(57)【要約】【課題】位相差層を内蔵した半透過型液晶表示装置を構成する液晶表示パネルにおける該位相差層の形成プロセスを簡略化する。【解決手段】加熱によって重合開始種を発生する熱重合開始剤を含む位相差材料を用いることで、加熱することで液晶分子の配向性を消失させながら、熱エネルギーで重合を開始し、位相差機能を持たない透明層を形成する工程を含む。【選択図】図３
2009109689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮光パターンと、前記遮光パターン上に形成された位相差用配向膜と、前記位相差用配向膜上に形成された透明有機膜と、前記透明有機膜上に形成された絶縁膜を主面上に形成された第１の基板と、
薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタで駆動される画素電極を主面上に形成した第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に液晶配向膜を介して挟持される液晶層を備えた半透過型液晶表示装置であって、
前記透明有機膜は液晶分子からなり、かつ該液晶分子が前記位相差用配向膜により配向された第一領域と、前記位相差用配向膜により配向されない第二領域とに分かれており、
前記透明有機膜には、ヨードニウム塩とスルホニウム塩とパーオキサイド系の少なくとも一つの化合物もしくは分解物を含むことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
遮光パターンと、前記遮光パターン上に形成された位相差用配向膜と、前記位相差用配向膜上に形成された透明有機膜と、前記透明有機膜上に形成された絶縁膜を主面上に形成された第１の基板と、
薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタで駆動される画素電極を主面上に形成した第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に液晶配向膜を介して挟持される液晶層を備えた半透過型液晶表示装置であって、
前記透明有機膜は液晶分子からなり、かつ該液晶分子が前記位相差用配向膜により配向された第一領域と、前記位相差用配向膜により配向されない第二領域とに分かれており、
前記透明有機膜には、ヨウ素とフッ素、または硫黄とフッ素の元素を含むことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に液晶配向膜を介して挟持させた液晶層を備えた半透過型液晶表示装置の製造方法であって、
前記第１の基板に遮光パターンを形成する第一ステップと、
前記遮光パターン上に位相差用配向膜を形成する第二ステップと、
前記位相差用配向膜上に、紫外光照射によって重合開始種を発生する光重合開始剤と加熱によって重合開始種を発生する熱重合開始剤と反応性部位を持つ液晶分子とを含む液膜、もしくは紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する熱重合開始剤と反応性部位を持つ液晶分子とを含む液膜を形成する第三ステップと、
前記前記液膜に選択的に紫外光照射し、前記液晶分子が前記位相差用配向膜により配向された透明有機膜を形成する第四ステップと、
前記液晶分子の液晶相‐等方相転移温度よりも高く、かつ熱重合開始剤が熱によって重合開始濃度の重合開始種を発生する温度に基板を加熱し、前記液晶分子が前記位相差用配向膜により配向されない透明有機膜を形成する第五ステップと、
前記透明有機膜上に絶縁膜を形成する第六ステップと、
を含むことを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記熱重合開始剤は、加熱することで重合開始種であるラジカルを発生することを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は４において、
前記熱重合開始剤は、パーオキサイド系の化合物であることを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
請求項３において、
前記熱重合開始剤は、加熱することで重合開始種であるカチオンを発生することを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
請求項３又は６において、
前記熱重合開始剤は、スルホニウム塩、またはヨードニウム塩のいずれかの化合物であることを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
請求項３乃至７の何れかにおいて、
前記熱重合開始剤の半減期が、７０℃で１０分以上であり、かつ２３０℃で１時間以内であることを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
請求項３乃至８の何れかにおいて、
前記熱重合開始剤の濃度が、前記液晶性モノマーに対して０．０５重量％以上１５重量％以下であることを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に、位相差層を内蔵する半透過型液晶表示装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式やＶＡ（Vertical Alignment）方式等の広視野角の透過型液晶表示装置が各種機器のモニターとして普及しており、応答特性を向上してテレビとしても使われている。その一方で、携帯電話やデジタルカメラを始めとする携帯型の情報機器にも液晶表示装置が普及している。携帯型情報機器は、最近では表示部を角度可変にしたものが増加しており、斜め方向から観察する場合が多いため広視野角が望まれている。
【０００３】
携帯型情報機器用の表示装置は、晴天時の屋外から暗い室内までを含む多様な環境下で用いられるため、半透過型であることが要求される。半透過型の液晶表示装置は、１画素内に反射表示部と透過表示部を有する。反射表示部は、反射板を用いて周囲から入射する光を反射して表示を行い、周囲の明るさによらずコントラスト比が一定であるため、晴天時の屋外から室内までの比較的明るい環境下で良好な表示が得られる。一方、透過表示部は、バックライトを用いて表示するもので、環境によらず輝度が一定であるため、屋内から暗室までの比較的暗い環境下で高コントラスト比の表示が得られる。この両者を兼ね備えた半透過型液晶表示装置は、晴天時の屋外から暗い室内までを含む広範な環境下で高コントラスト比の表示が得られる。
【０００４】
従来から、広視野角の透過表示で知られるＩＰＳ方式の液晶表示装置を半透過型にすれば、反射表示と広視野角の透過表示が同時に得られるのではないかと期待されてきた。例えば、特許文献１には半透過型ＩＰＳ方式の液晶表示装置が記載されている。この半透過型ＩＰＳ方式の液晶表示装置では、二枚の透明基板の間に液晶層を封止してなる液晶パネルの上側と下側の外面の全面に位相差板を配置する。この位相差板には視角依存性がある。そのため、液晶層の法線方向において液晶層と複数の位相差板の位相差を最適化しても、法線方向から離れるにつれて暗表示のための最適条件から急速に外れる。
【０００５】
また、非特許文献１は、外部設置の位相差板に替えて、液晶パネル内部に位相差板（位相差層）を内蔵させた場合の設置構造と表示特性を開示する。なお、内蔵の位相差層を有する半透過型ＩＰＳ方式を全透過型ＩＰＳ方式と同等の広視野角とするための考察を開示したものとしては、特許文献２がある。
【０００６】
内蔵位相差層は液晶高分子からなるため、有機高分子フイルムを延伸して作製した従来の外付けの位相差板と比較して分子の配向性が高く、位相差層の△nは外付けの位相差板よりもはるかに大きい。そのため、層厚が数十μmもある外付けの位相差板の対し、液晶高分子を用いて内蔵位相差層とすれば層厚を数μmと大幅に減少させることが可能となる。
【特許文献１】特開平１１−２４２２２６号公報
【特許文献２】特開２００５−３３８２５６号公報
【非特許文献１】c．Doornkamp et al.,Philips Research，“Next generation mobile LCDs with in−cell retarders．"International Display Workshops2003，p685（2003）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半透過型液晶表示装置を構成する液晶パネルの位相差層の形成方法として、主に特許文献２と非特許文献１に開示されている方法がある。図８は、特許文献２に開示されている液晶表示装置の第１基板（カラーフィルター基板）の概略断面図である。また、図９は、図８に示した第１基板の製造プロセスを説明する流れ図である。特許文献２に開示された第１基板は、ガラスを好適とする透明な基板３１の主面にブラックマトリクス３５で区画されたカラーフィルター４５と平坦化層３６と位相差層用配向膜３７と位相差層３８からなる。位相差層形成工程は図９のプロセス４（以下、Ｐ−４のように表記）からＰ−８のステップからなる。
【０００８】
まず、位相差層用配向膜３７上に液晶モノマーと光重合開始剤を有機溶剤に溶かしたものを塗布し（Ｐ−４)、プリベークして溶剤蒸発後（Ｐ−５)、マスク露光して、必要な部分のみ硬化させ、液晶分子が配向膜により配向した透明膜（位相差層）を形成する（Ｐ−６)。さらに、未硬化の部分を溶かすために有機現像し（Ｐ−７)、残留溶剤を蒸発させるためにベークを行う（Ｐ−８)。
【０００９】
図１０は、非特許文献１に開示されている液晶表示装置の第１基板（カラーフィルター基板）の概略断面図である。また、図１１は、図１０に示した第１基板の製造プロセスを説明する流れ図である。非特許文献１の構造は、基板３１の主面にはブラックマトリクス３５で区画されたカラーフィルター４５と平坦化層３６と位相差層用配向膜３７と位相差層３８もしくは位相差機能を消失させた透明層１００からなる。位相差層形成工程は図１１のＰ−４からＰ−６およびＰ−２０のステップからなる。
【００１０】
まず、液晶モノマーと光重合開始剤を有機溶剤に溶かしたものを塗布し（Ｐ−４)、プリベークして溶剤蒸発後（Ｐ−５)、マスク露光して、必要な部分のみ硬化させ、液晶分子が配向膜により配向した透明膜（位相差層）を形成する（Ｐ−６)。さらに、液晶分子の液晶相−等方相転移温度以上に加熱し、未硬化部分の液晶モノマーが等方相となった状態で全面露光し、未硬化部分を硬化させ、位相差機能が消失した透明層を形成する（Ｐ−２０)。
【００１１】
開示されている製造方法では、それぞれ上記したようなステップが位相差層形成に必要である。本発明の目的は、位相差材料を改良することで、位相差層形成工程を簡略化した半透過型液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の手段を典型例で説明すると、以下のとおりである。本発明は、ここで記述される手段に限定されないことはいうまでもない。
【００１３】
本発明の半透過型液晶表示装置は、遮光パターンと、前記遮光パターン上に形成された位相差用配向膜と、前記位相差用配向膜上に形成された透明有機膜と、前記透明有機膜上に形成された絶縁膜を主面上に形成された第１の基板と、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタで駆動される画素電極を主面上に形成した第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に液晶配向膜を介して挟持される液晶層を備える。
【００１４】
本発明では、上記の透明有機膜が液晶分子であり、かつ該液晶分子が前記位相差用配向膜により配向された第一領域と、前記位相差用配向膜により配向されない第二領域とに分かれている。この透明有機膜には、ヨードニウム塩とスルホニウム塩とパーオキサイド系の少なくとも一つの化合物もしくは分解物を含ませ、その濃度は透明有機膜に対して、硬化性を確保するために０．０５重量％を下限とし、透明有機膜の表面状態や透明性など膜質を維持するために１５重量％を上限とするのが望ましい。
【００１５】
また、上記透明有機膜が、ヨードニウム塩もしくはスルホニウム塩の化合物もしくは分解物を含む場合、透明有機膜中にヨウ素とフッ素、又は硫黄とフッ素の元素が含まれることになる。この化合物の分子量を考慮すると、前記の濃度定義により、透明有機膜は、上記フッ素を２５０ｐｐｍ以上且つ１６０００ｐｐｍ以下の濃度で含むことが望ましい。また、透明有機膜は、上記ヨウ素を２５０ｐｐｍ以上且つ３００００ｐｐｍ以下の濃度で含むことが望ましい。そして、透明有機膜は、上記硫黄元素を１５０ｐｐｍ以上且つ２００００ｐｐｍ以下の濃度で含むことが望ましい。
【００１６】
本発明の半透過型液晶表示装置の製造方法の典型例は以下のとおりである。すなわち、第１の基板に遮光パターンを形成し、この遮光パターン上に位相差用配向膜を形成する。この位相差用配向膜の上に紫外光照射によって重合開始種を発生する光重合開始剤と加熱によって重合開始種を発生する熱重合開始剤と反応性部位を持つ液晶分子を含む液膜、もしくは紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する熱重合開始剤と反応性部位を持つ液晶分子を含む液膜を形成する。
【００１７】
上記液膜に選択的に紫外光を照射し、液晶分子が位相差膜用配向膜により配向した透明膜（位相差層）を形成する。その後、液晶性モノマーの液晶相−等方相転移温度よりも高く、かつ重合開始剤が熱によって重合が開始する濃度の重合開始種を発生する温度に基板を加熱して未効果部分の液膜を硬化させ、液晶分子が配向膜により配向していない透明膜を形成する。この透明膜上に絶縁膜を形成する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、ＩＰＳ方式やＶＡ方式など液晶駆動方式に係らず、位相差層を内蔵した半透過型液晶表示装置における位相差層の特性が向上し、その形成プロセスが簡略化され、製造コストや製造に伴う環境負荷が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明による液晶表示装置の構成する液晶パネルの１画素の概略構成例を説明する平面図である。また、図２は、図１に示した液晶パネルの１画素の概略構成例を説明する図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。本実施例の液晶パネルは、第１の基板３１と液晶層１０と第２の基板３２から構成され、第１の基板３１と第２の基板３２の各主面の対向間隙に液晶層１０が扶持される。
【００２１】
第1の基板３１の主面（内面）にはブラックマトリクス３５で区画されたカラーフィルター４５と平坦化層（第１の保護膜）３６と位相差層用配向膜３７と位相差層３８もしくは位相差機能を消失させた透明層１００と位相差層の保護層（第２の保護膜）４０、第1の液晶配向膜３３を順に積層して有する。
【００２２】
位相差層用配向膜３７は液晶層組成物からなる位相差層３８の形成材料の配向を制御する配向制御能が付与されている。また、第１の液晶配向膜３３は表示光制御用の液晶層１０の初期配向を制御する配向制御能が付与されている。
【００２３】
第２の基板３２の主面には、画素を駆動する薄膜トランジスタＴＦＴを有する。薄膜トランジスタＴＦＴは走査配線２１と信号配線２２および画素電極２８に接続されている。この他に共通配線２３と共通電極２９を有する。ここでは、薄膜トランジスタＴＦＴは逆スタガ型構造であり、そのチャネル部はアモルファスシリコン（a−Si）層２５で形成されている。走査配線２１と信号配線２２は行方向と列方向に交差して二次元のマトリクスを形成しており、薄膜トランジスタＴＦＴは概略その交差部付近に位置している。走査配線２３の一部分は、アモルファスシリコン層２５の下部に延在し、第１の絶縁層５１でアモルファスシリコン層２５と隔てられる。この走査配線２３の一部分はゲート電極とも呼ばれ、これから第１の絶縁層（ゲート絶縁膜）５１を通してアモルファスシリコン層２５に電界を印加して、当該アモルファスシリコン層２５を流れる電流を制御する。第１の絶縁層は、チャネルを成す半導体材料（本実施例ではシリコン）の酸化膜や窒化膜として形成される。
【００２４】
共通配線２３は走査配線２１と平行に配置されており、第２のスルーホール２７を通じて共通電極２３に接続されている。画素電極２８と薄膜トランジスタＴＦＴのソース・ドレイン電極２４とは、薄膜トランジスタＴＦＴを覆う第２の絶縁層５２を貫いて形成された第１のスルーホール２６で結合されている。第２の絶縁層５２は、上述した半導体材料の酸化物や窒化物のような無機の絶縁材料、又は樹脂等の有機の絶縁材料で形成される。画素電極２８の上には第２の液晶配向膜３４があり、液晶層１０の初期配向を制御する配向制御能が付与されている。
【００２５】
本実施例における第１の基板３１は、好適には、イオン性不純物の少ない硼珪酸系ガラスで構成され、厚さは例えば０．５ｍｍである。ブラックマトリクス３５で区画されるカラーフィルター４５は、赤色、緑色、青色を呈する各部分（カラーサブピクセル）がストライプ状に繰り返して配列されており、各ストライプは信号電極２２に平行である。ブラックマトリクス３５とカラーフィルター４５の形成面の凹凸は樹脂性の平坦化層（第１の保護膜、オーバーコート膜）３６で平坦化される。第１の液晶配向膜３３は、ポリイミド系ポリマー膜であり、ラビング法で配向処理されている。
【００２６】
第２の基板３２は、第１の基板３１と同様の硼珪酸系ガラスが適しており、厚さは例えば０．５ｍｍである。第２の液晶配向膜３４は、第１の液晶配向膜３３と同様に、水平配向性のポリイミド系ポリマー膜である。信号配線２２と走査配線２１と共通配線２３は、アルミニウム（Ａｌ）やその合金（アルミニウムとネオジムの合金：Ａｌ−Ｎｄ）、もしくはクロム（Ｃｒ）などで形成されており、画素電極２８は、インジウムスズ酸化物（インジウム・ティン・オキサイド：ＩＴＯ）等の透明導電膜が望ましく、共通電極２９もＩＴＯ等の透明導電膜で形成するのが望ましい。
【００２７】
画素電極２８は走査配線２１に対して平行なスリット３０を有し、スリット３０のピッチは、約４μｍである。画素電極２８と共通電極２９は、層厚が０．５μｍの第３の絶縁層５３で隔てられており、電圧印加時には画素電極２８と共通電極２９の間に電界が形成されるが、第３の絶縁層５３の影響により電界はアーチ状に歪められて液晶層１０中を通過する。このことにより、電圧印加時に液晶層１０に配向変化が生じる。上記の数値は本明細書および図面での他の数値も含めてあくまで一例であり、本発明はこの数値に限定されるものではない。第３の絶縁層５３も、第２の絶縁層５２と同様に、無機又は有機の絶縁材料で形成される。第１乃至第３の絶縁層５１〜５３は、層間絶縁膜とも呼ばれる。
【００２８】
共通配線２３は画素電極２８と交差する部分で画素電極２８内に張り出した構造を有する。図１において、共通配線２３が画素電極２８と重畳する部分が反射表示部であり、これ以外の画素電極２８と共通電極２９の重畳部では、バックライトの光を通過して透過表示部となる。図２には、第２の基板３２の外側主面（第２の偏光板４２が配置される）から液晶パネルに入射し、液晶層１０を透過し、且つ第１の基板３１の外側主面（第１の偏光板４１が配置される）から液晶パネルの外側に出射される「透過光６１」の光路と、第１の基板３１の外側主面から液晶パネルに入射し、液晶層１０を透過して共通配線２３の画素電極２８の下部に延在した一部分（所謂反射層）で反射されて再び液晶層１０を透過し、且つ第１の基板３１の外側主面から液晶パネルの外側に出射される「反射光６２」の光路が、矢印により夫々例示される。透過表示部と反射表示部では最適な液晶層の層厚が異なるため、境界には段差が生じる。透過表示部と反射表示部の境界を短くするため、境界が画素の短辺に平行になるように透過表示部と反射表示部を配置した。
【００２９】
このように、共通配線２３等の配線を反射板で兼用すれば製造過程を低減する効果が得られる。共通配線２３を高反射率のアルミニウム等で形成すれば、より明るい反射表示が得られる。共通配線２３をクロムとし、アルミニウムや銀合金の反射板を別途形成しても同様の効果が得られる。
【００３０】
液晶層１０は、配向方向の誘電率がその法線方向よりも大きい正の誘電率異方性を示す液晶層組成物である。ここでは、その複屈折は２５℃において０．０６７であり、室温域を含む広い温度範囲においてネマチック相を示す。また、薄膜トランジスタを用いて周波数６０Ｈｚで駆動した時の保持期間中において、反射率と透過率を充分に保持してフリッカを生じない高抵抗値を示す。
【００３１】
図３は、本発明の実施例１の液晶表示装置を構成する液晶パネルの製造プロセスの説明図である。図３の製造プロセスを図２に示した液晶パネルの構造を参照して説明する。
【００３２】
第１の基板３１の主面にブラックマトリクス３５とカラーフィルター４５を形成し、その表面を第１の保護膜３６で覆って平坦化する（Ｐ−１）。
【００３３】
次に、位相差層用配向膜３７を塗布する（Ｐ−２）。
【００３４】
次に、位相差層用配向膜３７をベーク後、ラビングして配向制御能を付与する（Ｐ−３）。ここでは、配向制御能を持たせるためにラビングを用いたが、ラビングではなくとも、光配向膜やイオンビーム配向膜、延伸膜など、次に塗布する液晶モノマーが配向すればよい。
【００３５】
位相差層用配向膜３７は水平配向性であり、位相差層３８の遅相軸方向を定める機能を有する。位相差層用配向膜３７の上に、反応性の官能基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーと光重合開始剤および熱重合開始剤を有機溶媒に溶かしたものに重合度を制御する重合禁止剤と塗布性を向上させるレベリング剤を添加した位相差材料を塗布する（Ｐ−４）。
【００３６】
反応性の官能基としてアクリル基（アクリレート）を分子末端に有するネマチック液晶モノマーの例を「化1」「化2」に示す。なお、反応性の官能基はアクリル基でなくとも、重合反応が起こればよいので、エポキシ基などでもよい。
【化１】
2009109689.tif 000003
【化２】
2009109689.tif 000004
【００３７】
また、光重合開始剤として、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製ＩＲＧＡＣＵＲＥ ６５１、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １８４、ＤＡＲＯＣＵＲ １１７３、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ５００、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ２９５９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １２７、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ９０７、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １３００、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ３６９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ３７９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １８００、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １８７０、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ４２６５、ＤＡＲＯＣＵＲ ＴＰＯ、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９ＤＷ、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ７８４、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＯＸＥ ０１、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＯＸＥ ０２、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ７５４などを挙げることができる。
【００３８】
また、この位相差材料の有機溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸メトキシブチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどを挙げることができる。
【００３９】
また、熱重合開始剤の種類として、主に、加熱によってラジカルを発生するものと、加熱によってカチオンを発生するものがある。加熱によってラジカルを発生する熱重合開始剤として、パーオキサイド系の化合物が挙げられる。その例を「化３」に示す。（Ｒ１〜Ｒ４は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表し、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【化３】
2009109689.tif 000005
【００４０】
また、加熱によってカチオンを発生する熱重合開始剤として、スルホニウム塩やヨードニウム塩の化合物がある。その例をそれぞれ「化４」「化５」に示す。Ｒ１〜Ｒ３は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表す。
【化４】
2009109689.tif 000006
【化５】
2009109689.tif 000007
【００４１】
位相差材料を塗布した後、これを７０℃のホットプレートにより３分プリベークして溶剤を除去することで透明な液膜が形成する（Ｐ−５）。この液膜は、未硬化の状態でも位相差層用配向膜３７の配向処理方向を向いて配向している。
【００４２】
この液膜に対し開口部を有する露光マスクを用いて反射表示部に対応する部分に選択的に紫外光を照射し、前記配向膜により液晶分子が配向した透明膜（位相差層）３８を形成する（Ｐ−６）。このとき、光重合開始剤に紫外光が照射されることで、重合開始種が発生し、ネマチック液晶モノマーが配向を保持したまま重合して、硬化し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜となる。一方、露光されていない部分は、配向膜の配向制御能によって配向を保ち、未硬化の液膜状態である。また、塗布時の溶液濃度および塗布条件を適宜調整して膜厚を調整し、位相差層３８のリタデーションが波長５５０ｎｍにおいて２分の１波長となるようにする。
【００４３】
その後、１４０℃以上に加熱し、未露光であった液膜を硬化させ、液晶分子が配向していない透明膜を形成する（Ｐ−３０）。このときの加熱温度はネマチック液晶モノマーの液晶相‐等方相転移温度より高いため、液晶モノマーは配向せずにランダムな向きで存在する。また、このとき加熱温度は、位相差材料に添加している熱重合開始剤の重合開始温度以上なため、液晶モノマーの重合反応が起こる。その結果、液晶モノマーの向きがランダムな状態で硬化するため、位相差を持たない透明膜が形成される。なお、ラジカルを発生する重合開始剤を用いる時は、窒素雰囲気下などで加熱を行うなど、酸素阻害を受け難い条件下で行うことで、反応性が上がる。
【００４４】
熱重合開始剤に求められる条件としては、液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度以下では重合反応が開始されず、液晶相−等方相転移温度以上の温度で、重合反応に必要な濃度の重合開始種を発生することが必要になる。また、温度が高すぎると液晶モノマーが分解してしまうので、液晶モノマーの分解温度より低い温度で硬化が始まらなければならない。
【００４５】
ここで、図４を用いて熱重合開始剤の半減期について説明する。図４は、重合開始剤の半減期について説明する概略図である。熱重合開始剤は熱エネルギーによって重合開始種を発生する反応を起こす。熱重合開始剤の活性化エネルギーが高いものでも、常温で少しずつ反応する。そのため、重合開始剤の反応性は半減期で表記される。半減期とは初期の分子数に対して、半分の分子が反応するまでの時間のことを示す。たとえば、図４のＡの線で示される分子の半減期は１０分であり、Ｂの線で示される分子の半減期は６０分である。加熱によって重合開始種が発生する数は、重合開始剤の温度と半減期と濃度などで決まる。
【００４６】
本実施例では、７０℃のホットプレートで加熱する工程（Ｐ−５）で重合反応が開始することを避けるために、熱重合開始剤の７０℃での半減期が１０分以上であることが望ましい。また、高温にしすぎると液晶分子が分解してしまうので、熱重合開始剤の２３０℃での半減期が１時間以内であることが望ましい。
【００４７】
上記の条件を満たす熱重合開始剤であれば、「化３」「化４」「化５」で示す以外のものでも使用できる。
【００４８】
このように、加熱するだけで、未硬化部分を反応させ、位相差機能を持たない透明膜にすることが可能であるので、公知例のように有機現像を行ったり、全面露光をしたりする必要が無く、簡便な装置構成で、簡便なプロセスで行うことができる。
【００４９】
再び、図２及び図３を参照して、液晶パネルの製造プロセスを説明する。位相差層３８の上に透明な有機層を塗布して第２の保護層４０とする（Ｐ−９）。この保護層４０は位相差層の重合反応時の分解物などを遮断するバリア層の役割も果たしている。
【００５０】
位相差層３８に△ｎが液晶層の２倍よりも大きいものを用いると、位相差層３８のリタデーションを２分の１波長としたときに厚さが不十分になり、位相差層３８だけでは反射表示部と透過表示部との間のリタデーションの差は４分の１波長よりも小さくなる。そこで、反射表示部と透過表示部に４分の１波長のリタデーション差を確保するために、次に位相差層３８上に膜厚調整層３９を形成する。第２の保護層４０に感光性透明レジストを塗布し、露光マスクを用いて選択的に紫外光を照射する。ここでは反射表示部と同様の分布になるような露光マスクを用いてパターンニングする。その後、アルカリ現像により、位相差層３８の上層のみに膜厚調整層３９を形成する（Ｐ−１０）。さらにその上に、液晶層のギャップを保つための柱状スペーサを形成する（Ｐ−１１）。
【００５１】
第１の基板３１の主面最上層に第１の液晶配向膜３３を、第２の基板３２の主面最上層に第２の液晶配向膜３４を塗布し、所定の角度でラビング処理（Ｐ−１２）した後に、第１の基板３１と第２の基板３２の表示領域に柱状スペーサを介在し、外周縁の内側にシール材を塗布して両基板を貼り合わせて組立て、内側に液晶層１０を封入する（Ｐ−１３）。
【００５２】
最後に、第１の基板３１と第２の基板３２の外側に第１の偏光板４１と第２の偏光板４２をそれぞれ配置する。第１の偏光板４１と第２の偏光板４２の透過軸は液晶層配向方向に対してそれぞれ直交、平行になるように配置する（Ｐ−１４）。
【００５３】
本実施例では、第１の偏光板４１の粘着層４３には、その内部に屈折率が粘着材とは異なる透明な微小球を多数混入した光拡散性の粘着層４３を用いた。この様な構成としたことで、粘着材と微小球の界面において両者の屈折率が異なることによって生じる屈折の効果を利用して、入射光の光路を拡大する作用を有する。これにより、画素電極２８と共通電極２９における反射光の干渉で生じる虹色の着色を低減できる。しかし、粘着層４３の構成はこのようなものに限らず、微小球なしの粘着材を用いてもよいことは言うまでもない。
【００５４】
以上のようにして作製した本実施例の半透過型液晶パネルの透過表示部は、第1の偏光板４１の透過軸と第２の偏光板４２の透過軸は直交し、かつ後者は液晶配向方向に平行である。これは透過型ＩＰＳ方式と同様の構成であるので、透過表示については透過型ＩＰＳ方式と同様にモニター用途にも耐える広視野角が得られる。
【００５５】
本実施例では、ＩＰＳ方式の位相差内蔵型半透過型液晶パネルについてのパネル構造や製造プロセスについて述べたが、ＶＡ方式やその他の液晶駆動方式の位相差内蔵型半透過型液晶パネルにおいても本発明を用いることができる。その場合、液晶駆動方式によってＴＦＴ構造、カラーフィルターの画素構造、位相差層のリタデーション値やその他のパネル構成などが異なることが考えられるが、位相差材料に適切な熱重合開始剤を入れることで、本発明のプロセスが実施でき、効果が発揮される。
【実施例２】
【００５６】
本発明の実施例２の半透過型液晶表示装置の構成は前記した実施例１を説明する図１、図２と同様である。実施例２の製造プロセスの流れを図３を参照して説明する。
【００５７】
第１の基板３１の主面にブラックマトリクス３５とカラーフィルター４５を形成し、その表面を第１の保護膜３６で覆って平坦化する（Ｐ−１）。
【００５８】
次に、位相差層用配向膜３７を塗布する（Ｐ−２）。
【００５９】
次に、位相差層用配向膜３７をベーク後、ラビングして配向制御能を付与する（Ｐ−３）。ここでは、配向制御能を持たせるためにラビングを用いたが、ラビングではなくとも、光配向膜やイオンビーム配向膜、延伸膜など、次に塗布する液晶モノマーが配向すればよい。
【００６０】
位相差層用配向膜３７は水平配向性であり、位相差層３８の遅相軸方向を定める機能を有する。位相差層用配向膜３７の上に、紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する重合開始剤及び反応性の官能基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーを有機溶媒に溶かしたものに重合度を制御する重合禁止剤と塗布性を向上させるレベリング剤を添加した位相差材料を塗布する（Ｐ−４）。
【００６１】
反応性の官能基にアクリル基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーの例は実施例１で「化１」「化２」として示したものと同じである。
【００６２】
また、この位相差材料の有機溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸メトキシブチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどを挙げることができる。
【００６３】
また、紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する重合開始剤の種類として、スルホニウム塩の化合物がある。その例は「化５」に示したものと同様である。Ｒ1〜Ｒ３は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表す。
【００６４】
位相差材料を塗布した後、これを７０℃のホットプレートにより３分プリベークして溶剤を除去することで透明な液膜が形成する（Ｐ−５）。この液膜は、未硬化の状態でも位相差層用配向膜３７の配向処理方向を向いて配向している。
【００６５】
この液膜に対し開口部を有する露光マスクを用いて反射表示部に対応する部分に選択的に紫外光を照射し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜（位相差層）３８を形成する（Ｐ−６）。重合開始剤に紫外光が照射されることで、重合開始種が発生し、ネマチック液晶モノマーが配向を保持したまま重合して、硬化し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜となる。露光されていない部分は、配向膜の配向制御能によって配向を保ち、未硬化の液膜状態である。
【００６６】
図５は、重合開始剤の吸収波長について説明する図である。液晶モノマーの吸収スペクトルを図５のａで示したものとしたとき、重合開始剤の吸収スペクトルがｂであったとすると、液晶モノマーの吸収波長のほうが長いため、紫外光を照射しても、紫外光が液晶モノマーに吸収されて、重合開始剤は紫外光をほとんど吸収できず、重合開始種が発生しにくい。
【００６７】
一方、液晶モノマーの吸収スペクトルをaで示したものとしたとき、重合開始剤の吸収スペクトルがｃであったとすると、液晶モノマーより重合開始剤の吸収波長のほうが長いため、紫外光を吸収し、重合開始種を効率的に発生することができる。
【００６８】
そのため、前期の「化５」に示したスルホニウム塩のＲ１〜Ｒ３の部分に芳香族性の置換基や共役系を伸ばした置換基を導入したものなど、使用する液晶モノマーの吸収波長より長波長まで伸びたものを選んだ。さらに、この後の工程（Ｐ−３０）において、熱エネルギーで重合開始種を発生する必要があるので、後述するような温度範囲で重合反応が起こるような重合開始剤を選んだ。
【００６９】
一方で、重合開始剤の吸収波長が可視域まで伸びていると、位相差相が着色してしまうため、カラーフィルターとしての色性能が落ちてしまうので望ましくない。ただし、熱退色（ブリーチング）機能を持つ重合開始剤ならば、可視領域に吸収が加熱することで消えるため、問題なく使用できる。
【００７０】
また、スルホニウム塩の化合物以外にも、パーオキサイド系やヨードニウム塩などのその他の化合物においても吸収波長を最適化することで、本発明に用いることができる。
【００７１】
次に、１４０℃以上に加熱し、未露光であった液膜を硬化させ、液晶分子が配向していない透明膜を形成する（Ｐ−２０）。このときの加熱温度は液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度より高いため、液晶モノマーは配向せずにランダムな向きで存在する。また、このとき加熱温度は、熱重合開始剤の重合開始温度以上なため、液晶モノマーの重合反応が起こる。その結果、液晶モノマーの向きがランダムな状態で硬化するため、位相差を持たない透明膜が形成される。
【００７２】
重合開始剤に求められる熱反応性の条件としては、液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度以下では、重合反応が開始されず、液晶相−等方相転移温度以上の温度で、重合反応に必要な重合開始種を発生することが必要になる。また、あまり高い温度だと、液晶モノマーが分解してしまうので、液晶モノマーの分解温度より低い温度で硬化が始まらなければならない。そのため、本実施例においても、実施例１と同様、重合開始剤の半減期は７０℃で１０分以上であり、２３０℃で１時間以内であることが望ましい。
【００７３】
このように、本実施例では、一種類の重合開始剤を液晶モノマーに添加するだけで、光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生するので、実施例１のように複数の重合開始剤を混ぜる必要が無いため、液晶モノマーに対する重合開始剤の濃度を低く抑えることができる。
【００７４】
次に位相差層３８の上に透明な有機層を塗布して第２の保護層４０とする（Ｐ−９）。この保護層４０は位相差層の重合反応時の分解物などを遮断するバリア層の役割も果たしている。
【００７５】
位相差層３８に△ｎが液晶層の２倍よりも大きいものを用いると、位相差層３８のリタデーションを２分の１波長としたときに厚さが不十分になり、位相差層３８だけでは、反射表示部と透過表示部との間のリタデーションの差は４分の１波長よりも小さくなる。そこで、反射表示部と透過表示部に４分の１波長のリタデーション差を確保するために、次に位相差層３８上に膜厚調整層３９を形成する。第２の保護層４０に感光性透明レジストを塗布し、露光マスクを用いて選択的に紫外光を照射する。ここでは反射表示部と同様の分布になるような露光マスクを用いてパターンニングする。その後、アルカリ現像により、位相差層３８の上層のみに膜厚調整層３９を形成する（Ｐ−１０）。さらにその上に、液晶層のギャップを保つための柱状スペーサを形成する（Ｐ−１１）。
【００７６】
第１の基板３１の主面最上層に第１の液晶配向膜３３を、第２の基板３２の主面最上層に第２の液晶配向膜３４を塗布し、所定の角度でラビング処理（Ｐ−１２）した後に、第１の基板３１と第２の基板３２の表示領域に柱状スペーサを介在し、外周縁の内側にシール材を塗布して両基板を貼り合わせて組立て、内側に液晶層１０を封入する（Ｐ−１３）。
【００７７】
最後に、第１の基板３１と第２の基板３２の外側に第１の偏光板４１と第２の偏光板４２をそれぞれ配置する。第１の偏光板４１と第２の偏光板４２の透過軸は液晶層配向方向に対してそれぞれ直交、平行になるように配置する（Ｐ−１４）。
【００７８】
本実施例では、第１の偏光板４１の粘着層４３には、その内部に屈折率が粘着材とは異なる透明な微小球を多数混入した光拡散性の粘着層４３を用いた。この様な構成としたことで、粘着材と微小球の界面において両者の屈折率が異なることによって生じる屈折の効果を利用して、入射光の光路を拡大する作用を有する。これにより、画素電極２８と共通電極２９における反射光の干渉で生じる虹色の着色を低減できる。しかし、粘着層４３の構成はこのようなものに限らず、微小球なしの粘着材を用いてもよいことは言うまでもない。
【００７９】
以上のようにして作製した本実施例の半透過型液晶パネルの透過表示部は、第１の偏光板４１の透過軸と第２の偏光板４２の透過軸は直交し、かつ後者は液晶配向方向に平行である。これは透過型ＩＰＳ方式と同様の構成であるので、透過表示については透過型ＩＰＳ方式と同様にモニター用途にも耐える広視野角が得られる。
【００８０】
本実施例では、ＩＰＳ方式の位相差内蔵の半透過型液晶表示装置についての液晶表示パネル構造や製造プロセスについて説明したが、ＶＡ方式やその他の液晶駆動方式の位相差内蔵の半透過型液晶パネルにおいても本発明を用いることができる。その場合、液晶駆動方式によってTFT構造、カラーフィルターの画素構造、位相差層のリタデーション値やその他のパネル構成などが異なることが考えられるが、位相差材料に紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する適切な重合開始剤を入れることで、本発明のプロセスが実施でき、効果が発揮される。
【実施例３】
【００８１】
本発明の実施例３の半透過型液晶表示装置の平面構成は前記した実施例１、２を説明する図１と同様である。図６は、実施例３の断面構造を説明する図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図７は、実施例３の製造プロセスを説明する流れ図である。
【００８２】
第１の基板３１の主面（内面）にはブラックマトリクス３５で区画されたカラーフィルター４５と位相差層用配向膜３７と位相差層３８もしくは位相差機能を消失させた透明層１００と位相差層の保護層（第２の保護膜）４０、第１の液晶配向膜３３を順に積層して有する。
【００８３】
位相差層用配向膜３７は液晶層組成物からなる位相差層３８の形成材料の配向を制御する配向制御能が付与されている。また、第1の液晶配向膜３３は表示光制御用の液晶層１０の初期配向を制御する配向制御能が付与されている。
【００８４】
第２の基板３２の主面には、画素を駆動する薄膜トランジスタＴＦＴを有する。薄膜トランジスタＴＦＴは走査配線２１と信号配線２２および画素電極２８に接続されている。この他に共通配線２３と共通電極２９を有する。ここでは、薄膜トランジスタＴＦＴは逆スタガ型構造であり、そのチャネル部はアモルファスシリコン（a−Si）層２５で形成されている。走査配線２１と信号配線２２は行方向と列方向に交差して二次元のマトリクスを形成しており、薄膜トランジスタＴＦＴは概略その交差部付近に位置している。
【００８５】
共通配線２３は走査配線２１と平行に配置されており、第２のスルーホール２７を通じて共通電極２３に接続されている。画素電極２８と薄膜トランジスタＴＦＴのソース・ドレイン電極２４は、第１のスルーホール２６で結合されている。画素電極２８の上には第２の液晶配向膜３４があり、液晶層１０の初期配向を制御する配向制御能が付与されている。
【００８６】
本実施例における第１の基板３１は、好適には、イオン性不純物の少ない硼珪酸系ガラスで構成され、厚さは例えば０．５ｍｍである。ブラックマトリクス３５で区画されるカラーフィルター４５は、赤色、緑色、青色を呈する各部分（カラーサブピクセル）がストライプ状に繰り返して配列されており、各ストライプは信号電極２２に平行である。第1の液晶配向膜３３は、ポリイミド系ポリマー膜であり、ラビング法で配向処理されている。
【００８７】
第２の基板３２は、第１の基板３１と同様の硼珪酸系ガラスが適しており、厚さは例えば０．５ｍｍである。第２の液晶配向膜３４は、第１の液晶配向膜３３と同様に、水平配向性のポリイミド系ポリマー膜である。信号配線２２と走査配線２１と共通配線２３は、アルミニウム（Al）やその合金（アルミニウムとネオジムの合金：Al−Nd）、もしくはクロム（Cr）などで形成されており、画素電極２８は、インジウムスズ酸化物（インジウム・ティン・オキサイド：ＩＴＯ）等の透明導電膜が望ましく、共通電極２９もＩＴＯ等の透明導電膜で形成するのが望ましい。
【００８８】
画素電極２８は走査配線２１に対して平行なスリット３０を有し、スリット３０のピッチは、約４μｍである。画素電極２８と共通電極２９は、層厚が０．５μｍの第３の絶縁層５３で隔てられており、電圧印加時には画素電極２８と共通電極２９の間に電界が形成されるが、第３の絶縁層５３の影響により電界はアーチ状に歪められて液晶層１０中を通過する。このことにより、電圧印加時に液晶層１０に配向変化が生じる。上記の数値は本明細書および図面での他の数値も含めてあくまで一例であり、本発明はこの数値に限定されるものではない。
【００８９】
共通配線２３は画素電極２８と交差する部分で画素電極２８内に張り出した構造を有する。図１において、共通配線２３が画素電極２８と重畳する部分が反射表示部であり、これ以外の画素電極２８と共通電極２９の重畳部では、バックライトの光を通過して透過表示部となる。透過表示部と反射表示部では最適な液晶層の層厚が異なるため、境界には段差が生じる。透過表示部と反射表示部の境界を短くするため、境界が画素の短辺に平行になるように透過表示部と反射表示部を配置した。
【００９０】
このように、共通配線２３等の配線を反射板で兼用すれば製造過程を低減する効果が得られる。共通配線２３を高反射率のアルミニウム等で形成すれば、より明るい反射表示が得られる。共通配線２３をクロムとし、アルミニウムや銀合金の反射板を別途形成しても同様の効果が得られる。
【００９１】
液晶層１０は、配向方向の誘電率がその法線方向よりも大きい正の誘電率異方性を示す液晶層組成物である。ここでは、その複屈折は２５℃において０．０６７であり、室温域を含む広い温度範囲においてネマチック相を示す。また、薄膜トランジスタを用いて周波数６０Ｈｚで駆動した時の保持期間中において、反射率と透過率を充分に保持してフリッカを生じない高抵抗値を示す。
【００９２】
図７は、本発明の液晶表示装置の実施例３の構成する液晶パネルの製造プロセスを説明する流れ図である。図７の製造プロセスを図６の液晶パネルの構造を参照して説明する。
【００９３】
第１の基板３１の主面にブラックマトリクス３５とカラーフィルター４５を形成する（Ｐ−１）。
【００９４】
次に、位相差層用配向膜３７を塗布する（Ｐ−２）。
【００９５】
次に、位相差層用配向膜３７をベーク後、ラビングして配向制御能を付与する（Ｐ−３）。ここでは、配向制御能を持たせるためにラビングを用いたが、ラビングではなくとも、光配向膜やイオンビーム配向膜、延伸膜など、次に塗布する液晶モノマーが配向すればよい。
【００９６】
位相差層用配向膜３７は水平配向性であり、位相差層３８の遅相軸方向を定める機能を有する。位相差層用配向膜３７の上に、反応性の官能基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーと光重合開始剤および熱重合開始剤を有機溶媒に溶かしたものに重合度を制御する重合禁止剤と塗布性を向上させるレベリング剤を添加した位相差材料を塗布する（Ｐ−４）。
【００９７】
反応性の官能基としてアクリル基（アクリレート）を分子末端に有するネマチック液晶モノマーの例は前記した「化１」「化２」と同じである。なお、反応性の官能基はアクリル基でなくとも、重合反応が起こればよいので、エポキシ基などでもよい。
【００９８】
また、光重合開始剤として、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製ＩＲＧＡＣＵＲＥ ６５１、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １８４、ＤＡＲＯＣＵＲ １１７３、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ５００、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ２９５９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １２７、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ９０７、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １３００、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ３６９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ３７９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １８００、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １８７０、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ４２６５、ＤＡＲＯＣＵＲ ＴＰＯ、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９ＤＷ、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ７８４、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＯＸＥ ０１、ＩＲＧＡＣＵＲＥ  ＯＸＥ ０２、ＩＲＧＡＣＵＲＥ ７５４などを挙げることができる。
【００９９】
また、この位相差材料の有機溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸メトキシブチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどを挙げることができる。
【０１００】
また、熱重合開始剤の種類として、主に、加熱によってラジカルを発生するものと、加熱によってカチオンを発生するものがある。加熱によってラジカルを発生する熱重合開始剤として、パーオキサイド系の化合物が挙げられる。その例を前記「化３」に示す。Ｒ１〜Ｒ４は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表し、ｎは１〜１０の整数を表す。
【０１０１】
また、加熱によってカチオンを発生する熱重合開始剤として、スルホニウム塩やヨードニウム塩の化合物がある。その例をそれぞれ前記「化４」「化５」に示す。Ｒ1〜Ｒ３は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表す。
【０１０２】
位相差材料を塗布した後、これを７０℃のホットプレートにより３分プリベークして溶剤を除去することで透明な液膜が形成する（Ｐ−５）。この液膜は、未硬化の状態でも位相差層用配向膜３７の配向処理方向を向いて配向している。
【０１０３】
この液膜に対し開口部を有する露光マスクを用いて反射表示部に対応する部分に選択的に紫外光を照射し、前記配向膜により液晶分子が配向した透明膜（位相差層）３８を形成する（Ｐ−６）。このとき、光重合開始剤に紫外光が照射されることで、重合開始種が発生し、ネマチック液晶モノマーが配向を保持したまま重合して、硬化し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜となる。一方、露光されていない部分は、配向膜の配向制御能によって配向を保ち、未硬化の液膜状態である。また、塗布時の溶液濃度および塗布条件を適宜調整して膜厚を調整し、位相差層38のリタデーションが波長５５０ｎｍにおいて２分の１波長となるようにする。
【０１０４】
その後、１４０℃以上に加熱し、未露光であった液膜を硬化させ、液晶分子が配向していない透明膜を形成する（Ｐ−３０）。このときの加熱温度はネマチック液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度より高いため、液晶モノマーは配向せずにランダムな向きで存在する。また、このとき加熱温度は、位相差材料に添加している熱重合開始剤の重合開始温度以上なため、液晶モノマーの重合反応が起こる。その結果、液晶モノマーの向きがランダムな状態で硬化するため、位相差を持たない透明膜が形成される。なお、ラジカルを発生する重合開始剤を用いる時は、窒素雰囲気下などで加熱を行うなど、酸素阻害を受け難い条件下で行うことで、反応性が上がる。
【０１０５】
熱重合開始剤に求められる条件としては、液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度以下では重合反応が開始されず、液晶相−等方相転移温度以上の温度で、重合反応に必要な濃度の重合開始種を発生することが必要になる。また、温度が高すぎると液晶モノマーが分解してしまうので、液晶モノマーの分解温度より低い温度で硬化が始まらなければならない。
【０１０６】
ここで、実施例１と同様であるが、図４を用いて熱重合開始剤の半減期について説明する。熱重合開始剤は熱エネルギーによって重合開始種を発生する反応を起こす。熱重合開始剤の活性化エネルギーが高いものでも、常温で少しずつ反応する。そのため、重合開始剤の反応性は半減期で表記される。半減期とは初期の分子数に対して、半分の分子が反応するまでの時間のことを示す。たとえば、図４のＡの線で示される分子の半減期は１０分であり、Ｂの線で示される分子の半減期は６０分である。加熱によって重合開始種が発生する数は、重合開始剤の温度と半減期と濃度などで決まる。
【０１０７】
本実施例では、７０℃のホットプレートで加熱する工程（Ｐ−５）で重合反応が開始しないように、熱重合開始剤の７０℃での半減期が１０分以上であることが望ましい。また、高温にしすぎると液晶分子が分解してしまうので、熱重合開始剤の２３０℃での半減期が１時間以内であることが望ましい。上記の条件を満たす熱重合開始剤であれば、「化３」「化４」「化５」で示す以外のものでも使用できる。
【０１０８】
このように、加熱するだけで、未硬化部分を反応させ、位相差機能を持たない透明膜にすることが可能であるので、公知例のように有機現像を行ったり、全面露光をしたりする必要が無く、簡便な装置構成で、簡便なプロセスで行うことができる。
次に位相差層３８の上に透明な有機層を塗布して第２の保護層４０とする（Ｐ−９）。この保護層４０は位相差層の重合反応時の分解物などを遮断するバリア層の役割も果たしている。
【０１０９】
位相差層３８に△ｎが液晶層の２倍よりも大きいものを用いると、位相差層３８のリタデーションを２分の１波長としたときに厚さが不十分になり、位相差層３８だけでは、反射表示部と透過表示部との間のリタデーションの差は４分の１波長よりも小さくなる。そこで、反射表示部と透過表示部に４分の１波長のリタデーション差を確保するために、次に、位相差層３８上に膜厚調整層３９を形成する。第２の保護層４０に感光性透明レジストを塗布し、露光マスクを用いて選択的に紫外光を照射する。ここでは反射表示部と同様の分布になるような露光マスクを用いてパターンニングする。その後、アルカリ現像により、位相差層３８の上層のみに膜厚調整層３９を形成する（Ｐ−１０）。さらにその上に、液晶層のギャップを保つための柱状スペーサを形成する（Ｐ−１１）。
【０１１０】
第１の基板３１の主面最上層に第１の液晶配向膜３３を、第２の基板３２の主面最上層に第２の液晶配向膜３４を塗布し、所定の角度でラビング処理（Ｐ−１２）した後に、第１の基板３１と第２の基板３２の表示領域に柱状スペーサを介在し、外周縁の内側にシール材を塗布して両基板を貼り合わせて組立て、内側に液晶層１０を封入する（Ｐ−１３）。
【０１１１】
最後に、第１の基板３１と第２の基板３２の外側に第１の偏光板４１と第２の偏光板４２をそれぞれ配置する。第１の偏光板４１と第２の偏光板４２の透過軸は液晶層配向方向に対してそれぞれ直交、平行になるように配置する（Ｐ−１４）。
【０１１２】
本実施例では、第１の偏光板４１の粘着層４３には、その内部に屈折率が粘着材とは異なる透明な微小球を多数混入した光拡散性の粘着層４３を用いた。この様な構成としたことで、粘着材と微小球の界面において両者の屈折率が異なることによって生じる屈折の効果を利用して、入射光の光路を拡大する作用を有する。これにより、画素電極２８と共通電極２９における反射光の干渉で生じる虹色の着色を低減できる。しかし、粘着層４３の構成はこのようなものに限らず、微小球なしの粘着材を用いてもよいことは言うまでもない。
【０１１３】
以上のようにして作製した本実施例の半透過型液晶パネルの透過表示部は、第１の偏光板４１の透過軸と第２の偏光板４２の透過軸は直交し、かつ後者は液晶配向方向に平行である。これは透過型ＩＰＳ方式と同様の構成であるので、透過表示については透過型ＩＰＳ方式と同様にモニター用途にも耐える広視野角が得られる。
【０１１４】
本実施例では、ＩＰＳ方式の位相差内蔵の半透過型液晶表示装置についての液晶表示パネル構造や製造プロセスについて説明したが、ＶＡ方式やその他の液晶駆動方式の位相差内蔵の半透過型液晶表示装置に対しても本発明を用いることができる。その場合、液晶駆動方式によってＴＦＴ構造、カラーフィルターの画素構造、位相差層のリタデーション値やその他のパネル構成などが異なることが考えられるが、位相差材料に適切な熱重合開始剤を入れることで、本発明のプロセスが実施でき、効果が発揮される。
【実施例４】
【０１１５】
本発明の実施例４を図１の平面図と図６の断面図を用い、図７のプロセスの流れを参照して説明する。
【０１１６】
先ず、第１の基板３１の主面にブラックマトリクス３５とカラーフィルター４５を形成する（Ｐ−１）。
【０１１７】
次に、位相差層用配向膜３７を塗布する（Ｐ−２）。
【０１１８】
次に、位相差層用配向膜３７をベーク後、ラビングして配向制御能を付与する（Ｐ−３）。ここでは、配向制御能を持たせるためにラビングを用いたが、ラビングではなくとも、光配向膜やイオンビーム配向膜、延伸膜など、次に塗布する液晶モノマーが配向すればよい。
【０１１９】
位相差層用配向膜３７は水平配向性であり、位相差層３８の遅相軸方向を定める機能を有する。位相差層用配向膜３７の上に、紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する重合開始剤及び反応性の官能基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーを有機溶媒に溶かしたものに重合度を制御する重合禁止剤と塗布性を向上させるレベリング剤を添加した位相差材料を塗布する（Ｐ−４）。
【０１２０】
反応性の官能基にアクリル基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーの例を前記した「化１」「化２」に示す。
【０１２１】
また、この位相差材料の有機溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸メトキシブチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどを挙げることができる。
【０１２２】
また、紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する重合開始剤の種類として、スルホニウム塩の化合物がある。その例を「化５」に示す。Ｒ１〜Ｒ３は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表す。
【０１２３】
位相差材料を塗布した後、これを７０℃のホットプレートにより3分プリベークして溶剤を除去することで透明な液膜が形成する（Ｐ−５）。この液膜は、未硬化の状態でも位相差層用配向膜３７の配向処理方向を向いて配向している。
【０１２４】
この液膜に対し開口部を有する露光マスクを用いて反射表示部に対応する部分に選択的に紫外光を照射し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜（位相差層）３８を形成する（Ｐ−６）。重合開始剤に紫外光が照射されることで、重合開始種が発生し、ネマチック液晶モノマーが配向を保持したまま重合して、硬化し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜となる。露光されていない部分は、配向膜の配向制御能によって配向を保ち、未硬化の液膜状態である。
【０１２５】
重合開始剤の吸収波長についての概略を図５で説明する。液晶モノマーの吸収スペクトルを図９のaとしたとき、重合開始剤の吸収スペクトルがｂであったとすると、液晶モノマーの吸収波長のほうが長いため、紫外光を照射しても、紫外光が液晶モノマーに吸収されて、重合開始剤は紫外光をほとんど吸収できず、重合開始種が発生しにくい。
【０１２６】
一方、液晶モノマーの吸収スペクトルをａとしたとき、重合開始剤の吸収スペクトルがｃであったとすると、液晶モノマーより重合開始剤の吸収波長のほうが長いため、紫外光を吸収し、重合開始種を効率的に発生することができる。
【０１２７】
そのため、「化５」に示したスルホニウム塩のＲ１〜Ｒ３の部分に芳香族性の置換基や共役系を伸ばした置換基を導入したものなど、使用する液晶モノマーの吸収波長より長波長まで伸びたものを選んだ。さらに、この後の工程（Ｐ−３０）において、熱エネルギーで重合開始種を発生する必要があるので、後述ような温度範囲で重合反応が起こるような重合開始剤を選んだ。
【０１２８】
一方で、重合開始剤の吸収波長が可視域まで伸びていると、位相差相が着色してしまうため、カラーフィルターとしての色性能が落ちてしまうので望ましくない。ただし、熱退色（ブリーチング）機能を持つ重合開始剤ならば、可視領域に吸収が加熱することで消えるため、問題なく使用できる。
【０１２９】
また、スルホニウム塩の化合物以外にも、パーオキサイド系やヨードニウム塩などのその他の化合物においても吸収波長を最適化することで、本発明に用いることができる。
【０１３０】
次に、１４０℃以上に加熱し、未露光であった液膜を硬化させ、液晶分子が配向していない透明膜を形成する（Ｐ−３０）。このときの加熱温度は液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度より高いため、液晶モノマーは配向せずにランダムな向きで存在する。また、このとき加熱温度は、熱重合開始剤の重合開始温度以上なため、液晶モノマーの重合反応が起こる。その結果、液晶モノマーの向きがランダムな状態で硬化するため、位相差を持たない透明膜が形成される。
【０１３１】
重合開始剤に求められる熱反応性の条件としては、液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度以下では、重合反応が開始されず、液晶相−等方相転移温度以上の温度で、重合反応に必要な重合開始種を発生することが必要になる。また、あまり高い温度だと、液晶モノマーが分解してしまうので、液晶モノマーの分解温度より低い温度で硬化が始まらなければならない。そのため、本実施例においても、実施例１と同様、重合開始剤の半減期は７０℃で１０分以上であり、２３０℃で１時間以内であることが望ましい。
【０１３２】
このように、本実施例では、一種類の重合開始剤を液晶モノマーに添加するだけで、光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生するので、実施例１のように複数の重合開始剤を混ぜる必要が無いため、液晶モノマーに対する重合開始剤の濃度を低く抑えることができる。
【０１３３】
次に位相差層３８の上に透明な有機層を塗布して第２の保護層４０とする（Ｐ−９）。この保護層４０は位相差層の重合反応時の分解物などを遮断するバリア層の役割も果たしている。
【０１３４】
位相差層３８に△ｎが液晶層の２倍よりも大きいものを用いると、位相差層３８のリタデーションを２分の１波長としたときに厚さが不十分になり、位相差層３８だけでは、反射表示部と透過表示部との間のリタデーションの差は４分の１波長よりも小さくなる。そこで、反射表示部と透過表示部に４分の１波長のリタデーション差を確保するために、次に位相差層３８上に膜厚調整層３９を形成する。第２の保護層４０に感光性透明レジストを塗布し、露光マスクを用いて選択的に紫外光を照射する。ここでは反射表示部と同様の分布になるような露光マスクを用いてパターンニングする。その後、アルカリ現像により、位相差層３８の上層のみに膜厚調整層３９を形成する（Ｐ−１０）。さらにその上に、液晶層のギャップを保つための柱状スペーサを形成する（Ｐ−１１）。
【０１３５】
第１の基板３１の主面最上層に第１の液晶配向膜３３を、第２の基板３２の主面最上層に第２の液晶配向膜３４を塗布し、所定の角度でラビング処理（Ｐ−１２）した後に、第１の基板３１と第２の基板３２の表示領域に柱状スペーサを介在し、外周縁の内側にシール材を塗布して両基板を貼り合わせて組立て、内側に液晶層１０を封入する（Ｐ−１３）。
【０１３６】
最後に、第１の基板３１と第２の基板３２の外側に第１の偏光板４１と第２の偏光板４２をそれぞれ配置する。第１の偏光板４１と第２の偏光板４２の透過軸は液晶層配向方向に対してそれぞれ直交、平行になるように配置する（Ｐ−１４）。
【０１３７】
本実施例では、第１の偏光板４１の粘着層４３には、その内部に屈折率が粘着材とは異なる透明な微小球を多数混入した光拡散性の粘着層４３を用いた。この様な構成としたことで、粘着材と微小球の界面において両者の屈折率が異なることによって生じる屈折の効果を利用して、入射光の光路を拡大する作用を有する。これにより、画素電極２８と共通電極２９における反射光の干渉で生じる虹色の着色を低減できる。しかし、粘着層４３の構成はこのようなものに限らず、微小球なしの粘着材を用いてもよいことは言うまでもない。
【０１３８】
以上のようにして作製した本実施例の半透過型液晶パネルの透過表示部は、第1の偏光板４１の透過軸と第２の偏光板４２の透過軸は直交し、かつ後者は液晶配向方向に平行である。これは透過型ＩＰＳ方式と同様の構成であるので、透過表示については透過型ＩＰＳ方式と同様にモニター用途にも耐える広視野角が得られる。
【０１３９】
本実施例では、ＩＰＳ方式の位相差内蔵型半透過型液晶パネルについてのパネル構造や製造プロセスについて述べたが、ＶＡ方式やその他の液晶駆動方式の位相差内蔵型半透過型液晶表示装置の表示パネルにおいても本発明を用いることができる。その場合、液晶駆動方式によってＴＦＴ構造、カラーフィルターの画素構造、位相差層のリタデーション値やその他のパネル構成などが異なることが考えられるが、位相差材料に紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する適切な重合開始剤を入れることで、本発明のプロセスが実施でき、効果が発揮される。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
半透過型液晶パネルについて、内蔵位相差層の形成プロセスが簡略化されて製造コストが低減でき。また、その製造に伴う環境負荷が低減される。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明による液晶表示装置の構成する液晶パネルの１画素の概略構成例を説明する平面図である。
【図２】実施例１及び実施例２の位相差層を形成した液晶表示装置の1画素の概略構成例を説明する図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図３】実施例１及び実施例２の液晶表示装置を構成する液晶パネルの製造プロセスの説明図である。
【図４】重合開始剤の半減期について説明する概略図である。
【図５】重合開始剤の吸収波長について説明する概略図である。
【図６】実施例３及び実施例４の位相差層を形成した液晶表示装置の１画素の概略構成例を説明する図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図７】実施例３及び実施例４の液晶表示装置を構成する液晶パネルの製造プロセスの説明図である。
【図８】有機現像を用いて位相差層を形成した液晶表示装置の１画素の概略構成例を説明する断面図である。
【図９】有機現像を用いて位相差層を形成する工程を経た液晶パネルの製造プロセスの説明図である。
【図１０】全面加熱露光を用いて位相差層を形成した液晶表示装置の１画素の概略構成例を説明する断面図である。
【図１１】全面加熱露光を用いて位相差層を形成する工程を経た液晶パネルの製造プロセスの説明図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１０…液晶層、２１…走査配線、２２…信号配線、２３…共通配線、２５…アモルファスシリコン層、２６…スルーホール、２７…スルーホール、２８…画素電極、２９…共通電極、３０…スリット、３１…第１の基板、３２…第２の基板、３３…第１の液晶配向膜
３４…第２の液晶配向膜、３５…ブラックマトリックス、３６…オーバーコート膜、３７…位相差層用配向膜、３８…位相差層、３９…膜厚調整層、４０…平坦化層、４１…第１の偏光板、４２…第２の偏光板、４３…粘着層、４５…カラーフィルター、５１…第１の絶縁層、５２…第２の絶縁層、５３…第３の絶縁層、６１…透過光、６２…反射光、１００…位相差機能を消失させた透明膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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