(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の基板と、
少なくとも前記対向する一対の基板の一方に形成され、相互にランダムに配向した複数の微細領域で構成され、面内でほぼ均一な屈折率を有し、厚さ方向の屈折率が面内方向の屈折率より小さい負の光学異方性を有する視角補償膜と、
前記一対の基板の対向面側に形成された電極パターンと、
前記対向する一対の基板間に挟持された垂直配向液晶層とを含む液晶セル
を有し、
前記視角補償膜が高分子液晶、もしくは液晶性モノマー重合体からなり、
前記微細領域内で前記モノマーの長軸方向が相互に揃っている垂直配向型の液晶表示素子。
【請求項２】
さらに、
前記視角補償膜と、前記視角補償膜が形成された基板との間に、未配向処理の配向膜を有する請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記配向膜が水平配向用の配向膜である請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項４】
さらに、前記液晶セルの前面と背面に配置され、偏光軸がクロスニコルの一対の偏光板を有する請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記視角補償膜が前記対向する一対の基板の内側表面に形成された請求項１〜４のいずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項６】
ａ）一対の基板を準備する工程と、
ｂ）前記一対の基板の少なくとも一方に、高分子液晶もしくは液晶性モノマー重合体を溶液の状態で塗布し、その後膜硬化することにより相互にランダムに配向した複数の微細領域で構成され、該微細領域内で前記モノマーの長軸方向が相互に揃っている視角補償膜を形成する工程と、
ｃ）前記一対の基板の対向面となる側に電極パターン形成する工程と、
ｄ）少なくとも一方に前記視角補償膜を含んだ前記一対の基板を間隙を持って貼りあわせ、該間隙に誘電率異方性が負の液晶を注入して液晶セルを形成する工程と
を有する垂直配向型の液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
前記工程ｂ）が、
ｂ−１）前記視角補償膜を形成する基板において、前記視角補償膜を形成する前に配向膜材料を塗布焼成して配向膜を形成する工程と、
ｂ−２）前記配向膜の表面に前記視角補償膜を形成する工程と
を含む請求項６記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】
前記配向膜が水平配向用の配向膜である請求項７記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記工程ｄ）のあとに、
ｅ）前記液晶セルの前面および背面に、偏光軸がクロスニコルの一対の偏光板を配置する工程を有する請求項６〜８のいずれか１項記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記視角補償膜を前記対向する一対の基板の内側表面に形成する請求項６〜９のいずれか１項記載の液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視角補償膜を有する液晶表示素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直配向型液晶表示素子の視角特性を改善するために、基板法線方向にあり負の１軸光学異方性を持つ光学フィルム、いわゆるＣプレートを用いる方法が知られている。特開昭６２−２１０４２３号公報では、Ｃプレートを用いた液晶表示素子が開示されている。
【０００３】
一方、視角特性改善の方法として、光軸が面内にあり、正の光学異方性を持つ光学フィルム、いわゆるＡプレートを用いる方法が知られている。
【０００４】
特開２００３−２７９９５６号公報では、液晶セル内にＡプレートを形成した液晶表示素子が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２１０４２３号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
視角補償膜を用いたさらなる液晶表示素子が求められている。本発明の目的は、視角補償膜を有する新たな液晶表示素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、対向する一対の基板と、少なくとも前記対向する一対の基板の一方に形成され、相互にランダムに配向した複数の微細領域で構成され、面内でほぼ均一な屈折率を有し、厚さ方向の屈折率が面内方向の屈折率より小さい負の光学異方性を有する視角補償膜と、前記一対の基板の対向面側に形成された電極パターンと、前記対向する一対の基板間に挟持された垂直配向液晶層とを含む液晶セルを有し、前記視角補償膜が高分子液晶、もしくは液晶性モノマー重合体からなり、前記微細領域内で前記モノマーの長軸方向が相互に揃っている垂直配向型の液晶表示素子が提供される。
【０００８】
本発明の他の観点によれば、ａ）一対の基板を準備する工程と、ｂ）前記一対の基板の少なくとも一方に、高分子液晶もしくは液晶性モノマー重合体を溶液の状態で塗布し、その後膜硬化することにより相互にランダムに配向した複数の微細領域で構成され、該微細領域内で前記モノマーの長軸方向が相互に揃っている視角補償膜を形成する工程と、ｃ）前記一対の基板の対向面となる側に電極パターン形成する工程と、ｄ）少なくとも一方に前記視角補償膜を含んだ前記一対の基板を間隙を持って貼りあわせ、該間隙に誘電率異方性が負の液晶を注入して液晶セルを形成する工程とを有する垂直配向型の液晶表示素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、視角補償膜を有する新たな液晶表示素子およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、実施例による液晶表示素子の概略断面図を示す。図中下を液晶表示素子の背面とすると、液晶表示素子は、背面から順に、下側（背面）偏光板８ａ、下側（背面）基板１ａ、配向膜２、視角補償膜３、下側（背面）透明電極４ａ、配向膜５ａ、液晶層７、配向膜５ｂ、シール材６（液晶層７の側壁としての役割も果たす）、上側（前面）透明電極４ｂ、上側（前面）基板１ｂ、上側（前面）偏光板８ｂで構成される。
【００１１】
以下、実施例による液晶表示素子の作成方法を説明する。
【００１２】
図２Ａ、図２Ｂは、下側基板に形成する配向膜２、視角補償膜３、電極パターン４ａの製造過程を示す概略断面図である。
【００１３】
図２Ａに示すように、まず、下側基板１ａを準備する。下側基板１ａの表面に、チッソ（株）製配向膜材ＰＩＡ−３０００を塗布焼成し、配向膜２を形成する。配向膜２は水平配向膜である。また、配向膜２に配向処理は施さない。
【００１４】
図２Ｂに示すように、配向膜２上に紫外線重合材料である液晶性モノマー重合体溶液をスピンコート法により塗布する。これはインクジェット法やスリットコーターで塗布しても良い。なお、液晶性モノマー重合体とは、重合反応前の溶液状態においてモノマー自体が液晶相を示し、モノマーの末端等に配置されている官能基が紫外線照射などで反応開始され、他のモノマーとの結合を起こし、全体としてポリマー化することを特徴とする。
【００１５】
実施例においてはこの液晶性モノマー重合体を膜状態として成形する。また、ここで液晶相と限定しているのは、モノマー自体が複屈折を持っていて、溶液状態ではモノマー長軸方向を揃えて配向させたものを配向状態を維持してポリマー化する必要があるからである。ここで用いる液晶性モノマー重合体溶液は例えばメルク社製の材料が使用できる。次に、液晶性モノマー重合体溶液を５５℃でプリベイク後、さらに紫外線を照射して架橋反応を起こさせ視角補償膜３を形成する。照射する紫外線量は例えば３６０ｎｍの波長で約２Ｊ／ｃｍ２である。
【００１６】
図３は、視角補償膜の一部を示した平面図である。図示の様に、視角補償膜３は、ラビング等の配向処理を施さないため、相互にランダムに配向した複数の微細領域（図中矢印は光軸である。領域Ａの微細領域の光軸と領域Ｂの微細領域の光軸とは互いにランダムに配向した関係である）で構成される。
【００１７】
視角補償膜３を有する基板を直交ニコルの偏光板間で回転させたところ、いずれの角度においても光漏れがなかったことから、視角補償膜３は、Ｃプレートと同様の光学的性質を持つと思われる。そのリタデーションは２６０ｎｍである。
【００１８】
図２Ｂに戻って説明する。次に、視角補償膜３の上に、インジウムスズオキサイド（ＩＴＯ）等の透明導電体をスパッタ法などで積層したのち、フォトパターニング法によりパターニングして所定の透明電極パターン４ａを形成する。なお、透明電極４ａの下地にアクリル系樹脂膜を平滑層として設けてもよい。
【００１９】
図４は、基板１ａ、配向膜２、視角補償膜３および電極パターン４ａの位置関係の他の例を示した概略断面図である。図において、基板の上方向に液晶層が存在する。図示の様に、視角補償膜を基板の下側（液晶セルの外側）に配置しても良い。
【００２０】
図１に戻って説明する。次に、透明電極４ａを覆うように、垂直配向膜５ａを形成する。
【００２１】
一方、上側基板１ｂを準備する。上側基板１ｂに、基板１ａと同様の方法で電極パターン４ｂを形成する。次に、電極パターン４ｂを覆うように、垂直配向膜５ｂを形成する。
【００２２】
各々の基板に形成された、液晶層に近い位置の配向膜５ａ、５ｂとして、例えば日産化学工業（株）製の垂直配向膜ＳＥ−１２１１を用いる。配向膜のラビング方向は互いにアンチパラレルになるようにラビングを施す。
【００２３】
こうして作成した上下基板の片側に、スペーサを混ぜたシール材７を塗布して基板同士を間隙を持って貼りあわせ、空セルを作成する。作成した空セルに真空注入法などで液晶を注入して液晶セルを作成する。液晶は例えばメルク（株）製の複屈折率が０．９で誘電率異方性が負の液晶を用いる。なお、液晶の注入は、基板を貼りあわせる前に滴下注入法などで行っても良い。実施例ではセル厚は４μｍとし、そのリタデーションは３６０ｎｍである。
【００２４】
作成した液晶セルの前面と背面に、偏光軸が互いにクロスニコルの一対の偏光板８ａ、８ｂを貼りあわせる。偏光板は、偏光子をＴＡＣ（トリアセテートセルロース）フィルムで挟んだ構造を有している。ＴＡＣフィルムはＣプレートと同様の光学特性を備え、そのリタデーションは各々約５０ｎｍの値を示す。こうして、液晶表示素子を完成する。
【００２５】
図５は、実施例における液晶表示素子を正面（基板法線方向）から見た場合における、液晶分子の傾きの面内方向、偏光板偏光軸方向ならびに視角補償膜３の光軸を示した平面図である。
【００２６】
図示のように、視角補償膜の光軸は基板法線方向である。偏光板の偏光軸は、配向処理により液晶分子が倒れる方向と略４５°の角度を取るように配置される。偏光板の偏光軸は上下逆でも良い。
【００２７】
図６Ａは、実施例による液晶表示素子の視角特性を等コントラスト比曲線で示した平面図である。視角とは液晶表示素子を基板法線方向に対しどれだけ傾いて見たかを表す角度である。図示の円座標は、中央を０度として中央から離れるにしたがって視角が大きくなり、円座標の左の目盛り（０−６０°）は半径方向の視角を表す。
【００２８】
等コントラスト比曲線は実線で示され、内側からコントラスト比（ＣＲ）８０、４０、１０、５、２、１である。
【００２９】
図６Ｂは、実施例の液晶表示素子から視角補償膜３および下地の配向膜２を除いた参考例による液晶表示素子の視角特性を等コントラスト比曲線で示した平面図である。
【００３０】
なお、コントラスト比は、表示パターンにおける明状態の透過率と暗状態の透過率との比から算出した。
【００３１】
図６Ａ、図６Ｂを比較する。図６Ｂに比べ、図６Ａのほうが、広い視角において高い等コントラスト比を有することが分かる。このことから、図６Ａで示した実施例の方が視角特性に優れていることが分かる。なお、この視角補償膜の機能は、２６０ｎｍのリタデーションを持つＣプレートと若干の透過率差はあるものの、視角特性はほぼ同様であった。
【００３２】
なお、視角補償膜のリタデーションは、材料的、膜厚的な制限により３００ｎｍ程度が限界であろう。また、視角補償膜は液晶セルの外側に設けてもよい。
【００３３】
実施例の液晶表示素子によれば、Ｃプレートと同様の光学的機能を持つ視角補償膜を設けることで、視角特性が向上する。
【００３４】
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、配向膜２は必須というわけではなく、状況に応じてなくとも良い。また、視角補償膜は前面基板に設けてもよいし、基板の両面や上下基板双方に設けても良い。
【００３５】
その他、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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、実施例による液晶表示素子の概略断面図である。
【図２】図２Ａ、図２Ｂは、下側基板に形成する配向膜２、視角補償膜３、電極パターン４ａの製造過程を示す概略断面図である。
【図３】図３は、視角補償膜の一部を示した平面図である。
【図４】図４は、基板と配向膜２、視角補償膜３および電極パターン４ａとの位置関係の他の例を示した概略断面図である。
【図５】図５は、実施例における液晶表示素子を正面（基板法線方向）から見た場合における、液晶分子の傾きの面内方向、偏光板偏光軸方向ならびに視角補償膜の光軸を示した平面図である。
【図６】図６Ａは、実施例による液晶表示素子の視角特性を等コントラスト比曲線で示した平面図であり、図６Ｂは、実施例の液晶表示素子から視角補償膜３および下地の配向膜２を除いた液晶表示素子の視角特性を等コントラスト比曲線で示した平面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ａ、１ｂ  基板
２、５ａ、５ｂ  配向膜
３  視角補償膜
４ａ、４ｂ  透明電極
６  シール材
７  液晶層
７ｍ  液晶分子
８ａ、８ｂ  偏光板
【図１】
0005364284.tif 000002
【図２】
0005364284.tif 000003
【図３】
0005364284.tif 000004
【図４】
0005364284.tif 000005
【図５】
0005364284.tif 000006
【図６】
0005364284.tif 000007