KR101194444B1 - 위상차 기판, 반투과형 액정 표시 장치 및 위상차 기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판(210)과, 상기 기판에 지지되고, 동일 재료로 이루어지는 연속막으로서 형성된, 광학 이방성을 갖는 고체화 액정층(230)을 구비하는 위상차 기판이다. 상기 고체화 액정층은 제1 내지 제3 영역을 포함하고, 상기 제1 내지 제3 영역은 각각 부영역 A 및 부영역 B의 2개의 부영역에 의해 구성되고, 상기 제1A 부영역의 면 내 복굴절률은 상기 제2A 부영역보다 크고, 상기 제3A 부영역의 면 내 복굴절률은 상기 제2A 부영역보다 작고, 상기 제1B 부영역의 면 내 복굴절률은 제3B 부영역과 동일하며 상기 제1A 부영역보다 작고 상기 제3A 부영역보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

위상차 기판, 반투과형 액정 표시 장치 및 위상차 기판의 제조 방법 {RETARDATION PLATE, SEMI-TRANSMISSIVE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND METHOD FOR PRODUCING RETARDATION PLATE}

본 발명은 반투과형 액정 표시 장치에 적용 가능한 광학 기술에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 박형, 경량 및 저소비 전력 등의 특징을 가지고 있다. 그 때문에, 최근 휴대 기기 및 텔레비젼 수상기 등의 고정 기기에서의 이용이 급속히 증가하고 있다.

액정 표시 장치의 일부, 예를 들면 휴대 기기에 탑재되는 액정 표시 장치에는, 옥 내 조명 환경 및 암소에서 높은 시인성(視認性)을 달성할 뿐만 아니라, 태양 등의 고휘도 광원하에서도 높은 시인성을 달성하는 것이 요구된다. 반투과형 액정 표시 장치는 그와 같은 요망에 보답하는 표시 장치이며, 많은 휴대 기기에 탑재되어 있다.

반투과형 액정 표시 장치는 각 화소가 투과 표시부와 반사 표시부를 포함한다. 투과 표시부에서는 투명 도전층을 배면 전극으로서 사용하고, 반사 표시부에서는 금속 또는 합금층을 배면 전극의 일부로서 사용한다. 또한, 투과 표시부에서는 컬러 필터의 착색층을 1회 투과한 광을 표시에 이용하는 것에 대하여, 반사 표시부에서는 컬러 필터의 착색층을 2회 투과한 광을 표시에 이용한다. 그 때문에, 반사 표시부에는, 투과 표시부와 비교하여 투과율이 보다 높은 착색층을 설치하고 있다. 반투과형 액정 표시 장치는 이러한 구성을 채용하고 있기 때문에, 투과형 및 반사형의 쌍방의 방식으로 다색 화상을 표시하는 것이 가능하다.

반투과형 액정 표시 장치에서는 사분의 일 파장판 등의 파장판을 사용한다. 예를 들면, 액정 셀과 전면측의 편광판 사이에 사분의 일 파장판으로서의 위상차 필름을 설치함과 동시에, 액정 셀과 배면측의 편광판 사이에 사분의 일 파장판으로서의 위상차 필름을 더 설치하는 경우가 있다. 그러나, 2개의 사분의 일 파장판을 사용한 경우, 이들의 불가피한 특성의 변동이, 투과 표시에 의해 달성되는 콘트라스트비를 저하시키는 경우가 있다.

이러한 문제에 대하여, 일본 특허 공개 제2004-4494호 공보에는 액정 셀에 위상차 필름을 접착시키는 대신에 액정 셀의 내부에 패터닝된 위상차층을 설치하는 것이 기재되어 있다. 구체적으로는 액정 셀의 내부이며, 반사 표시부에만 고분자 액정으로 이루어지는 위상차층과 임의의 유기 절연층을 설치하고, 반사 표시부에서의 셀 간격을 투과 표시부에서의 셀 간격과 비교하여 보다 작게 한다. 이에 의해, 투과 표시부에는 사분의 일 파장판이 존재하지 않는 구성이 되기 때문에 투과 표시가 높은 콘트라스트비를 달성한다.

그러나, 일본 특허 공개 제2004-4494호 공보의 액정 표시 장치에 있어서도, 반사 표시에는 과제가 남는다. 적색, 녹색 및 청색 화소는 표시색 파장 영역이 상이하다. 그럼에도 불구하고, 반사부의 위상차층은 각 색에서 동일한 특성이기 때문에, 표시색이 다른 화소 모두에 최적인 설계를 채용하는 것은 어렵다는 점이다.

구체적으로는, 녹색 파장 영역의 중심 파장, 예를 들면 약 550 nm에서 사분의 일 파장(λ/4)의 위상차가 얻어지는 사분의 일 파장판을 이용하는 경우, 만일 이 사분의 일 파장판의 굴절률 이방성, 즉 복굴절률 Δn이 가시광 영역 내의 모든 파장에 대하여 거의 동일하다고 해도, 중심 파장이 예를 들면 약 450 nm인 청색 파장 영역에서는, λ/4보다 큰 위상차가 얻어진다. 또한, 중심 파장이 예를 들면 약 630 nm인 적색 파장 영역에서는, λ/4보다 작은 위상차가 얻어진다. 실제로는 많은 광학 재료에 있어서, 복굴절률은 가시광 영역의 단파장측, 즉 청색 파장 영역에서 크고, 장파장측, 즉 적색 파장 영역에서 작아지기 때문에, 이 문제는 종종 보다 심각해진다.

또한, 일본 특허 공개 제2005-024919호 공보에는 액정 셀에 위상차 필름을 접착시키는 대신에 액정 셀의 내부에 위상차층을 설치하는 것이 기재되어 있다. 상기 위상차층의 막 두께를 적색ㆍ녹색ㆍ청색 패턴마다 변화시킴으로써, 각 색 패턴에 적합한 위상차량이 얻어진다. 그의 수단은, 위상차층의 하지(下地)가 되는 컬러 필터층을 적색ㆍ녹색ㆍ청색 패턴층마다 다른 막 두께로 형성해두고, 계속해서 도공하는 위상차층의 막 두께가 결과적으로 각 색에 따라서 다르게 한다는 것이다. 이에 의해, 각 색에 따라 요구가 다른 위상차값에 대하여 각각 최적화된 위상차층을 얻을 수 있다.

그러나, 일본 특허 공개 제2005-024919호 공보에 기재된 방법에서는, 컬러 필터층의 막 두께를 패턴층의 색마다 변화시킬 필요가 있을 뿐 아니라, 컬러 필터의 설계에 제약이 생긴다. 그것은 상기한 바와 같이 반투과형 액정 표시 장치의 각 화소에서는, 반사 표시부의 착색층은 투과 표시부의 착색층과 비교하여 보다 높은 투과율이 요구되는 것에서 기인한다. 이하에 그 이유를, 반사 표시부와 투과 표시부의 컬러 필터의 구성을 예로 들면서 설명한다.

이러한 투과율의 차이는, 예를 들면 투과 표시부의 착색층과 반사 표시부의 착색층에 다른 재료를 사용함으로써 발생시킬 수 있다. 이 경우에는, 예를 들면 투과 표시부용 적색, 녹색 및 청색 착색층과, 반사 표시부용 적색, 녹색 및 청색 착색층을 형성해야 한다. 즉, 이 방법을 채용한 경우, 컬러 필터층의 형성 공정이 복잡해진다. 또한, 컬러 필터층의 형성에는 보다 다수의 재료가 필요하다.

또는, 각 화소의 투과 표시부의 착색층과 반사 표시부의 착색층에 동일한 재료를 사용하고, 투과 표시부의 착색층을 반사 표시부의 착색층과 비교하여 보다 두껍게 함으로써, 상술한 바와 같은 투과율의 차이를 발생시키는 것도 가능하다. 그러나, 투과 표시부에서의 착색층 두께와 반사 표시부에서의 착색층 두께의 쌍방을 엄밀하게 제어하는 것은, 균일한 두께를 가지고 있는 착색층의 두께를 엄밀하게 제어하는 것과 비교하여 훨씬 곤란하다.

또한, 상술한 바와 같은 투과율의 차이는, 각 화소에 있어서 반사 표시부의 착색층에 관통 구멍을 설치하는 것 이외에는 투과 표시부의 착색층과 동일한 구성을 채용함으로써도 발생시킬 수 있다. 이 방법에 따르면, 컬러 필터층을 보다 용이하게 형성시킬 수 있다.

그러나 일본 특허 공개 제2005-024919호 공보에 기재된 방법을 이용하고자 하면, 반사 표시부의 착색층에 관통 구멍을 설치하는 구성을 채용할 수 없다. 반사 표시부에서는, 위상차층은 각 색마다 투과광의 파장이 상이한 것을 전제로 하고 있고, 그에 따라서 위상차값이 설정되어 있다. 착색층이 존재하지 않는 관통 구멍 부분에서는, 백색광이 그대로 통과되어 버리기 때문에, 각 색에 따라서 위상차값이 조정되어 있으므로 반사 표시에서의 콘트라스트가 오히려 저하되어 버린다.

본 발명의 목적은 간략화된 방법으로 제조 가능하고, 우수한 표시 성능을 갖는 반투과형 액정 표시 장치를 실현하는 것에 있다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 기판과, 상기 기판에 지지되고, 동일 재료로 이루어지는 연속막으로서 형성된, 광학 이방성을 갖는 고체화 액정층을 구비하고, 상기 고체화 액정층은 제1 내지 제3 영역을 포함하고, 상기 제1 내지 제3 영역은 각각 부영역 A 및 부영역 B의 2개의 부영역에 의해 구성되고, 상기 제1A 부영역의 면 내 복굴절률은 상기 제2A 부영역보다 크고, 상기 제3A 부영역의 면 내 복굴절률은 상기 제2A 부영역보다 작고, 상기 제1B 부영역의 면 내 복굴절률은 제3B 부영역과 동일하며 상기 제1A 부영역보다 작고, 상기 제3A 부영역보다 큰 것을 특징으로 하는 위상차 기판이 제공된다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 상술한 위상차 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제3 측면에 따르면, 기판 상에 고체화 액정층을 형성하는 것을 포함하고, 상기 고체화 액정층의 형성은, 상기 기판 상에 광 중합성 또는 광 가교성 서모트로픽 액정 화합물을 포함하고, 상기 서모트로픽 액정 화합물의 메소겐이 배향 구조를 형성하고 있는 액정 재료층을 형성하는 성막 공정과, 상기 액정 재료층의 적어도 2개 영역을 상이한 노광량으로 노광하여, 상기 액정 재료층 중에 상기 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물을 포함한 제1A 부영역과, 상기 중합 또는 가교 생성물과 미반응 화합물로서의 상기 서모트로픽 액정 화합물을 포함하고 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제1A 부영역과 비교하여 보다 낮은 제2A 부영역과, 상기 미반응 화합물을 포함하고 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제2 영역과 비교하여 보다 낮은 제3A 부영역과, 상기 미반응 화합물을 포함하고 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제1A 부영역보다 낮으며 상기 제3A 부영역보다 높은 제1B 내지 제3B 영역을 형성하는 노광 공정과, 그 후, 상기 액정 재료층을 상기 서모트로픽 액정 화합물이 액정상으로부터 등방상으로 변화되는 상전이 온도와 동일한 온도 이상으로 가열하여, 적어도 상기 제2A, 제3A 및 제1B 내지 제3B 영역에서 상기 메소겐의 배향 정도를 저하시키는 현상 공정과, 상기 배향 정도를 저하시킨 채로 상기 미반응 화합물을 중합 및/또는 가교시키는 정착 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상차 기판의 제조 방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에 나타내는 액정 표시 장치의 II-II선에 따른 단면도.
도 3은 도 1에 나타내는 액정 표시 장치의 III-III선에 따른 단면도.
도 4는 도 1에 나타내는 액정 표시 장치의 IV-IV선에 따른 단면도.
도 5는 도 1에 나타내는 액정 표시 장치의 V-V선에 따른 단면도.
도 6은 도 1 내지 도 5에 나타내는 액정 표시 장치가 포함되어 있는 컬러 필터층을 개략적으로 나타내는 평면도.
도 7은 도 1 내지 도 5에 나타내는 액정 표시 장치가 포함하고 있는 고체화 액정층을 개략적으로 나타내는 평면도.
도 8은 일 변형예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 9는 광학 계산에 이용한 편광판의 분광 투과율을 나타내는 그래프도.
도 10은 광학 계산에 이용한 편광판의 분광 투과율을 나타내는 그래프도.
도 11은 광학 계산에 이용한 편광판의 분광 투과율을 나타내는 그래프도.
도 12는 광학 계산에 이용한 컬러 필터의 분광 투과율을 나타내는 그래프도.
도 13은 광학 계산에 이용한 컬러 필터의 분광 투과율을 나타내는 그래프도.
도 14는 광학 계산에 이용한 컬러 필터의 분광 투과율을 나타내는 그래프도.
도 15는 광학 계산에 이용한 컬러 필터의 분광 투과율을 나타내는 그래프도.
도 16은 광학 계산에 이용한 리타데이션층의 평균 굴절률을 나타내는 그래프도.
도 17은 광학 계산에 이용한 리타데이션층의 복굴절률을 나타내는 그래프도.
도 18은 시뮬레이션 No.1에서의 반사율을 나타내는 그래프도.
도 19는 시뮬레이션 No.2에서의 반사율을 나타내는 그래프도.
도 20은 시뮬레이션 No.3에서의 반사율을 나타내는 그래프도.
도 21은 시뮬레이션 No.4에서의 반사율을 나타내는 그래프도.
도 22는 시뮬레이션 No.5에서의 반사율을 나타내는 그래프도.
도 23은 시뮬레이션 No.6에서의 반사율을 나타내는 그래프도.
도 24는시뮬레이션 No.7에서의 반사율을 나타내는 그래프도.
도 25는 시뮬레이션 No.8에서의 반사율을 나타내는 그래프도.
도 26은 시뮬레이션 No.9에서의 반사율을 나타내는 그래프도.
도 27은 시뮬레이션 No.10에서의 반사율을 나타내는 그래프도.
도 28은 시뮬레이션 No.11에서의 반사율을 나타내는 그래프도.

이하, 본 발명의 양태에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 동일하거나 또는 유사한 기능을 발휘하는 구성 요소에는 모든 도면을 통하여 동일한 참조 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1에 나타내는 액정 표시 장치의 II-II선에 따른 단면도이다. 도 3은 도 1에 나타내는 액정 표시 장치의 III-III선에 따른 단면도이다. 도 4는 도 1에 나타내는 액정 표시 장치의 IV-IV선에 따른 단면도이다. 도 5는 도 1에 나타내는 액정 표시 장치의 V-V선에 따른 단면도이다. 도 6은 도 1 내지 도 5에 나타내는 액정 표시 장치가 포함하고 있는 컬러 필터층을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 7은 도 1 내지 도 5에 나타내는 액정 표시 장치가 포함하고 있는 고체화 액정층을 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 1 내지 도 5에 나타내는 액정 표시 장치는 액티브 매트릭스 구동 방식을 채용한 반투과형 액정 표시 장치이다. 이 액정 표시 장치는 어레이 기판 (10)과 대향 기판 (20)과 액정층 (30)과 한쌍의 편광판(도시하지 않음)과 백 라이트(도시하지 않음)를 포함한다.

어레이 기판 (10)은 기판 (110)을 포함한다. 기판 (110)은 유리판 또는 수지판 등의 광 투과성 기판이다.

기판 (110)의 한쪽 주면(主面) 상에는, 화소 회로(도시하지 않음)와 주사선(도시하지 않음)과 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극이 형성되어 있다.

화소 회로는 각각이 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 포함한다. 화소 회로는 기판 (110) 상에서 매트릭스형으로 배열되어 있다.

주사선은 화소 회로의 행에 대응하여 배열되어 있다. 각 화소 회로의 동작은 주사선으로부터 공급되는 주사 신호에 의해 제어된다.

신호선은 화소 회로의 열에 대응하여 배열되어 있다. 각 화소 전극은 화소 회로를 통해 신호선에 접속되어 있다.

각 화소 전극은 서로 전기적으로 접속된 투명 전극 (150T)와 반사 전극 (150R)을 포함한다. 투명 전극 (150T)는 반사 전극 (150R)과 마주 향해 있지 않은 비중복부를 포함한다. 각 화소 중, 이 비중복부에 대응한 부분이 투과 표시부이고, 반사 전극 (150R)에 대응한 부분이 반사 표시부이다.

투명 전극 (150T)는 투명 도전체로 이루어진다. 투명 도전체로서는, 예를 들면 인듐주석 산화물 및 주석 산화물 등의 투명 도전성 산화물을 사용할 수 있다.

반사 전극 (150R)은 금속 또는 합금으로 이루어진다. 금속 또는 합금으로서는, 예를 들면 알루미늄, 은 또는 이들의 합금을 사용할 수 있다.

반사 전극 (150R)은 투명 전극 (150T) 상에 형성되어 있다. 이에 의해, 반사 전극 (150R)과 투명 전극 (150T)를 전기적으로 접속하고 있다. 그 대신에, 반사 전극 (150R) 상에 투명 전극 (150T)를 형성할 수도 있다. 또는, 다른 도전체를 개재하여 반사 전극 (150R)과 투명 전극 (150T)를 전기적으로 접속시킬 수도 있다.

화소 전극은 배향막 (160)으로 피복되어 있다. 배향막 (160)은, 예를 들면 수직 배향막이다. 배향막 (160)의 재료로서는, 예를 들면 폴리이미드 등의 투명 수지층을 사용할 수 있다.

대향 기판 (20)은 기판 (210)을 포함한다. 기판 (210)은 배향막 (160)과 마주 향해 있다. 기판 (210)은 유리판 또는 수지판 등의 광 투과성 기판이다.

기판 (210)의 배향막 (160)과의 대향면에는, 고체화 액정층 (230)과 컬러 필터층 (220)과 대향 전극 (250)과 배향막 (260)이 이 순서로 형성되어 있다.

컬러 필터층 (220)은 기판 (210)의 한쪽 주면 상에서 배열된 복수의 단위 영역을 포함한다. 각 단위 영역은 앞의 주면 상에서 배열된 제1 내지 제3 착색 화소를 포함한다. 컬러 필터층 (220)에는, 복수의 관통 구멍 (TH)가 설치되어 있다.

제1 착색 화소는 일부의 투명 전극 (150T)와 마주 향해 있다. 제1 착색 화소는 Y 방향으로 각각이 연장되고, X 방향으로 배열된 복수의 벨트상 패턴을 형성하고 있다. 또한, X 방향 및 Y 방향은 기판 (210)의 상기 주면에 평행하며 서로 교차하는 방향이다. 또한, Z 방향은 X 방향 및 Y 방향과 직교하는 방향이다.

제1 착색 화소는 제1 착색부 (220a)와 관통 구멍 (TH)의 일부로서의 제1 비착색부를 포함한다.

제1 착색부 (220a)는 제1 착색 화소가 마주 향해 있는 투명 전극 (150T) 중 반사 전극 (150R)로부터 노출되어 있는 부분과 제1 착색 화소가 마주 향해 있는 반사 전극 (150R)의 일부에 대응한 위치에 설치되어 있다. 제1 비착색부는 제1 착색 화소가 마주 향해 있는 반사 전극 (150R)의 나머지 부분에 대응한 위치에 설치되어 있다.

제2 착색 화소는 다른 일부의 투명 전극 (150T)와 마주 향해 있다. 제2 착색 화소는 Y 방향으로 각각이 연장되고, X 방향으로 배열된 복수의 벨트상 패턴을 형성하고 있다.

제2 착색 화소는 제2 착색부 (220b)와, 관통 구멍 (TH)의 다른 일부로서의 제2 비착색부를 포함한다. 제2 착색부 (220b)는 제2 착색 화소가 마주 향해 있는 투명 전극 (150T) 중 반사 전극 (150R)로부터 노출되어 있는 부분과 제2 착색 화소가 마주 향해 있는 반사 전극 (150R)의 일부에 대응한 위치에 설치되어 있다. 제2 비착색부는 제2 착색 화소가 마주 향해 있는 반사 전극 (150R)의 나머지 부분에 대응한 위치에 설치되어 있다.

또는, 제2 착색 화소가 마주 향해 있는 반사 전극 (150R)에 대응한 부분 전체를, 제4 착색부 (220d)로 할 수도 있다. 이 경우, 제2 착색부 (220b)는 제2 착색 화소가 마주 향해 있는 투명 전극 (150T) 중 반사 전극 (150R)로부터 노출되어 있는 부분에만 설치되게 된다.

착색부 (220b) 및 (220d)의 각각이 주로 투과시키는 광의 파장은, 백색광을 조사하였을 때에 착색부 (220a)와 비교하여 보다 짧으며, 착색부 (220c)와 비교하여 보다 길다. 또한, 착색부 (220d)는 착색부 (220b)와 비교하여 투과율이 보다 크다. 예를 들면, 백색광을 조사하였을 때에 착색부 (220b) 및 (220d)의 각각이 주로 투과시키는 광의 파장은, 백색광을 조사하였을 때에 착색부 (220a) 및 (220c)가 주로 투과시키는 광의 파장과 비교하여 550 nm에 보다 가깝다. 여기서는 일례로서, 제1 착색부 (220a)는 적색 착색층이고, 착색부 (220b) 및 (220d)의 각각은 녹색 착색층인 것으로 한다.

제3 착색 화소는 또한 다른 일부의 투명 전극 (150T)와 마주 향해 있다. 제3 착색 화소는 Y 방향으로 각각이 연장되고, X 방향으로 배열된 복수의 벨트상 패턴을 형성하고 있다.

제3 착색 화소는 제3 착색부 (220c)와 관통 구멍 (TH)의 다른 일부로서의 제3 비착색부를 포함한다.

제3 착색부 (220c)가 주로 투과시키는 광은, 백색광을 조사하였을 때에 제2 착색부 (220b)와 비교하여 파장이 보다 짧다. 여기서는, 제3 착색부 (220c)는 청색 착색층인 것으로 한다.

제3 착색부 (220c)는 제3 착색 화소가 마주 향해 있는 투명 전극 (150T) 중 반사 전극 (150R)로부터 노출되어 있는 부분과 제3 착색 화소가 마주 향해 있는 반사 전극 (150R)의 일부에 대응한 위치에 설치되어 있다. 제3 비착색부는 제3 착색 화소가 마주 향해 있는 반사 전극 (150R)의 나머지 부분에 대응한 위치에 설치되어 있다.

또한, 여기서는 1개의 관통 구멍 (TH) 일부를 제1 비착색부로 하고, 그 관통 구멍 (TH)의 다른 부분을 제2 비착색부 및 제3 비착색부로 하고 있지만, 이것으로 한정되지 않는다. 각각 다른 관통 구멍을 형성하여 제1 비착색부, 제2 비착색부 및 제3 비착색부로 할 수도 있다. 또는, 제1 내지 제3 비착색부의 적어도 하나를 복수의 관통 구멍으로 구성할 수도 있다.

또한, 관통 구멍 (TH)는 투명 재료로 매립할 수도 있다. 예를 들면, 컬러 필터층 (220)의 전체면을 투명 재료로 이루어지는 평탄화층으로 피복하고, 이에 의해 관통 구멍 (TH)를 투명 재료로 매립할 수도 있다. 이 투명 재료로서는, 예를 들면 광학적으로 등방성인 투명 수지를 사용한다.

제1 착색 화소가 형성하고 있는 벨트상 패턴과, 제2 착색 화소가 형성하고 있는 벨트상 패턴과, 제3 착색 화소가 형성하고 있는 벨트상 패턴은 X 방향에 인접해있다. 즉, 제1 내지 제3 착색 화소는 스트라이프 배열을 형성하고 있다. 제1 내지 제3 착색 화소는 다른 배열을 형성할 수도 있다. 예를 들면, 제1 내지 제3 착색 화소는 정방 배열 또는 델타 배열을 형성할 수도 있다.

고체화 액정층 (230)은 리타데이션층이다. 고체화 액정층 (230)은 기판 (210)과 컬러 필터층 (220) 사이에 개재되어 있다. 고체화 액정층 (230)은 전형적으로는 연속막이다. 고체화 액정층 (230)은 서모트로픽 액정 화합물 또는 조성물을 중합 및/또는 가교시켜 이루어진다. 고체화 액정층 (230)은 전형적으로는 두께가 거의 동일한 연속막이다.

고체화 액정층 (230)과 기판 (210) 사이에는, 배향막이 개재될 수도 있다. 이 배향막으로서는, 예를 들면 전체면에 러빙 처리 및 광 배향 처리 등의 배향 처리를 동일하게 실시한 수지층을 사용할 수 있다. 이 수지층으로서는, 예를 들면 폴리이미드층을 사용할 수 있다.

고체화 액정층 (230)은 영역 (230Ta) 내지 (230Tc) 및 (230Ra) 내지 (230Rc)를 포함한다. 영역 (230Ta) 내지 (230Tc) 및 (230Ra) 내지 (230Rc)의 각각은 고체화 액정층 (230)의 한쪽 주면으로부터 다른쪽 주면에 이르는 영역이다. 영역 (230Ta) 내지 (230Tc) 및 (230Ra) 내지 (230Rc)는 Z 방향에 수직인 방향으로 인접해있다.

영역 (230Ta)는 고체화 액정층 (230) 중 착색부 (220a)의 일부에 대응한 영역이다. 영역 (230Ra)는 고체화 액정층 (230) 중 착색부 (220a)의 다른 일부에 대응한 반사 표시용 영역이다. 구체적으로는, 영역 (230Ta)는 착색부 (220a) 중 반사 전극 (150R)과 마주 향해 있지 않은 부분에 대응한 투과 표시용 영역이다. 또한, 영역 (230Ra)는 착색부 (220a) 중 반사 전극 (150R)과 마주 향한 부분에 대응한 반사 표시용 영역이다. 영역 (230Ta) 및 (230Ra)의 각각에 있어서, 메소겐의 배향 정도는 대략 균일하다.

여기서, 어떤 영역의 「메소겐의 배향 정도」는 그 영역에서의 메소겐의 배향도를 의미한다. 메소겐의 배향도는 그 영역 전체에 걸쳐 일정할 수도 있고, Z 방향을 따라서 변화되어 있을 수도 있다. 예를 들면, 어떤 영역에서는, 하면 부근에서 배향도가 보다 높고, 상면 부근에서 배향도가 보다 낮을 수도 있다. 이 경우, 「메소겐의 배향 정도」는 메소겐 배향도의 두께 방향에 대한 평균을 나타낸다. 어떤 영역이 다른 영역과 비교하여 배향 정도가 보다 큰 것은, 이들 영역의 굴절률 이방성을 비교함으로써 확인할 수 있다.

영역 (230Tb)는 고체화 액정층 (230) 중 착색부 (220b)의 일부에 대응한 영역이다. 영역 (230Rb)는 고체화 액정층 (230) 중 착색부 (220b)의 다른 일부와, 제2 비착색부, 즉 관통 구멍 (TH)에 대응한 영역이다. 또는, 영역 (230Rb)는 착색부 (220d)에 대응한 영역이다. 구체적으로는, 영역 (230Tb)는 착색부 (220b) 중 반사 전극 (150R)과 마주 향해 있지 않은 부분에 대응한 투과 표시용 영역이다. 또한, 영역 (230Rb)는 반사 표시용 영역이고, 착색부 (220b) 중 반사 전극 (150R)과 마주 향한 부분과 관통 구멍 (TH)에 대응한다. 또는, 착색부 (220d)에 대응한다. 영역 (230Tb) 및 (230Rb)의 각각에 있어서, 메소겐의 배향 정도는 대략 균일하다.

영역 (230Tc)는 고체화 액정층 (230) 중 착색부 (220c)의 일부에 대응한 영역이다. 영역 (230Rc)는 고체화 액정층 (230) 중 착색부 (220c)의 다른 일부에 대응한 반사 표시용 영역이다. 구체적으로는, 영역 (230Tc)는 착색부 (220c) 중 반사 전극 (150R)과 마주 향해 있지 않은 부분에 대응한 투과 표시용 영역이다. 또한, 영역 (230Rc)는 착색부 (220c) 중 반사 전극 (150R)과 마주 향한 부분에 대응한 반사 표시용 영역이다. 영역 (230Tc) 및 (230Rc)의 각각에 있어서, 메소겐의 배향 정도는 대략 균일하다.

영역 (230Ta) 내지 (230Tc)의 각각에서는, 예를 들면 메소겐은 배향하지 않거나, 또는 영역 (230Ra) 내지 (230Rc)와 비교하여 메소겐의 배향 정도가 보다 작다. 영역 (230Ta) 내지 (230Tc)는 메소겐의 배향 정도가 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다. 여기서는 일례로서, 영역 (230Ta) 내지 (230Tc)의 각각에 있어서, 메소겐은 배향되어 있지 않다고 한다. 즉, 영역 (230Ta) 내지 (230Tc)의 각각은 광학적으로 등방성인 것으로 한다.

영역 (230Ra) 내지 (230Rc)의 각각은 영역 (230Ta) 내지 (230Tc)와 비교하여 메소겐의 배향 정도가 보다 크다. 또한, 영역 (230Ra) 내지 (230Rc)는 메소겐의 배향 정도가 서로 상이하다. 예를 들면, 영역 (230Ra)는 영역 (230Rb)와 비교하여 메소겐의 배향 정도가 보다 높고, 영역 (230Rb)는 영역 (230Rc)와 비교하여 메소겐의 배향 정도가 보다 높다. 이 경우, 영역 (230Ra)는 영역 (230Rb)와 비교하여 굴절률 이방성이 보다 크고, 영역 (230Rb)는 영역 (230Rc)와 비교하여 굴절률 이방성이 보다 크다.

상술한 바와 같이, 고체화 액정층 (230)은 제1 영역 (230Ra), 제2 영역 (230Rb) 및 제3 영역 (230Rc)를 포함하고, 제1 내지 제3 영역은 반사 표시용 영역이다. 이러한 제1 내지 제3 영역 (230Ra), (230Rb) 및 (230Rc)는 각각 2개의 부영역으로 구성된다. 예를 들면, 제1 영역 (230a)에서의 영역 (230Ra)에 있어서는, 제1 착색부 (220a)에 마주 향한 영역은 제1A 부영역이고, 제1 비착색부(관통 구멍 (TH))와 마주 향한 영역은 제1B 부영역이다. 제1A 부영역 및 제1B 부영역을 각각 부영역 (230RaA) 및 부영역 (230RaB)라 부른다.

동일하게, 제2 영역 (230b)에서의 영역 (230Rb) 중 제2 착색부 (220b)와 마주 향한 영역은 제2A 부영역(부 영역 (230RbA))이고, 제2 비착색부(관통 구멍 (TH))와 마주 향한 영역은 제2B 부영역(부영역 (230RbB))이다. 제3 영역 (230c)에서의 영역 (230Rc) 중 제3 착색부 (220c)와 마주 향한 영역은 제3A 부영역(부 영역 (230RcA))이고, 제3 비착색부(관통 구멍 (TH))와 마주 향한 영역은 제3B 부영역(제3B 부영역 (230RcB))이다.

반사 표시용 영역에는, 제1A 및 제1B, 제2A 및 제2B, 제3A 및 제3B 부영역의 6개가 존재하고, 이러한 6개의 부영역의 면 내 복굴절률은 다음 관계를 만족시킨다. 즉, 제1A 부영역 (230RaA)의 면 내 복굴절률은 제2A 부영역 (230RbA)보다 크고, 제3A 부영역 (230RcA)의 면 내 복굴절률은 제2A 부영역 (230RbA)보다 작다. 또한, 제1B 부영역 (230RaB)의 면 내 복굴절률은 제3B 부영역 (230RcB)와 대략 동일하며 제1A 부영역 (230RaA)보다 작고, 제3A 부영역 (230RcA)보다 크다.

제1B 부영역 (230RaB), 제2B 부영역 (230RbB) 및 제3B 부영역 (230RcB)의 면 내 복굴절률은 대략 동일하게 할 수 있다.

제1B 부영역 (230RaB), 제2B 부영역 (230RbB) 및 제3B 부영역 (230RcB)의 면 내 복굴절률은 제2A 부영역 (230RbA)의 면 내 복굴절률과 대략 동일하게 할 수 있다. 이 경우에는, 위치 어긋남에서 기인한 문제점이 감소되는 점에서 유리하다.

제1B 부영역 (230RaB)의 면 내 복굴절률은 제3B 부영역 (230RcB)와 대략 동일하며 제2B 부영역 (230RbB)와는 다르고, 제2B 부영역 (230RbB)의 면 내 복굴절률은 제2A 부영역 (230RbA)와 대략 동일하게 할 수 있다. 이 경우에는, 4색 컬러 필터에 대응 가능한 고체화 액정층이 얻어진다.

여기서는, 일례로서 영역 (230Ra) 내지 (230Rc)는 일축성이고, 이들의 지상축(遲相軸)은 X 방향에 평행하다고 한다. 또한 여기서는, 영역 (230Ra)의 리타데이션은 착색부 (220a)가 투과시키는 광의 중심 파장의 1/4이고, 영역 (230Rb)의 리타데이션은 착색부 (220b) 또는 (220d)가 투과시키는 광의 중심 파장의 1/4이고, 영역 (230Rc)의 리타데이션은 착색부 (220c)가 투과시키는 광의 중심 파장의 1/4인 것으로 한다. 또한, 어떤 광의 「중심 파장」은 그 광의 스펙트럼이 최대 강도를 나타내는 파장이다.

대향 전극 (250)은 컬러 필터층 (220) 상에 형성되어 있다. 대향 전극 (250)은 표시 영역 전체에 걸쳐 펼쳐진 연속막이다. 대향 전극 (250)은, 예를 들면 상술한 투명 도전체로 이루어진다.

배향막 (260)은 대향 전극 (250)을 피복하고 있다. 배향막 (260)은, 예를 들면 수직 배향막이다. 배향막 (260)의 재료로서는, 예를 들면 폴리이미드 등의 투명 수지층을 사용할 수 있다.

또한, 기판 (210)과 컬러 필터층 (220)과 고체화 액정층 (230)은 컬러 필터 기판을 구성하고 있다. 컬러 필터 기판은 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 컬러 필터 기판은 대향 전극 (250)을 더 포함할 수도 있다. 또는, 컬러 필터 기판은 블랙 매트릭스를 더 포함할 수도 있다.

어레이 기판 (10)과 대향 기판 (20)은 프레임 형상의 접착제층(도시하지 않음)을 통해 접합되어 있다. 어레이 기판 (10)과 대향 기판 (20)과 접착제층은 중공 구조를 형성하고 있다.

액정층 (30)은 액정 화합물 또는 액정 조성물로 이루어진다. 이 액정 화합물 또는 액정 조성물은 유동성을 가지고, 어레이 기판 (10)과 대향 기판 (20)과 접착제층에 둘러싸인 공간을 채우고 있다. 어레이 기판 (10)과 대향 기판 (20)과 접착제층과 액정층 (30)은 액정 셀을 형성하고 있다.

여기서는 일례로서, 액정층 (30)이 포함하고 있는 액정 화합물은, 막대 형상의 메소겐을 포함한 유전율 이방성이 음(negative)인 액정 분자이고, 전압 무인가시에 액정 분자의 메소겐이 Z 방향에 거의 평행하게 배향되어 있다고 한다. 또한, 전압 인가시에는, 액정 분자의 메소겐은 Z 방향에 대하여 X 방향 또는 Y 방향을 향해 기울거나 또는 X 방향 또는 Y 방향에 거의 평행하게 배향되고, 이 때 액정층 (30)의 리타데이션은 제3 착색부 (220c)가 투과시키는 광의 중심 파장 λ의 1/4인 것으로 한다.

편광판은 액정 셀의 양쪽 주면에 접착되어 있다. 여기서는 일례로서, 이들 편광판은 직선 편광판이고, 이들의 투과축이 직교하며 X 방향에 대하여 45°의 각도를 이루도록 배치되어 있다고 한다.

백 라이트는 편광판을 사이에 끼워 어레이 기판 (10)과 마주 향해 있다. 백 라이트는, 예를 들면 액정 셀을 향해 백색광을 조사한다.

이 액정 표시 장치에서는, 영역 (230Ra) 내지 (230Rc) 각각의 리타데이션을 임의로 설정 가능하다. 따라서, 주로 보다 파장이 짧은 광을 투과하는 색의 화소에는, 그에 대응한 보다 낮은 리타데이션으로 하고, 주로 보다 파장이 긴 광을 투과하는 색의 화소에는, 그에 대응한 보다 높은 리타데이션으로 한다. 예를 들면, 영역 (230Ra)에, 백색광을 조사하였을 때에 착색부 (220a)가 주로 투과시키는 광과 파장이 거의 동일한 광에 대한 사분의 일 파장판으로서의 역할을 담당시킬 수 있다. 또한, 영역 (230Rb)에, 백색광을 조사하였을 때에 착색부 (220b) 및/또는 착색부 (220d)가 주로 투과시키는 광과 파장이 거의 동일한 광에 대한 사분의 일 파장판으로서의 역할을 담당시킬 수 있다. 또한, 영역 (230Rc)에, 백색광을 조사하였을 때에 착색부 (220c)가 주로 투과시키는 광과 파장이 거의 동일한 광에 대한 사분의 일 파장판으로서의 역할을 담당시킬 수 있다. 그렇기 때문에, 예를 들면 모든 반사 표시부에서 최적인 광학 보상을 달성할 수 있다.

또한, 이 액정 표시 장치에서는 영역 (230Ta) 내지 (230Tc)를, 예를 들면 광학적으로 등방성으로 만들 수 있다. 그렇기 때문에, 고체화 액정층 (230)을 설치하는 것에서 기인하여, 투과 표시에 의해 달성되는 콘트라스트비가 저하되는 경우는 없다.

또한, 이 액정 표시 장치에서는 관통 구멍 (TH)를 설치함으로써, 제1 착색 화소ㆍ제2 착색 화소ㆍ제3 착색 화소와 함께, 각각 반사 표시용 영역에서의 평균적인 투과율을 투과 표시용 영역의 투과율보다 높게 하고 있다. 이러한 구성을 채용한 경우, 모든 화소에 있어서 투과 표시용 영역의 착색부와 반사 표시용 영역의 착색부에 다른 재료를 사용한 경우와 비교하여 보다 소수의 재료로 및 보다 간략화된 공정으로 컬러 필터층을 형성할 수 있다.

또한, 제2 착색 화소는 투과하는 광의 파장이 가시광의 중앙 부근에 위치하고, 시감도가 높다. 이 때문에, 반사 표시용 영역에 투과 표시용 영역과 다른 재료를 이용하여 고투과율의 설계로 한 경우에 비해, 반사 표시용 영역에 투과 표시용 영역과 동일한 재료를 사용하면, 착색부의 밝기가 크게 저하되어 버린다. 따라서, 반사 표시용 영역을 투과 표시용 영역과 동일한 재료로 하는 경우, 밝기를 확보하고자 하면, 제2 착색 화소에 있어서는 제1 착색 화소나 제3 착색 화소와 비교하여 보다 큰 관통 구멍을 설치할 필요가 있다.

이 액정 표시 장치에서는, 제2 착색 화소가 마주 향해 있는 반사 전극 (150R)에 대응한 부분 전체를 제4 착색부 (220d)로 할 수도 있다. 제2 착색부 (220b)는 제2 착색 화소가 마주 향해 있는 투명 전극 (150T) 중 반사 전극 (150R)로부터 노출되어 있는 부분에만 설치되는 것으로 된다. 이 경우에는, 제2 착색 화소에 관통 구멍을 설치한 경우와 비교하여 보다 높은 화질을 달성할 수 있다.

또한, 이 액정 표시 장치는 컬러 필터층 (220)에 관통 구멍 (TH)를 설치한 것에서 기인한 콘트라스트비의 저하가 작다. 예를 들면, 흑색 화상을 표시할 때에, 관통 구멍 (TH)의 위치에서 광 누설을 일으키는 것은 피할 수 없다. 관통 구멍 (TH)의 위치로부터 누설되는 광의 시감도가 높은 경우, 이러한 광 누설이 콘트라스트비를 무시할 수 없는 정도로 저하시킬 가능성이 있다.

이 액정 표시 장치에서는, 고체화 액정층 (230)의 관통 구멍 (TH)에 대응한 영역에서의 광학적 특성을, 고체화 액정층 (230)의 착색부 (220d)에 대응한 영역에서의 광학적 특성과 동일하게 하고 있다. 흑색 화상을 표시할 때에 관통 구멍 (TH)의 위치로부터 누설되는 광은 주로 적색광 및 청색광이다. 적색광 및 청색광은 녹색광과 비교하여 시감도가 매우 낮다. 따라서, 이 액정 표시 장치는 컬러 필터층 (220)에 관통 구멍 (TH)를 설치한 것에서 기인한 콘트라스트비의 저하가 작다.

이와 같이, 상술한 반투과형 액정 표시 장치는 간략화된 방법으로 제조 가능하고, 우수한 표시 성능을 달성한다.

이 액정 표시 장치에는 여러 가지 변형이 가능하다.

도 8은 일 변형예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

이 액정 표시 장치는 컬러 필터층 (220)이 기판 (210)과 고체화 액정층 (230) 사이에 개재되어 있는 것 이외에는, 도 1 내지 도 7을 참조하면서 설명한 액정 표시 장치와 동일하다.

또한, 이 구조를 채용한 경우, 고체화 액정층 (230)은 컬러 필터층 (220) 상에 형성하게 된다. 컬러 필터층 (220)에는, 상기한 바와 같이 관통 구멍 (TH)가 설치되어 있다. 그 때문에, 고체화 액정층 (230)을 거의 균일한 두께로 형성하는 것이 어려운 경우가 있다.

이러한 경우, 관통 구멍 (TH)를 투명 재료로 매립하고, 이에 의해 얻어지는 평탄면 상에 고체화 액정층 (230)을 형성할 수도 있다. 예를 들면, 컬러 필터층 (220)의 전체면을 투명 재료로 이루어지는 평탄화층으로 피복하고, 이 평탄화층 상에 고체화 액정층 (230)을 형성할 수도 있다. 이 투명 재료로서는, 예를 들면 광학적으로 등방성인 투명 수지를 사용한다.

다음에, 도 1 내지 도 7을 참조하면서 설명한 액정 표시 장치가 포함하고 있는 컬러 필터 기판의 제조 방법에 대하여 설명한다. 또한, 도 8을 참조하면서 설명한 액정 표시 장치가 포함하고 있는 컬러 필터 기판은, 고체화 액정층 (230)과 컬러 필터층 (220)의 적층순을 반대로 하는 것 이외에는, 이하의 방법과 거의 동일한 방법에 의해 제조할 수 있다.

우선, 광 투과성 기판 (210)을 준비한다. 광 투과성 기판 (210)은, 예를 들면 유리판 또는 수지판이다. 기판 (210)은 경질(硬質)일 수도 있고, 가요성을 가질 수도 있다.

기판 (210)은 단층 구조를 가질 수도 있고, 다층 구조를 가질 수도 있다. 예를 들면, 기판 (210)으로서, 표면에 산화규소층 및/또는 질화규소층이 형성된 유리판을 사용할 수도 있다.

다음에, 광 투과성 기판 (210) 상에, 예를 들면 이하의 방법에 의해 고체화 액정층 (230)을 형성한다.

우선, 기판 (210) 상에, 광 중합성 또는 광 가교성 서모트로픽 액정 재료를 포함한 액정 재료층을 형성한다. 예를 들면, 메소겐이 기판 (210)의 주면에 평행한 1 방향으로 배향된 액정 재료층을 형성한다. 또한, 이 액정 재료층을 패턴 노광과 열 처리를 적용함으로써 고체화 액정층 (230)을 얻는다.

액정 재료층은, 예를 들면 기판 (210) 상에, 서모트로픽 액정 화합물을 포함한 코팅액을 도포하고, 필요에 따라서 도막을 건조시킴으로써 얻어진다. 액정 재료층으로서는, 서모트로픽 액정 화합물의 메소겐이 배향 구조를 형성하고 있다.

코팅액은 서모트로픽 액정 화합물에 더하여, 예를 들면 용제, 키랄제, 광 중합 개시제, 열 중합 개시제, 증감제, 연쇄 이동제, 다관능 단량체 및/또는 올리고머, 수지, 계면활성제, 중합 금지제, 저장 안정제 및 밀착 향상제 등의 성분을, 이 액정 화합물을 포함한 조성물이 액정성을 잃지 않는 범위에서 첨가할 수 있다.

서모트로픽 액정 화합물로서는, 예를 들면 알킬시아노비페닐, 알콕시비페닐, 알킬테르페닐, 페닐시클로헥산, 비페닐시클로헥산, 페닐비시클로헥산, 피리미딘, 시클로헥산카르복실산에스테르, 할로겐화시아노페놀에스테르, 알킬벤조산에스테르, 알킬시아노톨란, 디알콕시톨란, 알킬알콕시톨란, 알킬시클로헥실톨란, 알킬비시클로헥산, 시클로헥실페닐에틸렌, 알킬시클로헥실시클로헥센, 알킬벤즈알데히드아진, 알케닐벤즈알데히드아진, 페닐나프탈렌, 페닐테트라히드로나프탈렌, 페닐데카히드로나프탈렌, 이들의 유도체, 또는 이들 화합물의 아크릴레이트를 사용할 수 있다.

용제로서는, 예를 들면 시클로헥사논, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 1-메톡시-2-프로필아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸벤젠, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 크실렌, 에틸셀로솔브, 메틸-n-아밀케톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 아세트산에틸, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 이소부틸케톤, 석유계 용제, 또는 이들 중 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.

광 중합 개시제로서는, 예를 들면 4-페녹시디클로로아세토페논, 4-t-부틸-디클로로아세토페논, 디에톡시아세토페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온 및 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온 등의 아세토페논계 광 중합 개시제; 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 및 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계 광 중합 개시제; 벤조페논, 벤조일벤조산, 벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 아크릴화벤조페논 및 4-벤조일-4'-메틸디페닐술파이드 등의 벤조페논계 광 중합 개시제; 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤 및 2,4-디이소프로필티오크산톤 등의 티오크산톤계 광 중합 개시제; 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-피페로닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피페로닐)-6-트리아진 및 2,4-트리클로로메틸(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진계 광 중합 개시제; 보레이트계 광 중합 개시제; 카르바졸계 광 중합 개시제; 이미다졸계 광 중합 개시제; 또는 이들 중 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.

증감제는, 예를 들면 광 중합 개시제와 함께 사용할 수 있다. 증감제로서는, α-아실옥시에스테르, 아실포스핀옥시드, 메틸페닐글리옥실레이트, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 에틸안트라퀴논, 4,4'-디에틸이소프탈로페논, 3,3', 4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 및 4,4'-디에틸아미노벤조페논 등의 화합물을 사용할 수 있다.

연쇄 이동제로서는, 예를 들면 다관능 티올을 사용할 수 있다. 다관능 티올은 티올기를 2개 이상 갖는 화합물이다. 다관능 티올로서는, 예를 들면 헥산디티올, 데칸디티올, 1,4-부탄디올비스티오프로피오네이트, 1,4-부탄디올비스티오글리콜레이트, 에틸렌글리콜비스티오글리콜레이트, 에틸렌글리콜비스티오프로피오네이트, 트리메틸올프로판트리스티오글리콜레이트, 트리메틸올프로판트리스티오프로피오네이트, 트리메틸올프로판트리스(3-머캅토부티레이트), 펜타에리트리톨테트라키스티오글리콜레이트, 펜타에리트리톨테트라키스티오프로피오네이트, 트리머캅토프로피온산트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트, 1,4-디메틸머캅토벤젠, 2,4,6-트리머캅토-s-트리아진, 2-(N,N-디부틸아미노)-4,6-디머캅토-s-트리아진, 또는 이들 중 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.

다관능 단량체 및/또는 올리고머로서는, 예를 들면 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사메타크릴레이트, 트리시클로데카닐아크릴레이트, 트리시클로데카닐메타크릴레이트, 멜라민아크릴레이트, 멜라민메타크릴레이트, 에폭시아크릴레이트 및 에폭시메타크릴레이트 등의 아크릴산에스테르 및 메타크릴산에스테르; 아크릴산, 메타크릴산, 스티렌, 아세트산비닐, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-히드록시메틸아크릴아미드, N-히드록시메틸메타크릴아미드, 아크릴로니트릴, 또는 이들 중 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.

수지로서는, 예를 들면 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 감광성 수지를 사용할 수 있다.

열가소성 수지로서는, 예를 들면 부티랄 수지, 스티렌-말레산 공중합체, 염소화폴리에틸렌, 염소화폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 폴리아세트산비닐, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴계 수지, 알키드 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 고무계 수지, 환화 고무계 수지, 셀룰로오스류, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리이미드 수지를 사용할 수 있다.

열경화성 수지로서는, 예를 들면 에폭시 수지, 벤조구아나민 수지, 로진 변성 말레산 수지, 로진 변성 푸마르산 수지, 멜라민 수지, 요소 수지 또는 페놀 수지를 사용할 수 있다.

감광성 수지로서는, 예를 들면 수산기, 카르복실기 및 아미노기 등의 반응성 치환기를 갖는 선상 고분자에, 이소시아네이트기, 알데히드기 및 에폭시기 등의 반응성 치환기를 갖는 아크릴 화합물, 메타크릴 화합물 또는 신남산을 반응시켜, 아크릴로일기, 메타크릴로일기 및 스티릴기 등 광 가교성기를 선상 고분자에 도입한 수지를 사용할 수 있다. 또한, 스티렌-무수 말레산 공중합물 및 α-올레핀-무수 말레산 공중합물 등의 산 무수물을 포함하는 선상 고분자를, 히드록시알킬아크릴레이트 및 히드록시알킬메타크릴레이트 등의 수산기를 갖는 아크릴 화합물 또는 메타크릴 화합물에 의해 하프에스테르화한 수지도 사용할 수 있다.

계면활성제로서는, 예를 들면 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 도데실벤젠술폰산나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 알칼리염, 알킬나프탈렌술폰산나트륨, 알킬디페닐에테르디술폰산나트륨, 라우릴황산모노에탄올아민, 라우릴황산트리에탄올아민, 라우릴황산암모늄, 스테아르산모노에탄올아민, 스테아르산나트륨, 라우릴황산나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 모노에탄올아민 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테르 등의 음이온성 계면활성제; 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트 및 폴리에틸렌글리콜모노라우레이트 등의 비이온성 계면활성제; 알킬 4급 암모늄염 및 이들의 에틸렌옥시드 부가물 등의 양이온성 계면활성제; 알킬디메틸아미노아세트산베타인 등의 알킬베타인 및 알킬이미다졸린 등의 양쪽성 계면활성제; 또는 이들 중 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.

중합 금지제로서는, 예를 들면 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, 3-t-부틸-4-히드록시아니솔, 2-t-부틸-4-히드록시아니솔, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 스티렌화페놀, 스티렌화 p-크레졸, 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸페닐)부탄, 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-1-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 옥타데실 3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐프로피오네이트), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 2,2'-디히드록시-3,3'-디(α-메틸시클로헥실)-5,5'-디메틸디페닐메탄, 4,4'-메틸렌비스(2,6-디-t-부틸페놀), 트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)이소시아누레이트, 1,3,5-트리스(3',5'-디-t-부틸-4-히드록시벤조일)이소시아누레이트, 비스[2-메틸-4-(3-n-알킬티오프로피오닐옥시)-5-t-부틸페닐]술피드, 1-옥시-3-메틸-이소프로필벤젠, 2,5-디-t-부틸히드로퀴논, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-노닐페놀), 알킬화비스페놀, 2,5-디-t-아밀히드로퀴논, 폴리부틸화비스페놀 A, 비스페놀 A, 2,6-디-t-부틸-p-에틸페놀, 2,6-비스(2'-히드록시-3-t-부틸-5'-메틸-벤질)-4-메틸페놀, 1,3,5-트리스(4-t-부틸-3-히드록시-2,6-디메틸벤질)이소시아누레이트, 테레프탈로일-디(2,6-디메틸-4-t-부틸-3-히드록시벤질술피드), 2,6-디-t-부틸페놀, 2,6-디-t-부틸-α-디메틸아미노-p-크레졸, 2,2'-메틸렌-비스(4-메틸-6-시클로헥실페놀), 트리에틸렌글리콜비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 헥사메틸렌글리콜-비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 3,5-디-t-부틸-4-히드록시톨루엔, 6-(4-히드록시-3,5-디-t-부틸아닐린)-2,4-비스(옥틸티오)-1,3,5-트리아진, N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시-히드로신나미드), 3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질-인산디에틸에스테르, 2,4-디메틸-6-t-부틸페놀, 4,4'-메틸렌비스(2,6-디-t-부틸페놀), 4,4'-티오비스(2-메틸-6-t-부틸페놀), 트리스[β-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐-옥시에틸]이소시아누레이트, 2,4,6-트리부틸페놀, 비스[3,3-비스(4'-히드록시-3'-t-부틸페닐)-부티르산]글리콜에스테르, 4-히드록시메틸-2,6-디-t-부틸페놀 및 비스(3-메틸-4-히드록시-5-t-부틸벤질)술파이드 등의 페놀계 금지제; N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-(1,3-디메틸부틸)-p-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, 2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린 중합물 및 디아릴-p-페닐렌디아민 등의 아민계 금지제; 디라우릴ㆍ티오디프로피오네이트, 디스테아릴ㆍ티오디프로피오네이트 및 2-머캅토벤즈이미다졸 등의 황계 금지제; 디스테아릴펜타에리트리톨디포스파이트 등의 인계 금지제; 또는 이들 중 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.

저장 안정제로서는, 예를 들면 벤질트리메틸클로라이드; 디에틸히드록시아민 등의 4급 암모늄클로라이드, 락트산 및 옥살산 등의 유기산; 그의 메틸에테르; t-부틸피로카테콜; 테트라에틸포스핀 및 테트라페닐포스핀 등의 유기 포스핀; 아인산염; 또는 이들 중 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.

밀착 향상제로서는, 예를 들면 실란 커플링제를 사용할 수 있다. 실란 커플링제로서는, 예를 들면 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, 비닐에톡시실란 및 비닐트리메톡시실란 등의 비닐실란류; γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 등의 아크릴실란류 및 메타크릴실란류; β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)메틸트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)메틸트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 및 γ-글리시독시프로필트리에톡시실란 등의 에폭시실란류; N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디에톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 및 N-페닐-γ-아미노프로필트리에톡시실란 등의 아미노실란류; γ-머캅토프로필트리메톡시실란; γ-머캅토프로필트리에톡시실란; 또는 이들 중 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.

코팅액의 도포에는, 예를 들면 스핀 코팅법; 슬릿 코팅법; 볼록판 인쇄, 스크린 인쇄, 평판 인쇄, 반전 인쇄 및 그라비아 인쇄 등의 인쇄법; 이들 인쇄법에 오프셋 방식을 조합한 방법; 잉크젯법; 또는 바 코팅법을 이용할 수 있다.

액정 재료층은, 예를 들면 균일한 두께를 가지고 있는 연속막으로서 형성한다. 상술한 방법에 따르면, 도포면이 충분히 평탄한 한, 액정 재료층을 균일한 두께를 가지고 있는 연속막으로서 형성할 수 있다.

코팅액의 도포에 앞서 기판 (210)의 표면에 배향 처리를 실시할 수도 있다. 또는, 코팅액의 도포에 앞서 기판 (210) 상에, 액정 화합물의 배향을 규제하는 배향막을 형성할 수도 있다. 이 배향막은, 예를 들면 기판 (210) 상에 폴리이미드 등의 투명 수지층을 형성하고, 이 투명 수지층에 러빙 등의 배향 처리를 실시함으로써 얻어진다. 이 배향막은 광 배향 기술을 이용하여 형성할 수도 있다.

다음에, 제1 노광 공정을 행한다. 즉, 액정 재료층의 복수 영역에 상이한 노광량으로 광을 조사한다. 예를 들면, 액정 재료층 중 영역 (230Ra)에 대응한 영역에는, 최대 노광량으로 광을 조사한다. 액정 재료층 중 영역 (230Rb)에 대응한 영역에는, 액정 재료층 중 영역 (230Ra)에 대응한 영역과 비교하여 보다 작은 노광량으로 광 (L)을 조사한다. 액정 재료층 중 영역 (230Rc)에 대응한 영역에는, 액정 재료층 중 영역 (230Rb)에 대응한 영역과 비교하여 보다 작은 노광량으로 광 (L)을 조사한다. 또한, 예를 들면 액정 재료층 중 영역 (230Ta) 내지 (Tc)에 대응한 영역에는 광을 조사하지 않는다. 이에 의해, 액정 재료층의 광을 조사한 부분에서, 메소겐이 형성하고 있는 배향 구조를 유지시킨 채로, 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교를 일으킨다.

서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물에서는, 그의 메소겐기는 고정화되어 있다. 노광량이 최대인 영역에서는, 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 가장 높고, 미중합 및 미가교의 서모트로픽 액정 화합물의 함유율이 가장 작다. 또한, 노광량이 작아질수록 중합 또는 가교 생성물의 함유율은 보다 낮아지고, 미중합 및 미가교의 서모트로픽 액정 화합물의 함유율은 보다 높아진다.

따라서, 노광량이 보다 큰 영역에서는, 메소겐기는 보다 높은 비율로 고정화되고, 노광량이 보다 작은 영역에서는, 메소겐기는 보다 낮은 비율로 고정화된다. 또한, 노광량이 0인 영역에서는, 메소겐기는 고정화되지 않는다.

제1 노광 공정에 사용하는 광은 자외선, 가시광선 및 적외선 등의 전자파이다. 전자파 대신에 전자선을 사용할 수도 있다. 이들 중 하나만을 사용할 수도 있고, 이들 중 2개 이상을 사용할 수도 있다.

제1 노광 공정은 상술한 불균일한 중합 또는 가교를 일으킬 수 있다면, 어떤 방법으로 행하여도 좋다. 예를 들면, 이 노광 공정에서는, 포토마스크를 이용한 노광을 복수회 행할 수도 있다. 또는, 이 노광 공정에서는, 하프톤 마스크, 그레이톤 마스크 또는 파장 제한 마스크를 이용한 노광을 행할 수도 있다. 또는, 포토마스크를 사용하는 것 대신에, 전자빔 등의 방사선 또는 광속을 액정 재료층 상에서 주사시킬 수도 있다. 또는, 이들을 조합할 수도 있다.

제1 노광 공정을 종료시킨 후, 제1 열 처리 공정을 행한다. 즉, 액정 재료층을, 서모트로픽 액정 화합물이 액정상으로부터 등방상으로 변화되는 상전이 온도와 동일한 온도 이상으로 가열한다. 미반응 화합물인 서모트로픽 액정 화합물의 메소겐은 고정화되어 있지 않다. 그렇기 때문에, 액정 재료층을 상전이 온도 이상으로 가열하면, 미반응 화합물의 메소겐의 배향 정도가 저하된다. 예를 들면, 미반응 화합물의 메소겐은 액정상으로부터 등방상으로 변화된다. 다른 한편, 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물에서는, 메소겐은 고정화되어 있다.

따라서, 제1 노광 공정에서의 노광량이 보다 작은 영역에서는, 제1 노광 공정에서의 노광량이 보다 큰 영역과 비교하여 메소겐의 배향 정도가 보다 낮아진다. 또한, 제1 노광 공정에 있어서 노광되지 않은 영역에서는, 이 열 처리에 의해서 메소겐의 배향 구조가 소실된다.

그 후, 미반응 화합물의 메소겐에 대하여 배향 정도를 저하시킨 채로, 미반응 화합물을 중합 및/또는 가교시킨다.

예를 들면, 이하에 설명하는 제2 노광 공정을 행한다. 즉, 서모트로픽 액정 화합물이 등방상으로부터 액정상으로 변화되는 상전이 온도보다 높은 온도로 액정 재료층을 유지한 채로, 액정 재료층 전체에 광을 조사한다. 액정 재료층에는, 미반응 화합물의 거의 전부가 중합 및/또는 가교 반응을 일으키는 데 충분한 노광량으로 광을 조사한다. 이에 의해, 미반응 화합물의 중합 또는 가교를 일으켜, 배향 정도를 저하시킨 메소겐을 고정화한다. 이상과 같이 하여 고체화 액정층 (230)을 얻는다.

또한, 어떤 액정 화합물은, 등방상으로부터 액정상으로 변화되는 제1 상전이 온도가 액정상으로부터 등방상으로 변화되는 제2 상전이 온도와 비교하여 보다 낮다. 그렇기 때문에 특정 경우에는, 제2 노광 공정에서의 액정 재료층의 온도는 제1 열 처리 공정의 가열 온도와 비교하여 보다 낮을 수도 있다. 단, 통상적으로는 간편성의 관점에서, 제2 노광 공정에서의 액정 재료층의 온도는 제1 상전이 온도 이상으로 한다.

제2 노광 공정에는, 제1 노광 공정에 사용 가능한 광으로서 예시한 것과 동일한 광을 사용할 수 있다. 제2 노광 공정에 사용하는 광과 제1 노광 공정에 사용하는 광은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.

제2 노광 공정에서는, 액정 재료층 전체에 걸쳐 노광량이 동일할 수도 있다. 이 경우, 미세한 패턴이 설치된 포토마스크를 사용할 필요가 없다. 따라서, 이 경우, 공정을 간략화할 수 있다.

또는, 제2 노광 공정은, 제1 노광 공정에서의 노광량과 제2 노광 공정에서의 노광량과의 합인 합계 노광량이 모든 영역에서 서로 동일해지도록 행할 수도 있다. 예를 들면, 어떤 영역의 합계 노광량이 다른 영역의 합계 노광량과 비교하여 현저하게 큰 경우, 후자의 합계 노광량을 충분히 큰 값으로 하면, 전자가 원하지 않는 손상을 받거나, 또는 이 영역 근방에서 컬러 필터층 (220)이 원하지 않는 손상을 받을 가능성이 있다. 합계 노광량을 모든 영역에서 동일하게 하면, 그와 같은 손상을 방지할 수 있다.

미반응 화합물의 중합 및/또는 가교는 다른 방법으로 행할 수도 있다.

예를 들면, 미반응 화합물, 즉 서모트로픽 액정 화합물이 제1 상전이 온도보다 높은 중합 및/또는 가교 온도로 가열함으로써 중합 및/또는 가교되는 재료인 경우, 제2 노광 공정 대신에 제2 열 처리 공정을 행할 수도 있다. 구체적으로는 제2 노광 공정 대신에, 액정 재료층을 중합 및/또는 가교 온도 이상으로 가열하여 미반응 화합물을 중합 및/또는 가교시킨다. 이에 의해, 고체화 액정층 (230)을 얻는다. 또한, 제1 열 처리에서의 가열 온도는, 예를 들면 제1 상전이 온도 이상이며 중합 및/또는 가교 온도 미만으로 한다.

또는, 제1 열 처리 공정 후에 제2 열 처리 공정과 제2 노광 공정을 순차로 행할 수도 있다. 또는, 제1 열 처리 공정 후에 제2 노광 공정과 제2 열 처리 공정을 순차로 행할 수도 있다. 또는, 제1 열 처리 공정 후에 제2 열 처리 공정과 제2 노광 공정과 제2 열 처리 공정을 순차로 행할 수도 있다. 이와 같이 제2 노광 공정과 제2 열 처리 공정을 조합하면, 미반응 화합물의 중합 및/또는 가교를 보다 확실하게 진행시킬 수 있다. 그렇기 때문에, 보다 강고한 고체화 액정층 (230)을 얻을 수 있다.

미반응 화합물이 어떤 온도로 가열함으로써 중합 및/또는 가교되는 재료인 경우, 제1 열 처리에서의 가열 온도는 그것이 중합 및/또는 가교되는 온도 이상일 수도 있다. 단, 이 경우, 배향 정도의 저하와 중합 및/또는 가교가 동시에 진행된다. 그 때문에, 제조 조건이 고체화 액정층 (230)의 광학 특성에 미치는 영향이 비교적 크다.

그런데, 제1 노광 공정 후에 현상 공정을 행한 경우, 굴절률 이방성이 서로 동일하며 두께가 서로 다른 복수의 영역을 포함한 고체화 액정층이 얻어진다. 이들 영역은 두께가 서로 다르기 때문에, 리타데이션이 서로 상이하다.

그러나, 습식 공정, 특히 현상 조건을 엄밀하게 관리하기가 어렵고, 이들 조건이 최종 제품의 광학적 특성에 미치는 영향은 매우 크다. 그렇기 때문에, 습식 공정을 포함한 방법에 따르면, 광학적 특성의 목표값으로부터 어긋나게 되기 쉽다.

이에 대하여, 상술한 방법에 따르면, 제1 노광 공정 및 그보다 후에 습식 공정은 행하지 않는다. 그렇기 때문에, 이 방법에 따르면, 습식 공정에서 기인하여 굴절률 이방성이 목표값으로부터 어긋나게 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 굴절률 이방성과 제1 노광 공정에서의 노광량은 반드시 비례 관계에 있는 것은 아니다. 단, 재료 및 노광량이 일정 조건하에서는 굴절률 이방성의 재현성은 높다. 그렇기 때문에, 어떤 굴절률 이방성을 달성하는 데 필요한 조건, 예를 들면 노광량을 발견하는 것은 용이하고, 또한 안정된 제조를 행하는 것도 용이하다.

이상과 같이 하여 고체화 액정층 (230)을 형성하고, 그 후에 이 고체화 액정층 (230) 상에 컬러 필터층 (220)의 착색부 (220a) 내지 (220d)를 형성한다.

착색부 (220a) 내지 (220d)의 각각은 투명 수지와 이것에 분산시킨 안료를 포함한다. 착색부 (220a) 내지 (220d)의 각각은, 예를 들면 안료 담체와 이것에 분산시킨 안료를 포함한 착색 조성물의 박막 패턴을 형성하고, 이 박막 패턴을 경화시킴으로써 얻어진다. 이 박막 패턴은, 예를 들면 인쇄법, 포토리소그래피법, 잉크젯법, 전착법 또는 전사법을 이용하여 형성할 수 있다.

이 안료로서는, 유기 안료 및/또는 무기 안료를 사용할 수 있다. 착색부 (220a) 내지 (220d)의 각각은 1종의 유기 또는 무기 안료를 포함할 수도 있고, 복수종의 유기 안료 및/또는 무기 안료를 포함할 수도 있다.

투명 수지는 아크릴 수지 및 메타크릴 수지와 같이 가시광의 전체 파장 범위, 예를 들면 400 내지 700 nm의 전체 파장 영역에 걸쳐 높은 투과율을 가지고 있는 수지이다. 투명 수지의 재료로서는, 예를 들면 감광성 수지를 사용할 수 있다.

이 방법에서는, 컬러 필터층 (220)이 고체화 액정층 (230)을 형성하기 위한 노광 공정 및 열 처리 공정에 노출되지 않는다. 그렇기 때문에, 상기 노광 공정 및 열 처리 공정에서 기인한 컬러 필터층 (220)의 열화는 생기지 않는다.

또한, 이 방법에서는, 전형적으로는 거의 평탄한 표면을 가지고 있는 고체화 액정층 (230) 상에 컬러 필터층 (220)을 형성할 수 있다. 따라서, 요철 구조가 설치된 표면 상에 컬러 필터층 (220)을 형성하는 경우와 비교하여, 설계 그대로의 성능을 갖는 컬러 필터층 (220)을 보다 용이하게 얻을 수 있다.

컬러 필터층 (220) 상에 고체화 액정층 (230)을 형성한 경우에는, 고체화 액정층 (230)에, 컬러 필터층 (220)으로부터 액정층 (30) 중으로의 불순물 혼입을 억제하는 역할을 담당시킬 수 있다.

이하, 시뮬레이션에 의한 광학 계산 결과의 예를 들어 본 발명의 효과에 대하여 기재하지만, 본 발명의 바람직한 구성은 이들로 한정되는 것은 아니다.

계산에 있어서는, 다음에 열거된 조건을 공통적으로 설정하였다.

편광판의 투과율을 하기 표 1에 정리하였다.

굴절률은 파장에 상관없이 1.51, 두께는 180 μm로 하였다. 편광판의 분광 투과율에 대하여 도 9 내지 11에 나타내었다.

유리 기판은 파장에 상관없이 굴절률을 1.5, 투과율을 100 ％로 가정하였다. 두께는 0.7 mm로 하였다.

컬러 필터층의 색 특성을 하기 표 2에 정리하고, 분광 투과율을 도 12 내지 15에 나타내었다. 굴절률은 모두 파장에 상관없이 1.7, 두께는 1.8 μm로 가정하였다.

후술하는 시뮬레이션 중 No.7에 대해서만 녹색 화소의 조건을 변경하였다.

액정은 장축 방향의 굴절률을 파장에 상관없이 1.60, 단축 방향의 굴절률을 파장에 상관없이 1.50, 탄성 상수를 13.2 pN(퍼짐)ㆍ6.5 pN(비틀림)ㆍ18.3 pN(굴곡), 장축 방향의 유전율을 3.1, 단축 방향의 유전율을 8.3으로 가정하였다. 프리틸트각은 89°로 하였다.

리타데이션층은 면 내에 위상차를 갖는 1축성 광학 이방성 소자로 하였다. 막 두께는 1.6 μm로 하고, 투과율을 파장에 상관없이 100 ％로 가정하였다. 파장 535 nm에서의 복굴절률을 1이라 하였을 때의 복굴절률비를, 각 파장에서의 평균 굴절률과 함께 하기 표 3에 정리하였다.

도 16에 평균 굴절률을 나타내고, 도 17에 복굴절률비를 나타내었다.

본 계산에 있어서는, 반사 영역에 대해서만 취급하였다. 층 구성은 시인측으로부터 편광판/유리 기판/컬러 필터층/리타데이션층/액정층/경면 반사판으로 하고, 액정층의 두께는 1.5 μm로 하였다. 편광판은 흡수축을 90°로 하고, 액정층의 프리트위스트(pretwist) 각도 및 리타데이션층의 지상축을 45°로 하였다.

액정층에 인가하는 전압이 0 V일 때를 흑 표시, 5 V일 때를 백 표시로 하여, 각각의 정면 방향의 분광 투과율을 구하고, 광원을 C 광원으로 하여 콘트라스트를 산출하였다. 또한, 경면 반사판 이외의 계면에서의 반사는 고려하지 않았다.

상술한 공통 조건하에서 다음과 같이 시뮬레이션을 행하였다.

(No.1)

하기 표 4에 나타내는 설정 특성의 리타데이션층에 대하여 광학 계산을 행하였다. 복굴절률은 파장 550 nm에서의 값이다. 콘트라스트비는 50이었다.

백 표시 및 흑 표시의 반사율을 도 18에 나타내었다.

(No.2)

하기 표 5에 나타내는 설정 특성의 리타데이션층에 대하여 광학 계산을 행하였다. 복굴절률은 파장 550 nm에서의 값이다. 콘트라스트비는 51이었다.

백 표시 및 흑 표시의 반사율을 도 19에 나타내었다.

(No.3)

하기 표 6에 나타내는 설정 특성의 리타데이션층에 대하여 광학 계산을 행하였다. 복굴절률은 파장 550 nm에서의 값이다. 콘트라스트비는 52였다.

백 표시 및 흑 표시의 반사율을 도 20에 나타내었다.

(No.4)

하기 표 7에 나타내는 설정 특성의 리타데이션층에 대하여 광학 계산을 행하였다. 복굴절률은 파장 550 nm에서의 값이다. 콘트라스트비는 43이었다.

백 표시 및 흑 표시의 반사율을 도 21에 나타내었다.

(No.5)

하기 표 8에 나타내는 설정 특성의 리타데이션층에 대하여 광학 계산을 행하였다. 복굴절률은 파장 550 nm에서의 값이다. 콘트라스트비는 44였다.

백 표시 및 흑 표시의 반사율을 도 22에 나타내었다.

(No.6)

하기 표 9에 나타내는 설정 특성의 리타데이션층에 대하여 광학 계산을 행하였다. 복굴절률은 파장 550 nm에서의 값이다. 콘트라스트비는 46이었다.

백 표시 및 흑 표시의 반사율을 도 23에 나타내었다.

(No.7)

하기 표 10에 나타내는 설정 특성의 리타데이션층에 대하여 광학 계산을 행하였다. 여기서의 리타데이션층에 있어서는, 녹색 화소에 비착색부가 존재하지 않았다. 복굴절률은 파장 550 nm에서의 값이다. 콘트라스트비는 61이었다.

백 표시 및 흑 표시의 반사율을 도 24에 나타내었다.

(No.8)

하기 표 11에 나타내는 설정 특성의 리타데이션층에 대하여 광학 계산을 행하였다. 복굴절률은 파장 550 nm에서의 값이다. 콘트라스트비는 29였다.

백 표시 및 흑 표시의 반사율을 도 25에 나타내었다.

(No.9)

하기 표 12에 나타내는 설정 특성의 리타데이션층에 대하여 광학 계산을 행하였다. 복굴절률은 파장 550 nm에서의 값이다. 콘트라스트비는 32였다.

백 표시 및 흑 표시의 반사율을 도 26에 나타내었다.

(No.10)

하기 표 13에 나타내는 설정 특성의 리타데이션층에 대하여 광학 계산을 행하였다. 복굴절률은 파장 550 nm에서의 값이다. 콘트라스트비는 24였다.

백 표시 및 흑 표시의 반사율을 도 27에 나타내었다.

(No.11)

하기 표 14에 나타내는 설정 특성의 리타데이션층에 대하여 광학 계산을 행하였다. 복굴절률은 파장 550 nm에서의 값이다. 콘트라스트비는 32였다.

백 표시 및 흑 표시의 반사율을 도 28에 나타내었다.

각 리타데이션층에 대하여의 콘트라스트비를 화소 비율 및 복굴절률과 함께 하기 표 15에 정리하였다.

No.1 내지 7에 있어서는, 비착색부에 대응하는 리타데이션층 영역의 복굴절률이 착색부와는 다른 값으로 설정되어 있기 때문에, 실시예에 해당한다. 예를 들면, No.1 및 4에서는, 비착색부에 대응하는 리타데이션층 영역의 복굴절률은 녹색 화소의 착색부에 대응하는 영역과 동일한 복굴절률값으로 설정되어 있다. No.2, 3, 5 및 6에서는, 비착색부에 대응하는 리타데이션층 영역의 복굴절률은 적색 화소의 착색부에 대응하는 영역보다 낮아지며 청색 화소의 착색부에 대응하는 영역보다 높아지는 적절한 값으로 설정되어 있다. 그 결과, 반사 표시에 있어서 43 이상이라는 높은 콘트라스트비가 얻어졌다.

No.7에서는 녹색 화소만, 반사 표시용 영역의 컬러 필터층의 투과율을 높임으로써 비착색부를 설치하지 않은 구성이다. 이 경우에는, 반사 표시에서의 콘트라스트비는 61까지 높아졌다.

한편, No.8 내지 11에 있어서는, 비착색부에 대응하는 리타데이션층 영역의 복굴절률은 착색부와는 동등한 값으로 설정되어 있다. 그 때문에, 반사 표시에서의 콘트라스트비는 겨우 32에 머물렀다.

Claims (23)

1. 기판과,
   상기 기판에 지지되고, 동일 재료로 이루어지는 연속막으로서 형성된, 광학 이방성을 갖는 고체화 액정층과,
   상기 기판과 상기 고체화 액정층 사이에 개재하거나 또는 상기 고체화 액정층을 사이에 끼워 상기 기판과 마주 향한 컬러 필터층을 구비하고,
   상기 컬러 필터층은 투과광의 파장이 상이한 제1 내지 제3 착색 화소를 가지고, 상기 제1 내지 제3 착색 화소는 각각 반사 표시용 영역과 투과 표시용 영역으로 구성되고,
   상기 컬러 필터층의 상기 제1 내지 제3 착색 화소의 상기 반사 표시용 영역은 각각 착색부와 비착색부로 구성되고,
   상기 고체화 액정층은 제1 내지 제3 영역을 포함하고, 상기 제1 내지 제3 영역은 각각 부영역 A 및 부영역 B의 2개의 부영역에 의해 구성되고,
   상기 제1 내지 제3 착색 화소의 상기 반사 표시용 영역은 각각 상기 고체화 액정층의 상기 제1 내지 제3 영역과 마주 향해 있으며,
   상기 제1 내지 제3 착색 화소의 상기 반사 표시용 영역에서는,
   상기 착색부는 각각 상기 고체화 액정층의 상기 제1A 내지 제3A 부영역과 마주 향하고,
   상기 비착색부는 각각 고체화 액정층의 상기 제1B 내지 제3B 부영역과 마주 향해 있으며,
   상기 제1A 부영역의 면 내 복굴절률은 상기 제2A 부영역보다 크고, 상기 제3A 부영역의 면 내 복굴절률은 상기 제2A 부영역보다 작고,
   상기 제1B 부영역의 면 내 복굴절률은 제3B 부영역과 동일하며 상기 제1A 부영역보다 작고 상기 제3A 부영역보다 큰 것을 특징으로 하는 위상차 기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1B 부영역, 제2B 부영역 및 제3B 부영역의 면 내 복굴절률은 동일한 것을 특징으로 하는 위상차 기판.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1B 부영역, 제2B 부영역 및 제3B 부영역의 면 내 복굴절률은 상기 제2A 부영역의 면 내 복굴절률과 동일한 것을 특징으로 하는 위상차 기판.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1B 부영역의 면 내 복굴절률은 상기 제3B 부영역과 동일하며 상기 제2B 부영역과는 다르고, 상기 제2B 부영역의 면 내 복굴절률은 상기 제2A 부영역과 동일한 것을 특징으로 하는 위상차 기판.
5. 제1항에 있어서, 상기 고체화 액정층의 두께는 전체면에 걸쳐 균일한 것을 특징으로 하는 위상차 기판.
6. 제1항에 있어서, 상기 고체화 액정층은 서모트로픽 액정 화합물 또는 조성물을 중합, 가교, 또는 중합 및 가교시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상차 기판.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 착색 화소는 상기 제2 착색 화소보다 파장이 긴 광을 투과하고, 상기 제3 착색 화소는 상기 제2 착색 화소보다 파장이 짧은 광을 투과하는 것을 특징으로 하는 위상차 기판.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 착색 화소의 상기 반사 표시용 영역에서의 상기 착색부의 분광 투과율은, 각각 상기 제1 내지 제3 착색 화소의 상기 투과 표시용 영역의 분광 투과율과 동일한 것을 특징으로 하는 위상차 기판.
11. 삭제
12. 삭제
13. 제1항에 기재된 위상차 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정 표시 장치.
14. 기판 상에 컬러 필터층을 형성한 후 고체화 액정층을 형성하는 것을 포함하고,
    상기 컬러 필터층은, 투과광의 파장이 상이한 제1 내지 제3 착색 화소를 갖고, 상기 제1 내지 제3 착색 화소는 반사 표시용 영역과 투과 표시용 영역으로 구성되고, 상기 착색 화소의 상기 반사 표시용 영역은 착색부와 비착색부로 각각 구성되고,
    상기 고체화 액정층의 형성은,
    상기 컬러 필터층 상에, 광 중합성 또는 광 가교성 서모트로픽 액정 화합물을 포함하고 상기 서모트로픽 액정 화합물의 메소겐이 배향 구조를 형성하고 있는 액정 재료층을 형성하는 성막 공정과,
    상기 액정 재료층의 적어도 2개 영역을 상이한 노광량으로 노광하여, 상기 액정 재료층 중에, 상기 제1 착색 화소의 상기 반사 표시용 영역의 상기 착색부에 마주 향하고 상기 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물을 포함한 제1A 부영역과, 상기 제2 착색 화소의 상기 반사 표시용 영역의 상기 착색부에 마주 향하고 상기 중합 또는 가교 생성물과 미반응 화합물로서의 상기 서모트로픽 액정 화합물을 포함하고 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제1A 부영역과 비교하여 보다 낮은 제2A 부영역과, 상기 제3 착색 화소의 상기 반사 표시용 영역의 상기 착색부에 마주 향하고, 미반응 화합물로서의 상기 서모트로픽 액정 화합물을 포함하고 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제2A 부영역과 비교하여 보다 낮은 제3A 부영역과, 미반응 화합물로서의 상기 서모트로픽 액정 화합물을 포함하고 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제1A 부영역보다 낮으며 상기 제3A 부영역보다 높은, 상기 제1 내지 제3 착색 화소의 반사 표시용 영역의 비착색부에 각각 마주 향하는 제1B 내지 제3B 부영역을 형성하는 노광 공정과,
    그 후, 상기 액정 재료층을 상기 서모트로픽 액정 화합물이 액정상으로부터 등방상으로 변화되는 상전이 온도와 동일한 온도 이상으로 가열하여, 적어도 상기 제2A, 제3A 및 제1B 내지 제3B 부영역에서 상기 메소겐의 배향 정도를 저하시키는 현상 공정과,
    상기 배향 정도를 저하시킨 채로 미반응 화합물로서의 상기 서모트로픽 액정 화합물을 중합, 가교, 또는 중합 및 가교시키는 정착 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상차 기판의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 노광 공정은 상기 제1B 내지 제3B 부영역에서의 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 동일해지도록 행해지는 것을 특징으로 하는 위상차 기판의 제조 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 노광 공정은 상기 제1B 내지 제3B 부영역에서의 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제2A 부영역과 동일해지도록 행해지는 것을 특징으로 하는 위상차 기판의 제조 방법.
17. 제14항에 있어서, 상기 노광 공정은 상기 제1B 부영역에서의 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 제3B 부영역과 동일하며 상기 제2B 부영역과는 다름과 동시에, 상기 제2B 부영역에서의 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제2A 부영역과 동일해지도록 행해지는 것을 특징으로 하는 위상차 기판의 제조 방법.
18. 제14항에 있어서, 상기 성막 공정에 있어서 상기 액정 재료층을 균일한 두께의 연속막으로서 형성하는 것을 특징으로 하는 위상차 기판의 제조 방법.
19. 제14항에 있어서, 상기 정착 공정에 있어서 상기 중합, 가교, 또는 중합 및 가교 반응은 광 조사에 의해서 유발되는 것을 특징으로 하는 위상차 기판의 제조 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 정착 공정에서의 상기 광 조사는 상기 액정 재료층 전체를 노광함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 위상차 기판의 제조 방법.
21. 제14항에 있어서, 상기 서모트로픽 액정 화합물은 상기 상전이 온도보다 높은 중합, 가교, 또는 중합 및 가교 온도로 가열함으로써 중합, 가교, 또는 중합 및 가교되는 재료이고, 상기 현상 공정에 있어서, 메소겐기의 배향 상태는 상기 액정 재료층을 상기 중합, 가교, 또는 중합 및 가교 온도 미만의 온도로 가열함으로써 변화시키고, 상기 정착 공정에 있어서, 미반응 화합물로서의 상기 서모트로픽 액정 화합물은 상기 액정 재료층을 상기 중합, 가교, 또는 중합 및 가교 이상의 온도로 가열함으로써 중합, 가교, 또는 중합 및 가교시키는 것을 특징으로 하는 위상차 기판의 제조 방법.
22. 삭제
23. 기판 상에 고체화 액정층을 형성한 후 컬러 필터층을 형성하는 것을 포함하고,
    상기 고체화 액정층의 형성은,
    상기 기판 상에 직접 또는 다른 층을 사이에 두고 광 중합성 또는 광 가교성 서모트로픽 액정 화합물을 포함하고, 상기 서모트로픽 액정 화합물의 메소겐이 배향 구조를 형성하고 있는 액정 재료층을 형성하는 성막 공정과,
    상기 액정 재료층의 적어도 2개 영역을 상이한 노광량으로 노광하여, 상기 액정 재료층 중에, 상기 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물을 포함한 제1A 부영역과, 상기 중합 또는 가교 생성물과 미반응 화합물로서의 상기 서모트로픽 액정 화합물을 포함하고 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제1A 부영역과 비교하여 보다 낮은 제2A 부영역과, 미반응 화합물로서의 상기 서모트로픽 액정 화합물을 포함하고 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제2A 부영역과 비교하여 보다 낮은 제3A 부영역과, 미반응 화합물로서의 상기 서모트로픽 액정 화합물을 포함하고 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제1A 부영역보다 낮으며 상기 제3A 부영역보다 높은 제1B 내지 제3B 부영역을 형성하는 노광 공정과,
    그 후, 상기 액정 재료층을 상기 서모트로픽 액정 화합물이 액정상으로부터 등방상으로 변화되는 상전이 온도와 동일한 온도 이상으로 가열하여, 적어도 상기 제2A, 제3A 및 제1B 내지 제3B 부영역에서 상기 메소겐의 배향 정도를 저하시키는 현상 공정과,
    상기 배향 정도를 저하시킨 채로 미반응 화합물로서의 상기 서모트로픽 액정 화합물을 중합, 가교, 또는 중합 및 가교시키는 정착 공정을 구비하며,
    상기 컬러 필터층은, 투과광의 파장이 상이한 제1 내지 제3 착색 화소를 갖고, 상기 제1 내지 제3 착색 화소는 반사 표시용 영역과 투과 표시용 영역으로 구성되고, 상기 착색 화소의 상기 반사 표시용 영역은 착색부와 비착색부로 각각 구성되고, 상기 제1 내지 제3 착색 화소의 상기 반사 표시용 영역에서는, 상기 착색부는 각각 상기 고체화 액정층의 상기 제1A 내지 제3A 부영역과 마주 향하고, 상기 비착색부는 각각 고체화 액정층의 상기 제1B 내지 제3B 부영역과 마주 향하는 것을 특징으로 하는,
    위상차 기판의 제조 방법.

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