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KR100952004B1 - 리타데이션 기판, 그의 제조 방법 및 액정 표시 장치 - Google Patents

리타데이션 기판, 그의 제조 방법 및 액정 표시 장치 Download PDF

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KR100952004B1
KR100952004B1 KR1020097002071A KR20097002071A KR100952004B1 KR 100952004 B1 KR100952004 B1 KR 100952004B1 KR 1020097002071 A KR1020097002071 A KR 1020097002071A KR 20097002071 A KR20097002071 A KR 20097002071A KR 100952004 B1 KR100952004 B1 KR 100952004B1
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도판 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

리타데이션이 다른 복수개의 영역을 포함하는 리타데이션층을 용이하게 제조할 수 있다. 리타데이션 기판 (10)은 기판 (10)과, 기판 (10)으로 지지된 고체화 액정층 (10)을 포함하고 있다. 고체화 액정층 (10)은 제1 내지 제3 영역 (130a, 130b, 130c)를 포함하고 있다. 제1 내지 제3 영역 (130a, 130b, 130c)는 기판 (10) 상에서 배열되고, 메소겐의 배향 정도가 서로 다르다.
액정 표시 장치, 리타데이션 기판, 고체화 액정층, 서모트로픽 액정 화합물

Description

리타데이션 기판, 그의 제조 방법 및 액정 표시 장치 {RETARDATION SUBSTRATE, METHOD FOR PRODUCTION THEREOF, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 예를 들면 액정 표시 장치 등의 표시 장치에 적용 가능한 광학 기술에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 박형, 경량 및 저소비 전력 등의 특징을 갖는다. 그 때문에, 최근에 휴대 기기 및 텔레비젼 수상기 등의 고정 기기에서의 이용이 급속히 증가하고 있다.
액정 표시 장치에 다색 화상을 표시시키는 경우, 컬러 필터를 사용한다. 예를 들면, 다색 화상이 표시 가능한 투과형 또는 반사형 액정 표시 장치에서는, 일반적으로 적색, 녹색 및 청색 착색층을 포함한 컬러 필터를 사용하고 있다. 또한, 다색 화상이 표시 가능한 반투과형 액정 표시 장치에서는, 일반적으로 투과 표시용 적색, 녹색 및 청색 착색층과, 반사 표시용 적색, 녹색 및 청색 착색층을 포함한 컬러 필터를 사용하고 있다.
많은 액정 표시 장치는 리타데이션 필름을 포함하고 있다. 예를 들면, 텔레비젼 수상기의 액정 표시 장치에서는, 어떤 방향에서 관찰하더라도 보기 쉬운 화상을 표시하도록, 리타데이션 필름이 직선 편광 필름과 조합하여 사용되고 있다. 또 한, 반사형 또는 반투과형 액정 표시 장치에서는, 태양 등의 고휘도 광원을 기초로 높은 시인성을 달성하기 위해서, 리타데이션 필름으로서 사분의 일 파장판을 포함하거나, 또는 사분의 일 파장판과 이분의 일 파장판을 포함한 흡수형 원 편광판이 사용되고 있다.
그러나, 적색, 녹색 및 청색의 화소는 표시색의 파장 영역이 다름에도 불구하고, 통상 리타데이션 필름의 리타데이션은 면 내에서 균일하다. 그 때문에, 표시색이 다른 화소 전부에 최적인 설계를 채용하는 것은 어렵다.
보다 구체적으로는, 액정층 및 리타데이션 필름 각각의 리타데이션은 파장 분산을 갖는다. 그 때문에, 액정 셀의 리타데이션이 리타데이션 필름에 의해서 충분히 보상되는 설계를 어떤 색을 표시하는 화소에 채용한 경우, 다른 색을 표시하는 화소에서는, 액정 셀의 리타데이션이 리타데이션 필름에 의해 충분히 보상되지 않을 가능성이 있다.
또한, 녹색 파장 영역의 중심 파장, 예를 들면 약 550 nm에서 사분의 일 파장(λ/4)의 리타데이션이 얻어지는 사분의 일 파장판과 직선 편광판의 조합을 원 편광판으로서 이용하는 경우, 만일 이러한 사분의 일 파장판의 굴절률 이방성, 즉, 복굴절률 Δn이 가시광 영역 내의 모든 파장에 대하여 거의 동일하다고 해도, 중심 파장이 예를 들면 약 450 nm인 청색 파장 영역에서는, λ/4보다 큰 리타데이션이 얻어진다. 또한, 중심 파장이 예를 들면 약 630 nm인 적색 파장 영역에서는, λ/4보다 작은 리타데이션이 얻어진다. 그렇기 때문에, 원 편광판에 자연광으로서의 청색광 및 적색광을 조사한 경우, 투과광은 원 편광이 아니라 타원 편광이 된다. 실제로는, 많은 광학 재료에 있어서, 복굴절률은 가시광 영역의 단파장측, 즉, 청색의 파장 영역에서 크고, 장파장측, 즉, 적색 파장 영역에서 작아지기 때문에, 이 문제는 종종 보다 심각해진다.
일본 특허 공개 제2005-24919호 공보 및 일본 특허 공개 제2006-85130호 공보에는, 리타데이션층으로서, 두께가 다른 복수개의 영역, 즉, 리타데이션이 다른 복수개의 영역을 포함한 고체화 액정층이 기재되어 있다.
구체적으로는, 일본 특허 공개 제2005-24919호 공보에는, 두께가 서로 다른 적색, 녹색 및 청색 착색층으로 이루어지는 컬러 필터층을 형성하고, 이 컬러 필터층 상에 고체화 액정층을 형성하는 것이 기재되어 있다. 이 고체화 액정층은 컬러 필터층 상에 형성된 배향막 상에 광중합성 액정 화합물을 포함한 코팅액을 도포하고, 도막에 자외선을 조사함으로써 얻어진다.
이 방법에 따르면, 이들 착색층이 컬러 필터층 표면에 발생시키는 요철 구조에서 기인하여, 얇은 착색층의 위치에서 보다 두껍고, 두꺼운 착색층의 위치에서 보다 얇은 고체화 액정층이 얻어진다. 즉, 표시색이 다른 화소 사이에서 두께가 다른 고체화 액정층이 얻어진다. 바꾸어 말하면, 리타데이션이 다른 복수개의 영역을 포함한 고체화 액정층이 얻어진다.
일본 특허 공개 제2006-85130호 공보에는, 컬러 필터층과 고체화 액정층을 포함한 반투과형 액정 표시 장치가 기재되어 있다. 이 액정 표시 장치에서는, 컬러 필터층의 각 착색층은 화소의 투과부에서 보다 두껍고, 화소의 반사부에서 보다 얇다. 즉, 컬러 필터층 표면에는 요철 구조가 설치되어 있다. 이 고체화 액정층 은 컬러 필터층의 요철 구조가 설치된 면 상에 폴리이미드층을 형성하고, 폴리이미드층 전체면에 러빙 처리를 실시하고, 그 후 폴리이미드층 상에 자외선 경화성 액정 단량체를 도포하고, 도막에 자외선을 조사함으로써 얻어진다. 또는, 이 고체화 액정층은 컬러 필터층의 요철 구조가 설치된 면에 액정 중합체를 도포하고, 도막 전체를 광배향 처리함으로써 얻어진다. 이와 같이 하여 얻어지는 고체화 액정층은 화소의 투과부에서 보다 얇고, 화소의 반사부에서 보다 두껍다. 즉, 이 방법에 따르면, 리타데이션이 다른 복수개의 영역을 포함한 고체화 액정층이 얻어진다.
그러나, 일본 특허 공개 제2005-24919호 공보에 기재된 기술에서는, 착색층간의 두께차를 엄밀하게 제어할 필요가 있다. 동일하게, 일본 특허 공개 제2006-85130호 공보에 기재된 기술에서는, 착색층의 반사부에서의 두께와 투과부에서의 두께차를 엄밀하게 제어할 필요가 있다. 그 때문에, 이들 기술을 채용한 경우, 컬러 필터층의 설계가 제약을 받거나, 또는 컬러 필터층 제조의 난도(難度)가 상승한다. 또한, 이들 기술에서는, 컬러 필터층의 요철면 상에 고체화 액정층을 형성한다. 그렇기 때문에, 고체화 액정층의 각 영역에서 설계 그대로의 막 두께를 달성하기 위해서는, 코팅액의 유동성이나 도막의 수축률 등의 각종 요인을 고려해야만 한다.
<발명의 개시>
본 발명의 목적은 리타데이션이 다른 복수개의 영역을 포함한 리타데이션층을 용이하게 제조 가능하게 하는 것에 있다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 기판과, 상기 기판으로 지지되며, 제1 내지 제3 영역을 포함한 고체화 액정층을 구비하고, 상기 제1 내지 제3 영역은 상기 기판 상에서 배열되며, 메소겐의 배향 정도가 서로 다른 리타데이션 기판이 제공된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 서로 마주 향한 제1 및 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기판 사이에 끼워진 액정층과, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 마주 향한 주요면으로 지지되고, 제1 내지 제3 영역을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 영역은 상기 기판 상에서 배열되며, 메소겐의 배향 정도가 서로 다른 고체화 액정층과, 상기 제1 및 제2 기판 사이에서 상기 제1 또는 제2 기판으로 지지되고, 제1 내지 제3 착색층을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 착색층은 흡수 스펙트럼이 서로 다르고, 상기 제1 내지 제3 영역과 각각 마주 향하고 있는 컬러 필터층을 구비한 액정 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 기판 상에 고체화 액정층을 형성하는 것을 포함하고, 상기 고체화 액정층의 형성은 상기 기판 상에 광중합성 또는 광가교성 서모트로픽(thermotropic) 액정 화합물을 포함하고, 상기 서모트로픽 액정 화합물의 메소겐이 배향 구조를 형성하고 있는 액정 재료층을 형성하는 것과, 상기 액정 재료층의 2개 이상의 영역을 다른 노광량으로 노광하여, 상기 액정 재료층 중에, 상기 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물을 포함한 제1 영역과, 상기 중합 또는 가교 생성물과 미반응 화합물로서의 상기 서모트로픽 액정 화합물을 포함하고, 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제1 영역과 비교하여 보다 낮은 제2 영역과, 상기 미반응 화합물을 포함하고, 상기 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 상기 제2 영역과 비교하여 보다 낮은 제3 영역을 형성하는 것과, 그 후 상기 액정 재료층을 상기 서모트로픽 액정 화합물이 액정상에서 등방상으로 변화되는 상 전이 온도와 동일한 온도 이상으로 가열하여, 적어도 상기 제2 및 제3 영역에서 상기 메소겐의 배향 정도를 저하시키는 것과, 상기 배향 정도를 저하시킨 채로 상기 미반응 화합물을 중합 및/또는 가교시키는 것을 포함한 리타데이션 기판의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 리타데이션 기판을 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 리타데이션 기판의 II-II선에 따른 단면도.
도 3은 고체화 액정층의 형성 방법의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 4는 고체화 액정층의 형성 방법의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 5는 일 변형예에 따른 리타데이션 기판을 개략적으로 나타내는 단면도.
도 6은 고체화 액정층의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 7은 고체화 액정층의 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 8은 도 1 및 도 2에 나타내는 리타데이션 기판을 이용하여 제조 가능한 액정 표시 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 양태에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 동일하거나 또는 유사한 기능을 발휘하는 구성 요소에는 모든 도면을 통해 동일한 참조 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 리타데이션 기판을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 리타데이션 기판의 II-II선에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2에 나타내는 리타데이션 기판 (10)은 기재 (110)과 컬러 필터층 (120)과 고체화 액정층 (130)을 포함하고 있다.
기재 (110)은 광투과성을 가지고 있다. 기재 (110)은 예를 들면 투명 기판이다.
컬러 필터층 (120)은 기재 (110) 상에 형성되어 있다. 컬러 필터층 (120)은 흡수 스펙트럼이 서로 다르고, 기재 (110) 상에서 인접한 복수개의 착색층 (120a) 내지 (120c)를 포함하고 있다. 예를 들면, 착색층 (120a)가 투과시키는 광은 착색층 (120b)가 투과시키는 광과 비교하여 중심 파장이 보다 길고, 착색층 (120b)가 투과시키는 광은 착색층 (120c)가 투과시키는 광과 비교하여 중심 파장이 보다 길다. 또한, 어떤 광의 「중심 파장」은 그 광의 스펙트럼이 최대 강도를 나타내는 파장이다.
컬러 필터층 (120)은 착색층 (120a) 내지 (120c)와는 흡수 스펙트럼이 다른 1개 이상의 착색층을 더 포함할 수도 있다. 여기서는, 일례로서 착색층 (120a)는 적색 착색층이고, 제2 착색층 (120b)는 녹색 착색층이고, 제3 착색층 (120c)는 청색 착색층이라고 한다.
착색층 (120a) 내지 (120c)의 각각은 Y 방향으로 연장된 벨트 형상을 가지고 있다. 착색층 (120a) 내지 (120c)는 Y 방향과 교차하는 X 방향으로 반복하여 정렬되어 있고, 스트라이프 배열을 형성하고 있다. 또한, X 방향 및 Y 방향은 기재 (110)의 컬러 필터층 (120)과 마주 향한 면에 평행한 방향이다. 또한, 후술하는 Z 방향은 X 방향 및 Y 방향에 대하여 수직인 방향이다.
착색층 (120a) 내지 (120c)의 각각은 다른 형상을 가질 수도 있다. 예를 들면, 착색층 (120a) 내지 (120c)의 각각은 직사각형일 수도 있다. 이 경우, 착색층 (120a) 내지 (120c)는 정방 배열 또는 델타 배열을 형성할 수도 있다.
착색층 (120a) 내지 (120c)의 각각은, 예를 들면 투명 수지와 그 중에 분산시킨 안료를 포함한 혼합물로 이루어진다. 착색층 (120a) 내지 (120c)의 각각은 안료와 안료 담체를 포함한 착색 조성물의 패턴층을 형성하고, 이 패턴층을 경화시킴으로써 얻어진다. 착색 조성물에 대해서는, 이후에 설명한다.
고체화 액정층 (130)은 리타데이션층이다. 고체화 액정층 (130)은 컬러 필터층 (120) 상에 형성되어 있다. 고체화 액정층 (130)은 전형적으로는 연속막이고, 컬러 필터층 (120)의 하나의 주요면 전체를 피복하고 있다.
고체화 액정층 (130)과 컬러 필터층 (120)은 서로 접촉될 수도 있고, 서로 접촉되지 않을 수도 있다. 후자의 경우, 고체화 액정층 (130)과 컬러 필터층 (120) 사이에는, 배향막이 개재될 수도 있다.
고체화 액정층 (130)은 그의 주요면에 평행한 방향으로 배열된 3개 이상의 영역을 포함하고 있다. 이들 영역의 2개 이상은 복굴절성을 가지고, 리타데이션이 서로 다르다.
구체적으로는, 고체화 액정층 (130)은 영역 (130a) 내지 (130d)를 포함하고 있다. 영역 (130a) 내지 (130d)는 Z 방향에 수직인 방향으로 인접하고 있다.
영역 (130a) 내지 (130c)는 각각 착색층 (120a) 내지 (130b)와 마주 향하고 있다. 영역 (130a) 내지 (130c)는 각각 착색층 (120a) 내지 (130b)와 거의 동일한 형상을 가지고 있다.
영역 (130a) 내지 (130c)는 각각 착색층 (120a) 내지 (130b)와 비교하여 보다 작다. 영역 (130a) 내지 (130c)는 서로간에 이격되어 있다.
영역 (130d)는 고체화 액정층 (130) 중 영역 (130a) 내지 (130c) 이외의 영역이다. 영역 (130d)는 생략할 수 있다. 이 경우, 영역 (130a) 내지 (130c)는, 예를 들면 이들의 경계 위치가 착색층 (120a) 내지 (120c)의 경계 위치와 거의 일치하도록 배치한다.
영역 (130a) 내지 (130d)는 서모트로픽 액정 화합물 또는 조성물을 중합 및/또는 가교시켜 이루어진다. 영역 (130a) 내지 (130d)는 조성이 서로 같다.
전형적으로는, 영역 (130a) 내지 (130d)는 두께가 서로 같다. 즉, 전형적으로는, 고체화 액정층 (130)은 균일한 두께를 갖는다.
영역 (130a) 내지 (130c)는 배향 정도가 서로 다르다. 영역 (130a)는 영역 (130b)와 비교하여 배향 정도가 보다 크다. 영역 (130b)는 영역 (130c)와 비교하여 배향 정도가 보다 크다. 따라서, 영역 (130a)에서는, 영역 (130b)와 비교하여 굴절률 이방성이 보다 크다. 또한, 영역 (130b)에서는, 영역 (130c)와 비교하여 굴절률 이방성이 보다 크다. 또한, 영역 (130c)는 복굴절성을 가질 수도 있고, 광학적으로 등방성일 수도 있다.
여기서, 「배향 정도」는 면 내 방향으로 인접한 영역의 각각에 있어서의 메소겐 MS의 배향도를 의미한다. 메소겐 MS의 배향도는 그 영역 전체에 걸쳐 일정할 수도 있고, Z 방향을 따라 변화될 수도 있다. 예를 들면 어떤 영역에서는, 하면 부근에서 배향도가 보다 높고, 상면 부근에서 배향도가 보다 낮을 수도 있다. 이 경우, 「배향 정도」는 두께 방향에 대한 배향도의 평균을 나타낸다.
영역 (130a)가 영역 (130b)와 비교하여 배향 정도가 보다 큰 것은, 영역 (130a)의 굴절률 이방성과 영역 (130b)의 굴절률 이방성과의 비교에 의해 확인할 수 있다. 동일하게, 영역 (130b)가 영역 (130c)와 비교하여 배향 정도가 보다 큰 것은, 영역 (130b)의 굴절률 이방성과 영역 (130c)의 굴절률 이방성과의 비교에 의해 확인할 수 있다.
이와 같이, 영역 (130a) 내지 (130c)는 배향 정도가 서로 다르다. 또한, 영역 (130a) 내지 (130c)는 두께가 거의 같다. 따라서, 영역 (130a) 내지 (130c)는 리타데이션이 서로 다르다.
메소겐이 막대 형상인 경우, 영역 (130a) 내지 (130c)의 각각은, 예를 들면 메소겐의 길이 방향이 Z 방향에 대하여 거의 수직인 한 방향으로 정렬된 호모지니어스(homogeneous) 배향에 대응한 포지티브 A 플레이트, 메소겐의 길이 방향이 Z 방향에 거의 평행한 방향으로 정렬된 호메오트로픽(homeotropic) 배향에 대응한 포지티브 C 플레이트, 또는 Z 방향에 거의 평행한 방향을 나선축으로 하는 나선 구조를 형성하면서, 나선축에 수직인 각 면 내에서 메소겐의 길이 방향이 Z 방향에 대하여 거의 수직인 한 방향으로 정렬된 콜레스테릭(cholesteric) 배향에 대응한 네가티브 C 플레이트일 수도 있다. 메소겐이 막대 형상인 경우, 영역 (130a) 내지 (130c)의 각각은 메소겐의 길이 방향이 Z 방향에 수직인 한 방향으로 기울어지도록 변형한 콜레스테릭 배향에 대응한 포지티브 A 플레이트와 네가티브 C 플레이트와의 복합체일 수도 있다. 메소겐이 원반형인 경우, 영역 (130a) 내지 (130c)의 각각은, 예를 들면 메소겐의 두께 방향이 Z 방향에 거의 평행한 방향으로 정렬된 호메오트로픽 배향에 대응한 네가티브 A 플레이트, 또는 메소겐의 두께 방향이 Z 방향에 거의 수직인 한 방향으로 정렬된 호모지니어스 배향에 대응한 포지티브 C 플레이트이다. 이와 같이, 영역 (130a) 내지 (130c)에는, 모든 배향 구조를 채용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 영역 (130c)는 광학적으로 등방성일 수도 있다. 즉, 영역 (130c)에서, 메소겐은 배향 구조를 형성하지 않아도 좋다.
이 리타데이션 기판 (10)은 상기한 바와 같이 굴절률 이방성이 서로 다른 영역 (130a) 내지 (130c)를 포함하고 있다. 그 때문에, 영역 (130a) 내지 (130c)의 리타데이션을 서로 다르게 하기 위해서, 이들의 두께를 서로 다르게 할 필요가 없다. 그렇기 때문에, 영역 (130a) 내지 (130c)의 두께를 서로 다르게 할 수도 있지만, 영역 (130a) 내지 (130c)의 두께를 서로 동일하게 할 수 있다. 따라서, 이 고체화 액정층 (130)은 용이하게 형성할 수 있다.
연속막으로서의 고체화 액정층 (130)은 패터닝된 고체화 액정층 (130)과 비교하여, 컬러 필터층 (120)으로부터 리타데이션 기판 (10)의 외부로의 물질 이동을 일으키기 어렵게 한다. 따라서, 연속막으로서의 고체화 액정층 (130)을 포함하거나 리타데이션 기판 (10)을 예를 들면 액정 표시 장치에서 사용한 경우, 컬러 필터층 (120)으로부터 액정층 중에의 불순물의 혼입을 억제할 수 있다.
다음에, 이 리타데이션 기판 (10)의 재료 및 제조 방법에 대하여 설명한다.
기재 (10)은 전형적으로는 유리판 또는 수지판 등의 광투과성 기판이다. 유리판의 재료로서는, 예를 들면 소다 석회 유리, 저알칼리 붕규산 유리 또는 무알칼리 알루미노붕규산 유리를 사용할 수 있다. 수지판의 재료로서는, 예를 들면 폴리카르보네이트, 폴리메타크릴산메틸 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있다.
기재 (10)은 단층 구조를 가질 수도 있고, 다층 구조를 가질 수도 있다. 예를 들면, 리타데이션 기판 (10)이 액정 표시 장치의 일부품인 경우, 기재 (10)으로서, 인듐 주석 산화물 및 주석 산화물 등의 투명 도전체로 이루어지는 투명 전극이 형성된 광투과성 기판을 사용할 수도 있다. 또는, 기재 (110)으로서, 화소 회로 등의 회로가 형성된 광투과성 기판을 사용할 수도 있다.
기재 (110)은 플라스틱 필름 등의 광투과성 필름 또는 플라스틱 시트 등의 광투과성 시트일 수도 있다.
기재 (110)은 광투과성을 가지지 않을 수도 있다. 예를 들면, 리타데이션 기판 (10)에, 투과광 대신에 반사광을 이용하는 구성을 채용한 경우, 기재 (110)은 차광성일 수도 있다.
컬러 필터층 (120)의 형성에는, 어떠한 방법을 이용할 수도 있다. 일례에 따르면, 착색층 (120a) 내지 (120c)의 각각은 안료 담체와 이것에 분산시킨 안료를 포함한 착색 조성물의 막을 형성하고, 이 막을 경화시킴으로써 얻어진다.
착색 조성물의 안료로서는, 유기 안료 및/또는 무기 안료를 사용할 수 있다. 착색 조성물은 1종의 유기 또는 무기 안료를 포함할 수도 있고, 복수종의 유기 안료 및/또는 무기 안료를 포함할 수도 있다.
안료는 발색성이 높으면서 내열성, 특히 내열 분해성이 높은 것이 바람직하고, 통상은 유기 안료가 이용된다. 이하에, 착색 조성물에 사용 가능한 유기 안료의 구체적인 예를 컬러 인덱스 번호로 나타낸다.
적색 착색 조성물의 유기 안료로서는, 예를 들면 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 및 279 등의 적색 안료를 사용할 수 있다. 적색 착색 조성물의 유기 안료로서, 적색 안료와 황색 안료의 혼합물을 사용할 수도 있다. 이 황색 안료로서는, 예를 들면 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 또는 214를 사용할 수 있다.
녹색 착색 조성물의 유기 안료로서는, 예를 들면 C. I. Pigment Green 7, 10, 36 및 37 등의 녹색 안료를 사용할 수 있다. 녹색 착색 조성물의 유기 안료로서, 녹색 안료와 황색 안료의 혼합물을 사용할 수도 있다. 이 황색 안료로서는, 예를 들면 적색 착색 조성물에 대하여 예시한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
청색 착색 조성물의 유기 안료로서는, 예를 들면 C. I. Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60 및 64 등의 청색 안료를 사용할 수 있다. 청색 착색 조성물의 유기 안료로서, 청색 안료와 보라색 안료와의 혼합물을 사용할 수도 있다. 이 보라색 안료로서는, 예를 들면 C. I. Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42 또는 50을 사용할 수 있다.
무기 안료로서는, 예를 들면 황색 납, 아연 황, 철단(적색 산화철(III)), 카드뮴적, 군청, 감청, 산화크롬녹 및 코발트녹 등의 금속 산화물 분말, 금속 황화물 분말 또는 금속 분말을 사용할 수 있다. 무기 안료는, 예를 들면 채도와 명도를 균형을 이루게 하면서 양호한 도포성, 감도 및 현상성 등을 달성하기 위해서, 유기 안료와 조합하여 이용될 수 있다.
착색 조성물은 안료 이외의 착색 성분을 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 착색 조성물은 충분한 내열성을 달성할 수 있는 것이면 염료를 함유할 수도 있다. 이 경우, 염료를 이용한 조색이 가능하다.
투명 수지는 가시광 영역인 400 내지 700 nm의 전체 파장 영역에 걸쳐 바람직하게는 80 ％ 이상, 보다 바람직하게는 95 ％ 이상의 투과율을 갖는 수지이다. 투명 수지의 재료, 즉, 안료 담체로서는, 예를 들면 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 감광성 수지 등의 투명 수지, 그의 전구체 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 안료 담체로서의 투명 수지는, 예를 들면 열가소성 수지, 열경화성 수지, 감광성 수지 또는 이들의 2개 이상을 포함한 혼합물이다. 투명 수지의 전구체는, 예를 들면 방사선 조사에 의해 경화되는 단량체 및/또는 올리고머를 포함하고 있다.
착색 조성물에 있어서, 투명 수지는 안료 100 질량부에 대하여, 예를 들면 30 내지 700 질량부, 바람직하게는 60 내지 450 질량부의 양으로 이용한다. 투명 수지와 그의 전구체의 혼합물을 안료 담체로서 이용하는 경우에는, 착색 조성물에 있어서, 투명 수지는 안료 100 질량부에 대하여, 예를 들면 20 내지 400 질량부, 바람직하게는 50 내지 250 질량부의 양으로 이용한다. 이 경우, 투명 수지의 전구체는 착색 조성물에 있어서 안료 100 질량부에 대하여, 예를 들면 10 내지 300 질량부, 바람직하게는 10 내지 200 질량부의 양으로 이용한다.
열가소성 수지로서는, 예를 들면 부티랄 수지, 스티렌-말레산 공중합체, 염소화 폴리에틸렌, 염소화 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 폴리아세트산비닐, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴계 수지, 알키드 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 고무계 수지, 환화 고무계 수지, 셀룰로오스류, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리이미드 수지를 사용할 수 있다.
열경화성 수지로서는, 예를 들면 에폭시 수지, 벤조구아나민 수지, 로진 변성 말레산 수지, 로진 변성 푸마르산 수지, 멜라민 수지, 요소 수지 또는 페놀 수지를 사용할 수 있다.
감광성 수지로서는, 예를 들면 수산기, 카르복실기 및 아미노기 등의 반응성 치환기를 갖는 선상 고분자에, 이소시아네이트기, 알데히드기 및 에폭시기 등의 반응성 치환기를 갖는 아크릴 화합물, 메타크릴 화합물 또는 신남산을 반응시키고, 아크릴로일기, 메타크릴로일기 및 스티릴기 등 광가교성기를 선상 고분자에 도입한 수지를 사용할 수 있다. 또한, 스티렌-무수 말레산 공중합물 및 α-올레핀-무수 말레산 공중합물 등의 산 무수물을 포함하는 선상 고분자를, 히드록시알킬아크릴레이트 및 히드록시알킬메타크릴레이트 등의 수산기를 갖는 아크릴 화합물 또는 메타크릴 화합물에 의해 하프에스테르화된 수지도 사용할 수 있다.
투명 수지의 전구체인 단량체 및/또는 올리고머로서는, 예를 들면 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사메타크릴레이트, 트리시클로데카닐아크릴레이트, 트리시클로데카닐메타크릴레이트, 멜라민아크릴레이트, 멜라민메타크릴레이트, 에폭시아크릴레이트 및 에폭시메타크릴레이트 등의 아크릴산에스테르 및 메타크릴산에스테르; 아크릴산, 메타크릴산, 스티렌, 아세트산비닐, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-히드록시메틸아크릴아미드, N-히드록시메틸메타크릴아미드, 아크릴로니트릴, 또는 이들의 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.
착색 조성물을 자외선 등의 광을 조사함으로써 경화시키는 경우, 착색 조성물에는 예를 들면 광중합 개시제를 첨가한다.
광중합 개시제로서는, 예를 들면 4-페녹시디클로로아세토페논, 4-t-부틸-디클로로아세토페논, 디에톡시아세토페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온 및 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온 등의 아세토페논계 광중합 개시제; 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 및 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계 광중합 개시제; 벤조페논, 벤조일벤조산, 벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 아크릴화벤조페논 및 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드 등의 벤조페논계 광중합 개시제; 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤 및 2,4-디이소프로필티오크산톤 등의 티오크산톤계 광중합 개시제; 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-피페로닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피페로닐)-6-트리아진 및 2,4-트리클로로메틸(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진계 광중합 개시제; 보레이트계 광중합 개시제; 카르바졸계 광중합 개시제; 이미다졸계 광중합 개시제; 또는 이들의 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.
광중합 개시제는 착색 조성물에서 안료 100 질량부에 대하여, 예를 들면 5 내지 200 질량부, 바람직하게는 10 내지 150 질량부의 양으로 사용한다.
광중합 개시제와 함께 증감제를 사용할 수도 있다.
증감제로서는, α-아실옥시에스테르, 아실포스핀옥시드, 메틸페닐글리옥실레이트, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 에틸안트라퀴논, 4,4'-디에틸이소프탈로페논, 3,3',4,4'-테트라(t-틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 및 4,4'-디에틸아미노벤조페논 등의 화합물을 사용할 수 있다.
증감제는 광중합 개시제 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.1 내지 60 질량부의 양으로 사용할 수 있다.
착색 조성물은 다관능 티올 등의 연쇄 이동제를 더욱 함유할 수도 있다.
다관능 티올은 티올기를 2개 이상 갖는 화합물이다. 다관능 티올로서는, 예를 들면 헥산디티올, 데칸디티올, 1,4-부탄디올비스티오프로피오네이트, 1,4-부탄디올비스티오글리콜레이트, 에틸렌글리콜비스티오글리콜레이트, 에틸렌글리콜비스티오프로피오네이트, 트리메틸올프로판트리스티오글리콜레이트, 트리메틸올프로판트리스티오프로피오네이트, 트리메틸올프로판트리스(3-머캅토부티레이트), 펜타에리트리톨테트라키스티오글리콜레이트, 펜타에리트리톨테트라키스티오프로피오네이트, 트리머캅토프로피온산트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트, 1,4-디메틸머캅토벤젠, 2,4,6-트리머캅토-s-트리아진, 2-(N,N-디부틸아미노)-4,6-디머캅토-s-트리아진, 또는 이들의 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.
다관능 티올은 착색 조성물에서 안료 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.2 내지 150 질량부, 바람직하게는 0.2 내지 100 질량부의 양으로 사용한다.
착색 조성물은 용제를 더욱 함유할 수도 있다. 용제를 사용하면, 안료의 분산성을 향상시킬 수 있고, 따라서 기재 (110) 상에 착색 조성물을 건조 막 두께가, 예를 들면 0.2 내지 5 μm가 되도록 도포하는 것이 용이해진다.
용제로서는, 예를 들면 시클로헥사논, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 1-메톡시-2-프로필아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸벤젠, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 크실렌, 에틸셀로솔브, 메틸-n-아밀케톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 아세트산에틸, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 이소부틸케톤, 석유계 용제, 또는 이들의 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.
용제는 착색 조성물에서 안료 100 질량부에 대하여, 예를 들면 800 내지 4000 질량부, 바람직하게는 1000 내지 2500 질량부의 양으로 사용한다.
착색 조성물은, 예를 들면 1종 이상의 안료를 필요에 따라서 상기 광중합 개시제와 함께 안료 담체 및 유기 용제 중에, 3개 롤 밀, 2개 롤 밀, 샌드 밀, 압출기 및 아트라이터 등의 분산 장치를 이용하여 미세하게 분산시킴으로써 제조할 수 있다. 2종 이상의 안료를 포함하는 착색 조성물은 다른 안료를 포함한 분산체를 제조하고, 이들 분산체를 혼합함으로써 제조할 수도 있다.
안료를 안료 담체 및 유기 용제 중에 분산시킬 때는, 수지형 안료 분산제, 계면활성제 및 안료 유도체 등의 분산 보조제를 사용할 수 있다. 분산 보조제는 안료 분산성을 향상시키고, 분산 후 안료 재응집을 억제한다. 따라서, 분산 보조제를 이용하여 안료를 안료 담체 및 유기 용제 중에 분산시켜 이루어지는 착색 조성물을 이용한 경우에는, 투명성이 우수한 컬러 필터가 얻어진다.
분산 보조제는 착색 조성물에서 안료 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.1 내지 40 질량부, 바람직하게는 0.1 내지 30 질량부의 양으로 사용한다.
수지형 안료 분산제는 안료에 흡착되는 성질을 갖는 안료 친화성 부위와, 안료 담체와 상용성이 있는 부위를 포함하고 있다. 수지형 안료 분산제는 안료에 흡착되어 안료의 안료 담체에의 분산성을 안정화시킨다.
수지형 안료 분산제로서는, 예를 들면 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트 등의 폴리카르복실산에스테르, 불포화 폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산아민염, 폴리카르복실산 부분 아민염, 폴리카르복실산암모늄염, 폴리카르복실산알킬아민염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아마이드인산염 및 수산기 함유 폴리카르복실산에스테르, 이들의 변성물, 폴리(저급 알킬렌이민)과 유리 카르복실기를 갖는 폴리에스테르와의 반응에 의해 형성된 아미드 및 그의 염 등의 유성 분산제; 아크릴산-스티렌 공중합체, 메타크릴산-스티렌 공중합체, 아크릴산-아크릴산에스테르 공중합체, 아크릴산-메타크릴산에스테르 공중합체, 메타크릴산-아크릴산에스테르 공중합체, 메타크릴산-메타크릴산에스테르 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 폴리비닐알코올 및 폴리비닐피롤리돈 등의 수용성 수지 또는 수용성 고분자 화합물; 폴리에스테르류, 변성 폴리아크릴레이트류, 에틸렌옥시드/프로필렌옥시드 부가 화합물, 인산에스테르류, 또는 이들의 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.
계면활성제로서는, 예를 들면 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 도데실벤젠술폰산나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 알칼리염, 알킬나프탈렌술폰산나트륨, 알킬디페닐에테르디술폰산나트륨, 라우릴황산모노에탄올아민, 라우릴황산트리에탄올아민, 라우릴황산암모늄, 스테아르산모노에탄올아민, 스테아르산나트륨, 라우릴황산나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 모노에탄올아민 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테르 등의 음이온성 계면활성제; 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트 및 폴리에틸렌글리콜모노라우레이트 등의 비이온성 계면활성제; 알킬 4급 암모늄염 및 이들의 에틸렌옥시드 부가물 등의 양이온성 계면활성제; 알킬디메틸아미노아세트산베타인 등의 알킬베타인 및 알킬이미다졸린 등의 양쪽성 계면활성제: 또는 이들의 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.
색소 유도체는 유기 색소에 치환기를 도입한 화합물이다. 색소 유도체는 사용되는 안료와 색상이 가까운 것이 바람직하지만, 첨가량이 적으면 색상이 상이할 수도 있다. 용어 「유기 색소」는 일반적으로 색소라 불리고 있는 화합물뿐 아니라, 일반적으로 색소라고는 불리지 않는 나프탈렌계 및 안트라퀴논계 화합물 등의 담황색 방향족 다환 화합물을 포함하고 있다. 색소 유도체로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 (소)63-305173호 공보, 일본 특허 공고 (소)57-15620호 공보, 일본 특허 공고 (소)59-40172호 공보, 일본 특허 공고 (소)63-17102호 공보 또는 일본 특허 공고 (평)5-9469호 공보에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있다. 특히 염기성기를 갖는 색소 유도체는 안료 분산성을 높이는 효과가 크다. 착색 조성물은 1종의 색소 유도체를 포함할 수도 있고, 복수개의 색소 유도체를 포함할 수도 있다.
착색 조성물에는, 그 점도의 경시적 안정성을 높이기 위해서 저장 안정제를 첨가할 수도 있다. 저장 안정제로서는, 예를 들면 벤질트리메틸클로라이드; 디에틸히드록시아민 등의 4급 암모늄클로라이드; 락트산 및 옥살산 등의 유기산; 그 유기산의 메틸에테르; t-부틸피로카테콜; 테트라에틸포스핀 및 테트라페닐포스핀 등의 유기 포스핀; 아인산염; 또는 이들의 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.
저장 안정제는 착색 조성물에서 안료 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.1 내지 10 질량부의 양으로 함유시킨다.
착색 조성물에는, 기판과의 밀착성을 높이기 위해서 실란 커플링제 등의 밀착 향상제를 첨가할 수도 있다.
실란 커플링제로서는, 예를 들면 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, 비닐에톡시실란 및 비닐트리메톡시실란 등의 비닐실란류; γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 등의 아크릴실란류 및 메타크릴실란류; β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)메틸트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)메틸트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 및 γ-글리시독시프로필트리에톡시실란 등의 에폭시실란류: N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디에톡시시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 및 N-페닐-γ-아미노프로필트리에톡시실란 등의 아미노실란류, γ-머캅토프로필트리메톡시실란 및 γ-머캅토프로필트리에톡시실란 등의 티오실란류; 또는 이들의 2종 이상을 포함한 혼합물을 사용할 수 있다.
실란 커플링제는 착색 조성물에서 안료 100 질량부에 대하여, 예를 들면 0.01 내지 100 질량부의 양으로 함유시킨다.
착색 조성물은, 예를 들면 그라비아 오프셋용 인쇄 잉크, 무수 오프셋 인쇄 잉크, 실크 스크린 인쇄용 잉크, 잉크젯 인쇄용 잉크, 또는 용제 현상형 또는 알칼리 현상형 착색 레지스트의 형태로 제조할 수 있다. 착색 레지스트는 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 감광성 수지, 단량체, 광중합 개시제 및 유기 용제를 함유하는 조성물 중에 색소를 분산시킨 것이다.
안료는 착색 조성물의 전체 고형분 100 질량부에 대하여, 예를 들면 5 내지 70 질량부, 바람직하게는 20 내지 50 질량부의 양으로 이용한다. 또한, 착색 조성물의 나머지 고형분의 대부분은 안료 담체가 포함하고 있는 수지 결합제이다.
착색 조성물을 성막에 사용하기 전에, 원심 분리, 소결 필터 및 멤브레인 필터 등의 정제 장치에 의해서 착색 조성물로부터, 예를 들면 5 μm 이상의 입자, 바람직하게는 1 μm 이상의 입자, 보다 바람직하게는 0.5 μm 이상의 입자를 제거할 수도 있다.
착색층 (120a) 내지 (120c)의 각각은, 예를 들면 인쇄법에 의해서 형성할 수 있다. 인쇄법에 따르면, 착색 조성물의 인쇄와 건조를 행함으로써 착색층 (120a) 내지 (120c)의 각각을 형성할 수 있다. 따라서, 인쇄법은 저비용이며 양산성이 우수하다. 또한, 최근의 인쇄 기술 발전에 의해 높은 치수 정밀도 및 평활도를 갖는 미세 패턴 인쇄를 행할 수 있다.
인쇄법을 이용하는 경우, 착색 조성물이 인쇄판 또는 블랭킷 상에서 건조 및 고화를 일으키지 않도록 착색 조성물의 조성을 설계한다. 또한, 인쇄법에서는, 인쇄기 내에서의 착색 조성물의 유동성을 최적화하는 것이 중요하다. 따라서, 착색 조성물에 분산제나 체질 안료를 첨가하여 그 점도를 조정할 수도 있다.
착색층 (120a) 내지 (120c)의 각각은 포토리소그래피법을 이용하여 형성할 수도 있다. 포토리소그래피법에 따르면, 컬러 필터층 (120)을 인쇄법과 비교하여 보다 높은 정밀도로 형성할 수 있다.
이 경우, 우선 용제 현상형 또는 알칼리 현상형 착색 레지스트로서 제조한 착색 조성물을 기재 (110) 상에 도포한다. 이 도포에는, 분무 코팅, 스핀 코팅, 슬릿 코팅 및 롤 코팅 등의 도포 방법을 이용한다. 이 도막은 건조 막 두께가, 예를 들면 0.2 내지 10 μm가 되도록 형성한다.
이어서, 이 도막을 건조시킨다. 도포막의 건조에는, 예를 들면 감압 건조기, 컨벡션 오븐, IR 오븐 또는 핫 플레이트를 이용한다. 도막의 건조는 생략할 수 있다.
계속해서, 도막에 포토마스크를 통해 자외선을 조사한다. 즉, 도막을 패턴 노광시킨다.
그 후, 도막을 용제 또는 알칼리 현상액에 침지시키거나 또는 도막에 현상액을 분무한다. 이에 따라, 도막으로부터 가용부를 제거하여, 착색층 (120a)를 레지스트 패턴으로서 얻는다.
또한, 이와 동일한 절차로, 착색층 (120b) 및 (120c)를 순차로 형성한다. 이상과 같이 하여, 컬러 필터층 (120)을 얻는다. 또한, 이 방법에서는, 착색 레지스트의 중합을 촉진시키기 위해서 열 처리를 실시할 수도 있다.
이 포토리소그래피 공정에서는, 알칼리 현상액으로서, 예를 들면 탄산나트륨 수용액 또는 수산화나트륨 수용액을 사용할 수 있다. 또는, 알칼리 현상액으로서, 디메틸벤질아민 및 트리에탄올아민 등의 유기 알칼리를 포함한 액을 사용할 수도 있다.
현상액에는, 소포제 및 계면활성제 등의 첨가제를 첨가할 수도 있다. 현상에는, 예를 들면 샤워 현상법, 분무 현상법, 딥 현상법 또는 패들(paddle) 현상법을 이용할 수 있다.
노광 감도를 높이기 위해서, 이하의 처리를 추가할 수도 있다. 즉, 착색 레지스트의 제1 도막을 건조시킨 후, 이 제1 도막 위에 수용성 또는 알칼리 수용성 수지, 예를 들면 폴리비닐알코올 또는 수용성아크릴 수지를 도포한다. 또한, 이 제2 도막을 건조시킨 후에, 상기 패턴 노광을 행한다. 제2 막은 제1 도막에서의 중합이 산소에 의해 저해되는 것을 방지한다. 따라서, 보다 높은 노광 감도를 달성할 수 있다.
컬러 필터층 (120)은 다른 방법으로 형성할 수도 있다. 예를 들면, 잉크젯법, 전착법 또는 전사법을 이용하여 형성할 수도 있다. 잉크젯법에 의해서 컬러 필터층 (120)을 형성하는 경우, 예를 들면 기재 (110) 상에 미리 차광성 격벽(partition wall)을 형성해두고, 이 차광성 격벽에 의해 구획된 영역을 향해 노즐로부터 잉크를 토출시킴으로써 각 착색층을 얻는다. 전착법에 의해 컬러 필터층 (120)을 형성하는 경우, 기재 (110) 상에 미리 투명 도전막을 형성해두고, 착색 조성물로 이루어지는 콜로이드 입자의 전기 영동에 의해 착색 조성물을 투명 도전막 상에 퇴적시킴으로써 각 착색층을 얻는다. 전사법을 이용하는 경우, 박리성 전사 기재 시트의 표면에 미리 컬러 필터층 (120)을 형성해두고, 이 컬러 필터층 (120)을 기재 시트로부터 기재 상에 전사한다.
다음에, 고체화 액정층 (130)의 형성 방법에 대하여 설명한다.
도 3 및 도 4는 고체화 액정층의 형성 방법의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
고체화 액정층 (130)은, 예를 들면 컬러 필터층 (120) 상에, 광중합성 또는 광가교성 서모트로픽 액정 재료를 포함한 액정 재료층 (130')를 형성하고, 이 액정 재료층 (130')를 패턴 노광과 열 처리를 행함으로써 얻는다.
액정 재료층 (130')는, 예를 들면 컬러 필터층 (120) 상에 서모트로픽 액정 화합물을 포함한 코팅액을 도포하고, 필요에 따라서 도막을 건조시킴으로써 얻어진다. 액정 재료층 (130')에서는, 서모트로픽 액정 화합물의 메소겐이 배향 구조를 형성하고 있다.
이 코팅액은 서모트로픽 액정 화합물뿐만 아니라, 예를 들면 용제, 키랄제, 광중합 개시제, 열 중합 개시제, 증감제, 연쇄 이동제, 다관능 단량체 및/또는 올리고머, 수지, 계면활성제, 저장 안정제 및 밀착 향상제 등의 성분을, 이 액정 화합물을 포함한 조성물이 액정성을 잃지 않는 범위에서 첨가할 수 있다.
서모트로픽 액정 화합물로서는, 예를 들면 알킬시아노비페닐, 알콕시비페닐, 알킬터페닐, 페닐시클로헥산, 비페닐시클로헥산, 페닐비시클로헥산, 피리미딘, 시클로헥산카르복실산에스테르, 할로겐화 시아노페놀에스테르, 알킬벤조산에스테르, 알킬시아노톨란, 디알콕시톨란, 알킬알콕시톨란, 알킬시클로헥실톨란, 알킬비시클로헥산, 시클로헥실페닐에틸렌, 알킬시클로헥실시클로헥센, 알킬벤즈알데히드아진, 알케닐벤즈알데히드아진, 페닐나프탈렌, 페닐테트라히드로나프탈렌, 페닐데카히드로나프탈렌, 이들의 유도체, 또는 이들 화합물의 아크릴레이트를 사용할 수 있다.
광중합 개시제, 증감제, 연쇄 이동제, 다관능 단량체 및/또는 올리고머, 수지, 계면활성제, 저장 안정제 및 밀착 향상제로서는, 예를 들면 착색 조성물에 대하여 예시한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 또한, 이 용제로서도, 예를 들면 착색 조성물에 대하여 예시한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
코팅액의 도포에는, 예를 들면 스핀 코팅법; 슬릿 코팅법; 블록판 인쇄(relief printing), 스크린 인쇄, 평판 인쇄, 반전 인쇄 및 그라비아 인쇄 등의 인쇄법; 이들 인쇄법에 오프셋 방식을 조합한 방법; 잉크젯법; 또는 바 코팅법을 이용할 수 있다.
액정 재료층 (130')는, 예를 들면 균일한 두께를 갖는 연속막으로서 형성한다. 상술한 방법에 따르면, 도포면이 충분히 평탄한 한, 액정 재료층 (130')를 균일한 두께를 갖는 연속막으로서 형성할 수 있다.
코팅액의 도포에 앞서, 컬러 필터층 (120)의 표면에 러빙 등의 배향 처리를 실시할 수도 있다. 또는, 코팅액의 도포에 앞서, 컬러 필터층 (120) 상에 액정 화합물의 배향을 규제하는 배향막을 형성할 수도 있다. 이 배향막은, 예를 들면 컬러 필터층 (120) 상에 폴리이미드 등의 투명 수지층을 형성하고, 이 투명 수지층에 러빙 등의 배향 처리를 실시함으로써 얻어진다. 이 배향막은 광배향 기술을 이용하여 형성할 수도 있다.
다음에, 제1 노광 공정을 행한다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 액정 재료층 (130')의 복수개 영역에 다른 노광량으로 광 (L1)을 조사한다. 예를 들면, 액정 재료층 (130') 중 영역 (130a)에 대응한 영역 (130a')에는, 최대 노광량으로 광 (L1)을 조사한다. 액정 재료층 (130') 중 영역 (130b)에 대응한 영역 (130b')에는, 영역 (130a')와 비교하여 보다 작은 노광량으로 광 (L1)을 조사한다. 액정 재료층 (130') 중 영역 (130c)에 대응한 영역 (130c')에는, 영역 (130b')와 비교하여 보다 작은 노광량으로 광 (L1)을 조사하거나 또는 광 (L1)을 조사하지 않는다. 이에 따라, 액정 재료층 (130')의 광 (L1)을 조사한 부분에서, 메소겐이 형성된 배향 구조를 유지시킨 채로 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교를 일으킨다. 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물에서는, 그의 메소겐기는 고정화되어 있다.
노광량이 최대 영역 (130a')에서는, 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 가장 높고, 미중합 및 미가교된 서모트로픽 액정 화합물의 함유율이 가장 작다. 영역 (130a')와 비교하여 노광량이 보다 작은 영역 (130b')에서는, 영역 (130a')와 비교하여 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 보다 낮고, 미중합 및 미가교된 서모트로픽 액정 화합물의 함유율이 보다 높다. 영역 (130b')와 비교하여 노광량이 보다 작은 영역 (130c')에서는, 영역 (130b')와 비교하여 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물의 함유율이 보다 낮고, 미중합 및 미가교된 서모트로픽 액정 화합물의 함유율이 보다 높다. 예를 들면, 영역 (130a')에서는 모든 서모트로픽 액정 화합물이 중합되어 있거나 또는 가교되고, 영역 (130b')에서는 일부 서모트로픽 액정 화합물만이 중합되어 있거나 또는 가교되며, 영역 (130c')에서는 서모트로픽 액정 화합물 중 거의 전부가 중합되지 않고 가교되지도 않는다.
제1 노광 공정에 사용되는 광 (L1)은 자외선, 가시광선 및 적외선 등의 전자파(電磁波)이다. 전자파 대신에 전자선(電子線)을 사용할 수도 있다. 이들 중 하나만을 광 (L1)로서 사용할 수도 있고, 이들 중 2개 이상을 광 (L1)로서 사용할 수도 있다.
제1 노광 공정은 상술한 불균일한 중합 또는 가교를 발생시킬 수 있으면, 어떠한 방법으로 행할 수도 있다.
예를 들면, 이 노광 공정은 어떤 포토마스크를 이용한 노광과, 그와는 차광층 패턴이 다른 포토마스크를 이용한 노광을 포함할 수도 있다. 이 경우, 예를 들면 액정 재료층 (130') 전체에 광 (L1)을 조사하고, 어떤 포토 마스크를 이용하여 영역 (130a') 및 (130b')에만 광 (L1)을 조사하고, 다른 포토 마스크를 이용하여 영역 (130a')에만 광 (L1)을 조사한다.
또는, 이 노광 공정은 어떤 포토마스크를 사용한 영역 (130a')의 노광과, 그것과 동일한 포토마스크를 사용한 영역 (130b')의 노광과, 임의로 그것과 동일한 포토마스크를 사용한 영역 (130c')의 노광을 포함할 수도 있다. 이 경우, 예를 들면 어떤 포토마스크를 사용하여 영역 (130a')에 최대 노광량으로 광 (L1)을 조사하고, 그 포토마스크를 사용하여 영역 (130b')에 영역 (130a')와 비교하여 보다 작은 노광량으로 광 (L1)을 조사하며, 그 포토마스크를 사용하여 영역 (130c')에 영역 (130b')와 비교하여 보다 작은 노광량으로 광 (L1)을 조사한다.
또는, 이 노광 공정은 하프톤 마스크를 사용한 노광을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 영역 (130c')에 대응한 부분에 차광층이 설치되고, 영역 (130b')에 대응한 부분에 반투과층이 설치된 하프톤 마스크를 통해 액정 재료층 (130')에 광 (L1)을 조사한다. 하프톤 마스크 대신에 그레이톤 마스크 또는 파장 제한 마스크를 사용할 수도 있다. 그레이톤 마스크는 반투과층을 생략하고, 노광기의 해상도 이하의 폭의 복수개 슬릿을 갖는 차광층을 영역 (130b')에 대응한 부분에 설치한 것 이외에는, 하프톤 마스크와 동일한 구조를 갖는다. 파장 제한 마스크는 광의 투과 파장 영역이 다른 복수개의 부분을 포함한다.
또는, 포토마스크를 사용하는 것 대신에, 전자빔 등의 방사선 또는 광속을 액정 재료층 (130') 상에서 주사시킬 수도 있다.
또는, 상술한 기술을 조합할 수도 있다.
제1 노광 공정을 완료한 후, 제1 열 처리 공정을 행한다. 즉, 액정 재료층 (130')를, 서모트로픽 액정 화합물이 액정상에서 등방상으로 변화되는 상 전이 온도와 동일한 온도 이상으로 가열한다. 미반응 화합물인 서모트로픽 액정 화합물의 메소겐은 고정화되어 있지 않다. 그렇기 때문에, 액정 재료층 (130')를 상 전이 온도 이상으로 가열하면, 미반응 화합물의 메소겐의 배향 정도가 저하된다. 예를 들면, 미반응 화합물의 메소겐은 액정상에서 등방상으로 변화된다. 다른 한편, 서모트로픽 액정 화합물의 중합 또는 가교 생성물에서는, 메소겐은 고정화되어 있다.
따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 영역 (130b')에서는, 영역 (130a')와 비교하여 메소겐 MS의 배향 정도가 보다 낮아진다. 또한, 영역 (130c')에서는, 영역 (130b')와 비교하여 메소겐 MS의 배향 정도가 보다 낮아진다. 예를 들면, 영역 (130a')에서의 메소겐 MS의 배향 정도는 이러한 열 처리에 의해 거의 변화되지 않는다. 영역 (130b')에서의 메소겐 MS의 배향 정도는 이 열 처리에 의해 작아진다. 또한, 영역 (130c')에서는, 이 열 처리에 의해서 메소겐 MS의 배향 구조가 소실된다.
그 후, 미반응 화합물의 메소겐에 대하여 배향 정도를 저하시킨 채로, 미반응 화합물을 중합 및/또는 가교시킨다.
예를 들면, 도 4에 나타내는 제2 노광 공정을 행한다. 즉, 서모트로픽 액정 화합물이 등방상에서 액정상으로 변화되는 상 전이 온도보다 높은 온도로 액정 화합물층 (130')를 유지한 채로, 액정 화합물층 (130') 전체에 광 (L2)를 조사한다. 액정 화합물층 (130')에는, 미반응 화합물 중 거의 전부가 중합 및/또는 가교 반응을 일으키기에 충분한 노광량으로 광 (L2)를 조사한다. 이에 따라, 미반응 화합물의 중합 또는 가교를 일으키고, 배향 정도를 저하시킨 메소겐을 고정화시킨다. 이상과 같이 하여 고체화 액정층 (130)을 얻는다.
또한, 어떤 액정 화합물은 등방상에서 액정상으로 변화되는 제1 상 전이 온도가 액정상에서 등방상으로 변화되는 제2 상 전이 온도와 비교하여 보다 낮다. 그렇기 때문에, 특정한 경우에는, 제2 노광 공정에서의 액정 화합물층 (130')의 온도는 제1 열 처리 공정의 가열 온도와 비교하여 보다 낮을 수도 있다. 단, 통상은, 간편성의 관점에서 제2 노광 공정에서의 액정 화합물층 (130')의 온도는 제1 상 전이 온도 이상으로 한다.
광 (L2)로서는, 광 (L1)에 대하여 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 광 (L2)와 광 (L1)은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
제2 노광 공정에서는, 액정 화합물층 (130') 전체에 걸쳐 노광량이 동일할 수도 있다. 이 경우, 미세한 패턴이 설치된 포토마스크를 사용할 필요가 없다. 따라서, 이 경우, 공정을 간략화할 수 있다.
또는, 제2 노광 공정은 제1 노광 공정에서의 노광량과 제2 노광 공정에서의 노광량의 합인 합계 노광량이 영역 (130a') 내지 (130c') 사이에서 같아지도록 행할 수도 있다. 예를 들면, 영역 (130a')의 합계 노광량이 영역 (130c')의 합계 노광량과 비교하여 현저하게 큰 경우, 영역 (130a') 및/또는 착색층 (120a)가 불필요한 손상을 받을 가능성이 있다. 합계 노광량을 영역 (130a') 내지 (130c') 사이에서 동일하게 하면, 그와 같은 손상을 방지할 수 있다.
미반응 화합물의 중합 및/또는 가교는 다른 방법으로 행할 수도 있다.
예를 들면, 미반응 화합물, 즉, 서모트로픽 액정 화합물이 제1 상 전이 온도보다 높은 중합 및/또는 가교 온도로 가열함으로써 중합 및/또는 가교되는 재료인 경우, 제2 노광 공정 대신에 제2 열 처리 공정을 행할 수도 있다. 구체적으로는, 제2 노광 공정 대신에, 액정 재료층 (130')를 중합 및/또는 가교 온도 이상으로 가열하여 미반응 화합물을 중합 및/또는 가교시킨다. 이에 따라, 고체화 액정층 (130)을 얻는다. 또한, 제1 열 처리에서의 가열 온도는, 예를 들면 제1 상 전이 온도 이상이면서 중합 및/또는 가교 온도 미만으로 한다.
또는, 제1 열 처리 공정 후에, 제2 열 처리 공정과 제2 노광 공정을 순차로 행할 수도 있다. 또는, 제1 열 처리 공정 후에, 제2 노광 공정과 제2 열 처리 공정을 순차로 행할 수도 있다. 또는, 제1 열 처리 공정 후에, 제2 열 처리 공정과 제2 노광 공정과 제2 열 처리 공정을 순차로 행할 수도 있다. 이와 같이 제2 노광 공정과 제2 열 처리 공정을 조합하면, 미반응 화합물의 중합 및/또는 가교를 보다 확실하게 진행시킬 수 있다. 그렇기 때문에, 보다 강고한 고체화 액정층 (130)을 얻을 수 있다.
미반응 화합물이 어떤 온도로 가열함으로써 중합 및/또는 가교되는 재료인 경우, 제1 열 처리에서의 가열 온도는 그것이 중합 및/또는 가교되는 온도 이상일 수도 있다. 단, 이 경우, 배향 정도의 저하와 중합 및/또는 가교가 동시에 진행된다. 그 때문에, 제조 조건이 고체화 액정층 (130)의 광학 특성에 미치는 영향이 비교적 크다.
그런데, 제1 노광 공정 후에 현상 공정을 행한 경우, 굴절률 이방성이 서로 동일하면서 두께가 서로 다른 복수개의 영역을 포함한 고체화 액정층이 얻어진다. 이들 영역은 두께가 서로 다르기 때문에, 리타데이션이 서로 다르다.
그러나, 웨트 공정, 특히 현상 조건을 엄밀하게 관리하는 것은 어렵고, 이들 조건이 최종 제품의 광학적 특성에 미치는 영향은 매우 크다. 그렇기 때문에, 웨트 공정을 포함한 방법에 따르면, 광학적 특성의 목표값으로부터 어긋나기 쉽다.
이에 대하여, 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한 방법에 따르면, 제1 노광 공정 및 그보다 후에 웨트 공정은 행하지 않는다. 그렇기 때문에, 이 방법에 따르면, 웨트 공정에서 기인하여 굴절률 이방성이 목표값으로부터 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 굴절률 이방성과 제1 노광 공정에서의 노광량은 반드시 비례 관계에 있는 것은 아니다. 단, 재료 및 노광량이 일정 조건하에서는, 굴절률 이방성의 재현성은 높다. 그렇기 때문에, 어떤 굴절률 이방성을 달성하기에 필요한 조건, 예를 들면 노광량을 발견하는 것은 용이하고, 또한 안정된 제조를 행하는 것도 용이하다.
도 1 내지 도 4를 참조하면서 설명한 리타데이션 기판 (10), 즉, 패널 기판에는 다양한 변형이 가능하다.
이 리타데이션 기판 (10)에서는, 고체화 액정층 (130)은 굴절률 이방성이 서로 다른 영역 (130a) 내지 (130c)를 포함한다. 고체화 액정층 (130)은 영역 (130a) 내지 (130c)와는 굴절률 이방성이 다른 1개 이상의 영역을 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 반투과형 액정 표시 장치에서는, 적색, 녹색 및 청색 화소 각각이 투과부와 반사부를 포함한다. 투과부와 반사부에는 다른 광학적 설계를 채용할 필요가 있다. 그렇기 때문에, 고체화 액정층 (130) 중, 적색, 녹색 및 청색 화소에 대응한 부분의 각각이 굴절률 이방성이 서로 다른 2개 이상의 영역을 포함할 수도 있다.
리타데이션 기판 (10)으로부터 컬러 필터층 (120)을 생략할 수도 있다. 예를 들면, 액정 표시 장치에서는, 그의 한쪽 기판이 컬러 필터층과 리타데이션층의 쌍방을 포함할 수도 있다. 또는, 액정 표시 장치의 한쪽 기판이 컬러 필터층을 포함하고, 다른 쪽 기판이 리타데이션층을 포함할 수도 있다. 후자의 경우, 리타데이션 기판 (10)은 컬러 필터층 (120)을 포함할 필요는 없다. 단, 리타데이션 기판 (10)이 컬러 필터층 (120)과 고체화 액정층 (130)의 쌍방을 포함한 경우, 접합시에 컬러 필터층 (120)과 고체화 액정층 (130)을 위치 정렬할 필요가 없다.
고체화 액정층 (130)은 기재 (110)과 컬러 필터층 (120) 사이에 개재시킬 수도 있다.
도 5는 일 변형예에 따른 리타데이션 기판을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 이 리타데이션 기판 (10)은 고체화 액정층 (130)이 기재 (110)과 컬러 필터층 (120) 사이에 개재되어 있는 것 이외에는, 도 1 내지 도 4를 참조하면서 설명한 리타데이션 기판 (10)과 동일하다.
이 구조를 채용한 경우, 예를 들면 리타데이션 기판 (10)을 포함한 액정 표시 장치에 있어서, 고체화 액정층 (130)은 컬러 필터층 (120)으로부터 액정층 중에의 불순물 혼입을 억제하지 않는다. 그러나, 이 구조를 채용한 경우, 컬러 필터층 (120)이 고체화 액정층 (130)을 형성하기 위한 노광 공정 및 열 처리 공정에 노출되지 않는다. 그렇기 때문에, 이 구조를 채용한 경우, 도 1 및 도 2에 나타내는 구조를 채용한 경우와 비교하여, 상기 노광 공정 및 열 처리 공정에서 기인한 컬러 필터층 (120)의 열화는 발생하기 어렵다.
또한, 이 구조를 채용한 경우, 고체화 액정층 (130) 상에 컬러 필터층 (120)을 형성할 수 있다. 전형적으로는, 고체화 액정층 (130)의 표면은 거의 평탄하다. 따라서, 이 경우, 요철 구조가 설치된 표면 상에 컬러 필터층 (120)을 형성하는 경우와 비교하여, 설계 그대로의 성능을 갖는 컬러 필터층 (120)을 보다 용이하게 얻을 수 있다.
고체화 액정층 (130)은 전형적으로는 두께가 균일하다. 그러나, 특정한 경우에는, 고체화 액정층 (130)의 영역 (130a) 내지 (130c)는 서로 다른 경우가 있다.
도 6은 고체화 액정층의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 7은 고체화 액정층의 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 도 6 및 도 7에서는, 간략화를 위해 기재 (110) 및 고체화 액정층 (130)만을 그렸고, 컬러 필터층 (120)은 생략하였다.
도 6에 나타내는 고체화 액정층 (130)은 그의 거의 전체에 걸쳐 두께가 균일하다. 이에 대하여, 도 7에 나타내는 고체화 액정층 (130)에서는, 영역 (130b)는 영역 (130a)와 비교하여 보다 얇고, 영역 (130c)는 영역 (130b)와 비교하여 보다 얇다. 특정한 경우에 도 7에 나타내는 구조가 발생하는 것은 이하의 이유에 의한 것으로 생각된다.
도 3에 나타내는 제1 노광 공정 직후에 있어서, 영역 (130b')는 영역 (130a')와 비교하여 미반응 화합물의 함유율이 보다 크고, 영역 (130c')는 영역 (130b')와 비교하여 미반응 화합물의 함유율이 보다 크다. 미반응 화합물이 영역 (130a') 내지 (130c') 사이를 용이하게 이동할 수 있는 경우, 미반응 화합물의 일부는 그 함유율이 큰 영역에서 그 함유율이 작은 영역으로 이동한다. 그 결과, 도 7에 나타내는 구조가 얻어진다.
도 7에 나타내는 구조가 얻어지는지의 여부, 또는 도 7에 나타내는 구조가 얻어진 경우에 고체화 액정층 (130)의 최대 두께와 최소 두께의 각각이 어느 정도가 되는지는, 액정 재료층의 평균 분자량, 점도 및 표면 장력 등의 특성, 또는 제1 노광 공정에서의 노광량 및 제1 열 처리 공정에서의 온도, 승온 속도, 목표 온도의 유지 시간 및 분위기 등의 공정 조건에 영향을 받는다. 단, 많은 경우, 고체화 액정층 (130)의 최대 두께와 최소 두께의 차는 고체화 액정층 (130)의 평균 두께의 25 ％ 이하이다. 또한, 상기 특성 또는 공정 조건에 의해서는, 고체화 액정층 (130)의 최대 두께와 최소 두께와의 차는 고체화 액정층 (130)의 평균 두께의 50 ％ 이상에 이르는 경우가 있다.
상술한 리타데이션 기판 (10)은 각종 용도에 이용 가능하다. 예를 들면, 리타데이션 기판 (10)은 액정 표시 기술로 대표되는 표시 기술에 이용 가능하다.
도 8은 도 1 및 도 2에 나타내는 리타데이션 기판을 이용하여 제조 가능한 액정 표시 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8에 나타내는 액정 표시 장치는 액티브 매트릭스 구동 방식을 채용한 투과형 액정 표시 장치이다. 이 액정 표시 장치는 컬러 필터 기판 (10')와 어레이 기판 (20)과 액정층 (30)과 한쌍의 편광판 (40)과 도시하지 않은 백 라이트를 포함한다.
컬러 필터 기판 (10')은 상술한 리타데이션 기판 (10)과 대향 전극 (150)과 배향막 (160)을 포함한다.
대향 전극 (150)은 고체화 액정층 (130) 상에 형성되어 있다. 표시 영역의 전체에 걸쳐 퍼져 있는 연속막이다. 대향 전극 (150)은, 예를 들면 상술한 투명 도전체로 이루어진다.
배향막 (160)은 대향 전극 (150)을 피복하고 있다. 배향막 (160)은, 예를 들면 대향 전극 (150) 상에 폴리이미드 등의 투명 수지층을 형성하고, 이 투명 수지층에 러빙 등의 배향 처리를 실시함으로써 얻어진다. 이 배향막 (160)은 광배향 기술을 이용하여 형성할 수도 있다.
어레이 기판 (20)은 배향막 (160)과 마주 향한 기판 (210)을 포함한다. 기판 (210)은 유리판 또는 수지판 등의 광투과성 기판이다.
기판 (210)의 배향막 (160)과의 대향면 상에는, 화소 회로(도시하지 않음)와 주사선(도시하지 않음)과 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극 (250)이 형성되어 있다. 화소 회로는 각각이 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 포함하고, 기판 (210) 상에서 매트릭스형으로 배열되어 있다. 주사선은 화소 회로의 행에 대응하여 배열되어 있다. 각 화소 회로의 동작은 주사선으로부터 공급되는 주사 신호에 의해서 제어된다. 신호선은 화소 회로의 열에 대응하여 배열되어 있다. 각 화소 전극 (250)은 화소 회로를 통해 신호선에 접속되어 있다. 각 화소 전극 (250)은 착색층 (120a) 내지 (120c) 중 어느 것과 마주 향해 있다.
화소 전극 (250)은 배향막 (260)으로 피복되어 있다. 배향막 (260)은, 예를 들면 화소 전극 (250) 상에 폴리이미드 등의 투명 수지층을 형성하고, 이 투명 수지층에 러빙 등의 배향 처리를 실시함으로써 얻어진다. 이 배향막 (260)은 광배향 기술을 이용하여 형성할 수도 있다.
컬러 필터 기판 (10')와 어레이 기판 (20)은 프레임 형상의 접착제층(도시하지 않음)을 통해 접합되어 있다. 컬러 필터 기판 (10')와 어레이 기판 (20)과 접착제층은 중공 구조를 형성하고 있다.
액정층 (30)은 액정 화합물 또는 액정 조성물로 이루어진다. 이 액정 화합물 또는 액정 조성물은 유동성을 가지고, 컬러 필터 기판 (10')와 어레이 기판 (20)과 접착제층에 둘러싸인 공간을 채우고 있다. 컬러 필터 기판 (10')와 어레이 기판 (20)과 접착제층과 액정층 (30)은 액정 셀을 형성하고 있다.
편광판 (40)은 액정 셀의 양쪽 주요면에 접착되어 있다. 편광판 (40)은, 예를 들면 이들의 투과축이 직교하도록 배치한다.
이 액정 표시 장치에 있어서, 고체화 액정층 (130)의 영역 (130a) 내지 (130c)는 두께가 거의 동일하고, 굴절률 이방성이 다르다. 따라서, (130a) 내지 (130c)의 굴절률 이방성을 최적화하여, 따라서 적색, 녹색 및 청색 각각에 대하여 이상적인 광학 보상을 달성할 수 있다.
또한, 제조 조건의 불가피한 변동이 고체화 액정층 (130)의 표면 형상에 영향을 미치는 일은 거의 없다. 그렇기 때문에, 제조 조건의 불가피한 변동에 따라서, 셀 갭이 변화되지 않는다.
상기한 바와 같이, 리타데이션 기판 (10)은 액티브 매트릭스 구동 방식을 채용한 투과형 액정 표시 장치에 있어서 이용 가능하다. 이 리타데이션 기판 (10)은 다른 표시 장치에서 이용하는 것도 가능하다.
예를 들면, 리타데이션 기판 (10)은 반투과형 액정 표시 장치 또는 반사형 액정 표시 장치에 있어서 이용할 수도 있다. 또한, 액정 표시 장치에는, 패시브 매트릭스 구동 방식 등의 액티브 매트릭스 구동 방식 이외의 구동 방식을 채용할 수도 있다. 또는, 리타데이션 기판 (10)은 유기 전계 발광 표시 장치 등의 액정 표시 장치 이외의 표시 장치에 있어서 이용할 수도 있다.
이하에, 본 발명의 예를 기재한다.
또한, 이하의 예에서는, 감광성 재료를 취급하는 모든 작업은 이들 재료의 불필요한 감광을 막기 위해서 황색 또는 적색등 아래에서 행하였다.
우선, 컬러 필터층을 형성하는 데에 이용한 알칼리 현상형 착색 조성물의 제조, 그의 제조에 사용한 아크릴 수지 용액 및 안료 분산액의 제조, 및 안료 분산액의 제조에 사용한 솔트 밀링(salt milling) 처리 안료의 제조에 대하여 설명한다.
<아크릴 수지 용액 1의 제조>
반응 용기에 시클로헥사논 370 질량부를 투입하고, 이 용기에 질소 가스를 공급하면서 80 ℃로 가열하였다. 용기 내의 액체 온도를 이 온도로 유지하면서, 하기 단량체 및 열 중합 개시제의 혼합물을 1 시간에 걸쳐 용기 내에 적하하여 중합 반응을 발생시켰다.
메타크릴산 20.0 질량부
메틸메타크릴레이트 10.0 질량부
n-부틸메타크릴레이트 55.0 질량부
2-히드록시에틸메타크릴레이트 15.0 질량부
2,2'-아조비스이소부티로니트릴 4.0 질량부
적하 종료 후, 반응을 80 ℃에서 3 시간 더 계속하였다. 그 후, 아조비스이소부티로니트릴 1.0 질량부를 시클로헥사논 50 질량부에 용해시켜 이루어지는 용액을 용기 내의 액에 첨가하고, 반응을 80 ℃에서 1 시간 더 계속하여 아크릴 수지의 용액을 얻었다. 이 아크릴 수지의 중량 평균 분자량은 약 40000이었다.
실온까지 냉각시킨 후, 앞의 수지 용액의 약 2 g을 샘플링하였다. 이 샘플을 180 ℃에서 20 분간 가열함으로써 건조시키고, 불휘발분의 질량을 측정하였다. 이 측정 결과에 기초하여, 불휘발분의 농도가 20 질량％가 되도록 앞의 수지 용액에 시클로헥사논을 첨가하였다. 이상과 같이 하여, 아크릴 수지 용액 1을 제조하였다.
<아크릴 수지 용액 2의 제조>
반응 용기에 시클로헥사논 370 질량부를 투입하고, 이 용기에 질소 가스를 공급하면서 80 ℃로 가열하였다. 용기 내의 액체 온도를 이 온도로 유지하면서, 하기 단량체 및 열 중합 개시제의 혼합물을 1 시간에 걸쳐 용기 내에 적하하여 중합 반응을 일으켰다.
메타크릴산 20.0 질량부
메틸메타크릴레이트 10.0 질량부
n-부틸메타크릴레이트 35.0 질량부
2-히드록시에틸메타크릴레이트 15.0 질량부
2,2'-아조비스이소부티로니트릴 4.0 질량부
파라쿠밀페놀에틸렌옥시드 변성 아크릴레이트 20.0 질량부
(도아 고세이 가부시끼가이샤 제조 「아로닉스 M110」)
적하 종료 후, 반응을 80 ℃에서 3 시간 더 계속하였다. 그 후, 아조비스이소부티로니트릴 1.0 질량부를 시클로헥사논 50 질량부에 용해시켜 이루어지는 용액을 용기 내의 액에 첨가하고, 반응을 80 ℃에서 1 시간 더 계속하여 아크릴 수지의 용액을 얻었다. 이 아크릴 수지의 중량 평균 분자량은 약 40000이었다.
실온까지 냉각시킨 후, 앞의 수지 용액의 약 2 g을 샘플링하였다. 이 샘플을 180 ℃에서 20 분간 가열함으로써 건조시키고, 불휘발분의 질량을 측정하였다. 이 측정 결과에 기초하여, 불휘발분의 농도가 20 질량％가 되도록 앞의 수지 용액에 시클로헥사논을 첨가하였다. 이상과 같이 하여, 아크릴 수지 용액 2를 제조하였다.
<아크릴 수지 용액 3의 제조>
반응 용기에 시클로헥사논 560 질량부를 투입하고, 이 용기에 질소 가스를 공급하면서 80 ℃로 가열하였다. 용기 내의 액체 온도를 이 온도로 유지하면서, 하기 단량체 및 열 중합 개시제의 혼합물을 1 시간에 걸쳐 용기 내에 적하하여 중합 반응을 일으켰다.
메타크릴산 34.0 질량부
메틸메타크릴레이트 23.0 질량부
n-부틸메타크릴레이트 45.0 질량부
2-히드록시에틸메타크릴레이트 70.5 질량부
2,2'-아조비스이소부티로니트릴 8.0 질량부
적하 종료 후, 반응을 100 ℃에서 3 시간 더 계속하였다. 그 후, 아조비스이소부티로니트릴 1.0 질량부를 시클로헥사논 55 질량부에 용해시켜 이루어지는 용액을 용기 내의 액에 첨가하고, 반응을 80 ℃에서 1 시간 더 계속하여 공중합체 용액을 얻었다.
다음에, 얻어진 공중합체 용액 338 질량부에, 하기 화합물의 혼합물을 70 ℃에서 3 시간에 걸쳐 적하하였다.
2-메타크로일에틸이소시아네이트 32.0 질량부
라우르산디부틸주석 0.4 질량부
시클로헥사논 120.0 질량부
실온까지 냉각시킨 후, 앞의 수지 용액의 약 2 g을 샘플링하였다. 이 샘플을 180 ℃에서 20 분간 가열함으로써 건조시키고, 불휘발분의 질량을 측정하였다. 이 측정 결과에 기초하여, 불휘발분의 농도가 20 질량％가 되도록 앞의 수지 용액 에 시클로헥사논을 첨가하였다. 이상과 같이 하여, 아크릴 수지 용액 3을 제조하였다. 얻어진 아크릴 수지의 중량 평균 분자량은 20000이고, 이중 결합 당량은 470이었다.
<아크릴 수지 용액 4의 제조>
반응 용기에 시클로헥사논 560 질량부를 투입하고, 이 용기에 질소 가스를 공급하면서 80 ℃로 가열하였다. 용기 내의 액체 온도를 이 온도로 유지하면서, 하기 단량체 및 열 중합 개시제의 혼합물을 1 시간에 걸쳐 용기 내에 적하하여 중합 반응을 일으켰다.
메타크릴산 34.0 질량부
메틸메타크릴레이트 23.0 질량부
n-부틸메타크릴레이트 25.0 질량부
2-히드록시에틸메타크릴레이트 70.5 질량부
2,2'-아조비스이소부티로니트릴 8.0 질량부
파라쿠밀페놀에틸렌옥시드 변성 아크릴레이트 20.0 질량부
(도아 고세이 가부시끼가이샤 제조 「아로닉스 M110」)
적하 종료 후, 반응을 100 ℃에서 3 시간 더 계속하였다. 그 후, 아조비스이소부티로니트릴 1.0 질량부를 시클로헥사논 55 질량부에 용해시켜 이루어지는 용액을 용기 내의 액에 첨가하고, 반응을 80 ℃에서 1 시간 더 계속하여 공중합체 용액을 얻었다.
다음에, 얻어진 공중합체 용액 338 질량부에, 하기 화합물의 혼합물을 70 ℃ 에서 3 시간에 걸쳐 적하하였다.
2-메타크로일에틸이소시아네이트 32.0 질량부
라우르산디부틸주석 0.4 질량부
시클로헥사논 120.0 질량부
실온까지 냉각시킨 후, 앞의 수지 용액의 약 2 g을 샘플링하였다. 이 샘플을 180 ℃에서 20 분간 가열함으로써 건조시키고, 불휘발분의 질량을 측정하였다. 이 측정 결과에 기초하여, 불휘발분의 농도가 20 질량％가 되도록 앞의 수지 용액에 시클로헥사논을 첨가하였다. 이상과 같이 하여, 아크릴 수지 용액 4를 제조하였다. 얻어진 아크릴 수지의 중량 평균 분자량은 20000이고, 이중 결합 당량은 470이었다.
<적색 솔트 밀링 처리 안료의 제조>
적색 안료(C. I. Pigment red 254, 시바ㆍ스페셜리티ㆍ케미컬즈 가부시끼가이샤 제조 「이르가포어 레드(IRGAPHOR RED) B-CF」) 200 질량부, 염화나트륨 1400 질량부 및 디에틸렌글리콜 360 질량부를 스테인리스제 1 갤론 혼련기(이노우에 세이사꾸쇼 제조) 내에 투입하고, 80 ℃에서 6 시간 혼련하였다. 다음에, 이 혼합물을 8 리터의 온수 중에 투입하고, 80 ℃로 가열하면서 2 시간 교반하여 슬러리형으로 만들었다. 이 슬러리의 여과와 여과 케익(filter cake)의 수세를 반복하여, 안료로부터 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거하였다. 그 후, 여과 케익을 85 ℃에서 하루 동안 건조시켜 190 질량부의 「P.R.254 처리 안료」를 얻었다.
<녹색 솔트 밀링 처리 안료의 제조>
적색 안료 대신에 녹색 안료(C. I. Pigment green 36, 도요 잉크 세이조 가부시끼가이샤 제조 「리오놀 그린(LIONOL GREEN) 6YK」)를 사용한 것 이외에는, 적색 솔트 밀링 처리 안료에 대하여 설명한 것과 동일한 방법에 의해 「P.G.36 처리 안료」를 얻었다.
<황색 솔트 밀링 처리 안료의 제조>
적색 안료 대신에 황색 안료(C. I. Pigment yellow 138, 도요 잉크 세이조 가부시끼가이샤 제조 「리오놀 옐로우 1030」)를 사용한 것 이외에는, 적색 솔트 밀링 처리 안료에 대하여 설명한 것과 동일한 방법에 의해 「P.Y.138 처리 안료」를 얻었다.
<청색 솔트 밀링 처리 안료의 제조>
적색 안료 대신에 청색 안료(C. I. Pigment blue 15:6, BASF사 제조 「헬리오겐 블루(HELIOGEN BLUE) L-6700F」)를 사용한 것 이외에는, 적색 솔트 밀링 처리 안료에 대하여 설명한 것과 동일한 방법에 의해 「P.B.15:6 처리 안료」를 얻었다.
<보라색 솔트 밀링 처리 안료의 제조>
적색 안료 대신에 보라색 안료(C. I. Pigment violet 23, 도요 잉크 세이조 가부시끼가이샤 제조 「리오노겐 바이올렛(LIONOGEN VIOLET) R6200」)를 사용한 것 이외에는, 적색 솔트 밀링 처리 안료에 대하여 설명한 것과 동일한 방법에 의해 「P.V.23 처리 안료」를 얻었다.
<적색 안료 분산액의 제조>
하기 재료를 교반하여 균일한 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 아이거 밀(Eiger mill)을 이용한 10 시간의 처리를 행하여, 고형분을 액 중에 균일하게 분산시켰다. 여기서는, 분쇄 매체로서 직경 0.5 mm의 지르코니아 비드를 사용하였다. 그 후, 이 분산액을 여과하여 적색 안료 분산액을 얻었다. 이 여과에는, 직경 1.0 μm 이상의 입자를 액상으로부터 분리 가능한 필터를 사용하였다.
P.R.254 처리 안료 8.0 질량부
분산 보조제(아비시아사 제조 「솔스퍼즈(SOLSPARS) 20000」) 1.0 질량부
아크릴 수지 용액 1 40.0 질량부
시클로헥사논 51.0 질량부
<녹색 안료 분산액의 제조>
하기 재료를 교반하여 균일한 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 아이거 밀을 이용한 10 시간의 처리를 행하여, 고형분을 액 중에 균일하게 분산시켰다. 여기서는, 분쇄 매체로서 직경 0.5 mm의 지르코니아 비드를 사용하였다. 그 후, 이 분산액을 여과하여 녹색 안료 분산액을 얻었다. 이 여과에는, 직경 1.0 μm 이상의 입자를 액상으로부터 분리 가능한 필터를 사용하였다.
P.G.36 처리 안료 8.0 질량부
분산 보조제(아비시아사 제조 「솔스퍼즈 20000」) 1.0 질량부
아크릴 수지 용액 1 40.0 질량부
시클로헥사논 51.0 질량부
<황색 안료 분산액의 제조>
하기 재료를 교반하여 균일한 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 아이거 밀 을 이용한 10 시간의 처리에 행하여, 고형분을 액 중에 균일하게 분산시켰다. 여기서는, 분쇄 매체로서 직경 0.5 mm의 지르코니아 비드를 사용하였다. 그 후, 이 분산액을 여과하여 황색 안료 분산액을 얻었다. 이 여과에는, 직경 1.0 μm 이상의 입자를 액상으로부터 분리 가능한 필터를 사용하였다.
P.Y.138 처리 안료 8.0 질량부
분산 보조제(아비시아사 제조 「솔스퍼즈 20000」) 1.0 질량부
아크릴 수지 용액 1 40.0 질량부
시클로헥사논 51.0 질량부
<청색 안료 분산액의 제조>
하기 재료를 교반하여 균일한 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 아이거 밀을 이용한 10 시간의 처리에 행하여, 고형분을 액 중에 균일하게 분산시켰다. 여기서는, 분쇄 매체로서 직경 0.5 mm의 지르코니아 비드를 사용하였다. 그 후, 이 분산액을 여과하여 청색 안료 분산액을 얻었다. 이 여과에는, 직경 1.0 μm 이상의 입자를 액상으로부터 분리 가능한 필터를 사용하였다.
P.B.15:6 처리 안료 8.0 질량부
분산 보조제(빅케미사(BYK-CHEMIE) 제조 「BYK111」) 1.0 질량부
아크릴 수지 용액 1 40.0 질량부
시클로헥사논 51.0 질량부
<보라색 안료 분산액의 제조>
하기 재료를 교반하여 균일한 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 아이거 밀 을 이용한 10 시간의 처리를 행하여, 고형분을 액 중에 균일하게 분산시켰다. 여기서는, 분쇄 매체로서 직경 0.5 mm의 지르코니아 비드를 사용하였다. 그 후, 이 분산액을 여과하여 보라색 안료 분산액을 얻었다. 이 여과에는, 직경 1.0 μm 이상의 입자를 액상으로부터 분리 가능한 필터를 사용하였다.
P.V.23 처리 안료 8.0 질량부
분산 보조제(빅케미사 제조 「BYK111」) 1.0 질량부
아크릴 수지 용액 2 40.0 질량부
시클로헥사논 51.0 질량부
<적색 착색 조성물의 제조>
하기 재료를 교반하여 균일한 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 여과하여 알칼리 현상형 적색 착색 조성물을 얻었다. 이 여과에는, 직경 0.6 μm 이상의 입자를 액상으로부터 분리 가능한 필터를 사용하였다.
적색 안료 분산액 50.0 질량부
아크릴 수지 용액 3 10.0 질량부
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 3.0 질량부
(신나카무라 가가꾸 가부시끼가이샤 제조 「NK 에스테르 ATMPT」)
광중합 개시제 1.8 질량부
(시바ㆍ스페셜리티ㆍ케미컬즈 가부시끼가이샤 제조 「이르가큐어(Irgacure) 907」)
증감제(호도가야 가가꾸 가부시끼가이샤 제조 「EAB-F」) 0.2 질량부
시클로헥사논 10.0 질량부
<녹색 착색 조성물의 제조>
하기 재료를 교반하여 균일한 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 여과하여 알칼리 현상형 녹색 착색 조성물을 얻었다. 이 여과에는, 직경 0.6 μm 이상의 입자를 액상으로부터 분리 가능한 필터를 사용하였다.
녹색 안료 분산액 30.0 질량부
황색 안료 분산액 20.0 질량부
아크릴 수지 용액 3 10.0 질량부
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 3.0 질량부
(신나카무라 가가꾸 가부시끼가이샤 제조 「NK 에스테르 ATMPT」)
광중합 개시제 1.8 질량부
(시바ㆍ스페셜리티ㆍ케미컬즈 가부시끼가이샤 제조 「이르가큐어 907」)
증감제(호도가야 가가꾸 가부시끼가이샤 제조 「EAB-F」) 0.2 질량부
시클로헥사논 10.0 질량부
<청색 착색 조성물의 제조>
하기 재료를 교반하여 균일한 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 여과하여 알칼리 현상형 청색 착색 조성물을 얻었다. 이 여과에는, 직경 0.6 μm 이상의 입자를 액상으로부터 분리 가능한 필터를 사용하였다.
청색 안료 분산액 45.0 질량부
보라색 안료 분산액 5.0 질량부
아크릴 수지 용액 4 10.0 질량부
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 3.0 질량부
(신나카무라 가가꾸 가부시끼가이샤 제조 「NK 에스테르 ATMPT」)
광중합 개시제 1.8 질량부
(시바ㆍ스페셜리티ㆍ케미컬즈 가부시끼가이샤 제조 「이르가큐어 907」)
증감제(호도가야 가가꾸 가부시끼가이샤 제조 「EAB-F」) 0.2 질량부
시클로헥사논 10.0 질량부
<예 1>
상기 적색 착색 조성물을, 스핀 코터를 이용하여 건조 막 두께가 2.0 μm가 되도록 유리판 상에 도포하였다. 또한, 여기서 사용한 유리판은 광학적으로 등방성이다. 이어서, 클린 오븐을 이용한 70 ℃에서의 20 분간의 가열에 의해 도막을 건조시켰다. 기판을 실온까지 냉각시킨 후, 포토마스크를 통해 도막에 자외선을 조사하였다. 자외선원으로서는, 초고압 수은등을 사용하였다. 다음에, 이 도막을 23 ℃의 탄산나트륨 수용액을 이용한 분무 현상에 적용하였다. 그 후, 도막을 이온 교환수로 세정하여 풍건시켰다. 또한, 클린 오븐을 이용하여 도막을 230 ℃에서 30 분간 소성시켰다. 이상과 같이 하여, 기판 상에 적색 착색층을 형성하였다.
다음에, 적색 착색 조성물 대신에 녹색 착색 조성물을 사용한 것 이외에는 적색 착색 조성물에 대하여 설명한 것과 동일한 방법에 의해, 적색 착색층을 형성한 기판 상에 녹색 착색층을 추가로 형성하였다. 그 후, 적색 착색 조성물 대신에 청색 착색 조성물을 사용한 것 이외에는 적색 착색 조성물에 대하여 설명한 것과 동일한 방법에 의해, 적색 착색층 및 녹색 착색층을 형성한 기판 상에 청색 착색층을 추가로 형성하였다. 이상과 같이 하여 컬러 필터층을 얻었다.
이 컬러 필터층과 유리판의 적층체에 대하여 두께 방향 리타데이션 Rth를 측정하였다. 그 결과, 적색 착색층에 대응한 부분의 파장 630 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 27 nm였다. 녹색 착색층에 대응한 부분의 파장 550 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 -18 nm였다. 청색 착색층에 대응한 부분의 파장 450 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 2 nm였다.
또한, 어떤 착색층의 두께 방향 리타데이션 Rth는 그 착색층이 투과하는 광의 파장, 예를 들면 중심 파장에서의 면 내 굴절률 nx 및 ny 및 두께 방향 굴절률 nz와 착색층의 두께 d로부터 산출할 수 있다. 구체적으로는, 두께 방향 리타데이션 Rth는 굴절률 nx 및 ny의 평균으로부터 굴절률 nz를 뺀 값과 두께 d와의 곱[(nx-ny)/2-nz]×d이다.
다음에, 하기 재료를 교반하여 균일한 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 여과하여 코팅액을 얻었다. 이 여과에는, 직경 0.6 μm 이상의 입자를 액상으로부터 분리 가능한 필터를 사용하였다.
수직 배향 중합성 액정 19.0 질량부
(다이닛본 잉크 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조 「UCL-018」)
광중합 개시제 1.0 질량부
(시바ㆍ스페셜리티ㆍ케미컬즈 가부시끼가이샤 제조 「이르가큐어 907」)
계면활성제 3.0 질량부
(빅케미사 제조 「BYK111」 2 ％ 시클로헥사논 용액)
시클로헥사논 77.0 질량부
이 코팅액을, 스핀 코터를 이용하여 건조 막 두께가 0.7 μm가 되도록 컬러 필터층 상에 도포하였다. 이어서, 핫 플레이트를 이용한 90 ℃에서의 2 분간의 가열에 의해 도막을 건조시켰다. 이상과 같이 하여, 컬러 필터층 상에 액정 재료층을 형성하였다.
다음에, 액정 재료층중 적색 착색층, 녹색 착색층 및 청색 착색층에 대응한 영역의 각각에, 포토마스크를 통해 자외선을 조사하였다. 자외선원으로서는, 초고압 수은등을 사용하였다. 적색 착색층에 대응한 영역의 노광량은 500 mJ/cm2로 하고, 녹색 착색층에 대응한 영역의 노광량은 5 mJ/cm2로 하며, 청색 착색층에 대응한 영역의 노광량은 20 mJ/cm2로 하였다.
그 후, 질소 분위기 중에서 핫 플레이트를 이용하여 액정 재료층을 80 ℃로 가열하였다. 계속해서, 온도를 80 ℃에 유지한 채로, 액정 재료층 전체에 자외선을 조사하여 고체화 액정층을 얻었다. 이상과 같이 하여, 리타데이션 기판을 제조하였다.
이 리타데이션 기판에 대하여, 두께 방향 리타데이션 Rth를 측정하였다. 그 결과, 적색 착색층에 대응한 부분의 파장 630 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 -81 nm였다. 녹색 착색층에 대응한 부분의 파장 550 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 -80 nm였다. 청색 착색층에 대응한 부분의 파장 450 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 -81 nm였다. 결과를 이하의 표 1에 통합하였다
Figure 112009006090840-pct00001
또한, 표 1에 있어서, 「적색」은 적색 착색층, 고체화 액정층의 적색 착색층에 대응한 영역, 또는 리타데이션 기판의 적색 착색층에 대응한 부분을 나타낸다. 「녹색」은 녹색 착색층, 고체화 액정층의 녹색 착색층에 대응한 영역, 또는 리타데이션 기판의 녹색 착색층에 대응한 부분을 나타낸다. 「청색」은 청색 착색층, 고체화 액정층의 청색 착색층에 대응한 영역, 또는 리타데이션 기판의 청색 착색층에 대응한 부분을 나타낸다.
<예 2>
예 1에서 설명한 것과 동일한 방법에 의해 유리판 상에 컬러 필터층을 형성하였다.
다음에, 하기 재료를 교반하여 균일한 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 여과하여 코팅액을 얻었다. 이 여과에는, 직경 0.6 μm 이상의 입자를 액상으로부터 분리 가능한 필터를 사용하였다.
수평 배향 중합성 액정 18.3 질량부
(BASF 재팬 가부시끼가이샤 제조 「Paliocolor LC 242」)
키랄제 1.5 질량부
(BASF 재팬 가부시끼가이샤 제조 「Paliocolor LC 756」)
광중합 개시제 0.2 질량부
(시바ㆍ스페셜리티ㆍ케미컬즈 가부시끼가이샤 제조 「이르가큐어 907」)
계면활성제 3.0 질량부
(빅케미사 제조 「BYK111」 2 ％ 시클로헥사논 용액)
시클로헥사논 77.0 질량부
이 코팅액을, 스핀 코터를 이용하여 건조 막 두께가 3.3 μm가 되도록 컬러 필터층 상에 도포하였다. 이어서, 핫 플레이트를 이용한 90 ℃에서의 2 분간의 가열에 의해 도막을 건조시켰다. 이상과 같이 하여, 컬러 필터층 상에 액정 재료층을 형성하였다.
다음에, 액정 재료층중 적색 착색층, 녹색 착색층 및 청색 착색층에 대응한 영역의 각각에 포토 마스크를 통해 자외선을 조사하였다. 자외선원으로서는, 초고압 수은등을 사용하였다. 적색 착색층에 대응한 영역의 노광량은 50 mJ/cm2로 하고, 녹색 착색층에 대응한 영역의 노광량은 500 mJ/cm2로 하며, 청색 착색층에 대응한 영역의 노광량은 200 mJ/cm2로 하였다.
그 후, 클린 오븐을 이용하여 액정 재료층을 230 ℃에서 40 분간 소성시켜 고체화 액정층을 얻었다. 이상과 같이 하여, 리타데이션 기판을 제조하였다.
이 리타데이션 기판에 대하여 두께 방향 리타데이션 Rth를 측정하였다. 그 결과, 적색 착색층에 대응한 부분의 파장 630 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 152 nm였다. 녹색 착색층에 대응한 부분의 파장 550 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 150 nm였다. 청색 착색층에 대응한 부분의 파장 450 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 152 nm였다. 결과를 이하의 표 2에 통합하였다.
Figure 112009006090840-pct00002
<예 3>
상기 적색 착색 조성물을, 스핀 코터를 이용하여 건조 막 두께가 1.0 μm가 되도록 유리판 상에 도포하였다. 또한, 여기서 사용한 유리판은 광학적으로 등방성이다. 이어서, 클린 오븐을 이용한 70 ℃에서의 20 분간의 가열에 의해 도막을 건조시켰다. 기판을 실온까지 냉각시킨 후, 포토마스크를 통해 도막에 자외선을 조사하였다. 자외선원으로서는, 초고압 수은등을 사용하였다. 다음에, 이 도막을 23 ℃의 탄산나트륨 수용액을 이용한 분무 현상에 적용하였다. 그 후, 도막을 이온 교환수로 세정하여 풍건시켰다. 또한, 클린 오븐을 이용하여 도막을 230 ℃에서 30 분간 소성시켰다. 이상과 같이 하여, 기판 상에 적색 착색층을 형성하였다.
다음에, 적색 착색 조성물 대신에 녹색 착색 조성물을 사용한 것 이외에는 적색 착색 조성물에 대하여 설명한 것과 동일한 방법에 의해, 적색 착색층을 형성한 기판 상에 녹색 착색층을 추가로 형성하였다. 그 후, 적색 착색 조성물 대신에 청색 착색 조성물을 사용한 것 이외에는 적색 착색 조성물에 대하여 설명한 것과 동일한 방법에 의해, 적색 착색층 및 녹색 착색층을 형성한 기판 상에 청색 착색층을 추가로 형성하였다. 이상과 같이 하여 컬러 필터층을 얻었다.
이 컬러 필터층과 유리판의 적층체에 대하여 두께 방향 리타데이션 Rth를 측정하였다. 그 결과, 적색 착색층에 대응한 부분의 파장 630 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth, 녹색 착색층에 대응한 부분의 파장 550 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth 및 청색 착색층에 대응한 부분의 파장 450 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 모두 0이었다.
다음에, 배향막 재료(닛산 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조 「SE-1410」)를, 스핀 코터를 이용하여 건조 막 두께가 0.1 μm가 되도록 컬러 필터층 상에 도포하였다. 이어서, 핫 플레이트를 이용한 90 ℃에서의 1 분간의 가열에 의해 도막을 건조시켰다. 계속해서, 클린 오븐을 이용하여 도막을 230 ℃에서 40 분간 소성시켰다. 또한, 이 도막에 대하여, 그의 주요면에 평행한 한 방향으로 러빙 처리를 실시하여 배향막을 얻었다.
다음에, 하기 재료를 교반하여 균일한 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 여과하여 코팅액을 얻었다. 이 여과에는, 직경 0.6 μm 이상의 입자를 액상으로부터 분리 가능한 필터를 사용하였다.
수평 배향 중합성 액정 39.7 질량부
(BASF 재팬 가부시끼가이샤 제조 「Paliocolor LC 242」)
광중합 개시제 0.3 질량부
(시바ㆍ스페셜리티ㆍ케미컬즈 가부시끼가이샤 제조 「이르가큐어 907」)
계면활성제 6.0 질량부
(빅케미사 제조 「BYK111」 2 ％ 시클로헥사논 용액)
시클로헥사논 154.0 질량부
이 코팅액을, 스핀 코터를 이용하여 건조 막 두께가 1.6 μm가 되도록 배향막 상에 도포하였다. 이어서, 핫 플레이트를 이용한 90 ℃에서의 2 분간의 가열에 의해 도막을 건조시켰다. 이상과 같이 하여, 배향막 상에 액정 재료층을 형성하였다.
다음에, 액정 재료층 중 적색 착색층, 녹색 착색층 및 청색 착색층에 대응한 영역의 각각에, 포토 마스크를 통해 자외선을 조사하였다. 자외선원으로서는, 초고압 수은등을 사용하였다. 적색 착색층에 대응한 영역의 노광량은 500 mJ/cm2로 하고, 녹색 착색층에 대응한 영역의 노광량은 200 mJ/cm2로 하며, 청색 착색층에 대응한 영역의 노광량은 5 mJ/cm2로 하였다.
그 후, 클린 오븐을 이용하여 액정 재료층을 230 ℃에서 40 분간 소성시켜 고체화 액정층을 얻었다. 이상과 같이 하여, 리타데이션 기판을 제조하였다.
이 리타데이션 기판에 대하여, 두께 방향 리타데이션 Rth를 측정하였다. 그 결과, 적색 착색층에 대응한 부분의 파장 630 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 161 nm였다. 녹색 착색층에 대응한 부분의 파장 550 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 136 nm였다. 청색 착색층에 대응한 부분의 파장 450 nm의 광에 대한 리타데이션 Rth는 112 nm였다. 결과를 이하의 표 3에 통합하였다.
Figure 112009006090840-pct00003
추가의 이익 및 변형은 당업자에게는 용이하다. 그렇기 때문에, 본 발명은 그보다 넓은 측면에 있어서, 여기에 기재된 특정한 기재나 대표적인 양태로 한정되어서는 안된다. 따라서, 첨부하는 청구 범위 및 그의 등가물에 의해 규정되는 본 발명의 포괄적 개념의 진의 또는 범위에서 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 기판과, 상기 기판 상에 설치된 컬러 필터층을 포함하는 컬러 필터 기판의 제조 방법에 있어서, 적어도,
    (a) 기판 상에, 서모트로픽 액정성을 나타내고, 광에 의해서 중합될 수 있거나, 가교될 수 있거나, 또는 중합 및 가교될 수 있는 화합물을 함유하는 용액을 도포하여, 액정 화합물이 소정의 방향으로 배향된 상태의 박막을 형성하는 공정;
    (b) 상기 기판을, 컬러 필터층의 각 색의 소정 패턴에 대응하는 영역마다 다른 조사량으로 광 조사를 행하는 공정;
    (c) 상기 기판을, 상기 액정 화합물의 등방상의 상 전이 온도 이상으로 가열하는 공정; 및
    (d) 상기 액정 화합물 중 미경화 성분을 경화시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 (a) 기판 상에, 서모트로픽 액정성을 나타내고, 광에 의해서 중합될 수 있거나, 가교될 수 있거나, 또는 중합 및 가교될 수 있는 화합물을 함유하는 용액을 도포하여, 액정 화합물이 소정의 방향으로 배향된 상태의 박막을 형성하는 공정을, 기판 전체에 박막의 두께가 균일하게 되도록 행하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 (d) 상기 액정 화합물 중 미경화 성분을 경화시키는 공정이, 상기 기판을, 상기 액정 화합물의 등방상의 상 전이 온도 이상인 동시에 상기 액정 화합물이 중합, 가교 또는 이들 둘 다를 일으키는 온도 이상인 온도로 가열하는 공정인 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 (d) 상기 액정 화합물 중 미경화 성분을 경화시키는 공정이, 상기 액정 화합물이 등방상으로 유지되는 온도 이상의 온도로 유지한 채 상기 기판의 전체 면을 노광하는 공정인 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 (a) 공정을 행하기 전에, 기판 상에 컬러 필터층을 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 (d) 공정을 행한 후, 기판 상에 컬러 필터층을 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (a) 내지 (d) 공정을 그 순서대로 실시하고, 상기 (b) 공정에서 광 조사에 의해 상기 화합물의 일부를 중합시키거나, 가교시키거나 또는 중합 및 가교시키는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 (a) 내지 (d) 공정을 실시하여, 대향하는 상기 컬러 필터층의 색 마다 배향 정도가 다른 것만에 기인하여 복굴절률이 상위하도록 설치되는 고체화 액정층을 얻는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 (b) 공정에서 광 조사에 의해 상기 박막을 구성하는 재료의 일부를 경화시키고, 상기 박막을 구성하는 재료의 나머지를 상기 (d) 공정에서 경화시키며, 상기 (b) 공정에서 경화시킨 상기 일부의 재료와 상기 (d) 공정에서 경화시킨 상기 나머지의 재료는 조성이 동일한 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 (a) 내지 (d) 공정을 실시하여, 대향하는 상기 컬러 필터층의 색 마다 배향 정도가 다른 것에 기인하여 복굴절률이 상위하도록 설치되는 고체화 액정층을, 상기 고체화 액정층의 배향 정도가 다른 영역이 다른 두께를 갖도록 얻는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
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