(57)【要約】      （修正有）【課題】一方の基板に従来の配向膜を形成することなく、コントラスト比の向上を図ることが可能な液晶装置を提供する。【解決手段】液晶装置は、基板１１と、基板の一面側に設けられた配向膜１４と、基板と対向配置された延伸フィルム１５と、基板と延伸フィルムの相互間に配置され、配向膜と延伸フィルムの各々との界面において配向規制力を受ける液晶層１８を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一面側に設けられた配向膜と、
前記基板と対向配置された延伸フィルムと、
前記基板と前記延伸フィルムの相互間に配置され、前記配向膜と前記延伸フィルムの各々との界面において配向規制力を受ける液晶層、
を備える、液晶装置。
【請求項２】
前記延伸フィルムの前記液晶層と対向しない面に設けられた支持フィルム、を更に備える請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記延伸フィルムは、二色性物質を吸着させた樹脂フィルムを一方向に延伸処理したものである、請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記延伸フィルムの前記液晶層と対向する面に設けられた液晶性樹脂膜、を更に備える請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記基板の一面側に設けられた一対の電極、を更に備える、請求項１〜４の何れか１項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記基板の他面側に設けられた偏光板、を更に備え、
前記偏光板の吸収軸方向と前記延伸フィルムの延伸方向とが略平行に配置された、請求項１〜５の何れか１項に記載の液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一方の基板として耐熱性の低い基板（フィルム状の基板等）を用いる液晶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００２−２６８０４２号公報（特許文献１）には、液晶層を挟んで対向する一対の基板のうち、一方の基板としてプラスチック基板を用い、他方の基板としてガラス基板を用いる液晶装置が開示されている。この液晶装置は、走査線、データ線等の信号線、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、櫛歯状の電極（画素電極および共通電極）およびカラーフィルターが形成されたガラス基板と、プラスチック基板と、これらの間に配置された液晶層を備えており、いわゆるＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、すなわちガラス基板の基板面に略平行な電界を用いて液晶層の配向を制御する駆動方式を採用している。
【０００３】
ところで、上記した先行例の液晶装置は、プラスチック基板側には電極等を極力設けないようにすることで、このプラスチック基板とガラス基板とを貼り合わせる際のアライメントを不要とすることを趣旨としている。そして、上記特許文献１では、ＩＰＳモードの表示原理を用いることにより、プラスチック基板側には配向膜を必ずしも設けなくてよいという趣旨の記述がある。その一方で、当該特許文献１では、プラスチック基板の内面に配向膜を設けることでコントラスト比の向上が図れ、表示品位が向上する旨も述べられている。
【０００４】
しかし、上記した先行例の液晶装置において、コントラスト比の向上を目的としてプラスチック基板に配向膜を設けることを想定した場合には、配向膜材料液の塗布後に比較的高温での焼成を行う必要があり、かつその後にラビング処理等の配向処理を行う必要がある。このため、プラスチック基板の反りが生じるという不都合がある。また、配向処理として代表的なラビング処理を行った場合には当該工程における静電気発生によるＴＦＴ素子の損傷等による歩留まり低下も懸念される。したがって、一方の基板に従来の配向膜を形成することなく、コントラスト比の向上を図ることを可能にする新たな技術が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６８０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明に係る具体的態様は、一方の基板に従来の配向膜を形成することなく、コントラスト比の向上を図ることが可能な液晶装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る一態様の液晶装置は、（ａ）基板と、（ｂ）基板の一面側に設けられた配向膜と、（ｃ）基板と対向配置された延伸フィルムと、（ｄ）基板と延伸フィルムの相互間に配置され、配向膜と延伸フィルムの各々との界面において配向規制力を受ける液晶層を備える、液晶装置である。
【０００８】
上記の液晶装置では、樹脂フィルム等を延伸処理して得られる延伸フィルムを一方の基板として用いており、この延伸フィルムによる配向規制力を利用することにより、基板側の配向膜による配向規制力と相まって、より良好な液晶層の配向制御を実現することができる。それにより、コントラスト比の向上を図ることが可能となる。延伸フィルムによる配向規制力を利用する構成により、配向膜を形成し、ラビング処理などの配向処理をする等の工程を省略しても良好な配向制御を実現可能であることから、従来技術に比べ工程数を低減して歩留まりを向上させることができる。
【０００９】
上記の液晶装置は、延伸フィルムの液晶層と対向しない面に設けられた支持フィルム、を更に備えることがより好ましい。
【００１０】
それにより、延伸フィルムの強度が低い場合にもそれをサポートすることができる。
【００１１】
上記の液晶装置において、延伸フィルムは、二色性物質を吸着させた樹脂フィルムを一方向に延伸処理したものであることも好ましい。
【００１２】
それにより、延伸フィルムが偏光板としての機能も兼ねることができ、液晶装置の構成をより簡素にすることが可能となる。
【００１３】
上記の液晶装置は、延伸フィルムの液晶層と対向する面に設けられた液晶性樹脂膜、を更に備えることも好ましい。
【００１４】
これにより、仮に延伸フィルムに不要な不純物が含まれる場合であってもその不純物が液晶層へ混入することを防止できる。
【００１５】
上記の液晶装置は、基板の一面側に設けられた一対の電極を更に備えることも好ましい。
【００１６】
これにより、いわゆるＩＰＳモードによって液晶層を駆動するタイプの液晶装置におけるコントラスト比の向上を図ることができる。
【００１７】
上記の液晶装置は、基板の他面側に設けられた偏光板を更に備えており、この偏光板の吸収軸方向と延伸フィルムの延伸方向とが略平行に配置されていることも好ましい。
【００１８】
それにより、延伸フィルムのリタデーションによる光学的効果が生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、第１実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。
【図２】図２は、配向膜の配向処理方向と延伸フィルムの延伸方向との関係について説明するための図である。
【図３】図３は、比較例の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。
【図４】図４は、第２実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。
【図５】図５は、第３実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、偏光板の吸収軸方向と延伸フィルムの延伸方向との関係について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。この液晶表示装置は、基板１１、第１電極１２、第２電極１３、配向膜１４、延伸フィルム１５、２１、支持フィルム１６、２２、２３、保護フィルム１７、液晶層１８、スペーサー１９、粘着層２４を含んで構成されている。なお、本実施形態では薄膜トランジスタ等のアクティブ素子について特に図示していないが、そのようなアクティブ素子を備えていてもよい。
【００２２】
基板１１は、例えばガラス基板等の透明基板である。この基板１１は、液晶層１８を挟んで延伸フィルム１５と対向配置されている。基板１１と延伸フィルム１５との相互間隔（セル厚）は、例えば３μｍ程度である。
【００２３】
第１電極１２および第２電極１３は、基板１１の一面側に設けられている。第１電極１２および第２電極１３は、それぞれ例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。本実施形態の第１電極１２および第２電極１３は、それぞれ複数の電極枝を有する櫛歯状電極であり、互いの電極枝が交互に並ぶように配置されている。このような第１電極１２および第２電極１３の間に電圧を印加することにより、基板１１の基板面に略平行な電界（横電界）を発生させて液晶層１８の配向を制御することができる。
【００２４】
配向膜１４は、第１基板１１の一面側に第１電極１２および第２電極１３を覆うようにして設けられている。配向膜１４としては、液晶層１８を水平配向に規制するものが用いられており、ラビング処理等の一軸配向処理が施されている。
【００２５】
延伸フィルム１５は、液晶層１８を挟んで基板１１と対向して配置されている。延伸フィルム１５とは、一方向に延伸加工が施されたフィルムである。本実施形態では、例えばヨウ素錯体などの二色性物質を吸着させたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）フィルムを一方向に３〜５倍延伸してＰＶＡ高分子を配向させ、同時にヨウ素錯体を配向させたものである。このため、本実施形態の延伸フィルム１５は偏光板としての機能を兼ねる。この延伸フィルム１５の膜厚は、例えば２０〜３０μｍ程度である。
【００２６】
支持フィルム１６は、延伸フィルム１５を支持するためのものであり、例えばＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムが用いられる。この支持フィルム１６の膜厚は、例えば４０μｍ程度である。
【００２７】
保護フィルム１７は、支持フィルム１６の外側面に設けられている。この保護フィルム１７は、防眩、低反射化、帯電防止などの機能も有するものである。この保護フィルム１７と、支持フィルム１６、延伸フィルム１５は、一般的な偏光板の主要な構成要素と共通している。上記した延伸フィルム１５を単体で用いるとその薄さから基板１１に貼り合わせるときなどのハンドリングに難が生じ得るが、支持フィルム１６や保護フィルム１７を貼り合わせておくことで全体としてある程度の厚みと硬度があり、ハンドリングが容易になる。
【００２８】
液晶層１８は、基板１１と延伸フィルム１５の間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負の液晶材料を用いて液晶層１８が構成される。本実施形態の液晶層１８は、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が基板１１の基板面に対して略水平となる水平配向に設定されている。
【００２９】
延伸フィルム２１は、例えば上記した延伸フィルム１５と同様のものであり、偏光板としての機能を有する。支持フィルム２２、２３は、例えば上記したＴＡＣフィルムであり、延伸フィルム２１の表裏に貼り合わされている。この延伸フィルム２１と支持フィルム２２、２３の積層フィルムは、一般的に用いられる偏光板であり、粘着層２４を介して基板１１の外側面に貼り合わされている。
【００３０】
図２は、配向膜の配向処理方向と延伸フィルムの延伸方向との関係について説明するための図である。配向膜１４には、例えば図示の右から左へ向かう方向に配向処理（例えばラビング処理）が施されている。それにより、この配向膜１４と接する液晶層１８は電圧無印加時においてこの配向処理の方向に沿って配向規制力を受け、液晶分子が配向する。一方、延伸フィルム１５は、例えば図示の左から右へ向かう方向に一軸延伸処理がなされているとすると、この一軸延伸処理の方向に沿って配向規制力を発揮し得る。このため、延伸フィルム１５を液晶層１８と接するように配置することで、液晶層１８に対して配向規制力を与えることができる。このとき、図示のように配向処理の方向と一軸延伸処理の方向を逆平行（あるいは平行）にしておくことで、液晶層１８は電圧無印加時においてこれらの方向に沿ったホモジニアス配向となる。
【００３１】
次に、本実施形態の液晶表示装置を製造する方法の一例を説明する。
【００３２】
片面が研磨処理され、その表面にＳｉＯ２アンダーコートが施され、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜が形成されたガラス基板を用意する。このガラス基板のＩＴＯ膜をフォトリソグラフィー工程及びエッチング工程にてパターニングすることにより、第１電極および第２電極を形成する。なお、必要に応じて電極の一部表面上にＳｉＯ２などによる絶縁層を形成してもよい。
【００３３】
次に、ガラス基板をアルカリ溶液等で洗浄し、水平配向膜をフレキソ印刷法にて塗布しクリーンオーブン内で加熱する。その後、綿製ラビング布を用いてガラス基板上の配向膜に対して基板面内の一方位にラビング処理を施す。
【００３４】
次に、ガラス基板上に、乾式散布法にて粒径約３μｍのプラスティックスペーサーを全面散布し、かつ、ロッド状ガラススペーサーが混入した紫外線硬化型シール材をディスペンサーにて所望のパターンに塗布する。
【００３５】
また、あらかじめ所定サイズにカットしておいた延伸フィルム、支持フィルムおよび保護フィルムの積層フィルムをガラス基板上の所定位置に配置する。このガラス基板と積層フィルムをダミーガラス基板で挟み、端４点を仮止め用紫外線硬化型シール材で仮固定し、その状態で真空パック機を用いて真空引きし、ガラス基板と積層フィルムがスペーサーを挟んでしっかり密着した状態で紫外線照射することにより、紫外線硬化型シール材を硬化させる。これにより空セルが完成する。
【００３６】
このようにして完成した空セルに、誘電率異方性が負の液晶材料を真空注入法にて注入した後、注入口を封止する。次いで、ガラス基板の外側面に粘着層を介して偏光板を貼り合わせる。ここでは、偏光板の吸収軸が、延伸フィルムの吸収軸方向と略直交するように相互の位置合わせをする。最後に、ガラス基板の端部にある電極取り出し端子にリードフレームを取り付けることで液晶表示装置が完成する。
【００３７】
図３は、比較例の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。比較例の液晶表示装置は、ガラス基板１１１、第１電極１１２、第２電極１１３、配向膜１１４、液晶層１１８、スペーサー１１９、ＰＶＡフィルム１２１、ＴＡＣフィルム１２２、１２３、粘着層１２４、プラスチック基板１３０、ＰＶＡフィルム１３１、ＴＡＣフィルム１３２、１３３、粘着層１３４、保護フィルム１３５を含んで構成されている。この比較例の液晶表示装置は、ガラス基板１１１とプラスチック基板１３０の間に液晶層１１８を配置し、ガラス基板１１１の外側に第１偏光板としてのＰＶＡフィルム１２１、ＴＡＣフィルム１２２、１２３の積層フィルムを貼り合わせ、プラスチック基板１３０の外側に第２偏光板としてのＰＶＡフィルム１３１、ＴＡＣフィルム１３２、１３３の積層フィルムを貼り合わせたものである。なお、プラスチック基板１３０の表面にも配向膜が形成されてもよいが、実際上は上記したようにプラスチック基板１３０への配向膜形成は難しい。このため、液晶層１１８への配向規制力は基本的にガラス基板１１１に設けられた配向膜１１４による配向規制力のみとなるため、コントラスト比が低下する。
【００３８】
これに対して、本実施形態の液晶表示装置によれば、延伸フィルム１５を液晶層１８に接触させてこの延伸フィルム１５による配向規制力を利用することにより、基板１１側の配向膜１４による配向規制力と相まって、より良好な液晶層１８の配向制御を実現することができる。それにより、コントラスト比の向上を図ることが可能となる。延伸フィルム１５による配向規制力を利用する構成により、配向膜を形成し、ラビング処理などの配向処理をする等の工程を省略しても良好な配向制御を実現可能であることから、従来技術に比べ工程数を低減して歩留まりを向上させることができる。
【００３９】
（第２実施形態）
上記した第１実施形態の液晶表示装置では、延伸フィルム１５が液晶層１８と直接的に接する構成としていたが、延伸フィルム１５の表面に液晶性樹脂膜をさらに設けることも好ましい。
【００４０】
図４は、第２実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。この液晶表示装置は、延伸フィルム１５と液晶層１８の間に液晶性樹脂膜２５が設けられた点以外は第１実施形態の液晶表示装置と共通の構成を備えているため、両者に共通する構成要素については同一符号を用いたうえでそれらの詳細な説明は省略する。
【００４１】
液晶性樹脂膜２５は、延伸フィルム１５の表面に設けられており、液晶層１８と接するように配置されている。この液晶性樹脂膜２５の膜厚は例えば１μｍ程度である。液晶性樹脂膜２５は、例えば、延伸フィルム１５に熱的なダメージを与えない温度範囲で加熱した際に固体状になる材料液をスピナーなどで延伸フィルム１５上に薄く塗布し、固着させることで得られる。
【００４２】
ここで、液晶性樹脂膜については、例えば特開２０１１−９５５１４号公報などの公知文献に詳しく記載されているものを用いることができる。液晶性樹脂膜２５は、延伸フィルム１５の表面に設けられることによりその配向規制力を受けて一方向に配向する。このため、液晶性樹脂膜２５と接する液晶層１８は間接的に延伸フィルム１５による配向規制力を受ける。また、液晶性樹脂膜２５は、位相差板としての機能も発揮し得る。
【００４３】
このように、第２実施形態の液晶表示装置によれば、上記した第１実施形態にかかる液晶表示装置と同様の効果が得られ、さらに、液晶性樹脂膜２５を設けることで、仮に、延伸フィルム１５の内部に液晶層１８等にとって好ましくない不純物が含まれている場合であってもそれらの不純物が染み出してくるのを防ぎ、液晶層の機能低下、ひいては液晶表装置の信頼性の低下を防ぐことができる。
【００４４】
（第３実施形態）
上記した第１実施形態および第２実施形態では、延伸フィルムの一例として染色処理が施されたＰＶＡフィルムを用いており、偏光板としての機能もこのＰＶＡフィルムが兼ねていたが、このような偏光板としての機能を有しない延伸フィルムを用いて液晶表示装置を構成することも可能である。
【００４５】
図５は、第３実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。この液晶表示装置は、上記した第１実施形態等における延伸フィルム１５に代えて、偏光板としての機能を有しない延伸フィルム１５ａを用いており、この延伸フィルム１５ａと液晶層１８とが接するようにして延伸フィルム１５ａによる配向規制力を利用している。なお、第１実施形態の液晶表示装置と共通の構成要素については同一符号を用いたうえでそれらの詳細な説明は省略する。
【００４６】
延伸フィルム１５ａは、液晶層１８を挟んで基板１１と対向して配置されている。延伸フィルム１５ａとは、一方向に延伸加工が施されたフィルムである。本実施形態では、延伸フィルム１５ａとして、ポリカーボネート系高分子、ポリイミド系高分子、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、染色処理をおこなっていないポリビニルアルコール等からなるフィルムが用いられる。これらの延伸フィルム１５ａを用いることでその延伸方向に沿って液晶層１８の液晶分子を配向させることができる。なお、この延伸フィルム１５ａの表面に上記したような液晶性樹脂膜が設けられていてもよい。
【００４７】
延伸フィルム２５は、偏光板としての機能を有するものであり、その表裏には支持フィルム２６、２７が貼り合わされている。これらの支持フィルム２６、２７は例えば上記したＴＡＣフィルムである。支持フィルム２７の表面には保護フィルム２９が設けられている。この延伸フィルム２５、支持フィルム２６、２７および保護フィルム２９の積層フィルムは、一般的に用いられる偏光板であり、粘着層２８を介して延伸フィルム１５ａの外側面に貼り合わされている。
【００４８】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、偏光板の吸収軸方向と延伸フィルムの延伸方向との関係について説明するための図である。上記したような延伸フィルム１５ａは、それ自体にリタデーションがあるのでその効果を消すために延伸フィルム１５ａの延伸方向と偏光板の吸収軸方向を同じ方向とすることが好ましい。具体的には、例えば図６（Ａ）に示すように、延伸フィルム１５ａの延伸方向が図中右から左へ向かう方向であるとすればその方向に対して偏光板としての延伸フィルム２５の吸収軸を略平行に配置する。あるいは、図６（Ｂ）に示すように、延伸フィルム１５ａの延伸方向に対して偏光板としての延伸フィルム２１の吸収軸を略平行に配置する。
【００４９】
このように、第３実施形態の液晶表示装置によれば、上記した第１実施形態、第２実施形態にかかる液晶表示装置と同様の効果が得られ、さらに、液晶層に対して配向規制力を与えるための延伸フィルムから偏光板としての機能を分離することが可能になる。
【００５０】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば上記した各実施形態では誘電率異方性が負の液晶材料を用いて液晶層が構成されていたが、誘電率異方性が正の液晶材料が用いられてもよい。また、液晶層の配向モードはホモジニアス配向にのみ限定されない。さらに、本発明は上記したような画像表示用途に特化された液晶装置である液晶表示装置に限らず、液晶層の配向変化を利用して光変調を行う液晶装置一般に対して適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１１：基板
１２：第１電極
１３：第２電極
１４：配向膜
１５、１５ａ、２１：延伸フィルム
１６、２２、２３、２６、２７：支持フィルム
１７、２９：保護フィルム
１８：液晶層
１９：スペーサー
２４：粘着層
１１１：ガラス基板
１１２：第１電極
１１３：第２電極
１１４：配向膜
１１８液晶層
１１９：スペーサー
１２１、１３１：ＰＶＡフィルム
１２２、１２３、１３２、１３３：ＴＡＣフィルム
１２４、１３４：粘着層
１３０：プラスチック基板
１３５：保護フィルム
【図１】
2014013344.tif 000003
【図２】
2014013344.tif 000004
【図３】
2014013344.tif 000005
【図４】
2014013344.tif 000006
【図５】
2014013344.tif 000007
【図６】
2014013344.tif 000008