JP2009025530A - 液晶表示装置、カラーフィルタ基板、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 位相差層内蔵の半透過型液晶パネルにおいて、シール材配置部分の密着性の弱い層構造を改善した液晶表示装置を実現する。
【解決手段】 位相差層用配向膜の塗布工程において、シール材配置部分に位相差層用配向膜を形成しないことで、密着性の弱い層構造を無くす。
【選択図】 図３

Description

本発明は、位相差層を内蔵する液晶表示装置とその製造方法に関する。

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。

携帯型情報機器用の表示装置は、晴天時の屋外から暗室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望まれる。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、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室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。

従来から、広視野角の透過表示で知られるＩＰＳ方式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が、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。

また、非特許文献１は、外部設置の位相差板に替えて、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。

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い。また内蔵位相差層のΔｎは、外付けの位相差板よりもはるかに大きい。また、外付けの位相差板の場合、層厚が数十μｍとなるのに対して、液晶高分子を用いて内蔵位相差層を形成すれば、層厚を数μｍと大幅に減少させることが可能となる。

特開平１１−２４２２２６号公報 特開２００５−３３８２５６号公報 ｃ．Ｄｏｏｒｎｋａｍｐ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，"Ｎｅｘｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｂｉｌｅ ＬＣＤｓ ｗｉｔｈ ｉｎ−ｃｅｌｌ ｒｅｔａｒｄｅｒｓ．"Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ２００３，ｐ６８５（２００３）

位相差層を内蔵した半透過型液晶パネルは、カラーフィルタに位相差層を内蔵したものを用いる。このカラーフィルタには位相差層を配向させるための位相差層用配向膜を必要とする。例えば、位相差層を内蔵した半透過型ＩＰＳ方式の一般的な液晶パネルのカラーフィルタにおいて反射表示部に対応する部分は、透明基板上に赤色、緑色、青色などのカラーサブピクセルと、平坦化膜と、位相差層用配向膜と、位相差層と、位相差保護層とがこの順に積層している。また、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板との貼合せに使うシール材を配置する部分における、カラーフィルタ基板は、透明基板上にブラックマトリクスと、平坦化膜と、位相差層用配向膜と、位相差保護層の順とがこの順に積層している。

一般的に、位相差層用配向膜は、ポリイミド系ポリマーを使用し、平坦化膜および位相差保護層は、アクリル系ポリマーやエポキシ系ポリマーもしくはアクリル系とエポキシ系の混合ポリマーを使用する。ポリイミド系ポリマーの溶解度パラメーターは、約１４（ｃａl／ｃｍ^３）^１／２であり、アクリル系ポリマーの溶解度パラメーターは、約１０（ｃａl／ｃｍ^３）^１／２であり、エポキシ系ポリマーの溶解度パラメーターは、約１１（ｃａl／ｃｍ^３）^１／２である。なお、ここで用いた溶解度パラメーターは、計算（Ｒ．Ｆ．Ｆｅｄｏｒｓ． Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ， １４巻、１４７頁、１９７４年）により求めた値を用いた。このように、ポリイミド系ポリマーに対してアクリル系ポリマーとエポキシ系ポリマーは、溶解度パラメーターが大きく異なり、両者の膜を積層させた場合、一般的にその界面の密着性が悪い。つまり、上記の位相差層を内蔵した液晶パネルのカラーフィルタ基板において、ＴＦＴ基板と貼り合せるためのシール材が配置される部分には、密着性が良くない平坦化膜と位相差層用配向膜との界面、および位相差層用配向膜と位相差保護層との界面が存在する。それに比べ、全透過型液晶パネルは、平坦化膜の上にシール材が配置されるため、シール材配置部分に密着性が悪い層構造が存在しない。このように、半透過型液晶パネルは、全透過型液晶パネルに比べて、位相差層内蔵型液晶パネルはカラーフィルタ基板のシール材配置部分に密着性の悪い層界面が存在するため、パネルの強度に問題があり、パネルに外力が加わるとシール材配置部分の密着性の悪い層界面で剥がれが生じる場合がある。

そこで、本発明の目的は、構造的な対策により、前記の問題のある層構造を改善し、パネル強度が向上した位相差層内蔵型の液晶表示装置を提供することにある。

本発明は、位相差層内蔵の半透過型液晶パネルにおいて、シール材の配置される部分に位相差層用配向膜を形成しない位相差層内蔵カラーフィルタ構造を備えることを特徴とする。

例えば、本願発明は、第１の基板と第２の基板とで液晶を挟持してなる液晶表示装置であって、反射光により表示を行う反射表示部と、透過光で表示を行う透過表示とを備えている。そして、前記第１の基板の前記反射表示部に相当する位置では、第１の保護層と、位相差層用の配向膜と、位相差層と、第２の保護層とがこの順に積層している。一方、表示領域の外周縁のシール部では、前記第１の保護層と前記第２の保護層とがこの順に積層している。

すなわち、前記液晶表示装置は、前記第１の基板の、前記液晶側の面の、前記反射表示部に相当する位置に、位相差層が形成されており、前記第１の基板の、前記液晶側の面の、表示領域の外周縁のシール部には、前記位相差層用の配向膜が形成されない領域が設けられてる。

また、本願発明は、第１の基板と第２の基板の対向間隙に液晶層を扶持し、シール材により前記第１の基板と前記第２の基板をその表示領域の外周縁で封止してなり、前記表示領域は複数の画素のマトリクス配列で構成され、前記画素毎に反射表示部と透過表示部を有する液晶表示装置の製造方法である。そして、前記第１の基板の主面に位相差層用配向膜を、少なくとも前記シール材の配置される部分を除く基板面内に形成する位相差層用配向膜形成工程と、該位相差用配向膜に配向制御能を付与する工程と、前記位相差層用配向膜を覆って、位相差材料を塗布する位相差材料塗布工程と、前記位相差材料の前記反射表示部に相当する部分を選択露光して硬化させる露光工程とを含む。

また、本願発明は、反射表示部と透過表示部とを備えた液晶表示装置のカラーフィルタ基板である。そして、前記反射表示部に相当する位置では、第１の保護層と、位相差層用の配向膜と、位相差層と、第２の保護層とがこの順に積層している。一方、表示領域の外周縁のシール部に相当する位置には、前記第１の保護層と前記第２の保護層とがこの順に積層している領域がある。

すなわち、前記カラーフィルタ基板は、前記液晶側の面の、前記反射表示部に相当する位置に、位相差層が形成されており、前記液晶側の面の、表示領域の外周縁のシール部に、前記位相差層用の配向膜が形成されない領域が設けられている。

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パネルにおいて、シール材配置部分の積層構造が改善され、位相差層内蔵型の半透過型液晶パネルの強度が向上する。

次に、図面を参照しながら本願発明の実施形態の例について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態が適用された液晶表示装置を構成する液晶パネルの１画素の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。

液晶パネルは、第１の基板３１と、液晶層１０と、第２の基板３２と、から構成され、第１の基板３１と第２の基板３２との対向間隙に液晶層１０が扶持されている。

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４５と、平坦化膜（第１の保護膜）３６と、位相差層用配向膜３７と、内蔵の位相差層（以下、単に位相差層）３８と、位相差層３８の保護層（第２の保護膜）４０と、第１の配向膜３３とが、この順に積層している。

ただし、位相差層３８は、透過表示部ＲＡにのみ配され、透過表示部ＴＡには、配されていない。

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。

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と、画素電極２８とに接続されている。

この他に共通配線２３と共通電極２９とを有する。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とソース・ドレイン電極２４とは、第１の絶縁層５１で絶縁されている。薄膜トランジスタＴＦＴ上には、第２の絶縁層５２がある。

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いる。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。

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２９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、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。

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４５の形成面の凹凸は樹脂性の平坦化膜（第１の保護膜、オーバコート膜）３６で平坦化されている。第１の配向膜３３は、ポリイミド系有機膜であり、ラビング法で配向処理されている。

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の配向膜３４は、第１の配向膜３３と同様に、水平配向性のポリイミド系有機膜である。信号配線２２と走査配線２１と共通配線２３とは、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）、若しくはクロム（Ｃｒ）などで形成されており、画素電極２８は、インジウム錫酸化物（インジウム・チン・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。

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とは、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との間に電界が形成される。電界は、第３の絶縁層５３の影響により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。なお、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。

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ＲＡであり、反射光６２に示すように、光を反射する。これ以外の画素電極２８と共通電極２９の重畳部では、透過光６１に示すように、バックライトの光を通過して透過表示部ＴＡとなる。透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡ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ＴＡと反射表示部ＲＡ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ＴＡと反射表示部ＲＡを配置した。

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。

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。

本実施形態の液晶表示装置は、概略、上記のように構成されるが、さらに、第１の基板３１と第２の基板３２とを貼り合わせるシール部（シール材の配置部分）における第１の基板の主面の層構造に特徴がある。

図３は、液晶パネルのシール材の配置部分の断面図である。なお、第２の基板上に作製された走査配線、信号配線、共通配線、画素電極、共通電極などの図は省略し、ＴＦＴ基板７００として示した。

第１の基板３１上に形成されたシール材７１０配置部分の層構造は、ブラックマトリクス３５より上層（液晶１０側）において、第１の保護膜３６と第２の保護膜４０とがこの順に積層している。すなわち、シール材７１０の配置部分には、密着性が悪い位相差層用配向膜３７が存在せず、保護膜の層界面が存在しない。第１の保護膜３６と第２の保護膜とは同じ又は類似した組成物であり、強固に結合可能である。このような構造により、枠状のシール部全体の封止の信頼性を向上させている。

図４は、本実施形態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。また、図５は、図４のＰ−１のプロセス以降の第１の基板３１の様子を示す上面図である。なお、比較のために、図６に、従来の方法における、Ｐ−１のプロセス以降の第１の基板３１の様子を示す上面図である。

まず、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４５とを形成し、その表面をアクリル系とエポキシ系の混合ポリマーからなる第１の保護膜３６で覆って平坦化する（Ｐ−１）。

Ｐ−１のプロセス完了時においては、図５の（ａ）に示すように、第１の基板３１に対して、８面の有効表示領域１１０にそれぞれカラーフィルタのマトリクス配列が形成されている。そして、最も上層には、第１の基板３１の全面に、第１の保護膜３６が塗布されている。

次に、図５の（ｂ）に示すように、第１の基板３１に面付けされた有効表示領域１１０部分に、位相差層用配向膜３７をフレキソ印刷にて塗布する（Ｐ−２）。

図６の（ｂ）に示すように、従来は、後工程の位相差材料を均一に塗布するために、第１の基板３１の全面に濡れ性の良い位相差層用配向膜３７’を形成していた。これに対して、本実施形態では、図５の（ｂ）に示したように、有効表示領域１１０の外側のシール材配置位置を避けて、有効表示領域１１０の面付け通りに位相差層用配向膜３７を塗布する。これにより、図３の断面図に示したように、シール材７１０の配置位置に当たる層構造に位相差層用配向膜３７が形成されなくなる。

なお、本実施形態では、図５の（ｂ）に示すように、有効表示領域１１０の面付け通りに位相差層用配向膜３７を塗布したが、本発明の効果を得るには、第１の基板と第２の基板とを貼り合せるためのシール材が配置される位置に位相差層用配向膜３７を形成しなければよく、有効表示領域１１０部分に加え、シール材が配置される以外の部分に位相差層用配向膜３７を塗布しても良い。また、本実施形態では、位相差層用配向膜３７の塗布方法としてフレキソ印刷を用いたが、インクジェットなど他の塗布方法を用いても良い。

次に、位相差層用配向膜３７をベークした後、ラビングして配向制御能を付与する（Ｐ−３）。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。そして、位相差層用配向膜３７の上に、位相差材料を塗布する（Ｐ−４）。

ここで用いる位相差材料は、光反応性のアクリル基（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と重合開始剤（反応開始剤）とを有機溶媒に溶かした有機材料であり、さらに、濡れ性を向上させるための添加剤が添加されている。

この光反応性のアクリル基（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次に示す。

また、重合開始剤は、重合反応を開始させるものであれば特に制限はないが、市販品として、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。

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。

上述の通り、位相差材料には、濡れ性を向上させるための添加物が含まれている。これは、次の理由による。

本実施形態では、シール材が配置される位置には、位相差層用配向膜３７が形成されていない。すなわち、第１の保護膜３６がむき出しになっている。このような層の上に、従来の位相差材料（すなわち、光反応性のアクリル基（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および重合開始剤のみを有機溶剤に溶かした位相差材料）を塗布しようとしても、第１の保護膜３６に対する濡れ性が悪いため、均一に塗布することは困難である。

例えば、比抵抗が１０ＭΩｃｍ以上の純水の液滴を接触させて、３０秒後の接触角を測定すると、ＩＰＳ用配向膜のポリイミド系ポリマーは約３０度であり、アクリル系とエポキシ系の混合ポリマー（新日鐵化学 Ｖ−２５９ＰＨＥ）は７０度であった。また、純水の代わりに位相差材料（ＢＡＳＦ製 Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ２４２ ３０ｗｔ％、重合開始剤３ｗｔ％、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７０ｗｔ％）で接触角を測定すると、ＩＰＳ用配向膜のポリイミド系ポリマーに対しては濡れ広がりすぎて接触角が測定できないが、アクリル系とエポキシ系の混合ポリマー（新日鐵化学 Ｖ−２５９ＰＨＥ）に対しては接触角が約２４度と高く、濡れ性が悪い。実際にそれぞれのポリマー膜上に位相差材料を塗布すると、ポリイミド系ポリマー上では均一に塗布できるが、アクリル系とエポキシ系の混合ポリマー上でははじけが発生し均一には塗布できなかった。

そのため、比抵抗が１０Ｍｃｍ以上の純水の液滴を接触させて、３０秒後の接触角を測定した接触角が６５度以上のポリマー膜に対して、位相差材料の接触角が２０度以下になるように表面張力を下げることが可能な添加剤を添加するのが最適である。このように濡れ性を調整した位相差材料を用いると、第１の保護膜３６と位相差層用配向膜３７との両方に対して均一に位相差材料を塗布することができる。

そのための添加剤としては、下記のような、アクリル系添加剤、シリコン系添加剤、フッ素系添加剤などを挙げることができる。まお、これらの添加剤のいくつかは、界面活性剤と呼ばれることもある。

（１）アクリル系添加剤：

（２）シリコン系添加剤：

（３）フッ素系添加剤：

市販のアクリル系添加剤としてはビックケミー・ジャパン製のＢＹＫ−３４０、ＢＹＫ−３５２、ＢＹＫ−３５４、ＢＹＫ−３５５、ＢＹＫ−３５６、ＢＹＫ−３５８Ｎ、ＢＹＫ−３５９、ＢＹＫ−３６１Ｎ、ＢＹＫ−３８０Ｎ、ＢＹＫ−３８１、ＢＹＫ−３９０、ＢＹＫ−３９２などを挙げることができる。

なお、アクリル系添加剤よりも、シランカップリング剤や、シロキサン系などシリコン系添加剤の方が、より効率よく第１の保護膜３６に対する濡れ性を向上させる。

市販のシランカップリング剤としては、信越シリコーン製ＫＡ−１００３、ＫＢＭ−１００３、ＫＢＥ−１００３、ＫＢＭ−３０３、ＫＢＭ−４０３、ＫＢＥ−４０２、ＫＢＥ−４０３、ＫＢＭ−１４０３、ＫＢＭ−５０２、ＫＢＭ−５０３、ＫＢＥ−５０２、ＫＢＥ−５０３、ＫＢＭ−５１０３、ＫＢＭ−６０２、ＫＢＭ−６０３、ＫＢＥ−６０３、ＫＢＭ−９０３、ＫＢＥ−９０３、ＫＢＥ−９１０３、ＫＢＭ−５７３、ＫＢＭ−５７５、ＫＢＭ−６１２３、ＫＢＥ−５８５、ＫＢＭ−７０３、ＫＢＭ−８０２、ＫＢＭ−８０３、ＫＢＥ−８４６、ＫＢＥ−９００７などを挙げることができる。

また、市販のシロキサン系添加剤としては、ビックケミー・ジャパン製ＢＹＫ−３００、ＢＹＫ−３０２、ＢＹＫ−３０６、ＢＹＫ−３０７、ＢＹＫ−３１０、ＢＹＫ−３１５、ＢＹＫ−３２０、ＢＹＫ−３２２、ＢＹＫ−３２３、ＢＹＫ−３２５、ＢＹＫ−３３０、ＢＹＫ−３３１、ＢＹＫ−３３３、ＢＹＫ−３３７、ＢＹＫ−３４１、ＢＹＫ−３４４、ＢＹＫ−３７０、ＢＹＫ−３７５、ＢＹＫ−３７７、ＢＹＫ−ＵＶ３５１０などを挙げることができる。

また、他のシリコン系添加剤として、ダイセル・サイテック製ＥＢＥＣＲＹＬ ３５０、ＥＢＥＣＲＹＬ １３６０や、テゴ（Ｔｅｇｏ）製Ｆｌｏｗ４２５、Ｇｌｉｄｅ１００、Ｇｌｉｄｅ４１０、Ｇｌｉｄｅ４２０、Ｇｌｉｄｅ４３５、ＧｌｉｄｅＡ１１５、ＧｌｉｄｅＺＧ４００などを挙げることができる。

また、市販のフッ素系添加剤としては、大日本インキ化学工業製のメガファックＦ−４４３、Ｆ−４４４、Ｆ−４４５、Ｆ−４４６、Ｆ−４７０、Ｒ−０８、Ｆ−４７１、Ｆ−４７２ＳＦ、Ｆ−４７４、Ｆ−４７５、Ｒ−３０、Ｆ−４７７、Ｆ−４７８、Ｆ−４７９、Ｆ−４８０ＳＦ、Ｆ−４８２、Ｆ−４８３、Ｆ−４８４、Ｆ−４８６、Ｆ−４８７、Ｆ−４８９、Ｆ−１７２Ｄ、Ｆ−１７８Ｋ、Ｆ−１７８ＲＭ、ＥＳＭ−１、ＭＣＦ−３５０ＳＦ、ＢＬ−２０、Ｒ−６１、Ｒ−９０や、ネオス製のフッ素系界面活性剤 フタージェント ２５０、フタージェント ２５１、フタージェント ２２２Ｆ、ＦＴＸ−２１８や３Ｍ製のノベックＦＣ−４４３０などを挙げることができる。

なお、これらの添加剤を多量に加えるとリタデーションや、光硬化性、パターニング性、耐熱性の低下などが顕著に起こる可能性がある。したがって、位相差材料の固化成分である光反応性のアクリル基（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に対して、添加剤の添加量は、０．２重量％以下（例えば、０．００１〜０．２重量％の範囲）にすることが望ましい。

図４に戻って説明を続ける。位相差材料を塗布した後、これを１００℃のホットプレートなどにより２〜３分プリベークして溶剤を除去する（Ｐ−５）。これにより、透明な膜が形成される。この膜は、プリベークされた時点で位相差層用配向膜３７の配向処理方向を向いて配向しており、位相差層としての機能が付与されている。

次に、プリベークした位相差材料に対し、位相差層のパターンに対応した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紫外光を照射して、アクリル基を光重合させて硬化させ、位相差層３８を形成する（Ｐ−６）。このマスク露光により、露光マスクの開口部に対応するアクリレートが重合し、有機溶剤に不溶な膜となる。このとき、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。

その後、有機溶剤による現像を行い、未露光部分を除去する（Ｐ−７）。

なお、本実施形態では、未硬化の部分を有機溶剤により現像を行う。しかしこれに限定されない。現像を行わずとも、アクリレートを分子末端に有するネマチック液晶の、ネマチック・等方相転移温度以上に、第１の基板全体を加熱ことにより、露光マスクの非開口部に相当する未硬化の位相差層を等方層にしてもよい。そして、等方層を維持した加熱状態で全面をランプ露光することで、露光マスクの非開口部に位置する未硬化のアクリル基を光重合させて、等方層のまま硬化させ、透明層としてもよい。

次に、位相差層３８の上に透明な有機層を塗布して、第２の保護膜４０とする（Ｐ−８）。

ここで、位相差層３８に、Δｎ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る。そして、位相差層３８だけでは、反射表示部ＲＡと透過表示部ＴＡ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ってしまう。そこで、反射表示部ＲＡと透過表示部ＴＡに４分の１波長のリタデーション差を確保するために、位相差層３８上に膜厚調整層３９を形成する。

具体的には、第２の保護膜４０に感光性透明レジストを塗布し、露光マスクを用いて紫外線露光する。ここでは、反射表示部ＲＡ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−９）。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−１０）。

次に、第１の基板３１の主面最上層に第１の液晶配向膜３３を塗布し、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する（Ｐ−１１）。そして、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、外周縁の内側に矩形枠状にシール材を塗布して、両基板を貼り合わせて組み立て、内側に液晶層１０を封入する（Ｐ−１２）。

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−１３）。

なお、本実施形態では、第１の偏光板４１の粘着層４３には、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。

以上のようにして作製した液晶パネルの透過表示部ＴＡでは、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。

また、上記プロセスで製造された液晶パネルのシール部の断面図は、上述の図３に示したとおりである。比較のために、図７に、従来の方法（図６に示したように、位相差層用配向膜３７’を基板全体に塗布する方法）で製造された液晶パネルのシール部の断面図を示す。

第１の基板３１上に形成されたシール材７１０の配置部分の層構造は、図７の従来のパネルでは、ブラックマトリクス３５より上層において、第１の保護膜３６と、位相差層用配向膜３７’と、第２の保護膜４０とが、この順に積層している。そのため、第１の保護膜３６と位相差層用配向膜３７’との界面、位相差層用配向膜３７’と第２の保護膜４０との界面において、結合力が弱く、シール部の封止信頼性が低下する。

これに対して、図３の本実施形態の液晶パネルでは、ブラックマトリクス３５より上層において、第１の保護膜３６と第２の保護膜４０とが、この順に積層している。すなわち、シール材７１０の配置部分には、密着性が悪い位相差層用配向膜３７と保護膜との層界面が存在しない。したがって、図７の液晶パネルに比べてシール部は強固に封止される。

つまり、前記のように、ポリイミド系ポリマー（位相差層用配向膜）と、アクリル系ポリマーもしくはエポキシ系ポリマーもしくはアクリル系とエポキシ系混合ポリマー（保護膜）の層界面の密着性が悪いことが、位相差層内蔵型液晶パネルの強度の低下原因となっていた。そのため、この密着性の悪い層構造を持たない構造にすればパネル強度が向上する。前記の通り、従来、位相差層内蔵カラーフィルタのシール配置部分の層構造で問題となるのは平坦化膜３６、位相差層用配向膜３７’、位相差層の保護層４０の各層間であった。本実施形態では、少なくともシール材の配置される部分から中間のポリイミド系ポリマーを除いた構造を形成することで、平坦化膜３６の上に位相差の保護層４０が直接積層されることになる。平坦化膜３６と位相差層の保護層４０は同系のポリマーからなるため、溶解度パラメーターが近く、従来構造に比べ層間の密着性が向上する。位相差層用配向膜３７は、第１の基板３１の主面におけるシール材７１０が配置される領域（シール材７１０に対向する部分）から全て除去されなくとも、その一部分が除去されていれば、シール構造の密着性は従来構造のそれに比べて向上される。即ち、位相差層用配向膜３７は、第１の基板３１主面の当該領域を完全に覆わない限り、その一部が当該領域に残されてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明した。

本実施形態では、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。しかし、これに限定されず、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、シール材配置位置に当たる層構造から位相差層用配向膜を無くすことで、本発明の効果が発揮される。

また、本実施形態では、位相差層用配向膜３７としてポリイミド系ポリマーを使用し、平坦化膜（第１の保護膜）３６および位相差層の保護層（第２の保護膜）４０としてアクリル系とエポキシ系の混合ポリマーを使用した。しかし、これに限らず、位相差層用配向膜３７と平坦化膜３６もしくは、位相差層用配向膜３７と位相差層の保護層４０の密着力が弱く、平坦化膜３６と位相差層の保護層４０の密着力が強ければ、使用材料の種類を問わず、本発明の効果を得ることができる。

液晶表示装置を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。 液晶表示装置を構成する液晶パネルの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。 シール材の配置部分の概略構成例を説明する断面図である。 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。 製造プロセスにおける第１の基板の上面図である。 比較例における、製造プロセスにおける第１の基板の上面図である。 比較例における、シール材の配置部分の概略構成例を説明する断面図である。

符号の説明

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…平坦化膜（第１の保護膜）
３７…位相差層用配向膜
３８…位相差層
３９…膜厚調整層
４０…位相差層の保護層（第２の保護膜）
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
５１，５２，５３…絶縁層
６１…透過光
６２…反射光
１１０…有効表示領域
７００…ＴＦＴ基板
７１０…シール材

Claims (13)

1. 第１の基板と第２の基板とで液晶を挟持してなる液晶表示装置であって、
   反射光により表示を行う反射表示部と、透過光で表示を行う透過表示部とを備え、
   前記第１の基板の前記反射表示部に相当する位置では、第１の保護層と、位相差層用の配向膜と、位相差層と、第２の保護層とがこの順に積層し、
   表示領域の外周縁のシール部には、前記第１の保護層と前記第２の保護層とがこの順に積層している領域がある
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 第１の基板と第２の基板とで液晶を挟持してなる液晶表示装置であって、
   反射光により表示を行う反射表示部と、透過光で表示を行う透過表示部とを備え、
   前記第１の基板の、前記液晶側の面の、前記反射表示部に相当する位置には、位相差層が形成されており、
   前記第１の基板の、前記液晶側の面の、表示領域の外周縁のシール部には、前記位相差層用の配向膜の形成されない領域が設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
   前記位相差層の形成材料は、濡れ性を調整するための添加剤を含んでいることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３に記載の液晶表示装置であって、
   前記添加剤は、
   アクリル系の添加剤、シリコン系の添加剤、及びフッ素系の添加剤のいずれかである
   ことを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項３に記載の液晶表示装置であって、
   前記添加剤の含有量は、位相差層の形成材料に対して０．２重量％以下であることを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
   前記位相差層の形成材料は、Ｓｉ元素を含むことを特徴とする液晶表示装置。
7. 第１の基板と第２の基板の対向間隙に液晶層を扶持し、シール材により前記第１の基板と前記第２の基板をその表示領域の外周縁で封止してなり、前記表示領域は複数の画素のマトリクス配列で構成され、前記画素毎に反射表示部と透過表示部を有する液晶表示装置の製造方法であって、
   前記第１の基板の主面に位相差層用配向膜を、少なくとも前記シール材の配置される部分の一部又は全部を除く基板面内に形成する位相差層用配向膜形成工程と、
   該位相差用配向膜に配向制御能を付与する工程と、
   前記位相差層用配向膜を覆って、位相差材料を塗布する位相差材料塗布工程と、
   前記位相差材料の前記反射表示部に相当する部分を選択露光して硬化させる露光工程と
   を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
8. 請求項７に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
   前記位相差層の形成材料は、濡れ性を調整するための添加剤を含んでいることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
9. 請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
   前記添加剤は、
   アクリル系の添加剤、シリコン系の添加剤、及びフッ素系の添加剤のいずれかである
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
10. 請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
    前記添加剤の含有量は、位相差材料の固化成分に対して、０．２重量％以下であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
11. 請求項７に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
    前記位相差材料塗布工程では、
    比抵抗が１０ＭΩｃｍ以上の純水の液滴を接触させて、３０秒後の接触角を測定した場合に、接触角が６５度以上の試験片に対する接触角が２０度以下になるよう濡れ性が調整されている位相差材料を用いることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
12. 反射表示部と透過表示とを備えた液晶表示装置のカラーフィルタ基板であって、
    前記カラーフィルタ基板の液晶側主面の前記反射表示部に相当する位置には、第１の保護層と、位相差層用の配向膜と、位相差層と、第２の保護層とがこの順に積層し、
    表示領域の外周縁のシール部に相当する位置には、前記第１の保護層と前記第２の保護層とがこの順に積層している領域がある
    ことを特徴とするカラーフィルタ基板。
13. 反射表示部と透過表示とを備えた液晶表示装置のカラーフィルタ基板であって、
    前記液晶側の面の、前記反射表示部に相当する位置には、位相差層が形成されており、
    前記液晶側の面の、表示領域の外周縁のシール部には、前記位相差層用の配向膜が形成されない領域が設けられている
    ことを特徴とするカラーフィルタ基板。

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