクリル基を有する架橋性ネマチック液晶の少なくとも１種を含有することが好ましい。
【００１９】
【化１】
2010204220.tif 000002
【００２０】
【化２】
2010204220.tif 000003
【００２１】
【化３】
2010204220.tif 000004
【００２２】
【化４】
2010204220.tif 000005
【００２３】
上記一般式（１）において、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ水素またはメチル基を示すが、液晶相を示す温度範囲をより広くするために、Ｒ１またはＲ２が水素であることが好ましい。また一般式（１）におけるＸ、一般式（２）におけるＹは、水素、塩素、臭素、ヨウ素、炭素数１〜４のアルキル基、メトキシ基、シアノ基またはニトロ基のいずれであってもよいが、塩素またはメチル基であることが好ましい。また、一般式（１）の分子鎖両末端の（メタ）アクリロイロキシ基と、芳香環との間のアルキレン基の鎖長を示すａおよびｂ、一般式（２）におけるｄおよびｅは、それぞれ個別に２〜１２の範囲で任意の整数をとり得るが、４〜１０の範囲であることが好ましく、６〜９の範囲であることがさらに好ましい。ａ＝ｂ＝０である一般式（１）の化合物や、ｄ＝ｅ＝０である一般式（２）の化合物は安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高い。また、ａおよびｂ、あるいはｄおよびｅがそれぞれ１３以上である一般式（１）の化合物、一般式（２）の化合物は、等方相転移温度（ＴＩ）が低い。この理由から、これらの化合物はどちらも液晶性を安定的に示す温度範囲（液晶相を維持する温度範囲）が狭いものとなるた、光学機能層としての位相差制御層を形成するための重合性液晶組成物に用いるのは好ましくない。上記した化１〜化４では重合性液晶のモノマーを例示したが、重合性液晶のオリゴマーや重合性液晶のポリマー等も、従来公知のもののなかから適宜選択して用いることができる。
【００２４】
重合性液晶としては、架橋性ネマチック液晶にカイラル剤を添加した、コレステリック規則性を有するカイラルネマチック液晶も好適に用いることができる。カイラル剤は、負のＣプレートを形成する際に用いられる。カイラル剤は光学活性な部位を有する低分子量化合物で、分子量１５００以下の化合物が好ましい。カイラル剤は、正の一軸ネマチック規則性に、螺旋ピッチを誘起させる目的で用いられる。カイラル剤は分子内に光学活性な部位を有する化合物であり、架橋性ネマチック液晶と溶液状態或いは溶融状態で相溶性を有し、かつ架橋性ネマチック液晶の液晶性を損なうことなく螺旋ピッチを誘起できる化合物であれば使用可能である。しかしながら分子の両末端に架橋性官能基を有するものが、耐熱性の良い光学素子を得る上で好ましい。本発明で使用可能なカイラル剤としては、例えば１つもしくは２つ以上の不斉炭素を有する化合物、キラルなアミン、キラルなスルフォキシド等のようにヘテロ原子上に不斉点がある化合物、またはクムレン、ビナフトール等の軸不斉を持つ化合物等が挙げられる。例えば市販のカイラルネマチック液晶、より具体的にはＭｅｒｃｋ社製Ｓ−８１１等を用いることができる。
【００２５】
カイラル剤の配合量の最適範囲は、螺旋ピッチ誘起能力や最終的に得られる位相差層のコレステリック性を考慮して決められる。具体的な配合量の範囲は、架橋性液晶の種類等により大きく異なるものではあるが、一般に感光性組成物の固形分中における含有量が０．０１〜６０重量％、好ましくは０．１〜４０重量％、更に好ましくは５〜３０重量％となるように配合する。特に好ましいカイラル剤の配合量は、固形物中の含有率が１〜２０重量％となる量である。カイラル剤の固形物中の含有量が０．０１重量％未満の場合、感光性液晶組成物に十分なコレステリック性を付与できない場合があり、また６０重量％を超える場合は、架橋性液晶分子の配向が阻害され、硬化させる際に硬化速度の低下や架橋密度の低下といった悪影響を及ぼす虞がある。
尚、カイラル剤は、特に架橋性を有することを必須とするものではないが、得られる位相差層の熱安定性等を考慮すると、上述した架橋性液晶と重合し、コレステリック規則性を固定化することが可能な架橋性カイラル剤を用いることが好ましい。特に、分子の両末端に架橋性官能基があることが、耐熱性のよい光学素子を得る上で好ましい。
【００２６】
感光性液晶組成物は、上記重合性液晶を対配合物換算値で７０重量％（組成物中の溶剤以外の配合物中の重量）以上、好ましくは７５重量％（対配合物換算値）以上含有することが好ましい。重合性液晶の配合量を７０重量％（対配合物換算値）以上とすることにより液晶性が向上し、位相差層における重合性液晶の配向不良の発生を無視し得る程度に低減することができる。重合性液晶の割合が７０重量％（対配合物換算値）以上では、液晶分子の配向性の観点から特に問題になることはないので、液晶組成物における他の添加剤の配合量とのバランスで、添加量を適宜決定することができる。
【００２７】
重合開始剤としては通常光重合開始剤が用いられ、光重合開始剤としてラジカル重合開始剤を使用することができる。ラジカル重合開始剤は紫外線のエネルギーによりフリーラジカルを発生する化合物であって、例えばベンゾイン、ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン誘導体又はそれらのエステルなどの誘導体；キサントン並びにチオキサントン誘導体；クロロスルフォニル、クロロメチル多核芳香族化合物、クロロメチル複素環式化合物、クロロメチルベンゾフェノン類などの含ハロゲン化合物；トリアジン類；フルオレノン類；ハロアルカン類；光還元性色素と還元剤とのレドックスカップル類；有機硫黄化合物；過酸化物等が挙げられる。また、光重合開始剤としては、イルガキュア１８４、イルガキュア３６９、イルガキュア６５１、イルガキュア９０７（いずれもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）、ダロキュアー（メルク社製）、アデカ１７１７（旭電化工業株式会社製）、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール（黒金化成株式会社製）等のケトン系、ビイミダゾール系化合物等が好ましい。これらの重合開始剤は、１種のみ又は２種以上を組み合わせて用いることができる。２種以上を併用する場合には、吸収分光特性を阻害しないように、吸収波長の異なる重合開始剤を組み合わせるのが好ましい。
【００２８】
位相差層６を形成する際の感光性液晶組成物の塗布特性を向上させるため、適宜、液晶の配向を大きく損なわない範囲で界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン・ブロック共重合体、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等の非イオン性界面活性剤、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物、特殊ポリカルボン酸型高分子界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル等の陰イオン性界面活性剤を用いることができる。
このような界面活性剤は、一般的に重合性液晶１００重量部当たり、０．０１〜１０重量部用いることが好ましい。０．０１重量部未満であると、排除体積効果が不十分となる虞があり、１０重量部を超えると液晶の配向不良を引き起こす虞がある。
【００２９】
溶剤としては、上記重合性液晶、重合開始剤、重合禁止剤、更には界面活性剤、シランカップリング剤等を溶解することが可能な溶剤であり、かつ重合性液晶組成物における重合性液晶の配向性能を阻害したり、感光性液晶組成物を基板に塗布した際に基板を浸食する虞のない溶剤であれば特に限定されるものではない。
【００３０】
具体的な溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ｎ−ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン等の炭化水素類、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２，４−ペンタンジオン等のケトン類、酢酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、△−ブチロラクトン等のエステル類、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン系溶剤、ｔ−ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、グリセリン、モノアセチン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等のアルコール類、フェノール、パラクロロフェノール等のフェノール類等の１種又は２種以上が使用可能である。
【００３１】
単一種の溶剤を使用しただけでは、重合性液晶等の溶解性が不充分であったり、感光性液晶組成物を配向性能を有する基板に塗布した際に、基板が侵食される場合がある。しかし２種以上の溶剤を混合使用することにより、この不都合を回避することができる。上記した溶剤のなかにあって、単独溶剤として好ましいものは、炭化水素系溶剤とグリコールモノエーテルアセテート系溶剤であり、混合溶剤として好ましいのは、エーテル類又はケトン類と、グリコール類との混合系である。溶液の濃度は、液晶組成物の溶解性や所望する光学機能層の膜厚等により異なるが、通常は１〜６０重量％、好ましくは３〜４０重量％の範囲で用いられる。
【００３２】
感光性液晶組成物中には、光学機能層の△ｎを低下させる目的で、液晶の配向を大きく損なわない範囲で多官能モノマーを添加しても構わない。具体的な多官能モノマーとしては、１分子中に２個以上の不飽和結合を含むモノマーであり（したがって、多官能は二官能を包含する）、好ましい例としては、エチレングリコールのジ（メタ）アクリル酸エステル、ジエチレングリコールのジ（メタ）アクリル酸エステル、トリエチレングリコールのジ（メタ）アクリル酸エステル、ポリエチレングリコールのジ（メタ）アクリル酸エステル、プロピレングリコールのジ（メタ）アクリル酸エスエル、ジプロピレングリコールのジ（メタ）アクリル酸エスエル、トリプロピレングリコールのジ（メタ）アクリル酸エステルのような（ポリ）アルキレングリコールのジ（メタ）アクリル酸エステル；トリメチロールプロパンのトリ（メタ）アクリル酸エステル、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリル酸エステル、もしくはジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリル酸エステル等の多価（メタ）アクリル酸エステルを用いることができるが。配向を乱さないものならば、これに限定されない。また、その他のポリマーや無機微粒子を添加しても構わない。
【００３３】
位相差層６は、感光性液晶組成物をスピンコーティング法、ダイコーティング法、スリットコーティング法、もしくは他の適当な塗布方法により基材２上に塗布して形成した塗布層を、所定のパターンを有するマスクで被覆して露光し、現像して形成することができる。露光には、通常紫外線が用いられ紫外線源としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、もしくは高圧水銀灯等の水銀励起光源、またはキセノン光源等を用いることができる。紫外線源は、感光性液晶組成物中に含まれる光重合開始剤からラジカルを発生させ易い波長帯域に強いピークを有するものを用いることが好ましい。マスクを用いて露光した後、有機溶媒やアルカリ溶液で現像して感光性液晶組成物塗布層の未硬化部分を溶解除去することにより、透過部となる等方部８を挟んで帯パターン状の位相差層６が形成される。等方部８は、位相差層６以外の部分をエッチングにより除去して空隙状に形成しても良く、また除去部分に光学的等方性材料を充填して形成しても良いが、パターン状の位相差層６を形成する工程で、位相差層形成用の感光性液晶組成物を塗布し、パターン状にマスキングして紫外線露光した後、マスクを外して液晶組成物が等方相を示す等方温度範囲に加熱して熱重合し、位相差層６以外の部分を等方層として残しても良い。尚、位相差層６を形成する工程で、紫外線の代わりに電子放射線を照射して露光することもできる。
【００３４】
（着色層）
各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは、それぞれ赤、青、緑の透明な樹脂組成物により構成される。各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは、着色剤、好ましくは着色顔料が分散された透明着色インキにより、各着色層毎にシルクスクリーン印刷等の印刷によってストライプ状等のパターンに形成するか、着色剤を含有する感光性樹脂組成物を塗布し、フォトリソグラフィー法等によってパターン状に形成することができる。着色層は、一般に１〜５μｍ程度の厚みに形成される。各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは透過部（等方部８の部分）と、反射部（位相差層６の部分）とで厚みが同じであっても異なっていても良く、例えば等方部８が空隙状に形成されている場合、透過部の着色層の膜厚が、反射部の着色層の膜厚の２倍の厚みであっても良い。各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは、位相差層６と等方部８とにまたがって一体的に形成されていても、位相差層６と等方部８との間で分断されて形成されていても良い。
【００３５】
カラーフィルタ７の表面の平坦性、耐薬品性、耐熱性等を向上させるため、更に必要に応じて着色層７の表面にもオーバーコート層１３（図６）を設けることができる。このオーバーコート層１３は、前記オーバーコート層４と同様の光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂や、二液型硬化樹脂等を用い、スピンコート、印刷、フォトリソグラフィー法等の方法により設けることができる。カラーフィルタ７表面に設けるオーバーコート層１３は、前記オーバーコート層４と同様、０．３〜５．０μｍ程度の厚みで形成することができるが、オーバーコート層の強度を保ちながら全体を薄型化する観点から、厚み０．５〜３．０μｍ程度に形成することが好ましい。
【００３６】
本発明における各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは、位相差層６を形成した後に順次パターン状に積層形成したものであり、各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを形成する工程における加熱処理によって位相差量が低下し、位相差の低下は着色層が設けられている部分と設けられていない部分とで異なると共に、着色層の色の違いや着色層積層前毎の表面処理条件によって低下量が異なる結果、同じ材質により位相差層６を形成しても、各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂと重なる位置の位相差が、対応する対応する着色層のλｍａｘの１／４波長±１５ｎｍの位相差となり、各着色層に適した位相差を有する。
【００３７】
図１に示すカラーフィルタ１を製造する方法の一例として、着色層を、赤の着色層７Ｒ、緑の着色層７Ｇ、青の着色層７Ｂの順に形成する場合について以下に説明する。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、基材２上の、着色層における透過部と反射部との境界部に相当する位置にブラックマトリックス層３を設け、その上面に配向膜５を設けた後、配向膜５上面に、位相差層形成用の重合性液晶組成物を塗布し、露光、現像して形成した塗布層６ａ上に、赤色着色層形成用組成物を全面塗布し、加熱処理（プリベーク）した後、フォトマスクを用いて露光して現像処理した後、更に加熱（ポストベーク）してパターン状の赤色着色層７Ｒを形成する。続いて、図５（ｂ）に示すように、緑色着色層形成用組成物を全面塗布し、加熱処理（プリベーク）した後、フォトマスクを用いて紫外線等を露光して現像処理した後、更に加熱（ポストベーク）してパターン状の緑色着色層７Ｇを形成し、更に青色着色層形成用組成物を用いて同様にしてパターン状の青色着色層７Ｂを形成することにより、図１に示すカラーフィルタ１を得ることができる。着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの順で各着色層を形成する場合、各着色層を形成する際のプリベークの温度４０〜１２０℃、時間１〜５分間、紫外線露光における照射線量３０〜３００ｍＪ／ｃｍ２、ポストベークの温度１８０〜２４０℃、時間２０〜６０分とすることにより、各着色層７Ｒ、７Ｇ、７Ｂと重なる位置の位相差層６は、対応する着色層のλｍａｘの１／４波長±１５ｎｍの位相差を有するものとなる。
【００３９】
着色層を、赤の着色層７Ｒ、青の着色層７Ｂ、緑の着色層７Ｇの順に形成する場合、各着色層を形成する際のプリベーク、紫外線露光、ポストベークを上記した条件で行うと共に、各着色層を設ける前の位相差層形成用組成物塗布表面にＤＵＶ洗浄を行って表面処理を施しておくことにより、各着色層に適した位相差の位相差層とすることができる。ＤＵＶ洗浄におけるＤＵＶ量は、０〜５０００ｍＪ／ｃｍ２程度の範囲で調整するが、赤色に適した位相差量を得るには０〜１０００ｍＪ／ｃｍ２、緑色に適した位相差量を得るには５００〜２０００ｍＪ／ｃｍ２、青色に適した位相差量を得るには１０００ｍＪ／ｃｍ２以上とすることが好ましい。
【００４０】
図６は、基材２上にブラックマトリックス層３、配向膜５、位相差層６、着色層７を設けて形成した上記カラーフィルタ１を用いた液晶表示装置９の一例を示す。この液晶表示装置９は、カラーフィルタ１と下側基板１０との間に挟み込まれた駆動用液晶よりなる液晶層１１を有している。カラーフィルタ１の基材２の反対側表面には偏光板１２が積層され、カラーフィルタ１の着色層７側の表面には、更にオーバーコート層１３が設けられ、このオーバーコート層１３表面側に、透明電極１４、配向膜１５が積層され、下側基板１０の液晶層１１側には、透明電極１６、配向膜１７が積層されている。下側基板１０の反対側表面には、偏光板１８が積層されている。この液晶表示装置９は、画面全体を照明するバックライト１９が偏光板１８の下方に配置されて構成されている。尚、図中２０はバックライト反射板であり、また下側基板１０には、反射表示部相当箇所に図示しない反射板が設けられている。この液晶表示装置９を構成する下側基板１０、液晶層１１、偏光板１２、１８、透明電極１４、１６、配向膜１５、１７、バックライト１９及びバックライト反射板２０等は、従来の液晶表示装置に用いられていると同様の素材により構成することができる。
【実施例】
【００４１】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
厚み０．７ｍｍの溶融成形ホウケイ酸ガラス基板（米国コーニング社製、７０５９ガラス）を洗浄した後、ガラス基板表面上の、着色層の透過部と反射部との境界部に相当する位置に下記ブラックマトリックス用フォトレジストインキをスピンコート法によって塗布し、９０℃で３分間プリベーク後、ブラックマトリクス形成用パターンを介して照射線量が１００ｍＪ／ｃｍ２となるように紫外線露光した。露光後、０．０５％水酸化カリウム水溶液で６０秒間スプレー現像を行った後、２００℃で３０分間ポストベークし、厚み１．２μｍのブラックマトリックス層（アライメントマーク）を形成した。
【００４２】
ブラックマトリックス層形成用フォトレジストインキ組成
・黒顔料          １４．０重量部
（大日精化工業社製：ＴＭブラック＃９５５０）
・分散剤            １．２重量部
（ビックケミー社製：ディスパービック１１１）
・ポリマー          ２．８重量部
（昭和高分子社製：ＶＲ６０）
・モノマー          ３．５重量部
（サートマー社製：ＳＲ３９９）
・添加剤            ０．７重量部
（総研化学社製：ケミトリーＬ−２０）
・重合開始剤        １．６重量部
（２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１）
・重合開始剤        ０．３重量部
（４，４′−ジエチルアミノベンゾフェノン）
・重合開始剤        ０．１重量部
（２，４−ジエチルチオキサントン）
・溶剤            ７５．８重量部
（エチレングリコールモノブチルエーテル）
【００４３】
ブラックマトリックスを形成した表面上に、配向膜形成用可溶性ポリイミド系樹脂インキ組成物（ＪＳＲ社製：ＡＬ１２５４）を位相差層を形成すべき箇所にパターン状に印刷して２００℃で１時間焼成した後、ラビング処理して厚み７００Åの配向膜を形成した。この配向膜上に、下記組成の位相差層形成用インキをスピンコーティング法により塗布した後、８０℃、３分間の条件でプリベークした後、フォトマスクを介して波長３６５ｎｍの紫外線を照射（２００ｍＪ／ｃｍ２）した。紫外線照射後、メチルエチルケトン中に５秒間浸漬して未硬化部分を除去した後、２３０℃で３０分間ポストベークしてパターン状の位相差層を形成した。形成された位相差層は、波長６００ｎｍ（赤色相当）において１７６ｎｍ、５５０ｎｍ（緑色相当）において１８０ｎｍ、５００ｎｍ（青色相当）において１８６ｎｍの位相差を有していた。
尚、着色層の中心波長（波長：λｘの光に対する各着色層の分光透過率：Ｔ（λｘ）の二乗と、当該波長：λｘにおける２°視野ＸＹＺ表色系の等色関数のｙ（λｘ）曲線の値との積が最大となる波長：λｍａｘ）は、後述の着色材料において、それぞれ赤色で略６００ｎｍ、緑色で５５０ｎｍ、青色で５００ｎｍであり、位相差層の位相差は本波長において測定した。
【００４４】
位相差層形成用インキ
・重合性液晶      ２８．７５重量部
（化２におけるｄ＝ｅ＝６、Ｙ＝ＣＨ３の化合物）
・光重合開始剤            １．２４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製：イルガキュア９０７）
・重合禁止剤        ０．０１重量部
（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール）
・溶剤            ７０．００重量部
（ジエチレングリコールジメチルエーテル）
【００４５】
上記位相差層上に、ＤＵＶを５００ｍＪ／ｃｍ２照射することにより表面処理を行った後、下記組成の赤色フォトレジストインキをスピンコート法により全面塗布し、８０℃で３分間プリベークした後、所定のパターンを介して赤色着色層を形成すべき箇所のみを、照射線量が２００ｍＪ／ｃｍ２となるように紫外線露光した。露光後、０．０５％水酸化カリウム水溶液で６０秒間スプレー現像し、次いで２２０℃で３０分間ポストベークして厚み１．５μｍのパターン状の赤色着色層を形成した。ＤＵＶ照射量を緑色着色層は１０００ｍＪ／ｃｍ２、青色着色層を２０００ｍＪ／ｃｍ２とした他は、同様にして、下記組成の緑色フォトレジストインキ、青色フォトレジストインキを用い、それぞれ緑色着色層、青色着色層の順に形成し、カラーフィルタを作製した。
【００４６】
赤色フォトレジストインキ
・赤顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＹ２５４）        ３．５重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製：クロモフタールＤＰＰ  Ｒｅｄ  ＢＰ）
・黄顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９）        ０．６重量部
（ＢＡＳＦ社製：パリオトールイエローＤ１８１９）
・分散剤                              ３．０重量部
（ゼネカ社製：ソルスパース２４０００）
・モノマー                            ４．０重量部
（サートマー社製：ＳＲ３９９）
・ポリマー１（※１）                  ５．０重量部
・重合開始剤                          １．４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製：イルガキュア９０７）
・重合開始剤                          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）
※１  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）のモノマーからなる共重合体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、重量平均分子量４２５００のポリマー。
【００４７】
緑色フォトレジストインキ
赤色フォトレジストインキにおける赤色顔料、黄色顔料を下記緑色顔料、黄色顔料に代えて配合したものを用いた。
・緑色顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＧ７）          ３．８重量部
（大日精化社製：セイカファストグリーン５３１６Ｐ）
・黄色顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９）      ２．２重量部
（ＢＡＳＦ社製：パリオトールイエローＤ１８１９）
【００４８】
青色フォトレジストインキ
赤色フォトレジストインキにおける赤色顔料、黄色顔料、分散剤を下記青色顔料、紫色顔料、顔料誘導体、分散剤に代えて配合したものを用いた
・青色顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＢ１５：６）    ４．６重量部
（ＢＡＳＦ社製：ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ）
・紫色顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＶ２３）        １．４重量部
（クラリアント社製：フォスタパームＲＬ−ＮＦ）
・顔料誘導体                          ０．６重量部
（ゼネカ社製：ソルスパース１２０００）
・分散剤                              ２．４重量部
（ゼネカ社製：ソルスパース２４０００）
【００４９】
尚、上記着色層形成用のフォトレジストインキの組成は反射部を形成するためのものであり、透過部は、各フォトレジストインキの全ての成分を２倍量としたフォトレジストインキを用いて形成した。
【００５０】
各着色層形成後に位相差層の位相差を測定したところ、赤色（λｍａｘ＝６００ｎｍ）で１５２ｎｍ、緑色（λｍａｘ＝５５０ｎｍ）で１３７ｎｍ、青色（λｍａｘ＝５００ｎｍ）で１２６ｎｍであり、各着色層の中心波長の１／４波長±１５ｎｍの位相差を示していた。
【００５１】
さらに、上記カラーフィルタ上面にオプトマーＮＮ８０３（ＪＳＲ社製）を塗布して、厚み１μｍのオーバーコート層を形成し、この上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明共通電極を形成した。一方、ガラス基板上に所定の複数の箇所に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、各ＴＦＴのドレイン電極に接続するように反射画素電極をクロム（Ｃｒ）により形成して対向電極基板を作製した。
次に、上記透明共通電極面と反射画素電極面それぞれを覆うように、垂直配向膜溶液（ＪＡＬＳ−２０２１０−Ｒ２）をγ−ブチロラクトンで５０％に希釈した溶液を塗布し乾燥して配向膜（厚み０．０７μｍ）を形成した。次いで、これらの配向膜が向かい合うようにして両基板を対向させ、両基板間をシール部材で封止し、封止された空間に液晶（メルクジャパン社製：ＭＬＣ−６６０８）を注入し、注入口を封止して、反射型液晶表示装置を作製した。
この反射型表示装置に入射光として蛍光灯を用い、上記反射型液晶表示装置の反射輝度を分光放射計（ＴＯＰＣＯＮ製ＳＲ−３）によって測定した。この反射型液晶表示装置の輝度Ｙは、入射光を１００とすると、０．１９であった。
【００５２】
比較例１
各着色層を形成した後、緑色に対して１／４波長の位相差を有するように位相差層を形成した他は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。得られたカラーフィルタの位相差層の位相差は、赤色（λｍａｘ＝６００ｎｍ）で１３３ｎｍ、緑色（λｍａｘ＝５５０ｎｍ）で１３８ｎｍ、青色（λｍａｘ＝５００ｎｍ）で１４４ｎｍであり、位相差層を構成する液晶材料の有する正の波長分散に起因して、位相差層の位相差は赤色では６００ｎｍの１／４波長±１５ｎｍより小さく、青色では５００ｎｍの１／４波長±１５ｎｍより大きくなっていた。このカラーフィルタを用いて実施例１と同様にして反射型液晶表示装置を形成したところ、この装置の輝度は０．４２であった。
【００５３】
比較例２
ブラックマトリックス上に各着色層を形成した後に、赤色着色層の位置に設ける位相差層の位相差が６５０ｎｍの１／４波長、緑色着色層の位置に設ける位相差層の位相差が５５０ｎｍの１／４波長、青色着色層の位置に設ける位相差層の位相差が４５０ｎｍの１／４波長となるように各位相差層膜厚を調整して設けた他は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。得られたカラーフィルタの位相差層の位相差は、赤色（λｍａｘ＝６００ｎｍ）で１６７ｎｍ、緑色（λｍａｘ＝５５０ｎｍ）で１３８ｎｍ、青色（λｍａｘ＝５００ｎｍ）で１０７ｎｍであり、位相差層を構成する液晶材料の有する正の波長分散に起因して、位相差層の位相差は赤色では６００ｎｍの１／４波長±１５ｎｍより大きく、青色では５００ｎｍの１／４波長±１５ｎｍより小さくなっていた。このカラーフィルタを用いて同様にして反射型液晶表示装置を形成した。この反射型液晶表示装置の輝度は、０．４１であった。
【符号の説明】
【００５４】
１  カラーフィルタ
２  基材
６  位相差層
７  着色層
７Ｒ  赤色着色層
７Ｇ  緑色着色層
７Ｂ  青色着色層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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