(57)【要約】  基材面に塗布して位相差層を形成するための液晶組成物であって、配向膜の存在なしに、基材面に直接に塗布する場合であっても、良好にホメオトロピック配向を示す位相差層を形成することが可能な液晶組成物、並びに、この液晶組成物により形成される位相差層、該位相差層を用いたカラーフィルタ、及び液晶表示装置、さらには該位相差層を形成する方法を提供することを目的とする。１種または２種以上の架橋性液晶化合物を含有する液晶組成物に、さらに少なくともアミノ系シランカップリング剤を添加して液晶組成物を調製し、この液晶組成物を基材面に直接に塗布して基材面上に架橋性液晶化合物を基材面に対し垂直方向に配向させ、次いで架橋重合させて位相差層を形成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種または２種以上の架橋性液晶化合物と、アミノ系シランカップリング剤とを含有することを特徴とする液晶組成物。
【請求項２】
前記架橋性液晶化合物の少なくとも１種が、１分子中に１個または２個以上の（メタ）アクリロイル基を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項３】
光重合開始剤をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項４】
垂直配向助剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項５】
アミノ系シランカップリング剤を０．０１〜２０重量％（対配合物換算値）含有する請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項６】
９９．８９〜７０重量％（対配合物換算値）の前記（メタ）アクリロイル基を有する架橋性液晶化合物と、０．０１〜２０重量％（対配合物換算値）の前記アミノ系シランカップリング剤及び０．１〜１０重量％（対配合物換算値）の光重合開始剤とを含有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項７】
前記アミノ系シランカップリング剤としてケチミン系シランカップリング剤が用いられることを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項８】
ホメオトロピック配向する位相差層を形成するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項９】
透明基板上に、直接又は間接に、少なくとも着色層と、位相差層とを形成してなるカラーフィルタであって、前記位相差層が、請求項１に記載の液晶組成物に含有される架橋性液晶化合物を基板面に対して垂直方向に配向させた状態で互いに架橋重合させることによって形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項１０】
前記架橋重合は、前記液晶組成物を着色層上に直接に塗布することによって形成された塗膜の表面に光が照射されることによって生じることを特徴とする請求項９に記載のカラーフィルタ。
【請求項１１】
前記透明基板上に直接又は間接に形成された着色層表面の全面または一部が、洗浄処理及び／又は表面改質処理されており、前記洗浄処理及び／又は表面改質処理された着色層表面上に直接に前記位相差層が形成されている請求項９項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１２】
二枚の直線偏光板にカラーフィルタを挟んで偏光顕微鏡に設置し、前記直線偏光板の一方の面側から可視光を照射した際に前記カラーフィルタを透過する光の輝度を測定する試験において、前記二枚の直線偏光板の透過軸方向を互いにクロスさせた状態で測定した輝度をＴｏｆｆ、前記透過軸方向を互いに平行にした状態で測定した輝度をＴｏｎとしたときに、Ｔｏｎ／Ｔｏｆｆの値が１０００以上であることを特徴とする請求項９に記載のカラーフィルタ。
【請求項１３】
前記位相差層表面の任意の点において基板に対し垂直方向に透過する可視光線の位相差値が４nm以下であることを特徴とする請求項９項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１４】
前記位相差層上に直接または間接に、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物で構成される複数のスペーサーが任意の間隔に配置されるよう形成されていることを特徴とする請求項９項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１５】
請求項９に記載の少なくとも着色層と、位相差層とを備えるカラーフィルタと、透明基板上に少なくとも液晶駆動用電極を備える液晶駆動用基板とが、前記位相差層と前記液晶駆動用電極とを内側にして対面しており、前記カラーフィルタと前記液晶駆動用基板との間に駆動用液晶材料が封入されてなる液晶表示装置。
【請求項１６】
１種または２種以上の架橋性液晶化合物を含有する架橋性液晶組成物を用いて垂直配向する位相差層を形成する方法であって、前記架橋性液晶組成物にアミノ系シランカップリング剤を添加し、基材上面に直接に、前記アミノ系シランカップリング剤が添加された架橋性液晶組成物を塗布して塗膜を形成し、次いで前記塗膜中に存在する架橋性液晶化合物を垂直配向させた状態で架橋重合させて前記塗膜を硬化させることを特徴とする位相差層形成方法。
【請求項１７】
前記基材が透明基板上に直接又は間接に着色層が形成された基材であって、且つ、前記着色層上面に前記アミノ系シランカップリング剤が添加された架橋性液晶組成物を直接塗布することを特徴とする請求項１６に記載の位相差層形成方法。
【請求項１８】
前記着色層表面の全面または一部を、予め、洗浄処理及び／又は表面改質処理することを特徴とする請求項１７に記載の位相差層形成方法。
【請求項１９】
前記塗膜表面に光を照射することによって、前記架橋性液晶化合物を架橋重合させることを特徴とする請求項１６に記載の位相差層形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶組成物、該液晶組成物よりなる位相差層を有するカラーフィルタ及び液晶表示装置、並びに位相差層形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、薄型軽量、低消費電力という大きな利点を持つため、パーソナルコンピューターや携帯電話、電子手帳等の表示装置に積極的に用いられている。これらの液晶表示装置は、駆動液晶の複屈折性を利用して光のスイッチングを行っている。したがって、液晶表示装置には駆動液晶の複屈折性に由来する視野角依存性という問題が存在する。この問題を解決するために各種の位相差層形成フィルムが開発されている。この位相差層形成フィルムは通常、ポリアクリレート、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース等のフィルムの延伸によって作製され、液晶セルの外側に設置される。【０００３】
上記位相差層形成フィルムは、通常、粘着剤を用いて基板へ貼り付けて用いられる。基板に塗布された上記粘着剤の屈折率は、位相差層形成フィルムの屈折率とは異なるため、ディスプレー表示面に乱反射を起こすという問題点があった。また特に該位相差層形成フィルムを基板外側に貼り付けた場合には、露出するフィルムが湿気を吸って膨張してしまうという問題があった。さらにまた上記位相差層形成フィルムを用いた場合には、ディスプレーの画素サイズに併せた位相差層を形成するためのパターンニングができないという問題、あるいは耐熱性が低いため、経時的な収縮による光学特性の変化等の問題があった。【０００４】
これに対して、最近では架橋性液晶や高分子液晶等の液晶材料を用いて液晶セルの内側に位相差層を設置する方法が提案されている。上記内側に設置させる位相差層を形成する場合には、該位相差層を形成する基材の表面に予めラビング法、光配向法、イオンビーム法等の方法により配向膜を形成し、次いで基材に液晶材料を塗布することによって位相差層を形成する方法が採用されている。このように予め配向膜を形成することによって、後から塗布される液晶材料の配向を制御することが可能である（特許文献１）。さらに、基材に対して架橋性液晶化合物を垂直に配向（ホメオトロピック配向）させる位相差層では、架橋性液晶化合物の配向を安定化させるため、各種の配向方法の検討がされている（特許文献２）。一方、表示装置の薄型化、及び製造工程の減少を課題として、配向膜を用いずにホメオトロピック配向が得られる架橋性液晶化合物組成物の検討も行われている（特許文献3）。【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３１９４０８号公報
【特許文献２】特開平１１−２４０８９０号公報
【特許文献３】特表２００４−５２４３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、配向膜を用いずに液晶セル内に位相差層を形成すると、架橋性液晶化合物を安定してホメオトロピック配向させる事が難しく、それ故、液晶表示装置等に視野角補償部材として用いたときに高品質な表示が充分には得られないという問題があった。【０００７】
特に、位相差層を形成する基材表面の性状が良好ではない場合は、該基材上に直接、架橋性液晶化合物組成物を塗布して位相差層を形成すると、十分なホメオトロピック配向が得られないという問題があった。例えば、基材表面のほこり等の汚れを除去し該基材表面の濡れ性を改善させるため、基材表面の洗浄処理或いは改質処理を行う場合がある。かかる場合に、基材表面の濡れ性は改善されるものの、該基材表面の性状が変化してしまい、その上に位相差層を形成した際に、該位相差層を構成する架橋性液晶化合物の配向を乱すという問題があった。【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、配向膜を用いずとも安定したホメオトロピック配向を示す位相差層を形成する方法を提供することを目的とするものである。また本発明の別の目的は、配向膜を用いずとも安定したホメオトロピック配向を示す位相差層を形成することが可能な液晶組成物を提供することである。特には、基材の表面を洗浄処理及び／または改質処理したことにより該基材表面の性状が変化した場合等の基材表面が良好でない場合であっても、安定してホメオトロピック配向する位相差層を形成可能とする液晶組成物を提供することを目的とするものである。また本発明のさらなる別の目的は、本発明の液晶組成物を用いて形成された位相差カラーフィルタおよび液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、架橋性液晶化合物及びアミノ系のシランカップリング剤を含有する液晶組成物であれば、これを用いて基材上に位相差層を形成した際に、該基材表面に安定してホメオトロピック配向する位相差層を形成することができるという知見に基づくものである。【００１０】
即ち本発明は、１種または２種以上の架橋性液晶化合物と、アミノ系シランカップリング剤とを含有することを特徴とする液晶組成物を要旨とするものである。【００１１】
本発明の液晶組成物では、前記架橋性液晶化合物の少なくとも１種が、１分子中に１個または２個以上の（メタ）アクリロイル基を有していてもよい。【００１２】
本発明の液晶組成物では、光重合開始剤をさらに含有していてもよい。【００１３】
本発明の液晶組成物では、垂直配向助剤を含有していてもよい。【００１４】
本発明の液晶組成物では、アミノ系シランカップリング剤を０．０１〜２０重量％（対配合物換算値）含有していてもよい。【００１５】
本発明の液晶組成物では９９．８９〜７０重量％（対配合物換算値）の前記（メタ）アクリロイル基を有する架橋性液晶化合物と、０．０１〜２０重量％（対配合物換算値）の前記アミノ系シランカップリング剤及び０．１〜１０重量％（対配合物換算値）の光重合開始剤とを含有していてもよい。【００１６】
本発明の液晶組成物ではアミノ系シランカップリング剤がケチミン系シランカップリング剤であってもよい。【００１７】
本発明の液晶組成物ではホメオトロピック配向する位相差層を形成するために用いられることができる。【００１８】
また上記本発明の液晶組成物を用いることにより、透明基板上に、直接又は間接に、少なくとも着色層と、位相差層とを備えるカラーフィルタであって、前記位相差層が、上記本発明の液晶組成物に含有される架橋性液晶化合物を基板面に対して垂直方向に配向させた状態で互いに架橋重合させることによって形成されていることを特徴とするカラーフィルタを構成することができる。
【００１９】
上記カラーフィルタは、前記硬化が、前記液晶組成物を着色層上に直接に塗布することによって形成された塗膜の表面に光が照射されることによって生じることを特徴とするものを含む。【００２０】
また上記カラーフィルタは、前記透明基板上に直接又は間接に形成された着色層表面の全面または一部が、洗浄処理及び／又は表面改質処理されており、前記洗浄処理及び／又は表面改質処理された着色層表面上に直接に前記位相差層が形成されていることを特徴とするものを含む。【００２１】
また上記カラーフィルタは、二枚の直線偏光板にカラーフィルタを挟んで偏光顕微鏡に設置し、前記直線偏光板の一方の面側から可視光を照射した際に前記カラーフィルタを透過する光の輝度を測定する試験において、前記二枚の直線偏光板の透過軸方向を互いにクロスさせた状態で測定した輝度をＴｏｆｆ、前記透過軸方向を互いに平行にした状態で測定した輝度をＴｏｎとしたときに、Ｔｏｎ／Ｔｏｆｆの値が１０００以上であってよい。【００２２】
また上記カラーフィルタは、前記位相差層表面の任意の点において基板に対し垂直方向に透過する可視光線の位相差値が４nm以下であってよい。【００２３】
また上記カラーフィルタは、前記位相差層上に直接または間接に、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物で構成される複数のスペーサーが任意の間隔に配置されるよう形成されていてよい。【００２４】
そして、少なくとも着色層と、位相差層とを備える上記カラーフィルタと、透明基板上に少なくとも液晶駆動用電極を備える液晶駆動用基板とを、前記位相差層と前記液晶駆動用電極とを内側にして対面させ、前記カラーフィルタと前記液晶駆動用基板との間に駆動用液晶材料を封入することにより液晶表示装置を構成することができる。【００２５】
またさらなる本発明は、１種または２種以上の架橋性液晶化合物を含有する架橋性液晶組成物を用いて垂直配向する位相差層を形成する方法であって、前記架橋性液晶組成物にアミノ系シランカップリング剤を添加し、基材上面に直接に、前記アミノ系シランカップリング剤が添加された架橋性液晶組成物を塗布して塗膜を形成し、次いで前記塗膜中に存在する架橋性液晶化合物を垂直配向させた状態で架橋重合させて前記塗膜を硬化させることを特徴とする位相差層形成方法を要旨とするものである。【００２６】
上記本発明の位相差層形成方法は、前記基材が透明基板上に直接又は間接に着色層が形成された基材であって、且つ、前記着色層上面に前記アミノ系シランカップリング剤が添加された架橋性液晶組成物を直接塗布してよい。【００２７】
上記本発明の位相差層形成方法は、前記着色層表面の全面または一部を、予め、洗浄処理及び／又は表面改質処理してよい。【００２８】
上記本発明の位相差層形成方法は、前記塗膜表面に光を照射することによって、前記架橋性液晶化合物を架橋重合させてよい。【００２９】
尚、本明細書において用いられるいくつかの用語について以下のとおり定義する。
「液晶組成物」とは、少なくとも架橋性液晶化合物とアミノ系シランカップリング剤とを含み、さらに位相差層を形成するために用いられる他の物質が配合された混合物である組成物（混合形態組成物）、及び上記混合物を溶媒に溶解もしくは懸濁させて調製した溶液状態である組成物（溶液形態組成物）の両方を意味する。また本明細書中、特に上述した「溶液状態である組成物」である本発明の液晶組成物のことを、便宜上「液晶組成物溶液」とも呼ぶ。【００３０】
「（メタ）アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」及び「メタアクリロイル基」の２つの官能基の総称として用いるものとする。尚、アクリロイル基の例としてはアクリレート基（アクリロイロキシ基）、メタアクリロイル基としてはメタクリレート基がある。【００３１】
「対配合物換算値」とは、本発明の液晶組成物が上記混合形態組成物である場合には、該混合形態組成物を構成する物質として配合される各配合物の総重量を１００としたときの各配合物の重量比を意味し、また、本発明の液晶組成物が上記配合物を溶媒で溶解あるいは混合した溶液である溶液形態組成物である場合には、溶液の重量から溶媒の重量を引いた重量（即ち、溶媒に溶解或いは懸濁する前の各配合物の総重量）を１００としたときの各配合物の重量比を意味する。【００３２】
「位相差層」とは、光の位相差（リタデーション）変化に対して光学補償することができる位相差制御機能を有する層を意味する。【００３３】
「ホメオトロピック配向」とは、位相差層を構成する液晶分子の光軸が基板面に対して垂直または略垂直に立ち上がっている配向状態をいう。また「位相差層がホメオトロピック配向している」とは、位相差層を構成する液晶分子が、基板面に対して垂直方向に配向している状態をいう。尚、本発明において、液晶分子の理想的な垂直配向（ホメオトロピック配向）とは、位相差層の厚さ方向をｚ軸にしてｘｙｚ直交座標を想定したとき、ｘ軸方向の屈折率ｎｘとｙ軸方向の屈折率ｎｙがほぼ同じ値になり、かつ測定角度が０°の時の位相差値が４ｎｍ以下の場合をいい、好ましくは３．５ｎｍ以下の場合をいい、より好ましくは３ｎｍ以下の場合をいう。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の位相差層形成方法は、架橋性液晶化合物を含有する液晶組成物にさらにアミノ系シランカップリング剤を添加し、これを基材上面に直接塗布して塗膜を形成する。そして該塗膜中に存在する架橋性液晶化合物を垂直配向させた状態で硬化させることによって、安定にホメオトロピック配向した位相差層を提供することができる。したがって、基材上面に予め配向膜を形成する必要がない。しかも本発明の方法によれば、透明基板或いは着色層等の基材上面に位相差層を形成する場合であっても、安定にホメオトロピック配向した位相差層を形成することができる。特に、着色層表面の全面または一部を、予め洗浄処理及び／又は表面改質処理した場合であっても、上記本発明の方法によれば、位相差層を構成する架橋性液晶化合物によるホメオトロピック配向を乱すことがない。【００３５】
また本発明の液晶組成物は、架橋性液晶化合物とアミノ系シランカップリング剤とが添加されて生成されている。これにより、ガラス基板上に着色層が形成された基材等の表面に本発明の液晶組成物を塗布して塗膜を形成し、該塗膜に存在する架橋性液晶化合物を配向及び硬化させた場合に、基材の表面性状によらず、該液晶組成物中の架橋性液晶化合物を配向膜の存在なしに安定して垂直配向させることができる。特に、洗浄処理或いは表面改質処理が施され表面の性状が変化した基材上面であっても、本発明の液晶組成物を用いることにより、該組成物中に含まれる架橋性液晶化合物の配向を乱すことなく安定してホメオトロピック配向する位相差層を形成することができる。【００３６】
また、本発明によれば、液晶組成物にケチミン系シランカップリング剤が含まれることで、透明性に飛躍的に優れた位相差を提供することが可能となるという効果を奏する。【００３７】
そして上記ケチミン系シランカップリング剤を含有して構成される位相差層を備えるカラーフィルタであれば、上述のとおり位相差層の透明性が非常に高いので、高コントラストが実現され、より高品質な画像を提供することが可能である。【００３８】
上記配向安定性に優れた位相差層は、優れた位相差機能を発揮し視野角改善効果に大きく寄与する。即ち、該位相差層を備える本発明のカラーフィルタは、クロスニコル状態に設置した偏光板に挟んで偏光顕微鏡により観察したときに光漏れがなく、該カラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合、高品質な表示を提供することができる。特に、本発明のカラーフィルタを用いた液晶セルの表示の輝度比を測定した際に、その輝度比が、１０００以上となる場合には、上記液晶セルは、非常に優れた表示を提供することができる。【００３９】
特に、４ｎｍ以下の位相差値を示す本発明のカラーフィルタは、特に良好なホメオトロピック配向が得られて好ましい。【００４０】
さらに上記効果を有する本発明のカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、安定して優れた視野角改善効果を発揮する。【００４１】
また本発明の液晶組成物を用いて形成された位相差層は、基材との密着性に優れるという効果をも発揮する。このため本発明の液晶組成物により形成された位相差層を有するカラーフィルタは、液晶表示装置に用いた場合に、経時劣化し難く長期間に亘り該液晶表示装置に優れた視野角改善効果を付与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のカラーフィルタの一実施態様を示す縦断面略図である。
【図２】クロスニコル状態でカラーフィルタの光漏れを観察したときの光漏れのないカラーフィルタの表面写真図である。
【図３】クロスニコル状態でカラーフィルタの光漏れを観察したときの光漏れのあるカラーフィルタの表面写真図である。
【図４】サンプルの位相差測定方向を示した図である。
【図５】ホメオトロピック配向した位相差層の測定角と位相差との関係を示したグラフである。
【図６】ホメオトロピック配向していない位相差層の測定角と位相差との関係を示したグラフである。
【図７】本発明のカラーフィルタを用いた液晶表示装置の一実施態様を示す縦断面略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    カラーフィルタ
２    透明基板
３    着色層
４    位相差層
５    スペーサー
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
＜架橋性液晶化合物について＞
本発明の架橋性液晶組成物（以下、単に「液晶組成物」という場合がある。）に用いる架橋性液晶化合物としては、架橋性のネマチック液晶を用いることができる。上記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。このような架橋性液晶化合物としては、下記化１に示す一般式（１）又は下記化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又は化４に示す化合物のうちの１種の化合物もしくは２種以上の混合物、またはこれらを組み合わせた混合物を用いることができる。特に、本発明における架橋性液晶化合物を構成する架橋性ネマチック液晶化合物の少なくとも１種が１分子中に１個または２個以上の（メタ）アクリロイル基を有することが好ましい。【００４５】
上述の通り、本発明は、架橋性液晶化合物を含有する液晶組成物に、さらにアミノ系シランカップリング剤が添加されている。この結果本発明の液晶組成物を用いて基材表面に位相差層を形成したときに、該位相差層を構成する架橋性液晶化合物を良好に基板面に対し垂直方向に配向させることが可能なのである。本発明によって上記良好な垂直配向が実現される機構については明らかではない。しかしながら上記機構について以下のことが考察される。即ち、本発明の液晶組成物を基材面に直接塗布して塗膜を形成した際に、該塗膜中には分散されて上記アミノ系シランカップリング剤が存在する。そして該シランカップリング剤の存在により、上記塗膜を構成する架橋性液晶化合物が良好に垂直配向する。より詳しく述べると、該シランカップリング剤は、上記塗膜と基材との界面領域、あるいは該塗膜と空気層との界面領域に存在する架橋性液晶化合物の配向だけではなく、該塗膜の中間領域に存在する架橋性液晶化合物の配向に対しても良好な作用を与える。したがって、基材表面の性状の変化あるいは凹凸の存在により、基材界面に存在する架橋性液晶化合物の配向が不安定な場合であっても、上記塗膜の中間領域に存在する架橋性液晶化合物は、上記シランカップリング剤の存在により良好なホメオトロピック配向を示す。そして上記中間領域の架橋性液晶化合物の良好なホメオトロピック配向に支配されて、塗膜と基材との界面領域及び塗膜と空気層との界面領域に存在する架橋性液晶化合物も良好にホメオトロピック配向するものと考えられる。【００４６】
【化１】
2007145247.tif 000003
【００４７】
【化２】
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【００４８】
【化３】
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【００４９】
【化４】
2007145247.tif 000006
【００５０】
化１に示す一般式（１）において、Ｒ１およびＲ2は、それぞれに、水素またはメチル基を示す。架橋性液晶化合物が液晶相を示す温度の範囲をより広くするためには、少なくともＲ１及びＲ2のどちらか一方が水素であることが好ましく、両方が水素であることがより好ましい。また一般式（１）におけるＸ及び一般式（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。特に、上記Ｘ及び上記Ｙは、塩素またはメチル基であることが好ましい。一般式（１）及び（２）に示される架橋性液晶化合物は、分子鎖両端に位置する（メタ）アクリロイロキシ基と、中間に位置する芳香環との間にはアルキレン基を有する。上記アルキレン基の鎖長を示すａおよびｂ、並びに、ｄおよびｅは、それぞれ個別に２〜１２の範囲の整数として任意に決定することができ、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）の化合物または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く、その上、化合物自体の結晶性が高くなる傾向にある。また、ａおよびｂ、あるいはｄ＝ｅがそれぞれ１３以上である一般式（１）の化合物または一般式（２）の化合物は、等方相転移温度（ＴＩ）が低い傾向にある。この理由から、これら一般式（１）または（２）の化合物は、ａおよびｂ、あるいはｄ＝ｅがそれぞれ１３以上であると、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）が狭いものとなり、本発明の液晶組成物に用いるには好ましくない。【００５１】
上記した化１、化２、化３、化４では架橋性液晶化合物のモノマーを例示した。しかしながら本発明の架橋性材料として、架橋性液晶化合物のオリゴマーや架橋性液晶化合物のポリマー等も、従来より用いられているものの中から適宜選択して使用することができる。一般に、位相差層のリタデーション量及び配向特性は、液晶分子の複屈折Δｎと、位相差層の膜厚により決定される。この理由から、上記架橋性液晶化合物の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。【００５２】
架橋性液晶化合物は、本発明の液晶組成物において、７０重量％（対配合物換算値）以上、好ましくは７５重量％（対配合物換算値）以上となるように含有されることが好ましい。添加量を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、位相差層における架橋性液晶化合物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。架橋性液晶化合物の添加が７０重量％（対配合物換算値）以上では、液晶化合物の配向性の観点から特に問題になることはない。したがって液晶組成物における他の添加剤の配合量とのバランスを調整し、架橋性液晶化合物の添加量を７０重量％（対配合物換算値)上の範囲内で適宜決定することができる。
ただし架橋性液晶化合物に特定の作用を付与し、あるいは本発明の液晶組成物を用いて形成される位相差層に特定の機能を付与するためのさらなる添加剤を添加することが必要な場合には、架橋性液晶化合物の添加量は上述の範囲に制限されるものではない。かかる場合には、他の添加剤の添加量を考慮し、適宜、架橋性液晶化合物の添加量を決定してよい。【００５３】
＜シランカップリング剤について＞
本発明の液晶組成物に配合されるシランカップリング剤としては、その分子構造中に官能基としてアミノ基を有するシランカップリング剤、即ちアミノ系シランカップリング剤が用いられる。本発明において用いられるアミノ系シランカップリング剤には、所謂、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミンとして分類される化合物に加えて、「分子内に、アミノ基が可逆的にマスクされた構造を有する化合物」も含まれる。ここで「分子内に、アミノ基が可逆的にマスクされた構造を有する化合物」としては、具体的に、ケチミン系シランカップリング剤を挙げることができる。また「アミノ基が可逆的にマスクされた構造」とは、具体的には、ケチミン構造を挙げることができる。上記ケチミン構造は、ケトン基を有する化合物における該ケトン基と、第１級のアミノ基を有する化合物における該アミノ基とが反応することで形成される構造である。【００５４】
上記アミノ系シランカップリング剤としては、例えば、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−６０２、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３４５）、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−６０３、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３４０）、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−６０３、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３３１）、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−９０３）、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−９０３）、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１、３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン（信越化学社製ＫＢＥ−９１０３）、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−５７３）等のアミノ系シランカップリング剤を挙げることができる。本発明の液晶組成物を用いて位相差層を形成した際に、透明性に飛躍的に優れた位相差層を形成できるという観点からは、複数のアミノ系シランカップリング剤の中でも、ケチミン系シランカップリング剤が、好適に使用される。尚、本発明において、シランカップリング剤は異なる２種以上を組み合わせて用いることもできる。【００５５】
上記ケチミン系シランカップリング剤の具体的な例としては、上記した３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１、３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン（信越化学社製ＫＢＥ−９１０３）のほか、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（ジエチル−メチリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（１エチル−プロピリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（１エチル−ペンチリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（１メチル−ブチリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（１，３ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（２，２’ジメチル−ペンチリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（１，２メチル−プロピリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（ジプロピル−メチリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（シクロペンチリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（シクロヘキシリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（２メチルシクロヘキシリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（４メチルシクロヘキシリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（ベンジリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（ヘキシリデン）プロピルアミン、３−トリメトキシシリル−Ｎ−（ヘプチリデン）プロピルアミン、６−トリメトキシシリル−Ｎ−（１，３ジメチル−ブチリデン）ヘキシルアミン、１０−トリメトキシシリル−Ｎ−（１，３メチル-ブチリデン）デシルアミン、１０−トリメトキシシリル−Ｎ−（１，３ジメチル−ブチリデン）デシルアミン、トリメトキシシリル−Ｎ−（１，３メチル-ブチリデン）メチルアミン、（トリメトキシシリル）エチル−Ｎ−（１，３メチル-ブチリデン）ベンジルアミン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１メチル−プロピリデン）プロピルアミン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１メチル−ブチリデン）プロピルアミン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１ジメチル−ペンチリデン）プロピルアミン、３−メチルジメトキシシリル−Ｎ−（１，３ジメチル−ブチリデン）プロピルアミンを例示列挙することができる。【００５６】
上記シランカップリング剤は、本発明の液晶組成物の含有量が、０．０１〜２０重量％（対配合物換算値）、好ましくは０．０１〜５重量％（対配合物換算値）、より好ましくは０．０１〜２重量％（対配合物換算値）、特に好ましくは０．１〜２重量％（対配合物換算値）となるように液晶組成物に添加される。尚、本明細書の以下の記載において、特に断りなく「重量％」と記載するときは、本発明の液晶組成物における対配合物換算値を意味するものとする。上記シランカップリング剤を液晶組成物に０．０１重量％以上添加することによって、該液晶組成物を用いて形成される位相差層に十分なホメオトロピック配向安定性を付与することが可能である。一方、液晶組成物への上記シランカップリング剤の添加量を２０重量％以下とすることで、該液晶組成物を用いて形成される位相差層中のシランカップリング剤の添加量が多すぎるための架橋性液晶化合物の配向不良を起こすことがなく、また位相差層の電気信頼性の低下を無視できる程度に抑えることができる。
本発明の液晶組成物に用いられる架橋性液晶化合物とシランカップリング剤との配合比は、好ましくは、１００：５．５、より好ましくは、１００：１．１、特に好ましくは、１００：０．５である。【００５７】
＜光重合開始剤について＞
本発明に用いられる架橋性液晶化合物が光重合性である場合には、本発明の液晶組成物にさらに光重合開始剤を配合することができる。上記光重合開始剤は、基材上に本発明の液晶組成物を直接に塗布して塗膜を形成し、次いで該塗膜に光を照射することによって該塗膜中に含まれる架橋性液晶組成物を架橋重合させて位相差層を形成する際に、上記架橋性液晶化合物を重合させるための開始剤として働くものである。上記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る。上記ラジカル重合性開始剤としては、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。より具体的な上記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・スペシャリティー・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を好ましい例として挙げることができる。これらの光重合開始剤は、１種又は２種以上の組み合わせで用いることができる。２種以上を組み合わせて使用する場合には、互いの吸収分光特性を阻害しないように、吸収波長の異なる開始剤を組み合わせて使用することが好ましい。
上記光重合開始剤が配合された本発明の液晶組成物を基材上に直接塗布して塗膜を形成し、次いで該塗膜中に存在する架橋性液晶化合物を配向させた後、該光重合開始剤の感光波長の光を該塗膜に照射することによって、配向した架橋性液晶化合物同士を良好に架橋させることができる。【００５８】
上記光重合開始剤は、位相差層を構成する架橋性液晶化合物の配向を大きく損なわない範囲で添加することが必要である。具体的には、液晶組成物中の光重合開始剤は、０．０１〜１５重量％（対配合物換算値）、好ましくは０．１〜１２重量％（対配合物換算値）、より好ましくは０．１〜１０重量％（対配合物換算値）、特に好ましくは０．５〜１０重量％（対配合物換算値）となるように添加される。２種以上の光重合剤を組み合わせて使用する場合には、用いられる光重合開始剤の総量の重量比が上記数値範囲内になるよう調整される。【００５９】
尚、本発明の液晶組成物には光重合開始剤のほか、その目的が損なわれない範囲で重合速度を制御可能に抑制する重合禁止剤を添加してもよく、また紫外線などの電磁波の吸収を補助するための増感剤を添加することもできる。重合禁止剤としては、例えば、ｐ−ベンゾキノン、ヒドロキノン、ｐ−ｔ−ブチルカテコール、ジ−ｔ−ブチル・パラクレゾール、２，４，６−トリ−ｔ−ブチルフェノール、ヒドロキノンモノメチルエーテル、α−ナフトールまたはアセトアニジンアセテートなどを用いることができる。【００６０】
本発明における架橋性液晶化合物及びアミノ系シランカップリング剤、さらには光重合開始剤の含有量は、上述した好ましい含有量を示す数値範囲の中で、その組み合わせや用いられる他の化合物の種類によって適宜調整することができる。たとえば、（メタ）アクリロイル基を有する架橋性液晶化合物と、アミノ系シランカップリング剤と光重合開始剤とを含有する本発明の液晶組成物であれば、該液晶組成物中に含有される量は、（メタ）アクリロイル基を有する架橋性液晶化合物９９．８９〜７０重量％（対配合物換算値）、アミノ系シランカップリング剤０．０１〜２０重量％（対配合物換算値）及び光重合開始剤０．１〜１０重量％（対配合物換算値）であることが好ましい。【００６１】
＜溶媒について＞
本発明の液晶組成物は、基材上に直接塗布し配向させ架橋重合させることによって位相差層を形成するために用いることができる。基材上への塗布性を向上させるために、本発明の液晶組成物は、特に、架橋性液晶化合物やアミノ系シランカップリング剤などが溶媒に溶解している液晶組成物溶液として用いられることが好ましい。【００６２】
上記溶媒としては、上述した架橋性液晶化合物やシランカップリング剤等の固形分を溶解することが可能であり、かつ塗布する相手側素材の性能を阻害しないものであれば特に限定されるものではない。上記溶媒としては、具体的には、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媒、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媒、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を単独で又は２種以上を混合して使用することが可能である。単独の溶媒を使用しただけでは、架橋性液晶化合物等の固形分の溶解性が不充分であるか、或いは液晶組成物溶液が塗布される基材面の素材が侵される虞がある場合等には、２種以上の溶媒を混合して使用することにより、これらの不都合を回避することができる。上記例示された溶媒において、単独で好適に使用される溶媒としては、炭化水素系溶媒及びグリコールモノエーテルアセテート系溶媒等が挙げられる。また同様に２種以上を混合して好適に使用される溶媒としては、エーテル類又はケトン類と、グリコール類との組み合わせが挙げられる。本発明の液晶組成物溶液の濃度は、組成物中に含有される固形分の溶解性や、該液晶組成物溶液を用いて形成される位相差層の所望の厚みにより異なるが、通常は１〜６０重量％濃度、特には３〜４０重量％濃度で調製されることが好ましい。尚、上記濃度は、液晶組成物溶液の重量から溶媒の重量を引いた重量を、液晶組成物溶液の総重量で除して１００をかけることにより求めることができる。【００６３】
＜垂直配向助剤について＞
本発明の液晶組成物は、基材上面にホメオトロピック配向した位相差層を形成するために用いられる。即ち位相差層は、上記液晶組成物を基材上面に直接塗布し、次いで該液晶組成物中に含有される架橋性液晶化合物をホメオトロピック配向させ、その状態で架橋重合させ固定化することにより形成される。このようにして形成された位相差層中では、液晶分子の光軸が、該位相差層面に対し法線方向を向いており、該位相差層の法線方向において、常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率が示される。このような位相差層は、一般的に、正のＣプレートと呼ばれる。特に本発明の優れた効果の一つとして、基材上面に垂直配向膜を設けなくても、安定して架橋性液晶化合物がホメオトロピック配向する位相差層を形成可能である点が挙げられる。上記効果をより有利に得るためには、上記液晶組成物に上記ホメオトロピック配向を助けるための垂直配向助剤を添加するとよい。【００６４】
液晶組成物中において、上記垂直配向助剤が、アミノ系シランカップリング剤と混在することの相乗効果により、該液晶組成物中の架橋性液晶化合物がより良好にホメオトロピック配向するものと思われる。上記相乗効果の具体的なメカニズムはまだ明らかではないが、本発明者らは、該液晶組成物により形成された位相差層では、アミノ系シランカップリング剤の少なくとも一部が上記垂直配向助剤とカップリングする結果、該位相差層における基材界面領域、空気界面領域及びその中間領域の全体において、架橋性液晶化合物をホメオトロピック配向させる規制力が発揮されるものと推察している。【００６５】
上記垂直配向助剤としては、例えばレシチンや第四級アンモニウム界面活性剤などの垂直に整列したアルキル鎖またはフルオロカーボン鎖を有する表面カップリング剤、ＨＴＡＢ（ヘキサデシル−トリメチルアンモニウムブロミド）、ＤＭＯＡＰ（Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクタデシル−３−アミノプロピルトリメトキシシリルクロリド）、Ｎ−パーフルオロオクチルスルホニル−３−アミノプロピルトリメチルアンモニウムヨージド、長鎖アルキルアルコールまたはシランポリマーなどを挙げることができる。【００６６】
＜本発明のカラーフィルタについて＞
本発明の液晶組成物は、上述するように、架橋性液晶化合物を安定してホメオトロピック配向させ、その状態で架橋重合させることによって形成される位相差層を提供することが可能である。したがって該位相差層を備える本発明のカラーフィルタは、その配向安定性により、優れた位相差機能が発揮する。また本発明のカラーフィルタを備える液晶表示装置は、優れた視野角改善効果を発揮する。以下、上記位相差層を備える本発明のカラーフィルタについて図面に基づき例示的に説明する。【００６７】
図１は本発明の一実施態様を示すカラーフィルタ１である。カラーフィルタ１を形成するには、まず透明基板２上に、着色層３設け、次いで着色層３上に本発明の液晶組成物溶液を塗布し、該液晶組成物溶液中に含有される架橋性液晶化合物を配向及び硬化させて位相差層４を形成する。さらに位相差層４の上面に、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物で構成された複数のスペーサー９を任意の間隔で配列させて、本発明のカラーフィルタ１が形成される。尚、図１に示すカラーフィルタ１には保護層を形成していないが、本発明において、着色層３と位相差層４との間、或いは位相差層４の上面などの任意の位置に保護層を形成してもよい。また液晶表示装置に用いられる駆動用液晶材料の種類などを勘案し、一般的に知られる液晶表示装置の表示側基板に用いられる機能層を、適宜、本発明のカラーフィルタ内に形成してよい。【００６８】
＜透明基板について＞
本発明における透明基板２としては、光透過性を有し、光学的に等方性のものが好ましく用いられる。ただし、上記透明基板２として、必要に応じて局所的に光学的異方性または遮光性の領域が設けられた基板を用いることもできる。また上記光透過率はカラーフィルタの用途に応じて適宜選定可能である。具体的には、透明基板２として、無機材料又は有機材料により形成された板、シート又はフィルムを用いることができる。上記無機材料としては、ガラス、シリコン、もしくは石英等が挙げられる。液晶ディスプレー表示装置に本発明のカラーフィルタを用いる場合には、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスを基板として用いることが好ましい。また熱膨張性が小さく寸法安定性が良好であり、高温加熱処理における作業性が優れるという観点からは、透明基板２を構成する無機材料として、石英が好ましい。一方、上記有機基材としては、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、ポリプロピレン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、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。ただし、上記有機基材として、上述に例示列挙していないが、より一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。透明基板２の厚さは、該カラーフィルタの用途に応じて、適宜決定してよく、一般的には５μｍ〜３ｍｍ程度のものが使用される。【００６９】
＜着色層について＞
着色層３は、透明基板２上に所定波長領域の可視光を遮光するブラックマトリクス５を形成し、次いで所定波長領域の可視光を透過する着色画素である赤色のサブ画素６、緑色のサブ画素７、青色のサブ画素８を順次設けることによって形成される。
ブラックマトリクス５は、着色画素である赤色のサブ画素６、緑色のサブ画素７、青色のサブ画素８（以下、単に「着色画素６、７、８」ともいう）同士の重なり合いを防止するとともに、着色画素間の隙間を埋めて、近接する着色画素間からの光の漏れを抑制する等の働きを有する。したがって、ブラックマトリクス５は、透明基板２上において着色画素６、７、８の配置が予定される位置に対応する領域を、各着色画素毎に平面視上区画化するように形成される。そして、着色画素６、７、８は、それぞれ、ブラックマトリクス５により区画化された領域を平面視上被覆するようにして配置される。
ブラックマトリクス５は、例えば、金属クロム薄膜やタングステン薄膜等、遮光性又は光吸収性を有する金属薄膜を所定形状に透明基板２面上にパターニングすることにより形成される。また別な手段として、ブラックマトリクス５は、インクジェット方式等により、黒色樹脂等の有機材料を所定形状に印刷することによっても形成される。【００７０】
上記ブラックマトリクス５に次いで形成される着色画素６、７、８は、赤色、緑色、青色各々について各色の波長帯の光を透過させる着色画素を所定のパターンに配置され形成される。着色画素を構成する赤色のサブ画素６、緑色のサブ画素７、青色のサブ画素８の配置形態としては、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型等、種々の配置パターンを選択することができる。より具体的な形成方法としては、各色の着色画素６、７、８毎に、着色材料を溶媒に分散させた着色材料分散液の塗膜を、例えばフォトリソグラフィー法で、所定形状にパターニングする方法が挙げられる。また別の方法としては、着色画素６、７、８毎に、インクジェット方式により、着色材料分散液を所定形状に塗布する方法が挙げられる。加えて、これら赤色のサブ画素６、緑色のサブ画素７、青色のサブ画素８に代えて、各色の補色の波長帯の光を透過させる着色画素を用いることも可能である。
尚、本発明における着色層３は、上述で例示した３色のサブ画素を備える場合に限定されるものではない。例えば着色層３は、４色以上の着色画素から構成されていてもよいし、あるいは単色または２色のサブ画素から構成されてもよい。また着色層３において、ブラックマトリクス５を省略することも可能である。【００７１】
＜ＵＶ洗浄処理について＞
着色層３を形成後、位相差層４を形成する前に、着色層３の表面をＵＶ洗浄処理或いはコロナ処理といった表面改質処理を行うことが一般的である。上記処理を行うことにより、後の工程において、着色層３の表面に液晶組成物を塗布する際、該液晶組成物（特にはこれに含まれる架橋性液晶化合物）に対する該表面の濡れ性を改善することができ望ましい。【００７２】
上記紫外線洗浄処理を行う場合、紫外線照射量は５００ｍＪ／ｃｍ2〜３０００ｍＪ／ｃｍ2、より好ましくは９００ｍＪ／ｃｍ2〜３０００ｍＪ／ｃｍ2の範囲で行われる。５００ｍＪ／ｃｍ2以下の照射量では、基材表面に十分な濡れ性を付与する事ができず、３０００ｍＪ／ｃｍ2以上の照射量では、得られるカラーフィルタが変色するといった不具合が生じる場合がある。特に９００ｍＪ／ｃｍ2以上３０００ｍＪ／ｃｍ2以下の紫外線照射量で洗浄処理することにより、基材である着色層の表面の濡れ性は好ましく改善される。しかしながら、紫外線照射の影響により着色層の表面の性状は大きく変化する。その結果、従来、９００ｍＪ／ｃｍ2以上の紫外線照射量で洗浄した着色層の表面に、配向膜を設けることなしに液晶組成物を直接塗布して塗膜を形成し、次いで該塗膜中に含まれる架橋性液晶化合物をホメオトロピック配向させようとすると、該架橋性液晶化合物の配向が乱れ、安定してホメオトロピック配向する位相差層を形成することができなかった。これに対し、本発明の液晶組成物であれば、上記９００ｍＪ／ｃｍ2以上の紫外線照射量で洗浄した着色層の表面に直接塗布した場合であっても、配向膜の存在なしに、液晶組成物中の架橋性液晶化合物を良好にホメオトロピック配向させることが可能である。【００７３】
＜位相差層について＞
次に、位相差層４について説明する。本発明のカラーフィルタ１における位相差層４は、着色層３を被覆するように、本発明の液晶組成物を着色層３の表面に直接塗布し、液晶組成物中の架橋性液晶化合物をホメオトロピック配向させ、次いで架橋重合させることによって形成することができる。このとき液晶組成物を着色層３の表面に塗布しやすいように、溶液状態の液晶組成物、即ち液晶組成物溶液を用いることが望ましい。【００７４】
液晶組成物溶液を着色層３上に塗布する方法としては、例えばグラビア印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法、静電印刷法、無版印刷法といった各種印刷方法や、グラビアコート法、ロールコート法、ナイフコート法、エアナイフコート法、バーコート法、ディップコート法、キスコート法、スプレーコート法、ダイコート法、コンマコート法、インクジェット法といった塗工方法、あるいはこれらを組合せた方法を適宜用いることができる。
そして液晶組成物溶液が塗布された塗布基板（以下、単に「塗布基板」ともいう。また塗布された基板の表面に形成された層を「塗膜」ともいう。）を乾燥させる。上記乾燥の手段としては、大気圧下における自然乾燥を実施してもよいが、特に密閉容器内で圧力約１．５×１０-1Ｔｏｒｒ以下に下げることにより減圧乾燥処理し液晶組成物溶液中の溶媒を気化させる方法が望ましい。【００７５】
上記減圧乾燥処理において、乾燥と同時に液晶組成物に含まれる架橋性液晶化合物を基板面に対して法線方向に（即ち、垂直方向に）配列させることが可能である。上記減圧乾燥処理では、塗布基板を減圧状態とすることで塗膜を過冷却状態にすることができ、塗膜中に含まれる架橋性液晶化合物をホメオトロピック配向させ、次いでこの状態を保持したままこの塗布基板を室温程度にする。これにより架橋性液晶化合物を、以後の工程で架橋反応させるまで、効率よくホメオトロピック配向させた状態に維持することができる。さらに残存する溶媒を除去するとともに塗膜に含まれる架橋性液晶化合物の配向を確実にするために、上記塗布基板を焼成してもよい。焼成方法は、特に限定されるものではないが、例えばホットプレート上に塗布基板を設置し、７０℃〜１２０℃の温度範囲で、２分間〜３０分間程度焼成することができる。
尚、上述は、本発明の液晶組成物に含まれる架橋性液晶化合物をホメオトロピック配向させる配向処理を限定するものではない。架橋性液晶化合物をホメオトロピック配向させる配向処理として一般的に知られる方法、例えば、上記塗膜に対し所定方向から電場や磁場を負荷する方法等を適宜選択して使用することもできる。【００７６】
次に、上記塗膜においてホメオトロピック配向した架橋性液晶化合物を架橋反応させることによって、該配向を固定化させる。この架橋反応は、塗膜表面に光を照射することで進行する。このとき、上記塗膜に照射する光の波長は、この塗膜を構成する液晶組成物の吸収波長に応じて適宜選択される。より具体的には、上記光の波長は、液晶組成物に含まれる光重合開始剤の吸収波長に応じて適宜選択される。尚、上記塗膜に照射する光は、単色光に限らず、架橋性液晶化合物の感光波長を含む一定の波長域を有する光であってもよい。具体的には、紫外線などの活性放射線を照射することが一般的である。例えば、紫外線を照射して架橋性液晶化合物を架橋硬化させる場合は、波長２００〜５００ｎｍ程度の紫外線を該塗膜に対し照射することが一般的である。紫外線源としては高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等が用いられる。照射光量は架橋性液晶化合物の種類や組成、光重合開始剤の種類や量等によっても異なるが、通常、１０〜３０００ｍＪ／ｃｍ2程度である。【００７７】
架橋性液晶化合物の架橋反応は、液晶が液晶相から等方相へ相転移する温度よりも１〜１０℃低い温度まで塗布基板を加熱しながら架橋反応を行うことが好ましい。こうすることで、この架橋反応の際に架橋性液晶化合物のホメオトロピック配向の乱れを低減することができる。また、この観点から、架橋反応を行う温度は、液晶が液晶相から等方相へ相転移する温度よりも３〜６℃低い温度であることがより好ましい。【００７８】
また架橋性液晶化合物の架橋反応の別の方法として、不活性ガス雰囲気中で、上記塗布基板を液晶相温度にまで加熱しながら架橋性液晶化合物の感光波長の光を塗膜に照射する方法でもよい。この方法では、不活性雰囲気下で液晶分子が架橋重合することになり、空気雰囲気下で液晶分子が架橋重合する場合に比べ、基材面から離れた位置にある液晶分子（すなわち塗膜表面に近傍する液晶分子）のホメオトロピック配向の乱れを抑制することができるという有利な点を有する。【００７９】
架橋性液晶化合物の架橋反応のさらなる別の方法として、不活性ガス雰囲気中または空気雰囲気中で、上記塗布基板を液晶相温度まで加熱しながら架橋性液晶化合物の感光波長の光を塗膜に照射して架橋反応を部分的に進行させ（部分的架橋工程という）、部分的架橋工程の後、液晶が結晶相となる温度（Ｔｃ）まで上記塗布基板を冷却し、この状態でさらに感光波長の光を該塗布基板の塗膜に照射して架橋反応を進行させて、架橋反応を完了させることもできる。尚、上記した温度Ｔｃは、架橋反応を進行させる前の塗布基板において液晶分子が結晶相となる温度である。【００８０】
上記部分的架橋工程では、温度Ｔｃまで塗布基板を冷却しても、その塗膜に含まれる架橋性液晶化合物のホメオトロピック配向性が維持される程度に、架橋反応が進行している。上記部分的架橋工程における架橋反応の進行の程度は、塗膜に含まれる架橋性液晶化合物の種類や、その塗膜の膜厚などに応じて適宜選択されるが、おおよそ、架橋性液晶化合物の架橋度が５〜５０となるまで架橋反応を進行させることが好ましい。【００８１】
以上の方法により、透明基板２上に、着色層３と、架橋性液晶化合物がホメオトロピック配向した状態で架橋重合し該配向が固定化されてなる位相差層４とをこの順で有する基板が形成される。上述では、本発明の一実施態様として、透明基板２、着色層３、位相差層４がこの順に形成されたカラーフィルタ１について説明したが、本発明の構成はこれに限定されず、例えば透明基板、位相差層、着色層がこの順に形成されたカラーフィルタを除外するものではない。本発明において、基材表面に液晶組成物を直接塗布した場合であっても該液晶組成物に含まれる架橋性液晶化合物が良好にホメオトロピック配向することが重要である。これにより本発明の液晶組成物を用いて形成される位相差層を備えるカラーフィルタは、優れた位相差機能を発揮し、特に黒表示した際に、光漏れのない高品質な画像を提供することが可能となる。
特に、本発明は、上述したカラーフィルタ１のごとく、着色層上面に液晶組成物を塗布して位相差層が形成される場合には、該着色層の表面を洗浄処理及び／または表面改質処理しても架橋性液晶化合物の配向を乱すことなく位相差層を形成することができるという有利な点を有する。
尚、位相差層４は、所望の位相差量が発揮される限り、その厚みには特に制限はない。一般的には、位相差層４の厚みは、生産性等を考慮して、０．５〜１０μｍ程度が好ましい。【００８２】
上述の方法により形成される位相差層４を備える基板は、さらに焼成工程に供されることが望ましい。より具体的に述べると、上記基板における位相差層４を焼成することにより、該位相差層４の耐熱性及び密着性を向上させることができるため望ましい。
上記焼成工程は、位相差層４における架橋工程を終了した上記基板を一定温度に加温したオーブン等に設置して、加熱することにより行うことができる。例えば、空気雰囲気下且つ大気圧下において、アズワン「熱風循環オーブンＫＬＯ−６０Ｍ」を用いて、上記焼成工程を行うことができる。焼成温度及び焼成時間は、上記位相差層４を備える基板の厚み、及び位相差層４自体の厚み、あるいは用いられた架橋性液晶化合物の種類などによって適宜決定することができる。一般的には、上記焼成時間は、０．５時間以上２．５時間以下であって、上記焼成温度は２００℃以上２５０℃以下であることが好ましい。焼成工程における焼成時間が２．５時間を越えると、上記基板に黄変等が発生し、該基板の透過率を下げる虞があり、また一方、０．５時間未満であると、該基板の密着性、耐熱性、硬化度が低くなることによって、充分な耐久性が得られない虞がある。【００８３】
本発明の上記位相差層を備える基板は、架橋性液晶化合物をホメオトロピック配向させた状態で架橋重合させることによって硬化された位相差層４を備えているので、例えば位相差を制御する部材である光学補償部材等、光の偏光状態を制御するための部材として用いることができる。
特に本発明の液晶組成物にはアミノ系シランカップリング剤が含有されており、該液晶組成物を用いて形成される位相差層４では、上記架橋性液晶化合物の配向処理において、垂直配向膜を用いずとも該組成物に含まれる架橋性液晶化合物を安定してホメオトロピック配向させ、位相差層４の光学軸の垂直配向を良好に実現することができる。加えて、上述したとおり、位相差層４を形成する前に、着色層３の表面を洗浄処理及び／または表面改質処理し、その結果、該着色層３の表面性状が変化した場合であっても、次いで形成する位相差層４における架橋性液晶化合物のホメオトロピック配向を乱すことがない。このようにして着色層上面において架橋性液晶化合物の規則正しいホメオトロピック配向を実現させた後に、該液晶化合物の配向が固定化されるため、配向安定性の高い位相差層４を形成することができるのである。【００８４】
本発明のカラーフィルタ１は、上記基板における位相差層４上にさらにスペーサー９が形成されて完成される。【００８５】
＜スペーサーについて＞
スペーサー９は、多官能アクリレートを含有するアクリル系、アミド系又はエステル系ポリマー等の材料からなる光硬化性の感光性塗料を、位相差層４の上に塗布してこれを乾燥させ、次いでスペーサー９の形成予定位置に対応したマスクパターンを介して該塗料を露光硬化させた後、未硬化部分をエッチング除去し、さらに全体を焼成することにより形成される。【００８６】
尚、本発明のカラーフィルタ内に、保護層を設ける場合には、該保護層は多官能アクリレートを含有するアクリル系、アミド系又はエステル系ポリマー等の材料からなる透明樹脂材料、あるいは多官能エポキシを含有するアクリル系、アミド系又はエステル系ポリマー等の材料からなる透明樹脂塗料を、任意の基材面上に塗布、乾燥、硬化させて形成することができる。【００８７】
以上により得られた本発明のカラーフィルタ１は、光漏れが非常に少なく、液晶表示装置に用いた場合に、安定して優れた視野角改善効果を発揮する。
尚、上述では本発明の一実施形態であるカラーフィルタ１について説明したが、本発明のカラーフィルタは必ずしもスペーサーを備える必要はない。また本発明のカラーフィルタを液晶表示装置における表示側基板として用いる場合には、カラーフィルタ１にさらに透明導電膜などを備えることができる。本発明のカラーフィルタは、少なくとも透明基板と着色層と位相差層とを有することが必要であり、特に、架橋性液晶化合物が安定してホメオトロピック配向する位相差層が実現されていることが重要である。【００８８】
＜カラーフィルタの評価について＞
本発明のカラーフィルタ１における位相差層４が良好にホメオトロピック配向しているか否かは、カラーフィルタ１の光漏れの有無により評価することができる。具体的には、以下の光透過試験を行い、その透過光の有無を肉眼で観察することにより評価することができる。【００８９】
まず、透明基板２上に着色層３を形成し、該着色層３の上面に位相差層４を形成してカラーフィルタ１を形成し、偏光顕微鏡においてクロスニコル状態に設置した２枚の偏光板の間に該カラーフィルタ１を設置する。所謂、黒表示の状態で、基板の一方の面側から光を照射してカラーフィルタ１に該光を透過させる。そして上記光の透過を偏光顕微鏡で観察することにより、カラーフィルタ１における光漏れの有無を確認することができる。光漏れのないカラーフィルタは、該カラーフィルタに備わる位相差層が良好にホメオトロピック配向していることを示す。光漏れのないカラーフィルタを液晶表示装置の表示側基板に用いた場合には、コントラストに優れた高品質な表示を提供することができるので好ましい。一方、光漏れのあるカラーフィルタは、該カラーフィルタに備わる位相差層の配向が乱れていることが理解される。このように光漏れのあるカラーフィルタを液晶表示装置の表示側基板に用いた場合には、コントラストが悪く、充分な表示品質を提供できない虞がある。【００９０】
上記光透過試験に供せられたカラーフィルタおいて、光漏れがない、あるいは光漏れが無視し得る程度であるという状態は、図２に参考として示すとおり、カラーフィルタ全面において肉眼では光の透過が確認されず、黒色状態にあることをいう。尚、図２は、透明基板上に、赤色着色画素単色の着色層が形成され、該着色層の表面を紫外線洗浄後、その表面上に本発明の液晶組成物を用いて位相差層が形成されてなる本発明のカラーフィルタを上記光透過試験に供した際の写真である。これに対し、光透過試験において光漏れがあるという状態は、黒表示させる状態にしても、図３に対照例として示すとおり、カラーフィルタ全面が薄明るく、肉眼でも光の透過が確認される状態をいう。尚、図３は、アミノ系シランカップリング剤が液晶組成物に添加されていないこと以外は、図２に示されるカラーフィルタと同様に形成したカラーフィルタを上記光透過試験に供した際の写真である。【００９１】
またカラーフィルタの光漏れの程度を評価する光漏れ評価は、カラーフィルタ自体の輝度比を求めるという方法によっても行うことができる。上記輝度比とは、偏光顕微鏡の偏光板にカラーフィルタを挟んで光を当てた際に透過する光の輝度を測定することによって求めることができる。具体的には、２枚の偏光板をクロス（いわゆる黒表示状態）させ、その間にカラーフィルタを挟んで光を透過させた際の輝度を測定し、これをＴｏｆｆとする。一方、２枚の偏光板を平行にした状態（いわゆる白表示状態）でその間にカラーフィルタを挟んで光を透過させた際の輝度を測定し、これをＴｏｎとする。そしてＴｏｎ／Ｔｏｆｆを算出することにより輝度比が得られる。本発明において、「カラーフィルタの光漏れがない、あるいは無視できる程度である」というときは、得られる輝度比が１０００以上のカラーフィルタを指すものとする。【００９２】
また本発明のカラーフィルタを一方側の基板とし、対面する基板との間に駆動用液晶セルを備える液晶表示装置を用いて、上記カラーフィルタの光漏れの有無を判断することもできる。上記液晶表示装置では、上記カラーフィルタにおける位相差層が、該液晶表示装置における所謂インセル位相差層として機能する。上記液晶表示装置において、白表示状態とした際の輝度をＴｏｎ、黒表示状態とした際の輝度をＴｏｆｆとしたとき、Ｔｏｎ／Ｔｏｆｆの比で表される輝度比によって、該装置に備えられるカラーフィルタの光漏れを評価することができる。本発明の光漏れのないカラーフィルタにおいて、特に上記輝度比が１０００以上であることが好ましい。輝度比１０００以上を示す上記液晶表示装置に内臓される上記位相差層は、例えばハイエンドモデルのデスクトップ型パソコンのモニターやＴＶなどの用途の液晶表示装置に好適に用いることができるインセル位相差であるといえる。特に、輝度比が１５００以上である場合には、暗表示画面において非常に高品質の画像を提供することができる。したがって、輝度比１５００以上のカラーフィルタを備える表示装置では、看者は、濃淡がより鮮明でくっきりとした画像を視認することができる。【００９３】
別の観点からカラーフィルタを評価する方法、即ちカラーフィルタにおける位相差層が良好にホメオトロピック配向しているか否かを評価する方法として、位相差値の測定が挙げられる。
具体的には、まず図４に示すとおりカラーフィルタにおける位相差層の厚さ方向をｚ軸にしてｘｙｚ直交座標を想定する。そして特定波長において、ｚ軸に対してｘ軸方向に傾斜する方向及びｙ軸方向に傾斜する方向から位相差層の位相差値を測定する。その結果、該位相差層による位相差がｚ軸を基準として対称性を示すか否かを観察することにより上記位相差層の配向性を評価することができる。また測定角度が０°の時の位相差値の数値により、該位相差層がホメオトロピック配向しているか否かを評価することができる。本発明における位相差層において、特に、ｘ軸方向及びｙ軸方向から測定した位相差がｚ軸を基準として対称性を示すことが好ましい。また位相差値の観点からは、測定角度が０°の時の位相差値の数値が４ｎｍ以下、好ましくは３．５ｎｍ以下、より好ましくは３ｎｍであることが好ましい。位相差値が３ｎｍ以下であれば、該カラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、位相差のズレが非常に少なく、また黒表示状態において光漏れが無く、鮮明で高品質が画像表示を可能とするため好ましい。特に、配向膜を用いずに形成された位相差層を有するカラーフィルタ、あるいは洗浄処理及び／または表面改質処理した基材表面に形成された位相差層を有するカラーフィルタにおいて上記位相差の対称性及び位相差値が示されることがより好ましい。【００９４】
上記位相差値の測定に関し、架橋性液晶化合物が良好にホメオトロピック配向する位相差層の位相差値を示すグラフを、参考として図５に示す。本発明のカラーフィルタにおける位相差層は、図５に示すとおり、ｘ軸方向及びｙ軸方向から測定した位相差がｚ軸を基準として対称性を示し、且つ、測定角度が０°の時の位相差値の数値が４ｎｍ以下となる。一方、位相差層を形成する架橋性液晶化合物の配向が乱れ、良好なホメオトロピック配向が得られていない位相差層の位相差値を示すグラフを、参考として図６に示す。図６では、ｘ軸方向及びｙ軸方向から測定した位相差がｚ軸を基準として対称性を示しておらず、また測定角度が０°の時の位相差値が４ｎｍを超えている。【００９５】
＜本発明の液晶表示装置について＞
本発明のカラーフィルタ１は、液晶表示装置の表示側基板として用いることができる。図７に示す液晶表示装置１２には、観察者側（図中上方に相当）に設置される表示側基板１３として本発明のカラーフィルタ１が用いられている。液晶表示装置１２において、表示側基板１３と液晶駆動側基板１４とはスペーサー９を介して対向しており、両基板の間に駆動用液晶材料１５が封入され駆動用液晶セル１６が構成されている。ここで、位相差層４は、カラーフィルタ１における透明基板２と、液晶駆動側基板１４を構成する透明基板３１との間に挟まれるよう配置されており、いわゆるインセル型の位相差層である。また透明基板２の着色層３とは反対側面には、透明導電膜２１及び正のＡプレート２２が順に積層された機能層２０が形成されている。そして表示側基板１３の外側面には直線偏光板２３が、液晶駆動側基板１４の外側面には直線偏光板３２が積層されている。【００９６】
液晶表示装置１２がＩＰＳモードの場合には、表示側基板１３の直線偏光板２３と、液晶駆動側基板１４の直線偏光板３２とは、互いの透過軸が直交するように配置されている。【００９７】
液晶駆動側基板１４は、透明基板３１のインセル側（駆動用液晶材料１５の封入される側）に駆動用回路３３と、これにより電圧の負荷量を制御される駆動用電極３４とが設けられている。【００９８】
尚、上述する液晶表示装置１２は、本発明の一実施態様にすぎず、かかる構成により本発明の液晶表示装置が限定されるものではない。本発明の液晶表示装置は、少なくとも、本発明のカラーフィルタを表示側基板とし、該表示側基板と対面する他方の基板とのの間に駆動用の液晶材料が封入されて構成されていることが重要である。かかる構成によれば、本発明の液晶組成物を用いて形成された位相差層が、基板間に存在する、いわゆるインセル型として機能するため有利である。
【実施例】
【００９９】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
下記化５に示す化合物（ａ）〜（ｄ）を用い、下記組成の組成物Ａを調製した。組成物Ａは、特表２００４−５２４３８５号公報の記載に準じ、以下に掲げる材料を混合することにより調製した。尚、以下に示す組成物Ａにおける各物質の重量比は、組成物Ａの総重量に対する各物質の重量比である。【０１００】
【化５】
2007145247.tif 000007
【０１０１】
組成物Ａ
化合物（ａ）        ３２．６７重量％
化合物（ｂ）        １８．６７重量％
化合物（ｃ）        ２１．００重量％
化合物（ｄ）        ２１．００重量％
ドデカノール          １．０２重量％
ＢＨＴ                ０．０４重量％
イルガキュアー９０７    ５．６０重量％【０１０２】
次に、上記組成物Ａに対して、シランカップリング剤としてＮ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−６０３）を０．０１重量％（対配合物換算値）添加し、本発明の液晶組成物を得た。
次いで、上記液晶組成物をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）で溶解し、濃度２０％の液晶組成物溶液を得た。
次に、１００×１００ｍｍ、厚み０．７ｍｍのガラス板（コーニング社製１７３７ガラス）を用い、該ガラス板の表面を洗浄処理し、清浄な透明基板を用意した。そして下記に示す赤色の着色レジストをスピンコート法で上記透明基板上に塗布し、９０℃、３分間の条件でプリベークし、アライメント露光（１００ｍＪ／ｃｍ2）した後、２３０℃、３０分間ポストベークし、膜厚２．０μｍの赤色単色の着色層を形成した。尚、得られたカラーフィルタ基板のヘイズは１．９であった。続いて上記着色層を波長２５４ｎｍ、エネルギー９００ｍＪ／ｃｍ2の条件で、紫外線洗浄した。尚、上記紫外線洗浄には、岩崎電気社製、商品名ＯＣ−２５０６を用いた。
上記紫外線洗浄処理後、スピンコーター（ミカサ社製、商品名  １H−３６０S）を用いて上記液晶組成物溶液を着色層上にスピンコーティングして塗膜を形成し、減圧乾燥した。続いて空気雰囲気下において、上記塗膜に対し、超高圧水銀灯を有する紫外線照射装置（ハリソン東芝ライティング社製、商品名  ＴＯＳＣＵＲＥ  ７５１）により紫外線を２０ｍＷ／ｃｍ2で１０秒照射して上記塗膜に含有される架橋性液晶化合物を架橋させ位相差層を形成した。最後に２３０℃のオーブン内に、上記架橋処理が終了した基板を設置し、３０分焼成して膜厚１．０μｍの位相差層を有する本発明のカラーフィルタを形成し実施例１とした。【０１０３】
赤色色着色画素用フォトレジスト組成
・赤顔料・・・・・５．０重量部
（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））
・黄顔料・・・・・１．０重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９（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（株）製、ソルスパース２４０００）
・多官能アクリレートモノマー・・・・・４．０重量部
（サートマー（株）製、ＳＲ３９９）
・ポリマー・・・・・５．０重量部
（昭和高分子（株）製、ＶＲ６０）
・開始剤１・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製、イルガキュア９０７）
・開始剤２・・・・・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）
・溶媒・・・・・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【０１０４】
（評価１）
配向性評価
波長５８９ｎｍの光を実施例１に照射し、該光が実施例１における位相差層を透過する際に生じる位相差を、上述した位相差値の測定方法に準じて測定し、該位相差層を構成する架橋性液晶化合物の配向状態を評価した。即ち、図４に示すように、光学素子（実施例におけるカラーフィルタ）の位相差層の表面上に互いに直交するｘ軸とｙ軸を想定するとともにｘ軸とｙ軸に対して垂直なｚ軸を想定した。そして、ｚ軸方向およびｚ軸に対してｘ軸方向及びｙ軸方向に傾斜する方向について位相差層の位相差を測定した。また、上記位相差がｘ軸方向に傾斜する方向について測定された場合、およびｙ軸方向に傾斜する方向について測定された場合において、光学素子に生じる該位相差がｚ軸を基準として対称性を示しているか否かを測定した。これらの測定結果に基づき、位相差層における架橋性液晶化合物が良好にホメオトロピック配向をしているか否かという配向性の良否を、以下のとおり評価した。なお、位相差の測定には、大塚電子社製のＲＥＴＳ−１２５０ＡＶを用いた。【０１０５】
位相差はｘ軸方向、ｙ軸方向ともに対称性を示し、且つ、ｚ軸方向の位相差の値が４ｎｍ以下である  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・◎
位相差はｘ軸方向、ｙ軸方向ともに対称性を示す、又は、ｚ軸方向の位相差の値が４ｎｍ以下である、のいずれか一方を満たす  ・・・・  ○
位相差はｘ軸方向、ｙ軸方向ともに対称性に乱れがあり、且つ、ｚ軸方向の位相差の値が４ｎｍより大きい  ・・・・・・・・・・・・・  ×【０１０６】
実施例１の評価１の結果は◎であり、実施例１における位相差層を形成する架橋性液晶化合物が良好にホメオトロピック配向していることが示された。【０１０７】
（評価２）
光漏れの有無に関する肉眼観察及び光漏れ評価
オリンパス（株）製の偏光顕微鏡ＣＰＸ３１−Ｐをクロスニコル状態に設定し、偏光板に実施例１のカラーフィルタを挟んだ状態で基板面に対し法線方向から光を当てた。そして、実施例１における光漏れの有無を肉眼で観察した。またこのときの輝度を測定した。
次に偏光板を平行の状態に設定し、偏光板に実施例１のカラーフィルタを挟んだ状態で基板面に対し法線方向から光を当てて、輝度を測定した。クロスニコル状態（即ち黒表示）のときの輝度をＴｏｆｆ、平行状態（即ち白表示）のときの輝度をＴｏｎとしたときの輝度比Ｔｏｎ／Ｔｏｆｆを算出した。そして、カラーフィルタの光漏れに関し、以下のように評価した。尚、上記輝度は、ＥＺコントラスト１６０（ＥＬＤＩＭ社製）を用いて測定した。【０１０８】
光漏れの有無が肉眼では観察されず、且つＴｏｎ／Ｔｏｆｆ比が１１００以上である・・・・・・・・・・・◎
光漏れの有無が肉眼では観察されず、且つＴｏｎ／Ｔｏｆｆ比が１０００以上１１００未満である・・・・・○
明らかに光漏れがあり、且つＴｏｎ／Ｔｏｆｆ比が１０００未満である・・・・・・・・・・・・・・・・・×【０１０９】
実施例１の評価２の結果は◎であり、実施例１のカラーフィルタでは、光漏れがないことがないことが確認された【０１１０】
（評価３）
接着性試験
実施例１のカラーフィルタを、温度１００℃、および湿度１００％の環境下において、１時間、加速寿命試験に供した。その後、該カラーフィルタにおける位相差層の基材（即ち着色層）に対する密着力を、ＪＩＳＫ５６００−５−６に準じて試験した。より具体的には、上記加熱寿命試験は、タバイ製加速寿命試験機ＥＨＳ−４１１Ｍを用い、１００℃、１００％ＲＨで１時間行った。そして実施例１を、加速寿命試験後に温度２３±２℃、湿度５０±５％程度の環境下におき、実施例１の位相差層側の面に対して、格子状に、縦及び横方向に対して１ｍｍ間隔で６回カットを行い、５×５個の格子の目を設けた。次に、幅２５ｍｍ、幅２５ｍｍあたりの付着力１０±１Ｎを有するテープを約７５ｍｍ用い、テープの長手方向が上記格子の何れかの辺に平行となるように格子上に貼り付け、指でこすり付けた。そして、テープの端をつまみ上げ、テープの非粘着面と基材面とが約６０°となる角度で、０．５〜１秒かけて引き剥がし、その後の格子の状態を以下の６段階で評価した。評価基準が１以下の位相差層であれば、基材との密着性が高く、該位相差層を液晶表示装置等に用いた際に、長期間に亘り十分な密着信頼性が得られる、と評価することができる。したがって上記試験結果を、以下の評価基準に従い○、△、×で評価した。【０１１１】
評価基準０：カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない状態。
評価基準１：クロスカット部分において塗膜に小さなはがれが観察されるが、クロスカット部分で影響を受けているのは、５％以下の状態。
評価基準２：カットの縁に沿って、及び／又はクロスカット部分においてはがれが観察される。クロスカット部分で影響を受けているのは明確に５％を超えるが、１５％を上回ることはない。
評価基準３：カットの縁に沿って、部分的又は全面的に著しいはがれが観察され、及び／又は数か所の格子の目において、部分的又は全面的にはがれ生じている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に１５％を超えるが、３５％を上回ることはない。
評価基準４：カットの縁に沿って、部分的又は全面的に著しいはがれが観察され、及び／又は数か所の格子の目が部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に３５％を超えるが６５％を上回ることはない。
評価基準５：分類４にも分類できないはがれ程度のいずれか（格子の目の全面が剥離している状態を含む）。【０１１２】
評価基準０または１・・・・・○
評価基準２または３・・・・・△
評価基準４または５・・・・・×【０１１３】
実施例１の評価３の結果は○であった。したがって実施例１における位相差層は着色層に対し、良好に接着していることが確認された。【０１１４】
（評価４）
ヘイズ測定試験
実施例１における位相差層の透明性を下記の方法により評価した。即ち、実施例１に形成された位相差層の透明性の評価を、実施例１の厚さ方向のヘイズを測定することによって行った。カラーフィルタのヘイズの測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１３６に準じて測定した。なお、実施例１のヘイズの測定にあたり、測定機として、日本電色工業社製「ＮＤＨ−２０００」を用いた。その結果、実施例１のヘイズは２．７％であった。【０１１５】
実施例１における評価１〜４の結果は、表１にまとめて示す。【０１１６】
実施例２
添加するカップリング剤を、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−９０３）に変えた以外は、実施例１と同様にカラーフィルタを作成し、実施例２とした。上記評価１〜４に準じて実施例２の評価を行った。評価結果は表１に示す。【０１１７】
実施例３
添加するカップリング剤を、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン（信越化学社製ＫＢＥ−９１０３）に変えた以外は、実施例１と同様にカラーフィルタを作成し、実施例３とした。
上記評価１〜４に準じて実施例３の評価を行った。評価結果は表1に示す。【０１１８】
実施例４
添加するカップリング剤の添加量を２０％に変えたこと以外は、実施例１と同様にカラーフィルタを作成し、実施例４とした。上記評価１〜４に準じて実施例４を評価した。評価結果については、表1に示す。【０１１９】
実施例５
添加するカップリング剤の添加量を２０％に変えたこと以外は、実施例２と同様にカラーフィルタを作成し、実施例５とした。上記評価１〜４に準じて実施例５を評価した。評価結果については、表1に示す。【０１２０】
実施例６
添加するカップリング剤の添加量を２０％に変えたこと以外は、実施例３と同様にカラーフィルタを作成し、実施例６とした。上記評価１〜４に準じて実施例６を評価した。評価結果については、表1に示す。【０１２１】
比較例１
シランカップリング剤を用いなかったこと以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作成し比較例１とした。得られた比較例１を、上記評価１〜評価４に準じて評価した。評価結果については、表１に示す。【０１２２】
比較例２
シランカップリング剤としてビニルエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−１００３）を用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作成した。
比較例２に関し、上記評価１〜４に準じて評価を行った。評価結果は、表１に示す。【０１２３】
比較例３
シランカップリング剤として３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−４０３）を用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作成した。比較例３に関し、上記評価１〜４に準じて評価を行った。評価結果は、表１に示す。【０１２４】
表１
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【０１２５】
表１に示すとおり、実施例１〜６はいずれも、配向性が良好であり、また光漏れがなかった。したがって、実施例において、本発明は所期の目的を達成していることが確認された。また実施例１〜６における位相差層はいずれも基材面に対し、良好な接着力を有していた。これによって本発明は、配向性だけでなく、基材面への良好な密着性というさらなる優れた効果を有することが示された。【０１２６】
一方、比較例１〜３では、いずれも配向性が不良であり、このことから、位相差層におけるホメオトロピック配向性が、アミノ系シランカップリング剤の存在に寄与していることが裏付けられた。【０１２７】
また本発明を達成するための研究において、驚くべきことに、ケチミン系シランカップリング剤を含有する液晶組成物を用いて形成された位相差層を備えるカラーフィルタ（即ち実施例３及び６）は非常にヘイズが低いということが見出された。【０１２８】
ヘイズは、一般的にカラーフィルタにおける位相差層の透明性を示す指標として理解される。ヘイズのみがカラーフィルタの性能を決定するための指標ではないが、ヘイズが低いカラーフィルタを用いた表示装置では、高品質な画像を提供可能である。【０１２９】
上記実施例および比較例において示されたヘイズの傾向は以下のとおりである。即ち、比較例１のヘイズと比較して、比較例２及び３のヘイズは明らかに高かった。これは、比較例２及び３では、位相差層を形成するために用いられる液晶組成物にシランカップリング剤という新たな添加物が含まれていることが要因の１つであると考えられる。これに対し、実施例１および２は、シランカップリング剤の存在にもかかわらず、比較例１と同等のヘイズを示した。本発明者らは、実施例１及び２は、位相差層の配向性が改善されたためにヘイズにも良い影響を与えたものと推察している。【０１３０】
そしてさらに、実施例３では、実施例１及び２との比較においても、著しくヘイズが低いことが示された。実施例１〜３におけるヘイズの傾向は、シランカップリング剤の添加量を２０００倍にした実施例４〜６においても同様の傾向が認められた。ケチミン系シランカップリング剤の存在に起因すると思われる、ヘイズの低下のメカニズムは未だ明らかではない。しかしながら、本発明者らは、架橋性液晶組成物にシランカップリング剤を添加すると、一般的に相溶性の悪さが認められるが、ケチミン系シランカップリング剤を添加する場合には、非常に良好な相溶性が示されるということを確認している。上述するケチミン系シランカップリング剤の存在に起因すると思われるヘイズの低下効果は、この良好な相溶性が大きく関与するものと推察される。【０１３１】
以上のとおり、本発明は所期の目的を達成している。とりわけ、位相差層のホメオトロピック配向性を改善し、且つ、カラーフィルタのヘイズを低い値に抑えることができるという観点からは、ケチミン系シランカップリング剤を用いる本発明は、特に良好に本発明の所期の目的を達成することができ望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明の架橋性液晶組成物は、配向膜の存在なしに、基材面上に良好なホメオトロピック配向を示す位相差層を形成することができる。したがって、例えば液晶表示装置などの表示装置において、液晶セルの厚みの薄膜化を図り、同時に、高品質な画像表示を提供することが可能である。
【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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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年10月4日(2007.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種または２種以上の架橋性液晶化合物と、ケチミン系シランカップリング剤とを含有することを特徴とする液晶組成物。
【請求項２】
前記架橋性液晶化合物の少なくとも１種が、１分子中に１個または２個以上の（メタ）アクリロイル基を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項３】
光重合開始剤をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項４】
垂直配向助剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項５】
前記ケチミン系シランカップリング剤を０．０１〜２０重量％（対配合物換算値）含有する請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項６】
９９．８９〜７０重量％（対配合物換算値）の前記（メタ）アクリロイル基を有する架橋性液晶化合物と、０．０１〜２０重量％（対配合物換算値）の前記ケチミン系シランカップリング剤及び０．１〜１０重量％（対配合物換算値）の光重合開始剤とを含有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
ホメオトロピック配向する位相差層を形成するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【請求項９】
透明基板上に、直接又は間接に、少なくとも着色層と、位相差層とを形成してなるカラーフィルタであって、前記位相差層が、請求項１に記載の液晶組成物に含有される架橋性液晶化合物を基板面に対して垂直方向に配向させた状態で互いに架橋重合させることによって形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項１０】
前記架橋重合は、前記液晶組成物を着色層上に直接に塗布することによって形成された塗膜の表面に光が照射されることによって生じることを特徴とする請求項９に記載のカラーフィルタ。
【請求項１１】
前記透明基板上に直接又は間接に形成された着色層表面の全面または一部が、洗浄処理及び／又は表面改質処理されており、前記洗浄処理及び／又は表面改質処理された着色層表面上に直接に前記位相差層が形成されている請求項９項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１２】
二枚の直線偏光板にカラーフィルタを挟んで偏光顕微鏡に設置し、前記直線偏光板の一方の面側から可視光を照射した際に前記カラーフィルタを透過する光の輝度を測定する試験において、前記二枚の直線偏光板の透過軸方向を互いにクロスさせた状態で測定した輝度をＴｏｆｆ、前記透過軸方向を互いに平行にした状態で測定した輝度をＴｏｎとしたときに、Ｔｏｎ／Ｔｏｆｆの値が１０００以上であることを特徴とする請求項９に記載のカラーフィルタ。
【請求項１３】
前記位相差層表面の任意の点において基板に対し垂直方向に透過する可視光線の位相差値が４ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１４】
前記位相差層上に直接または間接に、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物で構成される複数のスペーサーが任意の間隔に配置されるよう形成されていることを特徴とする請求項９項に記載のカラーフィルタ。
【請求項１５】
請求項９に記載の少なくとも着色層と、位相差層とを備えるカラーフィルタと、透明基板上に少なくとも液晶駆動用電極を備える液晶駆動用基板とが、前記位相差層と前記液晶駆動用電極とを内側にして対面しており、前記カラーフィルタと前記液晶駆動用基板との間に駆動用液晶材料が封入されてなる液晶表示装置。
【請求項１６】
１種または２種以上の架橋性液晶化合物を含有する架橋性液晶組成物を用いて垂直配向する位相差層を形成する方法であって、前記架橋性液晶組成物にケチミン系シランカップリング剤を添加し、基材上面に直接に、前記ケチミン系シランカップリング剤が添加された架橋性液晶組成物を塗布して塗膜を形成し、次いで前記塗膜中に存在する架橋性液晶化合物を垂直配向させた状態で架橋重合させて前記塗膜を硬化させることを特徴とする位相差層形成方法。
【請求項１７】
前記基材が透明基板上に直接又は間接に着色層が形成された基材であって、且つ、前記着色層上面に前記ケチミン系シランカップリング剤が添加された架橋性液晶組成物を直接塗布することを特徴とする請求項１６に記載の位相差層形成方法。
【請求項１８】
前記着色層表面の全面または一部を、予め、洗浄処理及び／又は表面改質処理することを特徴とする請求項１７に記載の位相差層形成方法。
【請求項１９】
前記塗膜表面に光を照射することによって、前記架橋性液晶化合物を架橋重合させることを特徴とする請求項１６に記載の位相差層形成方法。
【国際調査報告】
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