(57)【要約】【課題】表示の品質を向上させたフレキシブル液晶表示装置を提供する。【解決手段】第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの間に液晶層２８が挟まれてなり、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの少なくとも１つの液晶層２８側に第１偏光膜２２ａ及び第２偏光膜２２ｂが形成されており、第１偏光膜２２ａ及び第２偏光膜２２ｂは染料系偏光材を含むフレキシブル液晶表示装置１００とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの基板の間に液晶層が挟まれてなる液晶表示装置であって、
前記基板の少なくとも１つの基板の前記液晶層側に偏光層が形成されており、前記偏光層は染料系偏光材を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置であって、
前記基板は変形可能なフレキシブル基板であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液晶表示装置であって、
前記染料系偏光材は、ポリビニルアルコールに二色性染料を染色したものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液晶表示装置であって、
前記ポリビニルアルコールは、延伸ポリビニルアルコールであることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子ペーパー等の実現に向けて、プラスチック等の柔軟な基板を用いて形成されたフレキシブル液晶表示装置の開発が進められている。
【０００３】
フレキシブル液晶表示装置は、図４に示すように、プラスチック等の樹脂基板１０ａ，１０ｂの片側の面に偏光板１２ａ，１２ｂをそれぞれ形成し、反対側の面に透明電極１４ａ，１４ｂ及び配向膜１６ａ，１６ｂをそれぞれ形成し、配向膜１６ａ，１６ｂの間に液晶層１８を挟み込んだ構成とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図４に示したようなフレキシブル液晶表示装置を曲げた場合、プラスチック等の樹脂基板１０ａ，１０ｂを透過する光に位相差が生じ、面内において明暗の差が現れて表示の品質が低下する。
【０００５】
そこで、本発明は、表示の品質を向上させたフレキシブル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】
【０００６】
本発明の１つの態様は、２つの基板の間に液晶層が挟まれてなる液晶表示装置であって、前記基板の少なくとも１つの基板の前記液晶層側に偏光層が形成されており、前記偏光層は染料系偏光材を含むことを特徴とする液晶表示装置である。
【０００７】
ここで、前記基板は変形可能なフレキシブル基板であることが好適である。
【０００８】
また、前記染料系偏光材は、ポリビニルアルコールに二色性染料を染色したものであることが好適である。
【０００９】
また、前記ポリビニルアルコールは、延伸ポリビニルアルコールであることが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表示の品質を向上させたフレキシブル液晶表示装置を提供することを目的とするものであり、特にプラスチック基板等を用いた場合の基板の複屈折による表示品質の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態におけるフレキシブル液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるフレキシブル液晶表示装置の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるフレキシブル液晶表示装置の作用を説明するための図である。
【図４】従来の液晶表示装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態におけるフレキシブル液晶表示装置１００は、図１に示すように、第１基板２０ａ、第２基板２０ｂ、第１偏光膜２２ａ、第２偏光膜２２ｂ、第１電極層２４ａ、第２電極層２４ｂ、第１配向膜２６ａ、第２配向膜２６ｂ及び液晶層２８を含んで構成される。
【００１３】
本実施の形態では、フレキシブル液晶表示装置１００として単純マトリックス型液晶表示装置を例として説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、アクティブマトリックス型等の他の態様の液晶表示装置にも適用可能である。また、液晶表示装置のモードとしては、透過型、反透過型、反射型のいずれにも適用可能である。
【００１４】
第１基板２０ａは、柔軟性のあるフレキシブル基板である。第１基板２０ａは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、繊維強化プラスチック等の樹脂基板とすることが好適であるが、ガラス基板であってもよい。特にＰＥＴ樹脂を用いることで、安価にディスプレイの製造が可能となるという利点がある。
【００１５】
第１偏光膜２２ａは、第１基板２０ａの一面に形成される。第１偏光膜２２ａは、染料系材料によって構成することが好適である。染料系材料は、二色性染料とすることがより好適である。ここで、染料系材料は、アゾ化合物及び／又はその塩を含有することが好適である。
【００１６】
すなわち、以下の化学式を満たす染料系材料を用いることが好適である。
【化１】
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（１）式中Ｒ１、Ｒ２は各々独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシル基を示し、ｎは１又は２で示されるアゾ化合物及びその塩。
（２）Ｒ１、Ｒ２が各々独立に水素原子、メチル基、メトキシ基のいずれかである（１）記載のアゾ化合物及びその塩。
（３）Ｒ１、Ｒ２が水素原子である（１）記載のアゾ化合物及びその塩。
【００１７】
例えば、以下に示す工程で得られる材料を用いることが好適である。４−アミノ安息香酸１３．７部を水５００部に加え、水酸化ナトリウムで溶解する。得られた物質を冷却して１０℃以下で３５％塩酸３２部を加え、次に亜硝酸ナトリウム６．９部を加え、５〜１０℃で１時間攪拌する。そこへアニリン−ω−メタンスルホン酸ソーダ２０．９部を加え、２０〜３０℃で攪拌しながら、炭酸ナトリウムを加えてｐＨ３．５とする。さらに、攪拌してカップリング反応を完結させ、濾過して、モノアゾ化合物を得る。得られたモノアゾ化合物を水酸化ナトリウム存在下、９０℃で攪拌し、化学式（２）のモノアゾ化合物１７部を得る。
【化２】
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【００１８】
化学式（２）のモノアゾ化合物１２部、４，４’−ジニトロスチルベン−２，２’−スルホン酸２１部を水３００部に溶解させた後、水酸化ナトリウム１２部を加え、９０℃で縮合反応させる。続いて、グルコース９部で還元し、塩化ナトリウムで塩析した後、濾過して化学式（３）で示されるアゾ化合物１６部を得る。
【化３】
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【００１９】
さらに、化合物（３）の染料を０．０１％、シー・アイ・ダイレクト・レッド８１を０．０１％、特許２６２２７４８号公報の実施例１において示されている下記構造式（４）で示される染料を０．０３％、特開昭６０−１５６７５９号公報の実施例２３において公開されている下記構造式（５）で示される染料０．０３％及び芒硝０．１％の濃度とした４５℃の水溶液に第１基板２０ａとして厚さ７５μｍのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を４分間浸漬する。このフィルムを３％ホウ酸水溶液中で５０℃で５倍に延伸し、緊張状態を保ったまま水洗、乾燥する。これによって、中性色（平行位ではグレーで、直交位では黒色）となる染料系材料を得ることができる。
【化４】
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【化５】
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【００２０】
第１電極層２４ａは、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明酸化物導電体（ＴＣＯ）、または、ＰＥＤＯＴ等の透明有機導電体から構成される。第１電極層２４ａは、第１基板２０ａの表面に形成された第１偏光膜２２ａ上に形成される。第１電極層２４ａは、低温蒸着法により成膜温度４０℃以下で形成することができる。第１電極層２４ａの抵抗値は８０Ω／□以上１５０Ω／□以下とすることが好適である。単純マトリックス型では、各画素に対応した位置にライン状に第１電極層２４ａが形成される。
【００２１】
第１配向膜２６ａは、ポリイミド等の樹脂材料によって構成される。第１配向膜２６ａは、例えば、ポリイミド樹脂となるＮ−メチル−２−ピロリジノンの５ｗｔ％溶液を第１電極層２４ａ上に印刷し、１００℃から２００℃程度の加熱により硬化させた後、ラビング布によってラビングを行うことにより配向処理して形成することができる。また、光配向膜を塗布して焼成した後、偏光紫外線を照射することにより光配向させてもよい。
【００２２】
第２基板２０ｂ、第２偏光膜２２ｂ、第２電極層２４ｂ及び第２配向膜２６ｂは、第１基板２０ａ、第１偏光膜２２ａ、第１電極層２４ａ及び第１配向膜２６ａとそれぞれ略同様の方法で形成することができるが、第２電極層２４ｂは金属製の反射電極であっても良い。
【００２３】
第２基板２０ｂは、柔軟性のあるフレキシブル基板である。第２基板２０ｂは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、繊維強化プラスチック等の樹脂基板とすることが好適であるが、ガラス基板であってもよい。
【００２４】
第２偏光膜２２ｂは、第２基板２０ｂの一面に形成される。第２偏光膜２２ｂは、染料系材料によって構成することが好適である。染料系材料は、二色性染料とすることがより好適である。第２偏光膜２２ｂには、上記第１偏光膜２２ａに好適であるとして挙げられた染料系材料を用いることが好適である。例えば、第２基板２０ｂをポリビニルアルコール（ＰＶＡ）とし、染料系材料の溶液中においてポリビニルアルコールを延伸することによって染料系材料を吸着及び配向させる。第２偏光膜２２ｂの偏光軸は、第１偏光膜２２ａの偏光軸に対して直交する方向となるようにする。
【００２５】
第２電極層２４ｂは、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明酸化物導電体（ＴＣＯ）、または、ＰＥＤＯＴ等の透明有機導電体から構成される。第２電極層２４ｂは、第２基板２０ｂの表面に形成された第２偏光膜２２ｂ上に形成される。第２電極層２４ｂは、低温蒸着法により成膜温度４０℃以下で形成することができる。第２電極層２４ｂの抵抗値は８０Ω／□以上１５０Ω／□以下とすることが好適である。単純マトリックス型では、各画素に対応した位置であって、対向する第１電極層２４ａと交差する方向に沿ってライン状に第２電極層２４ｂが形成される。
【００２６】
第２配向膜２６ｂは、ポリイミド等の樹脂材料によって構成される。第２配向膜２６ｂは、例えば、ポリイミド樹脂となるＮ−メチル−２−ピロリジノンの５ｗｔ％溶液を第２電極層２４ｂ上に印刷し、１００℃から２００℃程度の加熱により硬化させた後、ラビング布によってラビングを行うことにより配向処理して形成することができる。また、配向膜を塗布して焼成した後、偏光紫外線を照射することにより光配向させてもよい。ＴＮ方式の場合、一般的に、第２配向膜２６ｂの配向方向は、第１配向膜２６ａの配向方向とは直交するようにする。
【００２７】
このとき、ヨウ素系の偏光膜を適用した場合、９０℃以上の加熱によって偏光膜に変色が生じて光の透過性が低下してしまう。これに対して、本実施の形態では、第１偏光膜２２ａ及び第２偏光膜２２ｂとして染料系材料を用いることによって、第１配向膜２６ａ及び第２配向膜２６ｂの硬化処理を９０℃以上で行った場合においても第１偏光膜２２ａ及び第２偏光膜２２ｂが変色することなく高い光透過性を維持することができる。
【００２８】
第１基板２０ａに形成された第１配向膜２６ａと第２基板２０ｂに形成された第２配向膜２６ｂとを向かい合わせてスペーサ３０を挿入し、第１配向膜２６ａと第２配向膜２６ｂの間に液晶を封入し、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの周囲を封止材（図示しない）によって封止することにより液晶層２８が形成される。ここで、スペーサ３０は、通常、所定の粒径を持つ球状樹脂が使用されるが、粘着、接着付きのスペーサであるとなおよい。さらに、フォトリソグラフィ工程によって形成される柱状のスペーサを適用してもよい。
【００２９】
以上のようにしてフレキシブル液晶表示装置１００が形成される。フレキシブル液晶表示装置１００は、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂとしてフレキシブルな材料を適用することによって、面内方向に沿って曲げることができる。
【００３０】
また、本実施の形態におけるフレキシブル液晶表示装置１００は、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの外側でなく、液晶層２８側に第１偏光膜２２ａ及び第２偏光膜２２ｂが配置されている。このような構成をインセル型液晶表示装置という。
【００３１】
フレキシブル液晶表示装置１００では、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂを曲げることによって第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂを透過する光に位相差が生じたとしても、図３に示すように、透過後の光が第１偏光膜２２ａ及び第２偏光膜２２ｂによって偏光されるため、第１偏光膜２２ａ、第２偏光膜２２ｂ及び液晶層２８の関係において第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂによる位相差の影響はなく、面内において曲げによる明暗の差は生じない。
【００３２】
さらに、フレキシブル液晶表示装置１００のようなインセル型液晶表示装置では、第１偏光膜２２ａ及び第２偏光膜２２ｂを形成後、その上に第１配向膜２６ａ及び第２配向膜２６ｂを形成する必要がある。このとき、第１偏光膜２２ａ及び第２偏光膜２２ｂとして染料系材料を適用することによって、上記のとおり、第１配向膜２６ａ及び第２配向膜２６ｂを硬化させる際の加熱処理において第１偏光膜２２ａ及び第２偏光膜２２ｂが変色することを防ぐことができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの両側において第１偏光膜２２ａ及び第２偏光膜２２ｂを液晶層２８側に設けた構成にしたが、これに限定されるものではない。第１偏光膜２２ａ及び第２偏光膜２２ｂの少なくとも一方を液晶層２８側に設ければ、曲げによる明暗差の抑制及び偏光膜の変色の抑制の効果をある程度得ることができる。
【００３４】
また、本実施の形態では、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂをフレキシブル基板としたが、これに限定されるものではない。第１基板２０ａ又は第２基板２０ｂをガラス基板等のフレキシブルでない基板としても偏光膜の変色の抑制の効果は得ることができる。
【００３５】
また、第１基板２０ａには、カラーフィルタやブラックマトリックス等を設けてもよい。また、単純マトリックス型でなく、アクティブマトリックス型とする場合には第２基板２０ｂにＴＦＴ等の駆動用の素子を形成してもよい。
【実施例１】
【００３６】
以下、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂとしてガラス基板を適用したフレキシブル液晶表示装置１００の実施例について説明する。なお、第１基板２０ａ、第１偏光膜２２ａ、第１電極層２４ａ及び第１配向膜２６ａと第２基板２０ｂ、第２偏光膜２２ｂ、第２電極層２４ｂ及び第２配向膜２６ｂの形成方法は同一である。
【００３７】
染料系材料の溶液中において厚さ７５μｍのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を延伸することによって染料系材料を吸着及び配向させた。また、これによって得られた第１偏光膜２２ａをロールでキャリアガラスに貼り合わせた状態で第１電極層２４ａとしてＩＴＯを成膜温度４０℃以下で低温蒸着した。さらに、粘着トランスファー（アクリル系粘着剤）を用いて、キャリアガラスから剥離した当該フィルムをガラス基板（ソーダガラス：厚さ１．１ｍｍ）と貼り合わせた。これにより、第１基板２０ａは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）とガラス基板とを粘着トランスファー（アクリル系粘着剤）により貼り合わせた構成となった。
【００３８】
紫外線洗浄装置によって滅菌及びアルコールによる洗浄を実施した後、第１電極層２４ａ上に光配向膜を塗布し、２００℃で１時間焼成して第１配向膜２６ａを形成した。配向膜は、スピンコータを用いて５００ｒｐｍで１０秒、１０００ｒｐｍで１０秒及び３０００ｒｍｐで３０秒のシーケンスで塗布した。
【００３９】
同様に、第２基板２０ｂ、第２偏光膜２２ｂ、第２電極層２４ｂ及び第２配向膜２６ｂを形成した後、第１基板２０ａに形成された第１配向膜２６ａと第２基板２０ｂに形成された第２配向膜２６ｂとを向かい合わせて、粒径１０μｍのビーズ状のスペーサ３０により形成された空間に毛細管現象を利用して液晶を注入した。貼り合わせには、シール材としてエポキシ樹脂を使用した。
【００４０】
完成した液晶セルに対して、第１電極層２４ａと第２電極層２４ｂとの間に１０Ｖ程度の直流電圧を印加して、液晶表示部が透明から暗色に反転することを確認した。
【実施例２】
【００４１】
以下、上記実施例１において、ガラス基板を樹脂基板に置き換えたフレキシブル液晶表示装置１００の実施例について説明する。
【００４２】
上記実施例１と同様にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を延伸して作製した第１偏光膜２２ａ上に第１電極層２４ａを形成したフィルムと、第１基板２０ａとなる厚さ８０μｍのプラスチックフィルム（ＴＡＣフィルム：富士フイルム製ＴＤ−８０Ｕ）とをＰＶＡ系の接着剤を使用して貼り合わせた。このプラスチックフィルムと支持体となるガラス板とを感温性粘着シート（ニッタ株式会社製インテリマーテープ）を使用し、５０℃〜６０℃のホットプレート上で貼り合わせた。
【００４３】
このガラス支持体と貼り合わせた状態で，アルコールで表面を洗浄し、エアーガンでごみを吹き飛ばした後、紫外線照射装置で５分〜１０分洗浄した。その後、上記実施例１と同様に、スピンコータを用いて第１配向膜２６ａを塗布及び焼成し、偏光紫外線を照射して光配向方向を決定した。その後、フィルム全体を１０℃以下に冷却し、ガラス基板と剥離させた。
【００４４】
第１配向膜２６ａ上にビーズ状のスペーサ３０を散布し、液晶封止用シール材（株式会社スリーボンド製：ＴＢ３０３５Ｂ）を塗布し、同様に形成された第２基板２０ｂ、第２偏光膜２２ｂ、第２電極層２４ｂ及び第２配向膜２６ｂと貼り合わせた。貼り合わせ時には、真空封入装置を用いて、液晶セルが真空パック状となるように均等に力を加えた。その後、紫外線照射装置で５分〜１０分間、紫外線を照射し、シール材を硬化させた。
【００４５】
セル内部のシール材が完全に硬化した後、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂの側面をエポキシ樹脂で封止した。エポキシ樹脂が完全に硬化した後、液晶注入装置を用いて真空導入法により液晶をセル内に注入した。注入後、液晶の注入口をエポキシ樹脂で塞いで硬化させて封止した。
【００４６】
完成した液晶セルに対して、上記実施例１と同様に、第１電極層２４ａと第２電極層２４ｂとの間に１０Ｖ程度の直流電圧を印加して、液晶表示部が透明から暗色に反転することを確認した。
【符号の説明】
【００４７】
１０ａ  第１樹脂基板、１０ｂ  第２樹脂基板、１２ａ  第１偏光板、１２ｂ  第２偏光板、１４ａ  第１透明電極、１４ｂ  第２透明電極、１６ａ  第１配向膜、１６ｂ  第２配向膜、１８  液晶層、２０ａ  第１基板、２０ｂ  第２基板、２２ａ  第１偏光膜、２２ｂ  第２偏光膜、２４ａ  第１電極層、２４ｂ  第２電極層、２６ａ  第１配向膜、２６ｂ  第２配向膜、２８  液晶層、３０  スペーサ、１００  フレキシブル液晶表示装置。
【図１】
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【図２】
2017090543.tif 000009
【図３】
2017090543.tif 000010
【図４】
2017090543.tif 000011