(57)【要約】【課題】  コーティング法により位相差膜を形成する方法では、膜厚の均一性を高めることが困難である。さらに、位相差膜をパターニングする必要がある場合には、フォトマスク、露光装置等の高価な製造装置が必要になる。【解決手段】  基板にスタンパを対向させ、両者の間に紫外線硬化性液晶材料を配置する。紫外線硬化性液晶材料が基板とスタンパとに挟まれた状態で、紫外線硬化性液晶材料に紫外線を照射して、紫外線硬化性液晶材料を硬化させることにより、位相差膜を形成する。基板の上に位相差膜を残し、スタンパを基板から引き離す。【選択図】  図１
2010210939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にスタンパを対向させ、両者の間に紫外線硬化性液晶材料を配置する工程と、
前記紫外線硬化性液晶材料が前記基板と前記スタンパとに挟まれた状態で、前記紫外線硬化性液晶材料に紫外線を照射して、該紫外線硬化性液晶材料を硬化させることにより、位相差膜を形成する工程と、
前記基板の上に前記位相差膜を残し、前記スタンパを前記基板から引き離す工程と
を有する位相差膜の製造方法。
【請求項２】
前記紫外線硬化性液晶材料を配置する工程が、
前記基板上に前記紫外線硬化性液晶材料を供給する工程と、
前記紫外線硬化性液晶材料を挟むように、前記基板に前記スタンパを重ね合わせる工程と
を含む請求項１に記載の位相差膜の製造方法。
【請求項３】
前記紫外線硬化性液晶材料を配置する工程が、
前記基板に前記スタンパを、両者の間に間隙が形成されるように重ねあわせる工程と、
前記基板と前記スタンパとの間の間隙に、前記紫外線硬化性液晶材料を毛細管現象を利用して注入する工程と
を含む請求項１に記載の位相差膜の製造方法。
【請求項４】
前記スタンパの、前記基板に対向する表面に凹凸パターンが設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位相差膜の製造方法。
【請求項５】
さらに、前記基板の表面に配向膜を形成する工程を有し、
前記紫外線硬化性液晶材料が、前記配向膜と前記スタンパとの間に配置される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の位相差膜の製造方法。
【請求項６】
前記スタンパの、前記基板に対向する表面に、離型剤がコーティングされている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位相差膜の製造方法。
【請求項７】
前記スタンパの、前記基板に対向する表面に、他の配向膜が形成されており、前記離型剤は、該他の配向膜の表面にコーティングされている請求項６に記載の位相差膜の製造方法。
【請求項８】
周期的に分布する複数の画素が画定された液晶セルと、
前記液晶セルの表面に形成され、前記画素の配列の周期性と同一の周期性を有する膜厚分布を持つ位相差膜と
を有する液晶表示素子。
【請求項９】
前記位相差膜が、紫外線硬化性液晶材料と、前記液晶セル内の液晶材料とを含む請求項８に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶材料を硬化させて位相差膜を製造する方法、及び位相差膜を用いた液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子の視角特性を改善するために光学補償技術が用いられる。例えば、液晶セルの表面に光学補償フィルムを貼り付けることにより、光学補償を行う。多くの光学補償フィルムは、偏光板と一体となった状態で市販されている。このため、液晶セルに最適な位相差を有する光学補償フィルムを入手することが困難な場合がある。
【０００３】
液晶セルの内面に位相差膜を形成するインセル技術、及び液晶セルの外側に位相差膜を形成するアウトセル技術が提案されている。インセル技術またはアウトセル技術で用いられる光学異方性を有する材料を基板上にコーティングすることにより形成される（特許文献１、２）。この技術を用いると、液晶セルごとに、当該液晶セルに最適な位相差を有する光学補償膜を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３-２７９９５６号公報
【特許文献２】国際公開２００４／０７２６９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コーティング法により位相差膜を形成する方法では、膜厚の均一性を高めることが困難である。さらに、位相差膜をパターニングする必要がある場合には、フォトマスク、露光装置等の高価な製造装置が必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によると、
基板にスタンパを対向させ、両者の間に紫外線硬化性液晶材料を配置する工程と、
前記紫外線硬化性液晶材料が前記基板と前記スタンパとに挟まれた状態で、前記紫外線硬化性液晶材料に紫外線を照射して、該紫外線硬化性液晶材料を硬化させることにより、位相差膜を形成する工程と、
前記基板の上に前記位相差膜を残し、前記スタンパを前記基板から引き離す工程と
を有する位相差膜の製造方法が提供される。
【０００７】
本発明の他の観点によると、
周期的に分布する複数の画素が画定された液晶セルと、
前記液晶セルの表面に形成され、前記画素の配列の周期性と同一の周期性を有する膜厚分布を持つ位相差膜と
を有する液晶表示素子が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
スタンパを用いることにより、位相差膜の厚さを容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１による位相差膜の製造方法を説明するための位相差膜等の断面図である。
【図２】実施例２による位相差膜の製造方法を説明するための位相差膜等の断面図である。
【図３】実施例３による位相差膜の製造方法を説明するための位相差膜等の断面図である。
【図４】実施例４による液晶表示素子の製造方法を説明するための液晶表示素子等の断面図である。
【図５】（５Ａ）は、実施例４による液晶表示素子に用いられる位相差膜の平面図であり、（５Ｂ）は、基板面に垂直な視線で観察したときの表示画像の概略図であり、（５Ｃ）は、斜めの視線で観察したときの表示画像の概略図である。
【図６】（６Ａ）は、実施例５による液晶表示素子の断面図であり、（６Ｂ）は、１つの画素部分の位相差膜及び基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１Ａ〜図１Ｄを参照して、実施例１による位相差膜の製造方法について説明する。
【００１２】
図１Ａに示すように、基板１０を準備する。基板１０には、例えば無アルカリガラス、ソーダライムガラス等のガラスが用いられる。実施例１では、厚さ０．７ｍｍのソーダライムガラスを用いた。まず、基板１０の洗浄を行う。例えば、純水洗浄または洗剤を用いた洗浄の後、プラズマ洗浄または紫外線及び赤外線照射洗浄を行う。
【００１３】
基板１０の上に、配向膜１１を形成する。配向膜１１には、例えば、日産化学製のＳＥ−４１０を用いることができる。配向膜１１は、例えばフレキソ印刷、１８０℃で１時間の焼成、及びラビング処理の各工程を経て形成される。
【００１４】
紫外線硬化性液晶材料を配向膜１１の上に滴下することにより、液晶材料膜１２を形成する。紫外線硬化性液晶材料として、実施例１では、大日本インキ化学工業製のＵＣＬ−００１に、反応開始剤を０．１〜０．５重量％添加したものを用いた。この液晶材料の屈折率異方性Δｎは０．１５２である。液晶材料膜１２内の液晶分子は、配向膜１１に付与された配向性に基づいて配向する。なお、他の紫外線硬化性液晶材料を用いてもよい。
【００１５】
反応開始剤として、紫外線の波長域（例えば波長３６５ｎｍ近傍）に感度を持つものを用いる。実施例１では、チバケミカルズ製のイルガキュア８１９を用いた。液晶材料膜１２を形成する前に、反応開始剤を含む紫外線硬化性液晶材料を、圧力約１０Ｐａのチャンバ内に５分〜１時間程度放置することにより、十分脱泡させておくことが好ましい。
【００１６】
紫外線硬化性液晶材料の滴下量は、形成すべき位相差膜に必要な量、またはそれよりもやや多い量とする。紫外線硬化性液晶材料の滴下には、滴下量を高精度に制御できるディスペンサを用いる。
【００１７】
図１Ｂに示すように、スタンパ１５を準備する。スタンパ１５は、銅板の表面に、バイトを用いて複数の溝１６を縞状に形成したものである。実施例１では、溝１６の各々の断面形状を、頂角が７５°、底角が９０°と１５°の直角三角形とした。７５°の頂角と、９０°の底角との間の辺が、銅板の表面に垂直になる。溝１６のピッチＰを２０μｍとし、深さＨを５．４μｍとした。
【００１８】
より微細な凹凸を形成したい場合には、ナノインプリント技術を用いてもよい。銅板で金型を形成し、ニッケル等の他の板に転写することにより、スタンパ１５を形成してもよい。また、ガラス基板に紫外線硬化樹脂を塗布し、樹脂膜に金型を押し付けた状態で樹脂を硬化させることにより、スタンパ１５を形成することも可能である。
【００１９】
スタンパ１５の表面に離型剤１７をコーティングする。離型剤１７のコーティングは、スタンパ１５の表面の凹凸パターンの転写ごとに行う必要はない。例えば、１０回の転写を行うごとに、離型剤１７を１回コーティングすればよい。なお、離型剤を用いる代わりに、トリアジンコーティングを行ってもよい。トリアジンコーティングは、数万回の転写に耐え得る。
【００２０】
図１Ｃに示すように、スタンパ１５の表面に形成された凹凸の頂部が、基板１０上の配向膜１１に接するように、減圧したチャンバ内で両者を重ね合わせる。余分な液晶材料は、スタンパ１５に形成された溝１６の端部から外部に溢れる。
【００２１】
本実施例においては、液晶材料膜１２内の液晶分子の配向方向と、スタンパ１５に形成された溝１６の長手方向とを平行にした。なお、両者を必ずしも平行にする必要はない。配向膜１１による配向規制力による影響は、溝１６による配向規制力による影響に比べて著しく強い。このため、配向膜１１による配向方向と、溝１６の長手方向とが平行ではない場合、配向膜１１による配向方向が支配的になる。
【００２２】
なお、チャンバ内の圧力は、基板１０とスタンパ１５との間に気泡が混入しない条件であれば、１０Ｐａ以上でもよい。スタンパ１５の表面に形成された凹凸パターンが疎である場合には、大気中で両者を重ね合わせてもよい。大気中で重ね合わせを行う場合には、軽く重ね合わせを行った（仮プレス）後に、透明な基板１０を通して気泡の混入の有無を確認することが好ましい。気泡が確認された場合には、個別に圧力を加えて気泡を基板外に追い出し、最終的な重ね合わせ（本プレス）を行えばよい。
【００２３】
基板１０にスタンパ１５を重ね合わせた状態で、大気雰囲気に戻す。大気雰囲気中で、基板１０を通して、液晶材料膜１２に紫外線ＵＶを照射する。波長３６５ｎｍの紫外線の照射エネルギ密度を、例えば２Ｊ／ｃｍ２以上にする。照射強度は、３０ｍＷ／ｃｍ２以上にすることが好ましい。紫外線照射により、液晶材料膜１２がポリマー化し、スタンパ１５の表面に形成された凹凸パターンを反映した形状の位相差膜１２ａが形成される。位相差膜１２ａの屈折率異方性は、位相差膜１２ａ内の液晶分子の配向の態様に依存する。
【００２４】
スタンパ１５が紫外線の波長域で透明である場合には、スタンパ１５を通して、液晶材料膜１２に紫外線を照射してもよい。
【００２５】
図１Ｄに示すように、スタンパ１５を基板１０から剥離する。剥離時には、スタンパ１５を片側から徐々に引き剥がすのではなく、接触している面全域において、基板１０とスタンパ１５とがほぼ同時に引き離されるように力を加えることが好ましい。スタンパ１５の表面には離型剤１７がコーティングされているため、位相差膜１２ａが基板１０から剥がれることなく、スタンパ１５を基板１０から剥離することができる。
【００２６】
位相差膜１２ａのうち、スタンパ１５の縁から漏れ出た部分は、刃物で切れ目を入れた後、粘着テープで剥離すればよい。
【００２７】
実際に作製された位相差膜１２ａの断面形状を、三次元形状測定機を用いて測定した。ピッチが２０μｍ、高さ約５．４μｍの、鋸歯状の断面が得られていることが確認できた。また、位相差膜１２ａの表面の垂直部分の平坦性、斜面の平坦性、及び溝の直線性も良好であることが確認された。
【００２８】
位相差膜１２ａは、Ａプレートとして機能することが確認できた。位相差膜１２ａの厚さが場所によって０μｍから５．４μｍまで変化するため、光学補償量も場所によって異なる。最も薄い部分の光学補償量は０ｎｍであり、最も厚い部分の光学補償量は７６０ｎｍであった。
【００２９】
位相差膜１２ａを液晶表示素子に適用すると、１画素内で、場所によって光学補償量を変化させることができる。これにより、中間調表示を含め、液晶表示素子の視角特性を改善することが可能になる。
【００３０】
一般に、水平配向膜上に紫外線硬化性液晶材料を塗布すると、配向膜近傍の液晶分子は、膜面に平行に配向する。ところが、液晶材料膜の厚さが１μｍ程度になると、空気に接する表面近傍の液晶分子が垂直配向になりやすい。このため、全体としてハイブリッド配向になる傾向がある。実施例１では、液晶材料膜１２の上面がスタンパ１５に接するため、ハイブリッド配向になることを防止できる。
【００３１】
また、図１Ｃに示した紫外線照射時に、スタンパ１５が、液晶材料膜１２を酸素雰囲気から隔離する。このため、大掛かりな真空装置を用いることなく、酸素遮断状態で紫外線照射を行うことができる。
【００３２】
実施例１では、Ａプレートとして機能する位相差膜１２ａを形成した。図１Ａに示した液晶材料膜１２にカイラル剤を添加してもよい。カイラルピッチが、位相差膜１２ａの平均の厚さの１／１０以下であれば、液晶材料がツイストすることによって面内の光学異方性が消失する。このため、Ｃプレートとして機能する位相差膜を形成することができる。
【００３３】
位相差膜１２ａをＣプレートとして機能させる場合には、配向膜１１は必須ではない。ただし、基板面内において、配向方向の異なる複数のドメインが形成されることを防止することが必要な場合には、配向膜１１を配置することが好ましい。
【００３４】
また、実施例１で用いた液晶材料の分子の形状は棒状であったが、円盤状の形状を持つ液晶材料を用いてもよい。
【００３５】
また、実施例１では、ディスペンサを用いて液晶材料を基板上に供給したが、他の方法を用いてもよい。例えば、インクジェット印刷やフレキソ印刷等の印刷方式、スリットコート、スプレーコート、ワイヤーバーコート、スピンコート等のコーティング方式を適用してもよい。
【００３６】
また、基板１０にスタンパ１５を接触させた状態で、溝１６内に液晶材料を毛細管現象を利用して充填してもよい。基板１０にスタンパ１５を接触させると、溝１６の両端に開口部が形成される。一方の開口部に液晶材料を配置すると、毛細管現象により、溝１６内に液晶材料が侵入する。なお、溝１６の反対側の開口部から溝の内部を排気することにより、溝１６内を減圧雰囲気にしてもよい。
【００３７】
また、基板１０とスタンパ１５とを重ね合わせた状態で、両者の外周部分をシールし、真空注入法により、溝１６内に液晶材料を注入してもよい。
【００３８】
実施例１では、液晶材料膜１２の材料として、紫外線硬化性液晶材料に反応開始剤を添加したものを用いた。さらに、紫外線硬化性液晶材料に、他の液晶材料を混合してもよい。
【００３９】
実施例１では、基板１０側にのみ配向膜１１を配置し、スタンパ１５には配向膜を配置しなかったが、スタンパ１５の表面に配向膜を配置してもよい。この場合、配向膜の表面に、離型剤をコーティングすればよい。スタンパ１５にも配向膜を配置することにより、基板１０とスタンパ１５とを重ね合わせた状態で、液晶材料膜１２内の液晶分子の配向性を高めることができる。
【００４０】
位相差膜１２ａをＡプレートとして機能させる場合には、基板１０側の配向膜１１と、スタンパ１５側の配向膜との配向方向を平行にすればよい。また、両者の配向方向を交差させると、液晶材料膜１２内の液晶分子をツイストさせることができる。このように、基板１０とスタンパ１５との双方に配向膜を配置することにより、位相差膜１２ａ内の液晶分子の配向の自由度を高めることができる。
【実施例２】
【００４１】
図２Ａに、実施例２による位相差膜の製造方法で用いられるスタンパ１５の断面図を示す。銅板の表面に、図１Ｂに示した実施例１の場合と同様に、複数の溝１６が形成されている。さらに、溝１６が形成された面の少なくとも３箇所に、柱２０が形成されている。柱２０の頂部は、溝１６の開口面よりも高い。柱２０は、溝１６の形成時に同時に形成してもよいし、溝１６を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて形成してもよい。
【００４２】
このスタンパ１５を基板１０に重ね合わせると、柱２０の先端が配向膜１１に接し、溝１６の開口面は、配向膜１１から離れた位置に配置される。この状態で紫外線の照射を行う。
【００４３】
図２Ｂに、図２Ａのスタンパ１５を用いて製造した位相差膜１２ａ及び基板１０の断面図を示す。柱２０に対応する位置に、位相差膜１２ａを貫通して配向膜１１まで達する凹部２１が形成されている。
【００４４】
スタンパ１５に形成された柱２０の高さを変えることにより、位相差膜１２ａの平均の厚さを調節することができる。
【００４５】
溝１６を形成せず、柱２０のみを設けてもよい。この場合には、ほぼ均一な厚さの位相差膜１２ａが形成される。一般的に、コーティング法で位相差膜を形成する場合には、位相差膜の厚さを均一にすることが困難である。位相差膜の厚さが３μｍ以上になると、その厚さを均一にすることの困難性が顕著になる。柱２０以外の領域が平坦なスタンパを用いることにより、厚さが３μｍ以上であっても、位相差膜の厚さの均一性を高めることができる。柱２０の高さを変えることにより、位相差膜１２ａの厚さを容易に調整することができる。
【実施例３】
【００４６】
図３Ａ〜図３Ｃを参照して、実施例３による位相差膜の製造方法について説明する。以下の説明では、実施例１による方法との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。
【００４７】
図３Ａに示すように、配向膜１１及び液晶材料膜１２が表面に形成された基板１０を準備する。スタンパ１５に、基板面に垂直な断面が長方形の複数の凹部２５が形成されている。実施例１では、溝１６の深さが場所によって異なっていたが、実施例３で用いるスタンパ１５の凹部２５の深さは一定である。
【００４８】
図３Ｂに示すように、基板１０にスタンパ１５を重ね合わせて、紫外線ＵＶを照射する。液晶材料膜１２がポリマー化し、位相差膜１２ａが形成される。
【００４９】
図３Ｃに示すように、基板１０からスタンパ１５を剥離する。これにより、凹部２５の平面形状に対応した平面形状を有する位相差膜１２ａが形成される。位相差膜１２ａの厚さは一定である。
【００５０】
実施例３による方法で形成された位相差膜１２ａは、半透過反射型の液晶表示素子に適用することが可能である。画素のうち、セル内反射板の配置されていない透過領域には、位相差膜を形成せず、セル内反射板が配置されている反射領域にのみ位相差膜を形成することができる。フォトリソグラフィ等の技術を用いて位相差膜をパターニングすることなく、半透過反射型の液晶表示素子を製造することができる。
【００５１】
実施例３による方法は、特に、セル内に位相差膜を配置したインセル構造の半透過反射型の液晶表示素子に、好適に適用することができる。
【００５２】
液晶材料膜１２の材料として、紫外線硬化性液晶材料に、反応開始剤の他に、他の液晶材料を添加してもよい。液晶表示素子の液晶層に用いる液晶材料と同じ光学特性を持つ液晶材料、例えば同一の液晶材料を、紫外線硬化性液晶材料に添加することにより、液晶表示素子の視角特性を向上させることができる。また、液晶層の光学異方性と、位相差膜１２ａの光学異方性とが、ほぼ同一の温度依存性を持つことになる。このため、液晶表示素子の温度特性を改善することができる。
【実施例４】
【００５３】
図４Ａ〜図４Ｄを参照して、実施例４による液晶表示素子の製造方法について説明する。
【００５４】
図４Ａに示すように、基板１０の上に、配向膜１１及び液晶材料膜１２が形成されている。基板１０及び配向膜１１の構成は、図１Ａに示した実施例１による基板１０及び配向膜１１の構成と同一である。液晶材料膜１２には、カイラル剤が添加されている。
【００５５】
スタンパ１５の表面に、凹部３０が形成されている。凹部３０内に、相対的に深い領域３０ｄと、相対的に浅い領域３０ｓとが画定されている。スタンパ１５の表面には、離型剤１７がコーティングされている。
【００５６】
図４Ｂに示すように、基板１０にスタンパ１５を重ね合わせる。このとき、凹部３０の開口面が、配向膜１１の表面に一致する。この状態で紫外線を照射して液晶材料膜１２をポリマー化することにより、位相差膜１２ａを形成する。
【００５７】
図４Ｃに示すように、基板１０からスタンパ１５を剥離する。基板１０上に、位相差膜１２ａが残る。位相差膜１２ａは、相対的に厚い領域１２ｄと相対的に薄い領域１２ｓとを有する。厚い領域１２ｄ及び薄い領域１２ｓの平面形状は、それぞれ凹部３０の深い領域３０ｄ及び浅い領域３０ｓの平面形状に整合する。
【００５８】
図４Ｄに示すように、基板１０の表面及び位相差膜１２ａを表面を覆うように、透明電極３３を形成する。透明電極３３の上に、配向膜３４を形成し、ラビング処理を行う。
【００５９】
表面に、透明電極４１及び配向膜４２が形成された対向基板４０を準備する。基板１０と、対向基板４０とを、配向膜３４、４２同士が対向するように、間隙を隔てて配置する。両者の間隙内に、液晶材料５５を充填する。
【００６０】
基板１０の外側の表面に偏光板５０を貼り付け、対向基板４０の外側の表面に、他の偏光板５１を貼り付ける。液晶表示素子が垂直配向型である場合には、２枚の偏光板５０、５１は、クロスニコル配置とし、ＴＮまたはＳＴＮ型である場合には、平行ニコル配置とする。
【００６１】
図５Ａに、位相差膜１２ａの平面図を示す。相対的に厚い領域１２ｄ内に、相対的に薄い領域１２ｓが配置されている。一点鎖線４Ｄ−４Ｄにおける断面図が図４Ｄに対応する。相対的に厚い領域１２ｄの位相差膜１２ａの厚さは５μｍであり、相対的に薄い領域１２ｓの位相差膜１２ａの厚さは４μｍである。
【００６２】
図５Ｂに、全面黒表示を行ったときの垂直方向からの観察結果を示す。垂直方向からの観察では、図４Ｄに示した液晶層５５及び位相差膜１２ａが光学異方性を示さない。このため、厚い領域１２ｄと薄い領域１２ｓとは区別されず、全面がほぼ黒色に見える。
【００６３】
図５Ｃに、全面黒表示を行ったときの、斜め方向からの観察結果を示す。厚い領域１２ｄと薄い領域１２ｓとで光学補償量が異なるため、黒色のレベルに差が生じる。例えば、光学補償が十分な領域では、黒色のレベルが高く、光学補償が不十分な領域は、灰色に近づく。これにより、薄い領域１２ｓのパターンを視認することができる。
【００６４】
この液晶表示装置は、斜めから観察したときにのみパターンを視認することができる意匠や広告等に応用することができる。
【００６５】
なお、白表示状態の時には、垂直方向からの観察、及び斜め方向からの観察のいずれにおいても、薄い領域１２ｓのパターンを視認することは困難である。
【００６６】
実施例４では、位相差膜１２ａの厚さを２段階に変化させたが、３段階以上の多段に変化させてもよい。多段に変化させると、中間調の表示が可能になる。
【００６７】
また、実施例４では、位相差膜１２ａを液晶セルの内側に配置したインセル構造としたが、位相差膜１２ａを液晶セルの外側に配置したアウトセル構造にしてもよい。
【実施例５】
【００６８】
図６Ａ及び図６Ｂを参照して、実施例５による液晶表示素子について説明する。
【００６９】
図６Ａに示すように、基板１０の一方の表面に配向膜１１が形成されている。配向膜１１の上に、位相差膜１２ａが形成されている。位相差膜１２ａはカイラル剤を含み、Ｃプレートとして機能する。カイラル剤には、例えばメルク社製のＳ−８１１を用いることができる。基板１０の他方の表面に、透明電極６３が形成されている。基板１０の、透明電極６３が形成された面に、対向基板６０が対向する。対向基板６０の対向面に、透明電極６１が形成されている。透明電極６１及び６３の一方がコモン電極となり、他方がセグメント電極となる。透明電極６１と６３との交差箇所に画素が画定される。
【００７０】
基板１０と対向基板６０との間に、液晶材料６５が充填される。液晶材料６５には、誘電率異方性Δεが負のものが用いられる。なお、図６Ａには示さないが、公知の垂直配向膜、偏光板等が配置される。垂直配向膜は、液晶材料６５の液晶分子を垂直配向させる。
【００７１】
位相差膜１２ａの表面には、画素ごとに、表面が凹曲面の窪み６７が形成されている。窪み６７の各々の内面は、例えば球面に沿う形状を有する。このため、位相差膜１２ａは、画素の中心で薄く、中心から外側に向かって徐々に厚くなる。
【００７２】
１つの画素に１つの窪み６７が対応するため、位相差膜１２ａの厚さ分布は、画素配列の周期性と同一の周期性を持つ。このような位相差膜１２ａは、位相差膜１２ａの表面に整合する凸曲面を持つスタンパ１５を用いて形成することができる。スタンパ１５の表面には、離型剤１７がコーティングされている。
【００７３】
図６Ｂに、１つの画素に対応する基板１０及び位相差膜１２ａの断面図を示す。一例として、基板１０の厚さは０．７ｍｍ、１つの画素は、一辺の長さが３ｍｍの正方形、位相差膜１２ａの１つの窪み６７の平面形状は、対応する画素よりも大きく、一辺の流さが５ｍｍの正方形である。すなわち、窪み６７は、画素の外周よりもさらに外側に１ｍｍ広がっている。位相差膜１２ａの最も薄い部分、すなわち画素の中心に対応する部分の厚さＴｃ０は０．５μｍであり、最も厚い部分の厚さは６μｍである。画素の縁に対応する部分の位相差膜１２ａの厚さＴｅ０は約２μｍである。
【００７４】
液晶材料６５の屈折率異方性Δｎを０．１、液晶セルの厚さを６μｍとすると、液晶表示素子を斜めの視線で観察したときの液晶層の屈折率異方性を補償するために、約６００ｎｍの光学補償量が求められる。位相差膜１２ａを、基板の法線に平行な視線で観察したときの光学補償量は、画素の中心において約７０ｎｍ、画素の縁において約３００ｎｍである。
【００７５】
視線を図６Ｂにおいて左側に４５°傾けると、画素の中心を通過する光の位相差膜１２ａ内の光路長Ｔｃ１、及び視線を傾けた方の縁を通過する光の位相差膜１２ａ内の光路長Ｔｅ１が長くなる。画素の中心における光学補償量は約１００ｎｍになり、画素の縁における光学補償量は約１０００ｎｍになる。視線を傾けたときの光学補償量の増加は、均一な厚さの位相差膜を用いた場合に比べて大きい。
【００７６】
なお、視線を傾けた方向とは反対側の縁（図６Ｂにおいて右側の縁）を通過する光の位相差膜１２ａ内の光路長は、位相差膜の厚さが均一である場合に比べて短くなる。ただし、位相差膜１２ａに窪み６７を設けたことによる光路長の増分の平均は、光路長の減少分の平均よりも大きい。画素内の平均の光学補償量は、基板の法線に平行な視線で観察したときに約２００ｎｍであり、４５°傾けた視線で観察したときに約６００ｎｍになる。
【００７７】
一般に、基板法線に平行な視線で観察したときの光学補償量が大きすぎると、液晶表示素子を正面から見たときに、黒色が青みを帯びてしまう。視線を傾けたときには、コントラストの低下を抑制するために、十分な光学補償量を確保することが好ましい。位相差膜１２ａに窪み６７を設けることにより、基板法線に平行な視線で観察したときの光学補償量の過度な増大を抑制し、かつ斜めの視線で観察したときに十分な光学補償量を得ることができる。
【００７８】
また、位相差膜１２ａの表面が曲面であるため、視角を徐々に変化させたとき、光学補償量も徐々に変化する。このため、視線を傾けたときに、違和感なく画像を観察することができる。
【００７９】
実施例５では、１つの画素に１つの窪み６７を対応させたが、複数の画素に１つの窪み６７を対応させてもよい。この場合、位相差膜１２ａの膜厚の分布は、画素の配列周期の整数倍の周期を持つことになる。
【００８０】
位相差膜１２ａとして、紫外線硬化性液晶材料に、液晶セルに用いられている液晶材料６５と同一の液晶材料を混合したものを用いてもよい。この場合、液晶セルの液晶材料６５の光学異方性と、位相差膜１２ａの光学異方性との温度特性が同じ傾向を示す。これにより、液晶表示素子の表示品質の温度依存性を低減させることができる。
【００８１】
実施例１〜５では、スタンパ１５の表面に種々の凹凸パターンを設けた場合を示した。スタンパ１５の表面に形成される凹凸パターンは、これらに限定されず、その他の凹凸パターンを設けてもよい。
【００８２】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００８３】
１０  基板
１１  配向膜
１２  液晶材料膜
１２ａ  位相差膜
１２ｄ  厚い領域
１２ｓ  薄い領域
１５  スタンパ
１６  溝
１７  離型剤
２０  柱
２１  凹部
２５  凹部
３０  凹部
３０ｄ  深い領域
３０ｓ  浅い領域
３３  透明電極
３４  配向膜
４０  対向基板
４１  透明電極
４２  配向膜
５０、５１  偏光板
５５  液晶材料
６０  対向基板
６１、６３  透明電極
６５  液晶材料
【図１】
2010210939.tif 000003
【図２】
2010210939.tif 000004
【図３】
2010210939.tif 000005
【図４】
2010210939.tif 000006
【図５】
2010210939.tif 000007
【図６】
2010210939.tif 000008