JP4923994B2 - カラーフィルタ、その製造方法、及び液晶ディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、カラーフィルタ、その製造方法、及び液晶ディスプレイに係り、特に、視野角向上のための位相差制御層を備えるカラーフィルタに関する。

種々のタイプの液晶ディスプレイが実用化されているが、これらの液晶ディスプレイには、位相差制御層が直線偏光板と組み合わせられて用いられていることが多い。例えば、直線偏光板と１／４波長位相差板、または１／２波長位相差板、１／４波長位相差板、および直線偏光板を組み合わせた円偏光板を、液晶ディスプレイの観察側に設けることにより、外光反射を防止して表示のコントラストの向上を可能としている。

また、反射型液晶ディスプレイまたは半透過半反射液晶ディスプレイには、液晶分子の光シャッター効果を利用するために、円偏光板または楕円偏光板が使用されている。

更に、超捻れネマチックモード液晶ディスプレイの色補償や視野角特性を改善するためにも、位相差板が利用されている。特に近年、高コントラストな表示が可能な垂直配向モード液晶ディスプレイでは、光軸が透明基板に垂直で、負の複屈折異方性を有する位相差フィルム（負のＣプレート）と、光軸が透明基板に水平で、正の複屈折異方性を有する位相差フィルム（正のＡプレート）が併用されている例がある（例えば、特許文献１参照）。

これらにおける位相差制御には、通常、ポリカーボネートフィルム等を延伸した位相差フィルムまたは複屈折異方性を有する重合性液晶材料をトリアセチルセルロースフィルム等に塗布した位相差フィルムが用いられる。

しかしながら、上述した従来の位相差フィルムでは、そのリタデーション（複屈折位相差）は面内で均一であり、実際に表示される画素ごとに最適なリタデーションには設定されておらず、必ずしも最適な位相差補償が行われているわけではない。

その理由の１つは、重合性液晶の位相差・屈折率そのものが透過光の波長依存性を持つため、カラーフィルタを構成する各色のパターン色（実際には透過光の波長）に応じて位相差フィルムに要求されるリタデーションも異なるためである。

これに対して、透過光の波長に応じてリタデーションを制御し、位相差補填をより最適に行う試みがなされている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、実際にはこのような試みにもかかわらず、斜め方向からの視野角補償を施された黒表示を観察すると、赤色と青色の漏れ光により、赤紫色に着色されて見えるという問題があった。

以下に公知文献を記す。
特開平１０−１５３８０２号公報 特開２００５−１４８１１８号公報

本発明は、以上のような事情の下になされ、各画素における最適な位相差補償により斜
め方向からの視野角拡大に優れた特性を示すカラーフィルタを効率よく、高い精度をもって製造する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような方法により製造されたカラーフィルタ、及びそのようなカラーフィルタを具備する液晶ディスプレイを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、赤色、緑色及び青色の各着色画素層のリタデーションがそれぞれ異なり、赤色、青色では、光軸が透明基板に垂直で、負の複屈折異方性を有するために、透明基板の垂直方向に対して正のリタデーションを示し、逆に緑色では、光軸が透明基板に垂直で、正の複屈折異方性を有するために、透明基板の垂直方向に対して負のリタデーションを示すためであることを見出した。通常、光学設計は、緑色を中心として行われるため、赤色及び青色の着色画素層と、緑色の着色画素層のリタデーションが正負に大きく異なると、前述のように赤色と青色の漏れ光が生じてしまう。本発明は、このような知見に基づきなされた。

本発明の第１の態様は、透明基板上にブラックマトリックスを形成する工程、前記ブラックマトリックス間に、所定のリタデーションを有する複数の着色画素層を、フォトリソグラフィー法により形成する工程、前記複数の着色画素層上にそれぞれのリタデーションに対応して、フォトリソグラフィー法により、位相差制御層を形成する工程を具備し、前記位相差制御層は、前記複数の着色画素層に対応する複数の位相差制御領域を含み、それぞれの位相差制御領域は、前記複数の着色画素層ごとに異なるリタデーションを有し、かつ、前記複数の着色画素層のリタデーションと、それに対応する複数の位相差制御領域のリタデーションの合計は、画素ごとに同一であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。

このようなカラーフィルタの製造方法において、複数の着色画素層は、赤色画素層、青色画素層、及び緑色画素層を含み、透明基板の垂直方向に対して赤色画素層及び青色画素層が正のリタデーションを有し、緑色画素層が負のリタデーションを有するものとすることができる。

また、位相差制御層は、重合性のネマチック液晶、重合性のコレステリック液晶、及びホメオトロピック配向した重合性の液晶からなる群から選ばれた重合性液晶により構成することができる。

この場合、複数の位相差制御領域のリタデーションは、通過する光の波長域に応じたリタデーションを有することが望ましい。また、複数の位相差制御領域は、複数の着色画素層のリタデーションを補正するリタデーションを有することが望ましい。

以上のカラーフィルタの製造方法において、複数の位相差制御領域のリタデーションは、着色画素層のリタデーションとは符号が逆で、絶対値が略同一とすることができる。この場合、複数の位相差制御領域を、複数の着色画素層ごとに異なる重合性液晶組成物の架橋硬化物により構成することができる。

また、複数の位相差制御領域を、同一の重合性液晶組成物の架橋硬化物により構成し、異なる膜厚を有するものとすることができる。

本発明の第２の態様は、上述の方法により製造されたことを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明の第３の態様は、上記カラーフィルタを具備することを特徴とする液晶ディスプレイを提供する。

本発明によると、位相差制御層のリタデーションを、各着色画素層のリタデーションに対応させて調整することにより、各画素の表示領域を通過する光の偏光状態にばらつきが生じないため、斜め方向からの視野角拡大に優れた特性を示すカラーフィルタが提供される。特に、位相差制御層を配向させる配向膜の形成を行なわなくとも、位相差制御層のリタデーションを制御でき、構成の簡単なカラーフィルタが提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るカラーフィルタを示す断面図である。図１において、ガラス基板や石英基板などの透明基板５上の非画素部に相当する位置に、遮光性素材からなるブラックマトリックス４が設けられている。画素部に相当する、ブラックマトリックス４の各々の開口部内に、いずれも光透過性である赤色画素層３（Ｒ）、緑色画素層３（Ｇ）、および青色画素層３（Ｂ）の各色が配列して構成された着色画素層３が積層されている。

また、開口部内の着色画素層３の上には、各画素ごとに、重合性液晶の硬化物からなる位相差制御領域１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）からなる位相差制御層１が積層され、これらによりカラーフィルタが構成されている。

本発明において、重合性液晶組成物とは、液晶状態が室温において固定化されたものを指し、例えば、分子構造中に重合性基を有する液晶性モノマーを架橋させて、架橋前の光学的異方性を保持したまま硬化させたもの、またはガラス転移温度を有し、ガラス転移温度以上に加熱すると液晶相を示し、その後、ガラス転移温度以下に冷却することにより、液晶組織を凍結することができる高分子型液晶を指す。なお、また、Ｒ、Ｇ、およびＢの各文字は、順に、赤色、緑色、および青色を表すものとする。

着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）はそれぞれ、図２に示すように、各パターンを通過する赤色、緑色及び青色の各色の光ごとに異なるリタデーション（表示光の複屈折位相差）を有している。本発明におけるリタデーションとは、特に断りがない限り、着色画素層３あるいは位相差制御層１の厚み方向、即ち、透明基板５の垂直方向に対する位相差の特性値を示す。このリタデーションは、それを構成する材料や厚み、処理方法により種々の値を示すが、本発明者らは、赤色画素層３（Ｒ）と青色画素層３（Ｂ）が正のリタデーションを有し、緑色画素層３（Ｇ）が負のリタデーションを有することを見出した。

具体的には、青色画素層３（Ｂ）の厚み方向のリタデーションは０．１ｎｍ〜１００ｎｍであり、緑色画素層３（Ｇ）の厚み方向のリタデーションは−１００ｎｍ〜−０．１ｎｍであり、赤色画素層３（Ｒ）の厚み方向のリタデーションは０．１ｎｍ〜１００ｎｍである。

これらの着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）のリタデーションを補償するためには、それぞれの位相差制御層１のリタデーションは、着色画素層３のリタデーションと符号が逆で絶対値が略同一であることが好ましいので、位相差制御領域１（Ｂ）のリタデーションは−１００ｎｍ〜−０．１ｎｍであり、位相差制御領域１（Ｇ）のリタデーションは０．１ｎｍ〜１００ｎｍであり、位相差制御領域１（Ｒ）のリタデーションは−１００
ｎｍ〜−０．１ｎｍであることが好ましい。

位相差制御領域１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）を構成する重合性液晶材料は、各層を通過する光の波長域に応じたリタデーションを持つよう、ネマチック液晶材料、コレステリック液晶材料又はホメオトロピック配向した重合性の液晶材料を適宜選択することが好ましい。

即ち、位相差制御領域１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）を構成する重合性液晶材料は、ある入射角度で入射した光に対して位相差を与える機能を有するものであればよく、上述したネマチック液晶に限らず、カイラルネマチック液晶（ネマチック液晶中にカイラル剤を添加したもの）等の任意の重合性液晶材料を用いることができる。

なお、ネマチック液晶は、重合可能な基を有することが好ましい。また、カイラル剤も重合可能な基を有することが好ましい。カイラルネマチック液晶については、ネマチック液晶を、単独、又は必要に応じて２つ以上混合して用いることが好ましい。

（製造方法）
次に、図３を参照して、図１に示す位相差制御層１付きカラーフィルタの製造方法について説明する。
（ブラックマトリックスの形成）
まず、図３（ａ）に示すように、透明基板５上にコントラスト向上のためのブラックマトリックス４を設ける。透明基板５には、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等、公知の透明基板材料を使用できる。中でもガラス基板は、透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れている。

ブラックマトリックス４は、公知の方法を用いて形成することができる。例えば、金属あるいは金属酸化物の薄膜をスパッタ等の方法により透明基板５上に形成し、それをエッチングなどの手法によりパターニングを施し、形成する方法；感光性樹脂組成物中に顔料あるいは染料などの着色剤を混在させ、これを透明基板５上に感光性樹脂組成物層として形成し、フォトリソグラフィー法により形成する方法；黒色顔料、熱硬化性樹脂を溶媒に溶かし、印刷法により形成する方法などが挙げられる。また、ブラックマトリックス４は、混色を防止するため、撥インク剤を含むことが望ましい。混色は、カラーインクが隣接画素のカラーインクに侵入することで発生する。

撥インク剤としては、シリコーン系、フッ素系材料を一例として挙げることができる。具体的には、主鎖または側鎖に有機シリコーンやアルキルフルオロ基を有し、シロキサン成分を含むシリコーン樹脂やシリコーンゴム、この他にはフッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン等や、これらの共重合体等のフッ素樹脂などを用いることができる。また、撥インキ剤は、加熱工程中にブリードアウトし、透明基板５上に撥インク剤が付着し、カラーインクの充填時に色抜け等が発生する場合があるが、これを防止するため、撥インキ剤としてはフッ素含有化合物を用いることが好ましい。また、ブリードアウトを防止するため、低分子化合物よりオリゴマー化合物を用いることが好ましい。

次いで、図３（ｂ）に示すように、ブラックマトリックス４の開口部内に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）を形成する。なお、液晶ディスプレイの場合には、更に透明導電層を積層し、例えば、薄膜トランジスタのような電極を形成した対向基板と対置させ、液晶層を介してＬＣＤを構成する。以下では、透明基板５、ブラックマトリックス４、及び赤、緑、青の着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）を合わせてカラーフィルタ基板５ａとする。

通常、赤色画素層３（Ｒ）、緑色画素層３（Ｇ）、および青色画素層３（Ｂ）の３原色からなる着色画素層３が、ブラックマトリックス４の開口部内に所望の形状に配置される。本実施形態では、フォトリソグラフィー法により着色画素層３が形成される。フォトリソグラフィー法による着色画素層３形成の工程は、基材上に着色樹脂組成物層を形成する工程、露光工程、不要部となる未露光部分を除去する現像工程からなる。

着色樹脂組成物により着色画素層３を設ける方法としては、バーコーター、アプリケーター、ワイヤーバー、スピンコーター、ロールコーター、スリットコーター、カーテンコーター、ダイコーターやコンマコーターなどの公知の方法が挙げられる。露光方式としては、例えば、超高圧水銀灯や半導体レーザーを光源とした紫外線により、遮光部を形成したフォトマスクを用いた、プロキシミティ方式、あるいは、凸および凹面鏡を使用した光学系を用いたミラープロジェクション方式、投影レンズを配し照射面を分割する分割露光方式などが挙げられる。現像液としては、有機溶剤系またはアルカリ水溶液系が一般的に用いられるが、環境安全性の確保の観点から、無機アルカリ系が好ましい。

着色樹脂組成物の着色剤としては、顔料、染料等を使用することができる。本発明では、耐候性に優れた顔料を用いることが好ましい。着色剤として、具体的には、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ９、１９、３８、４３、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２１５、２１６、２０８、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２５４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ７、３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ２０、２４、８６、８１、８３、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、 Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ３６、 Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ２３、等を使用することができる。さらに所望の色相を得るために２種類以上の材料を混合して用いることができる。

着色樹脂組成物に用いられる熱硬化性樹脂は、色素との関係で公知のカラーフィルタ基板５ａの製造に用いる材料から適宜選択される。具体的には、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などを用いることができる。特に、耐熱性や耐光性を要求されるカラーフィルタを製造する場合には、アクリル樹脂を用いることが好ましい。

着色樹脂組成物に用いられる溶媒は、具体的には、ジエチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ペンタエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル等を挙げることができる。

また、この他にも、溶媒の沸点をより高めるために、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルエーテル、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテル等を用いることが可能である。また、必要に応じて２種類以上の溶媒を前記条件に合うように混合し、調製したものを用いることができる。

着色樹脂組成物の分散剤は、樹脂への色素の分散を向上させるために用いる。分散剤と
して、イオン性または非イオン性界面活性剤などを用いることができる。具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等、その他に、有機顔料誘導体、ポリエステルなどが挙げられる。分散剤は一種類を単独で使用してもよく、また、二種類以上を混合して用いることも可能である。

次に、後述にて説明する方法により、着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）上に、位相差制御層１を積層することにより、位相差制御層１付きのカラーフィルタと成すことが可能となるが、本発明においては、重合性液晶組成物の配向規制力を付与することを目的として、着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）上に位相差制御層１を形成し、位相差制御層１付きのカラーフィルタとしてもよい。

位相差制御層１はフォトリソグラフィー法にて、着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）上に、各画素ごとに異なる重合性液晶組成物を用いて形成する。重合性液晶組成物は、各層を通過する光の波長域に応じたリタデーションを持つよう、ネマチック液晶材料、コレステリック液晶材料又はホメオトロピック配向した重合性の液晶材料を適宜選択する。

フォトリソグラフィー法による重合性液晶組成物の層の形成は、着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）上に位相差制御層１を塗布する工程、パターン露光を行う工程、及び不要部となる未露光部分を除去する現像工程からなる。

重合性液晶組成物を塗布する方法としては、バーコーター、アプリケーター、ワイヤーバー、スピンコーター、ロールコーター、スリットコーター、カーテンコーター、ダイコーターやコンマコーターなどの公知の方法が挙げられる。
露光方式としては、例えば、超高圧水銀灯や半導体レーザーを光源とした紫外線により、遮光部を形成したフォトマスクを用いた、プロキシミティ方式、あるいは、凸および凹面鏡を使用した光学系を用いたミラープロジェクション方式、投影レンズを配し、照射面を分割する分割露光方式などが挙げられる。
これらの露光方式により重合性液晶組成物を塗布した基板に所定の照射量の紫外線をパターン照射して、重合性液晶組成物の塗布膜の一部を３次元架橋して硬化させる。重合性液晶組成物中には光重合開始剤を添加しておくことが好ましい。なお、紫外線の照射量は、光重合開始剤の有無や添加量、又は放射線の種類や照度に応じて変わるが、例えば１ｍＪ／ｃｍ²〜１００００ｍＪ／ｃｍ²の範囲程度であることが好ましい。また、紫外線を照射する雰囲気は、窒素雰囲気等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。これにより、酸素の影響を受けずに硬化させ、位相差制御層１の光学特性を安定させることができる。さらに、紫外線を照射する雰囲気の温度は室温よりも高い温度で均一に制御することが好ましい。これにより、紫外線の照射時の重合性液晶材料の重合を促進させ、位相差制御層１の光学特性をさらに安定化させることができる。

ここで、「３次元架橋」とは、重合型のモノマー、オリゴマー又はポリマー等を互いに３次元的に重合して、網目（ネットワーク）構造の状態とすることを意味する。このような状態にすることによって、重合性液晶塗布膜の一部を光学的に固定するとともに、常温で安定した不溶性の膜とすることができる。

現像工程は、重合性液晶塗布膜の露光工程により不溶化した以外の部分を現像液にて溶解して洗い流す工程である。不溶な部分を現像液で溶解し洗い流すことにより、パターニングされた位相差制御層１を得ることができる。現像液としては、有機溶剤系またはアルカリ水溶液系が一般的に用いられるが、環境安全性の確保の観点から、無機アルカリ系が好ましい。

最後に、位相差制御層１を所定の温度に焼成して再硬化させ、位相差制御層１の光学特性を安定化させる。なおこのとき、当該位相差制御層１を高温で加熱して熱硬化させることも可能であるが、好ましくは１００℃〜１５０℃であることが望ましい。この場合に、位相差制御層１の光学特性をさらに安定化させることが可能である。

これにより、最終的に、図３（ｄ）に示すように、画素の各色の表示領域に対応するリタデーションを有する位相差制御領域１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）からなる位相差制御層１が形成され、位相差制御層１付きのカラーフィルタが完成する。

なお、上述したように、画素ごとに異なる重合性液晶組成物としては、位相差制御領域１（Ｒ）には、リタデーションが−１００ｎｍ〜−０．１ｎｍとなるような重合性液晶組成物を、位相差制御領域１（Ｇ）にはリタデーションが０．１ｎｍ〜１００ｎｍとなるような重合性液晶組成物を、位相差制御領域１（Ｂ）にはリタデーションが−１００ｎｍ〜−０．１ｎｍとなるような重合性液晶組成物を選択する。

以上のように、第１の実施形態によれば、位相差制御領域１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）が、光の波長域に応じたリタデーションを持つように調整されているので、画素の各色の表示領域を通過する光の偏光状態にばらつきが生じることがない。更に言うと、斜め方向からの視野角補償を施された黒表示となるため、斜め方向から見た場合、カラーシフトを低減し、かつニュートラルな黒色が再現でき、非常に優れた表示特性を呈することができる。

＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態に係るカラーフィルタを示す断面図である。図４において、ガラス基板やプラスチック基板などの透明基板５上の非画素部に相当する位置に、遮光性素材からなるブラックマトリックス４が設けられ、画素部に相当する、ブラックマトリックス４の各々の開口部内に、いずれも光透過性である赤色画素層３（Ｒ）、緑色画素層３（Ｇ）、および青色画素層３（Ｂ）の各色が配列して構成された着色画素層３が積層されていることは、図１に示す実施形態に係るカラーフィルタと同様である。

本実施形態に係るカラーフィルタが図１に示す実施形態に係るカラーフィルタと異なる点は、図１に示す実施形態に係るカラーフィルタにおいては、着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）上に、各画素ごとに異なる重合性液晶組成物を積層し、各層を通過する光の波長域に応じたリタデーションを有する位相差制御領域１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）を形成しているのに対し、本実施形態に係るカラーフィルタでは、着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）上に、いずれの画素についても同一の重合性液晶組成物を積層し、各層を通過する光の波長域に応じたリタデーションを有するように膜厚の異なる位相差制御領域１５（Ｒ）、１５（Ｇ）、１５（Ｂ）を形成していることである。

この場合、位相差制御領域１５（Ｒ）、１５（Ｇ）、１５（Ｂ）の厚み方向のリタデーションと、各着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）の厚み方向のリタデーションとの合計が、各画素ごとに互いに等しくなるような値であることが好ましい。その具体的な値は、各着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）の厚み方向のリタデーションの値に応じて異なる。

例えば、青色画素層３（Ｂ）の厚み方向のリタデーションが５ｎｍ、緑色画素層３（Ｇ）の厚み方向のリタデーションが−４０ｎｍ、赤色画素層３（Ｒ）の厚み方向のリタデーションが１０ｎｍであった場合は、例えば、位相差制御領域１５（Ｂ）のリタデーションを１５ｎｍ、位相差制御領域１５（Ｇ）のリタデーションを６０ｎｍ、位相差制御領域１５（Ｒ）のリタデーションを１０ｎｍとすれば、各着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）の厚み方向のリタデーションと各位相差制御領域１５（Ｒ）、１５（Ｇ）、１５（Ｂ）の厚み方向のリタデーションとの合計は２０ｎｍとなり互いに等しくなる。

各位相差制御領域１５（Ｒ）、１５（Ｇ）、１５（Ｂ）のリタデーションは、厚み方向の屈折率異方性Δnと膜厚dとの積で表される。同一の重合性液晶組成物であればΔｎは一定であるため、位相差制御領域１５（Ｒ）、１５（Ｇ）、１５（Ｂ）のリタデーションは、その膜厚によって制御できる。

位相差制御領域１５（Ｒ）、１５（Ｇ）、１５（Ｂ）の厚み方向のリタデーションと、各着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）の厚み方向のリタデーションとの合計値は、各画素ごとに互いに等しければ特に制限はないが、最終的な液晶ディスプレイの特性を著しく損なわないためには、絶対値が０に近いほど好ましい。したがって、前述の例についても、例えば、位相差制御領域１５（Ｂ）のリタデーションを５ｎｍ、位相差制御領域１５（Ｇ）のリタデーションを５０ｎｍ、位相差制御領域１５（Ｒ）のリタデーションを０ｎｍとすれば、それぞれの位相差制御領域１５（Ｒ）、１５（Ｇ）、１５（Ｂ）の厚み方向のリタデーションと各着色画素層３の厚み方向のリタデーションとの合計は１０ｎｍで互いに等しくなるため、より好ましい。この際、位相差制御領域１５（Ｒ）のリタデーションは０ｎｍであるため、位相差制御領域１５（Ｒ）の膜厚は０、すなわち位相差制御領域１５（Ｒ）を設けないことを意味することとなる。

このように、各着色画素層３の厚み方向のリタデーションの値に応じて、各位相差制御領域の厚み方向のリタデーションとの合計が、各画素ごとに互いに等しくなるように各位相差制御領域の膜厚を制御することで、最適なリタデーションの補正を行うことが可能となる。

以上説明した図４に示す第２の実施形態に係るカラーフィルタは、上述した図３に示す製造工程と同様にして製造することができる。ただし、着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）上への各位相差制御層１のフォトリソグラフィー法による形成は、各画素ごとに厚さの異なる同一の重合性液晶組成物の成膜、露光、現像を繰り返し、必要なリタデーションに応じた膜厚の位相差制御層１が形成されるように行う必要がある。当然、位相差制御層１を必要としない画素の部分には、重合性液晶組成物の成膜を行わないこととなる。

＜第３の実施形態＞
図９は、本発明の第３の実施形態に係るカラーフィルタを示す断面図である。
図９に示すように、本発明の位相差制御層を有するカラーフィルタは、透明基板５上に、画素部が開孔部であり、非画素部に相当する位置が遮光性素材で構成されたブラックマトリックス４（図中、略称「ＢＭ」で示す）が積層されており、ブラックマトリックス４の各々の開孔部の微細領域４ａ内の透明基板５の上に、いずれも光透過性である赤色画素層３（Ｒ）、緑色画素層３（Ｇ）、および青色画素層３（Ｂ）の各色パターンが配列して構成された着色画素層３が積層されており、さらに着色画素層３上には、配向膜２さらに、重合性液晶からなる位相差制御層１が各微細領域４ａ毎に位相差制御領域１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）として積層された構造を有するものである。

本発明において、重合性液晶組成物とは、液晶状態が室温において固定化されたものを指し、例えば、分子構造中に重合性基を有する液晶性モノマーを架橋させて、架橋前の光学的異方性を保持したまま硬化させたもの、もしくはガラス転移温度を有し、該ガラス転移温度以上に加熱すると液晶相を示し、その後、該ガラス転移温度以下に冷却することにより、液晶組織を凍結することができる高分子型液晶を指す。なお、以降において、着色画素層３を構成する各色パターンについては、「光透過性である」旨の記述を省くことが
ある。また、Ｒ、Ｇ、およびＢの各文字は、順に、赤色、緑色、および青色を表すものとし、以降においても同様である。

前記の微細領域４ａ内の赤色画素層３（Ｒ）、緑色画素層３（Ｇ）、青色画素層３（Ｂ）はそれぞれ、図２に示すように、当該各微細領域４ａを通過する赤色、緑色及び青色の各色の光ごとに異なるリタデーション量を持っている。このリタデーション量は、それを構成する材料や厚み、処理方法などにより種々の値を有するが、発明者らはＲとＢが正のリタデーションを、Ｇが負のリタデーションであることを見出した。

具体的には、青色画素層３（Ｂ）の微細領域４ａの画素では、その画素の厚み方向のリタデーション量として０．１ｎｍ〜１００ｎｍとなっている為、その微細領域４ａの位相差制御層１の位相差制御領域１（Ｂ）では、位相差値として−１００ｎｍ〜−０．１ｎｍをとることが好ましい。

緑色画素層３（Ｇ）の微細領域４ａでは、リタデーション量として−１００ｎｍ〜−０．１ｎｍとなっている為、その微細領域４ａの位相差制御領域１（Ｇ）の位相差値としては０．１ｎｍ〜１００ｎｍをとることが好ましい。

赤色画素層３（Ｒ）の微細領域４ａでは、リタデーション量として０．１ｎｍ〜１００ｎｍとなっている為、その微細領域４ａの位相差制御領域１（Ｒ）の位相差値としては−１００ｎｍ〜−０．１ｎｍをとることが好ましい。

各微細領域４ａの位相差制御層１の位相差制御領域１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）は、当該各微細領域４ａを通過する光の波長域に応じたリタデーション量を持つよう、少なくともネマチック液晶材料、コレステリック液晶材料又はホメオトロピック配向した重合性の液晶などの異なる重合性液晶材料を単独で、あるいは２種以上混合したものを適宜選択しても良いし、同一の重合性液晶材料を用い異なる膜厚の位相差制御層を形成し、各微細画素に応じた位相差値を有することが好ましい。

なお、位相差制御層１を構成する重合性液晶材料は、ある入射角度で入射した光に対して位相差を与える機能を有するものであればよく、上述したネマチック液晶に限らず、カイラルネマチック液晶（ネマチック液晶中にカイラル剤を添加したもの）等の任意の重合性液晶材料を用いることができる。なお、ネマチック液晶は、重合可能な基を有することが好ましい。また、カイラル剤も重合可能な基を有することが好ましい。カイラルネマチック液晶については、ネマチック液晶を、単独、又は必要に応じて２つ以上混合して用いることが好ましい。

次に、図１０により、このような構成からなる位相差制御層１付きカラーフィルタの製造方法について説明する。
（カラーフィルタ基板５ａの構成）
まず、カラーフィルタは、透明基板５上にコントラスト向上のためのブラックマトリックス４を設け（図１０（a））、次いで赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）を形成したもの（図１０（ｂ））であり、これを液晶ディスプレイ用とする場合は、さらに配向膜２（図１０（ｃ））の上に透明導電層を順次積層せしめたものであり、例えば薄膜トランジスタのような電極を形成した対向基板と対置させ液晶層を介してＬＣＤを構成するものである。以下では、透明基板５、このブラックマトリックス４と赤、緑、青の着色画素層３を合わせてカラーフィルタ基板５ａとする。

着色画素層３は前記ブラックマトリックス４の開口部に設けられ、通常赤色画素層３（Ｒ）、緑色画素層３（Ｇ）、および青色画素層３（Ｂ）の３原色からなる画素パターンが所望の形状に配置されたものである。その一般的な形成方法としては、顔料分散法、染料法、電着法、印刷法、転写法やインクジェット方式などが挙げられ、本発明では、それらのいずれかの方式により着色樹脂組成物をパターニングしてもよい。その後後述する加熱工程を経て着色画素層３を形成する。

（着色画素層３の材料）
前記着色樹脂組成物の着色剤は、顔料、染料等を使用することができる。本発明では、耐候性に優れる顔料を用いることが好ましい。着色剤として、具体的には、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ９、１９、３８、４３、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２１５、２１６、２０８、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２５４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ７、３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ２０、２４、８６、８１、８３、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、 Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ３６、
Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ２３、等を使用することができる。さらに所望の色相を得るために２種類以上の材料を混合して用いることができる。

前記着色樹脂組成物の熱硬化性樹脂は、色素との関係にて公知のカラーフィルタ基板材料から適宜選択される。具体的には、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などを用いることができる。特に耐熱性や耐光性を要求されるカラーフィルタを製造する際には、アクリル樹脂を用いることが好ましい。

前記着色樹脂組成物の溶媒として、具体的には、ジエチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ペンタエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル等を挙げることができる。また、この他にも、溶媒の沸点をより高めるために、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルエーテル、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテル等を用いることが可能である。また、必要に応じて２種類以上の溶媒を前記条件に合うように混合し、調整したものを用いることができる。

前記着色樹脂組成物の分散剤は、樹脂への色素の分散を向上させるために用いる。分散剤として、イオン性、非イオン性界面活性剤などを用いることができる。具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等、その他に、有機顔料誘導体、ポリエステルなどが挙げられる。分散剤は一種類を単独で使用してもよく、また、二種類以上を混合して用いることも可能である。

（透明基板５の材料）
透明基板５には、硝子基板、石英基板、プラスチック基板等、公知の透明基板材料を使用できる。中でも硝子基板は、透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れている。
（ブラックマトリックス４の材料）
ブラックマトリックス４は公知の方法を用いて形成することができる。例えば、金属あ
るいは金属酸化物の薄膜をスパッタ等の方法により基板上に形成し、それをエッチングなどの手法によりパターニングを施し形成する方法、感光性樹脂組成物中に顔料あるいは染料などの着色剤を混在させ、これを基板上に感光性樹脂組成物層として形成しフォトリソグラフィー法により形成する方法、黒色顔料、熱硬化性樹脂を溶媒に溶かし、印刷法により形成する方法などが挙げられる。

（配向膜２の材料）
また、位相差制御層１の重合性液晶組成物を配向させるための配向膜２を形成する材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等が通常使用され、本発明においてはスピンコーティングにより塗布し、乾燥・焼成して形成される。このような配向膜２にラビング処理を施すことにより配向能が付与される。なお、ラビング処理としては、レーヨン、綿、ポリアミド等の素材から選ばれるラビング布を金属ロールに捲き付け、これがカラーフィルタ基板５ａ上に形成された配向膜２に接した状態で回転させるか、ロールを固定したまま配向膜２付きのカラーフィルタ基板５ａを搬送することより、配向膜２をラビング布で摩擦する方法が通常採用される。

（位相差制御層１の形成）
次に、カラーフィルタ基板５ａ上に形成された配向膜２上に重合性液晶から成る位相差制御層１を形成した後に所定の照射量の紫外線を照射して当該位相差制御層１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）を３次元架橋して硬化させる（図１０(d)）。なおこのとき、位相差制御層１に照射される紫外線は、位相差制御層１の重合性液晶を硬化させるために、その重合性液晶材料中に光重合開始剤を添加しておくことが好ましい。なお、紫外線の照射量は光重合開始剤の有無や添加量、又は放射線の種類や照度に応じて変わるが、例えば１ｍＪ／ｃｍ²〜１００００ｍＪ／ｃｍ²の範囲程度であることが好ましい。また、紫外線を照射する雰囲気は窒素雰囲気等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。これにより、酸素の影響を受けずに硬化させ、位相差制御層１の光学特性を安定させることができる。さらに、紫外線を照射する雰囲気の温度は室温よりも高い温度で均一に制御することが好ましい。これにより、紫外線の照射時の重合性液晶材料の重合を促進させ、位相差制御層１の光学特性を安定化させることができる。ここで、「３次元架橋」とは、重合型のモノマー、オリゴマー又はポリマー等を互いに３次元的に重合して、網目（ネットワーク）構造の状態とすることを意味する。このような状態にすることによって、位相差制御層１の重合性液晶材料の状態を光学的に固定することができ、光学膜としての取り扱いが容易な、常温で安定したフィルム状の膜とすることができる。

最後に、位相差制御層１を所定の温度に焼成して再硬化させ、位相差制御層１の光学特性を安定化させる。なおこのとき、当該位相差制御層１を高温で加熱して熱硬化させることも可能であるが、好ましくは１００℃〜１５０℃であることが望ましい。この場合に、位相差制御層１の光学特性をさらに安定化させることが可能である。

これにより、最終的に、画素の各色の表示領域に対応する微細領域１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）を有する位相差制御層１が形成されたカラーフィルタが製造される（図１０(d)）。

このように本実施の形態によれば、位相差を制御する位相差制御層１が、画素の各色の表示領域に対応してパターニングされた微細領域１（Ｒ），１（Ｇ），１（Ｂ）を有し、これらの微細領域が、当該各微細画素を通過する光の波長域に応じたリタデーション量を持つように調整されているので、画素の各色の表示領域を通過する光の偏光状態にばらつきが生じることがない。さらにいうと斜め方向からの視野角補償を施された黒表示となるため、斜め方向から見た場合、カラーシフトを低減し、かつニュートラルな黒色が再現でき、非常に優れた表示特性を呈することができる。

以下、以上説明した実施形態についての、より具体的な実施例を示すが、本発明はこれら実施例に何ら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った。

＜実施例１＞
（位相差制御用重合性液晶組成物の製造）
重合性基を有するネマチック液晶１００重量部と、光開始剤５重量部をトルエン４２０部に溶解させ、重合性液晶組成物（Ａ）を調製した。この重合性液晶組成物（Ａ）にカイラル剤９重量部を混合し、重合性液晶組成物（Ｂ）とした。重合性液晶組成物（Ａ）におけるネマチック液晶を、より複屈折率の大きいネマチック液晶に置き換えて、同様の混合比にて重合性液晶組成物（Ｃ）を調製した。

まず、１つのガラスの透明基板５上に、重合性液晶組成物（Ｂ）、重合性液晶組成物（Ａ）及び重合性液晶組成物（Ｃ）をそれぞれスピンコートして、位相差制御層１を形成した。６０℃で１分加熱した後の膜厚は、それぞれ０．７μｍであった。次いで、超高圧水銀灯を光源とした紫外線照射装置により、それぞれ、１０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて位相差制御層１に露光を行った。なお、この露光工程においては、大気中の酸素による重合阻害が生じないよう、窒素雰囲気下にて実施した。更に、位相差制御層１の安定化のため、１５０℃で３０分の加熱工程により、位相差制御層１を形成した。

次に、３枚のガラスの透明基板５上に、重合性液晶組成物（Ｂ）、重合性液晶組成物（Ａ）及び重合性液晶組成物（Ｃ）をそれぞれスピンコートして、位相差制御層１を形成した。６０℃で１分加熱した後の膜厚は、それぞれ０．７μｍであった。次いで、超高圧水銀灯を光源とした紫外線照射装置により、それぞれ、１０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて位相差制御層１に露光を行った。なお、この露光工程においては、大気中の酸素による重合阻害が生じないよう、窒素雰囲気下にて実施した。更に、位相差制御層１の安定化のため、１５０℃で３０分の加熱工程により、位相差制御層１を形成した。

上記位相差制御層１の厚み方向のリタデーションを計測したところ、重合性液晶組成物（Ｂ）により位相差制御層１を形成した透明基板５においては４０ｎｍ、重合性液晶組成物（Ａ）により位相差制御層１を形成した透明基板５においては−５ｎｍ、重合性液晶組成物（Ｃ）により位相差制御層１を形成した透明基板５においては−２０ｎｍであった。

以下に、本実施形態によるカラーフィルタの製造方法を説明する。
（ブラックマトリックスの作製工程）
ガラス基板上にクロムの薄膜からなるブラックマトリックスを形成した。
（着色樹脂組成物の調製工程）
［着色材料の作製］
カラーフィルタ作製に用いる着色材料を着色する着色剤には以下のものを使用した。

赤色用顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド Ｂ−ＣＦ」）およびＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド Ａ２Ｂ」）
緑色用顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６（東洋インキ製造製「リオノールグリーン ６ＹＫ」）、およびＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０（バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Ｙ−５６８８」）
青色用顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５（東洋インキ製造製「リオノールブルーＥＳ」）Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３（ＢＡＳＦ社製「パリオゲンバイオレット ５８９０」）
以上のそれぞれの顔料を用いて、赤色、緑色、及び青色の着色樹脂組成物を調製した。（カラーフィルタ基板の作製工程）
透明基板５上のブラックマトリックス４の開口部に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の着色樹脂組成物を使用し、顔料分散法により、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の各々の画素に着色画素層３を各々形成した。その後、ホットプレートにて２００℃で３０分加熱し、図３(ｂ)に示すように、着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）を形成し、カラーフィルタ基板５ａを得た。

これら着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）の厚み方向のリタデーションを測定したところ、それぞれ２０ｎｍ、−４５ｎｍ、４ｎｍであった。
（位相差制御層の形成工程）
上記において作製したカラーフィルタ基板５ａの、ブラックマトリックス４に囲まれた領域内の緑色の着色画素層３（Ｇ）上に、スピンコートにより重合性液晶組成物（Ｂ）の層を形成した。６０℃で１分加熱した後の位相差制御層１の膜厚は０．７μｍであった。

次に、先の工程で充填された位相差制御層１に、超高圧水銀灯を光源とした紫外線照射装置により、１０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて塗布された位相差制御層１に露光を行った。なお、このとき、着色画素パターン３（Ｇ）上のみに露光が施せるよう、マスクを用いたプロキシミティ露光を行った。次に、基板をアセトン中に浸漬して未露光部の除去を行い、着色画素パターン３（Ｇ）上のみに位相差領域１（Ｇ）を形成した。さらに、その位相差制御層１の安定化のため、１５０℃で３０分の加熱工程を施し、位相差制御領域１（Ｇ）を形成した。

次に、スピンコートにより、重合性液晶組成物（Ａ）を、青色画素層３（Ｂ）の上面に形成した。６０℃で１分加熱した後の位相差制御層１の膜厚は０．７μｍであった。

次いで、超高圧水銀灯を光源とした紫外線照射装置により、１０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて、塗布された位相差制御層１に露光を行った。なお、このとき、青色画素層３（Ｂ）上のみに露光が施せるよう、マスクを用いたプロキシミティ露光を行った。

更に、基板をアセトン中に浸漬して未露光部の除去を行い、着色画素パターン３（Ｂ）上のみに位相差制御領域１（Ｂ）を形成した。また、位相差制御層１の安定化のため、１５０℃で３０分の加熱工程を施した。

同様にして、赤色画素層３（Ｒ）上に、スピンコートにより、前記重合性液晶組成物（Ｃ）の層を形成した。６０℃で１分加熱した後の重合性液晶組成物（Ｃ）の位相差制御層１の膜厚は０．７μｍであった。

次に、超高圧水銀灯を光源とした紫外線照射装置により、１０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて、塗布された位相差制御層１に露光を行った。なお、このとき、赤色画素層３（Ｒ）上のみに露光が施せるよう、マスクを用いたプロキシミティ露光を行った。

次いで、基板をアセトン中に浸漬して未露光部の除去を行い、赤色画素層３（Ｒ）上のみに位相差制御領域５（Ｒ）を形成した。また、位相差制御層１の安定化のため、１５０℃で３０分の加熱工程を施した。

以上の工程を経て得られた位相差制御層１を形成したカラーフィルタの各画素における
リタデーションは、着色画素層３と位相差制御層１のリタデーションの和となり、即ち、赤色の着色画素層（Ｒ）部で０ｎｍ、緑色の着色画素層（Ｇ）部で−５ｎｍ、青色の着色画素層（Ｂ）部で−１ｎｍと見積もられる。

＜比較例１＞
位相差制御層１を設けないことを除いて、実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。

以上のようにして得られた実施例１、２および比較例のカラーフィルタについて、偏向軸が並行および直交するように配置された２枚の偏向膜により挟持し、背面に３波長管バックライト（Ｔｃ＝６０００Ｋ）を設置して、輝度計（品番ＢＭ−５Ａ：トプコン（株）製）を用いて、正面方向および斜め４５°方向から色度測定を行った。その結果を下記表１及び２に示す。表１は正面方向から色度測定を行った結果、表２は、斜め４５°方向から色度測定を行った結果をそれぞれ示す。図５及び６は、表１及び２をｘｙ座標にプロットした特性図である。

上記表１及び２の結果に示すように、正面方向からの外観、色度については大きな変化は見られなかったが、斜め４５°方向については、比較例にて赤紫色を呈していたものが、実施例１において位相差制御層１を設けて位相差制御を行うことにより、無彩色なグレーとなることが確認された。

＜実施例２＞
（位相差制御されたカラーフィルタの作製）
（重合性液晶組成物の調製・膜厚と位相差の関係の算定）
重合性基を有するネマチック液晶１００重量部、カイラル剤９重量部、及び光開始剤５重量部をトルエン４２０部に溶解し、重合性液晶組成物（Ｄ）を調製した。

ガラスの透明基板５上に、スピンコートにより重合性液晶組成物（Ｄ）を塗布した。６０℃で１分加熱、次に、超高圧水銀灯を光源とした紫外線照射装置により、１０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて露光を行った。なお、露光工程においては、大気中の酸素による重合阻害が生じないよう、窒素雰囲気下にて実施した。さらに、位相差制御層１の安定化のため、１５０℃で３０分の加熱工程を経て、位相差制御層１を形成した。形成した位相差制御層の膜厚は０．７μｍであった。

上記位相差制御層１の厚み方向のリタデーションを計測したところ、３５ｎｍであった。したがって、位相差制御層１μｍあたりの位相差は５０ｎｍであることがわかった。
（位相差制御層１の形成）
実施例１と同様にして作製したカラーフィルタ基板５ａの、ブラックマトリックス４に囲まれた各着色画素層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）上に、実施例１と同様にしてスピンコートにより、重合性液晶組成物（Ｄ）を塗布した。

次に、超高圧水銀灯を光源とした紫外線照射装置により、１０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて露光を行った。更に、安定化のため１５０℃で３０分の加熱工程を施し、図４に示すように、位相差制御領域１５（Ｒ）を形成した。この場合、位相差制御領域１５（Ｒ）の膜厚が０．２μｍとなるように、重合性液晶組成物（Ｄ）の塗布条件を制御した。

次いで、同様にして、塗布、露光、及び現像を繰り返して、着色画素層３（Ｇ）及び３（Ｒ）上のブラックマトリックス４に囲まれた領域内にも、位相差制御領域１５（Ｇ）及び１５（Ｒ）を形成した。この場合、位相差制御領域１５（Ｇ）については膜厚が１．５μｍ、位相差制御領域１５（Ｂ）については膜厚が０．５μｍとなるように、適宜重合性液晶組成物（Ｄ）の塗布条件を調整した。

重合性液晶組成物（Ｄ）による位相差制御層１５の位相差は、位相差制御領域１５（Ｒ）が１０ｎｍ、位相差制御領域１５（Ｇ）が７５ｎｍ、位相差制御領域１５（Ｂ）が２５ｎｍとなり、各画素において各着色画素層３との位相差の合計が、着色画素層（Ｒ）部で３０ｎｍ、着色画素層（Ｇ）部で３０ｎｍ、着色画素層（Ｂ）部で２９ｎｍとなり、略同一となる。

以上のようにして得られた実施例２のカラーフィルタについて、偏向軸が並行および直交するように配置された２枚の偏向膜により挟持し、背面に３波長管バックライト（Ｔｃ＝６０００Ｋ）を設置して、輝度計（品番ＢＭ−５Ａ：トプコン（株）製）を用いて、正面方向および斜め４５°方向から色度測定を行った。その結果を比較例による結果とともに、下記表３及び表４に示す。表３は正面方向から色度測定を行った結果、表４は、斜め４５°方向から色度測定を行った結果をそれぞれ示す。図７及び図８は、表３及び表４をｘｙ座標にプロットした特性図である。

上記表３及び表４の結果に示すように、正面方向からの外観、色度については大きな変化は見られなかったが、斜め４５°方向については、比較例にて赤紫色を呈していたものが、実施例２において位相差制御層１５を設けて位相差制御を行うことにより、無彩色なグレーとなることが確認された。

＜実施例３＞
（位相差制御層１の材料）
重合性基を有するネマチック液晶１００重量部と、光開始剤５重量部をトルエン４２０部、ジエチレングリコールジエチルエーテル４２部に溶解させ重合性液晶組成物（Ａ）を調整した。上記の重合性液晶組成物にカイラル剤９重量部を混合させ重合性液晶組成物（Ｂ）とした。

（配向膜２の形成工程）
まず、ガラス基板から成る透明基板５上にポリイミドをスピンコートにより成膜し、２３０℃で１時間の焼成工程を行い、その後、ラビング布により一定方向にラビング処理を施し配向膜２を形成した。

（位相差制御層１の特性測定）
次に、上記配向処理を行った基板上に、前記重合性液晶生成物（Ｂ）をスピンコートして位相差制御層１を形成した。６０℃で１分加熱した後の膜厚は０．７μｍであった。次に、超高圧水銀灯を光源とした紫外線照射装置により、１０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて露光を行った。なお、露光工程においては、大気中の酸素による重合阻害が生じないよう、窒素雰囲気下にて実施した。さらに、１５０℃で３０分の加熱工程を経て、安定な位
相差制御層１を形成した。この位相差制御層１の厚み方向のリタデーションを計測したところ４０ｎｍであった。

また、上記にて用いたポリイミドを垂直配向用に変更して、同様にして配向膜２を形成した。なお、このときはラビング処理は行っていない。

次に、上記配向膜２を形成した基板上に、スピンコートにより前記重合性液晶生成物（Ａ）を形成した。６０℃で１分加熱した後の膜厚は０．２および１．０μｍであった。次に、超高圧水銀灯を光源とした紫外線照射装置により、それぞれ、０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて露光を行った。なお、この露光工程においては、大気中の酸素による重合阻害が生じないよう、窒素雰囲気下にて実施した。さらに、１５０℃で３０分の加熱工程を経て、安定化させた位相差制御層１を形成した。上記位相差制御層１の厚み方向のリタデーションを計測したところ、膜厚０．３μｍ、１．０μｍにおいて、それぞれ−６ｎｍおよび−２０ｎｍであった。

以下に、本実施例によるカラーフィルタの製造工程を説明する。
（着色画素層３の形成工程）
ガラス基板から成る透明基板５上にクロムの薄膜からなるブラックマトリックス４を形成した。次に、フォトリソ法によって、上記ブラックマトリックス４の間隙に赤、緑および青色の着色組成物を形成し、赤色画素層３（Ｒ）、緑色画素層３（Ｇ）および青色画素層３（Ｂ）の着色画素層３をそれぞれ形成した。これらの着色画素層３の厚み方向のリタデーションを測定したところ、赤色画素層３（Ｒ）、緑色画素層３（Ｇ）および青色画素層３（Ｂ）において、それぞれ２２ｎｍ、−４０ｎｍ、３ｎｍであった。

（配向膜２の形成工程）
上記において作製したカラーフィルタ基板５ａ上に、エポキシ化合物を主としてなる熱硬化型樹脂組成物を塗布し、乾燥後、２３０℃１時間の熱工程を経て、膜厚１．２μｍの平坦膜層を形成した。次に、ポリイミドをスピンコートにより成膜し、２３０℃で１時間の焼成工程を行い、その後、ラビング布により一定方向にラビング処理を施し配向膜２を平坦膜層上に形成した。

（位相差制御層１の形成工程）
上記配向処理を行った後、スピンコートにより前記重合性液晶生成物（Ｂ）を形成した。６０℃で１分加熱した後の膜厚は０．７μｍであった。次に、超高圧水銀灯を光源とした紫外線照射装置により、１０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて露光を行った。なお、このとき、緑色画素層３（Ｇ）上のみに露光が施せるよう、マスクを用いたパターン露光を行った。

次に、基板をアセトン中に浸漬して未露光部の除去を行い、緑色画素層３（Ｇ）上のみに位相差制御層１を形成した。さらに、位相差制御層１の安定化のため、１５０℃で３０分の加熱工程を施した。

次に、ポリイミドを垂直配向用に変更してスピンコートにより成膜し、２３０℃で１時間の焼成工程を行い配向膜２を平坦膜層上に形成した。

次に、スピンコートにより前記重合性液晶生成物（Ａ）を形成した。６０℃で１分加熱した後の膜厚は０．３μｍであった。次に、超高圧水銀灯を光源とした紫外線照射装置により、１０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量にて露光を行った。なお、このとき、着色画素層３（Ｂ）上のみに露光が施せるよう、マスクを用いたパターン露光を行った。

次に、基板をアセトン中に浸漬して未露光部の除去を行い、着色画素層３（Ｂ）上のみに位相差制御層１を形成した。さらに、位相差制御層１の安定化のため、１５０℃で３０分の加熱工程を施した。

同様にして、ポリイミド配向膜を平坦膜上に形成した後、重合性液晶生成物（Ａ）を１．０μｍの膜厚で形成し、着色画素層３（Ｒ）上のみに位相差制御層１を形成した。

以上の工程によって得られたカラーフィルタを、偏向軸が並行するように偏向膜により挟持させ、背面にバックライトを設置して観察したところ、角度をあおってみても、正面から観察したときと同等程度の黒表示が確認された。

なお、本発明による技術は、垂直配向の液晶ディスプレイに限らず、ＴＮ、ＯＣＢ、ＩＰＳなど、他の液晶表示装置に適用できる。

本発明の第１の実施形態に係る位相差制御層を備えたカラーフィルタを示す概略断面図である。 カラーフィルタの各色の着色画素層のリタデーションを示す図である。 図１に示す位相差制御層を備えたカラーフィルタの製造工程を説明するための断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る位相差制御層を備えたカラーフィルタを示す概略断面図である。 実施例１及び比較例１に係るカラーフィルタの正面方向から色度測定を行った結果を示す特性図である。 実施例１及び比較例１に係るカラーフィルタの斜め４５°方向から色度測定を行った結果を示す特性図である。 実施例２及び比較例１に係るカラーフィルタの正面方向から色度測定を行った結果を示す特性図である。 実施例２及び比較例１に係るカラーフィルタの斜め４５°方向から色度測定を行った結果を示す特性図である。 本発明の実施例３に係る位相差制御層を備えたカラーフィルタを示す概略断面図である。 図９に示す位相差制御層を備えたカラーフィルタの製造工程を説明する為の工程図である。

符号の説明

１、１５・・・位相差制御層
１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）、１５（Ｒ）、１５（Ｇ）、１５（Ｂ）・・・位相差制御領域
２・・・配向膜
３・・・着色画素層
３（Ｒ）・・・赤色画素層
３（Ｇ）・・・緑色画素層
３（Ｂ）・・・青色画素層
４・・・ブラックマトリックス
５・・・透明基板
５ａ・・・カラーフィルタ基板

Claims (10)

1. 透明基板上にブラックマトリックスを形成する工程、前記ブラックマトリックス間に、所定のリタデーションを有する複数の着色画素層を、フォトリソグラフィー法により形成する工程、前記複数の着色画素層上にそれぞれのリタデーションに対応して、フォトリソグラフィー法により、位相差制御層を形成する工程を具備し、
   前記位相差制御層は、前記複数の着色画素層に対応する複数の位相差制御領域を含み、
   それぞれの位相差制御領域は、前記複数の着色画素層ごとに異なるリタデーションを有し、
   かつ、前記複数の着色画素層のリタデーションと、それに対応する複数の位相差制御領域のリタデーションの合計は、画素ごとに同一であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 前記位相差制御層は、重合性のネマチック液晶、重合性のコレステリック液晶、及びホメオトロピック配向した重合性の液晶からなる群から選ばれた液晶からなることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
3. 前記位相差制御層に関わる前記複数の位相差制御領域のリタデーションが、それぞれ着色画素層の対応する光の波長域に応じたリタデーションを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 前記位相差制御層に関わる前記複数の位相差制御領域のリタデーションが、前記複数の着色画素層のリタデーションを補正するリタデーションを有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のカラーフィルタの製造方法。
5. 前記位相差制御層に関わる前記複数の位相差制御領域のリタデーションが、着色画素層のリタデーションとは符号が逆で、絶対値が同一であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載のカラーフィルタの製造方法。
6. 前記位相差制御層に関わる前記複数の位相差制御領域のリタデーションが、前記複数の着色画素層ごとに異なる重合性液晶組成物の架橋硬化物からなることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載のカラーフィルタの製造方法。
7. 前記複数の位相差制御領域は、同一の重合性液晶組成物の架橋硬化物からなり、異なる
   膜厚を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載のカラーフィルタの製造方法。
8. 前記複数の着色画素層は、赤色画素層、青色画素層、及び緑色画素層を含み、前記赤色画素層及び青色画素層が正のリタデーションを有し、緑色画素層が負のリタデーションを有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載のカラーフィルタの製造方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項記載の方法により製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。
10. 請求項９に記載のカラーフィルタを具備することを特徴とする液晶ディスプレイ。