JP2002003845A - 液晶性組成物、カラーフィルタおよび光学フィルム - Google Patents

液晶性組成物、カラーフィルタおよび光学フィルム

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    • G02F1/133543Cholesteric polarisers

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光照射により配向が大きく変化するととも
に、Δnの大きい液晶性組成物を提供する。 【解決手段】 下記一般式(1)または(2)で表され
る化合物の少なくとも1種類と、光反応によって構造変
化が生じるカイラル化合物の少なくとも1種類とを含有
する液晶性組成物である。式中、R1、R2、R3および
4は各々、下記の1価基の群1から選ばれるいずれか
の1価基を表し、L1およびL2は各々、単結合または下
記2価基の群2から選ばれる2価基を表し、Ar1、A
3、Ar4およびAr6は各々、芳香環を含む2価基を
表し、Ar2およびAr5は各々、単結合または芳香環を
含む2価基を表し、n1、n2、n3およびn4は各
々、0または1を表し、nは2〜15のいずれかの整数
を表す。 【化1】 1価基の群1 【化2】 2価基の群2 【化3】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶性組成物およ
び、これを利用したカラーフィルタおよび光学フィルム
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は、従来、樹脂中
に顔料を分散させたものや染料を染着させたものが主流
であり、製造方法においても、これらの着色樹脂液をス
ピンコート等によりガラス基板上に塗布して着色レジス
ト層を形成し、フォトリソグラフィーによるパターニン
グを行ってカラーフィルタ画素を形成したり、着色画素
を基板に直接印刷したりすることでカラーフィルタを作
製している。しかし、例えば、印刷法によるカラーフィ
ルタの製造方法では、画素の解像度が低く、高解像度の
画像パターンには対応が難しいという欠点があり、スピ
ンコート法による製造方法では材料ロスが大きいといっ
た欠点がある。さらに、一般的に、RGB各画素の形成
のために3回のマスク露光を行う必要があり、製造工程
の煩雑さ、および製造コストの増加をもたらしていた。
【0003】一方、カラーフィルタの性能としては、透
過率、色純度が高いことが要求される。前記染料を用い
た方法では染料の種類や染着樹脂を最適化することによ
り、また前記顔料を用いる方法では、より微細分散した
顔料を用いることによりその透過性、色純度の向上が図
られている。しかし、前記従来のカラーフィルタは、い
ずれも光吸収型のカラーフィルタであるため、透過率の
向上による色純度の改善には限界がある。一方、近年で
は、液晶ディスプレイ(LCD)パネルにおける、カラ
ーフィルタの透過率、色純度に対する要求は非常に高
く、中でも、反射型LCD用カラーフィルタにおいて
は、ペーパーホワイトの白表示とコントラスト及び色再
現性の両立が困難であり、これらの諸特性を満足するカ
ラーフィルタに対する要求が特に高い。
【0004】前記光吸収型のカラーフィルタの課題を解
決し得るものとして、コレステリック液晶構造の光選択
反射を利用したカラーフィルタ(以下、「光反射型カラ
ーフィルタ」という場合がある)への期待が高まってい
る。前記光反射型カラーフィルタは、コレステリック液
晶の円偏光に起因するブラッグ反射を利用して、特定の
波長光のみを反射させることにより、RGB画素を構成
したものである。反射光のスペクトルプロファイルがほ
ぼ方形であるので、透過率を低下させることなく、色純
度を高くすることができるとともに、金属のような光吸
収が全くないため、100%近い円偏光反射率を得るこ
とができ、優れたカラーフィルタとして期待されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記反射型カラーフィ
ルタの製造方法としては、光照射によって異性化するカ
イラルなユニットを結合したコレステリック液晶を含む
液晶性組成物をスピンコート法等により塗布し、高温の
液晶状態において光強度が相互に異なる光をパターン照
射し、急冷してガラス化し、これを固定化する方法があ
る。前記コレステリック液晶は光のパターン照射により
光強度に応じてコレステリックピッチの異なる配向をと
り、コレステリックピッチの分布が、RGB各色の画素
を構成する。また、前記反射型カラーフィルタの他の製
造方法としては、重合性のネマチック液晶を主成分と
し、光照射によって構造変化するカイラル化合物や重合
性モノマー、重合開始剤等を混合した液晶性組成物を、
前記方法と同様にパターン照射した後、それとは異なる
波長の光を照射し、重合硬膜する方法がある。これらの
製造プロセスにおいては、一回のマスク露光によってR
GB各色のカラーフィルタのパターニングが可能であ
り、従来の三回のマスク露光を必要とするプロセスと比
較して製作工程が簡略化でき、製作スピード、必要設備
および材料ロス等の点においても極めて優れている。ま
た、前記液晶性組成物に光照射して、液晶分子を固定化
して作製した光学異方性フィルムは、カラーフィルタと
してのみならず、表示素子に用いられる光学補償フィル
ム等の光学フィルムへの用途も期待されている。
【0006】しかし、前記反射型カラーフィルタは、色
純度には優れるものの、明るさについては改善の余地が
あり、より明るい表示を可能とする反射型カラーフィル
タの提供が望まれる。また、前記光学フィルムについて
も、液晶分子を所定の配向とし、所望の光学異方性を発
現させるためには、ある程度の厚みが必要となり、表示
素子の光学補償フィルム等として利用した場合に、小型
化、薄型化の要請に充分応えることができない。複屈折
Δnが大きな液晶性組成物を利用すれば、カラーフィル
タの反射率を向上させることができ、明るい表示が可能
となるので有利であり、また、種々の用途の光学フィル
ムを薄型化でき、有利である。
【0007】本発明は、前記従来における諸問題を解決
し、光照射により配向が大きく変化するとともに、Δn
の大きい液晶性組成物を提供することを目的とする。ま
た本発明は、反射率が高く、明るい表示が可能な反射型
カラーフィルタを提供することを目的とする。また本発
明は、薄型化が可能な光学フィルムを提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は以下の通りである。 <1> 下記一般式(1)で表される化合物の少なくと
も1種類と、光反応によって構造変化を生じるカイラル
化合物の少なくとも1種類とを含有する液晶性組成物で
ある。
【0009】
【化11】
【0010】式中、R1、R2、R3およびR4は各々、下
記の1価基の群1から選ばれるいずれかの1価基を表
し、L1およびL2は各々、単結合または下記の2価基の
群2から選ばれるいずれかの2価基を表し、Ar1、A
3、Ar4およびAr6は各々、下記の2価基の群3か
ら選ばれるいずれかの2価基を表し、Ar2およびAr5
は各々、下記の2価基の群4から選ばれるいずれかの2
価基を表し、下記の2価基の群3および群4中の炭素環
は各々、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、−CF 3
−OCF3、−OCHF2、−CH3および−COCH3
ら選ばれる少なくとも1つで置換されていてもよい。n
1、n2、n3およびn4は各々、0または1を表し、
nは2〜15のいずれかの整数を表す。
【0011】1価基の群1
【化12】
【0012】2価基の群2
【化13】
【0013】2価基の群3
【化14】
【0014】2価基の群4
【化15】
【0015】<2> 一般式(1)または(2)で表さ
れる化合物の含有量が、10質量%以上98質量%以下
である<1>の液晶性組成物である。 <3> カイラル化合物の含有量が2質量%以上20質
量%以下である<1>の液晶性組成物である。 <4> カイラル化合物が重合性化合物である<1>か
ら<3>までのいずれかの液晶性組成物である。
【0016】<5> <1>から<4>までのいずれか
の液晶性組成物を含有する層に、照射量が相互に異なる
活性光線を照射し、選択反射が相互に異なる有色領域を
形成してなるカラーフィルタである。 <6> 下記一般式(1)または(2)で表される化合
物が相互に異なる螺旋ピッチに配向して固定された赤色
層、緑色層および青色層を有し、各層が前記螺旋ピッチ
に起因する円偏光反射によって発色してなるカラーフィ
ルタである。
【0017】
【化16】 式中、R1、R2、R3およびR4は各々、下記の1価基の
群1から選ばれるいずれかの1価基を表し、L1および
2は各々、単結合または下記の2価基の群2から選ば
れるいずれかの2価基を表し、Ar1、Ar3、Ar4
よびAr6は各々、下記の2価基の群3から選ばれるい
ずれかの2価基を表し、Ar2およびAr5は各々、下記
の2価基の群4から選ばれるいずれかの2価基を表し、
下記の2価基の群3および群4中の炭素環は各々、フッ
素原子、塩素原子、臭素原子、−CF 3、−OCF3、−
OCHF2、−CH3および−COCH3から選ばれる少
なくとも1つで置換されていてもよい。n1、n2、n
3およびn4は各々、0または1を表し、nは2〜15
のいずれかの整数を表す。
【0018】1価基の群1
【化17】
【0019】2価基の群2
【化18】
【0020】2価基の群3
【化19】
【0021】2価基の群4
【化20】
【0022】<7> 緑色層の反射スペクトルの半値幅
が70nm以上130nm以下である <6>のカラーフィルタである。 <8> <1>から<4>までのいずれかの液晶性組成
物を含有する層に、活性光線を照射し、少なくとも前記
一般式(1)または(2)で表される化合物を重合さ
せ、固定化してなる光学フィルムである。
【0023】
【発明の実施の形態】[液晶性組成物]本発明の液晶性
組成物は前記一般式(1)または(2)で表される化合
物の少なくとも1種類と、光反応によって構造変化を生
じるカイラル化合物の少なくとも1種類とを含有する。
本発明の液晶性組成物は、光照射された際に、その光強
度の強弱に応じて螺旋ピッチが大きく変化するととも
に、複屈折Δnが大きいという特徴を有する。その結
果、カラーフィルタの作製に利用した場合には、選択反
射の反射率が高く、明るい表示が可能なカラーフィルタ
を作製することができる。また、光学フィルムの作製に
利用した場合は、膜厚を薄く維持しつつ、所望の光学特
性を有する光学フィルムを作製することができる。
【0024】(一般式(1)または(2)で表される化
合物)前記一般式(1)または(2)で表される化合物
(以下、「液晶性化合物」という場合がある)は、重合
性基を有するネマチック液晶性の化合物である。前記化
合物は、例えば溶融時の液晶状態で、光反応性カイラル
化合物と共存させ、光照射によりカイラル化合物に光反
応を生じさせて構造変化させることにより、所定の螺旋
ピッチを有する配向にすることができる。
【0025】以下、前記一般式(1)および(2)につ
いて説明する。尚、前記一般式(1)および(2)で表
される化合物中、以下の説明において、式中の基の少な
くとも一つが好ましい範囲である化合物が好ましく、好
ましい範囲である基が多いほどより好ましく、全ての基
が好ましい範囲である化合物が最も好ましい。前記一般
式(1)および(2)中、R1、R2、R3およびR4は各
々、下記の1価基の群1から選ばれるいずれかの1価基
を表す。
【0026】1価基の群1
【化21】
【0027】前記一般式(1)および(2)で表される
化合物の中でも、R1、R2、R3およびR4が、各々、前
記1価基の群1から選ばれるいずれかの1価基のうち、
アクリロイルオキシ基であると、液晶性組成物を固定化
する際に、重合速度が速くなるので好ましい。
【0028】前記群1中、nは2〜15のいずれかの整
数を表す。nは3〜12のいずれかであるのが好まし
く、4〜8のいずれかであるのがより好ましい。
【0029】前記一般式(1)および(2)中、L1
よびL2は各々、単結合または下記の2価基の群2から
選ばれるいずれかの2価基を表す。
【0030】2価基の群2
【化22】
【0031】L1およびL2は各々、単結合または、
【0032】
【化23】
【0033】であると、液晶性組成物のΔnがより大き
くなる傾向があり、塗布量を軽減できるので好ましい。
尚、L1が単結合の場合、Ar2とAr3は直接結合し、
2が単結合の場合、Ar4とAr5は直接結合する。
【0034】前記一般式(1)および(2)中、A
1、Ar3、Ar4およびAr6は各々、下記の2価基の
群3から選ばれるいずれかの2価基を表す。中でも、A
1およびAr4は各々、フェニレン基またはビフェニレ
ン基であるのが好ましく、フェニレン基であるのがより
好ましい。また、中でも、Ar3およびAr6は各々、フ
ェニレン基またはビフェニレン基であるのが好ましく、
フェニレン基であるのがより好ましい。
【0035】2価基の群3
【化24】
【0036】前記2価基の群3において、炭素環はフッ
素原子、塩素原子、臭素原子、−CF3、−OCF3、−
OCHF2、−CH3および−COCH3から選ばれる少
なくとも1つで置換されていてもよく、少なくとも1つ
で置換されているのが好ましい。前記炭素環が前記置換
基のいずれか1つで置換されていると、有機溶媒への溶
解性が向上するので、本発明の液晶性組成物を塗布液の
形態で用いる場合は、取り扱い性が良化するので好まし
い。中でも、Ar1およびAr4で各々表される2価基の
炭素環は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子および−C
3から選ばれる少なくとも1つで置換されているのが
より好ましく、また、Ar3およびAr6で各々表される
2価基の炭素環は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子お
よび−CH3から選ばれる少なくとも1つで置換されて
いるのがより好ましい。
【0037】前記一般式(1)および(2)中、Ar2
およびAr5は各々、下記の2価基の群4から選ばれる
いずれかの2価基を表す。中でも、Ar2およびAr5
各々、フェニレン基、ビフェニレン基またはフェニルピ
リジン基であるのが好ましい。
【0038】2価基の群4
【化25】
【0039】前記2価基の群4中の炭素環は、フッ素原
子、塩素原子、臭素原子、−CF3、−OCHF2、−C
3および−COCH3から選ばれる少なくとも1つで置
換されていてもよい。中でも、Ar2およびAr5で各々
表される2価基の炭素環は、前記置換基から選ばれる少
なくとも1つで置換されているのが好ましく、フッ素原
子、塩素原子、臭素原子および−CH3から選ばれる少
なくとも1つで置換されているのがより好ましい。
【0040】前記一般式(1)および(2)中、n1、
n2、n3およびn4は各々、0または1を表す。n2
は0であるのが好ましく、n1は1であるのが好まし
い。尚、n1が0の場合は、R1とエチニル基の炭素は
直接結合し、n2が0の場合はエチニル基の炭素とL1
が直接結合し、n3が0の場合はR3とL2が直接結合
し、n4が0の場合はエチニル基の炭素とL2が直接結
合する。
【0041】前記一般式(1)または(2)で表される
化合物の中でも、複屈折Δnが0.2〜0.5である化
合物が好ましく、0.3〜0.4である化合物がより好
ましい。
【0042】以下に前記一般式(1)または(2)で表
される化合物の好ましい具体例(例示化合物a−1〜a
−15)を示すが、本発明は以下の具体例になんら制限
されるものではない。尚、例示化合物a−1〜15の構
造式中、nおよびmは、各々2〜15の整数を表す。
【0043】
【化26】
【0044】
【化27】
【0045】
【化28】
【0046】前記一般式(1)または(2)で表される
化合物は、例えば、N. Leroux andL.-C. Chien, Liquid
Crystals, 21(2), 189(1996)およびJ.Malthete et a
l., Mol. Cryst. liq. Cryst., 23, 233(1973)等に記載
の合成方法に準じた方法により合成することができる。
【0047】(カイラル化合物)前記カイラル化合物は
光反応により構造変化する化合物(「光反応性カイラル
化合物」という場合がある)である。前記光反応性カイ
ラル化合物は、光(紫外線〜可視光線〜赤外線)を照射
されることによって構造変化するとともに、その光強度
に応じて前記液晶性化合物の螺旋ピッチ等の配向を変化
させ得る化合物である。本発明においては、前記光反応
性カイラル化合物の他、捻れ性の温度依存性が大きいカ
イラル化合物など、光反応しないカイラル化合物を併用
することもできる。
【0048】前記光反応性カイラル化合物は、カイラル
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、必ずしも1分子中に含まれている
必要はなく、2種以上の化合物を併用することによって
前記光反応性化合物としての機能を有する態様も本発明
の範囲に含まれるが、光反応性カイラル化合物として
は、前記の部位が1分子中に含有されている化合物が好
ましい。前記光反応性カイラル化合物は、液晶性組成物
の螺旋構造を誘起する力が大きいものが好ましく、この
ためにはカイラル部位を分子の中心に位置させ、その周
囲がリジットな構造である分子が好ましく、その分子量
は300以上が好ましい。また、カイラル部位と光照射
による構造変化を生じる部位とが近接した構造のカイラ
ル化合物は、光照射による構造変化の度合いが大きく、
前記液晶性組成物の光照射による螺旋構造の誘起力を向
上させることができるので好ましい。また、前記液晶性
化合物への溶解性の高い光反応性カイラル化合物が好ま
しく、その溶解度パラメータSP値が、液晶性化合物に
近似するものがより好ましい。
【0049】前記光反応性カイラル化合物は重合性であ
るのが好ましい。前記光反応性カイラル化合物が重合性
であると、形成された液晶性組成物を含有する膜(例え
ば、カラーフィルタのRGB層)の耐熱性を向上させる
ことができるので好ましい。重合性を有する光反応性カ
イラル化合物としては、構造中に、アクリロイルオキシ
基、メタクリロイルオキシ基またはエポキシ基等の重合
性基を1以上有する化合物が挙げられる。
【0050】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。
【0051】以下に、前記光反応性カイラル化合物の具
体例(例示化合物b−1〜b−9)を示すが、本発明は
以下の具体例になんら限定されるものではない。尚、下
記の例示化合物b−1〜b−9の構造式中、nは1〜1
2の整数を表す。
【0052】
【化29】
【0053】
【化30】
【0054】本発明の液晶性組成物において、前記一般
式(1)または(2)で表される化合物の含有量は、1
0〜98質量%であるのが好ましく、20〜80質量%
であるのがより好ましい。また、前記光反応性カイラル
化合物の含有量は2〜30質量%であるのが好ましく、
3〜15質量%であるのがより好ましい。尚、前記液晶
性化合物として2種類以上の化合物を併用する場合、お
よび光反応性カイラル化合物として2種類以上の化合物
を併用する場合は、総含有量が各々前記範囲であるのが
好ましい。
【0055】本発明の液晶性組成物は、重合開始剤を含
有しているのが好ましい。前記重合開始剤は、光照射に
よりラジカルを発生し、前記液晶性化合物の重合性基の
重合反応、および光反応性カイラル化合物が重合性化合
物である場合は該化合物の重合を促進させる。その結
果、液晶性化合物は所定の選択反射を示す螺旋ピッチに
より確実に固定化されるとともに、液晶性組成物からな
る層の膜強度を向上させることができる。
【0056】前記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。
【0057】前記液晶性組成物における前記重合開始剤
の含有量は、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜
5質量%がより好ましい。含有量が前記範囲であると、
光照射時の硬化効率を向上させることができるととも
に、紫外線領域から可視光領域での光透過率の低下を軽
減できるので好ましい。
【0058】本発明の液晶性組成物は、所望によりその
他の成分を含有していてもよい。その他の成分として
は、バインダ樹脂、重合禁止剤が挙げられる。前記バイ
ンダ樹脂としては、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、特公昭54−34327号、特公昭58−1257
7号、特公昭54−25957号、特開昭59−538
36号、特開昭59−71048号の各公報に記載のメ
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。
【0059】また、前記バインダ樹脂としては、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。
【0060】本発明の液晶性組成物中におけるバインダ
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。含有量が50質量%を超
えると、液晶性化合物の配向が不十分となることがあ
る。
【0061】前記重合禁止剤は保存性の向上の目的で液
晶性組成物に添加される。前記重合禁止剤としては、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、これらは、液晶性化合物に対して、
0〜10質量%添加することが好ましく、0〜5質量%
添加することがより好ましい。
【0062】本発明の液晶性組成物は、所定の溶媒に溶
解した溶液状態、または融解状態の塗布液として用いる
ことができる。該塗布液を基板に塗布し、形成した塗布
膜に光を照射することにより、所望の光学特性を示すカ
ラーフィルタ、光学フィルムを作製することができる。
【0063】以下に、本発明の液晶性組成物を利用した
カラーフィルタおよび光学フィルムについて説明する。 [カラーフィルタ]本発明のカラーフィルタは、本発明
の液晶性組成物を含有する層に、照射量が相互に異なる
活性光線を照射し、選択反射が相互に異なる有色領域を
形成してなるカラーフィルタである。光照射により有色
領域を形成した後、再び光照射して、所定の配向となっ
た前記液晶性化合物を重合させ、液晶性化合物を固定化
するのが好ましい。
【0064】本発明のカラーフィルタは、RGB各層
が、前記一般式(1)または(2)で表される液晶性化
合物の螺旋ピッチに起因する円偏光反射によって発色し
ている。前記一般式(1)または(2)で表される液晶
性化合物は、その複屈折Δnが大きいので、螺旋ピッチ
に起因するRGB各層の反射スペクトルの反射率は向上
する。その結果、本発明のカラーフィルタを用いれば、
表示の明度を向上させることができる。
【0065】本発明のカラーフィルタのRGB各層の反
射スペクトルの半値幅は、広いほど明るい表示が可能と
なるので好ましが、一方で半値幅が広すぎると色純度が
低下する傾向がある。従って、一般的には、各層の半値
幅は50nm以上150nm以下であるのが好ましい。
特に、G層の反射スペクトルの半値幅は70nm以上1
30nm以下であるのが好ましく、80nm以上110
nm以下であるのがより好ましい。
【0066】本発明のカラーフィルタは、本発明の液晶
性組成物の層のみからなるシート形態のものであっても
よいし、所望の支持体上に、前記液晶性組成物を含有す
る層が設けられた態様のものであってもよく、更に配向
膜や保護膜等の他の層(膜)が設けられていてもよい。
また、液晶性組成物を含有する層は二層以上積層するこ
ともできる。
【0067】本発明のカラーフィルタは、本発明の液晶
性組成物を含有する層に照射量が相互に異なる活性光線
を照射する工程(以下、「露光工程」という場合があ
る)によって形成された、選択反射が相互に異なる有色
領域(一般的には、RGB画素領域)を有する。前記露
光工程において、所望の画素パターンに応じたマスクを
使用して光照射することによって、所望のパターンに構
成された画素を形成することができる。
【0068】前記露光工程では、光反応性カイラル化合
物が高感度に感応しうる波長(λ1)により画像様に露
光してパターニングするのが好ましい。液晶性組成物を
含有する層に光が照射されると、その照度に応じて、光
反応性カイラル化合物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光照射領域は異なる選択
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相互に異なる色を呈する領域を形成
できる。例えば、画像様に光透過率が異なる露光用マス
ク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。
【0069】前記露光工程の後、液晶性化合物が重合可
能な波長(λ2)の光(液晶性組成物が重合開始剤を含
有する場合は重合開始剤がラジカル等を発生する光)を
照射することにより、液晶性化合物を硬化(固定化)さ
せるのが好ましい(以下、この工程を「硬化工程」とい
う場合がある)。硬化工程により、カラーフィルタの強
度、耐久性が向上するので好ましい。
【0070】前記波長λ1としては、光反応性カイラル
化合物の光感応波長域、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、前記波長λ2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。また、露光工程および硬化工程におけ
る光照射の照度(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。
【0071】前記露光工程および硬化工程に用いる光源
としては、エネルギーが高く、液晶性化合物の構造変化
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、光源
は、照射量が異なる光線を照射するために、光量可変機
能を備えているのが好ましい。波長λ1と波長λ2は、照
射波長及び照度の均一化及び装置構成の簡易化を図る観
点から、同一波長(λ1=λ2)の光(単一光源)であっ
てもよい。λ1=λ2の場合は、液晶性化合物が重合反応
を起こさない照度(照射強度)で前記露光工程における
光照射を行い、パターニングされた各画素の選択反射波
長帯の半値幅の増大を10%以下に維持し得る照度で、
前記硬化工程の光照射を行うことが好ましい。通常、前
記露光工程は酸素の存在下で行われ、該酸素によるラジ
カルクエンチの影響を受けて重合反応速度が低下し、鮮
鋭さの低下や色ズレを起こしやすいが、迅速に硬化させ
ることで酸素による影響が回避でき、色ズレがなく所定
の選択反射色を有するカラーフィルタを作製できる。
【0072】ここで、前記液晶性化合物が重合反応を起
こさない照度とは、パターニングと同時に部分的に重合
反応が進行するのを回避し得る照射強度をいう。また、
各画素の選択反射波長帯の半値幅の増大を10%以下に
維持し得る照度とは、所定の選択反射波長(所望の色
相)からの波長のズレ(色ズレ;露光工程における光照
射により得た選択反射波長帯の半値幅からのズレ)を1
0%以下に維持しつつ固定化する照射強度をいう。即
ち、前記露光工程において、光が液晶性組成物に照射さ
れると、画像様に選択反射色を示す画素パターンが形成
され、更に、硬化工程において光を照射して、迅速に重
合反応を進行させ、硬化工程における光照射にカイラル
化合物が感応して液晶性化合物の螺旋構造が変化する前
に硬化(固定化)させるのである。
【0073】ここで、λ1=λ2である場合とは、光のス
ペクトルプロファイルが実質的に同一である場合をい
い、実質的に同一の主波長域を有していればよく、両光
のスペクトルプロファイルが完全に一致していることを
意味するものではない。λ1=λ2である場合、露光工程
における光照度としては、具体的には、100mW・c
-2以下が好ましく、カイラル化合物の光感度を考慮す
ると、2mW・cm-2以上が好ましい。また、硬化工程
における光照度としては、具体的には、150mW・c
-2以上が好ましく、前記光反応性カイラル化合物の光
感度を考慮すると、200〜500mW・cm-2が好ま
しい。
【0074】本発明のカラーフィルタは、前記露光工程
を少なくとも一工程含んでなる態様の製造方法であれ
ば、特に制限はなく、適宜他の工程と組合せた製造方法
により作製できる。例えば、前記露光工程を複数回実施
して作製することができる。また、前記露光工程の後、
前記硬化工程を実施して作製することができる。その
他、選択する具体的な製造態様に応じて、適宜、液晶性
組成物を基板上に設けて液晶層を形成する工程、液晶組
成物との接触面に配向処理を施す工程、密着・剥離によ
り液晶組成物(液晶層)を転写等する工程、などを含ん
で作製することもできる。
【0075】本発明のカラーフィルタは、例えば、以下
に示す第1、第2の態様の製造方法により作製すること
ができる。 〔第1の態様〕 (1)仮支持体上に、少なくとも塗布液状の前記液晶性
組成物を塗布し、液晶層を有する転写材料を形成する工
程。前記コレステリック液晶層と仮支持体との間には、
配向膜や、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。 (2)前記転写材料を光透過性の基板上にラミネートす
る工程。前記光透過性の基板のほか、基体上に受像層を
有する受像材料を用いてもよい。また、前記転写材料を
用いず、基板上に液晶性組成物を塗布して、液晶層を形
成してもよい(塗布工程)。塗布は、公知の塗布方法の
中から適宜選択して行える。但し、材料ロス及びコスト
の点で転写による方法が好ましい。
【0076】(3)光透過性の基板から転写材料を剥離
して、前記基板上に液晶層を形成する工程(転写工
程)。該液晶層は、下記(4)を経た後、更に積層して
複数層より構成することもできる。 (4)液晶層に露光マスクを介して画像様に波長λ1
紫外線を照射し選択反射色を示す画素パターンを形成
し、これに更に波長λ2の紫外線を照射して層を硬化さ
せ、フルカラーのカラーフィルタとする工程(露光工
程)。
【0077】〔第2の態様〕 (1)カラーフィルタを構成する支持体上に、直接、液
晶性組成物を含有する塗布液をを塗布し、液晶層を形成
する工程。ここで、液晶層は、塗布液状に調製した液晶
性組成物をスピンコート法等の公知の塗布方法により塗
布形成することができる。また、前記液晶層と支持体と
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。 (2)前記第1の態様の工程(4)と同様の露光工程。
【0078】カラーフィルタとして機能する液晶層(シ
ート状の液晶組成物)の厚みとしては、1.5〜4μm
が好ましい。
【0079】本発明のカラーフィルタを製造する方法の
一例を、図1から図3により以下に説明する。図1〜3
は、本発明のカラーフィルタを製造する工程の一部を示
す概略図である。まず、本発明の液晶性組成物を適当な
溶媒に溶解し、塗布液状の液晶性組成物を調製する。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、クロロホルム、テトラヒドロフラン等が
挙げられる。
【0080】図1−(A)のように、支持体10(以
下、「仮支持体」ともいう)を準備し、支持体10上
に、例えばアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、塩ビニル
等を塗布形成してクッション層(熱可塑性樹脂層)12
を設け、更にポリビニルアルコール等よりなる配向膜1
4を積層する。この配向膜は、図1−(B)に示すよう
にしてラビング処理により形成される。このラビング処
理は、必ずしも必要ではないが、ラビング処理した方が
より配向性を向上させることができる。次に、図1−
(C)に示すように、前記配向膜14上に、塗布液状の
液晶性組成物を塗布、乾燥し、液晶層16を形成した
後、この液晶層16上にカバーフィルム18を設けて、
転写材料を作製する。以下、該転写材料を転写シート2
0と称する。
【0081】一方、図1−(D)に示すように、別の支
持体22を準備し、該支持体上に上記と同様にして配向
膜24を形成し、その表面にラビング処理を施す。以
下、これをカラーフィルタ用基板26と称する。
【0082】次いで、図2−(E)に示すように、転写
シート20のカバーフィルム18を剥がした後、該転写
シート20の液晶層16の表面と、カラーフィルタ用基
板26の配向膜24の表面とが接触するように重ね合わ
せ、図中の矢印方向に回転するロールを通してラミネー
トされる。その後、図2−(F)に示すように、転写シ
ート20の配向膜14とクッション層12との間で剥離
され、カラーフィルタ用基板上に、液晶層が配向膜14
と共に転写される。この場合、クッション層12は、必
ずしも仮支持体10と共に剥離されなくてもよい。
【0083】転写後、図3−(G)に示すように、配向
膜14の上方に、光の透過率の異なる領域を複数有する
露光マスク28が配置され、このマスク28を介して波
長λ 1の光を液晶層16にパターン状に照射される。液
晶層16には、光照射量によって螺旋ピッチが異なるよ
うに液晶性化合物、光反応性カイラル化合物等が含まれ
ており、螺旋ピッチが異なる構造が各パターン毎に、例
えば、緑色(G)を反射し、青色(B)及び赤色(R)
を透過させる領域、青色(B)を反射し、緑色(G)及
び赤色(R)を透過させる領域、赤色(R)を反射し、
緑色(G)及び青色(B)を透過させる領域が形成され
る。
【0084】次に、図3−(H)に示すように、液晶層
16に対して、更に波長λ2(λ1≠λ2或いはλ1
λ2)を照射して、パターンを固定化する。その後、シ
クロヘキサノン等の溶媒洗浄により、液晶層16上の不
要部分(例えば、クッション層、中間層等の残存部、未
露光部)を除去することにより、図3−(I)に示すよ
うに、BGRの反射領域を有するコレステリック液晶層
を形成できる。
【0085】図1〜3に示す方法は、ラミネート方式に
よるカラーフィルタの製造方法の一形態であるが、カラ
ーフィルタ用基板上に直接液晶層を塗布形成する塗布方
式による製造方法であってもよい。この場合、上記態様
に当てはめると、図1−(D)に示すカラーフィルタ用
基板26の配向膜24上にコレステリック液晶層を塗
布、乾燥した後、上記同様の図3−(G)〜(I)に示
す工程が順次実施される。
【0086】これらの工程及び使用する支持体などの材
料については、本発明者らが先に提出した特願平11−
342896号及び特願平11−343665号の各明
細書に詳細に記載されている。
【0087】[光学フィルム]本発明の光学フィルム
は、本発明の液晶性組成物を含有する層に、活性光線を
照射し、少なくとも前記一般式(1)または(2)で表
される化合物を重合させ、固定化してなる。前記液晶性
組成物は、光照射された際に、螺旋ピッチが大きく変化
するとともに、複屈折Δnが大きいという特徴を有す
る。従って、前記液晶性組成物を利用した本発明の光学
フィルムは、膜厚を薄く維持したまま、所望の光学特性
を示すことができる。
【0088】本発明の光学フィルムは、本発明の液晶性
組成物を含有する層に、活性光線を照射し、少なくとも
前記一般式(1)または(2)で表される化合物を重合
させ、固定化する工程(以下、「固定化工程」という場
合がある)により作製される。前記固定化工程において
行われる光照射によって、層中の前記光反応性カイラル
化合物が感応し、構造変化するとともに、これに誘発さ
れて前記液晶性化合物が所定の螺旋ピッチで配向する。
配向した液晶性化合物は、引き続き照射される光によっ
て重合硬化し、その配向に固定化される。
【0089】前記固定化工程において、前述したカラー
フィルタの作製方法と同様に光照射を2段階で行っても
よい。例えば、まず、光反応性カイラル化合物の光感応
波長域、特に光感応ピーク波長に近接する波長λ1の光
を照射して液晶性化合物を配向させ、次に、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
λ2の光を照射して、重合硬化させることもできる。2
段階の光照射を行う場合、λ1≠λ2であっても、λ1
λ2であってもよい。λ1=λ2の場合は、第1段階目と
第2段階目の照射量を変化させる。
【0090】光照射量を調整することにより、前記液晶
性化合物の配向を制御することができ、所望の光学特性
を示す光学フィルムを作製することができる。例えば、
液晶性化合物の捩じれ方向が対称性を有するSTN表示
素子と組み合わせることによって、光学補償フィルムと
して機能させることができる。また、反射偏光板等の用
途に供することができる。
【0091】本発明の光学フィルムは、前記固定化工程
を少なくとも一工程含んでなる態様の製造方法であれ
ば、特に制限はなく、適宜他の工程と組合せた製造方法
により作製できる。例えば、その他、選択する具体的な
製造態様に応じて、適宜、液晶性組成物を基板上に設け
て液晶層を形成する工程、液晶組成物との接触面に配向
処理を施す工程、密着・剥離により液晶組成物(液晶
層)を転写等する工程、などを含んで作製することもで
きる。これらのその他の工程については、前記カラーフ
ィルタの作製方法で説明した各工程と各々同様にして実
施することができる。
【0092】本発明の光学フィルムは、その厚みが1μ
m以上5μm以下であるのが好ましく、1.5μm以上
3μm以下であるのがより好ましい。
【0093】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれらの実施例になんら限定されるものではな
い。 (実施例1)ガラス基板上にポリイミド配向膜用塗布液
(日立化成デュポン社製、LX−1400)をスピンコ
ータにより塗布し、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、配向膜を形
成した。その後、配向膜の表面をラビング処理して配向
膜付きガラス基板を作製した。
【0094】下記の組成の液晶性組成物を含有する塗布
液を調製した。 液晶性化合物(下記構造で表される化合物(1)) 89質量部 光反応性カイラル化合物 11質量部 (下記構造で表される化合物(2)) 重合開始剤(下記構造で表される化合物(3)) 3質量部 クロロホルム 600質量部
【0095】
【化31】
【0096】調製した塗布液を前記ガラス基板上(配向
膜上)にスピンコータで塗布し、100℃のオーブンに
て2分間乾燥して、液晶層を形成した。その後、ガラス
基板をホットプレート上にて110℃の温度で3分間保
持して、前記液晶層を発色させた。次に、領域毎に光透
過率が相互に異なり(光透過0%、46%、92%)、
各領域が青色画素用、緑色画素用、および赤色画素用に
各々対応して配列されたフォトマスクと、365nmに
中心を有するバンドパスフィルタとを介して、超高圧水
銀灯にて露光を行った。照射エネルギーは赤色画素用の
領域に対しては100mJ/cm2であった。
【0097】次に、フォトマスクとバンドパスフィルタ
を取り除いて、同様の超高圧水銀灯にて、窒素ガスを吹
き付けながら全面露光(500mJ/cm2)を行っ
て、液晶性化合物を重合硬化させて固定化した。さら
に、フィルタ部の硬化を進めるために、220℃のオー
ブンで10分間焼成し、赤色画素、緑色画素、青色画素
パターンが形成されたカラーフィルタを得た。得られた
カラーフィルタの緑色画素の反射スペクトルのピークの
半値幅は110nmであり、カラーフィルタとして充分
であった。
【0098】(比較例1)実施例1において、化合物
(1) 89質量部を、下記構造で示される液晶性の化
合物(4) 93質量部に代え、且つ化合物(2) 1
1質量部を7質量部に代えて塗布液の調製を行った以外
は、実施例1と同様にして、カラーフィルタを作製し
た。得られたカラーフィルタの緑色画素の反射スペクト
ルのピークの半値幅は50nmであり、実施例1と比較
して半値幅が狭かった。従って、表示素子に用いた場合
は、実施例1のカラーフィルタのほうが明るい表示とな
ることが推察される。
【0099】
【化32】
【0100】(実施例2)厚さ80μmのTAC(トリ
アセチルセルロース)上に、鹸化度99.5%のポリビ
ニルアルコール(PVA)を含有する塗布液をバーコー
ト法により塗布して、110℃で3分間加熱し、PVA
膜を形成した。このPVA膜をラビング処理し、下記処
方にて調製した液晶性膜用塗布液をバーコーターにて加
温塗布し、120℃のオーブンにて3分間乾燥して、液
晶性膜を形成した。 液晶性膜用塗布液の組成 液晶性化合物(前記構造で示される化合物(1)) 50質量部 液晶性化合物(下記構造で示される化合物(5)) 50質量部 光反応性カイラル化合物 0.7質量部 (下記構造で示される化合物(6)) 開始剤(前記構造で示される化合物(3)) 3質量部 クロロフォルム 400質量部
【0101】
【化33】
【0102】液晶性膜が形成されたTACを、100℃
にて高圧水銀ランプを用いてUV照射し、液晶性膜中の
液晶性化合物を重合させ、膜を硬化させ、光学フィルム
を得た。膜の厚みは3.4μmであった。形成された膜
の偏光透過スペクトルプロファイルから、液晶性化合物
の配向が膜の厚さ方向に240度捩じれていることがわ
かった。得られた光学フィルムを、光学フィルムの膜と
逆捩じれの配向を有するSTNセルと、分子方向を直交
させて重ねて、2枚の吸収軸が直交した偏光板の間に挿
入した。目視で観察したところ、良好な黒表示を示すこ
とが確認された。この結果から、得られた光学フィルム
は、STN用光学補償フィルムとして作用することがわ
かった。
【0103】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
照射により光学特性が大きく変化するとともに、Δnの
大きい液晶性組成物を提供することができる。また本発
明によれば、反射率が高く、明るい表示が可能な反射型
カラーフィルタを提供することができる。また本発明に
よれば、薄型化が可能な光学フィルムを提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のカラーフィルタを製造する工程の一
部を示す概略図である。
【図2】 本発明のカラーフィルタを製造する工程の一
部を示す概略図である。
【図3】 本発明のカラーフィルタを製造する工程の一
部を示す概略図である。
【符号の説明】
10 支持体(仮支持体) 12 クッション層(熱可塑性樹脂層) 14,24 配向膜 16 液晶層(液晶性組成物を含有) 18 カバーフィルム 20 転写シート 22 基板 26 カラーフィルタ用基板 28 露光マスク
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 19/54 C09K 19/54 B G02B 5/20 101 G02B 5/20 101 5/30 5/30 G02F 1/13 500 G02F 1/13 500 1/1335 505 1/1335 505 Fターム(参考) 2H048 BA64 BB02 BB42 2H049 BA06 BA42 BC05 2H091 FA02Y FA11Y FA14Z FB04 FB12 FC12 GA06 HA10 LA11 LA15 4H027 BD07 BD12 BE04 BE05 CB03 CB05 CE03 CE05 CF03 CF05 CH05 DC03 DG04 DH01 DK03 DK05

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)または(2)で表され
    る化合物の少なくとも1種類と、光反応によって構造変
    化が生じるカイラル化合物の少なくとも1種類とを含有
    する液晶性組成物。 【化1】 (式中、R1、R2、R3およびR4は各々、下記の1価基
    の群1から選ばれるいずれかの1価基を表し、L1およ
    びL2は各々、単結合または下記の2価基の群2から選
    ばれるいずれかの2価基を表し、Ar1、Ar3、Ar4
    およびAr6は各々、下記の2価基の群3から選ばれる
    いずれかの2価基を表し、Ar2およびAr5は各々、下
    記の2価基の群4から選ばれるいずれかの2価基を表
    し、下記の2価基の群3および群4中の炭素環は各々、
    フッ素原子、塩素原子、臭素原子、−CF 3、−OC
    3、−OCHF2、−CH3および−COCH3から選ば
    れる少なくとも1つで置換されていてもよい。n1、n
    2、n3およびn4は各々、0または1を表し、nは2
    〜15のいずれかの整数を表す。) 1価基の群1 【化2】 2価基の群2 【化3】 2価基の群3 【化4】 2価基の群4 【化5】
  2. 【請求項2】 一般式(1)または(2)で表される化
    合物の含有量が、10質量%以上98質量%以下である
    請求項1に記載の液晶性組成物。
  3. 【請求項3】 カイラル化合物の含有量が2質量%以上
    20質量%以下である請求項1に記載の液晶性組成物。
  4. 【請求項4】 カイラル化合物が重合性化合物である請
    求項1から3までのいずれか1項に記載の液晶性組成
    物。
  5. 【請求項5】 請求項1から4までのいずれか1項に記
    載の液晶性組成物を含有する層に、照射量が相互に異な
    る活性光線を照射し、選択反射が相互に異なる有色領域
    を形成してなるカラーフィルタ。
  6. 【請求項6】 下記一般式(1)または(2)で表され
    る化合物が相互に異なる螺旋ピッチに配向して固定され
    た赤色層、緑色層および青色層を有し、各層が前記螺旋
    ピッチに起因する円偏光反射によって発色してなるカラ
    ーフィルタ。 【化6】 (式中、R1、R2、R3およびR4は各々、下記の1価基
    の群1から選ばれるいずれかの1価基を表し、L1およ
    びL2は各々、単結合または下記の2価基の群2から選
    ばれるいずれかの2価基を表し、Ar1、Ar3、Ar4
    およびAr6は各々、下記の2価基の群3から選ばれる
    いずれかの2価基を表し、Ar2およびAr5は各々、下
    記の2価基の群4から選ばれるいずれかの2価基を表
    し、下記の2価基の群3および群4中の炭素環は各々、
    フッ素原子、塩素原子、臭素原子、−CF 3、−OC
    3、−OCHF2、−CH3および−COCH3から選ば
    れる少なくとも1つで置換されていてもよい。n1、n
    2、n3およびn4は各々、0または1を表し、nは2
    〜15のいずれかの整数を表す。) 1価基の群1 【化7】 2価基の群2 【化8】 2価基の群3 【化9】 2価基の群4 【化10】
  7. 【請求項7】 緑色層の反射スペクトルの半値幅が70
    nm以上130nm以下である請求項6に記載のカラー
    フィルタ。
  8. 【請求項8】 請求項1から4までのいずれか1項に記
    載の液晶性組成物を含有する層に、活性光線を照射し、
    少なくとも前記一般式(1)または(2)で表される化
    合物を重合させ、固定化してなる光学フィルム。
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