(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極ネットワーク及び少なくとも１つの偏光子の層が存在する液晶ディスプレイのそれぞれに接して、２つのプレートの間に配置される液晶の層を含んでいる液晶ディスプレイであって、
少なくとも１つの前記プレート上の電極が透明であり、
前記プレートに関して透明な電極の上部に接する少なくとも１つの偏光子層は、通常波を吸収するのに対して異常波を伝送するＥタイプの偏光子であって、かつ、少なくとも１つの有機染料についての少なくとも部分的に結晶質の異方性フィルムから作られており、
前記透明な電極上の少なくとも１つのＥタイプの偏光子は、導電率を上げるためにその一部の領域の導電率の増大を供給するイオン物質の注入を介して変更されている液晶ディスプレイ。
【請求項２】
前記Ｅタイプの偏光子が、有機染料の液晶溶液の配向作用と溶媒の除去により形成されたものである、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
偏光子の局所領域の導電率を増大させる物質は、導電率を増大させるために、ニッケル、コバルト、クロム、白金、モリブデン、銀からなる群より選択される１以上の金属を利用するものである、請求項１または２に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記ディスプレイが、少なくとも１つの絶縁層、および／又は少なくとも１つの平坦化層を付加的に含んでいる請求項１〜３のいずれか１つに記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記Ｅタイプ偏光子の層が、前記液晶を整列させる層として同時に機能する請求項１〜４のいずれか１つに記載のディスプレイ。
【請求項６】
請求項１に記載の液晶ディスプレイを製造する方法であって、
前記ディスプレイのプレートを電極及び偏光子で製造することと、
スペーサーの利用を介して前記液晶のための空洞を形成する一方で前記プレートを接合することと、
前記空洞を液晶で充填して封止すること、とを含み、
少なくとも１つの前記ディスプレイのプレートの内面に作られる前記透明電極の表面に、少なくとも１つの有機染料に関して少なくとも部分的に結晶質の光学的異方性フィルムから作られる少なくとも１つの通常波を吸収するのに対して異常波を伝送するＥタイプ偏光子の層を形成し、その後、
前記電極上の前記結晶性フィルムの少なくとも一部の領域に、その領域における前記フィルムの導電率を上げるためにイオン物質を注入することを特徴とする液晶ディスプレイの製造方法。
【請求項７】
注入金属イオンを含む電解質溶液中で既に付加された透明電極及び偏光子フィルムを用いて、前記偏光子フィルムの少なくとも一部の領域に対する金属イオン注入が、前記ディスプレイのプレートの電気化学的処理を介して実行され、
陽極として白金コーティングである触媒を有する電極を使用し、陰極として前記プレートにおける前記透明電極を使用する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
電解質溶液の濃度及び前記電気化学処理パラメータが、金属原子の注入を前記偏光子フィルムに実行するために選択される請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記電解質水溶液を利用する場合に、前記電気化学処理を実行する前に、前記偏光子フィルムが、前記偏光子フィルムの前記物質を前記水に不溶性の形態に変換するように処理される請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電極を製造した後に、前記内部電極スペースが、前記電極構造を平坦化するために誘電体層で覆われる請求項６〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記Ｅタイプの偏光子の前記結晶性フィルムが、少なくとも１つの有機染料の液晶溶液を挿入することを介して形成され、後続の配向作用と溶媒除去とを同時におこなう請求項６〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの絶縁層、および／又は少なくとも１つの平坦化層を付加的に含んでいる請求項６〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報を表示する装置に関し、詳細には、様々な目的の表示技術に利用されている液晶（LC）ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
2つの平行なガラス板、電極を特徴とする内側の層、光学的に作られる透明導電性物質、及び配向層によって形成される平坦なキュベット（flat cuvette）の形態で実装されるディスプレイが知られている。
【０００３】
【非特許文献１】L.K.Vistin.JVHO, 1983, vol.XXVII, ed.2, pp.141-148
【０００４】
液晶で満たされたキュベットを組み立てた後、5-20μmの厚さの層を形成し、活性媒体として動作させて、電気的操作によりその光学特性（偏光板の回転角）を変更する。光学特性の変更は、交差する偏光子に表され、通常、前記キュベットの外面に接着される。電極が不足電圧でないディスプレイ領域は、光線を透過し、明るく見え、不足電圧領域は、暗く見える（非特許文献１）。
【０００５】
ＬＣディスプレイの多層設計が、ディスプレイ表面の法線に関して限定された立体角内で伝播している光線の流れによって効果的に抑制されるが、前述のディスプレイの大きな欠点は、限定された速度、画像の低コントラスト、及び狭い視野角である。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第5007942,1991
【０００７】
前記ディスプレイにおける偏光子のように、ディスプレイがヨウ素蒸気又は有機体染料で着色された一軸延長したポリマーフィルム（例えば、ポリビニルアルコール）に基づいた偏光子を通常は利用する（米国特許第5007942,1991）。前記フィルムの偏光効果は、前記ポリマーフィルムのヨウ素又は他の染料の濃度、及びポリマー連鎖の規則性の程度によって決定される。
【０００８】
前記フィルムは、いわゆる正の誘電異方性（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）及び正の二色性（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｄｉｃｈｒｏｉｓｍ）を有する。これは、光吸収の原因である分子の光学遷移双極子モーメントが延長する方向に沿って配向されるということを意味している。この場合、屈折率の実数部分及び虚数部分の角度依存する楕円は、（針のような）形に伸張される。前記フィルムから得られる偏光子は、異常波を吸収する一方、正常波を伝送するので、Ｏタイプの偏光子を表している。
【０００９】
前記物質から得られる偏光子の高い偏光効果にもかかわらず、それらは、重大な欠点があって、耐光性、耐熱性であることや、高い効果を提供するためには大きな厚さのフィルムを作る必要性がある。主な欠点の内の１つは、２つの直交配向された偏光子は、前記偏光子の面に対してある角度に入射する光線が透過するという事実であり、特に、偏光軸に対して±４５度の方位角方向で有意である。
【００１０】
【特許文献２】ロシア特許第2120651,1998
【００１１】
内部偏光子を有するLCディスプレイが知られている（ロシア特許第2120651,1998）。
【００１２】
【特許文献３】米国特許第5739296,1998
【００１３】
このLCディスプレイにおける偏光子のように、偏光子は、有機化合物染料の構造に配列された分子の薄い結晶性フィルムを利用している（米国特許第5739296,1998）。染料の平面（flat）分子は、調整されたクラスタである超分子の合成物にグループ化される。分子面及びそれらの上に位置する光学遷移双極子モーメントは、得られたフィルムの巨視的配向の軸に対して垂直に配向される。前記構造を作るために、光学遷移双極子モーメントは、染料の液晶の状態を利用しており、1又は2次元の準結晶体において、お互いに配向された関係を集約する一方で、分子は、局所的な規則性をすでに有している。前記システムを基板に配置し、同時に、外部の配向作用を与えている時、このフィルムは、巨視的配向の形態をとり、溶液を乾燥させる処理において、フィルムはそのままに残るだけでなく、結晶体の効果のために強化される。偏光軸は、その時、配向作用に従って導かれ、前記偏光子の挿入方向と一致する。この場合、屈折率の実数部分及び虚数部分の角度に依存する楕円は、円盤の形状を有する。
【００１４】
これらの偏光子は、通常波を吸収するのに対して、異常波を伝送するので、Eタイプの偏光子を表している。前記偏光子は、良好な角度特性を特徴としており、光線であって耐熱性があり、前記薄いフィルムの技術に従うディスプレイの構造を形成するのに適用できるため、前記ディスプレイ技術に見込まれている。
【００１５】
近年、製造における主眼は、装置の小型化にあり、上記ディスプレイを製造する際の最初のポイントは、機能性を確実にすることに付随する機能的要素と同様に前記装置の分離部分の面積を減少させる供給である。それらに基づく前記偏光子及び他の異方性フィルムは、様々な目的の携帯用ディスプレイに広く利用されている。縮小型ディスプレイの製造に生じる大きな難題は、電力供給量の減少であり、これにより、消費電力を減少させること及び支配する電場の利用効果を増大させることが求められている。電力損失は、電極と液晶の層の間の中間層に渡る電圧降下と同様に透明電極の低い導電率のためである。
【００１６】
【特許文献４】米国特許第6198051,2001
【００１７】
透明電極の導電率の増大について様々な方法が知られているが、それらは、通常、ITO（Indium-tin oxides）から作られており、導電率が不十分であることが特徴である。例えば、約250度でアニールされている（米国特許第6198051,2001）。補助的電極構造を作ることも可能であり、実験の形態における前記透明電極の表面の一部、又はセルコーティングの形態における電極の全表面に関しては、高い導電率の物質から作られている（米国特許第6198051,2001）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の技術的成果は、高い機能的な特性、厚さ、製造、及び単純設計を維持しつつ、低消費電力を特徴とする、内部偏光子を使った液晶ディスプレイの設計及び製造方法の開発にある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前述した技術的成果を達成するために、前記LCディスプレイは、2つのプレートの間に配置される液晶の層を含んでおり、それぞれが電極及び少なくとも一層の偏光子を特徴としており、少なくとも1つの前記プレートの前記偏光子が、Eタイプの偏光子を表しており、それが前記透明電極の内側に配置されている。前記透明電極に配置されたEタイプの偏光子の領域が、それらの導電率の増大を提供するために変更されているのに対して、前記Eタイプの偏光子は、有機染料の構造を定められた分子であって少なくとも部分的に結晶質であるフィルムから作られている。
【００２０】
前記Eタイプの偏光子における有機物質のように、偏光子は、少なくとも1つの有機物質を利用しており、少なくとも1つのイオノゲン基を含む分子式は、リオトロピック液晶相及び少なくとも1つの対イオンを作るために、極性又は非極性の溶媒におけるその溶解度を提供する。これは、任意の有機染料であって、そのもの又はその派生物は、安定リオトロピック液晶相を作ることができる。これらの染料は、光学的に異方性フィルムを製造するのに用いられており、配向コーティングを含んでいる（米国特許第5739296,1998）。例えば、前記染料は、インダントロン（Vat Blue 4）であり、1、4、5、8のナフタレンテトラカルボキシル酸（naphthalentetracarboxilic）（Vat Red 14）、ジベンズイミダゾール3、4、9、10のベリレンテトラカルボキシル酸、キナクリドン（Pigment Violet 19）、及びそれらの混合と同様なその他のものである。
【００２１】
前記有機染料は、少なくとも1つの以下のスペクトル範囲、200から400nm、400から700nm、及び0.7から13μmを吸収することができる。
【００２２】
前記Eタイプの偏光子の局所領域は、前記偏光子の前記局所領域の導電率の増大を提供している少なくとも1つの原子物質と共にその注入を介して変更される。この物質は、銀、かつ/又はアルミニウム、かつ/又はニッケル、かつ/又は他の導電性物質であり得る。
【００２３】
前記ディスプレイは、前記液晶を整列させている少なくとも1つの層、かつ/又は少なくとも1つの拡散反射層、かつ/又は少なくとも1つの位相シフト層、かつ/又は少なくとも1つの複屈折層、かつ/又は少なくとも1つの導電性層、かつ/又は少なくとも1つの保護層、かつ/又は少なくとも1つの等方性層、かつ/又は異方性の層、かつ/又は少なくとも1つの絶縁層、かつ/又は少なくとも1つの平坦化層、かつ/又は拡散又はミラー反射の層、かつ/又は少なくとも2つの前記層として同時に機能している層を付加的に含んでいる。
【００２４】
前記Eタイプの偏光子の層が、同時に前記位相シフト層、かつ/又は複屈折層、かつ/又は前記液晶を整列させる層、かつ/又は保護層、かつ/又は少なくとも2つの前記層の任意の結合として同時に機能している層として同時に役割を果たす。
【００２５】
前記透明電極のそれぞれは、金属性の補助構造を有しており、それらの導電率を増大させるために電極表面の一部において実装される。
【００２６】
ディスプレイにおける出口面（exit）で干渉最大を提供するので、前記ディスプレイにおいて層の光学的厚さを選択することは望ましい。
【００２７】
前述した液晶ディスプレイを製造する方法は、前記ディスプレイのプレートを電極及び偏光子で製造することと、スペーサーの利用を介して前記液晶に対する空洞を形成している一方で前記プレートを与えることと、前記空洞を液晶で満たし、それをコーティングすること、とを含んでおり、
少なくとも1つの前記プレート内側の面に作られる前記透明電極の表面が、少なくとも有機染料の部分的結晶性配向フィルムで作られる少なくとも1つのEタイプ偏光子の層で覆われ、その後、
前記コーティングが、それらの局所領域における前記フィルムの導電率を上げるために、前記電極の上の領域における金属イオンに注入する。
【００２８】
前記フィルムの局所領域に対する金属イオンの注入は、注入した金属のイオンを含んでいる電解質溶液において電気化学的に実行される。陽極が、例えば白金である触媒コーティングを有する任意の電極であるのに対して、前記透明電極は、その時、陰極の機能を果たす。溶液の濃度及び電気化学的処理のパラメータは、前記偏光子の異方性の程度を低減させることなく金属イオンを注入するために選択される。電解質水溶液が利用されるならば、前記偏光子は、処理される前にその水に不溶性の形態に変換されなければならない。その目的のために、前記偏光子フィルムは、2価又は3価の金属塩の溶液、例えばバリウム塩化物で処理される。前記偏光子の構造及び光学パラメータは、この処理において変更されない。
【００２９】
偏光子フィルムの局所領域に物質原子を浸透させるために、これらのエリアの導電率を上げ、イオン注入を利用し、注入の添加を制御することによって、注入される混合物の濃度を制御し、注入イオンのエネルギー及びタイプによって浸透の深さを制御する。
【００３０】
イオン注入は、加工物が取り付けられる付加電極と反応器を使って実行される。
【００３１】
電極を形成した後、前記内部電極スペースは、通常、誘電体の平坦化層によって水平にされる。
【００３２】
最初に、Eタイプの前記平坦化フィルムは、同時に、かつ/又は次の配向作用と溶媒の除去と共に、少なくとも1つの有機染料の液晶溶液の挿入を介して作られる。
【００３３】
開示する発明に従う前記ディスプレイの製造は、前記液晶を整列させている少なくとも1つの層、かつ/又は少なくとも1つの拡散反射層、かつ/又は少なくとも1つの位相シフト層、かつ/又は少なくとも1つの複屈折層、かつ/又は少なくとも1つの導電性層、かつ/又は少なくとも1つの保護層、かつ/又は少なくとも1つの等方性かつ/又は異方性の層、かつ/又は少なくとも1つの絶縁層、かつ/又は少なくとも1つの平坦化層、かつ/又は1つの拡散又はミラー反射の層、かつ/又は少なくとも2つの前記層の機能を同時に実現している少なくとも1つの層、という付加的な製造を含んでいる。
【００３４】
本発明は、添付図に関連して読み取られる時、以下の詳細説明からより明確に理解される。
【００３５】
図１は、ディスプレイ構造の図である。図は、ある方法又は別の方法において、本発明によって導かれる改善を実行するために必要とされる要素のみを明細に記す。前記ディスプレイの要素は、通常、標準の液晶ディスプレイで与えられるが、本発明の開示には関係しないため、単純化の目的で図に示していない。
【００３６】
液晶ディスプレイ1は、電極4及び偏光子5のそれぞれに接して2つのプレート3の間に配置された液晶2の層を含んでいる。前記偏光子の層の下であって、ディスプレイのプレートに接した内部電極スペースに、平坦化絶縁層6の領域が存在する。前記ディスプレイの特殊な品質は、少なくとも1つの偏光子が内部偏光子であり、電極システム上に配置されているという事実である。前記偏光子は、有機染料から作られ、Eタイプ偏光子を表している。この偏光子を作るために、適切な有機染料（すなわち染料の混合）の液晶溶液が、基底構造（電極及び平坦化層を有するプレート）に配置されている。
【００３７】
液晶溶液における染料は、非常に整列された状態で存在している。前記液晶溶液の構造ユニットは、分子-超分子複合体の非常に組織化されたクラスタであり、有機染料の平坦分子（すなわち分子の平坦部分）は、“積層（stacks）”を形成する。分子のサブストレート（構造）初期配向の表面において、二色性有機物質の液晶溶液についての機械的アライメントは、整列作用の方向に沿って集まり、最初に、分子面がアライメントの方向に垂直に出現する。これは、溶媒染料の後続の蒸発処理において、LC層から分子の結晶化を容易にする。その中で、結晶格子の構造ユニットは、染料の個々の分子になり、線状のクラスタ（linear clusters）ではなく、結晶化の間に“消滅する”。結果として、前記結晶格子は、金属イオンが透過するために多孔性である。
【００３８】
フィルムにおける結晶構造の完成の程度は、製造条件及び乾燥中の溶媒抽出率を制御することによって調整される。前述した製造過程は、異方性フィルムを光学的に作ることに用いられる。これらのフィルムに対する金属イオンの注入により、結晶格子及び異方性の程度を破壊することなく導電率を上げることができる。さらにその上、内部偏光子の層に電極の上に位置している局所領域7における導電性要素の原子を浸透させることにより、動作中のディスプレイにおいて偏光子を横切る電圧降下を有意に減少させることができる。これらの局所変更領域を作ることにより、厚さ1μmの偏光子に渡って電圧降下を0.1Vに減少させることができる。
【００３９】
さらにその上、前記領域は、様々な既存方法を介して得られる。実装処理に対して主に必要となるのは、フィルムが光学的に異方性のままであって、その用途を維持すること、すなわち偏光子をそのままにすることである。
【００４０】
局所領域変更を行うことは、リソグラフィックマスクを利用することによって可能であり、通常、薄いフィルムの局所処理が利用されている。しかしながら、フィルム偏光特性により、マスクレス処理にでさえ導電率を上げながら局所領域変更を行うことができる。このように、有機染料の液晶溶液から得られる光学的異方性フィルムの構造を調査することによって、隙間率をある程度有することを確立し、それによって、フィルムの厚い部分を通って電気化学的処理を直接的に実行し、電気化学セルにおける電極の1つとして基底電極構造を利用できる。他の電極は、任意の化学的不活性電極であって、ディスプレイの構造を汚染しない。電気化学的処理は、所望の物質のイオンを含む水性の電解質を含んでいる任意の既存電解質を利用する。しかしながら、フィルムの構造を保存することは重要であるので、電解質溶液は、低濃度であって、グリセリンその他のような有機的混合剤を含むことにより、電解質を弱くすることができる。pHが8の電解質が通常利用される。加えて、高速な電気分解は、偏光子の構造を破壊することに繋がり、その異方性の程度を低くするので、電気化学的注入の速度はかなり遅い。
【００４１】
図2は、概略的に電気化学セル8を説明する。キュベット9は、電解質10、陽極11、及び電極を有するワークピース12（ディスプレイのプレート）は、セル回路に接続されており、陰極13及び電極上の偏光子の層として機能している。
【００４２】
加えて、フィルムで増大した導電率を有する領域は、金属Ni、Co、Cr、Pt、Mo、Agその他のイオンと前記構造（電極及び偏光子を有するディスプレイのプレート）に対する照射を介して得られる。変更される領域の厚さは、注入されるイオン線量、放射線の波長、伝熱衝撃の期間及びエネルギー密度によって制御され、後続の熱処理のために用いられる。処理の条件は、偏光子フィルムの構造に損害を与えることを避け、フィルムの異方性の程度に関する処理条件の影響を排除するために制御される。イオン注入は、保護マスク、テンプレートを有し、様々な構成で実行される。電極に必要とされる電位を供給している間、プレートは、反応器の追加の電極に配置される。この場合、電極が、プレートの電極回路と接続され、注入処理を有意に加速させて、より抑えた処理パラメータで所望の結果に達することができる。
【００４３】
実施例として、有機染料であるスルホン酸インダンスロン（sulfonated indanthron）の液晶溶液から得られる内部偏光子で反射するタイプの液晶ディスプレイを製造する方法について考える。ディスプレイのフロントパネルは、浄化及びフォトリソグラフィの通例方法を使用してインジウム酸化物電極の回路を形成することによってガラス板で製造される。その後、内部電極スペースは、二酸化ケイ素層で平坦化される。平坦化層は、露出された電極を残す。次に、得られた構造は、前述方法で偏光子の結晶性フィルムで覆われる。フィルムの電気化学的処理より前に、それは、例えば、2価又は3価の金属のイオンを含む溶液での処理を介して水に不溶性の形態に変換される。その時、その構造は、弱い電解質の溶液に置かれており、通常、銀鏡反応のために用いられる。溶液中の銀イオンの濃度は、通常、0.1-0.001モル/リットルが選択される。また、グリセリン、エチレングリコール、又はエチレンジアミノテトラセチル酸（ethylenediamintetracetic acid）のような混合剤も利用できる。プレート上の電極は、その時、電気分解セルの陰極に接続される。触媒作用白金コーティングを有するもう1つの電極は、陽極として用いられる。電圧が電極にかけられると、処理が始まり、それは、偏光子フィルムにおいて高い導電率を有する局所変更領域が得られるまで続く。通常、注入処理は、0.01mA/cm2より低い電流密度を有する定電流動作有効期間において実行される。しかしながら、電気化学処理の衝撃動作有効期間と同様に、電圧安定（voltostatic）又は混合動作有効期間（mixed regimes）を利用することも可能である。完成プレートは、空洞を形成するように組み立てられる。液晶は、プレートの間に注入され、ディスプレイは密封される。計測は、電極上の領域の偏光子フィルムにおいて高い導電率で局所領域を作ることは、ディスプレイによって重大なエネルギー消費を低減することに繋がることを示し、それにより、有意に全体の厚さを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ディスプレイ構造の図を示す。
【図２】電気化学セルの図を示す。
【図１】
0004400914.tif 000002
【図２】
0004400914.tif 000003