专利名称：带滤色器的液晶元件基板、液晶元件以及液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在彩色液晶显示装置中使用的带滤色器的液晶 元件基板、液晶元件以及液晶显示装置。
背景技术：
近年来，液晶显示装置在笔记本电脑等监视器或电视等中 被广泛使用，特别在大型电视中的使用正在急速扩大。
液晶显示装置中，从斜方向看时，对比度高、颜色变化小 (黑色显示状态下黑色显示水平提高)受到重视。特别是近年 来广泛使用的彩色显示的液晶显示装置中的视角特性的改善是 重要的课题。
液晶显示装置一^:具有液晶元件和在该液晶元件的两侧配 置成吸收轴大致垂直或大致平行的偏光板。这其中的液晶元件 是将液晶驱动用电极元件呈矩阵状规贝'j地配置的透明基板和与 其相对的透明基板通过间隔片保持一定间隔。进而，在上述一 对透明基板之间填充液晶材料。并且，在设置电极元件的透明 基板的观察侧形成有滤色器。
填充该液晶材料的液晶元件其自身具有双折射性。因此， 液晶元件从斜方向看时，由于漏光，黑色显示水平降低。
因此，目前为了改善液晶显示装置的视角特性，正在进行 在液晶元件上配置光学补偿层(也称为补偿板、相位差板、视 角扩大膜等)。但是，现状是仅设置光学补偿层的话不能消除在 宽视角下黑色显示水平的降低。
作为彩色显示的液晶显示装置的颜色变化的改善方法，公 知的有下述7>寺艮中记载的方法。
专利文献1 (日本国特许申请公开2001 - 242460 )中公开 了为了改善从斜方向看时全体着色成黄色，滤色器的蓝色区域 的面内相位差And大于绿色区域或红色区域。由此，蓝色光漏 出率变大，整体而言和蓝色有补色关系的黄色着色相抵消。但 是，专利文献1的方法中，在宽视角下不能提高黑色显示水平。
并且，专利文献2 (日本国特许申请7>开2002 - 122866 ) 中公开了在填充液晶层的2片基板间设置具有双折射性的相位 差层的TN型液晶显示装置。但是该方法中必须在滤色器的每 种颜色上设置相位差层。
专利文献l:曰本4争开2001 — 242460
专利文献2:曰本特开2002 - 12286
发明内容
本发明的目的是提供一种能抑制从斜方向看时黑色显示状 态下的漏光引起的颜色变化、宽视角下能实现良好的图像显示 的带滤色器的液晶元件基板、液晶元件以及液晶显示装置。
本发明提供一种带滤色器的液晶元件基板，其具有透明基 板和具有蓝、绿、红三色颜色区域的滤色器，滤色器在蓝色区 域、绿色区域、红色区域中的下式(1 )表示的厚度方向相位差 值Rth满足下式(2)或(3 )。
式(1 ): Rth = [ {( nx + ny ) /2} - nz ] xd。
式(2 ): Rth ( B ) 〉 Rth ( G ) 〉 Rth ( R )。
式(3 ): Rth ( B ) < Rth ( G ) < Rth ( R )。 (nx、 ny表示各颜色区域在面内的折射率(其中，nx^ny ), nz表示各颜色区域的厚度方向的折射率，d表示各颜色区域的 厚度。Rth ( B )表示蓝色区域中波长450nm的厚度方向相位差 值，Rth( G)表示绿色区域中波长546nm的厚度方向相位差值，
Rth ( R)表示红色区域中波长633nm的厚度方向相位差值。)
进而，本发明优选的方案提供一种上述带滤色器的液晶元 件基板，其满足式(4): I Rth ( B) - Rth ( G) I ^ I Rth ( G) -Rth ( R ) I 。
并且，本发明提供一种液晶元件，其具有上述带滤色器的 液晶元件基板和光学补偿层。
本发明的优选方案提供一种上述液晶元件，其中上述光学 补偿层是具有nx ny 〉 nz关系的补偿层或者具有nx 〉 nz 〉 ny 关系的补偿层的至少任意 一种。
(上述nx表示面内的'f"曼轴方向的4斤射率，ny表示面内的 快轴方向的折射率，nz表示厚度方向的折射率。)
进而，本发明优选的方案提供一种液晶元件是VA (垂直取 向)型的上述液晶元件。
并且，本发明提供一种具有上述液晶元件的液晶显示装置。
本发明的带滤色器的液晶元件能抑制从斜方向看时黑色显 示状态下由漏光引起的颜色变化。因而，通过使用本发明的带 滤色器的液晶元件，能提供在宽视角下能实现良好的图像显示 的液晶显示装置。
图l是表示目前带滤色器的液晶元件的波长色散的参考图。 图2是表示本发明的带滤色器的液晶元件的波长色散的参考图。
图3是表示本发明的带滤色器的液晶元件的波长色散的参考图。
图4是表示本发明的带滤色器的液晶元件的波长色散的参考图。
图5是表示本发明的带滤色器的液晶元件的波长色散的参 考图。
图6是表示本发明的液晶元件的部分省略的参考截面图。
具体实施例方式
<解决课题的原理〉
作为液晶显示装置的液晶模式，有VA型、IPS型、TN型、 STN型、OCB型等。
这其中，VA型(垂直取向型)的液晶显示装置是在无电 压时液晶材料相对于基板大致垂直的。因此，VA型的液晶显 示装置从正面(面板的法线方向)看的黑色显示和正交尼科耳 偏光板的特性相同，能实现非常高的对比度。
但是，该液晶材料呈大致垂直状填充的VA型液晶层因为 显示nz〉 nx ny (所谓的正C板，Positive C plate )的双折射 性，在厚度方向上产生相位差。因而，该VA型的液晶显示装 置从斜方向看时，产生漏光，在黑色显示状态下黑色显示水平 降低。
这里，将波长(AJ作为横轴，折射率(n)作为纵轴作图 时，物质的折射率的波长色散是斜率大小越往短波长侧越大的 曲线状(这是由柯西色散式导出的)。物质的相位差值的波长色 散通常也遵循该规律，将波长(人)作横轴、相位差值作纵轴作 图时，也获得斜率大小的绝对值越往短波长侧越大的曲线。换 句话说，相位差值的波长色散在各波长下是连续(单调增加或 单调减少)的曲线，是该波长色散曲线的斜率大小的绝对值越 往短波长侧越大的曲线并且越往长波长侧越小的曲线(下面， 有将这样的波长色散曲线称为"柯西色散曲线"的情况)。并且， 斜率是指波长色散曲线引出的切线的斜率。
并且，厚度方向相位差(下面有称为"Rth"的情况)是通过 式(1 ): Rth - [ {( nx + ny ) /2 } — nz ] xd求4寻的。该Rth的波 长色散也如上述呈柯西色散曲线。另外，nx、 ny是表示面内的 折射率(其中，nx^ny), nz表示厚度方向的折射率，d表示厚度。
这不仅是对VA型的液晶层，而且是对其他模式的液晶层、 光学补偿层等光学材料等各种双折射物质共通的事项。
折射率为nz〉 nx ny (所谓正C板)的VA型液晶层的 Rth是负值，其波长色散是正色散。另一方面，折射率为nz< nx ny的所谓负C板(negative C plate )的Rth是正值，其波 长色散是正色散。
并且，正色散是指Rth的绝对值(I Rth I )越往短波长侧 越大的波长色散曲线。倒色散是指Rth的绝对值越往短波长侧 越小的波长色散曲线。
接着，在抑制上述VA型液晶显示装置的漏光过程中，为了 消除VA型的液晶层的Rth,简便的方法是配置与VA型的液晶层 的Rth符号相反(即，Rth为正)、且各波长下Rth的绝对值大致 相等的光学补偿层。作为这样的光学补偿层，能列举有nz〈nx ny即所谓负C板。
但是，具备滤色器的带滤色器的VA型液晶元件即使设置上 述光学补偿层，从斜向看时黑色显示水平也降低。对于这一点， 本发明人经过刻苦研究，发现带滤色器的VA型液晶元件的Rth 受滤色器的各颜色区域的Rth影响。不考虑该影响，仅设置只消 除液晶元件的Rt h的上述光学补偿层的话，不能防止漏光。
具体的，滤色器是分别涂成透射蓝色光的蓝色区域、透射 绿色光的绿色区域、透射红色光的红色区域而构成的。各颜色 区域显示出各自独立的光学特性，因而各颜色区域产生不同的
Rth。
带滤色器的液晶元件(下面有简称为"液晶元件"的情况) 中，光从液晶层通过滤色器出射。因此，该液晶元件的Rth是 由液晶层的Rth和滤色器的Rth合成的。
因而，VA型液晶元件的Rth的波长色散是在VA型液晶层 的Rth的波长色散上加上各颜色区域的中心波长(各颜色的透 射率最大的波长)的Rth而合成的曲线。
通常，蓝色区域的中心波长为450nm,绿色区域的中心波 长为546nm，红色区i或的中心波长为633nm。下面将蓝色区；或 中波长450nm的Rth记为Rth ( B )，绿色区域中波长546nm的 Rth记为Rth( G )，红色区域中波长633nm的Rth记为Rth( R )。
例如，以Rth ( B )为负值、Rth ( G )为正值、Rth ( R )为 负值时为例子。此时，如图l所示，各颜色区i^的Rth和VA型液 晶层的Rth合成构成的VA型液晶元件的Rth的波长色散是在蓝 色区域到绿色区域的波长按照长波长侧单调增加(单调地向正 侧移动)，在绿色区域到红色区域的波长按照向着长波长侧单调 减少(单调地向负侧移动)的曲线。
相对应显示这样的具有斜率逆转的拐点的波长色散曲线的 液晶元件，通用的光学补偿层不能补偿。
即，被补偿物的补偿通过设置与被补偿物的Rth符号相反 并且各波长下Rth的绝对值大致相等的光学补偿层就能实现。 因而，对具有上述拐点的液晶元件进行补偿时，必须设置显示 具有拐点的波长色散曲线的光学补偿层。
但是，根据上述柯西色散式，通用的光学补偿层的Rth的 波长色散其斜率大小的绝对值在短波长侧更大。因而，使用具 有Rth的波长色散曲线的斜率逆转的拐点这样的光学补偿层来 补偿在现实上有困难。
并且，相对于显示具有拐点的波长色散曲线的液晶元件， 例如使用消除在蓝色区域到绿色区域的波长色散这样的光学补
偿层(负c板)时，红色区域不能补偿，在黑色显示状态下带
红色。同样，使用消除在绿色区域到红色区域的波长色散这样 的通用的光学补偿层时，不能补偿蓝色区域。
如上所述，目前设计VA型液晶元件时，对滤色器的Rth没 有任何考虑。因此，相对于液晶元件的补偿不能使用通用的光 学补偿层(例如负C板等)来进行的，不能抑制液晶显示装置 的黑色显示水平的降低。
着眼于该滤色器的Rth和液晶层的Rth的关系的见解是本 发明人最初发现的事项。
<本发明的滤色器的构成〉
那么，本发明的具有透明基板和有蓝、绿、红三色颜色区 域的滤色器的带滤色器的液晶元件基板中，滤色器的蓝色区域、 绿色区域、红色区域的Rth满足下式(2 )或(3 )。
式(2 ): Rth ( B ) 〉 Rth ( G ) 〉 Rth ( R )。
式(3 ): Rth ( B ) < Rth ( G ) < Rth ( R )。
上述nx、 ny表示各颜色区域在面内的折射率(其中， nx^ny)， nz表示各颜色区域的厚度方向的折射率，d表示各颜 色区域的厚度。Rth ( B )表示蓝色区域中波长450nm的厚度方 向相位差值，Rth ( G)表示绿色区域中波长546nm的厚度方向 相位差j直，Rth ( R)表示红色区域中波长633nm的厚度方向相 位差值。
滤色器的各颜色区域中Rth是Rth ( B ) 〉 Rth ( G ) 〉 Rth ( R ) 或者Rth(B) 〈Rth(G) 〈Rth(R)，带滤色器的液晶元件的 Rth的波长色散在各波长范围内是连续(单调增加或单调减少) 曲线，是斜率大小的绝对值在短波长侧更大的曲线。
因而，该液晶元件可以使用根据上述柯西色散曲线的通用 的光学补偿层来补偿。由此，可以提供一种液晶显示装置，其 防止液晶显示装置在黑色显示状态下的漏光，从斜方向看的黑 色显示水平高。
并且，在蓝色区域、绿色区域和红色区域的波长中，之所
以以波长450nm、波长546nm、波长633nm为基准，是因为各 颜色区域中各种颜色的光透射率最高的中心波长。若以该各颜 色区域的Rth ( B )、 Rth ( G)和Rth ( R)为基准的话，形成满 足上述关系的各颜色区域比较容易进行。
满足上述式(2 ): Rth ( B ) 〉 Rth ( G) 〉 Rth ( R )的滤色 器例如如图2所示，Rth ( B )、 Rth ( G)、 Rth ( R )都是负值(同 符号)，如图3所示，Rth(B)、 Rth(G)、 Rth ( R )都是正值(同 符号)，其他图未表示，但是Rth(B)、 Rth ( G)是正值且Rth (R)是负值等也满足。
由满足该式(2 )的滤色器的Rth和VA型液晶层的Rth合 成获得的VA型液晶元件的Rth的波长色散如图2和图3所示， 成为柯西色散曲线。
另 一方面，满足式(3 ): Rth ( B ) < Rth ( G ) < Rth ( R ) 的滤色器例如如图4所示，Rth(B)、 Rth(G)、 Rth(R)都是 负值(同符号)，如图5所示，Rth (B)、 Rth ( G)、 Rth (R)都 是正值(同符号)，其他图未表示，但是Rth ( B)、 Rth ( G)是 负值且Rth ( R)是正值等也满足。
由满足该式(3 )的滤色器的Rth和VA型液晶层的Rth合 成获得的带滤色器的VA型液晶元件的Rth的波长色散也如图4 和图5所示，成为4可西色散曲线。
像这样的满足式(2)或式(3)的VA型液晶元件的Rth都 成为柯西色散曲线，因而该VA型液晶元件能使用通用的光学补 偿层(例如负C板)来补偿。
满足上述式(2)或式(3)的滤色器中，更优选使用进一 步满足式(4 ): I Rth ( B ) - Rth ( G) I ^ I Rth ( G ) - Rth (R ) I的滤色器。
相比Rth ( B ) - Rth ( G )的绝对值，Rth ( G ) - Rth ( R ) 的绝对值越小，所合成的VA型液晶元件的Rth在长波长侧变 化越小。因此，所合成的VA型液晶元件的Rth的波长色散近 似于斜率大小的绝对值在长波长侧更小的曲线，因此容易适合 柯西色散曲线。该VA型液晶元件使用通用的光学补偿层更能 优选地补偿。
作为满足上述式(2)或式(3 )的条件，滤色器的Rth( B )、 Rth(G)、 Rth(R)的具体数值没有特别限制。不过，lRth(B) -Rth ( G ) I或I Rth ( G ) - Rth ( R ) I过大时，所合成的VA 型液晶元件的Rth的波长色散曲线变得不适合柯西色散曲线。对 于这一点，Rth(B)、 Rth ( G)和Rth ( R)考虑所合成的VA型 液晶元件的Rt h的波长色散曲线而进行适宜设计是理想的。
<液晶元卩牛〉
本发明的带滤色器的液晶元件基板以滤色器的各颜色区域 的Rth满足上述式(2)或式(3)关系作为条件，可以采用目 前公知的各种结构。例如图6中示出了本发明的液晶元件的构 成例子。
l表示带滤色器的液晶元件基板。该带滤色器的液晶元件基 板l具有配置在观看(显示)侧上的透明基板2和形成在该透明 基板2上的滤色器3。
IO表示液晶元件。该液晶元件10具有带滤色器的液晶 元件基板1;在该基板l上借由间隔片(未图示)相对配置的 另一个透明基板4;在带滤色器的透明基板2和另一个透明基
板4之间形成的液晶层5中填充的液晶材料。该液晶元件10 装入液晶显示装置中使用。
上述滤色器3是在透明基板2上具有以规定图案(条紋状等) 形成的蓝色区域31、绿色区域32和红色区域33。并且，上述各 颜色区域31、 32、 33之间形成有规定图案的黑底34。滤色器3 的液晶层5 —侧上设置液晶材料驱动用的T F T基板等电极元件 (未图示)。
进而，在带滤色器的透明基板1的观看侧上设置光学补偿 层6。并且，光学补偿层6如图6 ( b)所示，也可以以夹住液 晶元件10的方式设置在另 一个透明基板4侧上。7表示在液晶 元件10的两侧(光学补偿层6的外侧)设置的一对偏光板。该 一对偏光板7、 7被配置成其吸收轴大致垂直或大致平行。
作为上述透明基板2没有特别限制，能使用钠钓玻璃、低碱 硼硅酸盐玻璃、无碱铝硼硅酸盐玻璃等透明玻璃板；聚碳酸酯、 聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二曱酸乙二酯等光学用树脂板等具 有柔性的透明柔性材料等。
上述液晶层5中能填充目前公知的液晶材料，但是考虑高对 比度等，优选使用在无电压时液晶材料对透明基板为大致垂直 取向的VA (垂直取向)型的液晶材料。作为该液晶材料，能使 用棒状液晶等。
蓝色区域31 、绿色区域32和红色区域33的干燥膜厚通常是 0.2~10jim,伊:选为0.2~ 5pm左右。如后所述，作为控制各颜 色区域的Rth的一种手段，各颜色区域每层厚度可以不同。
<滤色器的构成材料等>
滤色器的各颜色区域通过在观看侧的透明基板上涂布着色 组合物来形成。着色组合物具有由透明树脂及其前体构成的色 素载体和色素，优选还含有光聚合引发剂。
透明树脂是在可见光区域400 ~ 700nm的全部波长范围的 透射率优选为80%以上、更优选为95%以上的^j"脂。
透明树脂包含热塑性树脂、热固性树脂、感光性树脂等。 透明树脂的前体包含由放射线照射固化生成的透明树脂的单体 或者低聚物。它们可以单独使用l种、或2种以上混合使用。
作为热塑性树脂，例如能列举有丁缩醛树脂、苯乙烯-马 来酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯、聚氨基曱酸酯系树脂、聚酯树 脂、丙烯酸系树脂、醇酸树脂、聚苯乙烯、聚酰胺树脂、橡胶 系树脂、环化橡胶系树脂、纤维素类、聚乙烯、聚丁二烯、聚 酰亚胺树脂等。
并且，作为热固性树脂，例如能列举有环氧树脂、苯代三 聚氰胺树脂、松香改性马来酸树脂、松香改性富马酸树脂、三 聚氰胺树脂、尿素树脂、酚醛树脂等。
作为感光性树脂，能列举有在该线状高分子上引入(曱基) 丙烯酰基、苯乙烯基等光交联性基团的树脂。该树脂能列举有 将具有羟基、羧基、氨基等反应性取代基的线状高分子和具有 异氰酸酯基、醛基、环氧基等反应性取代基的(曱基)丙烯酸 化合物或肉桂酸等反应得到的树脂等。
并且，感光性树脂能使用苯乙烯_马来酸酐共聚物或ot-烯烃-马来酸酐共聚物等含有酸酐的线状高分子用(曱基)丙 烯酸羟烷基酯等具有羟基的(曱基)丙烯酸化合物半酯化的产
口
口P o
作为上述前体的单体和低聚物，能列举有(曱基)丙蜂酸
甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸2 -羟乙酯、(曱基) 丙烯酸2 -羟丙酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(曱基)丙烯酸p _ 羧乙酯、聚乙二醇二 (曱基)丙烯酸酯、1，6 -己二醇二 (曱基)
13
丙烯酸酯、三乙二醇二 (曱基)丙烯酸酯、三丙二醇二 (甲基) 丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲 基)丙烯酸酯、1,6 -己二醇二缩水甘油醚二 (甲基)丙烯酸酯、 双酚A二缩水甘油醚二 (曱基)丙烯酸酯、新戊基二醇二缩水 甘油醚二 (甲基)丙歸酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙晞酸酯、 三环癸基(甲基)丙烯酸酯、酯丙烯酸酯、羟甲基化三聚氰胺 的(甲基)丙烯酸酯、环氧(曱基)丙烯酸酯、丙烯酸氨基甲
酸酯等(曱基)丙烯酸酯；(甲基)丙烯酸；苯乙烯；醋酸乙烯； 羟乙基乙烯基醚、乙二醇二乙烯基醚、季戊四醇三乙烯基醚等 醚类；(曱基)丙烯酰胺、N -羟曱基(甲基)丙烯酰胺、N -乙烯基甲酰胺等酰胺类；丙烯腈等。它们可以单独使用1种或2 种类以上混合使用。
作为着色组合物中含有的色素能列举出有机或无机的颜 料。它们可以单独使用l种或2种以上混合使用。
颜料中，特别优选使用显色性高、且耐热分解性高的颜料， 特是耐热分解性高的颜料，通常使用有机颜料。
以下用色度指数来表示本发明着色组合物中能使用的有机 颜料的具体例子。
为了形成红色区域的红色感光性着色组合物中使用的红色 颜料例如有C.I.颜料红1、 2、 3、 7、 9、 14、 41、 48: 1、 48: 2、 48: 3、 48: 4、 81: 1、 81: 2、 81: 3、 97、 122、 123、 146、 149、 168、 177、 178、 179、 180、 184、 185、 187、 192、 200、 202、 208、 210、 215、 216、 217、 220、 223、 224、 226、 227、 228、 240、 246、 254、 255、 264、 272、 279等。
红色感光性着色组合物中可以结合使用黄色颜料、橙色颜料。
料例如有C丄颜料绿7、 10、 36、 37等。
在绿色感光性着色组合物中能结合使用黄色颜料。
为了形成蓝色区域的蓝色感光性着色组合物中使用的蓝色 颜料例如有C丄颜料蓝15、 15: 1、 15: 2、 15: 3、 15: 4、 15: 6、 16、 22、 60、 64、 80等。
在蓝色感光性着色组合物中能结合使用例如C丄颜料紫1、 19、 23、 27、 29、 30、 32、 37、 40、 42、 50等紫色颜料。
作为用于形成黑底的黑色感光性着色组合物中使用的颜 料，例如能列举有炭黑、苯胺黑、蒽醌系黑色颜料、茈系黑色 颜料，具体的有C.I.颜料黑1、 6、 7、 12、 20、 31等。
黑色感光性着色组合物中也能使用红色颜料、蓝色颜料、 绿色颜料的混合物。
作为黑色颜料从价格、遮光性大小考虑，优选炭黑。该炭 黑也可以用树脂等进行表面处理。
并且，为了调整色调，在黑色感光性着色组合物中能结合 使用蓝色颜料或紫色颜料。
作为炭黑，从黑底的形状的观点出发，优选根据BET法的 比表面积为50 ~ 200m2/g。是因为使用比表面积不到50m"g的炭 黑时，会有引起黑底形状变差的担心。另一方面，是因为使用 比表面积大于200m"g的炭黑时，分散助剂会过度吸附到炭黑 上，为了体现各物性会产生必须配合大量的分散助剂的情况。
并且，作为炭黑，从敏感度考虑，优选邻苯二甲酸二丁酯 (以下称为"DBP")的吸油量为120cc/100g以下，该吸油量越小 越优选。
进而，炭黑的平均一次粒径优选为20 ~ 50nm。 ^吏用平均一 次粒径不到20nm的炭黑时，以高浓度分散有困难，难以获得 随时间稳定性良好的感光性黑色组合物。另一方面，使用平均
一次粒径大于50nm的炭黑时，会有引起黑底形状变差的担心。 并且，作为无机颜料，能列举有红色氧化物(红色氧化铁 (III))、镉红、群青、深蓝、氧化铬绿、钴绿、棕土色、钛黑、
合成铁黑等金属氧化物粉、金属硫化物粉、金属粉等。
无机颜料为了获得彩度和亮度的平衡，且确保良好的涂布
性、敏感度、显影性等，与有机颜料组合使用。本发明的着色
组合物中，为了调色，可以在不降低耐热性的范围内含有染料。 各着色组合物也可以含有溶剂。这是为了将色素充分地分
散在色素载体中，在透明基板上涂布成规定的干燥膜厚。使用
含有溶剂的着色组合物的话，能容易地形成规定厚度的各颜色
区域或黑底。
作为溶剂，例如能列举有环己酮、乙基溶纤剂乙酸酯、丁 基溶纤剂乙酸酯、1 -曱氧基-2-丙基乙酸酯、二乙二醇二曱 醚、乙基苯、乙二醇二乙醚、二曱苯、乙基溶纤剂、曱基-正 戊基酮、丙二醇单甲醚曱苯、曱乙酮、醋酸乙基、曱醇、乙醇、 异丙醇、丁醇、异丁酮、石油系溶剂等。它们能单独使用l种 或2种以上混合使用。
如上所述，着色组合物能使用将色素或2种以上色素、优选 和光聚合引发剂一起，在色素载体和溶剂中微细分散的产品。 构成上述着色组合物的成分能使用三辊式辊磨、二辊式辊磨、 砂磨、混炼机、超微磨碎机等各种分散装置来微细分散。
并且，含有2种以上色素的感光性着色组合物可以分别在 色素载体和溶剂中微细分散各色素来混合制造。
在色素载体和溶剂中分散色素时，能适宜地含有树脂型颜 料分散剂、表面活性剂、色素衍生物等分散助剂。
分散助剂对颜料的分散效果优良，防止分散后的颜料再凝 集的效杲大。因此，使用分散助剂在色素载体和溶剂中分散颜
料制得的感光性着色组合物能形成透明性优良的滤色器。
树脂型颜料分散剂是含有有吸附在颜料上的性质的颜料亲 和性部位和与色素载体有相溶性的部位、并起到吸附在颜料上 而使颜料稳定地分散到色素载体中的作用的产品。
作为树脂型颜料分散剂，能列举有聚氨基甲酸酯、聚丙烯 酸酯等聚羧酸酯、不饱和聚酰胺、聚羧酸、聚羧酸(部分)胺 盐、聚羧酸铵盐、聚羧酸烷基胺盐、聚硅氧烷、长链聚氨基酰 胺磷酸盐、含有羟基的聚羧酸酯、它们的改性物、聚(低级烷 撑亚胺)与具有游离羧基的聚酯反应形成的酰胺或其盐等油性
分散剂；(曱基)丙烯酸-苯乙烯共聚物、(曱基)丙烯酸-(甲 基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、聚乙烯醇、聚 乙烯基吡咯烷酮等水溶性树脂或水溶性高分子化合物；聚酯系； 改性聚丙烯酸酯系；环氧乙烷/环氧丙烷加成化合物；磷酸酯系 等。它们可以单独使用l种或2种以上混合使用。
作为表面活性剂，可以列举出聚氧化乙烯烷基醚硫酸盐、 十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的碱性盐、烷基萘
磺酸钠、烷基二苯基醚二磺酸钠、月桂基硫酸单乙醇胺、月桂 基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸铵、硬脂酸单乙醇胺、硬脂酸钠、 月桂基硫酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的单乙醇胺、聚氧化乙 烯烷基醚磷酸酯等阴离子性表面活性剂；聚氧化乙烯油烯基醚、 聚氧化乙烯月桂基醚、聚氧化乙烯壬基苯基醚、聚氧化乙烯烷 基醚磷酸酯、聚氧化乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚乙二醇 单月桂酸酯等非离子性表面活性剂；烷基季铵盐或它们的环氧 乙烷加成物等阳离子性表面活性剂；烷基二曱基氨基醋酸甜莱 碱等烷基甜莱碱、烷基咪唑啉等两性表面活性剂等。它们可以 单独使用l种或2种以上混合使用。
色素衍生物是在有机色素上引入取代基的化合物，上述有
机色素还包括一般不称为色素的物质，例如萘系、蒽醌系等淡 黄色的芳香族多环化合物。
作为色素衍生物，能列举有日本国特许申请公开昭63 -
305173号公报、日本国特许申请公告昭57 - 15620号公报、曰 本国特许申请公告昭59 - 40172号公报、日本国特许申请公告 昭63 - 17102号公报、日本国特许申请公告平5 - 9469号公报 等中记载的。它们可以单独使用l种或2种以上混合使用。
作为光聚合引发剂，例如能使用4-苯氧基二氯苯乙酮、4 -叔丁基-二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1- (4-异丙基苯 基)-2-羟基-2-曱基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、 2-苄基-2-二曱基氨基-1 - (4-吗啉代苯基)-丁烷-1 -酮等苯乙酮系化合物；安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、 安息香异丙醚、千偶酰二甲基缩酮等安息香系化合物；二苯曱 酮、苯曱酰安息香酸、苯甲酰安息香酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、 羟基二苯甲酮、丙烯酸化二苯曱酮、4-苯甲酰基-4，-甲基二 苯基硫化物、3,3，,4,4，-四(叔丁基过氧化羰基)二笨曱酮等 二苯曱酮系化合物；p塞吨酮、2-氯代p塞吨酮、2-甲基瘗吨酮、 异丙基噻吨酮、2，4-二异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮等 噻吨酮系化合物；2,4,6 -三氯-均三。秦、2 -苯基-4,6 -双(三 氯甲基)-均三嗪、2-(对甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲 基)-均三嗪、2-(对曱苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均 三。秦、2 -胡椒基-4,6 -双(三氯甲基)-均三嗪、2,4 -双(三 氯甲基)-6-苯乙烯基-均三嗪、2-(萘并-1-基)-4,6 -双(三氯曱基)-均三嗪、2- ( 4-曱氧基-萘并-1 -基) -4，6 -双(三氯曱基)-均三嗪、2,4 -三氯曱基-(胡椒基) -6-三。秦、2,4-三氯曱基(4，-曱氧基苯乙烯基)-6-三嗓 等三。秦系化合物；1 - [4-(苯硫基)-2 - ( O -苯曱酰肟)]1,2
-辛二酮、O -(乙酰基)-N - ( 1 -苯基-2 -氧代-2 - (4， -甲氧基-萘基)亚乙基)羟基胺等肟酯系化合物；双(2，4，6 -三曱基苯甲酰)苯基膦化氧、2，4,6-三甲基苯曱酰二苯基膦 化氧等膦系化合物；9，10-菲醌、樟脑醌、乙基蒽醌等醌系化 合物；硼酸盐系化合物；。卡唑系化合物；咪唑系化合物；茂钛 系化合物等。这些光聚合引发剂可以单独使用l种或2种以上混 合使用。
光聚合引发剂的使用量是以感光性着色组合物的全部固体 成分为基准，优选为0.5 ~ 45质量％,更优选为3~30质量％, 进一步优选为4~ 10质量％。
进而，也可以结合使用敏化剂。作为敏化剂，能列举有三 乙醇胺、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺、4-二曱基氨基安息香酸 甲酯、4-二曱基氨基安息香酸乙酯、4-二曱基氨基安息香酸 异戊酯、安息香酸2-二曱基氨基乙酯、4-二甲基氨基安息香 酸2-乙基己酯、N，N - 二甲基对曱笨胺、4,4，-双(二曱基氨 基)二苯曱酮、4,4， _双(二乙基氨基)二苯甲酮、4，4，-双(乙 基曱基氨基)二苯甲酮等胺系化合物等。这些敏化剂可以单独 使用l种或2种以上混合使用。
并且，作为上述敏化剂，优选使用4,4，-双(二曱基氨基) 二苯甲酮、4，4，-双(二乙基氨基)二苯曱酮，更优选使用4， 4，-双(二乙基氨基)二苯甲酮。
敏化剂的使用量以光聚合引发剂和敏化剂的合计量为基 准，优选为0.5 ~ 55质量％,更优选为2.5 ~ 40质量％，进而优 选为3.5 - 25质量％。
进而，感光性着色组合物也可以包含起链转移剂作用的化 合物。作为该化合物，例如列举有多官能硫醇。
多官能硫醇只要是具有2个以上硫醇基的化合物就可以，
例如能列举有己烷二硫醇、癸烷二硫醇、1,4-丁二醇双硫代丙 酸酯、1,4- 丁二醇双硫代羟乙酸盐、乙二醇双石克代羟乙酸盐、
乙二醇双硫代丙酸酯、三羟甲基丙烷三硫代羟乙酸盐、三羟曱
基丙烷三硫代丙酸酯、三羟曱基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、季 戊四醇四碌L代羟乙酸盐、季戊四醇四碌d义丙酸酯、三巯基丙酸 三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯、1，4-二甲基巯基苯、2,4,6-三巯基-均三。秦、2- (N,N-二丁基氨基)-4，6-二巯基-均 三嗪等。这些多官能硫醇可以单独使用l种或2种以上混合使 用。
多官能硫醇的使用量以感光性着色组合物的全部固体成分 为基准，优选为O.l ~ 30质量％,更优选为1~20质量％。
感光性着色组合物能以溶剂显影型或碱性显影型着色抗蚀 剂材料的形态来制备。着色抗蚀剂材料是在含有热塑性树脂、 热固性树脂或感光性树脂和单体、光聚合引发剂、溶剂的着色 组合物中分散色素获得的产品。色素以感光性着色组合物的全 部固体成分为基准，优选以5 ~ 70质量％的比例来含有。更优选 为色素以20~ 50质量％的比例来含有，其余部分实质上由色素 载体提供的树脂粘合剂构成。
感光性着色组合物优选通过离心分离、焙烧过滤或膜过滤 等方法，除去5pm以上的粗大颗粒、优选为liim以上的粗大颗 粒、进而优选为0.5lim以上的粗大颗粒和混入的尘埃。
各颜色区域和黑底的形成是在透明基板上以规定干燥厚度 的方式涂布作为溶剂显影型或碱性显影型着色抗蚀剂材料制备 的感光性着色组合物。作为其涂布方法，例如列举有喷涂或旋 涂、缝隙涂布、辊涂等。根据需要，在干燥的膜上，通过以与 该膜接触或不接触状态设置的具有规定图案的掩膜，进行紫外 线曝光。然后，在溶剂或碱性显影液中浸渍或通过喷雾器等将
显影液喷雾，除去上述膜的未固化部，形成期望的图案。进而， 为了促进着色抗蚀剂材料的聚合，根据需要可以实施加热。通 过在透明基板上依次形成黑底和各颜色区域，能在透明基板上 形成滤色器。根据该光刻蚀法，能形成比印刷法精度高的各颜 色区域和黑底。
显影时，作为碱性显影液，能使用碳酸钠、氢氧化钠等水 溶液。并且，作为该显影液，能使用二甲基节基胺、三乙醇胺 等有机碱。并且，在显影液中，也可以添加消泡剂或表面活性剂。
作为显影处理方法，能适用淋洒显影法、喷洒显影法、浸 渍(浸渍)显影法、搅拌(盛液)显影法等。
并且，为了提高紫外线曝光敏感度，也可以在涂布上述着 色抗蚀剂材料干燥后，涂布干燥水溶性或碱性可溶性树脂(例 如聚乙烯醇或水溶性丙烯酸树脂等)，形成防止氧阻聚的膜后， 进行紫外线曝光。
<滤色器的各颜色区域的Rth的控制〉
制造本发明的滤色器时，按照Rth(B)、 Rth(G)和Rth (R)满足上述式(2)或式(3)的方式形成蓝色区域、绿色 区域、红色区域。下面，对控制各颜色区域中Rth(B)、 Rth (G )和Rth ( R )的方法进行说明。
作为上述方法，例如能列举有改变红色区域、绿色区域、 蓝色区域中色素载体的透明树脂的Rth。具体的，作为至少1 种颜色区域中所使用的色素载体的透明树脂，使用具有和其他 颜色区域的色素载体的透明树脂不同的Rth的透明树脂。作为 在红色区域、绿色区域和蓝色区域中分别使用的色素载体的透 明树脂，优选使用具有各自不同的Rth的透明树脂。
色素载体的透明树脂的Rth,能通过例如a)控制树脂溶解
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时的粘度的方法，b)控制树脂的An的方法，c)控制树脂的厚 度的方法等各种方法来控制。
作为a )控制树脂溶解时的粘度的方法，例如使用分子量分 布不同的2种透明树脂。分子量分布不同的透明树脂一方是Rth 大的透明树脂，另 一方是Rth小的透明树脂。
分子量大的树脂一方因为容易引起分子间的缠绕，分子量 大的树脂在溶剂中溶解时，即便是相同浓度，粘度也变大。因 此，分子量大的树脂在涂布后的干燥步骤中，在更早阶段开始 分子状态就固定了。因而，在其后进一步的千燥步骤中，表现 出厚度方向相位差时，分子量大的树脂与使用分子量小的树脂 时相比，产生相对大的Rth。在该状态下，通过用电子射线或 热、或其他方法交联树脂，从而得到控制Rth的固化物。例如 在形成满足式(2)的滤色器时，作为形成蓝色区域的着色组合 物的色素载体，使用分子量比绿色区域或红色区域的色素载体 更大的透明树脂即可，并且作为形成绿色区域的着色组合物的 色素载体，使用分子量比红色区域的色素载体更大的透明树脂 即可。
接着，作为a)控制树脂溶解时的粘度的方法的其他形态， 使用分子间相互作用不同的2种透明树脂。分子间相互作用不同 的透明树脂 一 方是Rth大的透明树脂，另 一 方是Rth小的透明树 脂。例如将在侧链上具有官能团的树脂和没有官能团的树脂对 比的话，有官能团的树脂一方分子间相互作用强，因而粘度高。 因此，和上述同样理由，有官能团的树脂 一 方产生相对大的Rth 。
并且，例如将树脂中 一部分氢基或烃基取代成氟基的方法 也能控制Rth。例如使用聚酰亚胺(透明树脂)作为色素载体 时为例，在日本国特许第3211108号公报、日本国特许申请公 告平2 - 14365号公报、日本国特许申请/>告平2 - 14366号公
报、日本国特许第2785359号公报、日本国特许申请公表2003 -520878号公报等中公开的含氟交联性聚酰亚胺能适当使用。 这些公报中公开了结构类似的聚酰胺、氢或烃基取代成氟的各 种聚酰亚胺。这样通过将聚酰亚胺的一部分氢或烃基取代成氟， 该氟取代聚酰亚胺的Rth变小。
并且，改变涂布色素载体和颜料的混合物时的溶剂种类或 浓度的方法也能某种程度地控制Rth。固化时溶剂粘度相对小 时，能形成Rth小的滤色器(各颜色区域)。
接着，作为b)控制树脂的An的方法，首先能列举有使用 不同种类的透明树脂。例如环氧树脂 一般比聚酰亚胺树脂Rth 小。作为各颜色区域的着色组合物的色素载体的透明树脂，通 过分别使用不同的透明树脂，能控制各颜色区域的Rth。
并且，固定主链骨架时(主链是同一树脂时)，其侧链用吸 电子性更强的元素取代，能降低树脂的Rth。另一方面，通过增 加主链骨架中的共轭电子(例如引入芳香环等)，能使树脂的 Rth变大。
作为c )控制树脂的厚度的方法，通过单纯改变各颜色区域 的膜厚，将各颜色区域的Rth控制在期望的相位差值范围。例如 某颜色区域的膜厚变大的话，则该颜色区域的Rth变大。 <光学补偿层〉
在本发明中，光学补偿层为了消除VA型液晶元件的Rth 的波长色散，适宜选择使用显示出下述波长色散的产品与该 液晶元件的Rth的符号相反，且在光学补偿层的各波长下的Rth 的绝对值和液晶元件的各波长的Rth大致相等的波长色散的层。
作为VA型的液晶元件中使用的上述光学补偿层，例如能 列举有具有nx ny 〉 nz关系的光学补偿层(所谓负C板)、在
具有nx〉nz〉ny关系的厚度方向上控制折射率的光学补偿层。 并且,nx、 ny 表示面内的折射率(nx> ny )， nx表示慢轴方向 的折射率，ny表示快轴方向的折射率，nz表示厚度方向的折射率。
具有nx ny 〉 nz关系的光学补偿层能优选补偿VA型液晶 元件的相位差。在具有nx〉nz〉ny关系的厚度方向上控制折射 率的光学补偿层因为从斜方向看时偏振片的轴偏离正交尼科 耳，因此具有防止画面着色成蓝色等的效果。具有上述nx-ny 〉nz关系的光学补偿层优选与液晶元件相邻来配置。本发明 中，光学补偿层可以是1层或叠层不同的2层以上。
作为形成上述负C板的材料，能列举有日本国特许申请公 开2005 — 148545的4殳落(0022 ) ~ ( 0076 )中"i己载的非'液晶聚 合物。具体的，作为形成负C板的材料，能列举有聚酰胺、聚 酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺亚胺、聚酯亚胺等。作为上述 负C板的制造方法，有在透明基板上涂布上述材料的涂布液， 固化，从而获得具有nx"ny〉nz关系的所谓负C板。但是，形 成负C板的材料不限于这些材料。
作为上述透明基板，能列举有聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃、 聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、 聚醚酮、聚酮硫醚、聚醚砜、聚砜、聚苯硫醚、聚笨醚、聚对 苯二曱酸乙二酯、聚对苯二酸丁二酯、聚萘二曱酸乙二酯、聚 缩醛、聚碳酸酯、多芳基化合物、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚 丙烯、纤维素系聚合物、环氧树脂、酚醛树脂、降冰片烯系树 脂、异丁烯/N-甲基马来酰亚胺共聚物和苯乙烯/丙烯腈共聚物 的混合物等聚合物薄膜。其中，上述透明基板特别优选含有聚 乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二曱酸乙二酯、纤 维素系聚合物、降冰片烯系树脂、异丁烯/N-曱基马来酰亚胺
共聚物和苯乙烯/丙烯腈共聚物的混合物等的聚合物薄膜。并 且，透明基板也可以使用在这些聚合物薄膜的表面上实施亲水 化处理或疏水化处理、降低基材溶解性的处理等处理的薄膜。
形成上述负C板时，作为在该涂布液中使用的溶剂，例如 能列举有氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、 三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯、邻二氯苯等卣代烃类、苯酚、对 氯苯酚等酚类、苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯、1, 2- 二甲氧 基苯等芳香族烃类、丙酮、醋酸乙酯、叔丁基醇、甘油、乙二 醇、三乙二醇、乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇、二
丙二醇、2-曱基-2, 4-戊二醇、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、 2 — p比口各烷酮、N -曱基-2 - p比咯烷酮、p比咬、三乙胺、二甲 基甲酰胺、二曱基乙酰胺、乙腈、丁腈、曱基异丁酮、甲基醚 酮、环戊酮、二硫化碳等。这些溶剂可以单独使用l种，或使用 2种以上的混合溶剂。
上述涂布液的溶液浓度可适宜决定，但是考虑对基材层的 涂布性(防止杂物混入以及涂布时产生不均或条紋)的话，通 常为0.5质量％以上50质量％以下，优选为1质量％以上40质量％ 以下，进而优选为2质量％以上30质量％以下。溶液浓度为0.5 质量％以下的话，因为溶液粘度太低，l次涂布到规定膜厚有困 难。另一方面，溶液浓度在30质量％以上的^",因为溶液粘度 太高，会产生涂布面粗糙等不适合的情况。
在具有nx〉 nz> ny关系的厚度方向上控制折射率的光学补 偿层的形成方法列举有日本国特许第2818983号公报中记载的 方法。具体的，该光学补偿层的形成方法是在树脂薄膜的一面 或两面上粘合收缩性薄膜，形成叠层体，边加热边拉伸的方法。
作为上述树脂薄膜，能列举有具有正或负的双折射特性的 薄膜。显示上述正的双折射特性的薄膜，例如列举出包括聚碳
25 酸酯、聚乙烯醇、醋酸纤维素、聚酯、多芳基化合物、聚酰亚 胺、聚烯烃等的薄膜。作为上述具有负的双折射幹性的薄膜， 例如能列举有包含聚苯乙烯或苯乙烯系共聚物、聚曱基丙烯酸 曱酯或甲基丙烯酸曱酯系共聚物等的薄膜。
权利要求
1. 一种带滤色器的液晶元件基板，其具有透明基板和具有蓝、绿、红三色颜色区域的滤色器，滤色器在蓝色区域、绿色区域、红色区域中的下式(1)表示的厚度方向相位差值Rth满足下式(2)或(3)。式(1):Rth＝[{(nx+ny)/2}-nz]×d式(2):Rth(B)>Rth(G)>Rth(R)式(3):Rth(B)<Rth(G)<Rth(R)
2. 根据权利要求1所述的带滤色器的液晶元件基板，其满 足下式(4)。式(4 ): I Rth ( B ) - Rth ( G ) I ^ I Rth ( G ) - Rth ( R ) I
3. —种液晶元件，其具有权利要求1或2所述的带滤色器 的液晶元件基板和光学补偿层。
4. 根据权利要求3所述的液晶元件，上述光学补偿层是具 有nx" ny 〉 nz的关系的补偿层或者具有nx 〉 nz 〉 ny的关系的 补偿层的至少任意一种。(上述nx表示面内的t曼轴方向的4斤射率，ny表示面内的 快轴方向的折射率，nz表示厚度方向的折射率。)
5. 根据权利要求3或4所述的液晶元件，其是VA(垂直 取向)型。
6. —种液晶显示装置，其具有权利要求3 ~ 5的任何一项 所述的液晶元件。
全文摘要
本发明涉及一种带滤色器的液晶元件，其具有透明基板和滤色器，该滤色器的蓝色区域、绿色区域、红色区域的由下式(1)表示的厚度方向相位差值Rth(B)、Rth(G)、Rth(R)满足下式(2)或(3)。式(1)Rth＝[{(nx+ny)/2}-nz]×d。式(2)Rth(B)＞Rth(G)＞Rth(R)。式(3)Rth(B)＜Rth(G)＜Rth(R)。本发明的带滤色器的液晶元件能抑制在黑色显示状态下由漏光引起的颜色变化，在宽的视角下能实现良好的图像显示。
文档编号G02B5/30GK101379427SQ200780004939
公开日2009年3月4日 申请日期2007年2月1日 优先权日2006年2月8日
发明者宫武稔, 梅本清司, 武田健太郎 申请人:日东电工株式会社