JP4201054B2 - カラーフィルタ及びその製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置及びその他表示装置に使用されるカラーフィルタ基板及びその製造方法に関する。特に平面型画像表示装置等に組み込まれて用いられるマトリクス方式のカラー液晶表示装置に好適に使用できるカラーフィルタ基板に関する。

液晶表示装置は、近年その薄型であることゆえの省スペース性や軽量性、また省電力性などが評価され、最近では携帯機器ならびにテレビ用途への普及が急速に進んでいる。液晶表示装置は、パネル構成中にカラーフィルタ基板を設けることで、多色表示を行なうことが可能であり、ＲＧＢ３色表示又はこれらに反射用のＲＢＧ画素を加えた６色表示を行なうことが一般的である。

ところで、携帯機器向けの液晶表示装置は、昼間戸外の強い外光下でも視認性を確保するため、反射型あるいは一部に反射部を形成した半透過型の液晶表示装置が採用されることも多い。このような場合に、反射光を有効に活用するため、吸収型円偏光板の一部をなす部材としてλ／４位相差フィルムやλ／２位相差フィルムなどが液晶パネル構成に組み込まれている。
一方、テレビ用途向けの液晶表示装置は、全方位の視認性などをより高める目的で、位相差フィルムと直線偏光板が液晶パネル構成組み合わせられる等により適用されていることが多い。

しかしながら、通常こうした位相差フィルムは位相差値が面内で同一となるため、それが組み込まれる液晶表示装置がカラーフィルタ基板によって、カラー化されている場合、各色画素の表示領域を通過する光の波長域が異なることに起因して、適切な位相差制御が困難となる問題が発生する。

例えば携帯機器向け反射型あるいは半透過型液晶表示装置において、おおよそ緑の波長域（中心波長５５０ｎｍ前後）でλ／４の位相差量（約１３８ｎｍ）を有する位相差フィルムを直線偏光板と組み合わせて円偏光板として用いる場合、青の波長域（中心波長４５０ｎｍ前後）ではλ／４より過剰、赤の波長域（中心波長６３０ｎｍ前後）ではλ／４に対して不足となり、赤および青の表示画素においては完全な円偏光が得られない。

またテレビ用途向けの液晶表示装置などで、ＲＧＢ３色のうちの１つの色（波長領域）で位相差が補償されるように位相差フィルムを設計すると他の色（波長領域）においては補償が不完全となるという事態がしばしば発生する。この原因として以下の要因が挙げられる。
（１）セルの液晶が必ずしも全波長領域で同一の位相差値を有していないこと、
（２）カラーフィルタに用いられる着色顔料の多くは光学的異方性を持っていること、
（３）さらにその程度は顔料の種類によって別個であるため赤・緑・青の画素によって位相差が異なる値になることである。

このような問題に対して、（１）液晶セルの外部の位相差板によって光学補償を行なって問題を解決する方法、（２）液晶セルの内部に位相差層を設けて光学補償を行ない問題を解決する方法が知られている。

前者（１）の例として、特許文献４が挙げられる。特許文献４では、位相差板をカラーフィルタ基板とは別個に設け、「この位相差板がカラー表示を形成する３基本色の画素に対応して異なる位相差３領域を分布」させている。しかし、当該方法によると、カラーフィルタ基板と位相差基板と距離が生じるため、特に斜め方向の表示において正確に光学補償を行なうことは難しい。

後者（２）の例として、膜厚が異なるあるいは種類の異なる重合型液晶材料を成膜することで、３色の表示画素に対応するように位相差量を持たせた位相差素子が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、カラーフィルタの光透過性パターンの厚みを各色ごとに異なるように形成して、その上に位相差制御層（液晶性高分子など）を、カラーフィルタ層と位相差制御層の合計厚みが一定になるように積層することで、３色の表示画素に対応するように位相差量を持たせた位相差制御層を有するカラーフィルタも考案されている（例えば、特許文献２参照。）。

さらにまた、カラーフィルタの光透過性パターンの厚みを各色ごと、さらには透過部／反射部で異なるように形成して、その上に位相差層（液晶ポリマーなど）を、カラーフィルタ層の段差を平坦化させるように、ならびに配向方向を異にするように位相差層を積層することで、透過部では位相差がなく反射部では位相差を有していてかつ色ごとに対応した値（それぞれλ／４）とした液晶表示装置も考案されている（例えば、特許文献３参照。）。

しかしながら、これら従来の方法では、当該位相差の問題を容易かつ十分に解消する方法として不適当であると言わざるを得ない。
例えば、特許文献１において、位相差層の膜厚を領域ごとに異ならせる手段としては、重合型の液晶材料を成膜し、これに紫外線等の放射線を領域ごとに照射量を変えて露光し、有機溶媒で現像する方法が示されているが、この方法では特に未硬化成分が薄膜に残る場合において最終的な膜厚は現像の条件によっても大きく左右されるため、露光時の照射量を制御することで安定して所望の膜厚を得ることは非常に難しい。また、種類の異なる重合型液晶材料をフォトリソグラフィー法や印刷法等を用いてパターニングする場合、その種類ごとに工程が必要となるため、容易にこれを製造することは望めない。

特許文献２においては、位相差層の膜厚は下地となるカラーフィルタ層の膜厚によって決まるため、位相差層の成膜工程における困難さは幾分解消されるが、今度はカラーフィルタ層の膜厚を厳密に制御する必要が生じ、カラーフィルタの設計が制限されるあるいはカラーフィルタの製造工程の難度が上昇する等の問題がある。またそもそも、位相差層とカラーフィルタ層の合計膜厚を均一に保つように、膜厚段差のあるカラーフィルタ層の上に位相差層を成膜するのはそれほど容易なことではない。

特許文献３における、カラーフィルタに段差を設けてこれを平坦化させるように位相差層を成膜する際の問題点は特許文献２におけるものと同様である。位相差層の配向方法を異にする手段としては、光配向処理により反射部と透過部で配向方向を異ならせた配向膜を形成する方法、マスクラビングにより反射部と透過部で配向方向を異ならせた配向膜を形成する方法が示されているが、光配向処理を行なうには偏光露光あるいは非偏向平行光斜め露光を施す必要が生じるため露光装置の大幅な価格高騰を招き、マスクラビングを行なうには物理的な接触を伴う工程を複数回実施しなければならず収率の低下は避けられない。
特開２００４−１９１８３２号公報 特開２００５−２４９１９号公報 特開２００６−８５１３０号公報 特許第３６８７８６２号公報

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、液晶表示装置によって多色表示を行なった際に生じる位相差問題を解消することのできる光学補償能を有するカラーフィルタ基板を提供することを課題とし、また上記カラーフィルタ基板を容易にかつ高品質で製造する方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための本発明の構成を以下に示す。
（請求項１）
基板と、前記基板上に設けられたカラーフィルタ層を含むカラーフィルタ基板の製造方法において、少なくとも、
（ａ）基板上に、サーモトロピック液晶性を示し、かつ光によって重合し得るおよび／または架橋され得る化合物を含む溶液を塗布し、前記液晶化合物が所定の方向に配向された状態の薄膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板を、カラーフィルタの各色の所定パターンに対応する領域ごとに異なる照射量となるように光照射を行なう工程と、
（ｃ）前記基板を、前記液晶化合物の等方相相転移温度以上に加熱する工程と、
（ｄ）前記液晶化合物のうち未硬化成分を硬化する工程、
を含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
（請求項２）
前記（ａ）基板上に、サーモトロピック液晶性を示し、かつ光によって重合し得るおよび／または架橋され得る化合物を含む溶液を塗布し、前記液晶化合物が所定の方向に配向された状態の薄膜を形成する工程を、基板全体に膜厚が均一となるように行なうことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
（請求項３）
前記（ｄ）前記液晶化合物のうち未硬化成分を硬化する工程を、前記基板を、当該液晶化合物の等方相相転移温度以上であってかつ重合および／または架橋がなされる以上の温度に加熱する工程、とした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基板の製造方法。
（請求項４）
前記（ｄ）前記液晶化合物のうち未硬化成分を硬化する工程を、前記基板を、前記液晶化合物が等方相に保たれる以上の温度に維持したまま全面露光する工程とした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基板の製造方法。
（請求項５）
前記（ａ）工程を行なう前に、基板上にカラーフィルタ層を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
（請求項６）
前記（ｄ）工程を行なった後に、基板上にカラーフィルタ層を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。

［上記以外に本発明に関連する構成］
（その他の構成１）
少なくとも基板と、この基板上に設けられた液晶固定化層を含む光学素子において、前記液晶化合物層は光学異方性を有し、前記液晶固定化層により光学補償させることを特徴とする光学素子。
（その他の構成２）
上記に於いて、前記液晶固定化層は、入射光に対し各色毎に光学補償するにように、その位相差が色毎に所定の値を有していることを特徴とする光学素子。
（その他の構成３）
上記に於いて、前記液晶固定化層は、各色毎に配向の程度が異なることに起因して複屈折率が相違するように設けられていることを特徴とする光学素子。
（その他の構成４）
上記に於いて、前記液晶固定化層は、サーモトロピック液晶を含む化合物が重合および／または架橋されて形成してなることを特徴とする光学素子。
（その他の構成５）
上記において、前記基板がガラス基板、フィルム基板、ＴＦＴ基板のいずれかであることを特徴とする光学素子。
（その他の構成６）
基板と、前記基板上に設けられた液晶固定化層とを含む光学素子の製造方法において、少なくとも、
（ａ）基板上に、サーモトロピック液晶性を示し、かつ光によって重合し得るおよび／または架橋され得る化合物を含む溶液を塗布し、前記液晶化合物が所定の方向に配向された状態の薄膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板を、光学素子の各色の所定パターンに対応する領域ごとに異なる照射量となるように光照射を行なう工程と、
（ｃ）前記基板を、前記液晶化合物の等方相相転移温度以上に加熱する工程と、
（ｄ）前記基板を、前記液晶化合物が等方相に保たれる以上の温度に維持したまま全面露光する工程、
を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
（その他の構成７）
上記（その他の構成６）において、前記（ａ）基板上に、サーモトロピック液晶性を示し、かつ光によって重合し得るおよび／または架橋され得る化合物を含む溶液を塗布し、前記液晶化合物が所定の方向に配向された状態の薄膜を形成する工程を、基板全体に当該薄膜の膜厚が均一となるように行なうことを特徴とする光学素子の製造方法。
（その他の構成８）
上記（その他の構成６）または（その他の構成７）において、前記（ａ）基板上に、サーモトロピック液晶性を示し、かつ少なくとも光によって重合し得るおよび／または架橋され得る化合物を含む溶液を塗布し、前記液晶化合物が所定の方向に配向された状態の薄膜を形成する工程を、
基板上に、サーモトロピック液晶性を示し、かつ光あるいは熱のどちらによっても重合し得るおよび／または架橋され得る化合物を含む溶液を塗布し、前記液晶化合物が所定の方向に配向された状態の薄膜を形成する工程、とし、
（ｄ）前記基板を、前記液晶化合物が等方相に保たれる以上の温度に維持したまま全面露光する工程を、
前記基板を、当該液晶化合物の等方相相転移温度以上であってかつ重合および／または架橋がなされる以上の温度に加熱する工程、としたことを特徴とする光学素子の製造方法。
（その他の構成９）
上記（その他の構成６）または（その他の構成７）において、前記（ｄ）前記基板を、前記液晶化合物が等方相に保たれる以上の温度に維持したまま全面露光する工程を、
前記基板を、前記液晶化合物が等方相に保たれる以上の温度に維持したまま、前記（ｂ）工程で最大の照射量で光照射が行なわれた領域以外の部分について光照射を行なう工程、としたことを特徴とする請求項６または７に記載の光学素子の製造方法。
（その他の構成１０）
上記（その他の構成９）において、前記液晶化合物が等方相に保たれる以上の温度に維持したまま光照射を行なう際の照射量を、それぞれの領域において前記（ｂ）工程での光照射を含めた合計の露光量が、前記（ｂ）工程で最大の照射量で光照射が行われた領域の露光量と同一になるように行なうことを特徴とした光学素子の製造方法。
（その他の構成１１）
上記（その他の構成６）〜（その他の構成１０）において、（ａ）工程を行なう前に、基板上にＴＦＴ層を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
（その他の構成１２）
上記（その他の構成６）〜（その他の構成１０）において、前記（ｄ）工程を行なった後に、基板上にＴＦＴ層を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。

請求項１に記載の発明によれば、カラーフィルタ基板において、別途位相差フィルム等を設けることなく、上記課題であった位相差の問題を解消することができた。
請求項２に記載の発明によれば、上記に於いて、多色のカラーフィルタにおいても、各色毎に光学補償を行なうことができるため、位相差に起因して生じる問題を解消することができた。
請求項３に記載の発明によれば、液晶化合物層は、各色毎に配向の程度が異なることに起因して複屈折率が相違するように設けられているので、液晶固定化層の厚さが均一なままであっても、色毎に最適な位相差補償を行なうことが可能となり、上記位相差の問題を解決することができた。
請求項４に記載の発明によれば、液晶固定化層には、サーモトロピック液晶を用いるので、加熱処理を用いて、上記の異方性が色毎に相違するカラーフィルタ基板を製造することができた。
請求項５に記載の発明によれば、上記課題の位相差の問題を低減した液晶表示装置を提供することができた。
請求項６に記載の発明によれば、各色毎に位相差の相違する液晶化合物層を確実に精度よく形成することができた。
請求項７に記載の発明によれば、膜厚を均一にすることにより、プロセスを容易にすることができた。
請求項８に記載の発明によれば、各色領域毎に屈折率異方性の相違する液晶固定化層を精度よくより容易に形成することができた。
請求項９に記載の発明によれば、光照射量過多になる領域が出ることを避けることにより、過露光によって発生する好ましくない反応を抑えることができた。
請求項１０に記載の発明によれば、各色領域による合計の光照射量を均一とすることにより、過露光によって発生する好ましくない反応をより確実に抑えることができた。
請求項１１に記載の発明によれば、基板上にカラーフィルタ層を形成してから、液晶固定化層を形成するので、カラーフィルタ層によって生じる位相差をより確実に解消することができた。
請求項１２に記載の発明によれば、基板上に液晶固定化層を形成してからカラーフィルタ層を形成するので、液晶化合物の配向制御を基板上で確実に行なうことができた。

本発明の、液晶性を示す化合物を含んだ溶液を重合および／または架橋してなる薄膜を表面に形成した基板について説明する。このような基板は、カラーフィルタ基板のみならず、それ自体を自己保持型の位相差基板、位相差フィルムとして用いることも可能である。基板としてガラス、プラスチック、フィルム基材等を挙げることができる。
以下では、表示画素を形成したカラーフィルタ基板上、もしくはプラスチック等の光透過性フィルム上に、上記液晶性化合物を積層して液晶化合物層を形成したカラーフィルタ基板を例に説明する。

図１は本発明によって得られるカラーフィルタ基板の一形態（部分）を例示したものである。本カラーフィルタ基板は、ガラス基板の上にカラーフィルタ層、液晶固定化層（位相差薄膜）が積層される構成となっており、当該位相差薄膜は面内に複数の領域を有していて、それぞれ液晶化合物層の配向の程度が異なる状態で重合および／または架橋され固定化されている。例えば領域Ｒ（４ａ）はほぼ完全に配向した状態であり複屈折性が最も強く発現されていて、領域Ｇ（４ｂ）は領域Ｒよりは配向の程度が低い状態であり複屈折性は比較的弱く、領域Ｂ（４ｃ）は領域Ｇよりさらに配向の程度が低い状態であり複屈折性が最もない。上記のように配向の程度については、複屈折率の変化により推測することができる。

液晶固定化層の配向の程度が各々異なることにより、当該領域の複屈折率も各々異なる結果となり、ひいては位相差の量もそれぞれ別個の値となる。

なお、本発明において「配向の程度」とは面内の領域それぞれにおけるものを形容するのであって、必ずしも厚み方向で配向度が一定であることを意味しない。例えばある領域においては、下面付近はより配向の揃った状態、上面付近はより無配向に近い状態、などとなっていてもよい。この場合「配向の程度」はおおよそ厚み方向の配向度の平均を示すことになる。

発現させる位相差の種類、すなわち本発明においては液晶の配向の種類となるが、これは特に限定されない。例えば棒状液晶が面内に水平となるように揃うホモジニアス配向で得られる正のＡプレート、同じく面に対して垂直となるように揃うホメオトロピック配向で得られる正のＣプレート、面内に水平となりかつ螺旋を巻いたコレステリック配向で得られる負のＣプレート、円盤状液晶にあっては面に対して垂直となるように揃うホメオトロピック配向で得られる負のＡプレート、面内に水平となるように揃うホモジニアス配向で得られる正のＣプレートなどが挙げられるが、これらに限らず、棒状液晶が面内に水平となりかつ螺旋を巻いていて方位角が偏向した２軸性（正のＡプレート／負のＣプレート複合）のものなど、存在し得るあらゆる配向に本発明は適用可能である。

本発明のカラーフィルタ基板において、領域のうち一つは、液晶を無配向の状態で固定化することにより光学的に略等方としてもよい。当該液晶固定化層領域は実質的に位相差がなくなるため単なる透明薄膜として作用する。

本発明のカラーフィルタ基板は、領域ごとに液晶固定化層の複屈折率を異ならしめることでその位相差を所望の値に制御しようとするものであるから、別個の位相差量を有する領域であっても当該層の膜厚を違える必要はない。従って、複数の領域がいずれも略同一の膜厚、すなわち位相差薄膜全域で膜厚を等しくすることが可能である。もちろん、領域ごとに膜厚を異ならせる設計としてもよい。

本発明のカラーフィルタ基板を得る手段は種々考えられるが、カラーフィルタ層の形成方法については既存のカラーフィルタの製造法を用いることが可能である。カラーフィルタ層は基板上に直接設ける場合、基板上に設けた液晶固定化層のさらに上に設けることもできる。
以下に一例として、顔料を顔料担体に分散した着色組成物を各色毎に所定領域に成膜して硬化させ、画素を形成する場合について記述する。

前記着色組成物に含まれる顔料としては、有機または無機の顔料を、単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。顔料は、発色性が高く、且つ耐熱性の高い顔料、特に耐熱分解性の高い顔料が好ましく、通常は有機顔料が用いられる。以下に、着色組成物に使用可能な有機顔料の具体例を、カラーインデックス番号で示す。
赤色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、１４、４１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、８１：４、１４６、１６８、１７７、１７８、１７９、１８４、１８５、１８７、２００、２０２、２０８、２１０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７０、２７２、２７９等の赤色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。黄色顔料としては、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ１、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２６、１２７、１２８、１２９、１３８、１４７、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、１９８、２１３、２１４等が挙げられる。

また緑色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７等の緑色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用できる。黄色顔料としては、赤色着色組成物のところで挙げた顔料と同様のものが使用可能である。

青色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４等の青色顔料を用いることができ、紫色顔料を併用できる。紫色顔料としては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等が挙げられる。

また、顔料として無機顔料を用いることも可能であり、具体的には黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。無機顔料は、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、有機顔料と組み合わせて用いられる。
着色組成物には、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。

また前記着色組成物に含まれる顔料担体は、顔料を分散させるものであり、熱可塑性樹脂・熱硬化性樹脂・感光性樹脂などの透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物により構成される。透明樹脂は、可視光領域の４００〜７００ｎｍの全波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上の樹脂である。透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれ、その前駆体には、放射線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーが含まれ、これらを単独でまたは２種以上混合して用いることができる。
顔料担体は、着色組成物中の顔料１００重量部に対して、３０〜７００重量部、好ましくは６０〜４５０重量部の量で用いることができる。また、透明樹脂とその前駆体との混合物を顔料担体として用いる場合には、透明樹脂は、着色組成物中の顔料１００重量部に対して、２０〜４００重量部、好ましくは５０〜２５０重量部の量で用いることができる。また、透明樹脂の前駆体は、着色組成物中の顔料１００重量部に対して、１０〜３００重量部、好ましくは１０〜２００重量部の量で用いることができる。

熱可塑性樹脂としては、例えば， ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。

感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。

透明樹脂の前駆体であるモノマーおよびオリゴマーとしては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらは、単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。

着色組成物には、該組成物を紫外線等の照射により硬化する場合には、光重合開始剤等が添加される。
光重合開始剤としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、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）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系光重合開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系光重合開始剤、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系光重合開始剤、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペロニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリル−ｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系光重合開始剤、ボレート系光重合開始剤、カルバゾール系光重合開始剤、イミダゾール系光重合開始剤等が用いられる。
光重合開始剤は、着色組成物中の顔料１００重量部に対して、５〜２００重量部、好ましくは１０〜１５０重量部の量で用いることができる。

上記光重合開始剤は、単独あるいは２種以上混合して用いるが、増感剤として、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、４，４’−ジエチルイソフタロフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。
増感剤は、光重合開始剤１００重量部に対して、０．１〜６０重量部の量で含有させることができる。

さらに着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。
多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール 、デカンジチオール 、１，４−ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４−ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ）−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。
多官能チオールは、着色組成物中の顔料１００重量部に対して、０．２〜１５０重量部、好ましくは０．２〜１００重量部の量で用いることができる。

さらに着色組成物には、顔料を充分に顔料担体中に分散させ、ガラス基板等の平面体上に乾燥膜厚が０．２〜５μｍとなるように塗布して各色表示画素を形成することを容易にするために溶剤を含有させることができる。溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
溶剤は、着色組成物中の顔料１００重量部に対して、８００〜４０００重量部、好ましくは１０００〜２５００重量部の量で用いることができる。

着色組成物は、１種または２種以上の顔料を、必要に応じて上記光重合開始剤と共に、顔料担体および有機溶剤中に三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して製造することができる。また、２種以上の顔料を含む着色組成物は、各顔料を別々に顔料担体および有機溶剤中に微細に分散したものを混合して製造することもできる。顔料を顔料担体および有機溶剤中に分散する際には、適宜、樹脂型顔料分散剤、界面活性剤、顔料誘導体等の分散助剤を含有させることができる。分散助剤は、顔料の分散に優れ、分散後の顔料の再凝集を防止する効果が大きいので、分散助剤を用いて顔料を顔料担体および有機溶剤中に分散してなる着色組成物を用いた場合には、透明性に優れたカラーフィルタが得られる。
分散助剤は、着色組成物中の顔料１００重量部に対して、０．１〜４０重量部、好ましくは０．１〜３０重量部の量で用いることができる。

樹脂型顔料分散剤としては、顔料に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、顔料担体と相溶性のある部位とを有し、顔料に吸着して顔料の顔料担体への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型顔料分散剤として具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレートなどのポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸（部分）アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ（低級アルキレンイミン）と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩などの油性分散剤、（メタ）アクリル酸−スチレン共重合体、（メタ）アクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどの水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート系、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド付加化合物、燐酸エステル系等が用いられ、これらは単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。

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硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤；ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレートなどのノニオン性界面活性剤；アルキル４級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物などのカオチン性界面活性剤；アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリンなどの両性界面活性剤が挙げられ、これらは単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。

色素誘導体は、有機色素に置換基を導入した化合物であり、用いる顔料の色相に近いものが好ましいが、添加量が少なければ色相の異なるものを用いても良い。有機色素には、一般に色素とは呼ばれていないナフタレン系、アントラキノン系等の淡黄色の芳香族多環化合物も含まれる。色素誘導体としては、特開昭６３−３０５１７３号公報、特公昭５７−１５６２０号公報、特公昭５９−４０１７２号公報、特公昭６３−１７１０２号公報、特公平５−９４６９号公報等に記載されているものを使用できる。特に、塩基性基を有する色素誘導体は、顔料の分散効果が大きいため、好適に用いられる。これらは単独でまたは２種類以上を混合して用いることができる。

着色組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。貯蔵安定剤としては、例えばベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの４級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、ｔ−ブチルピロカテコール、テトラエチルホスフィン、テトラフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。
貯蔵安定剤は、着色組成物中の顔料１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の量で含有させることができる。

また着色組成物には、基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。
シランカップリング剤としては、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の（メタ）アクリルシラン類、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等が挙げられる。
シランカップリング剤は、着色組成物中の顔料１００重量部に対して、０．０１〜１００重量部の量で含有させることができる。

着色組成物は、グラビアオフセット用印刷インキ、水無しオフセット印刷インキ、シルクスクリーン印刷用インキ、インキジェット印刷用インキ、溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジストの形態で調製することができる。着色レジストは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または感光性樹脂と、モノマーと、光重合開始剤と、有機溶剤とを含有する組成物中に色素を分散させたものである。
顔料は、着色組成物の全固形分量を基準（１００重量％）として５〜７０重量％の割合で含有されることが好ましい。より好ましくは、２０〜５０重量％の割合で含有され、その残部は、顔料担体により提供される樹脂質バインダーから実質的になる。
着色組成物は、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、５μｍ以上の粗大粒子、好ましくは１μｍ以上の粗大粒子、さらに好ましくは０．５μｍ以上の粗大粒子および混入した塵の除去を行うことが好ましい。

本発明のカラーフィルタは、平面体上に、印刷法またはフォトリソグラフィー法により形成される複数色の表示画素を具備する。
平面体としては、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板が用いられる。また平面体の表面には、液晶パネル化後の液晶駆動のために、酸化インジウム、酸化錫などからなる透明電極が形成されていてもよい。さらにまた平面体上には、本発明の液晶固定化層が形成されていてもよい。

印刷法による各色表示画素の形成は、上記各種の印刷インキとして調製した着色組成物の印刷と乾燥を繰り返すだけでパターン化ができるため、カラーフィルタの製造法としては、低コストで量産性に優れている。さらに、印刷技術の発展により高い寸法精度および平滑度を有する微細パターンの印刷を行うことができる。印刷を行うためには、印刷の版上にて、あるいはブランケット上にてインキが乾燥、固化しないような組成とすることが好ましい。また、印刷機上でのインキの流動性の制御も重要であり、分散剤や体質顔料によるインキ粘度の調整を行うこともできる。

フォトリソグラフィー法により各色表示画素を形成する場合は、上記溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジストとして調製した着色組成物を、平面体上に、スプレーコートやスピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が０．２〜１０μｍとなるように塗布する。塗布膜を乾燥させる際には、減圧乾燥機、コンベクションオーブン、ＩＲオーブン、ホットプレート等を使用してもよい。
必要により乾燥された膜には、この膜と接触あるいは非接触状態で設けられた所定のパターンを有するマスクを通して紫外線露光を行う。その後、溶剤またはアルカリ現像液に浸漬するかもしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して未硬化部を除去して所望のパターンを形成したのち、同様の操作を他色について繰り返してカラーフィルタを製造することができる。さらに、着色レジストの重合を促進するため、必要に応じて加熱を施すこともできる。フォトリソグラフィー法によれば、上記印刷法より精度の高いカラーフィルタが製造できる。

現像に際しては、アルカリ現像液として炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液が使用され、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。現像処理方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ（浸漬）現像法、パドル（液盛り）現像法等を適用することができる。
なお、紫外線露光感度を上げるために、上記着色レジストを塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し酸素による重合阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。

本発明のカラーフィルタにおけるカラーフィルタ層は、上記方法の他にインキジェット法、電着法、転写法などにより製造することができる。なおインキジェット法は、平面体上に形成した遮光性離画壁で区切られた領域に、各色インキを微細ノズルによって吐出着弾させて表示画素を形成する方法である。電着法は、平面体上に形成した透明導電膜を利用して、コロイド粒子の電気泳動により各色表示画素を透明導電膜の上に電着形成する方法である。また、転写法は剥離性の転写ベースシートの表面に、あらかじめカラーフィルタ層を形成しておき、このカラーフィルタ層を所望の平面体に転写させる方法である。

次に、本発明の液晶固定化層を得る方法を説明する。その手段についてはカラーフィルタ層を形成する場合と同様に種々考えられるが、基板の上にサーモトロピック液晶性を示し、かつ光によって重合し得るおよび／または架橋され得る化合物を含む溶液を塗布し、露光と加熱を併用して硬化させるというものが簡便である。

溶液は、上記液晶化合物および溶剤の他、キラル剤、光重合開始剤、熱重合開始剤、増感剤、連鎖移動剤、多官能モノマーあるいはオリゴマー、樹脂、界面活性剤、貯蔵安定剤、密着向上剤その他必要な材料を、当該液晶化合物が液晶性を失なわない範囲で加えることができる。
上記サーモトロピック液晶の例として、例えば、アルキルシアノビフェニル、アルコキシビフェニル、アルキルターフェニル、フェニルシクロヘキサン、ビフェニルシクロヘキサン、フェニルビシクロヘキサン、ピリミジン、シクロヘキサンカルボン酸エステル、ハロゲン化シアノフェノールエステル、アルキル安息香酸エステル、アルキルシアノトラン、ジアルコキシトラン、アルキルアルコキシトラン、アルキルシクロヘキシルトラン、アルキルビシクロヘキサン、シクロヘキシルフェニルエチレン、アルキルシクロヘキシルシクロヘキセン、アルキルベンズアルデヒドアジン、アルケニルベンズアルデヒドアジン、フェニルナフタレン、フェニルテトラヒドロナフタレン、フェニルデカヒドロナフタレンおよびこれらの誘導体、ならびに前記化合物のアクリレート等を挙げることができる。
光重合開始剤、増感剤、連鎖移動剤、多官能モノマーあるいはオリゴマー、樹脂、界面活性剤、貯蔵安定剤、密着向上剤などは、前記した着色組成物に用いる化合物と同様のものを使用することができる。
溶剤もまた前記した着色組成物に用いる場合と同様のものを使用することができる。

次にこの溶液を平面体上に塗布する。この際、平面体表面には必要に応じて、配向能を有する膜を形成しておくかあるいは平面体表面そのものが配向規制力を発現するように処理を施しておく。塗布には、スピンコート法、スリットコート法、凸版印刷法、スクリーン印刷、平版印刷、反転印刷、グラビア印刷その他の印刷方法又はこれらの印刷法にオフセット方式を組み合わせた方法、インキジェット法、バーコート法その他既知の成膜法が適用可能である。

平面体の種類は特に限定されるものではないが、マトリクス方式液晶表示装置に本発明のカラーフィルタ基板を組み込んで使用する場合、平面体は、ガラス板あるいは樹脂板、またはそれらに表示画素を形成したカラーフィルタ等の光透過性基板が好適である。その他、平面体としてプラスチックフィルム等の光透過性フィルム等を用いることも可能である。カラーフィルタ層を設けていない平面体上に液晶固定化層を成膜した場合、通常はその後の工程でカラーフィルタ層を形成することになるが、前記「上記以外に本発明に関連する構成」で示したように、平面体上に液晶固定化層を設けてカラーフィルタ層は設けない構成、ＴＦＴ基板上に液晶固定化層を設ける構成等を採用することにより、カラーフィルタ工程を経ずして本発明の趣旨を満たす基板あるいはフィルム等の製品を製造することも可能である。

続いて、成膜された溶液を乾燥させて、液晶化合物層を形成したのち、領域ごとに異なる照射量でパターン露光を行なう。これによって、液晶が重合しおよび／または架橋されるに充分な量の光が照射された領域はその配向の状態を保ったまま固定化され、それよりも少ない量の光が照射された領域は未硬化成分を残し一部が固定化され、光が照射されなかった領域は全てが未反応の状態のままとなる。露光には、紫外線や電子線、可視光線、赤外線等の放射線を用いることができる。本発明において「光」とは前記放射線のうち１種類あるいは複数種類を指し、「光によって重合」「光重合性」等の表現は同様に前記放射線のうち１種類あるいは複数種類に関する特性を意味したものである。

このように領域によって異なる照射量で露光された基板を、当該液晶化合物の等方相相転移温度以上に加熱する。すると、液晶化合物層のうち光が照射されなかった領域は等方相に転移して実質的に無配向状態となり、不充分な量の光が照射された領域はその照射量に応じて残る未硬化成分の配向が乱れて低配向状態となる。充分な量の光が照射された領域は配向を保って固定化されたままの状態、すなわち高配向状態となる。

最後に、当該液晶化合物が等方相に保たれる以上の温度に維持したまま、基板の全面露光を行なうと、無配向状態の領域、低配向状態の領域、高配向状態の領域がそのまま重合しおよび／または架橋され、固定化される。これによって領域ごとに配向の程度が異なった位相差薄膜が得られる。液晶化合物のうち一部は、等方相が保たれる温度の下限が等方相相転移温度より低いため、このような液晶化合物を使用する場合に全面露光時の温度は先に加熱を実施した時点の温度より低くてもよいが、通常は薄膜を等方相相転移温度以上に加熱し、その温度を保ったまま全面露光するのが簡便である。なおこの全面露光においては、当該液晶化合物が重合しおよび／または架橋されるに充分な量の光を照射する。

本発明のカラーフィルタ基板を得る別の手段としては、前記液晶溶液に使用する液晶を、サーモトロピック液晶性を示し、かつ光あるいは熱のどちらによっても重合し得るおよび／または架橋され得る化合物とし、同様に塗布工程、パターン露光工程、加熱工程、全面露光工程を少なくとも経る方法も有効である。この場合、全面露光工程のあとに、当該液晶化合物が重合および／または架橋される以上の温度に加熱することで、硬化をさらに進行させてより強固な薄膜とすることも可能である。

本発明のカラーフィルタ基板を得るさらに別の手段としては、前記２番目の製造方法において、塗布工程、パターン露光工程、加熱工程を同様に行ない、続いて全面露光工程に代えて、当該液晶化合物の等方相相転移温度以上であって、かつ重合および／または架橋がなされる以上の温度に加熱する方法も有効である。この場合は連続する２つの加熱工程において、まず、光が照射されなかった領域は等方相に転移して実質的に無配向状態に、不充分な量の光が照射された領域はその照射量に応じて残る未硬化成分の配向が乱れて低配向状態に、充分な量の光が照射された領域は、加熱によっても配向を乱すことなく、配向状態を保って固定化されたまま高配向状態になり、続いて各々その状態を保ったまま重合および／または架橋が進行する。

なお、前記液晶化合物が等方相に保たれる以上の温度に維持したまま、基板を追加で露光して当該液晶化合物を重合および／または架橋させようとする場合、それ以前の工程で前記パターン露光を行なった際に最大の照射量で光照射が行なわれた領域以外の部分について、露光過多にならぬよう照射量を調節しながら光照射を行なうこともできる。
もちろん、このような方法は前記全面露光を行なう場合に比べて工程が複雑にはなるが、過露光によって液晶化合物に好ましくない反応が発生することが懸念されるような場合、それを抑制する効果的な手段となる。

前記領域ごとに異なる量の光を照射する手段としては、複数のフォトマスクを使用して複数回の露光を行なう方法、同一のフォトマスクを使用してこれを移動させながら複数回の露光を行なう方法、光の透過率の異なる複数の領域を持つハーフトーンマスクを使用する方法、露光機の解像度以下のスリットを有する部分によってなる複数の領域を持つグレイトーンマスクを使用する方法、光の透過波長の異なる複数の領域を持つ波長制限マスクを使用する方法、電子ビーム等の光束を走査して描画する方法、あるいはその組み合わせ等が考えられるが、これらに限定されず、所望する領域に必要なだけの光を照射できる方法であればどのようなものでもかまわない。

上記した複数種類の製造方法いずれにおいても、パターン露光における光照射量の多少がそのまま複屈折率の多少に単純比例するわけでは必ずしもない。しかしながら照射量を変えて露光したのちに現像することで膜厚を制御しようとする方法等とは異なり、領域は現像工程等のいわゆるウェット工程を経ずに形成されるため、同一の材料を使用する限り光照射量に対する複屈折率発現量の再現性は高く、従って所望の位相差を得るために必要な条件を見出すのは容易であり、安定した製造を行なうこともまた難しいことではない。

以下、本発明の実施の形態について具体的な例を挙げて記載するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明で用いる材料は光に対して極めて敏感であるため、自然光などの不要な光による感光を防ぐ必要があり、全ての作業を黄色、または赤色灯下で行なうことは言うまでもない。なお、実施例および比較例中、「部」とは「重量部」を意味する。
まず、実施例でカラーフィルタ層を形成するのに用いたアルカリ現像型着色組成物およびそれに使用されるアクリル樹脂溶液・顔料分散液、ならびに顔料分散液の原料となるソルトミリング処理顔料の製造について説明する。

（アクリル樹脂溶液１の調製）
反応容器にシクロヘキサノン３７０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度で下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を１時間かけて滴下して重合反応を行なった。
メタクリル酸 ２０．０部
メチルメタクリレート １０．０部
ｎ−ブチルメタクリレート ５５．０部
２−ヒドロキシエチルメタクリレート １５．０部
２，２’−アゾビスイソブチロニトリル ４．０部
滴下終了後、さらに８０℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル１．０部をシクロヘキサノン５０部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続けて、アクリル樹脂の溶液を得た。アクリル樹脂の重量平均分子量は、約４００００であった。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液１を調製した。

（アクリル樹脂溶液２の調製）
反応容器にシクロヘキサノン３７０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度で下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を１時間かけて滴下して重合反応を行なった。
メタクリル酸 ２０．０部
メチルメタクリレート １０．０部
ｎ−ブチルメタクリレート ３５．０部
２−ヒドロキシエチルメタクリレート １５．０部
２，２’−アゾビスイソブチロニトリル ４．０部
パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート ２０．０部
（東亜合成株式会社製「アロニックスＭ１１０」）
滴下終了後、さらに８０℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル１．０部をシクロヘキサノン５０部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続けて、アクリル樹脂の溶液を得た。アクリル樹脂の重量平均分子量は、約４００００であった。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液２を調製した。

（アクリル樹脂溶液３の調製）
反応容器にシクロヘキサノン５６０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度で下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を１時間かけて滴下して重合反応を行った。
メタクリル酸 ３４．０部
メチルメタクリレート ２３．０部
ｎ−ブチルメタクリレート ４５．０部
２−ヒドロキシエチルメタクリレート ７０．５部
２，２’−アゾビスイソブチロニトリル ８．０部
滴下終了後、さらに１００℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル１．０部をシクロヘキサノン５５部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続けて、共重合体溶液を得た。
次に、得られた共重合体溶液３３８部に対して、下記化合物の混合物を７０℃で３時間かけて滴下した。
２−メタクロイルエチルイソシアネート ３２．０部
ラウリン酸ジブチル錫 ０．４部
シクロヘキサノン １２０．０部
室温まで冷却した後、樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液３を調製した。得られたアクリル樹脂の重量平均分子量は２００００、二重結合当量は４７０であった。

（アクリル樹脂溶液４の調製）
反応容器にシクロヘキサノン５６０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度で下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を１時間かけて滴下して重合反応を行った。
メタクリル酸 ３４．０部
メチルメタクリレート ２３．０部
ｎ−ブチルメタクリレート ２５．０部
２−ヒドロキシエチルメタクリレート ７０．５部
２，２’−アゾビスイソブチロニトリル ８．０部
パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート ２０．０部
（東亜合成株式会社製「アロニックスＭ１１０」）
滴下終了後、さらに１００℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル１．０部をシクロヘキサノン５５部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続けて、共重合体溶液を得た。
次に、得られた共重合体溶液３３８部に対して、下記化合物の混合物を７０℃で３時間かけて滴下した。
２−メタクロイルエチルイソシアネート ３２．０部
ラウリン酸ジブチル錫 ０．４部
シクロヘキサノン １２０．０部
室温まで冷却した後、樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液４を調製した。得られたアクリル樹脂の重量平均分子量は２００００、二重結合当量は４７０であった。

（赤色ソルトミリング処理顔料の製造）
赤色顔料（Ｃ．Ｉ．ｐｉｇｍｅｎｔ ｒｅｄ ２５４、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガフォアレッドＢ−ＣＦ」）２００部、塩化ナトリウム１４００部、およびジエチレングリコール３６０部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所製）に仕込み、８０℃で６時間混練した。次に、この混練物を８リットルの温水に投入し、８０℃に加熱しながら２時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、８５℃で一昼夜乾燥し、１９０部の「Ｐ．Ｒ．２５４処理顔料」を得た。

（緑色ソルトミリング処理顔料製造例）
赤色顔料を緑色顔料（Ｃ．Ｉ．ｐｉｇｍｅｎｔ ｇｒｅｅｎ ３６、東洋インキ製造株式会社製「リオノールグリーン ６ＹＫ」）に置き換えた以外は、赤色ソルトミリング処理顔料の製造と同様にして「Ｐ．Ｇ．３６処理顔料」を得た。
（黄色ソルトミリング処理顔料製造例）
赤色顔料を黄色顔料（Ｃ．Ｉ．ｐｉｇｍｅｎｔ ｙｅｌｌｏｗ １３８、東洋インキ製造株式会社製「リオノールエロー １０３０」）に置き換えた以外は、赤色ソルトミリング処理顔料の製造と同様にして「Ｐ．Ｙ．１３８処理顔料」を得た。
（青色ソルトミリング処理顔料製造例）
赤色顔料を青色顔料（Ｃ．Ｉ．ｐｉｇｍｅｎｔ ｂｌｕｅ １５：６、ＢＡＳＦ社製「ヘリオゲンブルーＬ−６７００Ｆ」）に置き換えた以外は、赤色ソルトミリング処理顔料の製造と同様にして「Ｐ．Ｂ．１５：６処理顔料」を得た。
（紫色ソルトミリング処理顔料製造例）
赤色顔料を紫色顔料（Ｃ．Ｉ．ｐｉｇｍｅｎｔ ｖｉｏｌｅｔ ２３、東洋インキ製造株式会社製「リオノゲンバイオレット Ｒ６２００」）に置き換えた以外は、赤色ソルトミリング処理顔料の製造と同様にして「Ｐ．Ｖ．２３処理顔料」を得た。

（赤色顔料分散液の製造）
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで１０時間分散した後、１．０μｍのフィルタで濾過し、赤色顔料分散液を作製した。
Ｐ．Ｒ．２５４処理顔料 ８．０部
分散助剤（アビシア社製「ソルスパーズ２００００」） １．０部
アクリル樹脂溶液１ ４０．０部
シクロヘキサノン ５１．０部

（緑色顔料分散液の製造）
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで１０時間分散した後、１．０μｍのフィルタで濾過し、緑色顔料分散液を作製した。
Ｐ．Ｇ．３６処理顔料 ８．０部
分散助剤（アビシア社製「ソルスパーズ２００００」） １．０部
アクリル樹脂溶液１ ４０．０部
シクロヘキサノン ５１．０部

（黄色顔料分散液の製造）
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで１０時間分散した後、１．０μｍのフィルタで濾過し、黄色顔料分散液を作製した。
Ｐ．Ｙ．１３８処理顔料 ８．０部
分散助剤（アビシア社製「ソルスパーズ２００００」） １．０部
アクリル樹脂溶液１ ４０．０部
シクロヘキサノン ５１．０部

（青色顔料分散液の製造）
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで１０時間分散した後、１．０μｍのフィルタで濾過し、青色顔料分散液を作製した。
Ｐ．Ｂ．１５：６処理顔料 ８．０部
分散助剤（ビックケミー社製「ＢＹＫ１１１」） １．０部
アクリル樹脂溶液２ ４０．０部
シクロヘキサノン ５１．０部

（紫色顔料分散液の製造）
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで１０時間分散した後、１．０μｍのフィルタで濾過し、青色顔料分散液を作製した。
Ｐ．Ｖ．２３処理顔料 ８．０部
分散助剤（ビックケミー社製「ＢＹＫ１１１」） １．０部
アクリル樹脂溶液２ ４０．０部
シクロヘキサノン ５１．０部

（赤色着色組成物の製造）
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、０．６μｍのフィルタで濾過して、アルカリ現像型赤色着色組成物を作製した。
赤色顔料分散液 ５０．０部
アクリル樹脂溶液３ １０．０部
トリメチロールプロパントリアクリレート ３．０部
（新中村化学株式会社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光重合開始剤 １．８部
（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学株式会社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ０．２部
シクロヘキサノン １０．０部

（緑色着色組成物の製造）
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、０．６μｍのフィルタで濾過して、アルカリ現像型緑色着色組成物を作製した。
緑色顔料分散液 ３０．０部
黄色顔料分散液 ２０．０部
アクリル樹脂溶液３ １０．０部
トリメチロールプロパントリアクリレート ３．０部
（新中村化学株式会社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光重合開始剤 １．８部
（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学株式会社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ０．２部
シクロヘキサノン １０．０部

（青色着色組成物の製造）
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、０．６μｍのフィルタで濾過して、アルカリ現像型青色着色組成物を作製した。
青色顔料分散液 ４５．０部
紫色顔料分散液 ５．０部
アクリル樹脂溶液４ １０．０部
トリメチロールプロパントリアクリレート ３．０部
（新中村化学株式会社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光重合開始剤 １．８部
（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学株式会社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ０．２部
シクロヘキサノン １０．０部
［実施例１］

上記で得られた赤色着色組成物を、スピンコーターで乾燥膜厚が２．０μｍになるように塗布した後に、クリーンオーブン中７０℃で２０分間加熱乾燥し塗布基板を得た。この基板を室温まで冷却後、超高圧水銀灯を用い、フォトマスクを介して紫外線を露光した。その後、この基板を２３℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、風乾した。さらに、クリーンオーブン中で、２３０℃で３０分間焼成を行ない、基板上に赤色画素を形成した。次に緑色着色組成物を使用して同様に緑色画素を形成し、さらに青色着色組成物を使用して青色画素を形成し、カラーフィルタ層を得た。
当該カラーフィルタ層を成膜した基板について厚み方向位相差Ｒｔｈを測定したところ、赤色画素部分は波長６３０ｎｍの光において２７ｎｍ、緑色画素部分は波長５５０ｎｍの光において−１８ｎｍ、青色画素部分は波長４５０ｎｍの光において２ｎｍであった（ここでＲｔｈとは、当該波長における画素の面内屈折率の平均から厚み方向屈折率を引いた値と、画素の厚み（μｍ）との積を１０００倍して求められる数値を表す）。

下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合し、０．６μｍのフィルタで濾過して得た液晶化合物を、前記基板のカラーフィルタ層の上に、スピンコーターで乾燥膜厚が０．７μｍになるように塗布し、ホットプレートにて９０℃で２分間加熱乾燥し液晶配向基板を得た。
垂直配向重合性液晶 １９．０部
（大日本インキ化学工業株式会社製「ＵＣＬ−０１８」）
光重合開始剤 １．０部
（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー９０７」）
界面活性剤 ３．０部
（ビックケミー社製「ＢＹＫ１１１」２％シクロヘキサノン溶液）
シクロヘキサノン ７７．０部

次に当該液晶配向基板を、超高圧水銀灯を用いフォトマスクを介して各色領域毎に紫外線を露光した。紫外線の照射量は、赤色画素領域では５００ｍＪ／ｃｍ^２、緑色画素領域では５ｍＪ／ｃｍ^２、青色画素領域では２０ｍＪ／ｃｍ^２とした。

続いて窒素雰囲気下、ホットプレートにて基板を８０℃に維持しつつ、超高圧水銀灯を用いて基板全面を紫外線露光し、位相差薄膜付きカラーフィルタ基板を得た。
当該カラーフィルタ基板のカラーフィルタ層および位相差薄膜の厚み方向位相差Ｒｔｈの合計を測定したところ、赤色画素部分は波長６３０ｎｍの光において−８１ｎｍ、緑色画素部分は波長５５０ｎｍの光において−８０ｎｍ、青色画素部分は波長４５０ｎｍの光において−８１ｎｍであった。結果を表１に示す。

［実施例２］

実施例１と同様にガラス基板へカラーフィルタ層を形成した後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合し０．６μｍのフィルタで濾過して得た液晶化合物を、前記基板のカラーフィルタ層の上に、スピンコーターで乾燥膜厚が３．３μｍになるように塗布し、ホットプレートにて９０℃で２分間加熱乾燥し液晶配向基板を得た。
水平配向重合性液晶 １８．３部
（ＢＡＳＦジャパン株式会社製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ ２４２」）
キラル剤 １．５部
（ＢＡＳＦジャパン株式会社製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ ７５６」）
光重合開始剤 ０．２部
（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー９０７」）
界面活性剤 ３．０部
（ビックケミー社製「ＢＹＫ１１１」２％シクロヘキサノン溶液）
シクロヘキサノン ７７．０部

次に当該液晶配向基板を、超高圧水銀灯を用いフォトマスクを介して各色領域毎に紫外線を露光した。紫外線の照射量は、赤色画素領域では５０ｍＪ／ｃｍ^２、緑色画素領域では５００ｍＪ／ｃｍ^２、青色画素領域では２００ｍＪ／ｃｍ^２とした。

続いて基板をクリーンオーブンに入れ、２３０℃で４０分間焼成を行なって位相差薄膜付きカラーフィルタ基板を得た。
当該カラーフィルタ基板のカラーフィルタ層および位相差薄膜の厚み方向位相差Ｒｔｈの合計を測定したところ、赤色画素部分は波長６３０ｎｍの光において１５２ｎｍ、緑色画素部分は波長５５０ｎｍの光において１５０ｎｍ、青色画素部分は波長４５０ｎｍの光において１５２ｎｍであった。結果を表２に示す。

［実施例３］

上記で得られた赤色着色組成物を、スピンコーターで乾燥膜厚が１．０μｍになるように塗布した後に、クリーンオーブン中７０℃で２０分間加熱乾燥し塗布基板を得た。この基板を室温まで冷却後、超高圧水銀灯を用い、フォトマスクを介して紫外線を露光した。その後、この基板を２３℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、風乾した。さらに、クリーンオーブン中２３０℃で３０分間焼成を行ない、基板上に赤色画素を形成した。次に緑色着色組成物を使用して同様に緑色画素を形成し、さらに青色着色組成物を使用して青色画素を形成し、カラーフィルタ層を得た。
当該カラーフィルタ層を成膜した基板について面内位相差Ｒｅを測定したところ、いずれの色の画素においても位相差は確認されなかった。

配向膜材料（日産化学工業株式会社製「ＳＥ−１４１０」）を、前記基板のカラーフィルタ層の上に、スピンコーターで乾燥膜厚が０．１μｍになるように塗布し、ホットプレート上９０℃で１分間加熱乾燥させた後、クリーンオーブン中２３０℃で４０分間焼成した。続いてこの基板に対し一定方向にラビング処理を施すことにより、配向能を有する基板を得た。

下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合し、０．６μｍのフィルタで濾過して得た液晶化合物を、前記基板の配向膜の上に、スピンコーターで乾燥膜厚が１．６μｍになるように塗布し、ホットプレートにて９０℃で２分間加熱乾燥し液晶配向基板を得た。
水平配向重合性液晶 ３９．７部
（ＢＡＳＦジャパン株式会社製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ ２４２」）
光重合開始剤 ０．３部
（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー９０７」）
界面活性剤 ６．０部
（ビックケミー社製「ＢＹＫ１１１」２％シクロヘキサノン溶液）
シクロヘキサノン １５４．０部

次に当該液晶配向基板を、超高圧水銀灯を用いフォトマスクを介して各色領域毎に紫外線を露光した。紫外線の照射量は、赤色画素領域では５００ｍＪ／ｃｍ^２、緑色画素領域では２００ｍＪ／ｃｍ^２、青色画素領域では５ｍＪ／ｃｍ^２とした。

続いて基板をクリーンオーブンに入れ、２３０℃で４０分間焼成を行なって位相差薄膜付きカラーフィルタ基板を得た。
当該カラーフィルタ基板のカラーフィルタ層および位相差薄膜の厚み方向位相差Ｒｔｈの合計を測定したところ、赤色画素部分は波長６３０ｎｍの光において１５２ｎｍ、緑色画素部分は波長５５０ｎｍの光において１５０ｎｍ、青色画素部分は波長４５０ｎｍの光において１５２ｎｍであった。結果を表３に示す。

本発明のカラーフィルタ基板の概略図を示す。

符号の説明

１…カラーフィルタ基板
２…ガラス基板
３…カラーフィルタ層
４…液晶固定化層（位相差薄膜）
４ａ…領域Ｒ
４ｂ…領域Ｇ
４ｃ…領域Ｂ
４ｄ…領域Ｗ

Claims (6)

1. 基板と、前記基板上に設けられたカラーフィルタ層を含むカラーフィルタ基板の製造方法において、少なくとも、
   （ａ）基板上に、サーモトロピック液晶性を示し、かつ光によって重合し得るおよび／または架橋され得る化合物を含む溶液を塗布し、前記液晶化合物が所定の方向に配向された状態の薄膜を形成する工程と、
   （ｂ）前記基板を、カラーフィルタの各色の所定パターンに対応する領域ごとに異なる照射量となるように光照射を行なう工程と、
   （ｃ）前記基板を、前記液晶化合物の等方相相転移温度以上に加熱する工程と、
   （ｄ）前記液晶化合物のうち未硬化成分を硬化する工程、
   を含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
2. 前記（ａ）基板上に、サーモトロピック液晶性を示し、かつ光によって重合し得るおよび／または架橋され得る化合物を含む溶液を塗布し、前記液晶化合物が所定の方向に配向された状態の薄膜を形成する工程を、基板全体に膜厚が均一となるように行なうことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
3. 前記（ｄ）前記液晶化合物のうち未硬化成分を硬化する工程を、前記基板を、当該液晶化合物の等方相相転移温度以上であってかつ重合および／または架橋がなされる以上の温度に加熱する工程、とした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基板の製造方法。
4. 前記（ｄ）前記液晶化合物のうち未硬化成分を硬化する工程を、前記基板を、前記液晶化合物が等方相に保たれる以上の温度に維持したまま全面露光する工程とした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基板の製造方法。
5. 前記（ａ）工程を行なう前に、基板上にカラーフィルタ層を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
6. 前記（ｄ）工程を行なった後に、基板上にカラーフィルタ層を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
   

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