(57)【要約】【課題】所望の領域ことに複屈折率が制御された位相差層を複数有する位相差板を提供する。【解決手段】第１および第２の画素を含む２色以上の画素によってドットマトリクス表示を行なうカラー表示装置に用いる位相差板であって、支持体上に、第１の材料よりなる連続膜として形成された固体化液晶層と、第２の材料よりなる連続膜として形成された第２の固体化液晶層とが順次設けられている。第１の固体化液晶層は、面内に屈折率異方性を有する第１および第２の領域を、前記第１およびの画素に対応して含み、第１の固体化液晶層における第１の領域と前記第２の領域とは、面内の複屈折率が異なる。第２の固体化液晶層は、厚み方向に屈折率異方性を有する第１および第２の領域を、前記第１および第２の画素に対応して含み、第２の固体化液晶層における第１の領域と前記第２の領域とは、厚み方向の複屈折率が異なる。【選択図】      図２
2011123192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の画素を含む２色以上の画素によってドットマトリクス表示を行なうカラー表示装置に用いる位相差板であって、
支持体と、
前記支持体上に直接または他の層を介して、第１の材料よりなる連続膜として形成された第１の固体化液晶層と、
前記第１の固体化液晶層上に直接または他の層を介して、第２の材料よりなる連続膜として形成された第２の固体化液晶層とを具備し、
前記第１の固体化液晶層は、面内に屈折率異方性を有する第１および第２の領域を、前記第１および第２の画素に対応して含み、
前記第２の固体化液晶層は、厚み方向に屈折率異方性を有する第１および第２の領域を、前記第１および第２の画素に対応して含み、
前記第１の固体化液晶層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、面内の複屈折率が異なり、
前記第２の固体化液晶層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、厚み方向の複屈折率が異なることを特徴とする位相差板。
【請求項２】
以下の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の位相差板。
０．８０≦Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ]≦１．２５                       （１）
0.90≦(2Δｎ[Ｃ]/λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]/λｄ[Ａ])／3≦1.15      （２）
λd[Ａ]＝(ｄ[A1]×λ[２])／(ｄ[A2]×λ[１])                  （３）
λd’[Ｃ]＝(ｄ[C1]×λ[１])／(ｄ[C2]×λ[２])                （４）
（Δｎ[Ａ]は、第１の固体化液晶層において、第２の領域での面内複屈折率（Δｎ[A2]）と第１の領域での面内複屈折率(Δｎ[A1]）との比((Δｎ[A2])／(Δｎ[A1))であり、
ｄ[A1]およびｄ[A2]は、それぞれ第１の固体化液晶層の第１の領域および第２の領域の膜厚であり、
Δｎ[Ｃ]は、第２の固体化液晶層において、第２の領域での厚み方向の複屈折率(Δｎ[C2])と第１の領域での厚み方向の複屈折率(Δｎ[C2])との比((Δｎ[C2])／(Δｎ[C1))であり、
ｄ[C1]およびｄ[C2]は、それぞれ第２の固体化液晶層の第１の領域および第２の領域の厚みであり、
λ[１]およびλ[２]は、それぞれ第１の画素および第２の画素で表示される色の基準波長である。）
【請求項３】
前記第１の固体化液晶層は第３の領域をさらに含み、前記第２の固体化液晶層は第３の領域をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の位相差板。
【請求項４】
前記第１の固体化液晶層および前記第２の固体化液晶層の少なくとも一方は、厚さが均一であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の位相差板。
【請求項５】
支持体と、
前記支持体上に直接または他の層を介して、第１の材料よりなる連続膜として形成された第１の固体化液晶層と、
前記第１の固体化液晶層の上に直接または他の層を介して、第２の材料よりなる連続膜として形成された第２の固体化液晶層と、
第１および第２の着色層を含む２色以上の着色層を有するカラーフィルタ層とを具備し、
前記第１の固体化液晶層は、面内に屈折率異方性を有する第１および第２の領域を、前記第１および第２の着色層に対応して含み、
前記第２の固体化液晶層は、厚み方向に屈折率異方性を有する第１および第２の領域を、前記第１および第２の着色層に対応して含み、
前記第１の固体化液晶層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、面内の複屈折率が異なり、
前記第２の固体化液晶層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、厚み方向の複屈折率が異なることを特徴とする位相差板。
【請求項６】
以下の関係を満たすことを特徴とする請求項５に記載の位相差板。
０．８０≦Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ]≦１．２５                       （１）
0.90≦(2Δｎ[Ｃ]/λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]/λｄ[Ａ])／3≦1.15      （２）
λd[Ａ]＝(ｄ[A1]×λ[２])／(ｄ[A2]×λ[１])                  （３）
λd’[Ｃ]＝(ｄ[C1]×λ[１])／(ｄ[C2]×λ[２])                （４）
（Δｎ[Ａ]は、第１の固体化液晶層において、第２の領域での面内複屈折率（Δｎ[A2]）と第１の領域での面内複屈折率(Δｎ[A1]）との比((Δｎ[A2])／(Δｎ[A1))であり、
ｄ[A1]およびｄ[A2]は、それぞれ第１の固体化液晶層の第１の領域および第２の領域の膜厚であり、
Δｎ[Ｃ]は、第２の固体化液晶層において、第２の領域での厚み方向の複屈折率(Δｎ[C2])と第１の領域での厚み方向の複屈折率(Δｎ[C2])との比((Δｎ[C2])／(Δｎ[C1))であり、
ｄ[C1]およびｄ[C2]は、それぞれ第２の固体化液晶層の第１の領域および第２の領域の厚みであり、
λ[１]およびλ[２]は、それぞれ第１の着色層および第２の着色層の色の基準波長である。）
【請求項７】
前記カラーフィルタ層は第３の着色層をさらに含み、前記第１の固体化液晶層は第３の領域をさらに含み、前記第２の固体化液晶層は第３の領域をさらに含むことを特徴とする請求項５または６に記載の位相差板。
【請求項８】
前記第１の固体化液晶層および前記第２の固体化液晶層の少なくとも一方は、厚さが均一であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の位相差板。
【請求項９】
前記第１の固体化液晶層は、サーモトロピック液晶化合物をホモジニアス配向の状態で重合および／または架橋させてなり、
前記第１の固体化液晶層の前記領域における面内複屈折率の相違は、前記サーモトロピック液晶化合物のメソゲンの配向乱れの程度が異なることに起因して設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の位相差板。
【請求項１０】
前記第２の固体化液晶層は、サーモトロピック液晶化合物をコレステリック配向の状態で重合および／または架橋させてなり、
前記第２の固体化液晶層の前記領域における厚み方向の複屈折率の相違は、前記サーモトロピック液晶化合物のメソゲンの配向乱れの程度が異なることに起因して設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の位相差板。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の位相差板、
前記位相差板に離間対向して配置された対向基板、
前記位相差板と対向基板とに挟持され、初期状態において垂直配向の液晶を含む液晶層、および
前記位相差板および対向基板の外側に配置された一対の偏光板
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の位相差板の製造方法であって、
支持体上に固体化液晶層を形成することを含み、前記固体化液晶層の形成は、
前記支持体上に、光重合性または光架橋性のサーモトロピック液晶化合物を含み、前記サーモトロピック液晶化合物のメソゲンが所定の配向構造を形成している液晶材料層を形成する成膜工程と、
前記液晶材料層の少なくとも２つの領域を異なる条件で露光して、前記液晶材料層中に、前記サーモトロピック液晶化合物が重合または架橋した反応生成物を含んだ第１領域と、前記反応生成物と未反応のサーモトロピック液晶化合物とを含み、前記反応生成物の含有率が前記第１領域と比較してより低い第２領域とを形成する露光工程と、
その後、前記液晶材料層を前記サーモトロピック液晶化合物が液晶相から等方相へと変化する相転移温度と等しい温度以上に加熱して、少なくとも前記第２領域における未反応の前記サーモトロピック液晶化合物のメソゲンの配向の程度を低下させる現像工程と、
前記メソゲンの配向の程度を低下させたまま前記未反応化合物を重合および／または架橋させる定着工程とを具備することを特徴とする位相差板の製造方法。
【請求項１３】
前記液晶材料層は第１の液晶材料層であり、前記固体化液晶層の形成は第１の固体化液晶層の形成であり、前記成膜工程における前記所定の配向はホモジニアス配向であり、
前記第１の固体化液晶層を形成後、
前記第１の固体化液晶層上に、光重合性または光架橋性のサーモトロピック液晶化合物を含み、前記サーモトロピック液晶化合物のメソゲンがコレステリック配向構造を形成している第２の液晶材料層を形成する成膜工程と、
前記第２の液晶材料層の少なくとも２つの領域を異なる条件で露光して、前記第２の液晶材料層中に、前記サーモトロピック液晶化合物が重合または架橋した反応生成物を含んだ第１領域と、前記反応生成物と未反応のサーモトロピック液晶化合物とを含み、前記反応生成物の含有率が前記第１領域と比較してより低い第２領域とを形成する露光工程と、
その後、前記第２の液晶材料層を、ここに含まれる前記サーモトロピック液晶化合物が液晶相から等方相へと変化する相転移温度と等しい温度以上に加熱して、少なくとも前記第２領域における未反応の前記サーモトロピック液晶化合物のメソゲンの配向の程度を低下させる現像工程と、
前記メソゲンの配向の程度を低下させたまま前記未反応化合物を重合および／または架橋させる定着工程とにより第２の固体化液晶層を形成する工程
を具備することを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記定着工程において、前記サーモトロピック液晶化合物の反応を光照射によって誘起することを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記光照射は、前記液晶材料層の全体を露光することによって行なうことを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記サーモトロピック液晶化合物は、前記相転移温度よりも高い重合および／または架橋温度に加熱することによって重合および／また架橋する材料であり、
前記現像工程において、前記メソゲン基の配向の程度は前記液晶材料層を前記重合および／または架橋温度未満の温度に加熱することにより低下させ、
前記定着工程において、前記未重合および未架橋のサーモトロピック液晶化合物は前記液晶材料層を前記重合および／または架橋温度以上の温度に加熱することによって重合および／または架橋させることを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記現像工程における前記加熱は、前記支持体の温度を、前記露光工程における温度から前記定着工程における温度まで連続的に上昇させることによって行なう請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記成膜工程において、前記液晶材料層を均一な厚さの連続膜として形成することを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記固体化液晶層を形成する前に前記支持体上にカラーフィルタ層を形成する工程をさらに含み、前記固体化液晶層は前記カラーフィルタ層上に、直接あるいは他の層を隔てて形成することを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記固体化液晶層を形成した後に前記固体化液晶層上にカラーフィルタ層を形成する工程をさらに含み、前記カラーフィルタ層は前記固体化液晶層上に、直接あるいは他の層を隔てて形成することを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶表示装置などの表示装置に適用可能な光学技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量および低消費電力などの特徴を有している。そのため、近年、携帯機器およびテレビジョン受像機などの固定機器での利用が急速に増加している。
【０００３】
液晶表示装置に多色画像を表示させる場合、カラーフィルタを使用する。例えば、多色画像を表示可能な透過型または反射型液晶表示装置では、一般に、赤、緑および青色着色層を含んだカラーフィルタが使用される。また、多色画像を表示可能な半透過型液晶表示装置では、一般に、透過表示用の赤、緑および青色着色層と、反射表示用の赤、緑および青色着色層とを含んだカラーフィルタが使用される。
【０００４】
多くの液晶表示装置は、位相差層を含んでいる。例えば、テレビジョン受像機の液晶表示装置では、どの方向から観察しても見易い画像を表示するように、位相差層が直線偏光フィルムと組み合わせて使用されている。また、反射型または半透過型液晶表示装置では、太陽などの高輝度光源のもとで高い視認性を達成するために、位相差層として四分の一波長板を含んでいるかまたは四分の一波長板と二分の一波長板とを含んだ吸収型の円偏光板が使用されている。
【０００５】
しかしながら、赤、緑および青の画素は表示色の波長域が異なっているにも拘らず、通常、位相差層の光学特性は面内で均一である。そのため、表示色が異なる画素の全てに最適な設計を採用することは難しい。
【０００６】
また、液晶層および位相差層の各々の位相差は波長分散を有している。そのため、液晶セルの位相差が位相差層によって十分に補償される設計を或る色を表示する画素に採用した場合、他の色を表示する画素では、液晶セルの位相差が位相差層によって十分に補償されない可能性がある。
【０００７】
さらにまた、緑の波長域の中心波長、例えば約５５０ｎｍで四分の一波長（λ／４）の位相差が得られる四分の一波長板と直線偏光板とを組み合わせを円偏光板として用いる場合、仮に、この四分の一波長板の屈折率異方性、すなわち複屈折率Δｎが可視光域内の全ての波長についてほぼ等しいとしても、中心波長が例えば約４５０ｎｍの青の波長域では、λ／４よりも大きな位相差が得られる。そして、中心波長が例えば約６３０ｎｍの赤の波長域では、λ／４よりも小さな位相差が得られる。それゆえ、円偏光板に自然光としての青色光および赤色光を照射した場合、透過光は、円偏光ではなく楕円偏光となる。実際には、多くの光学材料において、複屈折率は可視光領域の短波長側、すなわち青の波長域で大きく、長波長側、すなわち赤の波長域で小さくなるため、この問題はしばしばより深刻になる。
【０００８】
こうした問題点を鑑みて、位相差層として、厚さが異なる複数の領域、すなわち、位相差が異なる複数の領域を含んだ固体化液晶層が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００９】
具体的には、特許文献１には、厚さが互いに異なる赤、緑および青色着色層からなるカラーフィルタ層を形成し、このカラーフィルタ層上に固体化液晶層を形成することが記載されている。この固体化液晶層は、カラーフィルタ層上に形成された配向膜上に光重合性液晶化合物を含んだコーティング液を塗布し、塗膜に紫外線を照射することにより得られる。
【００１０】
この方法によると、それら着色層がカラーフィルタ層の表面に生じさせる凹凸構造に起因して、薄い着色層の位置でより厚く、厚い着色層の位置でより薄い固体化液晶層が得られる。すなわち、表示色が異なる画素間で厚さが異なる固体化液晶層が得られる。換言すれば、位相差が異なる複数の領域を含んだ固体化液晶層が得られる。
【００１１】
特許文献２には、カラーフィルタ層と固体化液晶層とを含んだ半透過型液晶表示装置が記載されている。この液晶表示装置では、カラーフィルタ層の各着色層は、画素の透過部でより厚く、画素の反射部でより薄い。すなわち、カラーフィルタ層の表面には凹凸構造が設けられている。この固体化液晶層は、カラーフィルタ層の凹凸構造が設けられた面上にポリイミド層を形成し、ポリイミド層の全面にラビング処理を施し、その後、ポリイミド層上に紫外線硬化性の液晶モノマーを塗布し、塗膜に紫外線を照射することにより得られる。あるいは、この固体化液晶層は、カラーフィルタ層の凹凸構造が設けられた面に液晶ポリマーを塗布し、塗膜の全体を光配向処理に供することにより得られる。このようにして得られる固体化液晶層は、画素の透過部でより薄く、画素の反射部でより厚い。すなわち、この方法によると、位相差が異なる複数の領域を含んだ固体化液晶層が得られる。
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、着色層間の厚さの差を厳密に制御する必要がある。同様に、特許文献２に記載された技術では、着色層の反射部における厚さと透過部における厚さとの差を厳密に制御する必要がある。そのため、これらの技術を採用した場合、カラーフィルタ層の設計が制約を受けるか、または、カラーフィルタ層の製造の難度が上昇する。そして、これら技術では、カラーフィルタ層の凹凸面上に固体化液晶層を形成する。それゆえ、固体化液晶層の各領域で設計通りの膜厚を達成するには、コーティング液の流動性や塗膜の収縮率などの様々な要因を考慮しなければならない。
【００１３】
場合によっては、複数の固体化液晶層を積層することが求められる。しかしながら、上述したような特許文献１および２の方法では、複数の固体化液晶層のそれぞれについて、位相差が異なる複数の領域を形成することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−２４９１９号公報
【特許文献２】特開２００６−８５１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、所望の領域ごとに複屈折率が制御された位相差層を複数有する位相差板、当該位相差層により最適な光学補償がなされた液晶表示装置、およびかかる位相差板を容易に製造可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１側面によると、第１および第２の画素を含む２色以上の画素によってドットマトリクス表示を行なうカラー表示装置に用いる位相差板であって、
支持体と、
前記支持体上に直接または他の層を介して、第１の材料よりなる連続膜として形成された第１の固体化液晶層と、
前記第１の固体化液晶層上に直接または他の層を介して、第２の材料よりなる連続膜として形成された第２の固体化液晶層とを具備し、
前記第１の固体化液晶層は、面内に屈折率異方性を有する第１および第２の領域を、前記第１および第２の画素に対応して含み、
前記第２の固体化液晶層は、厚み方向に屈折率異方性を有する第１および第２の領域を、前記第１および第２の画素に対応して含み、
前記第１の固体化液晶層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、面内の複屈折率が異なり、
前記第２の固体化液晶層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、厚み方向の複屈折率が異なることを特徴とする位相差板が提供される。
【００１７】
本発明の第２側面によると、支持体と、
前記支持体上に直接または他の層を介して、第１の材料よりなる連続膜として形成された第１の固体化液晶層と、
前記第１の固体化液晶層の上に直接または他の層を介して、第２の材料よりなる連続膜として形成された第２の固体化液晶層と、
第１および第２の着色層を含む２色以上の着色層を有するカラーフィルタ層とを具備し、
前記第１の固体化液晶層は、面内に屈折率異方性を有する第１および第２の領域を、前記第１および第２の着色層に対応して含み、
前記第２の固体化液晶層は、厚み方向に屈折率異方性を有する第１および第２の領域を、前記第１および第２の着色層に対応して含み、
前記第１の固体化液晶層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、面内の複屈折率が異なり、
前記第２の固体化液晶層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、厚み方向の複屈折率が異なることを特徴とする位相差板が提供される。
【００１８】
本発明の第３側面によると、前述の位相差板、
前記位相差板に離間対向して配置された対向基板、
前記位相差板と対向基板とに挟持され、初期状態において垂直配向の液晶を含む液晶層、および
前記位相差板および対向基板の外側に配置された一対の偏光板
を具備することを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【００１９】
本発明の第４側面によると、前述の位相差板の製造方法であって、
支持体上に固体化液晶層を形成することを含み、前記固体化液晶層の形成は、
前記支持体上に、光重合性または光架橋性のサーモトロピック液晶化合物を含み、前記サーモトロピック液晶化合物のメソゲンが所定の配向構造を形成している液晶材料層を形成する成膜工程と、
前記液晶材料層の少なくとも２つの領域を異なる条件で露光して、前記液晶材料層中に、前記サーモトロピック液晶化合物が重合または架橋した反応生成物を含んだ第１領域と、前記反応生成物と未反応のサーモトロピック液晶化合物とを含み、前記反応生成物の含有率が前記第１領域と比較してより低い第２領域とを形成する露光工程と、
その後、前記液晶材料層を前記サーモトロピック液晶化合物が液晶相から等方相へと変化する相転移温度と等しい温度以上に加熱して、少なくとも前記第２領域における未反応の前記サーモトロピック液晶化合物のメソゲンの配向の程度を低下させる現像工程と、
前記メソゲンの配向の程度を低下させたまま前記未反応化合物を重合および／または架橋させる定着工程とを具備することを特徴とする位相差板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、所望の領域ごとに複屈折率が制御された位相差層を複数有する位相差板、当該位相差層により最適な光学補償がなされた液晶表示装置を容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一態様にかかる位相差板を概略的に示す斜視図。
【図２】図１に示す位相差板のII−II線に沿った断面図。
【図３】固体化液晶層の形成方法の一例を概略的に示す断面図。
【図４】図３に続く工程を概略的に示す断面図。
【図５】図４に続く工程を概略的に示す断面図。
【図６】図５に続く工程を概略的に示す断面図。
【図７】図６に続く工程を概略的に示す断面図。
【図８】一変形例にかかる位相差板を概略的に示す断面図。
【図９】図１および図２に示す位相差板を用いて製造可能な液晶表示装置の一例を概略的に示す断面図。
【図１０】偏光板単独の分光透過率。
【図１１】２枚の偏光板を平行配置した場合の分光透過率。
【図１２】２枚の偏光板を垂直配置した場合の分光透過率。
【図１３】カラーフィルタの赤色着色層の分光透過率。
【図１４】カラーフィルタの緑色着色層の分光透過率。
【図１５】カラーフィルタの青色着色層の分光透過率。
【図１６】液晶の屈折率波長分散。
【図１７】第１の層（Ａ層）の屈折率波長分散。
【図１８】第２の層（Ｃ層）の屈折率波長分散。
【図１９】Ｎｏ．１の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図２０】Ｎｏ．１の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図２１】Ｎｏ．２の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図２２】Ｎｏ．２の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図２３】Ｎｏ．３の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図２４】Ｎｏ．３の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図２５】Ｎｏ．４の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図２６】Ｎｏ．４の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図２７】Ｎｏ．５の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図２８】Ｎｏ．５の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図２９】Ｎｏ．６の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図３０】Ｎｏ．６の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図３１】Ｎｏ．７の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図３２】Ｎｏ．７の位相差板の方位角４５°方向のコントラスト比の変化。
【図３３】Ｎｏ．１〜７の位相差板の（Δｎ[Ａ]／λd[Ａ］）の範囲。
【図３４】Ｎｏ．１〜７の位相差板の(2Δｎ[Ｃ]/λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]/λｄ[Ａ]）／3)の範囲。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様または類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態にかかる位相差板を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す位相差板のII−II線に沿った断面図である。
【００２４】
図１および図２に示す位相差板１０は、支持体１１０とカラーフィルタ層１２０と第１の固体化液晶層１３０と第２の固体化液晶層１４０とを含んでいる。
【００２５】
支持体１１０は、光透過性を有している。支持体１１０は、例えば透明基板である。
【００２６】
カラーフィルタ層１２０は、支持体１１０上に形成されている。カラーフィルタ層１２０は、吸収スペクトルが互いに異なり、支持体１１０上で隣り合った複数の着色層を含んでいる。具体的には、カラーフィルタ層１２０は着色層１２０ａ乃至１２０ｃを含んでおり、着色層１２０ａが透過させる光は着色層１２０ｂが透過させる光と比較して波長がより長く、着色層１２０ｂが透過させる光は着色層１２０ｃが透過させる光と比較して波長がより長い。
【００２７】
カラーフィルタ層１２０は、着色層１２０ａ乃至１２０ｃとは吸収スペクトルが異なる１つ以上の着色層をさらに含んでいてもよい。ここでは、一例として、着色層１２０ａは赤色着色層であり、第２着色層１２０ｂは緑色着色層であり、第３着色層１２０ｃは青色着色層であるとする。
【００２８】
着色層１２０ａ乃至１２０ｃの各々は、Ｙ方向に延びた帯形状を有している。着色層１２０ａ乃至１２０ｃは、Ｙ方向と交差するＸ方向に繰り返し並んでおり、ストライプ配列を形成している。なお、Ｘ方向およびＹ方向は、支持体１１０のカラーフィルタ層１２０と向き合った面に平行な方向である。また、後述するＺ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に対して垂直な方向である。
【００２９】
着色層１２０ａ乃至１２０ｃの各々は、他の形状を有していてもよい。例えば、着色層１２０ａ乃至１２０ｃの各々は矩形状であってもよい。この場合、着色層１２０ａ乃至１２０ｃは、正方配列またはデルタ配列を形成していてもよい。
【００３０】
着色層１２０ａ乃至１２０ｃの各々は、例えば、透明樹脂とその中に分散させた顔料とを含んだ混合物からなる。着色層１２０ａ乃至１２０ｃの各々は、顔料と顔料担体とを含んだ着色組成物のパターン層を形成し、このパターン層を硬化させることにより得られる。着色組成物については、後で説明する。
【００３１】
第１の固体化液晶層１３０および第２の固体化液晶層１４０はともに位相差層であり、カラーフィルタ層１２０上に形成されている。第１の固体化液晶層１３０および第２の固体化液晶層１４０は、典型的には連続膜であり、カラーフィルタ層１２０の一主面の全体を被覆している。
【００３２】
第１の固体化液晶層１３０とカラーフィルタ層１２０とは、互いに接触していてもよく、互いに接触していなくてもよい。後者の場合、第１の固体化液晶層１３０とカラーフィルタ層１２０との間には、配向膜が介在していてもよい。第２の固体化液晶層１４０と第１の固体化液晶層１３０についても、互いに接触していてもよく、互いに接触していなくてもよい。後者の場合、第２の固体化液晶層１４０と第１の固体化液晶層１３０との間には、同様に配向膜が介在していてもよい。
【００３３】
ただし、第１および第２の固体化液晶層が、いずれも支持体１１０の同一面に形成されること、および、第１の固体化液晶層１３０が第２の固体化液晶層１４０と支持体１１０との間に位置することは、本実施形態の位相差板に必須の要件である。
【００３４】
第１の固体化液晶層１３０は、その主面に平行な方向に並んだ複数の領域を含んでいる。それら複数の領域は面内に屈折率異方性を有しており、面内のうち一方向（例えば、Ｘ方向）の屈折率が最も高い。例えば、第１の固体化液晶層１３０の複数の領域は、いわゆる正のＡプレートである。
【００３５】
例えば、第１の固体化液晶層１３０は、領域１３０ａ乃至１３０ｃを含んでいる。領域１３０ａ乃至１３０ｃは、Ｚ方向に垂直な方向に隣り合っている。
【００３６】
具体的には、領域１３０ａ、１３０ｂ、および１３０ｃ、それぞれ、着色層１２０ａ、１２０ｂ、および１２０ｃと向き合っている。領域１３０ａ乃至１３０ｃは、それぞれ、着色層１２０ａ乃至１２０ｃとほぼ等しい形状を有している。
【００３７】
第２の固体化液晶層１４０も同様に、その主面に平行な方向に並んだ複数の領域を含んでいる。それら複数の領域は厚み方向に屈折率異方性を有しており、厚み方向（Ｚ方向）の屈折率が最も低い。例えば、第２の固体化液晶層１４０における複数の領域は、いわゆる負のＣプレートである。
【００３８】
例えば、第２の固体化液晶層１４０は、領域１４０ａ乃至１４０ｃを含んでいる。領域１４０ａ乃至１４０ｃは、Ｚ方向に垂直な方向に隣り合っている。
【００３９】
具体的には、第１の固体化液晶層の場合と同様に、領域１４０ａ、１４０ｂ、および至１４０ｃは、それぞれ、着色層１２０ａ、１２０ｂ、および１２０ｃと向き合っている。領域１４０ａ乃至１４０ｃは、それぞれ、着色層１２０ａ乃至１２０ｃとほぼ等しい形状を有している。
【００４０】
領域１３０ａ乃至１３０ｃは、サーモトロピック液晶化合物または組成物を重合および／または架橋させてなる。この領域１３０ａ乃至１３０ｃは、互いに組成が等しい第１の材料を用いて形成されている。領域１４０ａ乃至１４０ｃもまた、サーモトロピック液晶化合物または組成物を重合および／または架橋させてなる。この領域１４０ａ乃至１４０ｃは、互いに組成が等しい第２の材料を用いて形成されている。第２の材料は、第１の材料と同一でもよいが、典型的には、第１の材料と第２の材料とは異なる。
【００４１】
第１の固体化液晶層１３０においては、領域１３０ａ、領域１３０ｂおよび１３０ｃは、それぞれ面内に屈折率異方性を有し、かつ互いに面内の複屈折率が異なっている。一方、第２の固体化液晶層１４０においては、領域１４０ａ、領域１４０ｂおよび領域１４０ｃは、それぞれ厚み方向に屈折率異方性を有し、かつ互いに厚み方向の複屈折率が異なっている。
【００４２】
なお、本明細書において面内の複屈折率とは、固体化液晶層において面内で最大となる屈折率をｎx、面内であってｎx方向と直交する方向の屈折率をｎy、法線方向の屈折率をｎzとしたときに、ｎx−ｎyで得られる値を指す。
【００４３】
同様に厚み方向の複屈折率とは、（ｎx＋ｎy）／２−ｎzで得られる値を指す。
【００４４】
こうした複屈折率の相違の原因は、メソゲンの配向乱れの程度が各領域毎に異なって、サーモトロピック液晶化合物が重合または架橋されていることである。メソゲンの配向乱れの程度が低い状態で、サーモトロピック液晶化合物が重合または架橋された領域では、複屈折率は大きくなる。一方、メソゲンの配向乱れの程度が高い状態で、サーモトロピック液晶化合物が重合または架橋された領域では、乱れの程度が低い領域と比較して複屈折率は小さくなる。
【００４５】
ここで、「配向乱れの程度」とは、面内方向に隣り合った領域それぞれにおけるメソゲンＭＳの配向の状態を意味する。メソゲンＭＳの配向の状態は、その領域の全体にわたって一定であってもよく、Ｚ方向に沿って変化していてもよい。例えば、ある領域においては、上面付近はより配向の揃った状態であり、下面付近はより配向が乱された状態であってもよい。この場合、「配向乱れの程度」とは、厚さ方向の平均を示す。
【００４６】
より具体的には、第１の固体化液晶層１３０のうち、領域１３０ａでは、メソゲンの配向乱れの程度が低い状態で、サーモトロピック液晶化合物が重合または架橋されて形成されている。領域１３０ｂは、領域１３０ａと比較してメソゲンの配向乱れの程度が高い状態で重合または架橋されて形成されている。そして１３０ｃでは、領域１３０ｂと比較してメソゲンの配向乱れの程度がより高い状態で重合または架橋されて形成されている。すなわち第１の固体化液晶層１３０において、面内の複屈折率は領域１３０ａが最も大きく、領域１３０ｃが最も小さい。
【００４７】
また、第２の固体化液晶層１４０のうち、領域１４０ａでは、メソゲンの配向乱れの程度が高い状態で、サーモトロピック液晶化合物が重合または架橋されて形成されている。領域１４０ｂは、領域１４０ａと比較してメソゲンの配向乱れの程度が低い状態で重合または架橋されて形成されている。そして１４０ｃでは、領域１４０ｂと比較してメソゲンの配向乱れの程度がより低い状態で重合または架橋されて形成されている。すなわち第２の固体化液晶層１４０において、厚み方向の複屈折率は領域１４０ａが最も低く、領域１４０ｃが最も高い。
【００４８】
このような構成とすることにより、２色以上の多数の画素によってドットマトリクス表示を行なうカラー液晶表示装置、特に液晶層の液晶が、初期状態において略垂直配向をした液晶表示装置に対して、良好な光学補償を行なうことが可能となる。
【００４９】
これら固体化液晶層におけるメソゲンの配向の種類は、第１の固体化液晶層および第２の固体化液晶層が次の条件を満たしていれば、いかなるものであってもよい。第１の固体化液晶層１３０においては面内に屈折率異方性を有し、面内のうち一方向の屈折率が最も高い状態が得られることであり、第２の固体化液晶１４０においては厚み方向に屈折率を有し、厚み方向の屈折率が最も低い状態が得られることである。
【００５０】
一例として、第１の固体化液晶層１３０では、棒状液晶についてその長軸が面内に水平となるように揃ったホモジニアス配向、円盤状液晶についてその面の法線方向が面内に水平となるように揃ったホモジニアス配向などを挙げることができる。第２の固体化液晶層１４０では、棒状液晶についてその長軸が面内に水平となり、かつ螺旋を巻いたコレステリック配向、円盤状液晶についてその面の法線方向が面内に垂直となるように揃ったホメオトロピック配向を挙げることができる。目的とする配向構造に応じて成分を適宜選択し、第１の材料および第２の材料をそれぞれ調製すればよい。
【００５１】
上述したような第１の固体化液晶層１３０および第２の固体化液晶層１４０は、以下の関係を満たすことが好ましい。
【００５２】
０．８０≦Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ]≦１．２５                       （１）
0.90≦(2Δｎ[Ｃ]/λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]/λｄ[Ａ])／3≦1.15      （２）
λd[Ａ]＝(ｄ[A1]×λ[２])／(ｄ[A2]×λ[１])                  （３）
λd’[Ｃ]＝(ｄ[C1]×λ[１])／(ｄ[C2]×λ[２])                （４）
Δｎ[Ａ]は、第１の固体化液晶層において、第２の領域での面内複屈折率（Δｎ[A2]）と第１の領域での面内複屈折率(Δｎ[A1]）との比((Δｎ[A2])／(Δｎ[A1))であり、ｄ[A1]およびｄ[A2]は、それぞれ第１の固体化液晶層の第１の領域および第２の領域の膜厚である。
【００５３】
Δｎ[Ｃ]は、第２の固体化液晶層において、第２の領域での厚み方向の複屈折率(Δｎ[C2])と第１の領域での厚み方向の複屈折率(Δｎ[C2])との比((Δｎ[C2])／(Δｎ[C1))であり、ｄ[C1]およびｄ[C2]は、それぞれ第２の固体化液晶層の第１の領域および第２の領域の厚みである。
【００５４】
ただし、第１の固体化液晶層における第１の領域と、第２の固体化液晶層における第１の領域とは、いずれも第１の着色層と向き合っている領域が選択されなければならない。第１の固体化液晶層における第２の領域と、第２の固体化液晶層における第２の領域とは、いずれも第２の２の着色層と向き合っている領域が選択されなければならない。すなわち、第１の固体化液晶層における第１の領域を領域１３０ａとした場合には、第２の固体化液晶層における第２の領域は領域１４０ａとされる。第１の固体化液晶層における第１の領域を領域１３０ｂとした場合には、第２の固体化液晶層における第１の領域は領域１４０ｂとされ、第１の固体化液晶層における第１の領域を領域１３０ｃとした場合には、第２の固体化液晶層における第１の領域は領域１４０ｃとされる。
【００５５】
第１の固体化液晶層における第２の領域と、第２の固体化液晶層における第２の領域との関係も同様である。
【００５６】
λ[１]は、第１の着色層の色の基準波長であり、λ[２]は、第２の着色層の色の基準波長である。上述したように、第１および第２の固体化液晶層における第１の領域は、いずれも第１の着色層と向き合い、第１および第２の固体化液晶層における第２の領域は、いずれも第２の着色層と向き合う。したがって、第１および第２の固体化液晶層における第１の領域を、それぞれ１３０ａおよび１４０ａとした場合には、λ[１]は第１の１２０ａの基準波長である。第１および第２の固体化液晶層における第１および第２の領域を、それぞれ１３０ｂおよび１４０ｂとした場合には、λ[１]は１２０ｂの基準波長である。第１および第２の固体化液晶層における第１および第２の領域を、それぞれ１３０ｃおよび１４０ｃとした場合には、λ[１]は１２０ｃの基準波長である。第１および第２の固体化液晶層における第２の領域とλ[２]との関係も同様である。
【００５７】
本発明において「基準波長」とは、最大の透過率が得られる波長に対してその９０％以上の透過率が得られる波長のうち、５５０ｎｍに最も近いものを指す。着色層１２０ａ、着色層１２０ｂおよび着色層１２０ｃがそれぞれ赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層である場合、基準波長は、例えばそれぞれ６２０ｎｍ、５５０ｎｍ、および４８０ｎｍなどとなる。
【００５８】
このように、領域１３０ａ乃至１３０ｃは、配向乱れの程度が互いに異なっている。つまり、本発明の位相差板１０では、第１の固体化液晶層１３０における領域毎の光学特性の差異は、主として面内の複屈折率の差異により生じているので、領域１３０ａ乃至１３０ｃに所望の光学補償特性を付与するために各領域の厚さを変える必要がない。場合によっては、領域１３０ａ乃至１３０ｃの厚さを互いに異ならしめてもよいが、領域１３０ａ乃至１３０ｃの厚さを互いに等しくすることによって、固体化液晶層１３０を容易に形成することができる。
【００５９】
上述したように領域１３０ａ乃至１３０ｃの厚さを互いに等しくしてもよいので、第１の固体化液晶層１３０を連続膜として形成することが容易にできる。これによって、より簡便な工程で第１の固体化液晶層１３０を形成することが可能となる。さらに、均一な厚さの連続膜として形成された第１の固体化液晶層１３０には、第２の固体化液晶層１４０を積層しやすいという利点もある。
【００６０】
領域１４０ａ乃至１４０ｃについても、領域１３０ａ乃至１３０ｃの場合と同様である。すなわち本発明の位相差板１０では、領域１４０ａ乃至１４０ｃの配向乱れの程度が互いに異なっており、第２の固体化液晶層１４０における領域毎の光学特性の差異は、主として厚み方向の複屈折率の差異により生じているので、領域１４０ａ乃至１４０ｃに所望の光学補償特性を付与するために各領域の厚さを変える必要がない。前述と同様、領域１４０ａ乃至１４０ｃの厚さを互いに異ならしめてもよいが、領域１４０ａ乃至１４０ｃの厚さを互いに等しくすることによって、固体化液晶層１４０を容易に形成することができる。
【００６１】
そしてまた、領域１４０ａ乃至１４０ｃの厚さを互いに等しくしてもよいので、第２の固体化液晶層１４０を連続膜として形成することが容易にでき、より簡便な工程で第２の固体化液晶層１４０を形成することが可能となる。
【００６２】
さらに、連続膜としての第１の固体化液晶層１３０および第２の固体化液晶層１４０は、離間して形成された固体化液晶層と比較して、カラーフィルタ層１２０から位相差板１０の外部への物質移動を生じ難くする。したがって、連続膜としての第１の固体化液晶層１３０および第２の固体化液晶層１４０を含んだ位相差板１０を例えば液晶表示装置において使用した場合、カラーフィルタ層１２０から液晶層中への不純物の混入を抑制することができる。
【００６３】
次に、この位相差板１０の材料および製造方法の一例を説明する。
【００６４】
まず、支持体１１０を準備する。支持体１１０は、典型的には、ガラス板または樹脂板などの光透過性基板である。ガラス板の材料としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラスまたは無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスを使用することができる。樹脂板の材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、環状ポリオレフィン、セルロースエステル、ポリエチレンテレフタラート等を使用することができる。また支持体１１０は、硬質でなくてもよい。例えば、光透過性のフィルム・シート等であってもよい。
【００６５】
支持体１１０は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。例えば、位相差板１０が液晶表示装置の一部品である場合、支持体１１０として、インジウム錫酸化物および錫酸化物などの透明導電体からなる透明電極が形成された光透過性基板を使用してもよい。あるいは、支持体１１０として、画素回路などの回路が形成された光透過性基板を使用してもよい。
【００６６】
次に、支持体１１０上に、以下に示す方法等によりカラーフィルタ層１２０を形成する。
【００６７】
カラーフィルタ層１２０は、例えば、顔料担体とこれに分散させた顔料とを含んだ着色組成物を塗布して所定パターンとし、これを硬化させることを繰り返して着色層１２０ａ乃至１２０ｃの各々を形成することによって得られる。
【００６８】
着色組成物の顔料としては、有機顔料および／または無機顔料を使用することができる。着色組成物は、１種の有機または無機顔料を含んでいてもよく、複数種の有機顔料および／または無機顔料を含んでいてもよい。
【００６９】
顔料は、発色性が高くかつ耐熱性、特には耐熱分解性が高いことが好ましく、通常は、有機顔料が用いられる。以下に、着色組成物に使用可能な有機顔料の具体例をカラーインデックス番号で示す。
【００７０】
赤色着色組成物の有機顔料としては、例えば、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および２７９などの赤色顔料を用いることができる。赤色着色組成物の有機顔料として、赤色顔料と黄色顔料との混合物を使用してもよい。この黄色顔料としては、例えば、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または２１４を使用することができる。
【００７１】
緑色着色組成物の有機顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６および３７などの緑色顔料を用いることができる。緑色着色組成物の有機顔料として、緑色顔料と黄色顔料との混合物を使用してもよい。この黄色顔料としては、例えば、赤色着色組成物について例示したのと同様のものを使用することができる。
【００７２】
青色着色組成物の有機顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０および６４などの青色顔料を用いることができる。青色着色組成物の有機顔料として、青色顔料と紫色顔料との混合物を使用してもよい。この紫色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２または５０を使用することができる。
【００７３】
無機顔料としては、例えば、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑およびコバルト緑などの金属酸化物粉、金属硫化物粉、または金属粉を使用することができる。無機顔料は、例えば、彩度と明度とをバランスさせつつ、良好な塗布性、感度および現像性などを達成するために、有機顔料と組み合わせて用いられ得る。
【００７４】
着色組成物は、顔料以外の着色成分をさらに含んでいてもよい。例えば、着色組成物は、十分な耐熱性を達成できるのであれば、染料を含有していてもよい。この場合、染料を用いた調色が可能である。
【００７５】
また前記着色組成物に含まれる顔料担体は、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物により構成される。透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれ、その前駆体には、放射線照射により硬化して樹脂を生成する多官能モノマーもしくはオリゴマーが含まれ、これらを単独でまたは２種以上混合して用いることができる。なお、透明樹脂は、可視光領域である４００乃至７００ｎｍの全波長領域にわたって好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上の透過率を有している樹脂である。
【００７６】
着色組成物において、透明樹脂は、顔料１００重量部に対して、例えば３０乃至７００重量部、好ましくは６０乃至４５０重量部の量で用いる。透明樹脂とその前駆体との混合物を顔料担体として用いる場合には、着色組成物において、透明樹脂は、顔料１００重量部に対して、例えば２０乃至４００重量部、好ましくは５０乃至２５０重量部の量で用いる。この場合、透明樹脂の前駆体は、着色組成物において、顔料１００重量部に対して、例えば１０乃至３００重量部、好ましくは１０乃至２００重量部の量で用いる。
【００７７】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリイミド樹脂を使用することができる。
【００７８】
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂またはフェノール樹脂を使用することができる。
【００７９】
感光性樹脂としては、例えば、水酸基、カルボキシル基およびアミノ基などの反応性の置換基を有する線状高分子に、イソシアネート基、アルデヒド基およびエポキシ基などの反応性置換基を有するアクリル化合物、メタクリル化合物または桂皮酸を反応させて、アクリロイル基、メタクリロイル基およびスチリル基など光架橋性基を線状高分子に導入した樹脂を使用することができる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合物およびα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物などの酸無水物を含む線状高分子を、ヒドロキシアルキルアクリレートおよびヒドロキシアルキルメタクリレートなどの水酸基を有するアクリル化合物またはメタクリル化合物によりハーフエステル化した樹脂も使用することができる。
【００８０】
透明樹脂の前駆体であるモノマーおよび／またはオリゴマーとしては、例えば、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリシクロデカニルメタクリレート、メラミンアクリレート、メラミンメタクリレート、エポキシアクリレートおよびエポキシメタクリレートなどのアクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル；アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチルメタクリルアミド、アクリロニトリル、またはそれらの２種以上を含んだ混合物を使用することができる。
【００８１】
着色組成物を紫外線などの光を照射することによって硬化する場合、着色組成物には例えば光重合開始剤を添加する。
【００８２】
光重合開始剤としては、例えば、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、および２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オンなどのアセトフェノン系光重合開始剤；ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルおよびベンジルジメチルケタールなどのベンゾイン系光重合開始剤；ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、および４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイドなどのベンゾフェノン系光重合開始剤；チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、および２，４−ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン系光重合開始剤；２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペロニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリル−ｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、および２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジンなどのトリアジン系光重合開始剤；ボレート系光重合開始剤；カルバゾール系光重合開始剤；イミダゾール系光重合開始剤、またはそれらの２種以上を含んだ混合物を使用することができる。
【００８３】
光重合開始剤は、着色組成物において、顔料１００重量部に対して、例えば５乃至２００重量部、好ましくは１０乃至１５０重量部の量で使用する。
【００８４】
光重合開始剤とともに増感剤を使用してもよい。
【００８５】
増感剤としては、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、４，４’−ジエチルイソフタロフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノンおよび４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノンなどの化合物を使用することができる。
【００８６】
増感剤は、光重合開始剤１００重量部に対して、例えば０．１乃至６０重量部の量で使用することができる。
【００８７】
着色組成物は、多官能チオールなどの連鎖移動剤をさらに含有していてもよい。
【００８８】
多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物である。多官能チオールとしては、例えば、ヘキサンジチオール 、デカンジチオール 、１，４−ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４−ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ）−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン、またはそれらの２種以上を含んだ混合物を使用することができる。
【００８９】
多官能チオールは、着色組成物において、顔料１００重量部に対して、例えば０．２乃至１５０重量部、好ましくは０．２乃至１００重量部の量で使用する。
【００９０】
着色組成物は、溶剤をさらに含有していてもよい。溶剤を使用すると、顔料の分散性を向上させることができ、それゆえ、支持体１１０上に着色組成物を乾燥膜厚が例えば０．２乃至５μｍとなるように塗布することが容易になる。
【００９１】
溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、ジエチルケトン、アセトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、およびシクロヘキサノンなどのケトン類；エチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、およびジプロピレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶剤；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、および酢酸ｎ−ブチルなどのエステル系溶剤；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのセルソルブ系溶剤；メタノール、エタノール、イソ−プロパノール、ｎ−プロパノール、イソ−ブタノール、ｎ−ブタノール、およびアミルアルコールなどのアルコール系溶剤；ベンゼン、トルエン、およびキシレンなどのＢＴＸ系溶剤；ヘキサン、ヘプタン、オクタン、およびシクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶剤などが挙げられる。
【００９２】
さらに、テレピン油、Ｄ−リモネン、およびピネンなどのテルペン系炭化水素油；ミネラルスピリット、スワゾール＃３１０（コスモ松山石油（株））、およびソルベッソ＃１００（エクソン化学（株））などのパラフィン系溶剤；四塩化炭素、クロロホルム、トリクロロエチレン、およびジクロロメタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素系溶剤；クロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素系溶剤；およびカルビトール系溶剤等が挙げられる。
【００９３】
また、アニリン、トリエチルアミン、ピリジン、酢酸、アセトニトリル、二硫化炭素、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、およびＮ−メチルピロリドンなどの溶剤を用いることもできる。なかでも、ケトン類あるいはセロソルブ系溶剤が好ましい。これらの溶剤は、１種でまたは２種以上の混合溶剤として使用することができる。
【００９４】
溶剤は、着色組成物において、顔料１００重量部に対して、例えば８００乃至４０００重量部、好ましくは１０００乃至２５００重量部の量で使用する。
【００９５】
着色組成物は、例えば、１種以上の顔料を、必要に応じて上記光重合開始剤などとともに、顔料担体および有機溶剤中に、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダおよびアトライタなどの分散装置を用いて微細に分散させることにより製造することができる。２種以上の顔料を含む着色組成物は、異なる顔料を含んだ分散体を調製し、それら分散体を混合することにより製造してもよい。
【００９６】
顔料を顔料担体および有機溶剤中に分散させる際には、樹脂型顔料分散剤、界面活性剤および色素誘導体などの分散助剤を使用することができる。分散助剤は、顔料の分散性を向上させ、分散後の顔料の再凝集を抑制する。したがって、分散助剤を用いて顔料を顔料担体および有機溶剤中に分散させてなる着色組成物を用いた場合には、透明性に優れたカラーフィルタが得られる。
【００９７】
分散助剤は、着色組成物において、顔料１００重量部に対して、例えば０．１乃至４０重量部、好ましくは０．１乃至３０重量部の量で使用する。
【００９８】
樹脂型顔料分散剤は、顔料に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、顔料担体と相溶性のある部位とを含んでいる。樹脂型顔料分散剤は、顔料に吸着して顔料の顔料担体への分散性を安定化する。
【００９９】
樹脂型顔料分散剤としては、例えば、ポリウレタン、ポリアクリレートなどのポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸アミン塩、ポリカルボン酸部分アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩および水酸基含有ポリカルボン酸エステル、これらの変性物、ポリ（低級アルキレンイミン）と遊離カルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドおよびその塩などの油性分散剤、アクリル酸−スチレン共重合体、メタクリル酸−スチレン共重合体、アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−メタクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンなどの水溶性樹脂もしくは水溶性高分子化合物、ポリエステル類、変性ポリアクリレート類、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド付加化合物、燐酸エステル類、またはそれらの２種以上を含んだ混合物を使用することができる。
【０１００】
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミンおよびポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートおよびポリエチレングリコールモノラウレートなどのノニオン性界面活性剤、アルキル４級アンモニウム塩およびそれらのエチレンオキサイド付加物などのカオチン性界面活性剤、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタインおよびアルキルイミダゾリンなどの両性界面活性剤、またはそれらの２種以上を含んだ混合物を使用することができる。
【０１０１】
色素誘導体は、有機色素に置換基を導入した化合物である。色素誘導体は、使用する顔料と色相が近いことが好ましいが、添加量が少なければ色相が異なっていてもよい。用語「有機色素」は、一般に色素とは呼ばれている化合物に加え、一般に色素とは呼ばれていないナフタレン系およびアントラキノン系化合物などの淡黄色の芳香族多環化合物を包含している。色素誘導体としては、例えば、特開昭６３−３０５１７３号公報、特公昭５７−１５６２０号公報、特公昭５９−４０１７２号公報、特公昭６３−１７１０２号公報、または特公平５−９４６９号公報に記載されているものを使用できる。特に、塩基性基を有する色素誘導体は、顔料の分散性を高める効果が大きい。着色組成物は、１種の色素誘導体を含んでいてもよく、複数の色素誘導体を含んでいてもよい。
【０１０２】
着色組成物には、その粘度の経時的安定性を高めるために貯蔵安定剤を添加してもよい。貯蔵安定剤としては、例えば、ベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの４級アンモニウムクロライド、乳酸およびシュウ酸などの有機酸、その有機酸のメチルエーテル、ｔ−ブチルピロカテコール、テトラエチルホスフィンおよびテトラフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩、またはそれらの２種以上を含んだ混合物を使用することができる。
【０１０３】
貯蔵安定剤は、着色組成物において、顔料１００重量部に対して、例えば０．１乃至１０重量部の量で含有させる。
【０１０４】
着色組成物には、基板との密着性を高めるために、シランカップリング剤などの密着向上剤を添加してもよい。
【０１０５】
シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルエトキシシラン、およびビニルトリメトキシシランなどのビニルシラン類；γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリルシラン類およびメタクリルシラン類；β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、およびγ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのエポキシシラン類；Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、およびＮ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノシラン類；γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、およびγ−メルカプトプロピルトリエトキシシランなどのチオシラン類；またはそれらの２種以上を含んだ混合物を使用することができる。
【０１０６】
シランカップリング剤は、着色組成物において、顔料１００重量部に対して、例えば０．０１乃至１００重量部の量で含有させる。
【０１０７】
着色組成物は、例えば、グラビアオフセット用印刷インキ、水無しオフセット印刷インキ、シルクスクリーン印刷用インキ、インキジェット印刷用インキ、または溶剤現像型もしくはアルカリ現像型着色レジストの形態で調製することができる。着色レジストは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または感光性樹脂と、モノマーと、光重合開始剤と、有機溶剤とを含有する組成物中に色素を分散させたものである。
【０１０８】
顔料は、着色組成物の全固形分１００重量部に対して、例えば５乃至７０重量部、好ましくは２０乃至５０重量部の量で用いる。なお、着色組成物の残りの固形分の多くは、顔料担体が含んでいる樹脂バインダである。
【０１０９】
着色組成物を成膜に使用する前に、遠心分離、焼結フィルタおよびメンブレンフィルタなどの精製装置によって、着色組成物から、例えば５μｍ以上の粒子、好ましくは１μｍ以上の粒子、より好ましくは０．５μｍ以上の粒子を除去してもよい。
【０１１０】
着色層１２０ａ乃至１２０ｃの各々は、例えば、印刷法によって形成することができる。印刷法によると、着色組成物の印刷と乾燥とを行なうことにより、着色層１２０ａ乃至１２０ｃの各々を形成することができる。したがって、印刷法は、低コストで量産性に優れている。しかも、近年の印刷技術の発展により、高い寸法精度および平滑度を有する微細パターンの印刷を行なうことができる。
【０１１１】
印刷法を利用する場合、着色組成物が印刷版またはブランケット上で乾燥および固化を生じないように着色組成物の組成を設計する。また、印刷法では、印刷機内での着色組成物の流動性を最適化することが重要である。したがって、着色組成物に分散剤や耐湿顔料を添加して、その粘度を調整してもよい。
【０１１２】
着色層１２０ａ乃至１２０ｃの各々は、フォトリソグラフィー法を利用して形成してもよい。フォトリソグラフィー法によれば、カラーフィルタ層１２０を、印刷法と比較してより高い精度で形成することができる。
【０１１３】
この場合、まず、溶剤現像型またはアルカリ現像型着色レジストとして調製した着色組成物を、支持体１１０上に塗布する。この塗布には、スプレーコート、スピンコート、スリットコートおよびロールコートなどの塗布方法を利用する。この塗膜は、乾燥膜厚が例えば０．２乃至１０μｍとなるように形成する。
【０１１４】
次いで、この塗膜を乾燥させる。塗布膜の乾燥には、例えば、減圧乾燥機、コンベクションオーブン、ＩＲオーブンまたはホットプレートを利用する。塗膜の乾燥は、省略することができる。
【０１１５】
続いて、塗膜に、フォトマスクを介して紫外線を照射する。すなわち、塗膜をパターン露光に供する。
【０１１６】
その後、塗膜を溶剤もしくはアルカリ現像液に浸漬させるかまたは塗膜に現像液を噴霧する。これにより、塗膜から可溶部を除去して、着色層１２０ａをレジストパターンとして得る。
【０１１７】
さらに、これと同様の手順で、着色層１２０ｂおよび１２０ｃを順次形成する。以上のようにして、カラーフィルタ層１２０を得る。なお、この方法では、着色レジストの重合を促進するために、熱処理を施してもよい。
【０１１８】
このフォトリソグラフィー工程では、アルカリ現像液として、例えば、炭酸ナトリウム水溶液または水酸化ナトリウム水溶液を使用することができる。あるいは、アルカリ現像液として、ジメチルベンジルアミンおよびトリエタノールアミンなどの有機アルカリを含んだ液を使用してもよい。
【０１１９】
現像液には、消泡剤および界面活性剤などの添加剤を添加してもよい。現像には、例えば、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ現像法またはパドル現像法を利用することができる。
【０１２０】
露光感度を高めるために、以下の処理を追加してもよい。すなわち、着色レジストの第１塗膜を乾燥させた後、この第１塗膜の上に、水溶性またはアルカリ水溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールまたは水溶性アクリル樹脂を塗布する。そして、この第２塗膜を乾燥させた後に、上記のパターン露光を行なう。第２塗膜は、第１塗膜における重合が酸素によって阻害されるのを防止する。したがって、より高い露光感度を達成できる。
【０１２１】
カラーフィルタ層１２０は、他の方法で形成してもよい。例えば、インキジェット法、電着法または転写法を利用して形成してもよい。インキジェット法によってカラーフィルタ層１２０を形成する場合、例えば、支持体１１０上に予め遮光性離画壁を形成しておき、この遮光性離画壁によって区画された領域に向けてノズルからインキを吐出することにより各着色層を得る。電着法によってカラーフィルタ層１２０を形成する場合、支持体１１０上に予め透明導電膜を形成しておき、着色組成物からなるコロイド粒子の電気泳動によって着色組成物を透明導電膜上に堆積させることにより各着色層を得る。転写法を利用する場合、剥離性の転写ベースシートの表面に予めカラーフィルタ層１２０を形成しておき、このカラーフィルタ層１２０をベースシートから支持体１１０上に転写する。
【０１２２】
次に、第１の固体化液晶層１３０の形成方法について説明する。
【０１２３】
図３および図４は、一例として、領域１３０ａ乃至１３０ｃを有する固体化液晶層を形成する方法について概略的に示した断面図である。
【０１２４】
第１の固体化液晶層１３０は、例えば、カラーフィルタ層１２０上に、光重合性または光架橋性のサーモトロピック液晶材料を含んだ液晶材料層１３０’を成膜し、この液晶材料層１３０’をパターン露光と熱処理とに供することによって得る。
【０１２５】
液晶材料層１３０’は、例えば、カラーフィルタ層１２０上に、サーモトロピック液晶化合物を含んだコーティング液を塗布し、必要に応じて塗膜を乾燥させることにより得られる。液晶材料層は、例えば、サーモトロピック液晶材料のメソゲンが、支持体１１０の主面に平行な一方向に配向した状態となるように形成する。
【０１２６】
サーモトロピック液晶化合物としては、例えば、アルキルシアノビフェニル、アルコキシビフェニル、アルキルターフェニル、フェニルシクロヘキサン、ビフェニルシクロヘキサン、フェニルビシクロヘキサン、ピリミジン、シクロヘキサンカルボン酸エステル、ハロゲン化シアノフェノールエステル、アルキル安息香酸エステル、アルキルシアノトラン、ジアルコキシトラン、アルキルアルコキシトラン、アルキルシクロヘキシルトラン、アルキルビシクロヘキサン、シクロヘキシルフェニルエチレン、アルキルシクロヘキシルシクロヘキセン、アルキルベンズアルデヒドアジン、アルケニルベンズアルデヒドアジン、フェニルナフタレン、フェニルテトラヒドロナフタレン、フェニルデカヒドロナフタレン、これらの誘導体、それら化合物のアクリレート、またはそれら化合物のメタクリレートなどが挙げられる。こうした液晶化合物は、単独でまたは２種以上混合して使用することができる。
【０１２７】
コーティング液には、サーモトロピック液晶化合物に加え、例えば、溶剤、光重合開始剤、増感剤、キラル剤などの成分を加えることができる。こうした成分の含有量は、前述のサーモトロピック液晶化合物を含んだ液晶材料層が液晶性を失なわない範囲内にとどめることが望まれる。
【０１２８】
溶剤としては、前述の着色組成物に用いる化合物と同様のものを使用することができ、コーティング液中の液晶化合物１００重量部に対して１００乃至３０００重量部、好ましくは２００乃至１０００重量部を用いることができる。
【０１２９】
光重合開始剤としては、前述の着色組成物に用いる化合物と同様のものを使用することができる。その含有量は、コーティング液中における液晶化合物１００重量部に対して０．１乃至３０重量部が好ましく、０．３乃至１０重量部がより好ましい。
【０１３０】
増感剤を光重合開始剤と併用してもよく、これには、前述の着色組成物に用いる化合物と同様のものを使用することができる。増感剤は、光重合開始剤１００重量部に対して０．１乃至６０重量部の量で含有させることができる。
【０１３１】
キラル剤としては、単独でコレステリック相を示す化合物、または単独ではコレステリック相を示さないが、前述の液晶化合物と混合されることによってコレステリック相を示す光学活性有機化合物を用いる。光学活性なキラル剤としては、光学活性エステル誘導体、光学活性シアノビフェニル誘導体、光学活性ビスフェノ一ル誘導体などのネマチック液晶類似化合物を用いることができる。キラル剤は、コーティング液中の液晶性化合物１００重量部に対して１乃至４０重量部、好ましくは２乃至１５重量部の量で用いることができる。
【０１３２】
コーティング液には、さらに必要に応じて、熱重合開始剤、重合禁止剤、界面活性剤、樹脂、多官能モノマーおよび／またはオリゴマー、連鎖移動剤、貯蔵安定剤および密着向上剤等を、適量添加することができる。
【０１３３】
熱重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート（ＰＢＯ）、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド（ＰＢＤ）、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート（ＰＢＩ）、およびｎ−ブチル４，４，ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バラレート（ＰＨＶ）などのような過酸化物開始剤；２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルプロパン）、２，２’−アゾビス（２−メチルブタン）、２，２’−アゾビス（２−メチルペンタン）、２，２’−アゾビス（２，３−ジメチルブタン）、２，２’−アゾビス（２−メチルヘキサン）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルペンタン）、２，２’−アゾビス（２，３，３−トリメチルブタン）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルヘキサン）、３，３’−アゾビス（３，４−ジメチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−エチルペンタン）、ジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジエチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、およびジ−ｔｅｒｔ−ブチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）などのアゾ系開始剤などを使用することができる。
【０１３４】
重合禁止剤としては、例えば、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソール、２−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、スチレン化フェノール、スチレン化ｐ−クレゾール、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、テトラキス〔メチレン−３−（３’，５’−ジ−１−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕メタン、オクタデシル３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニルプロピオネート）、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、２，２’−ジヒドロキシ−３，３’−ジ（α−メチルシクロヘキシル）−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）イソシアヌレート、１，３，５−トリス（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾイル）イソシアヌレート、ビス〔２−メチル−４−（３−ｎ−アルキルチオプロピオニルオキシ）−５−ｔ−ブチルフェニル〕スルフィド、１−オキシ−３−メチル−イソプロピルベンゼン、２，５−ジ−ｔ−ブチルハイドロキノン、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ノニルフェノール）、アルキル化ビスフェノール、２，５−ジ−ｔ−アミルハイドロキノン、ポリブチル化ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡ、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−エチルフェノール、２，６−ビス（２’−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチル−５’−メチル−ベンジル）−４−メチルフェノール、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，６−ジメチルベンジル）イソシアヌレート、テレフタロイルージ（２，６−ジメチル−４−ｔ−ブチル−３−ヒドロキシベンジルスルフィド）、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−α−ジメチルアミノ−ｐ−クレゾール、２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−シクロヘキシルフェノール）、トルエチレングリコール−ビス〔３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕、ヘキサメチレングリコール−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシトルエン、６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリン）−２，４−ビス（オクチルチオ）−１，３，５−トリアジン、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレンビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ヒドロシナミド）、３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル−リン酸ジエチルエステル、２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノール、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオビス（２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、トリス〔β−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニル−オキシエチル〕イソシアヌレート、２，４，６−トリブチルフェノール、ビス〔３，３−ビス（４’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチルフェニル）−ブチリックアシッド〕グリコールエステル、４−ヒドロキシメチル−２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、およびビス（３−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルベンジル）サルファイドなどのフェノール系禁止剤が挙げられる。
【０１３５】
さらに、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合物、およびジアリール−ｐ−フェニレンジアミンなどのアミン系禁止剤；ジラウリル・チオジプロピオネート、ジステアリル・チオジプロピオネート、および２−メルカプトベンズイミダノールなどの硫黄系禁止剤；ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイトなどのリン系禁止剤などの重合禁止剤を用いることもできる。
【０１３６】
界面活性剤、樹脂、多官能モノマーおよび／またはオリゴマー、連鎖移動剤、貯蔵安定剤および密着向上剤等は、前記した着色組成物に用いる化合物と同様のものを使用することができる。
【０１３７】
コーティング液の塗布には、例えば、スピンコート法、スリットコート法、凸版印刷、スクリーン印刷、平版印刷、反転印刷およびグラビア印刷などの印刷法、これらの印刷法にオフセット方式を組み合わせた方法、インキジェット法、またはバーコート法を利用することができる。
【０１３８】
液晶材料層１３０’は、例えば、均一な厚さを有している連続膜として形成する。上述した方法によれば、塗布面が十分に平坦である限り、液晶材料層１３０’を均一な厚さを有している連続膜として形成することができる。
【０１３９】
コーティング液の塗布に先立って、カラーフィルタ層１２０の表面に、ラビングなどの配向処理を施してもよい。あるいは、コーティング液の塗布に先立って、カラーフィルタ層１２０上に、液晶化合物の配向を規制する配向膜を形成してもよい。この配向膜は、例えば、カラーフィルタ層１２０上にポリイミドなどの透明樹脂層を形成し、この透明樹脂層にラビングなどの配向処理を施すことにより得られる。この配向膜は、光配向技術を利用して形成してもよい。
【０１４０】
以上のようにして得られた第１の液晶材料層１３０’に対し、露光工程を行なう。すなわち、第１の液晶材料層１３０’の複数の領域に、異なる条件となるように光を照射する。異なる条件とは、露光時間・照度・輝線等のうちいずれか一つ、あるいはこれらの組み合わせが相違していることを指す。通常、それぞれの領域に対して異なる照射エネルギー、すなわち異なる露光量となるように光を照射するが、材料によっては相反則不軌の性質がみられる。その場合には、必ずしも露光量を異ならせる必要はない。例えば、ある領域には高照度で短時間、別の領域には低照度で長時間露光を行ない、結果として双方の領域の露光量（照度×露光時間）が同じであってもよい。
【０１４１】
以下、領域によって露光量を異ならせる場合を例に挙げて説明する。
【０１４２】
例えば、図３に示すように、液晶材料層１３０’のうち領域１３０ａに対応した領域１３０ａ’には、最大の露光量で光を照射する。液晶材料層のうち領域１３０ｂに対応した領域１３０ｂ’には、領域１３０ａ’と比較してより小さな露光量で光を照射する。液晶材料層のうち領域１３０ｃに対応した領域１３０ｃ’には、領域１３０ｂ’と比較してさらにより小さな露光量で光を照射する。これにより、液晶材料層１３０’の光を照射した部分で、メソゲンが形成している配向構造を維持させたまま、サーモトロピック液晶化合物の重合または架橋を生じさせる。
【０１４３】
サーモトロピック液晶化合物が重合または架橋した反応生成物では、そのメソゲンは固定化されている。露光量が最大の領域では、サーモトロピック液晶化合物の反応生成物の含有率が最も高く、未反応のサーモトロピック液晶化合物の含有率が最も低い。露光量が小さくなるにしたがって、反応生成物の含有率はより低くなり、未反応のサーモトロピック液晶化合物の含有率はより高くなる。
【０１４４】
その結果、露光量がより大きな領域では、メソゲンはより高い割合で固定化され、露光量がより小さな領域では、メソゲンはより低い割合で固定化される。そして、露光量がゼロの領域では、メソゲンは固定化されない。
【０１４５】
上述したように、サーモトロピック液晶化合物を不均一に重合または架橋させることができれば、露光工程はどのような方法で行なってもよい。
【０１４６】
例えば、この露光工程では、フォトマスクを用いた露光を複数回行なってもよい。あるいは、ハーフトーンマスク、グレイトーンマスクまたは波長制限マスクを用いた露光を行なうこともできる。フォトマスクを使用する代わりに、光束を液晶材料層上で走査させてもよい。さらには、これらを組み合わせてもよい。
【０１４７】
露光工程を完了した後、現像工程を行なう。すなわち、液晶材料層１３０’を、サーモトロピック液晶化合物が液晶相から等方相へと変化する相転移温度と等しい温度以上に加熱する。未反応化合物であるサーモトロピック液晶化合物のメソゲン部位は固定されていない。それゆえ、液晶材料層１３０’を相転移温度以上に加熱すると、未反応化合物のメソゲンの配向の程度が低下する。例えば、未反応化合物のメソゲンは、液晶相から等方相へと変化する。他方、サーモトロピック液晶化合物の重合または架橋した反応生成物では、メソゲンは固定されている。
【０１４８】
したがって、露光工程における露光量がより小さな領域では、露光工程における露光量がより大きな領域と比較してメソゲンの配向の程度がより低くなる。例えば、図４に示されるように、領域１３０ａ’に比べて、領域１３０ｂ’は配向の程度が低くなり、領域１３０ｃ’は配向の程度がさらに低くなる。そして、露光工程において露光しなかった領域では、この熱処理によってメソゲンの配向構造が消失する。
【０１４９】
その後、定着工程を実施する。すなわち、未反応のサーモトロピック液晶化合物について、メソゲンの配向の程度を低下させたまま重合および／または架橋させる。
【０１５０】
定着工程は、例えば、図５に示すように基板全体に光Ｌ２を照射して行なう。すなわち、サーモトロピック液晶化合物が等方相から液晶相へと変化する相転移温度よりも高い温度に液晶材料層１３０’を維持したまま、液晶材料層１３０’の全体に光Ｌ２を照射する。光Ｌ２は、未反応化合物のほぼ全てが重合および／または架橋して反応を生じるのに十分な露光量とする。これにより、未反応化合物の重合または架橋を生じさせ、配向の程度を消失あるいは低下させたままメソゲンを固定化する。以上のようにして、第１の固体化液晶層１３０を得る。
【０１５１】
なお、ある液晶化合物は、等方相から液晶相へと変化する第１相転移温度が、液晶相から等方相へと変化する第２相転移温度と比較してより低い。それゆえ、特定の場合には、定着工程における液晶材料層１３０’の温度は、現像工程の加熱温度と比較してより低くてもよい。ただし、通常は、簡便性の観点で、定着工程における液晶材料層１３０’の温度は、第１相転移温度以上とする。
【０１５２】
定着工程での露光においては、光の種類等は特に限定されない。未反応のサーモトロピック液晶化合物の重合および／または架橋を誘起できれば、任意の条件で露光を行なうことができる。
【０１５３】
定着工程における光照射では、液晶材料層１３０’の全体にわたって露光量が等しくてもよい。この場合、微細なパターンが設けられたフォトマスクを使用する必要がない。したがって、工程を簡略化することができる。
【０１５４】
定着工程は、他の方法で行なってもよい。
【０１５５】
例えば、未反応化合物、すなわちサーモトロピック液晶化合物が第１相転移温度よりも高い重合および／または架橋温度に加熱することによって重合および／または架橋する材料である場合、光を照射する代わりに、加熱を行なってもよい。具体的には、光を照射する代わりに、液晶材料層１３０’を重合および／または架橋温度以上に加熱して、未反応化合物を重合および／または架橋させる。これにより、第１の固体化液晶層１３０を得る。なお、現像工程における加熱温度は、例えば、第１相転移温度以上でありかつ重合および／または架橋温度未満とする。
【０１５６】
あるいは、定着工程において、光照射と加熱とを順次行なってもよい。このように光と熱とを組み合わせると、未反応化合物の重合および／または架橋をより確実に進行させることができる。それゆえ、より強固な第１の固体化液晶層１３０を得ることができる。
【０１５７】
ある温度に加熱することによって、未反応化合物が重合および／または架橋する材料である場合、現像工程における加熱温度は、それが重合および／または架橋する温度以上であってもよい。すなわち現像工程と定着工程とを同時に行なってもよい。ただし、この場合、サーモトロピック液晶化合物の重合および／または架橋は、メソゲンの配向の程度の低下と同時に進行する。そのため、製造条件が第１の固体化液晶層１３０の光学特性に及ぼす影響が比較的大きい。
【０１５８】
続いて、第２の固体化液晶層１４０の形成方法について説明する。
【０１５９】
図６および図７は、一例として、領域１４０ａ乃至１４０ｃを有する固体化液晶層を形成する方法について概略的に示した断面図である。
【０１６０】
第２の固体化液晶層１４０は、例えば、第１の固体化液晶層１３０上に、光重合性または光架橋性のサーモトロピック液晶材料を含んだ液晶材料層１４０’を成膜し、この液晶材料層１４０’をパターン露光と熱処理とに供することによって得る。液晶材料層は、例えば、メソゲンが支持体１１０の主面に平行であり、かつ螺旋を巻いた配向状態となるように形成する。
【０１６１】
液晶材料層１４０’は、例えば、第１の固体化液晶層１３０上に、サーモトロピック液晶化合物を含んだコーティング液を塗布し、必要に応じて塗膜を乾燥させることにより得られる。
【０１６２】
第２の固体化液晶層１４０の材料として用いるコーティング液としては、第１の固体化液晶層１３０の項で説明したコーティング液と同様のものを選択することができる。ただし、第１の固体化液晶層１３０と第２の固体化液晶層１４０とでは、求められる光学特性、すなわち屈折率異方性の態様が異なるため、液晶材料層におけるメソゲンの配向の状態も別のものとなる。したがって、コーティング液の材料として選択されるサーモトロピック液晶化合物、溶剤、その他添加物は、第１の固体化液晶層１３０と第２の固体化液晶層１４０とでは、典型的には少なくとも一部が異なっている。
【０１６３】
第２の固体化液晶層１４０の成膜工程におけるその他の条件は、第１の固体化液晶層１３０における場合とほぼ同様とすることができる。
【０１６４】
次に、露光工程を行なう。第２の固体化液晶層１４０の露光工程についても、第１の固体化液晶層１３０とほぼ同様である。すなわち、液晶材料層の複数の領域に、異なる条件となるように光を照射する。「異なる条件」の定義も第１の固体化液晶層１３０と同じである。
【０１６５】
露光工程において、領域によって露光量を異ならせる場合の一例を、図６を参照して説明する。
【０１６６】
例えば、図６に示すように、液晶材料層１４０’のうち領域１４０ｃに対応した領域１４０ｃ’には、最大の露光量で光を照射する。液晶材料層１４０’のうち領域１４０ｂに対応した領域１４０ｂ’には、領域１４０ｃ’と比較してより小さな露光量で光を照射する。液晶材料層１４０’のうち領域１４０ａに対応した領域１４０ａ’には、領域１４０ｂ’と比較してさらにより小さな露光量で光を照射する。これにより、液晶材料層の光を照射した部分で、メソゲンが形成している配向構造を維持させたまま、サーモトロピック液晶化合物の重合または架橋を生じさせる。
【０１６７】
第２の固体化液晶層１４０形成において露光工程をこのように行なう効果もまた、第１の固体化液晶層１３０と同じである。
【０１６８】
露光工程を終了した後、現像工程を行なう。すなわち、液晶材料層１４０’を、サーモトロピック液晶化合物が液晶相から等方相へと変化する相転移温度と等しい温度以上に加熱する。ここでの作用も、第１の固体化液晶層１３０における場合と同じである。
【０１６９】
例えば、図７に示されるように、領域１４０ｃ’に比べて、領域１４０ｂ’は配向の程度が低くなり、領域１４０ａ’は配向の程度がさらに低くなる。そして、露光工程において露光しなかった領域では、この熱処理によってメソゲンの配向構造が消失する。
【０１７０】
その後、定着工程を実施する。すなわち、未反応のサーモトロピック液晶化合物について、メソゲンの配向の程度を低下させたまま重合および／または架橋させる。第２の固体化液晶層１４０の定着工程の具体的方法や条件についても、第１の固体化液晶層１３０とほぼ同じである。以上のようにして、第２の固体化液晶層１４０を得る。
【０１７１】
図３乃至図７を参照して説明したように、本発明の位相差板は、ウェット工程なしに位相差のパターンが形成される。ウェット工程によりパターンを形成するには、溶剤あるいはアルカリ性水溶液等、液晶材料層を溶解する能力を有する液体が用いられる。例えば、該液体に液晶材料層を浸漬することによって、あるいは、スプレーなどにより該液体を液晶材料層に噴霧することによって、未硬化部を除去してパターン化された固体化液晶層が形成される。こうして得られる固体化液晶層は、複屈折率が互いに等しく、かつ厚みが互いに異なる複数の領域を含んでいる。厚みが互いに異なっているので、各領域は位相差が互いに異なっている。
【０１７２】
しかしながら、液体を用いたウェット工程は、その製造条件が最終製品の光学的特性に与える影響は極めて大きい。それゆえ、ウェット工程を含んだ方法によると、光学的特性の目標値からのずれを生じ易い。しかも、領域によって固体化液晶層の厚みが異なっているので、複数の固体化液晶層を積層することは困難である。
【０１７３】
これに対して本発明の方法では、露光工程およびそれよりも後にウェット工程は行なわない。それゆえ、ウェット工程に起因して屈折率異方性が目標値からずれるのを防止することができ、また、膜厚が均一な固体化液晶層を得ることも可能になる。
【０１７４】
なお、複屈折率と露光工程における露光条件、例えば露光量とは、必ずしも比例関係にある訳ではない。しかしながら、材料および露光条件が一定のもとでは、複屈折率の再現性は高い。それゆえ、ある複屈折率を達成するのに必要な条件、例えば露光量を見出すのは容易であり、また、安定した製造を行なうことも容易である。
【０１７５】
図１乃至図７を参照しながら説明した位相差板１０、すなわちパネル基板には、様々な変形が可能である。
【０１７６】
この位相差板１０では、第１の固体化液晶層１３０面内の複屈折率が互いに異なる領域１３０ａ乃至１３０ｃを含み、第２の固体化液晶層１４０は厚み方向の複屈折率が互いに異なる領域１４０ａ乃至１４０ｃを含んでいる。第１の固体化液晶層１３０および第２の固体化液晶層１４０は、それぞれ領域１３０ａ乃至１３０ｃおよび領域１４０ａ乃至１４０ｃとは屈折率異方性が異なる１つ以上の領域をさらに含んでいてもよい。例えば、半透過型液晶表示装置では、赤、緑および青色画素の各々が、透過部と反射部とを含んでいる。透過部と反射部とには、異なる光学的設計を採用する必要がある。それゆえ、固体化液晶層１３０のうち、赤、緑および青色画素に対応した部分の各々が、屈折率異方性が互いに異なる２つ以上の領域を含んでいてもよい。
【０１７７】
また、カラーフィルタ層１２０は前述の着色層以外に、黒色離画壁を含んでいてもよい。黒色離画壁は、例えば、着色層１２０ａ乃至１２０ｃを互いに離間するように設けられる。
【０１７８】
位相差板１０からカラーフィルタ層１２０を省略してもよい。例えば、液晶表示装置では、その一方の基板がカラーフィルタ層と位相差層との双方を含んでいてもよいが、液晶表示装置の一方の基板がカラーフィルタ層を含み、他方の基板が位相差層を含んでいてもよい。後者の場合、位相差板１０は、カラーフィルタ層１２０を含んでいる必要はない。ただし、位相差板１０がカラーフィルタ層１２０と固体化液晶層１３０との双方を含んでいる場合、貼りあわせの際に、カラーフィルタ層１２０と固体化液晶層１３０とを位置合わせする必要がない。
【０１７９】
第１の固体化液晶層１３０および第２の固体化液晶層１４０は、支持体１１０とカラーフィルタ層１２０との間に介在させてもよい。すなわち、支持体１１０／第１の固体化液晶層１３０／第２の固体化液晶層１４０／カラーフィルタ層１２０が、この順に積層された構成としてもよい。
【０１８０】
図８は、一変形例にかかる位相差板を概略的に示す断面図である。この位相差板１０は、第１の固体化液晶層１３０および第２の固体化液晶層１４０が支持体１１０とカラーフィルタ層１２０との間に介在していること以外は、図１および図２を参照しながら説明した位相差板１０と同様である。
【０１８１】
この構造を採用した場合、例えば位相差板１０を含んだ液晶表示装置において、第１の固体化液晶層１３０および第２の固体化液晶層１４０は、カラーフィルタ層１２０から液晶層中への不純物の混入を抑制しない。しかしながら、この構造を採用した場合、カラーフィルタ層１２０が、固体化液晶層１３０を形成するための露光工程および熱処理工程に晒されることがない。それゆえ、この構造を採用した場合、図１および図２に示す構造を採用した場合と比較して、上記の露光工程における光や現像・定着工程における熱に起因したカラーフィルタ層１２０の劣化は生じ難い。
【０１８２】
また、この構造を採用した場合、支持体１１０上に第１の固体化液晶層１３０を形成することができる。したがって、完全には平面とし難いカラーフィルタ層１２０上に第１の固体化液晶層１３０を形成する場合と比較して、設計通りの性能を有する第１の固体化液晶層１３０をより容易に得ることができる。
【０１８３】
図示していないが、カラーフィルタ層１２０は、第１の固体化液晶層１３０と第２の固体化液晶層１４０との間に介在させてもよい。すなわち、支持体１１０／第１の固体化液晶層１３０／カラーフィルタ層１２０／第２の固体化液晶層１４０が、この順に積層された構成としてもよい。支持体１１０／第１の固体化液晶層１３０／第２の固体化液晶層１４０が、この順に、直接または他の層を介して積層されてさえいれば、カラーフィルタ層と固体化液晶層とは任意の位置関係とすることができる。
【０１８４】
上述した位相差板１０は、様々な用途に利用可能である。例えば、位相差板１０は、液晶表示技術に代表される表示技術に利用可能である。
【０１８５】
図９は、図１および図２に示す位相差板を用いて製造可能な液晶表示装置の一例を概略的に示す断面図である。
【０１８６】
図９に示す液晶表示装置は、アクティブマトリクス駆動方式を採用した透過型液晶表示装置である。この液晶表示装置は、カラーフィルタ基板１０’とアレイ基板２０と液晶層３０と一対の偏光板４０と図示しないバックライトとを含んでいる。
【０１８７】
カラーフィルタ基板１０’は、上述した位相差板１０と対向電極１５０と配向膜１６０とを含んでいる。
【０１８８】
対向電極１５０は、第２の固体化液晶層１４０上に形成された、表示領域の全体にわたって広がった連続膜である。対向電極１５０は、例えば、上述した透明導電体からなる。
【０１８９】
配向膜１６０は、対向電極１５０を被覆している。配向膜１６０は、配向膜は、例えば、対向電極１５０上にポリイミドなどの透明樹脂層を形成し、この透明樹脂層にラビングなどの配向処理を施すことにより得られる。この配向膜１６０は、光配向技術を利用して形成してもよい。
【０１９０】
アレイ基板２０は、配向膜１６０と向き合った基板２１０を含んでいる。基板２１０は、ガラス板または樹脂板などの光透過性基板である。
【０１９１】
基板２１０の配向膜１６０との対向面上には、画素回路（図示せず）と走査線（図示せず）と信号線（図示せず）と画素電極２５０とが形成されている。画素回路は、各々が薄膜トランジスタなどのスイッチング素子を含んでおり、基板２１０上でマトリクス状に配列している。走査線は、画素回路の行に対応して配列している。各画素回路の動作は、走査線から供給される走査信号によって制御される。信号線は、画素回路の列に対応して配列している。各画素電極２５０は、画素回路を介して信号線に接続されている。各画素電極２５０は、着色層１２０ａ乃至１２０ｃの何れかと向き合っている。
【０１９２】
画素電極２５０は、配向膜２６０で被覆されている。配向膜２６０は、配向膜は、例えば、画素電極２５０上にポリイミドなどの透明樹脂層を形成し、この透明樹脂層にラビングなどの配向処理を施すことにより得られる。この配向膜２６０は、光配向技術を利用して形成してもよい。
【０１９３】
カラーフィルタ基板１０’とアレイ基板２０とは、枠形状の接着剤層（図示せず）を介して貼り合わされている。カラーフィルタ基板１０’とアレイ基板２０と接着剤層とは、中空構造を形成している。
【０１９４】
液晶層３０は、液晶化合物または液晶組成物からなる。この液晶化合物または液晶組成物は、流動性を有しており、カラーフィルタ基板１０’とアレイ基板２０と接着剤層とに囲まれた空間を満たしている。カラーフィルタ基板１０’とアレイ基板２０と接着剤層と液晶層３０とは、液晶セルを形成している。本実施形態においては、液晶層３０を構成する液晶は、初期状態には垂直配向をしている。「垂直配向」の「垂直」とは厳密な意味ではなく、「略垂直」も含まれる。
【０１９５】
偏光板４０は、液晶セルの両主面に貼り付けられている。偏光板４０は、例えば、それらの透過軸が直交するように配置する。
【０１９６】
この液晶表示装置において、第１の固体化液晶層１３０の領域１３０ａ乃至１３０ｃは、厚さがほぼ等しく、面内の複屈折率が異なっている。また、同じく、第２の固体化液晶層１４０の領域１４０ａ乃至１４０ｃは、厚さがほぼ等しく、厚み方向の複屈折率が異なっている。したがって、１３０ａ乃至１３０ｃおよび１４０ａ乃至１４０ｃの複屈折率を最適化することにより、赤、緑および青の各々について、理想的な光学補償を達成することができる。
【０１９７】
上述したとおり、位相差板１０は、アクティブマトリクス駆動方式を採用した透過型液晶表示装置において利用可能である。この位相差板１０は、他の表示装置で利用することも可能である。
【０１９８】
例えば、位相差板１０は、半透過型液晶表示装置または反射型液晶表示装置において利用してもよい。また、液晶表示装置には、パッシブマトリクス駆動方式などのアクティブマトリクス駆動方式以外の駆動方式を採用してもよい。あるいは、位相差板１０は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの液晶表示装置以外の表示装置において利用してもよい。
【０１９９】
更なる利益および変形は、当業者には容易である。それゆえ、本発明は、そのより広い側面において、ここに記載された特定の記載や代表的な態様に限定されるべきではない。したがって、添付の請求の範囲およびその等価物によって規定される本発明の包括的概念の真意または範囲から逸脱しない範囲内で、様々な変形が可能である。
【実施例】
【０２００】
以下、シミュレーションによる光学計算結果の例を挙げて本発明の効果について記載するが、本発明の望ましい構成はこれらに限られるものではない。
【０２０１】
計算にあたっては、次に挙げる条件を共通に設定した。
【０２０２】
偏光板の透過率を下記表１にまとめる。
【表１】
2011123192.tif 000003
【０２０３】
偏光板は、膜厚２０μｍの偏光子がそれぞれ膜厚８０μｍの保護層によって挟まれた構造とし、保護層の屈折率は波長によらず、面内方向を１．５００５、厚み方向を１．５０００とした。偏光板の分光透過率を、図１０〜１２に示す。図１０、１１、および１２は、それぞれ単体、２枚の平行配置、２枚の垂直配置についての分光透過率である。
【０２０４】
支持体として用いるガラス基板は、波長によらず屈折率を１．５、透過率を１００％であると仮定した。厚みは０．７ｍｍとした。
【０２０５】
カラーフィルタの色特性を、下記表２および３にまとめる。また、カラーフィルタの分光透過率を図１３〜１５に示す。図１３、１４、および１５は、それぞれ赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層についての分光透過率である。屈折率はいずれも波長によらず１．７、厚みは２．０μｍとした。
【表２】
2011123192.tif 000004
【０２０６】
【表３】
2011123192.tif 000005
【０２０７】
液晶層に用いる液晶の長軸方向および短軸方向の屈折率を、下記表４にまとめる。弾性定数を１３．２ｐＮ（広がり）・６．５ｐＮ（ねじれ）・１８．３ｐＮ（曲がり）、長軸方向の誘電率を３．１、短軸方向の誘電率を８．３と仮定した。プレチルト角は、極角を８９°、方位角は４５°・１３５°・２２５°・３１５°の４方向配向分割（マルチドメイン）駆動とした。また、液晶の屈折率波長分散を図１６に示す。
【表４】
2011123192.tif 000006
【０２０８】
位相差層のうち第１の層（以下、Ａ層と称する）は、光重合性液晶が色毎に所定の程度乱されたホモジニアス配向で固定化された状態を仮定した。Ａ層に用いる光重合性液晶の屈折率を、下記表５にまとめる。また、Ａ層の屈折率波長分散を図１７に示す。
【表５】
2011123192.tif 000007
【０２０９】
位相差層のうち第２の層（以下、Ｃ層と称する）は、光重合性液晶が色毎に所定の程度乱されたホメオトロピック配向で固定化された状態を仮定した。Ｃ層に用いる光重合性液晶の屈折率を、下記表６にまとめる。また、Ｃ層の屈折率波長分散を図１８に示す。
【表６】
2011123192.tif 000008
【０２１０】
液晶表示装置の層構成は、視認側から偏光板／ガラス基板／カラーフィルタ層／Ａ層／Ｃ層／液晶層／ガラス基板／偏光板とし、液晶層の厚みは３．０μｍとした。Ａ層は、面内における遅相軸の方位角を９０°とした。Ｃ層は、進和軸が厚み方向（膜面に対する垂線方向）と平行な向きであるとした。偏光板は視認側の吸収軸を０°とし、バックライト側の吸収軸を９０°とした。
【０２１１】
液晶層に印加する電圧が０Ｖのときを黒表示とし、５Ｖのときを白表示として、それぞれの極角４５°および６０°・方位角４５°の分光透過率を求め、光源をＣ光源としてコントラストを算出した。なお、今回想定した液晶セルは上述の通り方位角は４５°・１３５°・２２５°・３１５°の４方向配向分割（マルチドメイン）駆動であるため、方位角は４５°・１３５°・２２５°・３１５°方向から見た光学特性は同一である。
【０２１２】
上述した共通条件のもとで、次のようにシミュレーションを行なった。
【０２１３】
（Ｎｏ．１）
Ａ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．２８μｍとし、Ｃ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．７０μｍとした。基準波長における各領域の複屈折率を、Ａ層およびＣ層について下記表７にまとめる。コントラストの光学計算を行なったところ、極角４５°で１０７０、極角６０°で４３０であった。
【表７】
2011123192.tif 000009
【０２１４】
また、(Δｎ[Ａ]／λd[Ａ])および((2Δｎ[Ｃ]／λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ])／3)を求めた。
【０２１５】
各定数の算出にあたっては、着目する領域を第１の領域とし、比較対象となる領域を第２の領域とした。Ａ層における第１の領域の面内複屈折率をΔｎ[A1]、第２の領域の面内複屈折率をΔｎ[A2]とし、Ｃ層における第１の領域の厚み方向の複屈折率をΔｎ[C1]、第２の領域の厚み方向の複屈折率をΔｎ[C2]とした。
【０２１６】
同様に、Ａ層における第１の領域の膜厚をｄ[A1]、第２の領域の膜厚をｄ[A2]、Ｃ層における第１の領域の膜厚をｄ[C1]、第２の領域の膜厚をｄ[C2]とした。
【０２１７】
Ａ層およびＣ層の第１の領域が対応する第１の画素で表示される色の基準波長をλ[1]とし、Ａ層およびＣ層の第２の領域が対応する第２の画素で表示される色の基準波長をλ[2]とした。
【０２１８】
以上の定義と下記式（３）および（５）から(Δｎ[Ａ]／λd[Ａ])が得られ、それに加えて下記式（４）および（６）から((2Δｎ[Ｃ]／λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ])／3)が得られる。Ｎｏ．２以降のシミュレーションにおいても、同様である。
【０２１９】
λｄ[Ａ]＝(ｄ[A1]×λ[２])／(ｄ[A2]×λ[１])        （３）
λｄ’[Ｃ]＝(ｄ[C1]×λ[１])／(ｄ[C2]×λ[２])      （４）
Δｎ[Ａ]＝Δｎ[Ａ２]／Δｎ[Ａ１]                    （５）
Δｎ[Ｃ]＝Δｎ[Ｃ２]／Δｎ[Ｃ１]                    （６）
算出された(Δｎ[Ａ]／λd[Ａ])を下記表８に示し、((2Δｎ[Ｃ]／λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ])／3)を下記表９に示す。
【表８】
2011123192.tif 000010
【０２２０】
【表９】
2011123192.tif 000011
【０２２１】
また、極角を変化させたときの、方位角４５°方向のコントラスト比の変化を図１９および図２０に示す。
【０２２２】
（Ｎｏ．２）
Ａ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．２８μｍとし、Ｃ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．７０μｍとした。基準波長における各領域の複屈折率を、Ａ層およびＣ層について下記表１０にまとめる。コントラストの光学計算を行なったところ、極角４５°で９７０、極角６０°で３７０であった。
【表１０】
2011123192.tif 000012
【０２２３】
上述と同様の手法により、（Δｎ[Ａ]／λd[Ａ］）および（(２Δｎ[Ｃ]／λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ])／３）を求めた。その結果を、下記表１１および１２にまとめる。
【表１１】
2011123192.tif 000013
【０２２４】
【表１２】
2011123192.tif 000014
【０２２５】
また、極角を変化させたときの、方位角４５°方向のコントラスト比の変化を図２１および図２２に示す。
【０２２６】
（Ｎｏ．３）
Ａ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．３５μｍとし、Ｃ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．７０μｍとした。基準波長における各領域の複屈折率を、Ａ層およびＣ層について下記表１３にまとめる。コントラストの光学計算を行なったところ、極角４５°で９９０、極角６０°で３９０であった。
【表１３】
2011123192.tif 000015
【０２２７】
上述と同様の手法により、（Δｎ[Ａ]／λd[Ａ］）および（(２Δｎ[Ｃ]／λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ])／３）を求めた。その結果を、下記表１４および１５にまとめる。
【表１４】
2011123192.tif 000016
【０２２８】
【表１５】
2011123192.tif 000017
【０２２９】
また、極角を変化させたときの、方位角４５°方向のコントラスト比の変化を図２３および図２４に示す。
【０２３０】
（Ｎｏ．４）
Ａ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．２８μｍとし、Ｃ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．７０μｍとした。基準波長における各領域の複屈折率を、Ａ層およびＣ層について下記表１６にまとめる。コントラストの光学計算を行なったところ、極角４５°で９６０、極角６０°で３６０であった。
【表１６】
2011123192.tif 000018
【０２３１】
上述と同様の手法により、（Δｎ[Ａ]／λd[Ａ］）および（(２Δｎ[Ｃ]／λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ])／３）を求めた。その結果を、下記表１７および１８にまとめる。
【表１７】
2011123192.tif 000019
【０２３２】
【表１８】
2011123192.tif 000020
【０２３３】
また、極角を変化させたときの、方位角４５°方向のコントラスト比の変化を図２５および図２６に示す。
【０２３４】
（Ｎｏ，５）
Ａ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．２８μｍとし、Ｃ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．８５μｍとした。基準波長における各領域の複屈折率を、Ａ層およびＣ層について下記表１９にまとめる。コントラストの光学計算を行なったところ、極角４５°で９５０、極角６０°で３７０であった。
【表１９】
2011123192.tif 000021
【０２３５】
上述と同様の手法により、（Δｎ[Ａ]／λd[Ａ］）および（(２Δｎ[Ｃ]／λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ])／３）を求めた。その結果を、下記表２０および２１にまとめる。
【表２０】
2011123192.tif 000022
【０２３６】
【表２１】
2011123192.tif 000023
【０２３７】
また、極角を変化させたときの、方位角４５°方向のコントラスト比の変化を図２７および図２８に示す。
【０２３８】
（Ｎｏ．６）
Ａ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．２８μｍとし、Ｃ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．７０μｍとした。どちらの層も、屈折率を面内で同一の特性として光学計算を行なった。基準波長における各領域の屈折率を、下記表２２にまとめる。コントラストの光学計算を行なったところ、極角４５°で６５０、極角６０°で２２０であった。
【表２２】
2011123192.tif 000024
【０２３９】
上述と同様の手法により、（Δｎ[Ａ]／λd[Ａ］）および（(２Δｎ[Ｃ]／λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ])／３）を求めた。その結果を、下記表２３および２４にまとめる。
【表２３】
2011123192.tif 000025
【０２４０】
【表２４】
2011123192.tif 000026
【０２４１】
また、極角を変化させたときの、方位角４５°方向のコントラスト比の変化を図２９および図３０に示す。
【０２４２】
（Ｎｏ．７）
Ａ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．２８μｍとし、Ｃ層の膜厚は、いずれの色に対応する領域についても１．７８μｍとした。Ａ層について、Ｎｏ，１と同一の特性としつつ、Ｃ層の複屈折率については、Ａ層と同様に赤色領域において最も大きく、青色領域において最も小さいとして光学計算を行なった。基準波長における各領域の屈折率を、下記表２５にまとめる。コントラストの光学計算を行なったところ、極角４５°で６００、極角６０°で２００であった。
【表２５】
2011123192.tif 000027
【０２４３】
上述と同様の手法により、（Δｎ[Ａ]／λd[Ａ］）および（(２Δｎ[Ｃ]／λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ])／３）を求めた。その結果を、下記表２６および２７にまとめる。
【表２６】
2011123192.tif 000028
【０２４４】
【表２７】
2011123192.tif 000029
【０２４５】
また、極角を変化させたときの、方位角４５°方向のコントラスト比の変化を図３１および図３２に示す。
【０２４６】
（シミュレーション結果）
上述のＮｏ．１においては、方位角４５°・極角４５°のコントラストは４３０であり、方位角４５°・極角６０°のコントラストは１０７０である。Ｎｏ．１〜７のなかで、最も優れた結果が得られている。このＮｏ．１の位相差板の方位角４５°のコントラストを１００として、Ｎｏ．２〜７のコントラストを求め、下記表２８にまとめる。
【表２８】
2011123192.tif 000030
【０２４７】
Ｎｏ．１で得られたコントラストの概ね８５以上が達成されれば、合格レベルとした。
【０２４８】
Ｎｏ．１〜７の各位相差板について、（Δｎ[Ａ]／λd[Ａ］）の範囲を図３３に示した。ここで示した範囲は、前述の表８，１１，１４，１７，２０，２３、および２６それぞれにおける、赤色領域・緑色領域・青色領域と比較した最小値と最大値とである。
【０２４９】
また、Ｎｏ．１〜７の各位相差板について、（(２Δｎ[Ｃ]／λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ])／３）の範囲を図３４に示した。ここで示した範囲は、前述の表９，１２，１５，１８、２１，２４、および２７それぞれにおける、赤色領域・緑色領域・青色領域と比較した最小値と最大値との間である。
【０２５０】
前記表２８に示されるようにＮｏ．１〜５においては、方位角４５°・極角４５°のコントラストは、いずれも概ね８５以上であり、方位角４５°・極角６０°のコントラストはいずれも、概ね８５以上である。
【０２５１】
Ｎｏ．１〜５の位相差板は、いずれも次の条件を満たしていることが、図３３および図３４からわかる。具体的には、（Δｎ[Ａ]／λd[Ａ］）が０．８０以上１．２５以下であって、しかも、（(２Δｎ[Ｃ]／λd’[Ｃ]＋Δｎ[Ａ]／λｄ[Ａ])／３）が０．９０以上１．１５以下である。
【０２５２】
図３３および図３４に示されるように、Ｎｏ．６，７では、この２つの条件のいずれか一方が欠如している。その結果、方位角４５°・極角４５°のコントラストは最大でも５１であり、方位角４５°・極角６０°のコントラストは最大でも６１であることが、表２８の結果から明らかである。
【符号の説明】
【０２５３】
１０…位相差板；  １１０…支持体；  １２０…カラーフィルタ層
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ…着色層；  １３０…第１の固体化液晶層
１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ…領域；  ＭＳ…メソゲン
１４０…第２の固体化液晶層；  １４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ…領域
１３０’…液晶材料層；  １３０ａ’，１３０ｂ’，１３０ｃ’…領域
１４０’…液晶材料層；  １４０ａ’，１４０ｂ’，１４０ｃ’…領域
Ｌ１…光；  Ｌ２…光；  １０’…カラーフィルタ基板；  ２０…アレイ基板
３０…液晶層；  ４０…偏向板；  １５０…対向基板  １６０…配向膜
２１０…基板；  ２５０…画素電極；  ２６０…配向膜。
【図１】
2011123192.tif 000031
【図２】
2011123192.tif 000032
【図３】
2011123192.tif 000033
【図４】
2011123192.tif 000034
【図５】
2011123192.tif 000035
【図６】
2011123192.tif 000036
【図７】
2011123192.tif 000037
【図８】
2011123192.tif 000038
【図９】
2011123192.tif 000039
【図１０】
2011123192.tif 000040
【図１１】
2011123192.tif 000041
【図１２】
2011123192.tif 000042
【図１３】
2011123192.tif 000043
【図１４】
2011123192.tif 000044
【図１５】
2011123192.tif 000045
【図１６】
2011123192.tif 000046
【図１７】
2011123192.tif 000047
【図１８】
2011123192.tif 000048
【図１９】
2011123192.tif 000049
【図２０】
2011123192.tif 000050
【図２１】
2011123192.tif 000051
【図２２】
2011123192.tif 000052
【図２３】
2011123192.tif 000053
【図２４】
2011123192.tif 000054
【図２５】
2011123192.tif 000055
【図２６】
2011123192.tif 000056
【図２７】
2011123192.tif 000057
【図２８】
2011123192.tif 000058
【図２９】
2011123192.tif 000059
【図３０】
2011123192.tif 000060
【図３１】
2011123192.tif 000061
【図３２】
2011123192.tif 000062
【図３３】
2011123192.tif 000063
【図３４】
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