(57)【要約】【課題】調光層の厚みを厚くすることなく、かつ、調光層の特性に影響を及ぼすことなく、十分な蛍光発光が得られる表示装置の構成を得る。【解決手段】表示装置は、第１の基板１０と、前記第１の基板１０と対向配置された対向基板２０と、前記第１の基板１０と前記対向基板２０とに挟持され、透明状態と散乱状態とに切替可能に構成された調光層３０と、前記第１の基板１０と前記対向基板２０との間隙を規制するスペーサ４０とを備える。前記スペーサ４０は、光を吸収して蛍光発光する蛍光色素４２を含有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、
前記一対の基板に挟持され、透明状態と散乱状態とに切替可能に構成された調光層と、
光を吸収して蛍光発光する蛍光色素を含有し、前記一対の基板の間隙を規制するスペーサとを備える表示装置。
【請求項２】
前記スペーサは、フォトスペーサである、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記スペーサは、スペーサビーズである、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記蛍光色素は、前記調光層の厚さ方向に配向した二色性蛍光色素である、請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
波長の異なる光を蛍光発光する蛍光色素を含んだ２種類以上のフォトスペーサを有する、請求項２または４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記調光層は、高分子マトリクスと、前記高分子マトリクス中に分散した液晶滴からなるポリマーネットワーク液晶である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記高分子マトリクス中に分散した二色性蛍光色素をさらに備える、請求項６に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光色素を用いた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶の配向状態を制御することにより、蛍光発光可能に構成された表示装置が知られている。特開２００７−３３４３４４号公報には、高分子マトリクス中に液晶分子および二色性蛍光色素分子を分散させた透明・散乱切替素子（調光層）を有する光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３４３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、二色性蛍光色素の液晶中への溶解度が低いため、十分な蛍光発光を得るためには、この調光層の厚みを大きくする必要があった。このため、駆動電圧が高くなってしまうという問題があった。また、二色性蛍光色素が高分子マトリクスの特性を低下させるという問題もあった。
【０００５】
本発明の目的は、調光層の厚みを大きくすることなく、かつ、調光層の特性に影響を及ぼすことなく、十分な蛍光発光が得られる表示装置の構成を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に開示する表示装置は、一対の基板と、前記一対の基板に挟持され、透明状態と散乱状態とに切替可能に構成された調光層と、前記一対の基板の間隙を規制するスペーサとを備える。前記スペーサは、光を吸収して蛍光発光する蛍光色素を含有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、調光層の厚みを厚くすることなく、かつ、調光層の特性に影響を及ぼすことなく、十分な蛍光発光が得られる表示装置の構成を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態にかかる表示装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、ＰＮＬＣ層が透明状態の場合の、蛍光色素の吸収・発光の様子を模式的に示した図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ＰＮＬＣ層が散乱状態の場合の、蛍光色素の吸収・発光の様子を模式的に示した図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態にかかる表示装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態にかかる表示装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、二色性蛍光色素の（ａ）吸収特性と、（ｂ）発光特性とを、模式的に示した図である。
【図６Ａ】図６Ａは、ＰＮＬＣ層が透明状態の場合の、二色性蛍光色素の吸収・発光の様子を模式的に示した図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ＰＮＬＣ層が散乱状態の場合の、二色性蛍光色素の吸収・発光の様子を模式的に示した図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施形態にかかる表示装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第５の実施形態にかかる表示装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第６の実施形態にかかる表示装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第７の実施形態にかかる表示装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第８の実施形態にかかる表示装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態にかかる表示装置は、一対の基板と、前記一対の基板に挟持され、透明状態と散乱状態とに切替可能に構成された調光層と、前記一対の基板の間隙を規制するスペーサとを備える。前記スペーサは、光を吸収して蛍光発光する蛍光色素を含有している（第１の構成）。
【００１０】
この構成によれば、スペーサに蛍光色素を含有させる。スペーサは種々の材料が選択可能である。また、スペーサに含有させる蛍光色素は二色性蛍光色素に限られない。したがって、液晶に二色性蛍光色素を溶解させる必要があった従来の構成に比べて、蛍光色素の含有量を増やすことができる。蛍光色素の含有量を増やすことで、調光層の厚み厚くすることなく、十分な蛍光発光を得ることができる。
【００１１】
また、スペーサが蛍光色素を含有することにより、蛍光色素は調光層と分離される。したがって、蛍光色素の量を増やしても、調光層の特性に影響を与えることはない。したがって、制限なく蛍光色素の含有量を増やし、十分な蛍光発光を得ることができる。
【００１２】
前記第１の構成において、前記スペーサは、フォトスペーサとすることができる（第２の構成）。ここで、フォトスペーサとは、フォトリソグラフィによって形成位置が制御されたスペーサを意味する。
【００１３】
前記第１の構成において、前記スペーサは、スペーサビーズとすることができる（第３の構成）。ここで、スペーサビーズとは、前記一対の基板の間に散布されて用いられるスペーサを意味し、球状スペーサの他に円柱状（短繊維）のものも含む。
【００１４】
前記第２の構成において、前記蛍光色素は、前記調光層の厚さ方向に配向した二色性蛍光色素とすることができる（第４の構成）。
【００１５】
二色性蛍光色素は、吸収・発光に異方性を有する。二色性蛍光色素を調光層の厚さ方向に配向させることで、調光層が透明状態の場合における二色性蛍光色素の吸収・発光量を減少できる。一方、調光層が散乱状態の場合、配向した二色性蛍光色素は、調光層内で散乱している光をより効果的に吸収できる。したがって、本構成によれば、よりコントラストの高い表示が可能になる。
【００１６】
前記第２または第４の構成において、波長の異なる光を蛍光発光する蛍光色素を含んだ２種類以上のフォトスペーサを有していても良い（第５の構成）。
【００１７】
この構成によれば、多色表示が可能になる。
【００１８】
前記第１〜第５のいずれかの構成において、前記調光層は、高分子マトリクスと、前記高分子マトリクス中に分散した液晶滴からなるポリマーネットワーク液晶とすることができる（第６の構成）。
【００１９】
前記第６の構成において、前記高分子マトリクス中に分散した二色性蛍光色素をさらに備えても良い（第７の構成）。
【００２０】
この構成によれば、スペーサ内にのみ蛍光色素が存在する場合よりも、色味の濃い表示が可能になる。
【００２１】
［実施の形態］
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
【００２２】
[第１の実施形態]
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる表示装置１の概略構成を模式的に示す断面図である。表示装置１は、一対の基板としてアクティブマトリクス基板１０および対向基板２０と、調光層としてＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ：ポリマーネットワーク液晶）層３０と、フォトスペーサ４０とを備えている。
【００２３】
アクティブマトリクス基板１０と対向基板２０とは、ＰＮＬＣ層３０を間に挟んで、互いに平行に、対向して配置されている。アクティブマトリクス基板１０と対向基板２０との間には、フォトスペーサ４０が形成されている。フォトスペーサ４０は、表示装置１の法線方向から見た面上に、規則的に配置されている。フォトスペーサ４０は、アクティブマトリクス基板１０と対向基板２０との間隙、すなわちＰＮＬＣ層３０の厚みを規制している。
【００２４】
アクティブマトリクス基板１０は、絶縁性基板１１と、アレイ層１２とを備えている。アレイ層１２は、詳しい構成は図示しないが、信号線、ゲート絶縁膜、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、画素電極および保護膜等から構成されている。アレイ層１２の構成は周知のものを用いることができるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００２５】
対向基板２０は、絶縁性基板２１と、対向電極２２とを備えている。
【００２６】
ＰＮＬＣ層３０は、高分子マトリクス３１と、液晶滴３２とを備えている。液晶滴３２は、液晶分子３２ａにより形成されている。液晶滴３２は、高分子マトリクス３１中に分散している。図１は模式的に示した図であって、液晶滴３２は、高分子マトリクス３１全体に均等に、かつ微小な液滴として分散していることが好ましい。
【００２７】
アレイ層１２の画素電極と対向電極２２との間に電圧が印加されていない場合、液晶滴３２中の液晶分子３２ａはランダムな方向を向いている。これにより、高分子マトリクス３１と液晶滴３２との間で屈折率が変わる。そのため、高分子マトリクス３１と液晶滴３２との界面で光が散乱し、ＰＮＬＣ層３０は不透明になる（散乱状態）。
【００２８】
一方、アレイ層１２の画素電極と対向電極２２との間に電圧が印加されている場合、液晶滴３２中の液晶分子３２ａは分子軸を所定の方向に揃えて配向する。これにより、高分子マトリクス３１と液晶滴３２との間で屈折率が同程度になる。そのため、高分子マトリクス３１と液晶滴３２との界面での光の散乱が弱まり、ＰＮＬＣ層３０は透明になる（透明状態）。
【００２９】
フォトスペーサ４０は、レジスト４１と、蛍光色素４２とを備えている。蛍光色素４２は、レジスト４１中に分散している。図１は模式的に示した図であって、蛍光色素４２は、レジスト４１全体に均等に分散していることが好ましい。但し、本実施形態では、蛍光色素４２を、レジスト４１中に分子レベルで溶解させることは必要ではない。
【００３０】
図１では、フォトスペーサ４０は図１に示す断面（表示装置１の厚み方向と平行な断面）において矩形形状である。しかし、フォトスペーサ４０のこの断面における形状は、任意である。また、表示装置１の厚み方向と垂直な断面の形状も、任意である。フォトスペーサ４０が形成される箇所は特に限定されないが、例えば、アレイ層１２のＴＦＴが形成されている箇所に形成することができる。
【００３１】
次に、図２Ａおよび図２Ｂを用いて、表示装置１の動作について説明する。図２Ａは、ＰＮＬＣ層３０が透明状態の場合の、蛍光色素４２の吸収・発光の様子を模式的に示した図である。図２Ｂは、ＰＮＬＣ層３０が散乱状態の場合の、蛍光色素４２の吸収・発光の様子を模式的に示した図である。
【００３２】
まず、ＰＮＬＣ層３０が透明状態である場合を説明する。図２Ａ中の矢印Ａ１および矢印Ａ２のように、表示装置１に入射した光は、ＰＮＬＣ層３０を透過する。したがって、図２Ａ中の矢印Ａ３のように、蛍光色素４２に直接入射した光のみが、蛍光色素４２に吸収される。
【００３３】
ＰＮＬＣ層３０の屈折率は、アクティブマトリクス基板１０および対向基板２０の屈折率よりも大きいため、ＰＮＬＣ層３０からアクティブマトリクス基板１０または対向基板２０へ臨界角以上の入射角で入射する光は、その界面で全反射される。これにより、蛍光色素４２が発光した光の大部分が、矢印Ａ５のようにＰＮＬＣ層３０内に閉じ込められる。蛍光色素４２が発光した光のうち、臨界角よりも浅い角度で対向基板２０へ入射した光のみが、矢印Ａ４のように外部に取出される。
【００３４】
次に、ＰＮＬＣ層３０が散乱状態である場合を説明する。図２Ｂ中の矢印Ａ６およびＡ７のように、表示装置１に入射した光は、一部はＰＮＬＣ層３０を透過し、一部はＰＮＬＣ層３０の内部で散乱する。これにより、矢印Ａ８のように蛍光色素４２に直接入射した光に加えて、矢印Ａ７のようにＰＮＬＣ層３０内で散乱する光が蛍光色素４２に入射し、蛍光色素４２に吸収される。
【００３５】
蛍光色素４２が発光した光も、ＰＮＬＣ層３０によって散乱される。これにより、臨界角よりも浅い角度で対向基板２０へ入射した矢印Ａ９のような光に加えて、透明状態においてはＰＮＬＣ層３０に閉じ込められていた矢印Ａ１０のような光も、外部に取出される。
【００３６】
以上のように、ＰＮＬＣ層３０が散乱状態の場合は透明状態の場合と比較して、蛍光色素４２に吸収される光の量と、蛍光色素４２が発光して外部に取出される光の量が、ともに増加する。これにより、コントラストを表現できる。
【００３７】
［表示装置１の製造方法］
以下、表示装置１の製造方法を説明する。
【００３８】
まず、絶縁性基板１１上にアレイ層１２を形成して、アクティブマトリクス基板１０を作製する。絶縁性基板１１として、例えばガラス基板を用いる。アレイ層１２は例えば、ゲート電極・信号線としてモリブデン系の合金膜を、ゲート絶縁膜として窒化シリコン膜を、半導体膜としてアモルファスシリコン膜を、ソース電極・信号線としてアルミニウム系の合金膜を、画素電極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜を、保護膜として窒化シリコン膜を、この順番で形成して作製する。合金膜およびＩＴＯ膜はスパッタリングにより成膜する。窒化シリコン膜、アモルファスシリコン膜はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により成膜する。成膜と、フォトリソグラフィによるパターン形成とを繰り返して、アレイ層１２を作製する。
【００３９】
次に、絶縁性基板２１上に対向電極２２を形成して、対向基板２０を作製する。絶縁性基板２１として、例えばガラス基板を用いる。対向電極２２は、例えばＩＴＯ膜をマスクスパッタリングにより成膜して作製する。
【００４０】
次に、フォトスペーサ４０を形成するために、レジスト４１と蛍光色素４２とを混合する。蛍光色素４２はレジスト４１に十分に分散させておくことが好ましい。但し、本実施形態では、蛍光色素４２を、レジスト４１中に分子レベルで溶解させておくことは必要ではない。
【００４１】
レジスト４１として例えば、紫外線などと反応して特性が変化するフォトレジストを使用することができる。レジスト４１は、感光すると現像液に対する溶液性が減少するポジ型、および感光すると現像液に対する溶液性が増大するネガ型の、どちらでも使用することができる。蛍光色素４２としては、励起子によって励起されて蛍光を発することのできる種々の色素、例えば、シアニン染料、キサンテン系染料、オキサジン染料、クマリン誘導体、ペリレン誘導体、アクリジン染料、アクリドン染料、キノリン染料を使用できる。
【００４２】
レジスト４１と蛍光色素４２との混合組成物を、スリットコーターまたはスピンコーター等によって、対向基板２０の対向電極２２上に均一に塗布する。その後、プレベーク（仮焼成）、露光、現像、ポストベーク（後焼成）等を行って、フォトスペーサ４０を所定の箇所に形成する。フォトスペーサ４０の形状および形成個所は任意であるが、例えば、アクティブマトリクス基板１０の、アレイ層１２のＴＦＴが形成されている箇所に形成することができる。
【００４３】
本実施形態では、フォトスペーサ４０を、対向基板２０の対向電極２２の上に作製した。しかし、フォトスペーサ４０を、アクティブマトリクス基板１０のアレイ層１２の上に作製しても良い。
【００４４】
次に、対向基板２０上に、シール樹脂によりシールパターンを形成する。高分子マトリクス３１のモノマーまたはオリゴマー、液晶分子３２ａ、および重合開始剤等の混合組成物を準備して、シールパターン内に滴下する。高分子マトリクス３１として、例えば紫外線硬化樹脂を用いることができる。その後、真空中で、アクティブマトリクス基板１０と対向基板２０とを重ね合わせる。シールパターン内に混合組成物が広がった状態で、紫外線照射を行ってＰＮＬＣ層３０を形成する。
【００４５】
以上、本発明の第１の実施形態にかかる表示装置１について説明した。本実施形態によれば、蛍光色素４２はフォトスペーサ４０に含有される。フォトスペーサ４０は、種々のレジスト４１を用いて作製できる。本実施形態において、蛍光色素４２は、二色性蛍光色素に限定されない。したがって、種々のレジスト４１および蛍光色素４２の組み合わせが可能である。これにより、液晶に二色性蛍光色素を溶解させる必要があった従来の構成に比べて、蛍光色素４２の含有量を増やすことができる。蛍光色素４２の含有量を増やすことで、ＰＮＬＣ層３０の厚み大きくすることなく、十分な蛍光発光を得ることができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、蛍光色素４２はフォトスペーサ４０に含有され、ＰＮＬＣ層３０と分離されている。したがって、蛍光色素４２の量を増やしても、ＰＮＬＣ層３０の特性に影響を与えることがない。例えば、蛍光色素４２によって高分子マトリクス３１の形成が阻害されることがない。そのため、制限なく蛍光色素４２の含有量を増やし、十分な蛍光発光を得ることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、表示装置１がアモルファスシリコンＴＦＴを備えた例を示したが、本発明はこれに限定されない。表示装置１は、例えば多結晶シリコンＴＦＴを備えていても良いし、パッシブマトリクス型の装置であっても良い。
【００４８】
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態にかかる表示装置２の概略構成を模式的に示す断面図である。表示装置２は、フォトスペーサ４０にかえて、スペーサビーズ５０を備える。スペーサビーズ５０は、バインダ５１と、蛍光色素５２とを備える。
【００４９】
スペーサビーズ５０は、例えば乳化重合または懸濁重合により作製される。バインダ５１としては、例えば乳化重合または懸濁重合が可能な樹脂を用いることができる。バインダ５１と相溶性の高い蛍光色素５２を用いることにより、蛍光色素５２を含有したスペーサビーズ５０を作製できる。
【００５０】
そして、第１の実施形態でフォトスペーサ４０を形成する工程にかえて、スペーサビーズ５０を対向基板２０上に散布する。なお、スペーサビーズ５０は、アクティブマトリクス基板１０上に散布しても良い。
【００５１】
本実施形態においても、バインダ５１および蛍光色素５２として種々の組み合わせが可能である。これにより、従来の構成に比べて、蛍光色素５２の含有量を増やすことができる。また、蛍光色素５２がスペーサビーズ５０に含有され、ＰＮＬＣ層３０と分離される。したがって、蛍光色素４２の量を増やしても、ＰＮＬＣ層３０の特性に影響を与えることがない。
【００５２】
［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態にかかる表示装置３の概略構成を模式的に示す断面図である。表示装置３は、第１の実施形態にかかる表示装置１と比較すると、フォトスペーサ４０の構成が異なる。
【００５３】
表示装置３においてフォトスペーサ４０は、レジスト４１と、二色性蛍光色素４３とを備えている。二色性蛍光色素４３は、ＰＮＬＣ層３０の厚さ方向に配向して、フォトスペーサ４０中に分散している。図４は、図１と同様に模式的に示した図であって、二色性蛍光色素４３は、レジスト４１全体に均等に分散していることが好ましい。
【００５４】
図５は、二色性蛍光色素４３の（ａ）吸収特性と、（ｂ）発光特性とを、模式的に示した図である。二色性蛍光色素４３は、分子長軸方向と吸収の遷移モーメントとがほぼ同じ方向（図５中の矢印ｔｍ＿Ａ）を向いている。したがって、二色性蛍光色素４３では、分子長軸と交差する方向に振幅する光（分子長軸に対して平行な方向に進行する光）の吸収係数に比べて、分子長軸と平行な方向に振幅する光（分子長軸に対して交差する方向に進行する光）の吸収係数の方が大きい。
【００５５】
同様に、二色性蛍光色素４３は、分子長軸方向と発光の遷移モーメントとがほぼ同じ方向（図５中の矢印ｔｍ＿Ｆ）を向いている。したがって、二色性蛍光色素４３では、分子長軸と交差する方向に振幅する光（分子長軸に対して平行な方向に進行する光）の蛍光発光係数に比べて、分子長軸と平行な方向に振幅する光（分子長軸に対して交差する方向に進行する光）の蛍光発光係数の方が大きい。
【００５６】
次に、図６Ａおよび図６Ｂを用いて、表示装置３の動作について、表示装置１と異なる点を主に説明する。図６Ａは、ＰＮＬＣ層３０が透明状態の場合の、二色性蛍光色素４３の吸収・発光の様子を模式的に示した図である。図６Ｂは、ＰＮＬＣ層３０が散乱状態の場合の、蛍光色素４３の吸収・発光の様子を模式的に示した図である。
【００５７】
まず、ＰＮＬＣ層３０が透明状態である場合を説明する。表示装置３においても、表示装置１と同様に、二色性蛍光色素４３に直接入射した光のみが、二色性蛍光色素４３に吸収される（例えば、図６Ａ中の矢印Ａ３）。一方、二色性蛍光色素４３は、ＰＮＬＣ層３０の厚み方向に配向している。これにより、二色性蛍光色素４３の吸収の遷移モーメントはＰＮＬＣ層３０の厚み方向とほぼ等しい。したがって、二色性蛍光色素４３に直接入射する光、すなわち、ＰＮＬＣ層３０の厚み方向に近い角度で入手する光は、二色性蛍光色素４３に比較的吸収されにくい。
【００５８】
また、表示装置３においても、表示装置１と同様に、二色性蛍光色素４３が発光した光のうち、臨界角よりも浅い角度で対向基板２０へ入射した光のみが、矢印Ａ４のように外部に取出される。一方、二色性蛍光色素４３は、ＰＮＬＣ層３０の厚み方向に配向している。これにより、二色性蛍光色素４３の発光の遷移モーメントはＰＮＬＣ層３０の厚み方向とほぼ等しい。したがって、対向基板２０に臨界角よりも浅い角度で入射する方向、すなわち、ＰＮＬＣ層３０の厚み方向に近い方向へは、二色性蛍光色素４３は比較的弱い光しか発光しない。
【００５９】
次に、ＰＮＬＣ層３０が散乱状態である場合を説明する。表示装置３においても、表示装置１と同様に、ＰＮＬＣ層３０の内部で散乱された光が、二色性蛍光色素４３に入射する（例えば、図６Ｂ中の矢印Ａ７）。このような光は、二色性蛍光色素４３の吸収の遷移モーメントと交差する方向に進行する成分が大きいため、二色性蛍光色素４３に比較的多く吸収される。
【００６０】
また、表示装置３においても、表示装置１と同様に、透明状態においてはＰＮＬＣ層３０に閉じ込められていた矢印Ａ１０のような光が、外部に取出される。二色性蛍光色素４３からＰＮＬＣ層３０へ向かう方向は、二色性蛍光色素４３の発光の遷移モーメントと交差する方向であるため、この方向へは、二色性蛍光色素４３は比較的強い光を発光する。
【００６１】
以上のように、本実施形態にかかる表示装置３によれば、ＰＮＬＣ層３０が透明状態の場合に、吸収される光の量、および表示層装置３の外部へ取出される光の量が、表示装置１と比較して少なくなる。また、ＰＮＬＣ層３０が散乱状態の場合に、吸収される光の量、および表示装置３の外部へ取出される光の量が、表示装置１と比較して多くなる。したがって、コントラストを高くできる。
【００６２】
［表示装置３の製造方法］
二色性蛍光色素４３を、ＰＮＬＣ層３０の厚さ方向に配向させるため、レジスト４１として液晶高分子を用いることができる。液晶高分子は、分子配向状態を保持したまま硬化できるものが好ましく、例えば、紫外線硬化型液晶を用いることができる。
【００６３】
二色性蛍光色素４３としては、高い二色性比を有し、かつ、高い蛍光発光効率を有しているものが望ましい。例えば、Ｘｕｅｌｏｎｇ  Ｚｈａｎｇ  ｅｔ．  ａｌ．，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  ２００４，  １４，  ｐ．１９０１−１９０４に紹介されているベンゾ−２，１，３−チアジアゾール化合物およびその誘導体を用いることができる。また、クマリン系、シアニン系、ピリジン系、ローダミン系、スチリル系、アントラキノン系化合物を用いることができる。このような化合物は、分子構造を変えることで任意の発光波長が得られる。
【００６４】
二色性蛍光色素４３と、液晶高分子とを十分に混合して、混合組成物を作製する。この混合組成物を、スリットコーターまたはスピンコーター等によって、対向基板２０の対向電極２２上に均一に塗布する。その後、プレベーク（仮焼成）、露光、現像、ポストベーク（後焼成）等を行って、フォトスペーサ４０を所定の箇所に形成する。なお、フォトスペーサ４０は、アクティブマトリクス基板１０の上に形成しても良い。
【００６５】
液晶高分子中に溶解した二色性色素４３は、液晶高分子の配向に従って配向する。液晶高分子をＰＮＬＣ層３０の厚み方向に配向させるためには、例えば、アクティブマトリクス基板１０または対向基板２０上に配向膜を形成して、配向膜の上に混合組成物を塗布すればよい。この状態で液晶高分子を硬化させることにより、ＰＮＬＣ層３０の厚み方向に配向した二色性蛍光色素４３が得られる。
【００６６】
なお、電圧を印加しながら液晶高分子を硬化させることによっても、二色性色素４３をＰＮＬＣ層３０の厚み方向に配向させることができる。
【００６７】
［第４の実施形態]
図７は、本発明の第４の実施形態にかかる表示装置４の概略構成を模式的に示す断面図である。表示装置４は、第１の実施形態にかかる表示装置１と、ＰＮＬＣ層３０の構成が異なる。
【００６８】
表示装置４においてＰＮＬＣ層３０は、高分子マトリクス３１と、液晶滴３２とに加えて、二色性蛍光色素３３をさらに備える。本実施形態では、液晶滴３２を構成する液晶分子３２ａと相溶性の高い二色性蛍光色素３３を用いている。これにより、二色性蛍光色素３３は、高分子マトリクス３１の中にはあまり存在せず、主に液晶滴３２の中に存在している。
【００６９】
本実施形態の二色性蛍光色素３３は、第３の実施形態において説明した二色性蛍光色素４３と同様のものを用いることができる。
【００７０】
二色性蛍光色素３３は、液晶分子３２ａと平行になるように振る舞う。したがって、液晶分子３２ａを電気的に制御することで、二色性蛍光色素３３を制御することができる。
【００７１】
具体的には、ＰＮＬＣ層３０が透明状態の場合、すなわち、液晶分子３２ａの分子長軸がＰＮＬＣ層３０の厚さ方向に配向している場合は、二色性蛍光色素３３もこの方向に配向する。二色性蛍光色素３３の吸収の遷移モーメントもほぼ同じ方向を向くため、二色性蛍光色素３３は、この方向に入射する光をほとんど吸収しない。
【００７２】
一方、ＰＮＬＣ層３０が散乱状態の場合、すなわち、液晶分子３２ａのランダムな方向を向いている場合は、二色性蛍光色素３３もランダムな方向を向いている。これにより、二色性蛍光色素３３による吸収や発光が起こる。
【００７３】
本実施形態によれば、フォトスペーサ４０内にのみ蛍光色素４２が存在する場合（第１の実施形態の場合）と比較して、より濃い色味が得られる。
【００７４】
［第５の実施形態]
図８は、本発明の第５の実施形態にかかる表示装置５の概略構成を模式的に示す断面図である。表示装置５は、第４の実施形態にかかる表示装置４と、フォトスペーサ４０の構成が異なる。
【００７５】
表示装置４においてフォトスペーサ４０は、レジスト４１と、ＰＮＬＣ層３０の厚さ方向に配向した二色性蛍光色素４３とを備えている。
【００７６】
なお、フォトスペーサ４０に含有されている二色性蛍光色素４３と、ＰＮＬＣ層３０に含有されている二色性蛍光色素３３とは、同じ化合物であっても良いし、異なる化合物であっても良い。
【００７７】
本実施形態によれば、フォトスペーサ４０内にのみ二色性蛍光色素４３が存在する場合（第３の実施形態の場合）と比較して、より濃い色味が得られる。
【００７８】
［第６の実施形態]
図９は、本発明の第６の実施形態にかかる表示装置６の概略構成を模式的に示す断面図である。表示装置６は、表示装置１と、アクティブマトリクス基板１０および対向基板２０の構成が異なる。
【００７９】
表示装置６は、対向基板２０の絶縁性基板２１上に、対向電極が存在しない。一方、表示装置６におけるアレイ層１２は、画素電極１２ａと、共通電極１２ｂとを備える。画素電極１２ａと共通電極１２ｂとは、互いに並行して交互に配置されている。画素電極１２ａと共通電極１２ｂとは、平面視で櫛歯状に形成されている。表示装置６は、画素電極１２ａと共通電極１２ｂとの間に電圧を印加することにより、アクティブマトリクス基板１０および対向基板２０と平行な方向に電界をかけて液晶分子３２ａを制御する。
【００８０】
本実施形態によれば、対向基板２０側に対向電極が存在しない。これにより、対向電極による光の反射や吸収がなくなるため、ＰＮＬＣ層３０に入射する光の量が増える。したがって、表示装置６は、より明るい表示を行うことができる。
【００８１】
［第７の実施形態］
図１０は、本発明の第７の実施形態にかかる表示装置７の概略構成を模式的に示す断面図である。表示装置７は、アクティブマトリクス基板１０と、対向基板２０と、ＰＮＬＣ層３０と、フォトスペーサ４０ａ，４０ｂ，４０ｃとを備えている。
【００８２】
フォトスペーサ４０ａは、レジスト４１と、蛍光色素４２ａとを備えている。フォトスペーサ４０ｂは、レジスト４１と、蛍光色素４２ａとは異なる波長の光を発光する蛍光色素４２ｂとを備えている。同様に、フォトスペーサ４０ｃは、レジスト４１と、蛍光色素４２ａおよび蛍光色素４２ｂとは異なる波長の光を発光する蛍光色素４２ｃとを備えている。蛍光色素４２ａ，４２ｂ，４２ｃとしては例えば、それぞれ赤、緑、青の光を発光する蛍光色素を用いることができる。ただし、このような３原色に限定されるわけではない。
【００８３】
本実施形態によれば、互いに異なる波長を発光する蛍光色素４２ａ，４２ｂ，４２ｃにより、多色表示が可能になる。
【００８４】
また、フォトスペーサ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを、所定のパターンで規則的に配置することで、加法混色によってより多くの色を表現できる。
【００８５】
フォトスペーサ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを形成するには、例えばフォトリソグラフィによるパターン形成を、繰り返し行えばよい。具体的には、まず、レジスト４１と蛍光色素４０ａとの混合組成物を、スリットコーターまたはスピンコーター等によって、対向基板２０上に均一に塗布する。その後、プレベーク（仮焼成）、露光、現像、ポストベーク（後焼成）等を行って、フォトスペーサ４０ａを形成する。以下、この工程を繰り返してフォトスペーサ４０ｂ、４０ｃを形成する。
【００８６】
また、フォトスペーサ４０ａ，４０ｂ，４０ｃはインクジェット法によっても形成できる。具体的には、まず、レジスト４１と蛍光色素４０ａとの混合組成物を、インクジェットにより対向基板１０上の所定の箇所に塗布する。その後、溶媒の乾燥、硬化、ポストベーク等を行って、フォトスペーサ４０ａを形成する。以下、この工程を繰り返してフォトスペーサ４０ｂ、４０ｃを形成する。
【００８７】
なお、フォトスペーサ４０ａ，４０ｂ，４０ｃはアクティブマトリクス基板１０の上に形成しても良い。
【００８８】
本実施形態では３種類の蛍光色素４２ａ，４２ｂ，４２ｃを使用する例を示したが、使用する蛍光色素の種類は２種類であっても、４種類以上であっても良い。また、蛍光色素４２ａ，４２ｂ，４２ｃとして、ＰＮＬＣ層３０の厚み方向に配向した二色性蛍光色素を用いても良い。
【００８９】
［第８の実施形態］
図１１は、本発明の第８の実施形態にかかる表示装置８の概略構成を模式的に示す断面図である。表示装置８は、第７の実施形態にかかる表示装置７と、フォトスペーサ４０ａ，４０ｂ，４０ｃおよびＰＮＬＣ層３０の構成が異なる。
【００９０】
表示装置８においてフォトスペーサ４０ａ〜４０ｃは、蛍光色素４２ａ〜４２ｃにかえて、互いに異なる波長の光を発光する二色性蛍光色素４３ａ〜４３ｃを含有している。二色性蛍光色素４３ａ〜４３ｃは、ＰＮＬＣ層３０の厚さ方向に配向している。二色性蛍光色素４３ａ〜４３ｃとしては例えば、それぞれ赤、緑、青の光を発光する二色性蛍光色素を用いることができる。ただし、このような３原色に限定されるわけではない。
【００９１】
また、表示装置８においてＰＮＬＣ層３０は、高分子マトリクス３１と、液晶滴３２とに加えて、二色性蛍光色素３３とをさらに備える。二色性蛍光色素３３は、高分子マトリクス３１の中にはあまり存在せず、主に液晶滴３２の中に存在している。
【００９２】
なお、二色性蛍光色素３３として、多種類の化合物を用いても良い。この場合、近傍にあるフォトスペーサ４０ａ〜４０ｃに含有された二色性蛍光色素４３ａ〜４３ｃと近い色を発光するように、二色性蛍光色素３３を分布させることが望ましい。
【００９３】
また、フォトスペーサ４０ａ〜４０ｃに含有されている二色性蛍光色素４３ａ〜４３ｃと、ＰＮＬＣ層３０に含有されている二色性蛍光色素３３とは、同じ化合物であっても良いし、異なる化合物であっても良い。
【００９４】
本実施形態によれば、フォトスペーサ４０ａ〜４０ｃに、蛍光色素４２ａ〜４２ｃにかえて二色性蛍光色素４３ａ〜４３ｃを含有させたことにより、第７の実施形態と比較してコントラストを高くできる。また、ＰＮＬＣ層３０に二色性蛍光色素３３を含有させたことにより、第７の実施形態と比較して、より濃い色味が得られる。
【００９５】
本実施形態では３種類の二色性蛍光色素４３ａ，４３ｂ，４３ｃを使用する例を示したが、使用する二色性蛍光色素の種類は２種類であっても、４種類以上であっても良い。
【００９６】
［その他の実施形態］
以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態にのみ限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。また、上述した各実施形態は、適宜組み合わせて実施が可能である。
【００９７】
例えば、櫛歯電極を用いた第６の実施形態において、フォトスペーサ４０に、蛍光色素４２に変えて、ＰＮＬＣ層３０の厚さ方向に配向させた二色性蛍光色素４３を含有させても良い。また、フォトスペーサ４０にかえてスペーサビーズ５０を用いても良い。さらに、ＰＮＬＣ層３０に、二色性蛍光色素３３を含有させても良い。
【００９８】
また、多種類の蛍光色素４２ａ〜４２ｃまたは二色性蛍光色素４３ａ〜４３ｃを用いた第７または第８の実施形態において、櫛歯電極を用いた駆動法方法を採用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、蛍光色素を用いた表示装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１〜７  表示装置
１０  アクティブマトリクス基板
１１  絶縁性基板
１２  アレイ層
２０  対向基板
２１  絶縁性基板
２２  対向電極
３０  ＰＮＬＣ層（調光層）
３１  高分子マトリクス
３２  液晶滴
３２ａ  液晶分子
４０  フォトスペーサ
４１  レジスト
４２  蛍光色素
４３  二色性蛍光色素
【図１】
2014149319.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
2014149319.tif 000009
【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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