(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に光硬化性のコレステリック液晶又は光硬化性のカイラルネマチック液晶の一方の層が形成されてなり、該液晶層の外光入射側の面が垂直配向で露出され、且つ、前記基材側の面が平行配向処理面とされたことを特徴とする反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタ。
【請求項２】
請求項１において、前記液晶層の外光入射側の面の上に、透明保護層を形成したことを特徴とする反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタ。
【請求項３】
２枚の基材の間にコレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶の一方を挟み込んでセルを構成してなり、前記２枚の基材のうち外光入射側の基材の内側面を垂直配向処理面とすると共に、他方の基材の内側面を平行配向処理面としたことを特徴とする反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反射型の液晶ディスプレイ（以下ＬＣＤ）用カラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平１０−２８２３２４号公報に開示されるように、反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタとして、コレステリック液晶、もしくはカイラルネマチック液晶を利用したものが提案されている。
【０００３】
このカラーフィルタは、輝度、色純度において、従来の顔料や染料を用いたカラーフィルタと比較して優れた性能を有している。特に、温度によりその選択反射光の波長が変化し、更に紫外線照射によって液晶状態を保持できる紫外線硬化型コレステリック液晶を用いることにより、従来と比較して簡単に製造することができるという利点がある。
【０００４】
前記のようなコレステリック液晶、及び、カイラルネマチック液晶は、液晶分子軸の長距離配向秩序に加えて、ダイレクタが螺旋的に空間変化をしているという特性がある。即ち、液晶分子軸と平行な平面内では、液晶はネマティック相と同様な配向秩序があるが、隣接する平面へ移ると、この局所的な配向方向がわずかに回転しているので、これが順次連続して螺旋構造となっている。
【０００５】
一方、自然光は、右旋円偏光と左旋円偏光に分けることが可能であり、コレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶は、前記右旋及び左旋両成分の光が、液晶の螺旋軸に平行に入射した場合、該液晶のねじれ方向と同じ回転方向の円偏光成分のみを反射し、他方の円偏光成分は透過するという特性がある。
【０００６】
このとき、反射光の、入射光に対する位相の変化が生じないので、反射光の入射前後における偏光方向は不変であり、また、反射光の波長は、コレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶のねじれのピッチと比例関係にある。このピッチは、液晶にねじれの力を発生させるカイラル剤の添加量や、適当な外場（例えば温度、電場、磁場等）により変化する。
【０００７】
なお、このピッチは異なる旋回能のカイラル剤や反対巻のカイラル剤を添加して調整することが可能である。例えば、右巻の螺旋構造の液晶に左巻のカイラル剤を添加すると、同じ温度で液晶を硬化させても反射波長が異なる。
【０００８】
従って、上記のようなパラメータを、可視域で制御することにより、赤、緑、青の反射光を形成させることができ、且つ、その反射率を従来のカラーフィルタと比較して高く設定することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記のようなコレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶は、２枚の基板に挟み込まれた状態でセルを構成し、各々のセルにおける基板の液晶側面はプレーナ配向が施されている。従って、液晶の螺旋軸は、前記基板に対して垂直となり、反射光は入射角度と反射角度が等しい正反射の関係を示すために、このカラーフィルタを有する反射型ＬＣＤを一定の方向から見たときのみ画像が認識され、又、同時にＬＣＤの表面反射が発生し、更に、観察方向からわずかでもずれると、表面反射は消えるが、画像が見られなくなる、すなわち視野角度が非常に小さいという問題点があった。
【００１０】
この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、コレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶を用いつつ、散乱光成分を発生させて視野角度の拡大を図ることができるようにした反射型ＬＣＤ用カラーフィルタを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本第１発明は、請求項１のように、基材上に光硬化性のコレステリック液晶又は光硬化性のカイラルネマチック液晶の一方の層が形成されてなり、該液晶層の外光入射側の面が垂直配向で露出され、且つ、前記基材側の面が平行配向処理面とされたことを特徴とする反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタにより、上記目的を達成するものである。
【００１２】
前記反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおいて、前記液晶層の外光入射側の面の上に、透明保護層を形成してもよい。
【００１４】
本第２発明は、請求項３のように、２枚の基材の間にコレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶の一方を挟み込んでセルを構成してなり、前記２枚の基材のうち外光入射側の基材の内側面を垂直配向処理面とすると共に、他方の基材の内側面を平行配向処理面としたことを特徴とする反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタにより、上記目的を達成するものである。
【００１５】
この発明においては、コレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶の螺旋の配向軸を外光入射側、即ち表示光側で意図的に乱すことによって、観察側に散乱光成分を発生させて、視野角度の向上を図ることができるようにしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１に示されるように、本発明の実施の形態の第１例に係る反射型ＬＣＤ用カラーフィルタ１０は、ガラス板からなる２枚の基材１２、１４と、これらの間に挟み込まれたコレステリック液晶層１６とからなるセル１８を有している。
【００１８】
なお、図１は、反射型液晶ＬＣＤ用カラーフィルタ１０の１つの絵素を示している。
【００１９】
前記２枚の基材１２、１４のうち外光入射側の基材１２の内側面は、未処理面１２Ａとされると共に、他方の基材１４の内側面は、平行配向処理面１４Ａとされている。
【００２０】
ここで、前記未処理面１２Ａにおける「未処理」は、ガラス製の基材１２の表面をそのまま、例えば平滑面のままとし、配向処理を施さないという意味である。
【００２１】
又、前記他方の基材１４の平行配向処理面１４Ａは、例えばポリイミドを基板１４に塗布して焼成後、布でラビング処理し平行配向処理して配向膜とされている。
【００２２】
従って、前記未処理面１２Ａと平行配向処理面１４Ａとの間に挟み込まれたコレステリック液晶層１６の液晶分子は、図１に示されるように、平行配向処理面１４Ａ側では、その配向方向に分子長軸が配向され、他方の未処理面１２Ａ側においては、分子長軸が不規則に配向され、これによって、基材１２側の端部におけるコレステリック液晶の螺旋の配向軸が乱された状態となっている。
【００２３】
従って、このようなセル１８に外光が入射すると、コレステリック液晶層１６による反射光、即ち未処理面１２Ａ位置での、外光による反射光は、前記のようにコレステリック液晶の螺旋の配向軸が乱されていることから、散乱光成分を発生させ、観察者の視野角度が向上される。
【００２４】
次に、図２を参照して、本発明の実施の形態の第２例に係る反射型ＬＣＤ用カラーフィルタ２０について説明する。
【００２５】
この反射型ＬＣＤ用カラーフィルタ２０におけるセル２２は、外光入射側の基材２４と、他方の基材２６との間にコレステリック液晶層１６を挟み込んでなるものであり、基材２４の内側面は、垂直配向処理面２４Ａとされると共に、他方の基材２６の内側面は、前記実施の形態の第１例におけると同様に平行配向処理面２６Ａとされている。
【００２６】
前記垂直配向処理面２４Ａは、コレステリック液晶の分子長軸がこの面に対して垂直となるように液晶を配向させるものであり、ポリイミド等の垂直配向性の配向膜を塗布焼成して垂直配向としたものである。
【００２７】
この反射型ＬＣＤ用カラーフィルタ２０において、基材２４、２６間に挟み込まれたコレステリック液晶層１６における液晶の分子長軸は、平行配向処理面２６Ａ側ではその配向方向に沿って配列され、他方の垂直配向処理面２４Ａでは分子長軸がこの面に対して垂直となっている。
【００２８】
このため、コレステリック液晶の螺旋の配向軸は、垂直配向処理面２４Ａ側の端部においては不規則となっていて、入射した外光は不規則に反射されることになる。従って、観察側には散乱光成分が発生して視野角度が向上する。
【００２９】
上記実施の形態の例における基材１２、１４、２４、２６はいずれもガラス板であるが、本発明はこれに限定されるものでなく、光透過性のフィルム等であってもよい。
【００３０】
更に、このような反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタは紫外線により液晶層を硬化させた後、外光入射側の基板を剥離し、必要ならば透明保護膜を形成することにより、液晶セル中に配置することができる。
【００３１】
なお、本発明のコレステリック液晶は、外光入射側表面近くの外液晶が未配向若しくは垂直配向であり、該液晶の外光入射側と反対側表面近くの液晶が配向している。よって、外光入射側の液晶が未配向、若しくは垂直配向であることにより、外光反射光成分を発生させて視野角を改善することができるものである。
【００３２】
又、上記反射型ＬＣＤ用カラーフィルタ１０、２０における液晶は、コレステリック液晶であるが、これはカイラルネマチック液晶であってもよい。
【００３３】
【実施例】
以下本発明の実施例について詳細に説明する。
【００３４】
【実施例１】
この実施例は、前記図１に示される反射型ＬＣＤ用カラーフィルタ１０と同様の構成であり、まずその製造工程について説明する。
【００３５】
適切な洗浄処理を行い、清浄とした基材としてのガラス基板上にポリイミドをスピンコートし、２００℃で１時間焼成した。次に、この焼成したポリイミドを布でラビング処理を行い、厚さ約６００Åの配向膜とした。
【００３６】
セルは、上記配向膜を設けたガラス基板と、外光入射側基板とする未処理状態即ち平滑面の状態のガラス基板と、これらの間に挟み込まれるコレステリック液晶層により構成する。
【００３７】
コレステリック液晶は、紫外線硬化型であって、ホットプレート上でこのコレステリック液晶を等方相まで加熱し、毛細管現象を利用して、前記配向処理したガラス基板と未処理のガラス基板との間に注入した。
【００３８】
完全にセルが液晶で満たされた後、コレステリック液晶状態を発現させ、且つ所望の反射色が得られる温度まで徐々に冷却し、所望の反射分光が得られることを確認してから、マスクを通して紫外線を照射し、赤、緑、青のパターンにコレステリック液晶を固化させた。
【００３９】
このようにして製造したセルの反射特性を、大塚電子製分光計ＬＣＤ５１００を用いて、図３に示されるように、セル１に対して、外光２の入射角α＝２５℃で固定し、且つ、受光器３の受光角度（反射角β）を３５°、４０°、４５°と変化させ、反射光を測定したところ、緑の反射波長のそれぞれの反射強度は、図４に示されるようになった。
【００４０】
【実施例２】
適切な洗浄処理を行い、清浄とした外光入射側の基材としてのガラス基板上に、日産化学製配向膜ＳＥ−１２１１がスピンコートされ、２００℃で１時間焼成され、厚さ約６００Åの配向膜が形成された基板とした他は、実施例１と同様に反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタを構成した。
【００４１】
このようにして構成したセルの反射特性を、大塚電子製分光計ＬＣＤ５１００を用いて、図３に示されるように、セル１に対して、外光２の入射角α＝２５℃で固定し、且つ、受光器３の受光角度（反射β）を３５°、４０°、４５°と変化させ、反射を測定したところ、緑の反射波長の反射強度は、図５に示されるようになった。
【００４２】
【比較例】
これに対して、セルを構成する２枚の基板を共にラビングして平行配向処理して構成した比較例を前記と同様に、入射光角度を２５°で固定して反射角度を３５°、４０°、４５°と変化させて、測定された緑の反射光強度は、図６に示されるようになった。なお、図４〜６において、反射光強度は、標準白色板（硫酸マグネシウム）での反射光強度を１００とした場合の数値である。
【００４３】
これらの図から、本発明の実施例においては、外光の入射角が一定であるにも関わらず、複数の角度で一定強度の反射光を得ることができたことが分かる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、コレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶を用いたカラーフィルタにおいて、散乱板等を用いることなく、外光反射光に散乱光成分を発生させて、視野角を改善することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタの実施の形態の第１例を示す拡大略示断面図
【図２】同実施の形態の第２例を示す拡大略示断面図
【図３】本発明の実施例の反射光測定構造を示す略示断面図
【図４】同実施例１における緑色の反射光強度を示す線図
【図５】同実施例２における緑色の反射光強度を示す線図
【図６】比較例における緑色の反射光強度を示す線図
【符号の説明】
１０、２０…反射型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用カラーフィルタ
１２、１４、２４、２６…基材
１２Ａ…未処理面
１４Ａ、２６Ａ…平行配向処理面
１６…コレステリック液晶層
１８、２２…セル
２４Ａ…垂直配向処理面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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