WO2017212980A1 - 位相差基板、液晶素子及び液晶モジュール - Google Patents

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WO2017212980A1
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retardation
layer
substrate
alignment
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浩二 村田
坂井　彰
雄一 川平
中村　浩三
雅浩 長谷川
貴子 小出
箕浦　潔
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シャープ株式会社
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation

Definitions

  • the present invention relates to a retardation substrate, a liquid crystal element, and a liquid crystal module. More specifically, the present invention relates to a phase difference substrate subjected to a liquid crystal alignment process, and a liquid crystal element and a liquid crystal module including the phase difference substrate.
  • a liquid crystal display device is a display device that uses a liquid crystal composition for display, and a typical display method is that light is emitted from a backlight to a liquid crystal display panel in which the liquid crystal composition is sealed between a pair of substrates. The amount of light transmitted through the liquid crystal display panel is controlled by irradiating and applying a voltage to the liquid crystal composition to change the orientation of the liquid crystal molecules.
  • Such a liquid crystal display device has features such as thinness, light weight, and low power consumption, and thus is used in electronic devices such as a television, a smartphone, a tablet PC, and a car navigation system.
  • Patent Document 1 in a liquid crystal panel used by irradiating light from the back side with a backlight unit, a first polarizing plate and a liquid crystal arranged on the front side of the liquid crystal panel A first retardation plate is provided between the liquid crystal panel and at least one retardation plate is provided between the second polarizing plate disposed on the back side of the liquid crystal panel and the liquid crystal layer, and the first retardation is provided.
  • Non-Patent Document 1 discloses that the visibility in the outdoors can be improved by a transflective IPS mode liquid crystal display using a patterned in-cell retardation plate.
  • the present invention has been made in view of the above-described situation, a retardation substrate in which dissolution of a retardation layer is suppressed, depolarization is good, and has a high voltage holding ratio when used in a liquid crystal element, and
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal element and a liquid crystal module provided with the retardation substrate.
  • the inventors When the retardation layer is disposed on the liquid crystal layer side of the base material, the inventors have suppressed the retardation layer from being dissolved, have good depolarization, and have a high voltage holding ratio when used in a liquid crystal element. As a result of various investigations on a retardation substrate having a retardation, it has been found that dissolution of the retardation layer can be suppressed by providing a dielectric layer on the surface of the retardation layer opposite to the substrate. As a result, the inventors have conceived that the above problems can be solved brilliantly and have reached the present invention.
  • one embodiment of the present invention includes a base material, a retardation layer provided on one surface of the base material, and a dielectric layer provided on a surface of the retardation layer on the side opposite to the base material.
  • a retardation substrate may be provided that includes an alignment film provided on a surface of the dielectric layer opposite to the retardation layer and subjected to a liquid crystal alignment treatment.
  • Another embodiment of the present invention is a substrate, a retardation layer provided on one surface of the substrate, a liquid crystal alignment provided on the surface of the retardation layer opposite to the substrate.
  • a retardation substrate including a dielectric layer that has been processed may be used.
  • the retardation layer may be composed of a photoalignment material having a photofunctional group.
  • the retardation layer may contain a liquid crystalline polymer.
  • the retardation layer may have a retardation of ⁇ / 4.
  • the dielectric layer may be an inorganic film.
  • the inorganic film may contain at least one of SiO 2 and SiN.
  • the liquid crystal alignment treatment may be a rubbing alignment treatment.
  • a liquid crystal device comprising: the retardation substrate; a further base material; a liquid crystal layer provided between the retardation substrate and the further base material; and an electric field generating unit that generates an electric field in the liquid crystal layer.
  • the electric field generating unit includes a pair of electrodes, and the pair of electrodes is provided on the further base material, and a voltage is applied between the pair of electrodes to generate a lateral electric field in the liquid crystal layer. May be.
  • the liquid crystal layer may include liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy.
  • a color filter layer may be provided.
  • a pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicol arrangement may be provided.
  • a liquid crystal module including the liquid crystal element and a light source for irradiating the liquid crystal element with light may be used.
  • retardation of the retardation layer is suppressed, depolarization is good, and a retardation substrate having a high voltage holding ratio when used in a liquid crystal element, and a liquid crystal element including the retardation substrate.
  • a liquid crystal module can be provided.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the retardation substrate of the first embodiment.
  • 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a retardation substrate of Embodiment 2.
  • FIG. It is the schematic diagram regarding the liquid crystal element of Embodiment 3, (a) is the cross-sectional schematic diagram which showed the liquid crystal element, (b) is the cross-sectional schematic diagram which showed the structural example of the 2nd board
  • substrate. 6 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal module of Embodiment 4.
  • Example 1 It is a figure in each process which produces the 1st board
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a manner in which the liquid crystal element in Example 1 is manufactured.
  • polarizing plate without “straight line” refers to a linear polarizing plate and is distinguished from a circularly polarizing plate.
  • a ⁇ / 4 plate refers to a retardation plate that gives an in-plane retardation of a quarter wavelength (strictly, 137.5 nm) to light having a wavelength of at least 550 nm. What is necessary is just to give the following in-plane phase differences.
  • light having a wavelength of 550 nm is light having the highest human visibility.
  • nx and ny indicate the main refractive index in the in-plane direction of the retardation plate (including the ⁇ / 4 plate), and nz indicates the main refractive index in the thickness direction of the retardation plate.
  • the main refractive index indicates a value for light having a wavelength of 550 nm unless otherwise specified.
  • the in-plane slow axis indicates the axis in the direction corresponding to ns
  • the in-plane fast axis indicates the axis in the direction corresponding to nf. Point to.
  • two axes (directions) are orthogonal means that an angle (absolute value) between the two axes is in a range of 90 ⁇ 3 °, preferably in a range of 90 ⁇ 1 °, More preferably, it is within the range of 90 ⁇ 0.5 °, and particularly preferably 90 ° (fully orthogonal).
  • the two axes (directions) being parallel means that the angle (absolute value) between the two axes is in the range of 0 ⁇ 3 °, preferably in the range of 0 ⁇ 1 °, more preferably It is in the range of 0 ⁇ 0.5 °, particularly preferably 0 ° (completely parallel).
  • the two axes (directions) form an angle of 45 ° means that the angle between them (absolute value) is within the range of 45 ⁇ 3 °, preferably within the range of 45 ⁇ 1 °. More preferably, it is within the range of 45 ⁇ 0.5 °, and particularly preferably 45 ° (completely 45 °).
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the retardation substrate of the first embodiment.
  • the retardation substrate 10 according to the first embodiment includes a base material 111, a retardation layer 112 provided on one surface of the base material 111, and the opposite of the base material 111 of the retardation layer 112.
  • a dielectric layer 113 provided on the side surface, and an alignment film 114 provided on the surface of the dielectric layer 113 opposite to the phase difference layer 112 and subjected to a liquid crystal alignment process.
  • a solvent (solvent) used for coating the alignment film a mixed solvent containing ⁇ -butyrolactone, N-methylpyrrolidone (NMP), butyl cellosolve, or the like is used for the purpose of adjusting viscosity or improving wettability. Therefore, in the configuration of the conventional retardation substrate in which the dielectric layer is not disposed, these mixed solvents often dissolve the retardation layer when the alignment film is applied on the retardation layer. Film formation was difficult. However, in this embodiment, since the dielectric layer 113 exists between the retardation layer 112 and the alignment film 114, the solvent used when forming the alignment film 114 is prevented from dissolving the retardation layer 112. be able to.
  • the substrate 111 is preferably a transparent substrate having transparency, and examples thereof include a glass substrate and a plastic substrate.
  • the retardation layer 112 is a layer that changes the state of incident polarized light by giving a phase difference to two orthogonal polarization components using a birefringent material, and is made of, for example, a photo-alignment material having a photofunctional group.
  • the photo-alignment material having a photofunctional group refers to a material in which the orientation of the photofunctional group is enhanced by the following method.
  • a photo-alignment material having a photofunctional group is applied onto a substrate to form a photo-alignment material film.
  • temporary baking is performed with respect to the film
  • photoirradiation for example, polarized ultraviolet ray irradiation
  • photochemical functional group chemical reactions photodimerization, photoisomerization, and photofleece transition). At least one chemical reaction selected from the group).
  • main baking at a temperature higher than that of the temporary baking, the orientation of the photofunctional group is enhanced by the chemical reaction generated by the light irradiation.
  • a photo-alignment material having a photofunctional group can exhibit a phase difference corresponding to ⁇ / 4 if it has a sufficient film thickness and birefringence.
  • the retardation layer 112 having a liquid crystal alignment property can be produced with a single layer. Therefore, the liquid crystal display device provided with the retardation layer 112 of this embodiment has a parallax. Expected to improve color mixing.
  • Examples of the photofunctional group capable of photodimerization and photoisomerization include a cinnamate group, a chalcone group, a coumarin group, and a stilbene group.
  • Examples of the photofunctional group capable of photoisomerization include an azobenzene group.
  • photofunctional groups capable of photo-fleece transition include phenol ester groups.
  • Examples of the main skeleton of the photo-alignment material include structures such as polyamic acid, polyimide, acrylic, methacryl, maleimide, and polysiloxane.
  • the retardation layer 112 may contain a liquid crystal polymer.
  • a liquid crystal polymer for example, a uniaxial liquid crystal (for example, nematic liquid crystal) that can easily fix the alignment state is preferably used.
  • the liquid crystalline polymer is formed by polymerizing (polymerizing) a liquid crystalline monomer having a photofunctional group (including a polymerization initiator) by irradiation with polarized ultraviolet rays, etc., and has a sufficient film thickness and birefringence. If present, a phase difference equivalent to ⁇ / 4 can be expressed.
  • the retardation layer 112 having a liquid crystal alignment property can be produced as a single layer. Therefore, the liquid crystal display device provided with the retardation layer 112 of this embodiment has a parallax. Expected to improve color mixing.
  • the retardation layer 112 is a ⁇ / 4 plate, reflection of external light in the liquid crystal display device using the retardation substrate 10 can be further suppressed.
  • the thickness of the retardation layer 112 is preferably 1.0 ⁇ m to 3.0 ⁇ m, and more preferably 1.2 ⁇ m to 2.0 ⁇ m.
  • the dielectric layer 113 is a layer containing a dielectric, and preferably has transparency.
  • the dielectric layer 113 is provided, it is possible to suppress the solvent used when forming the alignment film 114 from dissolving the retardation layer 112 and to align the alignment film 114. Can be easily formed.
  • the dielectric layer 113 is provided, it is possible to prevent the retardation layer 112 from being deteriorated due to dissolution, so that the depolarization property of the retardation substrate 10 can be maintained high. Note that depolarization is the degree to which polarized light is broken, and high depolarization means that polarized light is not easily broken.
  • a high voltage holding ratio can be realized when the retardation substrate 10 is used for a liquid crystal element. Become.
  • the dielectric layer 113 either an inorganic film or an organic film can be used.
  • a material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx) can be used.
  • a material such as a photosensitive acrylic resin can be used.
  • the dielectric layer 113 is preferably an inorganic film because it can be easily formed by a dry process. Among inorganic films, SiO 2 and SiNx are preferable because of high transparency and high density.
  • the relative dielectric constant ⁇ of the dielectric layer 113 is preferably 1.0 ⁇ ⁇ 9.0, and more preferably 3.0 ⁇ ⁇ 7.5.
  • the relative dielectric constant of air is 1.00059
  • the relative dielectric constant of SiO 2 is 3.5
  • the relative dielectric constant of SiN is 7.0
  • the relative dielectric constant of ITO is 9.0.
  • the dielectric layer 113 can be formed by a sputtering method, a vapor deposition method, a plasma chemical vapor deposition (CVD) method, or the like.
  • the thickness of the dielectric layer 113 is preferably 50 nm to 1000 nm, more preferably 80 nm to 500 nm, and still more preferably 100 nm to 300 nm.
  • the alignment film 114 has a function of controlling the alignment of liquid crystal molecules in a liquid crystal layer, which will be described later.
  • the alignment film 114 is a layer that has been subjected to an alignment process for controlling the alignment of liquid crystal molecules. Examples of the alignment process include a rubbing alignment process in which an alignment process is performed by rubbing the surface of the layer with a roller or the like. Examples include photo-alignment processing that performs alignment processing by irradiation.
  • the alignment film 114 is preferably subjected to a rubbing alignment process. This is because, in addition to a relatively high regulation force for aligning liquid crystal molecules, it has been used as a proven alignment film for a long time.
  • the thickness of the alignment film 114 is preferably 50 nm to 200 nm, and more preferably 80 nm to 120 nm.
  • the retardation substrate of Embodiment 2 has the same configuration as that of the retardation substrate 10 of Embodiment 1 except that no alignment film is used. Therefore, in the present embodiment, features unique to the present embodiment will be mainly described, and the description overlapping with the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the retardation substrate of the second embodiment.
  • the retardation substrate 20 includes a base material 211, a retardation layer 212 provided on one surface of the base material 211, and a surface opposite to the base material 211 of the retardation layer 212.
  • a dielectric layer 213 that has been subjected to a liquid crystal alignment treatment.
  • the retardation substrate 20 of Embodiment 2 does not have an alignment film, and the dielectric layer 213 is subjected to an alignment process such as a rubbing process in order to align liquid crystal molecules. That is, a rubbing process is performed directly on the dielectric layer 213 without forming an alignment film on the dielectric layer 213. Thereby, since the liquid crystal molecules can be aligned with respect to the rubbing direction, the liquid crystal element using the retardation substrate 20 of the second embodiment operates similarly to the liquid crystal element using the retardation substrate 10 of the first embodiment. It can be performed.
  • the alignment treatment is directly performed on the dielectric layer 213, it is not necessary to use the alignment film.
  • the solvent used when forming the alignment film dissolves the retardation layer 212. The problem of end up disappears. Thereby, it is possible to provide a retardation substrate having good depolarization and having a high voltage holding ratio when used in a liquid crystal element. Further, since the manufacturing process for forming the alignment film can be omitted, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.
  • the liquid crystal element of the third embodiment is a liquid crystal element in which various members such as a color filter and an electrode are arranged on the retardation substrate 10 of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, features unique to the present embodiment will be mainly described, and the description overlapping with the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the phase difference substrate 10 of the first embodiment is used.
  • the phase difference substrate 20 of the second embodiment can be used instead of the phase difference substrate 10 of the first embodiment.
  • the 1st base material and the 2nd base material in the following embodiment and an Example are respectively corresponded to the base material in the said each aspect of this invention, and the further base material, and a 1st phase difference layer is
  • the first alignment film corresponds to the alignment layer in the above aspect of the present invention
  • the first substrate corresponds to the retardation substrate in the above aspect of the present invention.
  • FIG. 3A and 3B are schematic diagrams relating to the liquid crystal element of Embodiment 3
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing the liquid crystal element
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the second substrate.
  • the liquid crystal element 30 includes a first polarizer 315, a second retardation layer 316, a first substrate 301, a liquid crystal layer 318, and a second substrate 302 in order from the observation surface side. And a second polarizer 322.
  • the first substrate 301 includes a first base 311, a color filter layer 317, a first retardation layer 312, a dielectric layer 313, and a first alignment film 314 in order from the observation surface side. That is, the first substrate 301 is a substrate in which a color filter layer is provided between the base material 111 and the retardation layer 112 in the retardation substrate 10 of the first embodiment.
  • the second substrate 302 includes a second alignment film 319, an electrode 320, and a second base material 321 in this order from the observation surface side to the back surface side.
  • the second substrate 302 includes a pair of electrodes that generate a horizontal electric field in the liquid crystal layer 318 when a voltage is applied thereto as the electrodes 320.
  • the liquid crystal element 30 of Embodiment 3 since the first substrate 301 having the dielectric layer 313 is disposed adjacent to the liquid crystal layer 318, ionic impurities in the first substrate 301 ooze out into the liquid crystal layer 318. Can be suppressed by the dielectric layer 313. As a result, the liquid crystal element 30 can achieve a high VHR (Voltage Holding Ratio).
  • VHR Voltage Holding Ratio
  • the drive voltage threshold can be lowered and the transmittance reduction width can be reduced. It becomes.
  • first polarizer 315 and the second polarizer 322 for example, polarized light obtained by dyeing and adsorbing an anisotropic material such as an iodine complex (or dye) on a polyvinyl alcohol (PVA) film and then stretching and orienting the material.
  • a polarizer (absorptive polarizer) or the like can be used.
  • Each of the polarizers 315 and 322 may be called a polarizing plate.
  • the transmission axis of the first polarizer 315 and the transmission axis of the second polarizer 322 are preferably orthogonal to each other. According to such a configuration, since the first polarizer 315 and the second polarizer 322 are arranged in crossed Nicols, a black display state can be preferably realized when no voltage is applied.
  • the second retardation layer 316 is a layer that changes the state of incident polarized light by adding a phase difference between two orthogonally polarized components using a birefringent material or the like.
  • a liquid crystal polymer or a photofunctional group is used. It is a layer comprised from the photo-alignment material which has.
  • the second retardation layer 316 preferably contains a liquid crystalline polymer.
  • the photo-alignment material having a liquid crystalline polymer and a photofunctional group the same materials as those described in the retardation layer 112 of Embodiment 1 can be used.
  • the film thickness of the second retardation layer 316 is preferably 1.0 ⁇ m to 3.0 ⁇ m, and more preferably 1.2 ⁇ m to 2.0 ⁇ m.
  • any pigment-based or dye-based color material can be used, and the color combination is not particularly limited. For example, a combination of red, green, and blue, red , Green, blue, and yellow. It is preferable to use a pigment-based color resist for the color filter layer 317.
  • the liquid crystal layer 318 includes a liquid crystal composition, and by applying a voltage to the liquid crystal layer 318 and changing the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal composition according to the applied voltage, the amount of transmitted light Is to control.
  • the liquid crystal molecules may have a negative dielectric anisotropy ( ⁇ ) defined by the following formula or may have a positive value. Note that liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy are also referred to as positive liquid crystals, and liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy are also referred to as negative liquid crystals.
  • ⁇ (dielectric constant in the major axis direction)-(dielectric constant in the minor axis direction)
  • Liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy are preferably used because the response speed can be further increased.
  • liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy are liquid crystal molecules having a positive dielectric anisotropy because the alignment state of the liquid crystal molecules is not easily disturbed even when the electric field is disturbed. Since light scattering is less likely to occur than molecules (because transmission is improved), it is preferably used.
  • the second alignment film 319 has a function of controlling the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 318.
  • the first alignment film is mainly used.
  • the alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 318 is controlled by the action of the film 314 and the second alignment film 319.
  • the second alignment film 319 is a layer subjected to an alignment process for controlling the alignment of liquid crystal molecules, and examples of the alignment process include a rubbing alignment process and a photo-alignment process.
  • the second alignment film 319 is preferably subjected to a rubbing alignment process.
  • the thickness of the second alignment film 319 is preferably 50 nm to 200 nm, and more preferably 80 nm to 120 nm.
  • the second substrate 302 is an FFS mode thin film transistor array substrate, and is arranged on the surface of the second base 321 and the liquid crystal layer 318 side of the second base 321.
  • the other of the pair of electrodes) 320a and a second alignment film 319 (not shown).
  • the second substrate 321 is preferably a transparent substrate having transparency, and examples thereof include a glass substrate and a plastic substrate.
  • the electrode 320 includes a pixel electrode 320c and a common electrode 320a.
  • Examples of the material of the pixel electrode 320c and the common electrode 320a include indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO).
  • Examples of the material of the insulating film 320b include an organic insulating film and a nitride film.
  • the first substrate 301 is a color filter substrate and the second substrate 302 is a thin film transistor array substrate.
  • the first substrate 301 may be a thin film transistor array substrate and the second substrate 302 may be used as a color filter substrate. .
  • the in-plane slow axis of the second retardation layer 316 and the transmission axis of the first polarizer 315 may form an angle of 45 °. preferable.
  • a configuration in which the circularly polarizing plate in which the first polarizer 315 and the second retardation layer 316 that is a ⁇ / 4 plate are stacked is arranged on the observation surface side of the liquid crystal element 30. Is realized. Therefore, incident light from the observation surface side (first polarizer 315 side) of the liquid crystal element 30 is converted into circularly polarized light when reaching the first substrate 301 when passing through the circularly polarizing plate.
  • the in-plane retardation of the first retardation layer 312 is assumed when the transmission axis of the second polarizer 322 is 0 °. It is preferable that the phase axis is ⁇ 45 °, the in-plane slow axis of the second retardation layer 316 is 45 °, and the transmission axis of the first polarizer 315 is 90 °. At this time, the in-plane slow axis of the first retardation layer 312 that is a ⁇ / 4 plate is orthogonal to the in-plane slow axis of the second retardation layer 316 that is a ⁇ / 4 plate.
  • the phase difference between the first retardation layer 312 and the second retardation layer 316 can be canceled with respect to light incident from at least the normal direction of the liquid crystal element 30.
  • a state in which both are substantially absent is realized.
  • a configuration that is optically equivalent to a conventional horizontal electric field mode liquid crystal display panel with respect to light incident on the liquid crystal element 30 (light incident on the liquid crystal element 30 at least from the normal direction) is realized. Therefore, it is possible to realize display in a transverse electric field mode using a circularly polarizing plate.
  • the first retardation layer 312 and the second retardation layer 316 are preferably made of the same material. Thereby, the first retardation layer 312 and the second retardation layer 316 can cancel the phase difference including the chromatic dispersion.
  • Embodiment 4 The liquid crystal module of Embodiment 4 was manufactured by arranging a backlight on the liquid crystal element of Embodiment 3 described above. Therefore, in the present embodiment, features unique to the present embodiment will be mainly described, and the description overlapping with the third embodiment will be omitted as appropriate.
  • the phase difference substrate 10 of the first embodiment is used, but the phase difference substrate 20 of the second embodiment can be used instead of the phase difference substrate 10 of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the liquid crystal module of the fourth embodiment.
  • the liquid crystal module 40 includes a first polarizer 415, a second retardation layer 416, a first substrate 401, a liquid crystal layer 418, a second substrate 402, and a second substrate in order from the observation surface side.
  • the polarizer 422 and the backlight 423 are provided.
  • the first substrate 401 includes a first base material 411, a color filter layer 417, a first retardation layer 412, a dielectric layer 413, and a first alignment film 414 in this order from the observation surface side. That is, the first substrate 401 is a substrate in which a color filter layer is provided between the base material 111 and the retardation layer 112 in the retardation substrate 10 of the first embodiment.
  • the polarizers 415 and 422 may be called polarizing plates.
  • the second substrate 402 includes a second alignment film 419, an electrode 420, and a second base material 421 in this order from the observation surface side.
  • the liquid crystal module 40 of the fourth embodiment has a configuration in which the backlight 423 is provided on the back side of the liquid crystal element 30 of the third embodiment.
  • the method of the backlight 423 is not particularly limited, and examples thereof include an edge light method and a direct type.
  • the type of the light source of the backlight 423 is not particularly limited, and examples thereof include a light emitting diode (LED) and a cold cathode tube (CCFL).
  • LED light emitting diode
  • CCFL cold cathode tube
  • the in-plane retardation of the first retardation layer 412 is obtained.
  • the phase axis is ⁇ 45 °
  • the in-plane slow axis of the second retardation layer 416 is 45 °
  • the transmission axis of the first polarizer 415 is preferably 90 °.
  • the in-plane slow axis of the first retardation layer 412 that is a ⁇ / 4 plate is orthogonal to the in-plane slow axis of the second retardation layer 416 that is a ⁇ / 4 plate. According to such a configuration, light from the backlight 423 can be emitted as linearly polarized light.
  • FIG. 5 is a diagram in each step of producing the first substrate in Example 1, (a) is a schematic cross-sectional view showing a state in which a color filter layer is provided on a base material, and (b) is a color filter. It is the cross-sectional schematic diagram which showed a mode that the 1st phase difference layer was provided in the layer, (c) is a cross-sectional schematic diagram which showed the mode that the dielectric material layer was provided in the 1st phase difference layer, (d ) Is a schematic cross-sectional view showing a state in which the first alignment film is provided on the dielectric layer.
  • a color filter layer 417 was provided on a first base material 411 (thickness 0.7 mm), which was a transparent base material, and ultrasonic and pure water cleaning was performed to produce a laminate shown in FIG.
  • a photo-alignment material having a photofunctional group derived from an acrylic monomer was applied onto the color filter layer 417 at 500 rpm / 12 seconds by a spin coating method to form a first retardation layer 412.
  • preliminary baking is performed at 60 ° C. for 5 minutes, and the in-plane slow axis 412a of the first retardation layer 412 is ⁇ 45 ° (clockwise) with respect to the transmission axis 422a of the second polarizer 422 described later. 45 m) was irradiated with 100 mJ polarized ultraviolet light.
  • main baking was performed at 140 ° C. for 20 minutes on a hot plate to produce a laminate shown in FIG.
  • As the first retardation layer 412 a ⁇ / 4 plate having a retardation of 137.5 nm at a wavelength of 550 nm was used.
  • SiO 2 was formed at a thickness of 100 nm using a sputtering method, and a dielectric layer 413 was provided to produce a laminate shown in FIG.
  • a rubbing alignment film was applied on the dielectric layer 413 by a spin coating method at 2800 rpm / 12 seconds to provide a first alignment film 414. Then, temporary baking was performed at 60 ° C. for 90 seconds, and further, main baking was performed on a hot plate at 230 ° C. for 40 minutes. Subsequently, the rubbing direction 414a of the first alignment film 414 is parallel to the transmission axis 422a of the second polarizer 422, that is, the rubbing direction 414a of the first alignment film 414 and the first retardation layer 412.
  • the first alignment film 414 is rubbed with an indentation amount of 0.4 mm so that the in-plane slow axis 412a forms an angle of 45 °, and a first color filter layer having a color filter layer shown in FIG. One substrate 401 was obtained.
  • FIG. 6 is a diagram in each step of manufacturing the second substrate in Example 1, (a) is a schematic cross-sectional view showing a state in which an electrode is provided on a base material, and (b) is a second diagram showing an electrode on a second substrate. It is the cross-sectional schematic diagram which showed a mode that the alignment film of this was provided.
  • 7A and 7B are views showing the state of the electrode on the second substrate, where FIG. 7A is a schematic cross-sectional view of the electrode, and FIG. 7B is a schematic plan view of the electrode.
  • the pixel electrode 420c which is a solid ITO electrode, is formed from SiN.
  • An insulating film 420b and a common electrode 420a which is a comb-like ITO electrode were provided in this order, and ultrasonic and pure water cleaning was performed, and an FFS mode electrode 420 was disposed on the second substrate 421.
  • the film thicknesses of the common electrode 420a, the insulating film 420b, and the pixel electrode 420c are each 100 nm
  • the width of the comb teeth of the comb-shaped common electrode 420a is 3.5 ⁇ m
  • the interval between the comb teeth is 4.5 ⁇ m. It was.
  • a rubbing alignment film was applied onto the electrode 420 at 2800 rpm / 12 seconds by a spin coating method to provide a second alignment film 419.
  • temporary baking was performed at 60 ° C. for 90 seconds, and further, main baking was performed on a hot plate at 230 ° C. for 40 minutes.
  • the second alignment film 419 is rubbed with an indentation amount of 0.4 mm so that the rubbing direction 419a of the second alignment film 419 is parallel to the transmission axis 422a of the second polarizer 422, A second substrate 402 having a thin film transistor was obtained.
  • the rubbing direction 419a of the second alignment film 419 is arranged in a direction intersecting with the longitudinal direction of the comb-tooth portion of the common electrode 420a as shown in FIG. 7B.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing how the liquid crystal element in Example 1 is manufactured.
  • An empty cell was created by spraying 3.5 ⁇ m spacers 418 a on the first alignment film 414 side of the first substrate 401 produced above and bonding the spacers 418 a to the second substrate 402.
  • the first substrate 401 and the second substrate 402 are arranged such that the rubbing direction 414a of the first alignment film 414 is parallel to and opposite to the rubbing direction 419a of the second alignment film layer 419. Pasted together.
  • the second retardation layer 416 was bonded to the surface of the first substrate 401 opposite to the color filter layer 417 of the first base material 411 using an adhesive layer (not shown).
  • a ⁇ / 4 plate having a retardation of 137.5 nm at a wavelength of 550 nm was used for the second retardation layer 416.
  • the second retardation layer 416 is made to be the first base material so that the in-plane slow axis 412a of the first retardation layer 412 is orthogonal to the in-plane slow axis 416a of the second retardation layer 416. Glued to 411.
  • the first polarizer 415 and the second polarizer 422 were bonded to each other so as to have a crossed Nicols arrangement, so that a liquid crystal element 30a was manufactured.
  • the rubbing direction 419a of the second alignment film 419 is parallel to the transmission axis 422a of the second polarizer 422, and the rubbing direction 414a of the first alignment film 414 is parallel to the transmission axis 422a.
  • the in-plane slow axis 412a of the first retardation layer 412 forms an angle of ⁇ 45 ° with respect to the transmission axis 422a.
  • the angle of ⁇ 45 ° with respect to the transmission axis 422a represents an angle obtained by rotating the transmission axis 422a by 45 ° clockwise, and the angle of 45 ° with respect to the transmission axis 422a is opposite to the transmission axis 422a. It represents the angle rotated 45 ° clockwise.
  • FIG. 9 is a diagram showing the alignment state of the negative liquid crystal molecules of Example 1, (a) is a schematic plan view showing the state of the liquid crystal molecules in a state in which no voltage is applied, and (b) is a diagram in which voltage is applied. It is the plane schematic diagram which showed the mode of the liquid crystal molecule of a state.
  • FIG. 9A shows a voltage non-application state where voltage is not applied between the common electrode 420a and the pixel electrode 420c (between a pair of electrodes) of the liquid crystal element 30a (hereinafter also simply referred to as no voltage application state).
  • the liquid crystal molecules 418b are aligned in parallel with the rubbing direction 419a of the second alignment film.
  • a voltage application state in which a voltage is applied between the common electrode 420a and the pixel electrode 420c of the liquid crystal element 30a (hereinafter also simply referred to as a voltage application state), as shown in FIG.
  • a certain liquid crystal molecule 418b is aligned in parallel to the longitudinal direction of the comb-tooth portion of the common electrode 420a.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view and a polarization state of the liquid crystal module of Example 1.
  • a white light source was arranged as the backlight 423 on the second polarizer 422 side in the liquid crystal element 30a produced above, and a liquid crystal module 40a was produced.
  • the liquid crystal module 40a of the first embodiment using the first retardation layer 412 has a low reflection function, and switches between color display and black display. Works without problems. Details will be described below.
  • the state of light in color display (voltage application state) will be described.
  • the non-polarized light emitted from the backlight 423 passes through the second polarizer 422, becomes linearly polarized light parallel to the transmission axis 422 a of the second polarizer, and passes through the second substrate 402.
  • the linearly polarized light that has passed through the second substrate 402 passes through the liquid crystal layer 418 and becomes linearly polarized light having a polarization state that differs by 90 degrees.
  • the linearly polarized light that has passed through the liquid crystal layer 418 becomes circularly polarized light by passing through the first retardation layer 412, and further passes through the second retardation layer 416, whereby the transmission axis 422 a of the second polarizer and The linearly polarized light forms an angle of 90 degrees. Since the first polarizer 415 and the second polarizer 422 are arranged in crossed Nicols, the linearly polarized light that has passed through the second retardation layer 416 is parallel to the transmission axis 415a of the first polarizer. Yes, it passes through the first polarizer 415 and is visible on the observation surface side.
  • the non-polarized light emitted from the backlight 423 passes through the second polarizer 422 to become linearly polarized light parallel to the transmission axis 422 a of the second polarizer, and the second substrate 402 and the liquid crystal layer 418. Pass through.
  • the linearly polarized light that has passed through the liquid crystal layer 418 passes through the first retardation layer 412, becomes circularly polarized light that is reverse to that during color display, and further passes through the second retardation layer 416. It becomes linearly polarized light parallel to the transmission axis 422a of the second polarizer.
  • the linearly polarized light that has passed through the second retardation layer 416 is absorbed by the first polarizer 415 and displayed black. It becomes.
  • the in-plane slow axis 416a of the second retardation layer, which is a ⁇ / 4 plate, and the transmission axis 415a of the first polarizer form an angle of 45 °.
  • stacked is arrange
  • the dielectric layer 413 is provided between the first retardation layer 412 and the first alignment film 414, so that the first alignment is formed on the first retardation layer 412. Even when the film 414 is arranged, the solvent used when forming the first alignment film 414 does not dissolve the first retardation layer 412, and the first alignment film 414 is manufactured. The membrane could be easily performed.
  • the dielectric layer 413 it is possible to prevent the retardation layer 412 from being deteriorated by dissolution, so that the liquid crystal module 40a can maintain high depolarization. Furthermore, since the dielectric layer 413 functions as a block layer that suppresses the ionic impurities and the like in the retardation layer 412 and the color filter layer 417 from being dissolved in the liquid crystal layer 418, a high voltage holding ratio can be realized. Is possible.
  • the first retardation layer 412 is made of a photo-alignment material having a photofunctional group, it is not necessary to use an adhesive layer, and a thin film ( ⁇ about 2 ⁇ m) can be formed. it can.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal element when a conductor layer is used instead of a dielectric layer in the liquid crystal module of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the drive voltage and the transmittance, the broken line is a graph related to the liquid crystal module using the conductor layer, and the solid line is related to the liquid crystal module of Example 1 that does not use the conductor layer. It is a graph.
  • FIGS. 11 and 12 when the conductor layer 424 is used, it is difficult to lower the threshold of the driving voltage. However, in the liquid crystal module 40a of the first embodiment using the dielectric layer 413, driving is performed. The threshold voltage can be lowered, and the transmittance reduction width can be reduced.
  • Example 2 ⁇ Liquid crystal element in which the surface of the dielectric layer is directly rubbed>
  • the liquid crystal module of Example 2 has the same configuration as the liquid crystal module 40a of Example 1 except that the first alignment film is not used and the dielectric layer is directly rubbed.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing how the liquid crystal module of Example 2 is manufactured.
  • a rubbing alignment film is provided as the first alignment film 414 on the dielectric layer 413.
  • the rubbing alignment film is formed on the dielectric layer 513. Without being provided, the dielectric layer 513 was directly rubbed.
  • the liquid crystal molecules are aligned in the rubbing direction 513a of the dielectric layer 513 subjected to the rubbing process, so that the same operation as the liquid crystal module 40a of the first embodiment can be performed. It becomes.
  • the liquid crystal module 40b of Embodiment 2 includes, in order from the observation surface side, a first polarizer (not shown), a second retardation layer 516, a first substrate 501, a liquid crystal layer 518, a second substrate 502, and a second substrate.
  • a polarizer and a backlight are provided.
  • the first substrate 501 includes a first base material 511, a color filter layer 517, a first retardation layer 512, and a dielectric layer 513 in this order from the observation surface side.
  • the dielectric layer 513 is subjected to rubbing alignment treatment. It has been subjected. That is, the first substrate 501 is a substrate in which a color filter layer is provided between the base material 211 and the retardation layer 212 in the retardation substrate 20 of the second embodiment.
  • the second substrate 502 includes a second alignment film 519, an electrode 520, and a second base material 521 in this order from the observation surface side.
  • An empty cell was created by spraying 3.5 ⁇ m spacers 518 a on the dielectric layer 513 side of the first substrate 501 and bonding it to the second substrate 502. At this time, the first substrate 501 and the second substrate 502 are bonded so that the rubbing direction 513a of the dielectric layer 513 is parallel to and opposite to the rubbing direction 519a of the second alignment film layer 519. It was.
  • the second retardation layer 516 was bonded to the surface of the first substrate 501 opposite to the color filter layer 517 of the first base material 511 using an adhesive layer (not shown).
  • a ⁇ / 4 plate having a retardation of 137.5 nm at a wavelength of 550 nm was used for the second retardation layer 516.
  • the second retardation layer 516 is placed on the first substrate so that the in-plane slow axis 512a of the first retardation layer 512 is orthogonal to the in-plane slow axis 516a of the second retardation layer 516. Glued to 511.
  • the first polarizer (not shown) and the second polarizer (not shown) were bonded together in a crossed Nicol arrangement to produce a liquid crystal element.
  • the rubbing direction 519a of the second alignment film 519 is parallel to the transmission axis 522a of the second polarizer
  • the rubbing direction 513a of the dielectric layer 513 is parallel to the transmission axis 522a.
  • the in-plane slow axis 516a of the second retardation layer 516 is 45 with respect to the transmission axis 522a so that the in-plane slow axis 512a of the retardation layer 512 forms an angle of ⁇ 45 ° with respect to the transmission axis 522a.
  • the transmission axis of the first polarizer was arranged to form an angle of 90 ° with respect to the transmission axis 522a of the second polarizer so as to form an angle of °.
  • the angle of ⁇ 45 ° with respect to the transmission axis 522a represents an angle obtained by rotating the transmission axis 522a clockwise by 45 °, and the angle of 45 ° with respect to the transmission axis 522a is opposite to the transmission axis 522a. It represents the angle rotated 45 ° clockwise.
  • the liquid crystal module 40b of Example 2 it is not necessary to form an alignment film on the dielectric layer 513 provided on the first retardation layer 512, and the solvent used for forming the alignment film is the first solvent.
  • the problem of dissolving one retardation layer 512 does not occur.
  • the liquid crystal module 40b according to the second embodiment can maintain high depolarization as well as the liquid crystal module 40a according to the first embodiment, and can also realize a high voltage holding ratio.
  • the dielectric layer 513 is subjected to a rubbing process to have a function as an alignment film, whereby the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.
  • Example 3 ⁇ Liquid crystal element using positive liquid crystal>
  • the liquid crystal module of Example 3 has the same configuration as the liquid crystal module 40a produced in Example 1 except that the liquid crystal molecules used in the liquid crystal layer are replaced with positive liquid crystal.
  • FIG. 14 is a diagram showing the alignment state of the positive type liquid crystal molecules of Example 3, (a) is a schematic plan view showing the state of the liquid crystal molecules in a state in which no voltage is applied, and (b) is a diagram in which voltage is applied. It is the plane schematic diagram which showed the mode of the liquid crystal molecule of a state.
  • the liquid crystal molecules 618b which are positive type liquid crystals, are aligned in parallel with the rubbing direction 619a of the second alignment film as shown in FIG.
  • the liquid crystal molecules 618b are aligned perpendicular to the longitudinal direction of the comb-tooth portion of the common electrode 620a as shown in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram showing the state of liquid crystal molecules in a voltage applied state, (a) is a schematic sectional view when a conductor layer is used, and (b) is a schematic sectional view when a dielectric layer is used.
  • FIG. 15A when a conductive layer 624 made of ITO is used instead of the dielectric layer in the liquid crystal module of the third embodiment, the common electrode 620a and the common electrode 620a stacked via the insulating film 620b and Since the electric field is disturbed between the pixel electrodes 620c (a pair of electrodes) and the alignment state is disturbed in the positive liquid crystal molecules, the positive liquid crystal molecules are used when the conductor layer 624 is used. I could't.
  • Example 3 since the dielectric layer 613 made of SiO 2 is used instead of the conductor layer 624, there is no disturbance in the manner in which the electric field is applied between the common electrode 620a and the pixel electrode 620c. The alignment state of the positive type liquid crystal molecules is not disturbed. As a result, in Example 3 using the dielectric layer 613, it is possible to use positive liquid crystal molecules.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between time and transmittance.
  • the broken line is a graph regarding negative liquid crystal molecules
  • the solid line is a graph regarding positive liquid crystal molecules.
  • the response speed is slower than that of positive liquid crystal molecules as shown in FIG. Therefore, if positive type liquid crystal molecules can be used instead of negative type liquid crystal molecules, the response speed can be improved.
  • the liquid crystal module of Example 3 even when positive type liquid crystal molecules are used, the alignment state of the liquid crystal molecules is not disturbed when a voltage is applied, so that the liquid crystal module can function as a liquid crystal module.
  • the dielectric layer 613 is arranged to suppress the solvent used when forming the first alignment film from dissolving the first retardation layer.
  • the first alignment film can be easily formed.
  • the dielectric layer 613 it is possible to suppress the phase difference layer from being deteriorated by dissolution, and thus it is possible to maintain high depolarization. Furthermore, since the components of the retardation layer and the color filter layer can be prevented from being dissolved in the liquid crystal layer, a high voltage holding ratio can be realized.
  • One embodiment of the present invention includes a substrate 111, 311, 411, a retardation layer 112, 312, 412 provided on one surface of the substrate 111, 311, 411, and a retardation layer 112, 312, 412. Dielectric layers 113, 313, 413, 613 provided on the surface opposite to the base material 111, 311, 411, and the phase difference layers 112, 312, 412 of the dielectric layers 113, 313, 413, 613 on the opposite side And retardation films 10, 301, and 401 including alignment films 114, 314, and 414 that are provided on the surface and subjected to liquid crystal alignment treatment.
  • the dielectric layers 113, 313, 413, and 613 exist between the retardation layers 112, 312, and 412 and the alignment films 114, 314, and 414. Therefore, the alignment films 114, 314, Retardation substrates 10, 301 having a high voltage holding ratio when used in a liquid crystal element, in which dissolution of retardation layers 112, 312, 412 due to a solvent used for forming 414 is suppressed, depolarization is good. , 401 can be provided.
  • Another embodiment of the present invention includes base materials 211 and 511, retardation layers 212 and 512 provided on one surface of the base materials 211 and 511, and base materials 211 and 511 of the retardation layers 212 and 512.
  • the retardation substrates 20 and 501 may be provided including dielectric layers 213 and 513 provided on the opposite surface and subjected to liquid crystal alignment treatment.
  • the alignment layers are directly applied to the dielectric layers 213 and 513. Therefore, the alignment film need not be used, and a solvent used when forming the alignment film. However, the problem that the retardation layers 212 and 512 are dissolved is eliminated. Thereby, it is possible to provide a retardation substrate having good depolarization and having a high voltage holding ratio when used in a liquid crystal element. Further, since the manufacturing process for forming the alignment film can be omitted, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.
  • the retardation layers 112, 212, 312, 412, 512 may be made of a photo-alignment material having a photofunctional group. By adopting such an embodiment, the retardation layers 112, 212, 312, 412, 512 having a liquid crystal orientation in a single layer can be manufactured. Therefore, the retardation layers 112, 212, 312, 412, The liquid crystal display device provided with 512 can be expected to improve parallax color mixing.
  • the retardation layers 112, 212, 312, 412, and 512 may include a liquid crystalline polymer.
  • the retardation layers 112, 212, 312, 412, 512 having a liquid crystal orientation in a single layer can be manufactured. Therefore, the retardation layers 112, 212, 312, 412, The liquid crystal display device provided with 512 can be expected to improve parallax color mixing.
  • phase difference layers 112, 212, 312, 412, 512 may have a phase difference of ⁇ / 4. By setting it as such an aspect, reflection of the external light in the liquid crystal display device using the phase difference substrate 10, 20, 301, 401, 501 can be further suppressed.
  • the dielectric layers 113, 213, 313, 413, 513, and 613 may be inorganic films. By adopting such an embodiment, the dielectric layers 113, 213, 313, 413, 513, and 613 can be easily formed by a dry process.
  • the inorganic film may include at least one of SiO 2 and SiN.
  • the liquid crystal alignment treatment may be a rubbing alignment treatment. By setting it as such an aspect, the regulatory force which orients a liquid crystal molecule can be raised.
  • Another aspect of the present invention is a retardation substrate 10, 20, 301, 401, 501; a further base material 321, 421, 521; a retardation substrate 10, 20, 301, 401, 501; Liquid crystal elements 30, 30a including liquid crystal layers 318, 418, 518 provided between the materials 321, 421, 521 and an electric field generating unit for generating an electric field in the liquid crystal layers 318, 418, 518 may be used. .
  • the electric field generator includes a pair of electrodes (common electrodes 320a, 420a, 620a and pixel electrodes 320c, 420c, 620c), and the pair of electrodes are provided on further base materials 321, 421, 521.
  • a lateral electric field may be generated in the liquid crystal layers 318, 418, and 518 by applying a voltage between the pair of electrodes.
  • the liquid crystal layers 318, 418, and 518 may include liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy. By setting it as such an aspect, a response speed can be raised more.
  • the liquid crystal elements 30 and 30a may further include color filter layers 317, 417, and 517.
  • the liquid crystal elements 30 and 30a may further include a pair of polarizing plates (first polarizers 315 and 415, and second polarizers 322 and 422) arranged in a crossed Nicol arrangement.
  • Another embodiment of the present invention may be a liquid crystal module 40, 40a, or 40b that includes the liquid crystal elements 30 and 30a and a light source that irradiates the liquid crystal elements 30 and 30a with light.

Abstract

本発明は、位相差層の溶解が抑えられ、消偏性が良く、かつ、液晶素子に用いた場合に高い電圧保持率を有する位相差基板、並びに、上記位相差基板を備える液晶素子及び液晶モジュールを提供する。 本発明の位相差基板は、基材と、上記基材の一方の面に設けられた位相差層と、上記位相差層の上記基材と反対側の面に設けられた誘電体層と、上記誘電体層の上記位相差層と反対側の面に設けられ、かつ、液晶配向処理が施された配向膜とを備える。

Description

位相差基板、液晶素子及び液晶モジュール
本発明は、位相差基板、液晶素子及び液晶モジュールに関する。より詳しくは、液晶配向処理が施された位相差基板、並びに、上記位相差基板を備える液晶素子及び液晶モジュールに関するものである。
液晶表示装置は、表示のために液晶組成物を利用する表示装置であり、その代表的な表示方式は、一対の基板間に液晶組成物を封入した液晶表示パネルに対してバックライトから光を照射し、液晶組成物に電圧を印加して液晶分子の配向を変化させることにより、液晶表示パネルを透過する光の量を制御するものである。このような液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を有することから、テレビジョン、スマートフォン、タブレットＰＣ、カーナビゲーション等の電子機器に利用されている。
従来の液晶表示装置を屋外で用いる場合、液晶表示装置の内部及び表面において外光の反射が大きくなるため、視認性が低下することがあった（コントラストが低下し、白茶けて見えることがあった）。屋外における視認性を改善する技術として、例えば、特許文献１では、バックライトユニットによって裏側から光を照射して利用する液晶パネルにおいて、上記液晶パネルの表側に配置される第１の偏光板と液晶層との間に第１の位相差板を設け、上記液晶パネルの裏側に配置される第２の偏光板と液晶層との間に少なくとも１つの位相差板を設け、上記第１の位相差板と上記少なくとも１つの位相差板とが特定の条件を満たすことにより、屋外で利用された場合でも良好な画質を得ることのできるＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶パネルが開示されている。また、非特許文献１では、パターニングされたインセル位相差板を用いた、半透過型のＩＰＳモードの液晶ディスプレイにより、屋外での視認性を向上させることができると開示されている。
特開２０１２－１７３６７２号公報
イマヤマ等、「インセル位相差板を用いた半透過型ＩＰＳ－ＬＣＤの新規画素設計（Ｎｏｖｅｌ　Ｐｉｘｅｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ａ　Ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ　ＩＰＳ－ＬＣＤ　ｗｉｔｈ　ａｎ　Ｉｎ－Ｃｅｌｌ　Ｒｅｔａｒｄｅｒ）」、ＳＩＤ０７　ＤＩＧＥＳＴ、２００７、ｐｐ．１６５１－１６５４
しかしながら、上記特許文献１及び上記非特許文献１に記載の発明において、基板と液晶層との間に位相差板を配置する場合、位相差板の上に配向膜を製膜するプロセスにおいて、配向膜形成用の溶剤が位相差板を溶解してしまう場合が多く、配向膜を形成することが困難であった。また、位相差板は配向膜形成用の溶剤に溶解されて変質し、位相差板の消偏性が悪化し易くなり、液晶表示装置の性能が不安定になる場合もあった。更に、配向膜形成用の溶剤が位相差板を溶解することにより、位相差板やカラーフィルタ層の成分が液晶層に溶け込み、ＶＨＲ〔Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｈｏｌｄｉｎｇ　Ｒａｔｉｏ：電圧保持率〕が低下する場合もあった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、位相差層の溶解が抑えられ、消偏性が良く、かつ、液晶素子に用いた場合に高い電圧保持率を有する位相差基板、並びに、上記位相差基板を備える液晶素子及び液晶モジュールを提供することを目的とするものである。
本発明者らは、位相差層を基材の液晶層側に配置する場合に、位相差層の溶解が抑えられ、消偏性が良く、かつ、液晶素子に用いた場合に高い電圧保持率を有する位相差基板について種々検討したところ、位相差層の基材と反対側の面に誘電体層を設けることにより、位相差層の溶解を抑制できることを見出した。これにより、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の一態様は、基材と、上記基材の一方の面に設けられた位相差層と、上記位相差層の上記基材と反対側の面に設けられた誘電体層と、上記誘電体層の上記位相差層と反対側の面に設けられ、かつ、液晶配向処理が施された配向膜とを備える位相差基板であってもよい。
本発明の別の一態様は、基材と、上記基材の一方の面に設けられた位相差層と、上記位相差層の上記基材と反対側の面に設けられ、かつ、液晶配向処理が施された誘電体層とを備える位相差基板であってもよい。
上記位相差層は、光官能基を有する光配向材料から構成されてもよい。
上記位相差層は、液晶性ポリマーを含んでいてもよい。
上記位相差層は、λ／４の位相差を有していてもよい。
上記誘電体層は、無機膜であってもよい。
上記無機膜は、ＳｉＯ２及びＳｉＮの少なくとも一方を含んでいてもよい。
上記液晶配向処理は、ラビング配向処理であってもよい。
上記位相差基板と、更なる基材と、上記位相差基板と上記更なる基材との間に設けられた液晶層と、上記液晶層に電界を発生させる電界発生部とを備える液晶素子であってもよい。
上記電界発生部は、一対の電極を含み、上記一対の電極は、上記更なる基材上に設けられ、上記一対の電極間に電圧が印加されることによって、上記液晶層に横電界が発生してもよい。
上記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含んでいてもよい。
更に、カラーフィルタ層を備えていてもよい。
更に、クロスニコル配置の一対の偏光板を備えていてもよい。
上記液晶素子と、上記液晶素子に光を照射する光源とを備える液晶モジュールであってもよい。
本発明によれば、位相差層の溶解が抑えられ、消偏性が良く、かつ、液晶素子に用いた場合に高い電圧保持率を有する位相差基板、並びに、上記位相差基板を備える液晶素子及び液晶モジュールを提供することができる。
実施形態１の位相差基板を示した断面模式図である。 実施形態２の位相差基板を示した断面模式図である。 実施形態３の液晶素子に関する模式図であり、（ａ）は液晶素子を示した断面模式図であり、（ｂ）は第二基板の構成例を示した断面模式図である。 実施形態４の液晶モジュールを示した断面模式図である。 実施例１における第一基板を作製する各工程における図であり、（ａ）は基材にカラーフィルタ層を設けた様子を示した断面模式図であり、（ｂ）はカラーフィルタ層に第一の位相差層を設けた様子を示した断面模式図であり、（ｃ）は第一の位相差層に誘電体層を設けた様子を示した断面模式図であり、（ｄ）は誘電体層に第一の配向膜を設けた様子を示した断面模式図である。 実施例１における第二基板を作製する各工程における図であり、（ａ）は基材に電極を設けた様子を示した断面模式図であり、（ｂ）は電極に第二の配向膜を設けた様子を示した断面模式図である。 第二基板における電極の様子を示した図であり、（ａ）は電極の断面模式図であり、（ｂ）は電極の平面模式図である。 実施例１における液晶素子を作製する様子を示した断面模式図である。 実施例１のネガ型液晶分子の配向状態を示した図であり、（ａ）は電圧無印加状態の液晶分子の様子を示した平面模式図であり、（ｂ）は電圧印加状態の液晶分子の様子を示した平面模式図である。 実施例１の液晶モジュールの断面模式図及び偏光状態を示した図である。 実施例１の液晶モジュールにおいて、誘電体層ではなく導電体層を用いた場合の液晶素子の断面模式図である。 駆動電圧と透過率との関係を示したグラフであり、破線は導電体層を用いた液晶モジュールに関するグラフであり、実線は導電体層を用いなかった実施例１の液晶モジュールに関するグラフである。 実施例２の液晶モジュールを作製する様子を示した断面模式図である。 実施例３のポジ型液晶分子の配向状態を示した図であり、（ａ）は電圧無印加状態の液晶分子の様子を示した平面模式図であり、（ｂ）は電圧印加状態の液晶分子の様子を示した平面模式図である。 電圧印加状態の液晶分子の様子を示した図であり、（ａ）は導電体層を用いた場合の断面模式図であり、（ｂ）誘電体層を用いた場合の断面模式図である。 時間と透過率との関係を示したグラフであり、破線はネガ型液晶分子に関するグラフであり、実線はポジ型液晶分子に関するグラフである。
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
本明細書中、「直線」が付されない「偏光板」は直線偏光板を指し、円偏光板とは区別される。
本明細書中、λ／４板は、少なくとも波長５５０ｎｍの光に対して１／４波長（厳密には、１３７．５ｎｍ）の面内位相差を付与する位相差板を指し、１００ｎｍ以上、１７６ｎｍ以下の面内位相差を付与するものであればよい。ちなみに、波長５５０ｎｍの光は、人間の視感度が最も高い波長の光である。
本明細書中、ｎｘ及びｎｙは位相差板（λ／４板を含む）の面内方向の主屈折率を指し、ｎｚは位相差板の厚み方向の主屈折率を指す。主屈折率は、特に断りのない限り、波長５５０ｎｍの光に対する値を指す。ｎｘ及びｎｙのうちの大きい方をｎｓ、小さい方をｎｆと定義するとき、面内遅相軸はｎｓに対応する方向の軸を指し、面内進相軸はｎｆに対応する方向の軸を指す。
本明細書中、２つの軸（方向）が直交するとは、両者のなす角度（絶対値）が９０±３°の範囲内であることを指し、好ましくは９０±１°の範囲内であり、より好ましくは９０±０．５°の範囲内であり、特に好ましくは９０°（完全に直交）である。２つの軸（方向）が平行であるとは、両者のなす角度（絶対値）が０±３°の範囲内であることを指し、好ましくは０±１°の範囲内であり、より好ましくは０±０．５°の範囲内であり、特に好ましくは０°（完全に平行）である。２つの軸（方向）が４５°の角度をなすとは、両者のなす角度（絶対値）が４５±３°の範囲内であることを指し、好ましくは４５±１°の範囲内であり、より好ましくは４５±０．５°の範囲内であり、特に好ましくは４５°（完全に４５°）である。
［実施形態１］
図１は、実施形態１の位相差基板を示した断面模式図である。図１に示したように、実施形態１の位相差基板１０は、基材１１１と、基材１１１の一方の面に設けられた位相差層１１２と、位相差層１１２の基材１１１と反対側の面に設けられた誘電体層１１３と、誘電体層１１３の位相差層１１２と反対側の面に設けられ、かつ、液晶配向処理が施された配向膜１１４とを備える。なお、各層の間には、例えばカラーフィルタ層等の他の層を有していても良い。
通常、配向膜を塗布する際に用いる溶剤（溶媒）には、粘度調整や濡れ性向上の目的で、γ－ブチロラクトン、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ブチルセロソルブ等を含む混合溶媒が用いられる。したがって、誘電体層が配置されていない、従来の位相差基板の構成では、配向膜を位相差層上に塗布する際にこれらの混合溶媒が位相差層を溶解してしまう場合が多く、配向膜の製膜が困難であった。しかしながら、本実施形態では、位相差層１１２と配向膜１１４との間に誘電体層１１３が存在するため、配向膜１１４を形成する際に用いる溶剤が位相差層１１２を溶解するのを抑制することができる。
基材１１１は透明性を有する透明基材であることが好ましく、例えば、ガラス基材やプラスチック基材が挙げられる。
位相差層１１２は、複屈折材料などを利用して直交する２つの偏光成分に位相差をつけて、入射偏光の状態を変える層であり、例えば、光官能基を有する光配向材料から構成される。
光官能基を有する光配向材料は、下記の方法によって光官能基の配向性が高まるような材料を指す。まず、光官能基を有する光配向材料を基材上に塗布し、光配向材料の膜を形成する。そして、この光配向材料の膜に対して仮焼成を行う。次に、仮焼成後の光配向材料の膜に対して光照射（例えば、偏光紫外線照射）を行うことで、光官能基の化学反応（光二量化、光異性化、及び、光フリース転移からなる群より選択される少なくとも１つの化学反応）を生じさせる。最後に、光照射後の光配向材料の膜に対して、仮焼成よりも高い温度で本焼成を行うことで、光照射によって生じた化学反応をきっかけとして、光官能基の配向性が高まる。
光官能基を有する光配向材料は、十分な膜厚・複屈折があれば、λ／４相当の位相差を発現することができる。このような光配向材料を用いることにより、単層にて液晶配向性をもった位相差層１１２を作製することができるため、本実施形態の位相差層１１２を設けた液晶表示装置は、視差混色の改善が期待できる。
光二量化及び光異性化が可能な光官能基としては、例えば、シンナメート基、カルコン基、クマリン基、スチルベン基等が挙げられる。
光異性化が可能な光官能基としては、例えば、アゾベンゼン基等が挙げられる。
光フリース転移が可能な光官能基としては、例えば、フェノールエステル基等が挙げられる。
光配向材料（固形分）の主骨格としては、例えば、ポリアミック酸、ポリイミド、アクリル、メタクリル、マレイミド、ポリシロキサン等の構造が挙げられる。
また、位相差層１１２は、液晶性ポリマーを含んでいてもよい。液晶性ポリマーは、例えば、一軸性の液晶（例えばネマティック液晶）であって、その配向状態を容易に固定できるものが好ましく用いられる。上記液晶性ポリマーは、光官能基を持った液晶性モノマー（重合開始剤を含む）を、偏光紫外線照射等により重合（ポリマー化）させることで形成しており、十分な膜厚・複屈折があれば、λ／４相当の位相差を発現することができるものである。このような液晶性ポリマーを用いることにより、単層にて液晶配向性をもった位相差層１１２を作製することができるため、本実施形態の位相差層１１２を設けた液晶表示装置は、視差混色の改善が期待できる。
位相差層１１２は、λ／４板であることが好ましく、主屈折率がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を満たすλ／４板（ポジティブＡプレート）であることがより好ましい。位相差層１１２をλ／４板とすることにより、位相差基板１０を用いた液晶表示装置における外光の反射を更に抑制することができる。
位相差層１１２の膜厚は、１．０μｍ～３．０μｍであることが好ましく、１．２μｍ～２．０μｍであることがより好ましい。
誘電体層１１３は、誘電体を含む層であり、透明性を有することが好ましい。位相差層１１２と配向膜１１４との間に誘電体層１１３を設けることにより、配向膜１１４を製膜する際に用いる溶剤が位相差層１１２を溶解してしまうのを抑制し、配向膜１１４を容易に形成することができる。また、誘電体層１１３を設けることで、位相差層１１２が溶解により変質することを抑制できるため、位相差基板１０の消偏性を高いまま維持することが可能となる。なお、消偏性とは、偏光が崩される度合いであり、消偏性が高いとは、偏光が崩され難いことを意味する。更に、位相差層１１２やカラーフィルタ層の成分が液晶層に溶け込むことを抑制することができるため、位相差基板１０を液晶素子に用いた場合に、高い電圧保持率を実現することが可能となる。
誘電体層１１３としては、無機膜及び有機膜のいずれも用いることができ、無機膜としては、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）等の材料を用いることができ、有機膜としては、例えば、感光性アクリル樹脂等の材料を用いることができる。誘電体層１１３は、ドライプロセスにて製膜することが容易なことから、無機膜であることが好ましい。無機膜の中でも、透明度が高く、かつ緻密性が高いことから、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘが好ましい。
誘電体層１１３の比誘電率εは、１．０＜ε＜９．０であることが好ましく、３．０＜ε＜７．５であることがより好ましい。なお、空気の比誘電率は１．０００５９、ＳｉＯ２の比誘電率は３．５、ＳｉＮの比誘電率は７．０、ＩＴＯの比誘電率は９．０である。
誘電体層１１３は、スパッタリング法、蒸着法、プラズマ化学気相堆積（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法等を用いて製膜することができる。
誘電体層１１３の膜厚は、５０ｎｍ～１０００ｎｍであることが好ましく、８０ｎｍ～５００ｎｍであることがより好ましく、１００ｎｍ～３００ｎｍであることが更に好ましい。
配向膜１１４は、後述の液晶層における液晶分子の配向を制御する機能を有し、液晶層への印加電圧が閾値電圧未満（電圧無印加を含む）のときには、主に配向膜１１４及び後述の第二の配向膜の働きによって液晶層中の液晶分子の配向が制御される。配向膜１１４は液晶分子の配向を制御するための配向処理がなされた層であり、配向処理としては、例えば、層の表面をローラー等で擦ることにより配向処理を行うラビング配向処理や、光を照射することによって配向処理を行う光配向処理が挙げられる。配向膜１１４には、ラビング配向処理が施されることが好ましい。その理由として、液晶分子を配向する規制力が比較的高いことに加え、古くから実績のある配向膜として用いられているからである。
配向膜１１４の膜厚は、５０ｎｍ～２００ｎｍであることが好ましく、８０ｎｍ～１２０ｎｍであることがより好ましい。
［実施形態２］
実施形態２の位相差基板は、配向膜を用いなかったこと以外は、上記実施形態１の位相差基板１０と同様の構成を有する。そこで、本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態１と重複する内容については適宜説明を省略する。
図２は、実施形態２の位相差基板を示した断面模式図である。図２に示したように、位相差基板２０は、基材２１１と、基材２１１の一方の面に設けられた位相差層２１２と、位相差層２１２の基材２１１と反対側の面に設けられ、かつ、液晶配向処理が施された誘電体層２１３とを備える。なお、各層の間には、例えばカラーフィルタ層等の他の層を有していても良い。
実施形態２の位相差基板２０は、配向膜を有さず、誘電体層２１３には液晶分子を配向させるためにラビング処理等の配向処理が施されている。すなわち、誘電体層２１３の上に配向膜を製膜せず、誘電体層２１３に直接ラビング処理を施す。これにより、ラビング方向に対して液晶分子を配向させることができるため、実施形態２の位相差基板２０を用いた液晶素子は、実施形態１の位相差基板１０を用いた液晶素子と同様の動作を行うことができる。
実施形態２の位相差基板２０では、誘電体層２１３に直接配向処理を行うため、配向膜を用いなくてもよく、配向膜を製膜する際に使用する溶剤が位相差層２１２を溶解してしまうという問題がなくなる。これにより、消偏性が良く、かつ、液晶素子に用いた場合に高い電圧保持率を有する位相差基板を提供することが可能となる。また、配向膜を形成する製造プロセスを省略することができるため、製造プロセスの簡易化や低コスト化にもつながる。
［実施形態３］
実施形態３の液晶素子は、上記実施形態１の位相差基板１０にカラーフィルタや電極等の各種部材を配置した液晶素子である。そこで、本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態１と重複する内容については適宜説明を省略する。なお、本実施形態では実施形態１の位相差基板１０を用いたが、実施形態１の位相差基板１０に替えて、実施形態２の位相差基板２０を用いることも可能である。また、以下の実施形態及び実施例における第一の基材及び第二の基材は、それぞれ、本発明の上記各態様における基材及び更なる基材に相当し、第一の位相差層は、本発明の上記態様における位相差層に相当し、第一の配向膜は、本発明の上記態様における配向膜に相当し、第一基板は、本発明の上記態様における位相差基板に相当する。
図３は、実施形態３の液晶素子に関する模式図であり、（ａ）は液晶素子を示した断面模式図であり、（ｂ）は第二基板の構成例を示した断面模式図である。
図３（ａ）に示したように、液晶素子３０は、観察面側から順に、第一の偏光子３１５、第二の位相差層３１６、第一基板３０１、液晶層３１８、第二基板３０２及び第二の偏光子３２２を備えている。
第一基板３０１は、観察面側から順に、第一の基材３１１、カラーフィルタ層３１７、第一の位相差層３１２、誘電体層３１３及び第一の配向膜３１４を有する。すなわち、第一基板３０１は、実施形態１の位相差基板１０における基材１１１及び位相差層１１２の間にカラーフィルタ層を設けた基板である。
第二基板３０２は、観察面側から背面側に向かって順に、第二の配向膜３１９、電極３２０及び第二の基材３２１を有している。第二基板３０２は、電極３２０として、電圧が印加されることによって液晶層３１８に横電界を発生させる一対の電極を有している。
実施形態３の液晶素子３０では、誘電体層３１３を有する第一基板３０１が液晶層３１８と隣接して配置されているため、第一基板３０１におけるイオン性不純物が液晶層３１８へ浸み出すのを誘電体層３１３により抑制することが可能となる。これにより、液晶素子３０は高いＶＨＲ〔Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｈｏｌｄｉｎｇ　Ｒａｔｉｏ：電圧保持率〕を実現することが可能となる。
また、実施形態３の液晶素子３０では、導電体層ではなく誘電体層３１３が用いられているため、駆動電圧の閾値を低くすることができ、かつ、透過率低減幅も小さくすることが可能となる。
第一の偏光子３１５及び第二の偏光子３２２としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムにヨウ素錯体（又は染料）等の異方性材料を、染色及び吸着させてから延伸配向させた偏光子（吸収型偏光子）等を用いることができる。なお、各偏光子３１５、３２２は、偏光板と呼ばれるものであってもよい。
第一の偏光子３１５の透過軸と第二の偏光子３２２の透過軸とは、直交することが好ましい。このような構成によれば、第一の偏光子３１５と第二の偏光子３２２とがクロスニコルに配置されるため、電圧無印加時に、黒表示状態を好ましく実現することができる。
第二の位相差層３１６は、複屈折材料などを利用して直交する２つの偏光成分に位相差をつけて、入射偏光の状態を変える層であり、例えば、液晶ポリマーや、光官能基を有する光配向性材料から構成される層である。第二の位相差層３１６は液晶性ポリマーを含むことが好ましい。液晶性ポリマー及び光官能基を有する光配向性材料としては、上記実施形態１の位相差層１１２において記載したものと同様のものを用いることができる。
第二の位相差層３１６は、λ／４板であることが好ましく、主屈折率がｎｘ＜ｎｙ＝ｎｚの関係を満たすλ／４板（ネガティブＡプレート）であることがより好ましい。
第二の位相差層３１６の膜厚は、１．０μｍ～３．０μｍであることが好ましく、１．２μｍ～２．０μｍであることがより好ましい。
第一基板３０１におけるカラーフィルタ層３１７としては、顔料系又は染料系のいずれの色材も用いることができ、色の組み合わせは特に限定されず、例えば、赤色、緑色、及び、青色の組み合わせ、赤色、緑色、青色、及び、黄色の組み合わせ等が挙げられる。カラーフィルタ層３１７に顔料系カラーレジストを用いることが好ましい。
液晶層３１８は、液晶組成物を含んでおり、液晶層３１８に対して電圧を印加し、印加した電圧に応じて液晶組成物中の液晶分子の配向状態を変化させることにより、光の透過量を制御するものである。
液晶分子は、下記式で定義される誘電率異方性（Δε）が負の値を有するものであってもよく、正の値を有するものであってもよい。なお、正の誘電率異方性を有する液晶分子はポジ型液晶ともいい、負の誘電率異方性を有する液晶分子はネガ型液晶ともいう。
Δε＝（長軸方向の誘電率）－（短軸方向の誘電率）
正の誘電率異方性を有する液晶分子は、応答速度をより高めることができるため、好ましく用いられる。また、負の誘電率異方性を有する液晶分子は、電界のかかり方に乱れが生じた場合であっても液晶分子の配向状態が乱れにくいことや、正の誘電率異方性を有する液晶分子と比べ光散乱が起こりにくいため（透過率が向上するため）、好ましく用いられる。
第二の配向膜３１９は液晶層３１８における液晶分子の配向を制御する機能を有し、液晶層３１８への印加電圧が閾値電圧未満（電圧無印加を含む）のときには、主に第一の配向膜３１４及び第二の配向膜３１９の働きによって液晶層３１８中の液晶分子の配向が制御される。第二の配向膜３１９は液晶分子の配向を制御するための配向処理がなされた層であり、配向処理としては、例えば、ラビング配向処理や光配向処理が挙げられる。第二の配向膜３１９にはラビング配向処理が施されることが好ましい。
第二の配向膜３１９の膜厚は、５０ｎｍ～２００ｎｍであることが好ましく、８０ｎｍ～１２０ｎｍであることがより好ましい。
ここで、第二基板３０２の構成について詳細に説明する。図３（ｂ）に示したように、第二基板３０２は、ＦＦＳモードの薄膜トランジスタアレイ基板であり、第二の基材３２１と、第二の基材３２１の液晶層３１８側の表面上に配置される画素電極（面状電極、一対の電極の一方）３２０ｃと、画素電極３２０ｃを覆う絶縁膜３２０ｂと、絶縁膜３２０ｂの液晶層３１８側の表面上に配置される共通電極（櫛歯電極、一対の電極の他方）３２０ａと、第二の配向膜３１９（図示省略）を有している。このような構成によれば、画素電極３２０ｃ及び共通電極３２０ａに電圧を印加する（電圧印加時）ことによって液晶層３１８に横電界（フリンジ電界）が発生し、液晶層３１８中の液晶分子の配向を制御することができる。
第二の基材３２１は透明性を有する透明基材であることが好ましく、例えば、ガラス基材やプラスチック基材が挙げられる。
電極３２０は、画素電極３２０ｃ及び共通電極３２０ａを含み、画素電極３２０ｃ及び共通電極３２０ａの材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等が挙げられる。
絶縁膜３２０ｂの材料としては、例えば、有機絶縁膜、窒化膜等が挙げられる。
本実施形態では、第一基板３０１をカラーフィルタ基板とし、第二基板３０２を薄膜トランジスタアレイ基板としたが、第一基板３０１を薄膜トランジスタアレイ基板とし、第二基板３０２をカラーフィルタ基板として用いてもよい。
次に、第一の位相差層３１２及び第二の位相差層３１６の面内遅相軸と、第一の偏光子３１５及び第二の偏光子３２２の透過軸との関係について以下に説明する。
第二の位相差層３１６がλ／４板である場合、第二の位相差層３１６の面内遅相軸と第一の偏光子３１５の透過軸とは、４５°の角度をなすことが好ましい。このような構成によれば、第一の偏光子３１５とλ／４板である第二の位相差層３１６とが積層された円偏光板が、液晶素子３０の観察面側に配置される構成が実現される。よって、液晶素子３０の観察面側（第一の偏光子３１５側）からの入射光は、円偏光板を透過する際に円偏光に変換されて第一基板３０１に到達するため、円偏光板の反射防止効果によって、第一基板３０１からの反射が抑制される。第一の偏光子３１５とλ／４板である第二の位相差層３１６とを積層させて円偏光板を形成する際は、製造効率を高める観点から、ロール・ツー・ロール方式を用いることが好ましい。
第一の位相差層３１２及び第二の位相差層３１６がλ／４板である場合、第二の偏光子３２２の透過軸を０°とすると、第一の位相差層３１２の面内遅相軸は－４５°であり、第二の位相差層３１６の面内遅相軸は４５°であり、第一の偏光子３１５の透過軸は９０°であることが好ましい。このとき、λ／４板である第一の位相差層３１２の面内遅相軸と、λ／４板である第二の位相差層３１６の面内遅相軸とは直交する。このような構成によれば、液晶素子３０の少なくとも法線方向から入射する光に対して、第一の位相差層３１２と第二の位相差層３１６の位相差を互いにキャンセルすることができ、光学的には、両者が実質的に存在しない状態が実現される。すなわち、液晶素子３０に入射する光（液晶素子３０に少なくとも法線方向から入射する光）に対して、従来の横電界モードの液晶表示パネルと光学的に等価である構成が実現される。よって、円偏光板を用いた横電界モードによる表示を実現することができる。ここで、第一の位相差層３１２及び第二の位相差層３１６は、同じ材料から構成されることが好ましい。これにより、第一の位相差層３１２及び第二の位相差層３１６は、波長分散も含めて互いに位相差をキャンセルすることができる。
［実施形態４］
実施形態４の液晶モジュールは、上記実施形態３の液晶素子にバックライトを配置して作製した。そこで、本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態３と重複する内容については適宜説明を省略する。なお、本実施形態では実施形態１の位相差基板１０を用いたが、実施形態１の位相差基板１０に替えて、実施形態２の位相差基板２０を用いることも可能である。
図４は、実施形態４の液晶モジュールを示した断面模式図である。図４に示したように、液晶モジュール４０は、観察面側から順に、第一の偏光子４１５、第二の位相差層４１６、第一基板４０１、液晶層４１８、第二基板４０２及び第二の偏光子４２２及びバックライト４２３を備えている。第一基板４０１は、観察面側から順に、第一の基材４１１、カラーフィルタ層４１７、第一の位相差層４１２、誘電体層４１３及び第一の配向膜４１４を有する。すなわち、第一基板４０１は、実施形態１の位相差基板１０における基材１１１及び位相差層１１２の間にカラーフィルタ層を設けた基板である。なお、各偏光子４１５、４２２は、偏光板と呼ばれるものであってもよい。
第二基板４０２は、観察面側から順に、第二の配向膜４１９、電極４２０及び第二の基材４２１を有する。
このように、実施形態４の液晶モジュール４０は、実施形態３の液晶素子３０の背面側にバックライト４２３を備えた構成を有している。
バックライト４２３の方式は特に限定されず、例えば、エッジライト方式、直下型方式等が挙げられる。バックライト４２３の光源の種類は特に限定されず、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極管（ＣＣＦＬ）等が挙げられる。
第一の位相差層４１２及び第二の位相差層４１６がλ／４板である場合、第二の偏光子４２２の透過軸を０°とすると、第一の位相差層４１２の面内遅相軸は－４５°であり、第二の位相差層４１６の面内遅相軸は４５°であり、第一の偏光子４１５の透過軸は９０°であることが好ましい。このとき、λ／４板である第一の位相差層４１２の面内遅相軸と、λ／４板である第二の位相差層４１６の面内遅相軸とは直交する。このような構成によれば、バックライト４２３からの光を直線偏光として出射することが可能となる。
以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
［実施例１］
＜カラーフィルタ層が設けられた第一基板の作製＞
図５は、実施例１における第一基板を作製する各工程における図であり、（ａ）は基材にカラーフィルタ層を設けた様子を示した断面模式図であり、（ｂ）はカラーフィルタ層に第一の位相差層を設けた様子を示した断面模式図であり、（ｃ）は第一の位相差層に誘電体層を設けた様子を示した断面模式図であり、（ｄ）は誘電体層に第一の配向膜を設けた様子を示した断面模式図である。
透明基材である第一の基材４１１（厚み０．７ｍｍ）上にカラーフィルタ層４１７を設け、超音波・純水洗浄を行い、図５（ａ）に示す積層体を作製した。
続いて、アクリル系モノマーに由来する、光官能基を有する光配向材料を、スピンコート法により５００ｒｐｍ／１２秒でカラーフィルタ層４１７上に塗布し、第一の位相差層４１２を形成した。その後、６０℃、５分の仮焼成を行い、第一の位相差層４１２の面内遅相軸４１２ａが後述する第二の偏光子４２２の透過軸４２２ａに対して－４５°（時計回りに４５°）となるよう１００ｍＪの偏光紫外光を照射した。更に、ホットプレート上で１４０℃、２０分の本焼成を行い、図５（ｂ）に示す積層体を作製した。第一の位相差層４１２には、波長５５０ｎｍにおいて、位相差が１３７．５ｎｍであるλ／４板を用いた。
次に、第一の位相差層４１２上に、スパッタリング法を用いてＳｉＯ２を１００ｎｍで製膜し、誘電体層４１３を設けて図５（ｃ）に示す積層体を作製した。
更に、ラビング配向膜を、スピンコート法により２８００ｒｐｍ／１２秒で誘電体層４１３上に塗布し、第一の配向膜４１４を設けた。その後、６０℃、９０秒の仮焼成を行い、更に、ホットプレート上で２３０℃、４０分の本焼成を行った。続いて、第一の配向膜４１４のラビング方向４１４ａが第二の偏光子４２２の透過軸４２２ａと平行となるよう、すなわち、第一の配向膜４１４のラビング方向４１４ａと第一の位相差層４１２の面内遅相軸４１２ａとが４５°の角度をなすよう、０．４ｍｍの押込量で、第一の配向膜４１４にラビング処理を行い、図５（ｄ）に示すカラーフィルタ層を有する第一基板４０１を得た。
＜ＦＦＳモードの薄膜トランジスタを有する第二基板の作製＞
図６は、実施例１における第二基板を作製する各工程における図であり、（ａ）は基材に電極を設けた様子を示した断面模式図であり、（ｂ）は電極に第二の配向膜を設けた様子を示した断面模式図である。図７は、第二基板における電極の様子を示した図であり、（ａ）は電極の断面模式図であり、（ｂ）は電極の平面模式図である。
図６（ａ）及び図７（ａ）に示したように、第二の基材４２１（厚さ０．７ｍｍの透明基材）上に、ベタ状のＩＴＯ電極である画素電極４２０ｃ、ＳｉＮからなる絶縁膜４２０ｂ、及び、櫛歯状のＩＴＯ電極である共通電極４２０ａをこの順で設け、超音波・純水洗浄を行い、第二の基材４２１上にＦＦＳモードの電極４２０を配置した。ここで、共通電極４２０ａ、絶縁膜４２０ｂ及び画素電極４２０ｃの膜厚はそれぞれ１００ｎｍとし、櫛歯状の共通電極４２０ａの櫛歯部の幅は３．５μｍ、櫛歯部間の間隔は４．５μｍとした。
続いて、図６（ｂ）に示したように、ラビング配向膜を、スピンコート法により２８００ｒｐｍ／１２秒で電極４２０上に塗布し、第二の配向膜４１９を設けた。その後、６０℃、９０秒の仮焼成を行い、更に、ホットプレート上で２３０℃、４０分の本焼成を行った。続いて、第二の配向膜４１９のラビング方向４１９ａが第二の偏光子４２２の透過軸４２２ａと平行となるよう、０．４ｍｍの押込量で、第二の配向膜４１９にラビング処理を行い、薄膜トランジスタを有する第二基板４０２を得た。なお、第二の配向膜４１９のラビング方向４１９ａは、図７（ｂ）に示したように、共通電極４２０ａの櫛歯部の長手方向と交差する方向に配置した。
＜液晶素子の作製＞
図８は、実施例１における液晶素子を作製する様子を示した断面模式図である。上記で作製した第一基板４０１における第一の配向膜４１４側に、３．５μｍのスペーサ４１８ａを散布し、第二基板４０２と貼り合わせることにより、空セルを作成した。このとき、第一の配向膜４１４のラビング方向４１４ａは、第二の配向膜層４１９のラビング方向４１９ａと互いに平行であり、かつ逆向きとなるように、第一基板４０１及び第二基板４０２を貼り合わせた。
続いて、上記の空セルに差圧注入によりネガ型液晶を注入した。
更に、第一基板４０１における第一の基材４１１のカラーフィルタ層４１７とは反対側の面に、第二の位相差層４１６を、粘着剤層（図示せず）を用いて接着した。ここで、第二の位相差層４１６には、波長５５０ｎｍにおいて、位相差が１３７．５ｎｍであるλ／４板を用いた。また、第一の位相差層４１２の面内遅相軸４１２ａが第二の位相差層４１６の面内遅相軸４１６ａと直交するように、第二の位相差層４１６を第一の基材４１１に接着した。
次に、第一の偏光子４１５及び第二の偏光子４２２をクロスニコルの配置となるようにして、貼り合わせ、液晶素子３０ａを作製した。ここで、液晶素子３０ａでは、第二の配向膜４１９のラビング方向４１９ａは第二の偏光子４２２の透過軸４２２ａに対して平行に、第一の配向膜４１４のラビング方向４１４ａは透過軸４２２ａに対して平行に、第一の位相差層４１２の面内遅相軸４１２ａは透過軸４２２ａに対して－４５°の角度をなすように、第二の位相差層４１６の面内遅相軸４１６ａは透過軸４２２ａに対して４５°の角度をなすように、第一の偏光子４１５の透過軸４１５ａは透過軸４２２ａに対して９０°の角度をなすように配置した。なお、透過軸４２２ａに対して－４５°の角度とは、透過軸４２２ａを時計回りに４５°回転させた角度を表し、透過軸４２２ａに対して４５°の角度とは、透過軸４２２ａを反時計回りに４５°回転させた角度を表す。
液晶層４１８における液晶分子の配向状態について説明する。図９は、実施例１のネガ型液晶分子の配向状態を示した図であり、（ａ）は電圧無印加状態の液晶分子の様子を示した平面模式図であり、（ｂ）は電圧印加状態の液晶分子の様子を示した平面模式図である。液晶素子３０ａの共通電極４２０ａと画素電極４２０ｃと間（一対の電極間）に電圧が印加されない電圧無印加状態（以下、単に電圧無印加状態とも言う。）では、図９（ａ）に示したように、液晶分子４１８ｂは第二の配向膜のラビング方向４１９ａと平行に配向する。液晶素子３０ａの共通電極４２０ａと画素電極４２０ｃと間に電圧が印加された電圧印加状態（以下、単に電圧印加状態とも言う。）では、図９（ｂ）に示したように、ネガ型液晶である液晶分子４１８ｂは共通電極４２０ａの櫛歯部の長手方向に対して平行に配向する。
＜液晶モジュール＞
図１０は、実施例１の液晶モジュールの断面模式図及び偏光状態を示した図である。上記で作製した液晶素子３０ａにおける第二の偏光子４２２側に、バックライト４２３として白色光源を配置し、液晶モジュール４０ａを作製した。図１０の偏光状態の図において示したように、第一の位相差層４１２を用いた実施例１の液晶モジュール４０ａは、低反射機能を有しており、また、色表示と黒表示の切り替えが問題なく動作する。以下に詳細を説明する。
色表示（電圧印加状態）における光の状態について説明する。バックライト４２３から出射される無偏光状態の光は、第二の偏光子４２２を通過することで、第二の偏光子の透過軸４２２ａと平行な直線偏光となり、第二基板４０２を通過する。第二基板４０２を通過した直線偏光は、液晶層４１８を通過することで、偏光状態が９０度異なる直線偏光となる。液晶層４１８を通過した直線偏光は第一の位相差層４１２を通過することで円偏光となり、更に、第二の位相差層４１６を通過することで、第二の偏光子の透過軸４２２ａと９０度の角度をなす直線偏光となる。第一の偏光子４１５と第二の偏光子４２２とはクロスニコルに配置されているため、第二の位相差層４１６を通過した直線偏光は、第一の偏光子の透過軸４１５ａと平行であり、第一の偏光子４１５を透過し、観察面側で視認可能となる。
次に、黒表示（電圧無印加状態）における光の状態について説明する。バックライト４２３から出射される無偏光状態の光は、第二の偏光子４２２を通過することで、第二の偏光子の透過軸４２２ａと平行な直線偏光となり、第二基板４０２及び液晶層４１８を通過する。液晶層４１８を通過した直線偏光は、第一の位相差層４１２を通過することで、色表示時とは逆回りの円偏光となり、更に、第二の位相差層４１６を通過することで、第二の偏光子の透過軸４２２ａと平行な直線偏光となる。第一の偏光子４１５と第二の偏光子４２２とはクロスニコルに配置されているため、第二の位相差層４１６を通過した直線偏光は、第一の偏光子４１５で吸収され、黒表示となる。
また、λ／４板である第二の位相差層の面内遅相軸４１６ａと第一の偏光子の透過軸４１５ａとは、４５°の角度をなしている。このような構成によれば、第一の偏光子４１５と第二の位相差層４１６とが積層された円偏光板が、観察面側に配置される構成が実現される。よって、観察面側（第一の偏光子４１５側）からの入射光は、円偏光板を透過する際に円偏光に変換されて第一基板４０１に到達するため、円偏光板の反射防止効果によって、第一基板４０１からの反射が抑制される。
実施例１の液晶モジュール４０ａでは、第一の位相差層４１２と第一の配向膜４１４との間に誘電体層４１３を設けることにより、第一の位相差層４１２の上層に第一の配向膜４１４を配置する場合であっても、第一の配向膜４１４を製膜する際に用いる溶剤が第一の位相差層４１２を溶解してしまうことがなく、第一の配向膜４１４の製膜を容易に行うことができた。
また、誘電体層４１３を設けることで、位相差層４１２が溶解により変質することを抑制できるため、液晶モジュール４０ａでは消偏性を高いまま維持することが可能となる。更に、誘電体層４１３は、位相差層４１２やカラーフィルタ層４１７内のイオン性不純物等が液晶層４１８に溶け込むことを抑制するブロック層としても機能するため、高い電圧保持率を実現することが可能である。
実施例１の液晶モジュール４０ａでは、第一の位相差層４１２が光官能基を有する光配向材料から構成されるため、粘着層を用いる必要がなく、薄く（～約２μｍ）製膜することができる。
図１１は、実施例１の液晶モジュールにおいて、誘電体層ではなく導電体層を用いた場合の液晶素子の断面模式図である。図１２は、駆動電圧と透過率との関係を示したグラフであり、破線は導電体層を用いた液晶モジュールに関するグラフであり、実線は導電体層を用いなかった実施例１の液晶モジュールに関するグラフである。図１１及び図１２に示したように、導電体層４２４を用いた場合、駆動電圧の閾値を低くすることが困難であるが、誘電体層４１３を用いた実施例１の液晶モジュール４０ａでは駆動電圧の閾値を低くすることができ、かつ、透過率低減幅も小さくすることができる。
［実施例２］
＜誘電体層表面に直接ラビング処理を行った液晶素子＞
実施例２の液晶モジュールは、第一の配向膜を用いず、誘電体層に直接ラビング処理を施した以外は、実施例１の液晶モジュール４０ａと同様の構成を有する。
図１３は、実施例２の液晶モジュールを作製する様子を示した断面模式図である。実施例１の液晶モジュール４０ａでは、誘電体層４１３上に、第一の配向膜４１４としてラビング配向膜を設けたが、実施例２の液晶モジュール４０ｂでは、誘電体層５１３上にラビング配向膜を設けず、誘電体層５１３に直接ラビング処理を施した。実施例２の液晶モジュール４０ｂにおいても、ラビング処理を施した誘電体層５１３のラビング方向５１３ａに対して、液晶分子が並ぶことにより、実施例１の液晶モジュール４０ａと同様の動作を行うことが可能となる。
実施形態２の液晶モジュール４０ｂは、観察面側から順に、第一の偏光子（図示省略）、第二の位相差層５１６、第一基板５０１、液晶層５１８、第二基板５０２及び第二の偏光子及びバックライト（図示省略）を備えている。第一基板５０１は、観察面側から順に、第一の基材５１１、カラーフィルタ層５１７、第一の位相差層５１２及び誘電体層５１３を有し、誘電体層５１３にはラビング配向処理が施されている。すなわち、第一基板５０１は、実施形態２の位相差基板２０における基材２１１及び位相差層２１２の間にカラーフィルタ層を設けた基板である。
第二基板５０２は、観察面側から順に、第二の配向膜５１９、電極５２０及び第二の基材５２１を有する。
第一基板５０１の誘電体層５１３側に、３．５μｍのスペーサ５１８ａを散布し、第二基板５０２と貼り合わせることにより、空セルを作成した。このとき、誘電体層５１３のラビング方向５１３ａは、第二の配向膜層５１９のラビング方向５１９ａと互いに平行であり、かつ逆向きとなるように、第一基板５０１及び第二基板５０２を貼り合わせた。
続いて、上記の空セルに差圧注入によりネガ型液晶を注入した。
更に、第一基板５０１における第一の基材５１１のカラーフィルタ層５１７とは反対側の面に、第二の位相差層５１６を、粘着剤層（図示せず）を用いて接着した。ここで、第二の位相差層５１６には、波長５５０ｎｍにおいて、位相差が１３７．５ｎｍであるλ／４板を用いた。また、第一の位相差層５１２の面内遅相軸５１２ａが第二の位相差層５１６の面内遅相軸５１６ａと直交するように、第二の位相差層５１６を第一の基材５１１に接着した。
次に、第一の偏光子（図示省略）及び第二の偏光子（図示省略）をクロスニコルの配置となるようにして、貼り合わせ、液晶素子を作製した。ここで、第二の配向膜５１９のラビング方向５１９ａは第二の偏光子の透過軸５２２ａに対して平行に、誘電体層５１３のラビング方向５１３ａは透過軸５２２ａに対して平行に、第一の位相差層５１２の面内遅相軸５１２ａは透過軸５２２ａに対して－４５°の角度をなすように、第二の位相差層５１６の面内遅相軸５１６ａが透過軸５２２ａに対して４５°の角度をなすように、第一の偏光子の透過軸は第二偏光子の透過軸５２２ａに対して９０°の角度をなすように配置した。なお、透過軸５２２ａに対して－４５°の角度とは、透過軸５２２ａを時計回りに４５°回転させた角度を表し、透過軸５２２ａに対して４５°の角度とは、透過軸５２２ａを反時計回りに４５°回転させた角度を表す。
実施例２の液晶モジュール４０ｂでは、第一の位相差層５１２上に設けた誘電体層５１３の上に、配向膜を形成する必要がなく、配向膜を製膜する際に用いる溶剤が、第一の位相差層５１２を溶解するという問題が発生しなくなる。このため、実施例２の液晶モジュール４０ｂは、実施例１の液晶モジュール４０ａと同様に、消偏性を高いまま維持することが可能となるのに加え、高い電圧保持率も実現することができる。また、誘電体層５１３にラビング処理を施し、配向膜としての機能を持たせることにより、製造プロセスの簡易化及び低コスト化を実現することが可能となる。
［実施例３］
＜ポジ型液晶を用いた液晶素子＞
実施例３の液晶モジュールは、液晶層に用いる液晶分子をポジ型液晶に替えたこと以外は、実施例１で作製した液晶モジュール４０ａと同様の構成を有する。
実施例３の液晶層における液晶分子の配向状態について説明する。図１４は、実施例３のポジ型液晶分子の配向状態を示した図であり、（ａ）は電圧無印加状態の液晶分子の様子を示した平面模式図であり、（ｂ）は電圧印加状態の液晶分子の様子を示した平面模式図である。電圧無印加状態において、ポジ型液晶である液晶分子６１８ｂは、図１４（ａ）に示したように第二の配向膜のラビング方向６１９ａと平行に配向する。また、電圧印加状態において、液晶分子６１８ｂは、図１４（ｂ）に示したように共通電極６２０ａの櫛歯部の長手方向に対して垂直に配向する。
図１５は、電圧印加状態の液晶分子の様子を示した図であり、（ａ）は導電体層を用いた場合の断面模式図であり、（ｂ）誘電体層を用いた場合の断面模式図である。図１５（ａ）に示したように、実施例３の液晶モジュールにおける誘電体層の代わりに、ＩＴＯからなる導電体層６２４を用いた場合、絶縁膜６２０ｂを介して積層された共通電極６２０ａ及び画素電極６２０ｃ（一対の電極）の間で電界のかかり方に乱れが生じ、ポジ型の液晶分子では配向状態が乱れてしまうため、導電体層６２４を用いた場合はポジ型の液晶分子を用いることができなかった。
しかしながら、実施例３の液晶モジュールでは、導電体層６２４ではなく、ＳｉＯ２からなる誘電体層６１３を用いているため、共通電極６２０ａ及び画素電極６２０ｃの間で電界のかかり方に乱れがなく、ポジ型の液晶分子の配向状態が乱れることがない。その結果、誘電体層６１３を用いた実施例３では、ポジ型の液晶分子を用いることが可能となる。
図１６は、時間と透過率との関係を示したグラフであり、破線はネガ型液晶分子に関するグラフであり、実線はポジ型液晶分子に関するグラフである。一般的に、ネガ型の液晶分子は、低粘度の液晶材料の合成が困難であるため、図１６に示したように、ポジ型液晶分子と比べて応答速度が遅い。したがって、ネガ型液晶分子に替えてポジ型液晶分子を利用することができれば、応答速度を向上させることが可能となる。実施例３の液晶モジュールでは、ポジ型の液晶分子を用いても、電圧印加時において液晶分子の配向状態が乱れないため、液晶モジュールとして機能させることができる。更に、実施例３の液晶モジュールでは、誘電体層６１３が配置されていることにより、第一の配向膜を形成する際に用いられる溶剤が第一の位相差層を溶解してしまうことを抑制し、第一の配向膜を容易に形成することができる。また、誘電体層６１３を設けることで、位相差層が溶解により変質することを抑制できるため、消偏性を高いまま維持することが可能となる。更に、位相差層やカラーフィルタ層の成分が液晶層に溶け込むことを抑制することができるため、高い電圧保持率を実現することが可能となる。
［付記］
本発明の一態様は、基材１１１、３１１、４１１と、基材１１１、３１１、４１１の一方の面に設けられた位相差層１１２、３１２、４１２と、位相差層１１２、３１２、４１２の基材１１１、３１１、４１１と反対側の面に設けられた誘電体層１１３、３１３、４１３、６１３と、誘電体層１１３、３１３、４１３、６１３の位相差層１１２、３１２、４１２と反対側の面に設けられ、かつ、液晶配向処理が施された配向膜１１４、３１４、４１４とを備える位相差基板１０、３０１、４０１であってもよい。
このような態様とすることにより、位相差層１１２、３１２、４１２と配向膜１１４、３１４、４１４との間に誘電体層１１３、３１３、４１３、６１３が存在するため、配向膜１１４、３１４、４１４を形成する際に用いる溶剤による位相差層１１２、３１２、４１２の溶解が抑えられ、消偏性が良く、かつ、液晶素子に用いた場合に高い電圧保持率を有する位相差基板１０、３０１、４０１を提供することが可能となる。
本発明の他の一態様は、基材２１１、５１１と、基材２１１、５１１の一方の面に設けられた位相差層２１２、５１２と、位相差層２１２、５１２の基材２１１、５１１と反対側の面に設けられ、かつ、液晶配向処理が施された誘電体層２１３、５１３とを備える位相差基板２０、５０１であってもよい。
本発明の他の一態様における位相差基板２０、５０１では、誘電体層２１３、５１３に直接配向処理を行うため、配向膜を用いなくてもよく、配向膜を製膜する際に使用する溶剤が位相差層２１２、５１２を溶解してしまうという問題がなくなる。これにより、消偏性が良く、かつ、液晶素子に用いた場合に高い電圧保持率を有する位相差基板を提供することが可能となる。また、配向膜を形成する製造プロセスを省略することができるため、製造プロセスの簡易化や低コスト化にもつながる。
位相差層１１２、２１２、３１２、４１２、５１２は、光官能基を有する光配向材料から構成されてもよい。このような態様とすることにより、単層にて液晶配向性をもった位相差層１１２、２１２、３１２、４１２、５１２を作製することができるため、位相差層１１２、２１２、３１２、４１２、５１２を設けた液晶表示装置は、視差混色の改善が期待できる。
位相差層１１２、２１２、３１２、４１２、５１２は、液晶性ポリマーを含んでもよい。このような態様とすることにより、単層にて液晶配向性をもった位相差層１１２、２１２、３１２、４１２、５１２を作製することができるため、位相差層１１２、２１２、３１２、４１２、５１２を設けた液晶表示装置は、視差混色の改善が期待できる。
位相差層１１２、２１２、３１２、４１２、５１２は、λ／４の位相差を有してもよい。このような態様とすることにより、位相差基板１０、２０、３０１、４０１、５０１を用いた液晶表示装置における外光の反射を更に抑制することができる。
誘電体層１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３は、無機膜であってもよい。このような態様とすることにより、ドライプロセスにて容易に誘電体層１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３を製膜することができる。
上記無機膜は、ＳｉＯ２及びＳｉＮの少なくとも一方を含んでもよい。
上記液晶配向処理は、ラビング配向処理であってもよい。このような態様とすることにより、液晶分子を配向する規制力を高めることができる。
本発明の他の一態様は、位相差基板１０、２０、３０１、４０１、５０１と、更なる基材３２１、４２１、５２１と、位相差基板１０、２０、３０１、４０１、５０１と更なる基材３２１、４２１、５２１との間に設けられた液晶層３１８、４１８、５１８と、液晶層３１８、４１８、５１８に電界を発生させる電界発生部とを備える液晶素子３０、３０ａであってもよい。
上記電界発生部は、一対の電極（共通電極３２０ａ、４２０ａ、６２０ａ、及び、画素電極３２０ｃ、４２０ｃ、６２０ｃ）を含み、上記一対の電極は、更なる基材３２１、４２１、５２１上に設けられ、上記一対の電極間に電圧が印加されることによって、液晶層３１８、４１８、５１８に横電界が発生してもよい。
液晶層３１８、４１８、５１８は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含んでもよい。このような態様とすることにより、応答速度をより高めることができる。
液晶素子３０、３０ａは、更に、カラーフィルタ層３１７、４１７、５１７を備えてもよい。
液晶素子３０、３０ａは、更に、クロスニコル配置の一対の偏光板（第一の偏光子３１５、４１５、及び、第二の偏光子３２２、４２２）を備えてもよい。
本発明の他の一態様は、液晶素子３０、３０ａと、液晶素子３０、３０ａに光を照射する光源とを備える液晶モジュール４０、４０ａ、４０ｂであってもよい。
１０、２０：位相差基板
３０、３０ａ：液晶素子
４０、４０ａ、４０ｂ：液晶モジュール
１１１、２１１：基材
１１２、２１２：位相差層
１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３：誘電体層
１１４：配向膜
３０１、４０１、５０１：第一基板（位相差基板）
３０２、４０２、５０２：第二基板
３１１、４１１、５１１：第一の基材（基材）
３１２、４１２、５１２：第一の位相差層（位相差層）
３１４、４１４：第一の配向膜（配向膜）
３１５、４１５：第一の偏光子
３１６、４１６、５１６：第二の位相差層
３１７、４１７、５１７：カラーフィルタ層
３１８、４１８、５１８：液晶層
３１９、４１９、５１９：第二の配向膜
３２０、４２０、５２０：電極
３２０ａ、４２０ａ、６２０ａ：共通電極
３２０ｂ、４２０ｂ、６２０ｂ：絶縁膜
３２０ｃ、４２０ｃ、６２０ｃ：画素電極
３２１、４２１、５２１：第二の基材（更なる基材）
３２２、４２２：第二の偏光子
４１２ａ、５１２ａ：第一の位相差層の面内遅相軸
４１４ａ：第一の配向膜のラビング方向
４１５ａ：第一の偏光子の透過軸
４１６ａ、５１６ａ：第二の位相差層の面内遅相軸
４１８ａ、５１８ａ：スペーサ
４１８ｂ、６１８ｂ：液晶分子
４１９ａ、５１９ａ、６１９ａ：第二の配向膜のラビング方向
４２２ａ、５２２ａ：第二の偏光子の透過軸
４２３：バックライト
４２４、６２４：導電体層
５１３ａ：誘電体層のラビング方向

Claims (14)

  1. 基材と、
    前記基材の一方の面に設けられた位相差層と、
    前記位相差層の前記基材と反対側の面に設けられた誘電体層と、
    前記誘電体層の前記位相差層と反対側の面に設けられ、かつ、液晶配向処理が施された配向膜とを備えることを特徴とする位相差基板。
  2. 基材と、
    前記基材の一方の面に設けられた位相差層と、
    前記位相差層の前記基材と反対側の面に設けられ、かつ、液晶配向処理が施された誘電体層とを備えることを特徴とする位相差基板。
  3. 前記位相差層は、光官能基を有する光配向材料から構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の位相差基板。
  4. 前記位相差層は、液晶性ポリマーを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の位相差基板。
  5. 前記位相差層は、λ／４の位相差を有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の位相差基板。
  6. 前記誘電体層は、無機膜であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の位相差基板。
  7. 前記無機膜は、ＳｉＯ２及びＳｉＮの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項６に記載の位相差基板。
  8. 前記液晶配向処理は、ラビング配向処理であることを特徴する請求項１～７のいずれかに記載の位相差基板。
  9. 請求項１～８のいずれかに記載の位相差基板と、
    更なる基材と、
    前記位相差基板と前記更なる基材との間に設けられた液晶層と、
    前記液晶層に電界を発生させる電界発生部とを備えることを特徴とする液晶素子。
  10. 前記電界発生部は、一対の電極を含み、
    前記一対の電極は、前記更なる基材上に設けられ、
    前記一対の電極間に電圧が印加されることによって、前記液晶層に横電界が発生することを特徴とする請求項９に記載の液晶素子。
  11. 前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の液晶素子。
  12. 更に、カラーフィルタ層を備えることを特徴とする請求項９～１１のいずれかに記載の液晶素子。
  13. 更に、クロスニコル配置の一対の偏光板を備えることを特徴とする請求項９～１２のいずれかに記載の液晶素子。
  14. 請求項９～１３のいずれかに記載の液晶素子と、前記液晶素子に光を照射する光源とを備えることを特徴とする液晶モジュール。
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