JP2019159010A - 液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法、及び、位相差層用モノマー材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】位相差層が反応性モノマーの重合によって形成される場合であっても、位相差層の熱安定性に優れ、かつ、散乱によるコントラストの低下が抑制された液晶表示装置を提供する。【解決手段】一対の基板２０、５０と、上記一対の基板間に挟持される液晶層３０と、を備え、上記一対の基板の少なくとも一方は、少なくとも一種のモノマーの重合体で構成される位相差層２３を有し、上記少なくとも一種のモノマーは、所定の化学式で表される光配向性モノマーを含む液晶表示装置１ａ。【選択図】図１
Description
本発明は、液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法、及び、位相差層用モノマー材料に関する。
近年、液晶表示装置内に位相差層を形成する技術が検討されており、例えば、配向層によって配向させた状態の反応性モノマーを重合させることで位相差層を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
本発明者は、表示画像を明所（例えば、外光下）でもはっきりと認識できるようにするため、液晶表示装置内に位相差層を形成する技術の検討を進めてきた。
図４は、配向層を用いる方法によって位相差層が形成された従来の液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。図４に示すように、液晶表示装置１０１は、観察面側から背面側に向かって順に、第一の直線偏光板１１０と、カラーフィルタ基板１２０と、配向膜１４０ａと、液晶層１３０と、配向膜１４０ｂと、薄膜トランジスタアレイ基板１５０と、第二の直線偏光板１６０と、を有している。
カラーフィルタ基板１２０は、観察面側から背面側に向かって順に、支持基材１２１と、カラーフィルタ／ブラックマトリクス１２２と、配向層１９０と、位相差層１２３と、を有している。
位相差層１２３は、例えば、図５に示すような方法によって形成される。図５は、配向層を用いて位相差層を形成する方法を説明するための断面模式図である。
まず、図５（ａ）に示すように、カラーフィルタ／ブラックマトリクス１２２の表面上に配向層１９０を形成した後、配向層１９０に対して、ラビング処理、光配向処理等の配向処理を施す。なお、配向層１９０は、例えば、ポリイミド（ポリアミック酸）等で構成される。次に、反応性モノマーを含有するモノマー材料（溶液）を配向層１９０の表面上に塗布し、図５（ｂ）に示すように、反応性モノマーを含有する膜１２３ａを形成する。その後、膜１２３ａを加熱して反応性モノマーを重合させることによって膜１２３ａが硬化し、図５（ｃ）に示すような位相差層１２３が形成される。
しかしながら、本発明者が検討した結果、配向層１９０を用いて位相差層１２３を形成する場合には、下記（Ａ）〜（Ｄ）の問題が懸念されることが分かった。
（Ａ）従来の反応性モノマーは、配向層１９０に施される配向処理の方向に沿って配向するものであり、自身で配向を誘起することができない。
（Ｂ）配向層１９０は膜１２３ａ（位相差層１２３）の一方側にしか形成されず、その配向規制力は充分ではないため、膜１２３ａの厚みが大きい（例えば、約１μｍである）場合、反応性モノマーの配向性が低下し、ランダム性が高まる。
（Ｃ）反応性モノマーの配向性が低下し、ランダム性が高まると、熱安定性が低下する。すなわち、反応性モノマーに対して、熱により配向をランダムにしようとするエネルギーが、配向を安定にしようとするエネルギーを凌駕するため、反応性モノマーの配向性は更に低下する。そのため、反応性モノマーを重合させて得られる位相差層１２３の位相差（リタデーション）は、配向膜１４０ａを形成する際の焼成によって低下したり、長期間の使用によって変化（低下）しやすくなったりする。
（Ｄ）反応性モノマーの配向性が低下することによって、位相差層１２３において散乱が発生しやすくなり、結果的に、液晶表示装置のコントラストが低下する。
（Ａ）従来の反応性モノマーは、配向層１９０に施される配向処理の方向に沿って配向するものであり、自身で配向を誘起することができない。
（Ｂ）配向層１９０は膜１２３ａ（位相差層１２３）の一方側にしか形成されず、その配向規制力は充分ではないため、膜１２３ａの厚みが大きい（例えば、約１μｍである）場合、反応性モノマーの配向性が低下し、ランダム性が高まる。
（Ｃ）反応性モノマーの配向性が低下し、ランダム性が高まると、熱安定性が低下する。すなわち、反応性モノマーに対して、熱により配向をランダムにしようとするエネルギーが、配向を安定にしようとするエネルギーを凌駕するため、反応性モノマーの配向性は更に低下する。そのため、反応性モノマーを重合させて得られる位相差層１２３の位相差（リタデーション）は、配向膜１４０ａを形成する際の焼成によって低下したり、長期間の使用によって変化（低下）しやすくなったりする。
（Ｄ）反応性モノマーの配向性が低下することによって、位相差層１２３において散乱が発生しやすくなり、結果的に、液晶表示装置のコントラストが低下する。
また、配向層１９０に対してラビング処理が施される場合、反応性モノマーには最低でも１°程度のプレチルト角が付与されることになるため、位相差層１２３の位相差が充分に発現しなかったり、位相差の視野角依存性が発生したりすることがあった。
一方、配向層１９０に対して光配向処理が施される場合、位相差層１２３に対する配向規制力が弱く、位相差層１２３の位相差が時間経過とともに低下するため、長期間の使用において、位相差層１２３の機能が不充分になることがあった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、位相差層が反応性モノマーの重合によって形成される場合であっても、位相差層の熱安定性に優れ、かつ、散乱によるコントラストの低下が抑制された液晶表示装置と、上記液晶表示装置の製造に適した液晶表示装置の製造方法と、上記位相差層の形成に適した位相差層用モノマー材料と、を提供することを目的とするものである。
本発明者は、液晶表示装置内に位相差層を形成する技術について種々検討したところ、位相差層を形成する際に用いられる反応性モノマーとして、偏光照射によって配向性を示す光配向性モノマーを利用すれば、高い配向性が得られることを見出した。これにより、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の一態様は、一対の基板と、上記一対の基板間に挟持される液晶層と、を備え、上記一対の基板の少なくとも一方は、少なくとも一種のモノマーの重合体で構成される位相差層を有し、上記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式（１）で表される光配向性モノマーを含む液晶表示装置であってもよい。
上記化学式（１）中、Ｐ１及びＰ２は、同一又は異なって、アクリル基又はメタクリル基を表す。Ｓｐ１、Ｓｐ２、Ｓｐ３、及び、Ｓｐ４は、同一又は異なって、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＳ−、−ＣＳＮＨ−、又は、直接結合を表す。Ｚ１及びＺ２は、同一又は異なって、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、又は、直接結合を表す。Ｘ１及びＸ２は、同一又は異なって、−ＮＨ−又は−Ｏ−を表す。ビフェニル基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
本発明の別の一態様は、位相差層を有する基板と、液晶層と、を備える液晶表示装置の製造方法であって、下記化学式（１）で表される光配向性モノマーを含む、少なくとも一種のモノマーを含有する膜を形成する工程と、上記膜に対して偏光照射を行い、上記光配向性モノマーを配向させつつ重合させて、上記位相差層を形成する工程と、を含む液晶表示装置の製造方法であってもよい。
上記化学式（１）中、Ｐ１及びＰ２は、同一又は異なって、アクリル基又はメタクリル基を表す。Ｓｐ１、Ｓｐ２、Ｓｐ３、及び、Ｓｐ４は、同一又は異なって、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＳ−、−ＣＳＮＨ−、又は、直接結合を表す。Ｚ１及びＺ２は、同一又は異なって、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、又は、直接結合を表す。Ｘ１及びＸ２は、同一又は異なって、−ＮＨ−又は−Ｏ−を表す。ビフェニル基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
本発明の更に別の一態様は、下記化学式（１）で表される光配向性モノマーを含む、少なくとも一種のモノマーを含有する位相差層用モノマー材料であってもよい。
上記化学式（１）中、Ｐ１及びＰ２は、同一又は異なって、アクリル基又はメタクリル基を表す。Ｓｐ１、Ｓｐ２、Ｓｐ３、及び、Ｓｐ４は、同一又は異なって、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＳ−、−ＣＳＮＨ−、又は、直接結合を表す。Ｚ１及びＺ２は、同一又は異なって、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、又は、直接結合を表す。Ｘ１及びＸ２は、同一又は異なって、−ＮＨ−又は−Ｏ−を表す。ビフェニル基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
本発明によれば、位相差層が反応性モノマーの重合によって形成される場合であっても、位相差層の熱安定性に優れ、かつ、散乱によるコントラストの低下が抑制された液晶表示装置と、上記液晶表示装置の製造に適した液晶表示装置の製造方法と、上記位相差層の形成に適した位相差層用モノマー材料と、を提供することができる。
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
本明細書中、「Ｘ〜Ｙ」は、「Ｘ以上、Ｙ以下」を意味する。
［実施形態１］
図１は、実施形態１の液晶表示装置を示す断面模式図である。図１に示すように、液晶表示装置１ａは、観察面側から背面側に向かって順に、第一の直線偏光板１０と、カラーフィルタ基板２０と、液晶層３０と、配向膜４０と、薄膜トランジスタアレイ基板５０と、第二の直線偏光板６０と、を有している。
図１は、実施形態１の液晶表示装置を示す断面模式図である。図１に示すように、液晶表示装置１ａは、観察面側から背面側に向かって順に、第一の直線偏光板１０と、カラーフィルタ基板２０と、液晶層３０と、配向膜４０と、薄膜トランジスタアレイ基板５０と、第二の直線偏光板６０と、を有している。
本明細書中、「観察面側」とは、液晶表示装置の画面（表示面）に対してより近い側を意味し、例えば、図１中では液晶表示装置１ａの上側（第一の直線偏光板１０側）を指す。また、「背面側」とは、液晶表示装置の画面（表示面）に対してより遠い側を意味し、例えば、図１中では液晶表示装置１ａの下側（第二の直線偏光板６０側）を指す。
＜第一の直線偏光板及び第二の直線偏光板＞
第一の直線偏光板１０及び第二の直線偏光板６０としては、例えば、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素錯体（又は染料）等の異方性材料を染色及び吸着させてから延伸配向させた偏光子（吸収型偏光板）等が挙げられる。なお、一般的には、機械強度及び耐湿熱性を確保するために、ポリビニルアルコールフィルムの両側にトリアセチルセルロースフィルム等の保護フィルムが積層された状態で実用に供される。
第一の直線偏光板１０及び第二の直線偏光板６０としては、例えば、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素錯体（又は染料）等の異方性材料を染色及び吸着させてから延伸配向させた偏光子（吸収型偏光板）等が挙げられる。なお、一般的には、機械強度及び耐湿熱性を確保するために、ポリビニルアルコールフィルムの両側にトリアセチルセルロースフィルム等の保護フィルムが積層された状態で実用に供される。
第一の直線偏光板１０の透過軸と第二の直線偏光板６０の透過軸とは、直交することが好ましい。これにより、第一の直線偏光板１０及び第二の直線偏光板６０がクロスニコルに配置されるため、液晶層３０への電圧無印加時に黒表示が、液晶層３０への電圧印加時に階調表示（中間調表示、白表示等）が、各々効果的に実現される。本明細書中、２つの軸が直交するとは、両者のなす角度が８７〜９３°であることを意味し、好ましくは８９〜９１°、より好ましくは８９．５〜９０．５°、特に好ましくは９０°（完全に直交）であることを意味する。
＜カラーフィルタ基板＞
カラーフィルタ基板２０は、観察面側から背面側に向かって順に、支持基材２１と、カラーフィルタ／ブラックマトリクス２２と、位相差層２３と、を有している。
カラーフィルタ基板２０は、観察面側から背面側に向かって順に、支持基材２１と、カラーフィルタ／ブラックマトリクス２２と、位相差層２３と、を有している。
支持基材２１としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の透明基板が挙げられる。
カラーフィルタ／ブラックマトリクス２２は、赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、及び、青色のカラーフィルタが面内に並べられ、各カラーフィルタがブラックマトリクスで区画された構成を有している。カラーフィルタ／ブラックマトリクス２２は、平坦化層として機能するオーバーコート層（透明樹脂）で覆われていてもよい。
赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、青色のカラーフィルタ、及び、ブラックマトリクスの材料としては、例えば、顔料を含有する樹脂（カラーレジスト）等が挙げられる。カラーフィルタの色の組み合わせは、赤色、緑色、及び、青色の組み合わせに限定されず、例えば、赤色、緑色、青色、及び、黄色の組み合わせであってもよい。
位相差層２３は、少なくとも一種のモノマーの重合体で構成されるものである。位相差層２３は、支持基材２１よりも液晶層３０側（支持基材２１と液晶層３０との間）に配置されることから、インセル位相差層とも呼ばれる。
本明細書中、「位相差層」とは、少なくとも波長５５０ｎｍの光に対して１０ｎｍ以上の面内位相差を付与する位相差層を意味する。また、「位相差（リタデーション）」とは、特に断りのない限り、波長５５０ｎｍの光に対する面内位相差を意味する。ちなみに、波長５５０ｎｍの光は、人間の視感度が最も高い波長の光である。位相差層の面内位相差Ｒｅは、Ｒｅ＝（ｎｓ−ｎｆ）×ｄで定義される。ここで、位相差層の面内方向の主屈折率をｎｘ及びｎｙとするとき、ｎｓはｎｘ及びｎｙのうちの大きい方を表し、ｎｆはｎｘ及びｎｙのうちの小さい方を表し、ｄは位相差層の厚みを表す。主屈折率は、特に断りのない限り、波長５５０ｎｍの光に対する値を指す。また、位相差層において、面内遅相軸はｎｓに対応する方向の軸を指し、面内進相軸はｎｆに対応する方向の軸を指す。なお、位相差層２３の位相差は、位相差層２３を構成する重合体の複屈折率Δｎと位相差層２３の厚みｄとの積Δｎ×ｄで定義される。
位相差層２３中の重合体を構成する少なくとも一種のモノマーは、下記化学式（１）で表される光配向性モノマー（二官能モノマー）を含んでいる。
上記化学式（１）中、Ｐ１及びＰ２は、同一又は異なって、アクリル基又はメタクリル基を表す。Ｓｐ１、Ｓｐ２、Ｓｐ３、及び、Ｓｐ４は、同一又は異なって、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＳ−、−ＣＳＮＨ−、又は、直接結合を表す。Ｚ１及びＺ２は、同一又は異なって、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、又は、直接結合を表す。Ｘ１及びＸ２は、同一又は異なって、−ＮＨ−又は−Ｏ−を表す。ビフェニル基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
上記化学式（１）で表される光配向性モノマー（以下、単に、「光配向性モノマー」とも言う）は、メソゲン部位を分子内に含有する反応性モノマー、いわゆるリアクティブ・メソゲンモノマーの一種であるが、偏光照射によって配向性を示すモノマーである。具体的には、光配向性モノマーは、光官能基としてのシンナメート基を含有しており、自身で配向を誘起することができる。シンナメート基は、例えば、偏光紫外線を吸収することによって配向性を発現するため、光配向性モノマーを配向させるための配向層を別途設ける必要がない。このような光配向性モノマーは、照射される偏光の向きに応じて配向することから、位相差層２３の厚みによらず、位相差層２３の厚み方向において均一に配向することができる。したがって、光配向性モノマーを利用すれば、位相差層の一方側だけに配向層を設けて、反応性モノマーの配向を制御する従来の場合と比較して、位相差層２３の層内全体における配向性を高めることができる。これにより、位相差層２３の位相差は、長期間使用しても変化（低下）しにくく、熱安定性も高まる。また、位相差層２３中のメソゲン部位の配向性が高まるため、散乱によるコントラストの低下も抑制される。更に、光配向性モノマーにおいては、上記化学式（１）に示すように、光官能基として機能する柔軟なシンナメート基に加えて、液晶性を示すビフェニル基が導入されているため、光配向性モノマーの剛直性が高まりつつ、その配向性が充分に安定し、結果的に、位相差層２３の熱安定性が大幅に高まる。
光配向性モノマーの具体例としては、下記化学式（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）、（２−５）、（２−６）、又は、（２−７）で表されるものが好ましい。
上記化学式（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）、（２−５）、（２−６）、及び、（２−７）中のメタクリル基は、アクリル基で置換されていてもよい。上記化学式（２−３）、（２−５）、及び、（２−７）中、ｍ及びｎは、同一又は異なって、１〜１２の整数を表す。
上記化学式（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）、（２−５）、（２−６）、又は、（２−７）で表される光配向性モノマーの具体例としては、下記化学式（３−１）、（３−２）、（３−３）、（３−４）、（３−５）、（３−６）、又は、（３−７）で表されるものが好ましい。
上記化学式（３−１）、（３−２）、（３−３）、（３−４）、（３−５）、（３−６）、及び、（３−７）中のメタクリル基は、アクリル基で置換されていてもよい。上記化学式（３−３）、（３−５）、及び、（３−７）中、ｍ及びｎは、同一又は異なって、１〜１２の整数を表す。
上記の具体例で示すように、光配向性モノマーがアミノ基及びアミド基を含有していれば、分子間で水素結合が誘起されるため、位相差層２３の熱安定性が高まる。光配向性モノマーの分子間で誘起される水素結合の一例は、下記式（Ｈ）で示される。
位相差層２３の熱安定性を高める観点から、上記化学式（２−２）、（２−４）、（２−５）、及び、（２−７）（上記化学式（３−２）、（３−４）、（３−５）、及び、（３−７））で示すように、光配向性モノマーが含有するビフェニル基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていることが好ましい。
位相差層２３は、少なくとも波長５５０ｎｍの光に対して１／４波長の面内位相差を付与するλ／４位相差層であることが好ましく、具体的には、１００〜１７６ｎｍの面内位相差を付与するλ／４位相差層であることが好ましい。また、位相差層２３がλ／４位相差層である場合、位相差層２３の面内遅相軸と第一の直線偏光板１０の透過軸とは、４５°の角度をなすことが好ましい。この場合、位相差層２３及び第一の直線偏光板１０の組み合わせは、円偏光板として機能する。これにより、円偏光板の反射防止効果によって液晶表示装置１ａの内部反射が抑制されるため、明所（例えば、外光下）における表示画像の視認性が大幅に高まる。本明細書中、２つの軸（方向）が４５°の角度をなすとは、両者のなす角度が４２〜４８°であることを意味し、好ましくは４４〜４６°、より好ましくは４４．５〜４５．５°、特に好ましくは４５°であることを意味する。
位相差層２３は、図２に示すような方法によって形成されてもよい。図２は、光配向性モノマーを用いて位相差層を形成する方法を説明するための断面模式図である。
まず、光配向性モノマーを含有する位相差層用モノマー材料（溶液）を、カラーフィルタ／ブラックマトリクス２２の表面上に塗布し、図２（ａ）に示すように、光配向性モノマーを含有する膜２３ａを形成する。
位相差層用モノマー材料を調製する際に用いられる溶媒としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、エチルベンゼン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジブチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、エタノール、プロパノール、シクロヘキサン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、シクロヘキサノン、ｎ−ヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテート、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。これらの溶媒は、１種類のみの単独で用いられてもよく、２種類以上で併用されてもよい。
次に、図２（ａ）に示すように、膜２３ａに対して、光配向性モノマーのネマティック相−等方相転移温度以上に加熱した状態で偏光照射（例えば、偏光紫外線照射）を行うことによって、光配向性モノマーを配向させつつ重合させる。その結果、膜２３ａが硬化し、図２（ｂ）に示すような位相差層２３が形成される。
膜２３ａを硬化させる際には、偏光照射後に、光配向性モノマーの重合を完了させたり、溶媒を除去したりするための焼成（加熱処理）を行ってもよい。
位相差層２３の表面には、ラビング処理を施してもよい。これにより、液晶層３０中の液晶分子に対する配向規制力を発現させることができる。位相差層２３においては、光配向性モノマーが表面だけではなく層内全体で一様に配向しているため、位相差層２３の表面にラビング処理を施しても、光配向性モノマーの配向乱れによる位相差の低下が生じることはない。なお、位相差層２３へのラビング処理は、位相差層２３の面内遅相軸に対して４５°の角度をなす方向に施されることが好ましい。
＜薄膜トランジスタアレイ基板＞
薄膜トランジスタアレイ基板５０としては、例えば、液晶表示装置の分野で一般的に用いられるアクティブマトリクス基板が使用可能である。液晶表示装置１ａの表示モードがＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードである場合、薄膜トランジスタアレイ基板５０は、例えば、支持基材と、支持基材の液晶層３０側の表面上に配置される共通電極（面状電極）と、共通電極を覆う絶縁膜と、絶縁膜の液晶層３０側の表面上に配置される画素電極（スリット電極）と、を有している。この場合、共通電極と画素電極との間に電圧が印加されることによって（電圧印加時）、液晶層３０に横電界（フリンジ電界）が発生し、液晶層３０中の液晶分子の配向が制御される。また、液晶表示装置１ａの表示モードがＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードである場合、薄膜トランジスタアレイ基板５０に配置される一対の櫛歯電極間に電圧が印加されることによって（電圧印加時）、液晶層３０に横電界が発生し、液晶層３０中の液晶分子の配向が制御される。
薄膜トランジスタアレイ基板５０としては、例えば、液晶表示装置の分野で一般的に用いられるアクティブマトリクス基板が使用可能である。液晶表示装置１ａの表示モードがＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードである場合、薄膜トランジスタアレイ基板５０は、例えば、支持基材と、支持基材の液晶層３０側の表面上に配置される共通電極（面状電極）と、共通電極を覆う絶縁膜と、絶縁膜の液晶層３０側の表面上に配置される画素電極（スリット電極）と、を有している。この場合、共通電極と画素電極との間に電圧が印加されることによって（電圧印加時）、液晶層３０に横電界（フリンジ電界）が発生し、液晶層３０中の液晶分子の配向が制御される。また、液晶表示装置１ａの表示モードがＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードである場合、薄膜トランジスタアレイ基板５０に配置される一対の櫛歯電極間に電圧が印加されることによって（電圧印加時）、液晶層３０に横電界が発生し、液晶層３０中の液晶分子の配向が制御される。
＜配向膜＞
配向膜４０としては、例えば、液晶表示装置の分野で一般的に用いられる水平配向膜が使用可能である。水平配向膜は、液晶層３０中の液晶分子を表面に対して平行に配向させる機能を有するものである。本明細書中、液晶分子が水平配向膜の表面に対して平行に配向する（水平配向する）とは、液晶分子のプレチルト角が、水平配向膜の表面に対して０〜５°であることを意味し、好ましくは０〜２°であり、より好ましくは０〜１°である。液晶分子のプレチルト角は、液晶層３０への電圧無印加時に、液晶分子の長軸が水平配向膜の表面に対して傾斜する角度を意味する。配向膜４０には、ラビング処理、光配向処理等の配向処理が施されていてもよい。すなわち、配向膜４０は、ラビング用配向膜であってもよく、光配向膜であってもよい。
配向膜４０としては、例えば、液晶表示装置の分野で一般的に用いられる水平配向膜が使用可能である。水平配向膜は、液晶層３０中の液晶分子を表面に対して平行に配向させる機能を有するものである。本明細書中、液晶分子が水平配向膜の表面に対して平行に配向する（水平配向する）とは、液晶分子のプレチルト角が、水平配向膜の表面に対して０〜５°であることを意味し、好ましくは０〜２°であり、より好ましくは０〜１°である。液晶分子のプレチルト角は、液晶層３０への電圧無印加時に、液晶分子の長軸が水平配向膜の表面に対して傾斜する角度を意味する。配向膜４０には、ラビング処理、光配向処理等の配向処理が施されていてもよい。すなわち、配向膜４０は、ラビング用配向膜であってもよく、光配向膜であってもよい。
＜液晶層＞
液晶層３０が含有する液晶材料は、正の誘電率異方性を有するポジ型の液晶材料であってもよく、負の誘電率異方性を有するネガ型の液晶材料であってもよい。液晶表示装置１ａがＦＦＳモード、ＩＰＳモード等の横電界モードである場合、位相差層２３の表面にラビング処理が施され、かつ、配向膜４０が水平配向膜であると、液晶層３０中の液晶分子は、液晶層３０への電圧無印加時に、位相差層２３及び配向膜４０の配向規制力によって所定の方位に水平配向する。また、液晶層３０中の液晶分子は、液晶層３０への電圧印加時に、液晶層３０に発生した横電界に応じて面内方向に回転する。
液晶層３０が含有する液晶材料は、正の誘電率異方性を有するポジ型の液晶材料であってもよく、負の誘電率異方性を有するネガ型の液晶材料であってもよい。液晶表示装置１ａがＦＦＳモード、ＩＰＳモード等の横電界モードである場合、位相差層２３の表面にラビング処理が施され、かつ、配向膜４０が水平配向膜であると、液晶層３０中の液晶分子は、液晶層３０への電圧無印加時に、位相差層２３及び配向膜４０の配向規制力によって所定の方位に水平配向する。また、液晶層３０中の液晶分子は、液晶層３０への電圧印加時に、液晶層３０に発生した横電界に応じて面内方向に回転する。
液晶表示装置１ａは、第一の直線偏光板１０の観察面側（カラーフィルタ基板２０とは反対側）に反射防止フィルムを更に有していてもよい。これにより、液晶表示装置１ａの表面反射が抑制される。反射防止フィルムとしては、モスアイ構造（蛾の目状の構造）を表面に有する光学フィルムが好ましい。
液晶表示装置１ａは、第二の直線偏光板６０の背面側（薄膜トランジスタアレイ基板５０とは反対側）にバックライトを更に有していてもよい。この場合、液晶表示装置１ａは、透過型の液晶表示装置となる。
液晶表示装置１ａは、上述した部材の他に、液晶表示装置の分野で一般的に用いられる部材を更に有していてもよく、例えば、テープ・キャリア・パッケージ（ＴＣＰ）、プリント回路基板（ＰＣＢ）等の外部回路；ベゼル（フレーム）等を適宜有していてもよい。
［実施形態２］
図３は、実施形態２の液晶表示装置を示す断面模式図である。図３に示すように、液晶表示装置１ｂは、観察面側から背面側に向かって順に、第一の直線偏光板１０と、カラーフィルタ基板２０と、光配向膜７０と、液晶層３０と、配向膜４０と、薄膜トランジスタアレイ基板５０と、第二の直線偏光板６０と、を有している。液晶表示装置１ｂにおいて、光配向膜７０以外の構成部材については、上述した通りであるため、説明を省略する。
図３は、実施形態２の液晶表示装置を示す断面模式図である。図３に示すように、液晶表示装置１ｂは、観察面側から背面側に向かって順に、第一の直線偏光板１０と、カラーフィルタ基板２０と、光配向膜７０と、液晶層３０と、配向膜４０と、薄膜トランジスタアレイ基板５０と、第二の直線偏光板６０と、を有している。液晶表示装置１ｂにおいて、光配向膜７０以外の構成部材については、上述した通りであるため、説明を省略する。
＜光配向膜＞
光配向膜７０は、光配向性を示す材料から構成され、光照射によって液晶層３０中の液晶分子に対する配向規制力を発現可能、すなわち、液晶分子の配向を制御可能なものである。液晶表示装置１ｂにおいては、光配向膜７０が位相差層２３の液晶層３０側に配置されているため、液晶層３０中の液晶分子の配向性が高まり、結果的に、液晶表示装置１ｂのコントラストが高まる。光配向膜７０は、水平配向膜（水平光配向膜）として機能してもよい。
光配向膜７０は、光配向性を示す材料から構成され、光照射によって液晶層３０中の液晶分子に対する配向規制力を発現可能、すなわち、液晶分子の配向を制御可能なものである。液晶表示装置１ｂにおいては、光配向膜７０が位相差層２３の液晶層３０側に配置されているため、液晶層３０中の液晶分子の配向性が高まり、結果的に、液晶表示装置１ｂのコントラストが高まる。光配向膜７０は、水平配向膜（水平光配向膜）として機能してもよい。
本明細書中、「光配向性を示す材料」とは、紫外線、可視光線等の光が照射されることによって構造変化が生じる材料であって、その近傍に存在する液晶分子の配向を制御する性質（配向規制力）を発現する材料、配向規制力の大きさ及び／又は向きが変化する材料、等を含む材料全般を意味する。
光配向性を示す材料としては、例えば、光照射されることによって、光二量化、光異性化、光フリース転移、光分解等の反応が生じる光官能基（光反応部位）を含有するものが挙げられる。光二量化及び光異性化が可能な光官能基としては、例えば、シンナメート基、カルコン基、クマリン基、スチルベン基等が挙げられる。光異性化が可能な光官能基としては、例えば、アゾベンゼン基等が挙げられる。光フリース転移が可能な光官能基としては、例えば、フェノールエステル基等が挙げられる。光分解が可能な光官能基としては、例えば、シクロブタン環等が挙げられる。
位相差層２３と組み合わせて配置される光配向膜７０としては、シンナメート基を有する高分子を含有する光配向膜、又は、シクロブタン環に由来する構造を有する高分子を含有する光配向膜が好ましい。特に、光配向膜７０が、シンナメート基を有する高分子を含有する場合、シンナメート骨格を有する位相差層２３との相性がよく、光配向膜７０と位相差層２３との界面での反射が抑制されるため、明所（例えば、外光下）における表示画像の視認性が大幅に高まる。
シンナメート基を有する高分子を含有する光配向膜は、下記の方法によって形成されてもよい。まず、シンナメート基を有する高分子を含有する配向膜材料（光配向性を示す材料）を用いて、位相差層２３の表面上に、シンナメート基を有する高分子を含有する高分子膜を形成する。その後、この高分子膜に対して偏光照射（例えば、偏光紫外線照射）を行い、液晶層３０中の液晶分子に対する配向規制力を発現させる。
シクロブタン環に由来する構造を有する高分子を含有する光配向膜は、下記の方法によって形成されてもよい。まず、シクロブタン環を有する高分子を含有する配向膜材料（光配向性を示す材料）を用いて、位相差層２３の表面上に、シクロブタン環を有する高分子を含有する高分子膜を形成する。その後、この高分子膜に対して偏光照射（例えば、偏光紫外線照射）を行い、液晶層３０中の液晶分子に対する配向規制力を発現させる。
実施形態１、２では、位相差層２３がカラーフィルタ基板２０のみに設けられているが、位相差層２３は、薄膜トランジスタアレイ基板５０のみに設けられていてもよいし、カラーフィルタ基板２０及び薄膜トランジスタアレイ基板５０の両方に設けられていてもよい。
［実施例及び比較例］
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、以下で位相差層の形成に言及する際には、便宜上、支持基材及びカラーフィルタ／ブラックマトリクスの積層体についてもカラーフィルタ基板と呼ぶことがある。
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、以下で位相差層の形成に言及する際には、便宜上、支持基材及びカラーフィルタ／ブラックマトリクスの積層体についてもカラーフィルタ基板と呼ぶことがある。
＜実施例１＞
実施例１の液晶表示装置として、実施形態１の液晶表示装置を以下の方法によって製造した。
実施例１の液晶表示装置として、実施形態１の液晶表示装置を以下の方法によって製造した。
まず、下記化学式（３−１）で表される光配向性モノマーＭ１を、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに１０重量％溶解させた位相差層用モノマー材料を調製した。
次に、位相差層用モノマー材料を、カラーフィルタ基板（カラーフィルタ／ブラックマトリクス）の表面上にスピンコーターを用いて塗布し、光配向性モノマーＭ１を含有する膜を形成した。
次に、光配向性モノマーＭ１を含有する膜が形成されたカラーフィルタ基板を、１４０℃のホットプレート上に１分間載置して仮焼成を行った後、光配向性モノマーＭ１を含有する膜に対して偏光紫外線（中心波長：３６５ｎｍ、照射量：５Ｊ／ｃｍ２）を照射することによって、光配向性モノマーＭ１を配向させつつ重合させた。続いて、本焼成を１８０℃で３０分間行うことによって、光配向性モノマーＭ１の重合を完了させ、溶媒を完全に除去した。その結果、光配向性モノマーＭ１を含有する膜が完全に硬化し、位相差層が形成された。位相差層の厚みは１μｍであり、位相差は１３５ｎｍであった。
次に、画素電極及び共通電極を有するＦＦＳモード用薄膜トランジスタアレイ基板と、上述した位相差層を有し、かつ、電極を有さないカラーフィルタ基板と、を準備した。そして、薄膜トランジスタアレイ基板の表面上に、ポリイミド系のラビング用配向膜材料の膜を形成し、表面にラビング処理を施した。その結果、薄膜トランジスタアレイ基板の表面上にラビング用配向膜が形成された。一方、カラーフィルタ基板の位相差層の表面に対して、薄膜トランジスタアレイ基板側のラビング用配向膜と反平行配向（アンチパラレル配向）となるようにラビング処理を施した。位相差層へのラビング処理は、位相差層の面内遅相軸に対して４５°の角度をなす方向に施された。
次に、薄膜トランジスタアレイ基板の表面上にシール材を描画した。シール材としては、紫外線及び熱の両方により硬化する、紫外線・熱硬化型のシール材を用いた。続いて、薄膜トランジスタアレイ基板の表面上（シール材で囲まれた領域内）に、ポジ型の液晶材料（ネマティック相−等方相転移温度：９０℃）を滴下し、位相差層を有するカラーフィルタ基板と貼り合わせた。その結果、平面視においてシール材で囲まれた領域内に液晶層が形成された。その後、液晶層の温度を１００℃（液晶材料のネマティック相−等方相転移温度以上）とすることによって、再配向処理を行った。その結果、位相差層を内部に有する実施例１の液晶表示装置（ＦＦＳモードの液晶表示装置）が完成した。
＜実施例２＞
光配向性モノマーＭ１の代わりに、下記化学式（３−２）で表される光配向性モノマーＭ２を用いたこと以外、実施例１の液晶表示装置と同様にして、実施例２の液晶表示装置を製造した。
光配向性モノマーＭ１の代わりに、下記化学式（３−２）で表される光配向性モノマーＭ２を用いたこと以外、実施例１の液晶表示装置と同様にして、実施例２の液晶表示装置を製造した。
＜実施例３＞
光配向性モノマーＭ１の代わりに、下記化学式（３−３−１）で表される光配向性モノマーＭ３を用いたこと以外、実施例１の液晶表示装置と同様にして、実施例３の液晶表示装置を製造した。
光配向性モノマーＭ１の代わりに、下記化学式（３−３−１）で表される光配向性モノマーＭ３を用いたこと以外、実施例１の液晶表示装置と同様にして、実施例３の液晶表示装置を製造した。
＜比較例１＞
比較例１の液晶表示装置を以下の方法によって製造した。
比較例１の液晶表示装置を以下の方法によって製造した。
まず、下記化学式（４）で表される光配向性モノマーＮ１を、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに１０重量％溶解させた位相差層用モノマー材料を調製した。
次に、位相差層用モノマー材料を、カラーフィルタ基板（カラーフィルタ／ブラックマトリクス）の表面上にスピンコーターを用いて塗布し、光配向性モノマーＮ１を含有する膜を形成した。
次に、光配向性モノマーＮ１を含有する膜が形成されたカラーフィルタ基板を、１４０℃のホットプレート上に１分間載置して仮焼成を行った後、光配向性モノマーＮ１を含有する膜に対して無偏光紫外線（中心波長：３６５ｎｍ、照射量：５Ｊ／ｃｍ２）を照射することによって、光配向性モノマーＮ１を配向させつつ重合させた。続いて、本焼成を１８０℃で３０分間行うことによって、光配向性モノマーＮ１の重合を完了させ、溶媒を完全に除去した。その結果、光配向性モノマーＮ１を含有する膜が完全に硬化し、位相差層が形成された。位相差層の厚みは１μｍであり、位相差は１３５ｎｍであった。
以降では、上述した方法によって得られた位相差層を有するカラーフィルタ基板を用いたこと以外、実施例１の液晶表示装置と同様にして、比較例１の液晶表示装置を製造した。
＜比較例２＞
カラーフィルタ基板に位相差層を形成しなかったこと以外、比較例１の液晶表示装置と同様にして、比較例２の液晶表示装置を製造した。
カラーフィルタ基板に位相差層を形成しなかったこと以外、比較例１の液晶表示装置と同様にして、比較例２の液晶表示装置を製造した。
＜評価１＞
実施例１〜３及び比較例１、２の液晶表示装置について、以下の評価を行った。結果を表１に示す。
実施例１〜３及び比較例１、２の液晶表示装置について、以下の評価を行った。結果を表１に示す。
（位相差層の熱安定性）
液晶表示装置を２００℃のホットプレート上に３０分間載置する焼成前後において、位相差層の位相差をエリプソメトリー法によって測定した。
液晶表示装置を２００℃のホットプレート上に３０分間載置する焼成前後において、位相差層の位相差をエリプソメトリー法によって測定した。
（コントラスト）
液晶表示装置のコントラストを、トプコンテクノハウス社製の輝度計「トプコンＢＭ５」を用いて、暗室にて測定した。
液晶表示装置のコントラストを、トプコンテクノハウス社製の輝度計「トプコンＢＭ５」を用いて、暗室にて測定した。
（屋外視認性）
液晶表示装置の表示領域を、「０階調表示する領域」、「３２階調表示する領域」、「６４階調表示する領域」、「９６階調表示する領域」、「１２８階調表示する領域」、「１６０階調表示する領域」、「１９２階調表示する領域」、「２２４階調表示する領域」、及び、「２５５階調表示する領域」に９等分（上下方向及び左右方向のいずれでもよい）して並べて表示させた状態で、屋外の太陽光下で観察し、各階調表示の違いが識別できるかどうかを判定した。判定基準は、下記の通りとした。
良：各階調表示の違いが識別できた。
悪：各階調表示の違いが識別できなかった。
液晶表示装置の表示領域を、「０階調表示する領域」、「３２階調表示する領域」、「６４階調表示する領域」、「９６階調表示する領域」、「１２８階調表示する領域」、「１６０階調表示する領域」、「１９２階調表示する領域」、「２２４階調表示する領域」、及び、「２５５階調表示する領域」に９等分（上下方向及び左右方向のいずれでもよい）して並べて表示させた状態で、屋外の太陽光下で観察し、各階調表示の違いが識別できるかどうかを判定した。判定基準は、下記の通りとした。
良：各階調表示の違いが識別できた。
悪：各階調表示の違いが識別できなかった。
実施例１〜３では、焼成前後における位相差層の位相差の低下具合が小さく、位相差層の熱安定性が優れていた。実施例１〜３で用いた光配向性モノマーＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、自身の配向誘起を可能とする光官能基としてのシンナメート基に加えて、液晶性を示すビフェニル基を含有するため、位相差層の層内全体（特に、厚み方向）において均一な配向状態が実現され、結果的に、熱による位相差の低下が抑制されたと考えられる。更に、光配向性モノマーＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、アミノ基及びアミド基を含有しているため、分子間で多くの水素結合が誘起され、位相差層の熱安定性が高まったと考えられる。特に、実施例２では、ビフェニル基中の水素原子がフッ素原子に置換された光配向性モノマーＭ２が用いられたため、実施例１、３よりも位相差層の熱安定性が高く、焼成前後における位相差層の位相差の低下具合が非常に小さかった。
実施例１〜３では、位相差層の散乱によるコントラストの低下が抑制され、屋外視認性も良好であった。
比較例１では、焼成前後における位相差層の位相差の低下具合が大きく、位相差層の熱安定性が低かった。比較例１で用いた光配向性モノマーＮ１は、シンナメート基を含有するものの、ビフェニル基を含有していないために配向性が安定せず、熱安定性に優れた位相差層が得られなかったと考えられる。
比較例２では、位相差層を有していないため、屋外視認性が悪かった。
＜実施例４＞
実施例４の液晶表示装置として、実施形態２の液晶表示装置を以下の方法によって製造した。
実施例４の液晶表示装置として、実施形態２の液晶表示装置を以下の方法によって製造した。
まず、下記化学式（３−４−１）で表される光配向性モノマーＭ４を、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに１０重量％溶解させた位相差層用モノマー材料を調製した。
次に、位相差層用モノマー材料を、カラーフィルタ基板（カラーフィルタ／ブラックマトリクス）の表面上にスピンコーターを用いて塗布し、光配向性モノマーＭ４を含有する膜を形成した。
次に、光配向性モノマーＭ４を含有する膜が形成されたカラーフィルタ基板を、１４０℃のホットプレート上に１分間載置して仮焼成を行った後、光配向性モノマーＭ４を含有する膜に対して偏光紫外線（中心波長：３６５ｎｍ、照射量：５Ｊ／ｃｍ２）を照射することによって、光配向性モノマーＭ４を配向させつつ重合させた。続いて、本焼成を１８０℃で３０分間行うことによって、光配向性モノマーＭ４の重合を完了させ、溶媒を完全に除去した。その結果、光配向性モノマーＭ４を含有する膜が完全に硬化し、位相差層が形成された。位相差層の厚みは１μｍであり、位相差は１３５ｎｍであった。
次に、画素電極及び共通電極を有するＦＦＳモード用薄膜トランジスタアレイ基板と、上述した位相差層を有し、かつ、電極を有さないカラーフィルタ基板と、を準備した。そして、両基板の表面上に、下記化学式（５）で表される、シンナメート基を有する高分子を含有する高分子膜を形成した。その後、両基板側の高分子膜に対して、互いに反平行配向（アンチパラレル配向）となるように光配向処理を施すことによって、両基板の表面上に、シンナメート基を有する高分子を含有する光配向膜を形成した。各高分子膜への光配向処理は、カットフィルタを用いて波長２８０〜３３０ｎｍの偏光紫外線を照射することによって行われた。また、カラーフィルタ基板側の高分子膜への光配向処理は、位相差層の面内遅相軸に対して４５°の角度をなす方向に施された。
上記化学式（５）中、ｐは、重合度を表す。
次に、薄膜トランジスタアレイ基板の表面上にシール材を描画した。シール材としては、紫外線及び熱の両方により硬化する、紫外線・熱硬化型のシール材を用いた。続いて、薄膜トランジスタアレイ基板の表面上（シール材で囲まれた領域内）に、ポジ型の液晶材料（ネマティック相−等方相転移温度：９０℃）を滴下し、位相差層を有するカラーフィルタ基板と貼り合わせた。その結果、平面視においてシール材で囲まれた領域内に液晶層が形成された。その後、液晶層の温度を１００℃（液晶材料のネマティック相−等方相転移温度以上）とすることによって、再配向処理を行った。その結果、位相差層を内部に有する実施例４の液晶表示装置（ＦＦＳモードの液晶表示装置）が完成した。
＜実施例５＞
光配向膜の代わりに、ポリイミド系のラビング用配向膜を形成したこと以外、実施例４の液晶表示装置と同様にして、実施例５の液晶表示装置を製造した。
光配向膜の代わりに、ポリイミド系のラビング用配向膜を形成したこと以外、実施例４の液晶表示装置と同様にして、実施例５の液晶表示装置を製造した。
＜比較例３＞
カラーフィルタ基板に位相差層を形成しなかったこと以外、実施例４の液晶表示装置と同様にして、比較例３の液晶表示装置を製造した。
カラーフィルタ基板に位相差層を形成しなかったこと以外、実施例４の液晶表示装置と同様にして、比較例３の液晶表示装置を製造した。
＜評価２＞
実施例４、５及び比較例３の液晶表示装置について、上述した評価１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
実施例４、５及び比較例３の液晶表示装置について、上述した評価１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
実施例４、５では、焼成前後における位相差層の位相差の低下具合が非常に小さく、位相差層の熱安定性が優れていた。実施例４、５で用いた光配向性モノマーＭ４は、自身の配向誘起を可能とする光官能基としてのシンナメート基に加えて、液晶性を示すビフェニル基を含有するため、位相差層の層内全体（特に、厚み方向）において均一な配向状態が実現され、結果的に、熱による位相差の低下が抑制されたと考えられる。また、光配向性モノマーＭ４は、アミノ基及びアミド基を含有しているため、分子間で多くの水素結合が誘起され、位相差層の熱安定性が高まったと考えられる。更に、光配向性モノマーＭ４においては、ビフェニル基中の水素原子がフッ素原子に置換されているため、位相差層の熱安定性が高まったと考えられる。
実施例４、５では、位相差層の散乱によるコントラストの低下が抑制され、屋外視認性も良好であった。特に、光配向膜を用いた実施例４では、ラビング用配向膜を用いた実施例５と比較して、コントラストがより高く、屋外視認性もより良好であった。実施例４において高いコントラストが得られた要因としては、位相差層の散乱が抑制されたこと、及び、シンナメート基を有する高分子を含有する光配向膜を位相差層と組み合わせて用いることによって、光配向膜と位相差層との界面での反射が抑制されたこと、が考えられる。
比較例３では、位相差層を有していないため、屋外視認性が悪かった。
＜実施例６＞
実施例６の液晶表示装置として、実施形態２の液晶表示装置を以下の方法によって製造した。
実施例６の液晶表示装置として、実施形態２の液晶表示装置を以下の方法によって製造した。
まず、下記化学式（３−５−１）で表される光配向性モノマーＭ５を、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに１０重量％溶解させた位相差層用モノマー材料を調製した。
次に、位相差層用モノマー材料を、カラーフィルタ基板（カラーフィルタ／ブラックマトリクス）の表面上にスピンコーターを用いて塗布し、光配向性モノマーＭ５を含有する膜を形成した。
次に、光配向性モノマーＭ５を含有する膜が形成されたカラーフィルタ基板を、１４０℃のホットプレート上に１分間載置して仮焼成を行った後、光配向性モノマーＭ５を含有する膜に対して偏光紫外線（中心波長：３６５ｎｍ、照射量：５Ｊ／ｃｍ２）を照射することによって、光配向性モノマーＭ５を配向させつつ重合させた。続いて、本焼成を１８０℃で３０分間行うことによって、光配向性モノマーＭ５の重合を完了させ、溶媒を完全に除去した。その結果、光配向性モノマーＭ５を含有する膜が完全に硬化し、位相差層が形成された。位相差層の厚みは１μｍであり、位相差は１３５ｎｍであった。
次に、画素電極及び共通電極を有するＦＦＳモード用薄膜トランジスタアレイ基板と、上述した位相差層を有し、かつ、電極を有さないカラーフィルタ基板と、を準備した。そして、両基板の表面上に、下記化学式（６）で表される、シクロブタン環を有する高分子を含有する高分子膜を形成した。その後、両基板側の高分子膜に対して、互いに反平行配向（アンチパラレル配向）となるように光配向処理を施すことによって、両基板の表面上に、シクロブタン環に由来する構造を有する高分子を含有する光配向膜を形成した。各高分子膜への光配向処理は、カットフィルタを用いて波長３００ｎｍ以下の偏光紫外線を照射することによって行われた。また、カラーフィルタ基板側の高分子膜への光配向処理は、位相差層の面内遅相軸に対して４５°の角度をなす方向に施された。
上記化学式（６）中、ｐは、重合度を表す。
次に、薄膜トランジスタアレイ基板の表面上にシール材を描画した。シール材としては、紫外線及び熱の両方により硬化する、紫外線・熱硬化型のシール材を用いた。続いて、薄膜トランジスタアレイ基板の表面上（シール材で囲まれた領域内）に、ネガ型の液晶材料（ネマティック相−等方相転移温度：８０℃）を滴下し、位相差層を有するカラーフィルタ基板と貼り合わせた。その結果、平面視においてシール材で囲まれた領域内に液晶層が形成された。その後、液晶層の温度を１００℃（液晶材料のネマティック相−等方相転移温度以上）とすることによって、再配向処理を行った。その結果、位相差層を内部に有する実施例６の液晶表示装置（ＦＦＳモードの液晶表示装置）が完成した。
＜比較例４＞
カラーフィルタ基板に位相差層を形成しなかったこと以外、実施例６の液晶表示装置と同様にして、比較例４の液晶表示装置を製造した。
カラーフィルタ基板に位相差層を形成しなかったこと以外、実施例６の液晶表示装置と同様にして、比較例４の液晶表示装置を製造した。
＜評価３＞
実施例６及び比較例４の液晶表示装置について、上述した評価１と同様の評価を行った。結果を表３に示す。
実施例６及び比較例４の液晶表示装置について、上述した評価１と同様の評価を行った。結果を表３に示す。
実施例６では、焼成前後における位相差層の位相差の低下具合が非常に小さく、位相差層の熱安定性が優れていた。実施例６で用いた光配向性モノマーＭ５は、自身の配向誘起を可能とする光官能基としてのシンナメート基に加えて、液晶性を示すビフェニル基を含有するため、位相差層の層内全体（特に、厚み方向）において均一な配向状態が実現され、結果的に、熱による位相差の低下が抑制されたと考えられる。また、光配向性モノマーＭ５は、アミノ基及びアミド基を含有しているため、分子間で多くの水素結合が誘起され、位相差層の熱安定性が高まったと考えられる。更に、光配向性モノマーＭ５においては、ビフェニル基中の水素原子がフッ素原子に置換されているため、位相差層の熱安定性が高まったと考えられる。
実施例６では、位相差層の散乱によるコントラストの低下が抑制され、屋外視認性も良好であった。高いコントラストが得られた要因としては、位相差層の散乱が抑制されたこと、光配向膜を用いたこと、及び、ネガ型の液晶材料により透過率が向上したこと、が考えられる。
比較例４では、位相差層を有していないため、屋外視認性が悪かった。
［付記］
本発明の一態様は、一対の基板と、上記一対の基板間に挟持される液晶層と、を備え、上記一対の基板の少なくとも一方は、少なくとも一種のモノマーの重合体で構成される位相差層を有し、上記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式（１）で表される光配向性モノマーを含む液晶表示装置であってもよい。本態様によれば、上記位相差層の熱安定性に優れ、かつ、散乱によるコントラストの低下が抑制された液晶表示装置が実現される。
本発明の一態様は、一対の基板と、上記一対の基板間に挟持される液晶層と、を備え、上記一対の基板の少なくとも一方は、少なくとも一種のモノマーの重合体で構成される位相差層を有し、上記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式（１）で表される光配向性モノマーを含む液晶表示装置であってもよい。本態様によれば、上記位相差層の熱安定性に優れ、かつ、散乱によるコントラストの低下が抑制された液晶表示装置が実現される。
上記化学式（１）中、Ｐ１及びＰ２は、同一又は異なって、アクリル基又はメタクリル基を表す。Ｓｐ１、Ｓｐ２、Ｓｐ３、及び、Ｓｐ４は、同一又は異なって、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＳ−、−ＣＳＮＨ−、又は、直接結合を表す。Ｚ１及びＺ２は、同一又は異なって、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、又は、直接結合を表す。Ｘ１及びＸ２は、同一又は異なって、−ＮＨ−又は−Ｏ−を表す。ビフェニル基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
本発明の一態様において、上記光配向性モノマーは、下記化学式（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）、（２−５）、（２−６）、又は、（２−７）で表されるものであってもよい。中でも、上記光配向性モノマーは、下記化学式（３−１）、（３−２）、（３−３）、（３−４）、（３−５）、（３−６）、又は、（３−７）で表されるものであってもよい。これにより、上記光配向性モノマーが上記位相差層において効果的に機能する。
上記化学式（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）、（２−５）、（２−６）、及び、（２−７）中のメタクリル基は、アクリル基で置換されていてもよい。上記化学式（２−３）、（２−５）、及び、（２−７）中、ｍ及びｎは、同一又は異なって、１〜１２の整数を表す。
上記化学式（３−１）、（３−２）、（３−３）、（３−４）、（３−５）、（３−６）、及び、（３−７）中のメタクリル基は、アクリル基で置換されていてもよい。上記化学式（３−３）、（３−５）、及び、（３−７）中、ｍ及びｎは、同一又は異なって、１〜１２の整数を表す。
本発明の一態様において、上記一対の基板の少なくとも一方と上記液晶層との間には、上記液晶層中の液晶分子の配向を制御する配向膜が更に配置されていてもよい。上記配向膜は、上記液晶層中の液晶分子を表面に対して平行に配向させる水平配向膜であってもよい。これにより、上記液晶層中の液晶分子を所定の方位に水平配向させることができる。
本発明の一態様において、上記配向膜は、光配向膜であってもよい。上記光配向膜は、シンナメート基を有する高分子を含有していてもよく、シクロブタン環に由来する構造を有する高分子を含有していてもよい。これにより、上記液晶層中の液晶分子の配向性が高まり、結果的に、上記液晶表示装置のコントラストが高まる。特に、上記光配向膜が、シンナメート基を有する高分子を含有する場合、シンナメート骨格を有する上記位相差層との相性がよく、上記光配向膜と上記位相差層との界面での反射が抑制されるため、明所（例えば、外光下）における表示画像の視認性が大幅に高まる。
本発明の別の一態様は、位相差層を有する基板と、液晶層と、を備える液晶表示装置の製造方法であって、下記化学式（１）で表される光配向性モノマーを含む、少なくとも一種のモノマーを含有する膜を形成する工程と、上記膜に対して偏光照射を行い、上記光配向性モノマーを配向させつつ重合させて、上記位相差層を形成する工程と、を含む液晶表示装置の製造方法であってもよい。本態様によれば、上記位相差層の熱安定性に優れ、かつ、散乱によるコントラストの低下が抑制された液晶表示装置の製造方法が実現される。
上記化学式（１）中、Ｐ１及びＰ２は、同一又は異なって、アクリル基又はメタクリル基を表す。Ｓｐ１、Ｓｐ２、Ｓｐ３、及び、Ｓｐ４は、同一又は異なって、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＳ−、−ＣＳＮＨ−、又は、直接結合を表す。Ｚ１及びＺ２は、同一又は異なって、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、又は、直接結合を表す。Ｘ１及びＸ２は、同一又は異なって、−ＮＨ−又は−Ｏ−を表す。ビフェニル基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
本発明の別の一態様において、上記液晶表示装置の製造方法は、上記位相差層の表面にラビング処理を施し、上記液晶層中の液晶分子に対する配向規制力を発現させる工程を更に含んでいてもよい。これにより、上記光配向性モノマーの配向乱れによる位相差の低下が生じることなく、上記液晶層中の液晶分子の配向を誘起することができる。
本発明の別の一態様において、上記液晶表示装置の製造方法は、上記位相差層の表面上に、シンナメート基を有する高分子を含有する高分子膜を形成する工程と、上記高分子膜に対して偏光照射を行い、上記液晶層中の液晶分子に対する配向規制力を発現させる工程と、を更に含んでいてもよい。これにより、上記位相差層の上記液晶層側に、シンナメート基を有する高分子を含有する光配向膜が形成されるため、上記液晶層中の液晶分子の配向性が高まり、結果的に、上記液晶表示装置のコントラストが高まる。また、上記光配向膜と上記位相差層との界面での反射が抑制されるため、明所（例えば、外光下）における表示画像の視認性が大幅に高まる。
本発明の別の一態様において、上記液晶表示装置の製造方法は、上記位相差層の表面上に、シクロブタン環を有する高分子を含有する高分子膜を形成する工程と、上記高分子膜に対して偏光照射を行い、上記液晶層中の液晶分子に対する配向規制力を発現させる工程と、を更に含んでいてもよい。これにより、上記位相差層の上記液晶層側に、シクロブタン環に由来する構造を有する高分子を含有する光配向膜が形成されるため、上記液晶層中の液晶分子の配向性が高まり、結果的に、上記液晶表示装置のコントラストが高まる。
本発明の更に別の一態様は、下記化学式（１）で表される光配向性モノマーを含む、少なくとも一種のモノマーを含有する位相差層用モノマー材料であってもよい。本態様によれば、熱安定性に優れた位相差層の形成に適した位相差層用モノマー材料が実現される。
上記化学式（１）中、Ｐ１及びＰ２は、同一又は異なって、アクリル基又はメタクリル基を表す。Ｓｐ１、Ｓｐ２、Ｓｐ３、及び、Ｓｐ４は、同一又は異なって、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＳ−、−ＣＳＮＨ−、又は、直接結合を表す。Ｚ１及びＺ２は、同一又は異なって、炭素数１〜１２の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、又は、直接結合を表す。Ｘ１及びＸ２は、同一又は異なって、−ＮＨ−又は−Ｏ−を表す。ビフェニル基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
１ａ、１ｂ、１０１：液晶表示装置
１０、１１０：第一の直線偏光板
２０、１２０：カラーフィルタ基板
２１、１２１：支持基材
２２、１２２：カラーフィルタ／ブラックマトリクス
２３、１２３：位相差層
２３ａ：光配向性モノマーを含有する膜
３０、１３０：液晶層
４０、１４０ａ、１４０ｂ：配向膜
５０、１５０：薄膜トランジスタアレイ基板
６０、１６０：第二の直線偏光板
７０：光配向膜
１２３ａ：反応性モノマーを含有する膜
１９０：配向層
１０、１１０：第一の直線偏光板
２０、１２０：カラーフィルタ基板
２１、１２１：支持基材
２２、１２２：カラーフィルタ／ブラックマトリクス
２３、１２３：位相差層
２３ａ：光配向性モノマーを含有する膜
３０、１３０：液晶層
４０、１４０ａ、１４０ｂ：配向膜
５０、１５０：薄膜トランジスタアレイ基板
６０、１６０：第二の直線偏光板
７０：光配向膜
１２３ａ：反応性モノマーを含有する膜
１９０：配向層
Claims (13)
- 一対の基板と、
前記一対の基板間に挟持される液晶層と、を備え、
前記一対の基板の少なくとも一方は、少なくとも一種のモノマーの重合体で構成される位相差層を有し、
前記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式（１）で表される光配向性モノマーを含むことを特徴とする液晶表示装置。
- 前記光配向性モノマーは、下記化学式（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）、（２−５）、（２−６）、又は、（２−７）で表されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記光配向性モノマーは、下記化学式（３−１）、（３−２）、（３−３）、（３−４）、（３−５）、（３−６）、又は、（３−７）で表されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
- 前記一対の基板の少なくとも一方と前記液晶層との間には、前記液晶層中の液晶分子の配向を制御する配向膜が更に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記配向膜は、前記液晶層中の液晶分子を表面に対して平行に配向させる水平配向膜であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
- 前記配向膜は、光配向膜であることを特徴とする請求項４又は５に記載の液晶表示装置。
- 前記光配向膜は、シンナメート基を有する高分子を含有することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
- 前記光配向膜は、シクロブタン環に由来する構造を有する高分子を含有することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
- 位相差層を有する基板と、液晶層と、を備える液晶表示装置の製造方法であって、
下記化学式（１）で表される光配向性モノマーを含む、少なくとも一種のモノマーを含有する膜を形成する工程と、
前記膜に対して偏光照射を行い、前記光配向性モノマーを配向させつつ重合させて、前記位相差層を形成する工程と、を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
- 前記位相差層の表面にラビング処理を施し、前記液晶層中の液晶分子に対する配向規制力を発現させる工程を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記位相差層の表面上に、シンナメート基を有する高分子を含有する高分子膜を形成する工程と、
前記高分子膜に対して偏光照射を行い、前記液晶層中の液晶分子に対する配向規制力を発現させる工程と、を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記位相差層の表面上に、シクロブタン環を有する高分子を含有する高分子膜を形成する工程と、
前記高分子膜に対して偏光照射を行い、前記液晶層中の液晶分子に対する配向規制力を発現させる工程と、を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 下記化学式（１）で表される光配向性モノマーを含む、少なくとも一種のモノマーを含有することを特徴とする位相差層用モノマー材料。
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