(57)【要約】【課題】紫外線硬化型液晶性化合物が硬化されてなり、均一な膜厚の光学補償セルを備える液晶表示装置及び製造方法を提供する。【解決手段】液晶表示装置１は、互いに対向して配置された１対の基板２，３の間に挟持された第１の液晶層４と、基板３の液晶層４と反対側の表面３ａに、紫外線硬化型液晶性化合物が紫外線照射により硬化された第２の液晶層１３からなる光学補償層５を備える。製造方法は、１対の基板２，３の間に挟持された第１の液晶層４を備える液晶表示装置１１の基板３の液晶層４と反対側の表面に、紫外線硬化型液晶性化合物を含む第２の液晶層１３を形成する工程と、非酸化雰囲気中で、液晶層１３上に剥離用基板１２を積層する工程と、大気中で、剥離用基板１２を介して液晶層１３に紫外線を照射し、該紫外線硬化型液晶性化合物を硬化せしめ、液晶層１３からなる光学補償層５を形成する工程と、剥離用基板１２を剥離する工程とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置された１対の基板と、該１対の基板の間に挟持された第１の液晶層とを備える液晶表示装置において、一方の基板の該第１の液晶層と反対側の表面に、紫外線硬化型液晶性化合物を含み、該紫外線硬化型液晶性化合物が紫外線照射により硬化されることにより形成された第２の液晶層からなる光学補償層を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
互いに対向して配置された１対の基板と、該１対の基板の間に挟持された第１の液晶層とを備える液晶表示装置の一方の基板の該第１の液晶層と反対側の表面に、紫外線硬化型液晶性化合物を含む第２の液晶層を形成する工程と、
非酸化雰囲気中で、該第２の液晶層上に剥離用基板を積層する工程と、
大気中で、該剥離用基板を介して該第２の液晶層に紫外線を照射し、該紫外線硬化型液晶性化合物を硬化せしめ、該第２の液晶層からなる光学補償層を形成する工程と、
該光学補償層から該剥離用基板を剥離する工程とを備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記液晶表示装置の一方の基板の該第１の液晶層と反対側の表面に、低温焼成型配向膜を形成し、該配向膜にラビング処理を施した後、前記第２の液晶層を形成することを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記ラビング処理は、前記基板の前記第１の液晶層の側の表面に施されているラビング処理と直交する方向に施すことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記剥離用基板の表面に、剥離用配向膜を形成し、該配向膜にラビング処理を施した後、該配向膜が形成されている側が、前記第２の液晶層に接触するようにして、該第２の液晶層上に該剥離用基板を積層することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２の液晶層は、液晶滴下工法により形成されることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記光学補償層が形成された前記液晶表示装置をスクライブし、分断することを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項記載の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、光学補償層を備える液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では、コントラスト比、視野角等のパフォーマンスを向上するために、光学補償が行われている。前記光学補償は、例えば、市販の光学補償フィルムを液晶表示装置の基板の表面に貼着することにより行われる。
【０００３】
ところが、前記光学補償フィルムは、一般に位相差、温度依存性等のパラメーターがフィルム製造業者により設定されて製造されており、フィルム製造業者から液晶表示装置製造業者に供給される。このため、液晶表示装置の製造業者は、自社の液晶表示装置に適した性能を有する光学補償フィルムを入手することが困難であり、場合によっては液晶表示装置の性能が光学補償フィルムにより制約を受けるという問題がある。
【０００４】
また、前記光学補償フィルムは、ベースフィルムを含むため数ｍｍの厚さを備えており、このような光学補償フィルムを液晶表示装置の基板の表面に貼着すると、液晶表示装置が厚くなる上、重量も大になるという問題もある。特に大きな位相差を光学補償しようとすると、前記のようにそれ自体が厚い前記光学補償フィルムを複数枚重ね合わさなければならず、非常に不利になる。
【０００５】
さらに、前記光学補償フィルムは一般に高価であり、液晶と同等の温度依存性等の特殊な性能を備える光学補償フィルムはさらに高価である。従って、前記光学補償フィルムを用いると、液晶表示装置の製造コストの増大が避けられないという問題もある。
【０００６】
前記問題を解決するために、前記液晶表示装置の基板の表面に光学補償材料を塗布することにより、光学補償層を形成することが考えられる。
【０００７】
前記液晶表示装置の基板の表面に前記光学補償材料を塗布する技術として、例えば、配向膜が形成された該基板上に、該光学補償材料として高分子液晶溶液をスピンコートにより塗布することが知られている。前記高分子液晶溶液は、前記のようにして塗布された後、加熱されることにより硬化し、光学補償層を形成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、前記高分子液晶溶液をスピンコートにより塗布すると、膜厚は均一になるものの、材料の使用効率が極めて低く製造コストの増大が避けられない上、該高分子液晶溶液を高速で回転させるため、配向制御が困難になるという不都合がある。
【０００９】
前記スピンコートに代えて、スリットコートを行うことも考えられる。前記スリットコートは、材料使用効率が高く、前記光学補償材料を一方向に移動させながら塗布するので、容易に一軸配向を得ることができる。しかしながら、前記スリットコートでは、光学補償層に必要とされる均一な膜厚を得ることが難しいという不都合がある。
【００１０】
また、前記液晶表示装置の基板の表面に前記光学補償層を形成するために、該基板上に紫外線硬化型液晶性化合物を塗布する技術が知られている（特許文献２参照）。
【００１１】
前記紫外線硬化型液晶性化合物は紫外線を照射することにより重合して硬化するものであるが、大気中等の酸化雰囲気中で紫外線を照射して重合させたのでは全く機能が得られないものもあり、その多くは酸素を遮断した非酸化雰囲気中で紫外線を照射する必要がある。しかしながら、前記非酸化雰囲気中で紫外線を照射するには、気密性を備えた反応槽を含む大型の紫外線照射装置が必要であり、製造設備全体が大型化するという不都合がある。
【特許文献１】特開２００３−２７９９５６号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０７２６９９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、かかる不都合を解消して、紫外線硬化型液晶性化合物が硬化されてなり、均一な膜厚の光学補償層を備える液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明の目的は、紫外線硬化型液晶性化合物が硬化されてなり、均一な膜厚の光学補償層を備える液晶表示装置を大掛かりな設備を用いることなく容易に製造することができる方法を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、互いに対向して配置された１対の基板と、該１対の基板の間に挟持された第１の液晶層とを備える液晶表示装置において、一方の基板の該第１の液晶層と反対側の表面に、紫外線硬化型液晶性化合物を含み、該紫外線硬化型液晶性化合物が紫外線照射により硬化されることにより形成された第２の液晶層からなる光学補償層を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の液晶表示装置は、前記液晶表示装置の一方の基板の前記第１の液晶層と反対側の表面に、紫外線硬化型液晶性化合物を含む第２の液晶層を形成する工程と、非酸化雰囲気中で、該第２の液晶層上に剥離用基板を積層する工程と、大気中で、該剥離用基板を介して該第２の液晶層に紫外線を照射し、該紫外線硬化型液晶性化合物を硬化せしめ、該第２の液晶層からなる光学補償層を形成する工程と、該光学補償層から該剥離用基板を剥離する工程とを備える製造方法により、製造することができる。
【００１６】
本発明の液晶表示装置を製造するときには、まず、互いに対向して配置された１対の基板と、該１対の基板の間に挟持された第１の液晶層とを備える液晶表示装置を用意し、該液晶表示装置の一方の基板の前記第１の液晶層と反対側の表面に、紫外線硬化型液晶性化合物を含む第２の液晶層を形成する。次に、真空中または窒素雰囲気中等の非酸化雰囲気中で、前記第２の液晶層上に剥離用基板を積層する。
【００１７】
このようにすると、前記第２の液晶層は、前記液晶表示装置の一方の基板と前記剥離用基板とに挟持されることとなり、該第２の液晶層の厚さは両基板間の間隔に一致せしめられることになる。従って、均一な厚さを備える前記第２の液晶層を得ることができる。
【００１８】
次に、大気中で、前記剥離用基板を介して前記第２の液晶層に紫外線を照射して、前記紫外線硬化型液晶性化合物を硬化せしめる。このとき、前記第２の結晶層を形成する前記紫外線硬化型液晶性化合物は、前記剥離基板により外気から遮断されて保護されているので、大気中で紫外線照射を行っても酸化されることがなく、硬化後にもその機能を失うことがない。この結果、前記紫外線硬化型液晶性化合物が紫外線照射により硬化されることにより形成された第２の液晶層からなる光学補償層を形成することができる。
【００１９】
また、前記のようにするときには、前記第２の液晶層を形成する前記紫外線硬化型液晶性化合物は、前記剥離基板により外気から遮断されて保護されているので、大型の紫外線照射装置を用いる必要がなく、製造設備全体の大型化を避けることができる。
【００２０】
次に、前記のようにして形成された光学補償層から前記剥離用基板を剥離する。この結果、一方の基板の前記第１の液晶層と反対側の表面に、前記第２の液晶層からなる均一な厚さの光学補償層を備える液晶表示装置を得ることができる。前記光学補償層は、光学補償フィルムに比較して、薄く、軽量であり、該光学補償層を備える前記液晶表示装置の製品としての信頼性（耐久性）向上させることができる。
【００２１】
また、前記製造方法では、前記液晶表示装置の一方の基板の該第１の液晶層と反対側の表面に、低温焼成型配向膜を形成し、該配向膜にラビング処理を施した後、前記第２の液晶層を形成することが好ましい。この結果、前記紫外線硬化型液晶性化合物を、所定の配向を付与した状態で硬化させて、前記第２の液晶層を形成することができ、該第２の液晶層の配向状態を自由に制御することができる。前記低温焼成型配向膜に対する前記ラビング処理は、例えば、前記基板の前記第１の液晶層の側の表面に施されているラビング処理と直交する方向に施すことができる。
【００２２】
また、前記製造方法では、前記剥離用基板の表面に、剥離用配向膜を形成し、該配向膜にラビング処理を施した後、該配向膜が形成されている側が、前記第２の液晶層に接触するようにして、該第２の液晶層上に該剥離用基板を積層することが好ましい。この結果、前記紫外線硬化型液晶性化合物に、所定の配向を付与することができると共に、硬化された前記第２の液晶層から前記剥離用基板を容易に剥離することができる。
【００２３】
また、前記製造方法では、前記第２の液晶層は、液晶滴下工法により形成されることが好ましい。
【００２４】
さらに、前記製造方法では、前記光学補償層が形成された前記液晶表示装置をスクライブし、分断することもできる。前記製造方法では、前記光学補償層を形成した後に、前記のように分断すればよいので、多面取りの際に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の液晶表示装置の構成を示す説明的断面図であり、図２乃至図４は図１に示す液晶表示装置の製造方法を示す説明的断面図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、互いに対向して配置された下基板２、上基板３と、基板２，３に挟持された液晶層４とを備え、さらに上基板３の液晶層４と反対側の表面に光学補償層５を備えている。光学補償層５は、所定の配向が付与された紫外線硬化型液晶性化合物に紫外線を照射することにより硬化させた液晶層からなり、例えば５．８μｍの均一な厚さを備えている。
【００２７】
次に、図１に示す液晶表示装置１の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、図２に示すスーパーツイステッドネマチック型液晶表示装置（ＳＴＮ−ＬＣＤ）１１を、液晶滴下工法（ＯＤＦ法）により製造する。ＳＴＮ−ＬＣＤ１１は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００２９】
まず、ガラス基板２，３上に透明電極としてＩＴＯ膜（図示せず）を形成し、フォトリソ工程にて所望のパターンとすることにより透明電極膜を形成する。次に、前記透明電極膜が形成されたガラス基板２，３上の表示部に、互いにほぼ同じパターンの配向膜（図示せず）を形成する。
【００３０】
前記配向膜は、プレティルト角が３°程度のポリイミド膜を用いることができる。また、前記配向膜は、例えば、１８０°ツイストのパラレル配向となるようにラビング処理が施されている。
【００３１】
次に、ガラス基板２，３を貼り合わせるためのメインシール剤（図示せず）を、片側の基板２または基板３の内側面上に、注入口の無いシールパターンで印刷すると共に、他方の基板３または基板２の内側面にはギャップコントロール剤を乾式散布法にて散布する。前記メインシール剤としては、例えば、光・熱併用型シール剤を用いることができる。前記メインシール剤は、ギャップ剤として５．９μｍの直径を備えたグラスファイバー（ＧＦ）を全体の３重量％の割合で含有している。また、前記ギャップコントロール剤としては、例えば、粒径５．７μｍの粘着性ギャップ剤を用いる。
【００３２】
次に、前記メインシール剤が印刷されているガラス基板２またはガラス基板３上に、ディスペンサーにより、液晶材料を適量滴下し、ガラス基板２，３を所定の位置で重ね合せ、少なくともシール部分に紫外線を照射した後、熱処理を行ってメインシール剤を硬化させる。前記液晶材料は、例えば、Δｎ＝０．１５２のΔεが正のネマティック液晶で、カイラル剤（メルク社製、商品名：Ｓ−８１１）を含有し、カイラルピッチ１７μｍ、左ねじれのものを用いる。
【００３３】
これにより、セル厚が約５．８μｍのＳＴＮセルの大板の形でのＳＴＮ−ＬＣＤ１１が得られる。ＳＴＮ−ＬＣＤ１１は、ガラス基板２，３の間に、前記液晶材料からなる液晶層４が挟持されている。
【００３４】
次に、図３に示すように、ＳＴＮ−ＬＣＤ１１のガラス基板３の液晶層４と反対側の表面３ａを洗浄する。前記洗浄は、プラズマ洗浄または紫外線と赤外線とを組み合わせた洗浄方法により行うことができる。
【００３５】
次に、ガラス基板３の表面３ａに、低温焼成型の図示しない配向膜（例えば、日立化成株式会社製、商品名：ＨＬ−１１０４）をフレキソ印刷により形成し、１３０℃で１時間焼成する。そして、ガラス基板３の液晶層４側のラビング方向と直交するように、前記配向膜にラビング処理を施し、プレティルト角が４〜５°となるようにする。
【００３６】
次に、図３に示すように、剥離用のガラス基板１２を用意し、ガラス基板１２のガラス基板３に対向する面に、ポリビニルアルコール膜（図示せず）をフレキソ印刷により形成し、２００℃で１．５時間の熱処理を行う。次に、ガラス基板３の表面３ａに形成されている前記配向膜のラビング方向とパラレル配向となるように、前記ポリビニルアルコール膜にラビング処理を施す。
【００３７】
次に、ガラス基板３の表面３ａ上に、メインシール剤を印刷することなく、ディスペンサーにより液晶材料を滴下して液晶層１３を形成する一方、剥離用のガラス基板１２の基板３に対向する表面１２ａにはギャップコントロール剤を乾式散布法にて散布する。前記液晶材料は、例えば、大日本インキ化学工業株式会社製の紫外線硬化型液晶（商品名：ＵＣＬ−００１）、Δｎ＝０．１５２で、カイラル剤（メルク社製、商品名：Ｒ−８１１）を含有し、カイラルピッチ１７μｍ、右ねじれのものを用いる。前記液晶材料は、ＳＴＮ−ＬＣＤ１１の表示部分を十分に被覆できる量以上に、ガラス基板３の表面３ａ上に滴下する。また、前記ギャップコントロール剤としては、例えば、粒径５．８μｍの粘着性の無いプラスチックボールを用いる。
【００３８】
次に、図４に示すように、真空中で、ガラス基板３の表面３ａと、剥離用のガラス基板１２の表面１２ａとが対向するようにして、両基板３，１２を貼り合わせる。次に、剥離用のガラス基板１２が貼り合わされたＳＴＮ−ＬＣＤ１１を大気中に戻し、剥離用のガラス基板１２の側から、セル全面に波長３６５ｎｍの紫外線を２Ｊ／ｃｍ２以上照射する。前記紫外線の照射強度は、３０ｍＷ／ｃｍ２以上とすることが望ましい。前記紫外線の照射により、前記紫外線硬化型液晶が高分子化して硬化し、液晶層１３からなる厚さ約５．８μｍの光学補償層５が形成される。
【００３９】
次に、前記紫外線硬化型液晶が高分子化して硬化したならば、ガラス基板１２を剥離する。ここで、前記ポリビニルアルコール膜は、剥離用のガラス基板１２への密着性が極めて高い上に、液晶層１３に対するアンカリング強度（吸着性）が弱い材料であるので、剥離用のガラス基板１２は表面１２ａに該ポリビニルアルコール膜を備えることにより、片側から徐々に剥離することにより比較的容易に液晶層１３から剥離することができる。
【００４０】
この結果、液晶層１３からなる光学補償層５を備える図１に示す構成の液晶表示装置１を得ることができる。尚、光学補償層５のうち、表示部分からはみ出した部分等の不要部分は、カッター等により切れ目を入れた上、粘着テープ等を粘着させて引っ張ることにより、容易に剥離することができる。
【００４１】
前記のようにして形成された液晶表示装置１は、次いで、スクライブしてブレイキングすることにより、所望の大きさに分断し、偏光板を貼り付けることにより完成する。
【００４２】
本実施形態で得られた液晶表示装置１は、光学補償層５を形成している高分子化された前記紫外線硬化型液晶が、液晶層４を形成している液晶と同様のΔｎの温度依存性を示す。従って、温度に依らず高いコントラストを有する白黒ＳＴＮとすることができ、車載用ＬＣＤに有利に用いることができる。
【００４３】
また、本実施形態の製造方法によれば、コーティングによっては得ることが困難な、５．８μｍという厚さの光学補償層５を備える液晶表示装置１を容易に得ることができる。従って、本実施形態の製造方法によれば、自社の液晶表示装置の性能に合わせた位相差を備える光学補償層５を容易に形成することができ、自社の液晶表示装置の性能を最適にすることができる。
【００４４】
また、本実施形態の製造方法では、光学補償層５を形成している液晶層１３の配向状態を１８０°水平ねじれ配向状態としたが、液晶層１３の配向状態はこれに限定されるものではなく、液晶層１３に用いられる配向膜の種類やラビング条件等を変えることにより様々な配向状態を容易に実現することができる。光学補償層５を形成している液晶層１３の配向状態を変えることにより、所望の屈折率分布を備える光学補償層５を得ることができる。
【００４５】
また、液晶層１３を形成する前記紫外線硬化型液晶は、固体状の膜が得られる範囲内、例えば全体の５０重量％程度の範囲で他の液晶材料を混合してもよい。他の液晶材料として、液晶層４を形成している液晶材料と同様の光学特性を備える材料を選択することにより、さらに液晶表示装置１の性能を向上することができる。
【００４６】
尚、本実施形態の製造方法では、前記剥離用のガラス基板１２は繰り返し使用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の液晶表示装置の構成を示す説明的断面図。
【図２】本発明の液晶表示装置の製造方法を示す説明的断面図。
【図３】本発明の液晶表示装置の製造方法を示す説明的断面図。
【図４】本発明の液晶表示装置の製造方法を示す説明的断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１…液晶表示装置、  ２…下基板、  ３…上基板、  ４…液晶層、  ５…光学補償層、  １１…スーパーツイステッドネマチック型液晶表示装置、  １２…剥離用のガラス基板、  １３…液晶層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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