【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイに適用するのに適した、位相差制御層付きの共通電極基板、およびこれを用いて構成された液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子の用途が拡大されていることに伴ない、液晶表示素子の一層の高開口率化や視野角の改善が要求されている。高精細化に関しては、以前の液晶表示素子においては、ＴＦＴ基板とは別の対向基板にカラーフィルタを形成していたのを、ＴＦＴ基板上に直接にカラーフィルタを形成することにより、従来、重ねあわせの際のズレを見込んで画素を小さ目に形成していた点の改善が図られるようになってきている。また、視野角に関しては、位相差制御板を適用することにより改善を図っている。（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２２９０７０号公報（第５−６頁、図１）
【０００４】
しかし、従来から使用されている位相差制御板は、ポリカーボネートフィルム等を延伸したもの、もしくは複屈折異方性を有する液晶材料をトリアセチルセルロースフィルム等に塗布して得た比較的厚手のシート状のものであり、液晶表示素子のさらなる薄型化の支障ともなる上、偏光板と共に液晶表示素子の外側に適用する際に用いる粘着剤層が光の反射を起こす問題が生じていた。
【０００５】
そこで、重合性液晶材料を用いて、塗膜状の位相差制御層を形成することが考えられたが、薄い位相差制御層が得られるものの、塗膜を形成する対象の平面性が高くないと、均一な塗膜を得にくい上、従来の位相差板と異なり、基板の加工の途中で塗膜を形成する必要があり、後の種々の加工においてもたらされる高熱の影響を避ける必要も新たに生じた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明においては、高精細化され、かつ視野角が改善された液晶表示素子を提供すること、およびそれらの実現のために、ＴＦＴ基板等のアレイ上にカラーフィルタを有するカラーフィルタ付きアレイ基板（ＣＯＡ＝Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ ｏｎ Ａｒｒａｙ）と組み合わせて使用するのに適した位相差制御層付きの対向基板を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決する手段】
発明者の検討により、ＴＦＴ等を形成したアレイ基板とは別の対向基板である共通電極基板のアレイ基板を向く側に液晶性高分子からなる位相差制御層を積層することにより、課題を解決し得ることが見出された。
【０００８】
第１の発明は、透明基板上に、液晶性高分子からなる位相差制御層、および共通電極が積層されたことを特徴とする位相差制御層を有する共通電極基板に関するものである。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、透明基板上に、液晶性高分子からなる位相差制御層、および共通電極がこの順に積層されたことを特徴とする位相差制御層を有する共通電極基板に関するものである。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、透明基板上に、共通電極、および液晶性高分子からなる位相差制御層がこの順に積層されたことを特徴とする位相差制御層を有する共通電極基板に関するものである。
【００１１】
第４の発明は、第１〜第３いずれかの発明において、前記位相差制御層は画素毎に位相差量の異なるものであることを特徴とする位相差制御層を有する共通電極基板に関するものである。
【００１２】
第５の発明は、第１〜第４いずれかの発明の位相差制御層と共通電極が第１の基板上に積層されたものであり、前記第１の基板とは別の第２の基板上に画素毎の駆動用能動素子が配列して形成されたアレイと、前記アレイ上にカラーフィルタおよび前記駆動用能動素子に接続された画素電極とが前記画素毎に順に積層されて構成されたカラーフィルタ付きのアレイ基板と、前記画素電極および前記位相差制御層とが向かい合い、液晶層を介して積層されて使用されることを特徴とする共通電極基板に関するものである。
【００１３】
第６の発明は、基板上に画素毎の駆動用能動素子が配列して形成されたアレイを有し、前記アレイ上にカラーフィルタおよび前記駆動用能動素子に接続された画素電極が、前記画素毎に順に積層されて構成されたカラーフィルタ付きのアレイ基板と、第１〜第４いずれかの発明の位相差制御層を有する共通電極基板との両基板が、前記画素電極および前記位相差制御層とが向かい合い、液晶層を介して積層されていることを特徴とする液晶表示素子に関するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の位相差制御層を有する共通電極基板を用いた液晶表示素子の断面構造を例示する図であって、図１に示すように、本発明の液晶表示素子１は、アレイ基板４０と液晶性高分子からなる位相差制御層を有する共通電極基板２０との間に液晶層３０が積層された積層構造を有するものである。
【００１５】
本明細書において、液晶性高分子とは、液晶状態が室温において固定化されたものを指し、例えば、分子構造中に重合性基を有する液晶性モノマーを架橋させて、架橋前の光学的異方性を保持したまま硬化させたもの、もしくはガラス転移温度を有し、該ガラス転移温度以上に加熱すると液晶層を示し、その後、該ガラス転移温度以下に冷却することにより、液晶組織を凍結することができる高分子型液晶を指す。
【００１６】
ここで、アレイ基板４０は、基板（２）４１上に、画素毎の駆動用能動素子４２が配列し形成されたアレイを有するものであり、アレイ上には、画素毎にカラーフィルタ４４および画素電極４５がこの順に積層され、カラーフィルタ４４に設けられたスルーホール（貫通孔）４３を通じて画素電極４５が駆動用能動素子４２と接続されたものである。これに対し、位相差制御層を有する共通電極基板２０は、図１に示すように、透明な基板（１）２１上（図では下面側）に、液晶高分子からなる位相差制御層２２および共通電極２３が順に積層されたものである。
【００１７】
こうして構成された液晶表示素子１を駆動することにより、画素電極４５〜共通電極２３間の所定の位置における液晶層３０が画素に応じて光の透過を制御するので、光学的なパターンが発生する。カラーフィルタ４４は画素に応じて、通常は図中符号を付けて示すように、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の三色の透過色が配列したものであるので、光学的なパターンとカラーフィルタとの組み合わせにより、所望の色相の画像を表示することができる。
【００１８】
また、位相差制御層２２が積層されているので、視野角の改善を行なうことができる。また、液晶高分子からなる位相差制御層２２は、基板（１）２１に直接に積層されているので、基板（１）２１として平面性の優れたものを用いることにより、通常、この分野で用いる基板は平面性がよいので、液晶高分子からなる位相差制御層２２の厚みムラをごく少なくすることができ、所定の一定な位相差制御機能を発揮できる利点がある。
【００１９】
本発明においては、上記の理由により、位相差制御層２２は、基板（１）２１と共通電極２３との間に積層されていることが好ましいが、位相差制御の機能のみに着目すれば、これに限らず、他の種々の位置に積層されていてもよいので、例示して、特徴を挙げておく。
【００２０】
例えば、図１における基板（１）２１の上面に位相差制御層２２を積層することもできる。ただ、基板（１）２１の上面は、通常、偏光板を貼り付ける面であるので、偏光板を貼り直すことがあると、偏光板を剥がす際に、位相差制御層２２が損傷しやすい。画素電極４５の上面に位相差制御層２２を積層することもできるが、下地となるカラーフィルタの凹凸を拾うので好ましくない。カラーフィルタ４４と画素電極４５の間にも位相差制御層２２を積層することができ、この場合、カラーフィルタ４４の形成の際の熱履歴を受けずに形成できるが、カラーフィルタ４４の上面の凹凸を拾う上、カラーフィルタとスルーホールを高精度に一致させなければならず、そのためマージンを見込んで大き目なスルーホールを設けなくてはならない。駆動用能動素子４２とカラーフィルタ４４の間にも位相差制御層２２を積層することができるが、カラーフィルタ４４の形成の際の熱履歴を受ける不利がある。基板（２）４１上に駆動用能動素子４２の形成に先立って位相差制御層２２を積層することはできるが、その後の駆動用能動素子４２の形成は３００℃以上の高温を伴なうので、位相差制御層２２が耐えられない。以上の諸点に加え、アレイ基板４０側に位相差制御層２２が積層した積層構造のものは、位相差制御層２２の欠陥があったときに、製造工程数が多く、種々の素材を使用する、商業的にも高価なアレイ基板を無駄にすることになるので、仮に性能上の支障がなくても、アレイ基板側に位相差制御層２２を積層することは、必ずしも得策ではない。特に、低温ポリシリコン型ＴＦＴではこの傾向が強い。
【００２１】
上記の説明においては、液晶高分子からなる位相差制御層２２を均一一様に形成しようとするものとして説明し、また、位相差制御層を有する共通電極基板２０としては、基板（１）２１に直接に位相差制御層２２を積層し、位相差制御層２２上に共通電極を積層したものを例示したが、液晶高分子からなる位相差制御層２２の構造、および両層の積層順には、次に図２（ａ）〜（ｃ）を引用して説明するように、変形例があり得る。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、位相差制御層を有する共通電極基板２０としては、基板（１）２１に、共通電極２３および液晶高分子からなる位相差制御層２２がこの順に積層したものであってもよい。共通電極２３が蒸着等の気相法で形成される際には、対象面が加熱されるが、この積層構造のものは、位相差制御層２２の形成を共通電極２３の形成後に行なえるので、過度な加熱を避けることができる。位相差制御層を有する共通電極基板２０としては、図２（ｂ）に示すように、基板（１）２１に、液晶高分子からなる位相差制御層２２、および共通電極２３が順に積層され、かつ、液晶高分子からなる位相差制御層２２が、画素毎に位相差量の異なるものの集まりからなるものであってもよく、通常は、カラーフィルタ４４に対応して、赤色、緑色、および青色に対応した位相差量を設定する。必要な視野角の改善は、透過光の波長によって異なるため、このようにすることにより、透過光の波長によって決まる最適な位相差量を付与するのに都合がよい。また、この構造のものにおいても、基板（１）２１に直接に液晶高分子からなる位相差制御層２２が積層されるので、位相差制御層２２を構成する各々の層の厚みムラをごく少なくすることができる。あるいは、図２（ｃ）に示すように、基板（１）２１に、共通電極２３、および液晶高分子からなる位相差制御層２２がこの順に積層され、かつ、位相差制御層２２が、画素毎に位相差量の異なるものの集まりからなるものであってもよい。
【００２３】
さらに、図示はしないが、液晶高分子からなる位相差制御層２２としては、機能の異なる層を二層以上積層したものであってもよい。例えば、光軸が層に水平な位相差制御層と、光軸が層に垂直な位相差制御層の二層である。これら二層のいずれが基板（１）２１側であってもよい。なお、二層の位相差制御層は配向膜を介して積層することが好ましい。
【００２４】
本発明の位相差制御層を有する共通電極基板２０の基板（１）２１の素材としては、ガラス、シリコン、もしく石英等の無機基材か、次に列挙するような有機基材を挙げることができる。即ち、有機基材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、もしくはシンジオタクティック・ポリスチレン等、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、もしくはポリエーテルニトリル等、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、もしくはポリノルボルネン系樹脂等、または、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、もしくは熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。基板２の厚みには、特に限定は無いが、用途に応じ、例えば、５μｍ〜１ｍｍ程度のものが使用される。
【００２５】
本発明における位相差制御層２２は液晶高分子からなるものであり、より好ましくは、重合性液晶化合物を含む重合性液晶組成物が重合した硬化物で構成されたものである。光軸が層に水平な位相差制御層を形成する場合には、重合性の液晶性モノマーを重合させることにより形成することができ、具体的には、そのようなモノマーに光重合開始剤を配合した光重合性液晶組成物を対象面に塗布し、塗布後、紫外線露光する等により形成することができる。光軸が層に垂直な位相差制御層を形成する場合には、重合性のモノマーに加えてさらに重合性のキラル剤を配合した光重合性液晶組成物を用いて、同様に行なうことにより形成することができる。
【００２６】
重合性の液晶モノマーとしては、例えば特表平１０−５０８８８２号に、また、重合性キラル剤としては、例えば特開平７−２５８６３８号に開示されているような公知のものを使用することができるが、より具体的には、重合性液晶モノマーとしては、下記式（１）〜式（１１）に示すようなものが、また、重合性キラル剤としては、下記式（１２）〜式（１４）に示すようなものを例示することができる。
【００２７】
【化１】
【００２８】
【化２】
【００２９】
【化３】
【００３０】
【化４】
【００３１】
【化５】
【００３２】
【化６】
【００３３】
【化７】
【００３４】
【化８】
【００３５】
【化９】
【００３６】
【化１０】
【００３７】
【化１１】
【００３８】
【化１２】
【００３９】
【化１３】
【００４０】
【化１４】
【００４１】
【化１５】
【００４２】
【化１６】
【００４３】
上記各式の表記において、「式１１」〜「式１４」中のいずれもメチレン基の数（アルキレン基の鎖長）を示すａ〜ｅはいずれも整数であって、まず、ａ、ｂが、各々個別に２〜１２であり、より好ましくは４〜１０、特に好ましくは６〜９であり、ｃ、ｄはいずれも２〜１２であり、より好ましくは４〜１０であり、特に好ましくは６〜９であり、さらにｅは２〜５である。また、「式１２」および「式１３」中のＹは、「化１５」および「化１６」に示す「式ｉ」〜「式ｘｘｉｖ」のいずれかであって、より好ましくは「式ｉ」、「式ｉｉ」、「式ｉｉｉ」、「式ｖ」、もしくは「式ｖｉｉ」のいずれかである。
【００４４】
位相差制御層２２を形成するには、上記のような光重合性液晶組成物を用い、必要に応じて溶剤で溶解もしくは希釈し、スピンコーティング法、ダイコーティング、スリットコーティング、もしくはその他の適宜な方法により、対象面上、例えば、基板（１）２１上に塗布を行ない、紫外線を照射して露光し、重合させることにより行なう。
【００４５】
位相差制御層２２を画素毎に形成するには、前段落における露光の際に、必要箇所のみを残すようパターン露光し、露光後に現像を行なって不要部を除去することにより行なうことができ、三色の画素に対応させるには、これらの塗布、露光、および現像を、パターン露光により残す部分を変えて三回繰り返して行なえばよい。なお、位相差制御層を画素毎に形成する際には、各画素毎に必要な位相差量は、生じる画像の画素毎の光の波長によって異なるので、各位相差制御層の厚みを所定の厚みに形成し、各色光、典型的には、赤色光、緑色光、および青色光の三色の光のそれぞれに合せた位相差量とすることが好ましい。また、赤色用、緑色用、および青色用に複屈折を調製した、異なる液晶性高分子を用いても、同様に構成することができる。
【００４６】
位相差制御層２２を形成する対象面には、位相差制御層２２の形成に先立ち、配向膜を形成してあることが好ましい。配向膜は、上層の位相差制御層２２を構成するために用いる液晶高分子を所定の方向に配列させるためのもので、ポリアミド樹脂もしくはポリイミド樹脂等の樹脂の被膜を、これらの樹脂を溶解した樹脂組成物を塗布し、乾燥させることにより、形成した後、布を巻き付けたローラ等により所定の方向に摩擦するラビングを施すことにより、形成することができる。
【００４７】
共通電極２３は、透明性および導電性を有する金属酸化物の薄膜で構成されることが好ましく、金属酸化物としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化亜鉛、もしくは酸化第２錫等を挙げることができる。これらの金属酸化物の一様な薄膜を形成後に、必要に応じ、フォトリソグラフィー法により不要部を除去することにより、所定の位置に、またはパターン状に形成することができる。
【００４８】
本発明の位相差制御層を有する共通電極基板２０は、アレイ基板４０との間に液晶層３０をはさむため、最表面（図１もしくは図２においては、最下面）に配向膜を積層してあることが好ましい。配向膜としては、前記した位相差制御層２２を形成する際の下層用として既に説明したものと同様なものを適用することができる。
【００４９】
アレイ基板４０の基板（２）４１は、本質的には、位相差制御層を有する共通電極基板２０の基板（１）２１の素材として挙げたものと同様なものを素材とするものである。必要に応じて、透明なもの、もしくは不透明なものを選択して用いる。
【００５０】
駆動用能動素子４２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ＝Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、もしくは、金属／絶縁層／金属（ＭＩＭ＝Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）である。薄膜トランジスタは、基板（２）４１上にｘｙ方向に設けたソース線およびゲート線が接続されており、各画素電極はカラーフィルタ層に設けたスルーホールを介してＴＦＴからのドレイン線と導通されている。また、金属／絶縁層／金属は、基板（２）４１上の一方向の導線を接続したものである。
【００５１】
アレイ基板４０は、駆動用能動素子とカラーフィルタ４４との間にブラックマトリックスを伴なっていてもよく、ブラックマトリックスは、駆動用能動素子４２の配列に合わせたピッチで形成され、駆動用能動素子４２上を覆うものとすることが好ましい。
【００５２】
ブラックマトリックスは、黒色着色剤を含有する塗料タイプの樹脂組成物を一面に適用して、一旦固化させた後、フォトレジストを適用して行なうか、もしくは、黒色着色剤を含有する塗料タイプの感光性樹脂組成物を用いて、塗布、露光および現像を行なうことにより形成することができ、従って、黒色着色剤を含有する樹脂組成物から構成することができる。あるいは、ブラックマトリックス５は、ＣｒＯｘ／Ｃｒ（ｘは任意の数、「／」は積層を表す。）の積層構造からなる２層クロムブラックマトリックス、あるいはさらに反射率を低減させたＣｒＯｘ／ＣｒＮｙ／Ｃｒ（ｘ，ｙは任意の数）の積層構造からなる３層クロムブラックマトリックス等を、蒸着、イオンプレーティング、もしくはスパッタリング等の各種の方法で必要に応じ金属、金属酸化物、もしくは金属窒化物等の薄膜を形成し、フォトリソグラフィー法を利用してパターン化する方法、無電界メッキ法、もしくは黒色のインキ組成物を用いた印刷法等を利用しても形成することができる。
【００５３】
また、必要に応じて、駆動用能動素子４２とカラーフィルタ４４間、もしくは駆動用能動素子４２とブラックマトリックス間には、カラーフィルタ４４もしくはブラックマトリックス中の成分が駆動用能動素子４２に悪影響を与えないよう、保護層が積層してあってもよい。
【００５４】
カラーフィルタ４４は着色剤が溶解もしくは分散された樹脂組成物から構成され、その形成には、所定の色に着色したインキ組成物を調製して、各色パターン毎に印刷することによって行なってもよいが、所定の色の着色剤を含有した塗料タイプの感光性樹脂組成物を用いて、フォトリソグラフィー法によって行なうのがより好ましい。
【００５５】
画素電極４５は、先に説明した共通電極と同様な素材で形成することもでき、その場合には透明電極が形成される。画素電極４５の形成は、透明性および導電性を有する金属酸化物の一様な薄膜を形成後に、フォトリソグラフィー法により不要部を除去することにより、所定の位置に、またはパターン状に形成することができる。
【００５６】
アレイ基板４０の画素電極４５上には、共通電極基板２０との間に液晶層３０をはさむため、配向膜を積層してあることが好ましい。配向膜としては共通電極基板の場合と同様なものを適用することができる。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、共通電極を有する対向基板の共通電極を有する側に位相差制御層を有する積層構造からなるため、共通電極を有しない側の取扱い上の制約が無く、カラーフィルタ付きアレイ基板と組み合わせて使用するのに適した位相差制御層付きの対向基板を提供することができる。
【００５８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、位相差制御層が基板側であるので、位相差制御層の形成時に生じる厚みムラがごく少ない位相差制御層付きの対向基板を提供することができる。
【００５９】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、共通電極が基板側であるので、位相差制御層の形成を共通電極の形成の後に行なえ、共通電極形成時の熱履歴を避けることが可能で損傷の恐れの少ない位相差制御層付きの対向基板を提供することができる。
【００６０】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３いずれかの発明の効果に加え、位相差制御層の厚みを画素毎に異ならせるか、もしくは位相差制御層の複屈折を画素毎に調製することにより、画素毎に適した位相差量を付与するのに適した位相差制御層付きの対向基板を提供することができる。
【００６１】
請求項５の発明によれば、第１〜第４いずれかの発明の構成を有し、駆動用能動素子が配列して形成されたアレイ、カラーフィルタ、および駆動用能動素子に接続された画素電極とが積層されたアレイ基板との間に液晶層を介して積層し、使用するのに適した共通電極基板を提供することができる。
【００６２】
請求項６の発明によれば、アレイ基板と請求項１〜請求項４いずれかの発明の位相差制御層付きの対向基板とを組み合わせて液晶表示素子を構成したので、高精細であり、視野角の改善された液晶表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】位相差制御層を有する共通電極基板を示す図である。
【図２】位相差制御層を有する共通電極基板のその他の積層構造を示す図である。
【符号の説明】
１…………液晶表示素子
２０………共通電極基板
２１………基板（１）
２２………位相差制御層
３０………液晶
４０………アレイ基板
４１………基板（２）
４２………駆動用能動素子
４３………スルーホール
４４………カラーフィルタ
４５………画素電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a common electrode substrate with a phase difference control layer, which is suitable for application to a liquid crystal display, and a liquid crystal display element formed using the same.
[0002]
[Prior art]
Along with the expanded use of liquid crystal display elements, there is a demand for higher aperture ratios and improved viewing angles of liquid crystal display elements. With regard to high definition, in the previous liquid crystal display element, the color filter was formed on the opposite substrate different from the TFT substrate. In view of the shift at the time of combination, improvement of the point that the pixels are formed on a small scale has been attempted. The viewing angle is improved by applying a phase difference control plate. (For example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-229070 (page 5-6, FIG. 1)
[0004]
However, the phase difference control plate used conventionally is a relatively thick sheet obtained by stretching a polycarbonate film or the like, or applying a liquid crystal material having birefringence anisotropy to a triacetyl cellulose film or the like. As a result, the thickness of the liquid crystal display element is further hindered, and the pressure-sensitive adhesive layer used when applied to the outside of the liquid crystal display element together with the polarizing plate causes light reflection.
[0005]
Therefore, it was considered to form a coating-like retardation control layer using a polymerizable liquid crystal material, but although a thin retardation control layer was obtained, the planarity of the object on which the coating film was formed was not high. It is difficult to obtain a uniform coating film, and unlike the conventional retardation plate, it is necessary to form a coating film during the processing of the substrate, and it is also necessary to avoid the influence of high heat caused by various subsequent processing Occurred.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the present invention provides a liquid crystal display element with high definition and improved viewing angle, and in order to realize them, an array with a color filter having a color filter on an array such as a TFT substrate. It is an object of the present invention to provide a counter substrate with a phase difference control layer suitable for use in combination with a substrate (COA = Color Filter on Array).
[0007]
[Means for solving the problems]
The inventors solved the problem by laminating a phase difference control layer made of a liquid crystalline polymer on the side facing the array substrate of the common electrode substrate, which is a counter substrate different from the array substrate on which TFTs are formed. It has been found that this is possible.
[0008]
A first invention relates to a common electrode substrate having a phase difference control layer comprising a phase difference control layer made of a liquid crystalline polymer and a common electrode laminated on a transparent substrate.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the common electrode having the retardation control layer, wherein the retardation control layer made of a liquid crystalline polymer and the common electrode are laminated in this order on the transparent substrate. It relates to a substrate.
[0010]
According to a third invention, in the first invention, the common electrode having a retardation control layer, wherein the common electrode and the retardation control layer made of a liquid crystalline polymer are laminated in this order on the transparent substrate. It relates to a substrate.
[0011]
A fourth invention relates to a common electrode substrate having a phase difference control layer according to any one of the first to third aspects, wherein the phase difference control layer has a different amount of phase difference for each pixel. It is.
[0012]
According to a fifth invention, the retardation control layer and the common electrode according to any one of the first to fourth inventions are stacked on the first substrate, and the second substrate is different from the first substrate. An array in which driving active elements for each pixel are arranged on top, and a color filter and a pixel electrode connected to the driving active element on the array are sequentially stacked for each pixel. The present invention relates to a common electrode substrate characterized in that an array substrate with a color filter, the pixel electrode and the phase difference control layer face each other and are stacked via a liquid crystal layer.
[0013]
According to a sixth aspect of the invention, there is provided an array in which driving active elements for each pixel are arranged on a substrate, and a pixel electrode connected to the color filter and the driving active element on the array includes the pixel. Both of the pixel electrode and the phase difference control include both the array substrate with the color filter that is sequentially stacked every time and the common electrode substrate having the phase difference control layer according to any one of the first to fourth aspects of the invention. The present invention relates to a liquid crystal display element characterized in that the layers face each other and are laminated via a liquid crystal layer.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a liquid crystal display element using a common electrode substrate having a retardation control layer according to the present invention. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display element 1 according to the present invention includes an array. A liquid crystal layer 30 is laminated between the substrate 40 and a common electrode substrate 20 having a phase difference control layer made of a liquid crystalline polymer.
[0015]
In the present specification, the liquid crystalline polymer refers to a polymer whose liquid crystal state is fixed at room temperature. For example, a liquid crystalline monomer having a polymerizable group in its molecular structure is crosslinked to form an optical difference before crosslinking. Cured while maintaining the isotropic property, or has a glass transition temperature, and when heated above the glass transition temperature, exhibits a liquid crystal layer, and then freezes below the glass transition temperature to freeze the liquid crystal structure A high-molecular liquid crystal that can be used.
[0016]
Here, the array substrate 40 has an array in which driving active elements 42 for each pixel are arranged and formed on a substrate (2) 41. On the array, a color filter 44 and a pixel are provided for each pixel. The electrodes 45 are stacked in this order, and the pixel electrode 45 is connected to the driving active element 42 through a through hole (through hole) 43 provided in the color filter 44. On the other hand, as shown in FIG. 1, the common electrode substrate 20 having a phase difference control layer has a phase difference control layer 22 made of a liquid crystal polymer on a transparent substrate (1) 21 (the lower surface side in the figure) and The common electrode 23 is laminated in order.
[0017]
By driving the liquid crystal display element 1 thus configured, the liquid crystal layer 30 at a predetermined position between the pixel electrode 45 and the common electrode 23 controls the transmission of light according to the pixel, so that an optical pattern is generated. . Since the color filter 44 is an arrangement of three transmission colors of red (R), green (G), and blue (B), as shown in FIG. An image having a desired hue can be displayed by a combination of an optical pattern and a color filter.
[0018]
Moreover, since the phase difference control layer 22 is laminated, the viewing angle can be improved. In addition, since the phase difference control layer 22 made of a liquid crystal polymer is directly laminated on the substrate (1) 21, it is usually used in this field by using a substrate (1) 21 having excellent planarity. Since the substrate used has good flatness, the thickness unevenness of the phase difference control layer 22 made of a liquid crystal polymer can be extremely reduced, and there is an advantage that a predetermined constant phase difference control function can be exhibited.
[0019]
In the present invention, for the above reason, the phase difference control layer 22 is preferably laminated between the substrate (1) 21 and the common electrode 23. However, if only focusing on the phase difference control function, However, the present invention is not limited to this, and may be laminated at other various positions.
[0020]
For example, the phase difference control layer 22 can be laminated on the upper surface of the substrate (1) 21 in FIG. However, since the upper surface of the substrate (1) 21 is usually a surface to which the polarizing plate is attached, if the polarizing plate is attached again, the retardation control layer 22 is easily damaged when the polarizing plate is peeled off. Although the phase difference control layer 22 can be laminated on the upper surface of the pixel electrode 45, it is not preferable because the unevenness of the color filter serving as a base is picked up. The phase difference control layer 22 can also be laminated between the color filter 44 and the pixel electrode 45. In this case, the phase difference control layer 22 can be formed without receiving a thermal history when the color filter 44 is formed. In addition to picking up the irregularities, the color filter and the through hole must be matched with high accuracy, and therefore a large through hole must be provided in view of the margin. Although the phase difference control layer 22 can be laminated between the driving active element 42 and the color filter 44, there is a disadvantage in that it receives a thermal history when the color filter 44 is formed. Although the phase difference control layer 22 can be laminated on the substrate (2) 41 prior to the formation of the drive active element 42, the subsequent formation of the drive active element 42 involves a high temperature of 300 ° C. or higher. The phase difference control layer 22 cannot withstand. In addition to the above points, the laminated structure in which the phase difference control layer 22 is laminated on the array substrate 40 side has a large number of manufacturing processes and uses various materials when there is a defect in the phase difference control layer 22. Since a commercially expensive array substrate is wasted, it is not always a good idea to stack the phase difference control layer 22 on the array substrate side even if there is no problem in performance. In particular, this tendency is strong in the low temperature polysilicon type TFT.
[0021]
In the above description, the phase difference control layer 22 made of a liquid crystal polymer is described as being uniformly formed, and the common electrode substrate 20 having the phase difference control layer is the substrate (1). Although the example in which the phase difference control layer 22 is directly laminated on the layer 21 and the common electrode is laminated on the phase difference control layer 22 is illustrated, the structure of the phase difference control layer 22 made of a liquid crystal polymer and the order of lamination of both layers are illustrated. As described next with reference to FIGS. 2A to 2C, there may be modifications.
[0022]
As shown in FIG. 2A, the common electrode substrate 20 having a phase difference control layer is obtained by laminating a common electrode 23 and a phase difference control layer 22 made of a liquid crystal polymer on a substrate (1) 21 in this order. It may be. When the common electrode 23 is formed by a vapor phase method such as vapor deposition, the target surface is heated. However, in this stacked structure, the phase difference control layer 22 can be formed after the common electrode 23 is formed. Avoid excessive heating. As the common electrode substrate 20 having a phase difference control layer, as shown in FIG. 2B, a phase difference control layer 22 made of a liquid crystal polymer and a common electrode 23 are sequentially laminated on a substrate (1) 21, In addition, the phase difference control layer 22 made of a liquid crystal polymer may be composed of a collection of different phase difference amounts for each pixel, and usually, red, green, and blue corresponding to the color filter 44. Set the phase difference amount corresponding to. Since the required viewing angle improvement varies depending on the wavelength of the transmitted light, this is convenient for providing an optimum amount of phase difference determined by the wavelength of the transmitted light. Also in this structure, since the retardation control layer 22 made of a liquid crystal polymer is directly laminated on the substrate (1) 21, the thickness unevenness of each layer constituting the retardation control layer 22 is extremely small. can do. Alternatively, as shown in FIG. 2C, a common electrode 23 and a phase difference control layer 22 made of a liquid crystal polymer are laminated in this order on a substrate (1) 21, and the phase difference control layer 22 is a pixel. It may consist of a collection of different phase differences for each.
[0023]
Further, although not shown, the retardation control layer 22 made of a liquid crystal polymer may be a laminate of two or more layers having different functions. For example, there are two layers: a phase difference control layer whose optical axis is horizontal to the layer, and a phase difference control layer whose optical axis is perpendicular to the layer. Any of these two layers may be on the substrate (1) 21 side. Note that the two retardation control layers are preferably stacked with an alignment film interposed therebetween.
[0024]
Examples of the material of the substrate (1) 21 of the common electrode substrate 20 having the retardation control layer according to the present invention include inorganic substrates such as glass, silicon and quartz, or organic substrates as listed below. Can do. That is, as an organic substrate, acrylic such as polymethyl methacrylate, polyamide, polyacetal, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, triacetyl cellulose, or syndiotactic polystyrene, polyphenylene sulfide, polyether ketone, poly Ether ether ketone, fluorine resin, polyether nitrile, etc., polycarbonate, modified polyphenylene ether, polycyclohexene, polynorbornene resin, etc., or polysulfone, polyethersulfone, polysulfone, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, Or, it can be made of thermoplastic polyimide, but it is made of general plastic. The can also be used. Although there is no limitation in particular in the thickness of the board | substrate 2, a thing of about 5 micrometers-1 mm is used according to a use, for example.
[0025]
The retardation control layer 22 in the present invention is made of a liquid crystal polymer, and more preferably is a cured product obtained by polymerizing a polymerizable liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal compound. In the case of forming a retardation control layer whose optical axis is horizontal to the layer, it can be formed by polymerizing a polymerizable liquid crystal monomer, and specifically, a photopolymerization initiator is added to such a monomer. The blended photopolymerizable liquid crystal composition can be applied to the target surface, and after application, it can be formed by ultraviolet exposure or the like. In the case of forming a retardation control layer whose optical axis is perpendicular to the layer, it is formed in the same manner using a photopolymerizable liquid crystal composition containing a polymerizable chiral agent in addition to a polymerizable monomer. can do.
[0026]
As the polymerizable liquid crystal monomer, for example, known ones as disclosed in JP-T-10-508882 and as the polymerizable chiral agent can be used, for example, as disclosed in JP-A-7-258638. More specifically, examples of the polymerizable liquid crystal monomer include those shown in the following formulas (1) to (11), and examples of the polymerizable chiral agent include the following formulas (12) to (14). ) Can be exemplified.
[0027]
[Chemical 1]
[0028]
[Chemical 2]
[0029]
[Chemical 3]
[0030]
[Formula 4]
[0031]
[Chemical formula 5]
[0032]
[Chemical 6]
[0033]
[Chemical 7]
[0034]
[Chemical 8]
[0035]
[Chemical 9]
[0036]
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[0037]
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[0038]
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[0039]
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[0040]
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[0041]
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[0042]
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[0043]
In the above formulas, “a” to “e” indicating the number of methylene groups (chain length of the alkylene group) in “Formula 11” to “Formula 14” are all integers. , Individually 2 to 12, more preferably 4 to 10, particularly preferably 6 to 9, and c and d are both 2 to 12, more preferably 4 to 10, particularly preferably. 6-9, and e is 2-5. Y in “Formula 12” and “Formula 13” is any one of “Formula i” to “Formula xxiv” shown in “Formula 15” and “Formula 16”, and more preferably “Formula i”. , “Formula ii”, “formula iii”, “formula v”, or “formula vii”.
[0044]
In order to form the retardation control layer 22, the photopolymerizable liquid crystal composition as described above is used, dissolved or diluted with a solvent as necessary, and spin coating, die coating, slit coating, or any other appropriate method. According to the method, the coating is carried out on the target surface, for example, on the substrate (1) 21, exposed to ultraviolet rays and exposed to polymerization.
[0045]
The phase difference control layer 22 can be formed for each pixel by performing pattern exposure so as to leave only a necessary portion at the time of exposure in the previous paragraph, and performing development after exposure to remove unnecessary portions, In order to correspond to the three-color pixels, these coating, exposure, and development may be repeated three times while changing the portions left by pattern exposure. Note that when the phase difference control layer is formed for each pixel, the amount of phase difference required for each pixel differs depending on the wavelength of light for each pixel of the resulting image, so the thickness of each phase difference control layer is set to a predetermined thickness. The phase difference amount is preferably adjusted to each color light, typically red light, green light, and blue light. Further, the same constitution can be made by using different liquid crystalline polymers prepared with birefringence for red, green and blue.
[0046]
Prior to the formation of the phase difference control layer 22, an alignment film is preferably formed on the target surface on which the phase difference control layer 22 is to be formed. The alignment film is for aligning liquid crystal polymers used for constituting the upper retardation control layer 22 in a predetermined direction. A resin film such as a polyamide resin or a polyimide resin is dissolved in these resins. After forming by applying and drying the resin composition, it can be formed by rubbing rubbing in a predetermined direction with a roller around which a cloth is wound.
[0047]
The common electrode 23 is preferably composed of a transparent and conductive metal oxide thin film. Examples of the metal oxide include indium tin oxide (ITO), indium oxide, zinc oxide, or second oxide oxide. Tin etc. can be mentioned. After the formation of a uniform thin film of these metal oxides, unnecessary portions can be removed by photolithography, if necessary, so that they can be formed at predetermined positions or in a pattern.
[0048]
In the common electrode substrate 20 having the retardation control layer of the present invention, an alignment film is laminated on the outermost surface (the lowermost surface in FIG. 1 or 2) in order to sandwich the liquid crystal layer 30 between the array substrate 40. Preferably there is. As the alignment film, those similar to those already described for the lower layer when the retardation control layer 22 is formed can be applied.
[0049]
The substrate (2) 41 of the array substrate 40 is essentially made of the same material as the material of the substrate (1) 21 of the common electrode substrate 20 having the phase difference control layer. If necessary, select a transparent one or an opaque one.
[0050]
The driving active element 42 is a thin film transistor (TFT = Thin Film Transistor) or a metal / insulating layer / metal (MIM = Metal Insulator Metal). In the thin film transistor, a source line and a gate line provided in the xy direction are connected on the substrate (2) 41, and each pixel electrode is electrically connected to a drain line from the TFT through a through hole provided in the color filter layer. Yes. Further, the metal / insulating layer / metal is obtained by connecting conductive wires in one direction on the substrate (2) 41.
[0051]
The array substrate 40 may be accompanied by a black matrix between the driving active element and the color filter 44, and the black matrix is formed at a pitch according to the arrangement of the driving active elements 42, and the driving active element 42 is preferably covered.
[0052]
The black matrix is formed by applying a paint-type resin composition containing a black colorant to one side and solidifying it once, and then applying a photoresist, or a paint-type photosensitive resin containing a black colorant. It can form by performing application | coating, exposure, and image development using a conductive resin composition, Therefore, it can comprise from the resin composition containing a black coloring agent. Alternatively, the black matrix 5 is a two-layer chrome black matrix having a laminated structure of CrOx / Cr (x is an arbitrary number, “/” represents a laminated structure), or CrOx / CrNy / Cr having a further reduced reflectance. A three-layer chrome black matrix or the like having a laminated structure (where x and y are arbitrary numbers), a metal, a metal oxide, a metal nitride, or the like as required by various methods such as vapor deposition, ion plating, or sputtering. The thin film can be formed and patterned using a photolithography method, an electroless plating method, a printing method using a black ink composition, or the like.
[0053]
If necessary, components in the color filter 44 or the black matrix adversely affect the drive active element 42 between the drive active element 42 and the color filter 44 or between the drive active element 42 and the black matrix. The protective layer may be laminated so as not to be present.
[0054]
The color filter 44 is composed of a resin composition in which a colorant is dissolved or dispersed, and the color filter 44 may be formed by preparing an ink composition colored in a predetermined color and printing it for each color pattern. However, it is more preferable to carry out by a photolithography method using a paint type photosensitive resin composition containing a colorant of a predetermined color.
[0055]
The pixel electrode 45 can also be formed of the same material as the common electrode described above, and in that case, a transparent electrode is formed. The pixel electrode 45 is formed in a predetermined position or pattern by removing unnecessary portions by photolithography after forming a uniform thin film of metal oxide having transparency and conductivity. Can do.
[0056]
An alignment film is preferably laminated on the pixel electrode 45 of the array substrate 40 in order to sandwich the liquid crystal layer 30 with the common electrode substrate 20. As the alignment film, the same one as in the case of the common electrode substrate can be applied.
[0057]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the counter substrate having the common electrode has a laminated structure having the phase difference control layer on the side having the common electrode, there is no restriction in handling on the side having no common electrode, and the color filter A counter substrate with a phase difference control layer suitable for use in combination with an attached array substrate can be provided.
[0058]
According to the invention of claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, since the phase difference control layer is on the substrate side, the thickness unevenness generated when forming the phase difference control layer is very small. A substrate can be provided.
[0059]
According to the invention of claim 3, in addition to the effect of the invention of claim 1, since the common electrode is on the substrate side, the phase difference control layer can be formed after the formation of the common electrode, and the thermal history during the formation of the common electrode It is possible to provide a counter substrate with a phase difference control layer that can avoid the above-described problem and has little risk of damage.
[0060]
According to the invention of claim 4, in addition to the effect of the invention of any one of claims 1 to 3, the thickness of the phase difference control layer is made different for each pixel, or the birefringence of the phase difference control layer is made for each pixel. The counter substrate with a retardation control layer suitable for providing a suitable retardation amount for each pixel can be provided.
[0061]
According to the fifth aspect of the present invention, the pixel has the configuration of any one of the first to fourth aspects of the invention and is formed by arranging the drive active elements, the color filter, and the pixels connected to the drive active elements. It is possible to provide a common electrode substrate that is suitable for use by being laminated with an electrode and an array substrate on which electrodes are laminated via a liquid crystal layer.
[0062]
According to the invention of claim 6, the liquid crystal display element is configured by combining the array substrate and the counter substrate with the phase difference control layer of any of claims 1 to 4. A liquid crystal display element with improved corners can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a common electrode substrate having a phase difference control layer.
FIG. 2 is a view showing another laminated structure of a common electrode substrate having a phase difference control layer.
[Explanation of symbols]
1 ... Liquid crystal display element 20 ... Common electrode substrate 21 ... Substrate (1)
22 ......... Phase difference control layer 30 ......... Liquid crystal 40 ......... Array substrate 41 ...... Substrate (2)
42... Active element for driving 43... Through hole 44 ... Color filter 45 ... Pixel electrode
