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JP2003066213A - コレステリック液晶カラーフィルタ - Google Patents

コレステリック液晶カラーフィルタ

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Publication number
JP2003066213A
JP2003066213A JP2001251417A JP2001251417A JP2003066213A JP 2003066213 A JP2003066213 A JP 2003066213A JP 2001251417 A JP2001251417 A JP 2001251417A JP 2001251417 A JP2001251417 A JP 2001251417A JP 2003066213 A JP2003066213 A JP 2003066213A
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JP
Japan
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liquid crystal
color filter
cholesteric
light
crystal layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001251417A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasunari Kawabata
耕也 川畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Priority to JP2001251417A priority patent/JP2003066213A/ja
Priority to TW091118562A priority patent/TW554220B/zh
Priority to KR1020020049492A priority patent/KR100806766B1/ko
Priority to US10/224,580 priority patent/US6879362B2/en
Priority to EP02255846A priority patent/EP1286188A3/en
Publication of JP2003066213A publication Critical patent/JP2003066213A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 紫外線照射によって異性化したキラル剤の拡
散を確実に防止して色分角の解像度を向上させながら、
更に液晶表示素子としてのコントラストにも優れるコレ
ステリック液晶カラーフィルタを提供することを目的と
する。 【解決手段】液晶化合物と光反応型キラル剤と重合開始
剤とを少なくとも含むコレステリック液晶組成物からな
る液晶層を形成し、該液晶層が等方的な液体状態または
可視域に選択反射を持たないコレステリック状態で各画
素の輪郭部に相当する部分に前記重合開始剤の感光波長
の紫外線光でマスク露光し、各画素の輪郭部に仕切壁を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＣＤ等の表示デ
バイスに好適に使用されるコレステリック液晶カラーフ
ィルタに関し、より詳細には、画素毎の色分け解像度、
および表示コントラストに優れたコレステリック液晶カ
ラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】カラー液晶ディスプレー等に用いられる
カラーフィルタは、一般に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、
青色（Ｂ）の各着色画素と、その間隙に表示コントラス
ト向上を目的とするブラックマトリクスとが形成されて
構成される。このようなカラーフィルタの製造方法とし
ては、例えば、各色ごとに樹脂中に顔料を分散させた着
色樹脂液をスピンコート等によりガラス基板上に塗布し
た後、フォトリソグラフィ法によるパターニングを行う
方法や、基板に着色画素を直接印刷する方法などが一般
的であった。しかしながら、前記印刷法による方法で
は、画素の解像度が低く高精細な画像パターンの形成が
困難であり、またスピンコート法による方法では、材料
ロスが多く、大面積とした時の塗布ムラが大きい等の問
題があった。
【０００３】上記状況のもと、材料ロスが少なく高効率
に、かつ簡便に高品質なカラーフィルタを製造し得、し
かも透過率及び色純度に優れたカラーフィルタを製造す
る観点から、液晶材料（特に、コレステリック液晶）を
主とするカラーフィルタが広く検討されている。コレス
テリック液晶を主成分とするカラーフィルタ（以下、
「コレステリック液晶カラーフィルタ」と称する場合が
ある。）は、一定波長の光を反射しそれ以外を透過して
画像表示を行う偏光利用型のカラーフィルタであるの
で、光の利用効率が高く、透過率及び色純度の点で優れ
る。そして、製造上、材料ロスが少なく、工程数低減や
低コスト化が図れる点からは、光反応型キラル剤（キラ
ル剤）を用いた製造方法が特に有用である。光反応型キ
ラル剤を含む液晶組成物では、キラル剤の感光する波長
光をパターン照射すると、その照射エネルギーの強度に
応じてキラル剤の異性化が進行し、液晶化合物の螺旋ピ
ッチ（螺旋の捻れ角）を変化させ得る結果、光量差のあ
る一回のパターン露光により所望の選択反射色を簡易に
形成することができる。しかしながら、コレステリック
液晶カラーフィルタにおいては、画素間で光反応型キラ
ル剤の拡散が発生する等のために、解像度が不充分とな
る等の問題があった。
【０００４】上記問題の対処法として、液晶組成物中に
液晶化合物とは異なる重合性モノマー等を加えて、該重
合性モノマー等を硬化させることにより、キラル剤拡散
防止用の仕切壁を設け、解像度を向上させる提案がなさ
れている。しかしながら、重合性モノマー等の添加は、
液晶化合物の配向性や相転移温度を著しく変化させる場
合があり、充分な反射強度を持つカラーフィルタの形成
は困難であった。一方、本出願人は、液晶化合物を重合
させることで仕切壁を形成する方法を既に提案している
が（特願２００１−１０５３４号）、形成された仕切壁
自体が可視光に対して選択反射を示して色がつくことが
あった。この場合、例えば、反射型の液晶表示素子とし
て用いられると、表示素子としてのコントラストが低下
してしまう場合があり、更なる改良が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、紫外線照射によって異性化したキラル剤の拡散を確
実に防止して色分画の解像度を向上させ、更に液晶表示
素子としてのコントラストにも優れるコレステリック液
晶カラーフィルタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した目的は、以下の
発明によって達成される。すなわち本発明は、 ＜１＞ 液晶化合物と光反応型キラル剤と重合開始剤と
を少なくとも含むコレステリック液晶組成物からなる液
晶層を形成し、該液晶層が等方的な液体状態または可視
域に選択反射を持たないコレステリック状態で各画素の
輪郭部に相当する部分に前記重合開始剤の感光波長の紫
外線光でマスク露光し、各画素の輪郭部に仕切壁を形成
したことを特徴とするコレステリック液晶カラーフィル
タである。
【０００７】＜２＞ 前記液晶化合物が重合性液晶化合
物であり、前記仕切壁が該液晶化合物を重合硬化するこ
とにより形成された前記＜１＞に記載のコレステリック
液晶カラーフィルタである。
【０００８】＜３＞ 前記液晶組成物が、界面活性剤を
含有する前記＜１＞または＜２＞に記載のコレステリッ
ク液晶カラーフィルタである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について説明する。 ＜コレステリック液晶カラーフィルタ＞本発明のコレス
テリック液晶カラーフィルタは、液晶化合物と光反応型
キラル剤と重合開始剤とを少なくとも含むコレステリッ
ク液晶組成物からなる液晶層を形成し、該液晶層が等方
的な液体状態または可視域に選択反射を持たないコレス
テリック状態で各画素の輪郭部に相当する部分に前記重
合開始剤の感光波長の紫外線光でマスク露光し、各画素
の輪郭部に仕切壁を形成したことを特徴とする。
【００１０】即ち、本発明においては、液晶層が等方的
な液体状態または可視域に選択反射を持たないコレステ
リック状態で紫外線露光することにより、可視光に対し
て実質的に選択反射を生じない光反応型キラル剤拡散防
止のための仕切壁を形成したコレステリック液晶カラー
フィルタを得ることができる。なお、本明細書において
「可視光に対して実質的に選択反射を持たない」とは、
「可視光を含む全ての光に対して選択反射を持たない」
場合と、「可視光以外に対しては選択反射を持つが、可
視光には選択反射を持たない」場合の双方を含む意味で
ある。
【００１１】以下では先ず、「液晶層が等方的な液体状
態である場合」及び「液晶層が可視域に選択反射を持た
ないコレステリック状態」である場合について説明す
る。なお、本発明に使用可能な、液晶化合物、光反応型
キラル剤、等の詳細について後述する。
【００１２】−液晶層が等方的な液体状態である場合− 液晶層が等方的な液体状態である場合とは、該液晶層に
含まれる液晶化合物が、液晶状態ではなく等方性を示し
ている状態の場合、即ち、可視光を含む全ての光に対し
て選択反射を持たない場合である。かかる場合、紫外線
露光により形成された仕切壁は透過光を全て反射せず、
該仕切壁は色のついていない状態となる。
【００１３】−液晶層が可視域に選択反射を持たないコ
レステリック状態である場合− 液晶層が可視域に選択反射を持たないコレステリック状
態である場合とは、即ち、該液晶層に含まれる液晶化合
物が、コレステリック液晶の状態であり、選択反射を生
じてはいるが、該選択反射が紫外領域又は赤外領域で生
じている場合である。かかる場合、紫外線露光により形
成された仕切壁は、可視光に対しては選択反射を生じな
い。従って、前述の「液晶層が等方的な液体状態」であ
る場合と同様に、形成される仕切壁は色のついていない
状態となる。
【００１４】コレステリック状態である液晶化合物が、
如何なる領域で選択反射を生じるかは、該液晶化合物の
螺旋ピッチの長さに依存している。即ち、螺旋ピッチが
長い場合は、赤外領域で選択反射を生じ、短い場合は紫
外領域で選択反射を生じることとなる。従って、螺旋ピ
ッチの長さを調整することにより、液晶化合物を紫外領
域又は赤外領域で選択反射が生じる状態、即ち、可視域
に選択反射を持たないコレステリック状態とすることが
でき、かかる状態で仕切壁を重合硬化させれば、可視光
に対して選択反射を生じない仕切壁が形成できる。
【００１５】以下、本発明のコレステリック液晶カラー
フィルタの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１
において、１０はＬＣＤ基板、１２は配向膜、１４は液
晶層、１６は仕切壁形成用マスク(単にマスクともい
う）、１８は仕切壁、２０は画素(色分画）をそれぞれ
示している。図１（Ａ）に示すように配向層１２を形成
されたＬＣＤ基板１０を形成する工程と、図１（Ｂ）に
示すように配向膜１２面上に液晶層を１４を形成する工
程を有する。次に、本発明のコレステリック液晶カラー
フィルタの製造には、（１）液晶層の各画素の輪郭部に
相当する領域に、液晶層が等方的な液体状態または可視
域に選択反射を持たないコレステリック状態で予め仕切
壁を形成した後、各画素を形成した態様と、（２）液晶
層の各画素を形成した後に仕切壁を形成した態様と、が
ある。
【００１６】次に、図面を基に本発明の好ましい実施の
形態を説明するが、図１は前記した（１）の態様を示
す。以下、（１）及び（２）に共通の工程について説明
し、それぞれの態様［（１）及び（２）の態様］を説明
する。
【００１７】＜液晶層の形成＞基板上に液晶層を形成す
る方法としては、仮支持体上に塗布液状の液晶組成物を
設け、液晶層を少なくとも有する転写材料を用いて基板
上に転写する工程を有する方法と、基板上に直接コレス
テリック液晶組成物を塗布する工程と、を有する方法
と、がある。
【００１８】−仮支持体上に塗布液状の液晶組成物を設
け、液晶層を少なくとも有する転写材料を用いる工程− 前記塗布液状の液晶組成物は、各成分を適当な溶媒に溶
解、分散して調製できる。ここで、前記溶媒としては、
例えば、２−ブタノン、シクロヘキサノン、塩化メチレ
ン、クロロホルム等が挙げられる。前記液晶層と仮支持
体との間には、被転写体上に異物等がある場合など、転
写時における密着性を確保する観点から、熱可塑性樹脂
等を含んでなるクッション層を設けることもでき、該ク
ッション層等の表面には、ラビング処理等の配向処理
（配向処理工程）を施すことも好ましい。
【００１９】次に、転写材料は基板上にラミネートされ
る。前記基板のほか、基板上に受像層を有する受像材料
を用いてもよい。基板上に直接液晶組成物を塗布形成し
てもよいが、材料ロス及びコストの点でこの転写による
方法が好ましい。その後、基板から仮支持体を剥離し
て、該基板上にコレステリック液晶層を形成する。液晶
層は、更に積層して複数層より構成することもできる。
【００２０】−カラーフィルタを構成する基板上に直接
液晶組成物を設けて液晶層を形成する工程− ここで、液晶層は、上記同様に塗布液状に調製した液晶
組成物をバーコーターやスピンコーター等を用いた公知
の塗布方法により塗布形成することができる（塗布工
程）。また、前記コレステリック液晶層と仮支持体との
間には、上記同様の配向膜が形成されていてもよい。該
配向膜等の表面には、ラビング処理等の配向処理（配向
処理工程）を施すことも好ましい。
【００２１】−仕切壁形成工程− この仕切壁形成工程は、前記液晶層を等方的な液体状態
または可視域に選択反射を持たないコレステリック状態
とした後、各画素の輪郭部に相当する部分に前記重合開
始剤の感光波長の紫外線光でマスク露光し、液晶層の各
画素の輪郭部に相当する領域に仕切壁を形成する。
【００２２】前記液晶層は、該液晶層が等方的な液体状
態を示す温度となるまで加熱することで、等方的な液体
状態とすることができる。
【００２３】また、前記液晶層を、紫外領域又は赤外領
域で選択反射を示すコレステリック状態とするには、以
下の態様が挙げられる。 Ａ．紫外領域で選択反射を示させるには、コレステリッ
ク液晶組成物に添加する光反応型キラル剤を、捻り力の
高い種類および／または捻り力を上昇させ得る添加量と
する。
【００２４】Ｂ．赤外領域に選択反射を示させるには、
選択反射が赤外領域になる光反応型キラル剤の吸収波長
および露光量で、仕切壁を硬化する前に露光する。
【００２５】仕切壁の重合硬化は、図１（Ｃ）に示すよ
うな仕切壁の平面形状に相当する領域のみ開口された仕
切壁形成用マスク１６を用い、前記重合開始剤の感光波
長の紫外線光でマスク露光する。ここで、光反応型キラ
ル剤の分光感度と重合開始剤の分光感度との関係におい
て、通常、重合開始剤の分光感度は、光反応型キラル剤
に較べて短波側にある。したがって、この重合開始剤の
分光感度に相当する紫外線光をマクスを介して露光する
と仕切壁に相当する領域の液晶層のみが重合して固定さ
れ、図１（Ｄ）に示すような仕切壁１８が形成される。
仕切壁形成工程の重合硬化における光の照度（照射強
度）には、特に制限はなく、重合開始剤の感光波長が十
分得られるように、使用する材料に応じて適宜選択でき
る。前記光の照射に用いる光源としては、エネルギーが
高く、液晶化合物の構造変化及び重合反応が迅速に行え
る点で、紫外線を発する光源が好ましく、例えば、高圧
水銀ランプ、メタルハライドランプ、Ｈｇ−Ｘｅランプ
等が挙げられる。また、光量可変機能を備えることが好
ましい。
【００２６】−画素形成工程− コレステリック液晶層を１００℃前後に加熱しながら、
露光マスクを介して画像様に照度ν1の紫外線を照射し
選択反射色を示す画素パターン（色分画）を形成する。
露光工程では、液晶化合物のパターニング及び固定化
（重合硬化）のいずれも光の照射によって行うこともで
きる。即ち、光反応型キラル剤が高感度に感応しうる波
長の第一の光により画像様に露光してパターニング工程
［図１（Ｄ）］、重合開始剤が高感度に感応しうる第二
の光により光重合させて硬化し、所望の選択反射色に液
晶化合物の螺旋構造を固定化する工程［図１（Ｅ）］と
によって、コレステリック液晶カラーフィルタが得られ
る。
【００２７】前記第一の光が液晶組成物に照射される
と、その照度に応じて、共存する光反応型キラル剤が感
応して液晶化合物の螺旋構造が変化し、この構造変化に
より異なる選択反射色を示し画像様のパターンが形成さ
れる。従って、所望の領域ごとに照射強度を変えて光照
射すれば、照射強度に対応して複数色を呈し、例えば、
画像様に光透過率を変えて作成された露光用マスク［図
１（Ｄ）］を介して露光することにより、一回の光照射
によって画像を、即ち異なる選択反射をする有色領域を
同時形成することができる。これに更に、第二の光を照
射して硬化（固定化）させることにより液晶カラーフィ
ルタを作製できる。
【００２８】前記第一の光の波長としては、光反応型キ
ラル剤の光感応波長域、特に光感応ピーク波長に近接す
る波長に設定することが、十分なパターニング感度が得
られる点で好ましい。また、第二の光の波長としては、
重合開始剤の光感応波長域、特に光感応ピーク波長に近
接する波長に設定することが、十分な光重合感度が得ら
れる点で好ましい。
【００２９】また、第一及び第二の光の照度（照射強
度）には特に制限はなく、パターニング時及び重合硬化
時の光感度が十分得られるように、使用する材料に応じ
て適宜選択できる。前記第一及び第二の光の照射に用い
る光源としては、エネルギーが高く、液晶化合物の構造
変化及び重合反応が迅速に行える点で、紫外線を発する
光源が好ましく、例えば、高圧水銀ランプ、メタルハラ
イドランプ、Ｈｇ−Ｘｅランプ等が挙げられる。また、
光量可変機能を備えることが好ましい。前記固定化工程
の後、アルカリ現像処理して不要な液晶層等を除去す
る。
【００３０】前記仕切壁を形成した後、各色分画(パタ
ーニング）を行なう場合、露光によるパターニング時に
光反応型キラル剤が光異性化するが、これらの光異性化
したキラル剤は、仕切壁によってそれぞれ各々の色分画
内に閉じ込められた状態であるため配向工程で拡散する
ことがなく、光異性化したキラル剤の拡散による色分け
解像度の低下を防止することができる。各色分画(パタ
ーニング）を行なった後、前記仕切壁を形成した場合、
露光によるパターニング時に光反応型キラル剤が光異性
化するが、その後に形成される仕切壁によって光異性化
したキラル剤が配向工程で拡散されることを防止するこ
とができる結果、光異性化したキラル剤の拡散による色
分け解像度の低下を防止することができる。
【００３１】＜コレステリック液晶組成物＞前記コレス
テリック液晶組成物（以下、単に「液晶組成物」という
ことがある。）は、少なくとも一種のネマチック液晶化
合物と少なくとも一種の光反応型キラル剤（コレステリ
ック液晶相を形成する）を含み、さらに少なくとも一種
の重合開始剤とを含有してなり、必要に応じて、バイン
ダ樹脂、溶媒、界面活性剤、重合禁止剤、増粘剤、顔料
等の色素、紫外線吸収剤、ゲル化剤等の他の成分を含ん
でいてもよい。
【００３２】（ネマチック液晶化合物）本発明に用いら
れるネマチック液晶化合物としては、その屈折率異方性
Δｎが０．１０〜０．４０の液晶化合物、高分子液晶化
合物、液晶分子の末端に重合性基若しくは架橋性基が導
入された重合性液晶化合物の中から、適宜選択すること
ができる。
【００３３】ネマチック液晶化合物は、溶融時の液晶状
態にある間に、例えば、ラビング処理等の配向処理を施
した配向基板を用いる等により配向させ、そのまま冷
却、重合硬化等して固定化させることにより固相として
使用することができる。即ち、液晶化合物は、配向状態
で効率よく重合させるとその反応性が極めて高いため、
強靭な膜を形成することができる。
【００３４】前記ネマチック液晶化合物としては、例え
ば、紫外線に感応して重合硬化するＵＶ硬化型の官能基
（例えば、アクリレート基等）がコレステリック液晶性
化合物の分子内に導入された液晶化合物などが好適に挙
げられる。これに紫外線照射して固めれば、１２０℃以
下の低温で膜強度の高いカラーフィルタの作製が可能で
ある。
【００３５】前記ネマチック液晶化合物の具体例として
は、下記化合物を挙げることができる。但し、本発明に
おいては、これらに制限されるものではない。
【００３６】
【化１】
【００３７】
【化２】
【００３８】
【化３】
【００３９】前記式中、ｎは、１〜１０００の整数を表
す。前記各例示化合物においては、その側鎖連結基が以
下の構造に変わったものも同様に好適なものとして挙げ
ることができる。
【００４０】
【化４】
【００４１】上記のうち、本発明におけるネマチック液
晶化合物としては、硬化性に優れ、層の耐熱性を確保し
うる観点からは、分子内に重合性基あるいは架橋性基を
有する重合性液晶化合物が好ましい。
【００４２】また、本発明におけるカラーフィルタの仕
切壁を、液晶層が等方的な液体状態で形成する場合、該
液晶層に含まれる液晶化合物は、加熱等により等方性を
示し得る液晶化合物であれば、特に限定されず、適宜選
択することができる。
【００４３】ネマチック液晶化合物の含有量としては、
液晶組成物の固形分重量に対して、３０〜９８質量％が
好ましく、５０〜９５質量％がより好ましい。前記含有
量が、３０質量％未満であると、配向が不十分となり所
望の選択反射色が得られないことがある。
【００４４】（光反応型キラル剤）前記光反応型キラル
剤は、コレステリック液晶組成物に誘起する螺旋ピッチ
を光照射（紫外線〜可視光線〜赤外線）によって変化さ
せうる化合物であり、このため必要な部位（分子構造単
位）として、キラル部位と光の照射によって構造変化を
生じる部位とを有する。これらの部位は、１分子中に含
有されているものが好ましい。
【００４５】本発明においては、前記光反応型キラル剤
の他、捻れ性の温度依存性が大きいキラル化合物など、
光反応しないキラル化合物を併用することもできる。
【００４６】キラル化合物は、パターニング感度を向上
させるためにその光感応ピーク波長が重合開始剤の光感
応ピーク波長よりも長波長側にあるものが好ましい。ま
た、キラル化合物は、コレステリック液晶組成物の螺旋
構造を誘起する力が大きいものが好ましく、このために
はキラル部位を分子の中心に位置させ、その周囲をリジ
ットな構造とすることが好ましく、分子量は３００以上
が好ましい。光照射による螺旋構造の誘起力を大きくす
るためには、光照射による構造変化の度合いの大きいも
のを使用し、キラル部位と光照射による構造変化を生じ
る部位を近接させることが好ましい。
【００４７】さらにネマチック液晶化合物への溶解性の
高いキラル化合物が好ましく、その溶解度パラメータＳ
Ｐ値が、液晶性の重合性モノマーに近似するものがより
好ましい。また、キラル化合物の構造を重合性の結合基
が１以上導入された構造にすると、形成された液晶組成
物膜（カラーフィルタ）の耐熱性を向上させることがで
きる。
【００４８】光照射により、構造変化する光反応部分の
構造例としては、フォトクロミック化合物（内田欣吾、
入江正浩著、化学工業、ｖｏｌ．６４，ｐ.６４０，１
９９９、内田欣吾、入江正浩著、ファインケミカル、ｖ
ｏｌ．２８（９），ｐ.１５，１９９９）等に記載のも
のが挙げられる。
【００４９】以下、具体例を示すが、本発明においては
これらに限定されるものではない。
【００５０】
【化５】
【００５１】式中、Ｒ1、Ｒ2は、アルキル基、アルコキ
シ基、アニケニル基、アクリロイルオキシ基を表す。
【００５２】キラル部位としては、光照射によって、分
解や付加反応、異性化、２量化反応等が起こり、不可逆
的に構造変化をするものであってもよい。さらに、キラ
ル部位としては、例えば、以下に例示する化合物の＊印
を付した炭素原子のような、４つの結合にそれぞれ異な
った基が結合した不斉炭素等が相当する（液晶の化学、
Ｎｏ.２２、野平博之、化学総説、ｐ.７３、１９９
４）。
【００５３】
【化６】
【００５４】また、キラル部位と光異性化部を併せ持つ
光反応型キラル剤としては、下記化合物を一例として挙
げることができる。
【００５５】
【化７】
【００５６】また、下記一般式（Ｉ）又は（II）で表さ
れる光反応型キラル化合物も好適に挙げられる。
【００５７】
【化８】
【００５８】前記一般式（Ｉ）及び（II）中、Ｒは、水
素原子、炭素数１〜１５のアルコキシ基、総炭素数３〜
１５のアクリロイルオキシアルキルオキシ基、総炭素数
４〜１５のメタクリロイルオキシアルキルオキシ基を表
す。
【００５９】以下、前記一般式（Ｉ）で表される化合物
の具体例として、Ｒ基の例示（例示化合物（１）〜（１
５））を示すが、本発明においてはこれらに制限される
ものではない。
【００６０】
【化９】
【００６１】なお、前記光反応型キラル剤は、下記の場
合を除き、本発明の目的を達成し得るものであれば特に
制限なく適宜選択できる。また、液晶組成物中における
全含有量としては、上記の場合を除き、２〜３０質量％
程度が好ましい。
【００６２】本発明において、液晶化合物が紫外領域に
のみ選択反射を示すようする場合には、該光反応型キラ
ル剤の種類を捻り力の大きなものとするか、および／ま
たは、含有量を増加し、液晶化合物の螺旋ピッチを短く
することが好ましい。
【００６３】（重合開始剤）光照射による液晶の捻れ力
を変化させた後の螺旋構造を固定化し、固定化後の液晶
組成物の強度をより向上する場合に、不飽和結合による
重合反応を促進する目的で、光重合開始剤を添加するこ
ともできる。即ち、所望の螺旋構造を形成した後、該構
造を変化させることなく、色純度の高い選択反射色を得
るには、液晶組成物の重合硬化反応が迅速であることが
好ましい。
【００６４】前記光重合開始剤としては、公知のものの
中から適宜選択することができ、例えば、ｐ−メトキシ
フェニル−２，４−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−ト
リアジン、２−（ｐ−ブトキシスチリル）−５−トリク
ロロメチル１，３，４−オキサジアゾール、９−フェニ
ルアクリジン、９，１０−ジメチルベンズフェナジン、
ベンゾフェノン／ミヒラーズケトン、ヘキサアリールビ
イミダゾール／メルカプトベンズイミダゾール、ベンジ
ルジメチルケタール、チオキサントン／アミン等が挙げ
られる。
【００６５】前記光重合開始剤の添加量としては、液晶
組成物の固形分重量に対して、０．１〜２０質量％が好
ましく、０．５〜５質量％がより好ましい。前記添加量
が、０．１質量％未満であると、光照射時の硬化効率が
低いため長時間を要することがあり、２０質量％を越え
ると、紫外線領域から可視光領域での光透過率が劣るこ
とがある。
【００６６】（重合性モノマー）コレステリック液晶組
成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、重合性モ
ノマーを併用してもよい。該重合性モノマーを併用する
と、光照射による液晶の捻れ力を変化させて選択反射波
長の分布を形成（パターニング）した後、その螺旋構造
（選択反射性）を固定化し、固定化後の液晶組成物の強
度をより向上させることができる。但し、前記コレステ
リック液晶化合物が同一分子内に不飽和結合を有する重
合性液晶化合物である場合には、必ずしも添加する必要
はない。
【００６７】また、本発明のカラーフィルタにおいて
は、液晶組成物中に重合性モノマーを添加せずに、重合
性液晶化合物のみを重合硬化することも、液晶化合物の
配向性への影響等をより小さくするという観点から、特
に好ましい。
【００６８】前記重合性モノマーとしては、例えば、エ
チレン性不飽和結合を持つモノマー等が挙げられ、具体
的には、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジ
ペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の多官能モ
ノマーが挙げられる。前記エチレン性不飽和結合を持つ
モノマーの具体例としては、以下に示す化合物を挙げる
ことができる、但し、本発明においては、これらに限定
されるものではない。
【００６９】
【化１０】
【００７０】前記重合性モノマーの添加量としては、液
晶組成物の固形分重量に対して、０．５〜５０質量％が
好ましい。前記添加量が、０．５質量％未満であると、
十分な硬化性を得ることができないことがあり、５０質
量％を越えると、液晶分子の配向を阻害し、十分な発色
が得られないことがある。
【００７１】（他の成分）更に、他の成分として、バイ
ンダー樹脂、溶媒、界面活性剤、重合禁止剤、増粘剤、
色素、顔料、紫外線吸収剤、ゲル化剤等を添加すること
もできる。該他の成分としては、紫外線硬化により硬化
したカラーフィルタ膜の強度に影響するので、コレステ
リック液晶性化合物との相溶性に優れるものが好まし
い。
【００７２】また、これらの成分が硬化されたカラーフ
ィルタ膜中で移動可能であると、遊離した成分が膜強度
を低下させ、カラーフィルタの諸特性にも変化を生じさ
せる。したがって、添加する他の成分としては、コレス
テリック液晶性化合物に導入された重合性の官能基と同
系統の官能基を持つ成分を使用することが好ましい。即
ち、他の成分が膜中で遊離せずに重合硬化により液晶性
化合物中に固定化されるので、膜強度、諸特性が阻害さ
れることもない。
【００７３】前記バインダー樹脂としては、例えば、ポ
リスチレン、ポリ−α−メチルスチレン等のポリスチレ
ン化合物、メチルセルロース、エチルセルロース、アセ
チルセルロース等のセルロース樹脂、側鎖にカルボキシ
ル基を有する酸性セルロース誘導体、ポリビニルフォル
マール、ポリビニルブチラール等のアセタール樹脂、特
開昭５９−４４６１５号公報、特公昭５４−３４３２７
号公報、特公昭５８−１２５７７号公報、特公昭５４−
２５９５７号公報、特開昭５９−５３８３６号公報、特
開昭５９−７１０４８号公報に記載のメタクリル酸共重
合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロ
トン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化
マレイン酸共重合体等が挙げられる。
【００７４】アクリル酸アルキルエステルのホモポリマ
ー及びメタアクリル酸アルキルエステルのホモポリマー
も挙げられ、これらについては、アルキル基がメチル
基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ
−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、シクロヘキシル基、２−
エチルヘキシル基等のものを挙げることができる。その
他、水酸基を有するポリマーに酸無水物を添加させたも
の、ベンジル（メタ）アクリレート／（メタアクリル酸
のホモポリマータ）アクリル酸共重合体やベンジル（メ
タ）アクリレート／（メタ）アクリル酸／他のモノマー
の多元共重合体等が挙げられる。
【００７５】上記の中でも、パターニング後のアルカリ
現像性、及び量産性の観点からは、カルボキシル基を含
むバインダー樹脂が好ましい。基板上に液晶層を形成
（塗布、転写等）する場合、塗布液状に調製するコレス
テリック液晶組成物にバインダー成分として、カルボキ
シル基を含むバインダー樹脂を用いると、アルカリ現像
が可能であり、光照射後にアルカリ現像することによっ
て簡易にパターニングを行うことができる。
【００７６】液晶組成物中におけるバインダー樹脂の含
有量としては、０〜５０質量％が好ましく、０〜３０質
量％がより好ましい。前記含有量が５０質量％を超える
と、コレステリック液晶性化合物の配向が不十分となる
ことがある。
【００７７】更に、以下の成分を添加できる。本発明に
おいては、特に界面活性剤を併用することが好ましく、
例えば、塗布性状のコレステリック液晶相を塗布し、液
晶層を形成する場合、層表面に空気界面における液晶分
子の配向状態を立体的に制御でき、特にコレステリック
液晶相の場合には、より色純度の高い選択反射波長を得
ることができる。本発明の液晶組成物においては、選択
反射する色相の色純度をより向上させる観点から、光反
応性キラル剤及びネマチック液晶化合物と共に界面活性
剤を併用することが好ましい。具体的には、ノニオン系
の界面活性剤が好ましく、公知のノニオン系界面活性剤
の中から適宜選択して使用することができる。
【００７８】界面活性剤の液晶層中における含有量は、
０．００１〜５質量％が好ましく、より好ましくは０．
０５〜１質量％である。なお、液晶層の前記のような機
能をより発揮させるためには、下記に示す界面活性剤を
液晶組成物に含有させることが好ましい。
【００７９】
【化１１】
【００８０】
【化１２】
【００８１】前記重合禁止剤は、保存性の向上の目的で
添加され得る。例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノ
ンモノメチルエーテル、フェノチアジン、ベンゾキノ
ン、及びこれらの誘導体等が挙げられる。該重合禁止剤
の添加量としては、前記重合性モノマーに対して０〜１
０質量％が好ましく、０〜５質量％がより好ましい。
【００８２】バインダ樹脂を除く前記他の成分の含有量
としては、コレステリック液晶組成物の全固形分重量に
対して、１０質量％以下であることが好ましい。前記含
有量が１０質量％を超えると、紫外線硬化により硬化し
たカラーフィルタ膜の強度を低下させることがある。
【００８３】コレステリック液晶相（液晶組成物）は、
前記各成分を適当な溶媒に溶解、分散して調製でき、こ
れを任意の形状に成形し、あるいは支持体等の上に形成
して用いることができる。ここで、前記溶媒としては、
例えば、２−ブタノン、シクロヘキサノン、塩化メチレ
ン、クロロホルム等が挙げられる。
【００８４】
〔実施例１〕
（感光性転写材料の製造）仮支持体である厚さ７５μｍ
のポリエチレンテレフタレートベースフィルム上に、熱
可塑性樹脂層用塗布液として下の処方にて調液した塗布
液をスピンコーターにて塗布し、１００℃のオーブンに
て２分間乾燥して１５μｍ厚の熱可塑性樹脂層を得る。 （熱可塑性樹脂層用塗布液処方） ・スチレン／アクリル酸共重合体 １５質量部 （共重合比率６０／４０、重量平均分子量８０００） ・２，２−ビス（４−（メタクリロキシポリエトキシ） フェニルプロパン） ７質量部 ・フッ素系界面活性剤 １．５質量部 （Ｆ−１７６ＰＦ、大日本インキ（株）製） ・プロピレングリコールモノメチルエーテル ２８質量部 ・メチルエチルケトン ２７質量部 次に、該熱可塑性樹脂層の上に、中間層用塗布液として
下記処方にて調液した塗布液をスピンコーターにて塗布
し、１００℃のオーブンにて２分間乾燥して熱可塑性樹
脂層の上に１．６μｍ厚の中間層を形成した。さらに該
中間層表面をナイロン布にてラビング処理を行った。
【００８５】 （中間層用塗布液処方） ・ポリビニルアルコール １５質量部 （ＰＶＡ２０５ クラレ（株）製） ・ポリビニルピロリドン ６質量部 （ＰＶＰ−Ｋ３０ 後協産業） ・メタノール １７３質量部 ・イオン交換水 ２１１質量部
【００８６】ついで、感光性液晶層用塗布液として、下
記化合物ａ（重合性液晶化合物）１７．２質量部、化合
物ｂ（キラル剤）２．２質量部、化合物ｃ（重合開始
剤）０．６質量部、化合物ｄ（界面活性剤）０．０４質
量部を、溶媒であるシクロヘキサン８０質量部に溶解さ
せて調製した塗布液を、スピンコーターにて塗布し、１
００℃のオーブンにて２分間乾燥し、感光性液晶層を形
成し、カバーフィルムとして１２μｍ厚のポリプロピレ
ンフィルムを該感光性液晶層上に室温でラミネートし、
ベースフィルム上に熱可塑性樹脂層、中間層、感光性液
晶層がこの順に積層された感光性転写材料を得た。
【００８７】
【化１３】
【００８８】（カラーフィルタの製造）カラーフィルタ
の製造方法について説明する。 （１）フィルター基板の準備 ガラス基板上にポリイミド配向膜塗布液をスピンコータ
ーにて塗布し、１００℃のオーブンで５分間乾燥した
後、２５０℃のオーブンで１時間焼成して、配向膜を設
け、さらにその表面をラビングして配向処理して、配向
膜付きガラス基板を得た。
【００８９】（２）フィルター層の形成 感光性転写シートからカバーフィルムを除去し、前記配
向膜を備えたガラス基板の配向膜面と、感光性転写シー
トの感光性液晶層が接するように重ね合わせ、ラミネー
タ（大成ラミネータ（株）製のファーストラミネータ８
Ｂ−５５０−８０）を用いて２ｋｇ／ｍ2の加圧、１３
０℃のローラー温度、０．２ｍ／ｍｉｎの送り条件で貼
り合わせた。そしてポリエチレンテレフタレートの仮支
持体を、熱可塑性樹脂層との界面で剥離し、仮支持体を
除去した。
【００９０】（３）仕切壁の形成 このガラス基板を、液晶層が等方的な液体状態になる温
度（１５０℃）まで加熱した。次いで、各画素の輪郭部
に相当する部分に幅１０μｍで紫外線照射を行った。紫
外線照射は超高圧水銀灯にて、露光を行った。照射エネ
ルギーは１００ｍＪ／ｃｍ2であった。さらに、紫外線
照射時の迷光による画素部の感光性液晶層の感光を避け
るために、光反応型キラル剤の感光感度ピーク波長から
遠く且つ重合開始剤の感光感度ピーク波長に近い波長を
使用して露光することが好ましい。本実施例の感光性液
晶層の場合は、この目的のために３１０ｎｍに透過の中
心波長を有する干渉フィルターを介して露光することが
好ましい。
【００９１】（４）カラーフィルタ潜像の形成 続いて、このガラス基板に対して、室温で、透過率が３
段階に異なり（０％、２０％、９２％）それぞれの領域
が、赤色画素用、緑色画素用、青色画素用に対応して配
列されたフォトマスクと３６５ｎｍに透過の中心波長を
有する干渉フィルターを介して、超高圧水銀灯にて、露
光を行った。照射エネルギーは青色画素用に対して、３
００ｍＪ／ｃｍ2であつた。
【００９２】（５）発色 フォトマスクを取り除き、ホットプレート上にて１２０
℃の温度で３分間保持して、感光性樹脂層を発色させ
た。
【００９３】（６）固定 次にホットプレート上にて１００℃の温度で１分間保持
して、３１０ｎｍに透過の中心波長を有する干渉フィル
ターを介して、同じ超高圧水銀灯にて、全面露光（照射
エネルギー３００ｍＪ／ｃｍ2）を行って重合硬化を行
った。次いで所定の処理液（Ｔ−ＰＤ２：富士写真フイ
ルム（株）製）を用いて、熱可塑性樹脂層と中間層を除
去した。さらにフィルター部の硬化を進めるために、２
００℃のオーブンで１０分間焼成し、赤色画素、緑色画
素、青色画素パターンが設けられたカラーフィルタ基板
を得た。このカラーフィルターを光学顕微鏡を用いて観
察したところ、壁部には着色が無く、また隣接する画素
間の色の混じりは発生していないことが確認できた。
【００９４】〔実施例２〕実施例１の仕切壁の形成にお
いて、液晶層が等方的な液体状態になる温度まで加熱す
ることに代えて、液晶層がコレステリック状態を示す温
度（９０℃）に加熱しながら、選択反射が赤外領域にな
るような光反応型キラル剤の吸収波長（３６５ｎｍ）、
照射エネルギー（５００ｍＪ／ｃｍ2）で露光した後、
重合開始剤の吸収波長で露光することにより仕切壁を重
合硬化した以外は、実施例１と同様にしてカラーフィル
ターを得た。このカラーフィルターを光学顕微鏡を用い
て観察したところ、壁部には着色が無く、また隣接する
画素間の色の混じりは発生していないことが確認でき
た。
【００９５】〔実施例３〕実施例１において、光反応型
キラル剤の量を、４質量部に変更して光異性化させる前
には可視光に選択反射を示さないように液晶組成物を調
製した塗布液で基板を形成し、該基板を液晶層がコレス
テリック状態を示す温度（９０℃）として重合開始剤の
吸収波長で紫外線露光を行い仕切壁を重合させた以外
は、実施例１と同様にして、カラーフィルターを得た。
このカラーフィルターを光学顕微鏡を用いて観察したと
ころ、壁部には着色が無く、また隣接する画素間の色の
混じりは発生していないことが確認できた。
【００９６】〔比較例１〕実施例１において、液晶層を
加熱せず固体状態とした以外は、実施例１と同様にし
て、比較用のカラーフィルターを得た。このカラーフィ
ルターを光学顕微鏡を用いて観察したところ、壁部の形
成が不充分であった。
【００９７】〔比較例２〕実施例２において、選択反射
が可視領域になるような光反応型キラル剤の吸収波長
（３６５ｎｍ）、照射エネルギー（３００ｍＪ／ｃｍ）
で露光した以外は、実施例２と同様にして比較用のカラ
ーフィルターを得た。このカラーフィルターを光学顕微
鏡を用いて観察したところ、壁部に着色が確認された。
【００９８】〔比較例３〕実施例３において、実施例１
と同様の液晶組成物（液晶組成物中のキラル剤量を変更
していない組成物）を用いた以外は、実施例３と同様に
して比較用のカラーフィルターを得た。このカラーフィ
ルターを光学顕微鏡を用いて観察したところ、壁部に着
色が確認された。
【００９９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、紫外線照
射によって異性化したキラル剤の拡散を確実に防止して
色分角の解像度を向上させ、更に液晶表示素子としての
コントラストにも優れたコレステリック液晶カラーフィ
ルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のコレステリック液晶カラーフィルタ
を作製する際の実施の形態を示す工程図である。
【符号の説明】
１０ ＬＣＤ基板 １２ 配向膜 １４ 液晶層 １６ 仕切壁形成用マスク １８ 仕切壁 ２０ 画素（色分画）

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液晶化合物と光反応型キラル剤と重合開
    始剤とを少なくとも含むコレステリック液晶組成物から
    なる液晶層を形成し、該液晶層が等方的な液体状態また
    は可視域に選択反射を持たないコレステリック状態で、
    各画素の輪郭部に相当する部分に前記重合開始剤の感光
    波長の紫外線光でマスク露光し、各画素の輪郭部に仕切
    壁を形成したことを特徴とするコレステリック液晶カラ
    ーフィルタ。
  2. 【請求項２】 前記液晶化合物が重合性液晶化合物であ
    り、前記仕切壁が該液晶化合物を重合硬化することによ
    り形成された請求項１に記載のコレステリック液晶カラ
    ーフィルタ。
  3. 【請求項３】 前記液晶組成物が、界面活性剤を含有す
    る請求項１または２に記載のコレステリック液晶カラー
    フィルタ。
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