JPH11101964A

JPH11101964A - 偏光素子及び表示装置

Info

Publication number: JPH11101964A
Application number: JP33790397A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Shigeno; 信行重野; Masataka Matsute; 雅隆松手
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置に内蔵可能な偏光素子を提供す
る。【解決手段】偏光素子は基板２の上に直接形成された
偏光層９からなる。この偏光層９は成膜された高分子液
晶９ａとその中に分散された二色性色素９ｂとからな
る。高分子液晶９ａは所定の方向に一軸配向した液晶を
側鎖に含んでいる。二色性色素９ｂは入射光に対して分
子の長軸と短軸とで異なる吸光度を呈する。高分子液晶
９ａの一軸配向に合わせて二色性色素９ｂの分子の長軸
が所定の方向に整列しており、入射光に含まれる振動成
分を選択的に吸収透過して偏光に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は入射光を直線偏光に
変換する偏光素子に関する。又、偏光素子を用いた表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶などを電気光学物質とした表示装置
に使用される偏光素子の多くは図１３の様な構造となっ
ている。偏光基体１０１に偏光粒子を吸着分散させて偏
光素子とし、その耐久性及び機械的強度を保持する為支
持体１０２に挟み込み、接着剤層１０３で固定するとい
う方法で生産されている。偏光素子は、基本的な機能と
して、高い偏光機能を発揮することと同時に外観特性や
耐久性に優れ、部品として加工しやすく、使いやすいこ
となどが重要である。これらの機能を満足させる為、現
在市場に供給されている表示装置用の偏光素子は、偏光
粒子としてヨウ素などのハロゲン物質や染料を用いたも
のが中心となっている。

【０００３】偏光基体１０１としてはポリビニールアル
コールのフィルムが多く使用されている。ポリビニール
アルコールのフィルムを異なるスピードで回転するロー
ラの間で一定方向に約３〜５倍延伸する。延伸されたポ
リビニールアルコールのミセルは延伸方向に配列し、配
列したフィルムは強い複屈折が発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した偏光素子は一
般に偏光板として市場に供給される。偏光板の片面には
あらかじめ接着剤が塗布されている。表示装置に組み込
む場合には、その主たる構成要素である液晶パネルの外
面に接着剤を介して偏光板を貼着する。この貼着作業は
パネルと偏光板との間に気泡や異物を巻き込まない様に
行なう必要があり、製造工程上の負担となっていた。
又、従来の偏光素子は液晶パネルの内部に挿入すること
は困難であった。反射型の表示装置の場合、偏光素子を
内部に組み込んだ方が入射光の利用効率や画質といった
観点から好ましいにも関わらず、これを実現することが
難しかった。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】上述した従来の技術の課題
を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明に係
る偏光素子は基本的に、成膜された高分子とその中に配
合された色素とからなる。前記高分子は所定の方向に一
軸配向した液晶を含んでいる。又、前記色素は、入射光
に対して分子の長軸と短軸とで異なる吸光度を呈する二
色性色素である。該二色性色素は該高分子の一軸配向に
合わせて分子の長軸が該所定の方向に整列しており、入
射光に含まれる振動成分を選択的に吸収透過して偏光に
変換する。好ましくは、前記高分子は基板の上に塗膜と
して直接形成されている。この高分子は例えば液晶の性
質を有するメソゲン基をアルキル鎖で結合した液晶ポリ
マーである。メソゲン基としては例えばビフェニルベン
ゾアートやメトキシフェニルベンゾアートが挙げられ
る。あるいは、前記高分子は液晶モノマーを紫外線照射
により重合化したものであってもよい。前記二色性色素
は、例えば入射光の可視波長全域に渡って二色性を備え
る様に調合された組成物を用いることができる。この場
合、本偏光素子は白色入射光を偏光に変換することがで
きる。前記組成物は、チエノチアゾール環を有するジス
アゾ系の二色性色素、ベンゾチアゾール環を有するトリ
スアゾ系の二色性色素、特定のアゾ系の二色性色素等を
含んでいる。この組成物は高分子に対して３乃至１５重
量％の濃度で溶解して用いる。あるいは、前記二色性色
素は特定色に対してのみ二色性を有し、特定色の入射光
を偏光に変換するものであってもよい。これにより、カ
ラー偏光素子が得られる。

【０００６】係る構成を有する偏光素子は以下の工程に
より製造される。まず、液晶ポリマーと二色性色素を溶
媒に溶解した溶液を調製する。次に、基板の表面を所定
の方向に沿って配向処理する。更に、配向処理された基
板の上に該溶液を塗工して塗膜を形成する。最後に、塗
膜を熱処理して液晶ポリマーを該所定の方向に一軸配向
させ、該二色性色素を一軸配向に従って整列させる。あ
るいは、本発明に係る偏光素子は以下の工程によっても
製造できる。まず、光重合可能な液晶モノマーに二色性
色素を溶解した溶液を調製する。また、基板の表面を予
め所定の方向に沿って配向処理しておく。次に、配向処
理された基板の上に該溶液を塗工して塗膜を形成する。
続いて、塗膜を熱処理して液晶モノマーを該所定の方向
に一軸配向させ該二色性色素を一軸配向に従って整列さ
せる。最後に、紫外線を照射して液晶モノマーを重合化
する。

【０００７】本発明は、上述した偏光素子を内蔵した表
示装置を包含する。この表示装置は反射型であり基本的
に一対の基板を用いて組み立てられる。第一の基板は入
射側に位置し電極が形成されている。第二の基板は反射
側に位置し電極が形成されているとともに、所定の間隙
を介して該第一の基板に接合している。両基板の間隙に
液晶などの電気光学物質が保持されている。又、第二の
基板と液晶との間に偏光層が介在している。特徴事項と
して、この偏光層は高分子液晶に二色性色素を分散した
状態で一軸配向させたものであり、液晶パネルの内部に
組み込まれている。好ましくは、前記第一の基板側には
対向電極が形成されている。一方、前記第二の基板側に
は該偏光層を間にして画素電極とこれを駆動するスイッ
チング素子とが集積形成されており、いわゆるアクティ
ブマトリクス構造となっている。画素電極と薄膜トラン
ジスタなどからなるスイッチング素子は該偏光層に開口
したコンタクトホールを介して互いに電気接続されてい
る。コンタクトホールは偏光層を選択的にエッチングす
ることで容易に形成することが可能である。好ましく
は、前記第一の基板には第二の基板側の該偏光層と吸収
軸が直交又は平行関係にある偏光板が設けられており、
前記電気光学物質はツイスト配向したネマティック液晶
からなる。この場合、第二の基板側の偏光層はその吸収
軸と平行な直線偏光に対する透過率が１０〜４０％に設
定されており、第一の基板側の偏光板はその吸収軸と平
行な直線偏光に対する透過率が１．５〜２０％に設定さ
れている。

【０００８】本発明では、偏光素子を構成する材料とし
て高分子液晶と二色性色素を用いている。高分子液晶は
塗膜として基板に直接形成可能であるとともに、所定の
熱処理により一軸配向する。二色性色素も高分子液晶に
並列して配向することになる。係る構成では、高分子液
晶の配向方向に平行な直線偏光と垂直な直線偏光との間
で二色性色素の吸光度が異なる為、偏光素子として使用
することができる。本偏光素子は基板上に直接形成可能
な為、フォトリソグラフィーやエッチングを用いたパタ
ニングによりコンタクトホールの開口など微細加工が可
能になる。又、基板上に直接形成可能な為、従来の様に
接着剤を介して液晶パネルに貼り合わせることが不要に
なる。又、本偏光素子はパネル内部に作成できるため耐
湿性、耐熱性、耐光性等の信頼性が高くなるとともに、
従来必要であった表面処理が不要になる。加えて、二色
性色素の吸光特性を調整することにより、カラー偏光素
子が容易に作成可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１の（Ａ）は本発明に係る
偏光素子の基本的な構成を示す模式的な断面図である。
図示する様に、本発明に係る偏光素子は、基板２に直接
形成された偏光層９として与えられる。偏光層９は基本
的に、成膜された高分子液晶９ａとその中に配合された
二色性色素９ｂとからなる。高分子液晶９ａは所定の方
向に一軸配向した液晶を側鎖に含んでいる。図では、紙
面と平行な方向に一軸配向した高分子液晶９ａを楕円体
で模式的に表わしている。一方、二色性色素９ｂは入射
光に対して分子の長軸と短軸とで異なる吸光度を呈す
る。二色性色素９ｂは高分子液晶９ａの一軸配向に合わ
せて分子の長軸が紙面と平行な方向に整列している。係
る構成により、偏光層９は入射光に含まれる振動成分を
選択的に吸収透過してほぼ直線偏光に変換することがで
きる。なお、基板２と偏光層９との間に高分子液晶９ａ
を一軸配向させる為の下地配向層２２が設けられてい
る。

【００１０】図１の（Ｂ）は、（Ａ）に示した偏光層９
の特性を示すグラフである。横軸に可視領域の波長を取
り、縦軸に透過率を取ってある。グラフ中、曲線ＴＨは
偏光層９の吸収軸に垂直な直線偏光に対する透過率を示
し、曲線ＴＬは吸収軸に平行な直線偏光に対する透過率
を表わしている。偏光層９の吸収軸は二色性色素９ｂの
分子の長軸又は短軸と平行である。二色性色素９ｂが長
軸方向に大きな吸光度を示し短軸方向に小さな吸光度を
示す場合には、偏光層９の吸収軸は二色性色素９ｂの長
軸方向と平行になる。逆の場合には、偏光層９の吸収軸
は二色性色素９ｂの短軸と平行になる。この様に、本発
明では高分子液晶９ａの一軸配向方向に平行な直線偏光
と垂直な直線偏光との間で二色性色素９ｂの吸光度が異
なることを利用している。（Ｂ）に示した例では、ほぼ
可視波長の全域に渡って、吸収軸に垂直な直線偏光に対
する透過率が８０％以上であり、吸収軸に平行な直線偏
光に対する透過率が２０％程度となっている。二色性色
素９ｂは入射光の可視波長全域に渡って二色性を備える
様に調合された黒色組成物であり、白色入射光を偏光に
変換することができる。場合によっては、特定色に対し
てのみ二色性を有する色素を用いることもできる。この
場合には、特定色の入射光を偏光に変換するカラー偏光
素子が得られる。例えば、４００〜５００ｎｍの波長範
囲に大きな吸収を有する二色性色素を使用すれば、黄色
のカラー偏光素子が作成できる。

【００１１】図２を参照して、図１の（Ａ）に示した偏
光層の形成方法を詳細に説明する。まず配向工程（Ａ）
を行ない、ガラスや石英などの絶縁性を有する基板２の
表面を所定の配向方向に沿って配向処理する。例えば、
基板２の表面にポリイミドフィルムなどからなる下地配
向層２２を成膜した後、配向方向に沿ってこのポリイミ
ドフィルムをラビングすればよい。なお、下地配向層２
２としてはポリイミドに代えて、ポリアミック酸やポリ
ビニールアルコールなどを用いることもできる。場合に
よっては、基板２の表面を直にラビングしてもよい。次
に成膜工程（Ｂ）を行なう。まず、高分子液晶９ａと二
色性色素９ｂを溶媒に溶解した溶液を予め調製してお
く。この溶液を配向処理された基板２の上に塗工して塗
膜を形成する。なお、高分子液晶９ａは所定の転移点を
境にして高温側の液相と低温側の液晶相との間を相転移
する性質を有する。高分子液晶９ａと二色性色素９ｂを
適当な溶媒に溶解させ、スピンコート、ワイヤコートあ
るいは各種の印刷などにより、すでに配向処理を施され
た基板２の表面に塗布する。溶媒としては、例えばシク
ロヘキサノンとメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を８：２
の割合で混合した溶液を使用することができる。溶液を
塗工した後溶媒が蒸発するのに充分な温度で加熱乾燥す
る。最後に温度処理工程（Ｃ）を行ない、基板２を一旦
転移点以上に加熱した後転移点以下の室温まで除冷し、
成膜された高分子液晶９ａを配向方向に整列させて偏光
層９を形成する。なお、場合によっては液晶相で一定時
間放置することにより所望の一軸配向を得ることも可能
である。図示する様に、成膜段階では高分子液晶に含ま
れる液晶分子はランダムな状態にあるのに対し、温度処
理工程後では液晶分子は配向方向に沿って整列し、所望
の一軸配向性が得られる。これに合わせて、二色性色素
も一軸配向状態となる。なお、上述した例ではすでにポ
リマー状態にある高分子液晶を溶媒に溶解して基板に塗
工しているが、これに代えてモノマー状態の材料を使用
することもできる。この場合、モノマー状態で一軸配向
させ、その後紫外線などを照射して重合させることによ
りポリマー化する。モノマー状態の液晶の粘度が低い場
合には、溶媒を用いることなく二色性色素を直接液晶に
溶解し、基板の上に塗布することも可能である。以上の
ように、本明細書で高分子液晶というときは、元々液晶
ポリマーであるものと、液晶モノマーを紫外線照射によ
り重合化したものを含んでいる。

【００１２】図３は、高分子液晶９ａの具体例を示して
おり、いずれも側鎖型の化学構造を有する液晶ポリマー
である。（Ｉ）は側鎖に入るペンダントとしてビフェニ
ルベンゾアートを有する高分子液晶を示している。即
ち、アルキル主鎖には所定の間隔で側鎖が結合している
（図では１個の側鎖のみ示している）。この側鎖のスペ
ース長は炭素数で６となっているが、本発明はこれに限
られるものではない。この側鎖の先端にペンダントとし
てビフェニルベンゾアートが結合している。（II）はペ
ンダントとしてビフェニルベンゾアートに加えメトキシ
ビフェニルを有する側鎖型高分子液晶を表わしている。
メトキシビフェニルが結合する側鎖のスペース長は炭素
数で２個となっているが本発明はこれに限られるもので
はない。(III）は、メトキシフェニルベンゾアートをペ
ンダントとして持つ側鎖型高分子液晶を示している。側
鎖はスペース長が炭素数で２個と６個のものを主鎖に結
合している。（Ｉ）型及び（II）型は（III)に比べて耐
溶剤性に優れている。更には、（IV）で示す側鎖型高分
子液晶も良好な一軸配向性を示す。

【００１３】図４は、二色性色素９ｂの具体例を表わし
ている。本例では、色素Ａ〜Ｅを混合して黒色の二色性
色素を調合した。色素Ａは単独で青色を呈し、色素Ｂは
単独で黄色を呈し、色素Ｃは単独で赤色を呈し、色素Ｄ
は単独で青紫色を呈し、色素Ｅは単独で青色を呈する。
各色素の吸収スペクトルを図５に示す。これらの色素を
Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ：Ｅ＝２：１：１：１：１の割合で混合
し黒色の二色性色素を調製した。この混合物の吸光特性
を評価する為、誘電異方性が負のネマティック液晶（メ
ルク社製）に３ｗｔ％の割合で溶解した。この液晶組成
物を垂直配向膜が形成された液晶セルに封入した。この
セルの光学的特性を瞬間マルチ測光検出器を用いて測定
した。図６に、４．５Ｖと０Ｖ印加時の吸収スペクトル
を示す。印加電圧が０Ｖの時にはネマティック液晶は垂
直に配向している。これに合わせて二色性色素も垂直に
配向している。この場合、入射光はほとんど吸収され
ず、吸光度は０に近い。一方、印加電圧が４．５Ｖの時
には液晶が水平配向に移行し二色性色素もこれに合わせ
て水平配向状態となる。この場合には入射光に対する吸
光度が大きく上昇している。本例では黄色色素Ｂ、赤色
色素Ｃ、青色色素Ｅ、青紫色色素Ｄ及び青色色素Ａを各
々重量比で１：１：１：１：２の割合で混合している。
特に、吸光係数が大きく二色性比の大きなチエノチアゾ
ール環を有するジスアゾ系の青色色素Ｅとベンゾチアゾ
ール環を有するトリスアゾ系の青紫色色素Ｄを使用して
いる。更に、チエノチアゾール環を有するジスアゾ系の
赤色色素Ｃも使用している。これらの色素は図５から明
らかな様に比較的大きな吸光度を有し、高い二色性比を
持っている。

【００１４】図７は、図１に示した偏光層を内蔵した表
示装置を示す模式的な部分断面図である。本表示装置は
一対の基板１，２を用いて組み立てられている。第一の
基板１は入射側に位置し、透明な電極６が形成されてい
る。第二の基板２は反射側に位置し、透明な電極１１が
形成されているとともに、所定の間隙を介して第一の基
板１に接合している。両基板１，２の間隙には電気光学
物質として液晶３が保持されている。特徴事項として、
偏光層９が第二の基板２と液晶３との間に介在してい
る。換言すると、偏光層９は外付けではなく、液晶パネ
ル内に内蔵されている。この偏光層９は前述した様に高
分子液晶に二色性色素を分散した状態で一軸配向させた
ものである。

【００１５】本表示装置はいわゆるアクティブマトリク
ス型であり、基板１側には対向電極６が全面的に形成さ
れている。基板２側には偏光層９を間にして画素電極１
１とこれを駆動するスイッチング素子とが集積形成され
ている。本例では、このスイッチング素子は薄膜トラン
ジスタ１３からなる。画素電極１１と薄膜トランジスタ
１３は偏光層９に開口したコンタクトホール２３を介し
て互いに電気接続されている。このコンタクトホール２
３は偏光層９をフォトリソグラフィ及びエッチングでパ
タニングすることにより精密に形成することができる。
この構造では液晶３が対向電極６と画素電極１１によっ
て直接保持されている為、信号電圧を効率よく印加する
ことができる。

【００１６】第一の基板１の外面には偏光板４が貼着さ
れている。この偏光板４は従来のものを用いている。こ
れに代えて、本発明に係る偏光層を基板１の内面に形成
してもよい。第一の基板１側の偏光板４は第二の基板２
側の偏光層９と吸収軸が直交しており、いわゆるクロス
ニコル配置となっている。これに代えて、偏光板４と偏
光層９の吸収軸が平行となる様に配置してもよい。液晶
３は上下の配向層７，１２によってツイスト配向したネ
マティック液晶を用いている。即ち、ツイストネマティ
ック液晶３は上下の基板１，２間で９０度ツイストして
いるとともに、正の誘電異方性を有する。ツイストネマ
ティック液晶３の螺旋ピッチはモーガンの条件を満たす
様に設計されている。即ち、螺旋ピッチが入射光の波長
に対して充分長く設定されている。ツイストネマティッ
ク液晶３の液晶分子３ａは上側の配向層７によって紙面
と垂直な方向に配向制御され、下側の配向層１２によっ
て紙面と平行な方向に配向制御されている。この結果、
ツイストネマティック液晶３は上下の基板１，２間で９
０度ねじれた配向状態になる。上側の偏光板４の透過軸
は紙面と垂直に設定され、下側の偏光層９の透過軸は紙
面と平行に設定されている。上側の基板１の内表面には
画素電極１１と対応する様にカラーフィルタ５が形成さ
れている。カラーフィルタ５と対向電極６との間には平
坦化膜５ａが介在している。なお、カラーフィルタ５は
上側の基板１側ではなく、下側の基板２側に形成しても
よい。下側の基板２には拡散性を有する光反射層８が形
成されている。なお、光反射層８を鏡面反射性としても
よい。この場合には、上側の基板１に光拡散層を設ける
ことが好ましい。

【００１７】本実施形態に係る反射型表示装置はいわゆ
るアクティブマトリクス型であって、下側の基板２には
個々の画素電極１１を駆動するスイッチング素子として
例えば薄膜トランジスタ１３が形成されている。この薄
膜トランジスタ１３はボトムゲート構造を有し、下から
順にゲート電極１４、ゲート絶縁膜１５、半導体薄膜１
６、ストッパ１７を積層したものである。この薄膜トラ
ンジスタ１３を被覆する様に層間絶縁膜１８が形成され
ている。この上にはソース電極１９及びドレイン電極２
０がパタニング形成されており、層間絶縁膜１８に開口
したコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ１３に
電気接続している。この層間絶縁膜１８の上に光反射層
８が形成されている。この光反射層８は画素電極１１と
対応して画素毎に細分化されており、ドレイン電極２０
と同電位である。反射層８は凹凸の光散乱面を有し、い
わゆるホワイトペーパーと呼ばれる表示画面を実現して
いる。薄膜トランジスタ１３及び光反射層８の凹凸を埋
める様に平坦化層２１が形成されている。平坦化層２１
の上には下地配向層２２が形成されており、その上に成
膜される高分子液晶を一軸配向する為に用いられる。画
素電極１１は偏光層９及び平坦化層２１を貫通して設け
たコンタクトホール２３を介して対応する薄膜トランジ
スタ１３のドレイン電極２０に電気接続している。

【００１８】引き続き図７を参照して、本表示装置の動
作を説明する。図７は電圧無印加状態を表わしている。
この状態で外光が上側の基板１に入射すると、まず偏光
板４により外光は紙面と垂直な振動成分を有する直線偏
光に変換される。ただし、反射型の場合明度を上げる
為、意図的に偏光度の低い偏光板４を使用する場合があ
る。この時には外光は直線偏光ではなく楕円偏光に変換
される。直線偏光がツイストネマティック液晶３に進入
すると、電圧無印加状態ではその旋光性により直線偏光
が約９０度回転して偏光層９に進む。偏光層９の透過軸
は紙面に平行に設定されている為、直線偏光はそのまま
偏光層９を通過し光反射層８に至る。即ち、本実施形態
はノーマリホワイトモードであり、入射光のほとんどが
透過するようになっている。偏光層９を透過した直線偏
光は光反射層８により反射され、入射時と逆の経路でパ
ネル外に出射される。なお、偏光層９の透過軸が紙面と
垂直に設定されている場合には、ツイストネマティック
液晶３を通過した直線偏光はほとんどこの偏光層９によ
って吸収され、いわゆるノーマリブラックモードとな
る。

【００１９】図８は、本表示装置の電圧印加状態を表わ
している。印加電圧を上げていくとツイストネマティッ
ク液晶３の旋光性が次第に失われていく。充分に閾値以
上の高電圧を印加すると、液晶分子３ａは垂直配向に移
行し、旋光性はほとんど消失する。従って、上側の偏光
板４を透過した光はそのまま下側の偏光層９に至る。ノ
ーマリホワイトモードの場合、偏光板４と偏光層９はク
ロスニコルに設定されている為、ツイストネマティック
液晶３を通過した直線偏光はほぼ偏光層９によって完全
に吸収される。ノーマリブラックモードの場合には偏光
板４と偏光層９の透過軸が平行にある為、入射光のほと
んどが透過し、光反射層８によってそのまま反射され
る。

【００２０】本発明に係る表示装置の利点を明確にする
為、従来の表示装置の問題点を以下に列挙しておく。ま
ず、二枚の偏光板をパネルに対して両方とも外付けにし
たツイストネマティック型の表示装置では、一応１０以
上のコントラスト比が得られる。しかしながら、外付け
方式では、光路中に薄膜トランジスタなどが介在する為
画素の開口率が犠牲になる。例えば、対角寸法が５．６
インチ程度のＶＧＡクラスの場合、開口率は約６０％強
しか得られない。この為、白表示時の反射率が２／３程
度になってしまう。又、偏光板を外付けにする関係上反
射板もパネル外に設ける必要があり、二重写りなどの弊
害が生じる。更に、隣接画素間で混色等が生じ、画質上
の劣化が避けられない。次に、ホワイトテーラー型のゲ
ストホスト方式の場合、偏光板を使用しない為、白表示
時の反射率は比較的高い。しかしながら、ホワイトテー
ラー型のゲストホスト方式では原理的にヒステリシスが
生じる為階調表示が困難である。又、コントラストが４
〜５程度しか得られない。加えて、応答速度が遅く一般
に１００ｍｓｅｃを超える。偏光板１枚とツイストネマ
ティック液晶、スーパーツイストネマティック液晶ある
いはＯＣＢを組み合わせた方式も提案されている。この
方式では入射光を偏光板で直線偏光に変換した後、液晶
層単独もしくは液晶層と位相差板との組み合わせによ
り、入射時と出射時で各々四分の一波長分の位相差を生
じさせ、出射時に偏光板により吸光する。通常、波長分
散を考慮して位相差板により全可視波長範囲で位相差が
四分の一波長となる様に補償している。しかしながら、
位相差板を構成する材料の制約の為完全に補償すること
は困難である。この為、実際のコントラストは６程度し
か得られない。偏光変換型のゲストホスト方式では、偏
光板を使用しない為、白表示時の反射率は高い。しかし
ながら、上述した一枚偏光板方式の様に位相差板での補
償ができない為、実際のコントラストは４〜５程度しか
得られない。

【００２１】これに対し、本発明に係る表示装置では基
本的に、偏光板を二枚用いているが、少なくとも一方の
偏光板を内蔵させることにより、開口率の制約を受けな
い為、白表示時の反射率が高くなる。又、偏光板外付け
方式と異なり、反射板をパネル内に内蔵できる為、二重
写りや隣接する画素間での混色が生じない。又、上述し
た従来の種々の表示装置に比べ、本発明に係る表示装置
はコントラストが１０以上となり、２倍以上のコントラ
ストが実現可能である。更に、ヒステリシスなどの問題
もない為中間調表示が容易である。又、印加電圧も４．
５Ｖ以下に抑えられ、低消費電力化が必須条件である携
帯情報端末などの用途に最適である。特に、ノーマリブ
ラックモードを用いれば、画素間が常に黒色となる為、
カラーフィルタにブラックマスクを設ける必要がなくな
り、画素間の漏れ光を防ぐことができる。加えて、本発
明に係る表示装置は通常のツイストネマティック液晶を
用いることができる為、信頼性の高い液晶材料を使用で
きる。

【００２２】図９及び図１０を参照して、図７に示した
反射型表示装置の製造方法を詳細に説明する。まず図９
の工程（Ａ）において、ガラス又は石英などからなる絶
縁性の基板２の上に薄膜トランジスタ１３を集積形成す
る。具体的には、高融点金属膜などからなるゲート電極
１４をパタニング形成した後、ＣＶＤなどでシリコン酸
化膜やシリコン窒化膜を堆積してゲート絶縁膜１５とす
る。その上に多結晶シリコンなどからなる半導体薄膜１
６を成膜し、薄膜トランジスタ１３の素子領域に合わせ
て島状にパタニングする。その上に、ゲート電極１４と
整合する様に、ストッパ１７を設ける。このストッパ１
７をマスクとしてイオンドーピング又はイオンインプラ
ンテーションにより不純物を半導体薄膜１６に注入し
て、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ１３を形成す
る。この薄膜トランジスタ１３をＰＳＧなどからなる層
間絶縁膜１８で被覆する。

【００２３】工程（Ｂ）に進み、層間絶縁膜１８にコン
タクトホールを開口した後、アルミニウムなどをスパッ
タリングし所定の形状にパタニングしてソース電極１９
及びドレイン電極２０に加工する。この時同時に光反射
層８を形成する。なお、光反射層８を形成する領域には
あらかじめ下地として凹凸が形成されており、この結果
光反射層８は光散乱性を備えることになり、いわゆるホ
ワイトペーパーの表示外観が得られる。更に、薄膜トラ
ンジスタ１３及び光反射層８の凹凸を埋める様に、アク
リル樹脂などからなる平坦化層２１を形成する。その上
に、ポリイミド樹脂を塗工してラビング処理を施し、下
地配向層２２を設ける。その上に、一軸配向した高分子
液晶と二色性色素の混合物からなる偏光層９を形成す
る。具体的には、高分子液晶と二色性色素を溶解した溶
液を下地配向層２２の上に成膜する。高分子液晶は所定
の転移点を境にして高温側のネマティック液晶相と低温
側のガラス固体相との間を相転移可能な材料である。例
えば、この高分子液晶は室温でガラス状態であり、好ま
しくは１００℃以上に相転移点を持つ、主鎖型もしくは
側鎖型である。高分子液晶及び二色性色素を有機溶媒に
溶解させた後、スピンコーティングによって下地配向層
２２の表面に塗布する。なお、スピンコーティングに代
えて、ディッピング又はスクリーン印刷などを用いて塗
布してもよい。この後、基板２を一旦転移点以上に加熱
した後、転移点以下の室温に除冷し、成膜された高分子
液晶を配向方向に整列させて偏光層９を形成する。

【００２４】工程（Ｃ）に進み、偏光層９の表面を全面
的に被覆する様にフォトレジスト１０を塗工する。塗工
方法としてはスピンコートやスクリーン印刷などが利用
できる。工程（Ｄ）に進み、フォトレジスト１０を露光
現像し下側のドレイン電極２０と整合する領域に窓１０
ａを設ける。

【００２５】図１０の工程（Ｅ）に進み、パタニングさ
れたフォトレジスト１０をマスクとしてエッチングを行
ない、偏光層９、下地配向層２２、平坦化層２１を貫通
するコンタクトホール２３を開口する。ここでは、酸素
プラズマなどを照射するドライエッチングを採用してい
る。工程（Ｆ）に進み、使用済みのフォトレジスト１０
を除去した後、偏光層９の上にＩＴＯなどからなる透明
導電膜を成膜し、所定の形状にパタニングして画素電極
１１に加工する。この画素電極１１はコンタクトホール
２３を介して薄膜トランジスタ１３のドレイン電極２０
に電気接続する。

【００２６】最後に工程（Ｇ）に進み、画素電極１１及
び偏光層９の上に有機配向層１２を成膜する。即ち、画
素電極１１の上及び画素電極１１の間に露出した偏光層
９の上に連続して水平配向剤を塗工しラビングして配向
層１２を形成する。最後に、図示しないが、あらかじめ
対向電極、カラーフィルタ及び配向層が形成された上側
の基板を所定の間隙を介して下側の基板２に接合し、ネ
マティック液晶をこの間隙に注入すれば、反射型表示装
置が完成する。

【００２７】表示装置の画質を表わす代表的な指標とし
てコントラストと明度が挙げられる。コントラストは白
表示の輝度と黒表示の輝度の比率で表わされる。明度は
画面の明るさを表わしており、特に反射型の表示装置の
場合入射光に対する反射光の比率で表わされる。反射型
の表示装置に要求されるコントラストは透過型の表示装
置に比べ低いものであり、ほぼ印刷物のコントラストに
匹敵するものであればよい。一方、明度についてはバッ
クライトが使用可能な透過型に比べ外光を表示に利用す
るので可能な限り高反射率であることが求められてい
る。二枚の偏光板を用いた反射型の表示装置では各偏光
板の偏光度を最適化することでコントラストと反射率の
両特性をバランスよく調整することが可能である。具体
的には、図７に示した反射型表示装置の場合、第二の基
板側の偏光層９（以下集積偏光層と呼ぶ）は、その吸収
軸と平行な直線偏光に対する透過率が１０〜４０％に設
定されている。一方、第一の基板１側の偏光板４（以下
対向偏光板と呼ぶ）はその吸収軸と平行な直線偏光に対
する透過率が１．５〜２０％に設定されている。

【００２８】図１１は集積偏光層の透過率ＴＬをパラメ
ータとして対向偏光板の透過率ＴＬとコントラストとの
関係を示したグラフである。集積偏光層は一軸配向した
高分子液晶に二色性色素を分散したものである。二色性
色素として二色比が約１６の色素材料を使用している。
又、対向偏光板は通常の表示装置に一般的に用いられる
構成のものを採用している。ここで、透過率ＴＬは入射
する直線偏光の光強度を１とし、その偏光方向に対して
平行に吸収軸を設定した場合に集積偏光層又は対向偏光
板を透過してくる光の割合を示すものである。なお、こ
の測定ではツイストネマティック液晶としてメルク社製
のＭＪ９６８９２を用い、セル厚は４．８μｍに設定し
てある。図１１に示したグラフでは、対向偏光板のＴＬ
を０から０．３の間で変化させ、集積偏光層のＴＬを
０．０２から０．４０まで変化させた場合における、表
示装置のコントラストを表わしている。グラフから明ら
かな様に、集積偏光層及び対向偏光板ともにＴＬの値が
小さな組み合わせになる程、コントラストは高くなる。

【００２９】図１２は、集積偏光層のＴＬをパラメータ
とし、対向偏光板のＴＬと反射率との関係を表わしてい
る。このグラフから明らかな様に、集積偏光層及び対向
偏光板のＴＬがともに大きくなる程反射型表示装置の反
射率が高くなる。このグラフでは、図１１からコントラ
ストが５となる組み合わせを抽出してプロットしてあ
る。同様に、図１１からコントラストが１５となる組み
合わせを抽出し、図１２上にプロットしてある。更に、
コントラストが５０になる組み合わせを図１１から抽出
し、図１２上にプロットしてある。一般に、二枚の偏光
板を利用したツイストネマティックモードの反射型表示
装置は他のモードの反射型表示装置に比べコントラスト
が高くなるという長所がある。この優位性を発揮する為
コントラストは５〜５０の範囲で設計する。例えば、コ
ントラスト５０のプロットに着目した場合、反射率が最
大となるＴＬの範囲が存在していることが分かる。対向
偏光板のＴＬが０．０５の付近で反射率は最大となり、
ＴＬが０に近づくと反射率は低くなる。又、ＴＬが０．
１０を超えると反射率が低下する。この様に、コントラ
ストの値が５０で一定であっても対向偏光板のＴＬの値
に依存して反射率が変化する。対向偏光板のＴＬを最適
範囲に設定することで反射率を最大化することが可能で
ある。又、反射率は対向偏光板のＴＬばかりでなく集積
偏光層のＴＬに依存していることは図１２のグラフから
明らかである。コントラスト５０のプロットに着目する
と集積偏光層のＴＬが０．１２〜０．１４の付近で反射
率が最大となり、これ以下では反射率が低下する。この
様に、同じコントラストの場合、ある組み合わせで反射
率は最大となり、その組み合わせに対して集積偏光層の
ＴＬを大とし対向偏光板のＴＬを小としても反射率は低
下し、その逆を行なっても反射率は低下する。このこと
は、コントラスト５０のプロットばかりでなくコントラ
スト１５及びコントラスト５のプロットについても同様
である。ただし、コントラストが低くなる程反射率が最
大となる集積偏光層及び対向偏光板のＴＬの組み合わせ
範囲は広がる。結論として、図１２のグラフから明らか
な様に、コントラスト５〜コントラスト５０の範囲を考
えた場合、反射率が最適化される集積偏光層及び対向偏
光板のＴＬの範囲はＸで表わされる。即ち、集積偏光層
はその吸収軸と平行な直線偏光に対する透過率ＴＬを
０．１〜０．４に設定し、対向偏光板はその吸収軸と平
行な直線偏光に対する透過率ＴＬを０．０１５〜０．２
に設定することが好ましい。

【００３０】最後に、本発明に係る偏光素子の実施例１
乃至実施例４と比較例１及び比較例２を作成し、偏光特
性の評価を行った。ここでは、まず本発明に好ましい二
色性色素材料及び高分子液晶材料の一般的な説明を行な
う。次に、各実施例に用いる二色性色素材料及び高分子
液晶材料の具体的な説明を行なう。続いて、各実施例及
び比較例の説明を行なう。最後に、実施例及び比較例の
評価結果を説明する。

【００３１】本発明に使われる色素は、例えば入射光の
可視波長全域にわたって二色性を備えるように調合され
た組成物であり、白色入射光をほぼ直線偏光に変換す
る。特に、好ましい組成物は以下の構造式（１）、
（２）及び（３）で表される色素の少なくとも一種を含
んでいる。

【化４】構造式（１）はチエノチアゾール環を有するジスアゾ系
の青色色素を表している。構造式（２）はベンゾチアゾ
ール環を有するトリスアゾ系の青紫色色素を表してい
る。構造式（３）は特定のアゾ系の二色性色素を表して
いる。

【００３２】チエノチアゾール環を有するジスアゾ系の
青色色素やベンゾチアゾール環を有するトリスアゾ系の
青紫色色素は高い二色性比を示し、かつ極めて高い吸光
係数を有するため、高分子液晶に対する添加量が少なく
て済み、これらの色素をベースに調合した黒色色素を用
いると、極めて高い偏光特性を有する偏光素子が得られ
る。

【００３３】一般に、単色の二色性色素を混合して黒色
の組成物を調合する場合、可視領域で長波長側に吸収を
有する青色の二色性色素の材料選択が難しい。青色を呈
する二色性色素は一般に溶解性が低く二色性比も低い。
他の色の二色性色素は種類も多く、二色性比及び溶解度
がともに高い材料を比較的容易に選択することができ
る。図１４に、最大吸収波長が６００ｎｍ乃至７００ｎ
ｍに位置する代表的な青色二色性色素を示す。各二色性
色素Ａ乃至Ｇについて構造式、最大吸収波長及び二色性
比を上げてある。二色性色素Ａ，Ｂ，Ｃはアントラキノ
ン系である。二色性色素Ｄ及びＥは構造式（３）で表さ
れる特定のアゾ系である。二色性色素Ｆは構造式（１）
で表されるチエノチアゾール環を有するジスアゾ系の青
色色素である。二色性色素Ｇは構造式（２）で表される
ベンゾチアゾール環を有するトリスアゾ系の青紫色色素
である。図１４から明らかなように、二色性色素Ａ，
Ｂ，Ｃに比べ、二色性色素Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇの二色性比が
高くなっており、かつ溶解度も比較的高い。本発明で
は、青色の二色性色素を多種検討した結果、前述した構
造式（１）、（２）及び（３）で表される構造を有する
化合物が、溶解度及び二色性比を満足する材料であるこ
とを見いだした。

【００３４】図１５は、各実施例で共通に用いられる黒
色色素の組成を表している。図示するように、各実施例
で用いる黒色色素組成物は構造式乃至で表される８
種類の二色性色素の混合物である。混合比は：：
：：：：：＝５：２：２：３：８：３：
３：２に設定されている。これら８種類の二色性色素は
それぞれ異なる最大吸収波長を有し、これらを混合する
ことで全体的に黒色を呈する。８種類の二色性色素中
は図１４に示した二色性色素Ｄに対応し、はＥに対応
し、はＦに対応し、はＧに対応している。

【００３５】本発明に係る偏光素子の基材となる液晶ポ
リマーは、以下の化学構造を有するものを用いることが
好ましい。

【化５】液晶ポリマーは成膜したあとコンタクトホール開口等の
ためパタニングする必要があり、レジスト材への耐久性
が要求される。また、ポリイミド等の配向膜を偏光層の
上部に設ける際、配向膜に含まれる溶媒に対する対溶剤
性が必要である。これらの特性に関しては、上記の液晶
ポリマーを用い、且つそのガラス転移温度Ｔｇを高くす
ることで対応可能である。具体的には、アルキル主鎖と
メソゲン基の間のアルキル側鎖長を変えることで調節可
能である。しかし、アルキル側鎖長を短くしすぎると剛
直性が増し配向度の低下を招いたり、ハロゲン系やフェ
ノール系の溶剤にしか溶けなくなることがある。このた
め、適切な分子設計が必要である。鋭意検討した結果、
アルキル側鎖の長さはｘ＝２乃至８が好ましい。メソゲ
ン基はビフェニルベンゾアートまたはメトキシフェニル
ベンゾアートを用いる。場合によっては、これらの共重
合体であってもよい。同じアルキル側鎖長でメソゲン基
の異なるものを用いた共重合体でもよい。

【００３６】図１６は実施例１及び実施例２で使用する
液晶ポリマーを示している。ここでは、特にアルキル側
鎖長をｘ＝６とし、メソゲン基としてビフェニルベンゾ
アートとメトキシフェニルベンゾアートを導入した共重
合体を用いている。

【００３７】本発明に係る偏光素子の基材として用いる
液晶モノマーは以下の化学構造を有する材料を用いるこ
とが好ましい。

【化６】これらの材料はいずれも紫外線硬化型の液晶モノマーで
あり紫外線照射により重合化して高分子液晶になる。液
晶モノマーは液晶ポリマーに比べ成膜が容易である。但
し、耐溶剤性は液晶ポリマーよりも劣る場合がある。配
向性については各種の液晶モノマーを組み合わせて混合
物とすることにより、用いる二色性色素に応じた最適な
組成が存在する。紫外線硬化型の液晶モノマーは下地配
向層により一軸配向を得るため、膜厚を２μｍ以下とし
たほうがよい。２μｍ以上にすると一軸配向性が低下
し、所望の偏光度を得ることができなくなる。

【００３８】図１７は実施例３及び４で使用する紫外線
硬化型の液晶モノマーを挙げたものである。実施例３で
用いる液晶モノマーの混合物はＡ：Ｂ：Ｃ＝３３．３：
３３．３：３３．３の組成を有する。実施例４で用いる
液晶モノマーの混合物はＢ：Ｃ：Ｄ＝４０：４０：２０
の組成を有する。

【００３９】以下各実施例及び比較例を説明する。ま
ず、実施例１は以下のとおりである。シクロヘキサン及
びメチルエチルケトン（ＭＥＫ）の混合溶媒に図１６で
示した液晶ポリマーを８重量％溶解した後、更に液晶ポ
リマーに対して５重量％の割合で二色性色素組成物を溶
解した。この二色性色素は図１５に示したとおりであ
る。この溶液を、予め下地配向膜（日本合成ゴム（株）
社製ＡＬ−１０５１）を施したガラス基板に塗布した。
溶媒を真空中で徐々に除いた後、液晶ポリマーのネマテ
ィック／イソトロピック相転移温度以上の２２０℃まで
昇温した。室温まで除冷することで液晶ポリマーを一軸
配向させ、目的の偏光素子を作成した。この後、分光測
定器により偏光を照射してこの偏光素子に含まれる二色
性色素の分子長軸と分子短軸の透過率を測定した。尚、
適当な二色性色素の濃度は一般に液晶ポリマーに対して
３ｗｔ％から１５ｗｔ％がよい。好ましくは５乃至１０
ｗｔ％が良い。３ｗｔ％以下では濃度が低すぎ十分なコ
ントラストが得られない。１５ｗｔ％以上では短軸方向
の吸収が大きくなり白表示が暗くなるとともに、液晶ポ
リマーに対する溶解度が限界を超えており二色性色素の
析出が起こる恐れがある。

【００４０】実施例２は以下のとおりである。シクロヘ
キサン及びメチルエチルケトン（ＭＥＫ）の混合溶媒に
実施例１と同じ液晶ポリマーを８ｗｔ％溶解した後、更
に液晶ポリマーに対して１０ｗｔ％の割合で黒色の二色
性色素組成物を溶解した。黒色色素組成物は実施例１と
同じものを用いている。この溶液を、予め下地配向膜
（日本合成ゴム（株）社製ＪＡＬＳ−２０４）を施した
ガラス基板に塗布した。溶媒を真空中で徐々に除いた
後、液晶ポリマーのネマティック／イソトロピック相転
移温度以上の２２０℃まで昇温した。室温まで除冷する
ことで液晶ポリマーを一軸配向させ、目的の偏光子を得
た。分光測定器より直線偏光を照射してこの偏光子に含
まれる二色性色素の分子長軸と短軸の透過率を測定し
た。

【００４１】実施例３は以下のとおりである。紫外線硬
化型液晶モノマーの混合物に対して黒色の二色性色素の
組成物を１０ｗｔ％の割合で混合し攪拌した。紫外線硬
化型液晶モノマーの混合物は図１７に示したようにＡ：
Ｂ：Ｃ＝３３．３：３３．３：３３．３の組成を有す
る。又、黒色の二色性色素組成物は実施例１と同じもの
を用いている。これらの溶液を予め下地配向膜を施した
ガラス基板に塗布し、液晶モノマーが結晶化していない
ことを確認した後、紫外線を照射して重合化した。分光
測定器により直線偏光を照射してこの偏光素子に含まれ
る二色性色素の分子長軸と短軸の透過率を測定した。

【００４２】実施例４は以下のとおりである。紫外線硬
化型の液晶モノマーの混合物に１０ｗｔ％の割合で黒色
の二色性色素組成物を混合攪拌した。液晶モノマーの混
合物は図１７に示したようにＢ：Ｃ：Ｄ＝４０：４０：
２０の組成を有する。黒色の二色性色素は実施例１と同
じものを用いている。この溶液を予め下地配向膜を施し
たガラス基板に塗布し、液晶モノマーが結晶化していな
いことを確認した後、紫外線を照射して偏光素子を作成
した。分光測定器により偏光を照射してこの偏光素子に
含まれる二色性色素の分子長軸と短軸の透過率を測定し
た。

【００４３】比較例１としては日東電工（株）社製の偏
光板ＮＰＦ−Ｇ１２５ＤＵを採用した。この偏光板は基
本的に図１３に示した構造を有している。分光測定器よ
り直線偏光を照射してこの偏光板の透過軸と吸収軸方向
の透過率を測定した。

【００４４】比較例２として、黒色の二色性色素をネマ
ティック液晶に２．８ｗｔ％の割合で溶解したゲストホ
スト型の液晶パネルを作成した。黒色の二色性色素は実
施例１に用いたものと同様である。比較例２についても
偏光を照射して同様な光学測定を行った。

【００４５】図１８は上述した各実施例及び比較例につ
いての測定結果を示すグラフである。横軸に可視領域の
波長をとり、縦軸に透過率をとってある。グラフ中、曲
線Ｓ１Ｐ，Ｓ２Ｐ，Ｒ１Ｐ，Ｒ２Ｐはそれぞれ実施例
１、実施例２、比較例１、比較例２の測定結果である。
偏光素子の吸収軸に垂直な直線偏光に対する透過率を示
している。グラフ中、Ｓ１Ｃ，Ｓ２Ｃ，Ｒ１Ｃ，Ｒ２Ｃ
はそれぞれ実施例１、実施例２、比較例１、比較例２に
対応しており、吸収軸に平行な直線偏光に対する透過率
を表している。実施例の場合偏光素子の吸収軸は二色性
色素の分子の長軸と平行である。尚、実施例３と実施例
４の測定結果はグラフに表していないが、ほぼ実施例１
と実施例２の中間的な特性を呈していた。更に、図１８
に示したグラフから二色比を求めた。実施例１の二色比
は１５．９４であり、実施例２の二色比は１６．５１で
あった。比較例１の従来の偏光板の二色比は１６３．３
であった。比較例２のゲストホスト型液晶セルの二色比
は８．４１であった。図１８のグラフから明らかなよう
に、比較例１の偏光板を用いた場合、最も偏光度が高く
最大のコントラストがとれる。比較例２のゲストホスト
型液晶セルのコントラスト（二色比）は８．４である。
これに対し、実施例１及び実施例２では、ゲストホスト
液晶セルよりも二色性色素の分子短軸方向の透過率が高
くなるため、コントラストが１６．５とゲストホスト液
晶セルよりも大きい。ゲストホスト液晶セルでは液晶が
ネマティック相でありゆらぎが生じているのに対し、高
分子液晶を基材に用いた本発明に係る偏光素子ではゆら
ぎが小さいため、分子短軸方向の透過率が高くなる。こ
の偏光素子としてのコントラストは表示装置としたとき
のコントラストに反映される。上記の結果から従来の偏
光板を２枚用いた表示装置はコントラストが高くとれ
る。しかし、偏光板はガラス基板の外側に貼りつける必
要がある。特に反射型の表示装置を作成する際には更に
外側に光反射板が必要となり、視差が生じてしまう。ゲ
ストホスト液晶セルはガラス基板内に反射板を作り込む
ことができ視差は生じないが、上述したようにコントラ
ストが低くなってしまう。本発明によれば、偏光素子を
パネル内部に作り込むことができるため視差が生ぜず、
かつゲストホスト液晶セルよりも高いコントラストを得
ることができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一軸配向した高分子液晶に二色性色素を分散して偏光層
を形成している。この偏光層は基板に直接形成可能な
為、パタニングなどの微細加工が自在に行なえるという
効果がある。又、従来の偏光板の様に接着剤で基板の外
面に貼り合わせる必要がなくなる。又、高分子液晶に分
散させる二色性色素の吸光特性を調節することにより、
カラー偏光板を容易に作成することができる。本発明で
は、係る構成を有する偏光層を液晶パネルに内蔵させて
反射型の表示装置を得ている。二枚の偏光板を外付けし
た従来のツイストネマティックモードの表示装置に対
し、本発明では反射側の基板に偏光層を内蔵している
為、開口率の制約を受けることがなく、白表示時の反射
率が高くなる。又、反射板もパネル内に内蔵することが
可能となり、二重写りや隣接する画素間の混色が生じな
い。更に本発明では、対向偏光板と集積偏光層の偏光特
性を最適化することで、高コントラストでありながら高
い反射率を有する二枚偏光板方式のツイストネマティッ
ク液晶表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る偏光素子の構造並びに特性を示す
模式図である。

【図２】本発明に係る偏光素子の製造方法を示す工程図
である。

【図３】本発明に係る偏光素子に用いられる高分子液晶
の具体例を示す化学構造図である。

【図４】本発明に係る偏光素子に用いられる二色性色素
の具体例を示す化学構造図である。

【図５】二色性色素の吸光特性を示すグラフである。

【図６】二色性色素の吸光特性を示すグラフである。

【図７】本発明に係る偏光素子を内蔵した反射型表示装
置を示す模式的な部分断面図である。

【図８】本発明に係る偏光素子を内蔵した反射型表示装
置を示す模式的な部分断面図である。

【図９】反射型表示装置の製造方法を示す工程図であ
る。

【図１０】反射型表示装置の製造方法を示す工程図であ
る。

【図１１】反射型表示装置のコントラスト特性を示すグ
ラフである。

【図１２】反射型表示装置の反射特性を示すグラフであ
る。

【図１３】従来の偏光板の構造を示す模式図である。

【図１４】各種の二色性色素の化学構造を示す模式図で
ある。

【図１５】黒色の二色性色素組成物の実施例を示す模式
図である。

【図１６】液晶ポリマーの実施例を示す模式図である。

【図１７】液晶モノマーの実施例を示す模式図である。

【図１８】偏光素子の偏光特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１・・・基板、２・・・基板、３・・・ツイストネマテ
ィック液晶、４・・・偏光板、６・・・対向電極、８・
・・光反射層、９・・・偏光層、１１・・・画素電極、
１３・・・薄膜トランジスタ、２２・・・下地配向層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜された高分子とその中に配合された
色素とからなる偏光素子であって、前記高分子は所定の方向に一軸配向した液晶を含んでお
り、前記色素は、入射光に対して分子の長軸と短軸とで異な
る吸光度を呈する二色性を備え、該液晶の一軸配向に合
わせて分子の長軸が該所定の方向に整列しており、入射光に含まれる振動成分を選択的に吸収透過して偏光
に変換することを特徴とする偏光素子。
【請求項２】前記高分子は基板の上に塗膜として直接
形成されていることを特徴とする請求項１記載の偏光素
子。
【請求項３】前記高分子は液晶の性質を有するメソゲ
ン基をアルキル鎖で結合した液晶ポリマーであることを
特徴とする請求項１記載の偏光素子。
【請求項４】前記液晶ポリマーは以下の化学構造を有
することを特徴とする請求項３記載の偏光素子。【化１】
【請求項５】前記高分子は液晶モノマーを紫外線照射
により重合化したものであることを特徴とする請求項１
記載の偏光素子。
【請求項６】前記液晶モノマーは以下から選択される
ことを特徴とする請求項５記載の偏光素子。【化２】
【請求項７】前記色素は、入射光の可視波長全域に渡
って二色性を備える様に調合された組成物であり、白色
入射光を偏光に変換すること特徴とする請求項１記載の
偏光素子。
【請求項８】前記組成物は以下の構造式（１）、
（２）及び（３）で表わされる色素の少くとも一種を含
んでいることを特徴とする請求項７記載の偏光素子。【化３】
【請求項９】前記色素は該高分子に対して３〜１５重
量％の濃度で含有されていることを特徴とする請求項１
記載の偏光素子。
【請求項１０】前記色素は特定色に対してのみ二色性
を有し、特定色の入射光を偏光に変換することを特徴と
する請求項１記載の偏光素子。
【請求項１１】液晶ポリマーと二色性色素を溶媒に溶
解した溶液を調製する工程と、基板の表面を所定の方向に沿って配向処理する工程と、配向処理された基板の上に該溶液を塗工して塗膜を形成
する工程と、塗膜を熱処理して液晶ポリマーを該所定の方向に一軸配
向させ該二色性色素を一軸配向に従って整列させる工程
とを行なう偏光素子の製造方法。
【請求項１２】光重合可能な液晶モノマーに二色性色
素を溶解した溶液を調製する工程と、基板の表面を所定の方向に沿って配向処理する工程と、配向処理された基板の上に該溶液を塗工して塗膜を形成
する工程と、塗膜を熱処理して液晶モノマーを該所定の方向に一軸配
向させ該二色性色素を一軸配向に従って整列させる工程
と、紫外線を照射して液晶モノマーを重合化する工程とを行
なう偏光素子の製造方法。
【請求項１３】入射側に位置する第一の基板と、反射
側に位置するとともに所定の間隙を介して該第一の基板
に接合した第二の基板と、両基板の間隙に保持された電
気光学物質と、該第二の基板と該電気光学物質との間に
介在する偏光層とを備えた表示装置であって、前記偏光層は高分子液晶に二色性色素を分散した状態で
一軸配向させたものであることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】前記第一の基板側には対向電極が形成
されており、前記第二の基板側には該偏光層を間にして
画素電極とこれを駆動するスイッチング素子とが集積形
成されており、両者は該偏光層に開口したコンタクトホ
ールを介して互いに電気接続されていることを特徴とす
る請求項１３記載の表示装置。
【請求項１５】前記第一の基板には第二の基板側の該
偏光層と吸収軸が直交又は平行関係にある偏光板が設け
られており、前記電気光学物質はツイスト配向したネマ
ティック液晶であることを特徴とする請求項１３記載の
表示装置。
【請求項１６】第二の基板側の偏光層はその吸収軸と
平行な直線偏光に対する透過率が１０〜４０％に設定さ
れており、第一の基板側の偏光板はその吸収軸と平行な
直線偏光に対する透過率が１．５〜２０％に設定されて
いることを特徴とする請求項１５記載の表示装置。