(57)【要約】      （修正有）【課題】カラーフィルタ層へ入射した直線偏光が偏光解消されて生じる散乱光を減らすことにより、暗状態での透過光を減少させ、液晶装置の性能を向上させる。【解決手段】カラー強誘電性液晶装置は、スペーサで間隔を保って配置された２枚のガラス基板３・４の間に、強誘電性液晶材料２を備えている。ガラス基板３には、カラーフィルタ層５が設けられ、カラーフィルタ層５の表面は、該表面を平坦にする材料からなる平坦化層６で覆われている。上記ガラス基板３・４の内側の面には、電極構造７・８と、バリア層９・１０と、配向層１１・１２とが設けられている。さらに、偏光子１４で直線偏光された光が、カラーフィルタ層５にて偏光解消されることを抑制して暗状態での透過光を減少させるために、偏光層１６がカラーフィルタ層５と液晶材料２との間に設けられる。【選択図】図１
2008090317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の基板の間に配置された液晶材料層と、
上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層と、
カラーフィルタ層と液晶材料層との間に配置され、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する偏光層とを備え、
上記偏光層が、配向および重合された分子被膜からなることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
上記分子被膜が、直線偏光で露光されることによって配向されていることを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】
上記分子被膜が、上記の少なくとも一方の基板に塗布された、色素分子を混合したキャリア媒体を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
カラーフィルタ層の上に平坦化層が設けられ、上記カラーフィルタ層および平坦化層からなる膜が、均一な厚さを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
平坦化層の屈折率が、カラーフィルタ層の屈折率と略等しいことを特徴とする請求項４記載の液晶装置。
【請求項６】
２枚の基板の間に配置された液晶材料層と、上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層とを備えた液晶装置の製造方法であって、
カラーフィルタ層において液晶材料層と接する面に、分子被膜を形成する工程と、
上記分子被膜を配向および重合させて偏光能を持たせる工程とを含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項７】
上記分子被膜の配向処理を、直線偏光で露光することにより行うことを特徴とする請求項６記載の液晶装置の製造方法。
【請求項８】
上記分子被膜を形成する工程において、色素分子を含むキャリア媒体を、上記の少なくとも一方の基板に塗布することを特徴とする請求項６または７に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項９】
カラーフィルタ層の上に、カラーフィルタ層の屈折率と略等しい屈折率を有する平坦化層を形成することにより、カラーフィルタ層および平坦化層からなる均一な厚さの膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項１０】
カラーフィルタ層に対して、表面を平坦化する研磨処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項１１】
２枚の基板の間に配置された液晶材料層と、
上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層とを備え、
上記カラーフィルタ層が、偏光能を持つように配列された分子を含み、上記分子の偏光能によって、該カラーフィルタ層に入射した直線偏光の該カラーフィルタ層における偏光解消が補償されることを特徴とする液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置に関するものであり、排他的ではないが特に、強誘電性液晶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の表面安定型の強誘電性液晶表示装置（以降、ＦＬＣＤと称する）は、カイラルスメクティック相の強誘電性液晶材料からなる層が、平行に配置された２枚のガラス基板に挟持された構成である。上記２枚のガラス基板の内側の表面には、行電極および列電極が互いに交差するように形成されている。なお、上記行電極および列電極の交差部分に相当する画素が、アドレス可能なマトリクスアレイを形成している。
【０００３】
従来、選択画素において、分子の配向が互いに異なる二極状態の間で液晶分子をスイッチさせるために、ストロボパルスおよびデータパルスを行電極および列電極へ与える駆動法が用いられている。上記二極状態は、分子配向の違いに起因して異なる光透過特性をもつので、２枚の偏光子を偏光軸が互いに略直交するように配置してその間に液晶材料を配置すると、ディスプレイ中の各画素は、分子が前にスイッチされた状態に応じて、暗状態または明状態となる。
【０００４】
カラーディスプレイに用いられるカラーＦＬＣＤの場合、上記２枚の基板の一方に、セルの各画素に対して青・緑・赤の領域を有するカラーフィルタ層を設けても良い。
【特許文献１】特開平５‐３１３１５８号公報（公開日：平成５年１１月２６日）
【特許文献２】特開平２‐１１４２０２号公報（公開日：平成２年４月２６日）
【特許文献３】特開昭６３‐１９１１０５号公報（公開日：昭和６３年８月８日）
【特許文献４】特開平７‐２１８９０３号公報（公開日：平成７年８月１８日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のカラーフィルタ層は、このカラーフィルタ層へ入射する直線偏光を偏光解消する性質を持つことが知られている。この場合、偏光解消された光が散乱し、暗状態での透過光が増加して装置の性能が非常に劣化してしまう。この結果、暗状態の表示品位が劣化し、コントラスト比が顕著に低くなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、暗状態での透過光を減少させるために、偏光解消された光の散乱を実質的になくす手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の液晶装置は、２枚の基板の間に配置された液晶材料層と、上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層と、カラーフィルタ層と液晶材料層との間に配置され、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する偏光層とを備え、上記偏光層が、配向および重合された分子被膜からなることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、配向および重合された分子被膜からなると共にカラーフィルタ層と液晶材料層との間に配置された偏光層が、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する。これにより、偏光解消された光の散乱が減少し、暗状態における透過光が少なくなり、装置の性能が向上する。
【０００９】
請求項２記載の液晶装置は、請求項１記載の構成において、上記分子被膜が、直線偏光で露光されることによって配向されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の液晶装置は、請求項１または２に記載の構成において、上記分子被膜が、上記の少なくとも一方の基板に塗布された、色素分子を混合したキャリア媒体を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の液晶装置は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の構成において、カラーフィルタ層の上に平坦化層が設けられ、上記カラーフィルタ層および平坦化層からなる膜が、均一な厚さを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の液晶装置は、請求項４記載の構成において、平坦化層の屈折率が、カラーフィルタ層の屈折率と略等しいことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の液晶装置の製造方法は、２枚の基板の間に配置された液晶材料層と、上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層とを備えた液晶装置の製造方法であって、カラーフィルタ層において液晶材料層と接する面に分子被膜を形成する工程と、上記分子被膜を配向および重合させて偏光能を持たせる工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
上記の製造方法によれば、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する分子被膜を形成することができ、偏光解消された光が散乱することを防止できる。この結果、暗状態における透過光が少ない高性能の液晶装置を提供できる。
【００１５】
請求項７記載の液晶装置の製造方法は、請求項６記載の方法において、上記分子被膜の配向処理を、直線偏光で露光することにより行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の液晶装置の製造方法は、請求項６または７に記載の方法において、上記分子被膜を形成する工程において、色素分子を含むキャリア媒体を、上記の少なくとも一方の基板に塗布することを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の液晶装置の製造方法は、請求項６ないし８のいずれか一項に記載の方法において、カラーフィルタ層の上に、カラーフィルタ層の屈折率と略等しい屈折率を有する平坦化層を形成することにより、カラーフィルタ層および平坦化層からなる均一な厚さの膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の液晶装置の製造方法は、請求項６ないし８のいずれか一項に記載の方法において、カラーフィルタ層に対して、表面を平坦化する研磨処理を施す工程を含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の液晶装置は、２枚の基板の間に配置された液晶材料層と、上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層とを備え、上記カラーフィルタ層が、偏光能を持つように配列された分子を含み、上記分子の偏光能によって、該カラーフィルタ層に入射した直線偏光の該カラーフィルタ層における偏光解消が補償されることを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消が防止され、偏光解消された光の散乱を減少させることができる。この結果、暗状態における透過光が少ない高性能の液晶装置を提供できる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明に係る液晶装置は、以上のように、２枚の基板の間に配置された液晶材料層と、上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層と、カラーフィルタ層と液晶材料層との間に配置され、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する偏光層とを備え、上記偏光層が、配向および重合された分子被膜からなる構成である。
【００２２】
これにより、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消が、偏光層によって補償されるので、偏光解消された光の散乱が減少し、暗状態における透過光が少なくなる。この結果、液晶装置の性能を向上できるという効果を奏する。
【００２３】
請求項２記載の液晶装置は、上記分子被膜が、直線偏光で露光されることによって配向された構成である。
【００２４】
これにより、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する偏光層を実現することができる。この結果、暗状態における透過光を減少させ、液晶装置の性能の向上を図れるという効果を奏する。
【００２５】
請求項３記載の液晶装置は、分子被膜が、上記の少なくとも一方の基板に塗布された、色素分子を混合したキャリア媒体を含む構成である。
【００２６】
これにより、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する偏光層を実現することができる。この結果、暗状態における透過光を減少させ、液晶装置の性能の向上を図れるという効果を奏する。
【００２７】
請求項４記載の液晶装置は、カラーフィルタ層の上に平坦化層が設けられ、上記カラーフィルタ層および平坦化層からなる膜が、均一な厚さを有する構成である。
【００２８】
これにより、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消が補償され、暗状態における透過光を減少させることができる。この結果、液晶装置の性能の向上を図れるという効果を奏する。
【００２９】
請求項５記載の液晶装置は、平坦化層の屈折率が、カラーフィルタ層の屈折率と略等しい構成である。
【００３０】
これにより、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消が補償され、暗状態における透過光をさらに減少させることができる。この結果、液晶装置の性能の向上を図れるという効果を奏する。
【００３１】
請求項６記載の液晶装置の製造方法は、２枚の基板の間に配置された液晶材料層と、上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層とを備えた液晶装置の製造方法であって、カラーフィルタ層において液晶材料層と接する面に分子被膜を形成する工程と、上記分子被膜を配向および重合させて偏光能を持たせる工程とを含む。
【００３２】
これにより、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する分子被膜を形成することができ、偏光解消された光が散乱することを防止できる。この結果、暗状態における透過光が少ない高性能の液晶装置を提供できるという効果を奏する。
【００３３】
請求項７記載の液晶装置の製造方法は、分子被膜の配向処理を、直線偏光で露光することにより行う。
【００３４】
これにより、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する分子被膜を実現できる。この結果、偏光解消された光の散乱が少なく、暗状態における透過光が少ない高性能の液晶装置を提供できるという効果を奏する。
【００３５】
請求項８記載の液晶装置の製造方法は、分子被膜を形成する工程において、色素分子を含むキャリア媒体を、上記の少なくとも一方の基板に塗布する。
【００３６】
これにより、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する分子被膜を実現できる。この結果、偏光解消された光の散乱が少なく、暗状態における透過光が少ない高性能の液晶装置を提供できるという効果を奏する。
【００３７】
請求項９記載の液晶装置の製造方法は、カラーフィルタ層の上に、カラーフィルタ層の屈折率と略等しい屈折率を有する平坦化層を形成することにより、カラーフィルタ層および平坦化層からなる均一な厚さの膜を形成する工程を含む。
【００３８】
これにより、カラーフィルタ層および平坦化層からなる均一な厚さの膜がカラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償し、偏光解消された光の散乱を減少させることができる。この結果、暗状態における透過光が少ない高性能の液晶装置を提供できるという効果を奏する。
【００３９】
請求項１０記載の液晶装置の製造方法は、カラーフィルタ層に対して、表面を平坦化する研磨処理を施す工程を含む。
【００４０】
これにより、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消が防止され、偏光解消された光の散乱を減少させることができる。この結果、暗状態における透過光が少ない高性能の液晶装置を提供できるという効果を奏する。
【００４１】
請求項１１記載の液晶装置は、２枚の基板の間に配置された液晶材料層と、上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層とを備え、上記カラーフィルタ層が、偏光能を持つように配列された分子を含み、上記分子の偏光能によって、該カラーフィルタ層に入射した直線偏光の該カラーフィルタ層における偏光解消が補償される。
【００４２】
これにより、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消が防止され、偏光解消された光の散乱を減少させることができる。この結果、暗状態における透過光が少ない高性能の液晶装置を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の実施の一形態について図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図１は、ＦＬＣＤセルの１画素の概略断面図である。
【００４４】
ＦＬＣＤセル１を備えたカラー表示装置（液晶装置）は、互いに平行になるように、図示しないスペーサによって間隔をもって配置された２枚のガラス基板３・４（基板）の間に、スメクティック相の強誘電性液晶材料２（液晶材料層）を挟持した構成である。なお、上記ガラス基板３・４の厚さは通常１．１ｍｍであり、ガラス基板３・４の間隔ｄは通常１．５μｍである。
【００４５】
ガラス基板３に形成されたカラーフィルタ層５は、セルの１画素あたり、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の３つの領域を有する。また、カラーフィルタ層５を、凸凹を平坦化する材料からなる平坦化層６で覆ったことによって、ほぼ平坦な表面が形成されている。カラーフィルタ層５と平坦化層６からなる層の全体の厚みは、一般に、１μｍである。
【００４６】
透明なＩＴＯ(Indium tin oxide)からなる電極構造７・８、バリア層９・１０、および配向層１１・１２が、この順に、ガラス基板３・４で内側で向かい合う面上に設けられている。電極構造７、バリア層９、および配向層１１の順に重なった三層と、電極構造８、バリア層１０、および配向層１２の順に重なった三層とは、一般的に、それぞれ０．４μｍの厚さを有する。
【００４７】
電極構造７・８のそれぞれは、複数の電極トラックが互いに平行に配置された構成である。電極構造７が行を形成し、電極構造８が行に直交する列を形成し、行と列との交差部分が画素となる。画素をアドレスする際には、電極構造７・８において該画素で交差する適切な電極に対して、適切なストロボパルスおよびデータパルスを印加すればよい。
【００４８】
なお、電極構造は、上述のマトリクス状の構成に限定されず、この他に例えば、（ｒ，θ）ディスプレイの場合であれば放射状に曲がったトラック状に形成されていても良く、英数字ディスプレイの場合であればセグメント状に形成されていても良い。
【００４９】
セル１は、透過する光を偏光するための構造を備えている。一般的には、セル１の両側に、偏光子１４および検光子１５が配置される。あるいはこの他に、セル１の片側に偏光子を設けると共に、液晶材料に偏光色素を混入しても良い。
【００５０】
しかしながら、このような構成において、カラーフィルタ層５に入射した直線偏光が、カラーフィルタ層５において偏光解消され易いことに起因して、特に暗状態の質が劣化することが知られている。これは、カラーフィルタ層５の表面の微小な凹凸が、カラーフィルタ層５の厚さに１０μｍオーダーで微小な変化を与え、この結果、カラーフィルタ層５を透過する光の透過特性が不均一になると共に、カラーフィルタ層５と平坦化層６との界面における光の反射および屈折によって、光の散乱が非常に顕著に生じることによると考えられている。
【００５１】
このようにカラーフィルタ層５において偏光解消が発生すると、偏光解消がほとんどない場合、あるいは全くない場合に比較して、暗状態の画素における透過光が増加し、装置の性能が劣化してしまう。
【００５２】
従って、装置の性能を向上させるために、直線偏光された光がカラーフィルタ層５にて偏光解消されることを減少させて、装置の暗状態での透過光を減少させるためのいくつかの例を、以下に示す。
【００５３】
第１の例は、カラーフィルタ層５に、カラーフィルタおよび偏光子の両方の機能を有する偏光層を設けた構成である。このような偏光層は、例えば、平坦な色付きのポラロイド（登録商標）層などとして実現することが可能である。入射光は、このポラロイド層（偏光層）を透過するときに偏光されるので、カラーフィルタ層５における偏光解消が補償される。なお、この場合、カラーポラロイド層が偏光特性を有することによって、偏光子を別に設ける必要がない。また、ポラロイド層が充分に平坦に形成されている場合には、平坦化層６を省くことも可能である。ガラス基板上に、まずポラロイド層を形成した後、このポラロイド層に異なる色の複数のカラーフィルタを形成するために、従来のカラーフィルタと同様の方法により、フォトレジストを選択的に除去してフィルタを堆積することも可能である。
【００５４】
第２の例は、カラーフィルタ層５と液晶材料２との間に、液晶材料２へ入射する光が直線偏光であることを確実にするために、カラーフィルタ層５から液晶材料２へ向けて透過する光を直線偏光する偏光層１６を挿入した構成である。このような偏光層１６を備えたことにより、偏光解消された光が散乱することがなくなるので、暗状態での透過光が減少し、暗状態の性能が向上する。
【００５５】
このような、カラーフィルタ層５を透過する光を偏光する偏光層１６は、まず、色素分子を含むキャリア媒体をカラーフィルタ層５上にスピンコート法にて塗布することにより分子被膜を形成し、直線偏光で露光することによって上記分子を一方向に配向させることによって形成される。
【００５６】
上記の分子被膜の色素分子は、例えばアゾ染料やポリヨウ素化合物塩などの有機染料の分子でも良い。また、この色素分子に偏光能を持たせるために、上記のように直線偏光で露光する以外に、例えばラビング処理を行って分子を所定の方向に配向させるなどの方法を用いることも可能である。
【００５７】
また、偏光層１６を、例えばスメクティックＡ相やスメクティックＢ相などの半固体状の液晶材料で形成し、例えばラビング処理などを行って液晶材料の分子を所望の方向に配向させることによって偏光能を持たせても良い。また、このような偏光処理の後に、例えば紫外線照射や熱処理などによって偏光層１６の分子を重合させても良い。
【００５８】
第３の例として、カラーフィルタ層５の粗い表面を平坦化してカラーフィルタ層５の偏光解消特性を減少させるために、カラーフィルタ層５に研磨処理を施しても良い。
【００５９】
なお、カラーフィルタ層５が充分に平坦であれば、平坦化層６を省略することが可能である。また、平坦化層６を設ける場合には、カラーフィルタ層５への入射光が偏光解消されることを抑制するために、単一の屈折率を持つ均一な厚い膜を実現するために、平坦化層６の屈折率を、カラーフィルタ層５とほぼ同じ屈折率としても良い。
【００６０】
上記のように、カラーフィルタ層５による偏光解消を減らすことにより、このようなカラーフィルタ層５を備えた広い範囲の装置において、性能の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上では、本発明を、ＦＬＣＤセルを含むカラー表示装置に適用した例について説明したが、本発明は、偏光がカラーフィルタを透過した後に検光される構成の任意のカラー液晶表示装置に適用することが可能である。また、本発明は、偏光子と検光子との組合せを採用した従来のカラー表示装置に適用することが可能なだけでなく、上記検光子の代わりに偏光色素あるいは鏡などを用いた装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の一形態に係るＦＬＣＤセルの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１      ＦＬＣＤセル
２      強誘電性液晶材料（液晶材料層）
３・４  ガラス基板
５      カラーフィルタ層
６      平坦化層
１６    偏光層
１４    偏光子
１５    検光子
【図１】
2008090317.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月7日(2007.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の基板の間に液晶材料層が配置されたセルの両側に、偏光子および検光子を備えた液晶装置であって、
上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層を備えるとともに、
上記カラーフィルタ層と液晶材料層との間に配置された偏光層を備え、
上記偏光層が、配向された分子被膜からなることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
上記２枚の基板のうち、上記カラーフィルタ層の形成された基板側に検光子を備え、他方の基板側に偏光子を備え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】
上記分子被膜の色素分子は、アゾ染料あるいはポリヨウ素化合物塩からなる有機染料分子であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
上記偏光層は、半固体状の液晶材料で形成され、該液晶材料の分子が配向されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置に関するものであり、排他的ではないが特に、強誘電性液晶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の表面安定型の強誘電性液晶表示装置（以降、ＦＬＣＤと称する）は、カイラルスメクティック相の強誘電性液晶材料からなる層が、平行に配置された２枚のガラス基板に挟持された構成である。上記２枚のガラス基板の内側の表面には、行電極および列電極が互いに交差するように形成されている。なお、上記行電極および列電極の交差部分に相当する画素が、アドレス可能なマトリクスアレイを形成している。
【０００３】
従来、選択画素において、分子の配向が互いに異なる二極状態の間で液晶分子をスイッチさせるために、ストロボパルスおよびデータパルスを行電極および列電極へ与える駆動法が用いられている。上記二極状態は、分子配向の違いに起因して異なる光透過特性をもつので、２枚の偏光子を偏光軸が互いに略直交するように配置してその間に液晶材料を配置すると、ディスプレイ中の各画素は、分子が前にスイッチされた状態に応じて、暗状態または明状態となる。
【０００４】
カラーディスプレイに用いられるカラーＦＬＣＤの場合、上記２枚の基板の一方に、セルの各画素に対して青・緑・赤の領域を有するカラーフィルタ層を設けても良い。
【特許文献１】特開平５‐３１３１５８号公報（公開日：平成５年１１月２６日）
【特許文献２】特開平２‐１１４２０２号公報（公開日：平成２年４月２６日）
【特許文献３】特開昭６３‐１９１１０５号公報（公開日：昭和６３年８月８日）
【特許文献４】特開平７‐２１８９０３号公報（公開日：平成７年８月１８日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のカラーフィルタ層は、このカラーフィルタ層へ入射する直線偏光を偏光解消する性質を持つことが知られている。この場合、偏光解消された光が散乱し、暗状態での透過光が増加して装置の性能が非常に劣化してしまう。この結果、暗状態の表示品位が劣化し、コントラスト比が顕著に低くなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、暗状態での透過光を減少させるために、偏光解消された光の散乱を実質的になくす手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る液晶装置は、２枚の基板の間に液晶材料層が配置されたセルの両側に、偏光子および検光子を備えた液晶装置であって、上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層を備えるとともに、上記カラーフィルタ層と液晶材料層との間に配置された偏光層を備え、上記偏光層が、配向された分子被膜からなることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、配向された分子被膜からなると共にカラーフィルタ層と液晶材料層との間に配置された偏光層が、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する。これにより、偏光解消された光の散乱が減少し、暗状態における透過光が少なくなり、装置の性能が向上する。
【０００９】
また、本発明に係る液晶装置は、上記の液晶装置において、上記２枚の基板のうち、上記カラーフィルタ層の形成された基板側に検光子を備え、他方の基板側に偏光子を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る液晶装置は、上記の液晶装置において、上記分子被膜の色素分子は、アゾ染料あるいはポリヨウ素化合物塩からなる有機染料分子であることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る液晶装置は、上記の液晶装置において、上記偏光層は、半固体状の液晶材料で形成され、該液晶材料の分子が配向されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の参考に係る液晶装置の製造方法は、２枚の基板の間に配置された液晶材料層と、上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層とを備えた液晶装置の製造方法であって、カラーフィルタ層において液晶材料層と接する面に分子被膜を形成する工程と、上記分子被膜を配向および重合させて偏光能を持たせる工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
上記の製造方法によれば、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消を補償する分子被膜を形成することができ、偏光解消された光が散乱することを防止できる。この結果、暗状態における透過光が少ない高性能の液晶装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る液晶装置は、以上のように、２枚の基板の間に液晶材料層が配置されたセルの両側に、偏光子および検光子を備えた液晶装置であって、上記２枚の基板の少なくとも一方に形成されたカラーフィルタ層を備えるとともに、上記カラーフィルタ層と液晶材料層との間に配置された偏光層を備え、上記偏光層が、配向された分子被膜からなる構成である。
【００１５】
これにより、カラーフィルタ層における直線偏光の偏光解消が、偏光層によって補償されるので、偏光解消された光の散乱が減少し、暗状態における透過光が少なくなる。この結果、液晶装置の性能を向上できるという効果を奏する。
【００１６】
また、本発明に係る液晶装置は、上記２枚の基板のうち、上記カラーフィルタ層の形成された基板側に検光子を備え、他方の基板側に偏光子を備える。
【００１７】
また、本発明に係る液晶装置は、分子被膜の色素分子は、アゾ染料あるいはポリヨウ素化合物塩からなる有機染料分子である構成である。
【００１８】
さらに、本発明に係る液晶装置は、上記偏光層は、半固体状の液晶材料で形成され、該液晶材料の分子が配向されている構成である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の一形態について図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図１は、ＦＬＣＤセルの１画素の概略断面図である。
【００２０】
ＦＬＣＤセル１を備えたカラー表示装置（液晶装置）は、互いに平行になるように、図示しないスペーサによって間隔をもって配置された２枚のガラス基板３・４（基板）の間に、スメクティック相の強誘電性液晶材料２（液晶材料層）を挟持した構成である。なお、上記ガラス基板３・４の厚さは通常１．１ｍｍであり、ガラス基板３・４の間隔ｄは通常１．５μｍである。
【００２１】
ガラス基板３に形成されたカラーフィルタ層５は、セルの１画素あたり、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の３つの領域を有する。また、カラーフィルタ層５を、凸凹を平坦化する材料からなる平坦化層６で覆ったことによって、ほぼ平坦な表面が形成されている。カラーフィルタ層５と平坦化層６からなる層の全体の厚みは、一般に、１μｍである。
【００２２】
透明なＩＴＯ(Indium tin oxide)からなる電極構造７・８、バリア層９・１０、および配向層１１・１２が、この順に、ガラス基板３・４で内側で向かい合う面上に設けられている。電極構造７、バリア層９、および配向層１１の順に重なった三層と、電極構造８、バリア層１０、および配向層１２の順に重なった三層とは、一般的に、それぞれ０．４μｍの厚さを有する。
【００２３】
電極構造７・８のそれぞれは、複数の電極トラックが互いに平行に配置された構成である。電極構造７が行を形成し、電極構造８が行に直交する列を形成し、行と列との交差部分が画素となる。画素をアドレスする際には、電極構造７・８において該画素で交差する適切な電極に対して、適切なストロボパルスおよびデータパルスを印加すればよい。
【００２４】
なお、電極構造は、上述のマトリクス状の構成に限定されず、この他に例えば、（ｒ，θ）ディスプレイの場合であれば放射状に曲がったトラック状に形成されていても良く、英数字ディスプレイの場合であればセグメント状に形成されていても良い。
【００２５】
セル１は、透過する光を偏光するための構造を備えている。一般的には、セル１の両側に、偏光子１４および検光子１５が配置される。あるいはこの他に、セル１の片側に偏光子を設けると共に、液晶材料に偏光色素を混入しても良い。
【００２６】
しかしながら、このような構成において、カラーフィルタ層５に入射した直線偏光が、カラーフィルタ層５において偏光解消され易いことに起因して、特に暗状態の質が劣化することが知られている。これは、カラーフィルタ層５の表面の微小な凹凸が、カラーフィルタ層５の厚さに１０μｍオーダーで微小な変化を与え、この結果、カラーフィルタ層５を透過する光の透過特性が不均一になると共に、カラーフィルタ層５と平坦化層６との界面における光の反射および屈折によって、光の散乱が非常に顕著に生じることによると考えられている。
【００２７】
このようにカラーフィルタ層５において偏光解消が発生すると、偏光解消がほとんどない場合、あるいは全くない場合に比較して、暗状態の画素における透過光が増加し、装置の性能が劣化してしまう。
【００２８】
従って、装置の性能を向上させるために、直線偏光された光がカラーフィルタ層５にて偏光解消されることを減少させて、装置の暗状態での透過光を減少させるためのいくつかの例を、以下に示す。
【００２９】
第１の例は、カラーフィルタ層５に、カラーフィルタおよび偏光子の両方の機能を有する偏光層を設けた構成である。このような偏光層は、例えば、平坦な色付きのポラロイド（登録商標）層などとして実現することが可能である。入射光は、このポラロイド層（偏光層）を透過するときに偏光されるので、カラーフィルタ層５における偏光解消が補償される。なお、この場合、カラーポラロイド層が偏光特性を有することによって、偏光子を別に設ける必要がない。また、ポラロイド層が充分に平坦に形成されている場合には、平坦化層６を省くことも可能である。ガラス基板上に、まずポラロイド層を形成した後、このポラロイド層に異なる色の複数のカラーフィルタを形成するために、従来のカラーフィルタと同様の方法により、フォトレジストを選択的に除去してフィルタを堆積することも可能である。
【００３０】
第２の例は、カラーフィルタ層５と液晶材料２との間に、液晶材料２へ入射する光が直線偏光であることを確実にするために、カラーフィルタ層５から液晶材料２へ向けて透過する光を直線偏光する偏光層１６を挿入した構成である。このような偏光層１６を備えたことにより、偏光解消された光が散乱することがなくなるので、暗状態での透過光が減少し、暗状態の性能が向上する。
【００３１】
このような、カラーフィルタ層５を透過する光を偏光する偏光層１６は、まず、色素分子を含むキャリア媒体をカラーフィルタ層５上にスピンコート法にて塗布することにより分子被膜を形成し、直線偏光で露光することによって上記分子を一方向に配向させることによって形成される。
【００３２】
上記の分子被膜の色素分子は、例えばアゾ染料やポリヨウ素化合物塩などの有機染料の分子でも良い。また、この色素分子に偏光能を持たせるために、上記のように直線偏光で露光する以外に、例えばラビング処理を行って分子を所定の方向に配向させるなどの方法を用いることも可能である。
【００３３】
また、偏光層１６を、例えばスメクティックＡ相やスメクティックＢ相などの半固体状の液晶材料で形成し、例えばラビング処理などを行って液晶材料の分子を所望の方向に配向させることによって偏光能を持たせても良い。また、このような偏光処理の後に、例えば紫外線照射や熱処理などによって偏光層１６の分子を重合させても良い。
【００３４】
第３の例として、カラーフィルタ層５の粗い表面を平坦化してカラーフィルタ層５の偏光解消特性を減少させるために、カラーフィルタ層５に研磨処理を施しても良い。
【００３５】
なお、カラーフィルタ層５が充分に平坦であれば、平坦化層６を省略することが可能である。また、平坦化層６を設ける場合には、カラーフィルタ層５への入射光が偏光解消されることを抑制するために、単一の屈折率を持つ均一な厚い膜を実現するために、平坦化層６の屈折率を、カラーフィルタ層５とほぼ同じ屈折率としても良い。
【００３６】
上記のように、カラーフィルタ層５による偏光解消を減らすことにより、このようなカラーフィルタ層５を備えた広い範囲の装置において、性能の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上では、本発明を、ＦＬＣＤセルを含むカラー表示装置に適用した例について説明したが、本発明は、偏光がカラーフィルタを透過した後に検光される構成の任意のカラー液晶表示装置に適用することが可能である。また、本発明は、偏光子と検光子との組合せを採用した従来のカラー表示装置に適用することが可能なだけでなく、上記検光子の代わりに偏光色素あるいは鏡などを用いた装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の一形態に係るＦＬＣＤセルの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      ＦＬＣＤセル
２      強誘電性液晶材料（液晶材料層）
３・４  ガラス基板
５      カラーフィルタ層
６      平坦化層
１６    偏光層
１４    偏光子
１５    検光子