(57)【要約】【課題】  面内均一性および耐熱性が高い偏光子およびそれを用いた、量産性に優れ、かつコントラスト比を高めた高品位の画質を有する液晶表示装置を提供する。【解決手段】  少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に配置された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記電極群に接続された複数のアクティブ素子と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に配置された配向制御膜と、前記配向制御膜の少なくとも一方の表面上に配向された二色性色素と前記二色性色素が架橋性モノマーによって架橋する。【選択図】  図１
2010072521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二色性色素と、架橋性モノマーとを含有し、前記二色性色素が配向された状態で架橋性モノマーにより架橋または重合された配向膜を、基板上に形成してなることを特徴とする偏光子。
【請求項２】
透明な基板と、前記透明な基板上に形成された配向制御膜と、前記配向制御膜によって配向された二色性色素とからなり，
前記二色性色素同士を架橋性モノマーにより架橋または重合してなる
ことを特徴とする偏光子。
【請求項３】
前記配向制御膜は，
ラビング配向処理されたラビング配向膜であることを特徴とする請求項２に記載の偏光子。
【請求項４】
前記配向制御膜は，
光配向処理された光配向膜であることを特徴とする請求項２に記載の偏光子。
【請求項５】
前記光配向膜は，
シクロブタン系ポリイミドで構成したものである請求項４に記載の偏光子
【請求項６】
前記架橋性モノマーは，
熱によって架橋するものである請求項１又は２に記載の偏光子。
【請求項７】
前記架橋性モノマーは，
光によって架橋するものである請求項１又は２に記載の偏光子。
【請求項８】
前記透明な基板は，
複屈折性を有するものである請求項２に記載の偏光子。
【請求項９】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に配置された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記電極群に接続された複数のアクティブ素子と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に配置された配向制御膜とを備え，
前記配向制御膜の少なくとも一方の表面上に配向された二色性色素を架橋性モノマーによって架橋してなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に配置された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記電極群に接続された複数のアクティブ素子と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に配置された配向制御膜とを備え，
前記配向制御膜の少なくとも一方の表面上に、架橋性モノマーによって二色性色素同士を架橋し、該二色性色素を配向してなる偏向子を設けた
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に配置された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記電極群に接続された複数のアクティブ素子と、前記透明な基板に形成された反射板を有する反射型液晶表示装置において，
前記反射板上に配向制御膜が形成され、前記配向制御膜により配向された二色性色素からなる内臓偏光板を形成することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
前記二色性色素は，
架橋性モノマーにより架橋されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記反射板の表面は，
凹凸が形成されており、前記配向制御膜が前記凹凸の平坦化膜を兼ねていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光素子（偏光板）、および偏光素子（偏光板）を用いた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、表示品質が高く、且つ薄型、低消費電力などといった特長から、その用途を広げている。
近年、携帯電話用モニター、デジタルスチルカメラ用モニターなどの携帯向けモニターからデスクトップパソコン用モニター、印刷やデザイン向けモニター、医療用モニターさらには液晶テレビとしての用途拡大に伴い、良好な色再現性、高いコントラスト比に対する要求が高まっている。
特に、液晶テレビにおいては黒の表現が非常に重視され、かつ、高輝度も強く要求される。
【０００３】
コントラスト比が高く、高品位な画質の液晶表示装置を得るためには、偏光度が高く、面内均一性の高い偏光板を適用する必要がある。
現在、液晶表示装置に用いられる偏光板として、ポリビニルアルコールにヨウ素錯体を含浸させたヨウ素系偏光板、延伸したポリビニルアルコールに二色性染料を含浸させた染料系偏光板などがある。
また、これら従来の偏光板以外に、二色性色素を配向させることにより偏光素子（偏光板）を得る発明が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３３０７２６号公報
【特許文献２】特開平９−１９７１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヨウ素系偏光板、染料系偏光板は、高い偏光度を有しているが、これら一対の偏光板だけでは近年液晶表示装置に要求されるコントラスト比を満足するのに十分とは言えない。
また、特許文献１、特許文献２に、二色性色素を配向して作成する偏光板に関する発明が開示されているが、液晶表示装置に用いる場合、耐熱性、面内均一性、生産性において問題がある。
通常、液晶表示装置では、その製造プロセスにおいて高温がかかる工程が複数存在し、また、光源であるバックライトからの熱、使用環境による外部からの熱が常にかかっている。
【０００５】
特許文献１、特許文献２に開示されているような偏光板を液晶表示装置に適用すると、二色性色素分子の熱運動により配向が乱れてしまい、コントラスト比が低下してしまうという問題がある。
また、液晶表示装置の基板には電極等による微細な段差があり、段差形状のある基板に塗布型偏光板を適用すると下地の段差構造により配向が乱れ、面内均一性が確保できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、耐熱性が高く、面内均一性、生産性に優れた塗布型偏光子およびそれを用いた高品質な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明に係る偏光子は、二色性色素と、架橋性モノマーとを含有し、前記二色性色素が配向された状態で架橋性モノマーにより架橋または重合された配向膜を、基板上に形成してなることを特徴とする。
【０００８】
また、前記課題を解決するため、本発明に係る液晶表示装置は、少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に配置された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記電極群に接続された複数のアクティブ素子と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に配置された配向制御膜とを備え，
前記配向制御膜の少なくとも一方の表面上に配向された二色性色素を架橋性モノマーによって架橋してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、耐熱性が高く、面内均一性、生産性に優れた塗布型偏光子およびそれを用いた高品質な液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る偏光子は、透明な基板上に配向制御膜が形成され、配向制御膜により二色性色素を配向させることを特徴としている。
これにより、大面積に亘って均一な配向、偏光度を得ることが可能である。
【００１１】
本発明に係る偏光子は、二色性色素に架橋性モノマーが添加されており、二色性色素同士が架橋されていることを特徴としている。
これにより二色性色素の熱による分子運動を抑制でき、配向が乱れないため耐熱性を向上することができる。
【００１２】
本発明で使用する透明な基板は、特に限定されないが、３８０〜７８０ｎｍでの透過率が高く、機械的強度、寸法安定性が優れ、耐熱性の良い材料が好適である。
透明基材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリナフタレンテレフタレート（ＰＥＮ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、アセチルセルロース、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂などのプラスチック材料、ソーダガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英などの無機材料などが使用できる。
プラスチック基板またはプラスチックフィルム基板の３８０〜７８０ｎｍにおける透過率は、７０〜１００％が好ましく、さらに好ましくは８５〜１００％であり、特に９０〜１００％が好ましい。
【００１３】
本発明におけるプラスチックフィルムは、単層で用いることもできるが、２層以上を組み合わせた多層フィルムとして用いることも可能である。
また、複屈折性をもつ位相差板であれば、液晶表示装置の視角特性を向上することができ、より好ましい。
【００１４】
本発明による二色性色素は、架橋性モノマーと反応可能な水酸基、アミノ基、カルボキシル基、スルホ基などの置換基をもつことを特徴とする。
例えば、ポリアゾ系直接染料、ベンジジン系、ジフェニル尿素系、スチルベン系、ジナフチルアミン系、Ｊ-酸系、アントラキノン系の色素が挙げられ、より具体的にはＣ．Ｉ．ダイレクトイエロー１２，２６，４４，５０、Ｃ．Ｉ．ダイレクトオレンジ３９，４１，４９，７２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド２，２３，２８，３１，３７，３９，７９，８１，８３，８９、Ｃ．Ｉ．ダイレクトバイオレット９，１２，４８、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１，１５，２２，６７，７８，８３，９０，１５１１６８，２０２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトグリーン１，５１，５９，８５、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１７、メチルオレンジ、ブリリアントイエロー、モダンイエロー１０、アシッドレッド３７，９７，Ｃ．Ｉ．ディスパーズレッド６０，Ｃ．Ｉ．ディスパーズブルー２１４，Ｃ．Ｉ．ディスパーズイエロー５６などが挙げられる。
また、本発明による二色性色素はそれ自身または複合体で液晶性をもつ色素であるものがより好ましい。
【００１５】
本発明で使用する架橋性モノマーは、エポキシ基などの熱架橋性基やビニル基、アクリル基、メタクリル基などの光架橋性基を２つ以上もつ多官能性モノマーであることを特徴としている。
液晶表示装置に用いる場合、光架橋性モノマーであれば面内でフォトパターニングが可能であるため、特に好ましい。
光又は熱架橋反応としては特に限定は無く、例えば、光硬化性材料−製造技術と応用展開−（株式会社東レリサーチセンター）や高分子架橋と分解の新展開（シーエムシー出版）などに記載されている光又は熱架橋反応、化合物を用いることができる。
【００１６】
光架橋反応とその化合物としては、ラジカル重合反応を生じる（メタ）アクリル、スチレン、マレイミド、エン・チオール反応を生じる多価チオール・ビニル化合物、カチオン重合反応を生じるエポキシ、オキセタン、ビニルエーテル、アニオン重合反応を生じるエポキシ、光ニ量化反応を生じる置換マレイミド、熱架橋反応とその化合物としては、酸触媒架橋反応を生じるメラミン、エポキシ、ＳｉＨへの付加反応を生じる末端ビニル化合物、シロキサン縮合反応を生じるアルコキシシラン、ウレタン生成反応を生じるイソシアネート、アリル基酸素酸化反応を生じるアリル化合物などが挙げられる。
【００１７】
光重合性基としては、特にアクリロイル基、メタクリロイル基、アクリルアミド基、マレイン酸ジエステル、アリル基、ビニルエーテル基、ビニルチオエーテル基、ビニルアミノ基、グリシジル基、アセチレン性不飽和基が挙げられる。
本発明による架橋性モノマーとしてはこのような光又は熱重合性部位を２つ以上有する化合物が好ましい。
架橋性モノマーとして、具体的には、次の一般式（１）で表される化合物が好ましい。
【００１８】
Ｂ１−Ａ１−Ｘ−Ａ２−Ｂ２    ……………………（１）
但し、Xは単結合、または二価の炭化水素基：メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ペンタメチレン基、ヘプチレン基などの炭素数１〜２０のアルキレン基またはシクロプロピレン基、シクロペンチレン基、シクロへキシレン基等の炭素数３〜２０のシクロアルキレン基、またはフェニレン基、ナフチレン基等の炭素数６〜２０のアリーレン基であることを特徴とする。
またＡ１およびＡ２はそれぞれ独立して単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＯＮＨ−であることを特徴とする。
またＢ１およびＢ２はそれぞれ独立して、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基、カルボン酸基、ビニル基、ビニルオキシ基、アジド基、クロロメチル基、エポキシ基、オキタセン基、マレイミド基であることを特徴とする。具体的には以下に示すような構造群Ｂであることを特徴とする。但しｎは任意の数とする。
【００１９】
［構造群Ｂ］
2010072521.tif 000003
2010072521.tif 000004
【００２０】
本発明による偏光子は、二色性色素および架橋性モノマーを適切な溶媒に溶解した溶液を配向制御膜上に塗布、乾燥して得られることを特徴とする。
二色性色素の濃度は、０．１〜３０重量％が好ましく、さらには、０．３〜１０重量％が特に好ましい。
溶媒としては、特に限定されないが、水、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン（ＮＭＰ）、ブチルセロソルブ、フェニルセロソルブ、γ―ブチロラクトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、トルエン、テトラヒドロフラン、クロロベンゼン、ジメチルアセトアミド、またはエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコール類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール類などが挙げられる。なかでもＮＭＰ、ブチルセロソルブ、γ―ブチロラクトン、水は塗布性が良好で特に好ましい。
【００２１】
本発明による偏光子を作成する溶液には、重合開始剤が添加されていることを特徴とする。
重合開始剤としては、特に限定されないが、光硬化性材料−製造技術と応用展開−（株式会社東レリサーチセンター）や高分子架橋と分解の新展開（シーエムシー出版）などに記載されるそれぞれの重合反応に適合した重合開始剤が用いることが望ましい。
【００２２】
光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、オルソベンゾイン安息香酸メチルベンゾフェノン誘導体：（ＯＢＭ）、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド（ＤＭＳ）、ベンゾフェノンのアンモニウム塩タイプ、チオキサントン；イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、チオキサントン誘導体；チオキサントンのアンモニウム塩タイプ、ベンゾイン誘導体、ベンジルジメチルケタール（ＢＤＫ）、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキサイド（ＡＰＯ）、モノアシルホスフィンオキサイド（ＭＡＰＯ）、ビスアシルホスフィンオキサイド（ＢＡＰＯ）、アルクルフェニルグリオキシレート（ＡＦＧ）、ジエトキシアセトフェノン（ＤＥＡＰ）、チタノセン化合物（ＴＩＣＰ）などが挙げられる。
【００２３】
本発明で使用する配向制御膜は、ラビング配向処理または光配向処理されていることを特徴とする。
ラビング配向処理に比べ、光配向処理は、配向ムラがなく、均一に配向できるため特に好ましい。
また、本発明による偏光子を液晶表示装置に用いる場合、配向制御膜の厚みを下地の段差以上に厚く形成することにより平坦化膜を兼ねることを特徴とする。
これにより下地の段差による二色性色素の配向乱れを回避することが可能である。
【００２４】
本発明による光配向制御膜は、特に限定されることはなく、直線偏光照射または斜め非偏光照射による光異性化型、光ニ量化型、光架橋型、光環化型、光分解型、光分解−結合型のいずれかの反応、光配向制御膜を用いることができる。
このうち、光架橋型、光分解型、光分解−結合型が好ましく、さらに光分解−結合型であるシクロブタン系ポリイミドの光配向制御膜は、熱安定性に優れ、液晶表示装置に用いるのに最も好ましい。
【００２５】
発明者らの鋭意検討により、液晶表示装置の偏光板１１４を液晶層にできるだけ近いところに設けることによりコントラスト比を向上できることを見出した。
すなわち、液晶表示装置のコントラスト比を向上させるには、一対の偏光板間にカラーフィルタなど偏向光の偏光度を低下させる光散乱性の物体ができるだけ少ない方が望ましい。
したがって、液晶表示装置の偏光子（偏光板１１４）を従来のような液晶パネル外部（一対の透明基板の外部）ではなく、液晶パネル内部（一対の透明基板の内部）に形成する内蔵偏光子（内蔵偏光板１５０）とすることがコントラスト向上に非常に有効である。
【００２６】
しかし、液晶パネル作製時には基板を高温に加熱するプロセスがあるため、従来の低分子系二色性色素ではこの加熱プロセスで配向が乱れてしまい、液晶表示装置のコントラスト比を下げてしまうという課題があった。
本発明による偏光子では、架橋により二色性色素の配向を保持できるため、熱による配向乱れを防ぐことができ、高品質な液晶表示装置を提供できる。
【００２７】
本発明による液晶表示装置の内蔵偏光子（内蔵偏光板１５０）は、液晶分子を配向させる配向制御膜の機能を兼ねることを特徴としている。
これにより製造工程数の削減、コスト削減が可能である。
液晶表示装置において、液晶分子の配向方向と偏光子の偏光軸のずれは、コントラスト比の低下を招く。
従来の液晶表示装置では、偏光板１１４を液晶パネル外部に貼り付けるため、偏光板偏光軸と液晶配向軸のずれは避けられないが、内蔵偏光子（内蔵偏光板１５０）である配向制御膜が液晶分子を並べることにより、液晶分子の配向方向と内臓偏光子（内蔵偏光板１５０）の偏光方向を完全に一致させることが可能であるため、高いコントラスト比を得ることができる。
【００２８】
以下具体的な実施例を示す。二色性色素、架橋性モノマー、配向制御膜など代表的な材料を例示しているが、その他の材料でも効果が確認できた。
【００２９】
〔実施例１〕
ＮＭＰ溶媒に２，７−ジアミノフルオレンとシクロブタンテトラカルボン酸ニ無水物を等モル添加し、水冷しながら撹拌することによりシクロブタン系ポリアミド酸溶液を得た。
ＵＶオゾン洗浄を施したガラス基板Ａ上にこの溶液をスピンコート塗布し、２２０℃で３０分加熱し、ポリイミド薄膜を形成した基板Ｂを作成した。
基板Ｂのポリイミド薄膜に定法に従いラビング処理を施し、基板Ｃとした。
また、基板Ｂのポリイミド薄膜表面に偏光ＵＶ（紫外線）光を照射し、基板Ｄを作成した。
【００３０】
光源には、高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２４０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲のＵＶ光を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、約５Ｊ／ｃｍ2照射した。
【００３１】
このようにして得た３種類の基板Ａ，Ｂ，ＣおよびＤに、水溶媒にＣ．Ｉ．ダイレクトブルー６７を５重量％溶解した水溶液をバーコート塗布し、温度４０度、湿度７０％で乾燥し、基板Ａ〜Ｄに対応する偏光板Ａ−１，Ｂ−１，Ｃ−１，Ｄ−１を得た。
【００３２】
偏光板Ａ−１およびＢ−１の吸収軸はバーコータの塗布方向に対して垂直、偏光板Ｃ−１の吸収軸はラビング方向に対して垂直、偏光板Ｄ−１の吸収軸は照射した偏光ＵＶの偏光軸に対して垂直であった。
【００３３】
これら偏光板の偏光吸収スペクトルを測定し、偏光度（二色比）を計算したところ、それぞれの波長５００ｎｍにおける偏光度は偏光板Ａ−１では１５、偏光板Ｂ−１では２５、偏光板Ｃ−１では２３、偏光板Ｄ−１では２２であった。
偏光板Ａ−１に対し、偏光板Ｂ−１，Ｃ−１およびＤ−１の偏光特性は、基板全面に亘ってムラが無く、良好な面内均一性を示した。特に偏光板Ｃ−１に対して偏光板Ｄ−１はラビング傷によるムラが無く、良好な均一性を示した。
【００３４】
〔実施例２〕
ＮＭＰ、γブチロラクトン、水の混合溶媒にＣ．Ｉ．ダイレクトブルー６７を５重量％、架橋性モノマーとしてＮＫエステルＣＢ１（新中村化学工業株式会社製）０．７重量％添加した溶液を、実施例１と同様にして得た基板Ａ，Ｂ．ＣおよびＤにバーコート塗布し、温度４０度、湿度７０％で乾燥、高圧水銀ランプのＵＶ光を約２Ｊ／ｃｍ２照射し、基板Ａ〜Ｄに対応する偏光板Ａ−２．Ｂ−２，Ｃ−２，Ｄ−２を得た。
【００３５】
これら偏光板の偏光吸収スペクトルを測定し、偏光度（二色比）を計算したところ、それぞれの波長５００ｎｍにおける偏光度は偏光板Ａ−２では１３、偏光板Ｂ−２では２２、偏光板Ｃ−２では２４、偏光板Ｄ−２では２１であった。
実施例１の偏光板と合わせて、偏光板を恒温槽で１５０℃、２時間加熱した後、再度偏光度（二色比）を評価したところ実施例１による偏光板の偏光度は全て１０以下となり、大きく低下したが、実施例２による偏光板の偏光度は、Ａ−２では１２、偏光板Ｂ−２では２０、偏光板Ｃ−２では２４、偏光板Ｄ−２では２０であり、ほとんど低下しなかった。
これにより架橋性モノマーによる耐熱性向上の効果が確認できた。
【００３６】
〔実施例３〕
ＮＭＰ、γブチロラクトン、水の混合溶媒にＣ．Ｉ．ダイレクトブルー６７を５重量％、架橋性モノマーとして３，４−エポキシシクロへキシルメチル（３，４−エポキシ）シクロヘキサンカルボキシレートを０．９重量％、光重合開始剤としてIrgacure２９５９（チバスペシャルティケミカルズ社製）を０．３重量％添加した溶液を、実施例１と同様にして得た基板Ｄにバーコート塗布し、温度４０度、湿度７０％で乾燥、高圧水銀ランプのＵＶ光を約１Ｊ／ｃｍ２照射し、偏光板Ｄ−３を得た。また光重合開始剤を添加しなかった以外は全く同様に作成した偏光板Ｄ−３’も同時に作成した。
【００３７】
偏光板Ｄ−３およびＤ−３’の偏光吸収スペクトルを測定し、偏光度（二色比）を計算したところ、波長５００ｎｍにおける偏光度はそれぞれ２５および２７であった。これら偏光板を恒温槽で１５０℃、２時間加熱した後、再度偏光度（二色比）を評価したところそれぞれ２４および１９であり、光重合開始剤を添加した偏光板D-3は高い耐熱性を示した。
【００３８】
以下、本発明による液晶表示装置に適用した場合の構成について具体的に示す。
なお、ここではＩＰＳ（In−Plane Switching）方式の液晶表示装置を例示するが、ＩＰＳ方式に限らず、ＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）方式、ＥＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式など各種表示モードの液晶表示装置に用いても同様の効果を発揮できる。
【００３９】
〔実施例４〕
本発明による透過型液晶表示装置の具体的構成としてを図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本発明による液晶表示装置を説明する一画素付近の模式断面図がである。
また、図２は、本発明による液晶表示装置を説明する一画素付近の構成を説明するアクティブマトリクス基板の模式図である。
なお、図１は、図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図を模式的に示している。
【００４０】
本発明の液晶表示装置の製造において、基板１０１としては、厚みが０.７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。
基板１０１上には電極１０３，１０５，１０６，１０４の短絡を防止するための絶縁膜１０７，薄膜トランジスタ１１５，薄膜トランジスタ１１５及び電極１０５，１０６を保護する保護絶縁膜１０８を形成してＴＦＴ基板とする。
画素電極１０５および共通電極１０３はＩＴＯにより形成されており、共通電極１０３は画素のほぼ全体を覆うベタ電極で構成されている。
【００４１】
図２には、薄膜トランジスタ１１５及び電極１０３，１０５，１０６の構造が示されている。
図２において、薄膜トランジスタ１１５は、画素電極１０５，信号電極１０６，走査電極１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。
また、走査電極１０４は、アルミニウム膜をパターニングし、信号電極１０６は、クロム膜をパターニングし、そして共通電極１０３と画素電極１０５とは、ＩＴＯをパターニングして形成する。
【００４２】
絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚は、それぞれ０.２ μｍと０.３ μｍとした。
容量素子は画素電極１０５と共通電極１０３で絶縁膜１０７，１０８を挟む構造として形成する。
【００４３】
画素電極１０５は、ベタ形状の共通電極１０３の上層に重畳する形で配置されている。画素数は１０２４×３(Ｒ，Ｇ，Ｂに対応)本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とする。
【００４４】
基板１０２上には、ブラックマトリクス１１３付きカラーフィルタ１１１を形成し、対向カラーフィルタ基板とした。カラーフィルタ表面にはＩＴＯを成膜した。
【００４５】
次に、配向制御膜として化学式１に示すポリアミド酸エステルを樹脂分とし、樹脂分濃度５重量％、ＤＭＦ６０重量％、γブチルラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％に調製し、カラーフィルタ基板上に印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約８０％、膜厚約１１０ｎｍの緻密なポリイミド配向制御膜１０９を形成した。
【００４６】
［化学式１］
2010072521.tif 000005
【００４７】
同様に、ＩＴＯを成膜したもう一方のガラス基板１０２の表面にも同様のポリアミド酸エステルワニスを印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約８０％、約１１０ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向制御膜１０９を形成した。
その表面に液晶配向能を付与するために、その表面に遠赤外線を照射しながら、偏光ＵＶ（紫外線）光をポリイミド配向制御膜１０９に照射した。
光源には、高圧水銀ランプを用い、２４０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲のＵＶ光を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、約２．５Ｊ／ｃｍ２ の照射エネルギーで照射した。そのときの配向制御膜の温度は約１８０℃であった。
【００４８】
次にカラーフィルタ基板に形成された配向制御膜１０９上に、ＮＭＰと水の混合溶媒にＣ．Ｉ．ダイレクトブルー６７を８重量％、架橋性モノマーとしてビスフェノーＡジグリシジルエーテルを０．７重量％、光重合開始剤としてIrgacure２９５９（チバスペシャルティケミカルズ社製）を０．４重量％添加した溶液をバーコート塗布し、温度４０度、湿度７０％で乾燥、高圧水銀ランプのＵＶ光を約１Ｊ／ｃｍ２照射した。この結果、カラーフィルタ基板に内蔵偏光板１５０が形成された。内蔵偏光板１５０の吸収軸は配向制御膜に照射した偏光ＵＶの偏光軸に対して垂直であった。
【００４９】
ＴＦＴ基板及びカラーフィルタ基板における液晶配向方向は、互いにほぼ平行とし、かつ印加電界１１７の方向とのなす角度を１５度とした。
これらの基板間に平均粒径が４μｍの高分子ビーズをスペーサとして分散し、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶１１０を真空で注入し、紫外線硬化樹脂からなる封止材で封止した。
液晶１１０は、誘電異方性Δεが正でその値が６．２（１ｋＨｚ、２０℃）であり、屈折率異方性Δｎが０．１０６８（波長５９０ｎｍ、２０℃）、ねじれ弾性定数Ｋ２が７. ０ｐＮ、ネマティック−等方相転移温度Ｔ（Ｎ−Ｉ点）が約７０℃のネマテック液晶組成物を用いた。
液晶層の厚み（ギャップ）は、３．８μｍとした。
【００５０】
ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを挟む２枚の偏光板１１４は、クロスニコルに配置した。但し、カラーフィルタ基板１０２側の偏光板１１４の吸収軸は、内蔵偏光板１５０の吸収軸と一致させて配置した。
その後、駆動回路、バックライトなどを接続してモジュール化し、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を得た。
本実施例では低電圧で暗表示、高電圧で明表示となるノーマリークローズ特性とした。
【００５１】
次に、本実施例の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、コントラスト比８００：１の高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。
【００５２】
〔比較例１〕
カラーフィルタ基板に内蔵偏光板１５０を形成しなかった以外は、実施例４と全く同様に液晶表示装置を作成した。
この液晶表示装置の表示品位を評価したところ、コントラスト比は、７１０対１であった。
【００５３】
〔実施例５〕
本発明による半透過型液晶表示装置の実施例５について、図３及び図４を用いてその具体的構成を説明する。
半透過型液晶表示装置とは、一画素内に透過部と反射部を備える液晶表示装置であり、反射部では、外光を利用して表示することが可能である。
図３は、本発明による液晶表示装置を説明する一画素付近の模式断面図である。また、図４は、本発明による液晶表示装置を説明する一画素付近の構成を説明するアクティブマトリクス基板の模式図であり、図３は図４のＢ−Ｂ’線に沿った断面図を模式的に示している。
ただし、図４のＢ−Ｂ’線と図３は一対一に必ずしも対応していない。例えば図４のＢ−Ｂ’では、画素電極１０５長手方向のを通っているが、図３では、くし歯状に示している。
なお、本実施例と実施例４の同一符号は同一機能部分に対応している。
【００５４】
本発明の液晶表示装置の製造において、基板１０１としては、厚みが０.５ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。
基板１０１上には、電極１０３，１０５，１０６，１０４の短絡を防止するための絶縁膜１０７，１３０，薄膜トランジスタ１１５，薄膜トランジスタ及び電極１０５，１０６を保護する保護絶縁膜１０８を形成してＴＦＴ基板とする。
画素電極１０５および共通電極１０３は、ＩＴＯにより形成されており、共通電極１０３は画素のほぼ全体を覆うベタ電極で構成されている。
【００５５】
絶縁膜１３０は、感光性樹脂であるオプトマーＰＣ（ＪＳＲ株式会社製）により形成した。
反射部のみにパターン露光した後、加熱することにより、液ダレ現象を利用して反射部の表面に凹凸を形成した。この上にアルミニウムで反射板１２０を形成した。この凹凸は外光を様々な方向に反射させるために必要となる。
次に、反射板１２０の凹凸の平坦化膜を兼ねるように配向制御膜１３１を形成し、ラビング配向法により配向能を付与した。
【００５６】
配向制御膜１３１上に、ＮＭＰと水の混合溶媒にＣ．Ｉ．ダイレクトブルー６７を８重量％、架橋性モノマーとしてビスフェノールＡジグリシジルエーテルを０．７重量％、光重合開始剤としてIrgacure２９５９（チバスペシャルティケミカルズ社製）を０．４重量％添加した溶液をバーコート塗布し、温度４０度、湿度７０％で乾燥した。
次に、フォトマスクを通して反射部にのみ高圧水銀ランプのＵＶ光を約１Ｊ／ｃｍ２パターン露光し、溶剤で洗浄することにより、反射部にのみ内蔵偏光板１５０を形成した。
【００５７】
絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、容量素子は画素電極１０５と共通電極１０３で絶縁膜１０８を挟む構造として形成する。
画素電極１０５は、ベタ形状の共通電極１０３の上層に重畳する形で配置されている。画素数は１０２４×３(Ｒ，Ｇ，Ｂに対応)本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とする。
【００５８】
基板１０２上には、ブラックマトリクス１１３付きカラーフィルタ１１１を形成し、対向カラーフィルタ基板とした。カラーフィルタ表面にはＩＴＯを成膜した。
ＴＦＴ、カラーフィルタ両基板上にポリアミド酸ワニスを塗布、２１０℃で２０分加熱し、ポリイミドからなる膜厚約１１０ｎｍの配向制御膜１０９を形成した。配向制御膜１０９にラビング処理を施し、液晶配向能を付与した。
【００５９】
ＴＦＴ基板及びカラーフィルタ基板における液晶配向方向は互いにほぼ平行とし、かつ印加電界１１７の方向とのなす角度を１５度とした。
これらの基板間に平均粒径が４μｍの高分子ビーズをスペーサとして分散し、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶１１０を真空で注入し、紫外線硬化樹脂からなる封止材で封止した。
液晶１１０は、誘電異方性Δεが正で、その値が６．２（１ｋＨｚ、２０℃）であり、屈折率異方性Δｎが、０．１０６８（波長５９０ｎｍ、２０℃）、ねじれ弾性定数Ｋ２が７. ０ｐＮ、ネマティック−等方相転移温度Ｔ（Ｎ−Ｉ点）が、約７０℃のネマテック液晶組成物を用いた。
液晶層の厚み（ギャップ）は、３．８μｍとした。
【００６０】
ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを挟む２枚の偏光板１１４はクロスニコルに配置した。但し、カラーフィルタ基板１０２側の偏光板１１４の吸収軸は内蔵偏光板１５０の吸収軸と直交するように、また液晶分子１１０の長軸と一致するように配置した。
カラーフィルタ側の偏光板透過軸を液晶分子の短軸方向と一致させると液晶分子による偏光解消効果を低減できるため、コントラスト比向上に好ましい。
【００６１】
その後、駆動回路、バックライトなどを接続してモジュール化し、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を得た。本実施例では、低電圧で暗表示、高電圧で明表示となるノーマリークローズ特性とした。
次に、本実施例の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、反射部のコントラスト比１５：１、透過部のコントラスト比５００：１の高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明による透過型液晶表示装置の画素部分の模式的断面図である。
【図２】本発明による透過型液晶表示装置の画素部分の模式的平面図である。
【図３】本発明による半透過型液晶表示装置の画素部分の模式的断面図である。
【図４】本発明による半透過型液晶表示装置の画素部分の模式的平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０１，１０２…………ガラス基板
１０３……………………共通電極（コモン電極）
１０４……………………走査電極（ゲ−ト電極）
１０５……………………画素電極（ソ−ス電極）
１０６……………………信号電極（ドレイン電極）
１０７……………………絶縁膜
１０８……………………保護絶縁膜
１０９……………………配向制御膜
１１０……………………液晶分子
１１０’…………………液晶層（液晶組成物層）
１１１……………………カラーフィルタ
１１２……………………有機絶縁膜
１１３……………………遮光膜（ブラックマトリクス）
１１４……………………偏光板
１１５……………………薄膜トランジスタ
１１６……………………半導体膜
１１７……………………電界方向
１２０……………………反射電極
１３０……………………（有機）絶縁膜
１３１……………………配向制御膜
１５０……………………内蔵偏光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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