TWI463198B - 遲滯基板、其製法及液晶顯示裝置 - Google Patents

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Godai Fukunaga
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Description

遲滯基板、其製法及液晶顯示裝置
本發明係關於一種可適用於例如液晶顯示裝置等之顯示裝置的光學技術。
液晶顯示裝置係具有薄型、輕量及低消耗電力等之特徵。因此，近年來於攜帶式機器及電視機等的固定機器中的利用正急速增加。
使多色影像顯示於液晶顯示裝置中之情形，使用彩色濾光片。例如，於可能顯示多色影像之穿透型或反射型液晶顯示裝置中，一般而言，使用含有紅、綠及藍色著色層之彩色濾光片。另外，於可能顯示多色影像之半穿透型液晶顯示裝置中，一般而言，使用穿透顯示用之紅、綠及藍色著色層、與反射顯示用之紅、綠及藍色著色層的彩色濾光片。
許多的液晶顯示裝置係含有遲滯膜。例如，於電視機之液晶顯示裝置中，以從任意方向觀察都顯示容易觀察之影像的方式，來組合遲滯膜與直線偏光膜使用。另外，於反射型或半穿透型液晶顯示裝置中，為了於太陽等高輝度光源下達到高辨識性，己使用含有四分之一波長板或是含有四分之一波長板與二分之一波長板之吸收型圓偏光板作為遲滯膜。
儘管紅、綠及藍之像素係顯示色的波長區域不同，然而，通常遲滯膜之光學特性係面內均勻。因此，難以採用對所有顯示色不同之像素最適合的設計。
更具體而言，液晶層及遲滯膜各別之遲滯係具有波長分散。因此，當液晶胞之遲滯採用以遲滯膜予以充分補償之設計以顯示某色的像素之情形，於顯示其他顏色的像素中，液晶胞之遲滯有可能由於遲滯膜而無法予以充分補償。
另外，於綠色波長區域，例如550nm附近，組合可得到四分之一波長(λ/4)之遲滯的四分之一波長板與直線偏光板作為圓偏光板使用之情形，假設此四分之一波長板的折射率異方向性，亦即雙折射率Δn對於可見光區域內之所有波長即使幾乎相等，例如於450nm附近的藍色波長區域中，也可以得到較λ/4為大的遲滯。而且，於例如630nm附近的紅色波長區域中，可以得到較λ/4為小的遲滯。因此，將作為自然光之藍色光及紅色光照射於圓偏光板之情形，穿透光並非圓偏光，而是成為橢圓偏光。實際上，於許多的光學材料中，由於雙折射率係在可見光區域之短波長側，亦即在藍色之波長區域變大；在長波長側，亦即在紅色之波長區域變小，此問題變得越來越嚴重。
於日本專利特開2005-24919號公報及專利特開2006-85130號公報中，揭示一種固體化液晶層，其係含有厚度不同的複數個區域，亦即遲滯不同的複數個區域作為遲滯層。
具體而言，於日本專利特開2005-24919號公報中，揭示形成由厚度互不相同的紅、綠及藍色著色層而成之彩色濾光片層，在此彩色濾光片層上形成固體化液晶層。此固體化液晶層係藉由將含有光聚合性液晶化合物之塗布液塗布於彩色濾光片層上所形成的配向膜上，將紫外線照射於塗膜所得到。
若根據此方法，可以得到起因於使此等著色層生成於彩色濾光片層表面的凹凸構造而在薄的著色層位置更厚、在厚的著色層位置更薄之固體化液晶層。亦即，在顯示色不同的像素間，可以得到厚度不同的固體化液晶層。換言之，可以得到含有遲滯不同的複數個區域之固體化液晶層。
於日本專利特開2006-85130號公報中，揭示一種含有彩色濾光片層與固體化液晶層之半穿透型液晶顯示裝置。於此液晶顯示裝置中，彩色濾光片層之各著色層係在影像之穿透部更厚、在影像之反射部更薄。亦即，在彩色濾光片層之表面設置凹凸構造。此固體化液晶層係在彩色濾光片層之凹凸構造所設置的面上形成聚醯亞胺層，在聚醯亞胺層之整面實施平磨處理，之後，藉由將紫外線硬化性之液晶單體塗布於聚醯亞胺層上，將紫外線照射於塗膜而可以得到。或是，此固體化液晶層係藉由將液晶聚合物塗布於彩色濾光片層之設置有凹凸構造之面上，將塗膜全部提供於光配向處理所得到。進行如此方式所得到的固體化液晶層係在影像之穿透部更薄、在影像之反射部更厚。亦即，若根據此方法，可以得到含有遲滯不同的複數個區域之固體化液晶層。
然而，於日本專利特開2005-24919號公報所揭示之技術中，有嚴密控制著色層間之厚度差的必要。同樣地，於日本專利特開2006-85130號公報所揭示之技術中，有嚴密控制著色層反射部中之厚度與穿透部中之厚度的差之必要。因此，採用此等技術之情形，彩色濾光片層之設計將受到限制，或是，彩色濾光片層之製法的難度將上升。而且於此等技術中，在彩色濾光片層之凹凸面上形成固體化液晶層。因此，為了在固體化液晶層之各區域達成依照設計之膜厚，必須考量塗布液之流動性或塗膜之收縮率等之各式各樣的要因。
本發明之目的係在於使含有遲滯不同的複數個區域之遲滯層成為可以容易製造。
若根據本發明之第1觀點，提供一種遲滯基板，其係具備基板、與其一側之主要面相對的固體化液晶層，該固體化液晶層係包含相對於該主要面成平行排列的第1至第3區域；以使一對偏光板之穿透軸成為平行的方式相對之狀態、從法線方向利用白色光照明該一對偏光板之一側的第1照明條件，所得到之從該一對偏光板之另一側向該法線方向射出的穿透光輝度L1，及以除了使該一對偏光板之穿透軸成為正交的方式相對以外、與該第1照明條件同樣的第2照明條件，所得到之從該一對偏光板之該另一側向該法線方向射出的穿透光輝度L2，其比L1/L2設為對比CRPL ；以除了使該固體化液晶層介於該一對偏光板之間以外、與該第1照明條件同樣的第3照明條件，所得到之從該一對偏光板之該另一側向該法線方向射出的穿透光輝度L3，及以除了使該一對偏光板之穿透軸成為正交的方式相對以外、與該第3照明條件同樣的第4照明條件，所得到之從該一對偏光板之該另一側向該法線方向射出的穿透光輝度L4，其比L3/L4的最大值設為對比CRRE ；該第1至第3區域各自由下列等式：
所算出之去極化度D係小於5.0×10-4 ，該第1至第3區域所得到的該去極化度D之最大值與最小值的差係小於2.0×10-4 。
若根據本發明之第2觀點，提供一種液晶顯示裝置，其係具備有關第1觀點之遲滯基板、與和此基板相對之液晶層。
若根據本發明之第3觀點，提供一種遲滯基板之製法，其係包含在基板上形成固體化液晶層，而該固體化液晶層之形成係包括：成膜程序：在該基板上形成包含光聚合性或光交聯性之熱向性液晶化合物的液晶材料層，該熱向性液晶化合物之液晶元形成既定的配向構造；曝光程序：一面將該基板各位置之溫度與該基板之平均溫度的偏差維持於3℃以內、且將該平均溫度隨時間之變化維持於3℃以內，一面利用不同的曝光量或不同的照度或不同的發射譜線以曝光該液晶材料層之至少3個區域，於該液晶材料層中形成：含有該熱向性液晶化合物之聚合或交聯生成物的第1區域；含有該聚合或交聯生成物與作為未反應化合物之該熱向性液晶化合物，該聚合或交聯生成物之含率較該第1區域為低的第2區域；含有該未反應化合物，該聚合或交聯生成物之含率較該第2區域為低的第3區域；顯像程序：之後，在以相當於在大氣壓下之0.1體積%以上之濃度含有氧的環境中，包含將該液晶材料層加熱至與該熱向性液晶化合物從液晶相變化成等方性相之相轉移溫度相等的溫度以上，至少在該第2與第3區域中而使該液晶元的配向程度降低；及定影程序：在未含有氧或是以相當於在大氣壓下之5體積%以下之濃度含有氧的環境中，使該配向程度降低之狀態下而使該未反應化合物予以聚合與/或交聯。
 發明之實施形態
以下，針對本發明之形態，一邊參照圖示予以詳細說明。還有，對於發揮同樣或類似功能的構造要件，於所有的圖示賦與相同之參考符號，省略重複的說明。
第1圖係概略顯示有關本發明之一形態之遲滯基板的斜視圖。第2圖係沿著顯示於第1圖之遲滯基板II-II線的剖面圖。
顯示於第1圖及第2圖之遲滯基板10係含有基板110、彩色濾光片層120與固體化液晶層130。
基板110係具有光穿透性。例如，基板110為透明基板。
彩色濾光片層120係在基板110上形成。彩色濾光片層120係含有吸收光譜互不相同、在基板110上相鄰的複數個著色層120a至120c。例如，能透過著色120a之光與能透過著色層120b的光相比波長係較長；能透過著色層120b之光與能透過著色層120c的光相比波長係較長。
彩色濾光片層120也可以更含有與著色層120a至120c吸收光譜不同的一個以上之著色層。此處，作為範例，著色層120a為紅色著色層，第2著色層120b係綠色著色層，第3著色層120c係藍色著色層。
著色層120a至120c各自係具有沿Y方向延伸之帶狀。著色層120a至120c係於與Y方向交叉的X方向並列，形成條狀排列。還有，X方向與Y方向係平行於與基板110之彩色濾光片層120相對面之方向。另外，所後述之Z方向係對於X方向與Y方向為垂直之方向。
著色層120a至120c各自也可以具有其他之形狀。例如，各別之著色層120a至120c可以為矩形。此情形下，著色層120a至120c也可以形成正方形排列或三角形排列。
例如，各別之著色層120a至120c係由含有透明樹脂與予以分散其中之顏料的混合物而成。各別之著色層120a至120c係藉由形成含有顏料與顏料載體之著色組成物的圖案層，使此圖案層硬化而可以得到。針對著色組成物，於後加以說明。
固體化液晶層130係一種遲滯層。固體化液晶層130係在彩色濾光片層120上形成。固體化液晶層130可以予以圖案化，典型為連續膜，被覆彩色濾光片層120之一主要面全部。
固體化液晶層130與彩色濾光片層120可以相互接觸，也可以互不接觸。後者之情形，也可以使配向膜介於固體化液晶層130與彩色濾光片層120之間。
固體化液晶層130係含有排列平行於其主要面之方向的3個以上之區域。此等區域之至少2個係具有雙折射性、遲滯互不相同。
具體而言，固體化液晶層130係含有區域130a至130d。區域130a至130d係相鄰於與Z方向垂直之方向。
區域130a至130c係分別與著色層120a與120c相對。區域130a至130c係具有分別與著色層120a與120c約略相等之形狀。
相較於各別之著色層120a與120c，區域130a至130c較小，區域130a至130c係相互區隔。
區域130d係固體化液晶層130之中的區域130a至130c以外的區域。區域130d能夠省略。此情形下，區域130a至130c係使例如此等之邊界位置約略與著色層120a與120c之邊界位置相一致的方式來配置。
區域130a至130d係由使熱向性液晶化合物或組成物予以聚合及/或交聯而成。區域130a至130d係組成相等。
典型而言，區域130a至130d係厚度相等。亦即，典型而言，固體化液晶層130係具有均一之厚度。
區域130a至130c係配向程度互不相同。相較於區域130b，區域130a的配向程度較大。相較於區域130c，區域130b的配向程度較大。因而，相較於區域130b，於區域130a中之折射率異方向性較大。而且，相較於區域130c，於區域130b中之折射率異方向性較大。還有，區域130c可以具有雙折射性，也可以為光學等方向性。
於此，「配向程度」係意指相鄰於面內方向的區域各自液晶元MS的配向度。液晶元MS的配向度可以遍及其區域全部而為一定，也可以沿著Z方向而改變。例如，於某區域中，在下面附近的配向度可以更高，在上面附近的配向度可以更低。此情形下，所謂「配向程度」係表示針對厚度方向的配向度之平均。
相較於區域130b，區域130a的配向程度較大，其係藉由區域130a之折射率異方向性與區域130b之折射率異方向性的比較而能夠確認。同樣的，相較於區域130c，區域130b的配向程度較大，藉由區域130b之折射率異方向性與區域130c之折射率異方向性的比較而能夠確認。
如此方式，區域130a至130c係配向程度互不相同。而且區域130a至130c係厚度約略相等。因而，區域130a至130c係遲滯互不相同。
液晶元為棒狀之情形，例如區域130a至130c可以為對應於各自液晶元之長邊方向對Z方向約略垂直之單向相一致的平行(homogeneous)配向之正的A板、液晶元之長邊方向對應於與對Z方向約略平行之方向一致的直列(hemotropic)配向之正的C板、或是形成將幾乎平行於Z方向作為螺旋軸之螺旋構造且在垂直於螺旋軸之各面內的液晶元之長邊方向對Z方向約略垂直之單向一致的向列配向之負的C板。液晶元為棒狀之情形，區域130a至130c可以為對應於使各自液晶元之長邊方向偏向垂直於Z方向之單向的方式所變形的向列配向之正的A板與負的C板之複合體。液晶元為碟狀之情形，例如區域130a至130c可以為對應於使各自液晶元之厚度方向約略平行於Z方向之方向一致的直列配向之負的C板，或是對應於使液晶元之厚度方向約略垂直於Z方向之方向一致的平行配向之負的A板。如此方式，於區域130a至130c中，能夠採用所謂的配向構造。
如上所述，區域130c也可以為光學等方向性。亦即，於區域130c中，液晶元即使未形成配向構造也可以。
此遲滯基板10係如上所述，含有折射率異方向性互不相同的區域130a至130c。因此，為了使區域130a至130c之遲滯互不相同，並無使此等之厚度互不相同的必要。因此，可以使區域130a至130c之厚度互不相同，能夠使區域130a至130c之厚度相等。因而，此固體化液晶層130能夠容易形成。
相較於所圖案化之固體化液晶層130，作為連續膜之固體化液晶層130難以發生物質從彩色濾光片層120移向遲滯基板10之外部。因而，例如於液晶顯示裝置中使用含有作為連續膜之固體化液晶層130的遲滯基板10之情形，能夠抑制不純物從彩色濾光片層120混入液晶層中。
另外，此固體化液晶層130係根據如後所說明之方法所得到的區域130a至130c各別之去極化度D係小於5.0×10-4 。而且，此等區域130a至130c所得到的去極化度D之最大值與最小值的差係小於2.0×10-4 。亦即，此固體化液晶層130係區域130a至130c各自之去極化度D為小的，於區域130a至130c間之去極化度D之偏異為小的。
例如，於液晶顯示裝置中使用去極化度D小的固體化液晶層130之情形，相較於液晶顯示裝置中使用去極化度D大的固體化液晶層之情形，例如能夠達成更高的對比。另外，於液晶顯示裝置中使用去極化度D之偏異小的固體化液晶層130之情形，相較於液晶顯示裝置中使用去極化度D之偏異大的固體化液晶層之情形，例如能夠顯示著色更受到抑制之黑色。
去極化度D係根據以下之方法所得到的值。首先，以使此等之穿透軸成為平行的方式相對之狀態、從法線方向利用白色光照明一側的偏光板。以此第1照明條件，測定所得到之從另一側偏光板向法線方向射出的穿透光輝度L1。接著，以除了使上述偏光板之穿透軸成為正交的方式相對以外、與第1照明條件同樣的第2照明條件，測定所得到之從上述另一側偏光板向法線方向射出的穿透光輝度L2。將此等輝度L1與L2之比L1/L2設為對比CRPL 。
另外，以除了使固體化液晶層130介於上述偏光板之間以外、與第1照明條件同樣的第3照明條件，測定所得到之從上述另一側偏光板向法線方向射出的穿透光輝度L3。接著，以除了使上述偏光板之穿透軸成為正交的方式相對以外、與第3照明條件同樣的第4照明條件，測定所得到之從上述另一側偏光板向法線方向射出的穿透光輝度L4。還有，固體化液晶層130係在面內具有折射率異方向性之情形，輝度L3與L4係按照固體化液晶層130對於偏光板而成之角度(方位角)而改變。於此，將此等輝度L3與L4之比L3/L4的最大值設為對比CRRE 。亦即，求出輝度L3之最大值與輝度L4之最小值，由此等之值而求出對比CRRE 。
藉由將進行如此方式所得到的對比CRPL 及CRRE 代入下列等式而得到去極化度D。
另外，區域130a至130c各自伴隨加熱的光學特性之變化為小的。例如，區域130a至130c各自提供於大氣中、歷經1小時於230℃加熱之情形，伴隨此加熱之遲滯變化係例如小於5nm或小於3%。因此，即使於形成此固體化液晶層130之後進行熱處理，遲滯基板10或是含有此基板之液晶顯示裝置等光學裝置之性能，並非起因於固體化液晶層130之光學特性改變而與設計值大幅脫離。
而且，區域130a至130c各別之光散射性為小的。區域130a至130c各別之霧度例如小於2%。
接著，針對此遲滯基板10之材料及製法加以說明。
典型而言，基材10係一種玻璃板或樹脂板等之光穿透性基板。例如，玻璃板之材料能夠使用鹼石灰玻璃、低鹼硼酸玻璃或無鹼鋁硼酸玻璃。例如，樹脂板之材料能夠使用聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚對苯二甲酸乙二酯。
基材10可以具有單層構造，也可以具有多層構造。例如，遲滯基板10為液晶顯示裝置一部分元件之情形，可以將由銦錫氧化物及錫氧化物等之透明導電體而成的透明電極所形成之光穿透性基板作為基材10使用。或是，也可以將像素電路等之電路所形成之光穿透性基板作為基板110使用。
基板110也可以為塑膠膜等之光穿透性膜或塑膠片等之光穿透性片。
基板110也可以不具有光穿透性。例如，在遲滯基板10上，採用取代穿透光而利用反射光的構造之情形，基板110也可以為遮光性。
針對彩色濾光片層120之形成，也可以利用任一種方法。若根據一例，著色層120a至120c各自藉由形成含有顏料載體與分散其中之顏料的著色組成物，使此膜硬化所得到。
能夠將有機顏料及/或無機顏料作為著色組成物之顏料使用。著色組成物可以含有一種有機或無機顏料，也可以含有複數種有機或無機顏料。
顏料較佳為高發色性且高耐熱性，尤其高耐熱分解性，通常可以使用有機顏料。以下，利用染料索引號碼以表示可使用於著色組成物之有機顏料的具體例。
例如，紅色著色組成物之有機顏料能夠使用C. I. Pigment Red 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、255、264、270、272及279等之紅色顏料。也可以將紅色顏料與黃色顏料之混合物作為紅色著色組成物之有機顏料使用。例如，此黃色顏料能夠使用C. I. Pigment Yellow 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。
例如，綠色著色組成物之有機顏料能夠使用C. I. Pigment Green 7、10、36及37等之綠色顏料。也可以將綠色顏料與黃色顏料之混合物作為綠色著色組成物之有機顏料使用。例如，能夠將相同於針對紅色著色組成物所例示之組成物作為此黃色顏料使用。
例如，藍色著色組成物之有機顏料能夠使用C. I. Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60及64等之藍色顏料。也可以將藍色顏料與紫色顏料之混合物作為藍色著色組成物之有機顏料使用。例如，此紫色顏料能夠使用C. I. Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42或50。
例如，無機顏料能夠使用黃鉛、鋅黃、氧化鐵(紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青、普魯市藍、氧化鉻綠及鈷綠等之金屬氧化物粉、金屬硫化物粉、或金屬粉。例如，無機顏料係為了使彩度與亮度均衡，同時也達成良好之塗布性、感度及顯像性等，與有機顏料組合而可以使用。
著色組成物也可以更含有顏料以外之著色成分。例如，若著色組成物能夠達成充分之耐熱性，也可以含有染料。此情形下，使用染料之調色為可能的。
遍及可見光區域之400至700nm的全部波長區域，透明樹脂較佳為具有80%以上、更佳為具有95%以上之穿透率的樹脂。透明樹脂之材料，亦即，例如顏料載體能夠使用熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及感光性樹脂等之透明樹脂、其先驅物或此等之混合物。作為顏料載體之透明樹脂，例如為熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、感光性樹脂或含有2種以上之此等樹脂的混合物。例如，透明樹脂之先驅物係含有藉由放射線照射而硬化之單體及/或寡聚物。
於著色組成物中，相對於顏料100質量份而言，透明樹脂係使用例如30至700質量份、較佳為60至450質量份之量。將透明樹脂與其先驅物之混合物作為顏料載體使用之情形，於著色組成物中，相對於顏料100質量份而言，透明樹脂係使用例如20至400質量份、較佳為50至250質量份之量。此情形下，於著色組成物中，相對於顏料100質量份而言，透明樹脂之先驅物係使用例如10至300質量份、較佳為10至200質量份之量。
例如，熱可塑性樹脂能夠使用丁縮醛樹脂、苯乙烯-順丁烯二酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯化乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚胺甲酸酯系樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂、醇酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、橡膠系樹脂、環化橡膠系樹脂、纖維素類、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯或聚醯亞胺樹脂。
例如，熱硬化性樹脂能夠使用環氧樹脂、6-苯-1,3,5-三吖-2,4-二胺樹脂、松香改性順丁烯二酸樹脂、松香改性富馬酸樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂或酚樹脂。
例如，感光性樹脂能夠使用使具有異氰酸酯基、醛基及環氧基等之反應性取代基之丙烯酸化合物、甲基丙烯酸化合物或桂皮酸與具有羥基、羧基及胺基等之反應性取代基之線狀高分子反應而將丙烯醯基、甲基丙烯醯基、及苯乙烯基等光交聯性基導入線狀高分子之樹脂。另外，也能夠使用藉由具有丙烯酸羥基烷酯化合物而使苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物及α-烯烴-順丁烯二酸酐共聚物等之含酸酐的線狀高分子予以半酯化之樹脂。
例如，透明樹脂之先驅物的單體及/或寡聚物能夠使用丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸2-羥基丙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸環己酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、丙烯酸三環癸酯、甲基丙烯酸三環癸酯、三聚氰胺丙烯酸酯、三聚氰胺甲基丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、環氧甲基丙烯酸酯等之丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯；丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸醯胺、甲基丙烯酸醯胺、丙烯酸N-羥甲基醯胺、甲基丙烯酸N-羥甲基醯胺、丙烯腈、或含有2種以上之此等單體及/或寡聚物的混合物。
藉由照射紫外線等之光而硬化著色組成物之情形，例如將光聚合引發劑添加於著色組成物中。
例如，光聚合引發劑能夠使用4-苯氧基二氯苯乙酮、4-三級丁基二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮及2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)丁烷-1-酮等之苯乙酮系光聚合引發劑；苯偶因、苯偶因甲基醚、苯偶因乙基醚、苯偶因異丙基醚及苄基二甲基縮酮等之苯偶因系光聚合引發劑；二苯甲酮、苯甲醯苯甲酸、苯甲醯苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羥基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮及4-苯甲醯基-4’-甲基二苯基硫醚等之二苯甲酮系光聚合引發劑；噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮及2,4-二異丙基噻噸酮等之噻噸酮系光聚合引發劑；2,4,6-三氯二級三、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)二級三、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)二級三、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)二級三、2-胡椒基-4,6-雙(三氯甲基)二級三、2,4-雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基二級三、2-(萘并-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)二級三、2-(4-甲氧基萘并-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)二級三、2,4-三氯甲基(胡椒基)-6-三及2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三等之三系光聚合引發劑；硼酸酯系光聚合引發劑；咔唑系光聚合引發劑；咪唑系光聚合引發劑；或含有2種以上之此等光聚合引發劑的混合物。
於著色組成物中，相對於顏料100質量份而言，光聚合引發劑能夠使用例如5至200質量份、較佳為10至150質量份之量。
也可以一併使用光聚合引發劑與增感劑。
增感劑能夠使用a-醯氧基酯、氧化醯基膦、甲基苯基乙醯酯、苄、9,10-菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌、4,4’-二乙基間苯二甲醯基苯酮(4,4’-diethylisophthalophenone)、3,3’,4,4’-四(三級丁基過氧羰基)二苯甲酮及4,4’-二乙胺基二苯甲酮等之化合物。
相對於光聚合引發劑100質量份而言，增感劑能夠使用例如0.1至60質量份之量。
著色組成物也可以更含有多官能硫醇等之鏈轉移劑。
多官能硫醇係一種具有2個以上硫醇基之化合物。例如，多官能硫醇能夠使用己二硫醇、癸二硫醇、1,4-丁二醇雙硫代丙酸酯、1,4-丁二醇雙硫代乙二醇酯、乙二醇雙硫代乙二醇酯、乙二醇雙硫代雙硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷參硫代乙二醇酯、三羥甲基丙烷參硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷參(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇肆硫代乙二醇酯、季戊四醇肆硫代丙酸酯、三甲基巰基丙酸參(2-羥乙基)異氰酸酯、1,4-二甲基巰基苯、2,4,6-三巰基二級三、2-(N,N-二丁胺基)-4,6-二巰基三或含有2種以上之此等多官能硫醇的混合物。
於著色組成物中，相對顏料100質量份而言，多官能硫醇係使用例如0.2至150質量份、較佳為0.2至100質量份之量。
著色組成物也可以更含有溶劑。一旦使用溶劑時，能夠使顏料之分散性提高。因此，使乾燥膜厚成為例如0.2至5μm的方式來將著色組成物塗布於基板110上，將變得容易。
溶劑能夠使用例如環己酮、乙基纖維素乙酸酯、丁基纖維素乙酸酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、乙基苯、乙二醇二乙基醚、二甲苯、乙基纖維素、甲基正戊基酮、丙二醇一甲基醚、甲苯、甲基乙基酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、異丁基酮、石油系溶劑、或是含有2種以上之此等溶劑的混合物。
於著色組成物中，相對於顏料100質量份，溶劑係使用例如800至4000質量份、較佳為1000至2500質量份之量。
例如，著色組成物可藉由將一種以上之顏料，依需要與上述光聚合引發劑一併使用三輥式硏磨機、二輥式硏磨機、砂輪機、捏和機及磨碎機等之分散裝置，微細分散於顏料載體及有機溶劑中製造。含有2種以上之顏料的著色組成物可以藉由調製含有不同顏料之分散物、混合此等分散體而製造。
使顏料分散於顏料載體及有機溶劑中之際，能夠使用樹脂型顏料分散劑、界面活性劑及顏料衍生物等之分散助劑。分散助劑係使顏料之分散性提高，抑制分散後之顏料的再凝聚。因而，採用由使用分散助劑而使顏料分散於顏料載體及有機溶劑中而成的著色組成物之情形，可以得到具優越透明性之彩色濾光片。
於著色組成物中，相對於顏料100重量份，分散助劑係使用例如0.1至40質量份、較佳為0.1至30質量份之量。
樹脂型顏料分散劑係含有具有吸附於顏料之性質的顏料親和性部位、與顏料載體具有相溶性之部位。樹脂型顏料分散劑係使吸附於顏料而對顏料之顏料載體的分散性予以安定化。
例如，樹脂型顏料分散劑能夠使用聚胺甲酸酯樹脂、聚丙烯酸酯等之聚羧酸酯、不飽和聚醯胺、聚羧酸、聚羧酸胺鹽、聚羧酸部分胺鹽、聚羧酸銨鹽、聚羧酸烷基胺鹽、聚矽氧烷、長鏈聚胺基醯亞胺磷酸鹽及含有羥基之聚羧酸酯、此等之改性物、藉由聚(低級伸烷基醯亞胺)與具有游離羧基之聚酯的反應所形成之醯胺及其鹽等之油性分散劑；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-順丁烯二酸共聚物、聚乙烯醇及聚乙烯吡咯烷酮等之水溶性樹脂或水溶性高分子化合物；聚酯類、改性聚丙烯酸酯類、環氧乙烷/環氧丙烷加成化合物、磷酸酯類、或含有2種以上之此等樹脂型顏料分散劑的混合物。
例如，界面活性劑能夠使用聚環氧乙烷烷基醚硫酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物之鹼鹽、烷基萘磺酸鈉、烷基二苯基醚二磺酸鈉、月桂基硫酸一乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、硬脂酸一乙醇胺、硬脂酸鈉、月桂基硫酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物之一乙醇胺及聚環氧乙烷烷基醚磷酸酯等之陰離子性界面活性劑；聚環氧乙烷油基醚、聚環氧乙烷月桂基醚、聚環氧乙烷壬基苯基醚、聚環氧乙烷烷基醚磷酸酯、聚環氧乙烷山梨糖酸酐一硬脂酸酯及聚乙二醇一月桂酸酯等之非離子性界面活性劑；烷基四級銨鹽及此等之環氧乙烷加成物等之陽離子性界面活性劑；烷基二甲烷乙酸甜菜鹼等之烷基甜菜鹼及烷基咪唑等之兩性界面活性劑；或含有2種以上之此等界面活性劑的混合物。
色素衍生物係一種將取代基導入有機色素之化合物。色素衍生物較佳為色澤與所使用之顏料相近，若添加量少時，色澤也可以不同。除了一般所謂色素之化合物以外，專有名詞「有機色素」也包含一般未被稱為色素之萘系及蒽系化合物等之淡黃色芳香族多環化合物。例如，能夠使用日本專利特開昭63-305173號公報、特公昭57-15620號公報、特公昭59-40172號公報、特公昭63-17102號公報、或特公平5-9469號公報中所揭示之色素衍生物。尤其，具有鹼性基之色素衍生物係提高顏料分散性之效果為大的。著色組成物可以含有一種色素衍生物，也可以含有複數種色素衍生物。
為了提高其黏度之經時安定性，也可以將貯藏安定劑添加於著色組成物中。例如，貯藏安定劑能夠使用苄基三甲基氯化物；二乙羥基胺等之四級氯化銨；乳酸及草酸等之有機酸；其有機酸之甲基醚；三級丁基鄰苯二酚；四乙基膦及四苯基膦等之有機膦；亞磷酸鹽；或含有2種以上之此等貯藏安定劑的混合物。
於著色組成物中，相對於顏料100質量份而言，貯藏安定劑係含有例如0.1至10質量份之量。
為了提高與基板之緊貼性，也可以將矽烷耦合劑等之緊貼提高劑添加於著色組成物中。
例如，矽烷耦合劑能夠使用乙烯參(β-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯乙氧基矽烷及乙烯三甲氧基矽烷等之乙烯矽烷類；γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲矽烷等之丙烯酸矽烷類及甲基丙烯酸矽烷類；β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)甲基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)甲基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷及γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等之環氧矽烷類；N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基三乙氧基矽烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-胺丙基三乙氧基矽烷、γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺丙基三甲氧基矽烷及N-苯基-γ-胺丙基三乙氧基矽烷等之胺基矽烷類；γ-巰丙基三甲氧基矽烷及γ-巰丙基三乙氧基矽烷等之硫代矽烷類；或含有2種以上之此等矽烷耦合劑的混合物。
於著色組成物中，相對於顏料100質量份，矽烷耦合劑係含有0.01至100質量份之量。
著色組成物能夠以例如照相凹板補償用印刷墨水、無水補償印刷墨水、絲網印刷用墨水、噴墨印刷用墨水、或溶劑顯像型或鹼顯像型著色阻劑之形態加以調製。著色阻劑係使色素分散於含有熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂或感光性樹脂、單體、光聚合引發劑與有機溶劑之組成物中。
相對於著色組成物之全部固形成分100質量份，顏料使用例如5至70質量份、較佳為20至50質量份之量。還有，著色組成物殘留之大部分固形成分係一種顏料載體所含之樹脂黏結劑。
於將著色組成物使用於成膜之前，藉由離心分離、燒結濾器及濾膜等之精製裝置，可以從著色組成物去除例如5μm以上之粒子、較佳為1μm以上之粒子、更佳為0.5μm以上之粒子。
例如，著色層120a至120c各自能夠利用印刷法而形成。若根據印刷法，藉由進行著色組成物之印刷與乾燥，能夠形成各別之著色層120a至120c。因而，印刷法係低成本且具優越之量產性。而且，隨著近年來印刷技術之發展，能夠進行高的尺寸精確度及平滑度之微細圖案的印刷。
利用印刷法之情形，使著色組成物在印刷板或外殼上不發生乾燥及固化的方式來設計著色組成物之組成。另外，於印刷法中，使印刷機內之著色組成物的流動性予以最適化為重要的。因而，將分散劑或填充顏料添加於著色組成物中，也可以調整其黏度。
各別之著色層120a至120c也可以利用光刻法而形成。相較於印刷法，若根據光刻法，能夠精確度更高地形成彩色濾光片層120。
此情形下，首先將作為溶劑顯像型或鹼顯像型著色阻劑所調製之著色組成物塗布於基板110上。於此塗布中，利用噴霧塗布、旋轉塗布、狹縫塗布及滾筒塗布等之塗布方法。此塗膜係使乾燥膜厚成為例如0.2至10μm的方式來形成。
接著，使此塗膜乾燥。例如，於塗膜之乾燥中，利用減壓乾燥機、對流烘箱、IR烘箱或熱板。塗膜之乾燥能夠加以省略。
接著，使光罩介於中間而將紫外線照射於塗膜。亦即，將塗膜提供於圖案曝光。
之後，使塗膜浸漬於溶劑或鹼顯像液或是將顯像液噴霧於塗膜上。藉此，從塗膜去除可溶部，將著色層120a作成阻劑圖案而得到。
再者，利用與上述同樣之順序，依序形成著色層120b及120c。進行如此方式，得到彩色濾光片層120。還有，於此方法中，為了加速著色阻劑之聚合，也可以實施熱處理。
於此光刻程序中，例如能夠將碳酸鈉水溶液或氫氧化鈉水溶液作為鹼顯像溶液使用。或者也可以將含有二甲基苄胺及三乙醇胺等之有機鹼作為鹼顯像液使用。
也可以將消泡劑及界面活性劑等之添加劑添加於顯像液中。能夠將例如淋幕顯像法、噴霧顯像法、浸漬顯像法或覆液顯像法利用於顯像。
為了提高曝光感度，也可以追加以下之處理。亦即，使著色阻劑之第1塗膜乾燥後，將水溶性或鹼不溶性之樹脂，例如聚乙烯醇或水溶性丙烯酸樹脂塗布於此第1塗膜之上。然後，於使此第2塗膜乾燥之後，進行上述之圖案曝光。第2塗膜係防止因氧而阻止第1塗膜中之聚合。因而，能夠達成更高的曝光感度。
彩色濾光片層120也可以利用其他方法而形成。例如，利用噴墨法、電沉積法或轉印法而形成。利用噴墨法而形成彩色濾光片層120之情形，例如藉由在基板110上預先形成遮光性隔離壁，藉由此遮光性隔離壁，從噴嘴向所區劃之區域噴出墨水而得到各著色層。利用電沉積法而形成彩色濾光片層120之情形，藉由在基板110上預先形成透明導電膜，藉由著色組成物而成之膠體粒子的電泳，使著色組成物堆積於透明導電膜上而得到各著色層。利用轉印法之情形，預先在剝離性之轉印基材片的表面上形成彩色濾光片層120，將此彩色濾光片層120從基材片轉印至基板110上。
接著，針對固體化液晶層130之形成方法加以說明。
第3圖及第4圖係概略顯示固體化液晶層形成方法之一例的剖面圖。
例如，固體化液晶層130係藉由在彩色濾光片層120上，實施形成含有光聚合性或光交聯性熱向性液晶材料之液晶材料層130’的成膜程序，將此液晶材料層130’提供至圖案曝光與熱處理而得到。
例如，液晶材料層130’係藉由將含有熱向性液晶化合物之塗布液塗布於彩色濾光片層120上，必要時使塗膜乾燥所得到。於液晶材料層130’中，形成熱向性液晶化合物之液晶元形成配向構造。
除了熱向性液晶化合物之外，於含有此液晶化合物之組成物不失去液晶性之範圍內，此塗布液能夠添加例如溶劑、旋光劑、光聚合引發劑、熱聚合引發劑、增感劑、鏈轉移劑、多官能單體及/或寡聚物、樹脂、界面活性劑、貯藏安定劑及黏著提昇劑等之成分。
例如，熱向性液晶化合物能夠使用烷氰基聯苯、烷氧基聯苯、烷基聯三苯、苯基環己烷、聯苯環己烷、苯基雙環己烷、嘧啶、環己烷羧酸酯、鹵化氰基酚酯、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、烷基環己基二苯乙炔、烷基雙環己烷、環己基苯基乙烯、烷基環己基環己烯、烷基苯并醛、烯基苯并醛、苯基萘、苯基四氫萘、苯基十氫萘、此等化合物之衍生物、或此等化合物之丙烯酸酯。
例如，光聚合引發劑、增感劑、鏈轉移劑、多官能單體及/或寡聚物、樹脂、界面活性劑、貯藏安定劑及黏著提昇劑能夠使用與針對著色組成物所例示之化合物。另外，此溶劑也能夠使用相同於針對著色組成物所例示之化合物。
於塗布液之塗布中，例如能夠利用旋轉塗布法；狹縫塗布法；凸板印刷、網板印刷、平板印刷、反轉印刷及照相凹版印刷等之印刷法；將補償方式組合於此等印刷法之方法；噴墨法；或桿式塗布法。
例如，液晶材料層130’係以具有均一厚度之連續膜的形式形成。若根據上述之方法，只要塗布面充分之平坦，能夠以具有均一厚度之連續膜的形式形成液晶材料層130’。
於塗布液之塗布之前，可以在彩色濾光片層120之表面實施平磨等之配向處理。或是，也可以於塗布液之塗布前，在彩色濾光片層120上形成限制液晶化合物配向的配向膜。例如，此配向膜係藉由在彩色濾光片層120上形成聚醯亞胺等之透明樹脂層，對此透明樹脂層實施平磨等之配向處理而可以得到。此配向膜也可以利用光配向技術而形成。
接著，進行曝光程序。亦即，如第3圖所示，以不同的曝光量而將光L1照射於液晶材料層130’之複數個區域。例如，以最大的曝光量而將光L1照射於對應於液晶材料層130’之中的區域130a’。以較區域130a’為小的曝光量而將光L1照射於對應於液晶材料層130’之中的區域130b。以較區域130b’為小的曝光量而將光L1照射於對應於液晶材料層130’之中的區域130c、或是不照射光L1。藉此，在液晶材料層130’之照射光L1的部分，維持已形成液晶元的配向構造之狀態，使熱向性液晶化合物之聚合或交聯產生。於熱向性液晶化合物之聚合或交聯生成物中，其液晶元基予以固定化。
於曝光量為最大之區域130a’中，熱向性液晶化合物之聚合或交聯生成物的含率為最高，未聚合或未交聯之熱向性液晶化合物的含率為最小。於曝光量較區域130a’為小的區域130b’中，相較於區域130a’，熱向性液晶化合物之聚合或交聯生成物的含率更低，未聚合或未交聯之熱向性液晶化合物的含率更高。與區域130b’作一比較，於曝光量更小的區域130c’，熱向性液晶化合物之聚合或交聯生成物的含率更低，未聚合或未交聯之熱向性液晶化合物的含率更高。例如，於區域130a’中，所有的熱向性液晶化合物將己聚合或被交聯；於區域130b’中，僅一部分的熱向性液晶化合物將已聚合或被交聯；於區域130c’中，幾乎所有的熱向性液晶化合物將未聚合或未被交聯。
使用於曝光程序之光L1係紫外線、可見光及紅外線等之電磁波。也可以使用電子線以取代電磁波。可以僅將此等光之一種作為光L1使用，可以將2種以上之此等光作為光L1使用。
只要曝光程序能夠使上述之不均一聚合或交聯產生的話，可以利用任一種方法進行。
例如，此曝光程序也包含使用某光罩之曝光、與使用不同於上述遮光層圖案不同的光罩之曝光。此情形下，例如將光L1照射於液晶材料層130’全部，使用某光罩而將光L1僅照射於區域130a’及130b’，使用別的光罩而將光L1僅照射於區域130a’。
或者，此曝光程序也可以包含使用某光罩之區域130a’的曝光、使用與上述相同的光罩之區域130b’的曝光、及使用任意與上述相同的光罩之區域130c’的曝光。此情形下，例如使用某光罩，以最大之曝光量而將光L1照射於區域130a’；使用該光罩，以較區域130a’為小的曝光量而將光L1照射於區域130b’；使用該光罩，以較區域130b’為小的曝光量而將光L1照射於區域130c’。
或者，此曝光程序也可以包含使用半色調光罩之曝光。例如，在對應於區域130c’之部分設置遮光層，在對應於區域130b’之部分使設置有半穿透層之半色調光罩介於中間，將光L1照射於液晶材料層130’。也可以使用灰色調光罩或波長限制光罩以取代半色調光罩。除了省略半穿透層、將具有曝光機解像度以下之寬度的複數個狹縫之遮光層設置在對應於區域130b’之部分以外，灰色調光罩具有相同於半色調光罩之構造。波長限制光罩係含有光穿透波長區域的複數個部分。
或者，也可以取代使用光罩而使電子束等之放射線或光束掃描於液晶材料層130’上。
或者，也可以組合上述之技術。
於曝光程序中，在區域130a’至130c’間，也可以使光L1的照度不同。例如，在區域130a’至130c’間，即使將曝光量設為相同之情形，在區域130a’至130c’間，使光L1的照度不同的話，在區域130a’至130c’間，也能夠使未聚合及未交聯的熱向性液晶化合物之含率不同。具體而言，若將曝光量設為一定之狀態而增大照度時，未聚合或未交聯之熱向性液晶化合物的含率將變小。
另外，於曝光程序中，也可以利用不同的輝線來曝光區域130a’至130c’。例如，在區域130a’至130c’間，即使將曝光量設為相同之情形，若使用不同之輝線時，在區域130a’至130c’間，也能夠使未聚合及未交聯之熱向性液晶化合物的含率不同。
於曝光程序中，將基板110各位置之溫度與基板110之平均溫度的偏差維持於3℃以內。再者，於曝光程序中，將上述平均溫度隨時間之變化維持於3℃以內。若此溫度的偏差及變化為大時，去極化度D之偏異將變大。
於曝光程序中，充分低地保持基板110之溫度。例如，於曝光程序中，將基板110之平均溫度保持於30℃以下。若基板110之溫度過高時，去極化度D之偏異將變大。
典型而言，曝光程序係在以相當於在大氣壓下之0.1體積%以上之濃度含有氧的環境中進行。例如，曝光程序係在大氣壓下進行。於曝光程序中，氧不存在或極端少之情形，於曝光程序中，形成以每個區域不同的比例含有聚合或交聯生成物之狀態將變得困難。認為此係由於在曝光量少的區域且含有大量未反應化合物之現象，與因氧而阻礙自由基聚合有關。
將曝光程序中之最大曝光量設為1000mJ/cm2 時，在區域130a所得到的雙折射率設為Δn，將為了在區域130a得到此雙折射率Δn之97%以上的雙折射率所必要之對區域130a’之最小曝光量設為E時，曝光程序中之區域130a’至130c’中任一曝光量皆可以設為曝光量E之75%以下。若曝光量過多時，固體化液晶層130之表面的平滑性將受損，霧度將變大。
於結束曝光程序之後，進行顯像程序。亦即，將液晶材料層130’加熱至與熱向性液晶化合物從液晶相變化成等方性相之相轉移溫度相等的溫度以上。為未反應化合物之熱向性液晶化合物之液晶元未被固定化。因此，若將液晶材料層130’加熱至相轉移溫度以上時，未反應混合物之液晶元的配向程度將降低。例如，未反應混合物之液晶元係從液晶相變化成等方性相。另一方面，於熱向性液晶化合物之聚合或交聯生成物中，液晶元被固定化。
因而，如第4圖所示，於區域130b’中，與區域130a’作一比較，液晶元MS的配向程度變得更低。而且，於區域130c’中，與區域130b’作一比較，液晶元MS的配向程度變得更低。例如，於區域130a’中之液晶元MS的配向程度幾乎不因此熱處理而改變。於區域130b’中之液晶元MS的配向程度係藉由此熱處理而變小。而且，於區域130c’中，藉由此熱處理，液晶元MS的配向構造將消失。
典型而言，顯像程序係在以相當於在大氣壓下之0.1體積%以上之濃度含有氧的環境中進行。例如，顯像程序係在大氣壓下進行。氧濃度過低之情形，於顯像程序中之溫度條件下，未反應化合物之一部分將可能聚合及/或交聯。此情形下，無法均一地使未反應化合物之液晶元的配向程度降低。固體化液晶層130之霧度將變大。
於顯像程序中，可以將基板110維持於一定之溫度，也可以連續改變基板110之溫度。後者之情形，例如使基板110之溫度從曝光程序中之溫度連續上升直到後述之定影程序中之溫度。
之後，針對未反應化合物之液晶元而使配向程度降低之狀態，實施使未反應化合物聚合及/或交聯之定影程序。
例如，進行顯示於第4圖之曝光。亦即，於較熱向性液晶化合物從等方性相變化成液晶相之相轉移溫度為高之溫度，維持液晶材料層130’之狀態下，將光L2照射於液晶材料層130’之全部。為了使幾乎所有的未反應化合物產生聚合及/或交聯反應，以充分之曝光量照射光L2。藉此，使未反應化合物之聚合或交聯產生，固定化使配向程度降低之液晶元。進行如上方式而得到固體化液晶層130。
還有，某液晶化合物係從等方性相變化成液晶相之第1相轉移溫度較從液晶相變化成等方性相之第2相轉移溫度為低。因此，於特定之情形下，於此曝光時中之液晶材料層130’的溫度也可以較顯像程序之加熱溫度為低。但是，基於簡便性之觀點，通常此曝光時中之液晶材料層130’的溫度係設為第1相轉移溫度以上。
光L2能夠使用相同於針對光L1所說明的光。光L2與光L1可以相同，也可以不同。
於定影程序中，可以使遍及液晶材料層130’全部之曝光量相等。此情形下，並無使用設置微細圖案之光罩的必要。因而，此情形下，能夠簡化程序。
或者，定影程序可以使曝光程序中之曝光量與定影程序程序中之曝光量的和之合計曝光量，於區域130a’至130c’間變成相等的方式來進行。例如，區域130a’之合計曝光量較區域130c’之合計曝光量明顯為大之情形，具有區域130a’及/或著色層120a受到不期望之損害的可能性。若使合計曝光量於區域130a’至區域130c’間相等時，能夠防止如此之損害。
未反應化合物之聚合及/或交聯也可以利用其他方法而進行。
例如，藉由未反應化合物，亦即熱向性液晶化合物加熱至較第1相轉移溫度為高的聚合及/或交聯溫度而進行聚合及/或交聯的材料之情形，於定影程序中，也可以進行熱處理以取代曝光。具體而言，取代曝光而將液晶材料層130’加熱至聚合及/或交聯溫度以上，使未反應化合物聚合及/或交聯。藉此，得到固體化液晶層130。還有，於顯像程序中之加熱溫度係設為例如第1相轉移溫度以上且低於聚合及/或交聯溫度。
或者，於定影程序中，也可以依序進行曝光與熱處理以取代僅進行曝光及熱處理之一種。如此方式，若組合曝光與熱處理時，使未反應化合物之聚合及/或交聯得以更確實進行。因此，能夠得到更牢固之固體化液晶層130。
藉由使未反應化合物加熱至某溫度而進行聚合及/或交聯的材料之情形，顯像程序中之加熱溫度也可以為將其予以聚合及/或交聯的溫度以上。但是，此情形下，配向程度之降低與聚合及/或交聯將同時進行。因此，製造條件對固體化液晶層130之光學特性造成的影響較大。
定影程序係於未含有氧或是以相當於在大氣壓下之5體積%以下之濃度含有氧的環境中進行。若環境中之氧濃度為高時，未反應化合物之聚合及/或交聯將被妨礙，變得難以得到具優越耐熱性之固體化液晶層130。此外，此情形下，對比CRRE 變得較目標值為小。
於定影程序中之加熱期間，將基板110各位置之溫度與基板110之平均溫度的偏差係維持於例如10℃以內。此偏差為大之情形，區域130a至130c之全部達成所期望之光學特性為困難的。
然而，於曝光程序之後，進行使用顯像液的顯像程序之情形，可以得到含有折射率異方向性相等且厚度不同的複數個區域之固體化液晶層。因為此等區域之厚度互不相同，所以遲滯將互不相同。
然而，嚴密管理濕式程序，尤其顯像條件係困難的，此等條件對最終製品之光學特性的影響極大。因此，若根據含有濕式程序之方法，容易發生與光學特性目標值的偏差。
針對於此，若根據參照第3圖及第4圖所說明的方法，進行曝光程序及較此為後之濕式程序。因此，若根據此方法，能夠防止起因於濕式程序而使折射率異方向性與目標值偏差。
還有，所謂折射率異方向性與曝光程序中之曝光量不一定具有比例關係。但是，以材料及曝光量為一定條件，折射率異方向性之再現性為高的。因此，為了達成某折射率異方向性之必要條件，例如發現曝光量係容易的，另外，進行穩定的製造也為容易。
茲將參照第1圖至第4圖所說明的遲滯基板10，亦即在面板基板上各式各樣之變形為可能的。
於此遲滯基板10中，固體化液晶層130係含有折射率異方向性互不相同之區域130a至130c。固體化液晶層130也可以更含有與區域130a至130c之折射率異方向性不同的一個以上之區域。例如，於半穿透型液晶顯示裝置中，紅、綠及藍色各個像素係含有穿透部與反射部。具有在穿透部與反射部採用不同的光學設計之必要。因此，固體化液晶層130之中，對應於紅、綠及藍色各個像素之部分也可以含有折射率異方向性互不相同的二個以上之區域。
也可以省略從遲滯基板10至彩色濾光片層120。例如，於液晶顯示裝置中，其一側之基板也可以含有彩色濾光片層與遲滯層二者。或者，液晶顯示裝置之一側基板可以含有彩色濾光片層，另一側基板也可以含有遲滯層。後者之情形，遲滯基板10並無含有彩色濾光片層120之必要。但是，遲滯基板10含有彩色濾光片層120與固體化液晶層130二者之情形，於貼合之際，並無位置重疊彩色濾光片層120與固體化液晶層130之必要。
固體化液晶層130也可以介於基板110與彩色濾光片層120之間。
第5圖係概略顯示有關一變形例之遲滯基板的剖面圖。除了使固體化液晶層130介於基板110與彩色濾光片層120之間以外，此遲滯基板10係與相同於參照第1圖至第4圖所說明的遲滯基板10。
採用此構造之情形，例如於含有遲滯基板10之液晶顯示裝置中，固體化液晶層130並不抑制不純物混入液晶層中。然而，採用此構造之情形，彩色濾光片層120並不曝露於用以形成固體化液晶層130之曝光及熱處理。因此，採用此構造之情形，與採用顯示於第1圖及第2圖的構造之情形作一比較，起因於上述曝光及熱處理之彩色濾光片層120的劣化難以發生。
另外，採用此構造之情形，能夠在固體化液晶層130上形成彩色濾光片層120。典型而言，固體化液晶層130之表面幾乎為平坦。因而，此情形下，與在設置有凹凸構造之表面上形成彩色濾光片層120之情形作一比較，能夠更容易得到具有按照設計之性能的彩色濾光片層120。
上述之遲滯基板10係可能利用於各式各樣之用途。例如，遲滯基板10係可能利用於液晶顯示技術所代表之顯示技術。
第6圖係使用顯示於第1圖及第2圖之遲滯基板而概略顯示可以製造之液晶顯示裝置一例的剖面圖。
顯示於第6圖之液晶顯示裝置係一種採用主動矩陣驅動方式之穿透型液晶顯示裝置。此液晶顯示裝置係含有彩色濾光片基板10’、陣列基板20、液晶層30、一對偏光板40與未以圖示之背光板。
彩色濾光片基板10’係含有上述之遲滯基板10、對向電極150與配向膜160。
對向電極150係形成於固體化液晶層130上。遍及顯示區域全部擴展之連續膜。對向電極150係由例如上述之透明導電體而成。
配向膜160係被覆對向電極150。例如，配向膜160係藉由在對向電極150上形成聚醯亞胺等之透明樹脂層，對此透明樹脂層實施平磨等之配向處理而可以得到。此配向膜160可以利用光配向技術而形成。
陣列基板20係包含與配向膜160相對的基板210。基板210係一種玻璃板或樹脂板等之光穿透性基板。
在與基板210的配向膜160之相對面上，形成像素電路(未以圖示)、掃描線(未以圖示)、信號線(未以圖示)與像素電極250。像素電路係含有各別之薄膜電晶體等之切換元件，在基板210上排列成矩陣。掃描線係對應於像素電路之行而排列。各像素電路之動作係根據從掃描線所供應的掃描信號所控制。信號線係對應於像素電路之列而排列。各像素電極250係透過像素電路而予以連接至信號線。各像素電極250係與著色層120a至120c中任一層相對。
像素電極250係被配向膜260所被覆。例如，配向膜260係藉由在像素電極250上形成聚醯亞胺等之透明樹脂層，對此透明樹脂層實施平磨等之配向處理而可以得到。此配向膜260也可以利用光配向技術而形成。
彩色濾光片基板10’與陣列基板20係使框形之接著劑層(未以圖示)介於中間而相貼合。彩色濾光片基板10’、陣列基板20與接著劑層係形成中空構造。
液晶層30係由液晶化合物或液晶組成物所構成。此液晶化合物或液晶組成物係具有流動性，充滿彩色濾光片基板10’、陣列基板20與接著劑層所包圍之空間。彩色濾光片基板10’、陣列基板20、接著劑層與液晶層30係形成液晶胞。
偏光板40係貼附於液晶胞之兩主要面。例如，偏光板40係使此等之穿透軸成正交的方式來配置。
於此液晶顯示裝置中，固體化液晶層130之區域130a至130c係厚度幾乎相等，折射率異方向性將不同。因而，使130a至130c之折射率異方向性予以最適化，因而，針對紅、綠及藍各色，能夠達成理想之光學補償。
另外，製造條件不可避免的變動幾乎不會對固體化液晶層130之表面形狀造成影響。因此，隨著製造條件不可避免的變動，液晶胞間隙不會改變。
如上所述，遲滯基板10係於採用主動矩陣驅動方式之穿透型液晶顯示裝置中可能利用。此遲滯基板10係在其他之顯示裝置也可能利用。
例如，遲滯基板10也可以於半穿透型液晶顯示裝置或反射型液晶顯示裝置中利用。另外，於液晶顯示裝置中，也可以採用被動矩陣驅動方式等之主動矩陣驅動方式以外的驅動方式。或是，遲滯基板10也可以於有機電場發光顯示裝置等之液晶顯示裝置以外之裝置中利用。
以下，揭示本發明之例子：
＜樣品1至17之製造＞
於本例子中，根據以下之方法，製造遲滯基板。還有，於此，操作感光性材料之全部作業係為了防止此等材料之不期望的感光，於黃色或紅色燈下進行。
首先，攪拌下列材料而調製均一之混合物。過濾此混合物而得到塗布液A。於此過濾中，使用從液相可分離直徑0.6μm以上之粒子的濾膜。
水平配向聚合性液晶　19.5質量份
(BASF Japan股份公司製「Paliocolor LC 242」)
光聚合引發劑　0.5質量份
(Ciba Specialty Chemicals股份公司製「Irgacure OXE01」)
界面活性劑　1.1質量份
(BYK-Chemie公司製「BYK330」2%環己酮溶液)
環己酮　70.4質量份
2-乙醯氧基-1-甲氧基丙烷　8.5質量份
另外，攪拌下列材料調製均一之混合物。過濾此混合物而得到塗布液B。於此過濾中，使用從液相可分離直徑0.6μm以上之粒子的濾膜。
垂直配向聚合性液晶　27.6質量份
(大日本油墨化學工業股份公司製「UCL-018」)
光聚合引發劑　1.4質量份
(Ciba Specialty Chemicals股份公司製「Irgacure 907」)
界面活性劑　0.5質量份
(BYK-Chemie公司製「BYK330」2%環己酮溶液)
環己酮　69.4質量份
2-乙醯氧基-1-甲氧基丙烷　1.1質量份
接著，實施使用塗布液A或B之成膜程序。具體而言，使用旋轉塗布機而使乾燥膜厚成為1.6μm的方式來將塗布液A塗布於基板上。另外，使用旋轉塗布機而使乾燥膜厚成為2.4μm的方式來將塗布液B塗布於基板上。基板係使用光學等方向性之玻璃基板。接著，藉由使用熱板之90℃中之2分鐘加熱而使塗膜乾燥。進行如上的方式，在基板上形成液晶材料層。
接著，實施曝光程序。具體而言，透過光罩而將紫外線照射於液晶材料層之第1至第3區域。紫外線源係使用超高壓水銀燈。於曝光程序中，將於基板各位置之溫度與其平均溫度的偏差維持於3℃以內，同時也將平均溫度隨時間之變化維持於3℃以內。
之後，依序實施顯像程序及定影程序。具體而言，首先將液晶材料層供應至第1熱處理。接著，將液晶材料層供應至第2熱處理。於此第2熱處理中，將於基板各位置之溫度與該基板平均溫度的偏差維持於10℃以內。
進行如上的方式，得到由玻璃基板上形成固體化液晶層而成之遲滯基板。將此等遲滯基板之製造條件歸納於下列之表1及表2。
於表1及表2中，揭示於「曝光條件」欄位中之數值表示忽視濾光片存在的曝光量，「平均溫度」係表示基板溫度之時間平均。而且，記號「↑」係意指應揭示於其欄位之事項相同於在其正上方欄位中所揭示之事項。
＜性能評估＞
針對根據上述之方法製得的遲滯基板之各固體化液晶層，根據以下之方法而求出第1至第3區域之去極化度D。
首先，以使一對偏光板之穿透軸成為平行的方式相對之狀態，從法線方向利用白色光照明於一側之偏光板。以此第1照明條件，測定所得到之從另一側之偏光板向法線方向射出的穿透光輝度L1。接著，以除了使上述之偏光板之穿透軸成為正交的方式相對以外、與第1照明條件同樣的第2照明條件，測定所得到之從上述另一側偏光板向法線方向射出的穿透光輝度L2。此等輝度L1及L2之比L1/L2設為對比CRPL 。
另外，以除了使遲滯基板介於上述偏光板之間以外、與第1照明條件同樣的第3照明條件，測定所得到之從上述另一側之偏光板向法線方向射出的穿透光輝度L3。接著，以除了使上述偏光板之穿透軸成為正交的方式相對以外、與第3照明條件同樣的第4照明條件，測定所得到之從上述另一側之偏光板向法線方向射出的穿透光輝度L4。還有，因為固體化液晶層係具有平行於其主要面之遲滯相，輝度L3及L4係按照固體化液晶層之遲相軸對於偏光板之穿透軸形成的角度而改變。亦即，求出輝度L3之最大值與輝度L4之最小值，由此等之值而求出對比CRRE 。
藉由將進行如此方式所得到的對比CRPL 及CRRE 代入上述之等式，得到去極化度D。
還有，於一對偏光板間，由於不僅使固體化液晶層、也使玻璃基板介於中間，於此所得到的值係具有與固體化液晶層之各區域的去極化度完全不一致的可能性。但是，由於僅使玻璃基板介於一對偏光板間之情形所得到的去極化度D能夠忽視之程度地小，將根據上述之方法所得到的值設為固體化液晶層各區域的去極化度。
針對根據上述方法所製造的各個遲滯基板，根據以下之方法而探討固體化液晶層之熱安定性。亦即，首先針對製造隨後之遲滯基板，測定第1至第3區域之遲滯。接著，將此等遲滯基板提供於大氣中、歷經1小時於230℃加熱，於此熱處理後，再度測定第1至第3區域之遲滯。
將此等試驗結果與第1至第3區域之其他光學特性一併歸納於下列之表3及表4。還有，於表3及表4中，「霧度」係依照日本工業規格JIS K7136：2000「塑膠-透明材料之霧度的求法」所得到的值。
針對同行業者而言，進一步之利益及變形係容易的。因此，本發明係在其更廣的觀點，並不受此處所揭示之特定記載或代表性形態所限定。因而，於不脫離藉由附加之申請專利範圍及其等效物所規定的本發明之包括性概念之真意或範圍的範圍內，各式各樣之變形係可能的。
10．．．遲滯基板
10’．．．彩色濾光片基板
20．．．陣列基板
30．．．液晶層
40．．．偏光板
110．．．基板
120．．．彩色濾光片層
120a、120b、120c．．．著色層
130．．．固體化液晶層
130’．．．液晶材料層
130a、130b、130c、130d．．．區域
130a’、130b’、130c’．．．區域
150．．．對向電極
160．．．配向膜
210．．．基板
250．．．像素電極
260．．．配向膜
D．．．去極化度
L1、L2．．．輝度
MS．．．液晶元
第1圖係概略顯示有關本發明之一形態之遲滯基板的斜視圖。
第2圖係沿著顯示於第1圖之遲滯基板II-II線的剖面圖。
第3圖係概略顯示固體化液晶層形成方法之一例的剖面圖。
第4圖係概略顯示固體化液晶層形成方法之一例的剖面圖。
第5圖係概略顯示有關一變形例之遲滯基板的剖面圖。
第6圖係使用顯示於第1圖及第2圖之遲滯基板而概略顯示可以製造之液晶顯示裝置一例的剖面圖。
10．．．遲滯基板
110．．．基板
120．．．彩色濾光片層
120a、120b、120c．．．著色層
130．．．固體化液晶層
130a、130b、130c、130d．．．區域

Claims (21)

  1. 一種遲滯基板，其係具備基板、與其一側之主要面相對的固體化液晶層，該固體化液晶層係包含相對於該主要面成平行排列的第1至第3區域；以使一對偏光板之穿透軸成為平行的方式相對之狀態、從法線方向利用白色光照明該一對偏光板之一側的第1照明條件，所得到之從該一對偏光板之另一側向該法線方向射出的穿透光輝度L1，及以除了使該一對偏光板之穿透軸成為正交的方式相對以外、與該第1照明條件同樣的第2照明條件，所得到之從該一對偏光板之該另一側向該法線方向射出的穿透光輝度L2，其比L1/L2設為對比CRPL ；以除了使該固體化液晶層介於該一對偏光板之間以外、與該第1照明條件同樣的第3照明條件，所得到之從該一對偏光板之該另一側向該法線方向射出的穿透光輝度L3，及以除了使該一對偏光板之穿透軸成為正交的方式相對以外、與該第3照明條件同樣的第4照明條件，所得到之從該一對偏光板之該另一側向該法線方向射出的穿透光輝度L4，其比L3/L4的最大值設為對比CRRE ；該第1至第3區域各自由下列等式： 所算出之去極化度D係小於5.0×10-4 ，該第1至第3區域所得到的該去極化度D之最大值與最小值的差係小於2.0×10-4 。
  2. 如申請專利範圍第1項之遲滯基板，其中在該第1至第3區域各自提供於大氣中、歷經1小時於230℃加熱之情形下，伴隨此加熱之遲滯變化係小於5nm或小於3%。
  3. 如申請專利範圍第1項之遲滯基板，其中該第1至第3區域各別之霧度小於2%。
  4. 如申請專利範圍第1項之遲滯基板，其中該固體化液晶層係連續膜。
  5. 如申請專利範圍第1項之遲滯基板，其中該固體化液晶層係由使熱向性液晶化合物或組成物予以聚合與/或交聯而成。
  6. 如申請專利範圍第1項之遲滯基板，其中該固體化液晶層係具有均一之厚度。
  7. 如申請專利範圍第1項之遲滯基板，其中更具備含有與該第1至第3區域分別相對、吸收光譜互不相同的第1至第3著色區域之彩色濾光片層。
  8. 一種液晶顯示裝置，其係具備如申請專利範圍第1至7項中任一項之遲滯基板、與和此基板相對之液晶層。
  9. 一種遲滯基板之製法，其係包含在基板上形成固體化液晶層，而該固體化液晶層之形成係包括：成膜程序：在該基板上形成包含光聚合性或光交聯性之熱向性液晶化合物的液晶材料層，該熱向性液晶化合物之液晶元形成既定的配向構造；曝光程序：一面將於該基板各位置之溫度與該基板之平均溫度的偏差維持於3℃以內、且將該平均溫度隨時間之變化維持於3℃以內，一面利用不同的曝光量或不同的照度或不同的在發射譜線曝光該液晶材料層之至少3個區域，於該液晶材料層中形成：含有該熱向性液晶化合物之聚合或交聯生成物的第1區域；含有該聚合或交聯生成物與作為未反應化合物之該熱向性液晶化合物，該聚合或交聯生成物之含率較該第1區域為低的第2區域；含有該未反應化合物，該聚合或交聯生成物之含率較該第2區域為低的第3區域；顯像程序：之後，在以相當於在大氣壓下之0.1體積%以上之濃度含有氧的環境中，包含將該液晶材料層加熱至與該熱向性液晶化合物從液晶相變化成等方性相之相轉移溫度相等的溫度以上，至少在該第2與第3區域中而使該液晶元的配向程度降低；及定影程序：在未含有氧或是以相當於在大氣壓下之5體積%以下之濃度含有氧的環境中，使該配向程度降低之狀態下而使該未反應化合物予以聚合與/或交聯。
  10. 如申請專利範圍第9項之遲滯基板之製法，其中於該曝光程序中，將該基板之平均溫度保持於30℃以下。
  11. 如申請專利範圍第9項之遲滯基板之製法，其中以相當於在大氣壓下之0.1體積%以上之濃度含有氧的環境中，進行該曝光程序。
  12. 如申請專利範圍第9項之遲滯基板之製法，其中於大氣環境中進行該曝光程序。
  13. 如申請專利範圍第9項之遲滯基板之製法，其中將該曝光程序中之最大曝光量設為1000mJ/cm2 時，將在該第1區域所得到的雙折射率設為Δn，及將為了在該第1區域得到該雙折射率Δn之97%以上的雙折射率所必要之對該第1區域之最小曝光量設為E時，該曝光程序中之該第1至第3區域中任一曝光量皆為該曝光量E之75%以下。
  14. 如申請專利範圍第9項之遲滯基板之製法，其中於該成膜程序中，將該液晶材料層以具有均一厚度之連續膜的形式形成。
  15. 如申請專利範圍第9項之遲滯基板之製法，其中於該定影程序中，藉由光照射而誘導該未反應化合物之聚合與/或交聯。
  16. 如申請專利範圍第15項之遲滯基板之製法，其中於該定影程序中之該光照射係藉由將該液晶材料層全部曝光而進行。
  17. 如申請專利範圍第9項之遲滯基板之製法，其中該熱向性液晶化合物係藉由加熱至較該相轉移溫度為高的聚合與/或交聯溫度而聚合與/或交聯之材料，於該定影程序中該未反應化合物之聚合與/或交聯係藉由加熱至該熱向性液晶化合物將聚合與/或交聯的溫度以上之溫度而進行。
  18. 如申請專利範圍第17項之遲滯基板之製法，其中於該顯像程序中之該加熱係藉由使該基板之溫度從該曝光程序中之溫度連續上升直到該定影程序中之溫度而進行。
  19. 如申請專利範圍第17項之遲滯基板之製法，其中於該定影程序中之該加熱期間，將該基板各位置之溫度與該基板之平均溫度的偏差係維持於10℃以內。
  20. 如申請專利範圍第9項之遲滯基板之製法，其中更包含於形成該固體化液晶層之前，在該基板上形成彩色濾光片層，該固體化液晶層係直接地或是中間夾著其他層而形成於該彩色濾光片層上。
  21. 如申請專利範圍第9項之遲滯基板之製法，其中更包含於形成該固體化液晶層之後，形成彩色濾光片層，該固體化液晶層係直接地或是中間夾著其他層而形成於該彩色濾光片層上。
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