JP4390540B2 - OPTICAL ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL ORIENTATION SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY - Google Patents

OPTICAL ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL ORIENTATION SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY Download PDF

Info

Publication number
JP4390540B2
JP4390540B2 JP2003403633A JP2003403633A JP4390540B2 JP 4390540 B2 JP4390540 B2 JP 4390540B2 JP 2003403633 A JP2003403633 A JP 2003403633A JP 2003403633 A JP2003403633 A JP 2003403633A JP 4390540 B2 JP4390540 B2 JP 4390540B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
substrate
optical element
alignment
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003403633A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005164962A (en
Inventor
剛司 石崎
佳奈美 池上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP2003403633A priority Critical patent/JP4390540B2/en
Priority to US10/997,064 priority patent/US7622166B2/en
Publication of JP2005164962A publication Critical patent/JP2005164962A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4390540B2 publication Critical patent/JP4390540B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Description

本発明は、複屈折率層を有する光学素子及びその製造方法、並びに前記の複屈折率層を有する液晶配向用基板及びこの液晶配向用基板を備えた液晶表示装置に関する。また、本発明は、複屈折材料にも関する。   The present invention relates to an optical element having a birefringence layer, a method for producing the same, a liquid crystal alignment substrate having the birefringence layer, and a liquid crystal display device including the liquid crystal alignment substrate. The invention also relates to a birefringent material.

液晶表示装置は、薄型化及び軽量化が容易で消費電力も小さいことから、またフリッカーの発生を抑え易いことから、フラットパネルディスプレイとして注目されており、パーソナルコンピュータの表示装置として、あるいはテレビ受信機として、市場が急速に拡大してきている。また、液晶表示装置の大型化も進んでいる。   The liquid crystal display device is attracting attention as a flat panel display because it is easy to reduce the thickness and weight and consumes little power, and it is easy to suppress the occurrence of flicker, and as a display device of a personal computer or a television receiver. As the market is expanding rapidly. In addition, liquid crystal display devices are becoming larger.

種々の表示モードの液晶表示装置が開発されているが、液晶が複屈折性を有していることから、いずれの表示モードの液晶表示装置も基本的に視角依存性を有している。大型の液晶表示装置では小型の液晶表示装置に比べて実用上の視野角度が広くなるので、液晶表示装置の大型化が進むほど視野角依存性の向上に対する要望が高くなる。このため、液晶表示装置の開発と並行して、その視角特性を向上させるための種々の技術が開発されている。   Liquid crystal display devices of various display modes have been developed. Since the liquid crystal has birefringence, the liquid crystal display device of any display mode basically has a viewing angle dependency. A large-sized liquid crystal display device has a wider practical viewing angle than a small-sized liquid crystal display device. Therefore, as the size of the liquid crystal display device increases, the demand for improved viewing angle dependency increases. For this reason, in parallel with the development of the liquid crystal display device, various techniques for improving the viewing angle characteristics have been developed.

例えば、液晶の配向を制御して広視角化を図った液晶表示装置として、画素内の液晶を少なくとも中間調表示時に配向方向が異なる複数の領域に分割するマルチドメイン方式の液晶表示装置や、液晶セル内に横電界(基板面と平行な電界)を形成して液晶の配向を制御するIPS(In-Plane Switching)方式の液晶表示装置が知られている。   For example, as a liquid crystal display device with a wide viewing angle by controlling the alignment of the liquid crystal, a liquid crystal display device of a multi-domain system that divides the liquid crystal in the pixel into a plurality of regions having different alignment directions at least in halftone display, 2. Description of the Related Art An IPS (In-Plane Switching) type liquid crystal display device is known in which a horizontal electric field (an electric field parallel to a substrate surface) is formed in a cell to control liquid crystal alignment.

また、液晶セルへの入射光又は液晶セルからの出射光を光学的に補償して広視角化を図るために、複屈折性を有する種々の光学素子が開発されている。この光学素子としては、従来より、光学補償用液晶セルや、光学的に1軸性又は2軸性の延伸樹脂フィルムからなる光学補償フィルムが用いられているが、近年では液晶材料により形成された複屈折率層を有する光学素子やその製造方法も開発されている。   Various optical elements having birefringence have been developed in order to optically compensate for incident light to the liquid crystal cell or light emitted from the liquid crystal cell to achieve a wide viewing angle. Conventionally, as this optical element, an optical compensation liquid crystal cell or an optical compensation film made of an optically uniaxial or biaxial stretched resin film has been used, but in recent years, it has been formed of a liquid crystal material. An optical element having a birefringent layer and a manufacturing method thereof have also been developed.

例えば特許文献1には、フィルム面の法線方向に分子鎖を配向させた固有屈折率値が正のネマチック液晶ポリマーからなる視角補償フィルムが記載されている。また、特許文献2には、長鎖アルキル型デンドリマー誘導体を用いて垂直配向膜を形成し、この垂直配向膜上に重合性液晶化合物を塗工して、光学フィルムとして用いることができるホメオトロピック配向液晶層を製造するという方法が記載されている。   For example, Patent Document 1 describes a viewing angle compensation film made of a nematic liquid crystal polymer having a positive intrinsic refractive index value in which molecular chains are aligned in the normal direction of the film surface. Patent Document 2 discloses a homeotropic alignment that can be used as an optical film by forming a vertical alignment film using a long-chain alkyl-type dendrimer derivative and coating a polymerizable liquid crystal compound on the vertical alignment film. A method of manufacturing a liquid crystal layer is described.

特許文献3には、垂直配向膜の設けられていない基板上に、液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットと非液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットとを含有する側鎖型液晶ポリマーを塗工し、さらに当該液晶ポリマーを液晶状態においてホメオトロピック配向させた後、その配向状態を維持した状態で固定化して、光学フィルムとして用いることができるホメオトロピック配向液晶フィルムを製造するという方法が記載されている。   Patent Document 3 discloses a side chain type liquid crystal polymer containing a monomer unit containing a liquid crystalline fragment side chain and a monomer unit containing a non-liquid crystalline fragment side chain on a substrate not provided with a vertical alignment film. A method is described in which a homeotropic alignment liquid crystal film that can be used as an optical film is manufactured by coating and further aligning the liquid crystal polymer in a liquid crystal state and then fixing the liquid crystal polymer while maintaining the alignment state. Has been.

そして、特許文献4には、基板上にバインダー層及びアンカーコート層をこの順番で形成し、アンカーコート層に特定の側鎖型液晶ポリマーを塗工してホメオトロピック配向させた後にホメオトロピック配向状態を維持したまま固定化して、光学フィルムとして用いることができるホメオトロピック配向液晶フィルムを製造するという方法が記載されている。
特開平5−142531号公報 特開2002−174724号公報 特開2002−174725号公報 特開2003−121852号公報
In Patent Document 4, a binder layer and an anchor coat layer are formed on a substrate in this order, and a specific side chain type liquid crystal polymer is applied to the anchor coat layer to perform homeotropic alignment, followed by homeotropic alignment state. A method is described in which a homeotropic alignment liquid crystal film that can be used as an optical film is produced while being fixed.
JP-A-5-142531 JP 2002-174724 A JP 2002-174725 A JP 2003-121852 A

しかしながら、特許文献1に記載された視角補償フィルムを得るためには、各々が垂直配向膜を有する2枚の基板を用いて空セルを作製し、この空セル内にネマチック液晶モノマーを充填して当該ネマチック液晶モノマーを垂直配向させてから光重合し、その後、セル内からネマチック液晶ポリマー(視角補償フィルム)を取り出さなければならい。このため、特許文献1に記載されている視角補償フィルムには、プロセス工程が長く、生産コストが増大するという問題がある。   However, in order to obtain the viewing angle compensation film described in Patent Document 1, an empty cell is prepared using two substrates each having a vertical alignment film, and a nematic liquid crystal monomer is filled in the empty cell. The nematic liquid crystal monomer must be vertically aligned and then photopolymerized, and then the nematic liquid crystal polymer (viewing angle compensation film) must be taken out from the cell. For this reason, the viewing angle compensation film described in Patent Document 1 has a problem that the process steps are long and the production cost increases.

特許文献2に記載された方法によりホメオトロピック配向液晶層を製造するためには、垂直配向膜を必ず設けなければならず、しかも、長鎖アルキル型デンドリマー誘導体という特殊で入手し難い材料を用いて垂直配向膜を形成しなければならない。このため、特許文献2に記載されているホメオトロピック配向液晶層の製造方法には、生産コストが増大し易いという問題がある。   In order to manufacture a homeotropic alignment liquid crystal layer by the method described in Patent Document 2, a vertical alignment film must be provided, and a special and difficult-to-obtain material such as a long-chain alkyl dendrimer derivative is used. A vertical alignment film must be formed. For this reason, the manufacturing method of the homeotropic alignment liquid crystal layer described in Patent Document 2 has a problem that the production cost tends to increase.

特許文献3に記載された方法により得られるホメオトロピック配向液晶フィルムは側鎖型液晶ポリマーからなるので、その複屈折特性が熱による影響を受け易く、所望の複屈折特性を維持することができる温度範囲が比較的狭い。このため、例えば車載用の液晶表示装置のように比較的高い耐熱性が求められる液晶表示装置に用いることは困難である。特許文献3に記載されている方法により得られるホメオトロピック配向液晶フィルムには、このホメオトロピック配向液晶フィルムを使用可能な液晶表示装置の用途が限られるという問題がある。   Since the homeotropic alignment liquid crystal film obtained by the method described in Patent Document 3 is composed of a side-chain liquid crystal polymer, its birefringence characteristics are easily affected by heat, and the temperature at which the desired birefringence characteristics can be maintained. The range is relatively narrow. For this reason, for example, it is difficult to use for a liquid crystal display device that requires relatively high heat resistance such as an in-vehicle liquid crystal display device. The homeotropic alignment liquid crystal film obtained by the method described in Patent Document 3 has a problem that the use of a liquid crystal display device that can use the homeotropic alignment liquid crystal film is limited.

また、側鎖型液晶ポリマーは、分子をホメオトロピック配向の状態で固定しても昇温に伴って流動性が増すので、下地層との密着性が低下したり、残留応力によって複屈折特性が著しく低下したりする。したがって、上記のホメオトロピック配向液晶フィルムを液晶表示装置に用いる場合には、一旦形成したホメオトロピック配向液晶フィルムが高温環境に曝されないように、液晶セルの製造後に液晶セルの外側に形成しなければならない。このため、特許文献3に記載された方法により得られるホメオトロピック配向液晶フィルムには、このホメオトロピック配向液晶フィルムを形成することができる部材の選択の自由度が低いという問題もある。   Side-chain liquid crystal polymers also have increased fluidity as the temperature rises even when the molecules are fixed in a homeotropic orientation state, so that the adhesion to the underlying layer is reduced, and birefringence characteristics are reduced due to residual stress. It will drop significantly. Accordingly, when the homeotropic alignment liquid crystal film is used for a liquid crystal display device, it must be formed outside the liquid crystal cell after the liquid crystal cell is manufactured so that the once formed homeotropic alignment liquid crystal film is not exposed to a high temperature environment. Don't be. For this reason, the homeotropic alignment liquid crystal film obtained by the method described in Patent Document 3 also has a problem that the degree of freedom in selecting a member that can form the homeotropic alignment liquid crystal film is low.

特許文献4に記載された方法により得られるホメオトロピック配向液晶フィルムは側鎖型液晶ポリマーからなるので、上述した特許文献3に記載されている方法により得られるホメオトロピック配向液晶フィルムと同様の問題を有している。また、特許文献4に記載されている方法によりホメオトロピック配向液晶フィルムを得るためには、基板上にバインダー層及びアンカー層をこの順番で形成しなければならい。このため、特許文献4に記載されたホメオトロピック配向液晶フィルムの製造方法には、生産コストが増大し易いという問題もある。   Since the homeotropic alignment liquid crystal film obtained by the method described in Patent Document 4 is composed of a side chain type liquid crystal polymer, the same problems as the homeotropic alignment liquid crystal film obtained by the method described in Patent Document 3 described above are present. Have. In addition, in order to obtain a homeotropic alignment liquid crystal film by the method described in Patent Document 4, a binder layer and an anchor layer must be formed on the substrate in this order. For this reason, the manufacturing method of the homeotropic alignment liquid crystal film described in Patent Document 4 also has a problem that the production cost tends to increase.

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その第1の目的は、生産コストを抑えることが容易であると共に複屈折特性が熱による影響を受け難い光学素子を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a first object of the present invention is to provide an optical element that can easily reduce production costs and whose birefringence characteristics are not easily affected by heat. There is.

本発明の第2の目的は、生産コストを抑えることが容易であると共に複屈折特性が熱による影響を受け難い光学素子の製造方法を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical element that is easy to suppress production costs and whose birefringence characteristics are not easily affected by heat.

本発明の第3の目的は、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有する液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能な液晶配向用基板を提供することにある。   A third object of the present invention is to provide a liquid crystal alignment substrate that can obtain a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics or light utilization efficiency and having relatively high heat resistance at low cost.

本発明の第4の目的は、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有するものを低コストの下に得ることが可能な液晶表示装置を提供することにある。   A fourth object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can obtain a display having excellent viewing angle characteristics or light utilization efficiency and having relatively high heat resistance at low cost.

そして、本発明の第5の目的は、生産コストを抑えることが容易であると共に複屈折特性が熱による影響を受け難い複屈折材料を提供することにある。   A fifth object of the present invention is to provide a birefringent material that is easy to suppress production costs and whose birefringence characteristics are not easily affected by heat.

上記第1の目的を達成する本発明の光学素子は、光透過性を有する基材と、該基材上に形成された第1複屈折率層とを有する光学素子であって、前記第1複屈折率層は、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤及び界面活性剤を含有した架橋高分子からなり、前記架橋高分子が、分子形状が棒状の重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋した構造を有していることを特徴とする。   The optical element of the present invention that achieves the first object is an optical element having a light-transmitting substrate and a first birefringence layer formed on the substrate, wherein the first element The birefringent layer is composed of a crosslinked polymer containing a coupling agent and a surfactant capable of homeotropic alignment of a polymerizable liquid crystal having a rod-like molecular shape, and the crosslinked polymer has a rod-like molecular shape. The polymerizable liquid crystal has a three-dimensionally crosslinked structure while maintaining a homeotropic alignment state.

本発明の光学素子における第1複屈折率層は上述のカップリング剤及び界面活性剤を含有しているので、この第1複屈折率層は、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させるための垂直配向膜を用いなくても、コーティング組成物の塗布、配向処理、及び架橋処理を順次施すという比較簡単な方法により形成することができる。特許文献1に記載されている視角補償フィルムは、垂直配向膜を有する空セルにネマチック液晶モノマーを充填して当該ネマチック液晶モノマーを垂直配向させるものであるが、本発明の光学素子では重合性液晶をホメオトロピック配向させるにあたって空セルを利用する必要がないので、その製造が容易である。また、第1複屈折率層が三次元架橋した構造を有しているので、その複屈折特性が熱による影響を受け難い。したがって、本発明の光学素子によれば、生産コストを抑えることが容易であると共に複屈折特性が熱による影響を受け難い光学素子を提供することができる。   Since the first birefringent layer in the optical element of the present invention contains the above-described coupling agent and surfactant, this first birefringent layer is formed by homeotropic alignment of a polymerizable liquid crystal having a rod-like molecular shape. Even without using a vertical alignment film for the purpose, the coating composition can be formed by a comparatively simple method of sequentially applying, aligning, and crosslinking. The viewing angle compensation film described in Patent Document 1 is one in which an empty cell having a vertical alignment film is filled with a nematic liquid crystal monomer to vertically align the nematic liquid crystal monomer. In the optical element of the present invention, a polymerizable liquid crystal is used. Since it is not necessary to use an empty cell for homeotropic alignment, the manufacture thereof is easy. In addition, since the first birefringence layer has a three-dimensionally crosslinked structure, the birefringence characteristics are not easily affected by heat. Therefore, according to the optical element of the present invention, it is possible to provide an optical element which can easily reduce the production cost and whose birefringence characteristics are hardly affected by heat.

本発明の光学素子においては、(1)前記基材がガラス基板であること、又は、(2)前記基材がケイ素酸化物膜を有し、該ケイ素酸化物膜上に前記第1複屈折率層が形成されていること、が好ましい。   In the optical element of the present invention, (1) the substrate is a glass substrate, or (2) the substrate has a silicon oxide film, and the first birefringence is formed on the silicon oxide film. It is preferable that the rate layer is formed.

上記(1)〜(2)の発明によれば、第1複屈折率層を形成する際に上述の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが容易になる。   According to the above inventions (1) to (2), the above-mentioned polymerizable liquid crystal can be easily homeotropically aligned when the first birefringence layer is formed.

本発明の光学素子においては、(3)前記第1複屈折率層における構造単位としての重合性液晶分子のチルト角が、前記第1複屈折率層の厚さ方向に実質的に均一であること、(4)更に、前記光透過性を有する基材上に光吸収型カラーフィルタが形成されていること、(5)前記光吸収型カラーフィルタが、前記光透過性を有する基材上、又は前記第1複屈折率層上に直接形成されること、(6)更に、前記光透過性を有する基材上に前記第1複屈折率層とは異なる複屈折特性を有する第2複屈折率層が形成されていること、(7)更に光吸収型カラーフィルタを有してなり、該光吸収型カラーフィルタが、前記第2複屈折率層上に直接形成されること、又は(8)前記第2複屈折率層が、前記光透過性を有する基材上、該基材上に設けられた水平配向膜上、又は前記第1複屈折率層上に直接形成されること、とすることができる。なお、本発明でいう「第1複屈折率層の厚さ方向」とは、第1複屈折率層表面の法線方向を意味する。
In the optical element of the present invention, (3) the tilt angle of the polymerizable liquid crystal molecules as the structural unit in the first birefringence layer is substantially uniform in the thickness direction of the first birefringence layer. (4) Further, a light absorbing color filter is formed on the light transmissive substrate , (5) the light absorbing color filter is on the light transmissive substrate, Or directly formed on the first birefringence layer, and (6 ) a second birefringence having a birefringence characteristic different from that of the first birefringence layer on the light-transmitting substrate. A refractive index layer is formed , (7) further comprising a light absorption color filter, and the light absorption color filter is directly formed on the second birefringence layer, or (8) ) The second birefringent layer is provided on the substrate having the light transmission property. The horizontal alignment film, or be directly formed on the first birefringence layer may be a. In the present invention, the “thickness direction of the first birefringence layer” means the normal direction of the surface of the first birefringence layer.

前述した第2の目的を達成する本発明の光学素子の製造方法は、上述した本発明の光学素子の製造方法であって、光透過性を有する基材を用意する準備工程と、前記基材上に、分子形状が棒状の重合性液晶と、該重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤と、前記重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な界面活性剤とを含有したコーティング組成物の塗膜を形成し、該塗膜中の前記重合性液晶をホメオトロピック配向させる配向工程と、前記塗膜中の前記重合性液晶をホメオトロピック配向させたまま、該重合性液晶を三次元架橋させる架橋工程と、を含むことを特徴とする。   The manufacturing method of the optical element of the present invention that achieves the second object described above is the above-described manufacturing method of the optical element of the present invention, and includes a preparation step of preparing a base material having optical transparency, and the base material Furthermore, it contains a polymerizable liquid crystal having a rod-like molecular shape, a coupling agent capable of homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal, and a surfactant capable of homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal. An alignment step of forming a coating film of the coated composition and homeotropically aligning the polymerizable liquid crystal in the coating film, and the polymerizable liquid crystal with the polymerizable liquid crystal in the coating film being homeotropically aligned. And a cross-linking step of three-dimensionally cross-linking.

本発明の光学素子の製造方法によれば、上述の重合性液晶をホメオトロピック配向させるための垂直配向膜を用いなくても、コーティング組成物の塗布、配向処理、及び架橋処理を順次施すという比較簡単な作業により所望の複屈折率層を形成することができるので、上述した本発明の光学素子を容易に製造することができる。   According to the method for producing an optical element of the present invention, the coating composition is applied, aligned, and crosslinked sequentially without using the vertical alignment film for homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal described above. Since a desired birefringence layer can be formed by a simple operation, the above-described optical element of the present invention can be easily manufactured.

前述した第3の目的を達成する本発明の液晶配向用基板は、光透過性を有する基材と、該基材の片面上に形成された液晶用配向膜とを少なくとも備えた液晶配向用基板であって、前記基材と前記液晶用配向膜との間に、又は、前記基材における前記片面とは反対側の面上に、上述した本発明の光学素子における第1複屈折率層が形成されていることを特徴とする。
The liquid crystal alignment substrate of the present invention that achieves the above third object is a liquid crystal alignment substrate comprising at least a light-transmitting substrate and a liquid crystal alignment film formed on one surface of the substrate. The first birefringence layer in the optical element of the present invention described above is provided between the substrate and the alignment film for liquid crystal or on the surface opposite to the one surface of the substrate. It is formed.

本発明の液晶配向用基板によれば、上記の第1複屈折率層を光学補償層や位相差層等、光の偏光状態を制御するための層として利用することができるので、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有する液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能になる。   According to the liquid crystal alignment substrate of the present invention, the first birefringence layer can be used as a layer for controlling the polarization state of light, such as an optical compensation layer or a retardation layer. A liquid crystal display device having excellent light utilization efficiency and relatively high heat resistance can be obtained at low cost.

本発明の液晶配向用基板においては、(i)前記基材と前記液晶用配向膜との間に前記第1複屈折率層が形成される場合において、前記基材の片面に前記第1複屈折率層が形成され、該第1複屈折率層上に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタを覆うようにして前記液晶用配向膜が形成されていること、又は、(ii)前記基材と前記液晶用配向膜との間に前記第1複屈折率層が形成される場合において、前記基材の片面に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタ上にケイ素酸化物膜を介して前記第1複屈折率層が形成され、該第1複屈折率層を覆うようにして前記液晶用配向膜が形成されていること、とすることができる。
In the substrate for liquid crystal alignment of the present invention, (i) when the first birefringence layer is formed between the substrate and the alignment film for liquid crystal, the first compound is formed on one surface of the substrate. A refractive index layer is formed, a light absorption color filter is formed on the first birefringence layer, and the liquid crystal alignment film is formed so as to cover the light absorption color filter, or (Ii) When the first birefringence layer is formed between the substrate and the liquid crystal alignment film, a light absorption color filter is formed on one surface of the substrate, and the light absorption color The first birefringence layer is formed on the filter via a silicon oxide film, and the liquid crystal alignment film is formed so as to cover the first birefringence layer. .

前述した第4の目的を達成する本発明の液晶表示装置は、表示面側に位置する第1の液晶配向用基板と背面側に位置する第2の液晶配向用基板とを有する表示用液晶パネルを備えた液晶表示装置であって、前記第1の液晶配向用基板及び前記第2の液晶配向用基板のうちの少なくとも一方が、上述した本発明の液晶配向用基板であることを特徴とする。   The liquid crystal display device of the present invention that achieves the fourth object described above has a first liquid crystal alignment substrate located on the display surface side and a second liquid crystal alignment substrate located on the back side. A liquid crystal display device comprising: at least one of the first liquid crystal alignment substrate and the second liquid crystal alignment substrate is the liquid crystal alignment substrate of the present invention described above. .

本発明の液晶表示装置によれば、上述した本発明の液晶配向用基板を有しているので、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有するものを低コストの下に得ることが可能になる。   According to the liquid crystal display device of the present invention, since the liquid crystal alignment substrate of the present invention described above is included, a display device having excellent viewing angle characteristics or light utilization efficiency and having relatively high heat resistance can be obtained at low cost. It becomes possible.

前述した第5の目的を達成する本発明の複屈折材料は、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤及び界面活性剤を含有した架橋高分子からなり、前記架橋高分子が、分子形状が棒状の重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋した構造を有していることを特徴とする。   The birefringent material of the present invention that achieves the fifth object described above consists of a crosslinked polymer containing a coupling agent and a surfactant capable of homeotropic alignment of a polymerizable liquid crystal having a rod-like molecular shape, The cross-linked polymer has a structure in which a polymerizable liquid crystal having a rod-like molecular shape is three-dimensionally cross-linked while maintaining a homeotropic alignment state.

本発明の複屈折材料は、上述した本発明の光学素子において第1複屈折率層を形成するものである。したがって、本発明の複屈折材料によれば、本発明の光学素子についての説明の中で述べた理由と同じ理由から、生産コストを抑えることが容易であると共に複屈折特性が熱による影響を受け難い複屈折材料を得ることが可能になる。   The birefringent material of the present invention forms the first birefringence layer in the optical element of the present invention described above. Therefore, according to the birefringent material of the present invention, for the same reason as described in the description of the optical element of the present invention, it is easy to suppress the production cost and the birefringence characteristics are affected by heat. Difficult birefringent materials can be obtained.

本発明の光学素子、及び本発明の光学素子の製造方法によれば、生産コストを抑えることが容易であると共に複屈折特性が熱による影響を受け難い光学素子を提供することが可能になるので、種々の分野において光の偏光状態を制御するために用いられる特定の光学素子、すなわち光学的に1軸性で光軸が素子の厚さ方向にある光学素子を安価に提供することが容易になると共に、その信頼性を高めることが容易になる。   According to the optical element of the present invention and the method of manufacturing the optical element of the present invention, it is possible to provide an optical element that is easy to suppress the production cost and whose birefringence characteristics are not easily affected by heat. It is easy to inexpensively provide a specific optical element used for controlling the polarization state of light in various fields, that is, an optical element that is optically uniaxial and whose optical axis is in the thickness direction of the element. It becomes easy to improve the reliability.

また、本発明の液晶配向用基板によれば、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有する液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能になるので、表示特性が高く、かつ種々の用途に用いることが可能な液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。   In addition, according to the liquid crystal alignment substrate of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics or light utilization efficiency and relatively high heat resistance at low cost. In addition, it becomes easy to provide a liquid crystal display device that can be used for various purposes at low cost.

本発明の液晶表示装置によれば、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有するものを低コストの下に得ることが可能になるので、表示特性が高く、かつ種々の用途に用いることが可能なものを安価に提供することが容易になる。   According to the liquid crystal display device of the present invention, it is possible to obtain a display having excellent viewing angle characteristics or light utilization efficiency and having relatively high heat resistance at low cost. It becomes easy to provide what can be used for a low cost.

そして、本発明の複屈折材料によれば、生産コストを抑えることが容易であると共に複屈折特性が熱による影響を受け難い複屈折材料を得ることが可能になるので、種々の分野において光の偏光状態を制御するために用いられる特定の光学素子、すなわち光学的に1軸性で光軸が素子の厚さ方向にある光学素子を安価に提供することが容易になると共に、その信頼性を高めることが容易になる。   According to the birefringent material of the present invention, it is possible to obtain a birefringent material that is easy to suppress the production cost and whose birefringence characteristics are not easily affected by heat. It is easy to inexpensively provide a specific optical element used for controlling the polarization state, that is, an optical element that is optically uniaxial and whose optical axis is in the thickness direction of the element, and its reliability is improved. It becomes easy to increase.

以下、本発明の光学素子、本発明の光学素子の製造方法、本発明の液晶配向用基板、本発明の液晶表示装置、及び本発明の複屈折材料それぞれの形態について、図面を適宜参照しつつ詳述する。   Hereinafter, the optical element of the present invention, the method for producing the optical element of the present invention, the substrate for liquid crystal alignment of the present invention, the liquid crystal display device of the present invention, and the birefringent material of the present invention will be referred to as appropriate. Detailed description.

<光学素子(第1形態)及び複屈折材料>
図1(a)は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の一例を示す概略図である。同図に示す光学素子10は、光透過性を有する基材1と、この基材1上に形成された第1複屈折率層5とを有している。
<Optical element (first form) and birefringent material>
FIG. 1A is a schematic view showing an example of a basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. The optical element 10 shown in the figure has a base material 1 having light permeability and a first birefringence layer 5 formed on the base material 1.

基材1は、光学素子10の用途等に応じて、単層構造とすることもできるし、複数層構造とすることもできる。基材1を単層構造とする場合、この基材1は、ガラス又はケイ素酸化物により形成することが好ましい。基材1を複数層構造とする場合、その構造は、製造しようとする光学素子の用途等に応じて適宜選定可能であり、この場合でも、第1複屈折率層5の下地となる層はガラス又はケイ素酸化物により形成することが好ましい。基材1は、光学的に等方性のものであることが好ましいが、必要に応じて、局所的に遮光性領域等を設けることもできる。基材1の光透過率は、光学素子10の用途等に応じて適宜選定可能である。   The substrate 1 can have a single-layer structure or a multi-layer structure depending on the application of the optical element 10 or the like. When the substrate 1 has a single layer structure, the substrate 1 is preferably formed of glass or silicon oxide. When the base material 1 has a multi-layer structure, the structure can be appropriately selected according to the use of the optical element to be manufactured, and even in this case, the layer serving as the base of the first birefringence layer 5 is It is preferable to form with glass or silicon oxide. The substrate 1 is preferably optically isotropic, but a light-shielding region or the like can be locally provided as necessary. The light transmittance of the substrate 1 can be appropriately selected according to the use of the optical element 10 or the like.

この基材1上に形成されている第1複屈折率層5は、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤(図示せず。)及び界面活性剤(図示せず。)を含有した架橋高分子(本発明の複屈折材料)からなっている。   The first birefringence layer 5 formed on the substrate 1 includes a coupling agent (not shown) and a surfactant (not shown) capable of homeotropic alignment of a polymerizable liquid crystal having a rod-like molecular shape. It is made of a cross-linked polymer (birefringent material of the present invention) containing (not shown).

図1(b)は、第1複屈折率層5の構造を模式的に示す断面図である。同図に示すように、第1複屈折率層5を形成している架橋高分子は、棒状の重合性液晶分子6を構造単位とするものである。この架橋高分子は、分子形状が棒状の重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋した構造を有している。なお、図1(b)では、便宜上、各重合性液晶分子6における結合手の図示を省略している。   FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing the structure of the first birefringence layer 5. As shown in the figure, the crosslinked polymer forming the first birefringence layer 5 has rod-like polymerizable liquid crystal molecules 6 as structural units. This crosslinked polymer has a structure in which a polymerizable liquid crystal having a rod-like molecular shape is three-dimensionally crosslinked while maintaining a homeotropic alignment state. In FIG. 1B, for the sake of convenience, the bonding hands in each polymerizable liquid crystal molecule 6 are not shown.

第1複屈折率層5における構造単位としての各重合性液晶分子6のチルト角は、第1複屈折率層5の厚さ方向に実質的に均一であることが好ましい。ここで、本発明でいう「構造単位としての重合性液晶分子のチルト角が第1複屈折率層の厚さ方向に実質的に均一である」とは、第1複屈折率層5の厚さ方向のリタデーションが10nm程度以下であることを意味する。   It is preferable that the tilt angle of each polymerizable liquid crystal molecule 6 as a structural unit in the first birefringence layer 5 is substantially uniform in the thickness direction of the first birefringence layer 5. Here, in the present invention, “the tilt angle of the polymerizable liquid crystal molecules as the structural unit is substantially uniform in the thickness direction of the first birefringent layer” means that the thickness of the first birefringent layer 5 is thick. It means that the retardation in the vertical direction is about 10 nm or less.

第1複屈折率層5において重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋していることから、この第1複屈折率層5の厚さ方向をz軸にしてxyz直交座標を想定したとき、x軸方向の屈折率n とy軸方向の屈折率n はほぼ同じ値になり、z軸方向の屈折率は、屈折率n 、n よりも大きくなる。すなわち、第1複屈折率層5は、厚さ方向(z軸方向)に光軸を有する1軸性の複屈折率層であり、いわゆる「+Cプレート」として機能する。 Since the polymerizable liquid crystal in the first birefringence layer 5 is three-dimensionally crosslinked while maintaining the homeotropic alignment state, the xyz orthogonal coordinates are obtained with the thickness direction of the first birefringence layer 5 as the z axis. when assuming the refractive index n y in the refractive indices n x and y-axis direction of the x-axis direction becomes substantially the same value, the refractive index of the z-axis direction, the refractive indices n x, is larger than n y. That is, the first birefringence layer 5 is a uniaxial birefringence layer having an optical axis in the thickness direction (z-axis direction), and functions as a so-called “+ C plate”.

第1複屈折率層5に0°よりも大きな入射角で入射した光には、リタデーションが生じる。リタデーションは、第1複屈折率層5における常光と異常光との光路差であるので、第1複屈折率層5の膜厚、重合性液晶分子6の複屈折Δn(常光の屈折率n と異常光の屈折率n との差)、及び重合性液晶分子の配向秩序度を適宜選定することにより、光学素子10のリタデーションを制御することができる。 Retardation occurs in the light incident on the first birefringence layer 5 at an incident angle larger than 0 °. Retardation are the optical path difference between ordinary light and extraordinary light in the first birefringence layer 5, the first thickness of the birefringence layer, the polymerizable birefringence [Delta] n (refractive index of ordinary light n o of the liquid crystal molecules 6 The retardation of the optical element 10 can be controlled by appropriately selecting the difference between the refractive index ne and the refractive index ne of the extraordinary light) and the orientation degree of the polymerizable liquid crystal molecules.

このような光学素子10を得るために、本発明においては、分子形状が棒状で各分子が官能基を2つ以上有する重合性液晶(以下、この重合性液晶を「多官能重合性液晶」という。)を用いて第1複屈折率層5を形成することが好ましい。また、重合性液晶分子の複屈折Δnは、0.03〜0.30程度であることが好ましく、0.05〜0.20程度であることが更に好ましい。このような多官能重合性液晶の具体例としては、図2(a)〜図2(e)に示す式(I)〜(V)によって表される各重合性液晶が挙げられる。なお、式(I)〜(V)中のnは、いずれも2〜6の数値を示す。   In order to obtain such an optical element 10, in the present invention, a polymerizable liquid crystal in which the molecular shape is rod-shaped and each molecule has two or more functional groups (hereinafter, this polymerizable liquid crystal is referred to as “polyfunctional polymerizable liquid crystal”). It is preferable to form the first birefringence layer 5 by using. The birefringence Δn of the polymerizable liquid crystal molecules is preferably about 0.03 to 0.30, and more preferably about 0.05 to 0.20. Specific examples of such polyfunctional polymerizable liquid crystals include polymerizable liquid crystals represented by the formulas (I) to (V) shown in FIGS. 2 (a) to 2 (e). In addition, n in Formula (I)-(V) shows the numerical value of 2-6 all.

必要に応じて、多官能重合性液晶に加えて、分子形状が棒状で各分子が官能基を1つのみ有する重合性液晶(以下、この重合性液晶を「単官能重合性液晶」という。)を使用することができる。この場合、単官能重合性液晶の使用量は、重合性液晶の総量に対して1〜50モル%程度の範囲内とすることが好ましく、5〜20モル%程度の範囲内とすることが更に好ましい。単官能重合性液晶を併用することにより、重合性液晶全体の配向性を向上又は低下させることが可能になるので、重合性液晶全体の配向性を制御し易くなる。単官能重合性液晶の具体例としては、図2(f)〜図2(i)に示す式(i)〜(iv)によって表される各重合性液晶が挙げられる。なお、式(i)〜(iv)中のnは、いずれも2〜6の数値を示す。   If necessary, in addition to the polyfunctional polymerizable liquid crystal, a polymerizable liquid crystal in which the molecular shape is rod-shaped and each molecule has only one functional group (hereinafter, this polymerizable liquid crystal is referred to as “monofunctional polymerizable liquid crystal”). Can be used. In this case, the use amount of the monofunctional polymerizable liquid crystal is preferably in the range of about 1 to 50 mol%, more preferably in the range of about 5 to 20 mol%, based on the total amount of the polymerizable liquid crystal. preferable. By using the monofunctional polymerizable liquid crystal in combination, the alignment property of the entire polymerizable liquid crystal can be improved or lowered, so that the alignment property of the entire polymerizable liquid crystal can be easily controlled. Specific examples of the monofunctional polymerizable liquid crystal include polymerizable liquid crystals represented by the formulas (i) to (iv) shown in FIGS. 2 (f) to 2 (i). In addition, n in Formula (i)-(iv) shows the numerical value of 2-6 all.

第1複屈折率層5は、上述した重合性液晶と、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤と、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な界面活性剤とを少なくとも含有したコーティング組成物の塗膜を形成し、この塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させた後に、この状態のまま重合性液晶を三次元架橋させることにより得られる。必要に応じて、上記のコーティング組成物には光重合開始剤、増感剤、多官能モノマー等を含有させることができる。多官能モノマーを含有させることにより、第1複屈折率層5の架橋性を向上させることができる。   The first birefringence layer 5 includes the above-described polymerizable liquid crystal, a coupling agent capable of homeotropic alignment of a rod-shaped polymerizable liquid crystal, and a homeotropic alignment of a rod-shaped polymerizable liquid crystal. After forming a coating film of a coating composition containing at least a surfactant capable of being formed, and homeotropically aligning the polymerizable liquid crystal in the coating film, the polymerizable liquid crystal is three-dimensionally crosslinked in this state. Is obtained. If necessary, the coating composition may contain a photopolymerization initiator, a sensitizer, a polyfunctional monomer, and the like. By containing a polyfunctional monomer, the crosslinkability of the first birefringence layer 5 can be improved.

上記のカップリング剤は、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることができるものであればよく、第1複屈折率層5に含有されるカップリング剤は1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。重合性液晶をホメオトロピック配向させるためには、重合性液晶を一旦液晶相(ネマチック相)にまで加熱しなければならないので、カップリング剤はこのとき分解されない程度の耐熱性を有していることが必要である。また、重合性液晶に添加することから、有機溶剤に可溶のものであることが好ましい。   The above coupling agent only needs to be capable of homeotropic alignment of a rod-shaped polymerizable liquid crystal, and the first birefringence layer 5 contains only one type of coupling agent. Alternatively, two or more kinds may be used. In order to homeotropically align the polymerizable liquid crystal, the polymerizable liquid crystal must be heated to the liquid crystal phase (nematic phase) once, so the coupling agent must have heat resistance that does not cause decomposition. is required. Further, since it is added to the polymerizable liquid crystal, it is preferably soluble in an organic solvent.

このカップリング剤の具体例としては、n−オクチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、n−ドデシルトリメトキシシラン、n−ドデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン等のシラン化合物を加水分解することによって得られるシランカップリング剤が挙げられる。   Specific examples of this coupling agent include n-octyltrimethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, decyltriethoxysilane, n-dodecyltrimethoxysilane, n-dodecyltriethoxysilane, octadecyltri Examples include silane coupling agents obtained by hydrolyzing silane compounds such as methoxysilane and octadecyltriethoxysilane.

第1複屈折率層5の膜厚を厚くした場合でも重合性液晶をホメオトロピック配向させるという観点からは、カップリング剤は、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させる作用(以下、この作用を「配向規制力」という。)の強いものが好ましい。このようなカップリング剤の具体例としては、パーフルオロアルキルシラン、ペンタフルオロフェニルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリメトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオシルトリメトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオシルトリエトキシシラン、3−(ペプタフルオロイソプロポキシ)プロピルトリメトキシシラン、及び3−(ペプタフルオロイソプロポキシ)プロピルトリエトキシシラン等のフッ素系シラン化合物を加水分解することによって得られるフッ素系シランカップリング剤(フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤)が挙げられる。   From the viewpoint of homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal even when the thickness of the first birefringence layer 5 is increased, the coupling agent acts to homeotropic align the polymerizable liquid crystal having a rod-like molecular shape (hereinafter, This action is referred to as “alignment regulating force”). Specific examples of such a coupling agent include perfluoroalkylsilane, pentafluorophenyltrimethoxysilane, pentafluorophenyltriethoxysilane, pentafluorophenylpropyltrimethoxysilane, pentafluorophenylpropyltriethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxy. Silane, trifluoropropyltriethoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltrimethoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltriethoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluoro-oxy Rutrimethoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluoroosyltriethoxysilane, 3- (peptafluoroisopropoxy) propyltrimethoxysilane, and 3- (peptaful) Roisopuropokishi) propyltrimethoxysilane fluorinated silane compound a fluorine-based silane coupling agent obtained by hydrolysis of ethoxy silane (silane coupling having a fluorinated alkyl group agent) and the like.

配向規制力の強いカップリング剤を用いることにより、第1複屈折率層5を形成する際に前述の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが容易になる。また、第1複屈折率層5の膜厚を厚くした場合でも重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能になるので、第1複屈折率層5の膜厚についての選択の自由度が高まり、光学素子10のリタデーションを種々制御することが容易になる。   By using a coupling agent having a strong alignment regulating force, the above-mentioned polymerizable liquid crystal can be easily homeotropically aligned when the first birefringence layer 5 is formed. In addition, since the polymerizable liquid crystal can be homeotropically aligned even when the thickness of the first birefringent layer 5 is increased, the degree of freedom in selecting the thickness of the first birefringent layer 5 is increased. It becomes easy to control various retardations of the optical element 10.

第1複屈折率層5におけるカップリング剤の含有量は、基材1の材質(第1複屈折率層5の下地の材質)、第1複屈折率層5の膜厚、使用するカップリング剤の配向規制力等に応じて異なるが、重合性液晶の総量に対して0.001重量%〜5重量%程度とすることが好ましく、0.01重量%〜1重量%程度とすることが更に好ましい。カップリング剤を多量に含有させると、重合性液晶がホメオトロピック配向せずに、ホメオトロピック配向した領域とホメオトロピック配向以外の状態に配向した領域とに相分離を起こすようになる。   The content of the coupling agent in the first birefringence layer 5 includes the material of the substrate 1 (the material of the base of the first birefringence layer 5), the thickness of the first birefringence layer 5, and the coupling used. Although it depends on the orientation regulating power of the agent, etc., it is preferably about 0.001 wt% to 5 wt%, preferably about 0.01 wt% to 1 wt% with respect to the total amount of the polymerizable liquid crystal. Further preferred. When a coupling agent is contained in a large amount, the polymerizable liquid crystal does not undergo homeotropic alignment, and phase separation occurs between a region that is homeotropically aligned and a region that is aligned in a state other than homeotropic alignment.

一方、第1複屈折率層5に含有させる界面活性剤としては、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることができるものであればノニオン系、カチオン系、アニオン系等、どのような系のものであっても用いることができ、1種類の界面活性剤のみを用いてもよいし、複数種の界面活性剤を併用してもよい。ただし、重合性液晶をホメオトロピック配向させるためには、重合性液晶を一旦液晶相(ネマチック相)にまで加熱しなければならないので、界面活性剤はこのとき分解されない程度の耐熱性を有していることが必要である。また、重合性液晶に添加することから、有機溶剤に可溶のものであることが好ましい。   On the other hand, as the surfactant to be contained in the first birefringence layer 5, any nonionic, cationic, anionic or the like can be used as long as it can homeotropically align the rod-shaped polymerizable liquid crystal. Even if it is a thing of this type | system | group, only 1 type of surfactant may be used and multiple types of surfactant may be used together. However, in order to homeotropically align the polymerizable liquid crystal, the polymerizable liquid crystal must be heated to the liquid crystal phase (nematic phase) once, so the surfactant has a heat resistance not to be decomposed at this time. It is necessary to be. Further, since it is added to the polymerizable liquid crystal, it is preferably soluble in an organic solvent.

第1複屈折率層5の膜厚についての選択の自由度を高めるという観点からは、長鎖アルキル基を有している界面活性剤や、側鎖を有すると共にこの側鎖にフッ素原子が含有されている界面活性剤等、撥水性又は撥油性の強い界面活性剤を用いることが好ましい。   From the viewpoint of increasing the degree of freedom in selecting the film thickness of the first birefringence layer 5, the surfactant has a long-chain alkyl group, and has a side chain and a fluorine atom in the side chain. It is preferable to use a surfactant having strong water repellency or oil repellency, such as a surfactant.

撥水性又は撥油性が強い界面活性剤の具体例としては、(i)レシチン、(ii)オクタデシルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライド、(iii) ヘキサデシルアミン、(iv)アデカミン4DAC−85(旭電化工業社製の界面活性剤の商品名)、(v)ドライポン600E(日華化学社製の界面活性剤の商品名)、(vi)ドライポンZ−7(日華化学社製の界面活性剤の商品名)、及び、(vii)NKガード NDN−7E(日華化学社製の界面活性剤の商品名)等が挙げられる。   Specific examples of the surfactant having strong water repellency or oil repellency include (i) lecithin, (ii) octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, (iii) hexadecylamine, (iv) adecamine 4DAC- 85 (trade name of surfactant manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), (v) Drypon 600E (trade name of surfactant manufactured by Nikka Chemical Co., Ltd.), (vi) Drypon Z-7 (manufactured by Nikka Chemical Co., Ltd.) Surfactant name), and (vii) NK guard NDN-7E (product name of surfactant manufactured by Nikka Chemical Co., Ltd.).

撥水性又は撥油性が強い界面活性剤を用いることにより、第1複屈折率層5を形成する際に重合性液晶をホメオトロピック配向させることが容易になる。また、第1複屈折率層5の膜厚を厚くした場合でも重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能になるので、第1複屈折率層5の膜厚についての選択の自由度が高まり、光学素子10のリタデーションを種々制御することが容易になる。   By using a surfactant having strong water repellency or oil repellency, it becomes easy to homeotropically align the polymerizable liquid crystal when the first birefringence layer 5 is formed. In addition, since the polymerizable liquid crystal can be homeotropically aligned even when the thickness of the first birefringent layer 5 is increased, the degree of freedom in selecting the thickness of the first birefringent layer 5 is increased. It becomes easy to control various retardations of the optical element 10.

第1複屈折率層5における界面活性剤の含有量は、基材1の材質(第1複屈折率層5の下地の材質)、第1複屈折率層5の膜厚、使用するカップリング剤の配向規制力等に応じて異なるが、質量比で、第1複屈折率層5に含有させるカップリング剤の固形分の1/100〜1/1程度の範囲内で適宜選定可能である。   The content of the surfactant in the first birefringence layer 5 is as follows: the material of the base material 1 (the base material of the first birefringence layer 5), the thickness of the first birefringence layer 5, and the coupling used. Depending on the orientation regulating force of the agent, etc., the mass ratio can be appropriately selected within the range of about 1/100 to 1/1 of the solid content of the coupling agent contained in the first birefringence layer 5. .

前述したカップリング剤は、主に、第1複屈折率層5と基材1との界面側において重合性液晶をホメオトロピック配向させる役割を担う。上述の界面活性剤は、主に、第1複屈折率層5の外表面側において重合性液晶をホメオトロピック配向させる役割を担う。   The coupling agent described above mainly plays a role of homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal on the interface side between the first birefringence layer 5 and the substrate 1. The above-described surfactant mainly plays a role of homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal on the outer surface side of the first birefringence layer 5.

第1複屈折率層5の架橋度は80程度以上とすることが好ましく、90程度以上とすることが更に好ましい。また、第1複屈折率層5の膜厚は、重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な範囲内、具体的には厚さ方向のリタデーション(ただし、光学素子10としてのリタデーションを意味する。)が10nm程度以下となる範囲内で適宜選定することが好ましく、前記のリタデーションが5nm程度以下となる範囲内で適宜選定することが更に好ましい。   The degree of crosslinking of the first birefringent layer 5 is preferably about 80 or more, and more preferably about 90 or more. The thickness of the first birefringence layer 5 is within a range in which the polymerizable liquid crystal can be homeotropically aligned, specifically, retardation in the thickness direction (however, it means retardation as the optical element 10). .) Is preferably selected within a range where it is about 10 nm or less, and more preferably selected within a range where the retardation is about 5 nm or less.

上述した光学素子10においては、コーティング組成物の塗布、配向処理、及び架橋処理を順次施すという比較簡単な方法により第1複屈折率層5を形成することができるので、その生産コストを抑え易い。また、第1複屈折率層5が三次元架橋した構造を有しているので、複屈折特性が熱による影響を受け難い。   In the optical element 10 described above, the first birefringence layer 5 can be formed by a comparatively simple method of sequentially applying the coating composition, aligning treatment, and crosslinking treatment, so that the production cost can be easily suppressed. . In addition, since the first birefringence layer 5 has a three-dimensionally cross-linked structure, the birefringence characteristics are not easily affected by heat.

この光学素子10は、例えば位相差素子、光学補償素子等、光の偏光状態を制御するための素子として用いることができ、しかも耐熱性が比較的高いので、例えば車内のように比較的高温になり易い環境下で使用される光学機器にも用いることができる。更に、耐熱性が比較的高いので、表示用液晶パネル中に設けることも可能である。   The optical element 10 can be used as an element for controlling the polarization state of light, such as a phase difference element and an optical compensation element, and has a relatively high heat resistance. It can also be used for an optical apparatus used in an environment where it tends to occur. Furthermore, since the heat resistance is relatively high, it can be provided in a display liquid crystal panel.

<光学素子(第2形態)>
図3は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子15は、光透過性を有する基材1が、光透過性基板1aと、この光透過性基板1aの片面に形成されたケイ素酸化物膜1bとを有し、ケイ素酸化物膜1b上に第1複屈折率層5が設けられているという点で、上述した第1形態の光学素子10と異なる。他の構成は第1形態の光学素子10と同様であるので、図1(a)に示した部材と共通する部材については、その説明を省略する。
<Optical element (second form)>
FIG. 3 is a schematic view showing another example of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. The optical element 15 shown in FIG. 1 has a light-transmitting substrate 1 having a light-transmitting substrate 1a and a silicon oxide film 1b formed on one surface of the light-transmitting substrate 1a. It differs from the optical element 10 of the first embodiment described above in that the first birefringence layer 5 is provided on the material film 1b. Since the other configuration is the same as that of the optical element 10 of the first embodiment, the description of the members common to the members shown in FIG.

上記の光透過性基板1aは、無機材料及び有機材料のいずれにより形成されていてもよいが、ケイ素酸化物膜1bは、光透過性基板1aがガラス及びケイ素酸化物のいずれでもない場合に設けることが特に好ましい。ケイ素酸化物膜1bは、例えば物理的気相蒸着法又は化学的気相蒸着法により形成することができる。   The light transmissive substrate 1a may be formed of either an inorganic material or an organic material, but the silicon oxide film 1b is provided when the light transmissive substrate 1a is neither glass nor silicon oxide. It is particularly preferred. The silicon oxide film 1b can be formed by, for example, physical vapor deposition or chemical vapor deposition.

第1複屈折率層5の下地層としてケイ素酸化物膜1bを用いることにより、光透過性基板1が例えば有機材料により形成されている場合でも、所望の第1複屈折率層5を形成し易くなる。   By using the silicon oxide film 1b as the base layer of the first birefringence layer 5, the desired first birefringence layer 5 is formed even when the light-transmitting substrate 1 is made of an organic material, for example. It becomes easy.

<光学素子(第3形態)>
図4(a)は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子30は、例えば液晶配向用基板の構成部材として用いることができるものであり、光透過性を有する基材21上に第1複屈折率層25が形成されている。
<Optical element (third embodiment)>
FIG. 4A is a schematic diagram showing still another example of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. The optical element 30 shown in the figure can be used as, for example, a constituent member of a liquid crystal alignment substrate, and a first birefringence layer 25 is formed on a light-transmitting base material 21.

基材21は、光透過性基板1aと、この光透過性基板1aの片面に形成された光吸収型カラーフィルタ22(以下、単に「カラーフィルタ22」という。)及び遮光層(ブラックマトリクス)23と、これらのカラーフィルタ22及び遮光層25を覆うようにして形成されたケイ素酸化物膜1bとを有している。ケイ素酸化物膜1b上に第1複屈折率層25が形成されている。光透過性基板1a、ケイ素酸化物膜1b、及び第1複屈折率層25の構成は第2形態の光学素子15における光透過性基板1a、ケイ素酸化物膜1b、又は第1複屈折率層5の構成と同様であるので、ここではその説明を省略する。   The substrate 21 includes a light transmissive substrate 1a, a light absorption color filter 22 (hereinafter simply referred to as “color filter 22”) and a light shielding layer (black matrix) 23 formed on one surface of the light transmissive substrate 1a. And the silicon oxide film 1b formed so as to cover the color filter 22 and the light shielding layer 25. A first birefringence layer 25 is formed on the silicon oxide film 1b. The structure of the light transmissive substrate 1a, the silicon oxide film 1b, and the first birefringence layer 25 is the same as the light transmissive substrate 1a, the silicon oxide film 1b, or the first birefringence layer in the optical element 15 of the second form. Since this is the same as the configuration of 5, the description thereof is omitted here.

カラーフィルタ22は、赤色のマイクロカラーフィルタ22R、緑色のマイクロカラーフィルタ22G、及び青色のマイクロカラーフィルタ22Bを所定のパターンで配置した原色系のものであり、各色のマイクロカラーフィルタ22R、22G、22Bの配置形態により、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型等と称される種々のタイプのカラーフィルタが知られている。原色系のカラーフィルタに代えて、補色系のカラーフィルタを用いることも可能である。   The color filter 22 is a primary color system in which a red micro color filter 22R, a green micro color filter 22G, and a blue micro color filter 22B are arranged in a predetermined pattern, and each color micro color filter 22R, 22G, 22B. Depending on the arrangement form, various types of color filters called stripe type, mosaic type, triangle type and the like are known. It is also possible to use a complementary color filter instead of the primary color filter.

カラーフィルタ22は、例えば、各色のマイクロカラーフィルタ22R、22G、22B毎に、その材料となるカラーレジンの塗膜を例えばフォトリソグラフィー法で所定形状にパターニングすることによって、あるいは、各色のマイクロカラーフィルタ22R、22G、22B毎に、その材料となるカラーフィルタ用インキを所定形状に塗布することによって、形成することができる。   The color filter 22 is formed by, for example, patterning a color resin coating film as a material for each color micro color filter 22R, 22G, 22B into a predetermined shape by, for example, a photolithography method, or for each color micro color filter Each of 22R, 22G, and 22B can be formed by applying a color filter ink as a material in a predetermined shape.

遮光層23は、表示用液晶パネルにおける画素間からの光の漏れ(漏れ光)や、アクティブマトリクス駆動方式の表示用液晶パネルにおけるアクティブ素子の光劣化等を防止するためのものであり、表示用液晶パネルにおいて個々の画素を平面視上画定する。各色のマイクロカラーフィルタ22R、22G、22Bは、それぞれ、遮光膜23により画定される所定の画素を平面視上覆うようにして配置される。   The light shielding layer 23 is for preventing light leakage (leakage light) from between pixels in the display liquid crystal panel and light deterioration of the active elements in the active matrix drive type display liquid crystal panel. Individual pixels are defined in plan view in the liquid crystal panel. The micro color filters 22R, 22G, and 22B for the respective colors are arranged so as to cover predetermined pixels defined by the light shielding film 23 in plan view.

この遮光層23は、例えば、金属クロム薄膜やタングステン薄膜等、遮光性又は光吸収性を有する金属薄膜を所定形状にパターニングすることにより、形成することができる。黒色樹脂等の有機材料を所定形状に印刷することにより遮光層23を形成することも可能である。なお、カラーフィルタ22として単色のカラーフィルタを用いることも可能であり、この場合には遮光層23を省略することもできる。   The light shielding layer 23 can be formed, for example, by patterning a metal thin film having a light shielding property or a light absorbing property such as a metal chromium thin film or a tungsten thin film into a predetermined shape. It is also possible to form the light shielding layer 23 by printing an organic material such as a black resin in a predetermined shape. In addition, it is also possible to use a monochromatic color filter as the color filter 22, and in this case, the light shielding layer 23 can be omitted.

図示の第1複屈折率層25は、基材21と平面視上重なる大きさ及び形状を有している。したがって、第1複屈折率層25は、表示用液晶パネルにおける表示領域よりも大形である。このような構成を有する光学素子30を液晶配向用基板の構成部材にすると、第1複屈折率層25の耐熱性が比較的高いことから、第1複屈折率層25が液晶セル内に配置された表示用液晶パネルを得ることができ、液晶表示装置を作製する過程で第1複屈折率層25が損傷してしまうことを抑制し易くなる。第1複屈折率層25は、いわゆる「+Cプレート」として利用することができる。   The illustrated first birefringence layer 25 has a size and shape that overlaps the base material 21 in plan view. Therefore, the first birefringence layer 25 is larger than the display area in the display liquid crystal panel. When the optical element 30 having such a configuration is used as a constituent member of a liquid crystal alignment substrate, the heat resistance of the first birefringent layer 25 is relatively high, and therefore the first birefringent layer 25 is disposed in the liquid crystal cell. The display liquid crystal panel can be obtained, and the first birefringence layer 25 is easily prevented from being damaged in the process of manufacturing the liquid crystal display device. The first birefringence layer 25 can be used as a so-called “+ C plate”.

<光学素子(第4形態)>
図4(b)は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子35は、例えば液晶配向用基板の構成部材として用いることができるものであり、第1複屈折率層が表示用液晶パネルでの表示領域に対応する領域DRにのみ設けられているという点で、上述した第3形態の光学素子30(図4(a)参照)と異なる。他の構成は第3形態の光学素子30の構成と同様であるので、第1複屈折率層についてのみ新たな参照符号「25A」を付し、第1複屈折率層25A以外の構成部材には図4(a)で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
<Optical element (fourth embodiment)>
FIG. 4B is a schematic diagram showing still another example of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. The optical element 35 shown in the figure can be used as, for example, a constituent member of a liquid crystal alignment substrate, and the first birefringence layer is provided only in the region DR corresponding to the display region in the display liquid crystal panel. This is different from the optical element 30 of the third embodiment described above (see FIG. 4A). Since the other configuration is the same as the configuration of the optical element 30 of the third embodiment, only the first birefringence layer is given a new reference sign “25A”, and components other than the first birefringence layer 25A are attached to the constituent members. Are denoted by the same reference numerals as those used in FIG.

この光学素子35を液晶配向用基板の構成部材にした場合には、第3形態の光学素子30を液晶配向用基板の構成部材にした場合と同様に、第1複屈折率層25Aが液晶セル内に配置された表示用液晶パネルを得ることができるので、液晶表示装置を作製する過程で第1複屈折率層25Aが損傷してしまうことを抑制し易くなる。第1複屈折率層25Aは、いわゆる「+Cプレート」として利用することができる。   When this optical element 35 is a constituent member of a liquid crystal alignment substrate, the first birefringence layer 25A is a liquid crystal cell as in the case where the optical element 30 of the third embodiment is a constituent member of a liquid crystal alignment substrate. Since the display liquid crystal panel disposed inside can be obtained, it is easy to suppress damage to the first birefringence layer 25A in the process of manufacturing the liquid crystal display device. The first birefringence layer 25A can be used as a so-called “+ C plate”.

<光学素子(第5形態)>
図4(c)は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子50は、例えば液晶配向用基板の構成部材として用いることができるものであり、個々のマイクロカラーフィルタ22R、22G、22B上に、所定膜厚の第1複屈折率層45R、45G、又は45Bがケイ素酸化物膜1bを介して設けられているという点で、前述した第3形態の光学素子30(図4(a)参照)と異なる。マイクロカラーフィルタ22R上にケイ素酸化物膜1bを介して第1複屈折率層45Rが形成され、マイクロカラーフィルタ22G上にケイ素酸化物膜1bを介して第1複屈折率層45Gが形成され、マイクロカラーフィルタ22B上にケイ素酸化物膜1bを介して第1複屈折率層45Bが形成されている。他の構成は第3形態の光学素子30の構成と同様であるので、第1複屈折率層45R、45G、45B以外の構成部材には図4(a)で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
<Optical element (fifth embodiment)>
FIG. 4C is a schematic diagram showing still another example of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. The optical element 50 shown in the figure can be used as, for example, a constituent member of a liquid crystal alignment substrate, and has a first birefringence layer 45R having a predetermined thickness on each micro color filter 22R, 22G, 22B. , 45G, or 45B is different from the optical element 30 of the third embodiment described above (see FIG. 4A) in that it is provided via the silicon oxide film 1b. A first birefringence layer 45R is formed on the micro color filter 22R via the silicon oxide film 1b, and a first birefringence layer 45G is formed on the micro color filter 22G via the silicon oxide film 1b. A first birefringence layer 45B is formed on the micro color filter 22B via a silicon oxide film 1b. Since the other configuration is the same as the configuration of the optical element 30 of the third embodiment, the same reference numerals as those used in FIG. 4A are used for the constituent members other than the first birefringence layers 45R, 45G, and 45B. The description is omitted.

光の屈折率は、同じ媒質に入射した場合でも、波長によって異なる。したがって、例えば図1(a)に示した第1複屈折率層5の複屈折Δnも、入射する光の波長によって異なる。各色のマイクロカラーフィルタ22R、22G、22B上にそれぞれが所定の膜厚を有する第1複屈折率層45R、45G、又は45Bを設けることにより、赤色、緑色、及び青色の各色の光のリタデーションを別個に制御することができる。したがって、本形態の光学素子50によれば、前述した第3形態の光学素子30又は第4形態の光学素子35に比べてより精密に、光の偏光状態を制御することができる。なお、各第1複屈折率層45R、45G、45Bをそれぞれ所定の箇所に形成するにあたっては、例えばフォトリソグラフィー法を利用することができる。   The refractive index of light varies depending on the wavelength even when incident on the same medium. Therefore, for example, the birefringence Δn of the first birefringence layer 5 shown in FIG. 1A also varies depending on the wavelength of incident light. By providing the first birefringence layers 45R, 45G, or 45B each having a predetermined film thickness on the micro color filters 22R, 22G, and 22B of the respective colors, the retardation of light of each color of red, green, and blue can be reduced. It can be controlled separately. Therefore, according to the optical element 50 of the present embodiment, the polarization state of light can be controlled more precisely than the optical element 30 of the third embodiment or the optical element 35 of the fourth embodiment. In forming each of the first birefringence layers 45R, 45G, and 45B at a predetermined location, for example, a photolithography method can be used.

この光学素子50を液晶配向用基板の構成部材にした場合には、第3形態の光学素子30を用いて液晶配向用基板を形成した場合と同様に、第1複屈折率層45R、45R、45Bが液晶セル内に配置された表示用液晶パネルを得ることができるので、液晶表示装置を作製する過程で第1複屈折率層45R、45G、45Bが損傷してしまうことを抑制し易くなる。各第1複屈折率層45R、45G、45Bは、いわゆる「+Cプレート」として利用することができる。   When this optical element 50 is used as a constituent member of a liquid crystal alignment substrate, the first birefringence layers 45R, 45R, 45C are formed as in the case where the liquid crystal alignment substrate is formed using the optical element 30 of the third embodiment. Since a liquid crystal panel for display in which 45B is disposed in the liquid crystal cell can be obtained, it is easy to suppress damage to the first birefringence layers 45R, 45G, and 45B in the process of manufacturing the liquid crystal display device. . Each of the first birefringence layers 45R, 45G, and 45B can be used as a so-called “+ C plate”.

<光学素子(第6形態〜第8形態)>
図5(a)は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す第6形態の光学素子70は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、光透過性を有する基材としてのガラス基板61の片面に第1複屈折率層65が形成され、この第1複屈折率層65上にカラーフィルタ62及び遮光層(ブラックマトリクス)63が形成されているという点で、前述した第3形態の光学素子30(図4(a)参照)と異なる。他の構成は第3形態の光学素子30の構成と同様であるので、光学素子70を構成する各部材には図4(a)で用いた参照符号の数値部分に「40」を加えた参照符号を付してその説明を省略する。この光学素子70は、第3形態の光学素子30と同様の技術的効果を奏する。
<Optical element (6th form-8th form)>
FIG. 5A is a schematic view showing still another example of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. The optical element 70 of the sixth embodiment shown in the figure can be used as a constituent member of a liquid crystal alignment substrate, for example, and has a first birefringence index on one surface of a glass substrate 61 as a light-transmitting base material. The layer 65 is formed, and the color filter 62 and the light-shielding layer (black matrix) 63 are formed on the first birefringence layer 65, so that the optical element 30 of the third embodiment described above (FIG. 4A). ))). Since the other configuration is the same as the configuration of the optical element 30 of the third embodiment, reference is made to each member constituting the optical element 70 by adding “40” to the numerical value portion of the reference symbol used in FIG. Reference numerals are assigned and explanations thereof are omitted. This optical element 70 has the same technical effect as the optical element 30 of the third embodiment.

図5(b)は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す第7形態の光学素子75は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、光透過性を有する基材としてのガラス基板61の片面に第1複屈折率層65が形成され、この第1複屈折率層65上にカラーフィルタ62及び遮光層(ブラックマトリクス)63が形成されているという点で、前述した第4形態の光学素子35(図4(b)参照)と異なる。他の構成は第4形態の光学素子35の構成と同様であるので、光学素子75を構成する各部材には図4(b)で用いた参照符号の数値部分に「40」を加えた参照符号を付してその説明を省略する。表示用液晶パネルでの表示領域に対応する領域は、図4(b)におけるのと同様に、参照符号DRで示す。この光学素子75は、第4形態の光学素子35と同様の技術的効果を奏する。   FIG. 5B is a schematic diagram showing still another example of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. The optical element 75 of the seventh embodiment shown in the figure can be used as a constituent member of a liquid crystal alignment substrate, for example, and has a first birefringence index on one surface of a glass substrate 61 as a base material having optical transparency. The layer 65 is formed, and the color filter 62 and the light shielding layer (black matrix) 63 are formed on the first birefringence layer 65, so that the optical element 35 of the fourth embodiment described above (FIG. 4B). ))). Since the other configuration is the same as the configuration of the optical element 35 of the fourth embodiment, each member constituting the optical element 75 is obtained by adding “40” to the numerical value portion of the reference symbol used in FIG. Reference numerals are assigned and explanations thereof are omitted. The area corresponding to the display area in the display liquid crystal panel is indicated by the reference symbol DR as in FIG. This optical element 75 has the same technical effect as the optical element 35 of the fourth embodiment.

図5(c)は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す第8形態の光学素子90は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、光透過性を有する基材としてのガラス基板61の片面に所定膜厚の第1複屈折率層85R、85G、85Bが形成され、これら第1複屈折率層85R、85G、85B上にマイクロカラーフィルタ62R、62G、又は62Bが形成されているという点で、第5形態の光学素子50(図4(c)参照)と異なる。他の構成は第5形態の光学素子50の構成と同様であるので、光学素子90を構成する各部材には図4(c)で用いた参照符号の数値部分に「40」を加えた参照符号を付してその説明を省略する。この光学素子90は、第5形態の光学素子50と同様の技術的効果を奏する。   FIG. 5C is a schematic view showing still another example of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. The optical element 90 of the eighth embodiment shown in the figure can be used as a constituent member of a liquid crystal alignment substrate, for example, and has a predetermined film thickness on one surface of a glass substrate 61 as a light-transmitting substrate. The first birefringence layer 85R, 85G, 85B is formed, and the micro color filter 62R, 62G, or 62B is formed on the first birefringence layer 85R, 85G, 85B. Different from the optical element 50 (see FIG. 4C). Since the other configuration is the same as the configuration of the optical element 50 of the fifth embodiment, each member constituting the optical element 90 is obtained by adding “40” to the numerical part of the reference symbol used in FIG. Reference numerals are assigned and explanations thereof are omitted. This optical element 90 has the same technical effect as the optical element 50 of the fifth embodiment.

なお、図5(a)〜図5(c)に示した第6〜8形態の光学素子70、75、及び90においては、ガラス基板61に代えて樹脂基板又は樹脂フィルムを用いることも可能であるが、その場合には、樹脂基板上又は樹脂フィルム上にケイ素酸化物膜等の無機材料膜を設け、その上に第1複屈折率層65、65A、85R、85G、85Bを形成することが好ましい。   In addition, in the optical elements 70, 75, and 90 of the sixth to eighth embodiments shown in FIGS. 5A to 5C, a resin substrate or a resin film can be used instead of the glass substrate 61. In that case, an inorganic material film such as a silicon oxide film is provided on the resin substrate or the resin film, and the first birefringence layers 65, 65A, 85R, 85G, and 85B are formed thereon. Is preferred.

<光学素子(第9形態)>
図6は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子110は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、第1複屈折率層25が保護層100によって覆われているという点で、第3形態の光学素子30(図3(a)参照)と異なる。他の構成は第3形態の光学素子30の構成と同様であるので、光学素子110を構成する保護層100以外の各部材には図3(a)で用いた参照符号と同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
<Optical element (9th form)>
FIG. 6 is a schematic view showing still another example of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. The optical element 110 shown in the figure can be used as, for example, a constituent member of a liquid crystal alignment substrate, and the third birefringence layer 25 is covered with a protective layer 100. Different from the optical element 30 (see FIG. 3A). Since the other configuration is the same as the configuration of the optical element 30 of the third embodiment, members other than the protective layer 100 constituting the optical element 110 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. Therefore, the description is omitted.

保護層100は、平坦性、耐薬品性、耐熱性、耐ITO(酸化インジウムスズ)性等を向上させるための層である。この保護層100は、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド等、種々の光硬化型樹脂又は熱硬化型樹脂、あるいは2液硬化型樹脂により形成することができる。保護層100は、その材料に応じて、スピンコート、印刷、フォトリソグラフィー等の方法により形成することができる。保護層100の膜厚は0.3〜5.0μm程度の範囲内で適宜選定可能であり、0.5〜3.0μm程度の範囲内で適宜選定することが好ましい。   The protective layer 100 is a layer for improving flatness, chemical resistance, heat resistance, ITO (indium tin oxide) resistance, and the like. The protective layer 100 can be formed of various photo-curing resins or thermosetting resins, such as acrylic resins, epoxy resins, polyimides, etc., or two-component curing resins. The protective layer 100 can be formed by a method such as spin coating, printing, or photolithography depending on the material. The film thickness of the protective layer 100 can be appropriately selected within the range of about 0.3 to 5.0 μm, and is preferably selected within the range of about 0.5 to 3.0 μm.

光学素子110は、第3形態の光学素子30と同様の技術的効果を奏する他に、保護層100を有しているので、複屈折特性について信頼性が向上するという技術的効果も奏する。なお、保護層100は、既に説明した第1形態、第2形態、及び第4〜第8形態の各光学素子10、15、35、50、70、75、90に設けることもできるし、後述する第11形態の光学素子に設けることもできる。   Since the optical element 110 has the protective layer 100 in addition to the same technical effect as the optical element 30 of the third embodiment, it also has a technical effect that the reliability of the birefringence characteristics is improved. The protective layer 100 can be provided on each of the optical elements 10, 15, 35, 50, 70, 75, 90 of the first, second, and fourth to eighth embodiments already described, and will be described later. It can also be provided in the optical element of the eleventh form.

<光学素子(第10形態)>
図7は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子130は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、光透過性基板121aの片面に直線偏光素子122と1/4波長板123とがこの順番で積層され、1/4波長板123の上にケイ素酸化物膜1bと第1複屈折率層125と第2複屈折率層128とがこの順番で積層されている。光透過性基板121aと直線偏光素子122と1/4波長板123とケイ素酸化物膜1bとによって、光透過性を有する基材121が構成されている。
<Optical element (10th form)>
FIG. 7 is a schematic view showing still another example of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. An optical element 130 shown in the figure can be used as a constituent member of a liquid crystal alignment substrate, for example, and a linearly polarizing element 122 and a quarter wavelength plate 123 are arranged in this order on one side of a light transmitting substrate 121a. The silicon oxide film 1b, the first birefringence layer 125, and the second birefringence layer 128 are laminated in this order on the quarter-wave plate 123. The light transmissive substrate 121a, the linearly polarizing element 122, the quarter wavelength plate 123, and the silicon oxide film 1b constitute a light transmissive base material 121.

光学素子130を含んだ液晶配向用基板は、直線偏光素子122、1/4波長板123、ケイ素酸化物膜1b、第1複屈折率層125、及び第2複屈折率層128が外側となる向きで配置されて、表示用液晶パネルを構成する。この液晶配向用基板は、例えば透過型液晶表示装置における表示用液晶パネルの背面側の基板として用いられる。   In the liquid crystal alignment substrate including the optical element 130, the linearly polarizing element 122, the quarter wavelength plate 123, the silicon oxide film 1b, the first birefringence layer 125, and the second birefringence layer 128 are outside. The liquid crystal panel for display is arranged by being oriented. This liquid crystal alignment substrate is used as a substrate on the back side of a display liquid crystal panel in a transmissive liquid crystal display device, for example.

上記の直線偏光素子122は、表示用液晶パネルにおいて偏光子として機能するものであり、1/4波長板123は、円偏光を直線偏光に変換するための光学素子である。また、ケイ素酸化物膜1b及び第1複屈折率層125は、第2形態の光学素子15におけるケイ素酸化物膜1b又は第1複屈折率層5と同様に構成される。第1複屈折率層125は、楕円偏光を円偏光に変換する。   The linearly polarizing element 122 functions as a polarizer in the display liquid crystal panel, and the quarter wavelength plate 123 is an optical element for converting circularly polarized light into linearly polarized light. The silicon oxide film 1b and the first birefringence layer 125 are configured in the same manner as the silicon oxide film 1b or the first birefringence layer 5 in the optical element 15 of the second form. The first birefringence layer 125 converts elliptically polarized light into circularly polarized light.

第2複屈折率層128は、自然光から所定の円偏光を取り出すための複屈折率層であり、例えば、分子配列が架橋によって固定されたコレステリック液晶により形成されている。第2複屈折率層128を得るにあたっては、ネマチック液晶にカイラル剤を添加して得られるカイラルネマチック液晶を用いることが好ましく、このとき、カイラル剤としては重合性のカイラル剤を用いることが好ましい。第2複屈折率層128は、第1複屈折率層125と異なる複屈折特性を有している。   The second birefringence layer 128 is a birefringence layer for extracting predetermined circularly polarized light from natural light. For example, the second birefringence layer 128 is formed of cholesteric liquid crystal in which the molecular arrangement is fixed by crosslinking. In obtaining the second birefringence layer 128, it is preferable to use a chiral nematic liquid crystal obtained by adding a chiral agent to a nematic liquid crystal. At this time, it is preferable to use a polymerizable chiral agent as the chiral agent. The second birefringence layer 128 has birefringence characteristics different from those of the first birefringence layer 125.

光学素子130を含んだ液晶配向用基板を作製し、この液晶配向用基板を用いて表示用液晶パネルを作製すると、以下の理由から、バックライトの照度が低くても光利用効率を高めて明るい画像表示を行うことができる。   When a liquid crystal alignment substrate including the optical element 130 is manufactured and a display liquid crystal panel is manufactured using the liquid crystal alignment substrate, the light utilization efficiency is increased and bright even if the illumination intensity of the backlight is low for the following reasons. Image display can be performed.

すなわち、バックライトからの放射光の利用効率を高めるためには、1/4波長板123に入射する円偏光の光量を増大させることが望ましく、そのためには、上記の放射光から所定の円偏光(左円偏光及び右円偏光のいずれか一方)を第2複屈折率層128により取り出すことが望まれる。このとき、他方の円偏光は第2複屈折率層128に入射できずに反射されるが、例えばバックライトの背後にミラーを配置すれば、第2複屈折率層128で反射された上記他方の円偏光がミラーで反射したときにその位相が反転して、上記一方の円偏光となる。したがって、バックライトからの放射光の多くを上記一方の円偏光として1/4波長板123に入射させることが可能である。   That is, in order to increase the use efficiency of the radiated light from the backlight, it is desirable to increase the amount of circularly polarized light incident on the quarter-wave plate 123. It is desirable to extract (one of left circularly polarized light and right circularly polarized light) by the second birefringence layer 128. At this time, the other circularly polarized light cannot be incident on the second birefringence layer 128 and is reflected, but for example, if a mirror is disposed behind the backlight, the other one reflected by the second birefringence layer 128 is reflected. When the circularly polarized light is reflected by the mirror, the phase thereof is reversed to become the one circularly polarized light. Therefore, most of the emitted light from the backlight can be incident on the quarter-wave plate 123 as the one circularly polarized light.

ただし、第2複屈折率層128への入射角が大きな放射光は、第2複屈折率層128により楕円偏光に変換されてしまう。この楕円偏光には左円偏光及び右円偏光の両方が含まれおり、そのうちの上記他方の円偏光に相当するものは、1/4波長板123で直線偏光に変換されずに楕円偏光となってしまったり、直線偏光素子122によって吸収されてしまったりする。第2複屈折率層128と1/4波長板123との間に第1複屈折率層125を設けることにより、第2複屈折率層128によって楕円偏光に変換された光を円偏光に変換することができる。その結果として、1/4波長板123に入射する円偏光の光量が増大するので、バックライトの照度が低くても光利用効率を高めて明るい画像表示を行うことが可能になる。   However, radiation light having a large incident angle to the second birefringence layer 128 is converted into elliptically polarized light by the second birefringence layer 128. This elliptically polarized light includes both left circularly polarized light and right circularly polarized light, and the one corresponding to the other circularly polarized light becomes elliptically polarized light without being converted into linearly polarized light by the quarter wavelength plate 123. Or is absorbed by the linearly polarizing element 122. By providing the first birefringence layer 125 between the second birefringence layer 128 and the quarter-wave plate 123, the light converted into elliptically polarized light by the second birefringence layer 128 is converted into circularly polarized light. can do. As a result, since the amount of circularly polarized light incident on the quarter-wave plate 123 increases, it is possible to increase the light utilization efficiency and perform bright image display even when the backlight illuminance is low.

また、光学素子130を含んだ液晶配向用基板を作製し、この液晶配向用基板を用いて表示用液晶パネルを作製すると、第1複屈折率層125の生産コストを抑えることが容易で、かつ、第1複屈折率層125の複屈折特性が熱による影響を受け難いので、表示特性が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。   Further, when a liquid crystal alignment substrate including the optical element 130 is manufactured and a display liquid crystal panel is manufactured using the liquid crystal alignment substrate, the production cost of the first birefringence layer 125 can be easily reduced, and Since the birefringence characteristics of the first birefringence layer 125 are not easily affected by heat, it is easy to provide a liquid crystal display device that has high display characteristics and can be used for various purposes at low cost. .

なお、直線偏光素子122から第2複屈折率層128にかけての積層順を図示の順番と逆にすることにより、直線偏光素子122、1/4波長板123、ケイ素酸化物膜1b、第1複屈折率層125、及び第2複屈折率層128を表示用液晶パネルの内側に配置することも可能になる。   Note that the linear polarizing element 122, the quarter-wave plate 123, the silicon oxide film 1b, the first double-refractive-index layer 128 and the second birefringent layer 128 are reversed in the order shown in the drawing. It is also possible to dispose the refractive index layer 125 and the second birefringence layer 128 inside the display liquid crystal panel.

また、光透過性基板121a上にケイ素酸化物膜1b、第1複屈折率層125、1/4波長板123、及び直線偏光素子122をこの順番で積層すれば、反射型液晶表示装置における表示用液晶パネルの表示面側の基板として用いられる液晶配向用基板に利用可能な光学素子を得ることができる。この場合、基材121がガラス製又はケイ素酸化物製であれば、ケイ素酸化物膜1bを省略することができる。同様に、光透過性基板121aの片面に直接又はケイ素酸化物膜1bを介して第1複屈折率層125を形成し、光透過性基板121aにおける他方の面に1/4波長板123、及び直線偏光素子122をこの順番で積層しても、反射型液晶表示装置における表示用液晶パネルの表示面側の基板として用いられる液晶配向用基板に利用可能な光学素子を得ることができる。これらの光学素子を液晶配向用基板の一部として含んだ反射型液晶表示装置では、リフレクターに入射する光の偏光状態を真の円偏光に近づけることができるので、コントラストの高い表示を行うことが容易になる。   Further, if the silicon oxide film 1b, the first birefringence layer 125, the quarter wavelength plate 123, and the linearly polarizing element 122 are laminated in this order on the light transmissive substrate 121a, the display in the reflective liquid crystal display device is performed. An optical element that can be used for a liquid crystal alignment substrate that is used as a substrate on the display surface side of the liquid crystal panel for use can be obtained. In this case, if the substrate 121 is made of glass or silicon oxide, the silicon oxide film 1b can be omitted. Similarly, the first birefringence layer 125 is formed on one surface of the light transmissive substrate 121a directly or via the silicon oxide film 1b, and the quarter wavelength plate 123 is formed on the other surface of the light transmissive substrate 121a. Even if the linearly polarizing elements 122 are laminated in this order, an optical element that can be used for a liquid crystal alignment substrate used as a substrate on the display surface side of a display liquid crystal panel in a reflective liquid crystal display device can be obtained. In the reflection type liquid crystal display device including these optical elements as a part of the liquid crystal alignment substrate, the polarization state of the light incident on the reflector can be brought close to true circularly polarized light, so that display with high contrast can be performed. It becomes easy.

<光学素子(第11形態)>
図8は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子150は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、光透過性基板141aの片面に水平配向膜149、第2複屈折率層148、ケイ素酸化物膜141b、及び第1複屈折率層145がこの順番で積層され、第1複屈折率層145上にカラーフィルタ142及び遮光層(ブラックマトリクス)143が形成されている。光透過性基板141aと水平配向膜149と第2複屈折率層148とケイ素酸化物膜141bとによって、光透過性を有する基材141が構成されている。
<Optical element (11th form)>
FIG. 8 is a schematic view showing still another example of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. An optical element 150 shown in the figure can be used as, for example, a constituent member of a liquid crystal alignment substrate. A horizontal alignment film 149, a second birefringence layer 148, a silicon oxide are formed on one surface of a light transmitting substrate 141a. The film 141 b and the first birefringence layer 145 are laminated in this order, and the color filter 142 and the light shielding layer (black matrix) 143 are formed on the first birefringence layer 145. The light transmissive substrate 141a, the horizontal alignment film 149, the second birefringence layer 148, and the silicon oxide film 141b constitute a light transmissive base material 141.

光透過性基板141a及びケイ素酸化物膜141bは、図3に示した第3形態の光学素子15における光透過性基板1又はケイ素酸化物膜1bと同様にして構成される。水平配向膜149は、液晶を水平配向させることが可能なものであり、例えば樹脂材料により形成された膜の表面にラビング処理や光配向処理を施すことによって得ることができる。第2複屈折率層148は、例えば重合性液晶をホモジニアス配向の状態で固定した高分子からなり、光学的に1軸性で光軸が面内にある複屈折率層(いわゆる「+Aプレート」)として機能する。第2複屈折率層148は、第1複屈折率層145と異なる複屈折特性を有している。   The light transmissive substrate 141a and the silicon oxide film 141b are configured in the same manner as the light transmissive substrate 1 or the silicon oxide film 1b in the optical element 15 of the third embodiment shown in FIG. The horizontal alignment film 149 can horizontally align the liquid crystal, and can be obtained, for example, by subjecting the surface of a film formed of a resin material to rubbing treatment or photo-alignment treatment. The second birefringence layer 148 is made of, for example, a polymer in which a polymerizable liquid crystal is fixed in a homogeneous alignment state, and is optically uniaxial and has a birefringence layer (so-called “+ A plate”) whose optical axis is in the plane. ). The second birefringence layer 148 has birefringence characteristics different from those of the first birefringence layer 145.

カラーフィルタ142及び遮光層143は、それぞれ、図5(a)に示した第6形態の光学素子70におけるカラーフィルタ62又は遮光層63と同様に構成されるので、図5(a)で用いた参照符号の数値部分に「80」を加えた参照符号を付してその説明を省略する。   Since the color filter 142 and the light shielding layer 143 are configured in the same manner as the color filter 62 or the light shielding layer 63 in the optical element 70 of the sixth embodiment shown in FIG. 5A, they are used in FIG. A reference numeral obtained by adding “80” to the numerical part of the reference numeral will be attached and description thereof will be omitted.

この光学素子150を用いた液晶配向用基板は、水平配向膜149、第2複屈折率層148、ケイ素酸化物膜141b、及び第1複屈折率層145が内側となる向きで配置されて、表示用液晶パネルを構成する。この液晶配向用基板は、表示用液晶パネルにおける表示面側の基板として用いられる。   The liquid crystal alignment substrate using the optical element 150 is arranged such that the horizontal alignment film 149, the second birefringence layer 148, the silicon oxide film 141b, and the first birefringence layer 145 are inward. A liquid crystal panel for display is configured. This substrate for liquid crystal alignment is used as a substrate on the display surface side in a display liquid crystal panel.

光学素子150を含んだ液晶配向用基板は、第1複屈折率層145及び第2複屈折率層148を有しているので、検光子の遅相軸と45°又は135°の角度をなす方位角方向の視角特性を向上させることができる。   Since the liquid crystal alignment substrate including the optical element 150 has the first birefringence layer 145 and the second birefringence layer 148, it forms an angle of 45 ° or 135 ° with the slow axis of the analyzer. The viewing angle characteristics in the azimuth direction can be improved.

また、光学素子150を含んだ液晶配向用基板を用いて表示用液晶パネルを作製すると、第1複屈折率層145の生産コストを抑えることが容易で、かつ、第1複屈折率層145の複屈折特性が熱による影響を受け難いので、表示特性が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。   Further, when a display liquid crystal panel is manufactured using a liquid crystal alignment substrate including the optical element 150, the production cost of the first birefringence layer 145 can be easily reduced, and the first birefringence layer 145 can be reduced. Since the birefringence characteristics are not easily affected by heat, it is easy to provide a liquid crystal display device that has high display characteristics and can be used for various purposes at low cost.

なお、第2複屈折率層148としては、延伸樹脂フィルム製の+Aプレートを用いることもできる。この場合、水平配向膜149は省略される。延伸樹脂フィルム製の+Aプレートは、粘着剤により光透過性基板141a上に貼付される。   As the second birefringence layer 148, a + A plate made of a stretched resin film can also be used. In this case, the horizontal alignment film 149 is omitted. The + A plate made of a stretched resin film is stuck on the light transmissive substrate 141a with an adhesive.

また、第2複屈折率層148上にカラーフィルタ142及び遮光層143を形成し、これらカラーフィルタ142及び遮光層143を覆うようにしてケイ素酸化物膜141bを形成し、その上に第1複屈折率層145を設けることも可能である。更には、光透過性基板141aの片面にカラーフィルタ142、遮光層143、ケイ素酸化物膜141b、及び第1複屈折率層145を形成し、基材141における前記の片面とは反対側の面に第2複屈折率層148を設けることも可能である。   Further, the color filter 142 and the light shielding layer 143 are formed on the second birefringence layer 148, the silicon oxide film 141b is formed so as to cover the color filter 142 and the light shielding layer 143, and the first birefringence layer 148 is formed thereon. A refractive index layer 145 can also be provided. Furthermore, the color filter 142, the light shielding layer 143, the silicon oxide film 141b, and the first birefringence layer 145 are formed on one side of the light transmissive substrate 141a, and the surface of the substrate 141 opposite to the one side is formed. It is also possible to provide the second birefringence layer 148.

<光学素子の製造方法>
本発明の光学素子の製造方法は、上述した本発明の光学素子の製造方法であり、この方法は、前述したように、準備工程、配向工程、及び架橋工程を含んでいる。以下、これらの工程について詳述する。
<Optical element manufacturing method>
The method for producing an optical element of the present invention is the above-described method for producing an optical element of the present invention, and this method includes a preparation process, an alignment process, and a crosslinking process, as described above. Hereinafter, these steps will be described in detail.

(1)準備工程;
準備工程では、光透過性を有する基材を用意する。この基材の構造は単層構造であってもよいし、複数層構造であってもよい。基材を単層構造とする場合、この基材は、ガラス又はケイ素酸化物により形成することが好ましい。基材を複数層構造とする場合、その構造は、製造しようとする光学素子の用途等に応じて適宜選定可能であり、この場合でも、第1複屈折率層の下地となる層はガラス又はケイ素酸化物により形成することが好ましい。
(1) Preparation process;
In the preparation step, a light-transmitting base material is prepared. The base material may have a single-layer structure or a multi-layer structure. When making a base material into a single layer structure, it is preferable to form this base material by glass or a silicon oxide. When the base material has a multi-layer structure, the structure can be appropriately selected according to the use of the optical element to be manufactured, and even in this case, the layer serving as the base of the first birefringence layer is glass or It is preferable to form with silicon oxide.

基材は、光学的に等方性のものであることが好ましいが、必要に応じて、局所的に遮光性領域等を設けることもできる。基材の光透過率は、製造しようとする光学素子の用途等に応じて、適宜選定可能である。基材は、自ら作製してもよいし、他人又は他社が製造したものを購入してもよい。   The substrate is preferably optically isotropic, but a light-shielding region or the like can be locally provided as necessary. The light transmittance of the substrate can be appropriately selected according to the use of the optical element to be manufactured. The substrate may be produced by itself, or may be purchased by another person or another manufacturer.

(2)配向工程;
配向工程では、分子形状が棒状の重合性液晶と、この重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤と、前記の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な界面活性剤とを含有したコーティング組成物の塗膜を形成し、この塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させる。
(2) orientation step;
In the alignment step, a polymerizable liquid crystal having a rod-like molecular shape, a coupling agent capable of homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal, and a surfactant capable of homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal, Is formed, and the polymerizable liquid crystal in the coating film is homeotropically aligned.

上記のコーティング組成物を調製するにあたっては、多官能重合性液晶と上記のカップリング剤と上記の界面活性剤と有機溶媒とを必須成分として用い、他に、単官能重合性液晶、光重合開始剤、増感剤等を任意成分として用いる。単官能重合性液晶は1種類のみ用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。同様に、光重合開始剤及び増感剤は、それぞれ、1種類のみ用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。上記の重合性液晶、カップリング剤、及び界面活性剤については、本発明の光学素子に係る第1形態の説明の中で既に述べたので、ここでは省略する。   In preparing the above coating composition, a polyfunctional polymerizable liquid crystal, the above coupling agent, the above surfactant and an organic solvent are used as essential components. Agents, sensitizers, etc. are used as optional components. Only one type of monofunctional polymerizable liquid crystal may be used, or two or more types may be used in combination. Similarly, only one type of photopolymerization initiator and sensitizer may be used, or two or more types may be used in combination. Since the above-mentioned polymerizable liquid crystal, coupling agent, and surfactant have already been described in the description of the first embodiment according to the optical element of the present invention, they are omitted here.

有機溶媒は、重合性液晶を溶解させることができるものであればよく、その種類は適宜選択可能である。また、任意成分である光重合開始剤としては、例えば、ベンジル(もしくはビベンゾイル)、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−ベンゾイル−4’メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、2−メチル−1−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオサントン等を挙げることができる。増感剤は、本発明の目的が損なわれない範囲で、適宜添加することができる。   The organic solvent should just be a thing which can melt | dissolve a polymeric liquid crystal, The kind can be selected suitably. Examples of the optional photopolymerization initiator include benzyl (or bibenzoyl), benzoin isobutyl ether, benzoin isopropyl ether, benzophenone, benzoyl benzoic acid, benzoyl methyl benzoate, 4-benzoyl-4 ′ methyl diphenyl sulfide, Benzylmethyl ketal, dimethylaminomethylbenzoate, 2-n-butoxyethyl-4-dimethylaminobenzoate, isoamyl p-dimethylaminobenzoate, 3,3′-dimethyl-4-methoxybenzophenone, methylobenzoylformate, 2- Methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, 1- (4 Dodecylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl)- 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-diisopropylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 1-chloro-4-propoxythio Sandton and the like can be mentioned. Sensitizers can be added as appropriate as long as the object of the present invention is not impaired.

コーティング組成物における重合性液晶の濃度は、コーティング方法、形成しようとする塗膜の膜厚、有機溶媒の種類等に応じて異なるが、10〜50重量%の範囲内程度することが好ましい。カップリング剤の濃度は、重合性液晶の総量に対して0.001〜10重量%程度とすることが好ましく、0.01〜1重量%程度とすることが更に好ましい。界面活性剤の濃度は、上記のカップリング剤の固形分の1/100〜1/1程度の範囲内で適宜選定可能である。   The concentration of the polymerizable liquid crystal in the coating composition varies depending on the coating method, the film thickness of the coating film to be formed, the type of the organic solvent, etc., but is preferably in the range of 10 to 50% by weight. The concentration of the coupling agent is preferably about 0.001 to 10% by weight, more preferably about 0.01 to 1% by weight, based on the total amount of the polymerizable liquid crystal. The concentration of the surfactant can be appropriately selected within the range of about 1/100 to 1/1 of the solid content of the coupling agent.

光重合開始剤を用いる場合、コーティング組成物における光重合開始剤の濃度は、重合性液晶の配向を大きく損なわない範囲で適宜選定可能であり、例えば0.01〜10重量%程度の範囲内で選定される。光重合開始剤の濃度は、0.1〜7重量%程度の範囲内で選定することが好ましく、0.5〜5重量%程度の範囲内で選定することがより好ましい。増感剤を用いる場合、コーティング組成物における増感剤の濃度は、重合性液晶の配向を大きく損なわない範囲で適宜選定可能であり、例えば0.01〜1重量%程度の範囲内で選定される。   When a photopolymerization initiator is used, the concentration of the photopolymerization initiator in the coating composition can be appropriately selected within a range that does not significantly impair the orientation of the polymerizable liquid crystal, for example, within a range of about 0.01 to 10% by weight. Selected. The concentration of the photopolymerization initiator is preferably selected within a range of about 0.1 to 7% by weight, and more preferably selected within a range of about 0.5 to 5% by weight. When a sensitizer is used, the concentration of the sensitizer in the coating composition can be appropriately selected within a range that does not significantly impair the orientation of the polymerizable liquid crystal, and is selected within a range of, for example, about 0.01 to 1% by weight. The

上述したコーティング組成物による塗膜は、このコーティング組成物をスピンコートや各種の印刷法(例えばダイコート、バーコート、スライドコート、ロールコート等)等の方法で基材上に塗布することにより、形成することができる。基材表面の撥水性又は撥油性が高い場合や、コーティング組成物に添加したカップリング剤又は界面活性剤の撥水性又は撥油性が強い場合には、重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な範囲内で、UV洗浄やプラズマ処理により予め表面(塗布面)の濡れ性を高めてもよい。   The coating film by the coating composition described above is formed by applying this coating composition on a substrate by a method such as spin coating or various printing methods (for example, die coating, bar coating, slide coating, roll coating, etc.). can do. Polymeric liquid crystals can be homeotropically aligned when the substrate surface has high water or oil repellency, or when the coupling agent or surfactant added to the coating composition has strong water or oil repellency. Within such a range, the wettability of the surface (application surface) may be increased in advance by UV cleaning or plasma treatment.

上述のようにして形成した塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させるにあたっては、塗膜中の重合性液晶が液晶相となる温度以上であって等方相(液体相)となる温度未満の温度(以下、この温度を「第1架橋温度」という。)にまで塗膜を加熱する。塗膜中の重合性液晶の相転移温度は、塗膜中にカップリング剤及び界面活性剤が含有されていることから、重合性液晶単独のときの相転移温度とは異なることもある。重合性液晶が液晶相になると、カップリング剤の作用により重合性液晶がホメオトロピック配向する。   In the homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal in the coating film formed as described above, the temperature is higher than the temperature at which the polymerizable liquid crystal in the coating film becomes a liquid crystal phase and less than the temperature at which it becomes an isotropic phase (liquid phase). (Hereinafter, this temperature is referred to as “first crosslinking temperature”). The phase transition temperature of the polymerizable liquid crystal in the coating film may be different from the phase transition temperature of the polymerizable liquid crystal alone since the coupling agent and the surfactant are contained in the coating film. When the polymerizable liquid crystal becomes a liquid crystal phase, the polymerizable liquid crystal is homeotropically aligned by the action of the coupling agent.

また、例えば塗膜を減圧乾燥すると、その後、重合性液晶が本来液晶相を示すまた、例えば塗膜を減圧乾燥することによって、重合性液晶をホメオトロピック配向させると共に過冷却状態にすることが可能であり、ホメオトロピック配向を保持したまま当該過冷却状態の重合性液晶を例えば室温にまで冷却することも可能である。   For example, when the coating film is dried under reduced pressure, the polymerizable liquid crystal originally exhibits the liquid crystal phase. For example, by drying the coating film under reduced pressure, the polymerizable liquid crystal can be homeotropically aligned and brought into a supercooled state. In addition, it is possible to cool the supercooled polymerizable liquid crystal to, for example, room temperature while maintaining homeotropic alignment.

(3)架橋工程;
架橋工程では、塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させたまま、この重合性液晶を三次元架橋させる。この際、重合性液晶のホメオトロピック配向が乱れないようにするためには、不活性ガス雰囲気中で塗膜を第1架橋温度にまで加熱しながら、重合性液晶の感光波長の光を塗膜に照射することが好ましい。あるいは、空気雰囲気中で塗膜を第1架橋温度にまで加熱しながら重合性液晶の感光波長の光を塗膜に照射して架橋反応を部分的に進行させた後、重合性液晶が結晶相となる温度にまで塗膜を空気雰囲気中で冷却し、この状態で上記感光波長の光を塗膜に照射して架橋反応を実質的に完了させることが好ましい。なお、上記「重合性液晶が結晶相となる温度」とは、架橋させる前の塗膜において重合性液晶が結晶相となる温度を意味する。
(3) cross-linking step;
In the cross-linking step, the polymerizable liquid crystal is three-dimensionally cross-linked while keeping the polymerizable liquid crystal in the coating film homeotropically aligned. At this time, in order to prevent the homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal from being disturbed, the light having a photosensitive wavelength of the polymerizable liquid crystal is irradiated while heating the coating film to the first crosslinking temperature in an inert gas atmosphere. Is preferably irradiated. Alternatively, after the coating film is heated to the first crosslinking temperature in an air atmosphere, the coating liquid is irradiated with light having a photosensitive wavelength of the polymerizable liquid crystal to partially advance the crosslinking reaction, and then the polymerizable liquid crystal is crystallized. It is preferable to cool the coating film to an air temperature in the air atmosphere, and in this state, irradiate the coating film with light having the photosensitive wavelength to substantially complete the crosslinking reaction. The “temperature at which the polymerizable liquid crystal becomes a crystalline phase” means the temperature at which the polymerizable liquid crystal becomes a crystalline phase in the coating film before crosslinking.

重合性液晶の感光波長は重合性液晶の種類により異なるので、照射すべき光の波長は、塗膜中に含有されている重合性液晶の種類に応じて適宜選定される。塗膜に照射する光は単色光である必要性はなく、重合性液晶の感光波長の光を含んだ波長域の光を照射することができる。   Since the photosensitive wavelength of the polymerizable liquid crystal varies depending on the type of the polymerizable liquid crystal, the wavelength of the light to be irradiated is appropriately selected according to the type of the polymerizable liquid crystal contained in the coating film. The light applied to the coating film does not need to be monochromatic light, and can be irradiated with light in a wavelength region including light having a photosensitive wavelength of the polymerizable liquid crystal.

この架橋工程まで行うことにより、光透過性を有する基材と、この基材上に形成された第1複屈折率層とを有する光学素子であって、前記の第1複屈折率層が、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤及び界面活性剤を含有した架橋高分子からなり、この架橋高分子が、分子形状が棒状の重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋した構造を有している光学素子を得ることができる。   By performing up to this crosslinking step, an optical element having a light-transmitting base material and a first birefringence layer formed on the base material, wherein the first birefringence layer is It consists of a cross-linked polymer that contains a coupling agent and a surfactant capable of homeotropic alignment of a rod-shaped polymerizable liquid crystal, and this cross-linked polymer is a homeotropic compound of a rod-shaped polymerizable liquid crystal. An optical element having a three-dimensionally cross-linked structure while maintaining the orientation state can be obtained.

<液晶配向用基板(第1形態)>
図9(a)は、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の一例を示す概略図である。同図に示す液晶配向用基板210は、図6に示した第9形態の光学素子110における保護層100上に水平配向膜205を設けた構造を有するものであるので、液晶配向用基板210の構成部材のうちで図6に既に示した構成部材については図6で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
<Liquid crystal alignment substrate (first embodiment)>
FIG. 9A is a schematic view showing an example of a basic cross-sectional structure of the liquid crystal alignment substrate of the present invention. The liquid crystal alignment substrate 210 shown in the figure has a structure in which a horizontal alignment film 205 is provided on the protective layer 100 in the optical element 110 according to the ninth embodiment shown in FIG. Among the structural members, the structural members already shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG.

図示の液晶配向用基板210においては、保護層100が水平配向膜205用の平坦化膜として機能している。水平配向膜205は、液晶配向用基板210を用いて表示用液晶パネルを作製したときに、液晶セル中の液晶を水平配向させるためのものであり、その表面(上面)には、例えばラビング処理や光配向処理が施されている。   In the illustrated liquid crystal alignment substrate 210, the protective layer 100 functions as a planarizing film for the horizontal alignment film 205. The horizontal alignment film 205 is for horizontally aligning the liquid crystal in the liquid crystal cell when a liquid crystal panel for display is manufactured using the liquid crystal alignment substrate 210, and the surface (upper surface) thereof is subjected to, for example, rubbing treatment. Or photo-alignment treatment.

このような構造を有する液晶配向用基板210は、例えばIPS方式の液晶表示装置における表示用液晶パネルの表示面側の基板として用いることができる。第1複屈折率層25を有しているので、例えば基材1の外表面(表示用液晶パネルを構成したときの外表面を意味する。)上に光学的に1軸性で光軸が面内にある位相差板又は位相差フィルム(いわゆる「+Aプレート」。)を設けることにより、表示用液晶パネルを構成する検光子(図示せず。)の遅相軸と45°又は135°の角度をなす方位角方向の視角特性を向上させることができる。   The liquid crystal alignment substrate 210 having such a structure can be used, for example, as a substrate on the display surface side of a display liquid crystal panel in an IPS liquid crystal display device. Since the first birefringence layer 25 is provided, for example, the optical axis is optically uniaxial on the outer surface of the substrate 1 (meaning the outer surface when a liquid crystal panel for display is formed). By providing an in-plane retardation plate or retardation film (so-called “+ A plate”), the slow axis of the analyzer (not shown) constituting the liquid crystal panel for display is 45 ° or 135 °. The viewing angle characteristic in the azimuth direction that forms an angle can be improved.

既に説明したように、第1複屈折率層25は、その生産コストを抑え易い。また、第1複屈折率層25の耐熱性は比較的高い。したがって、液晶配向用基板210を用いることにより、視角特性に優れると共に比較的高い耐熱性を有する液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能になる。また、表示特性が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。   As already explained, the production cost of the first birefringent layer 25 is easy to suppress. Further, the heat resistance of the first birefringence layer 25 is relatively high. Therefore, by using the liquid crystal alignment substrate 210, a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics and relatively high heat resistance can be obtained at low cost. In addition, it is easy to provide a liquid crystal display device that has high display characteristics and can be used for various purposes at low cost.

なお、保護膜100は、省略することも可能である。また、光学素子110に代えて、図3(b)に示した第4形態の光学素子35、図3(c)に示した第5形態の光学素子50、図4(a)に示した第6形態の光学素子70、図4(b)に示した第7形態の光学素子75、又は図4(c)に示した第8形態の光学素子90を用いることもできる。   The protective film 100 can be omitted. Further, in place of the optical element 110, the optical element 35 of the fourth form shown in FIG. 3B, the optical element 50 of the fifth form shown in FIG. 3C, and the optical element 50 shown in FIG. It is also possible to use the six-form optical element 70, the seventh-form optical element 75 shown in FIG. 4B, or the eighth-form optical element 90 shown in FIG.

<液晶配向用基板(第2形態)>
図9(b)は、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の他の例を示す概略図である。同図に示す液晶配向用基板230は、図8に示した第11形態の光学素子150上に平坦化膜222を設け、その上に更に水平配向膜225を設けた構造を有するものであるので、液晶配向用基板230の構成部材のうちで図8に既に示した構成部材については図8で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
<Liquid crystal alignment substrate (second embodiment)>
FIG. 9B is a schematic view showing another example of the basic cross-sectional structure of the liquid crystal alignment substrate of the present invention. The liquid crystal alignment substrate 230 shown in the figure has a structure in which a planarizing film 222 is provided on the optical element 150 of the eleventh form shown in FIG. 8, and a horizontal alignment film 225 is further provided thereon. Of the constituent members of the liquid crystal alignment substrate 230, the constituent members already shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG.

図示の液晶配向用基板230においては、カラーフィルタ142及び遮光層143を覆うようにして平坦化膜222が設けられている。この平坦化膜222は、例えば、第1形態の液晶配向用基板210における保護層100と同様にして形成することができる。また、液晶配向用基板230における水平配向膜225も、第1形態の液晶配向用基板210における水平配向膜205と同様にして形成することができる。   In the illustrated liquid crystal alignment substrate 230, a planarizing film 222 is provided so as to cover the color filter 142 and the light shielding layer 143. The planarizing film 222 can be formed, for example, in the same manner as the protective layer 100 in the liquid crystal alignment substrate 210 of the first form. The horizontal alignment film 225 in the liquid crystal alignment substrate 230 can also be formed in the same manner as the horizontal alignment film 205 in the liquid crystal alignment substrate 210 of the first embodiment.

本形態の液晶配向用基板230は、第1形態の液晶配向用基板210と同様に、例えばIPS方式の液晶表示装置における表示用液晶パネルの表示面側の基板として用いることができる。液晶配向用基板230が第2複屈折率層148を有しているので、この液晶配向用基板230の外表面に+Aプレートを別途設けなくても、表示用液晶パネルを構成する検光子(図示せず。)の遅相軸と45°又は135°の角度をなす方位角方向の視角特性を向上させることができる。なお、平坦化膜222は、省略することも可能である。   Similarly to the liquid crystal alignment substrate 210 of the first embodiment, the liquid crystal alignment substrate 230 of this embodiment can be used as a substrate on the display surface side of a display liquid crystal panel in an IPS liquid crystal display device, for example. Since the liquid crystal alignment substrate 230 has the second birefringence layer 148, an analyzer (FIG. 5) is formed without providing a + A plate on the outer surface of the liquid crystal alignment substrate 230. The viewing angle characteristics in the azimuth direction that forms an angle of 45 ° or 135 ° with the slow axis of (not shown)) can be improved. Note that the planarization film 222 can be omitted.

<液晶配向用基板(第3形態)>
図10(a)は、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す液晶配向用基板260は、図7に示した第10形態の光学素子130における基材121上に、走査線、層間絶縁膜241、マトリクス状に配置された多数の画素電極243aによって構成された透明電極パターン243、信号線245、保護膜(パッシベーション膜)247、スイッチング回路部、平坦化膜249、及び配向膜251を設けた構造を有するものである。液晶配向用基板260の構成部材のうちで図7に既に示した構成部材については、図7で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
<Liquid crystal alignment substrate (third embodiment)>
FIG. 10A is a schematic view showing still another example of the basic cross-sectional structure of the liquid crystal alignment substrate of the present invention. The liquid crystal alignment substrate 260 shown in the figure includes a scanning line, an interlayer insulating film 241 and a large number of pixel electrodes 243a arranged in a matrix on the base material 121 in the optical element 130 of the tenth embodiment shown in FIG. The transparent electrode pattern 243, the signal line 245, the protective film (passivation film) 247, the switching circuit portion, the planarization film 249, and the alignment film 251 are provided. Among the constituent members of the liquid crystal alignment substrate 260, those already shown in FIG. 7 are assigned the same reference numerals as those used in FIG.

走査線は、図10(a)に現れていないが、マトリクス状に配置された多数の画素電極243aの1つの行に1本ずつ対応するようにして配置されて、前記の行の長手方向に延びている。各走査線は、例えばタンタル(Ta)、チタン(Ti)等の金属により形成することができる。これらの走査線は、層間絶縁膜241により覆われている。   Although the scanning lines do not appear in FIG. 10A, they are arranged so as to correspond to one row of a large number of pixel electrodes 243a arranged in a matrix, and in the longitudinal direction of the row. It extends. Each scanning line can be formed of a metal such as tantalum (Ta) or titanium (Ti). These scanning lines are covered with an interlayer insulating film 241.

層間絶縁膜241は、例えばシリコン酸化物等の電気絶縁性物質により形成されて、走査線と信号線245とを電気的に分離していると共に、画素電極243aと走査線とを電気的に分離している。   The interlayer insulating film 241 is formed of an electrically insulating material such as silicon oxide, for example, and electrically separates the scanning lines and the signal lines 245 and electrically separates the pixel electrodes 243a and the scanning lines. is doing.

各画素電極243aは、表示用液晶パネルにおける1つの画素に1つずつ対応するようにして、例えば酸化インジウムスズ(ITO)等の透明電極材料により形成されている。個々の画素電極243aの平面視上の形状は、例えば、四角形、四角形の1つの角部を矩形に切り欠いてできる六角形等の多角形とすることができる。   Each pixel electrode 243a is formed of a transparent electrode material such as indium tin oxide (ITO), for example, so as to correspond to each pixel in the display liquid crystal panel. The shape of each pixel electrode 243a in plan view can be, for example, a polygon such as a quadrangle or a hexagon formed by cutting one corner of the quadrangle into a rectangle.

信号線245は、マトリクス状に配置された多数の画素電極243aの1つの列に1本ずつ対応するようにして配置されて、前記の列の長手方向に延びている。各信号線245は、例えばタンタル(Ta)、チタン(Ti)等の金属により形成することができる。これらの信号線245は、保護膜247により覆われている。   The signal lines 245 are arranged so as to correspond to one column of a large number of pixel electrodes 243a arranged in a matrix, and extend in the longitudinal direction of the column. Each signal line 245 can be formed of a metal such as tantalum (Ta) or titanium (Ti). These signal lines 245 are covered with a protective film 247.

保護膜247は、例えばシリコン窒化物等により形成されて、その下の部材を保護している。また、信号線245と画素電極243aとを電気的に分離している。   The protective film 247 is formed of, for example, silicon nitride and protects the underlying member. Further, the signal line 245 and the pixel electrode 243a are electrically separated.

スイッチング回路部は、図10(a)に現れていないが、1つの画素電極243aに1つずつ対応して配置されて、このスイッチング回路部が対応している画素電極243aと走査線及び信号線245とを電気的に接続している。個々のスイッチング回路部は、対応する走査線から信号の供給を受けて、信号線245と画素電極243aとの導通を制御する。各スイッチング回路部は、例えば1個のアクティブ素子を用いて構成することができる。前記のアクティブ素子としては、例えば薄膜トランジスタ等の3端子型素子やMIM(Metal Insulator Metal)ダイオード等の2端子型素子が用いられる。   Although the switching circuit portion does not appear in FIG. 10A, the switching circuit portion is arranged corresponding to one pixel electrode 243a one by one, the pixel electrode 243a corresponding to the switching circuit portion, the scanning line and the signal line. H.245 is electrically connected. Each switching circuit unit receives a signal from a corresponding scanning line and controls conduction between the signal line 245 and the pixel electrode 243a. Each switching circuit unit can be configured using, for example, one active element. As the active element, for example, a three-terminal element such as a thin film transistor or a two-terminal element such as an MIM (Metal Insulator Metal) diode is used.

平坦化膜249は、保護膜247及び透明電極パターン243を覆うようにして形成されて、配向膜251を形成するための平坦面を提供している。この平坦化膜249は、例えば第1形態の液晶配向用基板210における保護層100と同様にして形成することができる。   The planarization film 249 is formed so as to cover the protective film 247 and the transparent electrode pattern 243, and provides a flat surface for forming the alignment film 251. The planarizing film 249 can be formed, for example, in the same manner as the protective layer 100 in the liquid crystal alignment substrate 210 of the first form.

配向膜251は、液晶配向用基板260を用いて表示用液晶パネルを作製したときに、液晶セル中の液晶を水平配向させるための水平配向膜、又は、前記の液晶を垂直配向させるための垂直配向膜である。配向膜251として水平配向膜及び垂直配向膜のどちらを用いるかは、液晶配向用基板260を用いて作製しようとする表示用液晶パネルの動作モード等に応じて適宜選択可能である。   The alignment film 251 is a horizontal alignment film for horizontally aligning the liquid crystal in the liquid crystal cell when a liquid crystal panel for display is manufactured using the liquid crystal alignment substrate 260, or a vertical alignment for vertically aligning the liquid crystal. It is an alignment film. Which of the horizontal alignment film and the vertical alignment film is used as the alignment film 251 can be appropriately selected according to the operation mode of the display liquid crystal panel to be manufactured using the liquid crystal alignment substrate 260.

このような構造を有する液晶配向用基板260は、例えばアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶表示装置における表示用液晶パネルの背面側の基板として用いることができる。液晶配向用基板260に第1複屈折率層125及び第2複屈折率層128が形成されているので、この液晶配向用基板260を用いれば光利用効率の高い透過型液晶表示装置を得ることができる。また、液晶配向用基板260が第1複屈折率層125を有しているので、この液晶配向用基板260を用いれば比較的高い耐熱性を有する透過型液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能になると共に、表示特性が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な透過型液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。なお、平坦化膜249は省略することも可能である。   The liquid crystal alignment substrate 260 having such a structure can be used, for example, as a substrate on the back side of a display liquid crystal panel in an active matrix drive type transmissive liquid crystal display device. Since the first birefringence layer 125 and the second birefringence layer 128 are formed on the liquid crystal alignment substrate 260, a transmissive liquid crystal display device with high light utilization efficiency can be obtained by using the liquid crystal alignment substrate 260. Can do. Further, since the liquid crystal alignment substrate 260 has the first birefringence layer 125, a transmissive liquid crystal display device having relatively high heat resistance can be obtained at low cost by using the liquid crystal alignment substrate 260. In addition, it becomes easy to inexpensively provide a transmissive liquid crystal display device that has high display characteristics and can be used for various purposes. Note that the planarization film 249 can be omitted.

<液晶配向用基板(第4形態)>
図10(b)は、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す液晶配向用基板280は、図7に示した第10形態の光学素子130における基材121上に、カラーフィルタ272及び遮光層(ブラックマトリクス)273を設け、これらのカラーフィルタ272及び遮光層273を覆うようにして平坦化膜275を形成し、この平坦化膜275上に透明電極パターン277及び配向膜279をこの順番で積層した構造を有するものである。これらのカラーフィルタ272、遮光層273、平坦化膜275、透明電極パターン277、及び配向膜279は、いずれも、基材121において直線偏光素子122が設けられている面とは反対の側の面に設けられている。
<Liquid crystal alignment substrate (fourth embodiment)>
FIG. 10B is a schematic view showing still another example of the basic cross-sectional structure of the liquid crystal alignment substrate of the present invention. The liquid crystal alignment substrate 280 shown in the figure is provided with a color filter 272 and a light shielding layer (black matrix) 273 on the base 121 in the optical element 130 of the tenth embodiment shown in FIG. A planarization film 275 is formed so as to cover the light shielding layer 273, and a transparent electrode pattern 277 and an alignment film 279 are stacked in this order on the planarization film 275. The color filter 272, the light shielding layer 273, the flattening film 275, the transparent electrode pattern 277, and the alignment film 279 are all surfaces on the opposite side to the surface on which the linearly polarizing element 122 is provided on the substrate 121. Is provided.

液晶配向用基板280の構成部材のうちで図7に既に示した構成部材については、図7で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。また、カラーフィルタ272及び遮光層273は、それぞれ、図3(a)に示した第3形態の光学素子30におけるカラーフィルタ22又は遮光層23と同様にして構成することができるので、これらのカラーフィルタ及び遮光層については、図3(a)で用いた参照符号の数値部分に「250」を加えた参照符号を付してその説明を省略する。   Among the constituent members of the liquid crystal alignment substrate 280, the constituent members already shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. Further, the color filter 272 and the light shielding layer 273 can be configured in the same manner as the color filter 22 or the light shielding layer 23 in the optical element 30 of the third embodiment shown in FIG. About the filter and the light shielding layer, the reference numeral obtained by adding “250” to the numerical part of the reference numeral used in FIG.

平坦化膜275は、カラーフィルタ272及び遮光層273を覆うようにして形成されて、透明電極パターン277を形成するための平坦面を提供している。この平坦化膜275は、例えば第1形態の液晶配向用基板210における保護層100と同様にして形成することができる。   The planarization film 275 is formed so as to cover the color filter 272 and the light shielding layer 273 and provides a flat surface for forming the transparent electrode pattern 277. The planarizing film 275 can be formed, for example, in the same manner as the protective layer 100 in the liquid crystal alignment substrate 210 of the first form.

透明電極パターン277は、液晶配向用基板280を用いた表示用液晶パネルにおいて液晶の配向を制御するための電圧が印加されるものであり、例えばITO等の透明電極材料により形成されて、表示用液晶パネルにおける全ての画素に共通の電極(コモン電極)として用いられる。   The transparent electrode pattern 277 is applied with a voltage for controlling the alignment of the liquid crystal in the display liquid crystal panel using the liquid crystal alignment substrate 280. For example, the transparent electrode pattern 277 is formed of a transparent electrode material such as ITO. It is used as an electrode (common electrode) common to all pixels in the liquid crystal panel.

配向膜279は、液晶配向用基板280を用いて表示用液晶パネルを作製したときに、液晶セル中の液晶を水平配向させるための水平配向膜、又は、前記の液晶を垂直配向させるための垂直配向膜である。配向膜279として水平配向膜及び垂直配向膜のどちらを用いるかは、液晶配向用基板280を用いて作製しようとする表示用液晶パネルの動作モード等に応じて適宜選択可能である。   The alignment film 279 is a horizontal alignment film for horizontally aligning liquid crystals in a liquid crystal cell when a liquid crystal panel for display is manufactured using the liquid crystal alignment substrate 280, or a vertical alignment for vertically aligning the liquid crystals. It is an alignment film. Which of the horizontal alignment film and the vertical alignment film is used as the alignment film 279 can be appropriately selected according to the operation mode of the display liquid crystal panel to be manufactured using the liquid crystal alignment substrate 280.

このような構造を有する液晶配向用基板280は、例えば反射型液晶表示装置における表示用液晶パネルの表示面側の基板として用いることができる。液晶配向用基板280に第1複屈折率層125及び第2複屈折率層128が形成されているので、この液晶配向用基板280を用いれば光利用効率の高い反射型液晶表示装置を得ることができる。また、液晶配向用基板280が第1複屈折率層125を有しているので、この液晶配向用基板280を用いれば比較的高い耐熱性を有する反射型液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能になると共に、表示特性が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な反射型液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。なお、平坦化膜249は省略することも可能である。   The liquid crystal alignment substrate 280 having such a structure can be used, for example, as a substrate on the display surface side of a display liquid crystal panel in a reflective liquid crystal display device. Since the first birefringence layer 125 and the second birefringence layer 128 are formed on the liquid crystal alignment substrate 280, a reflection type liquid crystal display device with high light utilization efficiency can be obtained by using the liquid crystal alignment substrate 280. Can do. In addition, since the liquid crystal alignment substrate 280 has the first birefringence layer 125, a reflective liquid crystal display device having relatively high heat resistance can be obtained at low cost by using the liquid crystal alignment substrate 280. In addition, it becomes easy to inexpensively provide a reflective liquid crystal display device that has high display characteristics and can be used for various purposes. Note that the planarization film 249 can be omitted.

<液晶表示装置(第1形態)>
図11は、本発明の液晶表示装置の一例を概略的に示す部分断面図である。図示の液晶表示装置400は、表示用液晶パネル300と、この表示用液晶パネル300の背後に設置されたバックライト部380と、図示を省略した外部回路とを備えたIPS方式の透過型液晶表示装置である。
<Liquid crystal display device (first form)>
FIG. 11 is a partial sectional view schematically showing an example of the liquid crystal display device of the present invention. The illustrated liquid crystal display device 400 includes an IPS-type transmissive liquid crystal display including a display liquid crystal panel 300, a backlight unit 380 installed behind the display liquid crystal panel 300, and an external circuit (not shown). Device.

表示用液晶パネル300は、前述した第1形態の液晶配向用基板210を表示面側の基板(第1の液晶配向用基板)として備え、背面側の基板(第2の液晶配向用基板)として液晶配向用基板350を備えたものである。   The display liquid crystal panel 300 includes the liquid crystal alignment substrate 210 of the first embodiment described above as a display surface side substrate (first liquid crystal alignment substrate), and a back surface side substrate (second liquid crystal alignment substrate). A liquid crystal alignment substrate 350 is provided.

上記の液晶配向基板350は、光透過性基板305、光透過性基板305の片面に所定のパターンで配置された多数の対向電極310、これらの対向電極310を覆う層間絶縁膜315、表示用液晶パネル300における1つの画素に1つずつ対応するようにして層間絶縁膜315上に形成された画素電極320、層間絶縁膜315及び各画素電極320を覆う保護層325、及び保護層325上に形成された水平配向膜330を有している。   The liquid crystal alignment substrate 350 includes a light-transmitting substrate 305, a large number of counter electrodes 310 arranged in a predetermined pattern on one surface of the light-transmitting substrate 305, an interlayer insulating film 315 covering these counter electrodes 310, and a display liquid crystal. The pixel electrode 320 formed on the interlayer insulating film 315, the protective layer 325 covering the interlayer insulating film 315 and each pixel electrode 320, and the protective layer 325 are formed so as to correspond to one pixel in the panel 300 one by one. The horizontal alignment film 330 is provided.

対向電極310は、表示用液晶パネル300における1つの画素列に2つずつ対応するようにして、対応する画素列の両側に分かれて配置されている。これらの対向電極310は、例えばタンタル(Ta)、チタン(Ti)等の金属により形成することができる。各画素電極320は、例えばITO等の透明電極材料により形成されて、平面視上、対応する画素のほぼ中央部を縦断する。保護層325は、例えば図9(a)に示した第1形態の液晶配向用基板210における保護層100と同様にして形成することができる。水平配向膜330は、例えば、第1形態の液晶配向用基板210における水平配向膜205と同様にして形成することができる。   The counter electrodes 310 are arranged separately on both sides of the corresponding pixel column so as to correspond to each pixel column in the display liquid crystal panel 300 two by two. These counter electrodes 310 can be formed of a metal such as tantalum (Ta) or titanium (Ti). Each pixel electrode 320 is formed of a transparent electrode material such as ITO, for example, and vertically cuts substantially the center of the corresponding pixel in plan view. The protective layer 325 can be formed in the same manner as the protective layer 100 in the liquid crystal alignment substrate 210 of the first embodiment shown in FIG. 9A, for example. For example, the horizontal alignment film 330 can be formed in the same manner as the horizontal alignment film 205 in the liquid crystal alignment substrate 210 of the first embodiment.

なお、図11には現れていないが、液晶配向用基板350には、表示用液晶パネル300における1つの画素行に1つずつ対応するようにして配置されたゲート配線(走査線)、ドレイン配線、及び保持容量配線、並びに、1つの画素に1つずつ対応するようにして配置されたスイッチング回路部等も形成されている。個々のスイッチング回路部は、複数のスイッチング素子(例えば薄膜トランジスタ、MIMダイオード等)により構成される。   Although not shown in FIG. 11, gate wiring (scanning line) and drain wiring arranged on the liquid crystal alignment substrate 350 so as to correspond to one pixel row in the display liquid crystal panel 300 one by one. And a storage capacitor line, and a switching circuit portion arranged so as to correspond to each pixel one by one. Each switching circuit unit includes a plurality of switching elements (for example, thin film transistors, MIM diodes, etc.).

上述の構造を有する液晶配向基板350と前述した液晶配向用基板210とは、液晶配向用基板210における水平配向膜205と液晶配向用基板350における水平配向膜330とが互いに対向するようにして、間隔をあけた状態でシール材(熱硬化性樹脂)360により貼り合わされている。これらの液晶配向用基板210、350同士の間隔(セルギャップ)は、図示を省略したスペーサ(例えば球状スペーサ又は柱状スペーサ)により一定に保たれており、両者の間の空隙には液晶材料が充填されて液晶層370を形成している。   The liquid crystal alignment substrate 350 having the above-described structure and the above-described liquid crystal alignment substrate 210 are arranged such that the horizontal alignment film 205 in the liquid crystal alignment substrate 210 and the horizontal alignment film 330 in the liquid crystal alignment substrate 350 face each other. It is bonded with a sealant (thermosetting resin) 360 with a gap. The interval (cell gap) between the liquid crystal alignment substrates 210 and 350 is kept constant by a spacer (not shown) (for example, a spherical spacer or a columnar spacer), and the gap between the two is filled with a liquid crystal material. Thus, a liquid crystal layer 370 is formed.

また、液晶配向用基板210の外表面には、光学的に1軸性で光軸が面内にある位相差フィルム(いわゆる「+Aプレート」)372が貼付されており、その上には検光子374が貼付されている。一方、液晶配向用基板350の外表面には、偏光子376が貼付されている。検光子374と偏光子376とは、互いに直交ニコルの関係となるように配置することもできる、互いに平行ニコルの関係となるように配置することもできる。バックライト部380は、偏光子376の背後に配置されている。   Further, a retardation film (so-called “+ A plate”) 372 that is optically uniaxial and has an in-plane optical axis is attached to the outer surface of the liquid crystal alignment substrate 210, and an analyzer is provided thereon. 374 is affixed. On the other hand, a polarizer 376 is attached to the outer surface of the liquid crystal alignment substrate 350. The analyzer 374 and the polarizer 376 can be arranged so as to have a crossed Nicols relationship or can be arranged so as to have a parallel Nicols relationship. The backlight unit 380 is disposed behind the polarizer 376.

このような構成を有する液晶表示装置400では、液晶配向用基板210に第1複屈折率層25が形成され、かつ、液晶配向用基板210の外表面に位相差フィルム372が貼付されているので、視角特性を容易に向上させることができる。また、第1複屈折率層25の耐熱性が比較的高いことから、液晶表示装置400は、室内用の液晶表示装置として用いることができることは勿論、比較的高温環境に曝される車載用の液晶表示装置としても用いることができる。また、第1複屈折率層25の生産コストを抑え易いことから、液晶表示装置400を安価に提供することも可能である。なお、液晶配向用基板210に代えて、図9(b)に示した第2形態の液晶配向用基板230を用いることも可能である。   In the liquid crystal display device 400 having such a configuration, the first birefringence layer 25 is formed on the liquid crystal alignment substrate 210 and the retardation film 372 is attached to the outer surface of the liquid crystal alignment substrate 210. The viewing angle characteristics can be easily improved. In addition, since the heat resistance of the first birefringence layer 25 is relatively high, the liquid crystal display device 400 can be used as a liquid crystal display device for indoor use. It can also be used as a liquid crystal display device. Further, since the production cost of the first birefringence layer 25 can be easily reduced, the liquid crystal display device 400 can be provided at a low cost. Instead of the liquid crystal alignment substrate 210, the liquid crystal alignment substrate 230 of the second embodiment shown in FIG. 9B can be used.

<液晶表示装置(第2形態)>
図12は、本発明の液晶表示装置の他の例を概略的に示す部分断面図である。図示の液晶表示装置600は、表示用液晶パネル500と、この表示用液晶パネル500の背後に設置されたバックライト部580と、図示を省略した外部回路とを備えたアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶表示装置である。
<Liquid crystal display device (second embodiment)>
FIG. 12 is a partial sectional view schematically showing another example of the liquid crystal display device of the present invention. The illustrated liquid crystal display device 600 includes a display liquid crystal panel 500, a backlight unit 580 installed behind the display liquid crystal panel 500, and an active matrix drive transmission type that includes an external circuit (not shown). It is a liquid crystal display device.

表示用液晶パネル500は、背面側の基板(第2の液晶配向用基板)として図10(a)に示した第3形態の液晶配向用基板260を備え、表示面側の基板(第1の液晶配向用基板)として液晶配向用基板550を備えたものである。液晶配向基板550は、図10(b)に示した第4形態の液晶配向用基板280から直線偏光素子122、1/4波長板123、ケイ素酸化物膜1b、第1複屈折率層125、及び第2複屈折率層128をそれぞれ除いた構成を有している。   The display liquid crystal panel 500 includes a liquid crystal alignment substrate 260 of the third form shown in FIG. 10A as a back side substrate (second liquid crystal alignment substrate), and a display side substrate (first liquid crystal alignment substrate). A liquid crystal alignment substrate 550 is provided as a liquid crystal alignment substrate). The liquid crystal alignment substrate 550 includes the linearly polarizing element 122, the quarter wavelength plate 123, the silicon oxide film 1b, the first birefringence layer 125, the liquid crystal alignment substrate 280 of the fourth embodiment shown in FIG. And the second birefringence layer 128 is excluded.

液晶配向用基板550と液晶配向基板260とは、液晶配向用基板550における配向膜279と液晶配向用基板260における配向膜251とが互いに対向するようにして、間隔をあけた状態でシール材(熱硬化性樹脂)560により貼り合わされている。配向膜279としては、水平配向膜及び垂直配向膜のいずれも用いることができるが、配向膜279として水平配向膜を設けた場合には配向膜251としても水平配向膜が用いられ、配向膜279として垂直配向膜を設けた場合には配向膜251としても垂直配向膜が用いられる。   The liquid crystal alignment substrate 550 and the liquid crystal alignment substrate 260 are formed of a sealing material (with a gap therebetween such that the alignment film 279 in the liquid crystal alignment substrate 550 and the alignment film 251 in the liquid crystal alignment substrate 260 face each other. (Thermosetting resin) 560. As the alignment film 279, either a horizontal alignment film or a vertical alignment film can be used. However, when a horizontal alignment film is provided as the alignment film 279, the horizontal alignment film is also used as the alignment film 251. When a vertical alignment film is provided, a vertical alignment film is also used as the alignment film 251.

液晶配向用基板550、260同士の間隔(セルギャップ)は、図示を省略したスペーサ(例えば球状スペーサ又は柱状スペーサ)により一定に保たれており、両者の間の空隙には液晶材料が充填されて液晶層570を形成している。また、液晶配向用基板550の外表面には検光子575が貼付されている。この検光子575と、液晶配向用基板260における直線偏光素子122とは、互いに直交ニコルの関係となるように配置することもできるし、互いに平行ニコルの関係となるように配置することもできる。バックライト部580は、液晶配向用基板260の背後に配置されている。   The distance (cell gap) between the liquid crystal alignment substrates 550 and 260 is kept constant by a spacer (not shown) (for example, a spherical spacer or a columnar spacer), and the gap between them is filled with a liquid crystal material. A liquid crystal layer 570 is formed. An analyzer 575 is attached to the outer surface of the liquid crystal alignment substrate 550. The analyzer 575 and the linearly polarizing element 122 in the liquid crystal alignment substrate 260 can be arranged so as to have a crossed Nicols relationship or can be arranged so as to have a parallel Nicols relationship. The backlight unit 580 is disposed behind the liquid crystal alignment substrate 260.

このような構成を有する液晶表示装置600では、液晶配向用基板260に第1複屈折率層125と第2複屈折率層128とが形成されているので、バックライト部580からの放射光の利用効率を容易に高めることができる。また、第1複屈折率層125の耐熱性が比較的高いことから、液晶表示装置600は、室内用の液晶表示装置として用いることができることは勿論、比較的高温環境に曝される車載用の液晶表示装置としても用いることができる。更に、第1複屈折率層125の生産コストを抑え易いことから、液晶表示装置600を安価に提供することも可能である。   In the liquid crystal display device 600 having such a configuration, since the first birefringence layer 125 and the second birefringence layer 128 are formed on the liquid crystal alignment substrate 260, the emitted light from the backlight unit 580 Utilization efficiency can be easily increased. In addition, since the heat resistance of the first birefringence layer 125 is relatively high, the liquid crystal display device 600 can be used as a liquid crystal display device for indoor use, as well as for in-vehicle use that is exposed to a relatively high temperature environment. It can also be used as a liquid crystal display device. Further, since the production cost of the first birefringence layer 125 can be easily reduced, the liquid crystal display device 600 can be provided at a low cost.

<実施例1;光学素子の製造>
(準備工程)
光透過性を有する基板として、厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板0.7mmの無アルカリガラス基板(NHテクノグラス社製のNA35)を用意した。
<Example 1; Production of optical element>
(Preparation process)
A non-alkali glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a non-alkali glass substrate having a thickness of 0.7 mm (NA35 manufactured by NH Techno Glass) was prepared as a substrate having optical transparency.

(配向工程)
まず、東芝シリコーン社製のシリコーンであるTSL8233と同社製のTSL8114(いずれも商品名)と0.005Nの塩酸とを10:3:4.7(質量比)の割合で混合して前記のシリコーンを加水分解し、シランカップリング剤とした。
(Orientation process)
First, TSL8233, a silicone manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd., TSL8114 (both trade names) manufactured by Toshiba Silicone, and 0.005N hydrochloric acid were mixed at a ratio of 10: 3: 4.7 (mass ratio). Was hydrolyzed to obtain a silane coupling agent.

次いで、図2(d)に示した式(IV)で表される多官能重合性液晶25重量部と光重合開始剤1重量部とを酢酸3−メトキシブチル74重量部に溶解させて重合性液晶溶液を得、この重合性液晶溶液と、上記のシランカップリング剤をイソプロピルアルコールで10wt%に希釈した溶液とを99.25:0.75(質量比)の割合で混合し、更に、この混合液にオクタデシルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライドを所定量添加して、第1複屈折率層形成用のコーティング組成物を調製した。このとき、光重合開始剤としてはチバスペシャリティケミカルズ社製のIrg907(商品名)を用いた。また、オクタデシルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライドの添加量は、上記のTSL8233とTSL8114との合量に対し、質量比で1/10とした。   Next, 25 parts by weight of the polyfunctional polymerizable liquid crystal represented by the formula (IV) shown in FIG. A liquid crystal solution was obtained, and this polymerizable liquid crystal solution was mixed with a solution obtained by diluting the silane coupling agent with isopropyl alcohol to 10 wt% at a ratio of 99.25: 0.75 (mass ratio). A predetermined amount of octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride was added to the mixed solution to prepare a coating composition for forming a first birefringence layer. At this time, Irg907 (trade name) manufactured by Ciba Specialty Chemicals was used as a photopolymerization initiator. The amount of octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride added was 1/10 by mass ratio with respect to the total amount of TSL8233 and TSL8114.

次に、上記のガラス基板上に第1複屈折率層形成用のコーティング組成物をスピンコートして塗膜を形成し、この塗膜を80℃に加熱した。塗膜は、加熱されるにつれて白濁状態から透明状態へと変化した。このことから、塗膜中の重合性液晶が加熱により結晶相から液晶相に相転移したことが確認された。   Next, the coating composition for forming the first birefringence layer was spin-coated on the glass substrate to form a coating film, and the coating film was heated to 80 ° C. The coating film changed from a cloudy state to a transparent state as it was heated. From this, it was confirmed that the polymerizable liquid crystal in the coating film changed from the crystal phase to the liquid crystal phase by heating.

(架橋工程)
重合性液晶が相転移した塗膜を80℃に加熱したまま、この塗膜に窒素ガス雰囲気中で紫外線を照射して、塗膜中の重合性液晶を三次元架橋させた。このとき、紫外線の照射は、超高圧水銀灯を光源として備えた紫外線照射装置を用いて、照射強度30mW/cm 、照射時間1分の条件の下に行った。
(Crosslinking process)
While the coating film in which the polymerizable liquid crystal had undergone phase transition was heated to 80 ° C., this coating film was irradiated with ultraviolet rays in a nitrogen gas atmosphere to cross-link the polymerizable liquid crystal in the coating film three-dimensionally. At this time, ultraviolet irradiation was performed under the conditions of irradiation intensity of 30 mW / cm 2 and irradiation time of 1 minute using an ultraviolet irradiation apparatus equipped with an ultrahigh pressure mercury lamp as a light source.

上記の架橋工程まで行うことにより、前記の式(IV)で表される重合性液晶が三次元架橋した構造を有し、かつ、カップリング剤として上述のシランカップリング剤を含有する第1複屈折率層が形成され、目的とする光学素子が得られた。この光学素子における第1複屈折率層の膜厚を触針式段差計により測定したところ、約1.8μmであった。   By performing the above-described crosslinking step, the first compound containing the above-mentioned silane coupling agent as a coupling agent having a structure in which the polymerizable liquid crystal represented by the formula (IV) has a three-dimensionally crosslinked structure. A refractive index layer was formed, and the target optical element was obtained. When the film thickness of the first birefringence layer in this optical element was measured with a stylus type step meter, it was about 1.8 μm.

(評価)
得られた光学素子の厚さ方向のリタデーションを実施例1と同様にして測定したところ、ほぼ0nm(厳密には3nm)であった。光学素子を水平に配置したときの厚さ方向を基準とし、この方向から任意の方向に光学素子をあおると、リタデーションが大きくなった。これらのことから、第1複屈折率層においては、重合性液晶がホメオトロピック配向していることが確認された。
(Evaluation)
When the retardation in the thickness direction of the obtained optical element was measured in the same manner as in Example 1, it was almost 0 nm (strictly 3 nm). When the optical element is covered in any direction from this direction with reference to the thickness direction when the optical element is horizontally disposed, the retardation increases. From these, it was confirmed that the polymerizable liquid crystal is homeotropically aligned in the first birefringence layer.

また、光学素子を200℃に加熱しても、第1複屈折率層は相転移を起こさずに透明状態を維持していた。このことから、第1複屈折率層は、重合性液晶が三次元架橋した構造を有しているものと判断される。   Further, even when the optical element was heated to 200 ° C., the first birefringent layer maintained a transparent state without causing a phase transition. From this, it is judged that the first birefringence layer has a structure in which the polymerizable liquid crystal is three-dimensionally crosslinked.

<実施例2;光学素子の製造>
第1複屈折率層形成用のコーティング組成物を調製するにあたって、オクタデシルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライドに代えてドライポン600E(日華化学社製の界面活性剤の商品名)を用い、かつ、シランカップリング剤の原料として用いたTSL8233とTSL8114(前出)との合量に対する上記ドライポン600Eの割合を質量比で1/20とした。他は実施例1と同様の条件の下に準備工程、配向工程、及び架橋工程を順次行って、膜厚が2.5μmの第1複屈折率層を有する光学素子を得た。
<Example 2; Production of optical element>
In preparing the coating composition for forming the first birefringence layer, instead of octadecyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, Drypon 600E (trade name of a surfactant manufactured by Nikka Chemical Co., Ltd.) was used. And the ratio of the said dry pon 600E with respect to the total amount of TSL8233 used as a raw material of a silane coupling agent and TSL8114 (above) was 1/20 in mass ratio. Otherwise, the preparation step, the alignment step, and the crosslinking step were sequentially performed under the same conditions as in Example 1 to obtain an optical element having a first birefringence layer having a thickness of 2.5 μm.

この光学素子の厚さ方向のリタデーションを実施例1と同様にして測定したところ、ほぼ0nm(厳密には1nm)であった。光学素子を水平に配置したときの厚さ方向を基準とし、この方向から任意の方向に光学素子をあおると、リタデーションが大きくなった。これらのことから、第1複屈折率層においては、重合性液晶がホメオトロピック配向していることが確認された。   When the retardation in the thickness direction of this optical element was measured in the same manner as in Example 1, it was almost 0 nm (strictly 1 nm). When the optical element is covered in any direction from this direction with reference to the thickness direction when the optical element is horizontally disposed, the retardation increases. From these, it was confirmed that the polymerizable liquid crystal is homeotropically aligned in the first birefringence layer.

また、光学素子を200℃に加熱しても、第1複屈折率層は相転移を起こさずに透明状態を維持していた。このことから、第1複屈折率層は、重合性液晶が三次元架橋した構造を有しているものと判断される。   Further, even when the optical element was heated to 200 ° C., the first birefringent layer maintained a transparent state without causing a phase transition. From this, it is judged that the first birefringence layer has a structure in which the polymerizable liquid crystal is three-dimensionally crosslinked.

図1(a)は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の一例を示す概略図であり、図1(b)は、図1(a)に示した第1複屈折率層の構造を模式的に示す断面図である。FIG. 1A is a schematic diagram showing an example of a basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention, and FIG. 1B shows the structure of the first birefringence layer shown in FIG. It is sectional drawing which shows this typically. 図2(a)〜図2(f)は、それぞれ、多官能重合性液晶を表す式であり、図2(g)〜図2(j)は、それぞれ、単官能重合性液晶を表す式である。2 (a) to 2 (f) are expressions representing the polyfunctional polymerizable liquid crystal, respectively, and FIGS. 2 (g) to 2 (j) are expressions representing the monofunctional polymerizable liquid crystal, respectively. is there. 本発明の光学素子の基本的な断面構造の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the basic cross-section of the optical element of this invention. 図4(a)〜図4(c)は、それぞれ、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。FIG. 4A to FIG. 4C are schematic views showing still other examples of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. 図5(a)〜図5(c)は、それぞれ、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。FIG. 5A to FIG. 5C are schematic views showing still other examples of the basic cross-sectional structure of the optical element of the present invention. 本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the further another example of the basic cross-section of the optical element of this invention. 本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the further another example of the basic cross-section of the optical element of this invention. 本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the further another example of the basic cross-section of the optical element of this invention. 図9(a)は、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の一例を示す概略図であり、図9(b)は、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の他の例を示す概略図である。FIG. 9A is a schematic diagram showing an example of the basic cross-sectional structure of the liquid crystal alignment substrate of the present invention, and FIG. 9B is the basic cross-sectional structure of the liquid crystal alignment substrate of the present invention. It is the schematic which shows another example. 図10(a)〜図10(b)は、それぞれ、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。FIG. 10A to FIG. 10B are schematic views showing still other examples of the basic cross-sectional structure of the liquid crystal alignment substrate of the present invention. 本発明の液晶表示装置の一例を概略的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing roughly an example of a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の他の例を概略的に示す部分断面図であるIt is a fragmentary sectional view which shows schematically the other example of the liquid crystal display device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、21、61、121、141 光透過性を有する基材
1b、141b ケイ素酸化物膜
5、25、45R、45G、45B、65、65A 第1複屈折率層
6 構造単位としての重合性液晶分子
10、15、30、35、50、70、75、90 光学素子
22、62、142 光吸収型カラーフィルタ
85R、85G、85B、125、145 第1複屈折率層
110、130、150 光学素子
128、148 第2複屈折率層
205、225、251、279 配向膜
210、230、260、280 液晶配向用基板
210、550 第1の液晶配向用基板
260、350 第2の液晶配向用基板
400、600 液晶表示装置
1, 21, 61, 121, 141 Light-transmitting substrate 1b, 141b Silicon oxide film 5, 25, 45R, 45G, 45B, 65, 65A First birefringence layer 6 Polymerizable liquid crystal as structural unit Molecule 10, 15, 30, 35, 50, 70, 75, 90 Optical element 22, 62, 142 Light absorption type color filter 85R, 85G, 85B, 125, 145 First birefringence layer 110, 130, 150 Optical element 128, 148 Second birefringence layer 205, 225, 251, 279 Alignment film 210, 230, 260, 280 Liquid crystal alignment substrate 210, 550 First liquid crystal alignment substrate 260, 350 Second liquid crystal alignment substrate 400 600 Liquid crystal display device

Claims (15)

光透過性を有する基材と、該基材上に形成された第1複屈折率層とを有する光学素子であって、
前記第1複屈折率層は、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤及び界面活性剤を含有した架橋高分子からなり、
前記架橋高分子が、分子形状が棒状の重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋した構造を有していることを特徴とする光学素子。
An optical element having a light-transmitting substrate and a first birefringence layer formed on the substrate,
The first birefringence layer is made of a crosslinked polymer containing a coupling agent and a surfactant capable of homeotropic alignment of a rod-like polymerizable liquid crystal.
An optical element, wherein the crosslinked polymer has a structure in which a polymerizable liquid crystal having a rod-like molecular shape is three-dimensionally crosslinked while maintaining a homeotropic alignment state.
前記基材がガラス基板であることを特徴とする請求項1に記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the base material is a glass substrate. 前記基材がケイ素酸化物膜を有し、該ケイ素酸化物膜上に前記第1複屈折率層が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the base material has a silicon oxide film, and the first birefringence layer is formed on the silicon oxide film. 前記第1複屈折率層における構造単位としての重合性液晶分子のチルト角が、前記第1複屈折率層の厚さ方向に実質的に均一であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学素子。   The tilt angle of polymerizable liquid crystal molecules as a structural unit in the first birefringence layer is substantially uniform in the thickness direction of the first birefringence layer. The optical element according to any one of the above. 更に、前記光透過性を有する基材上に光吸収型カラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学素子。 5. The optical element according to claim 1, wherein a light absorption color filter is formed on the light-transmitting substrate. 前記光吸収型カラーフィルタが、前記光透過性を有する基材上、又は前記第1複屈折率層上に直接形成されることを特徴とする請求項5に記載の光学素子。The optical element according to claim 5, wherein the light absorption color filter is directly formed on the light-transmitting base material or the first birefringence layer. 更に、前記光透過性を有する基材上に前記第1複屈折率層とは異なる複屈折特性を有する第2複屈折率層が形成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の光学素子。 Furthermore, the 2nd birefringence layer which has a birefringence characteristic different from the said 1st birefringence layer is formed on the base material which has the said light transmittance , The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 2. The optical element according to item 1. 更に光吸収型カラーフィルタを有してなり、該光吸収型カラーフィルタが、前記第2複屈折率層上に直接形成されることを特徴とする請求項7に記載の光学素子。The optical element according to claim 7, further comprising a light absorption type color filter, wherein the light absorption type color filter is directly formed on the second birefringence layer. 前記第2複屈折率層が、前記光透過性を有する基材上、該基材上に設けられた水平配向膜上、又は前記第1複屈折率層上に直接形成されることを特徴とする請求項7に記載の光学素子。The second birefringence layer is formed directly on the light-transmitting base material, on a horizontal alignment film provided on the base material, or on the first birefringence layer. The optical element according to claim 7. 請求項1〜請求項のいずれかに記載の光学素子の製造方法であって、
光透過性を有する基材を用意する準備工程と、
前記基材上に、分子形状が棒状の重合性液晶と、該重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤と、前記重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な界面活性剤とを含有したコーティング組成物の塗膜を形成し、該塗膜中の前記重合性液晶をホメオトロピック配向させる配向工程と、
前記塗膜中の前記重合性液晶をホメオトロピック配向させたまま、該重合性液晶を三次元架橋させる架橋工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
A method for manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 9 ,
A preparation step of preparing a substrate having light permeability;
A polymerizable liquid crystal having a rod-like molecular shape on the substrate, a coupling agent capable of homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal, and a surfactant capable of homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal. An alignment step of forming a coating film of the coating composition containing, and homeotropic alignment of the polymerizable liquid crystal in the coating film;
A cross-linking step of three-dimensionally cross-linking the polymerizable liquid crystal while keeping the polymerizable liquid crystal in the coating film homeotropically oriented;
The manufacturing method of the optical element characterized by the above-mentioned.
光透過性を有する基材と、該基材の片面上に形成された液晶用配向膜とを少なくとも備えた液晶配向用基板であって、
前記基材と前記液晶用配向膜との間に、又は、前記基材における前記片面とは反対側の面上に、請求項1〜のいずれか1項に記載された第1複屈折率層が形成されていることを特徴とする液晶配向用基板。
A liquid crystal alignment substrate comprising at least a base material having optical transparency and an alignment film for liquid crystal formed on one side of the base material,
Between the liquid crystal alignment film for said base material, or, in the opposite side of the surface is one surface of said substrate, a first birefringent index set forth in any one of claims 1-9 A substrate for aligning liquid crystal, wherein a layer is formed.
前記基材と前記液晶用配向膜との間に前記第1複屈折率層が形成される場合において、前記基材の片面に前記第1複屈折率層が形成され、該第1複屈折率層上に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタを覆うようにして前記液晶用配向膜が形成されていることを特徴とする請求項11に記載の液晶配向用基板。 In the case where the first birefringence layer is formed between the base material and the liquid crystal alignment film, the first birefringence layer is formed on one surface of the base material, and the first birefringence layer is formed. 12. The liquid crystal alignment substrate according to claim 11 , wherein a light absorption color filter is formed on the layer, and the liquid crystal alignment film is formed so as to cover the light absorption color filter. 前記基材と前記液晶用配向膜との間に前記第1複屈折率層が形成される場合において、前記基材の片面に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタ上にケイ素酸化物膜を介して前記第1複屈折率層が形成され、該第1複屈折率層を覆うようにして前記液晶用配向膜が形成されていることを特徴とする請求項11に記載の液晶配向用基板。 In the case where the first birefringence layer is formed between the substrate and the liquid crystal alignment film, a light absorption color filter is formed on one side of the substrate, and the light absorption color filter is formed on the light absorption color filter. the first birefringence layer is formed through the silicon oxide film, according to claim 11, wherein the liquid crystal alignment layer for so as to cover the first birefringence layer is formed Liquid crystal alignment substrate. 表示面側に位置する第1の液晶配向用基板と背面側に位置する第2の液晶配向用基板とを有する表示用液晶パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記第1の液晶配向用基板及び前記第2の液晶配向用基板のうちの少なくとも一方が、請求項1113のいずれか1項に記載の液晶配向用基板であることを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device comprising a display liquid crystal panel having a first liquid crystal alignment substrate located on the display surface side and a second liquid crystal alignment substrate located on the back side,
The liquid crystal display of at least one of said first substrate for liquid crystal alignment of and the second substrate for liquid crystal alignment, characterized in that a substrate for liquid crystal alignment according to any one of claims 11 to 13 apparatus.
分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤及び界面活性剤を含有した架橋高分子からなり、前記架橋高分子が、分子形状が棒状の重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋した構造を有していることを特徴とする複屈折材料。
It consists of a cross-linked polymer containing a coupling agent and a surfactant that can make homeotropic alignment of a rod-shaped polymerizable liquid crystal, and the cross-linked polymer is a rod-shaped polymerizable liquid crystal homeotropic. A birefringent material characterized in that it has a three-dimensionally cross-linked structure with its orientation maintained.
JP2003403633A 2003-11-28 2003-12-02 OPTICAL ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL ORIENTATION SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY Expired - Fee Related JP4390540B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003403633A JP4390540B2 (en) 2003-12-02 2003-12-02 OPTICAL ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL ORIENTATION SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY
US10/997,064 US7622166B2 (en) 2003-11-28 2004-11-24 Optical element, process for producing the same, substrate for liquid crystal alignment, liquid crystal display device, and birefringent material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003403633A JP4390540B2 (en) 2003-12-02 2003-12-02 OPTICAL ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL ORIENTATION SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005164962A JP2005164962A (en) 2005-06-23
JP4390540B2 true JP4390540B2 (en) 2009-12-24

Family

ID=34726889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003403633A Expired - Fee Related JP4390540B2 (en) 2003-11-28 2003-12-02 OPTICAL ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL ORIENTATION SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4390540B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4900597B2 (en) * 2006-06-13 2012-03-21 大日本印刷株式会社 Liquid crystal composition, color filter, and liquid crystal display device
JP5041203B2 (en) * 2006-07-21 2012-10-03 大日本印刷株式会社 Color filter manufacturing method, color filter, and liquid crystal display device using the same
JP5024519B2 (en) * 2006-09-25 2012-09-12 大日本印刷株式会社 Color filter manufacturing method, color filter, and liquid crystal display device using the same
JP5094255B2 (en) * 2007-07-19 2012-12-12 株式会社ジャパンディスプレイイースト Liquid crystal display device and manufacturing method thereof
KR20160035070A (en) * 2013-08-30 2016-03-30 후지필름 가부시키가이샤 Stress display member and strain measurement method using stress display member
KR102274545B1 (en) * 2014-12-01 2021-07-06 삼성전자주식회사 Composition for optical film and films and display device
WO2019159889A1 (en) * 2018-02-14 2019-08-22 住友化学株式会社 Layered body and method for manufacturing same
JP2019139220A (en) * 2018-02-14 2019-08-22 住友化学株式会社 Laminate and method for manufacturing the same
CN116184553A (en) * 2018-02-14 2023-05-30 住友化学株式会社 Laminate and method for producing same
JP7368103B2 (en) * 2019-04-26 2023-10-24 住友化学株式会社 Composition for forming laminates and vertically aligned liquid crystal cured films

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005164962A (en) 2005-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4695101B2 (en) Polarizer and liquid crystal display device using the same
JP4329983B2 (en) Liquid crystal display
JP4548727B2 (en) Optical element in which liquid crystal molecules are homeotropically aligned, liquid crystal display device using the same, and liquid crystal display device
JP4548726B2 (en) Optical element in which liquid crystal molecules are homeotropically aligned, liquid crystal display device using the same, and liquid crystal display device
JP4455051B2 (en) OPTICAL ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL ORIENTATION SUBSTRATE
JP2009103828A (en) Liquid crystal display device
JP4390540B2 (en) OPTICAL ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL ORIENTATION SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY
US7622166B2 (en) Optical element, process for producing the same, substrate for liquid crystal alignment, liquid crystal display device, and birefringent material
JP4386718B2 (en) OPTICAL ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL ORIENTATION SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY
US20050206818A1 (en) Optical element, process for production thereof, substrate for liquid crystal alignment, liquid crystal display device, and birefringent material
US20080291377A1 (en) Liquid Crystal Display Device and Manufacturing Method Thereof
JP3050769B2 (en) Liquid crystal display device and method of manufacturing the same
JP4386717B2 (en) Optical element manufacturing method
JP2006284968A (en) Optical element with homeotropically aligned liquid crystal molecule, and base for liquid crystal display and liquid crystal display using the optical element
JP2005275322A (en) Color filter substrate, base material for liquid crystal display, and liquid crystal display device
JP4627449B2 (en) Optical element in which liquid crystal molecules are homeotropically aligned on vertical alignment film, substrate for liquid crystal display device using the same, and liquid crystal display device
JP4390538B2 (en) OPTICAL ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL ORIENTATION SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY
JP2005275321A (en) Color filter substrate, base material for liquid crystal display, and liquid crystal display device
JP3728174B2 (en) Liquid crystal element and liquid crystal device
JPH09133930A (en) Liquid crystal display element
JP3074123B2 (en) Liquid crystal display device
JP2024077954A (en) Optical element and display device
JP2024077955A (en) Optical element and display device
KR101165467B1 (en) Liquid crystal display device and method for fabricating the same
JP2006071945A (en) Retardation plate, and color filter and liquid crystal display device using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060925

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090624

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090630

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090826

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091006

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091006

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121016

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4390540

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131016

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees