(57)【要約】【課題】  視角補償を行う新たな液晶表示素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】    液晶表示素子は、対向する一対の基板と、少なくとも対向する一対の基板の一方の液晶層側表面に形成され、第１の方向に配向処理をされた配向膜と、配向膜に積層して形成され、光軸が面内にあり正の光学異方性を持つ第１のＡプレートと、第１のＡプレートに積層して形成され、第１のＡプレートとほぼ同じリタデーションを持ち、その光軸が第１のＡプレートの光軸と略直交する第２のＡプレートと、一対の基板の対向面側に形成された透明電極パターンと、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する。【選択図】  図１
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【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の液晶層側表面に形成され、第１の方向に配向処理をされた配向膜と、該配向膜に積層して形成され、光軸が面内にあり正の光学異方性を持つ第１のＡプレートと、前記第１のＡプレートに積層して形成され、該第１のＡプレートとほぼ同じリタデーションを持ち、その光軸が該第１のＡプレートの光軸と略直交する第２のＡプレートと、該一対の基板の対向面側に形成された透明電極パターンと、該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  
を有する垂直配向型の液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１のＡプレートの表面が第２の方向に配向処理をされており、前記第２のＡプレートが該第２の方向に配向処理された第１のＡプレートの表面上に形成されている請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第１の方向および前記第２の方向の配向処理がラビングである請求項２に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配置の一対の偏光板を有し、
前記第１および第２のＡプレートの光軸が該偏光板の偏光軸と略４５°の角度を為す請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第２のＡプレートの表面に前記電極パターンが形成された請求項１〜４のいずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記第１および第２のＡプレートが高分子液晶、もしくは液晶性モノマー重合体からなる請求項１〜５のいずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項７】
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の表面に配向膜を形成し、形成した該配向膜に第１の方向に配向処理を施す工程と、
ｃ）前記配向膜に積層して、光軸が面内にあり正の光学異方性を持つ第１のＡプレートを形成した後、該第１のＡプレートに前記第１の方向と略直交する第２の方向に配向処理を施す工程と、
ｄ）前記第１のＡプレートに積層して、該第１のＡプレートとほぼ同じリタデーションを持つ第２のＡプレートを形成する工程と、
ｅ）前記一対の基板の各々の対向面となる側に電極パターンを形成する工程と、
ｆ）少なくとも一方に前記配向膜、前記第１、第２のＡプレートを含み、双方に電極パターン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８】
前記第１の方向および前記第２の方向の配向処理がラビングである請求項７記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記工程ｃ）において、
前記配向膜に積層して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前記第１のＡプレートを形成する請求項７または８に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記工程ｄ）において、
前記第１のＡプレートに積層して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前記第２のＡプレートを形成する請求項７〜９のいずれか１項記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１１】
前記工程ｆ）のあとに、
ｇ）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配置の一対の偏光板を配置する工程を有する請求項７〜１０のいずれか１項記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１および第２のＡプレートの光軸が該偏光板の偏光軸と略４５°の角度を為す請求項１１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１３】
前記工程ｅ）において、
少なくとも前記配向膜、第１、第２のＡプレートが形成された基板において、前記第２のＡプレートの表面に前記電極パターンを形成する請求項７〜１２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は一般的に基板法線方向に正の光学異方性を有する。その垂直配向型液晶表示素子の視角特性を改善するために、基板法線方向に負の光学異方性を持つ光学フィルム、例えば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の液晶層側表面に形成され、第１の方向に配向処理をされた配向膜と、該配向膜に積層して形成され、光軸が面内にあり正の光学異方性を持つ第１のＡプレートと、前記第１のＡプレートに積層して形成され、該第１のＡプレートとほぼ同じリタデーションを持ち、その光軸が該第１のＡプレートの光軸と略直交する第２のＡプレートと、該一対の基板の対向面側に形成された透明電極パターンと、該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す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の表面に配向膜を形成し、形成した該配向膜に第１の方向に配向処理を施す工程と、ｃ）前記配向膜に積層して、光軸が面内にあり正の光学異方性を持つ第１のＡプレートを形成した後、該第１のＡプレートに前記第１の方向と略直交する第２の方向に配向処理を施す工程と、ｄ）前記第１のＡプレートに積層して、該第１のＡプレートとほぼ同じリタデーションを持つ第２のＡプレートを形成する工程と、ｅ）前記一対の基板の各々の対向面となる側に電極パターンを形成する工程と、ｆ）少なくとも一方に前記配向膜、前記第１、第２のＡプレートを含み、双方に電極パターン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９ａ、下側（背面）基板１ａ、配向膜２、第１のＡプレート３、第２のＡプレート４、下側（背面）透明電極５ａ、垂直配向膜６ａ、液晶層８、シール材７（液晶層８の側壁としての役割も果たす）、垂直配向膜６ｂ、上側（前面）透明電極５ｂ、上側（前面）基板１ｂ、上側（前面）偏光板９ｂ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２Ｃは、下側基板に形成する配向膜２、第１のＡプレート３、第２のＡプレート４の製造過程を示す概略断面図である。図示の様に、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。形成した配向膜２を、レーヨン製のラビング布を用いて第１の方向にラビングする。
【００１３】
次に、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やスリットコーターにより塗布しても良い。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。
【００１４】
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。
【００１５】
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第１のＡプレート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。こうして形成された第１のＡプレート３は綺麗に一軸配向しており、そのリタデーションは２６０ｎｍである。
【００１６】
次に、第１のＡプレート３の表面をレーヨン製のラビング布を用いて第２のラビング方向にラビングする。第１のラビング方向と第２のラビング方向は互いに略直交するように選定する。その後、第１のＡプレート３の上に、第１のＡプレート３形成時と同様の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。スピンコートの条件や膜厚についても第１のＡプレート３形成時と同様にする。次に、液晶性モノマー重合体溶液を８０℃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第２のＡプレートを形成する。照射する紫外線量は例えば３６０ｎｍの波長で約２Ｊ／ｃｍ２である。こうして、第２のＡプレート４を第１のＡプレート３の上に積層する。
【００１７】
第１のＡプレート３は、光軸が面内にあり、正の光学異方性を持つ。第２のＡプレート４は、正の光学異方性を持ち、光軸が第１のＡプレート３と略直交する。リタデーションは第１と第２のＡプレートで同じである。
【００１８】
第１、第２のＡプレートが積層した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、第２のＡプレート４のリタデーションは第１のＡプレート３と同様の２６０ｎｍであり、第１、第２のＡプレートの積層体は、Ｃプレートと同様の光学的性質を持つと考えられる。なお、Ｃプレート同様の機能を発揮するために、第１のＡプレート３と第２のＡプレート４のリタデーションの差は１０ｎｍ以内であることが好ましい。
【００１９】
図１に戻って説明する。次に、第２のＡプレート４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５ａを形成する。なお、透明電極５ａ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。
【００２０】
次に、透明電極５ａを覆うように、垂直配向膜６ａ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５ｂを形成する。次に、電極パターン５ｂを覆うように、垂直配向膜６ｂを形成する。
【００２２】
なお、各々の基板に形成された、液晶層に近い位置の配向膜６ａ、６ｂ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、偏光軸がクロスニコル配置の偏光板９ａ、９ｂ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３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第１および第２のＡプレートの光軸を示した平面図である。
【００２６】
図示のように、第１のＡプレートと第２のＡプレートの光軸はお互いが略直交する。また、どちらか一方のＡプレートの光軸が、液晶分子が配向処理により傾く方向と平行である。
【００２７】
偏光板９ａ、９ｂの偏光軸方向と、第１、第２のＡプレートの光軸とは略４５°の角度を為すように偏光板の軸方向を設定する。
【００２８】
なお、Ａプレートの光軸は上下逆でも良いし、偏光板の軸方向も上下逆であっても良い。
【００２９】
図４Ａ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。
【００３０】
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。
【００３１】
図４Ｂは、実施例の液晶表示素子から第１、第２のＡプレート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。
【００３２】
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。
【００３３】
図４Ａ、図４Ｂを比較する。図４Ｂに比べ、図４Ａ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４Ａ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。
【００３４】
なお、Ａプレート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。
【００３５】
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Ａプレート積層体を視角補償膜として基板の内側に設けることで、視角特性が向上すると共に、薄型化などが図れる。
【００３６】
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、Ａプレートは２枚に限定されず、それ以上の枚数でも良い。その場合、光軸が直交するＡプレートが積層するように注意すれば良い。また、Ａプレートの配置は片側基板だけでなく、２枚一組のＡプレートの積層体を実施例のような構成で両基板に配置しても良い。
【００３７】
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】
【００３８】
【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２Ｃは、下側基板に形成する配向膜２、第１のＡプレート３、第２のＡプレート４の製造過程を示す概略断面図である。
【図３】図３は、実施例における液晶表示素子を正面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第１および第２のＡプレートの光軸を示した平面図である。
【図４】図４Ａ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４Ｂは、実施例の液晶表示素子から第１、第２のＡプレート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】
【００３９】
１ａ、１ｂ  基板
２、６ａ、６ｂ  配向膜
３、４  Ａプレート
５ａ、５ｂ  透明電極
７  シール材
８  液晶層
８ｍ  液晶分子
９ａ、９ｂ  偏光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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