JP2003066214A - コレステリック液晶カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

コレステリック液晶カラーフィルタの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範な選択反射色を示し色純度に優れたカラ
ーフィルタを材料ロスが少なく高効率に形成し得ると共
に、コンタクトホール等の開口部を低コストに形成し得
るコレステリック液晶カラーフィルタの製造方法を提供
する。 【解決手段】 液晶性化合物と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
晶層を形成しパターン化した後、前記重合開始剤の感光
する波長光を、少なくともコンタクトホール及び／又は
電極取出し部に相当する位置に遮光部を有するフォトマ
スクを介して照射して該照射部を重合し、かつ現像して
前記位置に開口部を形成することを特徴とするコレステ
リック液晶カラーフィルタの製造方法である。

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
ィルタの製造方法に関し、詳しくは、液晶組成物への光
照射により得られ、色再現性、表示画像品質の高いコレ
ステリック液晶カラーフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、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
させてなる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。そして、着色画素（及びブラ
ックマトリクス）を形成した後に、ＴＦＴ素子と表示画
素とを接続するためのコンタクトホールや、配線される
電極取出し部のための開口部は、別途レジストを形成し
ドライエッチングする等して形成されていた。
【０００３】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。しかも、着色画素等を形成した後、さらに
コンタクトホール等の開口部の形成のために、レジスト
を形成しドライエッチングする工程が必要であったため
に、製造コストが高く、安価なカラーフィルタの製造が
困難な状況にあった。
【０００４】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、光反応型のキラル化合物（キラル剤）を用いた
製造方法が特に有用である。光反応型のキラル剤を含む
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（照射量）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。ところが、着色画素及びブラック
マトリクス（以下、「カラーフィルタ層」ということが
ある。）が基板全面に形成されるので、上述のように、
画素ごとのコンタクトホールの形成や電極取出し部の形
成は容易ではない。これに関連する技術として、本出願
人等は、既にコンタクトホールを形成する方法を提案し
ているが（特願２００１−０７０５６８号）、低コスト
化を達成し得るまでには至っていない。
【０００５】一方、コレステリック液晶組成物を含む膜
(層)（例えばカラーフィルタ層）を塗布形成する場合、
特に低分子液晶では、基板側で液晶分子が（基板と）水
平になるように配向処理を施しても、カラーフィルタ形
成層の片側が空気界面にあるので空気界面側で液晶分子
が垂直に立ち、層の厚み方向に向かって液晶分子の傾斜
角度（プレチルト角度）が連続的に変化する状態が生じ
る。このため通常は、層の両側を配向膜で挟みこむ必要
があるが、コレステリック液晶組成物を重合して光学膜
として利用する場合には、軽量化や薄型化のために重合
後少なくとも片側の配向膜を剥がす必要があり、配向膜
の設置、除去といった工程の増大や廃材の増大を伴うと
いう問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上より、カラーフィ
ルタの製造における、材料ロスの低減、簡便化、透過率
及び色純度の向上を図りながら、更にコンタクトホール
や開口部を低コストに形成することができ、しかも簡易
かつ良好に配向処理を施し得る方法は、未だ提供されて
いないのが現状である。したがって、本発明は、簡易か
つ良好な配向処理が可能で、広範な選択反射色を示し色
純度に優れたカラーフィルタを材料ロスが少なく高効率
に形成できると同時に、画素に設けられるコンタクトホ
ールや電極取出し用の開口部を簡便かつ低コストに形成
することのできるコレステリック液晶カラーフィルタの
製造方法を提供することを目的とし、該目的を達成する
ことを課題とする。
【０００７】
【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。即ち、 ＜１＞ 液晶性化合物と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、パターン化して画素を形成した後、前記重合開
始剤の感光する波長光を、少なくともコンタクトホール
及び／又は電極取出し部に相当する位置に遮光部を有す
るフォトマスクを介して照射して該照射部を重合し、か
つ現像して前記位置に開口部を形成することを特徴とす
るコレステリック液晶カラーフィルタの製造方法であ
る。
【０００８】＜２＞ キラル剤が光反応型キラル剤であ
って、該光反応型キラル剤の感光する波長光を照射して
パターン化する前記＜１＞に記載のコレステリック液晶
カラーフィルタの製造方法である。 ＜３＞ コレステリック液晶組成物が空気界面配向剤を
含有する前記＜１＞又は＜２＞に記載のコレステリック
液晶カラーフィルタの製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明のコレステリック液晶カラ
ーフィルタの製造方法においては、画素形成された液晶
層（カラーフィルタ層）を固定化するに際し、少なくと
もコンタクトホール及び／又は電極取出し部に相当する
位置に遮光部を有するフォトマスクを介して所定の波長
光を照射することを特徴とする。以下、本発明のコレス
テリック液晶カラーフィルタの製造方法について詳細に
説明する。
【００１０】本発明のコレステリック液晶カラーフィル
タの製造方法は、コレステリック液晶組成物からなる液
晶層を形成し、パターン化（画素化）して着色画素を形
成した（以下、この操作を「画素化工程」ということが
ある。）後、前記重合開始剤の感光する波長光（波長λ
b）を、少なくともコンタクトホール及び／又は電極取
出し部に相当する位置に遮光部を有するフォトマスクを
介して照射して該照射部を重合し（以下、この操作を
「固定化工程」ということがある。）、かつ現像して前
記位置に開口部を形成する（以下、この操作を「現像工
程」ということがある。）。
【００１１】〈画素化工程〉画素化工程では、所望の基
板等の上にコレステリック液晶組成物からなる液晶層を
形成し、パターン化して画素（着色画素）を形成する。
コレステリック液晶組成物の詳細については後述する。
前記パターン化する方法としては、後述するキラル剤の
特性や組成などによって適宜公知の方法が適用できる
が、本発明においては、コレステリック液晶組成物がキ
ラル剤として光反応型キラル剤を含み（以下、この組成
物を「光反応型コレステリック液晶組成物」ということ
がある。）、該光反応型キラル剤の感光する波長光（波
長λa）を照射してパターン化する態様が好ましい。
【００１２】例えば、液晶組成物を光反応型コレステリ
ック液晶組成物とした場合、波長λ aの光がコレステリ
ック液晶組成物に照射されると、その照度に応じて光反
応型キラル剤が感光してトランス−シス異性化して、液
晶性化合物の螺旋構造（螺旋ピッチ）を変化させ、所望
の選択反射を示す状態、即ち所望の色相（選択反射色）
を示す。この時、所望の領域ごとに照射強度を変えるこ
とにより所望の色相を呈する。この状態で、波長λ
b（≠λa；重合開始剤の感光する波長）の光を照射して
重合硬化する（固定化工程）ことで、選択反射像を得る
ことができる。
【００１３】ここで、波長λaの光の照射は、コレステ
リック液晶組成物（以下、これを「コレステリック液晶
相」ともいう。）の任意の領域に行えばよく、コレステ
リック液晶相の全面に行ってもよいし、着色する所望の
対象領域を含む部分のみに行ってもよいし、画像様に行
ってもよく、製造上の制約がなく工程の簡易化が図れる
観点からは、照射領域に制限のない態様で行うことが好
ましい。波長λaの光照射を、対応する画素領域ごとに
透過光量が異なるように作製されたフォトマスクを用い
れば一回の照射で複数色の画素を形成できる。
【００１４】前記波長λaの光の波長としては、光反応
型キラル剤の感光波長域、特に感光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、波長λaの光の照射量、照
度（照射強度）には特に制限はなく、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。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、光量可変機能を備えることが好ましい。
【００１５】λaの光を照射する場合に用いられるフォ
トマスクとしては、パターン状に開口が設けられている
もの、パターン状に光透過率が決まっているものなど、
公知のものの中から適宜選択できる。
【００１６】また、後述のように、固定化工程におい
て、波長λaの光の照射後、更に波長λbの光を照射して
液晶分子の配向を固定化することにより選択反射波長を
不変に保持できる。したがって、コレステリック液晶組
成物では、コレステリック液晶相を所望の選択反射を示
す状態とする色相調整（選択反射による発色）及びパタ
ーン化と、コレステリック液晶相の重合硬化による選択
反射波長の固定化とのいずれをも光の照射によって行う
ことができる。本工程の採用により、材料ロスが少なく
高効率に、かつ簡便に、しかも色純度に優れた高品質な
カラーフィルタを製造することができる。
【００１７】〈固定化工程〉固定化工程では、重合開始
剤の感光する波長光（波長λb）を、少なくともコンタ
クトホール及び／又は電極取出し部に相当する位置に遮
光部を有するフォトマスク（遮光用マスク）を介して照
射して該照射部を重合して硬化（固定化）する。波長λ
bの光の照射は、各画素のコンタクトホールや配線の電
極取出し部を形成しようとする位置が照射されないよう
に行われればよく、画素領域において必ずしもλbの光
を画像様に照射する必要はない。例えば、予めコンタク
トホール及び／又は電極取出し部となる位置が照射され
ないように遮光部が設けられたフォトマスク（遮光用マ
スク）を通して全面照射することによって、該遮光部を
除く領域において、画像化された状態で重合硬化され最
終パターンが形成される。
【００１８】前記遮光用マスクは、所望の形状等に応じ
て、市販品や適宜作成したもの等から選択することがで
きる。前記波長λbの光の波長としては、重合開始剤の
感光波長域、特に感光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、波長λbの光の照射量、照度（照射強度）に
は特に制限はなく、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。前記波長λbの光の照
射に用いる光源としては、前記波長λaの光の照射に用
いるものと同様の光源が挙げられる。また、光量可変機
能を備えることが好ましい。
【００１９】〈現像工程〉現像工程では、最終的に現像
処理を施して、コンタクトホール及び／又は電極取出し
部に相当する位置に開口部を形成する。前記固定化工程
において、コンタクトホール及び／又は電極取出し部用
の開口部等を形成しようとする位置は未照射であり、溶
剤に溶解可能な状態にあるため、溶剤で溶解現像するこ
とにより開口部を容易に形成することができる。前記溶
剤としては、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、
シクロヘキサノン、クロロホルム、ｎ−メチルピロリド
ン等、及びこれらの混合物等が挙げられる。
【００２０】したがって、画素形成する過程を通じてコ
ンタクトホールや電極取出し部をも形成できるので、画
素（及びブラックマトリクス）形成後に各画素に設けら
れるコンタクトホールや配線のための電極取出し部を形
成するために、別途レジストを形成しドライエッチング
等する必要もない。
【００２１】〈コレステリック液晶組成物〉次に、本発
明に用いるコレステリック液晶組成物について詳述す
る。前記コレステリック液晶性化合物は、液晶性化合物
とキラル剤と重合開始剤とを少なくとも含んでなり、更
に必要に応じて、重合性モノマー、空気界面配向剤や、
バインダ樹脂、溶媒、重合禁止剤、増粘剤、色素、顔
料、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。前記コレステリック液晶組成物の中でも、光反
応性キラル剤を含有してなる態様（光反応型コレステリ
ック液晶組成物）が好ましく、空気界面配向剤を含有し
てなる態様が好ましい。また、重合性モノマーを併用す
る態様も好ましい。
【００２２】（液晶性化合物）前記液晶性化合物として
は、ネマチック液晶化合物が好適に挙げられ、適宜選択
することができる。中でも、重合性基を少なくとも１つ
有するネマチック液晶化合物が好ましく、更には棒状化
合物が特に好ましい。
【００２３】前記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、重合性液晶化合物の中から適宜
選択することができる。ネマチック液晶化合物に（光反
応型）キラル剤を併用することによって、コレステリッ
ク液晶組成物（コレステリック液晶相）とすることがで
きる。また、前記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ることができ
る。また、液晶状態を固相にして固定化する場合には、
冷却、重合等の手段を用いることができる。即ち、液晶
性化合物は重合性基を有し、かつその反応性が極めて高
いため、配向状態で効率よく重合させると強靭な膜を形
成することができる。
【００２４】前記ネマチック液晶化合物の中でも、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）が同一分子内に導入され
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。
【００２５】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。
【００２６】
【化１】
【００２７】
【化２】
【００２８】
【化３】
【００２９】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、芳香環の側鎖連結基
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。
【００３０】
【化４】
【００３１】上記のうち、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化合物
が好ましい。
【００３２】前記液晶性化合物は、一種単独で用いても
よいし二種以上を併用してもよい。また、重合性基を有
する液晶性化合物と共に、重合性基を有しない液晶性化
合物を併用してもよい。前記液晶性化合物の含有量とし
ては、コレステリック液晶組成物の全固形分（質量）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。
【００３３】（キラル剤）前記キラル剤としては、コレ
ステリック液晶組成物に誘起する螺旋ピッチを変化させ
うる化合物であり、目的等に応じて、光による捻れ性の
大きいキラル剤や、捻れ性の温度依存が大きく光反応し
ないキラル剤など、公知のものの中から適宜選択でき
る。中でも特に、光照射（紫外線〜可視光線〜赤外線）
によって螺旋ピッチを変化させうる光反応型キラル剤が
好ましく、該化合物は、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。本発明においては、光反応型キ
ラル剤と、捻れ性の温度依存が大きく光反応しないキラ
ル剤などとを併用することもできる。
【００３４】前記光反応型キラル剤は、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、光反応型キラル剤は、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。
【００３５】更に、ネマチック液晶化合物への溶解性の
高いものが好ましく、その溶解度パラメータＳＰ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、キラル剤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、形成された光学膜（選択反射
膜）の耐熱性をより向上させることができる。
【００３６】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。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。
【００３７】
【化５】
【００３８】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。
【００３９】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）。
【００４０】
【化６】
【００４１】また、キラル部位と光異性化部を併せ持つ
光反応性キラル剤としては、下記化合物を一例として挙
げることができる。
【００４２】
【化７】
【００４３】また、下記一般式（Ｉ）又は（II）で表さ
れる光反応型キラル剤も好適に挙げられる。
【００４４】
【化８】
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】
【化９】
【００４８】コレステリック液晶組成物中における、前
記（光反応型）キラル剤の含有量としては、特に制限は
なく適宜選択できるが、２〜３０質量％程度が好まし
い。
【００４９】（重合開始剤）前記重合開始剤は、不飽和
結合に基づく重合反応を促進し、液晶組成物を重合硬化
して固定化すると共に、固定化後の液晶組成物の強度を
より向上させる。重合開始剤としては、光反応性、熱反
応性等の公知の化合物から適宜選択でき、中でも、光照
射によって反応を促進し得る光重合開始剤が好適であ
る。例えばコレステリック液晶組成物などの重合硬化反
応を迅速に行うことができ、大きい固有複屈折（Δｎ）
や、色純度の高い選択反射色を安定的に得ることができ
る。
【００５０】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。
【００５１】前記重合開始剤の添加量としては、液晶組
成物の固形分（質量）の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、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、例えば光
重合開始剤の場合に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。
【００５２】（空気界面配向剤）空気界面配向剤とは、
排除体積効果を有する界面活性剤である。ここで、排除
体積効果を有するとは、液晶（分子）の空気界面側の配
向制御、即ち、例えば塗布により液晶組成物を含む層を
形成した際の、該層表面の空気界面での液晶の空間的な
配向状態を立体的に制御することをいう。具体的には、
空気界面側の液晶分子のプレチルト角を制御することを
いう。
【００５３】好ましい空気界面配向剤の分子構造的な要
件としては、フレキシブルな疎水性部位と環状ユニット
を１つ以上備えた分子的にみて剛性を有するユニット
（以下、剛直部位という。）とを有することである。な
お、用いる液晶性化合物の種類によって、フレキシブル
な疎水性部位をパーフルオロ鎖とすることもでき、長い
アルキル鎖とすることもできる。疎水性部位がフレキシ
ブルであることにより、効果的に疎水性部位を空気側に
配置することができる。また、空気界面配向剤は、分子
数が数百程度の短分子であってもよく、それらが連結し
たポリマーやオリゴマーであってもよい。また、目的に
よって重合性の官能基を付与することも可能である。
【００５４】このような空気界面配向剤を含有する場合
には、空気界面配向剤のフレキシブルな疎水的部位が空
気界面方向に存在し、かつ剛直部位が液晶分子方向に存
在し、更に、剛直部位が平面的でそれが空気界面と平行
に配列していることにより、液晶分子を空気界面に平行
に配列させることが可能となる。一方、剛直部位が空気
界面と垂直に配列していれば、液晶分子を空気界面に垂
直に配列させることが可能となる。具体的には、ノニオ
ン系の界面活性剤が好ましく、例えば下記化合物が好適
に挙げられる。
【００５５】
【化１０】
【００５６】
【化１１】
【００５７】前記空気界面配向剤の添加量としては、コ
レステリック液晶組成物を含む層の空気界面側の表面を
一分子ほど覆う程度が好ましく、コレステリック液晶組
成物の全固形分（質量）に対して、０．０５〜５質量％
が好ましく、０．１〜１．０質量％がより好ましい。前
記添加量が、０．０５質量％未満であると、その効果を
発揮し得ないことがあり、５質量％を越えると、空気界
面配向剤自体が会合を起こして液晶と相分離を起こすこ
とがある。なお、空気界面配向剤を含有することにより
表面張力の低下が図られるが、さらに表面張力を低下さ
せ、塗布性の向上を図る目的で、前記空気界面配向剤以
外の界面活性剤を併用することもできる。
【００５８】また、前記界面活性剤は、例えば、塗布液
状のコレステリック液晶組成物を塗布し層形成する場合
など、層表面の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。
【００５９】（重合性モノマー）コレステリック液晶組
成物には、重合性モノマーを併用してもよい。重合性モ
ノマーを併用すると、パターニング（即ち、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；画素化）した後、その螺旋構造（選択反射性）を固
定化し、固定化後の液晶層（液晶組成物）の強度をより
向上させることができる。但し、前記ネマチック液晶化
合物が同一分子内に不飽和結合を有する場合には、必ず
しも添加する必要はない。
【００６０】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。
【００６１】
【化１２】
【００６２】前記重合性モノマーの添加量としては、コ
レステリック液晶組成物の全固形分（質量）の０．５〜
５０質量％が好ましい。該添加量が、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。
【００６３】−他の成分− 更に、他の成分として、バインダー樹脂、重合禁止剤、
溶媒、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層の強度に影響する
ので、ネマチック液晶化合物との相溶性に優れるものが
好ましい。
【００６４】また、これらの成分が硬化されたカラーフ
ィルタ層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、ネマチ
ック液晶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
ともないのである。また、バインダー樹脂及び界面活性
剤を除く前記他の成分の含有量は、コレステリック液晶
組成物の全固形分（質量）の１０質量％以下が好まし
い。該含有量が１０質量％を超えると、光学膜（選択反
射膜）の強度を低下させることがある。
【００６５】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、特公昭５４−３４３２７号、
特公昭５８−１２５７７号、特公昭５４−２５９５７
号、特開昭５９−５３８３６号、特開昭５９−７１０４
８号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。また、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、特にアルキル基
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が好適である。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。
【００６６】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。プラスチック基板上に液
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。
【００６７】コレステリック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、ネマチック液晶化合物の配向が不十
分となることがある。
【００６８】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。
【００６９】コレステリック液晶組成物は、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。
【００７０】以下、本発明のコレステリック液晶カラー
フィルタの製造方法の一例として、光反応型コレステリ
ック液晶組成物を用いた態様を示す。尚、選択する製造
態様に応じて、適宜、コレステリック液晶組成物との接
触面に配向処理を施す工程（配向処理工程）、液晶層を
有する転写材料との密着（ラミネート）・剥離により液
晶層を転写する工程（転写工程）、コレステリック液晶
組成物を塗布等して液晶層を形成する工程（塗布工程）
などを有していてもよい。例えば、下記態様ａ又はｂの
製造方法であってもよく、これら２態様によってより好
適に作製することができる。
【００７１】−態様ａ− （工程１）仮支持体上に塗布液状のコレステリック液晶
組成物を設け、コレステリック液晶層を少なくとも有し
てなる転写材料を形成する工程：前記塗布液状のコレス
テリック液晶組成物は、各成分を適当な溶媒に溶解、分
散して調製でき、該溶媒としては、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を施すこと〔配向処理
工程〕も好ましい。 （工程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：前記基板としては、光透過性の基材のほ
か、基材上に受像層を有する受像材料を用いてもよい。
後述の態様ｂのように液晶層を塗布形成してもよいが、
材料ロス及びコストの点で転写による方法が好ましい。 （工程３）着色画素を画像様に形成する画素化工程：基
板から転写材料を剥離して基板上にコレステリック液晶
層を形成し、透過光量の異なる領域を複数有するフォト
マスクを介して波長λaの光を照射してパターン化し、
着色画素を形成する。該液晶層は、下記工程４及び５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。 （工程４）波長λbの光で重合する固定化工程：液晶層
の、画素中のコンタクトホールを形成しようとする位
置、並びに電極取出し部用の開口部を形成しようとする
位置をフォトマスクにより遮光した状態で照射し、該遮
光部以外を重合硬化する。 （工程５）溶剤処理する現像工程：溶剤に溶解させて前
記遮光部分を溶解除去し、コンタクトホール及び電極取
出し部となる開口部を形成する。尚、上記工程１〜３及
び使用する転写材料、基材等の材料については、本発明
者等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。
【００７２】−態様ｂ− （工程１）カラーフィルタを構成する基材（支持体）上
に直接コレステリック液晶組成物を設けてコレステリッ
ク液晶層を形成する工程：前記液晶層は、上記同様に塗
布液状のコレステリック液晶組成物を調製した後、これ
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。また、前記コレ
ステリック液晶層と基材との間には、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を施すこと〔配向処理工程〕も好
ましい。 （工程２）前記態様ａの工程３ないし工程５と同様の工
程。
【００７３】以下、さらに図１〜３を参照して具体的に
説明する。図１は、コレステリック液晶層を形成するま
での工程を示す概略図を、図２は、ＲＧＢよりなる選択
反射膜（カラーフィルタ層）を形成しているところを説
明するための概略図を、図３は、コンタクトホールを有
する選択反射膜（カラーフィルタ）を形成しているとこ
ろを説明するための概略図を示す。
【００７４】まず、少なくとも液晶性化合物、キラル剤
及び重合開始剤を適当な溶媒に溶解し、塗布液状のコレ
ステリック液晶組成物を調製する。図１−(Ａ)のよう
に、仮支持体１０を準備し、該仮支持体１０の表面に、
例えばアクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタン等を
塗布形成してクッション層（熱可塑性樹脂層）１２を設
ける。該層上には、更に下記同様に配向膜を積層しても
よく、この配向膜には、配向性を向上の目的で、必要に
応じてラビング処理が施される（配向処理工程）。次
に、図１−(Ｂ)に示すように、前記クッション層１２上
に、塗布液状のコレステリック液晶組成物を塗布、乾燥
し、最終的にスメクチック相状態、微結晶状態若しくは
ガラス状態（非液晶状態）のコレステリック液晶層１６
を形成した後、このコレステリック液晶層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２０と称する。
【００７５】一方、図１−(Ｃ)に示すように、別の基板
２２を準備し、該基板２２上にポリビニルアルコール等
よりなる配向膜２４を形成し、その表面にラビング処理
を施す（配向処理工程）。以下、これをカラーフィルタ
用基板２６と称する。続いて、転写シート２０のカバー
フィルム１８を剥がした後、図１−(Ｄ)に示すように、
該転写シート２０のコレステリック液晶層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する。その後、図１−(Ｅ)に
示すように、転写シート２０のコレステリック液晶層１
６とクッション層１２との間で剥離すると、カラーフィ
ルタ用基板２６上に、コレステリック液晶層１６が転写
される（転写工程；図２−(Ｆ)）。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。
【００７６】続いて、図２−(Ｇ)のように、形成される
仕切壁の平面形状に相当する領域が開口された仕切壁形
成用マスク３０を配置し、重合開始剤の感光する波長領
域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
に較べて短波側とする。したがって、マスク３０を介し
て紫外線光を露光することで、液晶層１６の仕切壁に相
当する領域のみが重合して固定され、図２−(Ｈ)のよう
に、仕切壁１７が形成される。仕切壁形成時の光の照度
（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。ここで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。尚、上記のように画素形成前に仕切壁を形成して
もよいし、画素形成の後に仕切壁を形成してもよい。
【００７７】上記転写後は、コレステリック液晶層１６
は非液晶状態で保持され、該コレステリック液晶層１６
上には、図２−(Ｈ)に示すように、光の透過率の異なる
領域を複数有する露光マスク２８が密着して配置され、
マスク２８を通して第一の光（波長λa）をコレステリ
ック液晶層１６にパターン状に照射する。このように照
射しながら又は照射後、光照射量に応じて異性化した光
反応型キラル剤に対応して選択反射波長を示す液晶状態
を形成し得る温度に加熱する（画素化工程）。コレステ
リック液晶層１６には、光照射量によって螺旋ピッチが
異なる画素領域が、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
させる領域を形成するように形成される。
【００７８】続いて、図３−(Ｉ−ａ)に示すように、コ
レステリック液晶層１６に対して、上記工程（Ｈ）にお
ける光照射と異なる波長（波長λ2）の紫外線光を、コ
ンタクトホール及び電極取出し部に相当する位置に遮光
部を有する遮光用マスク３１を介して照射し、各色の選
択反射を示す画素領域を固定化する。その後、メチルエ
チルケトン、２−ブタノン、クロロホルム等の溶剤を用
いて現像処理することにより、コレステリック液晶層１
６上の不要部分（例えば、クッション層、中間層等の残
存部等）を除去すると同時に、前記遮光部で遮光されて
未照射の液晶層の領域も溶剤に溶解して除去され、コン
タクトホール及び電極取出し部用の開口部が形成され
る。図３−(Ｉ−ｂ)は、図３−(Ｉ−ａ)の一部を拡大し
た図である。図３−(Ｉ−ｂ)のように、紫外線光（波長
λ2）の照射部は固定化されて残り、遮光された未照射
部では液晶層１６は除去され、コンタクトホール等の開
口部３４が形成される。尚、図３−(Ｉ−ｂ)中の配向膜
２４及び光吸収層２５は、予め開口され連通した状態に
ある。
【００７９】以上より、図３−（Ｊ）に示すように、Ｂ
ＧＲの反射領域、仕切壁、並びにコンタクトホール及び
電極取出し部用の開口部を有して構成されたコレステリ
ック液晶層（選択反射膜）を形成できる。
【００８０】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−（Ｃ）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組成物を
塗布、乾燥して、非液晶状態のコレステリック液晶層
（図２−(Ｆ)）を形成した後、上記同様の図２−(Ｇ)〜
図３−(Ｊ)に示す工程が順次実施される。これらの工程
及び使用する転写材料、支持体等の材料については、本
発明者等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。
【００８１】上記の通り、レジストを形成しドライエッ
チングする等の工程を設けることなく、材料ロスの低
減、工程の簡便化、着色画素の透過率及び色純度の向上
を図ると同時に、更にコンタクトホールや電極取出し用
の開口部を低コストに形成することができ、しかもコレ
ステリック液晶組成物における配向処理をも簡易かつ良
好に施し得るので、色純度が良好で高品質のカラーフィ
ルタを低コストに得ることができる。
【００８２】
【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限定されるものではない。 （実施例１） （１）カラーフィルタ用基板の準備 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、カラ
ーフィルタ用基板として、配向膜付ガラス基板を得た
（図１−(Ｃ)参照）。 （２）感光性樹脂層の形成 下記処方にて調製した感光性樹脂層用塗布液を、上記よ
り得たカラーフィルタ用基板の配向膜上に直接スピンコ
ーターにて塗布し、１００℃のオーブンにて２分間乾燥
して、感光性樹脂層（コレステリック液晶層）を形成し
た（図２−(Ｆ)参照）。
【００８３】
【化１３】
【００８４】（３）仕切壁の形成 窒素雰囲気下、このカラーフィルタ用基板に対して、感
光性樹脂層（コレステリック液晶層）が等方性の液晶状
態になる温度まで加熱しながら、超高圧水銀灯（照射エ
ネルギー５００ｍＪ／ｃｍ2）を用いて、仕切壁を形成
しようとする位置のみに紫外線を照射し、可視光に対し
て透明性の仕切壁（壁幅１０μｍ）を形成した（図２−
(Ｇ)〜(Ｈ)参照）。尚、紫外線照射時の迷光による画素
となる領域の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かつ重合開始剤の
感光感度ピーク波長に近い波長の光で露光することが好
ましい。
【００８５】（４）画素化工程 続いて、このフィルター基板の液晶層面に対し、室温
下、透過光量が３段階（０％、２０％、９２％）に異な
る領域を有し、各領域が赤色(Ｒ)画素用、緑色(Ｇ)画素
用、青色(Ｂ)画素用に対応して配列されたフォトマスク
（図２−(Ｈ)参照）と、波長３６５ｎｍに透過の中心波
長を有する干渉フィルターとを介して、超高圧水銀灯
（３００ｍＪ／ｃｍ2）を用いて露光を行った。そし
て、フォトマスクを取り除き、温度１２０℃のホットプ
レート上で３分間保持して、感光性樹脂層を発色させ
た。
【００８６】（５）固定化工程 続いて、更に温度１００℃のホットプレート上で１分間
保持しながら、コンタクトホール及び電極引き出し部用
の開口部を形成しようとする位置に遮光部が設けられ
た、波長３１０ｎｍに透過の中心波長を有する干渉フィ
ルターを介して、上記同様の超高圧水銀灯を用いて、露
光（照射エネルギー５００ｍＪ／ｃｍ2）を行い、画素
部の重合硬化を行った（図３−(Ｉ−ａ)参照）。この操
作は、窒素雰囲気下で行うことでより低照度の照射エネ
ルギーで重合硬化することができる。
【００８７】（６）現像工程 続いて、遮光による未照射部、及びコレステリック液晶
層１６上の不要部分を除去するために、メチルエチルケ
トンを用いて現像処理を施した。すると、未照射部の感
光性樹脂層は溶解除去され、所望の位置にコンタクトホ
ールなどの開口部を形成することができた（図３−(Ｉ
−ｂ)参照）。その後、各画素に相当する領域の硬化度
を向上するために、２００℃のオーブン内で１０分間焼
成し、赤色画素、緑色画素、青色画素よりなるカラーフ
ィルタ層を有する、本発明に係るコレステリック液晶カ
ラーフィルタを得た（図３−(Ｊ)参照）。
【００８８】上記のように、コンタクトホール等の開口
部形成のために、別途レジスト形成及びドライエッチン
グを行う工程を設けることなく、材料ロスを抑えつつ簡
便に、しかも低コストに色純度に優れたコレステリック
液晶カラーフィルタ製造することができた。尚、このコ
レステリック液晶カラーフィルタを、光学顕微鏡を用い
て観察したところ隣接する画素間の混色はなかった。
【００８９】
【発明の効果】本発明によれば、簡易かつ良好な配向処
理が可能で、広範な選択反射色を示し色純度に優れたカ
ラーフィルタを材料ロスが少なく高効率に形成できると
同時に、画素に設けられるコンタクトホールや電極取出
し用の開口部を簡便かつ低コストに形成することのでき
るコレステリック液晶カラーフィルタの製造方法を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 コレステリック液晶層を形成するまでの工程
を示す概略図である。
【図２】 ＲＧＢよりなる選択反射膜（カラーフィルタ
層）を形成しているところを説明するための概略図であ
る。
【図３】 本発明のコレステリック液晶カラーフィルタ
の製造方法において、コンタクトホールを有する選択反
射膜（カラーフィルタ）を形成しているところを説明す
るための概略図である。
【符号の説明】
１０ …仮支持体 １２ …クッション層（熱可塑性樹脂層） １６ …コレステリック液晶層 １７ …仕切壁 ２０ …転写シート ２２ …基板（支持体） ２４ …配向膜 ２５ …光吸収層 ２６ …カラーフィルタ用基板 ２８ …フォトマスク ３０ …仕切壁形成用マスク ３１ …遮光用マスク ３２ …ＴＦＴ素子 ３３ …金属配線 ３４ …コンタクトホール、開口部
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） Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５ ２Ｈ０９６ Ｇ０３Ｆ 7/004 ５０１ Ｇ０３Ｆ 7/004 ５０１ 7/027 7/027 7/028 7/028 7/30 7/30 7/38 ５０１ 7/38 ５０１ Ｆターム(参考） 2H025 AB13 AC01 AD01 BC31 CA01 CA28 CC20 FA01 FA03 FA15 2H048 BA43 BA45 BA48 BB02 BB42 2H049 BA02 BA18 BA42 BA43 BB02 BC22 2H088 EA49 GA03 GA17 HA12 MA20 2H091 FA02X FA02Y FA02Z FA35Y FB02 LA12 LA15 2H096 AA28 BA05 BA20 DA10 EA02 GA02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液晶性化合物と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、パターン化して画素を形成した後、前記
    重合開始剤の感光する波長光を、少なくともコンタクト
    ホール及び／又は電極取出し部に相当する位置に遮光部
    を有するフォトマスクを介して照射して該照射部を重合
    し、かつ現像して前記位置に開口部を形成することを特
    徴とするコレステリック液晶カラーフィルタの製造方
    法。
  2. 【請求項２】 キラル剤が光反応型キラル剤であって、
    該光反応型キラル剤の感光する波長光を照射してパター
    ン化する請求項１に記載のコレステリック液晶カラーフ
    ィルタの製造方法。
  3. 【請求項３】 コレステリック液晶組成物が空気界面配
    向剤を含有する請求項１又は２に記載のコレステリック
    液晶カラーフィルタの製造方法。
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