相位差板及其制造方法以及液晶显示装置的制作方法

专利名称：相位差板及其制造方法以及液晶显示装置的制作方法
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，在便携式设备及 电视显像机等固定设备中的应用急速增加。在使液晶显示装置显示多色图像时，使用滤色器。例如，在可显示多色图像的透射 型或反射型液晶显示装置中，一般使用含有红、绿及蓝色着色层的滤色器。此外，在可显示 多色图像的半透射型液晶显示装置中，一般使用含有透射显示用的红、绿及蓝色着色层和 反射显示用的红、绿及蓝色着色层的滤色器。许多液晶显示装置含有相位差层。例如，在电视显像机的液晶显示装置中，为了显 示出无论从哪个方向观察都容易看的图像，相位差层与直线偏振薄膜组合使用。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下实现高的可视性，使用含有 四分之一波长板或含有四分之一波长板与二分之一波长板的吸收型的圆偏振光板作为相 位差层。但是，尽管红、绿及蓝的像素的显示色的波长区不同，但通常相位差层的相位差在 面内是均勻的。因此，难以对显示色不同的全部像素采用最佳的设计。此外，液晶层及相位差层的各自的相位差具有波长分散性。因此，在将通过相位差 层可以充分补偿液晶单元的相位差的设计用于显示某种色的像素时，在显示其它色的像素 中，有不能通过相位差层来充分补偿液晶单元的相位差的可能性。此外，在将在绿的波长区的中心波长例如大约550nm处可得到四分之一波长 (入/4)的相位差的四分之一波长板与直线偏振光板组合使用作为圆偏振光板时，即使假设 该四分之一波长板的折射率各向异性即双折射率Δη对于可见光区内的所有波长都大致 相等，但在中心波长例如大约为450nm的蓝的波长区中得到大于λ/4的相位差。而且，在 中心波长例如大约为630nm的红的波长区中得到小于λ/4的相位差。因此，在对圆偏振光 板照射作为自然光的蓝色光及红色光时，透射光不成为圆偏振光而成为椭圆偏振光。实际 上，在许多光学材料中，双折射率在可见光区域的短波长侧即蓝的波长区中大，在长波长侧 即红的波长区中小，因此该问题屡屡更为严重。鉴于如此的问题，例如在日本特开2005-24919号公报及日本特开2006-85130号 公报中提出了将含有厚度不同的多个区域即含有相位差不同的多个区域的固体化液晶层 作为相位差层。具体地讲，在日本特开2005-24919号公报中记载了形成由厚度相互不同的红、绿 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。该固体化液晶层是 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敷液，对涂膜照射 紫外线而得到的。根据该方法，这些着色层因产生于滤色器层的表面上的凹凸结构，在薄的着色层的位置可得到更厚的固体化液晶层，在厚的着色层的位置可得到更薄的固体化液晶层。也 就是说，可得到在显示色不同的像素间厚度不同的固体化液晶层。换句话讲，可得到含有相 位差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。在该液晶显示装置中，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。也就是说，在滤色器层的表面设有凹凸结构。该固体化液晶层是通过在滤色 器层的设有凹凸结构的面上形成聚酰亚胺层，对聚酰亚胺层整面实施摩擦处理，然后在聚 酰亚胺层上涂布具有紫外线固化性的液晶单体，对涂膜照射紫外线而得到的。或者，该固体 化液晶层是通过在滤色器层的设有凹凸结构的面上涂布液晶单体，对整个涂膜进行光取向 处理而得到的。如此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。也 就是说，根据此方法，可得到含有相位差不同的多个区域的固体化液晶层。但是，在日本特开2005-24919号公报记载的技术中，需要严格控制着色层间的厚 度差。同样，在日本特开2006-85130号公报记载的技术中，需要严格控制着色层的反射部 处的厚度与透射部处的厚度之差。因此，在采用上述技术时，滤色器层的设计受到制约，或 滤色器层的制造难度上升。而且，在上述技术中，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，必须考虑涂敷液的流动性及涂膜 的收缩率等多种因素。此外，在日本特表2008-505369号公报中，提出了具有周期性不同的局部双折射 的双轴性薄膜。这里记载的是短间距胆留醇型薄膜，因螺旋的变形，在负的C型结构中产生 附加的面内各向异性(Δ nx_y)。具体地讲，如图面中所示，产生nx乒ny乒nz且nx及ny大于 nz的、具有双轴性的负的C型的对称性的折射率椭圆体。记载了上述薄膜例如是以下述方式制作用直线偏振光、优选用直线偏振UV光照 射材料，在材料的选择区域中诱发感光性化合物的光反应，螺旋结构在全体一致，但双折射 通过螺旋而在局部发生变化。

发明内容
本发明的目的是能够容易地制造含有面内相位差及厚度方向相位差两者均不同 的多个区域的相位差层。根据本发明的第1侧面，提供一种相位差板，其特征在于，具备基板、和支承在所 述基板上的固体化液晶层，所述固体化液晶层是由相同的材料构成的连续膜，且具有2轴 的光学各向异性；所述固体化液晶层包含多个区域，所述多个区域排列在所述基板上，面内 相位差及厚度方向相位差相互不同。根据本发明的第2侧面，提供一种液晶显示装置，其特征在于，具备相互对置的 第1及第2基板；夹在所述第1及第2基板之间的液晶层；作为由相同材料构成的连续膜而 形成的固体化液晶层，其被支承在所述第1基板的与所述第2基板对置的主面上，具有包含 第1 第3区域的2轴的光学各向异性，所述第1 第3区域排列在所述基板上，面内相位 差在所述第1区域中最小，同时在所述第3区域中最大，Nz系数在所述第1区域中最大，同 时在所述第3区域中最小；滤色器层，所述滤色器层在所述第1及第2基板之间被支承在所 述第1或第2基板上，分别与所述第1 第3区域对置，含有吸收光谱相互不同的第1 第3着色层。再有，Nz系数是由(Iix-Iiz)/(Iix-Iiy)计算出的值，nx为在固体化液晶层的各区域中 在面内成为最大的折射率， 为在相同的面内成为最小的折射率，112为法线方向的折射率。根据本发明的第3侧面，提供一种相位差板的制造方法，其特征在于，包括在基板 上形成固体化液晶层的步骤，所述固体化液晶层的形成具备以下工序在所述基板上形成 液晶材料层的工序，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、手性剂 和二色性的光聚合引发剂，所述热致液晶化合物的介晶(mesogen)形成为胆留醇型取向结 构；对所述液晶材料层的至少2个区域进行不同曝光量的直线偏振光照射及不同曝光量下 的非偏振平行光照射，使热致液晶化合物的至少一部分以不同比例及不同的各向异性的程 度聚合或交联，生成聚合或交联产物的工序；然后，将所述液晶材料层加热到与使所述热致 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，使所述至少2个区 域中的未反应的所述热致液晶化合物的介晶的取向状态发生变化的工序；在维持所述介晶 的取向状态的情况下使所述未反应化合物聚合及/或交联的工序。根据本发明的第4侧面，提供一种相位差板的制造方法，其特征在于，包括在基板 上形成固体化液晶层的步骤，所述固体化液晶层的形成具备以下工序在所述基板上形成 液晶材料层的工序，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、手性剂 和二色性的光聚合引发剂，所述热致液晶化合物的介晶形成为胆留醇型取向结构；通过对 所述液晶材料层的至少2个区域照射不同椭圆率的椭圆偏振光，使热致液晶化合物的至少 一部分以不同比例及不同的各向异性的程度聚合或交联，生成聚合或交联产物的工序；然 后，将所述液晶材料层加热至与使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，使所述至少2个区域中的未反应的所述热致液晶化合物的介晶的 取向状态发生变化的工序；在维持所述介晶的取向状态的情况下使所述未反应化合物聚合 及/或交联的工序。根据本发明的第5侧面，提供一种相位差板，其特征在于，具备基板、支承在所述 基板上且由相同的材料构成的连续膜即具有2轴的光学各向异性的固体化液晶层；所述固 体化液晶层包含多个区域，所述多个区域排列在所述基板上，面内双折射率及厚度方向的 双折射率不同。


图1是概略地表示本发明的一形态的相位差板的立体图。图2是图1所示的相位差板的沿着II-II线的剖视图。图3是概略地表示固体化液晶层的形成方法的一例子的剖视图。图4是概略地表示固体化液晶层的形成方法的一例子的剖视图。图5是概略地表示固体化液晶层的形成方法的另一例子的剖视图。图6是概略地表示固体化液晶层的形成方法的另一例子的剖视图。图7是概略地表示接续图4的工序的剖视图。图8是概略地表示一变形例的相位差板的剖视图。图9是概略地表示可采用图1及图2所示的相位差板制造的液晶显示装置的一例 子的剖视图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的形态进行详细地说明。再有，对于发挥相同或类似的功 能的构成要素，在所有附图中附加同一参照符号，省略重复的说明。图1是概略地表示本发明的一形态的相位差板的立体图。图2是图1所示的相位 差板的沿着II-II线的剖视图。图1及图2所示的相位差板10包含基材110、滤色器层120和固体化液晶层130。基材110具有光透射性。基材110例如是透明基板。滤色器层120形成于基材110上。滤色器层120含有吸收光谱相互不同的、在基 材Iio上相邻的多个着色层120a 120c。具体地讲，透过着色层120a的光与透过着色层 120b的光相比波长更短，透过着色层120b的光与透过着色层120c的光相比波长更短。滤色器层120也可以进一步含有吸收光谱与着色层120a 120c不同的1个以上 的着色层。这里，作为一例，规定着色层120a为蓝色着色层、第2着色层120b为绿色着色 层、第3着色层120c为红色着色层。着色层120a 120c各自具有向Y方向延伸的带形状。着色层120a 120c在与 Y方向交叉的X方向重复地排列，形成条纹排列。再有。X方向及Y方向是与基材110的与 滤色器层120对置的面平行的方向。此外，后述的Z方向是与X方向及Y方向垂直的方向。着色层120a 120c各自也可以具有其它形状。例如，着色层120a 120c各自 也可以是矩形状。在这种情况下，着色层120a 120c也可以形成正方排列或三角排列。着色层120a 120c各自例如由含有透明树脂和分散于其中的颜料的混合物形 成。着色层120a 120c各自是通过形成含有颜料和颜料载体的着色组合物的图案层、然 后使该图案层固化而得到的。关于着色组合物，在后面说明。固体化液晶层130是相位差层，形成于滤色器层120上。固体化液晶层130是连 续膜，被覆滤色器层120的一个主面的整体。固体化液晶层130与滤色器层120可以相互接触，也可以相互不接触。在后者的 情况下，也可以将取向膜夹在固体化液晶层130与滤色器层120之间。固体化液晶层130含有排列在与其主面平行的方向上的3个以上的区域。这些区 域中的至少2个具有双折射性，相位差相互不同。具体地讲，固体化液晶层130含有区域130a 130c。区域130a 130c在与Z方 向垂直的方向上相邻。区域130a 130c分别与着色层120a 120c对置。区域130a 130c分别具有 与着色层120a 120c大致相等的形状。区域130a 130c是通过使热致液晶化合物或组合物聚合及/或交联而形成的。 区域130a 130c的组成相互相同。典型地，区域130a 130c的厚度相互相等。也就是说，典型地，固体化液晶层130 具有均勻的厚度。区域130a、区域130b及130c的面内相位差及厚度方向的相位差相互不同。所谓 厚度方向的相位差Rth[nm]，在将面内最大的折射率设定为^、将面内最小的折射率设定为 ny、将法线方向的折射率设定为nz、将膜厚度设定为d(ym)时，按下式表示
Rth = [ (nx-ny)/2-nJ XdXlOOO这样的面内相位差及厚度方向的相位差的差异的产生的原因之一是起因于热致 液晶化合物的取向程度在每个区域不同地进行聚合或交联。例如，在热致液晶的取向程度 高的区域，面内相位差及厚度方向相位差增大。另一方面，在取向程度低的区域，面内相位 差及厚度方向相位差减小。面内相位差及厚度方向相位差是与组装有本发明的相位差板的 液晶显示装置的光学设计相对应的规定值，但典型地在所述每个区域中相差5nm以上。当 相位差的差异低于5nm时，不能充分得到通过使相位差不同而导致的显示特性的提高。再者，面内相位差及厚度方向的相位差的差异起因于热致液晶化合物的取向程度 因面内的方位而异，也就是说，起因于在取向程度具有各向异性的状态下被聚合或交联。在 这种情况下，某区域的Nz系数与其它区域不同。这里所说的“取向程度”指的是在面内方向时相邻的各区域中的介晶MS的取向状 态。介晶MS的取向状态在其整个区域可以恒定，也可以沿着Z方向变化。例如，也可以是 在某个区域中，上表面附近为取向更一致的状态，下表面附近为取向更紊乱的状态。在这种 情况下，所谓“取向程度”表示厚度方向的平均。具体地讲，在区域130a中，面内双折射率最大，而Nz系数最小。在区域130c中， 面内双折射率最小，而Nz系数最大。在区域130b中，面内双折射率和Nz系数都居中。能够将各区域中的至少1个区域设定为面内相位差实质上为零的光学1轴性的负 的C板(C-plate)。在这种情况下，能够使Nz系数为100以上。或者，能够将各区域中的至 少1个区域设定为ny与nz相等的光学1轴性的正的A板(A-plate)，此时的Nz系数为1。 另外，在固体化液晶层130上也可以有光学各向同性的区域。在各区域中的至少1个区域中，面内中折射率成为最高的轴的方向也可以与其它 区域不同。例如，能够将在区域130a面内中折射率成为最高的轴规定为X方向，在区域130b 中将面内的折射率最高的轴规定为Y方向。这样，区域130a 130c的取向程度及/或状态相互不同。即，本发明的相位差 板10中的每个区域的相位差的差异主要因双折射率的差异而产生，因此不需要为了使区 域130a 130c的相位差相互不同而改变各区域的厚度。也可以根据情况使区域130a 130c的厚度相互不同，但通过使区域130a 130c的厚度相互相等，能够容易地形成固体化 液晶层130。如上所述，也可以使区域130a 130c的厚度相互相等，因此也能够作为连续膜形 成该固体化液晶层130。由此，可用更简便的工序形成固体化液晶层130。再者，作为连续膜的固体化液晶层130与分离地形成的固体化液晶层130相比较， 不易产生从滤色器层120向相位差板10外部的物质移动。所以，在将含有作为连续膜的固 体化液晶层130的相位差板10用于例如液晶显示装置时，能够抑制杂质从滤色器层120向 液晶层中的混入。如上所述，为了使介晶MS的取向程度或状态发生变化，从而使固体化液晶层130 的面内相位差及厚度方向相位差因区域而不同，能够采用以下的方法。作为一例，可列举 出采用具有棒状的介晶的液晶，形成为介晶的长度方向在与Z方向垂直的一个方向上的 取向更紊乱的胆留醇型取向(各向异性紊乱胆留醇型取向)的方法。在这种情况下，区域 130a 130c各自对应于介晶的取向程度及其各向异性(取向紊乱的各向异性)而成为实现面内相位差及厚度方向相位差的正的A板与负的C板的复合体。接着，对该相位差板10的材料及其制造方法的一例子进行说明。基材110典型地是玻璃板或树脂板等光透射性基板。作为玻璃板的材料，例如能 够使用钠钙玻璃、低碱性硼硅酸盐玻璃或无碱性铝硼硅酸盐玻璃。作为树脂板的材料，例如 能够使用聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。基材110可以具有单层结构，也可以具有多层结构。例如，在相位差板10是液晶 显示装置的一个部件时，作为基材110，也可以使用形成有由铟锡氧化物及锡氧化物等透明 导电体构成的透明电极的光透射性基板。或者，作为基材110，也可以使用形成有像素电路 等电路的光透射性基板。基材110也可以是塑料薄膜等光透射性薄膜或塑料薄片等光透射性薄片。基材110也可以没有光透射性。例如，在相位差板10中采用取代透射光而利用反 射光的构成时，基材110也可以是遮光性的。关于滤色器层120的形成，也可以采用任何方法。根据一例子，着色层120a 120c 各自可通过形成含有颜料载体和分散在其中的颜料的着色组合物的膜、并使该膜固化来得 到。作为着色组合物的颜料，能够使用有机颜料及/或无机颜料。着色组合物可以含 有1种有机颜料或无机颜料，也可以含有多种有机颜料及/或无机颜料。作为颜料，优选发色性高且耐热性特别是耐热分解性高的，通常采用有机颜料。以 下，用颜色索引编号来表示着色组合物中可使用的有机颜料的具体例子。作为红色着色组合物的有机颜料，例如可使用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、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，例如能够使用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。作为绿色着色组合物的有机颜料，例如能够使用C. I. Pigment Green 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，例如能够使用与红色着色组合物中例示的同样的黄色颜料。作为蓝色着色组合物的有机颜料，例如能够使用C. I. Pigment Blue 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，例如能够使用C. I. Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42 或 50。作为无机颜料，例如能够使用铬黄、锌黄、氧化铁红(红色氧化铁(III))、镉红、群 青、普鲁士蓝、氧化铬绿及钴绿等金属氧化物粉、金属硫化物粉或金属粉。作为无机颜料，例 如为了使色彩度与亮度平衡且达到良好的涂布性、感度及显影性等，可与有机颜料组合使 用。
着色组合物也可以进一步含有颜料以外的着色成分。例如，只要能够达到良好的 耐热性，着色组合物也可以含有染料。在这种情况下，可进行采用染料的调色。透明树脂是在可见光区域即400 700nm的全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，例如能够使用热塑性 树脂、热固性树脂及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，例如是热塑性树脂、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 明树脂的前体例如含有通过照射放射线而固化的单体及/或低聚物。在着色组合物中，作为透明树脂，相对于100质量份的颜料，例如按30 700质量 份的量、优选按60 450质量份的量使用。在使用透明树脂与其前体的混合物作为颜料载 体的情况下，在着色组合物中，作为透明树脂，相对于100质量份的颜料，例如按20 400 质量份的量、优选按50 250质量份的量使用。在这种情况下，作为透明树脂的前体，在着 色组合物中，相对于100质量份的颜料，例如按10 300质量份的量、优选按10 200质 量份的量使用。作为热塑性树脂，例如可以使用丁醛树脂、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、聚氨酯系树脂、聚酯树 脂、丙烯酸系树脂、醇酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、橡胶系树脂、环化橡胶系树脂、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，例如可以使用环氧树脂、苯并胍胺树脂、松香改性马来酸树脂、 松香改性富马酸树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂或酚醛树脂。作为感光性树脂，例如可以使用通过使具有羟基、羧基及氨基等反应性取代基的 线状高分子与具有异氰酸酯基、醛基及环氧基等反应性取代基的丙烯酸化合物、甲基丙烯 酸化合物或肉桂酸反应而将丙烯酰基、甲基丙烯酰基及苯乙烯基等光交联性基团导入了线 状高分子中而成的树脂。此外，还可以使用将苯乙烯-马来酸酐共聚物及α-烯烃-马来 酸酐共聚物等含有酸酐的线状高分子通过丙烯酸羟烷基酯及甲基丙烯酸羟烷基酯等具有 羟基的丙烯酸化合物或甲基丙烯酸化合物进行半酯化而成的树脂。作为透明树脂的前体即单体及/或低聚物，例如可以使用丙烯酸2-羟乙酯、甲基 丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环 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、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、双季戊四醇六丙 烯酸酯、双季戊四醇六甲基丙烯酸酯、三环癸醇丙烯酸酯、三环癸醇甲基丙烯酸酯、三聚氰 胺丙烯酸酯、三聚氰胺甲基丙烯酸酯、丙烯酸环氧酯及甲基丙烯酸环氧酯等丙烯酸酯及甲 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。在通过对着色组合物照射紫外线等光进行固化时，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，例如可以使用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-(甲基硫基)苯基]-2-吗啉丙烷-1-酮及2-苄基-2- 二甲胺基-1- (4-吗 啉基苯基)-丁烷-1-酮等苯乙酮系光聚合引发剂；苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、
12苯偶姻异丙基醚及苯偶酰二甲基缩酮等苯偶姻系光聚合引发剂；二苯甲酮、苯甲酰安息香 酸、苯甲酰安息香酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮及4-苯甲 酰-4’-甲基二苯基硫化物等二苯甲酮系光聚合引发剂；噻吨酮、2-氯代噻吨酮、2-甲基噻 吨酮、异丙基噻吨酮及2，4- 二异丙基噻吨酮等噻吨酮系光聚合引发剂；2，4，6-三氯-S-三 嗪、2-苯基-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对甲氧基苯基)-4，6_双(三氯甲基)-s-三 嗪、2-(对甲苯基)-4，6_双(三氯甲基)-s-三嗪、2-胡椒基-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、 2，4-双(三氯甲基)-6-苯乙烯基-S-三嗪、2-(萘-1-基)-4，6-双(三氯甲基)_s_三嗪、 2- (4-甲氧基-萘-1-基)-4，6-双(三氯甲基)-S-三嗪、2，4-三氯甲基-(胡椒基)_6_三 嗪及2，4_三氯甲基(4’ -甲氧基苯乙烯基)-6_三嗪等三嗪系光聚合引发剂；硼酸酯系光 聚合引发剂；咔唑系光聚合引发剂；咪唑系光聚合引发剂；或含有它们中的2种以上的混合 物。 作为光聚合引发剂，在着色组合物中，相对于100质量份的颜料，例如按5 200 质量份的量、优选按10 150质量份的量使用。
也可以与光聚合弓I发剂一同使用增感剂。作为增感剂能够使用α -酰氧基酯、酰基氧化膦、乙醛酸甲基苯基酯、苯偶酰、9， 10-菲醌、莰醌、乙基蒽醌、4，4’ - 二乙基间二苯基酞酮、3，3’，4，4’ -四(叔丁基过氧基羰 基)二苯甲酮及4，4’ - 二乙基胺基二苯甲酮等化合物。作为增感剂，相对于100质量份的光聚合引发剂，例如能够按0. 1 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，例如能使用己二 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-S-三嗪、2-(Ν， N- 二丁基胺基)-4，6_ 二巯基-S-三嗪、或含有它们中的2种以上的混合物。作为多官能硫醇，在着色组合物中，相对于100质量份的颜料，例如按0. 2 150 质量份的量、优选按0. 2 100质量份的量使用。着色组合物也可以进一步含有溶剂。如果使用溶剂，则能够提高颜料的分散性，因 此，容易在基材110上以干燥膜厚度达到例如0. 2 5 μ m的方式涂布着色组合物。作为溶剂，例如能够使用环己酮、乙酸乙基溶纤剂、乙酸丁基溶纤剂、醋酸1-甲 氧基-2-丙酯、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 基酮、丙二醇单甲基醚、甲苯、甲乙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁酮、石油系 溶剂、或含有它们中的2种以上的混合物。作为溶剂，在着色组合物中，相对于100质量份的颜料，例如按800 4000质量份 的量、优选按1000 2500质量份的量使用。作为着色组合物，例如可通过采用三辊碾磨机、二辊碾磨机、砂磨机、捏合机及超 微磨碎机等分散装置将1种以上的颜料与根据需要的上述光聚合引发剂一同微细地分散 在颜料载体及有机溶剂中来制造。含有2种以上的颜料的着色组合物也可以通过调制含有不同颜料的分散体、然后混合这些分散体来制造。在将颜料分散在颜料载体及有机溶剂中时，能够使用树脂型颜料分散剂、表面活 性剂及颜料衍生物等分散助剂。分散助剂可提高颜料的分散性，抑制分散后的颜料的再凝 集。所以，在采用利用分散助剂将颜料分散在颜料载体及有机溶剂中而得到的着色组合物 的情况下，可得到透明性优良的滤色器。作为分散助剂，在着色组合物中，相对于100质量份的颜料，例如按0. 1 40质量 份的量、优选按0. 1 30质量份的量使用。树脂型颜料分散剂包含具有吸附在颜料上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在颜料上，使颜料在颜料载体上的分散性稳定化。作为树脂型颜料分散剂，例如能够使用聚氨酯、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及含有羟基的聚羧酸酯、它们的改性物、通过聚(低级烯化亚胺)与具 有游离羧酸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、 甲基丙烯酸酯_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、聚乙烯醇及聚乙烯基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、环氧乙烷/环氧丙烷加成化合物、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，例如能够使用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及聚氧乙烯烷基醚磷酸酯等阴离子性表面活性剂；聚氧乙烯 油烯基醚、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及聚乙烯醇单月桂酸酯等非离子性表面活性剂；烷基4级铵盐及它们 的环氧乙烷加成物等阳离子性表面活性剂；烷基二甲基氨基醋酸甜菜碱等烷基甜菜碱及烷 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。色素衍生物是将取代基导入了有机色素中而形成的化合物。作为色素衍生物，优 选色相与使用的颜料接近，但如果添加量少，则色相也可以不同。用语“有机色素”，除了一 般被称为色素的化合物以外，还包括一般不被称为色素的萘系及蒽醌系化合物等淡黄色的 芳香族多环化合物。作为色素衍生物，例如可使用在日本特开昭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号公报中记载的色素衍生物。特别是，具有碱基的色素衍生物对提高颜料的 分散性的效果大。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。也可以在着色组合物中添加贮存稳定剂，以提高其粘度的时效稳定性。作为贮存 稳定剂，例如能够使用苄基三甲基氯化物；二乙基羟基胺等4级氯化铵；乳酸及草酸等有 机酸；该有机酸的甲基醚；叔丁基邻苯二酚；四乙基膦及四苯基膦等有机膦；亚磷酸盐；或 含有它们中的2种以上的混合物。作为贮存稳定剂，在着色组合物中，相对于100质量份的颜料，例如可按0. 1 10
质量份的量含有。
在着色组合物中，也可以添加硅烷偶联剂等粘附改善剂，以提高与基板的粘合性。作为硅烷偶联剂，例如能够使用乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基乙氧 基硅烷及乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基硅烷类；Y -甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷等丙 烯基硅烷类及甲基丙烯基硅烷类；β _(3，4_环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环 氧环己基)甲基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧 环己基)甲基三乙氧基硅烷、Y-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷及Y-环氧丙氧基丙基三 乙氧基硅烷等环氧硅烷类；Ν-β (氨基乙基)Y-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β (氨基乙基) Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β (氨基乙基)Y-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、Y-氨基丙 基三乙氧基硅烷、Y -氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-Y -氨基丙基三甲氧基硅烷及N-苯 基_ Y _氨基丙基三乙氧基硅烷等氨基硅烷类；Y “巯基丙基三甲氧基硅烷及Y “巯基丙基 三乙氧基硅烷等硫代硅烷类；或含有它们中的2种以上的混合物。作为硅烷偶联剂，在着色组合物中，相对于100质量份的颜料，例如可按0.01 100质量份的量含有。作为着色组合物，例如能够以照相凹版胶印用印刷墨、无水胶印印刷墨、丝网印刷 用墨、喷墨印刷用墨、或溶剂显影型或碱显影型着色抗蚀剂的形态进行调制。着色抗蚀剂是 使色素分散在含有热塑性树脂、热固性树脂或感光性树脂、单体、光聚合引发剂和有机溶剂 的组合物中而成的。作为颜料，相对于100质量份的着色组合物的总固体成分，例如可按5 70质量 份的量、优选按20 50质量份的量使用。着色组合物的剩余的固体成分的大部分是含有 颜料载体的树脂粘合剂。在将着色组合物用于成膜之前，也可以通过离心分离、烧结式过滤器及膜式过滤 器等精制装置，从着色组合物中除去例如5 μ m以上的粒子，优选除去1 μ m以上的粒子，更 优选除去0.5μπι以上的粒子。着色层120a 120c各自例如能够通过印刷法形成。如果采用印刷法，则通过进 行着色组合物的印刷和干燥，能够分别形成着色层120a 120c。所以，印刷法成本低，批量 生产性优良。而且，通过近年来的印刷技术的发展，能够进行具有高尺寸精度及平滑度的微 细图案的印刷。在利用印刷法时，以着色组合物在印刷版或胶布(blanket)上不产生干燥及固化 的方式设计着色组合物的组成。此外，在印刷法中，重要的是使印刷机内的着色组合物的流 动性最佳化。所以，也可以通过在着色组合物中添加分散剂或耐湿颜料来调整其粘度。着色层120a 120c各自也可以利用光刻蚀法来形成。根据光刻蚀法，与印刷法 相比，能够以高精度形成滤色器层120。在这种情况下，首先，将作为溶剂显影型或碱显影型着色抗蚀剂而调制的着色组 合物涂布在基材110上。在该涂布中，利用喷涂、旋涂、缝涂及辊涂等涂布方法。该涂膜以 干燥后膜厚达到例如0. 2 10 μ m的方式形成。接着，使该涂膜干燥。在涂布膜的干燥中，例如，可利用减压干燥机、对流烘箱、IR 烘箱或热板。涂膜的干燥能够省略。接着，介由光掩模对涂膜照射紫外线。也就是说，对涂膜进行图案曝光。然后，使涂膜浸渍在溶剂或碱显影液中或对涂膜喷雾显影液。由此，可从涂膜上除去可溶部，得到作为抗蚀剂图案的着色层120a。进而，按与上述同样的步骤依次形成着色层120b及120c。按以上所述得到滤色器 层120。再有，在该方法中，为了促进着色抗蚀剂的聚合，也可以实施热处理。在该光刻蚀工序中，作为碱显影液，例如能够使用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及三乙醇胺等有机碱的显影液。也可以在显影液中添加消泡剂及表面活性剂等添加剂。在显影中，例如能够利用 喷淋显影法、喷射显影法、浸渍显影法或水坑(puddle)显影法。为了提高曝光灵敏度，也可以追加以下的处理。也就是说，在使着色抗蚀剂的第1 涂膜干燥后，在该第1涂膜上涂布水溶性或碱性水溶性树脂，例如聚乙烯醇或水溶性丙烯 酸树脂。然后，在使该第2涂膜干燥后，进行上述的图案曝光。第2涂膜可防止因氧而阻碍 第1涂膜的聚合。所以，能够达到更高的曝光灵敏度。滤色器层120也可以用其它方法形成。例如，也可以用喷墨法、电沉积法或转印法 形成。在用喷墨法形成滤色器层120时，例如预先在基材110上形成遮光性隔离壁，从喷嘴 朝被该遮光性隔离壁区划的区域排出墨，由此得到各着色层。在利用电沉积法形成滤色器 层120时，预先在基材110上形成透明导电膜，通过由着色组合物形成的胶态粒子的电泳使 着色组合物沉积在透明导电膜上，由此得到各着色层。在利用转印法时，预先在剥离性的转 印基片的表面上形成滤色器层120，将该形成滤色器层120从基片转印在基材110上。接着，对固体化液晶层130的形成方法进行说明。图3及图4是概略地表示固体化液晶层的形成方法的一例子的剖视图。固体化液晶层130例如可通过在滤色器层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’，并对该液晶材料层130’进行图案曝光和热处理来得到。液晶材料层130’例如可通过在滤色器层120上涂布含有热致液晶化合物、手性剂 及光聚合引发剂的涂敷液，根据需要使涂膜干燥来得到。在液晶材料层130’中，热致液晶 化合物的介晶形成胆留醇型取向结构。该涂敷液中除了上述成分，例如还能够在不使含有该液晶化合物的组合物失去液 晶性的范围内加入溶剂、热聚合引发剂、增感剂、链转移剂、多官能单体及/或低聚物、树 脂、表面活性剂、贮存稳定剂及粘附改善剂等成分。作为热致液晶化合物，例如能够使用烷基氰基联苯、烷氧基联苯、烷基联三苯、苯 基环己烷、联苯基环己烷、苯基联环己烷、嘧啶、环己烷羧酸酯、卤化氰基苯酚酯、烷基安息 香酸酯、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、烷基联环己烷、环己基苯基乙烯、烷基环己基环己烯、烷基苯甲醛吖嗪、链烯基苯甲醛吖 嗪、苯基萘、苯基四氢化萘、苯基十氢化萘、它们的衍生物、或这些化合物的丙烯酸酯。手性剂是具有光学活性部位的低分子化合物，主要可列举出分子量为1500以下 的化合物。采用手性剂的目的是，使得对显示向列规则性的聚合性液晶材料所实现的正的 一轴向列规则性诱发螺旋结构。只要能达到此目的，手性剂的种类没有特别的限定。可以将 与显示向列规则性的聚合性液晶材料之间在溶液状态或熔融状态下相容的、不损害该聚合 性液晶材料的液晶性且能够对其诱发所希望的螺旋结构的任意的化合物作为手性剂使用。由于是为了对液晶诱发螺旋结构而采用的，因此手性剂需要至少在分子中具有任 一种手性。所以，作为这里所用的手性剂，例如优选具有1个或2个以上的不对称碳的化合物、如手性的胺或手性的亚砜等在杂原子上具有不对称点的化合物、或具有累接双键烃或 及联萘等具有轴不对称的光学活性部位的化合物。具体地讲，可列举出市售的手性向相液 晶(例如Paliocolor LC756 (BASF公司制造)、手性掺杂液晶S-811 (Merck公司制造)等)。再有，本发明的固体化液晶层130要求在可见光区域透明度高，所以手性剂是按 液晶材料层130’的螺旋间距短、选择反射的波长为400nm左右以下的量添加的。手性剂的 具体的添加量还因采用的热致液晶化合物的种类或手性剂的扭转诱发力等而异，例如相对 于热致液晶化合物能够规定为3 50重量％。作为光聚合引发剂，采用二色性的光聚合引发剂，例如可列举出用下述化学式表 示的联苯环己烷衍生物。[化学式1]
(1)作为增感剂、链转移剂、多官能单体及/或低聚物、树脂、表面活性剂、贮存稳定剂 及粘附改善剂，例如能够使用与关于着色组合物而例示的相同的物质。此外，作为其溶剂， 例如能够使用与关于着色组合物而例示的相同的物质。采用含有上述的热致液晶化合物、手性剂、光聚合引发剂及根据需要的其它添加 剂的涂敷液形成固体化液晶层130。作为手性剂，其用量根据其螺旋结构的诱发力而有所 不同，但只要相对于热致液晶化合物按2重量份 30重量份左右的量含有，就能够得到其 效果。此外，作为二色性的光聚合引发剂，优选相对于热致液晶化合物及手性剂的合计量按 0. 1重量份 20重量份的量含有。在二色性的光聚合引发剂的量低于0. 1重量份时，不能 得到充分的感光性，不能在曝光工序中得到必要程度的聚合或交联产物。另一方面，如果光 聚合引发剂的量超过20重量份而大量含有，则感光性过高，在曝光工序中不能残留未反应 化合物。在涂敷液的涂布中，例如能够利用旋涂法；缝涂法；凸版印刷；丝网印刷、平版印 刷、反转印刷及照相凹版印刷等印刷法；这些印刷法与胶版印刷方式组合的方法；喷墨法； 或棒涂法。将液晶材料层130’例如形成为厚度均勻的连续膜。根据上述的方法，只要涂布面 十分平坦，就能够作为具有均勻厚度的连续膜而形成液晶材料层130’。也可以在涂布涂敷液之前，对滤色器层120的表面实施摩擦等取向处理。或者，也 可以在涂布涂敷液之前，在滤色器层120上形成规定液晶化合物取向的取向膜。该取向膜 例如可通过在滤色器层120上形成聚酰亚胺等透明树脂层，对该透明树脂层实施摩擦等取 向处理来得到。该取向膜也可以利用光取向技术来形成。在液晶材料层130’中，二色性的光聚合引发剂也与热致液晶化合物的介晶一同取 向为胆留醇型结构。所以，通过对液晶材料层130’进行非偏振照射及偏振照射，能够按所 希望的比例及所希望的各向异性的程度使其聚合或交联。可以说热致液晶化合物的聚合或 交联是不均勻的。
对含有热致液晶化合物、手性剂及二色性的光聚合引发剂的液晶材料层130’进行 第1曝光工序。也就是说，如图3所示，对液晶材料层130’的多个区域进行图案曝光。通过 组合直线偏振光和非偏振平行光而构成图案曝光用光Li，各自的曝光量在每个区域不同。 先照射直线偏振光及非偏振平行光中的哪一种都可以。此外，照射在一部分区域上的光Ll 能够规定为仅任何一方的光，也可以存在不进行任一方照射的区域。例如，对液晶材料层130’中的与区域130a对应的区域130a’，作为光Ll以足够的 曝光量只照射非偏振平行光。对液晶材料层130’中的与区域130b对应的区域130b’，作为 光Ll以足够的曝光量照射直线偏振光。对液晶材料层130’中的与区域130c对应的区域 130c’，不进行任何照射。在液晶材料层130’中，根据照射的光Ll的种类及曝光量，使介晶所形成的胆甾醇 型取向状态固定化，从而产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，其介晶基损失了流动性，即使在其后的工序中，也难产生取向变化。例如，在作为光Ll只照射了足够曝光量的非偏振平行光的区域130a’中，介晶的 胆甾醇型取向状态以大致维持的原状而被固定化。介晶基处于胆留醇型取向状态的热致液 晶化合物的聚合或交联产物的含有率最高，未聚合或未交联的热致液晶化合物的含有率最 低。在作为光Ll只照射了足够曝光量的直线偏振光的区域130b’中，对于与偏振轴对 应的面内的特定的方位，其取向状态以大致维持的原状被固定化，另一方面，其它方位为取 向状态虽没有变化但也没有被固定化的具有流动性的状态。与区域130a’相比，由于取向 状态被固定的热致液晶化合物的聚合和/或交联产物的介晶基朝向特定方位而不均勻地 存在，因此，作为整体，未聚合或未交联的热致液晶化合物的含有率变得更高。第1曝光工序中使用的光为紫外线、可见光线及红外线等电磁波。也可以取代电 磁波而使用电子射线。也可以只使用其中的1种光作为光Li，也可以使用它们中的2种以 上作为光Li。只要能够如上所述那样不均勻地进行聚合或交联，第1曝光工序用哪种方法进行 都可以。例如，该曝光工序也可以包含采用了某光掩模的曝光与采用了遮光层图案与该光 掩模不同的光掩模的曝光。例如，采用某光掩模，只对区域130a’照射最大曝光量的非偏振 平行光作为光Li，采用另外的光掩模，只对区域130b’照射最大曝光量的直线偏振光作为 光Li。或者，该曝光工序也可以包含采用了某光掩模的区域130a’的曝光与采用了与其 相同的光掩模的区域130b’的曝光。在这种情况下，例如，采用某光掩模对区域130a’照射 最大曝光量的非偏振平行光作为光Li，采用该光掩模，对区域130b照射最大曝光量的直线 偏振光作为光Li。或者，也可以取代光掩模的使用而使电子束等放射线或光束在液晶材料层130’上 扫描。或者，也可以组合上述技术。在利用任一方法进行第1曝光工序时，在如此进行的 第1曝光工序中，液晶材料层130’中的热致液晶化合物的取向状态没有产生显著的变化。 在第1曝光工序中，作为液晶材料层130’中的热致液晶化合物的聚合的程度或聚合的各向异性的程度、也可以说作为“潜像”而形成。在结束了第1曝光工序后进行第1热工序。也就是说，将液晶材料层130’加热到 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。通过该第1 热工序，在所述第1曝光工序中形成的“潜像”作为介晶的取向状态的变化而显现。具体地讲，如以下所示。未反应化合物即热致液晶化合物的介晶部位没有被固定。 因此，如果将液晶材料层130’加热至相转变温度以上，则未反应化合物的介晶的取向降低。 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。所以，如图4所示，在作为光Ll只被照射了足够曝光量的非偏振平行光的区域 130a’，介晶MS的取向状态几乎没有因该热处理而变化。成为保持胆留醇型取向且被固定 化的原状态，得到负的C板。作为光Ll照射了足够曝光量的直线偏振光的区域130b’中的介晶MS的取向为在 与偏振轴对应的面内的特定方位被固定的状态，而其它方位是紊乱的状态。其结果是，显示 正的A板和负的C板复合而成的双轴性，成为具有面内相位差和厚度方向相位差双方的方 式。在哪种照射均不进行而被加热的区域130c’中，因热处理使得介晶MS的取向结构消失。 如图所示，在区域130c’中，介晶MS的胆甾醇型取向几乎完全被打乱，为各向同性相。通过在改变直线偏振光的曝光量、非偏振平行光的曝光量、或直线偏振光与非偏 振平行光的曝光量比率等而进行了第1曝光工序后，进行第1热工序，由此，可任意地对液 晶材料层130’的多个区域各自中的介晶MS的取向状态进行控制。参照图5及图6对其一 例进行说明。图5中示出具有区域130a’ 区域130f’的液晶材料层130’。如上所述，对区域 130a， 130c，照射不同的光Li，对区域130d， 区域130f，也照射不同的光Li。对区域130c’不照射光Li，对区域130a’作为光Ll照射足够曝光量的非偏振平行 光。对区域130d’作为光Ll照射的光是曝光量比该区域130a’低的非偏振平行光。对区域130b’作为光Ll照射足够曝光量的直线偏振光，对区域130e’作为光Ll 照射曝光量比区域130b’低的直线偏振光。再有，对区域130f ’作为光Ll照射曝光量比区 域130a’低的非偏振平行光、和曝光量比区域130b’低的直线偏振光。再有，所谓非偏振平行光中的足够曝光量，指的是实质上热致液晶化合物的大多 数被聚合或交联的曝光量，即使超过该曝光量地照射光，在接下来的第1热处理工序中的 取向状态方面也看不出差异。所谓直线偏振光中的足够曝光量，指的是热致液晶化合物的 聚合或交联的各向异性达到最高的曝光量，原理上当在直线偏振光的消光比无限大时，即 使超过该曝光量地照射光，在接下来的第1热处理工序中的取向状态方面也看不出差异。一般，直线偏振光的消光比是有限的，如果超过足够曝光量而继续照射光，则面内 相位差逐渐降低。在该曝光量范围，不能控制厚度方向相位差。在本发明中，需要使面内相 位差及厚度方向相位差的双方不同，因此不使用如此的曝光量范围。足够曝光量的具体的值根据热致液晶化合物的种类、(二色性)光聚合引发剂的 种类和量、其它添加剂的有无及种类和量、照射的光的种类和强度等有较大不同，因此不能 一概而论。典型地，足够曝光量为200mJ/cm2 1000mJ/cm2的范围。例如在采用20mW/cm2 的光束的情况下，通过大致10秒 50秒的照射可进行足够的曝光。
如果不满足所述的足够曝光量，尽管曝光量不足，但是由光进行的取向的固定化 程度也不一定与曝光量成比例。屡次用小的曝光量进行一定程度的固定化，例如即使曝 光量为足够曝光量的一半，也可进行一半以上的固定化。有时为了得到相对于规定为足够 曝光量的区域为有意义的差，优选比此值小得多的值。具体地讲，不足够的曝光量为2mJ/ cm2 180mJ/cm2左右，例如在采用20mW/cm2的光束时，如果照射时间为大致0. 1秒 9秒， 则为不足够的曝光。在照射了各自的光Ll从而结束了第1曝光工序后，进行了上述的第1热工序，图 6中示出其结果。在作为光Ll被照射了不足够的非偏振平行光的区域130d’中，由于其曝光量低， 残留的未固化成分的取向紊乱，为低取向状态。虽然通过照射非偏振平行光而得到负的C 板，但厚度方向相位差比区域130a小。在作为光Ll照射了不足够的直线偏振光的区域130e’中，与区域130b’同样地显 示出正的A板与负的C板复合而成的双轴性。与区域130b’相比较，在区域130e’中，面内 相位差及厚度方向相位差都减小，但Nz系数大致同等。作为光Ll被照射了不足够的曝光量的直线偏振光和不足够的曝光量的非偏振平 行光的区域130f’中的取向的性质是根据直线偏振光曝光量与非偏振平行光曝光量的比 率、及总曝光量而变化。具体地讲，显现在区域130a’中得到的取向的性质与在区域130b’ 中得到的取向的性质，显示正的A板与负的C板复合而成的双轴性。但是，Nz系数比区域 130b，增大。如此的曝光工序能够用上述的方法进行。当在第1曝光工序中使用半色调掩模 的情况下，还可根据要求对照射在各个区域的直线偏振光及非偏振平行光的曝光量进行控 制。在半色调掩模的与规定区域对应的部分上设有遮光层，在与区域对应的部分设有半透 射层。也可以取代半色调掩模而使用灰色调掩模或限制波长的掩模。灰色调掩模除了省略 半透射层、在遮光层上具有宽度为曝光机的解析度以下的多个缝以外，具有与半色调掩模 同样的结构。限制波长的掩模包含光的透射波长区域不同的多个部分。再有，如有关区域130f’的说明那样，通过适宜选择直线偏振光曝光量与非偏振平 行光曝光量的比率及总曝光量，可得到所希望的双轴性。也就是说，能够任意设定Nz系数。 不仅是直线偏振光与非偏振平行光的组合，在照射椭圆率不同的椭圆偏振光时，也可得到 同样的效果。例如，在照射椭圆率为2的椭圆偏振光时，大致相当于直线偏振光曝光量与非 偏振平行光曝光量相等的情况，在照射椭圆率大于2的椭圆偏振光时，与直线偏振光曝光 量大于非偏振平行光曝光量的情况相当。这里，在照射直线偏振光或椭圆偏振光的工序中，还能相对于至少1个区域以偏 振光的轴的方位角与其它区域不同的方式照射。这样一来，在接下来的第1热处理工序中， 在该区域中的面内方向上折射率最高的轴对应于先前的直线偏振光/椭圆偏振光的轴的 方位角而在与其它区域不同的方向实现。在如图4所示那样达成在每个区域不同的取向的状态后，关于未反应化合物的介 晶，以维持取向状态的原状使未反应化合物聚合及/或交联。例如，进行图7所示的第2曝光工序。也就是说，在比热致液晶化合物从各向同 性相向液晶相变化的相转变温度高的温度下，维持液晶材料层130’的原状，对液晶材料层130’的整体照射光L2。对液晶材料层130’，以足够使得几乎全部未反应化合物产生聚合及/或交联反应 的曝光量照射光L2。由此，未反应化合物产生聚合或交联，使取向状态发生变化了的介晶固 定化。按上述方式，可得到固体化液晶层130。再有，某液晶化合物的从各向同性相向液晶相变化的第1相转变温度与从液晶相 向各向同性相变化的第2相转变温度相比更低。因而，在特定的情况下，第2曝光工序中的 液晶材料层130’的温度与第1热处理工序的加热温度相比也可以更低。但是，通常，从简便 性的观点考虑，将第2曝光工序中的液晶材料层130’的温度设定为第1相转变温度以上。作为照射的光L2，也可以采用偏振光，但通常以简便性的观点考虑，采用非偏振的 光。在第2曝光工序中，遍及整个液晶材料层130’的曝光量也可以相等。在这种情况 下，不需要使用设有微细图案的光掩模。所以，能够简化工序。未反应化合物的聚合及/或交联也可以用其它方法进行。例如，在未反应化合物即热致液晶化合物是通过加热到比第1相转变温度高的聚 合及/或交联温度从而发生聚合及/或交联的材料时，也可以取代第2曝光工序，进行第2 热处理工序。具体地讲，取代第2曝光工序而将液晶材料层130’加热至聚合及/或交联温 度以上，从而使未反应化合物发生聚合及/或交联。由此，可得到固体化液晶层130。再有， 将第1热处理中的加热温度规定为例如第1相转变温度以上且低于聚合及/或交联温度。或者，也可以在第1热处理工序后依次进行第2热处理工序和第2曝光工序。或 者，也可以在第1热处理工序后依次进行第2曝光工序和第2热处理工序。另外，也能够在 第1热处理工序后依次进行第2热处理工序、第2曝光工序和第2热处理工序。如果这样 组合第2曝光工序和第2热处理工序，则能够更确实进行未反应化合物的聚合及/或交联。 因此，能够得到更强的固体化液晶层130。在是通过加热到某温度使未反应化合物聚合及/或交联的材料时，第1热处理中 的加热温度也可以在该材料聚合及/或交联的温度以上。如参照图3及图4进行说明那样，本发明的相位差板能够在没有湿式工序的情况 下进行制造。湿式工序中，特别是难以严格管理显影的条件，这些条件对最终制品的光学特 性的影响非常大。因此，如果采用包括湿式工序的方法，则容易偏离光学特性的目标值。然而，在本发明的方法中，在第1曝光工序中及其后均不进行湿式工序。因此，能 够防止因湿式工序而引起的折射率各向异性偏离目标值。再有，折射率各向异性与第1曝光工序中的曝光量并不一定有比例关系，但在材 料及曝光量为一定的条件下，折射率各向异性的再现性高。因此，容易找出达成某折射率各 向异性所必要的条件例如曝光量，而且也容易进行稳定的制造。可对参照图1 图4及图7说明的相位差板10即面板基板进行多种变形。在该相位差板10中，固体化液晶层130含有折射率各向异性相互不同的区域 130a 130c。固体化液晶层130也可以进一步含有折射率各向异性与区域130a 130c不 同的1个以上的区域。例如，在半透射型液晶显示装置中，红、绿及蓝色像素各自含有透射 部和反射部。作为透射部和反射部，有必要采用不同的光学设计。因此，固体化液晶层130 中的与红、绿及蓝色像素对应的部分各自也可以含有折射率各向异性相互不同的2个以上的区域。也可以从相位差板10中省略滤色器层120。例如，在液晶显示装置中，其中一方的 基板也可以含有滤色器层和相位差层双方。或者，也可以是液晶显示装置的一方的基板含 有滤色器层，另一方的基板含有相位差层。在后者的情况下，相位差板10没有必要含有滤 色器层120。但是，在相位差板10含有滤色器层120和固体化液晶层130双方的情况下，在 贴合时，没有必要使滤色器层120与固体化液晶层130位置对合。也可以使固体化液晶层130介于基材110与滤色器层120之间。图8是概略地表示一个变形例中的相位差板的剖视图。该相位差板10除了固体 化液晶层130介于基材110与滤色器层120之间这一点以外，与参照图1 图4说明的相 位差板10相同。在采用此构成时，例如在含有相位差板10的液晶显示装置中，固体化液晶层130 不能抑制杂质从滤色器层120向液晶层中的混入。但是，在采用此构成时，滤色器层120在 用于形成固体化液晶层130的曝光工序及热处理工序中没有被暴露。因此，在采用此构成 时，与采用图1及图2所示的结构时相比较，起因于上述曝光工序及热处理工序的滤色器层 120的劣化难以产生。此外，在采用此构成时，能够在固体化液晶层130上形成滤色器层120。典型地，固 体化液晶层130的表面大致是平坦的。所以，此时与在设有凹凸结构的表面上形成滤色器 层120时相比较，能够更容易得到具有如同设计的性能的滤色器层120。固体化液晶层130典型地讲厚度是均勻的。但是，在特定的情况下，固体化液晶层 130的区域130a 130c也可以相互不同。上述的相位差板10能用于多种用途。例如，相位差板10能用于以液晶显示技术 为代表的显示技术。图9是概略地表示可采用图1及图2所示的相位差板制造的液晶显示装置的一例 子的剖视图。图9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 液晶显示装置含有滤色器基板10’、阵列基板20、液晶层30、一对偏振光板40和未图示的背 光。滤色器基板10’含有上述的相位差板10、对置电极150和取向膜160。对置电极150形成于固体化液晶层130上。是扩展在整个显示区域上的连续膜。 对置电极150例如由上述的透明导电体构成。取向膜160被覆对置电极150。取向膜160例如可通过在对置电极150上形成聚 酰亚胺等透明树脂层、然后对该透明树脂层施加摩擦等取向处理来得到取向膜。该取向膜 160也可以利用光取向技术来形成。阵列基板20含有与取向膜160对置的基板210。基板210是玻璃板或树脂板等光 透射性基板。在基板210的与取向膜160的对置面上形成有像素电路(未图示)、扫描线(未图 示)、信号线(未图示)和像素电极250。像素电路分别含有薄膜晶体管等转换元件，矩阵 状排列在基板210上。扫描线与像素电路的行对应地排列。各像素电路的动作根据从扫描 线供给的扫描信号来控制。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
22电路连接在信号线上。各像素电极250与着色层120a 120c中的某一个对置。像素电极250被取向膜260覆盖。取向膜260例如可通过在像素电极250上形成 聚酰亚胺等透明树脂层、然后对该透明树脂层施加摩擦等取向处理来得到取向膜。该取向 膜260也可以利用光取向技术来形成。滤色器基板10’和阵列基板20经由框形状的粘接剂层(未图示)贴合在一起。滤 色器基板10’与阵列基板20与粘接剂层形成中空结构。液晶层30由液晶化合物或液晶组合物形成。该液晶化合物或液晶组合物具有流 动性，充满在被滤色器基板10’、阵列基板20与粘接剂层围住的空间内。滤色器基板10’、 阵列基板20、粘接剂层与液晶层30形成液晶单元。偏振光板40被贴合在液晶单元的两主面上。偏振光板40例如以它们的透射轴正 交的方式配置。在该液晶显示装置中，固体化液晶层130的区域130a 130c的厚度大致相等，折 射率各向异性不同。所以，通过使区域130a 130c的折射率各向异性最佳化，能够就红、 绿及蓝各色达成理想的光学补偿。如上所述，相位差板10可在采用了有源矩阵驱动方式的透射型液晶显示装置中 应用。该相位差板10还能够在其它显示装置中应用。例如，相位差板10也可以在半透射型液晶显示装置或反射型液晶显示装置中应 用。此外，在液晶显示装置中，也可以采用无源矩阵驱动方式等除有源矩阵驱动方式以外的 驱动方式。或者，相位差板10也可以在有机电致发光显示装置等除液晶显示装置以外的显 示装置中应用。进一步的优点及变形对于本领域技术人员来说是容易的。因此，本发明在其更宽 的侧面，并不限定于这里所述的特定的记载或代表性的形态。所以，在不脱离由后附的权利 要求书及其等价物规定的本发明的概括性概念的真实含义或范围的范围内，可进行多种变 形。
权利要求
一种相位差板，其特征在于，具备基板、支承在所述基板上的固体化液晶层，所述固体化液晶层是由相同的材料构成的连续膜，具有2轴的光学各向异性；所述固体化液晶层包含多个区域，所述多个区域排列在所述基板上，面内相位差及厚度方向相位差相互不同。
2.根据权利要求1所述的相位差板，其特征在于所述固体化液晶层中的所述区域的 数目在3个以上。
3.根据权利要求1所述的相位差板，其特征在于在所述固体化液晶层的至少1个区 域中，用下述数学式(1)表示的Nz系数与其它区域不同；Nz = (nx-nz)/(nx-ny)数学式(1)上述式中，nx为面内最大的折射率，ny为面内最小的折射率，nz为法线方向的折射率。
4.根据权利要求2所述的相位差板，其特征在于所述第1 第3区域的Nz系数都超 过1。
5.根据权利要求2所述的相位差板，其特征在于所述第1 第3区域中的任一个区 域的面内相位差为零。
6.根据权利要求2所述的相位差板，其特征在于所述第1 第3区域中的至少1个 区域中，面内中折射率成为最高的轴的方向与其它区域不同。
7.根据权利要求1所述的相位差板，其特征在于所述固体化液晶层的厚度均勻。
8.根据权利要求1所述的相位差板，其特征在于所述固体化液晶层是通过使热致液 晶化合物或组合物在各向异性紊乱胆留醇型取向的状态下聚合及/或交联而形成的。
9.根据权利要求2所述的相位差板，其特征在于还具备滤色器层，所述滤色器层介于 所述基板与所述固体化液晶层之间，或将所述固体化液晶层夹在中间地与所述基板对置， 所述滤色器层含有吸收光谱相互不同、且分别与所述第1 第3区域对置的第1 第3着 色层。
10.根据权利要求9所述的相位差板，其特征在于所述固体化液晶层中，面内相位差在所述第1区域中最小，同时在所述第3区域中最 大，Nz系数在所述第1区域中最大，同时在所述第3区域中最小；透过所述滤色器层的光的波长在所述第1着色层中最短，在所述第3着色层中最长。
11.一种液晶显示装置，其特征在于，具备相互对置的第1及第2基板；夹在所述第1及第2基板之间的液晶层；固体化液晶层，其被支承在所述第1基板的与所述第2基板对置的主面上，具有包含第 1 第3区域的2轴的光学各向异性，所述第1 第3区域排列在所述基板上，面内相位差 在所述第1区域中最小，同时在所述第3区域中最大，Nz系数在所述第1区域中最大，同时 在所述第3区域中最小，所述固体化液晶层作为由相同材料构成的连续膜而形成；和滤色器层，所述滤色器层在所述第1及第2基板之间被支承在所述第1或第2基板 上，分别与所述第1 第3区域对置，含有吸收光谱相互不同的第1 第3着色层。
12.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于透过所述滤色器层的所述第1 第3着色层的光的波长在所述第1着色层中最短，在所述第3着色层中最长。
13.—种相位差板的制造方法，其特征在于，包括在基板上形成固体化液晶层的步骤， 所述固体化液晶层的形成具备以下工序在所述基板上形成液晶材料层的工序，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、手性剂和二色性的光聚合引发剂，所述热致液晶化合物的介晶形成为胆甾 醇型取向结构； 对所述液晶材料层的至少2个区域进行不同曝光量的直线偏振光照射及不同曝光量 下的非偏振平行光照射，使热致液晶化合物的至少一部分以不同比例及不同的各向异性的 程度聚合或交联，生成聚合或交联产物的工序；然后，将所述液晶材料层加热至与使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，使所述至少2个区域中的未反应的所述热致液晶化合物的 介晶的取向状态发生变化的工序；在维持所述介晶的取向状态的情况下使所述未反应化合物聚合及/或交联的工序。
14.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于所述以不同的曝光量对所述液晶 材料层的至少2个区域进行的不同曝光量的非偏振平行光照射是在对所述液晶材料层的 至少2个区域以不同曝光量进行的偏振光照射之前进行的。
15.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于在照射所述直线偏振光或椭圆偏 振光的工序中，对所述区域中的至少1个区域以使偏振光的轴的方位角与其它区域不同的 方式进行照射。
16.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于将所述液晶材料层形成为厚度均 勻的连续膜。
17.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于在维持所述介晶的取向状态的情 况下使所述未反应化合物聚合及/或交联的工序中，通过光照射诱发该聚合及/或交联的 反应。
18.根据权利要求17所述的制造方法，其特征在于所述光照射通过对所述液晶材料 层的整体曝光来进行。
19.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于所述热致液晶化合物是通过加热 至比所述相转变温度高的聚合及/或交联温度从而发生聚合及/或交联的材料，通过将所 述液晶材料层加热至低于所述聚合及/或交联温度的温度，从而使所述介晶基的取向状态 发生变化，通过将所述液晶材料层加热至所述聚合及/或交联温度以上的温度，从而使所 述未聚合及未交联的热致液晶化合物发生聚合及/或交联。
20.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于在形成所述固体化液晶层之前还 具备在所述基板上形成滤色器层的工序，所述固体化液晶层直接或间隔其它层地形成在所 述滤色器层上。
21.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于还具备在所述固体化液晶层上形 成滤色器层的工序。
22.一种相位差板的制造方法，其特征在于，包括在基板上形成固体化液晶层的步骤， 所述固体化液晶层的形成具备以下工序在所述基板上形成液晶材料层的工序，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、手性剂和二色性的光聚合引发剂，所述热致液晶化合物的介晶形成为胆甾 醇型取向结构；通过对所述液晶材料层的至少2个区域照射不同椭圆率的椭圆偏振光，使热致液晶化 合物的至少一部分以不同比例及不同的各向异性的程度聚合或交联，生成聚合或交联产物 的工序；然后，将所述液晶材料层加热至与使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，使所述至少2个区域中的未反应的所述热致液晶化合物的 介晶的取向状态发生变化的工序；在维持所述介晶的取向状态的情况下使所述未反应化合物聚合及/或交联的工序。
23.根据权利要求22所述的制造方法，其特征在于在所述照射直线偏振光或椭圆偏 振光的工序中，对所述区域中的至少1个区域以使偏振光的轴的方位角与其它区域不同的 方式进行照射。
24.根据权利要求22所述的制造方法，其特征在于将所述液晶材料层形成为厚度均 勻的连续膜。
25.根据权利要求22所述的制造方法，其特征在于在以维持所述介晶的取向状态的 原状使所述未反应化合物聚合及/或交联的工序中，通过光照射诱发该聚合及/或交联的 反应。
26.根据权利要求25所述的制造方法，其特征在于所述光照射通过对所述液晶材料 层的整体曝光来进行。
27.根据权利要求22所述的制造方法，其特征在于所述热致液晶化合物是通过加热 至比所述相转变温度高的聚合及/或交联温度从而发生聚合及/或交联的材料，通过将所 述液晶材料层加热至低于所述聚合及/或交联温度的温度，从而使所述介晶基的取向状态 发生变化，通过将所述液晶材料层加热至所述聚合及/或交联温度以上的温度，从而使所 述未聚合及未交联的热致液晶化合物发生聚合及/或交联。
28.根据权利要求22所述的制造方法，其特征在于在形成所述固体化液晶层之前还 具备在所述基板上形成滤色器层的工序，所述固体化液晶层直接或间隔其它层地形成在所 述滤色器层上。
29.根据权利要求22所述的制造方法，其特征在于还具备在所述固体化液晶层上形 成滤色器层的工序。
30.一种相位差板，其特征在于，具备基板、支承在所述基板上，且由相同的材料构成的连续膜即具有2轴的光学各向异性的固体 化液晶层；所述固体化液晶层包含多个区域，所述多个区域排列在所述基板上，面内双折射率及 厚度方向的双折射率不同。
31.根据权利要求30所述的相位差板，其特征在于所述固体化液晶层中的所述区域 的数目在3个以上。
32.根据权利要求30所述的相位差板，其特征在于在所述固体化液晶层的至少1个 区域中，用下述数学式(1)表示的Nz系数与其它区域不同；Nz = (nx-nz)/(nx-ny)数学式(1)上述式中，nx为面内最大的折射率，ny为面内最小的折射率，nz为法线方向的折射率。
33.根据权利要求31所述的相位差板，其特征在于所述第1 第3区域的Nz系数都 超过1。
34.根据权利要求31所述的相位差板，其特征在于所述第1 第3区域中的任一个 区域的面内相位差为零。
35.根据权利要求31所述的相位差板，其特征在于所述第1 第3区域中的至少1个 区域中，面内中折射率成为最高的轴的方向与其它区域不同。
36.根据权利要求30所述的相位差板，其特征在于所述固体化液晶层的厚度均勻。
37.根据权利要求30所述的相位差板，其特征在于所述固体化液晶层是通过使热致 液晶化合物或组合物在各向异性紊乱胆留醇型取向的状态下聚合及/或交联而形成的。
38.根据权利要求31所述的相位差板，其特征在于，还具备滤色器层，所述滤色器层 介于所述基板与所述固体化液晶层之间，或将所述固体化液晶层夹在中间地与所述基板对 置，所述滤色器层含有吸收光谱相互不同、且分别与第1 第3区域对置的第1 第3着色 层。
39.根据权利要求38所述的相位差板，其特征在于所述固体化液晶层中，面内双折射率在所述第1区域中最小，同时在所述第3区域中最 大，Nz系数在所述第1区域中最大，同时在所述第3区域中最小；透过所述滤色器层的光的波长在所述第1着色层中最短，在所述第3着色层中最长。
全文摘要
本发明涉及一种含有相位差不同的多个区域的相位差层。相位差板(10)具备基板(110)、和支承在基板上的固体化液晶层(130)。固体化液晶层是由相同材料形成的连续膜，具有2轴的光学各向异性。固体化液晶层的特征在于包含多个区域(130a、130b、130c)，面内相位差及厚度方向相位差相互不同。
文档编号G02F1/13363GK101910889SQ20088012363
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月16日 优先权日2008年3月31日
发明者田口贵雄, 赤尾壮介 申请人:凸版印刷株式会社