本開示は、カラーフィルタ基板、液晶表示装置、液晶表示装置に用いられる積層体、およびカラーフィルタ基板の製造方法に関する。

近年、パーソナルコンピューター、特に携帯用のパーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶表示装置の需要が増している。また、最近では、家庭用の液晶テレビの普及率も高まっており、スマートフォン、タブレット端末も広く普及しつつあることから、益々液晶表示装置の市場は拡大する状況にある。

液晶表示装置は、一般に、カラーフィルタ基板、対向基板およびこれらの間に配置された液晶層を有する液晶パネルを有する。また、液晶表示装置は、例えば、バックライト光源、第1の直線偏光板、液晶パネルおよび第2の直線偏光板の順に配置された構成を有する。

最近では、スマートフォン等の普及により液晶表示装置は、屋内だけではなく、屋外においても頻繁に使用されるようになってきている。液晶表示装置は、例えば、屋外等の明るい環境下において表示が見えにくい。すなわち、液晶表示装置においては、明環境における表示視認性を向上させることが求められている。明環境における表示視認性を向上させる技術としては、例えば、観察者側の最表面における前面板に反射防止フィルムを配置する技術がある。また、特許文献1には、液晶表示素子の前面に保護板を備えた液晶ディスプレイにおいて、上記液晶表示素子が、第一の硝子板と、該第一の硝子板の内側裏面に形成された開口部分を有する制光子と、少なくとも外側表面に偏光子を固着された第二の硝子板と、上記第一の硝子板の内側と上記第二の硝子板の内側との間に封止された液晶と、該液晶と上記制光子との間に挿置されかつその光学主軸が上記偏光子の光学主軸に対し略45°傾けられた1/4波長板と、を備えて構成され、かつ、上記保護板が、偏光子と、該偏光子の裏面側に固着されその光学主軸が該偏光子の光学主軸に対し略45°傾けられた1/4波長板とを備えて構成されている、液晶ディスプレイが開示されている。

特開平3−156420号公報

特開2009−20396号公報

上述したように、液晶表示装置においては、明環境における表示視認性を向上させることが求められている。明環境において表示視認性が低い理由の一つとしては、液晶パネルの内部における外光の反射光が観察者によって観察されることが挙げられる。本開示の発明者らは、液晶パネルの内部における外光の反射を抑制するため、二つの光学機能部材の間にカラーフィルタ部材が配置される構成を検討したところ、上記構成を有する液晶表示装置においては、コントラストが低下するとの課題が生じることを知見した。

そこで、本開示の発明者らは、コントラストの低下の原因を詳細に検討した。その結果、カラーフィルタ部材における複数色の着色層による凹凸が、コントラストを低下させる要因となることを見出した。すなわち、カラーフィルタ部材において複数色の着色層による凹凸があると、カラーフィルタ部材の着色層側の面に配置される光学機能部材では、位相差層の膜厚が不均一となり、位相差値が不均一となる。そのため、二つの光学機能部材の間にカラーフィルタ部材が配置される構成において、カラーフィルタ部材の着色層側の面に配置される一方の光学機能部材と、カラーフィルタ部材の着色層側の面とは反対側の面に配置される他方の光学機能部材とで、位相差量に差異が生じる。そのため、暗表示時に光漏れが生じ、暗コントラストが著しく低下する。

なお、二つの光学機能部材の間にカラーフィルタ部材が配置される構成ではないが、液晶表示装置において、カラーフィルタの内側に位相差層が配置される構成が知られており、このような構成の液晶表示装置において、コントラストを高める技術が提案されている(例えば特許文献2)。

本開示は、上記実情に鑑みてなされた発明であり、液晶表示装置のコントラストの低下を抑制することができるカラーフィルタ基板、これを用いた液晶表示装置、液晶表示装置に用いられる積層体、およびカラーフィルタ基板の製造方法を提供することを主目的とする。

本開示は、透明基材層の一方の面に複数色の着色層を有するカラーフィルタ部材と、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に配置され、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する第1の光学機能部材と、上記カラーフィルタ部材の上記透明基材層側の面に配置され、液晶材料を含有する第2の位相差層を有する第2の光学機能部材と、を備えるカラーフィルタ基板であって、各色の上記着色層上に位置する上記第1の位相差層の各領域のうち、画素内の上記第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい領域が、上記複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の上記着色層上に位置している、カラーフィルタ基板を提供する。

本開示によれば、各色の上記着色層上に位置する上記第1の位相差層の各領域のうち、画素内の上記第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい領域が、上記複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の上記着色層上に位置していることにより、液晶表示装置における暗コントラストの低下を抑制することができるカラーフィルタ基板とすることができる。

本開示は、透明基材層の一方の面に複数色の着色層を有するカラーフィルタ部材と、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に配置され、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する第1の光学機能部材と、上記カラーフィルタ部材の上記透明基材層側の面に配置され、液晶材料を含有する第2の位相差層を有する第2の光学機能部材と、を備えるカラーフィルタ基板であって、上記複数色の着色層のうち、画素内の上記着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい色の上記着色層が、輝度が最も高い色の上記着色層である、カラーフィルタ基板を提供する。

本開示によれば、上記複数色の着色層のうち、画素内の上記着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい色の上記着色層が、輝度が最も高い色の上記着色層であることにより、液晶表示装置における暗コントラストの低下を抑制することができるカラーフィルタ基板とすることができる。

本開示においては、上記第1の光学機能部材の上記第1の位相差層と上記第2の光学機能部材の上記第2の位相差層とは、波長分散性および位相差値の熱変化特性が同一であることが好ましい。液晶表示装置におけるコントラストの低下を抑制することができるカラーフィルタ基板とすることができるからである。

本開示においては、上記第1の光学機能部材の上記第1の位相差層と上記第2の光学機能部材の上記第2の位相差層とは、上記液晶材料が同一であることが好ましい。第1の光学機能部材の第1の位相差層および第2の光学機能部材の第2の位相差層における波長分散性および位相差値の熱による変化特性の同一性を高くすることができるため、第1の光学機能部材および第2の光学機能部材の光学補償状態を良好にすることができるからである。

本開示においては、上記第1の光学機能部材が、上記カラーフィルタ部材に直接配置された第1の配向層および上記第1の位相差層の積層体であり、上記第2の光学機能部材が、上記カラーフィルタ部材に直接配置された第2の配向層および上記第2の位相差層の積層体であることが好ましい。カラーフィルタ部材の着色層側の配置される第1の光学機能部材の第1の位相差層およびカラーフィルタ部材の透明基材層側の面に配置される第2の光学機能部材の第2の位相差層の光軸、厚み等をより高い精度で合わせることができるため、第1の光学機能部材および第2の光学機能部材の光学補償状態を良好にすることができるからである。

本開示は、上述のカラーフィルタ基板と、対向基板と、上記カラーフィルタ基板および上記対向基板の間に配置された液晶層と、を有する、液晶パネルを少なくとも備える、液晶表示装置を提供する。

本開示によれば、上述のカラーフィルタ基板を有することにより、液晶パネルにおける外光反射が抑制され、コントラストの低下が抑制された液晶表示装置とすることができる。

本開示は、上述の液晶表示装置に用いられる積層体であって、上記カラーフィルタ部材と、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に配置され、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する第1の光学機能部材と、を備え、各色の上記着色層上に位置する上記第1の位相差層の各領域のうち、画素内の上記第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい領域が、上記複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の上記着色層上に位置している、積層体を提供する。

本開示は、上述の液晶表示装置に用いられる積層体であって、上記カラーフィルタ部材と、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に配置され、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する第1の光学機能部材と、を備え、上記複数色の着色層のうち、画素内の上記着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい色の上記着色層が、輝度が最も高い色の上記着色層である、積層体を提供する。

本開示によれば、上述した積層構造を有することにより、積層構造を基準として、第1の光学機能部材側の面とは反対側の面に、第2の光学機能部材を配置することにより、上述した液晶表示装置を得ることができる。

本開示は、透明基材層の一方の面に複数色の着色層を有するカラーフィルタ部材を形成するカラーフィルタ部材形成工程と、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する第1の光学機能部材を配置する第1の光学機能部材配置工程と、上記カラーフィルタ部材の上記透明基材層側の面に、液晶材料を含有する第2の位相差層を有する第2の光学機能部材を配置する第2の光学機能部材配置工程と、を有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、上記カラーフィルタ部材形成工程が、上記透明基材層の一方の面に上記複数色の着色層を形成する着色層形成工程を有し、上記第1の光学機能部材配置工程が、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に、上記液晶材料を塗布し、上記液晶材料を配向させて、上記第1の位相差層を得る第1の位相差層形成工程を有し、上記着色層形成工程では、上記複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層を1色目の着色層として形成する、カラーフィルタ基板の製造方法を提供する。

本開示によれば、上記着色層形成工程では、上記複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層を1色目の着色層として形成することにより、液晶表示装置とした際に暗コントラストの低下を抑制することが可能なカラーフィルタ基板を得ることができる。

本開示のカラーフィルタ基板の製造方法は、上記第1の光学機能部材配置工程および上記第2の光学機能部材配置工程の後、上記カラーフィルタ基板にアニール処理をするアニール処理工程を有し、上記アニール処理の温度が、上記カラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の製造工程における、熱処理の最高温度と同等以上の温度であることが好ましい。アニール処理工程を有することにより、得られたカラーフィルタ基板における第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値が、その後の液晶表示装置の製造工程の熱処理により変化することを抑制することができる。よって、アニール処理後における第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値に基づいて第1の光学機能部材および第2の光学機能部材の光学補償状態を設計することで、液晶表示装置とした際にコントラストを良好にすることが可能なカラーフィルタ基板を得ることができる。

本開示のカラーフィルタ基板は、液晶表示装置のコントラストの低下を抑制することができるという効果を奏する。

本開示のカラーフィルタ基板を例示する概略断面図である。

本開示における光学機能部材の光学補償状態を説明する説明図である。

本開示の液晶表示装置を例示する概略断面図である。

本開示の液晶表示装置における光源光および外光の挙動を説明する説明図である。

本開示のカラーフィルタ基板の製造方法を例示する工程図である。

本開示のカラーフィルタ基板の製造方法を例示する工程図である。

本開示のカラーフィルタ基板を例示する概略断面図である。

本開示におけるカラーフィルタ部材の着色層を例示する概略平面図である。

位相差層の液晶材料の配向状態を説明する説明図である。

位相差層の液晶材料の配向状態を説明する説明図である。

位相差層の波長分散性について説明する説明図である。

本開示のカラーフィルタ基板を例示する概略断面図である。

本開示の積層体を例示する概略断面図である。

本開示のカラーフィルタ基板の製造方法を例示する工程図である。

本開示のカラーフィルタ基板の製造方法を例示する工程図である。

アニール処理の条件の決定方法の一例を示すグラフである。

下記に、図面等を参照しながら本開示の実施の形態を説明する。ただし、本開示は多くの異なる態様で実施することが可能であり、下記に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の形態に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表わされる場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

本開示は、カラーフィルタ基板、液晶表示装置、液晶表示装置に用いられる積層体、およびカラーフィルタ基板の製造方法に関する技術である。

上述したように、例えば、屋外等の明るい環境下において、液晶表示装置の表示をより見やすくすることが求められている。明環境において表示視認性が低い理由の一つとしては、液晶パネルの内部における外光の反射光が観察者から観察されることが挙げられる。本開示の発明者らは、液晶パネル内部における外光反射を抑制するため、λ/4板として機能する光学機能部材とカラーフィルタ部材とを組み合わせて配置することを検討した。具体的には、二つの光学機能部材の間にカラーフィルタ部材を配置することを検討した。上記配置とすることにより、観察者側に配置される光学機能部材を、観察者側に配置される直線偏光板とともに用いることで、円偏光板として機能させることができ、外光を吸収できると考えられる。また、二つの光学機能部材が互いに位相差を相殺し合う光学補償状態を取るようにすることで、バックライト光の透過を阻害しないようにすることができると考えられる。

しかしながら、本開示の発明者らは、更なる検討を進める中で、二つの光学機能部材の間にカラーフィルタ部材が配置された液晶表示装置においては、コントラストが低下するとの課題が生じることを知見した。

本開示の発明者らは、さらに検討を重ねた結果、コントラストが低下する理由について以下のことを知見した。すなわち、カラーフィルタ部材における複数色の着色層による凹凸が、コントラストを低下させる要因となることを見出した。カラーフィルタ部材の着色層側の面に配置される光学機能部材では、液晶材料を含有する位相差層は、カラーフィルタ部材の着色層側の面に液晶材料を塗布して形成される。そのため、カラーフィルタ部材において複数色の着色層による凹凸があると、カラーフィルタ部材の着色層側の面に配置される光学機能部材では、得られる位相差層の膜厚が不均一となり、位相差値が不均一となってしまう。その結果、カラーフィルタ部材の着色層側の面に配置される一方の光学機能部材の位相差層と、カラーフィルタ部材の着色層側の面とは反対側の面に配置される他方の光学機能部材の位相差層とで、位相差量に差異が生じる。これにより、二つの光学機能部材の光学補償状態が崩れるため、コントラストが低下する。特に、暗表示時に光漏れが生じ、暗コントラストが著しく低下する。

以上から、本開示の発明者らは、液晶表示装置のコントラストの低下を抑制可能とする、以下のカラーフィルタ基板、これを用いた液晶表示装置、および液晶表示装置に用いられる積層体を完成させた。また、上述のカラーフィルタ基板の製造方法を完成させた。以下、詳細を説明する。

A.カラーフィルタ基板 本開示のカラーフィルタ基板は、2つの実施形態を有する。

本開示のカラーフィルタ基板の第1実施形態は、透明基材層の一方の面に複数色の着色層を有するカラーフィルタ部材と、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に配置され、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する第1の光学機能部材と、上記カラーフィルタ部材の上記透明基材層側の面に配置され、液晶材料を含有する第2の位相差層を有する第2の光学機能部材と、を備えるカラーフィルタ基板であって、各色の上記着色層上に位置する上記第1の位相差層の各領域のうち、画素内の上記第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい領域が、上記複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の上記着色層上に位置している。

本開示のカラーフィルタ基板の第2実施形態は、透明基材層の一方の面に複数色の着色層を有するカラーフィルタ部材と、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に配置され、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する第1の光学機能部材と、上記カラーフィルタ部材の上記透明基材層側の面に配置され、液晶材料を含有する第2の位相差層を有する第2の光学機能部材と、を備えるカラーフィルタ基板であって、上記複数色の着色層のうち、画素内の上記着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい色の上記着色層が、輝度が最も高い色の上記着色層である。

本開示のカラーフィルタ基板について、図を用いて説明する。図1は本開示のカラーフィルタ基板の一例を示す概略断面図である。図1に示すように、本開示のカラーフィルタ基板10は、透明基材層21の一方の面に複数色の着色層22を有するカラーフィルタ部材2と、カラーフィルタ部材2の着色層22側の面に配置され、液晶材料を含有する第1の位相差層11Aを有する第1の光学機能部材1Aと、カラーフィルタ部材2の透明基材層21側の面に配置され、液晶材料を含有する第2の位相差層11Bを有する第2の光学機能部材1Bと、を備える。すなわち、本開示のカラーフィルタ基板10は、第1の光学機能部材1Aおよび第2の光学機能部材1Bと、第1の光学機能部材1Aおよび第2の光学機能部材1Bの間に配置されたカラーフィルタ部材2とを備える。

なお、本明細書において、カラーフィルタ部材の着色層側に配置される光学機能部材を第1の光学機能部材と称し、カラーフィルタ部材の透明基材層側に配置される光学機能部材を第2の光学機能部材と称する。また、第1の光学機能部材が有する位相差層を第1の位相差層と称し、第2の光学機能部材が有する位相差層を第2の位相差層と称する。また、第1の光学機能部材が有する配向層を第1の配向層と称し、第2の光学機能部材が有する配向層を第2の配向層と称する。

本開示においては、図1に示すように、第1の光学機能部材1Aは、カラーフィルタ部材2に直接配置された第1の配向層12Aおよび第1の位相差層11Aとの積層体であってもよい。同様に、第2の光学機能部材1Bは、カラーフィルタ部材2に直接配置された第2の配向層12Bおよび第2の位相差層11Bとの積層体であってもよい。

図1に示すように、カラーフィルタ部材2は、透明基材層21と、透明基材層21の一方の面に配置された複数色の着色層22とを少なくとも有する。図1においては、複数色の着色層22として、赤色着色層22R、緑色着色層22Gおよび青色着色層22Bを有する例を示している。また、カラーフィルタ部材2は、着色層22の境界領域と平面視上重なる領域に遮光層23を有していてもよい。また、カラーフィルタ部材2においては、着色層22の透明基材層21側の面とは反対側の面に保護層24が配置されていてもよい。

第1の光学機能部材および第2の光学機能部材の配置について図を用いて説明する。図2(a)〜図2(c)は本開示における第1の光学機能部材および第2の光学機能部材の配置を説明する説明図である。本開示においては、図2(a)に示すように、第1の光学機能部材1Aおよび第2の光学機能部材1Bは、互いの第1の位相差層および第2の位相差層の位相差を相殺し合う(打ち消し合う)光学補償状態を有するように配置される。ここでは、第1の光学機能部材1Aおよび第2の光学機能部材1Bがλ/4部材として機能する場合を挙げて説明する。第1の光学機能部材1Aおよび第2の光学機能部材1Bは、それらの第1の位相差層の光軸x1および第2の位相差層の光軸x2が直交するように配置される。

光学補償状態について、図2(a)においては、第1の光学機能部材1Aおよび第2の光学機能部材1Bにおいて、一方の第1の光学機能部材1A側から直線偏光L_line(0)が入射した場合の具体例を挙げて説明する。まず、直線偏光L_line(0)は、第1の光学機能部材1Aに入射することで、その振動方向には、第1の光学機能部材1Aの光軸方向に位相差が−λ/4生じる。その結果、直線偏光L_line(0)は円偏光L_cに変換される。次に円偏光L_cは、第2の光学機能部材1Bに入射することで、その振動方向には、第2の光学機能部材1Bの光軸方向に位相差が−λ/4生じる。その結果、円偏光L_cは、再度、偏光方向D_line(0)である直線偏光L_line(0)に変換される。このように、直線偏光L_line(0)に対し、第1の光学機能部材1Aおよび第2の光学機能部材1Bは、互いに位相差が打ち消し合うため、実効的に作用していない。そのため、図2(b)に示すように、二つの直線偏光板40Aおよび40Bの間に、第1の光学機能部材1Aおよび第2の光学機能部材1Bを配置した場合は、図2(c)に示すように、二つの直線偏光板40Aおよび40Bの間に第1の光学機能部材および第2の光学機能部材を配置しない場合と同様に、直線偏光L_line(0)を進行させることができる。例えば、直線偏光板40Aおよび40Bの偏光方向が直交する場合、直線偏光L_line(0)は直線偏光板40Bによって吸収される。なお、図2(c)においては、説明の容易のため、存在しない第1の光学機能部材および第2の光学機能部材を破線で示している。

図3は本開示のカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。図3に示すように、本開示の液晶表示装置100は、カラーフィルタ基板10と、対向基板20と、カラーフィルタ基板10および対向基板20の間に配置された液晶層30とを有する、液晶パネル100Aを少なくとも備える。液晶表示装置100は、例えば、バックライト50、第1の直線偏光板40A、第2の直線偏光板40Bをさらに有していてもよい。第1の直線偏光板40A、第2の直線偏光板40Bは、例えば、偏光方向が直交するように配置される。

図4は、図3に示す液晶表示装置における光源光(透過光)および外光(反射光)の挙動について説明する説明図である。なお、説明の容易のため、図4においては対向基板を省略して示している。

まず、光源光Tの挙動について説明する。 液晶表示装置100においてバックライト50から照射された光源光Tは、あらゆる振動方向の光を含む自然光L_omである。液晶表示装置100においては、光源光Tにおける自然光L_omの中から一方向の振動方向を有する直線偏光L_line(0)が第1の直線偏光板40Aから出射され、液晶層30へ入射される。直線偏光L_line(0)は、明表示では、液晶層30における液晶材料によって、例えば、位相差が+λ/2生じることで、直線偏光L_line(90)に変換される。次に、直線偏光L_line(90)は、第1の光学機能部材1Aに入射されることで円偏光L_cに変換される。円偏光L_cは、カラーフィルタ部材2に入射され、さらに第2の光学機能部材1Bに入射されることで円偏光L_cから直線偏光L_line(90)に変換される。直線偏光L_line(90)は、第2の直線偏光板40Bの偏光方向と平行な振動方向を有する。そのため、直線偏光L_line(90)は、第2の直線偏光板40Bを透過して、観察者に観察される。

次に、外光Rの挙動について説明する。 液晶表示装置100においては、外光Rは全方位光L_omである。外光Rは第2の直線偏光板40Bに入射されることで、全方位光L_omの中から一方向の振動方向を有する直線偏光L_line(90)が選択される。直線偏光L_line(90)は、第2の光学機能部材1Bに入射されることで円偏光L_cに変換される。次に、円偏光L_cがカラーフィルタ部材2の構成により反射されることで、位相がλ/2分変化する。例えば、反射前の円偏光L_cが右回りの円偏光である場合、反射後の円偏光L_c(Rev)は左回りの円偏光となる。反射された円偏光L_c(Rev)は、再度、第2の光学機能部材1Bに入射されることで直線偏光L_line(0)に変換される。直線偏光L_line(0)は、第2の直線偏光板40Bの偏光方向に対して振動方向が直交するため、第2の直線偏光板40Bを透過することができない。そのため、観察者からは直線偏光L_line(0)は、観察されない。よって、外光反射による視認性の低下を抑制することができる。

上述したように、本開示のカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置においては、第1の光学機能部材の第1の位相差層および第2の光学機能部材の第2の位相差層が互いに位相差を相殺し合う光学補償状態を取るようにすることで、明表示では、光源光の透過を阻害しないようにすることができる。また、図示しないが、暗表示では、光源光が透過しないようにすることができる。そのため、第1の光学機能部材の第1の位相差層および第2の光学機能部材の第2の位相差層の位相差値が同じであることが好ましい。

ここで、カラーフィルタ部材における複数色の着色層の形成方法としては、通常、フォトリソグラフィ法が用いられる。フォトリソグラフィ法により複数色の着色層を順に形成する場合、2色目以降に形成する着色層の膜厚のばらつきが大きくなりやすい。その結果、2色目以降に形成される着色層上に位置する第1の位相差層の領域では、膜厚のばらつきが大きくなり、位相差値のばらつきが大きくなってしまう傾向にある。そのため、カラーフィルタ部材の着色層側の面に配置される第1の光学機能部材の第1の位相差層と、カラーフィルタ部材の透明基材層側の面に配置される第2の光学機能部材の第2の位相差層とで、位相差量にズレが発生しやすくなってしまう。この点について、図面を用いて説明する。

図5(a)〜(i)および図6(a)〜(b)は本開示のカラーフィルタ部材の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図5(a)に示すように、透明基材層21の一方の面に、開口部を有する遮光層23を形成した後、透明基材層21の遮光層23側の面に、緑色着色層用組成物22Gaを塗布する。続いて、図5(b)に示すように、緑色着色層用組成物22Gaを乾燥させる。次いで、図5(c)に示すように、フォトリソグラフィ法により遮光部23の開口部の所定の位置に緑色着色層22G(1色目)を形成する。次に、図5(d)に示すように、透明基材層21の遮光層23および緑色着色層22G側の面に、赤色着色層用組成物22Raを塗布する。続いて、図5(e)に示すように、赤色着色層用組成物22Raを乾燥させる。次いで、図5(f)に示すように、フォトリソグラフィ法により遮光部23の開口部の所定の位置に赤色着色層22R(2色目)を形成する。次に、図5(g)に示すように、透明基材層21の遮光層23、緑色着色層22Gおよび赤色着色層22R側の面に、青色着色層用組成物22Baを塗布する。続いて、図5(h)に示すように、青色着色層用組成物22Baを乾燥させる。次いで、図5(i)に示すように、フォトリソグラフィ法により遮光部23の開口部の所定の位置に青色着色層22B(3色目)を形成する。次に、図6(a)に示すように、着色層22の上面に、液晶材料を塗布して、液晶材料を配向させた後、液晶材料を重合させることによって液晶材料の配向状態を固定して第1の位相差層11Aを形成する。次に、図6(b)に示すように、透明基材層21の着色層22側の面とは反対側の面に、液晶材料を塗布して、液晶材料を配向させた後、液晶材料を重合させることによって液晶材料の配向状態を固定して第2の位相差層11Bを形成する。

このようにフォトリソグラフィ法により複数色の着色層を形成する場合、透明基材層の一方の面に着色層用組成物を塗布し乾燥して得られる膜は、すでに透明基材層の一方の面に設けられている層を覆って形成されるため、すでに存在する層の部分において盛り上がった形状で形成される。次いで、所望のパターン形状となるようフォトマスクで覆って露光し、さらに、未露光部分または露光部分を洗浄除去して、着色層が形成される。このとき、上記膜の盛り上がった領域を含んで露光が行われれば、その盛り上がりを残したままの形状で着色層が形成されることになる。

上記盛り上がりの観点を考慮して、図5(a)〜(i)における各色の着色層をみてみる。まず、1色目に形成される緑色着色層22Gについては、透明基材層21の一方の面にすでに設けられている遮光層23を覆うように緑色着色層用組成物22Gaを塗布し乾燥して膜が形成される。そのため、図5(b)に示すように、乾燥後の緑色着色用組成物22Gaの膜は、遮光層23の上面においてやや盛り上がった膜となる。次に、露光および現像を行い、図5(c)に示すように、遮光層23上にその端部が乗りあがった緑色着色層22Gが形成される。このように形成された緑色着色層22Gは、断面において、遮光層23に乗り上げた部分が左右略均等にやや盛り上がった形状となる。

次に、2色目に形成される赤色着色層22Rについてみてみると、透明基材層21の一方の面にすでに設けられている遮光層23および緑色着色層22Gを覆うように赤色着色層用組成物22Raを塗布し乾燥して膜が形成される。そのため、図5(e)に示すように、乾燥後の赤色着色層用組成物22Raの膜は、緑色着色層22Gの上面において大きく盛り上がり、一方、遮光層23の上面においてこれより小さい盛り上がりをみせる。次いで、露光および現像を行い、図5(f)に示すように、遮光層23上にその端部が乗りあがった赤色着色層22Rが形成される。このように形成された赤色着色層22Rは、断面において、緑色着色層22G側の端部が大きく盛り上がり、一方、反対側の端部は遮光層23に乗り上げた分だけの小さい盛り上がりを有する形状となる。

次に、3色目に形成される青色着色層22Bについてみてみると、透明基材層21の一方の面にすでに設けられている遮光層23、緑色着色層22Gおよび赤色着色層22Rを覆うように青色着色層用組成物22Baを塗布し乾燥して膜が形成される。そのため、図5(h)に示すように、乾燥後の青色着色層用組成物22Baの膜は、緑色着色層22Gおよび赤色着色層22Rの上面において大きく盛り上がった膜となる。次いで、露光および現像を行い、図5(i)に示すように、遮光層23上にその端部が乗りあがった青色着色層22Bが形成される。このように形成された青色着色層22Bは、断面において、緑色着色層22G側の端部および赤色着色層22R側の端部の両方が大きく盛り上がった形状となる。

上述したように、フォトリソグラフィ法により複数色の着色層を順に形成する場合、形成される着色層は、透明基材層の一方の面にすでに存在する層の形状に支配されて着色層用組成物の膜の形状が決定され、その形状を維持した状態で着色層の形状が決定される。したがって、フォトリソグラフィ法により複数色の着色層を順に形成する場合、2色目以降に形成される着色層において、中央部と端部とで膜厚の差が大きくなりやすく、膜厚のばらつきが大きくなりやすくなる。

なお、図5および図6に示す例は3色の着色層の場合であるが、4色以上の着色層の場合も同様である。

例えば、4色の着色層の場合において、ストライプ配列の場合、1色目の着色層に隣接して2色目の着色層を形成し、2色目の着色層に隣接して3色目の着色層を形成し、3色目の着色層に隣接して4色目の着色層を形成する場合には、2色目以降に形成される着色層において、中央部と端部とで膜厚の差が大きくなりやすく、膜厚のばらつきが大きくなりやすくなる。

また例えば、4色の着色層の場合において、ストライプ配列の場合、1色目の着色層に隣接しないように2色目の着色層を形成し、1色目の着色層および2色目の着色層の間に3色目の着色層および4色目の着色層をそれぞれ形成する場合には、3色目以降に形成される着色層において、中央部と端部とで膜厚の差が大きくなりやすく、膜厚のばらつきが大きくなりやすくなる。

また、透明基材層の一方の面にフォトリソグラフィ法により複数色の着色層を形成した後、複数色の着色層の上面に液晶材料を塗布して第1の位相差層を形成する場合、得られる第1の位相差層は、複数の着色層を覆って形成されるため、着色層が有する盛り上がりの形状を維持した状態で形成されることになる。

上記盛り上がりの観点を考慮して、図6(a)における第1の位相差層をみてみる。第1の位相差層11Aについては、例えば、複数色の着色層22(緑色着色層22G、赤色着色層22R、青色着色層22B)の上面に液晶材料を塗布して、液晶材料を配向させた後、液晶材料を重合させることによって液晶材料の配向状態を固定して第1の位相差層11Aが形成される。そのため、図6(a)に示すように、第1の位相差層11Aでは、緑色着色層22G上に位置する緑色用領域11g、赤色着色層22R上に位置する赤色用領域11r、および青色着色層22B上に位置する青色用領域11bのそれぞれの境界部分において盛り上がった形状となる。

このように、透明基材層の一方の面にフォトリソグラフィ法により複数色の着色層を順に形成した後、複数の着色層の上面に液晶材料を塗布して第1の位相差層を形成する場合、形成される第1の位相差層は、複数色の着色層の形状に支配されて位相差層の形状が決定される。したがって、透明基材層の一方の面にフォトリソグラフィ法により複数色の着色層を順に形成した後、複数の着色層の上面に液晶材料を塗布して第1の位相差層を形成する場合、第1の位相差層では、2色目以降に形成される着色層上に位置する領域において、中央部と端部とで膜厚の差が大きくなりやすく、膜厚のばらつきが大きくなりやすくなる。

一方、透明基材層の着色層側の面とは反対側の面に液晶材料を塗布して第2の位相差層を形成する場合、図6(b)に示すように、得られる第2の位相差層11Bは、通常、均一な膜厚で形成される。

したがって、カラーフィルタ部材の透明基材層側の面に配置される第2の光学機能部材の第2の位相差層は膜厚が均一であるのに対して、カラーフィルタ部材の着色層側の面に配置される第1の光学機能部材の第1の位相差層は膜厚が不均一であるため、カラーフィルタ部材の着色層側の面に配置される第1の光学機能部材の第1の位相差層と、カラーフィルタ部材の透明基材層側の面に配置される第2の光学機能部材の第2の位相差層とで、位相差量にズレが発生しやすくなってしまう。

なお、図1に示すように、カラーフィルタ部材2において、着色層22の上面に保護層24が配置されている場合であっても、上記の複数色の着色層による凹凸を十分に小さくすることは困難である。

本開示のカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置において、第1の光学機能部材の第1の位相差層および第2の光学機能部材の第2の位相差層で、位相差量にズレが生じると、光学補償状態が崩れるため、コントラストが低下してしまう。特に、暗表示時に光漏れが生じ、暗コントラストが著しく低下してしまう。

ここで、一般に、着色層は色によって輝度が異なることが知られている。輝度が高い色の着色層ほど、暗コントラストへの影響が大きくなる。そこで、本開示においては、輝度が最も高い色の着色層を1色目に形成することとした。すなわち、上述したように、1色目に形成される着色層は膜厚のばらつきが小さいのに対し、2色目以降に形成される着色層は膜厚のばらつきが大きくなる傾向にある。そのため、輝度が最も高い色の着色層を1色目に形成することで、輝度が最も高い色の着色層の膜厚のばらつきを小さくすることができる。これにより、第1の位相差層において、輝度が最も高い色の着色層上に位置する領域の膜厚のばらつきを小さくすることができ、位相差値のばらつきを小さくすることができる。その結果、第1の位相差層の膜厚のばらつきによる暗コントラストの低下を抑制することができる。

ここで、例えば、赤色着色層、緑色着色層、青色着色層では、緑色着色層の輝度が最も高い。図5および図6に例示する本開示のカラーフィルタ部材の製造方法においては、輝度が最も高い緑色着色層22Gを1色目に形成している。そのため、上述したように、緑色着色層22Gの膜厚のばらつきを小さくすることができる。これにより、第1の位相差層11Aにおいて、緑色着色層22G上に位置する緑色用領域11gの膜厚のばらつきを小さくすることができ、位相差値のばらつきを小さくすることができる。したがって、輝度が最も高い緑色着色層22Gが位置する領域では、第1の位相差層11Aと第2の位相差層11Bとで、位相差量の差を小さくすることができる。よって、暗コントラストの低下を抑制することができる。

一方、輝度が最も高い色の着色層を2色目以降に形成する場合において、輝度が最も高い色の着色層の膜厚のばらつきが大きいと、第1の位相差層では、輝度が最も高い色の着色層上に位置する領域の膜厚のばらつきが大きくなる。この場合、暗表示の輝度が高くなり、暗コントラストが低下してしまう。

このように、本開示においては、輝度が最も高い色の着色層を1色目に形成しており、輝度が最も高い色の着色層の膜厚のばらつきが小さい。そして、第1の位相差層において、輝度が最も高い色の着色層上に位置する領域の膜厚のばらつきが小さい。そのため、本開示においては、複数色の着色層のうち、画素内の着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい色の着色層を、輝度が最も高い色の着色層としている。また、本開示においては、各色の着色層上に位置する第1の位相差層の各領域のうち、画素内の第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい領域が、複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層上に位置するとしている。

図7は本開示のカラーフィルタ部材の他の例を示す概略断面図である。図7に示すカラーフィルタ部材は、例えば図5および図6に示すカラーフィルタ部材の製造方法により製造されるものである。図7に示すように、各色の着色層22(緑色着色層22G、赤色着色層22R、青色着色層22B)は、緑、赤、青の繰り返し方向に切った垂直断面において、端部が盛り上がった形状を有している。

緑色着色層22Gは、輝度が最も高い色の着色層であり、かつ、1色目に形成される着色層であり、画素P内において、中央部の膜厚h_G0と赤色着色層22R側の端部の膜厚h_G−rおよび青色着色層22B側の端部の膜厚h_G−bとの差は比較的小さい。緑色着色層22Gでは、画素P内において、中央部の膜厚h_G0が最小膜厚、赤色着色層22R側の端部の膜厚h_G−rおよび/または青色着色層22B側の端部の膜厚h_G−bが最大膜厚となる。

一方、赤色着色層22Rは、2色目に形成される着色層であり、画素P内において、中央部の膜厚h_R0と青色着色層22B側の端部の膜厚h_R−bとの差は比較的小さいものの、中央部の膜厚h_R0と緑色着色層22G側の端部の膜厚h_R−gとの差は比較的大きい。赤色着色層22Rでは、画素P内において、中央部の膜厚h_R0が最小膜厚、緑色着色層22G側の端部の膜厚h_R−gが最大膜厚となる。

また、青色着色層22Bは、3色目に形成される着色層であり、画素P内において、中央部の膜厚h_B0と緑色着色層22G側の端部の膜厚h_B−gおよび赤色着色層22R側の端部の膜厚h_B−rとの差は比較的大きい。青色着色層22Bでは、画素P内において、中央部の膜厚h_B0が最小膜厚、緑色着色層22G側の端部の膜厚h_B−gおよび/または赤色着色層22R側の端部の膜厚h_B−rが最大膜厚となる。

この場合、輝度が最も高い緑色着色層22Gにおいて、画素P内の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さくなっている。つまり、複数色の着色層22(緑色着色層22G、赤色着色層22R、青色着色層22B)のうち、画素P内の着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい色の着色層が、輝度が最も高い緑色着色層22Gとなっている。

また、第1の位相差層11Aにおいて、緑色着色層22G上に位置する緑色用領域11gでは、画素P内において、中央部の膜厚d_G0と赤色用領域11r側の端部の膜厚d_G−rおよび青色用領域11b側の端部の膜厚d_G−bとの差は比較的小さい。緑色着色層22G上に位置する緑色用領域11gでは、画素P内において、中央部の膜厚d_G0が最大膜厚、赤色用領域11r側の端部の膜厚d_G−rおよび/または青色用領域11b側の端部の膜厚d_G−bが最小膜厚となる。

一方、赤色着色層22R上に位置する赤色用領域11rでは、画素P内において、中央部の膜厚d_R0と青色用領域11b側の端部の膜厚d_R−bとの差は比較的小さいものの、中央部の膜厚d_R0と緑色用領域11g側の端部の膜厚d_R−gとの差は比較的大きい。赤色着色層22R上に位置する赤色用領域11rでは、画素P内において、中央部の膜厚d_R0が最大膜厚、緑色用領域11g側の端部の膜厚d_R−gが最小膜厚となる。

また、青色着色層22B上に位置する青色用領域11bでは、画素P内において、中央部の膜厚d_B0と緑色用領域11g側の端部の膜厚d_B−gおよび赤色用領域11r側の端部の膜厚h_B−rとの差は比較的大きい。青色着色層22B上に位置する青色用領域11bでは、画素P内において、中央部の膜厚d_B0が最大膜厚、緑色用領域11g側の端部の膜厚d_B−gおよび/または赤色用領域11r側の端部の膜厚h_B−rが最小膜厚となる。

この場合、輝度が最も高い緑色着色層22G上に位置する緑色用領域11gにおいて、画素P内の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さくなっている。つまり、各色の着色層22(緑色着色層22G、赤色着色層22R、青色着色層22B)上に位置する第1の位相差層11Aの各領域(緑色用領域11g、赤色用領域11r、青色用領域11b)のうち、画素P内の第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい緑色用領域11gが、複数色の着色層22(緑色着色層22G、赤色着色層22R、青色着色層22B)のうち、輝度が最も高い緑色着色層22G上に位置している。

このように、本開示においては、各色の着色層上に位置する第1の位相差層の各領域のうち、画素内の第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい領域が、複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層上に位置していることにより、輝度が最も高い着色層が位置する領域では、第1の位相差層と第2の位相差層との膜厚の差を小さくすることができ、位相差量の差を小さくすることができる。よって、暗コントラストの低下を抑制することができる。

また、本開示においては、複数色の着色層のうち、画素内の着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい色の着色層が、輝度が最も高い色の着色層であることにより、各色の着色層上に位置する第1の位相差層の各領域のうち、画素内の第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい領域が、複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層上に位置することになる。そのため、上述したように、輝度が最も高い着色層が位置する領域では、第1の位相差層と第2の位相差層との膜厚の差を小さくすることができ、位相差量の差を小さくすることができる。よって、暗コントラストの低下を抑制することができる。

したがって、本開示によれば、液晶表示装置における暗コントラストの低下を抑制することができるカラーフィルタ基板とすることができる。

以下、本開示のカラーフィルタ基板について構成ごとに説明する。

1.カラーフィルタ部材 本開示におけるカラーフィルタ部材は、第1の光学機能部材および第2の光学機能部材の間に配置される部材である。本開示におけるカラーフィルタ部材は、透明基材層の一方の面に複数色の着色層を有する。また、本開示におけるカラーフィルタ部材において、複数色の着色層のうち、画素内の着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい色の着色層が、輝度が最も高い色の着色層である。

(1)複数色の着色層 本開示における複数色の着色層は、透明基材層の一方の面に配置され、後述の遮光部の開口部に配置される層である。また、複数色の着色層のうち、画素内の着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい色の着色層が、輝度が最も高い色の着色層である。

ここで、「画素」とは、画像を構成する最小単位である。例えば赤、緑、青の3個の副画素で1個の画素が構成されている場合、本開示においては1個の副画素を画素という。具体的には図7に示すように、カラーフィルタ基板10は、赤色着色層22R、緑色着色層22G、青色着色層22Bの3色の着色層22を有しており、遮光層23で画定された画素Pを複数有している。

「画素内の着色層の最大膜厚」とは、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面における画素内の着色層の膜厚において、最大となる膜厚をいう。例えば、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面における画素内の着色層において、画素内の着色層の端部の膜厚の一方を、最大膜厚とすることができる。

また、「画素内の着色層の最小膜厚」とは、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面における画素内の着色層の膜厚において、最小となる膜厚をいう。例えば、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面における画素内の着色層において、画素内の着色層の中央部の膜厚を、最小膜厚とすることができる。

上述したように、画素内の着色層の最大膜厚および最小膜厚は、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面における膜厚である。例えば図8(a)に示すように、着色層22の配列がストライプ配列の場合、画素内の着色層の最大膜厚および最小膜厚は、赤、緑、青の繰り返し方向(A−A線方向)に切った垂直断面における各色の着色層22の膜厚となる。また、例えば図8(b)に示すように、着色層22の配列がモザイク配列の場合、画素内の着色層の最大膜厚および最小膜厚は、赤、緑、青の繰り返し方向(A−A線方向)に切った垂直断面における各色の着色層22の膜厚となる。また、例えば図8(c)に示すように、着色層22の配列がデルタ配列の場合、画素内の着色層の最大膜厚および最小膜厚は、赤、緑、青の繰り返し方向(A−A線方向)に切った垂直断面における各色の着色層22の膜厚となる。

画素内の着色層の最大膜厚および最小膜厚は、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面において、画素内の着色層の膜厚を測定することにより求めることができる。具体的には、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面において、まず、画素内の着色層の最小膜厚を測定し、次いで、上記最小膜厚を基準として、画素内の着色層の最大膜厚および最小膜厚の差を測定する。この際、画素内の着色層の最小膜厚、および最大膜厚と最小膜厚との差は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて垂直断面を観察することにより測定することができる。なお、画素内の着色層の最小膜厚、および最大膜厚と最小膜厚との差は、各色の着色層について、10画素の平均値とする。

また、画素内の着色層の最大膜厚および最小膜厚の差は、例えば、小坂研究所社製の微細形状測定機(段差計/膜厚計)「ET5000」を用いて測定することもできる。なお、画素内の着色層の最大膜厚および最小膜厚の差は、各色の着色層について、10画素の平均値とする。

複数色の着色層は、例えば赤、緑、青の3色の着色層とすることができる。着色層の色としては、赤、緑、青の3色を少なくとも含むものであればよく、例えば、赤、緑、青の3色、赤、緑、青、黄の4色、または、赤、緑、青、黄、シアンの5色等とすることもできる。

赤、緑、青の3色の場合、緑色着色層が、輝度が最も高い。そのため、この場合には、赤、緑、青の3色の着色層のうち、画素内の緑色着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さくなる。

赤、緑、青、黄の4色の場合、黄色着色層が、輝度が最も高い。そのため、この場合には、赤、緑、青、黄の4色の着色層のうち、画素内の黄色着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さくなる。

赤、緑、青、黄、シアンの5色の場合、黄色着色層が、輝度が最も高い。そのため、この場合には、赤、緑、青、黄、シアンの5色の着色層のうち、画素内の黄色着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さくなる。

着色層の厚みとしては、一般的なカラーフィルタに用いられる着色層の厚みと同様とすることができ、例えば1μm以上5μm以下で設定することができる。

着色層としては、例えば色材をバインダ樹脂中に分散させたものを用いることができる。着色層に用いられる色材としては、各色の顔料や染料等が挙げられる。例えば、赤色着色部に用いられる色材としては、例えば、ペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料等が挙げられる。また、緑色着色層に用いられる色材としては、例えば、ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料もしくはハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料等のフタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料等が挙げられる。さらに、青色着色層に用いられる色材としては、例えば、銅フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、インダンスレン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等が挙げられる。これらの顔料や染料は単独で用いても良く2種以上を混合して用いても良い。着色層に用いられるバインダ樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が挙げられる。

着色層には、上述した材料の他にも、必要に応じて、光重合開始剤、増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等を含有させることができる。

また、着色層が形成されている同一平面上には、上述した色材を含有せず、バインダ樹脂を含有する白色層が形成されていてもよい。

(2)透明基材層 本開示における透明基材層は、上記着色層を支持する部材である。

ここで、「透明」という場合には、特段の断りがない限り、本開示のカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の観察者の、観察面からの視認を妨げない程度の透明性をいう。したがって、「透明」は、無色透明、および視認性を妨げない程度の有色透明を含み、また厳密な透過率で定義されず、本開示のカラーフィルタ基板の用途等に応じて透過性の度合いを決定することができる。

本開示における透明基材層の厚みとしては、各部材を支持できる程度の厚みであれば特に限定されず、本開示のカラーフィルタ基板の用途等に応じて適宜設計が可能である。透明基材層の具体的な厚みは、一般的なカラーフィルタ基板に用いられる透明基材層の厚みと同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。

本開示における透明基材層の材料は、一般的なカラーフィルタ基板に用いられる材料であれば特に限定されないが、耐熱性を有することが好ましい。

透明基材層としては、例えば、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、合成石英板等の可撓性のない無機基板、および、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する樹脂基板等が挙げられる。中でも無機基板を用いることが好ましく、無機基板の中でもガラス基板を用いることが好ましい。さらには、ガラス基板の中でも無アルカリタイプのガラス基板を用いることが好ましい。無アルカリタイプのガラス基板は寸度安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、かつ、ガラス中にアルカリ成分を含まないことから、例えば、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板に好適であるからである。

(3)遮光層 本開示におけるカラーフィルタ部材は、透明基材層の一方の面に、遮光層をさらに有していてもよい。

本開示における遮光層は、透明基材層の一方の面に配置され、複数の開口部を有する部材である。遮光層は、着色層の境界領域と平面視上重なる領域に配置される。カラーフィルタ部材においては、透明基材層、遮光層および着色層の順に積層されていることが好ましい。

遮光層は、第1の方向および第1の方向に交差する第2の方向に延伸するように並列に配置され、開口部を画定する。開口部の形状としては、特に限定されず、例えば、矩形状、ストライプ状、ドット状等が挙げられる。また、遮光層における開口部の幅としては、一般的なカラーフィルタ基板における遮光層の開口部の幅と同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。

本開示における遮光層の線幅としては、本開示のカラーフィルタ基板の用途等に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、例えば、1μm以上30μm以下であることが好ましく、中でも1.5μm以上28μm以下、特に2μm以上25μm以下であることが好ましい。遮光層の線幅が上記範囲よりも小さい場合には、十分に開口部を画定することができないおそれがある。また、遮光層の線幅が上記範囲よりも大きい場合には、高精細なカラーフィルタを得ることができないおそれがある。なお、遮光層の線幅が一定でない場合には、遮光層の線幅が、全て上記範囲内であることが好ましい。

本開示における遮光層の厚みとしては、所望の遮光性を示すことができる程度の厚みであれば特に限定されず、遮光層に用いられる材料に応じて適宜調整される。本開示における遮光層の具体的な厚みとしては、例えば、0.5μm以上3.0μm以下とすることができる。

本開示における遮光層の構成材料は、所望の遮光性を発揮することができるような材料であればよく、特に限定されない。具体的には、遮光層は、通常、バインダ樹脂に黒色色材を含有した硬化物であるが、黒色色材の他にも必要に応じて有色色材を含有していてもよい。遮光層の構成材料については、一般的なカラーフィルタ基板に用いられる材料と同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。

(4)保護層(カラーフィルタ部材用保護層) 本開示におけるカラーフィルタ部材は、着色層の透明基材層側の面とは反対側の面に、保護層をさらに有していてもよい。着色層および遮光層を保護するとともに、カラーフィルタ部材の表面を平坦化することができるからである。保護層は、カラーフィルタ部材のオーバーコート層として用いることができる。

保護層は、着色層の透明基材層側の面とは反対側の面に配置される層である。また、保護層は着色層および遮光層を覆うように配置されていることが好ましい。

保護層の材料としては、一般的なカラーフィルタ基板における保護層の材料と同様とすることができ、例えば、感光性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂およびアクリル樹脂等の光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂、および無機材料等が挙げられる。また、その他の材料として、重合開始剤や各種添加剤等が挙げられる。

保護層の厚さについては、カラーフィルタ基板の用途に応じて適宜選択することができる。

また、保護層の形成方法については、一般的なカラーフィルタにおける保護層の形成方法と同様とすることができ、例えば、スピンコート法、ダイコート法等の公知の塗布方法を挙げることができる。

2.第1の光学機能部材 本開示における第1の光学機能部材は、上記カラーフィルタ部材の着色層側の面に配置され、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する部材である。また、本開示における第1の光学機能部材において、各色の着色層上に位置する第1の位相差層の各領域のうち、画素内の第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい領域が、複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層上に位置している。

本開示における第1の光学機能部材および第2の光学機能部材は、互いの第1の位相差層および第2の位相差層の位相差を相殺し合う(打ち消し合う)機能を有する。本開示における第1の光学機能部材は、例えば、λ/4部材として機能することが好ましい。

本開示において、第1の光学機能部材および第2の光学機能部材は、互いの第1の位相差層および第2の位相差層の位相差を相殺し合う(打ち消し合う)光学補償状態を有するように配置される。

(1)第1の位相差層 本開示における第1の位相差層は、液晶材料を含有する層である。また、各色の着色層上に位置する第1の位相差層の各領域のうち、画素内の第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい領域が、複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層上に位置している。

第1の位相差層は、第1の光学機能部材に対し、光学補償状態が得られるような所定の位相差値を有する層である。第1の位相差層は、例えば、λ/4部材としての機能を有する位相差値を有する層であることが好ましく、より具体的には、λ/4分に相当する位相差値を有することが好ましい。

ここで、本明細書において、「位相差値」とは、面内レターデーション値を示す。 「面内レターデーション値」とは、屈折率異方体の面内方向における複屈折性の程度を示す指標であり、面内方向において屈折率が最も大きい遅相軸方向の屈折率をNx、遅相軸方向に直交する進相軸方向の屈折率をNy、屈折率異方体の面内方向に垂直な方向の厚みをdとした場合に、 Re[nm]=(Nx−Ny)×d[nm] で表わされる値である。面内レターデーション値(Re値)は、例えば、王子計測機器株式会社製 KOBRA−WRを用い、平行ニコル回転法により測定することができる。また、微小領域の面内レターデーション値はAXOMETRICS社(米国)製のAxoScanでミューラーマトリクスを使って測定することもできる。また、本願明細書においては特に別段の記載をしない限り、面内レターデーション値は波長550nmにおける値を意味するものとする。

(i)第1の位相差層の構成 本開示における第1の位相差層は、液晶材料を含有する層である。また、各色の着色層上に位置する第1の位相差層の各領域のうち、画素内の第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい領域が、複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層上に位置している。

ここで、「画素内の第1の位相差層の最大膜厚」とは、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面における画素内の第1の位相差層の膜厚において、最大となる膜厚をいう。例えば、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面における画素内の第1の位相差層において、画素内の第1の位相差層の中央部の膜厚を、最大膜厚とすることができる。

また、「画素内の第1の位相差層の最小膜厚」とは、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面における画素内の第1の位相差層の膜厚において、最小となる膜厚をいう。例えば、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面における画素内の第1の位相差層において、画素内の第1の位相差層の端部の膜厚の一方を、最小膜厚とすることができる。

画素内の第1の位相差層の最大膜厚および最小膜厚は、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面において、画素内の第1の位相差層の膜厚を測定することにより求めることができる。具体的には、複数色の着色層の繰り返し方向に切った垂直断面において、まず、画素内の第1の位相差層の最大膜厚を測定し、次いで、上記最大膜厚を基準として、画素内の第1の位相差層の最大膜厚および最小膜厚の差を測定する。この際、画素内の第1の位相差層の最大膜厚、および最大膜厚と最小膜厚との差は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて垂直断面を観察することにより測定することができる。なお、画素内の第1の位相差層の最大膜厚、および最大膜厚と最小膜厚との差は、各色の着色層上に位置する第1の位相差層の各領域について、10画素の平均値とする。

また、画素内の第1の位相差層の最大膜厚および最小膜厚の差は、例えば、小坂研究所社製の微細形状測定機(段差計/膜厚計)「ET5000」を用いて測定することもできる。なお、画素内の第1の位相差層の最大膜厚および最小膜厚の差は、各色の着色層上に位置する第1の位相差層の各領域について、10画素の平均値とする。

例えば、赤、緑、青の3色の着色層の場合、緑色着色層が、輝度が最も高い。そのため、この場合には、赤、緑、青の3色の着色層のうち、緑色着色層上に位置する第1の位相差層の領域において、画素内の第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さくなる。

赤、緑、青、黄の4色の着色層の場合、黄色着色層が、輝度が最も高い。そのため、この場合には、赤、緑、青、黄の4色の着色層のうち、黄色着色層上に位置する第1の位相差層の領域において、画素内の第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さくなる。

赤、緑、青、黄、シアンの5色の着色層の場合、黄色着色層が、輝度が最も高い。そのため、この場合には、赤、緑、青、黄、シアンの5色の着色層のうち、黄色着色層上に位置する第1の位相差層の領域において、画素内の第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さくなる。

第1の位相差層においては、通常、第1の位相差層の長さ方向に液晶材料が配向された状態で固定されている。第1の位相差層は、第1の光学機能部材にλ/4板としての機能を付与する層であることが好ましい。

(液晶材料) 第1の位相差層に含まれる液晶材料は、第1の位相差層に所望の光学機能性を付与することができる材料であればよく、特に限定されない。中でも、感光性を示す液晶材料であることが好ましく、特に、ネマチック相を示す液晶材料が好適に用いられる。ネマチック液晶は、他の液晶相を示す液晶材料と比較して規則的に配列させることが容易だからである。

また、本開示における液晶材料には、重合性官能基を有する重合性液晶材料を用いることが好ましい。重合性液晶材料は重合性官能基を介して互いに重合することができるため、第1の位相差層の機械強度を向上することができるからである。

このような重合性官能基としては、紫外線、電子線等の電離放射線、あるいは熱の作用によって重合する各種重合性官能基が挙げられる。重合性官能基の代表例としては、ラジカル重合性官能基、またはカチオン重合性官能基等が挙げられる。さらにラジカル重合性官能基の代表例としては、少なくとも一つの付加重合可能なエチレン性不飽和二重結合を持つ官能基が挙げられ、具体例としては、置換基を有するもしくは有さないビニル基、アクリレート基(アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基を包含する総称)等が挙げられる。また、カチオン重合性官能基の具体例としては、エポキシ基等が挙げられる。その他、重合性官能基としては、例えば、イソシアネート基、不飽和3重結合等が挙げられる。これらの中でもプロセス上の点から、エチレン性不飽和二重結合を持つ官能基が好適に用いられる。

なお、重合性液晶材料は、重合性官能基を複数有していてもよく、または1つのみを有していてもよい。また、重合性官能基を複数有するものと、1つのみを有するものとを混合して用いてもよい。

また、重合性液晶材料の具体例としては、例えば、特開平7−258638号公報や特表平10−508882号公報、特開2003−287623号公報に記載されているような化合物が挙げられる。

上述のような液晶材料は、1種類でもよく、または2種類以上を混合して用いてもよい。本開示において2種類以上の液晶材料を混合して用いる場合は、重合性液晶材料と、重合性官能基を有さない液晶材料とを混合して用いてもよい。

本開示においては、第1の光学機能部材の第1の位相差層と、後述する第2の光学機能部材の第2の位相差層とは、液晶材料が同一であることが好ましい。後述するように、第1の光学機能部材の第1の位相差層および第2の光学機能部材の第2の位相差層の波長分散性および位相差値の熱変化特性の同一性を高くすることができるため、光学補償状態をより良好にすることができるからである。

ここで、「第1の光学機能部材の第1の位相差層と、第2の光学機能部材の第2の位相差層とは、液晶材料が同一である」とは、第1の位相差層および第2の位相差層に含有される液晶材料が同種で組成が同じ場合だけでなく、波長分散性が等しく熱的変化が同等のものも含む。

(その他) 第1の位相差層の面内レターデーション値は、光学補償状態が得られるような範囲であればよく、例えば、λ/4分に相当する範囲内であることが好ましい。第1の位相差層の面内レターデーション値がλ/4分に相当する場合、例えば、100nm以上160nm以下であることが好ましく、110nm以上150nm以下であることがより好ましく、120nm以上140nm以下であることがさらに好ましい。第1の位相差層の厚みを第1の位相差層の面内レターデーション値がλ/4分に相当するような範囲内の距離にする場合、具体的にどの程度の距離にするかは、第1の位相差層に含まれる液晶材料の種類に応じて適宜決定することができる。例えば、一般的な液晶材料を用いる場合には、第1の位相差層の厚みは0.5μm以上5μm以下とすることができる。

第1の位相差層は、本開示のカラーフィルタ基板を、例えば液晶表示装置に用いた際に、バックライトから照射された光を透過する部材となる。したがって、本開示における第1の位相差層は、所定の透明性を有することが好ましい。ここで、「透明」とは、特段の断りがない限り、バックライトから照射された光を透過する程度に透明であることをいう。なお、第1の位相差層の具体的な透過率については、一般的な光学機能部材に用いられる位相差層と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。

(ii)第1の位相差層の性質 本開示においては、第1の光学機能部材の第1の位相差層と、第2の光学機能部材の第2の位相差層とは、波長分散性および位相差値の熱変化特性が同一であることが好ましい。

ここで、本開示の発明者らは、二つの光学機能部材の間にカラーフィルタ部材が配置された液晶表示装置において、コントラストが低下する理由について、更に検討を重ね、液晶材料を含有する位相差層は、熱により位相差値が変化することを知見した。

光学機能部材において、液晶材料を含有する位相差層は、カラーフィルタ部材に積層されて配置される。また、光学機能部材は、液晶パネルを作製する前にカラーフィルタ部材に配置される。そのため、液晶パネルを作製する工程において、カラーフィルタ部材および光学機能部材に対し熱処理がされると、二つの光学機能部材の位相差量に差異が生じ、光学補償状態が崩れるため、コントラストが低下してしまうことを知見した。

上記知見を得た本開示の発明者らは、第1の光学機能部材の第1の位相差層と、第2の光学機能部材の第2の位相差層との位相差値の熱変化特性を同一とすることにより、コントラストの低下を抑制できることを見出した。液晶表示装置を組み立てたときに、第1の位相差層および第2の位相差層の位相差量が同程度であっても、位相差値の熱変化特性が異なる場合には、製造後の使用環境等の温度により、第1の位相差層と第2の位相差層との位相差量に差異が生じて、光学補償状態が崩れ、コントラストの低下が生じてしまう。一方、第1の位相差層と第2の位相差層との位相差値の熱変化特性が同一である場合には、製造後の使用環境の温度による、第1の位相差層の位相差値の熱変化と第2の位相差層の位相差値の熱変化とが同一であるため、光学補償状態を維持することができ、コントラストの低下を抑制することができる。

また、二つの光学機能部材における位相差層の波長分散性が異なる場合、加熱による位相差値の変化により、可視光領域の短波長側または長波長側における位相差値の差が大きくなり、コントラストの低下がより顕著になることが懸念される。これに対し、本開示においては、第1の位相差層と第2の位相差層との位相差値の熱変化特性を同一とすることに加え、位相差値の波長分散性を同一とすることにより、コントラストの低下をより低減することができる。

したがって、本開示において、第1の光学機能部材の第1の位相差層および第2の光学機能部材の第2の位相差層の両方が、液晶材料を含有しており、波長分散性および位相差値の熱変化特性が同一であることにより、液晶表示装置におけるコントラストの低下を抑制することができるカラーフィルタ基板とすることができる。具体的には、第1の光学機能部材の第1の位相差層および第2の光学機能部材の第2の位相差層における位相差値の熱変化特性が同一であることにより、カラーフィルタ基板に熱処理がされた場合、第1の光学機能部材の第1の位相差層および第2の光学機能部材の第2の位相差層の位相差値は同じように変化するため、光学補償状態を維持することができる。さらに、第1の光学機能部材の第1の位相差層および第2の光学機能部材の第2の位相差層は波長分散性が同一であることにより、可視光領域の広い範囲にわたって、光学補償状態を良好にすることができる。よって、可視光領域の短波長側または長波長側における光漏れによるコントラストの低下を抑制することができる。

また、本開示の発明者らは、液晶材料を含有する位相差層は、一旦、高温で熱処理した後は、その後の熱処理による位相差層の位相差量の変化が抑制され小さくなることを知見した。上記知見を得た発明者らは、第1の位相差層および第2の位相差層の両方が液晶材料を含有していることから、カラーフィルタ基板の製造時においてアニール処理を行うことで、位相差値の熱による変化を抑制することができることを見出した。すなわち、第1の位相差層および第2の位相差層の両方が液晶材料を含有していることにより、アニール処理後における第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値に基づいて第1の光学機能部材および第2の光学機能部材の光学補償状態を設計することができる。よって、液晶表示装置におけるコントラストの低下を抑制可能なカラーフィルタ基板とすることができる。

ここで、位相差層の位相差値が熱により変化する理由については以下のように推測される。すなわち、図9(a)に示すように、位相差層11においては液晶材料11aが特定の方向D_orに配列された配向状態で固定されている。位相差層に熱が加わることにより、図9(b)、(c)に示すように、液晶材料11aの一部において配向状態に乱れが生じることで位相差値が減少すると推測される。また、図9(b)、(c)に示すように、位相差層に加わる熱量(加熱温度)により、配向状態の乱れが異なると推測される。

一方、位相差層を高温でアニール処理した後は、その後の熱処理による位相差層の変化が抑制される理由については以下のように推測される。すなわち、位相差層が高温でアニール処理されることにより、図10(a)に示すように、配向状態の乱れが生じた液晶材料11aが位相差層11中で再度固定され、安定状態を取るためと推測される。そのため、アニール処理後に、位相差層11に熱が加わった場合も、図10(b)に示すように、位相差層11中の液晶材料11aの配向状態は変化しにくくなると推測される。

なお、本開示において、上述したように、例えば、第1の位相差層および第2の位相差層の液晶材料が同一である場合、第1の位相差層および第2の位相差層の熱履歴を同程度とすることにより、第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値の変化量を同程度とすることができる。この場合は後述するアニール処理を不要とすることもできる。製造工程の一例としては、フォトスペーサ、透明電極の形成の際に、第1の光学機能部材および第2の光学機能部材に同じ熱処理をすることにより、第1の位相差層および第2の位相差層の熱履歴を同程度とすることができる。この場合、上記熱処理による第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値の変化量を等しくすることができる。また、第1の位相差層および第2の位相差層は製造工程で同じ加熱を受けていることから、信頼性試験等の加熱を受けても、第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値の変化量を等しくすることができる。そのため、光学的補償状態を維持することができる。さらに、第1の位相差層および第2の位相差層にアニール処理することにより、製造工程上の位相差量の変化量を小さくしておくことができる。

(波長分散性) 本開示において、第1の位相差層と第2の位相差層とは波長分散性が同一であることが好ましい。

「第1の位相差層および第2の位相差層の波長分散性」について説明する。 ここで、第1の位相差層および第2の位相差層は、液晶材料の種類等によっては、可視光領域の全体で同じ位相差値を示さず、短波長側における位相差値と、長波長側における位相差値とが異なる場合がある。具体的には、第1の位相差層および第2の位相差層に用いられる材料によっては、可視光領域における短波長側の位相差値が長波長側における位相差値よりも大きい場合や、短波長側の位相差値が長波長側における位相差値よりも小さい場合がある。 このように、可視光領域の波長により位相差値が変化する性質を波長分散性とする。

本開示における「第1の位相差層および第2の位相差層の波長分散性」を以下のように定量する。 第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値Reについて、可視光領域(例えば、400nm以上700nm以下)における第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値Reを測定する。測定値から、波長550nmにおける位相差値Re(550)に対する、波長xnm(xは、400≦x≦700を満たす)における位相差値Re(x)の比率Re(x)/Re(550)を算出する。可視光領域の波長を横軸、Re(x)/Re(550)を縦軸にとったグラフの傾きを波長分散性とする。例えば、図11に示す実線グラフの傾きを波長分散性とする。

また、「第1の位相差層および第2の位相差層の波長分散性が同一である」とは、上述したグラフにおいて、波長400nm以上700nm以下において、第1の位相差層のRe(x)/Re(550)の値と、第2の位相差層のRe(x)/Re(550)の値との差が±5%の範囲内であることをいい、好ましくは±2%の範囲内である。

「第1の位相差層および第2の位相差層の波長分散性が同一である」とは、具体的には、図11に示す実線グラフを第1の位相差層のグラフとしたとき、第2の位相差層のグラフの値の全てがハッチングの領域内に存在することを指す。

(位相差値の熱変化特性) 本開示において、第1の位相差層と第2の位相差層とは位相差値の熱変化特性が同一であることが好ましい。

「第1の位相差層と第2の位相差層との位相差値の熱変化特性が同一である」とは、本開示のカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の製造工程における温度で、カラーフィルタに熱処理をした場合、第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値の変化分がそれぞれ±5%の範囲内であることをいい、好ましくは±2%の範囲内であることをいう。本開示においては、波長400nm以上700nm以下の全ての範囲における第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値の変化量が上述した範囲内であることが好ましい。

(2)第1の配向層 本開示においては、第1の光学機能部材が、上記カラーフィルタ部材に直接配置された配向層および第1の位相差層の積層体であることが好ましい。また、後述するように、第2の光学機能部材が、上記カラーフィルタ部材に直接配置された固定層および第2の位相差層の積層体であり、上記固定層が、第2の配向層または接着層であることが好ましい。第1の光学機能部材の第1の位相差層および第2の光学機能部材の第2の位相差層の光軸、厚み等を高い精度で合わせることができるため、第1の光学機能部材および第2の光学機能部材の光学補償状態を良好にすることができるからである。また、第1の光学機能部材の第1の位相差層および第2の光学機能部材の第2の位相差層の光軸、厚み等をより高い精度で合わせる観点からは、第1の光学機能部材が、第1の配向層および第1の位相差層の積層体であり、かつ、第2の光学機能部材が、第2の配向層および第2の位相差層の積層体であることが好ましい。塗布法によって、カラーフィルタ部材に、直接、各配向層および各位相差層を形成することができるため、特に、第1の位相差層および第2の位相差層の光軸を高い精度で合わせることができる。

ここで、「第1の配向層がカラーフィルタ部材に直接配置されている」とは、第1の配向層と、カラーフィルタ部材を構成する層とが直接接触して配置されていることをいう。「第1の配向層がカラーフィルタ部材に直接配置されている」とは、典型的には、第1の配向層と、カラーフィルタ部材における着色層側の最外層とが直接接触して配置されていることをいう。

第1の配向層は、上述した液晶材料を配列させる相互作用を発現することができればよいが、光配向材料を含む部材であることが好ましい。

ここで、「光配向材料」は、光配向法により配向規制力を発現できる材料を指す。また、「光配向法」とは、任意の偏光状態を有する光(偏光)を配向層に照射することにより配向層の配向規制力(異方性)を発現させる方法である。したがって、本開示における光配向材料は、偏光を照射することにより配向規制力を発現できる材料ということができる。さらに、「配向規制力」とは、位相差層に含まれる液晶材料を配列させる相互作用を意味する。

本開示における第1の配向層は、構成材料に応じて厚みを調整することができる。本開示における第1の配向層の厚みは、例えば、0.01μm以上2.0μm以下であることが好ましく、中でも0.02μm以上1.0μm以下であることが好ましく、特に0.03μm以上0.2μm以下であることが好ましい。本開示における第1の配向層の厚みが上記範囲内であることにより、第1の位相差層に含まれる液晶材料に対して所望の配向規制力を発現することができる。

なお、本開示における第1の配向層の厚みは、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて断面を観察することにより測定することができる。

第1の配向層は、本開示のカラーフィルタ基板を、液晶表示装置に用いた際に、バックライトから照射された光を透過する部材となる。したがって、本開示における第1の配向層は、所定の透明性を有することが好ましい。ここで、「透明」とは、特段の断りがない限り、バックライト部から照射された光を透過する程度に透明であることをいう。なお、第1の配向層の具体的な透過率については、一般的な光学機能部材に用いられる配向層と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。

第1の配向層に含まれる光配向材料は、偏光を照射することにより配向規制力を発現することができる材料であれば特に限定されない。このような光配向材料は、シス−トランス変化によって分子形状のみを変化させて配向規制力を可逆的に変化させる光異性化材料と、偏光を照射することにより、分子そのものを変化させる光反応材料とに大別することができる。本開示においては、光異性化材料および光反応材料のいずれであっても好適に用いることができるが、光反応材料を用いることがより好ましい。

光反応材料は、偏光が照射されることによって分子が反応して配向規制力を発現するものであるため、不可逆的に配向規制力を発現することが可能になる。したがって、光反応材料の方が配向規制力に経時安定性があり優れている。

光反応材料は、偏光照射によって生じる反応の種類によってさらに分別することができる。具体的には、光二量化反応を生じることによって配向規制力を発現する光二量化型材料、光分解反応を生じることによって配向規制力を発現する光結合型材料、および光分解反応と光結合反応とを生じることによって配向規制力を発現する光分解−結合型材料等に分けることができる。本開示においては、上述した光反応材料のいずれであっても好適に用いることができるが、中でも安定性および反応性(感度)等の観点から光二量化型材料を用いることが好ましい。

光二量化型材料は、光二量化反応を生じることにより配向規制力を発現できる材料であれば特に限定されない。本開示においては、中でも光二量化反応を生じる光の波長が、280nm以上であることが好ましく、特に280nm以上400nm以下であることが好ましく、さらには300nm以上380nm以下であることが好ましい。

このような光二量化型材料としては、例えば、シンナメート、クマリン、ベンジリデンフタルイミジン、ベンジリデンアセトフェノン、ジフェニルアセチレン、スチルバゾール、ウラシル、キノリノン、マレインイミド、または、シンナミリデン酢酸誘導体を有するポリマー等が挙げられる。本開示においては、中でも、シンナメートおよびクマリンの少なくとも一方を有するポリマー、シンナメートおよびクマリンを有するポリマーが好ましく用いられる。このような光二量化型材料の具体例としては、例えば特開平9−118717号公報、特表10−506420号公報、および特表2003−505561号公報に記載された化合物が挙げられる。

本開示において用いられる光配向材料は、1種類のみであってもよく、2種類以上であってもよい。また、本開示において用いられる光配向材料は、耐熱性が高いことが好ましい。

(3)第1の保護層(第1の光学機能部材用保護層) 本開示における第1の光学機能部材においては、例えば図12(a)に示すように、第1の位相差層11Aのカラーフィルタ部材2側の面とは反対側の面に、第1の保護層13Aが配置されていることが好ましい。第1の保護層が配置されていることにより、カラーフィルタ基板の運搬時等における第1の位相差層の損傷等を抑制することができるからである。第1の保護層は、第1の光学機能部材の表面を覆うオーバーコート層としても用いることができる。

第1の保護層の材料としては、第1の光学機能部材を保護することができれば特に限定されず、一般的なカラーフィルタの保護層として用いられる材料と同様とすることができ、例えば、感光性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂およびアクリル樹脂等の光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂、および無機材料等が挙げられる。また、その他の材料として、重合開始剤や各種添加剤等が挙げられる。

第1の保護層の厚みについては、カラーフィルタ基板の用途に応じて適宜選択することができる。

また、第1の保護層の形成方法については、一般的なカラーフィルタにおける保護層の形成方法と同様とすることができ、例えば、スピンコート法、ダイコート法等の公知の塗布方法を挙げることができる。

3.第2の光学機能部材 本開示における第2の光学機能部材は、上記カラーフィルタ部材の上記透明基材層側の面に配置され、液晶材料を含有する第2の位相差層を有する部材である。

本開示における第2の光学機能部材は、例えば、λ/4部材として機能することが好ましい。

(1)第2の位相差層 本開示における第2の位相差層は、液晶材料を含有する層である。第2の位相差層は第2の光学機能部材に対し、光学補償状態が得られるような所定の位相差値を有する層である。第2の位相差層は、例えば、λ/4部材としての機能を有する位相差値を有する層であることが好ましく、より具体的には、λ/4分に相当する位相差値を有することが好ましい。

(i)第2の位相差層の構成 本開示における第2の位相差層は、液晶材料を含有する層である。第2の位相差層においては、通常、第2の位相差層の長さ方向に液晶材料が配向された状態で固定されている。第2の位相差層は、第2の光学機能部材にλ/4板としての機能を付与する層であることが好ましい。

なお、液晶材料については、上記第1の光学機能部材の第1の位相差層に含有される液晶材料と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

また、第2の位相差層の面内レターデーション値、厚みおよび透明性については、上記第1の光学機能部材の第1の位相差層と同様とすることができる。

(ii)第2の位相差層の性質 本開示における第2の位相差層の波長分散性および位相差値の熱変化特性については、上述した通りである。

(2)固定層 本開示においては、上述したように、第2の光学機能部材が、上記カラーフィルタ部材に直接配置された固定層および上記第2の位相差層の積層体であり、上記固定層が、第2の配向層または接着層であることが好ましい。

ここで、「固定層がカラーフィルタ部材に直接配置されている」とは、固定層と、カラーフィルタ部材を構成する層とが直接接触して配置されていることをいう。「固定層がカラーフィルタ部材に直接配置されている」とは、典型的には、固定層とカラーフィルタ部材における透明基材層とが直接接触して配置されていることをいう。

固定層としては、例えば、第2の配向層、接着層が挙げられる。

(i)第2の配向層 本開示においては、第2の光学機能部材が、カラーフィルタ部材の面に直接配置された第2の配向層と、第2の位相差層との積層体であることが好ましい。好ましい理由については、上述した通りである。

第2の配向層は、液晶材料を配列させる相互作用を発現することができればよいが、光配向材料を含む部材であることが好ましい。

なお、光配向材料、光配向法、配向規制力については、上述した通りである。

第2の配向層の厚み、透明性および光配向材料については、上記第1の光学機能部材の第1の配向層と同様とすることができる。

(ii)接着層 本開示においては、第2の光学機能部材が、カラーフィルタ部材の面に直接配置された接着層と、第2の位相差層との積層体であることも好ましい。この場合、通常、第2の位相差層は接着層のカラーフィルタ部材側とは反対側の面に直接配置される。このとき、第2の光学機能部材を転写法を用いて形成することができるため、カラーフィルタ基板の製造コストを安くすることができる。また、例えば、カラーフィルタ基板を多面付けして製造する場合、第1の光学機能部材および第2の光学機能部材の光軸を精度良く合わせて配置することができる。

接着層としては、第2の位相差層およびカラーフィルタ部材を接着させることができれば特に限定されないが、紫外線硬化型接着層であることが好ましい。紫外線硬化型接着層は、接着層の厚みを薄くすることができるため、カラーフィルタ基板の厚みを薄くすることができる。また、カラーフィルタ部材および第2の光学機能部材の間の距離を小さくすることにより、バックライトからの光をより効率的に進行させることができるからである。

本開示における紫外線硬化型接着層は、紫外線を照射することにより硬化して接着性を示す部材を指す。また、紫外線硬化型接着層は、通常、紫外線を照射する前に所定の粘着性を有する。ここで、所定の粘着性とは、例えば、JIS K6854−2に規定の180度剥離試験によるガラス板に対する紫外線硬化型接着層の剥離強度が、10N/25mm幅以上であることが好ましく、中でも、15N/25mm幅以上であることが好ましく、特に、20N/25mm幅以上であることが好ましい。また、本開示においては、紫外線硬化型接着層の剥離強度が、例えば、50N/25mm幅以下であることが好ましく、中でも、45N/25mm幅以下であることが好ましく、特に、40N/25mm幅以下であることが好ましい。

本開示における紫外線硬化型接着層の厚みは、例えば、10μm以下であることが好ましく、中でも5μm以下であることが好ましく、特に2μm以下であることが好ましい。また、本開示における紫外線硬化型接着層の厚みは、例えば、0.1μm以上であることが好ましい。

なお、本開示における紫外線硬化型接着層の厚みは、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて断面を観察することにより測定することができる。

本開示における紫外線硬化型接着層は、本開示のカラーフィルタ基板を液晶表示装置に用いた際に、バックライト部から照射された光を透過する部材となる。したがって、本開示における紫外線硬化型接着層は、所定の透明性を有することが好ましい。ここで、「透明」とは、特段の断りがない限り、バックライト部から照射された光を透過する程度に透明であることをいう。例えば、紫外線硬化型接着層の全光線透過率は、80%以上であることが好ましく、中でも90%以上であることが好ましい。

なお、紫外線硬化型接着層の全光線透過率は、JIS K 7375:2008(プラスチック−全光線透過率および全光線透過率の求め方)に準拠した方法により測定することができる。

本開示における紫外線硬化型接着層は、紫外線硬化型樹脂により構成され、紫外線の照射により硬化された層であればよい。紫外線硬化型接着層に用いられる紫外線硬化型樹脂は、例えば波長100nm以上450nm以下の紫外線を照射することにより硬化させることが可能な材料であれば特に限定されない。例えば、反応性エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン等の単官能モノマー並びに多官能モノマー、ポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリエチレン(ポリプロピレン)グリコール(メタ)ジアクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレー ト、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ビスフェノールフルオレン誘導体、ビスフェノキシエタノールフルオレンジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールフルオレンジエポキキ(メタ)アクリレート等が挙げられる。なお、ここで(メタ)アクリレートとは、アクリレートまたはメタクリレートを意味する表記である。

本開示においては、これらの紫外線硬化型樹脂を1種類のみ用いてもよく、または、2種類以上を混合して用いてもよい。

(3)第2の保護層(第2の光学機能部材用保護層) 本開示における第2の光学機能部材においては、例えば図12(a)に示すように、第2の位相差層11Bのカラーフィルタ部材2側の面とは反対側の面に、第2の保護層13Bが配置されていることが好ましい。第2の保護層が配置されていることにより、カラーフィルタ基板の運搬時等における第2の位相差層の損傷等を抑制することができるからである。第2の保護層は、第2の光学機能部材の表面を覆うオーバーコート層としても用いることができる。

第2の保護層の材料、厚み、形成方法等については、上記第1の光学機能部材の第1の保護層と同様とすることができる。

4.その他の構成 本開示のカラーフィルタ基板は、上述した第1の光学機能部材および第2の光学機能部材と、カラーフィルタ部材とを有していればよく、必要な構成を適宜選択して追加することができる。その他の構成としては、例えば、図12(b)に示すように、スペーサ部材5を挙げることができる。スペーサ部材は、通常、液晶表示装置としたとき、液晶層と対向する側の第1の光学機能部材に配置される。また、その他の構成としては、例えば、タッチパネル、直線偏光板、前面板等を挙げることができる。なお、これらの構成については、一般的な液晶表示装置において用いられる構成と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。

B.液晶表示装置 本開示の液晶表示装置は、上述した「A.カラーフィルタ基板」に記載のカラーフィルタ基板と、対向基板と、上記カラーフィルタ基板および上記対向基板の間に配置された液晶層とを有する、液晶パネルを少なくとも備える。

本開示の液晶表示装置の一例としては、上述した「A.カラーフィルタ基板」の項に記載した図3に示す液晶表示装置100が挙げられる。

本開示によれば、液晶パネルが上述したカラーフィルタ基板を有することから、液晶表示装置の内部における外光反射を抑制し、良好なコントラストを示す液晶表示装置とすることができる。

本開示の液晶表示装置における液晶パネルに用いられるカラーフィルタ基板については、上述した「A.カラーフィルタ基板」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。また、本開示における対向基板および液晶層については、一般的な液晶表示装置に用いられるものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。

液晶表示装置は、上述した液晶パネル以外にも必要な構成を適宜選択して追加することができる。その他の構成としては、例えば、直線偏光板、バックライト、前面板等を挙げることができる。

本開示の液晶表示装置は、例えば、テレビ、パソコン、スマートフォン、タブレット端末等に適用することができる。

C.積層体 本開示の積層体は2つの実施形態を有する。

本開示の積層体の第1実施形態は、上述の液晶表示装置に用いられる積層体であって、上記カラーフィルタ部材と、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に配置され、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する第1の光学機能部材と、を備え、各色の上記着色層上に位置する上記第1の位相差層の各領域のうち、画素内の上記第1の位相差層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい領域が、上記複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の上記着色層上に位置している。

本開示の積層体の第2実施形態は、上述の液晶表示装置に用いられる積層体であって、上記カラーフィルタ部材と、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に配置され、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する第1の光学機能部材と、を備え、上記複数色の着色層のうち、画素内の上記着色層の最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さい色の上記着色層が、輝度が最も高い色の上記着色層である。

図13は本開示の積層体の一例を示す概略断面図である。図13に示すように、本開示の積層体60は、カラーフィルタ部材2と、カラーフィルタ部材2の着色層22側の面に配置された第1の光学機能部材1Aとを備える。

本開示によれば、上述した積層構造を有することにより、積層構造を基準として、第1の光学機能部材側の面とは反対側の面に、さらに第2の光学機能部材を配置することにより、上述した液晶表示装置を得ることができる。

本開示の積層体を用いて液晶表示装置を製造する際には、例えば、予め直線偏光板と第2の光学機能部材とを積層し、それを積層体の透明基材層側の面に配置することで、図3に例示するような液晶表示装置100を得ることができる。

本開示の積層体を構成するカラーフィルタ部材および第1の光学機能部材については、上述した「A.カラーフィルタ基板」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。

D.カラーフィルタ基板の製造方法 本開示のカラーフィルタ基板の製造方法は、透明基材層の一方の面に複数色の着色層を有するカラーフィルタ部材を形成するカラーフィルタ部材形成工程と、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する第1の光学機能部材を配置する第1の光学機能部材配置工程と、上記カラーフィルタ部材の上記透明基材層側の面に、液晶材料を含有する第2の位相差層を有する第2の光学機能部材を配置する第2の光学機能部材配置工程と、を有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、上記カラーフィルタ部材形成工程が、上記透明基材層の一方の面に上記複数色の着色層を形成する着色層形成工程を有し、上記第1の光学機能部材配置工程が、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に、上記液晶材料を塗布し、上記液晶材料を配向させて、上記第1の位相差層を得る第1の位相差層形成工程を有し、上記着色層形成工程では、上記複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層を1色目の着色層として形成する、製造方法である。

本開示のカラーフィルタ基板の製造方法について図を用いて説明する。図5(a)〜(i)および図6(a)〜(b)は本開示のカラーフィルタ基板の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図5(a)〜(i)に示すように、透明基材層21の一方の面に複数色の着色層(緑色着色層22G、赤色着色層22R、青色着色層22B)を有するカラーフィルタ部材を形成するカラーフィルタ部材形成工程を行う。カラーフィルタ部材形成工程は、透明基材層21の一方の面に複数色の着色層(緑色着色層22G、赤色着色層22R、青色着色層22B)を形成する着色層形成工程を有しており、着色層形成工程では、複数色の着色層(緑色着色層22G、赤色着色層22R、青色着色層22B)のうち、輝度が最も高い色の着色層を1色目の着色層として形成する。すなわち、図5(a)〜(c)に示すように、1色目の着色層として、輝度が最も高い緑色着色層22Gを形成する。

次に、図6(a)に示すように、カラーフィルタ部材の着色層22側の面に、液晶材料を含有する第1の位相差層11Aを有する第1の光学機能部材を配置する光学機能部材配置工程を行う。また、図6(b)に示すように、カラーフィルタ部材の透明基材層21側の面に、液晶材料を含有する第2の位相差層11Bを有する第2の光学機能部材を配置する第2の光学機能部材配置工程を行う。 なお、図5および図6に示すカラーフィルタ基板の製造方法については、上述した「A.カラーフィルタ基板」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。

本開示によれば、着色層形成工程では、複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層を1色目の着色層として形成することにより、液晶表示装置とした際に暗コントラストの低下を抑制することが可能なカラーフィルタ基板を得ることができる。

図14(a)〜(d)は本開示のカラーフィルタ基板の製造方法の他の例を示す工程図である。まず、図14(a)に示すような、透明基材層21と、透明基材層21の一方の面に配置された遮光層23と、遮光層23の開口部に配置された複数色の着色層22(赤色着色層22R、緑色着色層22G、青色着色層22B)と、複数色の着色層22の透明基材層21側の面とは反対側の面に配置された保護層24とを有するカラーフィルタ部材2を形成するカラーフィルタ部材形成工程を行う。カラーフィルタ部材形成工程は、図示しないが、上述したように、透明基材層の一方の面に複数色の着色層を形成する着色層形成工程を有しており、着色層形成工程では、複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層を1色目の着色層として形成する。次に、図14(a)〜(c)に示すように、カラーフィルタ部材2の保護層24側の面に、液晶材料を含有する第1の位相差層11Aを有する第1の光学機能部材1Aを配置する第1の光学機能部材配置工程を行う。第1の光学機能部材配置工程においては、例えば図14(a)に示すように、カラーフィルタ部材2の保護層24側の面に、直接、塗工機Cを用いて光配向材料12aを塗布した後、偏光露光することにより、図14(b)に示すように第1の配向層12Aを形成してもよい。次に、第1の位相差層形成工程においては、例えば図14(c)に示すように、第1の配向層12Aに液晶材料を塗布し、液晶材料を配向させた後、紫外線を照射することにより、液晶材料の配向状態を固定して第1の位相差層11Aを形成してもよい。また、図14(d)に示すように、カラーフィルタ部材2の透明基材層21側の面に、液晶材料を含有する第2の位相差層11Bを有する第2の光学機能部材1Bを配置する第2の光学機能部材配置工程を行う。第2の光学機能部材配置工程においては、例えば図14(d)に示すように、第1の光学機能部材配置工程と同様に、第2の配向層12Bおよび第2の位相差層11Bを順に形成してもよい。

図15(a)〜(c)は、本開示のカラーフィルタ基板の製造方法における第2の光学機能部材配置工程の一例を示す工程図である。第2の光学機能部材配置工程においては、例えば図15(a)に示すように、転写用基材層200および第2の位相差層11Bを有する転写部材を準備し、接着層13を介して、カラーフィルタ部材2の透明基材層21側の面に貼り合わせた後、図15(b)に示すように転写用基材層200を剥離して、図15(c)に示すようにカラーフィルタ部材2の透明基材層21側の面に第2の位相差層11Bを配置してもよい。すなわち、第2の位相差層11Bを転写法により形成してもよい。

以下、本開示のカラーフィルタ基板の製造方法における各工程について説明する。

1.カラーフィルタ部材形成工程 本開示におけるカラーフィルタ部材形成工程は、透明基材層の一方の面に複数色の着色層を有するカラーフィルタ部材を形成する工程である。カラーフィルタ部材形成工程は、透明基材層の一方の面に複数色の着色層を形成する着色層形成工程を有する。

(1)着色層形成工程 本開示における着色層形成工程は、透明基材層の一方の面に複数色の着色層を形成する工程である。着色層形成工程では、複数色の着色層のうち、輝度が最も高い色の着色層を1色目の着色層として形成する。

複数色の着色層を形成する順序としては、輝度が最も高い色の着色層を1色目に形成すればよく、2色目以降に形成する着色層の順序は特に限定されない。例えば、輝度が高い色の順に複数色の着色層を形成することができる。例えば、赤、緑、青の3色の着色層の場合、緑>赤>青の順に輝度が高いことから、緑色着色層、赤色着色層、青色着色層の順に形成することができる。

着色層の形成方法としては、一般的なカラーフィルタ部材における着色層の形成方法と同様とすることができる。例えば、フォトリソグラフィ法が挙げられる。

(2)遮光層形成工程 本開示におけるカラーフィルタ部材形成工程は、着色層形成工程前に、透明基材層の一方の面に遮光層を形成する遮光層形成工程を有していてもよい。

遮光層の形成方法としては、一般的なカラーフィルタ部材における遮光層の形成方法と同様とすることができる。

(3)保護層形成工程 本開示におけるカラーフィルタ部材形成工程は、着色層形成工程後に、着色層の透明基材層側の面とは反対側の面に保護層を形成する保護層形成工程を有していてもよい。

保護層の形成方法としては、一般的なカラーフィルタ部材における保護層の形成方法と同様とすることができる。

2.第1の光学部材配置工程 本開示における第1の光学機能部材配置工程は、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に、液晶材料を含有する第1の位相差層を有する第1の光学機能部材を配置する工程である。第1の光学機能部材配置工程は、上記カラーフィルタ部材の上記着色層側の面に、液晶材料を塗布し、液晶材料を配向させて、第1の位相差層を得る第1の位相差層形成工程を有する。

(1)第1の位相差層形成工程 本開示における第1の位相差層形成工程は、上記カラーフィルタ部材の着色層側の面に、液晶材料を塗布し、液晶材料を配向させて、第1の位相差層を得る工程である。

第1の位相差層形成工程において用いられる液晶材料については、「A.カラーフィルタ基板 2.第1の光学機能部材 (1)第1の位相差層」の項に記載したため、ここでの説明は省略する。

第1の位相差層形成工程では、例えば、液晶材料を塗布して、液晶材料を配向させた後、紫外線を照射することにより、液晶材料の配向状態を固定して位相差層を得ることができる。液晶材料を固定するために照射される紫外線の波長、照射条件については、液晶材料の種類に応じて適宜選択することができ、一般的な位相差層の形成方法において用いられる紫外線の照射条件と同様とすることができる。

(2)第1の配向層形成工程 本開示における第1の光学機能部材配置工程は、第1の位相差層形成工程前に、上記カラーフィルタ部材の着色層側の面に、直接、第1の配向層を形成する第1の配向層形成工程を有することができる。

第1の配向層形成工程において用いられる第1の配向層の材料、および第1の配向層の形成方法は、上述した「A.カラーフィルタ基板 2.第1の光学機能部材 (2)第1の配向層」の項に記載したため、ここでの説明は省略する。

3.第2の光学部材配置工程 本開示における第2の光学機能部材配置工程では、上記カラーフィルタ部材の上記透明基材層側の面に、液晶材料を含有する第2の位相差層を有する第2の光学機能部材を配置する。

第2の光学機能部材配置工程は、例えば、上記カラーフィルタ部材の上記透明基材層側の面に、直接、第2の配向層を形成する第2の配向層形成工程と、上記第2の配向層に液晶材料を塗布して、液晶材料を配向させた後、紫外線を照射することにより、液晶材料の配向状態を固定して第2の位相差層を得る第2の位相差層形成工程とを有していてもよい。

第2の配向層形成工程において用いられる第2の配向層の材料、および第2の配向層の形成方法は、上述した「A.カラーフィルタ基板 3.第2の光学機能部材 (2)固定層 (i)第2の配向層」の項に記載したため、ここでの説明は省略する。

第2の位相差層形成工程において用いられる液晶材料については、「A.カラーフィルタ基板 3.第2の光学機能部材 (1)第2の位相差層」の項に記載したため、ここでの説明は省略する。液晶材料を固定するために照射される紫外線の波長、照射条件については、液晶材料の種類に応じて適宜選択することができ、一般的な位相差層の形成方法において用いられる紫外線の照射条件と同様とすることができる。

一方、第2の光学機能部材配置工程は、例えば、転写用基材層および第2の位相差層を有する転写部材を準備し、上記カラーフィルタ部材の透明基材層側の面に対し、接着層を介して、上記転写部材の上記第2の位相差層を貼り合わせた後、上記転写用基材層を剥離することで、上記第2の位相差層を転写する転写工程を有していてもよい。

転写工程においては、転写部材およびカラーフィルタ部材を貼り合わせる前に、転写部材側に接着層が配置されていてもよく、カラーフィルタ部材側に接着層が配置されていてもよい。接着層に用いられる材料については、「A.カラーフィルタ基板 3.第2の光学機能部材 (2)固定層 (ii)接着層」の項に記載したため、ここでの説明は省略する。

第1の光学機能部材および第2の光学機能部材においては、第1の位相差層および第2の位相差層の波長分散性および位相差値の熱変化特性が同一であることが好ましく、さらに第1の位相差層および第2の位相差層に含有される液晶材料が同一であることが好ましい。

4.アニール処理工程 本開示のカラーフィルタ基板の製造方法においては、上記第1の光学機能部材配置工程および上記第2の光学機能部材配置工程の後、上記カラーフィルタ基板にアニール処理をするアニール処理工程を有することが好ましい。また、上記アニール処理の温度が、上記カラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の製造工程における、熱処理の最高温度と同等以上の温度であることが好ましい。

本開示において、アニール処理工程を行うことにより、得られたカラーフィルタ基板における第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値が、その後の液晶表示装置の製造工程の熱処理により変化されることを抑制することができる。よって、アニール処理後における第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値に基づいて第1の光学機能部材および第2の光学機能部材の光学補償状態を設計することで、液晶表示装置とした際にコントラストを良好にすることが可能なカラーフィルタ基板を得ることができる。

本開示におけるアニール処理は、カラーフィルタ基板にアニール処理をする工程であり、より具体的には、カラーフィルタ基板に配置された第1の光学機能部材および第2の光学機能部材にアニール処理をする工程である。また、アニール処理においては、上記アニール処理の温度が、上記カラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の製造工程における、熱処理の最高温度と同等以上の温度とする。

ここで、「カラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の製造工程における、熱処理の最高温度」とは、本開示により得られたカラーフィルタ基板を用いて、液晶表示装置を製造する際に、カラーフィルタ基板に配置された第1の光学機能部材および第2の光学機能部材に加わる熱処理温度のうち、最も高い温度をいう。以下、単に、「最高温度」と称して説明する場合がある。

アニール処理の温度は、得られたカラーフィルタ基板とともに液晶表示装置に用いられる基板、材料等の種類、液晶表示装置の製造条件に応じて適宜選択され、限定されない。アニール処理の温度は、例えば、150℃以上250℃以下であってもよく、200℃以上230℃以下であってもよい。アニール処理の時間、雰囲気等の条件については、材料の種類、液晶表示装置の製造条件に応じて適宜選択される。

本開示においては、アニール処理の条件を以下の方法により決定してもよい。 例えば、ガラス基板上に、第1の位相差層および第2の位相差層と同様の材料、厚みを有する評価用のサンプルを作製する。評価用サンプルをアニール処理の温度を加え、時間ごとの位相差値の変化を測定し、位相差値に変化が見られなくなる時間を求める(例えば、図16のグラフにおけるX時間)。また、X時間アニール処理した評価サンプルに対し、例えば、信頼性評価のための加熱を行った場合に第1の位相差層および第2の位相差層の位相差値の変化分が、上述した「A.カラーフィルタ基板」の項に記載した値となることを確認する。

なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示の技術的範囲に包含される。

以下に実施例および比較例を示し、本開示をさらに詳細に説明する。

[実施例] (共重合樹脂溶液の調製) 重合槽中にメタクリル酸メチル(MMA)を63質量部、アクリル酸(AA)を12質量部、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEMA)を6質量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)を88質量部仕込み、攪拌し溶解させた後、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を7質量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下、85℃で2時間攪拌し、更に100℃で1時間反応させた。得られた溶液に、更にメタクリル酸グリシジル(GMA)を7質量部、トリエチルアミンを0.4質量部、およびハイドロキノンを0.2質量部添加し、100℃で5時間攪拌し、共重合樹脂溶液(固形分50%)を得た。

(硬化性樹脂組成物の合成) 下記の材料を室温で攪拌及び混合して硬化性樹脂組成物を得た。 <硬化性樹脂組成物の組成> ・上記共重合樹脂溶液(固形分50%)…16質量部 ・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(商品名:SR399、サートマー社製)…24質量部 ・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:エピコート180S70、油化シェルエポキシ社製)…4質量部 ・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 (商品名:イルガキュア907、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製)…4質量部 ・ジエチレングリコールジメチルエーテル(純正化学社製)…52質量部

(遮光層用組成物の調製) まず、下記の分量の成分を混合し、サンドミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液を調製した。 <黒色顔料分散液の組成> ・黒色顔料…23質量部 ・高分子分散材(ビックケミー・ジャパン(株)Disperbyk111)…2質量部 ・溶剤(ジエチレングリコールジメチルエーテル)…75質量部

次に、下記の分量の成分を十分に混合し、遮光層用組成物を得た。 <遮光層用組成物の組成> ・上記黒色顔料分散液…61質量部 ・上記硬化性樹脂組成物…20質量部 ・ジエチレングリコールジメチルエーテル…30質量部

(着色層用組成物の調製) 赤色、緑色、および青色のそれぞれの着色層用組成物は、まず顔料と分散剤を下記の分量で混合し、サンドミルにて十分に分散し、着色顔料分散液を調製した。次に、着色顔料分散液と上記硬化性樹脂組成物、溶剤をそれぞれの分量で混合して着色層用組成物を得た。

<赤色着色層用組成物の組成> ・C.I.ピグメントレッド254…7質量部 ・ポリスルホン酸型高分子分散剤…3質量部 ・上記硬化性樹脂組成物…23質量部 ・酢酸−3−メトキシブチル…67質量部

<緑色着色層用組成物の組成> ・C.I.ピグメントグリーン58…7質量部 ・C.I.ピグメントイエロー138…1質量部 ・ポリスルホン酸型高分子分散剤…3質量部 ・上記硬化性樹脂組成物…22質量部 ・酢酸−3−メトキシブチル…67質量部

<青色着色層用組成物の組成> ・C.I.ピグメントブルー1…5質量部 ・ポリスルホン酸型高分子分散剤…3質量部 ・上記硬化性樹脂組成物…25質量部 ・酢酸−3−メトキシブチル…67質量部

(カラーフィルタ部材の作製) 以下の手順により、カラーフィルタ部材を作製した。

(遮光層の形成) 透明基材層として、厚み0.7mmのガラス基板(旭硝子(株) AN材)を準備した。透明基材層上に上述の遮光層用組成物をスピンコーターで塗布し、80℃で3分間乾燥させ、厚み約1μmの遮光層を形成した。遮光層を、フォトマスクを介して露光量60mJ/cm²、露光波長365nmで露光した後、0.05wt%水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、230℃で30分間、大気下で焼成することで、複数の開口部を有する遮光層を形成した。

(緑色着色層の形成) 上記のようにして遮光層を形成した透明基材層に対して、上述の緑色着色層用組成物を、スピンコーターで厚み2.0μmで塗布し、その後、80℃のオーブン中で3分間乾燥させた。次いで、緑色着色層用組成物の塗布膜を、フォトマスクを介して露光波長365nmで露光し、0.05wt%水酸化カリウム水溶液で現像した。その後、230℃で30分間、大気下で焼成することで、ストライプ状の緑色着色層を形成した。

(赤色着色層の形成) 次に、上述の赤色着色層用組成物を用いて、緑色着色層の形成と同様の工程により、ストライプ状の赤色着色層を形成した。

(青色着色層の形成) さらに、上述の青色着色層用組成物を用いて、緑色着色層の形成と同様の工程により、ストライプ状の青色着色層を形成した。

(保護層の形成) その後、保護層として上述の硬化性樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、80℃で3分間乾燥させ、露光量60mJ/cm²、露光波長365nmで露光した。その後、230℃で30分間焼成することで、保護層を形成した。

以上の工程により、カラーフィルタ部材を作製した。

(第1の光学機能部材の作製) 以下の手順により、カラーフィルタ部材の着色層側の面に第1の光学機能部材を作製した。

(第1の配向層の形成) 第1の配向層は、光反応型の光配向材料をスピンコーターで厚み0.2μmで塗布し、110℃で2分乾燥後、偏光露光装置にて露光量30mJ/cm²、露光波長313nmの偏光紫外線を照射して形成した。偏光露光装置の角度は、液晶パネルに設置される偏光板の光軸と、第1の位相差層の光軸のなす角度が45度となるように調整した。

(第1の位相差層の形成) 第1の位相差層の形成には、重合性棒状液晶材料を適用し、下記の化学式(1)及び化学式(2)の棒状化合物を混合比1:1で混合した化合物と、開始剤であるBASFジャパン株式会社イルガキュア907と、DIC株式会社製メガファック(F477)とを、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトンの1:1の混合溶剤に溶解して25質量%の溶液を調製して適用した。上記溶液を、スピンコーターで塗布し、90℃で1分間乾燥させた後、露光量500mJ/cm²、露光波長365nmで露光し、第1の位相差層を形成した。正面位相差Re(nm)は、第1の位相差層形成後に行うプロセスの影響、特に加熱などで変化するためすべての工程が終了した後に、波長550nmでλ/4となるよう、第1の位相差層形成後の正面位相差値を調整した。具体的には、第1の位相差層形成後の位相差変化量を予め測定しておき、第1の位相差層形成後の正面位相差値は変化量を見込んだ値とした。

以上の手順により、液晶表示装置に用いられる積層体を得た。

[比較例] 着色層の形成において、赤色着色層、緑色着色層、青色着色層の順に形成したこと以外は、実施例1と同様にして、液晶表示装置に用いられる積層体を作製した。

[評価] (着色層の膜厚の測定) 着色層の形成後、画素内の着色層の中央部の膜厚(最小膜厚)と端部の膜厚との差を、小坂研究所社製の微細形状測定機(段差計/膜厚計)「ET5000」を用いて測定した。具体的には、画素内の着色層の中央部の膜厚(最小膜厚)を基準として、上記中央部の膜厚(最小膜厚)と画素内の着色層の端部の膜厚との差を測定した。なお、画素内の着色層の端部の膜厚のうち、一方の膜厚が最大膜厚となる。また、10画素の平均値とした。測定結果を表1および表2に示す。

(着色層および保護層の合計膜厚の測定) 保護層の形成後、画素内の着色層および保護層の中央部の合計膜厚(最小膜厚)と端部の合計膜厚とを、小坂研究所社製の微細形状測定機(段差計/膜厚計)「ET5000」を用いて測定した。具体的には、画素内の透明基材層表面から保護層までの合計膜厚(着色層および保護層の合計膜厚)のうち、画素内の中央部の合計膜厚および画素内の端部の合計膜厚を測定した。また、10画素の平均値とした。

(第1の位相差層の膜厚の測定) 第1の位相差層の形成後、画素内の第1の位相差層の中央部の膜厚(最大膜厚)と端部の膜厚との差は、小坂研究所社製の微細形状測定機(段差計/膜厚計)「ET5000」を用いて測定した。具体的には、まず、画素内の透明基材層表面から第1の位相差層までの合計膜厚(着色層、保護層、第1の配向層および第1の位相差層の合計膜厚)のうち、画素内の中央部の合計膜厚および画素内の端部の合計膜厚を測定した。次いで、画素内の中央部の合計膜厚から上記画素内の着色層および保護層の中央部の合計膜厚を差し引き、その値を画素内の第1の位相差層の中央部の膜厚(最大膜厚)とみなした。また、画素内の端部の合計膜厚から上記画素内の着色層および保護層の端部の合計膜厚を差し引き、その値を画素内の第1の位相差層の端部の膜厚とみなした。そして、画素内の第1の位相差層の中央部の膜厚(最大膜厚)と画素内の第1の位相差層の端部の膜厚との差を算出した。なお、画素内の第1の位相差層の端部の膜厚のうち、一方の膜厚が最小膜厚となる。また、10画素の平均値とした。測定結果を表3および表4に示す。

(コントラストの測定) まず、得られた積層体を2枚の偏光板の間に配置し、2枚の偏光板(日東電工社製、「NPF」)をパラレルニコルに配置して、バックライト(アイテックシステム社製、「LMG150X180−22WD−4」)を点灯し、輝度計(トプコン社製、「BM−5A」)により最大輝度を測定した。次に、2枚の偏光板をクロスニコルに配置して、上記と同様に、輝度計により最小輝度を測定した。そして、下記式によりコントラストを算出した。結果を表5に示す。 コントラスト=最大輝度/最小輝度

1A … 第1の光学機能部材 1B … 第2の光学機能部材 2 … カラーフィルタ部材 10 … カラーフィルタ基板 11A… 第1の位相差層 11B… 第2の位相差層 11r… 赤色用領域 11g… 緑色用領域 11b… 青色用領域 12A… 第1の配向層 12B… 第2の配向層 13 … 接着層 20 … 対向基板 21 … 透明基材層 22 … 着色層 22R… 赤色着色層 22G… 緑色着色層 22B… 青色着色層 23 … 遮光層 30 … 液晶層 100A… 液晶パネル 100… 液晶表示装置 P … 画素