(57)【要約】  架橋性液晶分子を配向させ固定化させた位相差層と、該位相差層上に柱状構造体とが設けられた位相差制御用光学部材であって、これを用いて液晶セルを形成した際に、外部から液晶セルの厚み方向において圧力をかけられたときであっても、柱状構造体が、位相差層内にのめりこんで局部的にセルギャップを小さくすることを効果的に防止することができる光学部材を提供する。  位相差層上に設けられた柱状構造体において、その下底面積の合計を当該柱状構造体が設けられた位相差層表面のうち特に有効表示領域の全面積に対して十分に大きくすることによって、厚み方向より与えられる圧力を分散せしめる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に直接又は間接に架橋性液晶分子に配向性を付与して重合させてなる位相差層と、前記位相差層上にセルギャップ制御用の複数の柱状構造体とを有する光学部材であって、上記位相差層と接する複数の上記柱状構造体のうち、特に有効表示領域内に設けられる柱状構造体の下底面積の合計が、該有効表示領域の面積に対し０．３％以上であることを特徴とする位相差制御用光学部材。
【請求項２】
上記柱状構造体がテーパー形状であり、且つ該テーパー形状である柱状構造体の上下底面のうち、面積の大きい面を位相差層と接触する下底面とすることを特徴とする請求項１に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項３】
上記テーパー形状の柱状構造体が上記位相差層と接触する面を該柱状構造体の下底面とし、下底面から上底面へ向けて測定した該柱状構造体の高さを１００％としたときに、下底面から９０％の高さで切断した上記柱状構造体の断面積が、上記下底面の面積の３％以上３０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項４】
上記基板と上記位相差層との間に少なくとも２色以上の異なる透明着色領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項５】
上記基板と上記位相差層との間に少なくとも２色以上の異なる透明着色領域が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項６】
上記基板と上記位相差層との間に少なくとも２色以上の異なる透明着色領域が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項７】
上記基板と上記位相差層との間に、上記透明着色領域を区分けする遮光領域が設けられており、上記柱状構造体が、該遮光領域上方に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項８】
上記基板と上記位相差層との間に、上記透明着色領域を区分けする遮光領域が設けられており、上記柱状構造体が、該遮光領域上方に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項９】
上記基板と上記位相差層との間に、上記透明着色領域を区分けする遮光領域が設けられており、上記柱状構造体が、該遮光領域上方に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項１０】
上記位相差層が画素毎にパターニングされて成ることを特徴とする、請求項１に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項１１】
上記位相差層が画素毎にパターニングされて成ることを特徴とする、請求項２に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項１２】
上記位相差層が画素毎にパターニングされて成ることを特徴とする、請求項３に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項１３】
上記位相差層が画素毎にパターニングされて成ることを特徴とする、請求項４に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項１４】
上記位相差層が画素毎にパターニングされて成ることを特徴とする、請求項７に記載の位相差制御用光学部材。
【請求項１５】
請求項１に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ。
【請求項１６】
請求項２に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ。
【請求項１７】
請求項３に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ。
【請求項１８】
請求項４に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ。
【請求項１９】
請求項７に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ。
【請求項２０】
請求項９に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差制御機能を有する光学部材、及びそれを用いた液晶ディスプレイに関するものであり、特に表示品質に優れた液晶ディスプレイ或いはエレクトロルミネッセンスディスプレイと、これに用いる光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、その高い表示特性から、In Plane Swithcingモード、およびMulti Domain Vertical Alignmentモードの液晶ディスプレイが広く普及している。これらの液晶ディスプレイにおいてその視野角度を広くするために、光学異方性を有するフィルムを液晶セルの外側に貼合する手法が広く用いられてきた。【０００３】
近年、この位相差フィルムを使用するかわりに、液晶材料を用いてセル内に造り込まれるタイプの位相差層が提案されている。上記位相差層は、所謂インセルタイプと呼ばれる。架橋性液晶や高分子液晶等の液晶材料を用いて液晶セルの内側に位相差層を形成する方法としていくつかの方法が提案されている。例えば、該位相差層を形成する基材の表面に予めラビング法、光配向法、イオンビーム法等の方法により配向膜を形成し、次いで基材に液晶材料を含有する液晶組成物を該配向膜上に塗布することによって位相差層を形成する方法が提案されている（例えば、下記特許文献１）。あるいは表示装置の薄型化、及び製造工程の減少を課題に対応し、配向膜を用いずにホメオトロピック配向を実現する位相差層を得るための架橋性液晶材料組成物の検討も行われている（例えば、下記特許文献２）。【０００４】
これら位相差層を有する基板は、対向基板と一定の間隙を設けて貼り合わされ、当該間隙部分に駆動用の液晶材料を封入して液晶セルが構成される。この際、２枚の基板間で一定の間隙を確保するため、ガラス、もしくは透明樹脂から構成されたビーズを散布する手法が一般的に用いられている（例えば、特許文献３）。上記手法では位相差層の表面とビーズが点接触することになる。しかしながら位相差層は一般的にその硬度が低く、ビーズと点接触することにより該ビーズが位相差層にのめり込んでしまい、一定のセルギャップが確保され難いという問題点があった。【０００５】
上記の問題点に鑑み、位相差層上に柱状構造体を設け、高精度なセルギャップを実現する手法についての技術が開示されている（例えば、下記特許文献４）。上記柱状構造体では、位相差層との接触部分が面となる。そのため、位相差層への柱状構造体のめり込みが回避可能となり、有効表示エリア全体に亘って高度に制御されたセルギャップ制御が容易になる。【０００６】
ここで、ノーマリーブラックモードの多くの液晶ディスプレイでは、一般的に電圧を印加した白表示時に設計波長のλ/２の位相差が得られるよう、液晶セル自体が設計されている。上記液晶セルの位相差は、Δn(複屈折異方性)×ｄ(厚さ)で表される。すなわち画面全域に渡ってムラのない表示を可能にするためには、液晶層の厚さ、即ちセルギャップを高精度に保つことが必要となる。一般に表示エリアの一部分においてセルギャップが１５％程度変化（低下）すると、透過率は４％程度低下し、輝度ムラとして観察者が視認できるレベルとなる。【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３１９４０８号公報
【特許文献２】特表２００４−５２４３８５号公報
【特許文献３】特開平６−１４８６５４号公報
【特許文献４】特開２００５−３７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年ではディスプレイに対する薄型化の要望が非常に高まっている。液晶ディスプレイにおいても、液晶セルに偏光板などの光学フィルムを貼り合せたパネルをそのまま表示躯体にセットすることにより、完成品とされる場合がある。かかる態様によれば、表示面は液晶パネルが観察者側に露出した構成となっている。そして観察者等が表示面に触れることによる外部からの圧力は、直接、液晶パネルにかかることとなる。【０００９】
この際、液晶パネル内における液晶セルの厚み方向の剛性が不足していると、上記外部からの圧力が加わった部分において液晶セルのセルギャップが保持できなくなる危険性があり問題であった。一般的に、位相差層の硬度が柱状構造体の硬度に比べて小さいので、上述する位相差層上に直接、柱状構造体を設けた液晶セルであっても、上記外部からの圧力の大きさによっては、該柱状構造体が位相差層にのめり込む場合があった。そしてかかる場合に、セルギャップが１５％以上変形し、視認可能な輝度ムラがディスプレイの表示画面上に発生する虞があった。【００１０】
本発明は、架橋性液晶分子を配向させ固定化させた位相差層と、該位相差層上に柱状構造体とが設けられた位相差制御用光学部材である。そして本発明を用いて液晶セルを形成した際に、外部から液晶セルの厚み方向に圧力がかかった場合でも、上記柱状構造体が、上記位相差層内にのめりこんで局部的にセルギャップを小さくすることを効果的に防止することができる光学部材を提供することを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、位相差層上に設けられた柱状構造体の下底面積の合計を、上記柱状構造体が設けられた位相差層表面における有効表示領域の全面積に対して十分に大きくすることによって、厚み方向より与えられる圧力を分散させることを基本的特徴とする。【００１２】
即ち、本発明は、
（１）基板と、前記基板上に直接又は間接に架橋性液晶分子に配向性を付与して重合させてなる位相差層と、前記位相差層上にセルギャップ制御用の複数の柱状構造体とを有する光学部材であって、上記位相差層と接する複数の上記柱状構造体のうち、特に有効表示領域内に設けられる柱状構造体の下底面積の合計が、該有効表示領域の面積に対し０．３％以上であることを特徴とする位相差制御用光学部材、
（２）上記柱状構造体がテーパー形状であり、且つ該テーパー形状である柱状構造体の上下底面のうち、面積の大きい面を位相差層と接触する下底面とすることを特徴とする上記（１）に記載の位相差制御用光学部材、
（３）上記テーパー形状の柱状構造体が上記位相差層と接触する面を該柱状構造体の下底面とし、下底面から上底面へ向けて測定した該柱状構造体の高さを１００％としたときに、下底面から９０％の高さで切断した上記柱状構造体の断面積が、上記下底面の面積の３％以上３０％以下であることを特徴とする上記（２）に記載の位相差制御用光学部材、
（４）上記基板と上記位相差層との間に少なくとも２色以上の異なる透明着色領域が形成されていることを特徴とする上記（１）に記載の位相差制御用光学部材、
（５）上記基板と上記位相差層との間に少なくとも２色以上の異なる透明着色領域が形成されていることを特徴とする上記（２）に記載の位相差制御用光学部材、
（６）上記基板と上記位相差層との間に少なくとも２色以上の異なる透明着色領域が形成されていることを特徴とする上記（３）に記載の位相差制御用光学部材、
（７）上記基板と上記位相差層との間に、上記透明着色領域を区分けする遮光領域が設けられており、上記柱状構造体が、該遮光領域上方に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の位相差制御用光学部材、
（８）上記基板と上記位相差層との間に、上記透明着色領域を区分けする遮光領域が設けられており、上記柱状構造体が、該遮光領域上方に形成されていることを特徴とする上記（５）に記載の位相差制御用光学部材、
（９）上記基板と上記位相差層との間に、上記透明着色領域を区分けする遮光領域が設けられており、上記柱状構造体が、該遮光領域上方に形成されていることを特徴とする上記（６）に記載の位相差制御用光学部材、
（１０）上記位相差層が画素毎にパターニングされて成ることを特徴とする、上記（１）に記載の位相差制御用光学部材、
（１１）上記位相差層が画素毎にパターニングされて成ることを特徴とする、上記（２）に記載の位相差制御用光学部材、
（１２）上記位相差層が画素毎にパターニングされて成ることを特徴とする、上記（３）に記載の位相差制御用光学部材、
（１３）上記位相差層が画素毎にパターニングされて成ることを特徴とする、上記（４）に記載の位相差制御用光学部材、
（１４）上記位相差層が画素毎にパターニングされて成ることを特徴とする、上記（７）に記載の位相差制御用光学部材、
（１５）上記（１）に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ、
（１６）上記（２）に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ、
（１７）上記（３）に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ、
（１８）上記（４）に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ、
（１９）上記（７）に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ、
（２０）上記（９）に記載の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイ、
を要旨とする。【００１３】
尚、本発明において「位相差層」とは、光の位相差（リタデーション）変化に対して光学補償することができる位相差制御機能を有する層を意味する。【００１４】
柱状構造体の「下底面」というときには、柱状構造体において、基材である位相差層と接触する部分を意味する。また柱状構造体の「上底面」というときには、柱状構造体が、位相差層と対向する基板と接触する部分を意味する。【００１５】
また本発明において「有効表示領域」とは、透過光が出／入射して所定の表示や観測が行われる領域を意味する。例えば、液晶パネルにおける光学部材として本発明が用いられる場合には、上記有効表示領域は、該液晶パネルにおける画像表示領域に相当する領域を意味する。尚、位相差層表面であって平面視上、該遮光領域の上方あるいは下方に柱状構造体を形成するかしないかは任意である。しかし上記有効表示領域の外周部に概略枠状の遮光領域が設けられる場合、該遮光領域は本発明にいう有効表示領域からは除外される。したがって上記概略枠状の遮光領域に柱状構造体が設けられる場合であっても、該柱状構造体の下底面積は、本発明における下底面積の合計からは除かれる。
【発明の効果】
【００１６】
位相差層上において、有効表示領域内に設けられた柱状構造体の下底面積の合計が、該有効表示領域の表面積に対して０．３％以上である本発明によれば、本発明を用いて形成された液晶セルにおいて、該液晶セルの厚み方向に対し外部から圧力が与えられた場合であっても、柱状構造体が位相差層にめり込むことを効果的に防止することができる。この結果、セルギャップの局所的な厚みの変化を防止し、従来問題となっていた液晶セルの厚みの変化による視認可能な輝度ムラの発生を良好に防止することができる。したがって、本発明であれば、液晶セルに偏光板などを積層しただけの液晶パネルが観察者側に露出する態様のディスプレイとして用いられた場合であっても、高品質の画像表示が可能である。【００１７】
特に、柱状構造体の形状をテーパー状にする請求項２の本発明によれば、基材面である位相差層と接触する柱状構造体の下底面の面積の合計に対し、柱状構造体の上底面の面積の合計を小さく設計することができる。これにより、円柱形状等の高さ方向の断面積が略等しい柱状構造体に比べて、柱状構造体の下底面の面積の総和の増加に対する該柱状構造体の体積の総和を小さく抑えることができる。したがって、本発明の位相差制御用光学部材を用いて液晶セルを形成した場合に、柱状構造体によって確保されるスペースにおける該柱状構造体が占める体積の総和量をより小さく抑えることができる。その結果、該スペースに注入される駆動用液晶材料の注入作業をスムーズに行うことができ、液晶セルの生産性が良好となる。【００１８】
また、柱状構造体をテーパー状とする本発明では、位相差層上面に柱状構造体を形成した後、該柱状構造体を含む位相差層上面に駆動用液晶材料の配向性を促すための配向膜を形成することを予定する液晶セルにおいて、以下のメリットを有する。即ち、テーパー状の柱状構造体では、円筒状などの高さ方向の断面を略均一な形状の柱状構造体と比較して、位相差層面から柱状構造体側面に続く配向規制面が緩やかである。この結果、柱状構造体近傍であっても、駆動用液晶材料を所望の方向に望ましく配向させることができ、柱状構造体近傍における該駆動用液晶材料の配向の乱れを抑制することができる。そのため、光漏れの原因となる、配向不良に起因するディスクリネーションラインの発生を防止することができる。【００１９】
またさらに本発明の柱状構造体をテーパー状とすることによれば、柱状構造体の下底面の面積の総和量を増大させる一方、上底面の面積の総和量を該下底面面積の総和量より小さく設計することができる。即ち、柱状構造体の下底面付近より、断面積の小さい上底面付近に緩衝領域を設けることができ、該上底面付近の硬度を意図的に小さく設計することが可能である。その結果、テーパー状の柱状構造体を備える本発明と対向基板とを組んで液晶セルが形成される場合には、両基板がセル組される際の貼り合わせマージンを、上記硬度を小さく設計された柱状構造体の上底面付近に求めることができる。そのため、良好に上記貼り合わせマージンが確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、図を用いて本発明の位相差制御用光学部材を実施するための最良の形態について説明する。【００２１】
図１は、本発明の位相差制御用光学部材を示す一実施例である。位相差制御用光学部材１は、基板２上面に架橋性液晶分子から構成される位相差層３が形成され、さらに位相差層３の上面に円柱形状の柱状構造体４が複数形成されてなる。上述のとおり、本発明における位相差層は、図１における位相差層３のように基材面上に均一に形成されてよいが、本発明は上記態様に限定されるものではない。例えば、後述する図２のように、遮光領域５と透明着色領域６（Ｒ）、６（Ｇ）、６(Ｂ)とからなる着色層６上に位相差層を形成する場合には、該透明着色領域の各色のパターンにあわせてパターニングして形成してもよい。またあるいは、透明着色領域のみからなる着色層上に位相差層を形成する場合でも、該透明着色領域の各色のパターンにあわせてパターニングして形成してよい（図示せず）。上記説明は、透明着色領域上において位相差層を均一に形成することを除外するものではない。透明着色領域の各色にあわせて、即ち着色画素ごとに位相差層をパターニングする態様では、画素毎に位相差制御すべき色の光の波長に応じて決まる位相差量を、各画素に応じて付与することができるという点で好ましい。【００２２】
（基板について）
基板２は、光透過性を有する基板形成材からなり、一つの基板形成材により単層で構成されても、複数種類の基板形成材にて多層に構成されてもよい。基板２には、部分的に遮光領域等が設けられてもよい。基板２の光線透過率は、適宜選定可能である。【００２３】
基板形成材は、光学的に等方性を有するように構成されていることが好ましい。基板形成材としては、ガラス基板などのガラス材の他、種々の材質からなる板状体を適宜選択できる。特に位相差制御部材を液晶ディスプレイ用に用いる場合には、基板形成材は無アルカリガラスであることが好ましい。基板２は用途に応じて、例えば５μｍ〜３ｍｍ程度のものが使用される。【００２４】
（位相差層について）
位相差層３は、配向状態を保持したまま固定化された液晶材料からなるもので、ディスプレイに透過される光の位相差を制御するための層である。かかる制御は、位相差層３を構成する架橋性液晶材料を所望の方向に配向させて重合させ、該配向した状態で固定させることにより実現される。【００２５】
上記位相差層３を構成する架橋性液晶分子の配向方向を所望の方向に設計して形成することのできる位相差層のいくつかの態様を以下に挙げる。まず、架橋性液晶分子を垂直配向（ホメオトロピック配向）させて固定化することにより、液晶分子の光軸が位相差層の法線方向を向くとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を位相差層の法線方向に有する、いわゆる正のＣプレートが挙げられる。また別の態様では、位相差層３は、架橋性液晶分子の光軸が位相差層と並行するとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を位相差層の面内方向に有する、いわゆる正のＡプレートであってもよい。またさらには、架橋性液晶分子の光軸を位相差層と並行として、法線方向に螺旋構造をとったコレステリック配向とすることにより、位相差層全体として常光線屈折率よりも小さな異常光線屈折率を位相差層の法線方向とした、いわゆる負のＣプレートであってもよい。さらには、負の複屈折異方性を有するディスコティック液晶を、その光軸を位相差層の面内方向に有する、負のＡプレートとすることも可能である。またさらに位相差層３は、該層に対して斜めであったり、その角度が層に垂直な方向で変化しているハイブリッド配向プレートであってもよい。【００２６】
位相差層３は、上述する正のＣプレート、負のＣプレート、正のＡプレート、ハイブリッド配向プレートのいずれか一つのプレートからなる層であってもよいし、これらを組み合わせて積層してなる層であってもよい。例えば、基板２の上面に、正のＡプレート、正のＣプレートを順に積層して位相差層３を構成してもよい。あるいは、基板２の上面に、まず正のＡプレートを形成し、次いで後述する透明着色領域と遮光領域とからなる着色層を形成し、さらに該着色層の上面に正のＣプレートを形成してもよい。【００２７】
位相差層３として正のＣプレートを形成する場合には、液晶組成物の塗布面に公知の垂直配向膜を設けて液晶組成物中の架橋性液晶分子を垂直配向させることにより形成することができる。また架橋性液晶分子の垂直配向状態をより安定、確実なものにするため、上記垂直配向膜と組み合わせて、あるいは単独で、液晶組成物に更に垂直配向助剤が配合されていてもよい。【００２８】
上記垂直配向助剤は、架橋性液晶分子をホメオトロピック配向させる場合に、架橋性液晶分子の配向状態をより安定、確実なものにする効果を奏するものである。上記垂直配向助剤としては、垂直に整列したアルキル鎖またはフルオロカーボン鎖を有する表面カップリング剤、例えばレシチンまたは第四級アンモニウム界面活性剤、例えばＨＴＡＢ（ヘキサデシル−トリメチルアンモニウムブロミド）、ＤＭＯＡＰ（Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクタデシル−３−アミノプロピルトリメトキシシリルクロリド）またはＮ−パーフルオロオクチルスルホニル−３−アミノプロピルトリメチルアンモニウムヨージド、シランポリマー、長鎖アルキルアルコールなどを具体的に挙げることができる。【００２９】
また位相差層３として正のＡプレートを形成する場合、ラビング処理などを施した水平配向膜により架橋性液晶分子の配向を促すとともに、空気界面に対する架橋性液晶分子の表面自由エネルギーを抑制するためのレベリング剤を位相差層用液晶組成物に添加することで該架橋性液晶分子を水平配向させることができる。【００３０】
また位相差層３として負のＣプレートを形成する場合には、該液晶組成物に含有される架橋性液晶分子にカイラル剤を添加してカイラルネマチック液晶とし、コレステリック規則性を発現させて形成することができる。具体的には、液晶組成物にカイラル剤を添加するとともに、上記正のＡプレートと同様に水平配向膜上に該液晶組成物を塗布することにより形成することができる。尚、本発明で用いるカイラル剤は、特に架橋性を有することを必須とするものではなく、架橋性液晶分子の液晶性を損なうことなく、所望の螺旋ピッチを誘起できるものであれば特に限定はされない。
ただし得られる位相差層の熱安定性等を考慮すると、位相差層用液晶組成物に含まれる架橋性液晶分子と重合し、架橋性液晶分子にコレステリック規則性を付与した状態を固定化することが可能な架橋性能を有するカイラル剤を用いることが好ましい。そのようなカイラル剤としては、特に、その分子構造の両末端に架橋性官能基が存在するものが、位相差層の耐熱性を向上させる上でより好ましい。
具体的な重合性カイラル剤としては、分子内に光学活性な部位を有する低分子量化合物で、分子量１５００以下の化合物であることが好ましい。また本明細書で例示する架橋性液晶分子と溶液状態或いは溶融状態で相溶性を有し、かつ架橋性ネマチック液晶の分子の液晶性を損なうことなく螺旋ピッチを誘起できるものが好ましい。【００３１】
位相差層３を形成するためには、まず、基板上に架橋性液晶分子の含有する液晶組成物を塗布して液晶塗布膜を形成させる。上記液晶組成物の塗布には、例えばグラビア印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法、静電印刷法、無版印刷法といった各種印刷方法や、グラビアコート法、ロールコート法、ナイフコート法、エアナイフコート法、バーコート法、ディップコート法、キスコート法、スプレーコート法、ダイコート法、コンマコート法、インクジェット法、スピンコート法、スリットコート法などの方法といった塗工方法、あるいはこれらを組合せた方法を適宜用いることができる。【００３２】
次いで、減圧乾燥して溶剤成分を除去し、上記液晶塗布膜に含有される架橋性液晶分子を所望の方向に配向させた後、紫外線や電子線などを照射し、あるいは熱照射して上記所望の方向に配向している架橋性液晶分子を重合させて位相差層とすることができる。ただし、本発明における位相差層の形成方法はこれに限定されるものではなく、従来公知の方法であって、基板面に、架橋性液晶が所望の方向に配向した状態で重合させ固定させることが出来る方法であれば、いずれの方法を採用してもよい。【００３３】
例えば、上記液晶塗布膜から正のＣプレートとしての機能を有する位相差層３を形成する場合には、液晶塗布膜中の架橋性液晶分子をホメオトロピック配向させて架橋性液晶分子同士を重合させる。架橋性液晶分子にホメオトロピック配向を付与するには、赤外線などを用いて液晶塗布膜を加熱する。その際、該液晶塗布膜の温度を、その中に含まれる架橋性液晶分子が液晶相となる温度（液晶相温度）以上であって等方相（液体相）となる温度未満にすることでホメオトロピック配向が実現される。【００３４】
また、液晶塗布膜中で配向を付与された架橋性液晶分子同士の重合（架橋重合）は、液晶組成物に含まれる光重合開始剤の感光波長の光を液晶塗布膜の表面に照射することで進行させることができる。このとき、液晶塗布膜に照射される光の波長は、液晶組成物の吸収波長に応じて適宜選択されるが、一般的には２００〜５００ｎｍ程度である。なお、液晶塗布膜に照射される光は、単色光に限らず、光重合開始剤の感光波長を含む一定の波長域を持った光であってもよい。尚、液晶塗布膜から位相差層３を形成する際、液晶塗布膜に光を照射して架橋性液晶分子の架橋重合反応を進行させたうえ、さらに、オーブンなどを用いて液晶塗布膜の焼成が行われてもよい。このような焼成を行うことで、位相差層３に含まれる架橋性液晶分子の重合反応を促進させることができる。
このように、液晶塗布膜に含まれる架橋性液晶分子が重合されることによって、該架橋性液晶分子が所望の方向に配向した状態で固定された位相差層３が形成される。【００３５】
（架橋性液晶分子について）
位相差層３を構成するための液晶材料として、正の複屈折異方性を有する液晶材料としては、棒状構造を有するネマチック液晶材料を用いることができる。また負の複屈折異方性を有する液晶材料としては、円盤状構造を有するディスコティック液晶材料を用いることができる。これらの液晶材料としては、液晶モノマー、液晶オリゴマー、もしくは液晶ポリマーがある。尚、本発明では、便宜的にこられの液晶材料を総称して液晶分子という場合がある。【００３６】
上記液晶分子の配向状態を保持したまま硬化させることが可能である点で、紫外線や電子線等の電離放射線の照射により重合して硬化する、重合性の液晶分子、特に架橋性液晶モノマーであるものを用いることが好ましい。液晶分子の複屈折Δｎと位相差層の厚みにより、リタデーション量および配向特性が決定されるため、Δｎは０．０３〜０．１５程度であることが好ましい。【００３７】
上記位相差層を形成する際に用いられる液晶組成物に含有される架橋性液晶モノマーとしては、例えば特表平１０−５０８８８２号に開示されているようなものを使用することができる。また、重合性カイラル剤として、例えば特開平７−２５８６３８号に開示されているようなものを使用することができる。より具体的な例として示す重合性のネマチック液晶分子としては、例えば、１分子中に（メタ）アクリロイル基、エポキシ基、オキセタン基、イソシアネート基等の重合性基を少なくとも１個有するモノマー、オリゴマー、ポリマー等が挙げられる。また、このような架橋性液晶分子として、より具体的には、下記化１に示す一般式（１）で表される化合物のうちの１種の化合物（化合物（Ｉ））、下記化２に示す一般式（２）で表される化合物のうちの１種の化合物（化合物（II））もしくは２種以上の混合物、化３、化４に示す化合物（化合物（III））のうちの１種の化合物或いは２種以上の混合物、またはこれらを組み合わせた混合物を用いることができる。【００３８】
【化１】
2008093598.tif 000003
【００３９】
【化２】
2008093598.tif 000004
【００４０】
【化３】
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【００４１】
【化４】
2008093598.tif 000006
【００４２】
化１に示す一般式（１）において、Ｒ１およびＲ2は、それぞれに、水素またはメチル基を示すが、架橋性液晶分子が液晶相を示す温度の範囲をより広くするには少なくともＲ１及びＲ2のどちらか一方が水素であることが好ましく、両方が水素であることがより好ましい。また一般式（１）におけるＸ及び一般式（２）のＹは、水素、塩素、臭素、ヨウ素、炭素数１〜４のアルキル基、メトキシ基、シアノ基またはニトロ基のいずれであってもよいが、塩素またはメチル基であることが好ましい。また、一般式（１）の分子鎖両端の（メタ）アクリロイロキシ基と芳香環と間のアルキレン基の鎖長を示すａおよびｂ並びに、一般式（２）におけるｄおよびｅは、それぞれ個別に２〜１２の範囲で任意の整数をとり得るが、４〜１０の範囲であることが好ましく、６〜９の範囲であることがさらに好ましい。ａ＝ｂ＝０である一般式（１）の化合物（Ｉ）またはｄ＝ｅ＝０である一般式（２）の化合物(ＩＩ)は安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物（Ｉ）または(ＩＩ)自体の結晶性が高い。また、ａおよびｂ、あるいはｄ＝ｅがそれぞれ１３以上である一般式（１）の化合物（Ｉ）または一般式（２）の化合物（ＩＩ）は、等方相転移温度（ＴＩ）が低い。この理由から、これらの化合物は、どちらについても液晶性を安定的に示す温度範囲（液晶相を維持する温度範囲）が狭いものとなり、本発明の液晶組成物に用いるには好ましくない。【００４３】
液晶組成物に配合される架橋性液晶分子として、上記した化１、化２、化３、化４では重合性を備える液晶（架橋性液晶）のモノマーを例示した。しかしながら本発明において架橋性液晶のオリゴマーや架橋性液晶のポリマー等を用いてもよい。したがって上記した化１、化２、化３、化４などのオリゴマーやポリマーなどといった公知の液晶材料を適宜選択して用いることができる。【００４４】
（シランカップリング剤について）
上記のような位相差層を形成するための液晶組成物中には、シランカップリング剤を配合することができる。シランカップリング剤としては、主として、スルフィド基を含有するシランカップリング剤、メルカプト基を含有するシランカップリング剤、アミノ基を含有するシランカップリング剤又は（メタ）アクリロイル基を有するシランカップリング剤の１種又は２種以上を用いることができる。特に、親水性の官能基を有するものが好ましい。また、位相差層を形成するための液晶組成物を調製する上で、有機溶剤に可溶であることが好ましい。具体的には、後述するシランカップリング剤の中から１種もしくは２種以上を用いることができる。また液晶組成物におけるシランカップリング剤の配合量は、液晶の配向を阻害しない程度の量が好ましい。より具体的には、スルフィド基を含有するシランカップリング剤、（メタ）アクリロイル基を有するシランカップリング剤、メルカプト基を含有するシランカップリング剤のいずれか１種又は２種以上を併用する場合、液晶組成物中の配合量は、液晶組成物中に配合される液晶材料に対して０．００１％〜８％程度、より好ましくは、０．０３％〜４％程度である。一方、アミノ基を含有するシランカップリング剤の液晶組成物中の配合量は、液晶組成物中に配合させる液晶材料に対して、０．００１％〜１０％程度、より好ましくは０．０１％〜５％程度である。尚、上述において％で表されるシランカップリング剤の液晶組成物中における添加量は、いずれも同液晶組成物中に配合される液晶分子量に対する質量基準である。以下、％で示す値について質量基準と断る場合には、上述と同様の意味である。【００４５】
上述するシランカップリング剤を位相差層を形成するための液晶組成物中に添加することにより、形成される位相差層と、基板面との密着性を向上させることができるため好ましい。
また特に所謂Ｃプレートとして位相差層を形成した際には、該位相差層を構成する液晶材料を良好に垂直配向させることができるため好ましい。かかる場合には、上述する垂直配向助剤とシランカップリング剤とを液晶組成物に配合させてもよい。上記垂直配向助剤及び／またはシランカップリング剤が配合された液晶組成物であれば、該液晶組成物を用いて位相差層を形成した際に、非常に安定して良好なホメオトロピック配向を得ることができる。この結果、位相差層の配向を促すための配向膜の形成を省略することが可能であり、工程数の減少、層厚を薄膜化の点でも有利である。【００４６】
上述するシランカップリング剤のより具体的な例として、メルカプト系シランカップリング剤としては、例えば、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−８０２）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−８０３、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３８０）、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６４７５．０）、１１−メルカプトウンデシルトリメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６４８０．０）、メルカプトメチルメチルジエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６４７３．０）、Ｓ−（オクタノイル）メルカプトプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６７０４．０）等を挙げることができる。
またスルフィド系シランカップリング剤としては、例えば、 ビス[３−（トリエトキシシリル）プロピル]テトラスルフィド（信越化学社製ＫＢＥ−８４６）、ビス[３−（トリエトキシシリル）プロピル]ジスルフィド（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＢ１８２４．６）、ビス[ｍ-（２−トリエトキシシリルエチル）トリル]ポリスルフィド（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＢ１８２０．５）等を挙げることができる。
またアミノ系シランカップリング剤としては、例えば、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学工業（株）製、信越シリコーン「ＫＢＭ−６０２」）、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製、信越シリコーン「ＫＢＭ−６０３」）、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製、信越シリコーン「ＫＢＭ−９０３」）、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＧＥ東芝シリコーン（株）製、「ＴＳＬ−８３３１」）、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（ＧＥ東芝シリコーン（株）製、「ＴＳＬ−８３４０」）、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（ＧＥ東芝シリコーン（株）製、「ＴＳＬ−８３４５」）、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン（ダウ・コーニング社製、「ＳＨ−６０２０」）、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン（ダウ・コーニング社製、「ＳＨ−６０２３」）を挙げることができる。等を挙げることができる。
また（メタ）アクリロイル系シランカップリング剤としては、例えば、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−５０２、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３７５）、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−５０３、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３７０）、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−５０２）、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−５０３）、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−５１０３）、（３−アクリロキシプロピル）トリメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＡ０２００．０）、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製６４８２．０）、メタクリロキシメチルトリメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製６４８３．０）等を挙げることができる。
シランカップリング剤は同系の異なる２種以上、あるいは異なる系の２種以上を組み合わせて用いることができる。特に本発明において用いられるシランカップリング剤として、位相差層における架橋性液晶分子の垂直配向を良好に実現させることができるという観点からは、アミノ基を有するシランカップリング剤を用いることが好ましい。【００４７】
（その他の添加剤）
また、上記液晶組成物中には、液晶の配向を損なわない範囲で光重合開始剤を配合することが好ましい。上記光重合開始剤としては、紫外線のエネルギーによりフリーラジカルを発生するラジカル重合開始剤が好ましい。光重合開始剤の配合量としては、０．０１％〜１５％程度（質量基準）であり、より好ましくは、０．５％〜１０％（質量基準）程度である。【００４８】
上記光重合開始剤の具体例としては、ベンジル（ビベンゾイルともいう）、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、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−ベンゾイル−４´−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３´−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、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、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、１−（４−ドデシルフェニル）−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−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、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、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン等を挙げることができる。【００４９】
（柱状構造体について）
次に、上記位相差層３上に形成される柱状構造体４について説明する。本発明における柱状構造体４は、図１に示す位相差制御用光学部材１を一方の基板とし、他の基板と組んで位相差制御機能を有するセルを形成する際に、対向する基板間に所定の間隔（セルギャップ）を確保するための部材である。例えば、上記セルを液晶セルとして用いる場合には、位相差制御用光学部材１を表示側基板とし、対向する電極基板との間に所定の間隔を確保し、且つ、間隔の確保された基板間に駆動用液晶材料を注入することにより液晶セルを構成することができる。【００５０】
上記柱状構造体の構成成分は、一般的には、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物を用いることができ、特に感光性樹脂組成物の硬化物を用いることができる。
上述は、柱状構造体の構成成分として他の種々の素材を用いることを除外するものではない。しかし、好ましい硬度を示す柱状構造体を容易に形成することができるという点、及び柱状構造体の形成時における形成対象にかかる熱が比較的少なくて済む点からは、上記硬化物を用いることが好ましい。上記感光性樹脂組成物としては、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系などの反応性ビニル基を有する感光性樹脂を用いることができ、特にアクリレート系の感光性樹脂が好適に用いられる。尚、本発明において電離放射線硬化性樹脂とは、電離放射線を照射することにより架橋重合反応を起こす樹脂を意味する。また本明細書において電離放射線とは、紫外線などを含む電磁波、及び電子線などを含み分子を重合し得るエネルギー量子を有する粒子線のいずれをも含む。【００５１】
柱状構造体４の形成方法としては、フォトリソグラフィ法、スクリーン印刷法、転写法などの公知の種々の方法を用いることができる。例えば上記フォトリソグラフィ法により柱状構造体４は以下の通り形成される。まず、上述する電離放射線硬化性の樹脂などの使用可能な柱状構造体構成成分を、必要に応じ、溶剤、希釈剤、もしくはモノマー等、さらには、適宜な添加剤と共に混合して、柱状構造体形成用の塗料組成物もしくはインキ組成物を調製する。そして上記塗料組成物または上記インキ組成物を、位相差層３上に略一様に塗布し、乾燥させた後、所定のパターン露光を行い、その後に現像する。以上により、所望の形状の柱状構造体４を位相差層３上に形成することができる。例えば、先に公開されている特開２００５−３７５０に開示される方法にならって柱状構造体４を形成することができる。またスクリーン印刷法は、インキ組成物を用い、柱状構造体４の形成が予定される位置に重ね刷りすることによって柱状構造体４を形成することができる。さらにまた転写法は以下の通り柱状構造体４を形成することができる。まず、印刷ロール上に柱状構造体４を構成する樹脂を用いて該柱状構造体４のパターンを形成する。そして該印刷ロールを位相差層３上で回転させて該位相差層３上に柱状構造体４のパターンを転写することにより柱状構造体４が形成される。例えば、転写方法として従来公知の方法としては、特開２００６−１７８４２７が挙げられる。【００５２】
尚、上述のとおり形成される柱状構造体４は、基板間の所定の間隔（即ち、セルギャップ）の維持を実現するという目的を有することから、ある程度の硬度が要求される。したがって、上述する柱状構造体の構成成分のうち、特に所望の硬度を示すことが可能なものを選択することが望ましい。より具体的には該構成成分の硬度は鉛筆硬度で２Ｈ〜５Ｈ程度であることが望ましい。【００５３】
本明細書において記載される鉛筆硬度は、ＪＩＳ  Ｋ５６００−５−４の試験方法に準拠し、以下に述べる条件にて調製されたサンプルを用いて、塗膜表面に傷が目視で確認できるか否かを指標にして測定することができる。
上記鉛筆硬度の測定試験に供されるサンプルを得るためには、まず、上記構成成分を適当な溶剤に懸濁させ溶液を調製する。そして、ガラス基板上に該溶液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜をプロキシミティ方式により塗膜面から１００μｍの位置から１８ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて紫外線を１０秒間照射して上記構成成分を硬化させる。その後、２００℃で３０分間、サンプルを焼成して完全に硬化反応を終了させることによって目的のサンプルが調製される。尚、ガラス基板上に塗布する上記溶液の量は、上記焼成後の膜厚が２．０μｍになるよう調整する。【００５４】
尚、位相差層を構成するために用いられる架橋性液晶分子を含有する液晶組成物の鉛筆硬度についても、上述の方法により同様に測定することができる。該液晶組成物は、それに含有される架橋性液晶分子の性質により上記試験により測定される硬度が６Ｂ以上Ｂ以下程度であることが一般的である。したがって、セルギャップを維持するために十分な硬さで形成される柱状構造体に対し、位相差層はそれより有意に柔らかく形成されることが一般的である。この結果、従来は、位相差層上に十分に硬い柱状構造体を形成した位相差制御用光学部材を一方の基板とし、対向する基板と組み合わせて形成されたセルにおいて外部から厚み方向に圧力がかかった際に、以下の問題が発生していた。即ち、従来の柱状構造体と位相差層とにおいては、硬い柱状構造体がより柔らかい位相差層にのめりこんでしまい、局部的にセルギャップが変化してしまう問題が発生していたのである。【００５５】
これに対し本発明は、位相差層上であって有効表示領域内に設けられる柱状構造体の下底面の面積の合計を、該有効表示領域の面積に対して０．３％以上、好ましくは、０．３５％以上とすることで、位相差層表面に対する柱状構造体の下底面の面積占有率を十分大きく確保している。したがって本発明の位相差制御用光学部材を一方の基板とし、他の基板と貼り合わせて形成された液晶セルにおいて、該液晶セルの厚み方向にユーザーが使用のために外部圧力をかけた際にも、柱状構造体の下底面と位相差層表面間に伝達される荷重を良好に分散させることができる。これにより、上記外部圧力がかけられた際にも、柱状構造体４が位相差層３にのめりこむことを十分に防止することができるのである。【００５６】
但し、柱の底面積の合計を大きくしすぎることにより発生する以下の問題に留意する必要がある場合がある。
即ち、円柱状などの高さ方向の断面積が略等しい柱状構造体３における下底面積の合計の増加は、柱状構造体３の体積の合計を増加させる結果につながる。そのため、柱状構造体３で確保される駆動用液晶材料注入スペースにおいて、該駆動用液晶材料の注入時の物理的障害となり、該駆動用液晶材料の注入時間を増加させ生産効率を低下させる虞がある。従って、かかる問題を勘案すると、柱状構造体４の下底面積の合計は位相差層表面の面積に対し７％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、４％以下とすることがさらに好ましい。柱状構造体４の下底面積の合計を上記好ましい範囲内とすることによって、液晶セルの厚み方向の剛性を十分強くするとともに、駆動用液晶材料の注入時に柱状構造体４が物理的障害になり、生産効率を低下させる虞を排除することができる。【００５７】
柱状構造体４の下底面積の合計は、上述するフォトリソグラフィ法、スクリーン印刷法、転写法などの種々の柱状構造体形成方法における設計により適宜調整して形成された各柱状構造体の該設計上の底面積の総和を求めることにより得ることがきる。
また本発明の位相差制御用光学部材の如く位相差層上に既に柱状構造体の形成された光学部材、あるいは位相差制御用光学部材を用いてセル組みされた液晶セル内における柱状構造体の下底部分の面積の総和は、通常の光学顕微鏡を用いて該柱状構造体を観察し求めることが可能である。またさらに詳細に測定をする場合には、レーザーによる干渉効果を利用した高さ測定装置や、電子顕微鏡を用いることができる。【００５８】
本発明における柱状構造体の高さ（即ち、位相差制御用光学部材の厚み方向における柱状構造体の寸法）は、一般的には０．５μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましい。ただし、本発明における柱状構造体は、上述するとおり、対向する基板間の距離を意味するセルギャップを所定の距離に確保する趣旨で設けられるものである。そのため、柱状構造体の高さは所望される基板間の距離などを勘案して適宜決定することができる。【００５９】
本発明における柱状構造体の形状としては、例えば図１に示す位相差層３上に形成された円柱状の柱状構造体４のように、高さ方向の断面を略均一な形状に形成することができる。また柱状構造体の別な例としては、後述する図２に示される柱状構造体４ｂのように、下底面の面積よりも上底面の面積が小さいテーパー状に形成してもよい。特に柱状構造体４ｂの如く、テーパー状に形成された柱状構造体では、以下の点から有利な効果を発揮する。【００６０】
即ち、本発明の如く位相差層上に柱状構造体の形成された光学部材を一方の基板として用い、他方の基板と対向せしめて液晶セルを組み合わせる場合には、両基板の組み合わせ工程において、両基板が向かい合う方向に一定の圧力がかけられて２つの基板が貼り合わされる。このとき、たとえば柱状構造体の高さに製造上の若干の誤差などがあったとしても、柱状構造体の上底面と対向基板とが接触し、該柱状構造体が若干潰れることによって基板の貼り合わせ工程上のマージンが確保され、良好且つ均一に対向する基板が組み合わされることが好ましい。したがって、この観点からは、柱状構造体の上底面の面積は適度に小さいほうが望ましく、例えば上底面の面積に合わせて細く設計された円柱状の柱状構造体を形成し、外圧によりこの細く形成された柱状構造体が若干潰れることによって上記マージンを適度に得られるようにすることが好ましい。
ところが本発明において、下底面から上底面にかけて断面積が略一定の形状の柱状構造体を採用する場合であって、該下底面の面積の総和を増大させるために各柱状構造体の下底面積を拡大させると、これと同時に上底面の面積をも拡大せしめることになり、その結果、柱状構造体の剛性が高まり、上記マージンが得られ難くなる場合がある。【００６１】
上記観点からは、下底面の面積が大きく設けられた本発明における柱状構造体を、高さ方向の上部を細状に形成するテーパー状に形成した。そして該柱状構造体の上部を他の部分より剛性の小さい緩衝領域として形成した。これにより、上記２枚の基板の貼り合わせ工程時におけるマージンを上記緩衝領域において得ることが可能である。上記所望のマージン量ｗは以下の式（１）により算出される。上記ｗの量は、位相差制御用光学部材の各構成層や構成部材、あるいは貼り合わせ工程時における圧力等により変化し得るが、一般的にはｗを５〜９．５％程度獲得可能に設計されることが望ましく、６．５％〜９％程度のマージンが得られるよう設計されていることがより望ましい。
（数１）  ｗ＝（ｄ１−ｄ２）／ｈ×１００  （１）
ｄ１：位相差制御用光学部材の全厚み（即ち、基板の貼り合わせ工程前の基板底面から柱状構造体の上底面までの距離）。
ｄ２：貼り合わせ工程後の位相差層制御上光学部材の全厚み（即ち、基板の貼り合わせ工程後の基板底面から柱状構造体の上底面までの距離）。
ｈ：貼り合わせ工程前の位相差制御用光学部材の凹凸差（即ち位相差層上面から柱状構造体の上底面までの距離）。【００６２】
上述する細状の緩衝領域を設けた本発明における柱状構造体であれば、２枚の基板の貼り合わせ工程時には上記緩衝領域が押し潰されることによって貼り合わせのマージンが良好に確保される。即ち、上述する２つの基板を貼り合せる際に両基板間にかけられる圧力は、これにより形成される液晶セルを使用した液晶パネルが外部から受けると想定される圧力や試験圧力等に比較して十分に小さいことが一般的である。したがって、上記貼り合わせ時において柱状構造体が望ましく変形する量（即ち上述するｗ）は極僅かである。しかしながら、この極僅かな柱状構造体の変形量を得ることによって、基板の貼り合わせ工程時におけるセルギャップムラの解消が図られるのである。
その上、貼り合わせ工程後は、上記緩衝領域が既に押し潰されていることから、さらなる圧力に対する緩衝効果が殆ど発揮されない。そのため、液晶セルの形成後において該液晶セルの厚み方向から外部圧力がかかった場合であってもセルギャップを略均一に維持することができるという本発明の第一の効果も十分に享受することができるのである。【００６３】
尚、上述では、柱状構造体が位相差層表面に直接に形成された態様の本発明を例に柱状構造体の下底面積等に関し説明を行った。しかしながら上述は、位相差層上面にさらなる層が形成され、次いで柱状構造体が形成される態様を本発明から完全に除外するものではない。即ち、かかる場合であっても、位相差層上に形成される任意の層が非常に薄いなどの理由により、柱状構造体の下底面から伝達される荷重が実質的に位相差層に影響する位相差制御用光学部材においては、本発明は有効である。換言すると、本発明の位相差制御用光学部材は、位相差層と柱状構造体との間にさらなる任意の層が存在し、且つ、該柱状構造体の下底面から伝達される荷重が実質的に位相差層に影響する態様を含有する。より具体的には、ＶＡモードの液晶表示装置に用いられる位相差制御用光学部材が挙げられる。ＶＡモード用の位相差制御用光学部材では、位相差層上にＩＴＯ電極が形成され、該ＩＴＯ電極上に柱状構造体が形成されることが一般的である。ことのき、該ＩＴＯ電極は、０．１５μｍ程度の非常に薄い膜であるため、該柱状構造体の下底面から伝達される荷重は、ＩＴＯ電極を介して、実質的に位相差層に伝達される。したがってこのような態様の場合には、本発明が有効であり、換言すると、本発明は位相差層上にＩＴＯ電極が設けられ、且つその上面に柱状構造体が形成される態様をも含む。【００６４】
本発明における柱状構造体の形状を、上述のとおり位相差層と接する下底面が上底面より大きいテーパー形状に形成する方法は、特に限定されるものではない。柱状構造体を形成する方法として、例えばフォトリソグラフィの手法を用いる場合、露光時にフォトマスクと、露光される基板の間隙（露光ギャップ）を調整することにより、そのテーパー量を調整することができる。すなわち、露光ギャップを広くとることにより、マスクの開口部からの露光光線の回折現象が大きくなり、テーパー部分が形成されやすくなる。【００６５】
またさらに、柱状構造体をテーパー状に形成する本発明の態様によれば、駆動用液晶の配向を良好なものとすることができる。即ち、円柱あるいは四角柱などの断面の略均一な柱状構造体を採用する場合には、柱状構造体の下底面と接する位相差層面および柱状構造体の上底面と接する対向基板面と、該柱状構造体の側面とが略垂直な関係となる。ここで駆動用液晶材料は、向かい合う位相差層面の上面と基板面の上面に設けられる配向膜によって配向方向が規定されているところ、垂直に起立する柱状構造体の存在により位相差層面及び基板面に基づいて規定される配向が僅かに乱される。その結果、パネル化した後に、黒表示時において柱状構造体の側面近傍に光漏れが発生する場合がある。これに対し、柱状構造体がテーパー状であれば、その側面は、向かい合う位相差層面及び基板面間においてなだらかに変化していくため、駆動用液晶材料の配向を乱す虞がないのである。【００６６】
特に上記テーパー形状の柱状構造体としては、位相差層と接触する底面（即ち柱状構造体の下底面）から他方の底面（即ち柱状構造体の上底面）へ向けて測定した該柱状構造体の高さを１００％としたときに、下底面から９０％の高さで切断した上記柱状構造体の断面積が、上記下底面の面積の３％以上３０％以下であることが好ましく、５％以上２０％以下であることがより好ましい。上記好ましい範囲の断面積を有するテーパー状の柱状構造体であれば、柱状構造体によって規定されるセルギャップを外部圧力によっても良好に維持するとともに、上記セル組み工程の際のマージンをも良好に得ることができる。下底面から９０％の高さで切断した上記柱状構造体の断面積が、上記下底面の面積の３％未満である場合には、柱状構造体の上部が細すぎてセル組みの際に柱状構造体の上底面の潰れる量が必要以上に大きくなり、駆動用液晶材料を注入するスペースにおいて所望の空間量を確保できない可能性がある。一方、上記数値範囲が、３０％を超える場合には、柱状構造体の上底面の面積が大きくなりすぎ、セル組み工程の際に十分なマージンが確保できない虞がある。【００６７】
尚、一般的に実施される基板の貼り合わせ工程において、テーパー状に形成された柱状構造体が主として潰れる領域は、上述のとおり、緩衝領域として形成されたテーパーの上部部分（柱状構造体の９０％高さ以上の部分）である。また該緩衝領域において潰れる量は、該柱状構造体の高さ寸法において約数％程度と極僅かである。従って、本発明において特定する柱状構造体の「９０％高さ」は、セル組みの前後において比較すると、セル組み後の高さの方が数％程度低くはなるものの、その高さ変化における「９０％高さ」の断面積変化は非常に小さい。したがって、本発明において特定する柱状構造体の９０％高さにおける好ましい断面積の範囲は、上記貼り合わせ工程前後の柱状構造体のどちらにおいても、本発明が意図する好ましいテーパー形状である否かを特定するための指標として用いるに何等の問題もない。【００６８】
本発明において、セルギャップの局所的な変化は、以下に述べる負荷・除荷試験により評価することができる。
負荷・除荷試験は、先端面を平面状に形成された圧子を用いて、その圧子の先端面を柱状構造体の上底面に当接させるとともに、柱状構造体の上底面から下底面に向かう方向へ位相差制御用光学部材に対して３×１０４ｋｇｆ／ｍ２の負荷をかける負荷過程と、上記負荷を取り除く除荷過程とを備える。そして位相差制御用光学部材の厚みについて負荷過程前と除荷過程後の両者を特定する試験を負荷・除荷試験とする。【００６９】
負荷・除荷重試験を行うにあたり、まず、位相差制御用光学部材の試験片（例えば、寸法；縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ、基板の厚み７００μｍ、位相差層の厚み１．５μｍ、柱状構造体の設置数Ｎ個（Ｎは試験片に応じて適宜定まる正の有理数））を用いて、位相差制御用光学部材の全厚み（以下、単に「Ｄ１」ともいう。）を測定する（図１においてＤ１を示す）。このとき、位相差制御用光学部材の全厚みは、位相差制御用光学部材において基板に積層される層構造全体について積層方向の厚みであって柱状構造体の高さ（長さ）も含めた厚みを示す。その一方で、その試験片に形成された柱状構造体（Ｎ個）のなかから任意の柱状構造体（ｎ個）を選択する。そして、選択された柱状構造体により位相差制御用光学部材表面に形成された凹凸について、負荷過程を実施される前の位相差制御用光学部材の凹凸差の値（以下、単に「Ｈ」ともいう。）を測定する（図１においてＨを示す。）。この凹凸差の値は触針式膜厚計、光干渉膜厚計などを用いることで具体的に測定することができる。なお、位相差制御用光学部材の凹凸差の値（Ｈ）については、位相差制御用光学部材の全厚み（Ｄ１）より、柱状構造体以外の各層（位相差層など）の厚みを減じることによっても特定することが可能である。【００７０】
次に、微少硬度試験装置（例えば、H.FISCHER社製、フィッシャースコープ  H-100）を用い、その試験片に形成された柱状構造体（Ｎ個）の中から任意に選択された柱状構造体（ｎ個）の上底の先方に、材質がダイヤモンドであり先端面が平面状で一辺１００μmの正方形の形状をなしている圧子の先端面を当接させる。そして以下のとおり、圧子から試験片に対して柱状構造体の上底面から下底面に向かう方向に負荷をかける（負荷過程）。なお、上記圧子としては、ヴィッカース圧子を上記形状に加工されたものが採用される。【００７１】
負荷過程では、試験片にかけられる負荷は、２ｍＮ／秒で最大負荷（Ｑ（ｍＪ））に達するまで増加される。この最大負荷Ｑは、試験片の面積１００ｃｍ２あたりに設けられた柱状構造体（Ｎ（個））に３×１０４ｋｇｆ／ｍ２の負荷が均一にかけられたことを想定した場合に、圧子より負荷をかけられる柱状構造体の個数（ｎ個）あたりにかけられる負荷の値（３００×９．８／（Ｎ／ｎ）×１０００（ｍＮ））として試験片に応じて定められる。さらに、試験片に対してかけられる負荷が最大負荷に達すると、その状態が５秒間保持される。【００７２】
その後、試験片にかけられる負荷を２ｍＮ／秒で逆に減少させていき、試験片にかかる負荷が取り除かれて（除荷されて）０ｍＮとなるまで負荷の減少が行われる（除荷過程）。そして試験片にかかる負荷が０ｍＮとなったところで、再び５秒間その状態を保持する。その後、試験片である位相差制御用光学部材の全厚み、即ち基板底面から柱状構造体上底面までの厚み（以下、単に「Ｄ２」ともいう。）を測定する。負荷・除荷試験により、柱状構造体自体が塑性変形する場合や柱状構造体の一部が位相差層内側に沈み込み位相差層が塑性変形する場合など、位相差制御用光学部材が塑性変形する場合には、位相差制御用光学部材の塑性変形が大きくなるほどＤ２は小さくなり、Ｄ１とＤ２との差値は大きくなる。【００７３】
こうして、負荷・除荷試験が実施されることで、負荷過程を実施する前の位相差制御用光学部材の全厚み（Ｄ１）と、除荷過程を実施した後の位相差制御用光学部材の全厚み（Ｄ２）とが定められる。そしてこれらの値の差値として、位相差制御用光学部材の全厚みの変化量（ΔＨ）が以下に示す式により算出される。【００７４】
即ち、本発明でいう塑性変形率（Ｗ（％））は、負荷・除荷試験にて得られるＨ、ΔＨを用いて下記式（２）にて定められる。
（数２）  Ｗ＝ΔＨ／Ｈ×１００  ・・・（２）【００７５】
上記塑性変形率（Ｗ）は、位相差制御用光学部材を液晶ディスプレイに組み込んだ場合に液晶表示画面の輝度ムラを観察者に認識させない程度にとどめる範囲の値であることが望ましく、具体的には１５％以下であることが理想的である。すなわち上述するとおり、液晶ディスプレイにおいて、表示領域の一部分において局所的ではあるが１５％を超えて変化（低下）すると、その部分における光の透過率が約４％を超えて変化（低下）する結果となる。そしてこれが輝度ムラとして観察者が認識できる程度の光の透過率の変化に達してしまうのである。すると、所望の厚みに設計されたセルギャップの値に対して、該セルギャップの塑性変化の大きさが１５％を超える場合には、表示画像に生じた輝度ムラが観察者に一見して認識されてしまう状態が、一時的でなく継続的に生じる状態となってしまうのである。【００７６】
尚、位相差制御用光学部材においては、位相差層と柱状構造体との硬さを比較すると、位相差層のほうが柱状構造体よりも圧倒的に軟質であるのが通常である。それゆえ、上記塑性変化量は主として柱状構造体が位相差層方向へ沈み込む量がその殆どを占めていると考えられ、柱状構造体自体の長さの変化量は殆どないものと思われる。【００７７】
次に、本発明の位相差制御用光学部材をＩＰＳ方式の液晶ディスプレイの表示側基板として用いた液晶表示装置１７について、図２を用いて説明する。
図２に示す本発明の位相差制御用光学部材は、基板２上に遮光領域５が所望のパターンで形成されており、遮光領域５間に、赤の透明着色領域６（Ｒ）、緑の透明着色領域６（Ｇ）、青の透明着色領域６（Ｂ）を形成することにより着色層６が形成されている。そして着色層６を基材としてこの上に位相差層３が形成され、次いで位相差層３上であって、各遮光領域５の上方にテーパー形状の柱状構造体４ｂが形成されてなる。尚、駆動用液晶材料に所望の配向性を付与するために、位相差制御用光学部材の上面には、配向膜１４が設けられている。【００７８】
一方、液晶駆動側基板１６は、ガラス基板１２の上底面にインシジウムとスズとからなる透明電極材料をスパッタ法などにより塗膜してＩＴＯ１３が形成されてなる。液晶駆動側基板１６のＩＴＯ１３上面にも駆動用液晶材料に所望の配向性を付与するための配向膜１４が形成されている。【００７９】
次いで、位相差制御用光学部材である表示側基板と液晶駆動側基板１６とが、それぞれ位相差層３とＩＴＯ１３とを内側にして対向した状態で組み合わされ一定の圧力により貼り合わされる。柱状構造体４ｂの上底面が液晶駆動側基板１６に当接することにより、駆動用液晶材料が注入されるスペースが確保される。上記貼り合わせ工程の際には、上述したように、柱状構造体４ｂの上底面付近は、液晶駆動側基板１６と接触して若干潰れ、これにより液晶セル１７の組み合わせにおける良好なマージンが確保される。そして、両基板間に確保されたスペースに駆動用液晶材料が封入されて、駆動液晶層３１が形成され、液晶表示装置１７が完成する。【００８０】
図２では、基板２上に、遮光領域５及び透明着色領域６（Ｒ）、６（Ｇ）、Ｂ（Ｂ）からなる着色層６が形成され、次いで位相差層３が形成される態様について説明した。このように、本発明の位相差制御用光学部材における位相差層は、基板上に直接形成してもよいし、あるいは基板に予め透明着色領域などを形成し、これを基材面として、さらに位相差層を形成することもできる。以下に、遮光領域５及び透明着色領域６（Ｒ）、６（Ｇ）、Ｂ（Ｂ）についてさらに詳しく説明する。
尚、図２では、遮光領域５及び透明着色領域６（Ｒ）、６（Ｇ）、Ｂ（Ｂ）からなる着色層６を用いて説明したが、本発明において着色層を形成する場合には、少なくとも２種以上の透明着色領域のみからなる着色層を構成してもよく、遮光領域は適宜省略可能である。【００８１】
遮光領域５は、基板２などの適当な基材上面において、該遮光領域５に次いでさらに設けられる各透明着色層領域６（Ｒ）、６（Ｇ）、６（Ｂ）であるサブ画素の配置に対応しこれらを区分けするよう、予め定められた位置やパターンで設けることができる。また、基板上において光学部材の有効表示領域とその外側を区分けするために、額縁状の遮光領域をさらに該有効表示領域の周縁に設けることもできる（図示せず）。【００８２】
遮光領域５は、例えば、金属クロム薄膜やタングステン薄膜等、遮光性又は光吸収性を有する金属薄膜を所定形状に透明の基板２上に、矩形格子状、ストライプ上、または三角格子状などの所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。また、転写方式等により、黒色樹脂等の有機材料を所定形状に印刷することによりを形成することも可能である。
ただし本発明の位相差制御用光学部材の用途や光学的な仕様によっては遮光領域５を不要とする場合もあり、また用いる場合も矩形格子状のほか、ストライプ状や三角格子状などに形成する場合もある。【００８３】
位相差制御用光学部材における柱状構造体を、高さ方向の断面積が略均一な円柱状などの形状に形成した場合に、該光学部材を用いて液晶パネルを構成すると、該液晶パネル内に注入された駆動用液晶材料は、本発明における柱状構造体の側面近傍において若干の配向不良を示すおそれがある。その結果、黒表示時において柱状構造体の側面近傍に光漏れが発生する可能性があることは上述のとおりである。これに対し、図２に示すとおり、着色層６の設けられた本発明の位相差制御用光学部材おいて、柱状構造体４ｂを遮光領域５上方に形成することにより、上記光漏れの原因となる駆動用の液晶材料の配向の乱れが生じた場合であっても、遮光領域５により光漏れが遮光されるため好ましい。【００８４】
ただし、上記記載は、遮光領域を備える本発明において、柱状構造体の形成を常に遮光領域上方とすることに限定する趣旨ではない。本発明における柱状構造体は、少なくとも位相差層上に形成され、対向する基板と組み合わせたときに、基板間に所定の距離を確保し、且つ、両基板間の厚み方向において外部から圧力がかかった際にも、上記距離を略維持することが可能であることが重要である。【００８５】
上記遮光領域５に次いで形成される透明着色領域６（Ｒ）、６（Ｇ）、Ｂ（Ｂ）は、赤色、緑色、青色各々について各色の波長帯の光を透過させる着色画素を所定のパターンに配置して形成される。着色画素を構成する赤（Ｒ）のサブ画素、緑（Ｇ）のサブ画素、青（Ｂ）のサブ画素の配置形態としては、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型等種々な配置パターンを選択することができる。より具体的には、各色の着色画素毎に、着色材料を溶媒に分散させた着色材料分散液の塗膜を、例えばフォトリソグラフィ法で、所定形状にパターニングすることで形成することができる。また別の方法としては、各色の着色画素毎に、インクジェット方式等により、着色材料分散液を所定形状に塗布することによっても形成することができる。加えて、これら赤（Ｒ）のサブ画素、緑（Ｇ）のサブ画素、青（Ｂ）のサブ画素に代えて、各色の補色の波長帯の光を透過させる着色画素を用いて透明着色領域を形成してもよく、用いられる色数も、単色、２色あるいは、４色以上であってよい。【００８６】
本発明の位相差制御用光学部材において、少なくとも２色以上の異なる透明着色領域が基板上に設けられることによって、本発明の光学部材を各種ディスプレイのカラーフィルタとして好適に使用することが可能である。
【実施例】
【００８７】
実施例１
（着色層の形成）
基板として無アルカリガラス(ＮＡ３５：ＮＨテクノグラス社製)を用い、一般的なフォトリソグラフィの手法により、下記に示す着色レジストを用いて、まず、遮光領域を形成し、次いで遮光領域間に、赤、青、緑色の透明着色領域を形成して、厚み約２．０μｍの着色層を構成した。【００８８】
（着色レジストの調整）
遮光領域及び赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）３色の透明着色領域を形成するために着色材料として下記に示す顔料分散型フォトレジストを用いた。顔料分散型フォトレジストは、着色材料として顔料を用い、分散液組成物（顔料、分散剤及び溶剤を含有する）にビーズを加え、分散機で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液とクリアレジスト組成物（ポリマー、モノマー、添加剤、開始剤及び溶剤を含有する）とを混合したものである。その組成を下記に示す。尚、分散機としては、ペイントシェーカーを用いた。【００８９】
（遮光領域形成用フォトレジスト）
・黒顔料・・・・・１４．０重量部
（大日精化工業（株）製ＴＭブラック♯９５５０）
・分散剤・・・・・１．２重量部
（ビックケミー（株）製Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ１１１）
・ポリマー・・・・・２．８重量部
（昭和高分子（株）製ＶＲ６０）
・モノマー・・・・・３．５重量部
（サートマー（株）製ＳＲ３９９）
・添加剤・・・・・０．７重量部
（綜研化学（株）製Ｌ−２０）
・開始剤・・・・・１．６重量部
（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）−ブタノン−１）
・開始剤・・・・・０．３重量部
（４，４´−ジエチルアミノベンゾフェノン）
・開始剤・・・・・０．１重量部
（２，４−ジエチルチオキサントン）
・溶剤・・・・・７５．８重量部
（エチレングリコールモノブチルエーテル）【００９０】
（赤色（Ｒ）透明着色領域用フォトレジスト）
・赤顔料・・・・・３．５重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＲ２５４（チバスペシャリティケミカルズ社製クロモフタールＤＰＰ  Ｒｅｄ  ＢＰ））
・黄顔料・・・・・０．６重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９（ＢＡＳＦ社製パリオトールイエローＤ１８１９））
・分散剤・・・・・３．０重量部
（ゼネカ（株）製ソルスパース２４０００）
・モノマー・・・・・４．０重量部
（サートマー（株）製ＳＲ３９９）
・ポリマー１・・・・・５．０重量部
・開始剤・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製イルガキュア９０７）
・開始剤・・・・・０．６重量部
（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール）
・溶剤・・・・・８１．９重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）【００９１】
（緑色（Ｇ）透明着色領域用フォトレジスト）
・緑顔料・・・・・３．７重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＧ７（大日精化製セイカファストグリーン５３１６Ｐ））
・黄顔料・・・・・２．３重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９（ＢＡＳＦ社製パリオトールイエローＤ１８１９））
・分散剤・・・・・３．０重量部
（ゼネカ（株）製ソルスパース２４０００）
・モノマー・・・・・４．０重量部
（サートマー（株）製ＳＲ３９９）
・ポリマー１・・・・・５．０重量部
・開始剤・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製イルガキュア９０７）
・開始剤・・・・・０．６重量部
（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール）
・溶剤・・・・・８０．０重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）【００９２】
（青色（Ｂ）透明着色領域用フォトレジスト）
・青顔料・・・・・４．６重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＢ１５：６（ＢＡＳＦ社製ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ））
・紫顔料・・・・・１．４重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＶ２３（クラリアント社製フォスタパームＲＬ−ＮＦ））
・顔料誘導体・・・・・０．６重量部
（ゼネカ（株）製ソルスパース１２０００）
・分散剤・・・・・２．４重量部
（ゼネカ（株）製ソルスパース２４０００）
・モノマー・・・・・４．０重量部
（サートマー（株）製ＳＲ３９９）
・ポリマー１・・・・・５．０重量部
・開始剤・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製イルガキュア９０７）
・開始剤・・・・・０．６重量部
（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール）
・溶剤・・・・・８０．０重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）【００９３】
尚、本明細書において記載のポリマー１は、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。【００９４】
（垂直配向膜の形成）
続いて、上記着色層上に位相差層として所謂正のＣプレートを形成するために、まず垂直配向膜を形成した。
具体的には、配向膜材料としてＪＡＬＳ２０２１（ＪＳＲ社製）を用い、上記の着色層上にフレキソ印刷によりパターニングし、引き続き２００℃で一時間焼成することにより厚さが７００Åの垂直配向膜を設けて下地基板を得た。この場合、着色層と配向膜との間に、透明樹脂から成る保護層を設けても良い。カラーフィルタの段差を緩和し、より確実な液晶配向が可能なためである。【００９５】
（液晶組成物の調製）
位相差制御機能層を構成する液晶性高分子含有の樹脂組成物を以下のとおり調製した。
Ｃプレート形成用感光性樹脂組成物
・架橋性液晶分子
「化４」で示す（ａ）〜（ｄ）のネマチック液晶相を示す架橋性液晶分子４種を以下の組成比率で使用した。
化４（ａ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８．３重量部
化４（ｂ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．７重量部
化４（ｃ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５．４重量部
化４（ｄ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５．４重量部
・光重合開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．３重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製、イルガキュア９０７）
・溶剤（クロロベンゼン）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・７４．９重量部【００９６】
（位相差層の製膜）
上記調整した液晶組成物を、配向膜を形成した下地基板上にスピンコーティング法を用いて塗布して液晶塗布膜を製膜した。なお本実施例ではスピンコーティング法を適用したが、基材上に均一に液晶組成物を塗布することが可能であればこれに限られるものではなく、ダイコーティング、スリットコーティング、およびこれらを組み合わせた手法であってもよく、特に限定されない。
続いて当該基板をホットプレート上に設置し、１００℃、５分間加熱し、残存溶剤を除去し液晶構造を発現させた。続いて上記液晶塗布膜全面に対し超高圧水銀灯を有する紫外線照射装置（ハリソン東芝ライティング社製、「ＴＯＳＣＵＲＥ  ７５１」）を用いて紫外線照射を、１０ｍＷ／ｃｍ２、３６５ｎｍ、６０秒間の条件下で行った。そして液晶塗布膜中に存在する液晶分子の架橋反応を誘起させて硬化させた。次いで、２００℃のホットプレート上で１５分間加熱、焼成して完全に硬化反応を終了させ、正のＣプレートの位相差層を１．２μｍ厚で得た。尚、上記液晶組成物の鉛筆硬度は、３Ｂであった。【００９７】
（柱状構造体の構成）
まず、柱状構造体を構成する柱状構造体形成用樹脂組成物として紫外線硬化型透明ネガ型レジスト（ＪＳＲ社製、ＮＮ７００）を用い、この柱状構造体形成用樹脂組成物を位相差層上にスピンコーティング法により塗布、乾燥し、塗布膜を形成した。【００９８】
次に、その塗布膜から離間距離１００μｍの位置にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより１８．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて、位相差層表面上の塗布膜に向けて、予め定めておいた柱状構造体形成予定位置をなす部分に、紫外線を１０秒間照射した。これにより、塗布膜は、その塗布膜のうち紫外線の照射された部分が硬化した状態となる。なお、柱状構造体形成予定位置は、塗布膜上の部分にあって、且つ、平面視上、上記遮光領域と重なり合う領域内に、予め選択されて定められた。また、柱状構造体形成予定位置として、ガラス基板の面積１００ｃｍ２あたりまず、８００００箇所が選択された。さらに、８００００箇所の各箇所について同様に、選択された箇所における中心部分を基準にして一方向に伸びるフォトレジストのパターンに対して水平な方向に５０μｍ離間して平面視上画素の領域に重ならない位置に、更に１箇所が追加選択されることで、計１６００００箇所が選択された。【００９９】
その後、塗布膜を０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、塗布膜の未硬化部分を除去した。さらに、未硬化部分の除去された塗布膜を形成した基材を２００℃の雰囲気中に３０分間放置することにより加熱処理を施し、塗布膜においてアルカリ現像で除去されずに残った部分を柱状構造体となした。このようにして位相差層と接触している端部にあたる柱状構造体の下底面が１０μφで、高さが３．５μｍの寸法の円柱形状の柱を得た。
以上より、位相差層上に１００ｃｍ２あたり１６００００個が配設され、位相差層表面面積に対する該柱状構造体の下底面積の占有面積率が０．５０％となるよう位相差制御用光学部材を形成し、これを実施施例１とした。尚、上記柱状構造体を構成する柱状構造体形成用樹脂組成物の鉛筆硬度は４Ｈであった。【０１００】
実施例２
また柱状構造体の形状を下底面が１２μφの円柱型とし、柱状構造体形成予定位置として位相差層上に１００ｃｍ２あたり８００００箇所が選択されるに留めて、８００００箇所の各箇所について１箇所の追加選択を行わずに、柱状構造体の配設数を８００００個とし、位相差層の表面面積に対する該柱状構造体の下底面積の占有面積率０．３６％としたほかは、実施例１と同様にして位相差制御用光学部材を形成し実施例２とした。【０１０１】
比較例１
一方、柱状構造体の径所を下底面が１０μφの円柱型とし、位相差層表面１００平方センチメートルあたりに８００００個の柱状構造体を形成し、該柱状構造体の下底面積の占有面積率０．２５％とした以外は、実施例１と同様に位相差制御用光学部材を形成し比較例１とした。【０１０２】
（評価１）  
負荷・除荷試験１
位相差制御用光学部材の塑性変形率（Ｗ％）は、以下のとおり算出される。まず、位相差制御用光学部材を硬度計測器に設置し、ダイヤモンドからなり先端面を一辺１００（μm）の正方形の平面形状に形成された圧子を用いた負荷・除荷試験１後の位相差制御用光学部材の厚みを、全厚み（Ｄ２）とする。また負荷・除荷試験１前の位相差制御用光学部材の全厚み（Ｄ１）および凹凸差（Ｈ）を測定しておく。そしてΔＨ＝（Ｄ１−Ｄ２）に基づき、（ΔＨ／Ｈ）×１００にて示される数式にて算出される。尚、評価１の結果として以下に示される値は、上記試験を異なる１０箇所で実施し、それらの結果から算出された平均値である。以下、評価２〜４についても同様である。【０１０３】
そこで、まず負荷・除荷試験１前の位相差制御用光学部材の全厚み（Ｄ１）を測定した。また、位相差制御用光学部材表面に形成された凹凸差の大きさ（Ｈ）を測定した。【０１０４】
次に、位相差制御用光学部材に設けられた柱状構造体の中から、上記圧子にて負荷をかける柱状構造体として隣設する柱状構造体２個を選んだ。次いで、その選択された２個の柱状構造体に対して柱状構造体の上底上方より圧子の先端面を当接させ、以下に述べるように位相差制御用光学部材に負荷を与えた（負荷過程）。かかる負荷過程では、圧子による位相差制御用光学部材の柱状構造体への負荷を２ｍＮ／秒で最大負荷になるまで増加させた。ここで最大負荷は、位相差制御用光学部材１００ｃｍ２あたり設けられた柱状構造体に対して３×１０４ｋｇｆ／ｍ２（３６．８ｍＮ）負荷が均一にかけられた場合を想定して、圧子により負荷を受ける柱状構造体の個数あたりの負荷として定められる。本実施例１では、位相差制御用光学部材１００ｃｍ２あたり柱状構造体は１６００００個であることから、圧子によって負荷を受ける柱状構造体２個に対する最大負荷は３６．８ｍＮ（柱状構造体１個では、１８．４ｍＮ）となる。柱状構造体に対する負荷が最大負荷に達した時点から、最大負荷を柱状構造体にかけた状態を５秒間保持した。その後、柱状構造体に対する負荷を２ｍＮ／秒で０ｍＮとなるまで逆に減少させた（除荷過程）。除荷過程の後、柱状構造体にかかる負荷が０ｍＮの状態を再び５秒間保持した。【０１０５】
上記負荷・除荷試験１の後、位相差制御用光学部材の全厚み（Ｄ２）を測定した。このようにして得られた、Ｈ、ΔＨ（ΔＨ＝Ｄ１−Ｄ２）、に基づき、塑性変形率（Ｗ＝（ΔＨ／Ｈ）×１００）（％）を算出した。なお、位相差制御用光学部材に対する負荷の増加、保持、減少といった制御は、硬度計測機（Ｈ．ＦＩＳＣＨＥＲ社製、フィッシャースコープ  Ｈ−１００）を用いて実施した。また、位相差制御用光学部材の全厚み（Ｄ１、Ｄ２）と、凹凸差の大きさ（Ｈ）は、電子顕微鏡（ＪＣＭ−５７００、ＪＥＯＬ社製）、および触針式膜厚計アルファステップ（テンコール社製）を用いて測定した。【０１０６】
以上、実施例１の位相差制御用光学部材について、Ｈ、ΔＨは、それぞれ３．５μｍ、０．２５μｍであり、塑性変形率Ｗは、７．１％であった。【０１０７】
同様に、実施例２及び比較例１の位相差制御用光学部材の塑性変形率についても評価した。具体的には、圧子にて負荷をかける柱状構造体として柱状構造体を１個選択し、その１個の柱状構造体に対して柱状構造体の上底上方より圧子の先端面を当接させて最大荷重３６．８ｍＮまで負荷をかける以外は実施例１と同様に負荷・除荷試験を行った。そして位相差制御用光学部材の全厚み（Ｄ１、Ｄ２）を測定し、また、実施例１と同様にして位相差制御用光学部材の凹凸差（Ｈ）を測定するとともに、それらの値に基づき塑性変形率（Ｗ）を算出した。なお、塑性変形率（Ｗ）を得る際に用いる圧子には実施例１と同様のものを用いた。
その結果、実施例２の位相差制御用光学部材は、Ｈが３．５μｍ、ΔＨが０．３８μｍであり、塑性変形率Ｗは、１０．９％であった。一方、比較例１の位相差制御用光学部材は、Ｈが、３．５μｍ、ΔＨが０．７３μｍであり、塑性変形率Ｗは、２０．９％であった。尚、実施例１、実施例２、及び比較例１の評価１における結果を表１に示した。【０１０８】
上記試験前後の柱状構造体の塑性変形率Ｗは、実施例１、実施例２、及び比較例１を備える液晶ディスプレイにおいて外部から圧力がかかった際のセルギャップの変化率と同等に理解することができる。上述のとおり液晶ディスプレイの表示エリアの一部分においてセルギャップが１５%程度変化（低下）すると、透過率は４%程度低下し、輝度ムラとして観察者が視認できるレベルとなる。したがって、上記評価１の結果は、実施例１及び実施例２の柱状構造体の塑性変形率では、上記輝度ムラが視認されない程度のセルギャップの変化率である。一方、比較例１では、視認可能な輝度ムラが発生するレベルでセルギャップが変化することが示された。【０１０９】
次に、位相差制御用光学部材を組み込んだ液晶ディスプレイを作製し、この液晶ディスプレイに押圧力を加えた際の液晶表示画面の表示状態を観察することで、輝度ムラを生じるか否かについての評価を行った。【０１１０】
（液晶ディスプレイの作成）
まず、液晶ディスプレイに封入される駆動液晶の分子を水平に配向させる水平配向膜を構成する配向膜組成物としてＡＬ１２５４（ＪＳＲ社製）を準備した。この配向膜組成物を、フレキソ印刷法を用いて実施例１の位相差制御用光学部材における位相差層と柱状構造体とを被覆するように塗布して塗布膜を得て、この塗布膜を焼成し、さらにその塗布膜の表面にレーヨン製ラビング布を用いてラビング処理を施して、その塗布膜を水平配向膜となした。【０１１１】
つぎに、表面上に画素電極（ＴＦＴ）を形成されたガラス基板を用意し、さらにガラス基板のＴＦＴの形成面上に水平配向膜を、位相差制御用光学部材に設けた場合と同様にして形成した。【０１１２】
水平配向膜を形成した位相差制御用光学部材と、水平配向膜やＴＦＴを形成したガラス基板とを柱状構造体を介して対面させた。そしてエポキシ樹脂をシール材とし、そのシール材を用いて位相差制御用光学部材とこれに対向するガラス基板との隙間を、該位相差制御用光学部材とこれに対向する該ガラス基板の周囲位置にてシールした。続いて１５０℃で０．３ｋｇ／ｍ２の圧力をかけることで位相差制御用光学部材とこれに対向するガラス基板とを接合した。さらに、対面する位相差制御用光学部材とガラス基板との間に形成された空間部に、電場の変化に応じて配向を変化させる駆動用の液晶（ＺＬＩ４７９２，メルク社製）を封入して駆動液晶層を形成し、一体の構造体（液晶セル）を得た。そして、この液晶セルの厚さ方向外側位置に、２枚の偏光板を、液晶セルを挟みこむとともに透過軸を直交させる向きに配置して貼り付け、液晶ディスプレイを作製した。この液晶ディスプレイは、位相差制御用光学部材を組み込んだ基板と、ＴＦＴを配置した基板との間に駆動液晶層が形成された構造を備えており、位相差制御用光学部材を組み込んだ基板が表示側基板をなし、ＴＦＴを配置した基板が駆動液晶側基板をなしている。【０１１３】
また、実施例２及び比較例１の位相差制御用光学部材を用いた以外は実施例１と同様に、液晶ディスプレイを作成した。【０１１４】
（評価２）
輝度ムラ評価
まず、得られた液晶ディスプレイの駆動液晶層基板側の外側位置から光を照射するとともに、液晶表示画面を白表示させて液晶表示画面の状態を目視にて確認した。【０１１５】
つぎに、上記液晶ディスプレイを用い、口径２ｃｍの円柱型で先端面が平面である圧子を利用して、その圧子の先端面を表示側基板表面に押し付け、表示側基板表面に負荷をかけた。表示側基板表面に対する負荷は、最大で３×１０４ｋｇｆ／ｍ２（３６．８ｍＮ）応力となるまで徐々に増やし、負荷が最大となるまで増加した。その後、圧子による表示側基板表面に対する負荷を取り除いた（除荷）。そして除荷の後更に５秒間室温で放置した。その後、液晶ディスプレイの駆動液晶層基板側の外側位置から光を照射するとともに、液晶表示画面を白表示させて液晶表示画面の状態を目視にて確認した。【０１１６】
表示側基板表面に圧子を押し付ける前後での液晶表示画面の状態を比較し、表示側基板表面に圧子を押し付ける前後で、液晶表示画面の圧子を押し付けた部分における輝度の変化が認識されるか否かを判定した。そして、観察者が輝度の変化を認識できないと判定した場合には、液晶ディスプレイは輝度ムラの継続的な発生が抑制され、良好なものであると評価した。一方、観察者が輝度の変化を認識できたと判定した場合には、輝度ムラの継続的な発生が十分に抑制されておらず、液晶ディスプレイは不良であると評価した。【０１１７】
実施例１及び実施例２の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイでは、白表示時において、圧子との接触した部分に輝度の変化が認識されず、その液晶ディスプレイは良好なものであると評価された。一方、比較例１の位相差制御用光学部材を用いた液晶ディスプレイは、圧力をかけた部分の透過率が低下し、当該部分の表示が暗くなり表示ムラが視認され、該液晶ディスプレイは不良であると評価された。尚、実施例１、実施例２、及び比較例１を用いた液晶ディスプレイの評価２における結果を表１に示した。【０１１８】
参考例１〜３
柱状構造体の下底面積に対する、該柱状構造体の下底面から９０％の高さで切断した上記柱状構造体の断面積の比率（以下、単位「９０％高さ断面積比」ともいう）が、２０％であるテーパー形状に形成したこと以外は、実施例１と同様に位相差制御用光学部材を形成し、これを参考例１とした。
参考例１と同様に、９０％高さ断面積比を３％にしたこと以外は、実施例１と同様に形成した位相差制御用光学部材を参考例２、また９０％高さ断面積比を７０％にしたこと以外は、実施例１と同様に形成した位相差制御用光学部材を参考例３とした。【０１１９】
（評価３）
負荷・除荷試験２
位相差制御用光学部材と対向する基板とを貼り合わせてセル組みする際の、マージンの確保について模擬的に評価するために、実施例１及び参考例１〜３を用いて以下に説明する負荷・除荷試験２を行った。【０１２０】
評価３における負荷・除荷試験２の方法は、負荷荷重を３．６８ｍＮにしたこと以外は評価１における負荷・除荷試験１と同様の方法に行った。ただし、評価３では、負荷・除荷試験２全工程中、まず負荷試験として、圧子荷重が３．６８ｍＮ時における変形量ΔＨ ’（負荷試験前の位相差制御用光学部材の全厚み（Ｄ１）−３．６８ｍＮ負荷時における位相差制御用光学部材の全厚み（Ｄ３））を求めた。そして、負荷試験後の変形率Ｗ’を以下の計算式（３）より求めた。
（数３）Ｗ’＝ΔＨ’／Ｈ×１００  （３）
上記負荷試験は、一般的に位相差制御用光学部材と対向基板とを組み合わせる際に両基板にかけられる圧力に相当する値として３．６８ｍＮを採用し、セル組みした際における位相差制御用光学部材がどの程度圧縮されるかを評価する意図で行った。【０１２１】
次いで、その状態で５秒間維持し、その後、負荷が０ｍＮになるまで一定速度で負荷を除荷した。そして除荷後に負荷・除荷試験２前の柱状構造体の９０％高さ断面積に対する負荷・除荷試験２後の９０％高さ断面比率を求めた。実施例１及び参考例１〜３に関する３．６８ｍＮ時における変形率Ｗ’及び負荷・除荷試験２後の９０％高さ断面比率を表２に示す。【０１２２】
（評価４）
負荷・除荷試験３
負荷・除荷試験２に供した実施例１及び参考例１〜３を用い、続いて負荷・除荷試験３を行った。負荷・除荷試験３は、負荷・除荷試験１の方法と同様に行った。そして、負荷・除荷試験３後の各サンプルについて、負荷・除荷試験２前の位相差制御用光学部材の全厚みをＤ１とし、負荷・除荷試験３後の位相差制御用光学部材の全厚みをＤ２とした。そしてこれらの値の差値として、位相差制御用光学部材の全厚みの変化量ΔＨを算出し、上記式（２）に当てはめて、負荷・除荷試験３における塑性変形率Ｗを求めた。求めた塑性変形率Ｗを表２に示す。【０１２３】
評価３における３．６８ｍＮ負荷時における変形率（Ｗ’％）をみてみると、４つのサンプルはいずれもある程度の変形率を示した。該変形率は、位相差制御用光学部材と対向する基板とをセル組みする際に確保されるマージンと同等に理解されるところ、特に望ましいマージン（変形率）を示したのは参考例１及び参考例２であった。
尚、３．６８ｍＮを最大負荷圧とする負荷・除荷試験２終了後の各サンプルにおける柱の９０％高さ断面積比は、いずれも小さい値であった。即ち、先端が細状に作成されたテーパー状の柱状構造体を備える参考例１及び参考例２であっても、負荷・除荷試験２の前後においてそれほど９０％高さ断面積が変化しないことが確認された。【０１２４】
また、負荷・除荷試験３の実施後に評価した評価４における塑性変形率（Ｗ％）は、いずれのサンプルも１５％以下であった。即ち、これらの位相差制御用光学部材を用いて作成された液晶ディスプレイにおいて、観察者に輝度ムラを継続的に認識させないことが確認された。上記負荷・除荷試験２における負荷試験において、良好な変形率を示した参考例１及び２は、その後に行われた負荷・除荷試験３においては、輝度ムラが問題となるほどの塑性変形率を示さなかった。かかる結果から、柱状構造体の上部が細状に作成されたテーパー状の柱状構造体は、２つの基板の貼り合わせ工程においては良好にマージンを確保する程度に該細状の部分を中心に潰れが生じることが確認された。そしてかかる潰れにより細状部分が押し固められた後（即ち液晶セルとして組まれた後）に、該液晶セルの厚み方向にかかる外圧に対しては、柱状構造体よりも著しく柔らかい位相差層との相対的な関係により、上部が細状に作成されたテーパー状の柱状構造体であっても、輝度ムラが問題となるほどには潰れないことが示唆された。【０１２５】
【表１】
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【０１２６】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の位相差制御用光学部材の一実施態様を説明するための概略断面図である。
【図２】本発明の位相差制御用光学部材を用いた液晶表示装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１  位相差制御用光学部材
２  基板
３  位相差層
４、４ｂ  柱状構造体
５  遮光領域
６  着色層
６（Ｒ）、６（Ｇ）、６（Ｂ）    透明着色領域
１２  ガラス基板
１３  ＩＴＯ
１４  配向膜
１６  液晶駆動側基板
１７  液晶表示装置
３１  駆動液晶層
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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