(57)【要約】少なくとも一つの基板（1、2）と、第1および第2の電極（7、8）と、表示媒体（12）と、光学活性層（3、5）とを有する表示装置であって、前記光学活性層は、偏光器（3）を有し、前記基板と前記表示媒体の間に配置され、前記基板は、複屈折材料で構成されることを特徴とする表示装置である。
2008511854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの基板と、第1および第2の電極と、表示媒体と、光学活性層とを有する表示装置であって、
前記光学活性層は、偏光器を有し、前記基板と前記表示媒体の間に配置され、
前記基板は、複屈折材料で構成されることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記複屈折材料は、高分子材料であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項３】
前記基板は、可撓性であることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
【請求項４】
前記基板の遅延性は、10nmよりも大きいことを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項５】
前記光学活性層は、さらに、光学的に活性な部材を有し、該部材は、偏光器、遅延器、カラーフィルタ、拡散器、散乱膜、半透明板および反射器からなる群から選択されることを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項６】
前記光学活性層は、少なくとも一つのパターン化された光学的に活性な部材を有することを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項７】
前記表示媒体は、液晶層を有することを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項８】
第1および第2の基板であって、少なくとも前記前方基板は複屈折性である、第1および第2の基板と、
前記前方および後方基板の間に配置された第1および第2の光学活性層と、
前記第1および第2の光学活性層の間に配置された第1および第2の電極と、
前記電極の間に配置された液晶層と、
を有し、
少なくとも前記第1の光学活性層は、偏光器を有することを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示媒体は、エレクトロルミネッセント層を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記エレクトロルミネッセント層は、ポリLED組立体内に構成されることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記エレクトロルミネッセント層は、OLED組立体内に構成されることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
【請求項１２】
表示装置を製造する方法であって、
複屈折基板を提供するステップと、
前記基板の一方の側に、光学活性層および第1の電極を配置するステップと、
前記第1の光学活性層および前記第1の電極を備える前記基板上に、表示媒体を配置するステップであって、前記第1の光学活性層および前記第1の電極は、前記表示媒体と対向する、ステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つの基板と、第1および第2の電極と、表示媒体と、光学活性層とを有する表示装置、ならびにそのような表示装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（LCD）および発光ダイオードディスプレイ（LEDディスプレイ）のような表示装置は、複雑な装置である。表示装置は、表示媒体、すなわちLCD内で光スイッチを形成する液晶層、LEDディスプレイ内のエレクトロルミネッセント層に加えて、さらに、表示基板のような各種機能を有する多数の分離膜および層、ならびに偏光器、遅延器、拡散器、反射器、半透明板、カラーフィルタ等のような光学的に活性な部材を有する。
【０００３】
現在、そのような多くの光学的に活性な部材は、表示基板の外部に積層されている。実際の光学的に活性な部材は、通常、保護シート間に挟まれ、あるいはキャリアシート上に設置される。また、表示基板上に層を積層するには、密着層が必要となる。これらの追加層の使用により、ディスプレイの厚さに、〜100μmの各部材の厚さが加わる。
【０００４】
従来のガラス基板の代わりに、高分子基板を使用可能にするための研究がなされている。高分子基板は、比較的延性があり、軽量で、可撓性のあるディスプレイの製造が可能となるため、好ましい基板である。
【０００５】
しかしながら、ディスプレイの曲げ剛性は、厚さの3乗に比例するため、高分子基板に基づくディスプレイの固有の可撓性は、各厚さが〜100μmのパッシブ光学膜を用いることにより制限される。また、（ねじれネマチック、超ねじれネマチック、面内スイッチ、垂直配置ネマチック、光学補正複屈折、および強誘電体のLCDなど）画像形成用の偏光光学素子を使用するLCD、および昼光コントラスト増強用の遅延器と偏光器の組み合わせを使用するポリLEDディスプレイのような、いくつかの表示装置を適用する場合、表示基板は、等方性である必要がある。基板内の複屈折は、ディスプレイの光学特性に悪影響を及ぼし、複屈折基板を通過した際に、光の偏向状態が変化するからである。
【０００６】
大部分の高分子材料は、複屈折を示すため、ディスプレイ基板としての使用に適さない。遅延値が10nm未満である、非複屈折性の、またはほとんど複屈折を示さない、僅かの高分子基板には、いくつかの成功例がある。しかしながら、これらの基板に歪みが加わった場合、これらの遅延特性に顕著な変化が生じる。そのような歪みは、例えば、可撓性ディスプレイが曲げられた際に生じる。この遅延特性の変化は、そのような基板を使用した表記装置の光学特性を低下させる。
【０００７】
米国特許第6151088号には、高分子複屈折表示基板をベースとした液晶ディスプレイが提案されている。’088特許によるディスプレイでは、偏光軸、基板の光学軸、および液晶層の中央部分の液晶分子の方向の間の角度に関して、いくつかの条件が要求される。また、使用可能な基板の遅延値は、極めて限定的である。また’088特許による表示装置は、可撓性ディスプレイの厚さが不相応であり、偏光器および他の光学部材は、前述のものと同様の方法により、基板の外側に積層される。
【０００８】
このように、表示基板としての遅延値に対する制限の少ないまたは制限のない、複屈折高分子材料を利用した表示装置を提供することには、利点がある。
【特許文献１】米国特許第6151088号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、良好な光学特性を維持したままで、複屈折基板を有する可撓性表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
まず、本発明の第1の態様では、少なくとも一つの基板と、第1および第2の電極と、表示媒体と、光学活性層とを有する表示装置であって、前記光学活性層は、偏光器を有し、前記基板と前記表示媒体の間に配置され、前記基板は、複屈折材料で構成されることを特徴とする表示装置が提供される。
【００１１】
「複屈折基板」および「複屈折材料」という用語は、従来の複屈折を示す基板または材料という意味に加えて、表示装置に使用される基板および材料が、表示装置が一般的に使用されるいくつかの条件下で、複屈折性となる場合を含む。例えば、材料に歪みが加わった場合、例えば曲げられた際に、複屈折性となる非複屈折性のまたは実質的に非複屈折性の材料もまた、「複屈折基板」および「複屈折材料」という用語の意味の範疇に含まれる。
【００１２】
本願では、「表示媒体」という用語は、画像形成が可能なディスプレイ内の活性部材に対して使用され、すなわち、LCD内のスイッチング液晶層、およびポリLEDディスプレイまたはOLEDディスプレイ内のエレクトロルミネッセント層に対して使用される。
【００１３】
本願では、「光学活性層」および「光学的に活性な部材」という用語は、例えば、そのような層／部材を通過する光の偏向状態、楕円率、色スペクトル、伝播方向等のような、特性に影響を及ぼす層／部材に対して使用される。
【００１４】
光学活性層は、1または2以上の光学的に活性な部材、あるいは前記層の光学的に活性なユニットを形成するサブレイヤを有しても良い。また、光学活性層は、光学的に活性な部材に加えて、光学的に不活性な部材（例えばサブレイヤ）を有しても良く、例えば整列膜のような、光学的に活性な部材の形成に必要な部材、または、例えばITO構造化のステップの際に、光学活性層を化学的な劣化から保護する膜等を有しても良い。
【００１５】
昼光コントラスト増強層を有するポリLEDおよびOLEDディスプレイ、ならびに液晶ディスプレイのような表示装置では、偏光器は、従来通り、液晶層とエンドユーザの間に設置される。そのような偏光器の一つの目的は、光が、偏光器では吸収されないような偏光を有する場合、ディスプレイに入射され、またはディスプレイから放射される光を遮断することである。
【００１６】
本発明による表示装置では、偏光器は、基板と表示媒体の間に配置される。従って、ディスプレイから放射されユーザの方に向かう光は、複屈折基板を通過する前に、偏光器を通る。同様に、本発明の表示装置に入射される光は、基板を通過した後、偏光器を通る。基板内で生じた光の偏向の変化は、偏光器の動作に悪影響を及ぼさず、このため、本発明による表示装置では、基板の複屈折は、表示装置の光学特性に悪影響を及ぼさない。
【００１７】
本発明による表示装置の更なる利点は、偏光器および必要であれば他の光学的に活性な部材が、装置の内部に設置されることであり、これによりこれらの部材は、損傷、湿度および塵などの環境側の影響から保護される。この場合、従来、光学的に活性な部材の外側に設置されていた保護層（装置の外側に配置される場合）が省略できるため、より薄いディスプレイを構成することが可能となる。
【００１８】
本発明による表示装置の更なる利点は、複屈折基板を非複屈折基板よりも経済的に製作できるため、表示装置がより安価に製作できることである。
【００１９】
本発明では、基板は、可撓性であっても良い。可撓性基板により、現在要望されている多くの用途、および今後予測される用途に向けた、可撓性ディスプレイの製造が可能となる。
【００２０】
また、基板は、高分子材料性であっても良く、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリノルボルネン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエチレン、またはこれらの2または3以上のいかなる好適な組み合わせで構成されても良い。本発明による表示装置への使用に適した他の高分子材料は、当業者には明らかである。
【００２１】
高分子複屈折材料は、従来より、非複屈折性の高分子材料に比べて、製造が容易であり、製造コストが低い。
【００２２】
本発明による高分子複屈折基板は、溶融押出法、溶媒成形法、または他の当業者に既知の方法により、製造することができる。
【００２３】
本発明による表示装置では、ディスプレイが使用される条件下での基板の遅延特性は、10nmよりも大きく、例えば50nmまたは100nmよりも大きい。
【００２４】
本発明による表示装置には、いかなる適当な偏光器が使用されても良い。
【００２５】
そのような適正な偏光器の一例には、離液性ペリレン色素（例えば、オプティバ（Optiva）社から入手できる）のような、離液性色素の平行配列柱状スタックの結晶化層が含まれる。そのような偏光器は、例えばドクターブレード法により、色素が柱状スタックを構成するような揮発性溶液として、基板上にコーティングされる。コーティングの際、色素スタックは、剪断力によって基板に対して配向される。溶媒が揮発され、基板上には、薄い偏光膜（E型偏光器）が残留する。そのような偏光器は、極めて薄く製作されても良い（〜1μmなど）。
【００２６】
本発明の表示装置への使用に適した別の偏光器は、整列メソゲンまたはメソゲン高分子の重合可能な混合物中に取り込まれた、ダイクロイック色素を有する偏光器である。ネマチックまたはスメクティック相のような規則相を形成することが可能な、メソゲンまたはメソゲン高分子の重合可能な混合物が、基板に設置され、整列される。基板上での混合物の整列の後、混合物中に規則層が得られ、次に、この混合物が重合される。混合物は、例えばスメクティックB等のスメクティック相のような、極めて規則的な層を形成することができることが好ましく、そのような混合物が使用される場合、重合化の前に、混合物中にスメクティック相が得られることが好ましい。ダイクロイック色素は、重合化層によって固定化され、配向される。このようにして、重合化層が偏光器となる。
【００２７】
また偏光器は、メソゲンの高分子の側鎖またはメソゲンの高分子内に構成された側鎖のように、メソゲンの高分子に色素を付着することにより形成されても良く、この場合、メソゲンの高分子は、ガラス転移温度を超えるLC相内に配列される。
【００２８】
本発明の表示装置への使用に適したさらに別の偏光器は、コレステリック材料をベースとした広帯域環状偏光器であり、この内部には、コレステリック膜の厚みにわたって、螺旋ピッチの勾配がある。
【００２９】
本発明の表示装置への使用に適したさらに別の形式の偏光器は、平面平行金属ワイヤのグリッド（例えば、モックステック（Moxtek）社から入手できる）を有する。グリッドは、薄く、厚さは、例えば約100乃至200nmである。グリッドのピッチは、約150nmのオーダーであり、これは可視光線の偏光に適している。
【００３０】
ただし、本発明による表示装置への使用に適した、いかなる偏光器を使用しても良い。
【００３１】
本発明の光学活性層は、さらに、光学的に活性な部材を有しても良く、例えば、偏光器、遅延器、半透明板、カラーフィルタ、セル内拡散器、反射器、散乱膜および当業者に既知の他の光学的に活性な部材を有する。
【００３２】
そのような光学部材は、表示装置の機能に必要な光学部材、または表示装置の特性を向上する部材として、当業者には知られている。そのような光学的に活性な部材の種類、数および配置は、表示装置の種類によって変化し、このことは当業者には明らかである。
【００３３】
偏光器および遅延器のような光学的に活性な部材の光学特性は、歪みが負荷された際に変化し、そのような変化は、表示装置の特性に影響を及ぼすことが示されている。
【００３４】
そのような歪みは、表示装置が曲げられた場合に生じ、曲げられたディスプレイの凸側には、引張が生じ、曲げられたディスプレイの凹側には、圧縮が生じる。しかしながら、ディスプレイの中央付近には、しばしば中性のラインが存在し、ここでは、そのような歪み、すなわち引張または圧縮が実質的に生じない。前述の光学部材（偏光器、遅延器等）の配置により、この中性ラインの近傍、すなわち表示媒体の近傍では、光学特性を変化させる歪みは、最初限に抑制され、これにより、表示装置の特性が向上する。
【００３５】
本発明の表示装置内の光学活性層への使用に適した、いかなる遅延器を使用しても良い。そのような遅延器には、これに限られるものではないが、λ／4遅延器、広帯域λ／4遅延器、λ／2遅延器等が含まれる。
【００３６】
本発明による表示装置での使用に適した遅延器の一例は、反応性メソゲン、またはLCモノマーの重合可能な混合物を、基板のような表面に整列させることよって形成された膜であり、必要な場合、基板には、光学的に活性な部材、例えば、前記基板上に設置された偏光器のような、追加の膜が設置され、さらに、ラビング処理されたポリイミド膜または光配向層のような、整列層が設置される。次に、例えば、選定温度に加熱することにより、または、好ましい規則性を得るための他の既知の方法により、メソゲン混合物中に、好適な規則性が得られる。次に、混合物は、重合され、得られた規則性が固定化され、結果的に、良好な安定性を示す薄い複屈折膜が得られる。
【００３７】
本発明の表示装置では、光学活性層内の光学的に活性な部材は、パターン化されても良く、すなわち、光学的に活性な部材は、少なくとも一つの領域を有し、この領域では、光学的に活性な部材の別の領域の光学特性とは光学特性が異なっている。
【００３８】
これに限定されるものではないが、ある用途、例えば、半透明型LCDおよびカラーディスプレイでは、表示装置の良好な視覚特性を得る上で、パターン化遅延器のような、パターン化された光学的に活性な部材を使用することが有意であり、あるいは必要である。本発明では、そのようなパターン化された光学的に活性な部材は、表示媒体の近傍に配置されるため、光学的に活性な部材と表示媒体の間の距離が大きい場合、例えば基板によって分離されている場合に生じる、視差の問題が軽減される。
【００３９】
表示媒体は、これに限定されるものではないが、例えば、ねじれネマチック、垂直整列、超ねじれネマチック、および強磁性の液晶ディスプレイのような、画像形成用の偏光光学素子を用いたLCDディスプレイを形成する液晶層を有しても良い。
【００４０】
本発明による液晶ディスプレイ、LCDは、いずれも、LCD層を構成するような一つの基板を有するディスプレイ、および表示媒体を挟む2つの基板を有するディスプレイを有する。
【００４１】
本発明による2つの基板を有するLCDは、第1および第2の基板を有し、このうちの少なくとも一つの基板は、複屈折性である。また、第1および第2の光学活性層は、前記前方基板と後方基板の間に配置され、前記第1および第2の光学活性層の間には、第1および第2の電極が配置され、前記電極の間には、液晶層が配置され、少なくとも前記第1の光学活性層は、偏光層を有する。
【００４２】
本発明によるLCDは、透過型、反射型、半透明型のディスプレイを有する。異なる種類のLCDに光学活性層を配置することは、当業者には明らかである。
【００４３】
本発明の他の実施例では、表示媒体は、エレクトロルミネッセント層を有し、すなわち、ポリLEDまたはOLEDディスプレイ、特に、例えばλ／4遅延器のような遅延器と、昼光コントラスト増強層としての偏光器との組み合わせを使用したポリLEDまたはOLEDディスプレイが得られる。例えば、そのようなポリLEDまたはOLEDディスプレイは、複屈折基板上に配置された偏光器と、偏光器の上に配置された遅延器と、遅延器を有する基板上に、光透過面が遅延器と対向するように配置されたポリLEDまたはOLED組立体と、を有する。
【００４４】
複屈折基板、偏光器および遅延器は、それぞれ、いかなる適当な基板、偏光器および遅延器であっても良く、例えば、前述のいかなるものであっても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、添付図面を参照して、以下の実施例に基づき、本発明をさらに説明する。
【００４６】
本発明の第1の実施例は、図1に示すように、いずれも複屈折性高分子材料で構成された前方基板1と後方基板2とを有するLCDディスプレイである。
【００４７】
前記前方基板1および後方基板2の上には、それぞれ、前方偏光器3および後方偏光器4が配置されている。両方の偏光器は、ペリレン色素の柱状スタックの乾燥膜を有し、基板の表面にE型偏光器を形成する。
【００４８】
前方偏光器3上には、遅延器5が配置される。遅延器は、重合化メソゲン層であり、偏光器上に設置された整列層6上に整列されている。
【００４９】
第1のパターン化電極である、伝導性パターン化ITO層7が、遅延器5上に配置され、後方偏光器4上には、第2のパターン化電極8が配置されている。電極7および8上には、それぞれ、ラビング処理されたポリイミド製の整列層9および10が配置され、整列層10上には、スペーサ11がリソグラフィにより設置される。2つの基板は、整列層9および10が相互に対向するように、相互に結合され、整列層9と10の間の空間には、液晶材料12が充填される。電極7および8は、制御ユニット13に接続され、この制御ユニットは、電極を制御し、これにより、電極間の液晶材料12内の液晶分子の配向が制御され、さらに被表示画像が定められる。
【００５０】
後方基板または前方基板のいずれかを通ってディスプレイに入射する光は、複屈折基板を通過した後、それぞれ、後方または前方偏光器を通過する。従って、LC層に入射する光は、基板の複屈折とは無関係に、所望の偏向状態を有する。同様の方法により、LC層から放射される光は、基板の複屈折による影響を受ける前に偏光器を通過する。
【００５１】
前述の実施例に対して、本発明の範囲内でいくつかの変更を行うことができることは、当業者には明らかである。
【００５２】
例えば、前方および後方基板は、同一のまたは異なる材料で構成されても良く、一方の基板は、非複屈折性であっても良い。
【００５３】
前方および後方偏光器は、同一であっても異なっていても良く、本発明による表示装置に適切に使用できる全ての偏光器の中から、独立に選択することができる。
【００５４】
遅延器は、パターン化された遅延器であっても非パターン化遅延器であっても良く、本発明による表示装置に適切に使用できる、いかなる遅延器であっても良い。さらに表示装置は、カラーディスプレイ用のカラーフィルタ等のような、追加の部材を有しても良い。
【００５５】
電極は、必ずしもITO電極に限られるものではない。当業者に知られた他の電極を使用しても良い。
【００５６】
また、本願に示され、特許請求の範囲に含まれる追加のまたは他の部材を、本発明の実施例に使用しても良い。これらの使用は、当業者には明らかである。
【００５７】
一例としての本発明の第2の実施例は、図2に示すような、昼光コントラスト増強層を備えるポリLEDディスプレイである。このディスプレイは、高分子複屈折基板21、前記基板上に配置された偏光器22、および前記偏光器上に配置されたλ／4遅延器23を有する。
【００５８】
偏光器の上部には、ITOアノード24およびカソード25と、PEDOT（ポリエチレンジオキシチオフェン）層27とを有するポリLED組立体が配置され、ITOアノード24およびカソード25と、PEDOT層27との間には、発光高分子26が挟まれている。アノード24およびカソード25は、制御ユニット28に接続され、この制御ユニットは、発光高分子26からの発光を制御し、これにより被表示画像が定められる。
【００５９】
本願に示した実施例および条件は、一例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものと介してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定される。他の可能な実施例および条件もまた、特許請求の範囲に包含されることは、当業者には容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】2つの基板を有する液晶ディスプレイの断面図である。
【図２】昼光増強層を有するLEDディスプレイの断面図である。
【図１】
2008511854.tif 000003
【図２】
2008511854.tif 000004
【国際調査報告】
2008511854.tif 000005
2008511854.tif 000006
2008511854.tif 000007