CN102124381B - 延迟基板、其制造方法及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明能够容易地制造包含延迟不同的多个区域的延迟层。延迟基板(10)包含基板(110)和与其一个主表面相对的固体化液晶层(130)。固体化液晶层(130)包含多个区域(130a至130c)，这些区域(130a至130c)各自的退偏度低于5.0×10^-4。这些区域(130a至130c)获得的退偏度的最大值与最小值的差低于2.0×10^-4。

Description

延迟基板、其制造方法及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及可适用于例如液晶显示装置等显示装置的光学技术。

背景技术

液晶显示装置具有薄型、轻量及耗电量低等特征。因此，近年来在便携设备及电视接收机等固定设备中的利用正在迅速增加。

液晶显示装置在显示多颜色图像时，使用滤色器。例如，在能显示多颜色图像的透射型或反射型液晶显示装置中，通常使用含有红色、绿色及蓝色着色层的滤色器。此外，在能显示多颜色图像的半透射型液晶显示装置中，通常使用含有用于透射显示的红色、绿色和蓝色着色层以及用于反射显示的红色、绿色及蓝色着色层的滤色器。

多数的液晶显示装置含有延迟膜。例如，电视接收机的液晶显示装置中，为了显示从任何方向观察都容易看到的图像，将延迟膜与直线偏振膜组合使用。此外，在反射型或半透射型液晶显示装置中，为了在太阳等高亮度光源的基础上达到高的可见度，使用含有四分之一波长片或含有四分之一波长片和二分之一波长片来作为延迟膜的吸收型的圆偏振片。

但是，尽管红色、绿色和蓝色像素的显示颜色的波长区域不同，但通常延迟膜的光学特性在面内是均匀的。因此，难以采用对于所有显示颜色不同的像素均为最适合的设计。

更具体而言，液晶层及延迟膜各自的延迟具有波长分散。因此，在将液晶单元的延迟被延迟膜充分地补偿的设计用在显示某种颜色的像素中时，在显示其他颜色的像素中，液晶单元的延迟有可能无法被延迟膜充分地补偿。

此外，当将在绿色的波长区域例如约550nm下能得到四分之一波长(λ/4)的延迟的四分之一波长片与直线偏振片组合而作为圆偏振片使用时，假设即使该四分之一波长片的折射率各向异性即双折射率Δn对于可见光区域内的所有波长都大致相等，在例如约450nm的蓝色的波长区域中，能得到比λ/4大的延迟。并且，在例如约630nm的红色的波长区域中，能得到比λ/4小的延迟。因此，将作为自然光的蓝色光及红色光照射在圆偏振片上时，透射光不是圆偏振光而成为椭圆偏振光。实际上，在多数光学材料中，双折射率在可见光区域的短波长侧即蓝色的波长区域中变大，在长波长侧即红色的波长区域中变小，因此该问题常常变得严重。

在日本特开2005-24919号公报及日本特开2006-85130号公报中，作为延迟层，记载了包含厚度不同的多个区域、即延迟不同的多个区域的固体化液晶层。

具体而言，在日本特开2005-24919号公报中，记载了形成由厚度彼此不同的红色、绿色及蓝色着色层构成的滤色器层、并在该滤色器层上形成固体化液晶层的技术。该固体化液晶层能够通过在形成于滤色器层上的取向膜上涂布含有光聚合性液晶化合物的涂布液并对涂膜照射紫外线而得到。

根据该方法，由于这些着色层在滤色器层的表面所产生的凹凸结构，能够得到在薄的着色层的位置更厚、在厚的着色层的位置更薄的固体化液晶层。即，能够得到在显示颜色不同的像素间厚度不同的固体化液晶层。换而言之，能够得到包含延迟不同的多个区域的固体化液晶层。

在日本特开2006-85130号公报中记载了含有滤色器层和固体化液晶层的半透射型液晶显示装置。该液晶显示装置中，滤色器层的各着色层在像素的透射部更厚、在像素的反射部更薄。即，在滤色器层的表面设有凹凸结构。该固体化液晶层可以通过在滤色器层的设有凹凸结构的面上形成聚酰亚胺层，对聚酰亚胺层的整个面实施摩擦处理，然后在聚酰亚胺层上涂布紫外线固化性的液晶单体，并对涂膜照射紫外线而得到。或者，该固体化液晶层通过在滤色器层的设有凹凸结构的面上涂布液晶聚合物，对整个涂膜进行光取向处理而得到。这样得到的固体化液晶层在像素的透射部更薄、在像素的反射部更厚。即，根据该方法，可以得到包含延迟不同的多个区域的固体化液晶层。

但是，在日本特开2005-24919号公报所记载技术中，必须严密地控制着色层间的厚度差。同样，在日本特开2006-85130号公报所记载的技术中，必须严密地控制着色层的反射部的厚度与透射部的厚度之差。因此，采用这些技术时，滤色器层的设计受到限制，或者滤色器层的制造难度上升。而且，在这些技术中，在滤色器层的凹凸面上形成固体化液晶层。因此，为了在固体化液晶层的各区域达到设计的膜厚，必须考虑涂布液的流动性、涂膜的收缩率等各种因素。

发明内容

本发明的目的在于，能够容易地制造包含延迟不同的多个区域的延迟层。

根据本发明的第一方面，提供了一种延迟基板，其具备基板和与其一个主表面相对的固体化液晶层，所述固体化液晶层包含相对于所述主表面平行排列的第1至第3区域，在将下述亮度L1与下述亮度L2之比L1/L2设为对比度CR_PL、将下述亮度L3与下述亮度L4之比L3/L4的最大值设为对比度CR_RE的情况下，所述第1至第3区域各自的由下述等式算出的退偏度D低于5.0×10^-4，所述第1至第3区域所获得的所述退偏度D的最大值与最小值之差低于2.0×10^-4；其中，所述亮度L1是在将一对偏振片按照它们的透射轴成为平行的方式相对的状态下，在从法线方向以白色光对所述一对偏振片中的一个进行照明的第1照明条件下，所述一对偏振片中的另一个沿所述法线方向射出的透射光的亮度；所述亮度L2是除了将所述一对偏振片按照它们的透射轴正交的方式相对以外，在与所述第1照明条件同样的第2照明条件下，所述一对偏振片中的所述另一个沿所述法线方向射出的透射光的亮度；所述亮度L3是除了在所述一对偏振片间介入所述固体化液晶层以外，在与所述第1照明条件同样的第3照明条件下，所述一对偏振片中的所述另一个沿所述法线方向射出的透射光的亮度；所述亮度L4是除了将所述一对偏振片按照它们的透射轴正交的方式相对以外，在与所述第3照明条件同样的第4照明条件下，所述一对偏振片中的所述另一个沿所述法线方向射出的透射光的亮度。

$D=1-\frac{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{PL}}+1)}{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{PL}}-1)}\×\frac{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{RE}}-1)}{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{RE}}+1)}$

根据本发明的第二方面，提供了一种液晶显示装置，其具备第一方面所述的延迟基板和与其相对的液晶层。

根据本发明的第三方面，提供了一种延迟基板的制造方法，其包括在基板上形成固体化液晶层的工序，其中，所述固体化液晶层的形成包括如下工序：成膜工序，其在所述基板上形成液晶材料层，所述液晶材料层含有光聚合性或光交联性的热致液晶化合物、且所述热致液晶化合物的介晶形成有规定的取向结构；曝光工序，其将所述基板的各位置的温度从所述基板的平均温度的偏离维持在3℃以内且将所述平均温度对应于时间的变化维持在3℃以内，并且以不同的曝光量或以不同的照度或以不同的亮线对所述液晶材料层的至少3个区域进行曝光，在所述液晶材料层中形成第1区域、第2区域和第3区域，其中，所述第1区域含有所述热致液晶化合物的聚合或交联产物，所述第2区域含有所述聚合或交联产物和作为未反应化合物的所述热致液晶化合物、且所述聚合或交联产物的含有率低于所述第1区域，所述第3区域含有所述未反应化合物、且所述聚合或交联产物的含有率低于所述第2区域；显影工序，其包括在曝光工序后，在以相当于大气压下的0.1体积％以上的浓度含有氧的气氛中，将所述液晶材料层加热至与所述热致液晶化合物从液晶相向各向同性相变化的相转变温度相等的温度以上，至少在所述第2及第3区域中使所述介晶的取向程度降低；定影工序，其在不含氧或者以相当于大气压下的5体积％以下的浓度含有氧的气氛中，在使所述取向程度降低的状态下使所述未反应化合物聚合和/或交联。

附图说明

图1是简略地表示本发明的一个方式的延迟基板的立体图。

图2是图1所示的延迟基板的沿II-II线的截面图。

图3是简略地表示固体化液晶层的形成方法的一个例子的截面图。

图4是简略地表示固体化液晶层的形成方法的一个例子的截面图。

图5是简略地表示一变形例的延迟基板的截面图。

图6是简略地表示使用图1及图2所示的延迟基板而能够制造的液晶显示装置的一个例子的截面图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的方式详细地进行说明。另外，对发挥相同或相似的功能的构成要素在所有的附图中赋予相同的参照符号，省略重复的说明。

图1是简略地表示本发明的一个方式的延迟基板的立体图。图2是图1所示的延迟基板的沿II-II线的截面图。

图1及图2所示的延迟基板10包含基板110、滤色器层120和固体化液晶层130。

基板110具有光透射性。基板110例如是透明基板。

滤色器层120形成在基板110上。滤色器层120包含吸收光谱彼此不同、在基板110上邻接的多个着色层120a至120c。例如，透过着色层120a的光与透过着色层120b的光相比波长更长，透过着色层120b的光与透过着色层120c的光相比波长更长。

滤色器层120还可以进一步包含与着色层120a至120c的吸收光谱不同的1个以上的着色层。在此，作为一个例子，着色层120a为红色着色层，第2着色层120b为绿色着色层，第3着色层120c为蓝色着色层。

着色层120a至120c各自具有在Y方向上延伸的带形状。着色层120a至120c在与Y方向交叉的X方向上排列，形成条纹排列。另外，X方向及Y方向是平行于基板110的与滤色器层120相对的面的方向。此外，后述的Z方向是相对于X方向及Y方向垂直的方向。

着色层120a至120c也可以各自具有其他的形状。例如，着色层120a至120c也可以各自为矩形。此时，着色层120a至120c也可以形成正方排列或三角排列。

着色层120a至120c各自例如由含有透明树脂和在该透明树脂中分散的颜料的混合物形成。着色层120a至120c各自能够通过形成含有颜料和颜料载体的着色组合物的图案层并使该图案层固化而得到。对于着色组合物，在后面进行说明。

固体化液晶层130是延迟层。固体化液晶层130形成在滤色器层120上。固体化液晶层130也可以被图案化，但典型地是连续膜，覆盖滤色器层120的一个主表面的整体。

固体化液晶层130与滤色器层120可以彼此接触，也可以彼此不接触。在后者的情况下，也可以在固体化液晶层130与滤色器层120之间介入取向膜。

固体化液晶层130包含在平行于其主表面的方向上排列的三个以上的区域。这些区域中的至少两个具有双折射性，延迟彼此不同。

具体而言，固体化液晶层130包含区域130a至130d。区域130a至130d在垂直于Z方向的方向上邻接。

区域130a至130c各自与着色层120a至130b相对。区域130a至130c各自具有与着色层120a至130b大致相同的形状。

区域130a至130c各自比着色层120a至130b小。区域130a至130c彼此分开。

区域130d是固体化液晶层130中除区域130a至130c以外的区域。区域130d可以省略。此时，区域130a至130c以例如它们的边界位置与着色层120a至120c的边界位置大致一致的方式配置。

区域130a至130d是使热致液晶化合物或组合物聚合和/或交联而形成的。区域130a至130d的组成彼此相同。

典型的情况下，区域130a至130d的厚度彼此相等。即，典型的情况下，固体化液晶层130具有均匀的厚度。

区域130a至130c的取向程度彼此不同。区域130a与区域130b相比取向程度更大。区域130b与区域130c相比取向程度更大。因此，在区域130a中，与区域130b相比，折射率各向异性更大。并且，在区域130b中，与区域130c相比，折射率各向异性更大。另外，区域130c可以具有双折射性，也可以是光学各向同性。

在此，“取向程度”是指在面内方向上邻接的区域的各自的介晶MS的取向度。介晶MS的取向度可以在其整体区域内固定，也可以沿Z方向变化。例如，在有些区域中，也可以下表面附近的取向度更高、上表面附近的取向度更低。此时，“取向程度”表示在厚度方向上的取向度的平均。

区域130a与区域130b相比取向程度更大，这能够通过比较区域130a的折射率各向异性与区域130b的折射率各向异性来进行确认。同样，区域130b与区域130c相比取向程度更大，这能够通过比较区域130b的折射率各向异性与区域130c的折射率各向异性来进行确认。

这样，区域130a至130c的取向程度彼此不同。并且，区域130a至130c的厚度大致相等。因此，区域130a至130c的延迟彼此不同。

介晶为棒状时，区域130a至130c各自可以为例如：正的A板，其对应于将介晶的长度方向统一成相对于Z方向大致垂直的一个方向的沿面取向；正的C板，其对应于将介晶的长度方向统一成相对于Z方向大致平行的方向的垂直取向；或者，负的C板，其对应于胆甾取向(Cholestericalignment)，所述胆甾取向形成以与Z方向大致平行的方向为螺旋轴的螺旋结构、且在垂直于螺旋轴的各面内将介晶的长度方向统一成相对于Z方向大致垂直的一个方向。介晶为棒状时，区域130a至130c各自也可以为对应于下述胆甾取向的正的A板与负的C板的复合体，所述胆甾取向以介晶的长度方向偏向垂直于Z方向的一个方向的方式进行了变形。介晶为圆盘状时，区域130a至130c各自为例如：负的C板，其对应于将介晶的厚度方向统一成与Z方向大致平行的方向的垂直取向；或者，负的A板，其对应于将介晶的厚度方向统一成与Z方向大致垂直的一个方向的沿面取向。这样，在区域130a至130c中，能够采用所有取向结构。

如上所述，区域130c也可以是光学各向同性。即，在区域130c中，介晶也可以不形成取向结构。

该延迟基板10如上所述，包含折射率各向异性彼此不同的区域130a至130c。因此，为了使区域130a至130c的延迟彼此不同，不必使它们的厚度彼此不同。因此，可以使区域130a至130c的厚度彼此不同，也可以使区域130a至130c的厚度彼此相同。因此，该固体化液晶层130能够容易地形成。

作为连续膜的固体化液晶层130与经图案化的固体化液晶层130相比，难以发生从滤色器层120到延迟基板10的外部的物质移动。因此，将含有作为连续膜的固体化液晶层130的延迟基板10用于例如液晶显示装置中时，能够抑制杂质从滤色器层120混入到液晶层中。

此外，关于该固体化液晶层130的通过后面说明的方法得到的退偏度D，区域130a至130c各自低于5.0×10^-4。并且，对于这些区域130a至130c得到的退偏度D的最大值与最小值的差低于2.0×10^-4。即，该固体化液晶层130中，区域130a至130c各自的退偏度D小，区域130a至130c之间的退偏度D的不均小。

例如，在液晶显示装置中使用退偏度D小的固体化液晶层130时，与在液晶显示装置中使用退偏度D大的固体化液晶层时相比，例如能够达到更高的对比度。此外，在液晶显示装置中使用退偏度D的不均小的固体化液晶层130时，与在液晶显示装置中使用退偏度D的不均大的固体化液晶层时相比，例如能够显示着色进一步得到抑制的黑色。

退偏度D是通过以下的方法得到的值。首先，在使一对偏振片按照它们的透射轴成为平行的方式相对的状态下，从法线方向以白色光对一偏振片进行照明。在该第1照明条件下，测定另一偏振片沿法线方向射出的透射光的亮度L1。接着，除了将之前的偏振片按照它们的透射轴正交的方式相对以外，在与第1照明条件同样的第2照明条件下，测定上述另一偏振片沿法线方向射出的透射光的亮度L2。将这些亮度L1及L2的比L1/L2设为对比度CR_PL。

此外，除了在之前的偏振片间介入固体化液晶层130以外，在与第1照明条件同样的第3照明条件下，测定上述另一偏振片沿法线方向射出的透射光的亮度L3。接着，除了将之前的偏振片按照它们的透射轴正交的方式相对以外，在与第3照明条件同样的第4照明条件下，测定上述另一偏振片沿法线方向射出的透射光的亮度L4。另外，当固体化液晶层130在面内具有折射率各向异性时，亮度L3及L4根据固体化液晶层130相对于偏振片所成的角度(方位角)发生变化。在此，将这些亮度L3及L4的比L3/L4的最大值设定为对比度CR_RE。即，求出亮度L3的最大值和亮度L4的最小值，由它们求出对比度CR_RE。

通过将这样获得的对比度CR_PL及CR_RE代入下述等式中，从而得到退偏度D。

$D=1-\frac{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{PL}}+1)}{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{PL}}-1)}\×\frac{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{RE}}-1)}{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{RE}}+1)}$

此外，区域130a至130c各自的光学特性伴随加热而发生的变化小。例如，将区域130a至130c各自供于大气中230℃下1小时的加热时，延迟伴随该加热而产生的变化例如低于5nm或者低于3％。因此，即使在形成该固体化液晶层130后进行热处理，延迟基板10或含有该延迟基板10的液晶显示装置等光学装置的性能也不会由于固体化液晶层130的光学特性的变化而大大偏离设计值。

并且，区域130a至130c各自的光散射性小。区域130a至130c各自的雾度例如低于2％。

接着，对该延迟基板10的材料及制造方法进行说明。

基材10典型的是玻璃板或树脂板等光透射性基板。作为玻璃板的材料，可以使用例如钠钙玻璃、低碱硼硅酸玻璃或无碱铝硼硅酸玻璃。作为树脂板的材料，可以使用例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

基材10可以具有单层结构，也可以具有多层结构。例如，延迟基板10为液晶显示装置的一个部件时，作为基材10，可以使用形成有由铟锡氧化物和锡氧化物等透明导电体构成的透明电极的光透射性基板。或者，作为基板110，也可以使用形成有像素电路等电路的光透射性基板。

基板110也可以是塑料膜等光透射性膜或塑料片等光透射性片。

基板110也可以不具有光透射性。例如，延迟基板10采用利用反射光来代替透射光的结构的情况下，基板110也可以是遮光性的。

滤色器层120的形成可以使用任意的方法。作为一个例子，着色层120a至120c各自能够通过形成含有颜料载体和在其中分散的颜料的着色组合物的膜、并使该膜固化而得到。

作为着色组合物的颜料，可以使用有机颜料和/或无机颜料。着色组合物可以含有1种有机或无机颜料，也可以含有多种有机颜料和/或无机颜料。

颜料优选显色性高且耐热性、特别是耐热分解性高的颜料，通常可以使用有机颜料。以下，用颜料索引号表示能用于着色组合物的有机颜料的具体例子。

作为红色着色组合物的有机颜料，可以使用例如C.I.颜料红7、14、41、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、81:4、146、168、177、178、179、184、185、187、200、202、208、210、246、254、255、264、270、272及279等红色颜料。作为红色着色组合物的有机颜料，也可以使用红色颜料与黄色颜料的混合物。作为该黄色颜料，可以使用例如C.I.颜料黄1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、138、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、198、213或214。

作为绿色着色组合物的有机颜料，可以使用例如C.I.颜料绿7、10、36及37等绿色颜料。作为绿色着色组合物的有机颜料，也可以使用绿色颜料与黄色颜料的混合物。作为该黄色颜料，可以使用例如与对于红色着色组合物所例示的相同的黄色颜料。

作为蓝色着色组合物的有机颜料，可以使用例如C.I.颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60及64等蓝色颜料。作为蓝色着色组合物的有机颜料，也可以使用蓝色颜料与紫色颜料的混合物。作为该紫色颜料，可以使用例如C.I.颜料紫1、19、23、27、29、30、32、37、40、42或50。

作为无机颜料，可以使用例如黄铅、锌黄、铁丹(红色氧化铁(III))、镉红、群青、普鲁土蓝、氧化铬绿和钴绿等金属氧化物粉、金属硫化物粉或金属粉。无机颜料例如也可以与有机颜料组合使用，以实现彩度与明亮度的平衡，并确保良好的涂布性、感度和显影性等。

着色组合物也可以进一步含有除颜料以外的着色成分。例如，着色组合物只要能够实现充分的耐热性，也可以含有染料。此时，能使用染料来调色。

透明树脂是在作为可见光区域的400至700nm的整个波长区域具有优选为80％以上、更优选为95％以上的透射率的树脂。作为透明树脂的材料即颜料载体，可以使用例如热塑性树脂、热固性树脂和感光性树脂等透明树脂、其前体或它们的混合物。作为颜料载体的透明树脂，是例如热塑性树脂、热固性树脂、感光性树脂或含有它们中的2种以上的混合物。透明树脂的前体含有例如通过放射线照射而固化的单体和/或低聚物。

着色组合物中，透明树脂相对于颜料100质量份以例如30至700质量份、优选60至450质量份的量使用。当将透明树脂与其前体的混合物作为颜料载体使用时，着色组合物中，透明树脂相对于颜料100质量份以例如20至400质量份、优选50至250质量份的量使用。此时，透明树脂的前体在着色组合物中相对于颜料100质量份以例如10至300质量份、优选10至200质量份的量使用。

作为热塑性树脂，可以列举例如丁缩醛树脂、苯乙烯-马来酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯类树脂、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、醇酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、橡胶类树脂、环化橡胶类树脂、纤维素类、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯或聚酰亚胺树脂。

作为热固性树脂，可以列举例如环氧树脂、苯并胍胺树脂、松香改性马来酸树脂、松香改性富马酸树脂、蜜胺树脂、尿素树脂或酚醛树脂等。

作为感光性树脂，可以使用例如使具有羟基、羧基和氨基等反应性取代基的线状高分子与具有异氰酸酯基、醛基和环氧基等反应性取代基的丙烯酸化合物、甲基丙烯酸化合物或肉桂酸发生反应、从而将丙烯酰基、甲基丙烯酰基和苯乙烯基等光交联性基团导入至该线状高分子中的树脂。另外，还可以使用通过丙烯酸羟基烷基酯及甲基丙烯酸羟基烷基酯等具有羟基的丙烯酸化合物或甲基丙烯酸化合物将含有苯乙烯-马来酸酐共聚物和α-烯烃-马来酸酐共聚物等酸酐的线状高分子进行半酯化而得到的树脂。

作为透明树脂的前体的单体和/或低聚物，可以列举例如丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、二甲基丙烯酸聚乙二醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、三甲基丙烯酸季戊四醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、六丙烯酸二季戊四醇酯、六甲基丙烯酸二季戊四醇酯、丙烯酸三环癸酯、甲基丙烯酸三环癸酯、蜜胺丙烯酸酯、蜜胺甲基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和环氧甲基丙烯酸酯等丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯；丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、丙烯腈或含有它们中的2种以上的混合物。

通过照射紫外线等光使着色组合物固化时，在着色组合物中添加例如光聚合引发剂。

作为光聚合引发剂，可以使用例如4-苯氧基二氯苯乙酮、4-叔丁基二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1[4-甲基硫代苯基]-2-吗啉丙烷-1-酮和2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁烷-1-酮等苯乙酮类光聚合引发剂，苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚和苄基二甲基缩酮等苯偶姻类光聚合引发剂，二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮和4-苯甲酰-4’-甲基二苯基硫化物等二苯甲酮类光聚合引发剂，噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮和2，4-二异丙基噻吨酮等噻吨酮类光聚合引发剂，2，4，6-三氯-均三嗪、2-苯基-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(对甲氧基苯基)-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(对甲苯基)-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-胡椒基-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2，4-双(三氯甲基)-6-苯乙烯基-均三嗪、2-(萘-1-基)-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基-萘-1-基)-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2，4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三嗪和2，4-三氯甲基-(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪等三嗪类光聚合引发剂，硼酸盐类光聚合引发剂，咔唑类光聚合引发剂，咪唑类光聚合引发剂，或含有它们中的2种以上的混合物。

光聚合引发剂在着色组合物中相对于颜料100质量份以例如5至200质量份、优选10至150质量份的量使用。

光聚合引发剂也可以与增感剂一起使用。

作为增感剂，可以使用α-酰氧基酯、酰基氧化膦、甲基苯基乙醛酸酯、苯偶酰、9，10-菲醌、莰醌、乙基蒽醌、4，4’-二乙基间二苯代酚酞、3，3’，4，4’-四(叔丁基过氧羰基)二苯甲酮和4，4’-二乙基氨基二苯甲酮等化合物。

增感剂可以相对于光聚合引发剂100质量份以例如0.1至60质量份的量使用。

着色组合物也可以进一步含有多官能硫醇等链转移剂。

多官能硫醇是具有2个以上硫醇基的化合物。作为多官能硫醇，可以使用例如己二硫醇、癸二硫醇、1，4-丁二醇双硫代丙酸酯、1，4-丁二醇双硫代乙醇酸酯、乙二醇双硫代乙醇酸酯、乙二醇双硫代丙酸酯、三羟甲基丙烷三硫代乙醇酸酯、三羟甲基丙烷三硫代丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四硫代乙醇酸酯、季戊四醇四硫代丙酸酯、三巯基丙酸三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、1，4-二甲基巯基苯、2，4，6-三巯基-均三嗪、2-(N，N-二丁基氨基)-4，6-二巯基-均三嗪或含有它们中的2种以上的混合物。

多官能硫醇在着色组合物中相对于颜料100质量份以例如0.2至150质量份、优选0.2至100质量份的量使用。

着色组合物也可以进一步含有溶剂。若使用溶剂，能使颜料的分散性提高，从而使得在基板110上以使干燥膜厚为例如0.2至5μm的方式涂布着色组合物变得容易。

作为溶剂，可以使用例如环己酮、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、二甘醇二甲基醚、乙基苯、乙二醇二乙基醚、二甲苯、乙基溶纤剂、甲基正戊酮、丙二醇单甲基醚、甲苯、甲基乙基酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁酮、石油类溶剂或含有它们中的2种以上的混合物。

溶剂在着色组合物中相对于颜料100质量份以例如800至4000质量份、优选1000至2500质量份的量使用。

着色组合物例如能够通过使用三辊磨、双辊磨、砂磨、捏和机和超微磨碎机(Attriter)等分散装置，使1种以上的颜料根据需要与上述光聚合引发剂一起微细地分散在颜料载体和有机溶剂中而进行制造。含有2种以上的颜料的着色组合物也可以通过制备含有不同颜料的分散体并使这些分散体混合来进行制造。

当使颜料在颜料载体和有机溶剂中分散时，可以使用树脂型颜料分散剂、表面活性剂和颜料衍生物等分散助剂。分散助剂使颜料的分散性提高、抑制分散后的颜料的再凝集。因此，使用通过分散助剂使颜料分散在颜料载体和有机溶剂中而成的着色组合物时，能够得到透明性优良的滤色器。

分散助剂在着色组合物中相对于颜料100质量份以例如0.1至40质量份、优选0.1至30质量份的量使用。

树脂型颜料分散剂含有具有吸附于颜料的性质的颜料亲和性部位和与颜料载体具有相容性的部位。树脂型颜料分散剂吸附于颜料而使颜料在颜料载体中的分散性稳定化。

作为树脂型颜料分散剂，可以使用例如聚氨酯、聚丙烯酸酯等聚羧酸酯、不饱和聚酰胺、聚羧酸、聚羧酸胺盐、聚羧酸部分胺盐、聚羧酸铵盐、聚羧酸烷基胺盐、聚硅氧烷、长链聚氨基酰胺磷酸盐和含羟基聚羧酸酯、它们的改性物、通过聚(低级亚烷基酰亚胺)与具有游离羧基的聚酯的反应而形成的酰胺及其盐等油性分散剂；丙烯酸-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸-苯乙烯共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮等水溶性树脂或水溶性高分子化合物；聚酯类、改性聚丙烯酸酯类、氧化乙烯/氧化丙烯加成化合物、磷酸酯类、或含有它们中的2种以上的混合物。

作为表面活性剂，可以使用例如聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的碱盐、烷基萘磺酸钠、烷基二苯基醚二磺酸钠、月桂基硫酸单乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸铵、硬脂酸单乙醇胺、硬脂酸钠、月桂基硫酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的单乙醇胺和聚氧乙烯烷基醚磷酸酯等阴离子型表面活性剂；聚氧乙烯油烯醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯和聚乙二醇单月桂酯等非离子型表面活性剂；烷基季铵盐及它们的氧化乙烯加成物等阳离子型表面活性剂；烷基二甲基氨基醋酸甜菜碱等烷基甜菜碱和烷基咪唑啉等两性表面活性剂；或含有它们中的2种以上的混合物。

色素衍生物是在有机色素中导入了取代基的化合物。色素衍生物优选与使用的颜料色相接近，但添加量少时色相也可以不同。用语“有机色素”除了通常被称为色素的化合物，还包括通常不被称为色素的萘类和蒽醌类化合物等淡黄色的芳香族多环化合物。作为色素衍生物，可以使用例如日本特开昭63-305173号公报、日本特公昭57-15620号公报、日本特公昭59-40172号公报、日本特公昭63-17102号公报或日本特公平5-9469号公报所记载的物质。特别是，具有碱性基团的色素衍生物使颜料的分散性提高的效果大。着色组合物可以含有1种色素衍生物，也可以含有多种色素衍生物。

着色组合物中，为了提高其粘度的经时稳定性，也可以添加贮藏稳定剂。作为贮藏稳定剂，可以使用例如苄基三甲基氯化物、二乙基羟基胺等氯化季铵盐、乳酸和草酸等有机酸以及该有机酸的甲基醚、叔丁基邻苯二酚、四乙基膦和四苯基膦等有机膦、亚磷酸盐、或含有它们中的2种以上的混合物。

贮藏稳定剂在着色组合物中相对于颜料100质量份以例如0.1至10质量份的量含有。

着色组合物中，为了提高与基板的密合性，也可以添加硅烷偶联剂等密合提高剂。

作为硅烷偶联剂，可以使用例如乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基硅烷类，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等丙烯酸硅烷类及(甲基)丙烯酸硅烷类，β-(3，4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧基环己基)甲基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧基环己基)甲基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷等环氧硅烷类，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-苯基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷等氨基硅烷类，γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和γ-巯基丙基三乙氧基硅烷等硫代硅烷类，或含有这些的2种以上的混合物。

硅烷偶联剂在着色组合物中相对于颜料100质量份以例如0.01至100质量份的量含有。

着色组合物能以例如照相凹版胶印用印刷油墨、无水胶印油墨、丝网印刷用油墨、喷墨印刷用油墨、或者溶剂显影型或碱显影型着色抗蚀剂的形态进行制备。着色抗蚀剂为使色素在如下组合物中分散而得到的物质，所述组合物含有：热塑性树脂、热固性树脂或感光性树脂，单体，光聚合引发剂，以及有机溶剂。

颜料相对于着色组合物的总固体成分100质量份以例如5至70质量份、优选20至50质量份的量使用。另外，着色组合物的剩余固体成分几乎都是颜料载体所含的树脂粘合剂。

将着色组合物用于成膜之前，优选通过离心分离、烧结滤器和膜滤器等精制装置，将例如5μm以上的粒子、优选1μm以上的粒子、更优选0.5μm以上的粒子从着色组合物中除去。

着色层120a至120c各自能够通过例如印刷法形成。利用印刷法时，进行着色组合物的印刷和干燥，由此能够各自形成着色层120a至120c。因此，印刷法成本低且批量生产性优良。而且，随着近年来印刷技术的发展，能够进行具有高的尺寸精度和平滑度的微小图案的印刷。

利用印刷法时，以着色组合物在印刷版上或橡皮布上不发生干燥和固化的方式设计着色组合物的组成。而且，在印刷法中，使印刷机内的着色组合物的流动性最佳化是重要的。因此，也可以在着色组合物中添加分散剂、体质颜料来调整其粘度。

着色层120a至120c各自也可以利用光刻法形成。根据光刻法，能够以比印刷法更高的精度形成滤色器层120。

此时，首先，在基板110上涂布作为溶剂显影型或碱显影型着色抗蚀剂而制备的着色组合物。该涂布中，利用喷雾涂布、旋涂、狭缝涂布和辊涂等涂布方法。该涂膜以使干燥膜厚例如为0.2至10μm的方式形成。

接着，使该涂膜干燥。涂布膜的干燥中，利用例如减压干燥机、对流烘箱、IR烘箱或加热板。涂膜的干燥能够省略。

接着，对涂膜隔着光掩模照射紫外线。即，将涂膜供于图案曝光。

此后，将涂膜浸渍于溶剂或碱显影液中或对涂膜进行显影液的喷雾。由此，从涂膜中除去可溶解部，形成抗蚀剂图案而得到着色层120a。

进而以与此相同的顺序，依次形成着色层120b和120c。如上得到滤色器层120。另外，在此方法中，为了促进着色抗蚀剂的聚合，还可以实施热处理。

在该光刻工序中，作为碱显影液，可以使用例如碳酸钠水溶液或氢氧化钠水溶液。或者，作为碱显影液，也可以使用含有二甲基苄胺和三乙醇胺等有机碱的溶液。

在显影液中，还可以添加消泡剂和表面活性剂等添加剂。关于显影，可以使用例如淋浴显影法、喷雾显影法、浸渍显影法或浸润显影法。

为了提高曝光感度，还可以追加以下的处理。即，使着色抗蚀剂的第一涂膜干燥后，在该第一涂膜上，涂布水溶性或碱水溶性树脂、例如聚乙烯醇或水溶性丙烯酸树脂。然后，在使该第二涂膜干燥后，进行上述的图案曝光。第二涂膜防止第一涂膜中的聚合被氧阻碍。因此，能够达到更高的曝光感度。

滤色器层120也可以用其它的方法形成。例如，也可以利用喷墨法、电沉积法或转印法形成。利用喷墨法形成滤色器层120时，例如，先在基板110上预先形成遮光性隔离壁，由喷嘴向被该遮光性隔离壁划分出来的区域喷射油墨，由此得到各着色层。利用电沉积法形成滤色器层120时，先在基板110上预先形成透明导电膜，通过由着色组合物形成的胶体粒子的电泳而使着色组合物堆积在透明导电膜上，由此形成各着色层。利用转印法时，先在剥离性的转印基底片材的表面上预先形成滤色器层120，再将该滤色器层120由基底片材转印到基板110上。

接着，对固体化液晶层130的形成方法进行说明。

图3和图4是简略地表示固体化液晶层的形成方法的一例的截面图。

固体化液晶层130例如通过实施在滤色器层120上形成含有光聚合性或光交联性的热致液晶材料的液晶材料层130’的成膜工序、并对该液晶材料层130’实施图案曝光和热处理而得到。

液晶材料层130’例如通过在滤色器层120上涂布含有热致液晶化合物的涂布液、并根据需要使涂膜干燥而得到。液晶材料层130’中，热致液晶化合物的介晶形成取向结构。

该涂布液除了热致液晶化合物之外，可以在含有该液晶化合物的组合物不丧失液晶性的范围内，添加例如溶剂、手性试剂、光聚合引发剂、热聚合引发剂、增感剂、链转移剂、多官能团单体和/或低聚物、树脂、表面活性剂、贮藏稳定剂和密合提高剂等成分。

作为热致液晶化合物，可以使用例如烷基氰基联苯、烷氧基联苯、烷基三联苯、苯基环己烷、联苯环己烷、苯基二环己烷、嘧啶、环己烷羧酸酯、卤化氰基苯酚酯、烷基苯甲酸酯、烷基氰基二苯乙炔、二烷氧基二苯乙炔、烷基烷氧基二苯乙炔、烷基环己基二苯乙炔、烷基二环己烷、环己基苯乙烯、烷基环己基环乙烯、烷基苄连氮、链烯基苄连氮、苯基萘、苯基四氢萘、苯基十氢萘、它们的衍生物、或这些化合物的丙烯酸酯。

作为光聚合引发剂、增感剂、链转移剂、多官能团单体和/或低聚物、树脂、表面活性剂、贮藏稳定剂和密合提高剂，可以使用例如与对着色组合物进行例示时相同的物质。而且，作为该溶剂，也可以使用例如与对着色组合物进行例示时相同的物质。

关于涂布液的涂布，可以利用例如旋涂法，狭缝涂布法，凸版印刷、丝网印刷、平版印刷、反转印刷和凹版印刷等印刷法，将胶印方式与这些印刷法组合的方法，喷墨法，或棒涂法。

液晶材料层130’例如形成具有均匀的厚度的连续膜。根据上述的方法，只要涂布面足够平坦，就能使液晶材料层130’形成具有均匀的厚度的连续膜。

在涂布液的涂布之前，也可以对滤色器层120的表面实施摩擦等取向处理。或者，在涂布液的涂布之前，也可以在滤色器层120上形成对液晶化合物的取向进行限制的取向膜。该取向膜能通过例如在滤色器层120上形成聚酰亚胺等透明树脂层、并对该透明树脂层实施摩擦等取向处理而得到。该取向膜也可以利用光取向技术形成。

接着，进行曝光工序。即，如图3所示，对液晶材料层130’的多个区域用不同的曝光量照射光L1。例如，对液晶材料层130’中对应于区域130a的区域130a’，用最大的曝光量照射光L1。对液晶材料层130’中对应于区域130b的区域130b’，用比区域130a’小的曝光量照射光L1。对液晶材料层130’中对应于区域130c的区域130c’，用比区域130b’小的曝光量照射光L1或者不照射光L1。由此，在液晶材料层130’的照射了光L1的部分，在维持介晶所形成的取向结构的状态下，发生热致液晶化合物的聚合或交联。在热致液晶化合物的聚合或交联产物中，该介晶基被固定化。

在曝光量最大的区域130a’中，热致液晶化合物的聚合或交联产物的含有率最高，未聚合和未交联的热致液晶化合物的含有率最小。在与区域130a’相比曝光量小的区域130b’中，与区域130a’相比，热致液晶化合物的聚合或交联产物的含有率低，未聚合和未交联的热致液晶化合物的含有率高。在与区域130b’相比曝光量小的区域130c’中，与区域130b’相比，热致液晶化合物的聚合或交联产物的含有率低，未聚合和未交联的热致液晶化合物的含有率高。例如，在区域130a’中全部的热致液晶化合物聚合或交联，区域130b’中只有一部分的热致液晶化合物聚合或交联，区域130c’中热致液晶化合物几乎完全没有聚合也没有交联。

曝光工序中使用的光L1可以是紫外线、可见光线和红外线等电磁波。也可以使用电子射线代替电磁波。可以仅使用它们中的一种作为光L1，也可以使用它们中的2种以上作为光L1。

曝光工序只要能发生上述不均匀的聚合或交联，可以通过任意的方法进行。

例如，该曝光工序可以包含使用了某光掩模的曝光和使用了遮光层的图案与该光掩膜不同的光掩模的曝光。此时，例如，对整个液晶材料层130’照射光L1，使用某光掩模而仅对区域130a’和130b’照射光L1，使用其它光掩模而仅对区域130a’照射光L1。

或者，该曝光工序也可以包含使用了某光掩模的区域130a’的曝光、使用了与上述相同的光掩模的区域130b’的曝光和任意地使用了与上述相同的光掩模的区域130c’的曝光。此时，例如，使用某光掩模以最大的曝光量向区域130a’照射光L1，使用该光掩模以比区域130a’小的曝光量向区域130b’照射光L1，使用该光掩模以比区域130b’小的曝光量向区域130c’照射光L1。

或者，该曝光工序也包含使用了半色调掩模的曝光。例如，隔着在对应于区域130c’的部分设置遮光层、在对应于区域130b’的部分设置半透射层的半色调掩模，对液晶材料层130’照射光L1。也可以使用灰色调掩模或波长限制掩模代替半色调掩模。灰色调掩模除了省略半透射层、将具有宽度为曝光机的分辨率以下的多个狭缝的遮光层设置在对应于区域130b’的部分之外，具有与半色调掩模相同的结构。波长限制掩模包含光的透射波长区域不同的多个部分。

或者，也可以使电子束等放射线或光束在液晶材料层130’上扫描来代替使用光掩模。

或者，也可以将上述技术组合。

在曝光工序中，也可以使区域130a’至130c’之间光L1的照度不同。例如，即使在区域130a’至130c’之间曝光量相同的情况下，如果使区域130a’至130c’之间光L1的照度不同，也能够使区域130a’至130c’之间未聚合及未交联的热致液晶化合物的含有率不同。具体而言，在曝光量恒定的状态下增大照度时，未聚合及未交联的热致液晶化合物的含有率变小。

此外，在曝光工序中，也可以以不同的亮线对区域130a’至130c’进行曝光。例如，即使在区域130a’至130c’之间曝光量相同的情况下，如果使用不同的亮线，也能够使区域130a’至130c’之间未聚合及未交联的热致液晶化合物的含有率不同。

在曝光工序中，将基板110各位置的温度从基板110的平均温度的偏离维持在3℃以内。此外，在曝光工序中，将上述平均温度对应于时间的变化维持在3℃以内。该温度的偏离及变化较大时，退偏度D的不均变大。

在曝光工序中，将基板110的温度保持在充分低的温度。例如，在曝光工序中，将基板110的平均温度保持在30℃以下。基板110的温度过度高时，退偏度D变大。

曝光工序典型的是在以相当于大气压下的0.1体积％以上的浓度含有氧的气氛中进行。例如，曝光工序在大气气氛中进行。在曝光工序中不存在氧或者氧非常少的情况下，曝光工序中，难以达到每个区域以不同的比例含有聚合或交联产物的状态。认为这是由于，对于曝光量少的区域中含有很多未反应化合物的现象来说，氧阻碍自由基聚合是有关的。

在将曝光工序中的最大曝光量设定为1000mJ/cm²时，在将区域130a获得的双折射率设为Δn，将区域130a获得该双折射率Δn的97％以上的双折射率所需要的对区域130a’的最小曝光量设定为E的情况下，也可以将曝光工序中的区域130a’至130c’的曝光量均设定为曝光量E的75％以下。曝光量过多时，有损固体化液晶层130的表面的平滑性，雾度变大。

完成曝光工序后，进行显影工序。即，将液晶材料层130’加热至与热致液晶化合物从液晶相向各向同性相变化的相转变温度相等的温度以上。作为未反应化合物的热致液晶化合物的介晶没有被固定化。因此，将液晶材料层130’加热至相转变温度以上时，未反应化合物的介晶的取向程度下降。例如，未反应化合物的介晶从液晶相向各向同性相变化。另一方面，在热致液晶化合物的聚合或交联产物中，介晶被固定化。

因此，如图4所示，在区域130b’中，与区域130a’相比，介晶MS的取向程度更低。而且，在区域130c’中，与区域130b’相比，介晶MS的取向程度更低。例如，区域130a’中的介晶MS的取向程度几乎不会由于该热处理而变化。区域130b’中的介晶MS的取向程度由于该热处理而变小。而且，区域130c’中，由于该热处理介晶MS的取向结构消失。

显影工序典型的是在以相当于大气压下的0.1体积％以上的浓度含有氧的气氛中进行。例如，显影工序在大气气氛中进行。当氧浓度过低时，有时在显影工序中的温度条件下使部分未反应化合物发生聚合和/或交联。此时，无法均匀地使未反应化合物的介晶的取向程度均匀地降低，固体化液晶层130的雾度变大。

显影工序中，可以将基板110维持在一定的温度下，也可以使基板110的温度连续变化。在后者的情况下，例如可以使基板110的温度从曝光工序中的温度连续地上升至后述的定影工序中的温度。

然后，对于未反应化合物的介晶，在使取向程度降低的状态下，实施使未反应化合物聚合和/或交联的定影工序。

例如，进行图4所示的曝光。即，将液晶化合物层130’维持在比热致液晶化合物从各向同性相向液晶相变化的相变温度高的温度的状态下，对液晶化合物层130’的整体照射光L2。对液晶化合物层130’以充分的曝光量照射光L2，以使未反应化合物几乎全部发生聚合和/或交联反应。由此，未反应化合物发生聚合或交联，使取向程度降低了的介晶固定化。如上得到固体化液晶层130。

另外，某液晶化合物从各向同性相向液晶相变化的第一相变温度比从液晶相向各向同性相变化的第二相变温度更低。因此，在特定的情况下，该曝光时的液晶化合物层130’的温度也可以比显影工序的加热温度更低。但是，从简便性的观点考虑，该曝光时的液晶化合物层130’的温度通常设定在第一相变温度以上。

作为光L2，可以使用与对光L1进行说明时相同的光。光L2与光L1可以相同，也可以不同。

在定影工序中，对液晶化合物层130’整体的曝光量也可以相等。此时，没有必要使用设有微细图案的光掩模。因此，此时能够简化工序。

或者，定影工序也可以以作为曝光工序中的曝光量与定影工序中的曝光量之和的总曝光量在区域130a’至130c’之间相等的方式进行。例如，区域130a’的总曝光量显著大于区域130c’的总曝光量时，区域130a’和/或着色层120a有可能受到不希望的损坏。使总曝光量在区域130a’至130c’之间相等时，能够防止这样的损坏。

未反应化合物的聚合和/或交联也可以通过其它的方法进行。

例如，未反应化合物即热致液晶化合物为通过加热至比第一相变温度高的聚合和/或交联温度而进行聚合和/或交联的材料时，在定影工序中，也可以进行热处理代替曝光。具体而言，代替曝光，将液晶材料层130’加热至聚合和/或交联温度以上，使未反应化合物聚合和/或交联。由此得到固体化液晶层130。另外，显影工序中的加热温度例如设定为第一相变温度以上且小于聚合和/或交联温度。

或者，在定影工序中，也可以依次进行曝光和热处理来代替仅进行曝光及热处理中的一者。这样将曝光和热处理组合时，能够更可靠地进行未反应化合物的聚合和/或交联。因此，能够获得更牢固的固体化液晶层130。

未反应化合物为通过加热至某温度而聚合和/或交联的材料时，显影工序中的加热温度也可以在其聚合和/或交联的温度以上。但是，此时取向程度的降低与聚合和/或交联同时进行。因此，制造条件对固体化液晶层130的光学特性的影响较大。

定影工序在不含氧或者以相当于大气压下的5体积％以下的浓度含有氧的气氛中进行。当气氛中的氧浓度高时，妨碍未反应化合物的聚合和/或交联，难以获得耐热性优异的固体化液晶层130。此外，这种情况下，对比度CR_RE与目标值相比变小。

在定影工序中的加热期间，基板110的各位置的温度从基板110的平均温度的偏离维持在例如10℃以内。该偏离较大时，难以在所有区域130a至130c中达到所期望的光学特性。

在曝光工序后进行使用显影液的显影工序时，能得到包含折射率各向异性彼此相等且厚度彼此不同的多个区域的固体化液晶层。这些区域由于厚度彼此不同，延迟彼此不同。

但是，难以严密地管理润湿工序特别是显影的条件，这些条件对最终产品的光学特性的影响极大。因此，若利用包含润湿工序的方法，则容易产生与光学特性的目标值的偏差。

相对于此，根据参照图3和图4说明的方法，不进行曝光工序以及其后的润湿工序。因此，根据该方法，能够防止由于润湿工序所引起的折射率各向异性偏离目标值。

另外，折射率各向异性与曝光工序的曝光量不一定存在比例关系。但是，在材料和曝光量一定的条件下，折射率各向异性的重现性高。因此，容易找出用于达到某折射率各向异性所必要的条件、例如曝光量，而且能容易地进行稳定的制造。

参照图1至图4说明的延迟基板10即平面基板可以有各种变形。

该延迟基板10中，固体化液晶层130包含折射率各向异性彼此不同的区域130a至130c。固体化液晶层130也可以进一步包含与区域130a至130c的折射率各向异性不同的一个以上的区域。例如，在半透射型液晶显示装置中，红色、绿色和蓝色像素各自含有透射部和反射部。透射部和反射部必须采用不同的光学设计。因此，固体化液晶层130中对应于红色、绿色和蓝色像素的部分各自也可以含有折射率各向异性彼此不同的2个以上的区域。

延迟基板10也可以省略滤色器层120。例如，在液晶显示装置中，其一个基板也可以包含滤色器层和延迟层两者。或者，也可以液晶显示装置的一个基板包含滤色器层、另一基板包含延迟层。后者情况下，延迟基板10没有必要包含滤色器层120。但是，延迟基板10包含滤色器层120和固体化液晶层130两者的情况下，在贴合时，没有必要将滤色器层120与固体化液晶层130进行对位。

固体化液晶层130也可以介入于基板110与滤色器层120之间。

图5是简略地表示一个变形例的延迟基板的截面图。该延迟基板10除了将固体化液晶层130介入于基板110与滤色器层120之间之外，与参照图1至图4说明的延迟基板10相同。

采用该结构时，例如在含有延迟基板10的液晶显示装置中，固体化液晶层130不抑制杂质从滤色器层120向液晶层中的混入。但是，采用该结构时，滤色器层120不会暴露在用于形成固体化液晶层130的曝光和热处理中。因此，采用该结构时，与采用图1和图2所示结构的情况相比，不容易发生上述曝光和热处理引起的滤色器层120的劣化。

而且，采用该结构时，能够在固体化液晶层130上形成滤色器层120。典型的是，固体化液晶层130的表面几乎平坦。因此，此时与在设有凹凸结构的表面上形成滤色器层120的情况相比，能够容易地得到具有所设计的性能的滤色器层120。

上述延迟基板10能用于各种用途。例如，延迟基板10能够用于以液晶显示技术为代表的显示技术。

图6是简略地表示使用图1和图2所示的延迟基板而能够制造的液晶显示装置的一例的截面图。

图6所示的液晶显示装置是采用了有源矩阵驱动方式的透射型液晶显示装置。该液晶显示装置包含滤色器基板10’、阵列基板20、液晶层30、一对偏振片40和未图示的背光。

滤色器基板10’包含上述的延迟基板10、对置电极150和取向膜160。

对置电极150形成在固体化液晶层130上。该对置电极150为跨越整个显示区域的扩展的连续膜。对置电极150例如由上述的透明导体形成。

取向膜160覆盖对置电极150。取向膜160能够通过例如在对置电极150上形成聚酰亚胺等透明树脂层、并对该透明树脂层实施摩擦等取向处理而得到。该取向膜160也可以利用光取向技术形成。

阵列基板20包含与取向膜160相对的基板210。基板210是玻璃板或树脂板等光透过性基板。

在基板210的与取向膜160相对的面上，形成像素电路(未图示)、扫描线(未图示)、信号线(未图示)和像素电极250。像素电路各自含有薄膜晶体管等开关元件，在基板210上排列成矩阵状。扫描线与像素电路的行对应地排列。各像素电路的动作由扫描线所提供的扫描信号控制。信号线与像素电路的列对应地排列。各像素电极250经由像素电路与信号线连接。各像素电极250与着色层120a至120c中的任意一个相对。

像素电极250被取向膜260覆盖。取向膜260能够通过例如在像素电极250上形成聚酰亚胺等透明树脂层、并对该透明树脂层实施摩擦等取向处理而得到。该取向膜260也可以利用光取向技术形成。

滤色器基板10’和阵列基板20通过方框形状的粘接剂层(未图示)贴合。滤色器基板10’、阵列基板20与粘着剂层形成中空结构。

液晶层30由液晶化合物或液晶组合物构成。该液晶化合物或液晶组合物具有流动性，充满由滤色器基板10’、阵列基板20和粘接剂层所包围的空间。滤色器基板10’、阵列基板20、粘接剂层和液晶层30形成液晶单元。

偏振片40贴附在液晶单元的两个主表面上。偏振片40例如以它们的透射轴互相垂直的方式配置。

在该液晶显示装置中，固体化液晶层130的区域130a至130c的厚度大致相等，折射率各向异性不同。因此，使130a至130c的折射率各向异性最佳化，从而对于红色、绿色和蓝色，各自能够达到理想的光学补偿。

而且，虽然制造条件不可避免地变化，但几乎不影响固体化液晶层130的表面形状。因此，单元间隙(cell gap)不随着制造条件的不可避免的变化而变化。

如上所述，延迟基板10能够用于采用了有源矩阵驱动方式的透射型液晶显示装置。该延迟基板10也可以用于其它的显示装置。

例如，延迟基板10也可以用于半透射型液晶显示装置或反射型液晶显示装置中。而且，在液晶显示装置中，也可以采用无源矩阵驱动方式等的有源矩阵驱动方式之外的驱动方式。或者，延迟基板10也可以用于有机电致发光显示装置等的液晶显示装置之外的显示装置中。

下面记载本发明的例子。

<样品1至17的制造>

本例中，通过以下的方法，制造延迟基板。另外，在此，为了防止这些材料的所不期望的感光，处理感光性材料的所有操作在黄色或红色灯下进行。

首先，将下述材料搅拌来制备均匀的混合物。将该混合物过滤，获得涂布液A。该过滤使用能够从液相中分离直径为0.6μm以上的粒子的过滤器。

水平取向聚合性液晶                                19.5质量份

(BASF Japan株式会社制造的“Paliocolor LC 242”)

光聚合引发剂                                      0.5质量份

(Ciba Specialty chemicals株式会社制造的“Irgacure OXE01”)

表面活性剂                                            1.1质量份

(BYK-CHEMIE公司制造的“BYK330”2％环己酮溶液)

环己酮                                                70.4质量份

2-乙酸基-1-甲氧基丙烷                                 8.5质量份

此外，将下述材料搅拌从而制备均匀的混合物。将该混合物过滤，获得涂布液B。该过滤中，使用能够从液相中分离直径为0.6μm以上的粒子的过滤器。

垂直取向聚合性液晶                                   27.6质量份

(大日本油墨化学工业株式会社制造的“UCL-018”)

光聚合引发剂                                         1.4质量份

(Ciba Specialty chemicals株式会社制造的“Irgacure 907”)

表面活性剂                                           0.5质量份

(BYK-CHEMIE公司制造的“BYK330”2％环己酮溶液)

环己酮                                               69.4质量份

2-乙酸基-1-甲氧基丙烷                                1.1质量份

接着，使用涂布液A或B来实施成膜工序。具体而言，将涂布液A用旋涂机以使干燥膜厚达到1.6μm的方式涂布到基板上。此外，将涂布液B用旋涂机以使干燥膜厚达到2.4μm的方式涂布到基板上。作为基板，使用光学各向同性的玻璃基板。接着，使用加热板在90℃下加热2分钟，从而使涂膜干燥。如上所述，在基板上形成液晶材料层。

接着，实施曝光工序。具体而言，隔着光掩模对液晶材料层的第1至第3区域照射紫外线。作为紫外线源，使用超高压汞灯。在曝光工序中，将基板各位置的温度从其平均温度的偏离维持在3℃以内，同时将平均温度相对于时间的变化维持在3℃以内。

然后，依次实施显影工序及定影工序。具体而言，首先，将液晶材料层供于第1热处理。接着，将液晶材料层供于第2热处理。在该第2热处理中，将基板各位置的温度从上述基板的平均温度的偏离维持在10℃以内。

如上所述，获得了在玻璃基板上形成有固体化液晶层的延迟基板。以下的表1及表2中总结了这些延迟基板的制造条件。

表1及表2中，“曝光条件”栏中记载的数值表示忽视滤波器的存在的曝光量，“平均温度”表示基板温度的时间平均值。并且，符号“↑”表示该栏中应记载的事项与其紧邻的上方的栏中所记载的事项相同。

<性能评价>

对于通过上述方法制造的延迟基板的各固体化液晶层，通过以下的方法求出第1至第3区域的退偏度D。

首先，在将一对偏振片按照它们的透射轴平行的方式相对的状态下，从法线方向以白色光对一偏振片进行照明。在该第1照明条件下，测定另一偏振片沿法线方向射出的透射光的亮度L1。接着，除了将之前的偏振片按照它们的透射轴正交的方式相对以外，在与第1照明条件同样的第2照明条件下，测定上述另一偏振片沿法线方向射出的透射光的亮度L2。将这些亮度L1及L2的比L1/L2设为对比度CR_PL。

此外，除了在之前的偏振片间介入延迟基板以外，在与第1照明条件同样的第3照明条件下，测定上述另一偏振片沿法线方向射出的透射光的亮度L3。接着，除了将之前的偏振片按照它们的透射轴正交的方式相对以外，在与第3照明条件同样的第4照明条件下，测定上述另一偏振片沿法线方向射出的透射光的亮度L4。另外，由于固体化液晶层具有平行于其主表面的慢轴，所以亮度L3及L4根据固体化液晶层的慢轴相对于偏振片的透射轴所成的角度而发生变化。在此，将这些亮度L3及L4的比L3/L4的最大值设为对比度CR_RE。即，求出亮度L3的最大值和亮度L4的最小值，由它们求出对比度CR_RE。

通过将这样获得的对比度CR_PL及CR_RE代入之前的等式中，从而得到退偏度D。

另外，由于一对偏振片间不仅介入了固体化液晶层，还介入了玻璃基板，因此，在此获得的值有可能与固体化液晶层的各区域的退偏度不完全一致。但是，由于一对偏振片间仅介入玻璃基板时获得的退偏度D小至可以忽视的程度，所以将通过之前的方法获得的值作为固体化液晶层的各区域的退偏度。

对于通过上述方法制造的各延迟基板，通过以下的方法，调查固体化液晶层的热稳定性。即，首先，对于刚制造后的延迟基板，测定第1至第3区域的延迟。接着，将这些延迟基板供于大气中230℃下1小时的加热，在该热处理后，再次测定第1至第3区域的延迟。

将这些试验的结果与第1至第3区域的其他光学特性一起总结于以下的表3及表4中。另外，表3及表4中，“雾度”是按照日本工业规格JISK7136：2000“塑料-透明材料的雾度的求算方法”获得的值。

对本领域技术人员来说，进一步的优点和变形是容易的。因此，本发明具有更广的范围，不限于在此记载的特定的说明或代表性的方式。因此，在不脱离所附的权利要求书及其等价物所规定的本发明的概括性概念的本意或范围的范围内，能够进行各种变形。

Claims (21)

1.一种延迟基板，其具备基板和与其一个主表面相对的固体化液晶层，所述固体化液晶层包含相对于所述主表面平行排列的第1至第3区域，所述第1至第3区域的厚度彼此相等，所述第1区域与所述第2区域相比折射率各向异性更大，所述第2区域与所述第3区域相比折射率各向异性更大，在将下述亮度L1与下述亮度L2之比L1/L2设为对比度CR_PL、将下述亮度L3与下述亮度L4之比L3/L4的最大值设为对比度CR_RE的情况下，所述第1至第3区域各自的由下述等式算出的退偏度D低于5.0×10^-4，所述第1至第3区域所获得的所述退偏度D的最大值与最小值之差低于2.0×10^-4；其中，所述亮度L1是在将一对偏振片按照它们的透射轴成为平行的方式相对的状态下，在从法线方向以白色光对所述一对偏振片中的一个进行照明的第1照明条件下，所述一对偏振片中的另一个沿所述法线方向射出的透射光的亮度；所述亮度L2是除了将所述一对偏振片按照它们的透射轴正交的方式相对以外，在与所述第1照明条件同样的第2照明条件下，所述一对偏振片中的所述另一个沿所述法线方向射出的透射光的亮度；所述亮度L3是除了在所述一对偏振片间介入所述固体化液晶层以外，在与所述第1照明条件同样的第3照明条件下，所述一对偏振片中的所述另一个沿所述法线方向射出的透射光的亮度；所述亮度L4是除了将所述一对偏振片按照它们的透射轴正交的方式相对以外，在与所述第3照明条件同样的第4照明条件下，所述一对偏振片中的所述另一个沿所述法线方向射出的透射光的亮度，

$D=1-\frac{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{PL}}+1)}{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{PL}}-1)}\&times;\frac{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{RE}}-1)}{({\mathrm{CR}}_{\mathrm{RE}}+1)}.$

2.根据权利要求1所述的延迟基板，其中，将所述第1至第3区域各自供于大气中230℃下1小时的加热时，延迟伴随该加热而发生的变化低于5nm或者低于3%。

3.根据权利要求1所述的延迟基板，其中，所述第1至第3区域各自的雾度低于2%。

4.根据权利要求1所述的延迟基板，其中，所述固体化液晶层为连续膜。

5.根据权利要求1所述的延迟基板，其中，所述固体化液晶层是使热致液晶化合物或组合物聚合和/或交联而成的。

6.根据权利要求1所述的延迟基板，其中，所述固体化液晶层具有均匀的厚度。

7.根据权利要求1所述的延迟基板，其还具备滤色器层，所述滤色器层包含与所述第1至第3区域分别相对、吸收光谱彼此不同的第1至第3着色区域。

8.一种液晶显示装置，其具备权利要求1至7中任一项所述的延迟基板和与其相对的液晶层。

9.一种延迟基板的制造方法，其包括在基板上形成固体化液晶层的工序，其中，所述固体化液晶层的形成包括以下工序：

成膜工序，其在所述基板上形成液晶材料层，所述液晶材料层含有光聚合性或光交联性的热致液晶化合物、且所述热致液晶化合物的介晶形成有规定的取向结构；

曝光工序，其将所述基板的各位置的温度从所述基板的平均温度的偏离维持在3℃以内且将所述平均温度对应于时间的变化维持在3℃以内，并且以不同的曝光量或以不同的照度或以不同的亮线对所述液晶材料层的至少3个区域进行曝光，在所述液晶材料层中形成第1区域、第2区域和第3区域，所述第1区域含有所述热致液晶化合物的聚合或交联产物，所述第2区域含有所述聚合或交联产物和作为未反应化合物的所述热致液晶化合物、且所述聚合或交联产物的含有率低于所述第1区域，所述第3区域含有所述未反应化合物、且所述聚合或交联产物的含有率低于所述第2区域；

显影工序，其包括下述步骤：在曝光工序后，在以相当于大气压下的0.1体积%以上的浓度含有氧的气氛中，将所述液晶材料层加热至与所述热致液晶化合物从液晶相向各向同性相变化的相转变温度相等的温度以上，至少在所述第2及第3区域中使所述介晶的取向程度降低；

定影工序，其在不含氧或者以相当于大气压下的5体积%以下的浓度含有氧的气氛中，在使所述取向程度降低了的状态下使所述未反应化合物聚合和/或交联。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其中，在所述曝光工序中，将所述基板的平均温度保持在30℃以下。

11.根据权利要求9所述的制造方法，其中，在以相当于大气压下的0.1体积%以上的浓度含有氧的气氛中进行所述曝光工序。

12.根据权利要求9所述的制造方法，其中，在大气气氛中进行所述曝光工序。

13.根据权利要求9所述的制造方法，其中，在将所述曝光工序中的最大曝光量设定为1000mJ/cm²时，将所述第1区域所获得的双折射率设为Δn，在将所述第1区域获得所述双折射率Δn的97%以上的双折射率所需要的对所述第1区域的最小曝光量设定为E的情况下，将所述曝光工序中的所述第1至第3区域的曝光量均设定为所述曝光量E的75%以下。

14.根据权利要求9所述的制造方法，其中，在所述成膜工序中，使所述液晶材料层形成为具有均匀厚度的连续膜。

15.根据权利要求9所述的制造方法，其中，在所述定影工序中，通过光照射诱发所述未反应化合物的聚合和/或交联。

16.根据权利要求15所述的制造方法，其中，所述定影工序中的所述光照射通过将所述液晶材料层整体曝光来进行。

17.根据权利要求9所述的制造方法，其中，所述热致液晶化合物是通过加热至高于所述相转变温度的聚合和/或交联温度而进行聚合和/或交联的材料，所述定影工序中的所述未反应化合物的聚合和/或交联通过加热至所述热致液晶化合物发生聚合和/或交联的温度以上的温度来进行。

18.根据权利要求17所述的制造方法，其中，所述显影工序中的所述加热通过使所述基板的温度从所述曝光工序中的温度连续地上升至所述定影工序中的温度来进行。

19.根据权利要求17所述的制造方法，其中，在所述定影工序中的所述加热期间，将所述基板的各位置的温度从所述基板的平均温度的偏离维持在10℃以内。

20.根据权利要求9所述的制造方法，其还包括在形成所述固体化液晶层之前在所述基板上形成滤色器层的步骤，所述固体化液晶层直接或中间夹入其他层形成于所述滤色器层上。

21.根据权利要求9所述的制造方法，其还包括在形成所述固体化液晶层之后形成滤色器层的步骤，所述固体化液晶层直接或中间夹入其他层形成于所述滤色器层上。

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