(57)【要約】【課題】パターニングされた位相差層により位相差制御を可能とするカラーフィルタにおいて、ブラックマトリクス輪郭周辺において光漏れがないカラーフィルタ、およびこれを用いた液晶表示装置を提供する。【解決手段】開口部を区画するブラックマトリクスと、パターン化された位相差層を備えるカラーフィルタにおいて、光透過性基板面に対して垂直方向上面側から平面視上に観察した際に、位相差層とブラックマトリクスとが重なる領域において、該位相差層のテーパー状側面部を実質的に遮光領域であるブラックマトリクスに包含させる。【選択図】図５
2010008547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基板上に、少なくとも開口部を区画するブラックマトリクスと、１色または２色以上の透明着色部から構成される着色層と、上記着色層上に直接または間接に、重合性液晶化合物を含有する液晶組成物を塗布し、上記重合性液晶化合物を所望の方向に配向させた状態で固定化させてなる位相差層とを備えるカラーフィルタであって、
上記位相差層が、任意のパターンでパターニングされており、且つ、
上記位相差層を、該位相差層のパターンの伸長方向に対して垂直な方向に切断した際の位相差層の断面形状が、断面形状の略中央領域の高さを１００％としたときに該略中央領域の高さに対して９０％以上１１０％以下の高さである上底部と、上記光透過性基板を下側として、上側に凸となる方向に傾斜するテーパー状側面部と、下底部とから構成される形状を示し、
上記光透過性基板面に対して垂直方向上面側から平面視上に観察した際に、上記位相差層の下底部の輪郭線の少なくとも一部が、ブラックマトリクス領域に重なっており、
上記ブラックマトリクス領域に重なる該輪郭線に連続するテーパー状側面部が、実質的にブラックマトリクス領域に包含されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
上記位相差層を基板面に対して垂直方向上面側から平面視上に観察した場合に、
位相差層の上底部の輪郭線が直線状に形成されている場合には、該輪郭線に対し垂直な線を垂線Ｘとし、上記上底部の輪郭線と上記垂線Ｘとが交わる点を点Ａとし、上記位相差層の下底部の輪郭線と上記垂線Ｘとが重なる点を点Ｂとしたときの点Ａと点Ｂとの距離が１０μｍ以内であるか、あるいは、
位相差層の上底部の輪郭線が曲線状である場合には、曲線状の輪郭線の任意の点Ｚにおける接線に対し垂直且つ上記点Ｚを通る線を垂線Ｙとし、位相差層の下底部の輪郭線と上記垂線Ｙとが重なる点を点Ｃとしたときの点Ｚと点Ｃとの距離が１０μｍ以内であること
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】
光透過性基板面に対して垂直方向上面側から観察した際に、上記位相差層の下底部の輪郭線の９０％以上が上記ブラックマトリクス領域に重なっていることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
上記位相差層の位相差がλ／２であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
上記位相差層の位相差がλ／４であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項６】
上記ブラックマトリクスが、透過部である開口領域と反射部である開口領域とをそれぞれ区画し、上記位相差層が上記反射表示領域を覆うようパターニングされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項７】
上記位相差層が設けられる基材面に配向膜形成用樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、上記塗膜の表面をラビング処理あるいは光配向処理することにより、上記重合性液晶化合物を所望の方向に配向させるための配向膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項８】
上記位相差層の上面又は下面に等方相の段差調整層を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項９】
２枚の基板間に駆動用液晶材料が封入されることにより形成される液晶表示装置であって、一方の基板として、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のカラーフィルタを備え、対向する他方の基板との間に所望のセルギャップが確保されており、上記セルギャップにより形成される２つの基板間のスペースに駆動用液晶材料が封入されており、且つ、対向する２枚の基板それぞれの外側面に偏光板を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
上記液晶表示装置が半透過半反射型の表示方式であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置など表示装置における光学部材として用いることのできるカラーフィルタおよびこれを用いた液晶表示装置に関し、より具体的にはカラーフィルタ内において、開口領域を区画するブラックマトリクスと、重合性液晶材料よりなる位相差層とを備えるカラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置などの表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、光の位相差を調整するための位相差制御機能を有する位相差フィルムに代わり、重合性液晶材料を基材面に塗布して所望の方向に配向させた後、その状態で重合させ固定化されて形成される、所謂インセルタイプの位相差層が開発されている（特許文献１）。
【０００３】
上記位相差層は、基材面において実質的に全面に設けることもできるし、フォトリソグラフィ法などの手法により所望の位置にパターニング形成することも可能である。
【０００４】
ところで液晶表示装置は、その軽量化、薄型化などの小型化技術の進歩により、近年、携帯電話やＰＤＡ等にも幅広く用いられるようになってきている。このような小型の液晶表示装置は、特に、省電力化、高輝度化や高コントラスト化、太陽光などの外光環境下での視認性といった課題を有している。そしてこれらの課題に対応するために、反射型あるいは半透過半反射型の液晶表示装置が開発され、またさらなる改善のために、これに用いられるカラーフィルタの開発が種々行われている。
【０００５】
たとえば、半透過半反射型液晶表示装置の一形態として、アルミニウム等の金属膜に光が透過できる開口部を形成し、反射部と透過部とを設けた金属膜を半透過半反射膜として機能させた液晶表示装置が提案されている。このような半透過半反射型の液晶表示装置の具体的な構成は、駆動方式をＶＡモードとする液晶表示装置を例とすると以下のとおりである。
【０００６】
半透過半反射型液晶表示装置は、対面する一対の基板（第１の基板、第２の基板）の間に、印加電圧に応じて液晶の光軸の向きを可変に液晶を封入してなる駆動用液晶層を形成しており、基板の外側にバックライトを備えてなる。そして、一対の基板のうち、液晶表示面に近い基板を第１の基板とし、液晶表示面に対して遠い位置にある基板を第２の基板とした場合に、第１の基板は、ガラス基板と駆動用液晶層との間に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる透明電極が形成され、この透明電極を覆うように配向膜が形成されており、さらにガラス基板には外側方向に向かって、１／４波長板、偏光板が配置されている。一方、第２の基板は、ガラス基板と駆動用液晶層との間に、金属膜の所定領域に開口部を形成してなる反射膜、および、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ；Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜からなる透明電極が積層され、さらに、その透明電極を覆うように配向膜が形成されている。また、第２の基板において、ガラス基板には外側方向に向かって、１／４波長板、偏光板が設けられている。なお、１／４波長板は、ある波長帯域において、直線偏光を略円偏光に変換することができる機能を有する光学部材である。
【０００７】
尚、本明細書において、第１の基板、第２の基板から駆動用液晶層に向かう方向が内側方向であり、駆動用液晶層から第１の基板、第２の基板に向かう方向が外側方向であるものとする。上記半透過半反射型液晶表示装置のバックライトは、第２の基板のさらに外側の位置に、第２の基板に向かって光を入射するように備えられる。
【０００８】
上記駆動用液晶層は、封入されている液晶の複屈折に応じた厚み（セルギャップ）を備えて形成されている。セルギャップは、電圧無印加時においてその駆動用液晶層内をその厚み方向に進行する光の位相のずれが１／４波長となるように定められることが一般的である。
【０００９】
ここで、上述のような半透過半反射型液晶表示装置は、外光からの光を用いて液晶表示機能を発揮する部分（反射部）により液晶表示を行うのみならず、バックライトからの光を用いて液晶表示機能を発揮する部分（透過部）によっても液晶表示を行うという特殊性から、特に透過部において液晶表示が行われる場合に、つぎのような問題がある。
【００１０】
すなわち、この半透過半反射型液晶表示装置では、バックライトからの光のうち、一部は反射膜に設けられた開口部の周囲の金属膜にて反射されて反射光となる。反射光は、反射層よりも外側（バックライト側）に配置された１／４波長板を通過するが、その際にその偏光軸が変化し、１／４波長板よりも外側（バックライト側）に設置された偏光板に吸収されてしまう。そのため、上記のような半透過半反射型液晶表示装置では、反射光がリサイクルできず、バックライトからの光を十分効率的に使用することができないという問題がある。また、バックライトからの光のうち開口部を通過した光についてみても、その光は、駆動用液晶層を通過すると直線偏光となってしまい、第１の基板の外側（表示画面側）に配置された１／４波長板にて円偏光となって、その円偏光の光量の半分は、第１の基板の外側（表示画面側）に設けられた偏光板で吸収され、結局、上記のような半透過半反射型液晶表示装置では、バックライトからの光を十分に効果的に用いることができないという問題があった。
【００１１】
こうした問題に対して、半透過半反射型液晶表示装置において、駆動用液晶層の厚み（セルギャップ）を透過部と反射部についてそれぞれに適した厚みに調整するとともに、１／４波長の位相制御機能を反射部にのみ付与するよう、上述するインセルの位相差層が反射部を選択的に覆うようパターニングされた構造を有する半透過半反射型液晶表示装置が提案されている。
【００１２】
例えば、半透過半反射型液晶表示装置として、電圧無印加時において、駆動用液晶層のうち透過部に対応する部分を通過する光に生じる位相差が１／２波長で、駆動用液晶層のうち反射部に対応する部分を通過する光に生じる位相差が１／４波長となるように、透過部と反射部のセルギャップを調整し、更に、反射部にのみ１／４波長の位相制御機能を有する位相差層を設けることにより、明度およびコントラストに優れる半透過半反射型液晶表示装置が提案されている（非特許文献１）。そして非特許文献１の半透過半反射型液晶表示装置における上記位相差板の構成は、フォトマスクを介した光照射により、一部の樹脂を硬化させて位相差層のパターニングを行い、その後、未硬化部分の樹脂を光照射により硬化させることで得られることが開示されている。
【００１３】
また、半透過半反射型液晶表示装置として、反射部の形状に応じてパターニングされた反射層を形成するとともに、その反射部の領域にのみ１／４波長の位相制御機能を有する位相差層がパターン形成されたものが提案されている（特許文献２）。この液晶表示装置によれば、反射層で反射されたバックライトからの光を偏光板に吸収させないようにすることができ、バックライトからの光のリサイクルが可能になる。なお、特許文献２の半透過半反射型液晶表示装置についても、電圧無印加時における、駆動用液晶層のうち透過部、反射部に対応する部分を通過する光に生じる位相差が、それぞれ１／２波長、１／４波長となるように、透過部と反射部でのセルギャップが調整されることで、良好な明度とコントラストが実現される。
【００１４】
非特許文献１や特許文献２の半透過半反射型液晶表示装置によれば、従来の半透過半反射型液晶表示装置と異なり、バックライト側と表示側との一対の位相差板を省略できるので、高輝度化に加え、装置の薄型化を実現することができる。しかも、装置内に設けられる上記位相差層が、対面する一対の基板のうちの一方の基板と駆動用液晶層との間に設けられる所謂インセルタイプの位相差層であることにより、該位相差層は、１／４波長の位相制御機能を発揮するのみならず、駆動用液晶層における透過部のセルギャップと反射部のセルギャップを調節する機能を有する層としても利用可能である。
【００１５】
ところで、半透過反射型液晶表示装置は、画素を反射部と透過部に分割するため、画面の輝度が低下する問題があり、画素の開口率を上げる要求が高まっている。開口率を上げるための手段としては、開口部を区画するブラックマトリクスの線幅を細くし、反射用開口部および／または透過用開口部の面積を拡大せしめることが挙げられる。
【００１６】
【特許文献１】特開２０００−２２１５０６号公報
【非特許文献１】C.Doornkamp et. al., SID2004 Digest, 670 (2004)
【特許文献２】特開２００４−４４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ここで、上述のように、パターニングされたインセルの位相差層を備えるカラーフィルタにおいて、ブラックマトリクスの輪郭周辺において光漏れが観察される場合があり問題であった。このような光漏れは、かかるカラーフィルタを用いて作製される液晶表示装置において、画質の劣化の要因となるため、排除する必要があった。
【００１８】
上記ブラックマトリクスの輪郭周辺における光漏れについて本発明者が鋭意研究したところ、開口部のうち、特に位相差層に覆われる開口部とブラックマトリクスとの境界領域において光漏れが生じていることがわかった。すなわち、カラーフィルタを、光透過性基板に対し垂直方向上面側から平面視上に観察した場合に、任意の開口部を覆うようパターニング形成される位相差層は、その下底部の一部または全部が、遮光領域であるブラックマトリクスにわずかに重複するよう形成されているが、このようにブラックマトリクスの輪郭周辺であって、位相差層に覆われる開口部において光漏れが生じる傾向にあることがわかた。
【００１９】
より詳細に検討するために、パターニングされた位相差層について、該位相差層のパターンの伸長方向に対し垂直な方向において位相差層を切断し、その断面形状を観察してみると、光透過性基板を下にして、上記断面形状が上すぼみのテーパー形状に形成されている場合があることがわかった。すなわち、上記断面形状は、略平坦な上底部と、テーパー状の側面部と、下底部とから構成されるテーパー形状であることがわかった。そして上述のように断面がテーパー形状であると認められる位相差層を備えるカラーフィルタにおいて、ブラックマトリクスの輪郭周辺であって位相差層に覆われる開口部において、上記光漏れの問題が発生し得ることがわかった。尚、本明細書においてカラーフィルタあるいはカラーフィルタの上下方向に言及する場合には、特に断りがない場合には、光透過性基板を下面として理解される上下方向を意味する。
【００２０】
ここで位相差層の位相差は、位相差層の膜厚によって規定されるものである。したがってパターニングされた位相差層の断面が略直方体であれば、該断面において上下方向の距離が均一であるため、これを透過する光は均一な位相差制御を受けると理解される。しかしながら、位相差層の側面がテーパー状に形成される場合、該テーパー状の側面部が遮光領域からはみ出て開口部（画素）内にかかると、テーパー部分においては上下方向の距離が一定ではないため、当該開口部を透過する光の位相差制御にも差異が生じる結果となり、これが上記光漏れの原因となることがわかった。
【００２１】
特に、小型の半透過半反射型の表示装置において開口率を上げる等のために、開口部を区画するブラックマトリクスの線幅を細く設計すると、パターニングされた位相差層のテーパー部が開口部にかかり易く、その結果、ブラックマトリクスと、位相差層に覆われる開口部との境界において上記光漏れの問題が顕著になることを本発明者は突き止めた。
【００２２】
本発明は上記光漏れの問題を鑑みなされたものであって、パターニングされた位相差層により位相差制御を可能とするカラーフィルタにおいて、ブラックマトリクス輪郭周辺において光漏れがないカラーフィルタ、およびこれ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】
【００２３】
本発明者は、開口部を区画するブラックマトリクスと、パターン化された位相差層を備えるカラーフィルタにおいて、光透過性基板面に対して垂直方向上面側から平面視上に観察した際に、位相差層とブラックマトリクスとが重なる領域において、該位相差層のテーパー状側面部を実質的に遮光領域であるブラックマトリクスに包含させることにより上記ブラックマトリクス輪郭周辺の光漏れの問題を解決し得ることを見出し本発明を完成させた。
【００２４】
即ち、本発明は、
（１）光透過性基板上に、少なくとも開口部を区画するブラックマトリクスと、１色または２色以上の透明着色部から構成される着色層と、上記着色層上に直接または間接に、重合性液晶化合物を含有する液晶組成物を塗布し、上記重合性液晶化合物を所望の方向に配向させた状態で固定化させてなる位相差層とを備えるカラーフィルタであって、
上記位相差層が、任意のパターンでパターニングされており、且つ、上記位相差層を、該位相差層のパターンの伸長方向に対して垂直な方向に切断した際の位相差層の断面形状が、断面形状の略中央領域の高さを１００％としたときに該略中央領域の高さに対して９０％以上１１０％以下の高さである上底部と、上記光透過性基板を下側として、上側に凸となる方向に傾斜するテーパー状側面部と、下底部とから構成される形状を示し、上記光透過性基板面に対して垂直方向上面側から平面視上に観察した際に、上記位相差層の下底部の輪郭線の少なくとも一部が、ブラックマトリクス領域に重なっており、上記ブラックマトリクス領域に重なる該輪郭線に連続するテーパー状側面部が、実質的にブラックマトリクス領域に包含されていることを特徴とするカラーフィルタ、    （２）上記位相差層を基板面に対して垂直方向上面側から平面視上に観察した場合に、
位相差層の上底部の輪郭線が直線状に形成されている場合には、該輪郭線に対し垂直な線を垂線Ｘとし、上記上底部の輪郭線と上記垂線Ｘとが交わる点を点Ａとし、上記位相差層の下底部の輪郭線と上記垂線Ｘとが重なる点を点Ｂとしたときの点Ａと点Ｂとの距離が１０μｍ以内であるか、あるいは、位相差層の上底部の輪郭線が曲線状である場合には、曲線状の輪郭線の任意の点Ｚにおける接線に対し垂直且つ上記点Ｚを通る線を垂線Ｙとし、位相差層の下底部の輪郭線と上記垂線Ｙとが重なる点を点Ｃとしたときの点Ｚと点Ｃとの距離が１０μｍ以内であることを特徴とする上記（１）に記載のカラーフィルタ、
（３）光透過性基板面に対して垂直方向上面側から観察した際に、上記位相差層の下底部の輪郭線の９０％以上が上記ブラックマトリクス領域に重なっていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のカラーフィルタ、
（４）上記位相差層の位相差がλ／２であることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のカラーフィルタ、
（５）上記位相差層の位相差がλ／４であることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載のカラーフィルタ、
（６）上記ブラックマトリクスが、透過部である開口領域と反射部である開口領域とをそれぞれ区画し、上記位相差層が上記反射表示領域を覆うようパターニングされていることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれか１つに記載のカラーフィルタ、
（７）上記位相差層が設けられる基材面に配向膜形成用樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、上記塗膜の表面をラビング処理あるいは光配向処理することにより、上記重合性液晶化合物を所望の方向に配向させるための配向膜が形成されていることを特徴とする上記（１）乃至（６）のいずれか１つに記載のカラーフィルタ、
（８）上記位相差層の上面又は下面に等方相の段差調整層を備えることを特徴とする上記（１）乃至（７）のいずれか１つに記載のカラーフィルタ、
（９）２枚の基板間に駆動用液晶材料が封入されることにより形成される液晶表示装置であって、一方の基板として、上記（１）乃至（８）のいずれか１つに記載のカラーフィルタを備え、対向する他方の基板との間に所望のセルギャップが確保されており、上記セルギャップにより形成される２つの基板間のスペースに駆動用液晶材料が封入されており、且つ、対向する２枚の基板それぞれの外側面に偏光板を備えることを特徴とする液晶表示装置、
（１０）上記液晶表示装置が半透過半反射型の表示方式であることを特徴とする上記（９）に記載の液晶表示装置、
を要旨とするものである。
【００２５】
尚、本発明において、位相差層の断面形状における「下底部」とは、位相差層が形成される基材面と、該位相差層とが接する部分をいい、「上底部」とは、位相差層の略中央領域の高さを１００％としたときに、これに対して９０％以上１１０％以下の高さが示される部分を意味し、「テーパー状側面部」とは、上記位相差層の略中央領域の高さを１００％としたときに、これに対して９０％未満の高さが示される側面部分を意味する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のカラーフィルタは、光透過性基板に対して垂直方向上面側から平面視上に観察した場合に、ブラックマトリクスと位相差層とが隣接する部分において、位相差層の下底部の輪郭線が、遮光領域である該ブラックマトリクス領域に重なっており、且つ上記遮光領域に重なる上記下底部の輪郭線に連続するテーパー状側面部は、実質的にブラックマトリクス領域に包含されるよう構成されている。この結果、ブラックマトリクス輪郭周辺において、位相差層のテーパー状側面部が開口部にかかることに起因する光漏れが生じる恐れがない。
【００２７】
本発明のカラーフィルタは、半透過半反射型の液晶表示装置用のカラーフィルタとして利用することができ、かかる場合には、特に反射部用開口部を覆うよう位相差層を設けることによって、従来の半透過半反射型液晶表示装置において使用されていた一対の１／４波長板を省略することによって薄型化が図られるとともに、反射部と透過部のセルギャップを異ならしめることが可能である。その上、反射部を覆う位相差層と、これに隣接するブラックマトリクスとにおいて、該位相差層のテーパー状側面部がブラックマトリクス領域に実質的に包含されているため、上記反射部領域内であって且つブラックマトリクス周辺領域においては光漏れが生じる恐れがない。
【００２８】
特に、光透過性基板面に対して垂直方向上面側から観察した際に、位相差層の下底部の輪郭の９０％以上が上記遮光領域に重なっている本発明では、位相差層に覆われる開口部において、該位相差層のテーパー状側面部が開口部にかかることによる光漏れが該開口部内から実質的に排除されるため好ましい。たとえば、半透過半反射型液晶表示用の本発明のカラーフィルタにおいて、反射部である開口部と透過部である開口部とがブラックマトリクスで区画されており、上記反射部を覆うようパターニングされた位相差層を備える態様においては、該位相差層の下底部の輪郭線が実質的に全てブラックマトリクスと重なっており、その結果、該位相差層のテーパー状側面部が実質的に全て該マトリックス領域に包含されていることとなり、ブラックマトリクスの輪郭周辺において光漏れがなく、且つ反射部である開口部領域内においても光漏れが生じないため好ましい。
【００２９】
そして本発明のカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、ブラックマトリクス輪郭周辺で発生していた光漏れの恐れがなく良好な光学補償が可能であるため、高品質な画質を提供することができる。特に、反射部と透過部とがブラックトリクスで区画されたカラーフィルタを用いた本発明の半透過反射液晶表示装置では、上記カラーフィルタにおいて、反射部を覆うように設置されるパターン化された位相差層のテーパー状側面部が反射部へ入り込むことがないため、光学補償のズレが小さく、高輝度高品質が画像を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、図面を用い、本発明の最良の形態について説明する。図１は、半透過半反射型表示装置に用いられることを予定する本発明のカラーフィルタ１の部分上面図である。カラーフィルタ１は、光透過性基板上において、長方形の開口部５を区画するよう格子状にパターニングされたブラックマトリクス２（以下、「ＢＭ２」ともいう）を形成し、次いで、赤色透明着色部３Ｒ、青色透明着色部３Ｂ、緑色透明着色部３Ｇを順にストライプ状にパターニング形成して着色層を形成し、次いで、各透明着色部のパターンに対し垂直の方向であって、開口部５の略半分を覆う位置にストライプ状にパターニングされた位相差層４を設けて作製されている。そして位相差層４を設けたことにより、開口部５は、位相差層４に覆われた反射部６と位相差層４に覆われていない透過部７とに分割されている。尚、図１中、位相差層４を示す実線は、位相差層４の下底部の輪郭線を示すものである。
【００３１】
図２に、図１のＸ−Ｘ断面図を示す。図２に示すとおりカラーフィルタ１は、光透過性基板８の上面に開口部５を区画するようＢＭ２が設けられており、その上面に着色層を構成する緑色透明着色部３Ｇが設けられており、次いで、位相差層４が反射部６を覆う位置に設けられて構成されている。位相差層４は、断面形状において略中央の高さを１００％としたときに高低差±１０％以内である略平坦な上底部９と、略中央の高さに対し９０％未満の高さであるテーパー状側面部１０と、着色層に当接する下底部１１とから構成されている。
【００３２】
図３に、カラーフィルタ１の部分拡大図を示す。図３Ａは、図１に示すカラーフィルタ１のＸ−Ｘ断面図の部分拡大図であり、図３Ｂは、図３Ａを上面から観察した部分上面図を示す説明図である。本発明のカラーフィルタ１は、図３Ａに示すとおり、下底部１１の輪郭線のうち、紙面に向かって左側の輪郭線とＢＭ２とが、基板面に対して垂直方向上面側から平面視上に観察した場合に、重なる関係にあり、且つ該輪郭線に連続するテーパー状側面部１０がＢＭ２領域（即ち遮光領域）に包含されている。より詳しく述べると、図３Ｂにおいて拡大された上面図を用いて位相差層４とＢＭ２との関係を説明すると、位相差層４の上底部９の輪郭線１２と下底部１１の輪郭線１３とが観察され、輪郭線１２に対する垂線１５と輪郭線１３との交点を点Ｂとしたときに点Ａから点Ｂまでが、ＢＭ２の輪郭線を示す破線１４間内に存在している。この結果、ＢＭ２輪郭周辺において、反射部中央領域と同等の位相差制御機能が発揮されるため、光漏れが発生しないのである。尚、本発明において、上記点Ａから点Ｂまでの距離は、テーパー状側面部１０の幅寸法と理解される。
【００３３】
本発明において、テーパー状側面部１０は、完全にＢＭ２領域に包含されていることが最も望ましいが、本発明者の研究により、テーパー状側面部１０の幅寸法において、９０％以上、より望ましくは９３％以上が、ＢＭ２領域に包含されるよう位相差層４が形成されていれば、ＢＭ２の輪郭周辺において肉眼で観察される程度の光漏れは発生しないことが確認されている。
【００３４】
また上述のとおり、テーパー状側面部１０の幅寸法において、９０％以上、より好ましくは９３％以上、特に望ましくは１００％以上がＢＭ２領域に包含される位相差層４をより容易に形成するためには、上述する点Ａから点Ｂまでの距離が１０μｍ以内であることが望ましい。
【００３５】
特に、本発明においてテーパー状側面部の幅寸法は、半透過半反射型液晶表示用のカラーフィルタなどにおいて、ブラックマトリクスの線幅をなるべく細くし、開口率を高くするよう設計される場合に有効である。即ち、ブラックマトリクスの線幅が細いと、位相差層とブラックマトリクスとの重なりを充分大きく設計することが困難であるため、テーパー状側面部をブラックマトリクスに実質的に包含されるようカラーフィルタを形成することは容易ではない。しかしながら、位相差層の形状において、特にテーパー状側面部の幅寸法を１０μｍ以内に設計する場合には、例えば、ブラックマトリクスの線幅を２０μｍ以内、あるいはさらに細く１０μｍ程度に設計した場合であっても、テーパー状側面部をブラックマトリクスに包含させることが可能であり好ましい。
【００３６】
次に、異なる態様の本発明についてさらに図面を用いて説明する。図４に本発明の別の態様であるカラーフィルタ２１の上面図を示す。カラーフィルタ２１は、反射部６と透過部７との境界を区画するよう格子状にパターニングされたブラックマトリクス２２（以下、「ＢＭ２２」ともいう）を形成したこと以外は、図１に示すカラーフィルタ１と同様に形成されたものである。
【００３７】
図４に示すカラーフィルタ２１のＸ−Ｘ断面図を、図５に示す。図５に示される断面図から理解されるように、カラーフィルタ２１の位相差層４は、隣り合うＢＭ２２間を跨いで、開口部である反射部６を覆って設けられている。そして、下底部１１の輪郭線がＢＭ２２に重なっており、且つ該輪郭線に連続するテーパー状側面部１０は、両端のＢＭ２２領域に包含されていることが理解される。かかる態様により、ＢＭ２２の輪郭周辺における光漏れが良好に防止される。
【００３８】
カラーフィルタ２１についてより詳しく説明するために、図６を示す。図６は、カラーフィルタ２１のＸ−Ｘ断面の部分拡大図である。図６Ａは、図４に示すカラーフィルタ２１のＸ−Ｘ断面図の部分拡大図であり、図６Ｂは、図６Ａを上面から観察した部分上面図である。本発明のカラーフィルタ２１は、図６Ａに示すとおり、下底部１１の輪郭線のうち、紙面に向かって左右端部に確認される輪郭線と、ＢＭ２２がそれぞれ重なる関係にあり、且つ該輪郭線に連続するテーパー状側面部１０がＢＭ２２領域（即ち遮光領域）に包含されている。より詳しく述べると、図６Ｂにおいて拡大された上面図を用いて位相差層４とＢＭ２２との関係を光透過性基板に対し垂直方向から平面視上に観察したときに、位相差層４の上底部９の輪郭線１２と下底部１１の輪郭線１３とが観察され、輪郭線１２に対する垂線１５と輪郭線１２との交点を点Ａとし、垂線１５と輪郭線１３との交点を点Ｂとしたときに点Ａから点Ｂまでが、ＢＭ２２の輪郭を示す破線１４間内に存在しており、テーパー状側面部１０がＢＭ２２領域に包含されていることが理解される。この結果、ＢＭ２２輪郭周辺において、反射部中央領域と同等の位相差制御機能が発揮されるため、光漏れが発生しないのである。またカラーフィルタ２１では、基板に対し垂直方向上面側から観察した場合に、位相差層４の下底部１１の輪郭線１３は実質的に全てＢＭ２２と重なっており、且つ、該輪郭線１３に連続するテーパー状側面部１０が実質的に全てＢＭ２２領域に包含されているため、開口部５全体を観察した場合にも、テーパー状側面部１０に起因する光漏れが発生しない。
【００３９】
以上に示すように、基板に対し垂直方向上面側から観察したときに、本願発明のカラーフィルタにおいて位相差層の下底部の輪郭線とブラックマトリクスとが重なって形成されている部分については、該輪郭線に連続するテーパー状側面部がブラックマトリクス領域に包含されていることが重要である。
【００４０】
本発明において、光透過性基板面に対し垂直方向上面側から平面視上に観察した場合に、必ずしも、位相差層の下底部の輪郭線の全てがブラックマトリクスと重なる必要はなく、例えば、図１に示すとおり、ストライプ状にパターニングされた位相差層の下底部の片側の輪郭線のみがブラックマトリクスに重なっている態様であってもよい。尚、図１に示すカラーフィルタ１のように、半透過半反射型液晶表示用に使用が予定されるカラーフィルタであって、透過部と反射部とがブラックマトリクスで区画されていないタイプは、開口率をより高くすることができるという点で望ましい。ただし、反射部を覆う位相差層のテーパー状側面部が反射部と透過部の境界に存在することによって、該境界部分で光漏れが発生する恐れがある。したがって、かかるタイプのカラーフィルタを半透過半反射型液晶表示装置に使用するには、基板に面に対し垂直方向上面側から観察した場合に、表示装置の設計上、実質的に遮光部となる領域（例えば、対向基板においてスイッチ素子である薄膜トランジスタが設けられる領域など）及び、透過部と反射部との境界部分が重なるよう設計する等の手段によって対応することができる。
【００４１】
また本発明において位相差層の下底部の輪郭線が９０％以上、望ましくは実質的に１００％、ブラックマトリクスと重なっており、該輪郭線に連続するテーパー状側面部がブラックマトリクス領域に包含されている場合には、ブラックマトリクスの輪郭周辺だけではなく、開口部全体においても、何ら特別の考慮を払わずとも該テーパー状側面部に起因する光漏れが防止されるため好ましい。
【００４２】
（カラーフィルタの評価）
本発明のカラーフィルタがブラックマトリクスの輪郭周辺において光漏れするか否かの評価は、カラーフィルタを偏光板に挟み、基板に対し光を照射し、この状態を光学顕微鏡で観察し、ブラックマトリクスの輪郭周辺を観察することにより、光学顕微鏡を介して肉眼にて光漏れの有無を確認することにより実施することができる。
【００４３】
以下に本発明のカラーフィルタを構成する部材に関し、詳しく説明する。
【００４４】
[位相差層形性用液晶材料]
上記位相差層を形成するための感光性樹脂組成物に含有される、重合性官能基を有する液晶材料（以下、重合性液晶という）としては、棒状の分子構造を有する棒状重合性液晶材料、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材料を用いることができる。特には架橋性のネマチック液晶であって、棒状重合性液晶材料を好ましく用いることができ、具体的には、１分子中に（メタ）アクリロイル基、エポキシ基、オキセタン基、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材料としては、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。特に本発明における重合性液晶は、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。
【００４５】
【化１】
2010008547.tif 000003
【００４６】
【化２】
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【００４７】
【化３】
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【００４８】
【化４】
2010008547.tif 000006
【００４９】
化１に示す一般式（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め、位相差層を形成するための感光性樹脂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。一般に位相制御機能層のリタデーション量及び配向特性は、位相差層を構成する重合性液晶の複屈折Δｎと、位相差層の膜厚とにより決定される。例えば、架橋性液晶材料をホメオトロピック配向させてなる位相差層、所謂正のＣプレートを形成する場合、重合性液晶材料のΔｎは０．０３〜０．２０程度が好ましく、０．０５〜０．１５程度が更に好ましい。
【００５０】
本発明における位相差層を形成するための感光性樹脂組成物は、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。重合性液晶の添加が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、感光性樹脂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。尚、本明細書において「対配合物換算値」とは、感光性樹脂組成物において、溶剤中に分散または溶解される溶質成分の全重量に対する配合重量比率を意味する。
【００５１】
[重合開始剤]
上記感光性樹脂組成物には、重合開始剤を添加することができる。重合開始剤としては、通常、光重合開始剤が用いられる。光重合開始剤としては、ラジカル重合性開始剤を使用することができる。ラジカル重合性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、イルガキュアー１８４、イルガキュアー３６９、イルガキュアー６５１、イルガキュアー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（株式会社ＡＤＥＫＡ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。
【００５２】
[溶剤]
上記位相差層形成用の感光性樹脂組成物に用いる溶剤としては、上記重合性液晶、重合開始剤、更には必要に応じて添加するカイラル剤、界面活性剤等を溶解または分散することが可能な溶剤であり、かつ感光性樹脂組成物における重合性液晶の配向性能を阻害したり、感光性樹脂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。
【００５３】
本発明において用いる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、γ−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。
【００５４】
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、上述したように配向性能を有する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、液晶性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。
【００５５】
[カイラル剤]
本発明の位相差層を形成するために用いられる感光性樹脂組成物には、必要に応じてカイラル剤を添加することができる。上記感光性樹脂組成物に添加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。選択したカイラル剤の性質によっては、ネマチック規則性の破壊、配向性の低下を招く虞がある。特に非重合性のカイラル剤の場合には、重合性液晶材料の重合による硬化性能を低下させる場合があり、加えて位相差層の電気的信頼性を低下させる事態を招く虞がある。更に光学活性な部位を有するカイラル剤を多量に使用することはコストアップを招く。従って本発明で用いるカイラル剤としては、少量でも重合性液晶材料の配向に螺旋ピッチを誘発させる効果の大きなカイラル剤を選択することが好ましい。特に分子内に軸不斉を有する低分子化合物の使用が好ましい。なお、カイラル剤としては、より具体的には、例えばＭｅｒｃｋ社製Ｓ−８１１等の市販のものを用いることができる。
【００５６】
カイラル剤の配合量の最適範囲は、螺旋ピッチ誘起能力、あるいは最終的に得ようとする位相差層に含まれる重合性液晶材料のコレステリック規則性の程度などを考慮して適宜決めることができる。感光性樹脂組成物におけるカイラル剤の配合量は、重合性液晶の種類等により大きく異なるが、一般的に、対配合物換算値で０．０１〜３０重量％、好ましくは０．１〜２０重量％、更に好ましくは０．５〜１５重量％となるように配合される。特に好ましいカイラル剤の配合量は、対配合物換算値で１〜１５重量％である。カイラル剤の配合量が０．０１重量％未満の場合、感光性樹脂組成物中に含まれる重合性液晶に対して充分にコレステリック規則性を付与できない場合がある。またカイラル剤の配合量が３０重量％を超える場合は、感光性樹脂組成物における重合性液晶の配向性能が阻害される結果、重合性液晶同士を架橋重合させて感光性樹脂組成物を硬化させる際に、硬化速度の低下や架橋密度の低下をきたすといった問題を生じる虞がある。
【００５７】
[界面活性剤]
位相差層を形成する場合には、感光性樹脂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の添加量としては、一般的に感光性樹脂組成物中の割合が０．０１〜１重量％（対配合物換算値）、好ましくは０．０５〜０．５重量％（対配合物換算値）の範囲で感光性樹脂組成物に添加することができる。
【００５８】
本発明のカラーフィルタは、少なくとも光透過性基板とブラックマトリクスを備える支持材と、その支持材上に重合性液晶材料が所定の液晶規則性を有して硬化されてなる位相差層とを有するカラーフィルタであって、位相差層が、上記の感光性樹脂組成物を用いて形成されたものであり、配向膜を有さないカラーフィルタであっても、配向膜を有するカラーフィルタであっても良い。
【００５９】
[光透過性基板]
本発明のカラーフィルタに用いられる光透過性の基板としては、一つの基板形成材により単層で構成されているもの、あるいは複数種類の基板形成材にて多層に構成されているもののいずれを用いてもよい。また上記光透過性基板には、部分的に遮光領域等が設けられてもよい。光透過性基板の光線透過率は、適宜選定可能である。
【００６０】
上記光透過性基板の具体例としては、ガラス、シリコン、もしくは石英等の無機基材で構成することが好ましいが、次に列挙するような有機基材から構成することもできる。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、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエ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、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。特にカラーフィルタを液晶表示用パネルの一方側の基板として用いる場合には、光透過性基板の材質が無アルカリガラスであることが好ましい。上記光透過性基板の厚みには、特に限定は無いが、用途に応じ、例えば、５０μｍ〜数ｍｍ程度のものが使用されることが一般的である。
【００６１】
[ブラックマトリクス]
ＢＭは、黒色着色剤を含有する樹脂組成物を用いて、対象面である光透過性基板の表面に直接又は間接に所定形状に印刷する転写方式により形成することができる。あるいは、黒色着色剤を含有する塗料タイプの感光性組成物を用いて、塗布、パターン状露光および現像を行うことにより形成することができる。上記いずれかの方法により形成されるＢＭの形成パターンは、一般的には矩形格子状あるいはストライプ状が採用されるが、特に限定されるものではなく、設計変更により適宜決定することができる。尚、ＢＭの厚みは、０．５μｍ〜２μｍ程度であることが一般的である。
【００６２】
[着色層]
本発明において形成される着色層は、１色または２色以上の有色透明な透明着色部から構成される。例えば、赤色透明着色部、緑色透明着色部、青色透明着色部の３色の透明着色部により着色層を構成し、フルカラー可能なカラーフィルタとすることができる。上記透明着色部は、開口部毎にモザイク型、トライアングル型など種々の配置パターンにより形成されるか、あるいは該開口部を覆って色毎に配列する帯状に形成することもできる。上記透明着色部は、それぞれ適用される着色剤が溶解もしくは分散された、好ましくは微細顔料が分散された着色画素用組成物を用いてパターン形成される。より詳しくは、所定の色に着色したインキ組成物を調製して、各色パターン毎に印刷することによって形成されるか、あるいは所定の色の着色剤を含有した塗料タイプの感光性樹脂組成物を用いて、フォトリソグラフィ法によって形成される。着色層の厚みは、１μｍ〜５μｍ程度の範囲内において略均一の厚みに形成されることが一般的である。
【００６３】
[等方性層]
また本発明のカラーフィルタには、光学的に等方相である等方性層をさらに設けることができる。上記等方性層は、少なくとも光透過性の硬化性樹脂を含有する樹脂組成物を用いて形成することができる。上記光透過性の硬化性樹脂としては、例えば、アクリル系やウレタン系の樹脂や、アクリル系やウレタン系のモノマーを混合した材料を用いることができる。また上記樹脂組成物には、必要に応じて、光重合開始剤などのほかの添加物を適宜添加させることができる。また上記樹脂を含有する市販の組成物に対し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＥＧＭＡ）、酢酸３−メトキシブチル（ＭＢＡ）、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＤＧ）などの溶媒を一種あるいは２種以上を用いて溶液状態とし、これを等方相部位４及び液晶相部位５を上面に塗布することができる。
市販の樹脂組成物としては、例えば、ザ・インクテック社製ＩＴ−ＭＰ４０８、ＩＴ−ＭＰ４０６、ＩＴ−ＭＰ４１２ＳＣ−１、ＩＴ−ＭＰ４１２ＳＣ−７などを用いることができる。
【００６４】
上記等方性層の一態様としては、例えば、上記着色層の上面全体に等方性層を設けることにより、着色層の上面を平坦化させることができる平坦化層として機能させることができる。またさらに別の態様としては、半透過半反射型液晶表示装置用に用いられるカラーフィルタにおいて、反射部を覆う位置に適当な高さの等方性層を設けることにより、液晶表示装置において反射部と透過部とにおけるセルギャップに差をもたせる段差調整層として機能させることができる。即ち、上記等方性層は、電圧無印加時における、透過部と反射部とにおいてそれぞれ通過する光に生じる位相差を、それぞれ１／２波長、１／４波長となるように調整することが可能な等方性の段差調整層として機能させることが可能である。このとき、段差調整層である等方性層の上に、選択的にパターニングされた位相差層が設けられるか、あるいは反射部を覆う位置にまず位相差層を形成し、次いで、該位相差層の上面に直接、段差調整層である等方性層を設けることができる。すなわち、位相差層の上面または下面に段差調整層を設けることによって、セルギャップを調整することができる。
【００６５】
[配向膜]
またさらに、位相差層を形成する支持材面には、適宜、位相差層を構成する重合性液晶材料を所望の方向に配向させるための配向膜を設けることができる。上記配向膜としては、従来公知の配向膜材料であるポリイミド等が用いられ、支持材上に配向膜材料を積層した後、ラビング処理や光配向処理して配向させることにより得られる。あるいは、基板上に酸化ケイ素を斜め蒸着して配向膜としてもよい。本発明で用いられる配向膜材料としては、市販の配向膜材料を用いることができる。具体的には日産化学（株）製の配向膜材料（サンエバー）、日立化成デュポンマイクロシステムズ（株）製の配向膜材料（ＱＬ，ＬＸシリーズ）、ＪＳＲ（株）製の配向膜材料（ＡＬシリーズ）、チッソ（株）製の配向剤（リクソンアライナー）などを用いることができる。
【００６６】
次に、本発明のカラーフィルタを用いて形成される液晶表示装置について、図７を用い半透過半反射型液晶表示装置を例に説明する。
【００６７】
図７は、本発明のカラーフィルタ４２を用いた半透過半反射型液晶表示装置４１を構成する各層の相対的な位置関係を示すための分解斜視図である。したがって、各層が図７に示すように離れているものではない。
【００６８】
半透過半反射型液晶表示装置４１は、表示側基板４３と、これに対向する対向基板４４とこれら両基板間に設けられる駆動用液晶層５４とから構成される駆動方式をＶＡモードとする液晶表示装置の一例である。
【００６９】
上記表示側基板４３には、光透過性基板４６上に、反射部４７と透過部４８とを区画する矩形格子状のブラックマトリクス４９と、赤色透明着色部５０Ｒ、青色透明着色部５０Ｒ、緑色透明着色部５０Ｇがストライプ状に設けられた着色層５０と、反射部４７を覆うようにパターニングされた位相差層５１とをこの順にそなえたカラーフィルタ４２が利用されている。そしてさらにカラーフィルタ４２の光透過性基板４６の着色層５０とは反対側の面に、図面の手前から奥に向かう方向に対して反時計回りに１３５°の方向に光の吸収軸がある偏光板５３ａを備えて、表側基板４３が形成されている。尚、図示はしないが、ＶＡモードの液晶表示装置の場合には、着色層５０と後述する駆動用液晶層５４との間にさらに透明電極膜が設けられることが一般的であり、また位相差層５１と着色層５０との間、あるいは位相差層５１と駆動用液晶層５４との間には、対向する２つの基板間において一定のセルギャップを確保するための、柱状体が設けられることが一般的である。
【００７０】
一方、対向基板４４は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が設けられるとともに（ＴＦＴについては図示せず）、光透過性基板５５の表示側基板４３側面において、反射部４７の位置に併せて設けられた反射板５６を有し、反射板５６の非設置領域が透過部４８に対応している。さらに一般的には、反射板５６の駆動用液晶層５４側面には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる透明電極（図示せず）が積層され、そしてその透明電極を覆うように配向膜（図示せず）が形成される。また光透過性基板５５の反射板５６と反対側の面には、光の吸収軸が図面の手前から奥に向かう方向に対して反時計回りに４５°の方向である偏光板５３ｂを備えてなる。また対向基板４４の外側には、透過部４８を透過する光を与えるためのバックライト（図示せず）が備えられる。
【００７１】
ここで、カラーフィルタ４２における位相差層５１のごとき、半透過半反射型液晶表示装置における反射部上にパターニングされる位相差層は、光軸が位相差層５１と並行するとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を位相差層５１の面内方向に有する、いわゆる正のＡプレートとして形成されることが一般的である。
【００７２】
また本発明において位相差層５１は、上述する正のＡプレートである以外にも、光軸が位相差層の法線方向を向くとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を位相差層の法線方向に有する、いわゆる正のＣプレートとして形成することができ、あるいは別の態様として、光軸が位相差層の法線方向を向くとともに常光線屈折率よりも小さな異常光線屈折率を位相差層の法線方向に有する、いわゆる負のＣプレートとして形成することもできる。さらに、本発明における位相差層を正のＡプレート、正のＣプレート、及び負のＣプレートを任意の組合せで積層させることも可能である。位相差層は、所望の光学補償や光学機能、表示装置の種類などによって、正のＡプレート、正のＣプレート、及び負のＣプレートあるいはこれらの２層の組合せの中から適宜選択して決定される。
【実施例】
【００７３】
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。
【００７４】
[実施例１]
以下に示すとおり、光透過性基板上に、ストライプ状にパターニングしたブラックマトリクスを形成することによって遮光部と開口部とを備えるブラックマトリクス基板を作成し、次いで、該ブラックマトリクス基板上面に、赤色透明着色部単色からなる着色層を形成し、最後に、開口部を覆ってブラックマトリクスを跨ぐ位置にストライプ状パターンの位相差層を形成し、カラーフィルタを得て、これを実施例１とした。
【００７５】
図８Ａに実施例１であるカラーフィルタ６１の上面図を、図８Ｂに図８ＡのＸ−Ｘ断面図を示す。図８Ａ中、符号６２は位相差層を、符号６３はブラックマトリクスを、ｗ１１はブラックマトリクス６３の線幅を、ｗ１２はブラックマトリクス６３間に存在する開口部６４の線幅をそれぞれ示し、位相差層６２を示す実線は、位相差層の下底面の輪郭線を表すものである。また図８Ｂに示すとおり、実施例１であるカラーフィルタ６１は、光透過性基板６５の上面にブラックマトリクス６３を形成し、次いで、赤色透明着色部からなる着色層６６を形成し、その上面に位相差層６２を形成することによって作製した。図８Ｂに示すとおり位相差層６２は、略平坦な上底部６７と、テーパー状側面部６８と、下底部６９とから構成されている。
【００７６】
図８Ｂ中、ｗ１３は、テーパー状側面部６８の幅寸法を、ｗ１４は、テーパー状側面部６８のうちブラックマトリクス６３に包含される量を示す。より具体的には、実施例１は、ｗ１１は４５μｍ、ｗ１２は３０μｍ、ｗ１３は８μｍ、ｗ１４は７．５μｍとなるよう作製した。尚、位相差層６２の略中央領域の高さを１．０μｍとして作製し、それに対して、９０％以上１１０％以下の高さ部分を上底部６７とし、９０％未満の部分をテーパー状層面部６８とした。
【００７７】
（ブラックマトリックス基板の作製）
まず、着色材料として顔料を用い、分散液組成物（顔料、分散剤、および溶剤を含有）にビーズを加え、分散機で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、クリアレジスト組成物（ポリマー、モノマー、添加剤、開示剤および溶剤）とを混合し、ブラックマトリックス用フォトレジストを調整した。その組成を下記に示す。尚、分散機としては、ペイントシェーカーを用いた。
次に、光透過性基板としてガラス基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ３５）を用い、上述のとおり調製したブラックマトリックス用フォトレジストを、定法にしたがって予め洗浄した上記ガラス基板上に、スピンコート法で塗布した。膜厚は、１．２μｍの厚さとなるよう塗布した。９０℃、３分間の条件でプリベーク、所定のパターンを露光（１００ｍＪ／ｃｍ2）、０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行った後、２００℃、３０分間ポストベークすることで、ブラックマトリックス    をガラス基板上に形成し、ブラックマトリクス基板を得た。
【００７８】
＜ブラックマトリックス用フォトレジスト＞
・黒顔料（大日精化工業（株）製ＴＭブラック＃９５５０）・・・１４．０重量部
・分散剤（ビックケミー（株）製Disperbyk１１１）・・・１．２重量部
・ポリマー（昭和高分子（株）製ＶＲ６０）・・・２．８重量部
・モノマー（サートマー（株）製ＳＲ３９９）・・・３．５重量部
・添加剤（綜研化学（株）製Ｌ−２０）・・・０．７重量部
・開始剤（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）・・・１．６重量部
・開始剤（４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン）・・・０．３重量部
・開始剤（２，４−ジエチルチオキサントン）・・・０．１重量部
・溶剤（エチレングリコールモノブチルエーテル）・・・７５．８重量部
【００７９】
次に、上記ブラックマトリクス基板上に、着色層６６を積層した。着色層６６は下記に示す赤色顔料分散型フォトレジストを用い、赤色透明着色部単色で形成した。上記赤色顔料分散型フォトレジストは、着色材料として顔料を用い、分散液組成物（顔料、分散剤、および溶剤を含有）にビーズを加え、分散機で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、クリアレジスト組成物（ポリマー、モノマー、添加剤、開示剤および溶剤）とを混合したものである。その組成を下記に示す。尚、分散機としては、ペイントシェーカーを用いた。次に、赤色（Ｒ）の顔料分散型フォトレジストを、上記ブラックマトリックス基板上にスピンコート法で塗布、８０℃、３分間の条件でプリベーク、所定のパターンを露光（１００ｍＪ／ｃｍ2）、０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行った後、２００℃、３０分間ポストベークすることで、膜厚２．６μｍの赤色透明着色部からなる着色層６６を形成した。
【００８０】
＜赤色（Ｒ）画素用レジスト＞
・赤顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＲ２５４(チバスペシャリティケミカルズ社製クロモフタールDPP Red BP））・・・３．５重量部
・黄顔料（C.I.PY139（ＢＡＳＦ社製パリオトールイエローD1819））・・・０．６重量部
・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（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）…０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）・・・８０．０重量部
【００８１】
（配向膜の作製）
次に、着色層６６の上面に正のＡプレートである位相差層６２を形成するために、予め配向膜を形成した。上記配向膜は、配向膜形成用の組成物（ＪＳＲ株式会社製、ＡＬ１２５４）を、スピンコーターを用いて塗布して膜厚約０．１μｍの塗布膜を形成し、次いで２３０℃のオーブン内で３０分焼成し、その後、ラビング装置を用いて塗布膜面にラビング処理を施して配向処理することによって形成した。尚、図中、配向膜は図示省略した。
【００８２】
（位相差層の作製）
そして、上記配向膜上に、下記感光性樹脂組成物を、波長５８９ｎｍ位相差が露光直後に１６５ｎｍとなるようにスピンコーターを用いて塗布した後、減圧乾燥し、１００℃で３分間プリベークを行い、残留溶剤を除去すると共に、塗膜を等方相に転移させた。次に室温で３分間静置した後、塗膜中の液晶材料の配向が上記配向膜に従い所望の方向を向いた状態で、所定のマスクを用い、ブラックマトリックス基板上の開口部６４を主として露光した。次に未露光部を液晶組成物の良溶媒を用いて現像し、更に、純水／イソプロピルアルコール＝３０／７０の混合溶液をリンス液に用い、現像残渣を洗い流した後、２００℃のオーブンで３０分間焼成し、目的とするカラーフィルタ６１を得て実施例１とした。
【００８３】
＜感光性樹脂組成物＞
・液晶材料（メルク社製ＲＭＭ３４）・・・２４．０重量部
・開始剤（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）・・・１．０重量部
・溶剤（トルエン）・・・７５．０重量部
【００８４】
（光漏れ評価）
実施例１において、ブラックマトリクス６３の輪郭周辺に光漏れが生じるか否かについて、以下のとおり試験し評価した。まず、光透過性基板６５のブラックマトリクス６３とは反対側面に、正のＡプレートとして機能する、位相差フィルムを光軸が合った状態で貼りつけて、試験体１を得た。そして試験体１を、パラレルニコルに設置した２枚の偏光板の間に、光軸が偏光板の吸収軸に対して４５°となるように挿入し、擬似的な反射部黒表示状態として、光学顕微鏡の透過光にて光漏れの有無を肉眼観察した。その結果、ブラックマトリクス６３の輪郭周辺には光漏れが確認されなかった。
【００８５】
[比較例１]
ｗ１１を３５μｍ、ｗ１２を４０μｍ、ｗ１４を２．５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にカラーフィルタを作製し、比較例１とした。
【００８６】
そして実施例１と同様に、正のＡプレートを比較例１の光透過性基板６５に貼り付け、試験体２を作製し、これを用いて、実施例１と同様に光漏れ評価を行った。その結果、ブラックマトリクス６３の輪郭に沿って明らかに光漏れが発生していることが確認された。
【００８７】
[比較例２]
ｗ１１を４０μｍ、ｗ１２を３５μｍ、ｗ１４を５μｍとしたこと以外には、実施例１と同様にカラーフィルタを作製し、比較例２とした。
【００８８】
そして実施例１と同様に、正のＡプレートを比較例２の光透過性基板６５に貼り付け、試験体３を作製し、これを用いて、実施例１と同様に光漏れ評価を行った。その結果、ブラックマトリクス６３の輪郭に沿ってうっすらと光漏れが発生していることが確認された。
【００８９】
上記実施例１および比較例１、２によって明らかなとおり、位相差層６２はテーパー形状にて形成されおり、位相差層６２の下底部６９の輪郭線がブラックマトリクス６３（すなわち遮光領域）に包含されていても、テーパー状側面部６８が実質的にブラックマトリクス６３に包含されている場合には、肉眼で観察可能なほどの光漏れは生じず、一方、テーパー状側面部６８が有意に開口部領域にはみ出して存在することにより光漏れが生じることが確認された。
【００９０】
尚、本実施例および比較例では光漏れの発生の有無を確認するために、位相差層６２の形状および寸法を共通のものとし、ブラックマトリクス６３および開口部６４の幅寸法を変化させて、テーパー状側面部６８がブラックマトリクス６３に包含される量を調整した。しかし、上記実施例１および比較例１、２は、カラーフィルタにおいて光漏れを防止するために、ブラックマトリクスおよび開口部の幅寸法を固定のものとし、これに望ましく適合させるよう位相差層の寸法を適宜設計して形成された光漏れのないカラーフィルタを本発明から除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明のカラーフィルタの一実施態様の上面図である。
【図２】図１に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図３Ａは、図２に示すＸ−Ｘ断面図の部分拡大図であり、図３Ｂは、図３Ａを上面からみた説明図である。
【図４】本発明のカラーフィルタの一実施態様の上面図である。
【図５】図４に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ断面図である。
【図６】図６Ａは、図４に示すＸ−Ｘ断面図の部分拡大図であり、図６Ｂは、図６Ａを上面からみた説明図である。
【図７】本発明の液晶表示装置の一実施態様を示す分解斜視図である。
【図８】図８Ａは、実施例１であるカラーフィルタの上面図であり、図８Ｂは、図８ＡのＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１、２１、４２、６１      カラーフィルタ
２、２２、４９、６３      ブラックマトリクス
３、５０、６６      着色層
３Ｒ    赤色透明着色部
３Ｂ    青色透明着色部
３Ｇ    緑色透明着色部
４、５１、６２      位相差層
５、６４      開口部
６、４７      反射部
７、４８      透過部
８、４６、５５、６５      光透過性基板
９、６７      上底部
１０、６８    テーパー状側面部
１１、６９    下底部
１２    位相差層の上底部の輪郭線
１３    位相差層の下底部の輪郭線
１４    ブラックマトリクスの輪郭線
１５    垂線
４１    半透過半反射型液晶表示装置
４３    表示側基板
４４    対向基板
４５    駆動用液晶層
５３ａ、５３ｂ    偏光板
５４    駆動用液晶層
５６    反射板
【図１】
2010008547.tif 000007
【図２】
2010008547.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010008547.tif 000012
【図７】
2010008547.tif 000013
【図８】
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