(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に第１電極を備えた第１基板と該第１基板に対向する表面上に第２電極を備えた第２基板との間の液晶封入領域内に液晶を封止してなる液晶装置であって、
前記液晶封入領域内の表示駆動領域に設けられた前記第１電極及び前記第２電極と、
前記第１基板の前記液晶封入領域内に構成された前記表示駆動領域から外れた非表示領域に形成されたダミー第１電極と、
前記液晶封入領域内において、前記第１基板の前記液晶側の前記ダミー第１電極を含む前記第１電極上又は前記第２基板の前記液晶側の前記第２電極上に形成されたカラーフィルタと、を備え、
前記第１基板側の前記ダミー第１電極には光学的な第１開口部が形成されるとともに、前記第１基板又は前記第２基板の前記カラーフィルタの前記第１開口部に対応した位置には光学的な第２開口部が形成され、
前記第１基板の前記第１開口部を含む前記第１電極上及び前記第２基板の前記第２開口部を含む前記カラーフィルタ上のそれぞれを覆うようにして少なくとも配向膜が形成されたことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記第１電極が反射層からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の液晶装置を用いた液晶装置のセル厚測定方法であって、
前記第１基板及び前記第２基板の外側に偏光板を配置し、
前記第１基板の外側に配置した光源から射出された光のうち、前記偏光板、前記第１開口部及び前記液晶を通過し、さらに前記第２開口部及び前記偏光板を通過して得られた光の色調と、前記偏光板、前記液晶装置のセル厚に基づいて予め設定した色調とを比較して、セル厚を導くことを特徴とする液晶装置のセル厚測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶装置及び液晶装置のセル厚測定方法に係り、特に、外光を反射するための反射層やカラーフィルタを有する液晶装置に好適な製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶装置の製造に際しては、２枚の基板の対向する表面にそれぞれ電極を形成して、これらの基板を、シール材などを用いて所定のセル厚になるように貼りあわせ、シール材によって画成された基板間の液晶封入領域内に液晶を封入することによって液晶セル（偏光板の貼着若しくは組込前のもの）を構成するようにしている。
【０００３】
上記の液晶装置のうち、２枚の基板のそれぞれに透明電極を形成した透過型の液晶装置を製造する場合には、例えば、液晶セルの表裏両側にそれぞれ偏光板を配置し、一方の偏光板を通して液晶セルに光源からの光を当て、他方の偏光板を経て出てくる光の色調を調べることによって光路に沿った液晶層の厚さを知ることができる。
【０００４】
すなわち、液晶セルに封入される液晶の屈折率異方性Δｎは液晶組成によって定まり、また、この屈折率異方性Δｎと、液晶層の厚さｄとの積Δｎ・ｄはリタデーションとして液晶装置の光学的特性（偏光特性）を決定する。通常、表示を実現するために偏光特性を用いる液晶装置においては、液晶層の厚さｄが設定値に対して変化すると、リタデーションΔｎ・ｄもまた変化するため、偏光特性もまた変化して表示態様が所望の状態とは異なるものとなってしまう。
【０００５】
このとき、上記のように液晶セルの表裏両側に偏光板を配置し、これらの偏光板をそれらの偏光軸が所定の関係になるように設定すると、２枚の偏光板及び液晶セルを透過した透過光が所定の色調になって観察される。この色調はリタデーションの変動によって変化する。
【０００６】
したがって、従来は、上記のように偏光板を通して得られる透過光の色調を検出することによって液晶層の厚さ（すなわちセル厚ｄ）を測定することができることから、このセル厚測定によって製造された液晶セルのセル厚の精度やばらつきを把握し、その結果を製造ラインにおける製造条件の調整に用いていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶装置としては、一方の基板上に反射層や反射電極を形成した反射型液晶装置や、いずれか少なくとも一方の基板上にカラーフィルタを形成したカラー液晶装置があり、これらの反射型液晶装置やカラー液晶装置を構成する液晶セルのセル厚を測定しようとする場合、反射層や反射電極によって遮光されることにより上記の透過光によるセル厚測定ができず、或いは、カラーフィルタを光が通過することによって透過光の色調が変化してしまうために正確なセル厚測定ができないという問題点がある。
【０００８】
一方、空セル内に照射した光の反射光を捉えてセル厚を測定する装置が知られているが、液晶を注入した後の液晶セルにこの装置を用いると、セル内の多重反射によってセル厚を測定するこの装置では液晶による光学的影響によって正確な液晶層の厚さを検出することができなくなるという不具合がある。
【０００９】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、反射型の液晶装置やカラー液晶装置を構成する液晶セルに対しても支障なくセル厚測定を行うことができる液晶装置の構造及びセル厚測定方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の液晶装置は、表面上に反射層を備えた第１基板と、該第１基板に対向する表面上に透明電極を備えた第２基板との間の液晶封入領域内に液晶を封止してなる液晶装置であって、前記液晶封入領域内に構成された画素領域から外れた非表示領域において前記反射層に光学的な開口部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、液晶封入領域内に構成された画素領域から外れた非表示領域において反射層に光学的な開口部が設けられていることにより、この開口部を通して液晶セルに光を透過させ、その透過光に基づいて液晶層の偏光特性を知ることができるので、表示状態に影響を与えることなく、正確にセル厚を測定することが可能になる。
【００１２】
本発明において、前記反射層よりも前記第２基板寄りにカラーフィルタが形成され、該カラーフィルタには、前記開口部に対応する領域に光学的な対応開口部が設けられていることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、カラーフィルタが形成されていても、このカラーフィルタに対応開口部が形成されているので、反射層の開口部と、カラーフィルタの対応開口部を通して、カラーフィルタの着色の影響を受けることなく、正確にセル厚を測定することができる。
【００１４】
ここで、カラーフィルタの対応開口部とは、カラーフィルタを構成する着色層が形成されていない部分を言う。
【００１５】
本発明において、前記反射層は前記第１基板における前記第２基板に対向する表面上に形成された反射電極であることが好ましい。
【００１６】
本発明において、前記反射層は前記第１基板における前記第２基板に対向する表面上に形成された反射電極及び該反射電極の形成部位以外の領域に形成されたダミー電極であり、前記開口部は前記ダミー電極に形成されていることが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、開口部がダミー電極に形成されていることにより、開口部の配置の自由度や開口面積などに制約が少なくなるために、より好条件でセル厚測定を行うことが可能になる。
【００１８】
次に、本発明の液晶装置は、表面上に第１電極を備えた第１基板と、該第１基板の前記表面に対向する表面上に第２電極を備えた第２基板との間の液晶封入領域内に液晶を封止してなる液晶装置であって、前記第１基板と前記第２基板の少なくともいずれか一方の表面上にカラーフィルタが形成され、前記液晶封入領域内に構成された画素領域から外れた非表示領域において前記カラーフィルタに光学的な開口部が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、前記液晶封入領域内に構成された画素領域から外れた非表示領域においてカラーフィルタに開口部が形成されていることにより、この開口部を通して液晶セルに光を透過させ、その透過光に基づいて液晶層の偏光特性を知ることができるので、表示状態に影響を与えることなく、しかもカラーフィルタの着色層に影響されずに、正確にセル厚を測定することが可能になる。
【００２０】
次に、本発明の液晶装置のセル厚測定方法としては、表面上に反射層を備えた第１基板と、該第１基板に対向する表面上に第２電極を備えた第２基板との間の液晶封入領域内に液晶を封止してなる液晶装置のセル厚測定方法であって、前記液晶封入領域内に構成された画素領域から外れた非表示領域において前記反射層に光学的な開口部を設け、該開口部を通して検出した透過光に基づいて判明する前記液晶の偏光特性からセル厚を測定することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、反射層の開口部を通して検出した透過光に基づいて液晶の偏光特性を明らかにし、これによってセル厚を測定することによって、液晶の偏光特性をセル内の各層からの多重反射光に影響されることなく、しかも反射層に邪魔されることなく容易に検出することができ、正確にセル厚を測定することができる。
【００２２】
ここで、セル厚を測定するとは、必ずしもセル厚の絶対値を求める場合に限らず、標準の透過光の状態からの変化の有無を知ることも含むものとする。
【００２３】
本発明において、前記反射層よりも前記第２基板寄りにカラーフィルタが形成され、該カラーフィルタには、前記開口部に対応する領域に光学的な対応開口部が設けられており、前記開口部及び前記対応開口部を通過した透過光を用いて測定することが好ましい。
【００２４】
また、本発明の液晶装置のセル厚測定方法は、表面上に第１電極を備えた第１基板と、該第１基板の前記表面に対向する表面上に第２電極を備えた第２基板との間の液晶封入領域内に液晶を封止してなる液晶装置のセル厚測定方法であって、前記第１基板と前記第２基板の少なくともいずれか一方の表面上にカラーフィルタを形成し、前記液晶封入領域内に構成された画素領域から外れた非表示領域において前記カラーフィルタに光学的な開口部を設けることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、カラーフィルタの開口部を通して検出した透過光に基づいて液晶の偏光特性を明らかにし、これによってセル厚を測定することによって、液晶の偏光特性をセル内の各層からの多重反射光に影響されることなく、しかもカラーフィルタの着色層の影響を受けることなく、容易に検出することができ、正確にセル厚を測定することができる。
【００２６】
本発明において、液晶セルの表裏両側にそれぞれ偏光板を配置し、一方の偏光板を通して偏光をセル内に導入し、他方の偏光板から射出された透過光の色調によってセル厚を導くことを特徴とする液晶装置のセル厚測定方法。
【００２７】
この発明によれば、一方の偏光板によって直線偏光となった光は液晶セルを通過した後に他方の偏光板から射出され透過光となるため、この透過光は液晶層のリタデーションΔｎ・ｄ（Δｎは液晶の屈折率異方性、ｄは液晶の厚さ、すなわち液晶セルのセル厚）に応じた色調を呈することとなり、この色調を見ることによってセル厚を測定できる。
【００２８】
なお、液晶装置の製造方法としては、上記本発明の液晶装置のセル厚測定方法を用いて、液晶セルのセル厚を測定し、その結果を用いて液晶装置の製造条件を変更して最適のセル厚が得られるようにすることが好ましく、特に、液晶セル内に対する液晶の封止工程における液晶注入量を、上記のセル厚の測定結果に応じて調整することが好ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る液晶装置及び液晶装置のセル厚測定方法の実施形態について詳細に説明する。図１は本実施形態における液晶セルの概略構造を示す縦断面図であり、図２は液晶セルの概略斜視図（ａ）及び概略平面透視図（ｂ）である。
【００３０】
本実施形態の液晶装置を構成する液晶セル１００において、ガラス等からなる透明な基板１１の表面上にはストライプ状の反射電極１３（第１電極）が多数並列形成されており、この反射電極１３とともに配線１４が基板１１の張出領域１１Ｂ（対向する基板１２よりも側方へ張り出した領域）の表面上に引き出されるように構成されている。反射電極１３及び配線１４はアルミニウム若しくはアルミニウムを主体とする合金を用いてスパッタリング法などによって形成された金属薄膜である。配線１４は、図２（ｂ）に示すように、反射電極１３に導電接続された引出配線１４ａと、図示しない上下導通部を介して後述する基板１２に形成された透明電極１８（第２電極）に対して導電接続された連結配線１４ｂとから構成されている。上記反射電極１３の上には、ＳｉＯ２などからなるトップコート膜１５が形成され、このトップコート膜１５の上にポリイミド樹脂からなる配向膜１６が形成されている。なお、基板１１の張出領域１１Ｂの表面上には接続端子部１５０もまた反射電極１３と同材質にて形成されている。
【００３１】
一方、ガラス等からなる透明な基板１２の表面（基板１１に対向する表面）上には、カラーフィルタ１７が形成されている。このカラーフィルタ１７は、公知のように、例えば、赤、緑、青などの３色の着色層を所定配列になるように形成したものである。各着色層は、例えば染料や顔料を分散させた樹脂によって構成される。次に、必要に応じてカラーフィルタ１７の上に透明な保護膜を形成した後、その上にＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などからなる複数の透明電極１８を並列状態に形成する。透明電極１８は、例えば、上記反射電極１３の伸びる方向と直交する平面方向に伸びるストライプ状に形成される。透明電極１８の表面上には、上記と同様の配向膜１９が形成される。
【００３２】
基板１１と基板１２はシール材２０を介して貼りあわされ、このシール材２０によって囲まれた液晶封入領域Ｆ内に液晶が封入される。図２（ｂ）に模式的に示すように、液晶封入領域Ｆ内には、上記の反射電極１３と透明電極１８とが平面的に交差した部分にそれぞれ画素領域Ｇが形成され、この画素領域Ｇ毎に所定の電圧が液晶に印加されて、所定の光学的状態が実現される。画素領域Ｇがマトリクス状に配列された部分が表示駆動領域Ｈであり、この表示駆動領域Ｈ内に所定の画像が表示される。
【００３３】
上記の液晶セル１００においては、基板１２の手前に偏光板を配置し、例えば、配線１４の端部及び接続端子１５０が配置された外部接続部１１Ｃにおいて、配線１３及び接続端子１５０に液晶駆動回路などを形成した集積回路チップなどの電子部品を実装し、接続端子１５０にフレキシブル配線基板などの配線部材を実装することによって液晶装置として構成される。この液晶装置においては、外光が偏光板を通して直線偏光になり液晶セルに入射する。液晶セル内の液晶は、反射電極１３と透明電極１８から受ける電圧によって明状態と暗状態のいずれかに制御される。明状態にある画素においては、液晶セルに入射する直線偏光はそのまま液晶層を通過して反射電極１３において反射され、さらにそのまま再び液晶層を通過して液晶セルから射出され、偏光板を透過して外部へ放出される。暗状態にある画素においては、液晶セルに入射する直線偏光は液晶層によって変調された後、反射電極１３で反射されて再び液晶層によって変調されて当初の偏光方向とはほぼ直交する方向の直線偏光となって偏光板に向けて出射するので、偏光板によって遮光される。
【００３４】
本実施形態では、上記の液晶封入領域Ｆ内であって表示駆動領域Ｈよりも外側において、反射電極１３及び配線１４が形成されず、所定の形状（図示の場合には円形）の開口部１３ａ（第１開口部）が形成されている。また、カラーフィルタ１７における開口部１３ａに対応する、すなわち、平面的に開口部１３ａに重なる位置に、対応開口部１７ａ（第２開口部）が形成されている。開口部１３ａには金属薄膜が形成されておらず、トップコート膜１５及び配向膜１６のみが形成された光学的開口部となっており、また、対応開口部１７ａもまた、カラーフィルタの着色層が形成されておらず、配向膜１９のみが形成された光学的開口部となっている。
【００３５】
本実施形態では、上記開口部１３ａ及び対応開口部１７ａの形成位置に合わせて、図１に示すように光源Ａ及び偏光板Ｂを基板１２の外面上に配置し、偏光板Ｃ及びカメラＤを基板１１の外面上に配置することにより、光源Ａから発せられる光が偏光板Ｂによって所定の方向の直線偏光になり、この偏光が対応開口部１７ａを通って液晶層を透過し、さらに開口部１３ａを通って液晶セルから射出し、偏光板Ｃを通過してカメラＤに入射するように構成する。このとき、直線偏光は液晶層を通過しながら液晶の屈折率異方性Δｎに応じて偏光状態が変化し、光の波長によって偏光方向がばらつくので、偏光板Ｃを通過した透過光は所定の色調を呈することになる。ただし、この色調は、偏光板Ｂの偏光透過軸と偏光板Ｃの偏光透過軸との関係によって変化するので、予め偏光板Ｂの偏光透過軸と偏光板Ｃの偏光透過軸とを所定の関係に固定しておくことによって、液晶層のリタデーションΔｎ・ｄの変化に応じた色調変化を観察することができる。
【００３６】
例えば、予め設定された偏光板Ｂ及びＣと、予め設定されたセル厚ｄとによって得られる透過光の色調を決定しておき、セル厚ｄの変化（増減）と色調との関係を概略求めておく。そして、上記のようにして製造された液晶セルを透過した透過光の色調を画像解析や色度計などによって同定することによって、液晶セルのセル厚が設定されたセル厚よりも厚いか薄いかを判定して、製造工程にフィードバックさせる。例えば、液晶セルへの液晶注入後におけるシール材の封止工程において、液晶注入量を増減してセル厚を調整する。この場合、セル厚の測定によってセル厚の値を導出してもよいが、規定のセル厚の場合の色調に比べてどの程度色調が変化しているかのみを求めてもよく、或いは、規定のセル厚に対するセル厚の大小のみを求めても構わない。
【００３７】
図３は、本実施形態の基板１１のより詳細な表面構造を示す拡大部分平面図である。基板１１の表面上には、前述のようにストライプ状の多数の反射電極１３が並列形成されており、各反射電極１３はそれぞれ上記の引出配線１４ａと一体に形成されている。また、引出配線１４ａの配列領域の両側にはそれぞれ上記の連結配線１４ｂが形成されている。反射電極１３及び引出配線１４ａが並列形成された領域の両側外周部には、それぞれ、液晶セルの外観を、表示駆動領域Ｈとその周囲の非表示領域との間で変化させないための複数のダミー電極１３Ｄが形成されている。これらのダミー電極１３Ｄは、上記反射電極１３と同時に同材質にて形成されたものであり、反射電極１３及び配線１４の形成されていない領域を埋め尽くすように形成されている。
【００３８】
本実施形態では、上記の開口部１３ａは、反射電極１３における表示駆動領域Ｈの外側へ出た部分、或いは、配線１４の形成領域内に形成されていてもよいが、図３に示すように多くの領域に亘ってダミー電極１３Ｄが形成されている場合には、これらのダミー電極１３Ｄに開口部１３Ｅを設け、この開口部１３Ｅを上記の開口部１３ａとして用いてもよい。このようにダミー電極１３Ｄに開口部１３Ｅを設けることによって、開口部の形成位置の自由度及び開口面積の確保が容易になり、また、配線１４の取り回しを変更する必要もなくなる。
【００３９】
［第２実施形態］  次に、本発明に係る液晶装置及び液晶装置のセル厚測定方法の第２実施形態について詳細に説明する。この液晶装置を構成する液晶セル２００は、基板２１の表面上に反射層２３がスパッタリング法や蒸着法などによってアルミニウムなどの金属薄膜の形で形成されている。反射層２３は、第１実施形態において説明した画素領域毎に形成されていてもよく、或いは、液晶封入領域全体に亘って形成されていても構わない。
【００４０】
反射層２３（第１電極）の上には第１実施形態と同様のカラーフィルタ２４が形成され、このカラーフィルタ２４の上にはＳｉＯ２などの透明な保護膜２５が形成され、この保護膜２５の上にＩＴＯなどの透明導電体によってスパッタリング法などによりストライプ状の透明電極２６（第２電極）が形成されている。この透明電極２６と同時に、透明電極２６及び後述する透明電極２８と導電接続される配線２４０が透明導電体によって形成される。また、第１実施形態と同様の接続端子２５０もまた透明導電体によって同時に形成される。透明電極２６の上には配向膜２７が形成される。
【００４１】
一方、基板２２の表面上には、透明導電体からなるストライプ状の透明電極２８が並列形成され、この透明電極２８上に配向膜２９が形成される。基板２１と基板２２はシール材３０を介して貼りあわせられ、シール材３０の内側の基板間に液晶が封入される。なお、透明電極２８は図示しない上下導通部を介して上記の配線２４０の一部に導電接続されている。
【００４２】
上記の液晶セル２００においては、基板２２の手前に偏光板を配置し、例えば、配線２４０及び接続端子２５０に液晶駆動回路などを形成した集積回路チップなどの電子部品を実装し、接続端子２５０にフレキシブル配線基板などの配線部材を実装することによって液晶装置として構成される。この状態で、透明電極２６と２８の間に所定の電圧が加わるように駆動することによって、表示駆動領域内における各画素領域の液晶の光学的状態を制御することができる。外光は偏光板を通過して直線偏光となり、明状態の画素領域においてはそのまま液晶層を通過してカラーフィルタ２４を通過した後に反射層２３で反射し、再びカラーフィルタ２４及び液晶層を通過して偏光板を通過し、射出される。暗状態の画素領域においては、液晶層を通過することによって偏光状態が変化し、反射層２３で反射された後に再び液晶層を通過することによって元の直線偏光の偏光軸とは直交する方向に偏光軸を有する直線偏光となるため、偏光板において遮光される。
【００４３】
本実施形態においては、反射層２３と、その上に形成されたカラーフィルタ２４にそれぞれ開口部２３ａ（第１開口部）及び対応開口部２４ａ（第２開口部）を形成している。これらの開口部２３ａ及び対応開口部２４ａは、それぞれ反射層２３及びカラーフィルタ２４を形成する工程でパターニング時に除去するようにして形成してもよく、或いは、後の工程においてエッチングなどの方法によって選択的に除去して形成しても構わない。
【００４４】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、液晶セル２００の表裏両側に光源Ａ及び偏光板Ｂ並びに偏光板Ｃ及びカメラ（或いは色度計）Ｄを配置し、光源Ａから発せられた光を偏光板Ｂで直線偏光とし、これを液晶セル２００の上記開口部２３ａ及び対応開口部２４ａの形成された部分に通過させ、さらに偏光板Ｃに通過させた後、この透過光の色調を測定する。
【００４５】
尚、本発明の液晶装置及び液晶装置のセル厚測定方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４６】
例えば、上記各実施形態では反射機能を有する反射電極などの反射層と、カラーフィルタとの双方を備えているが、反射層とカラーフィルタのいずれか一方のみを備えた液晶装置においても、その一方に開口部を形成することによって同様に透過式のセル厚測定を実施することが可能になる。
【００４７】
また、上記各実施形態では、液晶封入領域内における表示駆動領域の外側に開口部及び対応開口部を設けているが、表示駆動領域内における、例えば、画素領域間に、上記の開口部及び対応開口部を設けても構わない。すなわち、液晶封入領域内であって、画素領域以外の非表示領域であれば、いずこに開口部及び対応開口部を形成してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、液晶封入領域内に構成された画素領域から外れた非表示領域において反射層に光学的な開口部が設けられていることにより、この開口部を通して液晶セルに光を透過させ、その透過光に基づいて液晶層の偏光特性を知ることができるので、表示状態に影響を与えることなく、正確にセル厚を測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の液晶装置を構成する液晶セルの構造及びセル厚測定方法を示す概略断面図である。
【図２】第１実施形態の液晶セルの概略斜視図（ａ）及び概略平面図（ｂ）である。
【図３】第１実施形態の基板１１上の表面構造例を示す拡大部分平面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の液晶装置を構成する液晶セルの構造及びセル厚測定方法を示す概略断面図である。
【符号の説明】
Ａ  光源
Ｂ，Ｃ  偏光板
Ｄ  カメラ
１１，１２，２１，２２  基板
１３  反射電極
１３ａ，２３ａ  開口部
１３Ｄ  ダミー電極
１４  配線
１４ａ  引出配線
１４ｂ  連結配線
１５  トップコート膜
１６，１９，２７，２９  配向膜
１７，２４  カラーフィルタ
１７ａ，２４ａ  対応開口部
１８，２８  透明電極
２０，３０  シール材
２３  反射層
【図１】
0003721881.tif 000002
【図２】
0003721881.tif 000003
【図３】
0003721881.tif 000004
【図４】
0003721881.tif 000005