JP2010210886A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より薄型化された表示装置を提供する。
【解決手段】液晶化合物を重合して得られる重合体及び重合体中に配向して分散している二色性色素を含み、二色比が１５以上である偏光子と、発光源とを含む表示装置。重合体が、液晶化合物を配向した後に、重合して得られる重合体であることが好ましく、偏光子の厚みが、１０μｍ以下であることが好ましい。表示装置としては、液晶表示装置、ＥＬ表示装置及び投射型液晶表示装置等が挙げられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、配向した重合体を含む膜からなる偏光子と発光源とを有する表示装置に関する。

従来の表示装置に含まれる偏光子は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）にヨウ素や二色性色素を添加して延伸することによって得られる。

特開平８−１２２５２５号公報

しかしながら、従来のＰＶＡを用いた偏光子は、膜厚が２５μｍであり、さらに湿度温度に対する環境耐性、及び加工時の機械耐性が十分ではないため、膜厚が８０μｍの保護フィルムに接着剤層を介して貼合して用いられていた。そのため偏光子及び保護フィルムを合わせると、膜厚が１０５μｍと大きく、該偏光子を含む表示装置の薄型化が十分に達成できない場合があった。

本発明は、液晶化合物を重合して得られる重合体及び重合体中に配向して分散している二色性色素を含み、二色比が１５以上である偏光子と、発光源とを含む表示装置である。

本発明によれば、より薄型化された表示装置を提供することができる。

本発明の表示装置が含む偏光子４を含む積層体１を表す図である。 本発明の液晶表示装置１０を表す概略図である。 本発明の液晶表示装置２４を表す概略図である。 本発明のＥＬ表示装置３０を表す概略図である。 本発明のＥＬ表示装置４４を表す概略図である。 本発明の投射型液晶表示装置を表す概略図である。

本発明の表示装置が含む偏光子は、液晶化合物を重合して得られる重合体と、重合体中に配向して分散している二色性色素とを含み、二色比が１５以上である。偏光子とは、偏光していない入射光を直交する２つの偏光成分に分解し、一方の偏光成分を透過させ、もう一方の偏光成分を吸収する物である。透過する偏光成分の軸方向は透過軸、吸収する偏光成分の軸方向は吸収軸という。
液晶化合物を重合して得られる重合体とは、配向した状態で固定された液晶化合物の重合体、又は配向させることができる重合体であり、配向した状態で固定された液晶化合物の重合体であることが好ましい。液晶化合物を重合して得られる重合体は、重合体の中間相又は液晶化合物の中間相を経て配向する。
重合体とは、オリゴマー、単独重合体、共重合体、三元重合体、及び、より高次の同族体、架橋した重合体、網状重合体、並びに線状重合体等を含むものである。

液晶化合物は、スメクチック相（Ｓ_ｘ）を発現する化合物であることが好ましい。スメクチックＢ相（Ｓ_Ｂ）、スメクチックＤ相（Ｓ_Ｄ）、スメクチックＥ相（Ｓ_Ｅ）、スメクチックＦ相（Ｓ_Ｆ）、スメクチックＧ相（Ｓ_Ｇ）、スメクチックＨ相（Ｓ_Ｈ）、スメクチックＩ相（Ｓ_Ｉ）、スメクチックＪ相（Ｓ_Ｊ）、スメクチックＫ相（Ｓ_Ｋ）であることがより好ましい。

スメクチック相（Ｓ_ｘ）のうち、スメクチックＢ相（Ｓ_Ｂ）又は、スメクチックＦ相（Ｓ_Ｆ）及びスメクチックＩ相（Ｓ_Ｉ）並びにそれの傾斜した変形相がより好ましい。適切な中間層は、一般的に、長距離の配向秩序を達成することができる。スメクチック相（Ｓ_ｘ）は、高い秩序を有する配向した膜を提供することができ、そのオーダーパラメーターは好ましくは０．９１以上であり、０．９３以上であることがより好ましい。

液晶化合物は、式（Ｉ）で表される化合物であることが好ましい。
Ｕ−Ｖ−Ｗ−Ｘ−Ｙ−Ｘ’−Ｙ’−Ｘ’’−Ｗ’−Ｖ’−Ｕ’ （Ｉ）
（Ｘ、Ｘ’及びＸ’’は、互いに独立して、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基、又は置換基を有していてもよいトランス−１，４−シクロへキシレン基であり（ただしＸ、Ｘ’及びＸ’’のうち少なくとも１つは１，４−フェニレン基である）、Ｙ及びＹ’は、互いに独立して、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯＯ−、単結合、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｃ＝Ｃ−、−Ｃ≡Ｃ−又は−Ｃ＝Ｎ−であり、Ｕ及びＵ’は、互いに独立して、水素原子又は重合性基であり（ただしＵ及びＵ’のうち少なくとも１つは重合性基である）、Ｖ及びＶ’は、互いに独立して、置換基を有していてもよいＣ１−Ｃ２０のアルキレン基であり（Ｃ１−Ｃ２０のアルキレンのメチレン基は−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＨ−に置換されていてもよい。）、Ｗ及びＷ’は、互いに独立して、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−である。）

Ｘ、Ｘ’及びＸ’’のうち少なくとも２つは置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基であることが好ましく、Ｘ、Ｘ’及びＸ’’が、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基であることがより好ましい。また、Ｙ’が、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−又は−ＯＣＨ_２−であることが好ましい。
１，４−フェニレン基の置換基としては、メチル、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、及びＢｒが挙げられる。１，４−フェニレン基の−ＣＨ＝の一つ以上は、−Ｎ＝で置換されていてもよい。
トランス−１，４−シクロへキシレン基の置換基としては、メチル、ＣＮ、Ｆ、Ｃｌ、及びＢｒなどが挙げられる。トランス−１，４−シクロへキシレン基の−ＣＨ_２−は、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ−で置換されていてもよい。Ｒは、Ｃ１−Ｃ６のアルキル又はフェニルである。
Ｕ及びＵ’は、光重合性基であることが好ましい。Ｕ及びＵ’としては、ＣＨ_２＝ＣＨ−、ＣＨ_２＝ＣＣｌ−、ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）−、又は４−ビニルフェニリル、アクリレート（メタクリレート）、ビニルエーテル、オキセタン、エポキシ又はチオレン等が挙げられる。アクリレート（メタクリレート）、ビニルエーテル、オキセタン、エポキシ又はチオレンであることが好ましい。Ｕ及びＵ’は、同じ種類の基であることが好ましい。
Ｖ及びＶ’は、Ｃ２−Ｃ１２のアルキレン基であることが好ましく、Ｃ６−Ｃ１０のアルキレン基であることがより好ましい。該アルキレン基は、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＮ、ＣＨ_３のような一つ以上の置換基を有してもよいが置換基はない方が好ましい。
Ｗ及びＷ’は、単結合又は−Ｏ−であることが好ましい。
液晶化合物としては、下記の化合物が挙げられる。

二色性色素としては、特に制限されず、染料であっても顔料であってもよい。二色性色素の吸収波長は、可視光の範囲である、４００〜７００ｎｍであることが好ましい。
二色性色素は単独で使用しても、赤色、緑色及び青色のような、複数の二色性色素を組み合せて使用してもよい。二色性色素としては、具体的には、ペリレン系、ナフタレン系、アゾ系又はアントラキノン系等の二色性色素が挙げられる。上記のような色素であれば、重合体への分散が容易であり好ましい。
重合体に対する二色性色素の量は、５０重量％以下であることが好ましく、２０重量％以下であることがより好ましく、１０重量％以下であることが特に好ましい。

本発明の偏光子は、二色比が１５以上である。二色比とは、吸光度における二色比を意味し、且つ、消光軸に沿った（垂直入射で測定された）吸光度（Ａ^１）及び透過軸に沿った吸光度（Ａ^２）の比（Ａ^１／Ａ^２）として定義され、ここで吸光度（Ａ^１及びＡ^２）は、Ａ^１＝−ｌｏｇ_１０Ｔ^１、Ａ^２＝−ｌｏｇ_１０Ｔ^２として定義され、ここでＴ^１及びＴ^２は、透過率である。

図１は、本発明の表示装置が含む偏光子４を含む積層体１を表す図である。
積層体１は、支持基材２の上に、配向膜３が積層され、配向膜３の上に、偏光子４が積層された積層体である。偏光子４は、重合体５と、重合体５中に配向して分散している二色性色素６とを含む。

偏光子４の作成方法について説明する。
支持基材の上に、液晶化合物と二色性色素とを含有する組成物を塗布し、乾燥して、未重合フィルムを得る（未重合フィルム調製工程）。得られた未重合フィルムを、重合させることによって、偏光子を得る（未重合フィルム重合工程）。

＜未重合フィルム調製工程＞
本工程では、支持基材又は配向膜の上に、液晶化合物と二色性色素とを含有する組成物を塗布し、乾燥して、未重合フィルムを得る。
支持基材又は配向膜への塗布方法としては、たとえば押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ＣＡＰコーティング法、インクジェット法又はダイコーティング法などが挙げられる。塗布に用いられるコーターとしては、グラビアコーター、ＣＡＰコーター、ダイコーター、ディップコーター、バーコーター、スピンコーター又はインクジェットコーターなどが挙げられる。

上記組成物には、液晶化合物及び二色性色素の他に、必要に応じて、溶剤、重合開始剤、重合禁止剤、光増感剤又はレベリング剤などの添加剤を含んでいてもよい。特に成膜時に成膜が容易となること溶剤を含むことが好ましい。得られた偏光子を硬化する働きをもつことから重合開始剤を含むことが好ましい。
溶剤としては、液晶化合物及び二色性色素を溶解し得る溶剤であることが好ましい。また、液晶化合物の重合反応に対して不活性な溶剤であることが好ましい。
溶剤としては、メタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル又はフェノールなどのアルコール；酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、ガンマーブチロラクトン又はプロピレングリコールメチルエーテルアセテート又は乳酸エチルなどのエステル系溶剤；アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン又はメチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤；ペンタン、ヘキサン又はヘプタンなどの非塩素系脂肪族炭化水素溶剤；トルエン又はキシレンなどの非塩素系芳香族炭化水素溶剤、アセトニトリルなどのニトリル系溶剤；テトラヒドロフラン又はジメトキシエタンなどのエーテル系溶剤；クロロホルム又はクロロベンゼンなどの塩素系溶剤；などが挙げられる。これら溶剤は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。

重合開始剤としては熱重合開始剤又は光重合開始剤等を用いることができる。
熱重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系開始剤；過酸化水素、過硫酸塩、過酸化ベンゾイル等の過酸化物系開始剤；等が挙げられる。
光重合開始剤としては、たとえばベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ベンジルケタール類、α−ヒドロキシケトン類、α−アミノケトン類、ヨードニウム塩又はスルホニウム塩等が挙げられ、より具体的には、イルガキュア（Irgacure）９０７、イルガキュア１８４、イルガキュア６５１、イルガキュア８１９、イルガキュア２５０、イルガキュア３６９（以上、全てチバ・ジャパン株式会社製）、セイクオールＢＺ、セイクオールＺ、セイクオールＢＥＥ（以上、全て精工化学株式会社製）、カヤキュアー（kayacure）ＢＰ１００（日本化薬株式会社製）、カヤキュアーＵＶＩ−６９９２（ダウ社製）、アデカオプトマーＳＰ−１５２又はアデカオプトマーＳＰ−１７０（以上、全て株式会社ＡＤＥＫＡ製）などを挙げることができる。
重合開始剤としては配向温度を調整できるので光重合開始剤が好ましい。

重合禁止剤としては、たとえばハイドロキノンまたはアルキルエーテル等の置換基を有するハイドロキノン類、ブチルカテコール等のアルキルエーテル等の置換基を有するカテコール類、ピロガロール類、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシラジカル等のラジカル補足剤、チオフェノール類、β−ナフチルアミン類、およびβ−ナフトール類等を挙げることができる。

光増感剤としては、たとえばキサントン又はチオキサントン等のキサントン類、アントラセン又はアルキルエーテルなどの置換基を有するアントラセン類、フェノチアジン或いはルブレンを挙げることができる。
レベリング剤としては、シリコーン系、フッ素系、ポリエーテル系、アクリル酸共重合物系またはチタネート系等の種々のレベリング剤を用いることができ、たとえば放射線硬化塗料用添加剤（ビックケミージャパン製：ＢＹＫ−３５２，ＢＹＫ−３５３，ＢＹＫ−３６１Ｎ）、塗料添加剤（東レ・ダウコーニング株式会社製：ＳＨ２８ＰＡ、ＤＣ１１ＰＡ、ＳＴ８０ＰＡ）、または塗料添加剤（信越化学工業株式会社製：ＫＰ３２１、ＫＰ３２３、Ｘ２２−１６１Ａ、ＫＦ６００１）などを挙げることができる。レベリング剤を用いることにより、偏光子を平滑化することができ

支持基材としては、たとえばガラス、プラスチックシート、プラスチックフィルム又は透光性フィルムを挙げることができる。なお上記透光性フィルムとしては、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマーなどのポリオレフィンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリメタクリル酸エステルフィルム、ポリアクリル酸エステルフィルム、セルロースエステルフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、ポリフェニレンスルフィドフィルム又はポリフェニレンオキシドフィルムなどが挙げられる。
配向膜は、混合組成物の塗布時に、組成物に溶解しない溶剤耐性を持つこと、溶剤の除去や液晶の配向の加熱処理時に、耐熱性をもつこと、ラビング時に、摩擦などによる剥がれなどが起きないことが好ましく、ポリマー又はポリマーを含有する組成物からなることが好ましい。

上記ポリマーとしては、たとえば分子内にアミド結合を有するポリアミドやゼラチン類、分子内にイミド結合を有するポリイミド及びその加水分解物であるポリアミック酸、ポリビニルアルコール、アルキル変性ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリオキサゾール、ポリエチレンイミン、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸又はポリアクリル酸エステル類等のポリマーを挙げることができる。ポリマーは、単独又は２種類以上用いてもよく、共重合体として用いてもよい。ポリマーは、脱水や脱アミンなどによる重縮合や、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合等の連鎖重合、配位重合や開環重合等で容易に得ることができる。
またこれらのポリマーは、溶剤に溶解して、塗布することができる。溶剤及び塗布方法は、液晶化合物と二色性色素とを含有する組成物の場合と同様である。
また配向膜材料として、市販の配向膜材料をそのまま使用してもよい。市販の配向膜材料としては、サンエバー（登録商標、日産化学工業株式会社製）又はオプトマー（登録商標、ＪＳＲ株式会社製）などが挙げられる。

配向膜の厚さは、たとえば１０ｎｍ〜１００００ｎｍである。
配向膜は、必要に応じてラビング法もしくは偏光ＵＶ照射法により配向させることが好ましい。ラビング法では、たとえばラビング布が巻きつけられ、回転しているラビングロールを、配向膜に接触させる。偏光ＵＶ照射法では、たとえばマスキングなどによって配向膜の表面にパターンを形成することもできる。

＜未重合フィルム重合工程＞
未重合フィルム重合工程では、未重合フィルム調製工程で得られた未重合フィルムを、硬化させる。これにより液晶化合物が配向して固定されたフィルム、すなわち重合フィルムが得られる。
未重合フィルムを重合させる方法は、液晶化合物の種類に応じて、決定する。光重合、熱重合等により重合フィルムを重合させることができる。本発明では、特に光重合により未重合フィルムを重合させることが好ましい。光重合によれば低温で未重合フィルムを重合させることができるので、支持基材の耐熱性の選択幅が広がる。また工業的にも製造が容易となる。また成膜性の観点からも光重合が好ましい。光重合は、未重合フィルムに可視光、紫外光又はレーザー光を照射することにより行う。取り扱い性の観点から、紫外光が特に好ましい。光照射は、組成物が高度に秩序化された中間層をとる温度（例えばスメクチックＢ層をとる温度）に加温しながら行うことが好ましい。この際、マスキングや現像を行うことなどによって重合フィルムをパターニングすることもできる。

未重合フィルム重合工程後に、支持基材を剥離する工程を含んでいてもよい。これにより、得られる積層体は、配向膜と偏光子とからなる。また支持基材を剥離する工程に加えて、配向膜を剥離する工程をさらに含んでいてもよい。これにより、偏光子を得ることができる。偏光子の膜厚は、１〜２０μｍであることが好ましい。
また未重合フィルムの上面にさらに配向膜を貼付して重合させる方法も好ましい。
また２枚の支持基材にそれぞれ配向膜を塗布し、その塗布した面を対向させて、セルを形成し、当該セルに液晶化合物と二色性色素とを含有する組成物を充填したのち、重合させる方法も好ましい。
このようにして得られた偏光子は、さまざまな表示装置に用いることができる。

本発明の表示装置とは、表示素子を有する表示装置であり、発光源として発光素子または発光装置を含む。表示素子としては、例えば、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子）、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブ、など、電気磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示素子を有する表示装置が挙げられる。ＥＬ素子を用いた表示装置としてはＥＬディスプレイ、電子放出素子を用いた表示装置としてはフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）やＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌｙ）などが挙げられる。液晶素子を用いた表示装置としては液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投写型液晶ディスプレイ、以下「ＬＣＤ」という場合がある）が挙げられる。電子インクや電気泳動素子を用いた表示装置としては電子ペーパーが挙げられる。また、３Ｄテレビやホログラム等の立体表示装置等も挙げられる。

たとえば、ＬＣＤの場合には、液晶で偏光状態を制御する駆動方式が多く、液晶の両側に偏光子が必須であることが多く、本発明の偏光子を用いることによって装置の薄型化が可能になる。ＬＣＤとは、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子を用いた表示装置であり、液晶素子は一対の電極、及び液晶層を含む。なお、液晶素子としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピック液晶、ライオトロピック液晶、リオトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶、側鎖型高分子液晶、プラズマアドレス液晶（ＰＤＬＣ）、バナナ型液晶等が挙げられる。また、駆動方式としてはＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモード等様々な駆動方式に適応可能である。薄型化を達成するために、発光源であるバックライトを側面や上下面に配置した方式に適応することも好ましい。

図２は、液晶表示装置１０を表す概略図である。液晶層１７を２枚の基板１４ａ及び基板１４ｂで挟んでいる。

一方の基板１４ａの片側には、カラーフィルタ１５が配置されている。カラーフィルタ（ＣＦ）１５が、液晶層１７をはさんで画素電極２２に対向する位置に配置され、ブラックマトリクス２０が画素電極間の境界に対向する位置に配置されている。透明電極１６がこれらを覆っている。カラーフィルタ１５と透明電極１６の間にオーバーコート層を有する場合もある。
もう一方の基板１４ｂの片側には、薄膜トランジスタ２１と画素電極２２とが規則正しく配列されている。画素電極２２は、液晶層１７をはさんでカラーフィルタ１５に対向する位置に配置されている。薄膜トランジスタ２１と画素電極２２との間には、層間絶縁膜１８が配置されている。

薄膜トランジスタ２１を形成する基板１４ｂは、薄膜トランジスタ２１を製造する際の高温に耐えるようにガラス基板が用いられている。また、低温で薄膜トランジスタ２０を形成する場合には、プラスチック基板を用いてもよい。

薄膜トランジスタ２１としては、石英基板上に形成する高温ポリシリコントランジスタ、ガラス基板上に形成する低温ポリシリコントランジスタ、ガラス基板またはプラスチック基板上に形成するアモルファスシリコントランジスタの３種類が挙げられる。液晶パネルの小型化のため、従来外付けであったドライバＩＣをガラス基板上に形成する事が行われている。

透明電極１６と、画素電極２２との間には、液晶層１７が配置されている。液晶層１７は、２枚の基板等を挟持して隙間を一定に保つために、スペーサ２３が形成されている。
液晶層１７の両面には、液晶を所望の方向へ配向させるための配向膜が各々形成されていてもよい。
各部材は、基板１４ａ、カラーフィルタ１５及びブラックマトリクス２０、透明電極１６、液晶層１７、層間絶縁膜１８、薄膜トランジスタ２１及び画素電極２２、並びに基板１４ｂの順番で積層されている。

このような液晶層１７を挟んだ基板１４ａ及び基板１４ｂの外側には、様々な光学機能を持つフィルムが積層されている。ここでは、本発明の偏光子（例えば直線偏光子）１２ａ及び１２ｂ、位相差フィルム（例えば１／４波長板）１３ａ及び１３ｂが、この順番で積層され、入射光を円偏光にする機能を持たせている。偏光子１２ａの外側に、外光の反射を防ぐための反射防止膜１１が積層されている。本発明の偏光子によれば、表示装置の薄型化が達成できる。

偏光子１２ｂの外側には、発光源であるバックライトユニット１９が形成されている。バックライトユニット１９は、光源、導光体、反射板、拡散シートおよび視野角調整シートを含む。光源としては、エレクトロルミネッセンス、冷陰極管、熱陰極管、ＬＥＤ、レーザー光源、水銀ランプなど、様々な光源を用いることができる。光源の特性に合わせて本発明の偏光子を選択すればよい。

図３は、偏光子を基板の内部（液晶側）に配置した液晶表示装置２４を表す概略図である。液晶表示装置２４では、各部材は、反射防止膜１１、位相差フィルム１３ａ、基板１４ａ、偏光子１２ａ、カラーフィルタ１５及びブラックマトリクス２０、透明電極１６、液晶層１７、層間絶縁膜１８、薄膜トランジスタ２１及び画素電極２２、偏光子１２ｂ、基板１４ｂ、位相差フィルム１３ｂ、バックライトユニット１９の順番で積層されている。
液晶表示装置２４のように、偏光子１２ａ及び偏光子１２ｂは、基板１４ａ及び基板１４ｂと液晶層１７との間に配置されていてもよい。

次に透過型液晶ディスプレイの動作を説明する。
光源から発せられた白色光は導光体に入射し、反射板によって進路を変えられて拡散シートで拡散されている。拡散光は視野角調整シートによって所望の指向性を持つように調整されたのちにバックライトユニット１９から偏光子１２ｂに入射する。

入射光は無偏光の状態だが、ある一方の直線偏光のみが液晶パネルの偏光子１２ｂを透過する。この直線偏光は位相差フィルム１３ｂによって円偏光になり、基板１４ｂ、半透明な材料で形成された画素電極２２、等を順次透過して液晶層１７に到る。

ここで画素電極２２と対向する透明電極（対向電極）１６との間の電位差の有無により、液晶分子の配向状態が制御されている。即ち、ある極端な配向状態においては、バックライトユニット１９から入射した円偏光がそのままの状態で液晶層１７、透明電極１６を透過し、ある特定の波長範囲の光がカラーフィルタ１５を透過して位相差フィルム１３ａに到り、偏光子１２ａをほぼ完全に透過する。従って、この画素はカラーフィルタで決まる色を最も明るく表示する。

また、別の極端な配向状態においては逆に、液晶層１７を通過する光の偏光状態が変化して、カラーフィルタ１５を透過した光を位相差フィルム１３ａと偏光子１２ａとがほぼ完全に吸収する。従って、この画素は黒を表示する。これら２つの状態の中間の配向状態では光が部分的に透過するため、この画素は中間色を表示することになる。

半透過型液晶ディスプレイの場合は、画素電極２２は半透明な材料で形成されており、透過型液晶ディスプレイとしての動作はほぼ前述の通りである。但し、画素電極２２の光の透過率を例えば７０％に設計した場合には、３０％の光が表示に用いられないことになる。一方、外光が反射防止膜１１の方向から液晶パネルに入射した場合には、偏光子１２ａと位相差フィルム１３ａを透過した円偏光が液晶層１７を通過し、画素電極２２によってその３０％が反射されて表示に利用されている。

図４は、ＥＬ表示装置３０を表す概略図である。ＥＬ表示装置３０は、画素電極３５が形成された基板３３上に、発光源である有機機能層３６、及びカソード電極３７が積層されたものである。画素電極３５にプラス、カソード電極３７にマイナスの電圧を加え、画素電極３５及びカソード電極３７間に直流を印加することにより、有機機能層３６が発光する。発光源である有機機能層３６は、電子輸送層、発光層、正孔輸送層などからなる。有機機能層３６を有する有機ＥＬ表示装置について説明するが、無機機能層を有する無機ＥＬ表示装置にも適用してもよい。

本発明のＥＬ表示装置３０を製造するには、まず、基板３３上に薄膜トランジスタ４０を所望の形状に形成する。そして層間絶縁膜３４を成膜し、次いで画素電極３５をスパッタ法で成膜し、パターニングする。その後、有機機能層３６を積層する。

基板３３としては、サファイアガラス基板、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、アルミナなどのセラミック基板、銅などの金属基板、プラスチック基板等が挙げられる。基板上に熱伝導性膜を形成してもよい。熱伝導性膜としては、ダイヤモンド薄膜（ＤＬＣなど）が挙げられる。画素電極３５を反射型とする場合は、基板３３とは反対方向へ光が出射する。したがって、透明材料だけでなく、ステンレスなどの非透過材料を用いることができる。基板は単一で形成されていてもよく、複数の基板を接着剤で貼り合わせて積層基板として形成されていていてもよい。これらの基板は、板に限定するものではなく、フィルムでもよい。

薄膜トランジスタ４０としては、通常の多結晶シリコントランジスタを用いればよい。薄膜トランジスタ４０は、画素電極３５の端部に設けられ、その大きさは１０〜３０μｍ程度である。なお、画素電極３５の大きさは２０μｍ×２０μｍ〜３００μｍ×３００μｍ程度である。

基板３３上には、薄膜トランジスタ４０の配線電極が設けられている。配線電極は抵抗が低く、画素電極３５と電気的に接続して抵抗値を低く抑える機能があり、一般的にはその配線電極は、Ａｌ、Ａｌおよび遷移金属（ただしＴｉを除く）、Ｔｉまたは窒化チタン（ＴｉＮ）のいずれか１種または２種以上を含有するものが使われる。

薄膜トランジスタ４０と画素電極３５との間には層間絶縁膜３４が設けられる。層間絶縁膜３４は、ＳｉＯ_２等の酸化ケイ素、窒化ケイ素などの無機系材料をスパッタや真空蒸着で成膜したもの、ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）で形成した酸化ケイ素層、フォトレジスト、ポリイミド、アクリル樹脂などの樹脂系材料の塗膜など、絶縁性を有するものであればいずれであってもよい。

層間絶縁膜３４上に、リブ４１を形成する。リブ４１は、画素電極３５の周辺部（隣接画素間）に配置されている。リブ４１の材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。リブ４１の厚みは、好ましくは１．０μｍ以上３．５μｍであり、より好ましくは１．５μｍ以上２．５μｍ以下である。

次に、透明電極である画素電極３５と、発光源である有機機能層３６と、カソード電極３７とからなるＥＬ素子について説明する。有機機能層３６は、それぞれ少なくとも１層のホール輸送層および発光層を有し、例えば、電子注入輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層を順次有する。

画素電極３５としては、例えば、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３等が挙げられるが、特にＩＴＯ、ＩＺＯが好ましい。画素電極３５の厚さは、ホール注入を十分行える一定以上の厚さを有すれば良く、１０〜５００ｎｍ程度とすることが好ましい。

画素電極３５は、蒸着法等によっても形成できるが、スパッタ法により形成することが好ましい。スパッタガスとしては、特に制限するものではなく、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス、あるいはこれらの混合ガスを用いればよい。

カソード電極３７の構成材料としては例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ等の金属元素単体、または安定性を向上させるためにそれらを含む２成分、３成分の合金系を用いることが好ましい。合金系としては、例えばＡｇ・Ｍｇ（Ａｇ：１〜２０ａｔ％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．３〜１４ａｔ％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０ａｔ％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：５〜２０ａｔ％）等が好ましい。
カソード電極３７は、蒸着、スパッタ法等、好ましくは蒸着法により形成される。カソード電極３７の厚さは、０．１ｎｍ以上、好ましくは１〜５００ｎｍ以上であることが好ましい。

正孔注入層は、画素電極３５からの正孔の注入を容易にする機能を有し、正孔輸送層は、正孔を輸送する機能および電子を妨げる機能を有し、電荷注入層、電荷輸送層とも称される。

発光層の厚さ、正孔注入層と正孔輸送層とを併せた厚さおよび電子注入輸送層の厚さは特に限定されず、形成方法によっても異なるが、通常、５〜１００ｎｍ程度とすることが好ましい。正孔注入層・正孔輸送層には、各種有機化合物を用いることができる。正孔注入輸送層、発光層および電子注入輸送層の形成には、均質な薄膜が形成できることから真空蒸着法を用いることが好ましい。

発光源である有機機能層３６としては、１重項励起子からの発光（蛍光）を利用するもの、３重項励起子からの発光（燐光）を利用するもの、１重項励起子からの発光（蛍光）を利用するものと３重項励起子からの発光（燐光）を利用するものとを含むもの、有機物によって形成されたもの、無機物によって形成されたもの、有機物によって形成されたものと無機物によって形成されたものとを含むもの、高分子の材料、低分子の材料、高分子の材料と低分子の材料とを含むものなどを用いることができる。ただし、これに限定されず、ＥＬ素子として様々なものを用いたＥＬ表示装置を用いることができる。

カソード電極３７と封止フタ３９との空間には乾燥剤３８を配置する。これは、有機機能層３６は湿度に弱いためである。乾燥剤３８により水分を吸収し有機機能層３６の劣化を防止する。

ＥＬ表示装置３０の光入射面あるいは光出射面に形成する偏光子３１は、直線偏光子に限定されるものではなく、楕円偏光子であってもよい。また、複数の偏光子や位相差フィルムをはり合わせたものでもよい。

偏光子としては、上述した偏光子４を用いる。

図５は、ＥＬ表示装置４４を表す概略図である。ＥＬ表示装置４４は、ＥＬ表示装置３０とは異なり、薄膜封止膜４２を用いた封止構造を有し、アレイ基板の反対面からも出射光を得ることができる。
薄膜封止膜４２としては電解コンデンサのフィルムにＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を蒸着したＤＬＣ膜を用いることが好ましい。ＤＬＣ膜は水分浸透性が極めて悪く防湿性能が高い。また、ＤＬＣ膜などをカソード電極３７の表面に直接蒸着して形成してもよい。また、樹脂薄膜と金属薄膜とを多層に積層して、薄膜封止膜４２を形成してもよい。

図６は、本発明の投射型液晶表示装置を示す概略図である。
本発明の偏光子１４２及び偏光子１４３は、例えば、投射型液晶表示装置（プロジェクター）に用いられる。
発光源である光源（例えば、高圧水銀ランプ）１１１から出射された光線束は、まずは第１のレンズアレイ１１２、第２のレンズアレイ１１３、偏光変換素子１１４、重畳レンズ１１５を通過することにより、反光線束断面での輝度の均一化と偏光化が行われる。

具体的には光源１１１から出射された光線束は、微小なレンズ１１２ａがマトリクス状に形成された第１のレンズアレイ１１２によって多数の微小な光線束に分割される。第２のレンズアレイ１１３及び重畳レンズ１１５は、分割された光線束のそれぞれが、照明対象である３つの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂの全体を照射するように備えられており、このため、各ＬＣＤパネル入射側表面は全体がほぼ均一な照度となる。

偏光変換素子１１４は、通常、偏光ビームスプリッタアレイにより構成され、第２のレンズアレイ１１３と重畳レンズ１１５との間に配置される。これにより光源からのランダム偏光をあらかじめ特定の偏光方向を有する偏光光に変換し、後述する入射側偏光子での光量損失を低減して、画面の輝度を向上させる役割を果たしている。

輝度が均一化および偏光化された光は反射ミラー１２２を経由してＲＧＢの３原色に分離するためのダイクロイックミラー１２１，１２３，１３２により順次、レッドチャンネル、グリーンチャンネル、ブルーチャンネルに分離され、それぞれＬＣＤパネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂに入射する。

ＬＣＤパネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂについて、その入射側及び出射側にそれぞれ本発明の偏光子（入射側）１４２及び偏光子（出射側）１４３が配置されている。

ＲＧＢそれぞれの光路に液晶パネルを挟んで、入射側と出射側に配置される２枚の偏光子について説明する。各光路に配置される偏光子（入射側）１４２及び偏光子（出射側）１４３は、その吸収軸を直交とした構成で配置され、各光路に配置される各ＬＣＤパネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂで画像信号により各画素ごとに制御された偏光状態を光量に変換する機能を果たしている。

本発明の偏光子は、ブルーチャンネル、グリーンチャンネル、レッドチャンネルの全ての光路で共通した構成であり、どの光路においても耐久性の優れた偏光子として有効である。

ＬＣＤパネル１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂの画像データに応じて、画素毎に異なる透過率で入射光を透過させることによって作成された光学像は、クロスダイクロイックプリズム１５０により合成され、投写レンズ１７０によって、スクリーン１８０に拡大投写される。

電子ペーパーとしては、光学異方性と染料分子配向のような分子により表示されるもの、電気泳動、粒子移動、粒子回転、相変化のような粒子により表示されるもの、フィルムの一端が移動することにより表示されるもの、分子の発色／相変化により表示されるもの、分子の光吸収により表示されるもの、電子とホールが結合して自発光により表示されるものなどのことをいう。例えば、電子ペーパーとして、マイクロカプセル型電気泳動、水平移動型電気泳動、垂直移動型電気泳動、球状ツイストボール、磁気ツイストボール、円柱ツイストボール方式、帯電トナー、電子粉流体、磁気泳動型、磁気感熱式、エレクトロウェッテイング、光散乱（透明／白濁変化）、コレステリック液晶／光導電層、コレステリック液晶、双安定性ネマチック液晶、強誘電性液晶、２色性色素・液晶分散型、可動フィルム、ロイコ染料による発消色、フォトクロミック、エレクトロクロミック、エレクトロデポジション、フレキシブル有機ＥＬなどを用いることができる。ただし、これに限定されず、電子ペーパーとして様々なものを用いることができる。
電子ペーパーは、テキストや画像を個人的に利用するものだけでなく、広告表示（サイネージ）等に利用されるものであってもよい。本発明の偏光子によれば、電子ペーパーの厚みを薄くすることができる。

３Ｄ表示装置としては、例えばマイクロポール方式のように交互に異なる偏光子を配列させる方法が提案（特開２００２−１８５９８３号公報）されているが、本偏光子を用いた場合、印刷、インクジェット、フォトリソグラフィー等によりパターニングが容易であるため製造工程を短くすることができて好ましい。

液晶化合物として、下記式で表される化合物９７重量部、二色性色素としてアゾ色素ＮＫＸ２０２９Ｃ ２重量部、重合開始剤としてＩＲＧ１８４（Ｃｉｂａ Ｇｅｉｇｙ社製）０．９重量部、及び阻害剤としてｐ−メトキシフェノール０．１重量部を、クロロホルム４００重量部中で混合する。
ガラス基板１の一面に、ポリイミド配向膜１を成膜しラビング処理する。ポリイミド配向膜１上に、上記の混合溶液をスピンコート法により塗布し、１３０℃で３分加熱乾燥すると、塗膜が得られる。
ガラス基板２の一面に、ポリイミド配向膜２を成膜しラビング処理する。ポリイミド配向膜１とポリイミド配向膜２とのラビング方向が同じとなるように、ポリイミド配向膜２を塗膜の上に重ね、２分間放置した後、ＵＶ照射する。
ガラス基板１、ガラス基板２、ポリイミド配向膜１及びポリイミド配向膜２を取り外すと、偏光子が得られる。得られた偏光子の二色比は、高吸収曲線の吸収が最大にある波長で約２３である。膜厚は２μｍである。

得られた偏光子は、保護フィルムを貼合しないで、図に示した液晶表示装置、ＥＬ表示装置及び投射型液晶表示装置の偏光子として用いることができる。

本発明によれば、より薄型化された表示装置を提供することができる。

１ 積層体
２ 支持基材
３ 配向膜
４ 偏光子
５ 重合体
６ 二色性色素
１０ 液晶表示装置
１１ 反射防止膜
１２ａ、１２ｂ 偏光子
１３ａ、１３ｂ 位相差フィルム
１４ａ、１４ｂ 基板
１５ カラーフィルタ
１６ 透明電極
１７ 液晶層
１８ 層間絶縁膜
１９ バックライトユニット
２０ ブラックマトリクス
２１ 薄膜トランジスタ
２２ 画素電極
２３ スペーサ
２４ 液晶表示装置
３０ ＥＬ表示装置
３１ 偏光子
３２ 位相差フィルム
３３ 基板
３４ 層間絶縁膜
３５ 画素電極
３６ 発光層
３７ カソード電極
３８ 乾燥剤
３９ 封止フタ
４０ 薄膜トランジスタ
４１ リブ
４２ 薄膜封止膜
４４ ＥＬ表示装置
１１１ 光源
１１２ 第１のレンズアレイ
１１２ａ レンズ
１１３ 第２のレンズアレイ
１１４ 偏光変換素子
１１５ 重畳レンズ
１２１，１２３，１３２ ダイクロイックミラー
１２２ 反射ミラー
１４０Ｒ、１４０Ｇ，１４０Ｂ ＬＣＤパネル
１４２，１４３ 偏光子
１５０ クロスダイクロイックプリズム
１７０ 投写レンズ
１８０ スクリーン

Claims (3)

1. 液晶化合物を重合して得られる重合体及び重合体中に配向して分散している二色性色素を含み、二色比が１５以上である偏光子と、
   発光源とを含む表示装置。
2. 重合体が、液晶化合物を配向した後に、重合して得られる重合体である請求項１記載の表示装置。
3. 偏光子の厚みが、１０μｍ以下である請求項１又は２記載の表示装置。

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