WO2019039368A1 - 液晶表示パネルの製造方法 - Google Patents

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WO2019039368A1
WO2019039368A1 PCT/JP2018/030383 JP2018030383W WO2019039368A1 WO 2019039368 A1 WO2019039368 A1 WO 2019039368A1 JP 2018030383 W JP2018030383 W JP 2018030383W WO 2019039368 A1 WO2019039368 A1 WO 2019039368A1
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WO
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liquid crystal
plate
cell
crystal display
display panel
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PCT/JP2018/030383
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English (en)
French (fr)
Inventor
坂井　彰
雄一 川平
浩二 村田
雅浩 長谷川
貴子 小出
中村　浩三
箕浦　潔
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—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
    • 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
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    • 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 method of manufacturing a liquid crystal display panel. More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing a liquid crystal display panel for manufacturing a liquid crystal display panel in a lateral electric field mode.
  • a transverse electric field mode such as an IPS (In-Plane Switching) mode or an FFS (Fringe Field Switching) mode is widely used.
  • Liquid crystal display panels are widely used in various applications such as laptop PCs, tablet PCs, smartphones, car navigations, etc. as well as televisions, and may be used under strong external light such as outdoors. For this reason, a liquid crystal display device of an IPS mode has been proposed which can suppress the reflection of external light and reduce the light transmittance at the time of black display, and can obtain good image quality regardless of whether it is used indoors or outdoors. (See, for example, Patent Document 1).
  • the contrast may be lowered after the heat resistance test.
  • the present inventors variously examined this cause and found that the retardation plate for suppressing the internal reflection of the liquid crystal display panel is deteriorated, and the luminance at the time of black display is increased. Then, although it tried using the phase difference plate excellent in endurance, it was difficult to suppress internal reflection over the whole wavelength range of visible light, and it turned out that a screen will be colored at the time of black display.
  • the present invention is made in view of the above-mentioned present situation, and provides a manufacturing method of a liquid crystal display panel capable of manufacturing a liquid crystal display panel in a lateral electric field mode in which internal reflection is suppressed and good black display without coloring is realized.
  • the purpose is to
  • the present inventors examined a method of suppressing the internal reflection of a liquid crystal display panel in a transverse electric field mode, and found that a pair of ⁇ / 4 retardation layers having in-plane slow axes orthogonal to each other are provided. It focused on the fact that internal reflection can be suppressed by the effect of the circularly polarizing plate while maintaining the state optically equivalent to the liquid crystal display panel in the transverse electric field mode. At that time, it has been found that when the pair of ⁇ / 4 retardation layers are made of different materials for the purpose of enhancing the durability etc., the black display is colored in blue.
  • the present inventors pay attention to the fact that the film obtained by curing the photopolymerizable liquid crystal material exhibits different phase differences depending on the curing conditions, and It has been found that good black display without coloring can be realized by forming the ⁇ / 4 retardation layer under different curing conditions.
  • the present invention has been achieved in consideration of the fact that the above-mentioned problems can be solved in a remarkable manner.
  • one embodiment of the present invention is a method for manufacturing a liquid crystal display panel including sub-pixels of a plurality of colors, wherein the liquid crystal display panel includes a first linear polarizing plate in order from the viewing surface side to the back side.
  • a first ⁇ / 4 retardation layer having an in-plane slow axis in a first direction, a first substrate, and an in-plane slow axis in a second direction orthogonal to the first direction
  • a second ⁇ / 4 retardation layer a liquid crystal layer containing liquid crystal which is horizontally aligned when no voltage is applied, a pair of electrodes for generating a transverse electric field in the liquid crystal layer when a voltage is applied, and a second
  • the process of forming the second ⁇ / 4 retardation layer includes a substrate and a second linear polarizing plate, and the process of forming the second ⁇ / 4 retardation layer irradiates light to the film of the photopolymerizable liquid crystal material formed on the alignment film, and Cur
  • a method of manufacturing a liquid crystal display panel capable of manufacturing a liquid crystal display panel in a transverse electric field mode in which internal reflection is suppressed and a favorable black display without coloring can be realized.
  • (A) is a cross-sectional schematic diagram which shows the liquid crystal display device of Embodiment 1
  • (b) is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of a structure of a 2nd board
  • region of the in-cell ⁇ / 4 plate (positive wavelength dispersion material) of uniform film thickness d 1.375 ⁇ m used in the second simulation.
  • FIG. 5 is a graph showing the transmission spectrum of the black display of the liquid crystal display device of Example 1.
  • 7 is a graph showing the transmission spectrum of the black display of the liquid crystal display device of Example 2.
  • the “viewing surface side” means a side closer to the screen (display surface) of the liquid crystal display device, and the “back side” refers to the screen (display surface) of the liquid crystal display device. Mean the more distant side.
  • ⁇ / 4 retardation layer means a retardation layer that imparts in-plane retardation of 1 ⁇ 4 wavelength to light of at least 550 nm, and a plane of 100 nm or more and 176 nm or less What is necessary is to give an internal phase difference.
  • light of wavelength 550 nm is light of wavelength with the highest human visibility.
  • ns represents the larger one of the principal refractive indices nx and ny in the in-plane direction of the retardation layer
  • nf is the smaller one of the principal refractive indices nx and ny in the in-plane direction of the retardation layer.
  • the principal refractive index refers to the value for light of wavelength 550 nm unless otherwise noted.
  • the in-plane slow axis of the retardation layer refers to an axis in a direction corresponding to ns
  • the in-plane fast axis refers to an axis in a direction corresponding to nf.
  • d represents the thickness of the retardation layer.
  • "retardation" means in-plane retardation.
  • light is not limited to visible light, and may be ultraviolet light.
  • red (R), green (G) and blue (B) are defined as follows.
  • Red refers to a color having a dominant wavelength of 600 nm to 780 nm, and preferably, a dominant wavelength of 620 nm to 750 nm.
  • Green refers to a color having a dominant wavelength of 500 nm to 600 nm, and preferably refers to a color having a dominant wavelength of 500 nm to 570 nm.
  • Blue refers to a color with a dominant wavelength of 380 nm or more and 500 nm or less, preferably with a dominant wavelength of 450 nm or more and 495 nm or less.
  • a display unit capable of displaying a plurality of colors is called "pixel"
  • a display capable of displaying a single color contained in each pixel is called "sub-pixel”.
  • One pixel is typically composed of a combination of red, green and blue sub-pixels.
  • that two axes (directions) are orthogonal means that the angle (absolute value) between the two is in the range of 90 ⁇ 3 °, preferably in the range of 90 ⁇ 1 °, More preferably, it is in the range of 90 ⁇ 0.5 °, and particularly preferably 90 ° (perfectly orthogonal).
  • that the two axes (directions) form an angle of 45 ° means that the angle (absolute value) between the two is within the range of 45 ⁇ 3 °, preferably 45 ⁇ 1 °. It is in the range, more preferably in the range of 45 ⁇ 0.5 °, particularly preferably 45 ° (completely 45 °).
  • R ( ⁇ ) means a retardation value (unit: nm) with respect to light of wavelength ⁇ nm.
  • FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing the liquid crystal display device of Embodiment 1
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a second substrate.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 includes a backlight 3 and a liquid crystal display panel 10.
  • the backlight 3 is located on the back side
  • the liquid crystal display panel 10 is located on the viewing side.
  • the amount of light transmitted through the liquid crystal display panel 10 is controlled by the voltage applied to the liquid crystal layer 17 provided in the liquid crystal display panel 10, for the light emitted from the backlight 3.
  • the method of the backlight 3 is not particularly limited, and examples thereof include an edge light method and a direct type.
  • the type of light source of the backlight 3 is not particularly limited, and examples thereof include a light emitting diode (LED), a cold cathode tube (CCFL), and the like.
  • the liquid crystal display panel 10 includes a first linear polarizing plate 11, a first ⁇ / 4 retardation layer 31, a first substrate 13, a color filter layer 14, and the like in order from the viewing side to the back side.
  • a black matrix BL, an overcoat layer 15, a second ⁇ / 4 retardation layer 32, a liquid crystal layer 17, a second substrate 18, and a second linear polarizer 19 are provided.
  • the liquid crystal display panel 10 may include other constituent members. For example, by providing an antireflection film on the observation surface side of the first linear polarizing plate 11, the reflectance of the liquid crystal display panel 10 can be further increased. It can be reduced. As the antireflective film, a moth-eye film having a wrinkled surface structure is suitably used.
  • a transparent electrode (not shown) may be provided on the observation surface side of the first substrate 13. Such a transparent electrode is sometimes referred to as backside ITO and prevents defects caused by charging.
  • a sensor of a touch panel may be provided on the observation surface side of the first substrate 13.
  • an anisotropic material such as iodine complex (or dye) is dyed and adsorbed to a polyvinyl alcohol (PVA) film and then stretched and oriented.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the polarizer (absorption type polarizing plate) etc. can be used.
  • protective films such as a triacetyl-cellulose (TAC) film, are laminated on the both sides of a PVA film, and are provided for practical use.
  • the transmission axis of the first linear polarization plate 11 and the transmission axis of the second linear polarization plate 19 be orthogonal to each other. According to such a configuration, since the first linear polarization plate 11 and the second linear polarization plate 19 are arranged in crossed nicols, a good black display state can be realized when no voltage is applied.
  • the direction of the transmission axis of the first linear polarization plate 11 is defined as 0 °. At this time, it is preferable that the direction of the transmission axis of the second linear polarizer 19 be 90 °.
  • Examples of the first substrate 13 and the second substrate 18 include a glass substrate, a plastic substrate, and the like.
  • a pair of electrodes for generating a horizontal electric field in the liquid crystal layer 17 by applying a voltage is provided on the liquid crystal layer 17 side of the second substrate 18.
  • Examples of the liquid crystal drive mode of the liquid crystal display device of the present embodiment include an FFS (Fringe Field Switching) mode and an IPS (In-Plane-Switching) mode.
  • FFS Ringe Field Switching
  • IPS In-Plane-Switching
  • the second substrate 18 includes a support substrate 21, a common electrode (planar electrode) 22 disposed on the surface of the support substrate 21 on the liquid crystal layer 17 side, and a common electrode 22. And a pixel electrode (comb-tooth electrode) 24 disposed on the surface of the insulating film 23 on the liquid crystal layer 17 side.
  • a horizontal electric field can be generated in the liquid crystal layer 17 by applying a voltage between the common electrode 22 and the pixel electrode 24 which form the pair of electrodes. Therefore, by adjusting the voltage applied between the common electrode 22 and the pixel electrode 24, the alignment of the liquid crystal in the liquid crystal layer 17 can be controlled.
  • the common electrode 22 is common to the red common electrode 22R, the green common electrode 22G, and the blue so that the amount of color light transmitted through the red color filter 14R, the green color filter 14G, and the blue color filter 14B can be individually controlled.
  • the pixel electrode 24 includes an electrode 22B, and includes a red pixel electrode 24R, a green pixel electrode 24G, and a blue pixel electrode 24B.
  • the red common electrode 22R, the green common electrode 22G, and the blue common electrode 22B may be electrically independent of one another or may be electrically connected to one another, as shown in FIG. 1 (b). As shown, it may be a portion included in one common electrode 22.
  • Examples of the support substrate 21 include a glass substrate, a plastic substrate, and the like.
  • Examples of materials of the common electrode 22 and the pixel electrode 24 include indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO).
  • Examples of the material of the insulating film 23 include organic insulating films and nitride films.
  • a horizontal alignment film (not shown) is disposed so as to cover the pixel electrode 24.
  • the horizontal alignment film those formed by a conventionally known method can be used.
  • the thin film transistor array substrate in the IPS mode in the same lateral electric field mode is a comb electrode for the common electrode 22 as a pair of electrodes.
  • a horizontal electric field is generated in the liquid crystal layer 17 by applying a voltage between the pair of comb electrodes, including a combination of comb electrodes for the pixel electrode 24, and controlling the alignment of liquid crystals in the liquid crystal layer 17.
  • the color filter layer 14 has a configuration in which a red color filter 14R, a green color filter 14G, and a blue color filter 14B are arranged in a plane.
  • the red color filter 14R, the green color filter 14G, and the blue color filter 14B are partitioned by the black matrix BL.
  • the red color filter 14R, the green color filter 14G, the blue color filter 14B, and the black matrix BL are made of, for example, a transparent resin containing a pigment.
  • a combination of the red color filter 14R, the green color filter 14G and the blue color filter 14B is disposed in all the pixels, and the amount of color light passing through the red color filter 14R, the green color filter 14G and the blue color filter 14B is controlled.
  • a desired color can be obtained in each pixel by mixing colors.
  • the area overlapping with the red color filter 14R corresponds to the red sub-pixel (R sub-pixel)
  • the area overlapping with the green color filter 14G corresponds to the green sub-pixel (G sub-pixel)
  • the area overlapping with the blue color filter 14B is blue It corresponds to a pixel (B sub-pixel).
  • the red sub-pixel, the green sub-pixel, and the blue sub-pixel may have the same configuration except that the colors of the color filters to be disposed are different.
  • the overcoat layer 15 covers the surface of the color filter layer 14 on the liquid crystal layer 17 side. By providing the overcoat layer 15, elution of impurities in the color filter layer 14 into the liquid crystal layer 17 can be prevented.
  • transparent resin is suitable.
  • the overcoat layer 15 may be omitted and the second ⁇ / 4 retardation layer 32 may be disposed directly on the color filter layer 14, and between the color filter layer 14 and the overcoat layer 15. It is also possible to arrange the second ⁇ / 4 retardation layer 32.
  • the liquid crystal layer 17 contains liquid crystal which is horizontally aligned when no voltage is applied.
  • a horizontal alignment film (not shown) that regulates the alignment of the liquid crystal is disposed on the surface that sandwiches the liquid crystal layer 17.
  • the liquid crystal in the liquid crystal layer 17 is horizontally aligned by the regulating force of the horizontal alignment film in a state where no voltage is applied between the pair of electrodes provided on the second substrate 18 side (during no voltage application), and the pair of In a state in which a voltage is applied between the electrodes (during no voltage application), it rotates in the in-plane direction according to the transverse electric field generated in the liquid crystal layer 17.
  • the liquid crystal display device of the present embodiment includes a combination of the first ⁇ / 4 retardation layer 31 and the second ⁇ / 4 retardation layer 32.
  • the first ⁇ / 4 retardation layer 31 is a ⁇ / 4 retardation layer disposed on the outer side (viewing surface side) of the first substrate 13 with reference to the liquid crystal layer 17, and Since the ⁇ / 4 retardation layer is generally referred to as a ⁇ / 4 plate, it is also referred to as an “out-cell ⁇ / 4 plate” below.
  • the second ⁇ / 4 retardation layer 32 is a ⁇ / 4 retardation layer disposed on the inner side (rear side) of the first substrate 13 with reference to the liquid crystal layer 17, and Since the ⁇ / 4 retardation layer is generally abbreviated to ⁇ / 4 plate, it is also referred to as “in-cell ⁇ / 4 plate” below.
  • the polarizing plate on the viewing surface side is constituted only by the first linear polarizing plate 11, but in the present embodiment, the polarizing plate on the viewing surface side is the first linear polarizing plate 11 and the out-cell ⁇ . It is comprised by the combination of / 4 board 31, and functions as a circularly-polarizing plate as a whole. Thereby, internal reflection of the liquid crystal display panel 10 (more precisely, of the color filter substrate) can be prevented.
  • the liquid crystal display device of this embodiment further includes an in-cell ⁇ / 4 plate 32. This improves the performance of the circularly polarized FFS mode liquid crystal. That is, by interposing the color filter substrate between two orthogonal ⁇ / 4 plates, the illumination light from the backlight 3 is based on the same optical principle as the conventional FFS mode liquid crystal while suppressing the reflection of external light of the color filter substrate. , Black display can be performed.
  • the out-cell ⁇ / 4 plate 31 and the in-cell ⁇ / 4 plate 32 are designed for axial arrangement and phase difference values so as to mutually cancel the phase difference.
  • the out-cell ⁇ / 4 plate 31 has an in-plane slow axis in the first direction
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 has an in-plane slow axis in a second direction orthogonal to the first direction. That is, the in-plane slow axis of the out-cell ⁇ / 4 plate 31 and the in-plane slow axis of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 are orthogonal to each other.
  • the out-cell ⁇ / 4 plate 31 and the in-cell ⁇ / 4 plate 32 can cancel the phase difference with respect to light incident from the normal direction of the liquid crystal display panel 10, Optically, a state in which both are substantially absent is realized. That is, a configuration is realized that is optically equivalent to the conventional liquid crystal display panel in the transverse electric field mode with respect to light incident on the liquid crystal display panel 10 from the backlight 3. Therefore, display in a transverse electric field mode using a circularly polarizing plate can be realized.
  • the first direction and the second direction are at an angle of 45 ° with respect to the transmission axis of the first linear polarization plate 11 and the transmission axis of the second linear polarization plate 19 from the viewpoint of exhibiting the function of the retardation layer. It is preferable to That is, it is preferable that one of the first direction and the second direction is 45 ° azimuth and the other is 135 ° azimuth, for example, the first direction is 45 ° azimuth and the second direction is The azimuth is preferably 135 °.
  • the in-plane slow axis of the out-cell ⁇ / 4 plate 31 is 45 °
  • in-cell ⁇ in-cell ⁇ .
  • the in-plane slow axis of the quarter plate 32 is at 135 ° orientation
  • the initial alignment orientation of the liquid crystal of the liquid crystal layer 17 is 0 ° or 90 °
  • the orientation of the transmission axis of the second linear polarizer 19 is 90 °.
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 is preferably made of a material different from that of the out-cell ⁇ / 4 plate 31.
  • the color filter layer 14, the overcoat layer 15, and the in-cell ⁇ / 4 plate 32 are sequentially formed on one surface of the first substrate 13.
  • a laminate of the first substrate 13, the color filter layer 14 and the overcoat layer 15 is referred to as a “color filter substrate”.
  • the first linear polarization plate 11 and the out-cell ⁇ / 4 plate 31 are attached to the other surface of the first substrate 13 in the color filter substrate.
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 and the out-cell ⁇ / 4 plate 31 are usually formed through different manufacturing processes, the in-cell ⁇ / 4 plate 32 and the out-cell ⁇ / are preferable in terms of reliability and productivity. It is advantageous to form the four plates 31 with different materials.
  • the wavelength dispersion of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 and the out-cell ⁇ / 4 plate 31 may be different.
  • wavelength dispersion of the retardation layer refers to the correlation between the magnitude of the retardation provided by the retardation layer and the wavelength of incident light.
  • the property that the magnitude of the phase difference provided by the phase difference layer does not change even if the wavelength of incident light changes is referred to as “flat wavelength dispersion”.
  • the property that the magnitude of the phase difference provided by the phase difference layer decreases as the wavelength of the incident light increases is referred to as “positive wavelength dispersion”.
  • the retardation of the retardation layer is calculated by the product of the birefringence ⁇ n and the thickness d of the retardation layer.
  • ⁇ n ( ⁇ ) is a birefringence for light of wavelength ⁇ nm. 0.99 ⁇ n (450 nm) / ⁇ n (550 nm) ⁇ 1.03 (3) 0.98 ⁇ n (650 nm) / ⁇ n (550 nm) ⁇ 1.01 (4)
  • ⁇ n ( ⁇ ) ⁇ n (450 nm) / ⁇ n (550 nm)
  • ⁇ n (650 nm) / ⁇ n (550 nm) A material having a 0.98 or less) is referred to as "a positive wavelength dispersion material".
  • the phase difference value of the two ⁇ / 4 plates 31 and 32 is accurate. If they do not match, light leakage may occur during black display.
  • the degree of coincidence of the phase difference value is different for each wavelength of the incident light, and the light is colored.
  • the material of the out-cell ⁇ / 4 plate 31 is not particularly limited, but since the out-cell ⁇ / 4 plate 31 can be formed by being attached to a color filter substrate, a stretched polymer film generally used in the field of liquid crystal display devices Is preferably used.
  • a stretched polymer film generally used in the field of liquid crystal display devices Is preferably used.
  • the material of the polymer film include cycloolefin polymer, polycarbonate, polysulfone, polyether sulfone, polyethylene terephthalate, polyethylene, polyvinyl alcohol, norbornene, triacetyl cellulose, diacetyl cellulose and the like, among which cycloolefin polymer Is particularly preferred.
  • the retardation layer formed of a cycloolefin polymer is excellent in durability, and has an advantage that the change in retardation when exposed to a high temperature environment or a high temperature and high humidity environment for a long time is small.
  • a film of a cycloolefin polymer "Zeonor film (registered trademark)” manufactured by Zeon Corporation of Japan, "ARTON (registered trademark) film” manufactured by JSR Corporation, and the like are known.
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 As a material of the in-cell ⁇ / 4 plate 32, a cured product of a photopolymerizable liquid crystal material (also referred to as “reactive mesogen”) is used. If a photopolymerizable liquid crystal material is used, the in-cell ⁇ / 4 plate 32 can be applied and formed during the manufacturing process of the color filter substrate, so that the liquid crystal display panel 10 can be made thinner.
  • a photopolymerizable liquid crystal material also referred to as “reactive mesogen”
  • the out-cell ⁇ / 4 plate 31 can also be formed of a photopolymerizable liquid crystal material.
  • a method of forming the out-cell ⁇ / 4 plate 31 with a photopolymerizable liquid crystal material the material obtained is coated on a flat base film such as a PET film to form a film, and then the obtained film is used as an adhesive.
  • the wavelength dispersion of the birefringence ⁇ n of the photopolymerizable liquid crystal material used for the in-cell ⁇ / 4 plate 32 is positive wavelength dispersion. Therefore, in order to accurately cancel the phase difference of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 formed of the photopolymerizable liquid crystal material at all wavelengths and realize a good black display, the positive wavelength of the out-cell ⁇ / 4 plate 31 A dispersion material is usually used, and as in the in-cell ⁇ / 4 plate 32, a photopolymerizable liquid crystal material may be used.
  • the out-cell ⁇ / 4 plate 31 formed of the photopolymerizable liquid crystal material has lower heat resistance than the in-cell ⁇ / 4 plate 32 formed of the same photopolymerizable liquid crystal material, and the phase difference decreases in a high temperature environment. It turned out that it was easy. For example, when the liquid crystal display panel is stored at 80 ° C. for 500 hours, the phase difference of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 may decrease by about 3% without changing the phase difference of the in-cell ⁇ / 4 plate 32. .
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 is formed during the manufacturing process of the liquid crystal display panel, before the affixing of the out-cell ⁇ / 4 plate 31, for example, a photo spacer (PS) for holding the cell thickness is used. It is presumed that the retardation of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 is in a sufficiently stable state not to be further reduced during the manufacturing process of the liquid crystal display panel through the high temperature process such as formation and baking of the alignment film. Be done. On the other hand, the out-cell ⁇ / 4 plate 31 is not introduced into the high temperature process in order not to cause problems such as deterioration of the first linear polarization plate 11.
  • PS photo spacer
  • the phase difference of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 does not change, while the phase difference of the out-cell ⁇ / 4 plate 31 decreases.
  • the out-cell ⁇ / 4 plate 31 and the in-cell ⁇ / 4 plate 32 can not mutually cancel the phase difference, and light leakage occurs.
  • the out-cell ⁇ / 4 plate 31 is formed of a highly durable cycloolefin polymer, light leakage can be prevented after the durability test.
  • the cycloolefin polymer is a flat wavelength dispersion material, the retardation of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 formed of a positive wavelength dispersion material such as a photopolymerizable liquid crystal material can be canceled accurately at all wavelengths. It was difficult. Therefore, when the liquid crystal display device performs black display, light leakage of a specific wavelength occurs from the display surface of the liquid crystal display device, and for example, the black display is colored in blue.
  • the wavelength dispersion of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 is adjusted by adjusting the curing conditions of the photopolymerizable liquid crystal material used for the in-cell ⁇ / 4 plate 32 according to the color of the corresponding color filter layer 14. Is controlled to flat wavelength dispersion. Details of the curing conditions to be adjusted will be described in detail later.
  • the phase difference of the out-cell ⁇ / 4 plate 31 with respect to the light of wavelength ⁇ nm is Rout ( ⁇ )
  • the phase difference of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 with respect to the light of wavelength ⁇ nm is Rin ( ⁇ ).
  • the phase difference between the out-cell ⁇ / 4 plate 31 and the in-cell ⁇ / 4 plate 32 can be accurately canceled with respect to the light in the blue wavelength region on the short wavelength side.
  • light leakage and coloring observed on the display surface of the liquid crystal display device can be reduced in a well-balanced manner.
  • the contrast of the liquid crystal display device in a particularly dark environment can be enhanced, so that the visibility of the liquid crystal display can be enhanced and the power consumption can be reduced by improving the utilization efficiency of the backlight ( The battery driving time can be extended.
  • the design quality (designability) of the liquid crystal display device is improved by enhancing the display quality in the display state or making the boundary between the screen and the frame inconspicuous at the time of non-display. Can.
  • the phase difference between the out-cell ⁇ / 4 plate 31 and the in-cell ⁇ / 4 plate 32 satisfies the following equation (2) in the red sub-pixel (region overlapping with the red color filter 14R).
  • the curing conditions of the photopolymerizable liquid crystal material are adjusted. -3.0 nm ⁇ Rin (650) -Rout (650) ⁇ 1.0 nm (2)
  • the phase difference between the out-cell ⁇ / 4 plate 31 and the in-cell ⁇ / 4 plate 32 can be accurately canceled with respect to light in the red wavelength region on the long wavelength side. Also by this, light leakage and coloring observed on the display surface of the liquid crystal display device can be reduced in a well-balanced manner.
  • the preferable retardation range of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 in the circularly polarized FFS mode liquid crystal using the in-cell ⁇ / 4 plate 32 was considered by calculation.
  • a commercially available liquid crystal simulator (“LCD master” manufactured by Shintech) was used for the calculation.
  • the calculation results are also applicable to the circularly polarized IPS mode liquid crystal.
  • the configuration of the circularly polarized FFS mode liquid crystal panel used in the discussion is as shown in FIG.
  • the difference between the circularly polarized FFS mode liquid crystal panel used in the discussion and the conventional general FFS mode liquid crystal is that an outcell ⁇ / 4 plate 31 and an incell ⁇ / 4 plate 32 are provided.
  • the observer-side polarizing plate becomes a circularly polarizing plate, and internal reflection (more accurately, of the color filter substrate) of the liquid crystal display panel 10 is prevented. can do.
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 Provided. That is, the color filter substrate is sandwiched between two ⁇ / 4 plates whose in-plane slow axes are orthogonal to each other. As a result, the reflection of external light from the color filter substrate is suppressed, and the illumination light from the backlight can perform black display according to the same optical principle as that of the conventional FFS mode liquid crystal. If the phase difference values of the two ⁇ / 4 plates do not match exactly, light leakage may occur during black display. In addition, when the degree of coincidence is different for each wavelength, it also causes coloring.
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 is formed by applying a photopolymerizable liquid crystal material (reactive mesogen).
  • the wavelength dispersion of the birefringence ⁇ n of the photopolymerizable liquid crystal material is a so-called positive wavelength dispersion in which the absolute value decreases as the long wavelength becomes longer, so when coated with a uniform film thickness on a flat color filter substrate, the wavelength of retardation Dispersion is positive wavelength dispersion.
  • the parameters used in the simulation are as follows.
  • the transmission spectrum of the crossed Nicol polarizer was as shown in FIG.
  • the transmission spectra of the color filter layers (B, G and R) were as shown in FIG.
  • the area of each color of BGR was assumed to be equal.
  • the light source for calculating the visibility correction transmittance Y and the chromaticity coordinates (x, y) was assumed to be a general LED backlight for a liquid crystal display, and the emission spectrum thereof was as shown in FIG. Since the overcoat layer is generally transparent and has no retardation (birefringence), it was ignored in the simulation. The liquid crystal layer oriented in the horizontal direction has a retardation (birefringence), but since the orientation direction is set parallel or orthogonal to the axial direction of the polarizing plate on the back side, it is also ignored in the simulation. Although the aperture ratio of the TFT substrate and the color filter substrate does not actually reach 100%, it is assumed to be 100% in the simulation for simplicity.
  • the parameters necessary for the simulation are the spectra of the polarizing plate, the color filter layer and the light source, and the birefringence ⁇ n of the photopolymerizable liquid crystal material to be the material of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 and the out-cell ⁇ / 4 plate 31 (Or a phase difference value determined by the product of the film thickness d).
  • the spectral characteristics of the actual color filter layer are not perfect, and there is an overlap between the respective colors.
  • the blue color filter preferably transmits only blue light (generally, light having a wavelength of about 380 to 500 nm), but actually transmits green light having a wavelength of about 500 to 550 nm. Therefore, the in-cell retardation layer provided on the blue color filter functions not only for incident light having a wavelength of 380 to 500 nm, but also for incident light having a wavelength of 500 to 550 nm, for example. If this is considered, although it is not possible to accurately represent the characteristics of the entire in-cell ⁇ / 4 plate 32 provided on the color filter layer as described above, it is useful for roughly grasping the characteristics, It is used herein for that purpose.
  • the same positive wavelength dispersion material reactive liquid crystal polymer
  • the uniform film thickness d 1
  • An out-cell ⁇ / 4 plate 31 of .375 ⁇ m was provided.
  • the phase difference chromatic dispersion is as shown in FIG.
  • the phase difference of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 and the phase difference of the out-cell ⁇ / 4 plate 31 coincide at all wavelengths, and the difference is as shown in FIG. In this state, good black display with less light leakage can be obtained at all wavelengths.
  • the result of actually calculating the transmission spectrum of the black display is shown in FIG.
  • the transmissivity corrected transmittance Y is 0.000073, and the chromaticity coordinates (x, y) are (0.243, 0.218), which matches the target values shown above.
  • the phase difference of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 and the phase difference of the out-cell ⁇ / 4 plate 31 do not match except for the wavelength of 550 nm, and the difference is as shown in FIG.
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 and the out-cell ⁇ / 4 plate 31 can not cancel the phase difference, and light leaks and colors in black display.
  • the result of actually calculating the transmission spectrum for black display is shown in FIG.
  • the transmissivity corrected transmittance Y was 0.000138, and the chromaticity coordinates (x, y) were (0.177, 0.054). From this result, the black display became blue.
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 is formed by applying and curing a photopolymerizable liquid crystal material (reactive mesogen).
  • a photopolymerizable liquid crystal material reactive mesogen
  • a liquid crystal polymer liquid crystalline polymer having a photoreactive group
  • Examples of the photopolymerizable liquid crystal material include substituents (mesogen group) such as biphenyl group, terphenyl group, naphthalene group, phenylbenzoate group, azobenzene group, derivatives thereof, cinnamoyl group, chalcone group, cinnamylidene group, ⁇ -Contains a side chain with a structure having a photoreactive group such as-(2-phenyl) acryloyl group, cinnamic acid group or derivatives thereof, and mainly includes structures of acrylate, methacrylate, maleimide, N-phenyl maleimide, siloxane and the like Mention may be made of the polymers possessed in the chain.
  • substituents such as biphenyl group, terphenyl group, naphthalene group, phenylbenzoate group, azobenzene group, derivatives thereof, cinnamoyl group, chalcone group, cin
  • Such a polymer may be a homopolymer consisting of a single repeating unit, or a copolymer consisting of two or more repeating units having different side chain structures.
  • Such copolymers include any of alternating type, random type, kraft type and the like.
  • the side chain of at least one repeating unit is a side chain of a structure having both a mesogenic group and a photoreactive group as described above, and the side chain of another repeating unit is such mesogen It may be one having no group or photoreactive group.
  • a solvent used for coating of a photopolymerizable liquid crystal material for example, toluene, ethylbenzene, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol methyl ether, dibutyl ether, acetone, methyl ethyl ketone, ethanol, propanol, cyclohexane, cyclopentanone And methylcyclohexane, tetrahydrofuran, dioxane, cyclohexanone, n-hexane, ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol methyl ether acetate, methoxybutyl acetate, N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide and the like. Any of these may be used alone, or two or more may be used in combination.
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 using the photopolymerizable liquid crystal material can be formed by the following method.
  • a photopolymerizable liquid crystal material is applied onto the alignment film subjected to alignment treatment, and cured by a method such as baking or light irradiation.
  • a coating apparatus such as a slit coater or a spin coater can be suitably used for coating the photopolymerizable liquid crystal material.
  • temporary baking is performed at a temperature of about 70 ° C. to 100 ° C. for 2 minutes.
  • a photocuring process is performed using an exposure apparatus that emits light (ultraviolet light) having a wavelength of 313 nm to 365 nm.
  • the conditions of baking temperature and photocuring are suitably adjusted with a photopolymerizable liquid crystal material, and are not limited to the said conditions.
  • the cured photopolymerizable liquid crystal material is aligned in accordance with the alignment orientation of the base alignment film, and functions as a retardation layer.
  • the retardation of the retardation layer is generally determined by the product of the birefringence ⁇ n of the photopolymerizable liquid crystal material and the thickness d of the retardation layer.
  • the wavelength dispersion of the birefringence ⁇ n of the photopolymerizable liquid crystal material is a so-called positive wavelength dispersion in which the absolute value becomes smaller as the long wavelength becomes longer, so when applied with a uniform film thickness on a flat color filter substrate, a retardation layer
  • the wavelength dispersion of the phase difference of is also positive wavelength dispersion.
  • the wavelength dispersion of the retardation layer may be changed in order to achieve various objectives.
  • a material other than the positive wavelength dispersion material may be used as the out-cell ⁇ / 4 plate 31 .
  • the case of using a highly durable COP film (flat wavelength dispersion) corresponds to this.
  • the wavelength dispersion of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 is positive wavelength dispersion, light leakage occurs in black display and coloring occurs. If the wavelength dispersion of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 can be made close to flat dispersion, this problem is solved.
  • the thickness d of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 there is a method of setting the thickness d of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 to a different value for each RGB sub-pixel.
  • a method of coating while providing a film thickness difference on a flat color filter substrate may be used, or a method of applying a retardation layer material to a step-like color filter substrate in which the color layer thickness is different for each RGB sub-pixel It may be In particular, the latter is more preferable from the viewpoint of simplification of the production process.
  • the present inventor has already filed a patent application for this method (Japanese Patent Application No. 2017-030172).
  • the retardation layer material is adjusted so that the thickness d of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 of RGB is 1.420 ⁇ m, 1.375 ⁇ m, 1.280 ⁇ m.
  • FIG. 15 shows the result of actually calculating the transmission spectrum of the black display in the case of coating and using a COP film (flat wavelength dispersion) as the out-cell ⁇ / 4 plate 31.
  • the transmissivity corrected transmittance Y was 0.00010, and the chromaticity coordinates (x, y) were (0.208, 0.146). Both the transmittance and the chromaticity are improved as compared with the result of the third simulation.
  • the present inventor has conceived of a new method of changing the wavelength dispersion of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 by utilizing the characteristics of the photopolymerizable liquid crystal material found by conducting experiments. That is, even if the photopolymerizable liquid crystal material has a constant applied film thickness, the present inventor is characterized in that the finish retardation, that is, the substantial birefringence ⁇ n changes due to the difference in the curing conditions. I found that there is.
  • the inventor conducted an experiment to investigate the relationship between the ultraviolet irradiation dose and the phase difference for a photopolymerizable liquid crystal material containing a reactive acrylate group.
  • a photopolymerizable liquid crystal material is coated on a glass substrate provided with a photo alignment film by spin coating at a rotational speed of 2000 rpm to a thickness of about 2 ⁇ m, and after calcination and ultraviolet irradiation (wavelength: 313 nm), wavelength 550 nm
  • the phase difference was measured with The results are shown in Table 1 below and FIG. In Table 1 and FIG.
  • the value of the retardation obtained under each condition is the value of the retardation obtained under the conditions of an ultraviolet irradiation dose of 400 mJ / cm 2 and a calcination temperature of 80 ° C. And is expressed as a relative value.
  • the UV radiation dose could be less than 100 mJ / cm 2 , but if the UV radiation dose is reduced extremely, reliability may be reduced, so empirically, 100 mJ / cm 2 is set as the lower limit. did. In addition, although it was possible to increase the ultraviolet radiation dose to more than 1000 mJ / cm 2 , the productivity is lowered if the ultraviolet radiation dose is extremely increased, so empirically, 1000 mJ / cm 2 was set as the upper limit.
  • the phase difference that is, ⁇ n
  • control of wavelength dispersion is also possible by selection of the pre-sintering temperature.
  • the UV irradiation dose giving the maximum value of the phase difference is 400 mJ / cm 2 and the UV radiation dose giving the minimum value of the phase difference is 900 mJ / cm 2 Met.
  • the range of the ultraviolet irradiation amount and the temporary baking temperature in this invention is not limited to the range of this experiment.
  • a color filter substrate using a transfer film provided with a layer of a cured product of a photopolymerizable liquid crystal material on a substrate film such as PET film A method of transferring a layer of the cured product of the photopolymerizable liquid crystal material onto the surface may be used.
  • Example 1 In consideration of the above experimental results, a color filter substrate with an in-cell retardation layer in which wavelength dispersion is controlled was manufactured by the following method. First, a photoisomerization type photoalignment material was applied on a color filter substrate by spin coating at a rotational speed of 2000 rpm to form a film of the photoalignment material. Then, the film of this photoalignment material is temporarily baked at 80 ° C. for 1 minute, irradiated with ultraviolet light (wavelength: 365 nm, irradiation amount: 2 J / cm 2 ), and then main baking is performed at a temperature of 230 ° C. The As a result, a horizontal alignment film (photo alignment film) was obtained.
  • a photoisomerization type photoalignment material was applied on a color filter substrate by spin coating at a rotational speed of 2000 rpm to form a film of the photoalignment material. Then, the film of this photoalignment material is temporarily baked at 80 ° C. for
  • a photopolymerizable liquid crystal material (a liquid crystal material having an acrylate group at the end of the skeleton of liquid crystal molecules) is dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (organic solvent), and the obtained solution is slit-coated on a horizontal alignment film.
  • a film of a photopolymerizable liquid crystal material solution.
  • the film of this photopolymerizable liquid crystal material is temporarily baked at 80 ° C. for 80 seconds, and ultraviolet light (wavelength) is transmitted through the gray tone mask having different transmittances for each of the R, G and B sub-pixels of the color filter substrate.
  • the main baking was performed at 230 ° C. for 30 minutes. As a result, an in-cell ⁇ / 4 plate 32 was obtained.
  • Gray tone mask (halftone mask may be used) such that the relative transmittance of the part corresponding to R, G, B sub-pixels is 4: 4: 9 when forming in-cell ⁇ / 4 plate 32 by using, R, G, respectively to 400 mJ / cm 2, UV irradiation of 400mJ / cm 2, 900mJ / cm 2 of B sub-pixels were performed.
  • the phase difference of the part overlapping with the R filter area should be designed with a wavelength of 650 nm, the phase difference of the part overlapping with the G filter area with a wavelength of 550 nm, and the phase difference of the part overlapping with the B filter area with a wavelength of 450 nm.
  • the specifications of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 to be obtained were as follows.
  • G sub-pixel phase difference (measurement wavelength 550 nm): 137.5 nm
  • the wavelength dispersion of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 can be made close to flat dispersion by 1 nm.
  • the color filter substrate with the obtained in-cell ⁇ / 4 plate was incorporated, and a liquid crystal display device according to Example 1 was produced.
  • Example 2 By using a gray tone mask such that the relative transmittance of the portion corresponding to the R, G, B sub-pixels is 4: 1: 8 when forming the in-cell retardation layer, the R, G, B sub-pixels A color filter substrate with an in-cell retardation layer was produced in the same manner as in Example 1 except that ultraviolet light irradiation of 400 mJ / cm 2 , 100 mJ / cm 2 and 800 mJ / cm 2 was carried out. The color filter substrate with the in-cell ⁇ / 4 plate was incorporated to fabricate a liquid crystal display device according to the second embodiment.
  • Liquid crystal display devices according to Comparative Examples 1 to 3 were produced as follows.
  • the liquid crystal display device according to Comparative Example 1 corresponds to the second simulation described above, and the out-cell ⁇ / 4 plate 31 and the in-cell ⁇ / 4 plate 32 are formed of the same positive wavelength dispersion material (reactive liquid crystal polymer) It is a thing.
  • a COP film (flat wavelength dispersion material) different in wavelength dispersion from the in-cell ⁇ / 4 plate 32 was used for the out-cell ⁇ / 4 plate 31.
  • the liquid crystal display device according to the comparative example 2 corresponds to the above-mentioned third simulation, and the film thickness of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 of B, G and R is 1.375 ⁇ m in all. It is not devised to optimize the film thickness of the in-cell ⁇ / 4 plate 32.
  • the film thickness of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 of B is decreased so that the film thickness d of the retardation layer of RGB is 1.420 ⁇ m, 1.375 ⁇ m, and 1.280 ⁇ m.
  • the thickness of the R in-cell ⁇ / 4 plate 32 is increased.
  • the retardation wavelength dispersion of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 and the retardation wavelength dispersion of the out-cell ⁇ / 4 plate 31 did not match, and therefore, there were many light leaks and colored blue.
  • the three main wavelengths (650 nm, 550 nm, and 450 nm) of the RGB three primary colors are adjusted by adjusting the film thickness of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 to be different for each color of the color filter layer.
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 and the out-cell ⁇ / 4 plate 31 cancel the phase difference therebetween, and it was possible to realize a good black display in which both light leakage and coloring were suppressed in a well-balanced manner.
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 is provided for each of the R, G, and B sub-pixels while making the film thickness of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 the same for each of R, G, and B sub-pixels.
  • the phase difference of the in-cell ⁇ / 4 plate 32 is adjusted by a simple method of adjusting the ultraviolet irradiation amount at the time of formation, light leakage can be suppressed as compared with Comparative Example 2 and coloring Was able to realize a good black display suppressed.
  • the curing conditions of the photopolymerizable liquid crystal material constituting the in-cell ⁇ / 4 plate 32 are adjusted according to the color of the corresponding sub-pixel (color filter layer 14).
  • a positive wavelength dispersion material can be used to form an in-cell ⁇ / 4 plate 32 exhibiting flat wavelength dispersion.
  • the curing conditions the irradiation amount of light and the pre-sintering temperature may be mentioned.
  • the phase difference of the out-cell ⁇ / 4 plate 31 using the flat wavelength dispersion material can be substantially canceled in a wide range of 400 to 700 nm.
  • the in-cell ⁇ / 4 plate 32 can be formed using a positive wavelength dispersion material. It will be possible.
  • One embodiment of the present invention is a method of manufacturing a liquid crystal display panel including sub-pixels of a plurality of colors, in which the liquid crystal display panel includes, in order from the viewing surface side to the back surface side, a first linear polarizing plate and A first ⁇ / 4 retardation layer having an in-plane slow axis in one direction, a first substrate, and a second having an in-plane slow axis in a second direction orthogonal to the first direction
  • the process of forming the second ⁇ / 4 retardation layer comprises irradiating the film of the photopolymerizable liquid crystal material formed on the alignment film with light to carry out the photopolymerization And curing the photosensitive liquid crystal material, wherein in the step, the photo
  • the curing condition may be an irradiation amount of light or may be a pre-sintering temperature.
  • Rout ( ⁇ ) be the phase difference of the first ⁇ / 4 retardation layer with respect to the light of wavelength ⁇ nm
  • Rin ( ⁇ ) be the phase difference of the second ⁇ / 4 retardation layer with respect to the light of wavelength ⁇ nm.
  • the curing conditions of the photopolymerizable liquid crystal material in the blue sub-pixel may be adjusted to satisfy the following formula (1). -1.0 nm ⁇ Rin (450) -Rout (450) ⁇ 10.0 nm (1)
  • Rout ( ⁇ ) be the phase difference of the first ⁇ / 4 retardation layer with respect to the light of wavelength ⁇ nm
  • Rin ( ⁇ ) be the phase difference of the second ⁇ / 4 retardation layer with respect to the light of wavelength ⁇ nm.
  • the curing conditions of the photopolymerizable liquid crystal material in the red sub-pixel may be adjusted to satisfy the following formula (2). -3.0 nm ⁇ Rin (650) -Rout (650) ⁇ 1.0 nm (2)
  • the first ⁇ / 4 retardation layer is made of a flat wavelength dispersive material satisfying the following formulas (3) and (4), where ⁇ n ( ⁇ ) is the birefringence for light of wavelength ⁇ nm Good. 0.99 ⁇ n (450 nm) / ⁇ n (550 nm) ⁇ 1.03 (3) 0.98 ⁇ n (650 nm) / ⁇ n (550 nm) ⁇ 1.01 (4)
  • the flat wavelength dispersive material may be a cycloolefin polymer.

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Abstract

本発明は、内部反射が抑制され、着色のない良好な黒表示を実現できる横電界モードの液晶表示パネルを製造できる液晶表示パネルの製造方法を提供する。本発明は、複数色のサブピクセルを備える液晶表示パネルの製造方法であって、上記液晶表示パネルは、観察面側から背面側に向かって順に、第一の直線偏光板と、第一のλ／４位相差層と、第一の基板と、第二のλ／４位相差層と、電圧無印加時に水平配向する液晶を含有する液晶層と、電圧が印加されることによって上記液晶層に横電界を発生させる一対の電極と、第二の基板と、第二の直線偏光板と、を備え、上記第二のλ／４位相差層の形成プロセスは、配向膜上に形成した光重合性液晶材料の膜に光を照射して、上記光重合性液晶材料を硬化させる工程を含み、上記工程において、異なる色のサブピクセル間で、上記光重合性液晶材料の硬化条件を異ならせる液晶表示パネルの製造方法である。

Description

液晶表示パネルの製造方法
本発明は、液晶表示パネルの製造方法に関する。より詳しくは、横電界モードの液晶表示パネルを製造するための液晶表示パネルの製造方法に関するものである。
液晶の駆動モードとしては、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ　Ｆｉｅｌｄ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード等の横電界モードが広く用いられている。液晶表示パネルは、テレビのみならず、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣ、スマートフォン、カーナビゲーション等の様々な用途で広く利用されており、屋外のような強い外光の下で使用されることもある。このため、外光の反射を抑えるとともに黒表示時に光透過率を低減し、屋内と屋外のいずれ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モードの液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２－１７３６７２号公報
しかしながら、従来の液晶表示パネルでは、耐熱試験後にコントラストが低下することがあった。本発明者らは、この原因について種々検討したところ、液晶表示パネルの内部反射を抑制するための位相差板が劣化し、黒表示時の輝度が増加しているためであることが分かった。そこで、耐久性に優れた位相差板を使用してみたが、可視光の波長領域の全体にわたって内部反射を抑制することが難しく、黒表示時に画面が着色してしまうことが分かった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、内部反射が抑制され、着色のない良好な黒表示を実現できる横電界モードの液晶表示パネルを製造できる液晶表示パネルの製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、横電界モードの液晶表示パネルの内部反射を抑制する方法について検討したところ、互いに直交する面内遅相軸を有する一対のλ／４位相差層を設けることにより、従来の横電界モードの液晶表示パネルと光学的に等価な状態を維持しつつ、円偏光板の効果によって内部反射を抑制できることに着目した。その際、耐久性を高める等の目的で、一対のλ／４位相差層を異なる材料で構成すると、黒表示が青く着色してしまうことを見出した。これに対して、本発明者らは、光重合性液晶材料を硬化して得られる膜が硬化条件によって異なる位相差を示すことに着目し、異なる色のサブピクセル間で光重合性液晶材料の硬化条件を異ならせてλ／４位相差層の形成を行うことにより、着色のない良好な黒表示を実現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、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の一態様は、複数色のサブピクセルを備える液晶表示パネルの製造方法であって、上記液晶表示パネルは、観察面側から背面側に向かって順に、第一の直線偏光板と、第一の方向に面内遅相軸を有する第一のλ／４位相差層と、第一の基板と、上記第一の方向と直交する第二の方向に面内遅相軸を有する第二のλ／４位相差層と、電圧無印加時に水平配向する液晶を含有する液晶層と、電圧が印加されることによって上記液晶層に横電界を発生させる一対の電極と、第二の基板と、第二の直線偏光板と、を備え、上記第二のλ／４位相差層の形成プロセスは、配向膜上に形成した光重合性液晶材料の膜に光を照射して、上記光重合性液晶材料を硬化させる工程を含み、上記工程において、異なる色のサブピクセル間で、上記光重合性液晶材料の硬化条件を異ならせる液晶表示パネルの製造方法である。
本発明によれば、内部反射が抑制され、着色のない良好な黒表示を実現できる横電界モードの液晶表示パネルを製造できる液晶表示パネルの製造方法を提供することができる。
（ａ）は、実施形態１の液晶表示装置を示す断面模式図であり、（ｂ）は、第二の基板の構成の一例を示す断面模式図である。 クロスニコル偏光板の透過スペクトルを示すグラフである。 カラーフィルタ層（Ｂ、Ｇ及びＲ）の透過スペクトルを示すグラフである。 液晶ディスプレイ用ＬＥＤバックライトの発光スペクトルを示すグラフである。 第２のシミュレーションで使用した均一膜厚ｄ＝１．３７５μｍのインセルλ／４板（正波長分散材料）のＢ領域の位相差波長分散を示すグラフである。 第２のシミュレーションで使用した均一膜厚ｄ＝１．３７５μｍのインセルλ／４板（正波長分散材料）のＧ領域の位相差波長分散を示すグラフである。 第２のシミュレーションで使用した均一膜厚ｄ＝１．３７５μｍのインセルλ／４板（正波長分散材料）のＲ領域の位相差波長分散を示すグラフである。 図５～７に示したＢ，Ｇ，Ｒ領域の位相差を継接ぎして作成されたインセルλ／４板の位相差波長分散を示すグラフである。 第２のシミュレーションで使用したアウトセルλ／４板（正波長分散材料）の位相差波長分散を示すグラフである。 第２のシミュレーションで使用したインセルλ／４板の位相差とアウトセルλ／４板の位相差の差分を示すグラフである。 第２のシミュレーションで得られる黒表示の透過スペクトルを示すグラフである。 第３のシミュレーションで使用したアウトセルλ／４板（フラット波長分散材料）の位相差波長分散を示すグラフである。 第３のシミュレーションで使用したインセルλ／４板の位相差とアウトセルλ／４板の位相差の差分を示すグラフである。 第３のシミュレーションで得られる黒表示の透過スペクトルを示すグラフである。 Ｒのインセルλ／４板の膜厚が１．４２０μｍ、Ｇのインセルλ／４板の膜厚が１．３７５μｍ、Ｂのインセルλ／４板の膜厚が１．２８０μｍである場合の黒表示の透過スペクトルを示すグラフである。 反応性アクリレート基を含む光重合性液晶材料について、紫外線照射量及び仮焼成温度と得られる位相差との関係を示したグラフである。 比較例１の液晶表示装置の黒表示の透過スペクトルを示すグラフである。 比較例２の液晶表示装置の黒表示の透過スペクトルを示すグラフである。 比較例３の液晶表示装置の黒表示の透過スペクトルを示すグラフである。 実施例１の液晶表示装置の黒表示の透過スペクトルを示すグラフである。 実施例２の液晶表示装置の黒表示の透過スペクトルを示すグラフである。
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、「観察面側」とは、液晶表示装置の画面（表示面）に対してより近い側を意味し、「背面側」とは、液晶表示装置の画面（表示面）に対してより遠い側を意味する。
本明細書中、「λ／４位相差層」とは、少なくとも波長５５０ｎｍの光に対して１／４波長の面内位相差を付与する位相差層を意味し、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。面内位相差は、Ｒ＝（ｎｓ－ｎｆ）×ｄで定義される。ここで、ｎｓは、位相差層の面内方向の主屈折率ｎｘ及びｎｙのうちの大きい方を表し、ｎｆは、位相差層の面内方向の主屈折率ｎｘ及びｎｙのうちの小さい方を表す。主屈折率は、特に断りのない限り、波長５５０ｎｍの光に対する値を指している。位相差層の面内遅相軸は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。ｄは、位相差層の厚さを表す。本明細書中、特に断りがなければ、「位相差」は、面内位相差を意味している。
本明細書中、「光」とは、可視光線に限定されず、紫外線であってもよい。また、本明細書中、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）は、次のように定義される。「赤」とは、主波長が６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の色をいい、好ましくは、主波長が６２０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の色をいう。「緑」とは、主波長が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の色をいい、好ましくは、主波長が５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の色をいう。「青」とは、主波長が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の色をいい、好ましくは、主波長が４５０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下の色をいう。
本明細書中、液晶表示装置の画面を構成する表示単位のうち、複数色の表示が可能な表示単位を「画素（ピクセル）」と呼び、各画素に複数含まれる単色の表示が可能な表示単位を「サブピクセル」と呼ぶ。一画素は、典型的には、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル及び青色サブピクセルの組み合わせで構成される。
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。
本明細書中、２つの軸（方向）が４５°の角度をなすとは、両者のなす角度（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。
本明細書中、「Ｒ（λ）」とは、波長λｎｍの光に対する位相差値（単位：ｎｍ）を意味する。
（実施形態１）
まず、本実施形態において製造される液晶表示パネル、及び、該液晶表示パネルを備える液晶表示装置の概要を説明する。図１（ａ）は、実施形態１の液晶表示装置を示す断面模式図であり、図１（ｂ）は、第二の基板の構成の一例を示す断面模式図である。図１（ａ）に示すように、実施形態１の液晶表示装置は、バックライト３及び液晶表示パネル１０を備える。バックライト３が背面側に位置し、液晶表示パネル１０が観察面側に位置する。バックライト３が発した光は、液晶表示パネル１０内に設けられた液晶層１７への印加電圧によって、液晶表示パネル１０を透過する光量が制御される。
バックライト３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３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。
液晶表示パネル１０は、観察面側から背面側に向かって順に、第一の直線偏光板１１と、第一のλ／４位相差層３１と、第一の基板１３と、カラーフィルタ層１４及びブラックマトリックスＢＬと、オーバーコート層１５と、第二のλ／４位相差層３２と、液晶層１７と、第二の基板１８と、第二の直線偏光板１９とを備える。
なお、液晶表示パネル１０は、他の構成部材を含んでいてもよく、例えば、第一の直線偏光板１１の観察面側に反射防止フィルムを設けることで、液晶表示パネル１０の反射率を更に低減することができる。反射防止フィルムとしては、蛾の目状の表面構造を有するモスアイフィルムが好適に用いられる。
また、第一の基板１３の観察面側に透明電極（図示せず）を設けてもよい。このような透明電極は、裏面ＩＴＯと呼ばれることがあり、帯電により起こる不良を防止する。また、タッチパネルのセンサーが第一の基板１３の観察面側に設けられることがある。
第一の直線偏光板１１及び第二の直線偏光板１９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（吸収型偏光板）等を用いることができる。なお、通常は、機械強度や耐湿熱性を確保するために、ＰＶＡフィルムの両側にトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム等の保護フィルムをラミネートして実用に供される。
第一の直線偏光板１１の透過軸と第二の直線偏光板１９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、第一の直線偏光板１１と第二の直線偏光板１９とがクロスニコルに配置されるため、電圧無印加時に、良好な黒表示状態を実現することができる。以下では、第一の直線偏光板１１の透過軸の方位を０°と定義して説明を行う。このとき、第二の直線偏光板１９の透過軸の方位は９０°にされることが好ましい。
第一の基板１３及び第二の基板１８としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。第二の基板１８の液晶層１７側には、電圧が印加されることによって液晶層１７に横電界を発生させる一対の電極が設けられる。本実施形態の液晶表示装置の液晶駆動モードとしては、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ　Ｆｉｅｌｄ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ－Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが挙げられる。以下では、第二の基板１８がＦＦＳモード用の薄膜トランジスタアレイ基板である場合について、図１（ｂ）を参照して例示する。
図１（ｂ）に示すように、第二の基板１８は、支持基板２１と、支持基板２１の液晶層１７側の表面上に配置される共通電極（面状電極）２２と、共通電極２２を覆う絶縁膜２３と、絶縁膜２３の液晶層１７側の表面上に配置される画素電極（櫛歯電極）２４とを備える。このような構成によれば、一対の電極を構成する共通電極２２及び画素電極２４の間に電圧を印加することによって液晶層１７に横電界（フリンジ電界）を発生させることができる。よって、共通電極２２と画素電極２４との間に印加する電圧を調整することにより、液晶層１７中の液晶の配向を制御することができる。なお、赤色カラーフィルタ１４Ｒ、緑色カラーフィルタ１４Ｇ及び青色カラーフィルタ１４Ｂを透過する色光の量を個別に制御できるように、共通電極２２は、赤用共通電極２２Ｒ、緑用共通電極２２Ｇ及び青用共通電極２２Ｂを含み、かつ画素電極２４は、赤用画素電極２４Ｒ、緑用画素電極２４Ｇ及び青用画素電極２４Ｂを含む。なお、赤用共通電極２２Ｒ、緑用共通電極２２Ｇ及び青用共通電極２２Ｂは、互いに電気的に独立していてもよいし、互いに電気的に接続されていてもよく、図１（ｂ）に示したように、１つの共通電極２２に含まれる部分であってもよい。
支持基板２１としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。共通電極２２及び画素電極２４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２３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。
また、第二の基板１８において、水平配向膜（図示せず）が画素電極２４を覆うように配置されている。水平配向膜としては、従来公知の方法で形成されるものを用いることができる。
以上では、第二の基板１８がＦＦＳモードの薄膜トランジスタアレイ基板である場合について例示したが、同じ横電界モードであるＩＰＳモードの薄膜トランジスタアレイ基板は、一対の電極として共通電極２２用の櫛歯電極と画素電極２４用の櫛歯電極の組み合わせを備え、この一対の櫛歯電極の間に電圧を印加することによって液晶層１７に横電界が発生し、液晶層１７中の液晶の配向を制御することができる。
カラーフィルタ層１４は、赤色カラーフィルタ１４Ｒ、緑色カラーフィルタ１４Ｇ及び青色カラーフィルタ１４Ｂが面内に並べられた構成を有する。また、赤色カラーフィルタ１４Ｒ、緑色カラーフィルタ１４Ｇ及び青色カラーフィルタ１４Ｂは、ブラックマトリックスＢＬで区画されている。赤色カラーフィルタ１４Ｒ、緑色カラーフィルタ１４Ｇ及び青色カラーフィルタ１４Ｂ、ブラックマトリックスＢＬは、例えば、顔料を含有する透明樹脂で構成されている。通常、すべての画素に赤色カラーフィルタ１４Ｒ、緑色カラーフィルタ１４Ｇ及び青色カラーフィルタ１４Ｂの組み合わせが配置され、赤色カラーフィルタ１４Ｒ、緑色カラーフィルタ１４Ｇ及び青色カラーフィルタ１４Ｂを透過する色光の量を制御しつつ混色させることで各画素において所望の色が得られる。赤色カラーフィルタ１４Ｒと重なる領域が赤色サブピクセル（Ｒサブピクセル）に対応し、緑色カラーフィルタ１４Ｇと重なる領域が緑色サブピクセル（Ｇサブピクセル）に対応し、青色カラーフィルタ１４Ｂと重なる領域が青色サブピクセル（Ｂサブピクセル）に対応する。赤色サブピクセル、緑色サブピクセル及び青色サブピクセルは、配置されるカラーフィルタの色が異なることを除けば、同じ構成であってもよい。
オーバーコート層１５は、カラーフィルタ層１４の液晶層１７側の表面を覆う。オーバーコート層１５が設けられることで、カラーフィルタ層１４中の不純物が液晶層１７中に溶出することを防止できる。オーバーコート層１５の材料としては、透明樹脂が好適である。なお、オーバーコート層１５を省略してカラーフィルタ層１４上に直接、第二のλ／４位相差層３２を配置する構成にしてもよく、カラーフィルタ層１４とオーバーコート層１５との間に第二のλ／４位相差層３２を配置する構成にすることも可能である。
液晶層１７は、電圧無印加時に水平配向する液晶を含有する。液晶層１７を挟持する面には、液晶の配向を規制する水平配向膜（図示せず）が配置されている。液晶層１７中の液晶は、第二の基板１８側に設けられた一対の電極間に電圧が印加されていない状態（電圧無印加時）では水平配向膜の規制力によって水平配向し、一対の電極間に電圧が印加された状態（電圧無印加時）では液晶層１７内に発生した横電界に応じて面内方向に回転する。
本実施形態の液晶表示装置は、第一のλ／４位相差層３１と第二のλ／４位相差層３２の組み合わせを備えるものである。第一のλ／４位相差層３１は、液晶層１７を基準としたときに、第一の基板１３よりも外側（観察面側）に配置されるλ／４位相差層であり、かつ、λ／４位相差層を一般に略してλ／４板と呼ぶことから、以下では「アウトセルλ／４板」ともいう。一方、第二のλ／４位相差層３２は、液晶層１７を基準としたときに、第一の基板１３よりも内側（背面側）に配置されるλ／４位相差層であり、かつ、λ／４位相差層を一般に略してλ／４板と呼ぶことから、以下では「インセルλ／４板」ともいう。
従来のＦＦＳモードでは観察面側の偏光板は、第一の直線偏光板１１のみで構成されていたが、本実施形態では観察面側の偏光板は、第一の直線偏光板１１とアウトセルλ／４板３１の組み合わせで構成され、全体として円偏光板として機能する。これにより、液晶表示パネル１０の（より正確にはカラーフィルタ基板の）内部反射を防止することができる。
また、従来のＦＦＳモード液晶にアウトセルλ／４板３１のみを組み込んだ円偏光ＦＦＳモード液晶では、黒表示ができなくなるため、本実施形態の液晶表示装置は、更にインセルλ／４板３２を設けることにより、円偏光ＦＦＳモード液晶の性能を改善している。すなわち、カラーフィルタ基板を２枚の直交するλ／４板で挟むことで、カラーフィルタ基板の外光反射を抑制しつつ、バックライト３からの照明光は従来のＦＦＳモード液晶と同じ光学原理により、黒表示を行うことが可能となる。
以上の効果を得るため、アウトセルλ／４板３１とインセルλ／４板３２とは、互いに位相差をキャンセルし合うように、軸配置及び位相差値の設計が行われる。アウトセルλ／４板３１は、第一の方向に面内遅相軸を有し、インセルλ／４板３２は、第一の方向と直交する第二の方向に面内遅相軸を有する。すなわち、アウトセルλ／４板３１の面内遅相軸とインセルλ／４板３２の面内遅相軸とは直交する。このような軸配置によれば、液晶表示パネル１０の法線方向から入射する光に対して、アウトセルλ／４板３１とインセルλ／４板３２とが互いに位相差を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、バックライト３から液晶表示パネル１０に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。
第一の方向及び第二の方向は、位相差層の機能を発現させる観点から、第一の直線偏光板１１の透過軸及び第二の直線偏光板１９の透過軸に対して４５°の角度をなすことが好ましい。すなわち、第一の方向及び第二の方向は、一方が方位４５°であり、他方が方位１３５°であることが好ましく、例えば、第一の方向が方位４５°であり、第二の方向が方位１３５°であることが好ましい。
本実施形態における好ましい光学軸の配置は、例えば、第一の直線偏光板１１の透過軸の方位を０°とすると、アウトセルλ／４板３１の面内遅相軸は４５°方位、インセルλ／４板３２の面内遅相軸は１３５°方位、液晶層１７の液晶の初期配向方位は０°又は９０°、第二の直線偏光板１９の透過軸の方位は９０°である。
インセルλ／４板３２は、アウトセルλ／４板３１とは異なる材料で構成されることが好ましい。液晶表示パネル１０の一般的な製造方法に基づけば、第一の基板１３の一方の面上に、カラーフィルタ層１４、オーバーコート層１５及びインセルλ／４板３２が順次形成されるが、本明細書では、第一の基板１３、カラーフィルタ層１４及びオーバーコート層１５の積層体を「カラーフィルタ基板」と呼ぶ。そして、第一の直線偏光板１１及びアウトセルλ／４板３１は、カラーフィルタ基板における第一の基板１３の他方の面上に貼り付けられる。このように、インセルλ／４板３２とアウトセルλ／４板３１とは通常異なる製造プロセスを経て形成されることから、信頼性及び生産性の点で、インセルλ／４板３２とアウトセルλ／４板３１とを異なる材料で形成することに利点がある。
一方、インセルλ／４板３２とアウトセルλ／４板３１とを異なる材料で構成する場合の課題として、インセルλ／４板３２とアウトセルλ／４板３１の波長分散性が異なることが挙げられる。
ここで、「位相差層の波長分散性」とは、位相差層が付与する位相差の大きさと入射光の波長との相関関係を指す。可視光域において、入射光の波長が変化しても位相差層が付与する位相差の大きさが変化しない性質を「フラット波長分散」という。また、可視光域において、入射光の波長が大きくなるにつれて位相差層が付与する位相差の大きさが小さくなる性質を「正波長分散」という。位相差層の位相差は、複屈折率Δｎと位相差層の厚さｄとの積により算出されるものである。
本明細書中、波長λｎｍの光に対する複屈折率をΔｎ（λ）とするときに、下記式（３）及び（４）を満たす材料を「フラット波長分散材料」という。
０．９９＜Δｎ（４５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＜１．０３　（３）
０．９８＜Δｎ（６５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＜１．０１　（４）
本明細書中、波長λｎｍの光に対する複屈折率をΔｎ（λ）とするときに、Δｎ（４５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）が１．０３以上であり、かつ、Δｎ（６５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）が０．９８以下である材料を「正波長分散材料」という。
上述したように、アウトセルλ／４板３１とインセルλ／４板３２とは互いに位相差をキャンセルし合うものであることから、２枚のλ／４板３１、３２の位相差値が正確に一致しないと、黒表示時の光漏れが生じ得る。波長分散性が異なる場合には、入射光の波長毎に位相差値の一致度が違うこととなり、光を着色させてしまう。
アウトセルλ／４板３１の材料は特に限定されないが、アウトセルλ／４板３１はカラーフィルタ基板に貼り付けて形成できることから、液晶表示装置の分野で一般的に用いられる延伸処理された高分子フィルムが好適に用いられる。高分子フィルムの材料としては、例えば、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ノルボルネン、トリアセチルセルロース、ジアチルセルロース等が挙げられ、中でも、シクロオレフィンポリマーが特に好ましい。シクロオレフィンポリマーで形成された位相差層は、耐久性に優れ、高温環境や高温高湿環境に長期間曝したときの位相差の変化が小さいという利点がある。シクロオレフィンポリマーのフィルムとしては、日本ゼオン社製の「ゼオノアフィルム（登録商標）」、ＪＳＲ社製の「ＡＲＴＯＮ（登録商標）フィルム」等が知られている。
インセルλ／４板３２の材料としては、光重合性液晶材料（「リアクティブメソゲン」ともいう）の硬化物が用いられる。光重合性液晶材料を用いれば、インセルλ／４板３２をカラーフィルタ基板の製造プロセス中に塗布形成できることから、液晶表示パネル１０を薄くできる。
なお、アウトセルλ／４板３１を光重合性液晶材料で形成することも可能である。アウトセルλ／４板３１を光重合性液晶材料で形成する方法としては、ＰＥＴフィルム等の平坦な基材フィルム上に、材料を塗布して製膜した後、得られた膜を、接着剤を介して直線偏光板又は液晶表示パネルに転写し、最後に基材フィルムを剥離する方法や、カラーフィルタ基板の外側（観察者側の面）に材料を直接塗布して製膜する方法を用いることができる。また、インセルλ／４板３２を延伸された高分子フィルムで形成することも可能である。
インセルλ／４板３２に用いられる光重合性液晶材料の複屈折率Δｎの波長分散性は、正波長分散である。したがって、光重合性液晶材料で形成されたインセルλ／４板３２の位相差を全ての波長で正確にキャンセルし、良好な黒表示を実現するためには、アウトセルλ／４板３１に正波長分散材料を用いるのが通常であり、インセルλ／４板３２と同じく、光重合性液晶材料を用いればよい。しかしながら、光重合性液晶材料で形成されたアウトセルλ／４板３１は、同じ光重合性液晶材料で形成されたインセルλ／４板３２よりも耐熱性が低く、高温環境で位相差が低下しやすいことが分かった。例えば、液晶表示パネルを８０℃で５００時間保存した場合に、インセルλ／４板３２の位相差が変化せずに、アウトセルλ／４板３１の位相差が約３％低下することがあった。これは、インセルλ／４板３２が液晶表示パネルの製造プロセス中に形成されているため、アウトセルλ／４板３１の貼り付け前に、例えばセル厚を保持するためのフォトスペーサー（ＰＳ）の形成や配向膜の焼成などの高温プロセスを経ており、インセルλ／４板３２の位相差は、液晶表示パネルの製造プロセス中に、それ以上低下しない充分に安定した状態になるためであると推察される。これに対して、アウトセルλ／４板３１は、第一の直線偏光板１１の劣化等の問題を引き起こさないようにするため、高温プロセスには投入されない。したがって、液晶表示パネルの耐久性試験を行った場合には、インセルλ／４板３２の位相差は変化しない一方、アウトセルλ／４板３１の位相差が低下するため、試験後の液晶表示パネルでは、アウトセルλ／４板３１とインセルλ／４板３２とが互いに位相差をキャンセルし合うことができず、光漏れが発生してしまう。
これに対して、アウトセルλ／４板３１を耐久性の高いシクロオレフィンポリマーで形成すれば、耐久性試験後に光漏れが発生することを防止できる。しかしながら、シクロオレフィンポリマーは、フラット波長分散材料であることから、光重合性液晶材料のような正波長分散材料で形成されたインセルλ／４板３２の位相差を全ての波長で正確にキャンセルすることは困難であった。そのため、液晶表示装置が黒表示を行う際に、液晶表示装置の表示面から特定波長の光漏れが生じ、例えば黒表示が青く着色してしまう。
そこで、本実施形態では、対応するカラーフィルタ層１４の色に応じてインセルλ／４板３２に用いられる光重合性液晶材料の硬化条件を調整することにより、インセルλ／４板３２の波長分散をフラット波長分散に制御する。調整される硬化条件の詳細については、後で詳しく説明する。
本実施形態では、好ましくは、アウトセルλ／４板３１の波長λｎｍの光に対する位相差をＲｏｕｔ（λ）とし、インセルλ／４板３２の波長λｎｍの光に対する位相差をＲｉｎ（λ）とするときに、アウトセルλ／４板３１及びインセルλ／４板３２の位相差は、青色サブピクセル（青色カラーフィルタ１４Ｂと重なる領域）において、下記式（１）を満たすように光重合性液晶材料の硬化条件が調整される。
－１．０ｎｍ＜Ｒｉｎ（４５０）－Ｒｏｕｔ（４５０）＜１０．０ｎｍ　（１）
上記式（１）を満たすことにより、短波長側の青の波長領域の光に対し、アウトセルλ／４板３１及びインセルλ／４板３２の位相差を正確にキャンセルすることができる。これにより、液晶表示装置の表示面で観察される光漏れ及び着色をバランス良く低減することができる。光漏れの防止によれば、液晶表示装置の特に暗い使用環境下でのコントラストを高めることができるので、液晶表示の視認性を高めたり、バックライト光の利用効率の向上による低消費電力化（バッテリー駆動時間の長期化）を図ることができる。また、着色の防止によれば、表示状態での表示品位を高めたり、非表示時に画面と額縁の境界を目立たないようにすることで液晶表示装置のデザイン性（意匠性）の向上を図ることができる。これらの効果は、液晶表示装置の商品性を向上するうえでいずれも重要な要素である。
また、本実施形態では、好ましくは、アウトセルλ／４板３１及びインセルλ／４板３２の位相差は、赤色サブピクセル（赤色カラーフィルタ１４Ｒと重なる領域）において、下記式（２）を満たすように光重合性液晶材料の硬化条件が調整される。
－３．０ｎｍ＜Ｒｉｎ（６５０）－Ｒｏｕｔ（６５０）＜１．０ｎｍ　（２）
上記式（２）を満たすことにより、長波長側の赤の波長領域の光に対し、アウトセルλ／４板３１及びインセルλ／４板３２の位相差を正確にキャンセルすることができる。これによっても、液晶表示装置の表示面で観察される光漏れ及び着色をバランス良く低減することができる。
次に、本発明者が、本実施形態の液晶表示パネル１０の設計手法に想到した理由について、説明する。
はじめに、インセルλ／４板３２を用いた円偏光ＦＦＳモード液晶におけるインセルλ／４板３２の好ましい位相差範囲について、計算により考察した。計算には市販の液晶シミュレータ（Ｓｈｉｎｔｅｃｈ社製、「ＬＣＤマスター」）を使用した。なお、計算結果は、円偏光ＩＰＳモード液晶にも適用可能なものである。
考察に用いた円偏光ＦＦＳモード液晶パネルの構成は図１に示した通りである。考察に用いた円偏光ＦＦＳモード液晶パネルにおける、従来の一般的なＦＦＳモード液晶との違いは、アウトセルλ／４板３１とインセルλ／４板３２を備えることである。アウトセルλ／４板３１とインセルλ／４板３２を備えることにより、観察者側の偏光板は円偏光板となり、液晶表示パネル１０の（より正確には、カラーフィルタ基板の）内部反射を防止することができる。そして、その円偏光板を構成するアウトセルλ／４板３１の効果により黒表示ができなくなる弊害をなくすため、アウトセルλ／４板３１の位相差をキャンセルするように、インセルλ／４板３２が設けられる。つまり、面内遅相軸が互いに直交する２枚のλ／４板でカラーフィルタ基板を挟んでいる。これにより、カラーフィルタ基板の外光反射は抑制され、バックライトからの照明光は従来のＦＦＳモード液晶と同じ光学原理により、黒表示を行うことが可能となる。２枚のλ／４板の位相差値が正確に一致していないと、黒表示時に光漏れの原因となる。また、波長毎に一致度が違うと、着色の原因ともなる。
インセルλ／４板３２は、光重合性液晶材料（リアクティブメソゲン）を塗布して形成する。光重合性液晶材料の複屈折Δｎの波長分散は、長波長程その絶対値が小さくなる、いわゆる正波長分散であるため、平坦なカラーフィルタ基板上に均一膜厚で塗布すると、位相差の波長分散は正波長分散となる。
インセルλ／４板３２の位相差を全ての波長で正確にキャンセルし、良好な黒表示を実現するため、アウトセルλ／４板３１には正波長分散材料を用いるのが通常である。インセルλ／４板３２と同じく、光重合性液晶材料を用いることで実現できる。まず、この標準的な構成の黒表示状態をシミュレータで再現した。
シミュレーションで用いたパラメータは、次の通りである。
インセルλ／４板３２及びアウトセルλ／４板３１の材料となる光重合性液晶材料の複屈折Δｎとその波長分散は、Δｎ（５５０）＝０．１０、Δｎ（４５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＝１．１２、Δｎ（６５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＝０．９６と想定した。クロスニコル偏光板の透過スペクトルは図２に示す通りであった。カラーフィルタ層（Ｂ、Ｇ及びＲ）の透過スペクトルは図３に示す通りであった。ＢＧＲ各色の面積は等しいとした。視感度補正透過率Ｙや色度座標（ｘ，ｙ）を計算する時の光源は、一般的な液晶ディスプレイ用ＬＥＤバックライトを想定し、その発光スペクトルは図４に示す通りであった。オーバーコート層は一般に透明で位相差（複屈折）を持たないため、シミュレーション上では無視した。水平配向をした液晶層は位相差（複屈折）を持つが、その配向方位は背面側の偏光板の軸方位と平行又は直交に設定してあるため、これもシミュレーション上では無視した。ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板の開口率は、実際には１００％にならないが、シミュレーションでは簡単のために１００％と仮定した。以上をまとめると、シミュレーションに必要なパラメータは、偏光板、カラーフィルタ層及び光源のスペクトルと、インセルλ／４板３２及びアウトセルλ／４板３１の材料となる光重合性液晶材料の複屈折Δｎ（又は膜厚ｄとの積で決定される位相差値）である。
（第１のシミュレーション）
直線偏光板とカラーフィルタ層だけを構成要素として計算を行うと、視感度補正した透過率Ｙは０．００００７３、色度座標（ｘ，ｙ）は（０．２４３，０．２１８）となった。得られた値は、インセルλ／４板３２及びアウトセルλ／４板３１の位相差のキャンセルが完全に行われた理想的な場合の特性に相当するため、以下では目標値として参照する。
（第２のシミュレーション）
平坦なカラーフィルタ基板上に均一膜厚ｄ＝１．３７５μｍでインセルλ／４板３２を設けた場合、Ｂ，Ｇ，Ｒ領域の位相差波長分散は図５～７の通りになる。便宜的に、青色カラーフィルタの波長４００～５００ｎｍの範囲の位相差と緑色カラーフィルタの波長５００～６００ｎｍの範囲の位相差と赤色カラーフィルタの波長６００～７００ｎｍの範囲の位相差とを継接ぎして一つのグラフに表すと図８になる。
なお、図３に示したように、実際のカラーフィルタ層の分光特性は完全ではなく、各色間で重なりがある。例えば、青色カラーフィルタは青色光（一般には波長３８０～５００ｎｍ程度の光）だけを通すことが好ましいが、実際には波長５００～５５０ｎｍ程度の緑色光も透過させる。したがって、青色カラーフィルタ上に設けられたインセル位相差層は波長３８０～５００ｎｍの入射光だけではなく、例えば、波長５００～５５０ｎｍの入射光に対しても機能している。この通りに考えると、上記のような継接ぎグラフでカラーフィルタ層上に設けられたインセルλ／４板３２全体の特性を正確に表現することはできないが、大まかな特性把握には役立つので、その目的で本明細書中では使用する。
インセルλ／４板３２とアウトセルλ／４板３１の波長分散特性を適合させるため、インセルλ／４板３２と同じ正波長分散材料（反応性液晶高分子）を用い、均一膜厚ｄ＝１．３７５μｍのアウトセルλ／４板３１を設けた。その位相差波長分散は図９の通りになる。
インセルλ／４板３２の位相差とアウトセルλ／４板３１の位相差は全波長で一致しており、その差分は図１０の通りになる。この状態であれば、全波長で光漏れの少ない、良好な黒表示が得られる。実際に黒表示の透過スペクトルを計算した結果が図１１である。視感度補正した透過率Ｙは０．００００７３、色度座標（ｘ，ｙ）は（０．２４３，０．２１８）であり、先に示した目標値と一致している。
なお、上記「平坦なカラーフィルタ基板」という表現では、カラーフィルタ基板の主要な機能層であるＢＧＲのカラーフィルタ（色層）の膜厚にバラつきがあったとしても、その上のオーバーコート層が平坦化膜として充分に機能していれば、そのカラーフィルタ基板は平坦であるとみなしている。これとは逆に、ＢＧＲの色層の膜厚にバラつきがなくとも、オーバーコート層の膜厚にバラつきがある場合、「平坦なカラーフィルタ基板」に該当しないとみなしている。
（第３のシミュレーション）
次に、インセルλ／４板３２とは異なる材料からなるアウトセルλ／４板３１を用いる場合を考える。ここでは、耐熱性改善を目的に、フラット波長分散材料であるシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）からなる位相差フィルムを使用する場合を考える。ＣＯＰフィルムとして日本ゼオン社製の「ゼオノアフィルムＺＦ１４」を想定すると、その複屈折の波長分散特性はΔｎ（４５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＝１．００、Δｎ（６５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＝１．００である。一般的な位相差フィルムの設計中心波長である波長５５０ｎｍでの位相差が１３７．５ｎｍになるように調整した場合、その位相差波長分散は図１２の通りになる。
この場合、インセルλ／４板３２の位相差とアウトセルλ／４板３１の位相差は、波長５５０ｎｍ以外では一致せず、その差分は図１３の通りになる。このため、波長５５０ｎｍ以外では、インセルλ／４板３２とアウトセルλ／４板３１とは位相差をキャンセルすることができず、黒表示で光漏れが起こって着色する。実際に黒表示の透過スペクトルを計算した結果が図１４である。視感度補正した透過率Ｙは０．０００１３８、色度座標（ｘ，ｙ）は（０．１７７，０．０５４）であった。この結果から、黒表示は、青く着色したものとなった。
（インセルλ／４板３２の形成プロセス）
ここで、インセルλ／４板（インセル位相差層）３２の形成プロセスを詳細に説明する。インセルλ／４板３２は、光重合性液晶材料（リアクティブメソゲン）を塗布し、硬化することにより形成される。光重合性液晶材料としては、光反応性基を有する液晶高分子（液晶性ポリマー）が用いられる。光重合性液晶材料としては、例えば、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフタレン基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基、これらの誘導体などの置換基（メソゲン基）と、シンナモイル基、カルコン基、シンナミリデン基、β－（２－フェニル）アクリロイル基、桂皮酸基、これらの誘導体などの光反応性基を併せ有する構造の側鎖を有し、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、Ｎ－フェニルマレイミド、シロキサンなどの構造を主鎖に有するポリマーを挙げることができる。かかるポリマーは、単一の繰り返し単位からなるホモポリマーであってもよく、側鎖の構造の異なる２以上の繰り返し単位からなるコポリマーであってもよい。かかるコポリマーとしては、交互型、ランダム型、クラフト型などのいずれをも含む。また、かかるコポリマーにおいては、少なくとも一の繰り返し単位に係る側鎖が、上記の如きメソゲン基と光反応性基を併せ有する構造の側鎖であり、他の繰り返し単位に係る側鎖が、かかるメソゲン基や光反応性基を有さないものであってよい。
光重合性液晶材料の塗布に用いられる溶媒としては、例えば、トルエン、エチルベンゼン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジブチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、エタノール、プロパノール、シクロヘキサン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、シクロヘキサノン、ｎ－ヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、Ｎ－メチルピロリドン、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。これらは何れかを単独で用いることもでき、２種以上を併用することもできる。
光重合性液晶材料を用いたインセルλ／４板３２は、具体的には、次のような方法で形成できる。まず、カラーフィルタ基板上に配向膜を形成し、ラビング、光照射等の配向処理を行い、配向方位を定める。配向処理された配向膜上に、光重合性液晶材料を塗布し、焼成、光照射等の方法で硬化させる。光重合性液晶材料の塗布には、スリットコーターやスピンコーターなどの塗布装置が好適に使用できる。均一な厚さで塗布した後、７０℃～１００℃程度の温度で２分間、仮焼成を行う。その後、波長３１３ｎｍ～３６５ｎｍの光（紫外線）を照射する露光装置を用いて光硬化処理を行う。なお、焼成温度や光硬化の条件は、光重合性液晶材料によって適宜調整され、上記条件に限定されない。
硬化された光重合性液晶材料は、下地配向膜の配向方位に応じて配向し、位相差層として機能する。位相差層の位相差は、一般に、光重合性液晶材料の複屈折率Δｎと位相差層の厚さｄとの積により決まる。光重合性液晶材料の複屈折率Δｎの波長分散は、長波長程その絶対値が小さくなる、いわゆる正波長分散であるため、平坦なカラーフィルタ基板上に均一膜厚で塗布すると、位相差層の位相差の波長分散も正波長分散となる。
様々な目的達成のため、位相差層の波長分散を変更することが好ましい場合がある。例えば、アウトセルλ／４板３１として、正波長分散材料以外の材料を使用する場合などである。耐久性の高いＣＯＰフィルム（フラット波長分散）を使用する場合がこれに相当する。上記第３のシミュレーションで示したように、インセルλ／４板３２の波長分散が正波長分散であると、黒表示で光漏れが起こって着色が発生してしまう。インセルλ／４板３２の波長分散をフラット分散に近づけることができれば、この課題は解消される。
なお、インセルλ／４板３２の波長分散を変更するためには、例えば、インセルλ／４板３２の厚さｄをＲＧＢサブピクセル毎に異なる値とする方法がある。平坦なカラーフィルタ基板上に膜厚差を設けながら塗布する方法でもよいし、ＲＧＢサブピクセル毎に色層の厚さに差をつけた階段状のカラーフィルタ基板に位相差層材料を塗布する方法であってもよい。特に、後者が製造プロセス簡略化の観点からはより好ましい。本発明者はこの方法を既に特許出願した（特願２０１７－０３０１７２）。例えば、適切な段差を設けた階段状のカラーフィルタ基板の上にＲＧＢのインセルλ／４板３２の膜厚ｄが１．４２０μｍ、１．３７５μｍ、１．２８０μｍとなるように位相差層材料を塗布し、アウトセルλ／４板３１としてＣＯＰフィルム（フラット波長分散）を使用した場合について、実際に黒表示の透過スペクトルを計算した結果が図１５である。視感度補正した透過率Ｙは０．０００１０１、色度座標（ｘ，ｙ）は（０．２０８，０．１４６）であった。上記第３のシミュレーションの結果と比べて、透過率、色度ともに改善している。
一方、本発明者は、実験を行って見出した光重合性液晶材料の特徴を利用して、インセルλ／４板３２の波長分散を変更する新たな方法に想到した。すなわち、本発明者は、光重合性液晶材料は、塗布膜厚が一定であったとしても、その硬化条件の違いにより、仕上がり位相差、すなわち、実質的な複屈折率Δｎが変化するという特徴があることを見出した。この特徴を活用して、例えば、フォトマスクを用い、ＲＧＢサブピクセル毎に異なる照射量で３回に分けて光照射（紫外線照射）し、硬化を行うことにより、インセルλ／４板３２の実質的な波長分散を制御することができる。あるいは、グレイトーンマスクやハーフトーンマスクのように、実質的な透過率が異なる複数の開口部をもつフォトマスクを用いることで、ＲＧＢサブピクセルの全てを一括処理しても、ＲＧＢサブピクセル毎に異なる照射量で光照射し、硬化を行うことができる。
本発明者は、反応性アクリレート基を含む光重合性液晶材料について、紫外線照射量と位相差の関係を調べる実験を行った。光配向膜を設けた素ガラス上に回転速度２０００ｒｐｍのスピンコートにより光重合性液晶材料を厚みが約２μｍになるように塗布し、仮焼成と紫外線照射（波長：３１３ｎｍ）をした後、波長５５０ｎｍで位相差を測定した。その結果を下記表１及び図１６に示した。なお、下記表１及び図１６中では、各条件で得られた位相差の値を、紫外線照射量４００ｍＪ／ｃｍ２、仮焼成温度８０℃の条件で得られた位相差の値を１．０００としたときの相対値として表している。
紫外線照射量については、１００ｍＪ／ｃｍ２未満にすることもできたが、紫外線照射量を極端に減らすと信頼性の低下がみられる場合があるため、経験的に１００ｍＪ／ｃｍ２を下限に設定した。また、紫外線照射量を１０００ｍＪ／ｃｍ２よりも大きくすることもできたが、紫外線照射量を極端に増やすと生産性の低下につながるため、経験的に１０００ｍＪ／ｃｍ２を上限に設定した。
また、本発明者は、紫外線照射量の他、仮焼成温度（時間は８０秒間に固定）の条件を変更してみたところ、仮焼成温度によっても発現する位相差（すなわちΔｎ）が異なることを見出した。つまり、仮焼成温度の選択によっても、波長分散の制御が可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
実験結果によると、例えば仮焼成温度を８０℃に設定した場合、位相差の最大値を与える紫外線照射量は４００ｍＪ／ｃｍ２であり、位相差の最小値を与える紫外線照射量は９００ｍＪ／ｃｍ２であった。
なお、本発明における紫外線照射量、及び、仮焼成温度の範囲は、本実験の範囲に限定されるものではない。
また、カラーフィルタ基板上へのインセルλ／４板３２の形成方法としては、ＰＥＴフィルム等の基材フィルム上に光重合性液晶材料の硬化物の層を設けた転写フィルムを用い、カラーフィルタ基板上に光重合性液晶材料の硬化物の層を転写する方法を用いてもよい。
（実施例１）
上記実験結果を考慮して、波長分散を制御したインセル位相差層付カラーフィルタ基板を以下の方法で作製した。
まず、光異性化型の光配向材料を、カラーフィルタ基板上に回転速度２０００ｒｐｍのスピンコートにより塗布し、光配向材料の膜を形成した。そして、この光配向材料の膜に対して、仮焼成を８０℃で１分間行い、紫外線（波長：３６５ｎｍ、照射量：２Ｊ／ｃｍ２）を照射した後、２３０℃の温度で本焼成を行った。その結果、水平配向膜（光配向膜）が得られた。
次に、光重合性液晶材料（液晶分子の骨格の末端にアクリレート基を有する液晶材料）をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（有機溶媒）に溶かし、得られた溶液を、水平配向膜上にスリットコート法で塗布し、光重合性液晶材料（溶液）の膜を形成した。そして、この光重合性液晶材料の膜に対して、仮焼成を８０℃で８０秒間行い、カラーフィルタ基板のＲ，Ｇ，Ｂサブピクセル毎に異なる透過率をもつグレイトーンマスク越しに紫外線（波長：３１３ｎｍ）を照射した後、本焼成を２３０℃で３０分間行った。その結果、インセルλ／４板３２が得られた。
インセルλ／４板３２形成の際、Ｒ，Ｇ，Ｂサブピクセルに相当する箇所の相対透過率が、４：４：９になるようなグレイトーンマスク（ハーフトーンマスクを使用してもよい）を用いることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂサブピクセルのそれぞれに４００ｍＪ／ｃｍ２、４００ｍＪ／ｃｍ２、９００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線照射を行った。この方法によれば、Ｒ，Ｇ，Ｂサブピクセルに形成されるインセルλ／４板３２の位相差は、波長５５０ｎｍでの測定値が１３７．５ｎｍ、１３７．５ｎｍ、１３７．５ｎｍ×０．９５６＝１３１．４ｎｍとなる。但し、Ｒフィルタ領域と重なる部分の位相差は波長６５０ｎｍにより、Ｇフィルタ領域と重なる部分の位相差は波長５５０ｎｍにより、Ｂフィルタ領域と重なる部分の位相差は波長４５０ｎｍにより、設計されるべきであり、光重合性液晶材料自身の材料波長分散（Δｎ（４５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＝１．１２、Δｎ（６５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＝０．９６）についても考慮すると、上記のプロセスにより形成されるインセルλ／４板３２の仕様は次の通りであった。
Ｒサブピクセル位相差（測定波長６５０ｎｍ）：１３７．５ｎｍ×０．９６＝１３２．０ｎｍ
Ｇサブピクセル位相差（測定波長５５０ｎｍ）：１３７．５ｎｍ
Ｂサブピクセル位相差（測定波長４５０ｎｍ）：１３１．４ｎｍ×１．１２＝１４７．９ｎｍ
ちなみに、グレイトーンマスクを使用せずに紫外線照射した場合、Ｂサブピクセル位相差（測定波長４５０ｎｍ）は１３７．５ｎｍ×１．１２＝１５４ｎｍとなるので、これと比べると、実施例１では、６．１ｎｍ分、インセルλ／４板３２の波長分散をフラット分散に近づけることができた。
得られたインセルλ／４板付きのカラーフィルタ基板を組み込んで、実施例１に係る液晶表示装置を作製した。
（実施例２）
インセル位相差層形成の際、Ｒ，Ｇ，Ｂサブピクセルに相当する箇所の相対透過率が、４：１：８になるようなグレイトーンマスクを用いることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂサブピクセルのそれぞれに４００ｍＪ／ｃｍ２、１００ｍＪ／ｃｍ２、８００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線照射を行ったこと以外は、実施例１と同様にしてインセル位相差層付カラーフィルタ基板を作製した。このインセルλ／４板付きのカラーフィルタ基板を組み込んで、実施例２に係る液晶表示装置を作製した。
（比較例１～３）
比較例１～３に係る液晶表示装置を次のようにして作製した。比較例１に係る液晶表示装置は、上記の第２のシミュレーションに相当し、アウトセルλ／４板３１とインセルλ／４板３２が同じ正波長分散材料（反応性液晶高分子）で形成されたものである。一方、比較例２及び３に係る液晶表示装置は、アウトセルλ／４板３１に、インセルλ／４板３２とは波長分散性の異なるＣＯＰフィルム（フラット波長分散材料）を使用した。このうち、比較例２に係る液晶表示装置は、上記の第３のシミュレーションに相当し、Ｂ、Ｇ及びＲのインセルλ／４板３２の膜厚がいずれも１．３７５μｍであり、色毎にインセルλ／４板３２の膜厚を最適化する工夫をしていない。比較例３に係る液晶表示装置は、ＲＧＢの位相差層の膜厚ｄが１．４２０μｍ、１．３７５μｍ、１．２８０μｍとなるように、Ｂのインセルλ／４板３２の膜厚を小さくし、かつＲのインセルλ／４板３２の膜厚を大きくした例である。
（シミュレーション評価）
各実施例及び比較例について、視感度補正した透過率Ｙ、及び、色度座標（ｘ，ｙ）を求めた。得られた結果を下記表２に示した。また、各実施例及び比較例について、黒表示の透過スペクトルを図１７～２１に示した。図１７～１９は、比較例１～３の液晶表示装置の黒表示の透過スペクトルをそれぞれ表す。図２０及び２１は、実施例１及び２の液晶表示装置の黒表示の透過スペクトルをそれぞれ表す。
（主観評価）
各実施例及び比較例の液晶表示装置を実際に試作し、２０代から５０代の非専門家１５人を被験者として、主観評価実験を行った。「光漏れ」と「色」の項目に着目して直感で評価を行うように指示し、各項目１０点満点（１０点＝良、１点＝悪）で評点を回答させた。被験者１５人の平均点が３点未満のものを×、３点以上～７点未満のものを△、７点以上のものを○と表記した。得られた結果を下記表２に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（評価結果のまとめ）
比較例１の液晶表示装置は、光漏れ及び着色が抑制されており、黒表示の性能は良かったが、アウトセルλ／４板３１が反応性液晶高分子を用いて作製されたものであるため、耐熱性に劣るものである。一方、比較例２、３及び実施例１、２の液晶表示装置は、アウトセルλ／４板３１がＣＯＰフィルムを用いて作製されたものであるため、耐熱性が良いものである。
比較例２の液晶表示装置は、インセルλ／４板３２の位相差波長分散とアウトセルλ／４板３１の位相差波長分散が適合していなかったため、光漏れが多く、青く着色した。一方、比較例３の液晶表示装置は、インセルλ／４板３２の膜厚をカラーフィルタ層の色毎に異なるように調整することで、ＲＧＢ三原色の３つの主波長（６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍ）において、インセルλ／４板３２とアウトセルλ／４板３１が互いの位相差をキャンセルしており、光漏れ及び着色がいずれもバランス良く抑制された良好な黒表示を実現することができた。
実施例１及び２の液晶表示装置は、Ｒ，Ｇ，Ｂサブピクセル毎にインセルλ／４板３２の膜厚を同じにしつつ、Ｒ，Ｇ，Ｂサブピクセル毎にインセルλ／４板３２を形成する際の紫外線照射量を調整するという簡易な方法で、インセルλ／４板３２の位相差を調整したものであるが、比較例２と比べて光漏れを抑制することができ、かつ着色が抑制された良好な黒表示を実現することができた。
以上のように、本実施形態によれば、対応するサブピクセル（カラーフィルタ層１４）の色に応じて、インセルλ／４板３２を構成する光重合性液晶材料の硬化条件を調整することにより、正波長分散材料を用いて、フラット波長分散を示すインセルλ／４板３２を形成できる。硬化条件としては、光の照射量や仮焼成温度が挙げられる。このようなインセルλ／４板３２によれば、フラット波長分散材料を用いたアウトセルλ／４板３１の位相差を、４００～７００ｎｍの広い範囲で実質的にキャンセルすることができる。したがって、アウトセルλ／４板３１に、シクロオレフィンポリマー等の耐久性の高いフラット波長分散材料を用いた場合であっても、正波長分散材料を用いてインセルλ／４板３２を形成することが可能になる。
［付記］
本発明の一態様は、複数色のサブピクセルを備える液晶表示パネルの製造方法であって、上記液晶表示パネルは、観察面側から背面側に向かって順に、第一の直線偏光板と、第一の方向に面内遅相軸を有する第一のλ／４位相差層と、第一の基板と、上記第一の方向と直交する第二の方向に面内遅相軸を有する第二のλ／４位相差層と、電圧無印加時に水平配向する液晶を含有する液晶層と、電圧が印加されることによって上記液晶層に横電界を発生させる一対の電極と、第二の基板と、第二の直線偏光板と、を備え、上記第二のλ／４位相差層の形成プロセスは、配向膜上に形成した光重合性液晶材料の膜に光を照射して、上記光重合性液晶材料を硬化させる工程を含み、上記工程において、異なる色のサブピクセル間で、上記光重合性液晶材料の硬化条件を異ならせる液晶表示パネルの製造方法である。
上記硬化条件は、光の照射量であってもよいし、仮焼成温度であってもよい。
上記第一のλ／４位相差層の波長λｎｍの光に対する位相差をＲｏｕｔ（λ）とし、上記第二のλ／４位相差層の波長λｎｍの光に対する位相差をＲｉｎ（λ）とするときに、青色サブピクセルにおける上記光重合性液晶材料の硬化条件が、下記式（１）を満たすように調整されてもよい。
－１．０ｎｍ＜Ｒｉｎ（４５０）－Ｒｏｕｔ（４５０）＜１０．０ｎｍ　（１）
上記第一のλ／４位相差層の波長λｎｍの光に対する位相差をＲｏｕｔ（λ）とし、上記第二のλ／４位相差層の波長λｎｍの光に対する位相差をＲｉｎ（λ）とするときに、赤色サブピクセルにおける上記光重合性液晶材料の硬化条件が、下記式（２）を満たすように調整されてもよい。
－３．０ｎｍ＜Ｒｉｎ（６５０）－Ｒｏｕｔ（６５０）＜１．０ｎｍ　（２）
上記第一のλ／４位相差層は、波長λｎｍの光に対する複屈折率をΔｎ（λ）とするときに、下記式（３）及び（４）を満たすフラット波長分散材料で構成されてもよい。
０．９９＜Δｎ（４５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＜１．０３　（３）
０．９８＜Δｎ（６５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＜１．０１　（４）
上記フラット波長分散材料は、シクロオレフィンポリマーであってもよい。
３：バックライト
１０：液晶表示パネル
１１：第一の直線偏光板
１３：第一の基板
１４：カラーフィルタ層
１４Ｂ：青色カラーフィルタ
１４Ｇ：緑色カラーフィルタ
１４Ｒ：赤色カラーフィルタ
１５：オーバーコート層
１７：液晶層
１８：第二の基板
１９：第二の直線偏光板
２１：支持基板
２２：共通電極（面状電極）
２２Ｒ：赤用共通電極
２２Ｇ：緑用共通電極
２２Ｂ：青用共通電極
２３：絶縁膜
２４：画素電極（櫛歯電極）
２４Ｒ：赤用画素電極
２４Ｇ：緑用画素電極
２４Ｂ：青用画素電極
３１：第一のλ／４位相差層（アウトセルλ／４板）
３２：第二のλ／４位相差層（インセルλ／４板）
ＢＬ：ブラックマトリックス

Claims (7)

  1. 複数色のサブピクセルを備える液晶表示パネルの製造方法であって、
    前記液晶表示パネルは、観察面側から背面側に向かって順に、
    第一の直線偏光板と、
    第一の方向に面内遅相軸を有する第一のλ／４位相差層と、
    第一の基板と、
    前記第一の方向と直交する第二の方向に面内遅相軸を有する第二のλ／４位相差層と、
    電圧無印加時に水平配向する液晶を含有する液晶層と、
    電圧が印加されることによって前記液晶層に横電界を発生させる一対の電極と、
    第二の基板と、
    第二の直線偏光板と、を備え、
    前記第二のλ／４位相差層の形成プロセスは、配向膜上に形成した光重合性液晶材料の膜に光を照射して、前記光重合性液晶材料を硬化させる工程を含み、
    前記工程において、異なる色のサブピクセル間で、前記光重合性液晶材料の硬化条件を異ならせることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
  2. 前記硬化条件は、光の照射量であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネルの製造方法。
  3. 前記硬化条件は、仮焼成温度であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネルの製造方法。
  4. 前記第一のλ／４位相差層の波長λｎｍの光に対する位相差をＲｏｕｔ（λ）とし、前記第二のλ／４位相差層の波長λｎｍの光に対する位相差をＲｉｎ（λ）とするときに、
    青色サブピクセルにおける前記光重合性液晶材料の硬化条件が、下記式（１）を満たすように調整されることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
    －１．０ｎｍ＜Ｒｉｎ（４５０）－Ｒｏｕｔ（４５０）＜１０．０ｎｍ　（１）
  5. 前記第一のλ／４位相差層の波長λｎｍの光に対する位相差をＲｏｕｔ（λ）とし、前記第二のλ／４位相差層の波長λｎｍの光に対する位相差をＲｉｎ（λ）とするときに、
    赤色サブピクセルにおける前記光重合性液晶材料の硬化条件が、下記式（２）を満たすように調整されることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
    －３．０ｎｍ＜Ｒｉｎ（６５０）－Ｒｏｕｔ（６５０）＜１．０ｎｍ　（２）
  6. 前記第一のλ／４位相差層は、波長λｎｍの光に対する複屈折率をΔｎ（λ）とするときに、下記式（３）及び（４）を満たすフラット波長分散材料で構成されることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
    ０．９９＜Δｎ（４５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＜１．０３　（３）
    ０．９８＜Δｎ（６５０ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）＜１．０１　（４）
  7. 前記フラット波長分散材料は、シクロオレフィンポリマーであることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示パネルの製造方法。
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