JP2019159098A

JP2019159098A - 表示装置

Info

Publication number: JP2019159098A
Application number: JP2018045511A
Authority: JP
Inventors: 小間　徳夫; Tokuo Koma; 徳夫小間
Original assignee: Polatechno Co Ltd
Current assignee: Polatechno Co Ltd
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2019-09-19
Also published as: TW201945807A; WO2019176473A1

Abstract

【課題】暗所での視認性を低下させることなく、外光下での視認性をも高めた新たな表示装置を提供する。【解決手段】入射した光の波長を変換する波長変換層２８と、波長変換層２８から出射された光を偏光する反射偏光子を含む偏光層２６と、を備える表示装置１００とする。【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関する。

近年、液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置等の表示装置が普及してきている。このような表示装置として、白色ＬＥＤ等を光源とするバックライトからの光を液晶層にて画素ごとに光変調し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各カラーフィルター層を透過させてカラー表示を行うカラーフィルター方式が用いられている。

このとき、バックライトとして白色ＬＥＤを用いる方式が知られている。白色ＬＥＤは、発光効率がよく、寿命が長い等の特長がある。一方、白色ＬＥＤは、発熱による蛍光体の発光効率の低下（いわゆる温度消光）による光損失が大きい。また、カラーフィルター層によって白色ＬＥＤからの光を赤、緑及び青に分離する構造のため、バックライトの１／３程度の光しか実際には使用されず、液晶表示装置全体での光利用効率が低い。

また、バックライトとして紫外光源を用い、この紫外光源を励起光として赤、緑及び青の各色の蛍光体層を発光させる形式の液晶表示装置が開示されている（特許文献１）。また、バックライトとして青色ＬＥＤを用い、青色ＬＥＤから出力される青色光を利用して赤色及び緑色の蛍光体層を発光させて赤色及び緑色の光を得ると共に、青色ＬＥＤからの青色光をそのまま透過させて青色の光を表示させる形式の液晶表示装置が開示されている（特許文献２）。

特開平０８−０３６１５８号公報特開２００３−００５１８２号公報

ところで、液晶表示装置や有機エレクトロルミネセンス表示装置は、いずれも明るい外光のある環境下では視認性が十分でないという問題がある。外光下での視認性が高い表示装置として反射型の液晶表示装置が提案されているが、暗所では視認性が低いという問題がある。

そこで、本発明は、暗所での視認性を低下させることなく、外光下での視認性をも高めた新たな表示装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの態様は、入射した光の波長を変換する波長変換層と、前記波長変換層から出射された光を偏光する反射偏光子を含む偏光層と、を備えることを特徴とする表示装置である。

ここで、前記反射偏光子は、ワイヤーグリッド偏光子であることが好適である。

また、前記反射偏光子は、吸収層を有するワイヤーグリッド偏光子であることが好適である。

前記吸収層は、ケイ素及びゲルマニウムの少なくとも１つを含むことが好適である。

本発明の別の態様は、入射した光の波長を変換する波長変換層と、前記波長変換層から出射された光を偏光する反射偏光子と、前記波長変換層に対して前記反射偏光子より視認側に設けられた吸収偏光子と、を含む偏光層と、を備えることを特徴とする表示装置である。

ここで、前記吸収偏光子は、染料系偏光子であることが好適である。

また、前記反射偏光子は、コレステリック液晶層を含み、前記吸収偏光子は、染料系偏光子であり、前記コレステリック液晶層と前記染料系偏光子との間にλ／４層を備えることが好適である。

また、前記波長変換層に対して光を照射するバックライトを備えることが好適である。

また、前記波長変換層に対して前記偏光層を介して配置された液晶層を備えることが好適である。

本発明の別の態様は、入射した光の波長を変換する波長変換層と、前記波長変換層から出射された光を偏光する反射偏光子と、前記波長変換層に対して前記反射偏光子より視認側に設けられた吸収偏光子と、を含む偏光層と、を備え、表示装置に用いられる偏光部材である。

本発明によれば、暗所での視認性を低下させることなく、外光下での視認性をも高めた新たな表示装置を提供することができる。

第１の実施の形態における液晶表示装置の構成を示す図である。第１の実施の形態における液晶表示装置の偏光層の構成を示す図である。第２の実施の形態における液晶表示装置の偏光層の構成を示す図である。第３の実施の形態における液晶表示装置の偏光層の構成を示す図である。従来の波長変換層の問題を説明するための図である。変形例における波長変換層の構成を示す図である。変形例における波長変換層の構成を示す図である。変形例における波長変換層の構成を示す図である。変形例における波長変換層の構成を示す図である。変形例における波長変換層の構成を示す図である。変形例における波長変換層の構成を示す図である。赤色の波長領域の光を吸収するカラーフィルターの透過率の例を示す図である。赤色及び緑色の波長領域の光を吸収するカラーフィルターの透過率の例を示す図である。

＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態における表示装置１００は、図１の断面模式図に示すように、偏光板１０、光学補償層１２、ＴＦＴ基板１４、層間絶縁膜１６ａ、表示電極１８ａ、第２の層間絶縁膜１６ｂ、共通電極１８ｂ、配向膜２０、液晶層２２、配向膜２４、偏光層２６、波長変換層２８、対向基板３０及びバックライト３２を含んで構成される。

表示装置１００は、矢印で示すように、バックライト３２から光を受けて、波長変換層２８で波長変換された光を偏光板１０側から出力して画像を表示する装置として機能する。また、表示装置１００は、偏光板１０側から入射する外光を積極的に利用して、波長変換層２８において外光を波長変換して出力することもできる。なお、図１は模式図であり、各構成要素の大きさ及び厚さは実際の値を反映していない。

本実施の形態では、表示装置１００としてＩＰＳ（横電界スイッチング）型アクティブマトリックス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、ＶＡ（垂直配向）型の液晶表示装置や単純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。

ＴＦＴ基板１４は、基板上にＴＦＴを画素毎に配置して構成される。基板は、ガラス等の透明な基板である。基板は、表示装置１００を機械的に支持すると共に、光を透過して画像を表示するために用いられる。基板は、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等の樹脂からなるフレキシブル基板としてもよい。

図１では、ＴＦＴが２つ表されている。ＴＦＴのほぼ真ん中の下部（基板上）には、ゲートラインに接続されるゲート電極１４ａが配置される。ゲート電極１４ａを覆ってゲート絶縁膜１４ｂが形成され、このゲート絶縁膜１４ｂを覆って半導体層１４ｃが形成される。ゲート絶縁膜１４ｂは、例えばＳｉＯ_２などの絶縁体で形成される。また、半導体層１４ｃは、アモルファスシリコンや、ポリシリコンで形成され、ゲート電極１４ａの直上部分が不純物のほとんどないチャネル領域とされ、両側が不純物ドープによって導電性が付与されたソース領域およびドレイン領域とされる。ＴＦＴのドレイン領域の上にはコンタクトホールが形成され、そこに金属（例えば、アルミニウム）のドレイン電極が配置（電気的に接続）され、ソース領域の上にはコンタクトホールが形成され、そこに金属（例えば、アルミニウム）のソース電極が配置（電気的に接続）される。ドレイン電極はデータ電圧が供給されるデータラインに接続される。

ＴＦＴ基板１４のＴＦＴが形成されていない側の表面には、偏光板１０が形成される。ＴＦＴ基板１４の基板の表面を覆うように偏光板１０が形成される。偏光板１０は、光学補償層１２と共に設けることが好適である。偏光板１０は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系樹脂にヨウ素系材料又は二色性染料によって染色がなされた染色系の偏光素子を含むものとすることが好適である。

ＴＦＴ基板１４のＴＦＴが形成された側の面には、層間絶縁膜１６ａを介して表示電極１８ａが設けられる。この表示電極１８ａは画素毎に分離された個別電極であり、例えばＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）などによる透明電極である。表示電極１８ａは、ＴＦＴ基板１４に形成されたソース電極に接続される。さらに、ＩＰＳ型の表示装置１００では、さらに第２の層間絶縁膜１６ｂを介して共通電極１８ｂが設けられる。共通電極１８ｂに対して電圧を印加することで液晶層２２の面内方向に向かう電界を発生させ、水平に寝かせた液晶分子を横方向に回転させることで光量を制御する。このとき、液晶分子の垂直方向の傾きが発生しないので、視野角による輝度変化や色変化を小さくすることができる。

共通電極１８ｂを覆って、液晶を配向させる配向膜２０が形成される。配向膜２０は、ポリイミド等の樹脂材料によって構成される。配向膜２０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％溶液を表示電極１８上に印刷し、１８０℃から２６０℃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。

次に、対向基板３０側の構成及び製造方法について説明する。対向基板３０は、ガラス等の透明な基板である。対向基板３０は、表示装置１００を機械的に支持すると共に、バックライト３２からの光を透過して波長変換層２８等に入射させるために用いられる。対向基板３０は、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等の樹脂からなるフレキシブル基板としてもよい。

対向基板３０上には、波長変換層２８が形成される。波長変換層２８は、画素毎に対向基板３０の面内方向にマトリクス状に配置される。波長変換層２８として、後述するバックライト３２からの光を受けて特定の波長領域の光を放出する蛍光体、量子ドット、量子ロッドのいずれかを適用できる。

なお、青色の波長領域は４５０ｎｍ〜４９５ｎｍ、緑色の波長領域は４９５ｎｍ〜５９０ｎｍ、赤色の波長領域は５９０ｎｍ〜７５０ｎｍとする。ただし、各色の波長領域は厳密なものではなく、上記範囲からずれていてもよい。また、各色の波長領域が連続的でなくてもよいし、重複してもよい。

蛍光体は、画素毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれか一つの光を発する材料とすることが好適である。赤色蛍光体にはＥｕ付活硫化物系赤色蛍光体、緑色蛍光体にはＥｕ付活硫化物系緑色蛍光体、青色蛍光体にはＥｕ付活リン酸塩系青色蛍光体を使用することができる。波長変換層２８は、表示させたい色に応じて単一又は複数の蛍光体を含んでいるものとすることができる。

例えば、３７０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲のバックライト３２からの光や外光を吸収して、青色光及び黄色光を発する２種の蛍光体を含んでいる場合には、擬似的に白色光を得ることができる。また、赤色光、緑色光及び青色光の発する３種の蛍光体を含んでいる場合にも同様に白色光を得ることができる。また、ピーク波長が３７０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲のバックライト３２からの光や外光を吸収して任意の色の光を発する単一又は複数の蛍光体を適宜選択して用いることにより、任意の色の光を発することができる液晶表示装置が得られる。

また、例えば、３７０ｎｍ以下の紫外光の波長範囲のバックライト３２からの光を吸収して、所望の波長領域の光を発する青色光及び黄色光を発する２種の蛍光体を含んでいる場合には、擬似的に白色光を得ることができる。また、赤色光、緑色光及び青色光の発する３種の蛍光体を含んでいる場合にも同様に白色光を得ることができる。また、ピーク波長が３７０ｎｍ以下の範囲のバックライト３２からの光を吸収して任意の色の光を発する単一又は複数の蛍光体を適宜選択して用いることにより、任意の色の光を発することができる液晶表示装置が得られる。

また、波長変換層２８は、複数の異なる特性を有する半導体材料を３次元的に周期的に配置した量子ドット構造や２次元的に周期的に配置した量子ロッドによっても実現することができる。量子ドットや量子ロッドは、異なるバッドギャップを有する半導体材料をｎｍオーダーの周期で繰り返し配置することによって、所望のバンドギャップを有する材料として機能させるものであり、バックライト３２からの光を受けてバンドギャップに応じた波長領域の光を発する波長変換層２８として利用することができる。具体的には、バックライト３２の出力光の波長領域の光を吸収して、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれか一つの光を発する特性を有する量子ドット構造や量子ロッド構造を形成する。

量子ドットは、例えば、中心核（コア）を、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）で形成し、その外側を硫化亜鉛（ＺｎＳ）の被覆層（シェル）が覆う構造とすることができる。この直径を変えることで発光色をコントロールすることができる。たとえば赤（Ｒ）を発光させる場合は直径８．３ｎｍ、緑（Ｇ）を発光させる場合は直径３ｎｍ、青（Ｂ）を発光させる場合はさらに直径を小さくするとよい。また、中心核材料としては、リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化インジウム銅（ＣｕＩｎＳ２）、カーボン、グラフェン等を用いてもよい。

波長変換層を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を発光する蛍光体又は量子ドット又は量子ロッドとし、表示電極に対応した箇所にパターニング処理により形成及び配置することでフルカラー表示が可能となる。パターニング処理は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を発光する蛍光体材料又は量子ドット材料又は量子ロッド材料を感光性高分子に分散し、この分散液をコーターにより対向基板３０上に塗布形成し、露光、現像することにより実現される。各々の色の間には表示画素間の混色を防止するためにブラックマトリクスを形成してもよい。

波長変換層２８上には、偏光層２６が形成される。本実施の形態では、偏光層２６は、図２に示すように、偏光板１０が設けられた視認側から吸収層と反射偏光子とを重ね合わせた構成を有する。反射偏光子は、ワイヤーグリッド偏光子２６ａを備える構成とする。ワイヤーグリッド偏光子（ＷＧＰ）は、ガラスなどの透明基板の表面に配設された平行配線の配列である。通常、ワイヤーグリッド偏光子は、基板上のワイヤーの単一の周期的な配列である。そのワイヤーの周期が光の波長の概ね半分より大きいときには、グリッドは、回折格子として振る舞う。配線の周期が光の波長の概ね半分より小さいときには、グリッドは、偏光子として振る舞う。透明基板としては、ガラスなどの無機材料のほかに、樹脂が使用でき、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィン（ＣＯＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセテートセルロース（ＴＡＣ）等を用いることができる。ワイヤーグリッド偏光子２６ａは、金属ナノワイヤーをグリッド状に配置した偏光子である。ワイヤーグリッドを構成する材料としては、例えば、アルミニウム、銀、銅、クロム、チタン、ニッケル、タングステン及び鉄などの金属又はこれらの合金が使用できる。ワイヤーグリッド偏光子２６ａは、例えば、高さ数１０〜数１００ｎｍのアルミニウムを１００ｎｍ程度のピッチで細線状に並べて配置した構成とすることができる。ワイヤーグリッド偏光子２６ａは、グリッドの長手方向と直交する方向に振動する光は透過し、グリッドの長手方向と平行な方向に振動する光は反射する。吸収層は、偏光板１０が設けられた視認側から入射する光の少なくとも一部を吸収する特性を有する吸収層２６ｂとする。吸収層２６ｂは、シリコン、ゲルマニウムが挙げられ、例えば、アモルファスシリコン層とすることができる。

偏光層２６は、例えば、波長変換層２８上に２００ｎｍの厚さのアルミニウム層を形成し、その上に厚さ２０ｎｍのアモルファスシリコン層を形成し、それらをフォトリソグラフィ技術等を用いて１４０ｎｍのピッチのグリッド状に加工することで形成することができる。また、偏光層２６は、ナノインプリント技術を用いて形成することもできる。具体的には、基板にナノインプリントでネガ形状のレジストパターンを形成し、アッシングにより不要な個所のレジストを除去、その後、ＣＶＤにより、Ａｌ、Ｓｉを連続成膜し、レジストを除去するリフトオフと呼ばれる方法により作成できる。さらに、ワイヤーグリッド偏光子２６ａは、金属の自己組織化技術を用いて形成することもできる（ＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．２１７，Ｎｏ．６（２０１６）参照）。なお、波長変換層上に、例えば、前述したＰＭＭＡ等の保護層を形成し、その上に偏光層２６を形成してもよい。

なお、偏光層２６の表面には、平坦化層２６ｃを設けることが好適である。平坦化層２６ｃは、厚さが１μｍ程度の樹脂層とすることが好適である。また、平坦化層２６ｃの屈折率は１．５以下であることが好適である。１．４以下であれば、より好適である。

偏光層２６上には、配向膜２４が形成される。配向膜２４は、ポリイミド等の樹脂材料によって構成される。配向膜２４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％溶液を偏光層２６上に印刷し、１１０℃から２６０℃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。

このとき光配向膜を用いることも可能で、光配向膜を用いれば１８０℃以下の低温プロセスが容易になる。また光配向では、ＶＡ方式が採用される場合においては、視野角特性を向上させるため、光の照射方向を変えることで1画素内の領域で配向方向を変えて画素分割させてもよい。さらにラビング、光配向などの配向処理は行わず、画素電極と表示電極のずれかまたは両方にスリットを設けることによる斜め電界で配向方向を決定させてもよい（特開平０５−２２２２６２号公報）。また表示電極と共通電極のいずれかまたは両方の上に突起（特開平０６−１０４０４４号公報）を形成して配向制御してもよい。

配向膜２０と配向膜２４は、対向基板３０に対して平行に近い方向で配向する配向膜とする。配向方向は、配向膜２０と配向膜２４とが各々平行になるように配向処理される。光配向では、プレティルト角がなくなり、視野角特性が改善されるので、より好適である。液晶層２２は、誘電率異方性が正、又は負とする。誘電率が正の場合、低温の応答特性がよく、水分の影響を受けにくいなどの長所がある。また、誘電率異方性が負の場合、電圧印加時に液晶層２２が対向基板３０に対してほぼ完全に平行に制御されるので透過率の向上が見込まれる。

ＩＰＳ型の表示装置１００では、共通電極１８ｂに対して電圧を印加することで液晶層２２の面内方向に向かう電界を発生させ、水平に寝かせた液晶分子を横方向に回転させることで光量を制御する。このとき、液晶分子の垂直方向の傾きが発生しないので、視野角による輝度変化や色変化を小さくすることができる。

さらに、配向膜２０と配向膜２４とを向かい合わせるようにして、配向膜２０と配向膜２４との間に液晶層２２が封止される。配向膜２０と配向膜２４との間にスペーサ（図示しない）を挿入し、配向膜２０と配向膜２４との間に液晶を注入して周囲を封止材（図示しない）によって封止することにより液晶層２２が形成される。

液晶層２２は、配向膜２０と配向膜２４とによって配向が制御され、液晶層２２の液晶の初期（電界非印加時）の配向状態は配向膜２０と配向膜２４とによって決定される。そして、表示電極１８に電圧を印加することによって、液晶層２２内に電界が生じて液晶層２２の配向が制御されて光の透過／不透過が制御される。ここで、液晶層２２は、誘電率異方性が正の液晶からなる。誘電率異方性が負の液晶を用いた場合は、電圧印加に垂直に傾斜する成分が抑制され、更に高透過率、広視野角が実現できる。

バックライト３２は、光を出力する光源を含んで構成される。光源は、例えば、ＬＥＤとすることが好適である。バックライト３２から出力される光の波長は、波長変換層２８において波長変換に有効に利用され得る波長領域の光とすることが好適である。例えば、バックライト３２は、ピーク波長が３７０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長領域の光を出力する青色光源又は３７０ｎｍ以下の波長領域の光を出力するＵＶ光源とすることが好適である。

バックライト３２は、導光板と反射板を組み合わせた構成としてもよい。この場合、対向基板３０側に導光板を配置し、導光板を挟んで反射板を配置する。そして、導光板の側面から光源からの光を導入することでバックライト３２としての機能を果たすことができる。さらに、導光板に光を拡散させる拡散板を設けてもよい。

表示装置１００によれば、バックライト３２からの光を波長変換層２８にて波長変換して利用することによって、光の利用効率を高めることができる。これに伴って、表示装置１００におけるエネルギー効率を向上させることができ、低消費電力の表示装置１００を実現することができる。なお、波長変換層２８として、量子ドット構造の半導体層を適用することにより、蛍光体を利用する場合に比べてさらに低消費電力とすることができる。

また、対向基板３０と液晶層２２との間に偏光層２６を形成したインセル型の構造とすることによって、波長変換層２８も対向基板３０と液晶層２２との間に設けることが可能となり、発光体と表示電極１８及びＴＦＴ基板１４との距離を従来より近づけることができる。例えば、対向基板３０は５００μｍ程度の厚みがあり、対向基板３０とバックライト３２との間に偏光層２６を形成した場合に比べて、対向基板３０の厚みだけ波長変換層２８を表示電極１８に近づけることができる。これによって、画素間の混色を避けるための画素間の距離の余裕を小さくすることができる。したがって、高解像度の表示装置１００を提供することができる。

さらに、偏光層２６のバックライト側にワイヤーグリッド偏光子２６ａを設けることで、偏光層２６を透過されなかった光をバックライト３２側へ反射させ、バックライト３２と対向基板３０との界面やバックライト３２の裏面でさらに反射された光を波長変換層２８へ再度戻すことができる。これにより、バックライト３２から出射される光の利用効率を高めることができる。

また、偏光層２６の視認側に吸収層２６ｂを設けることで、偏光板１０側から入射した外光がワイヤーグリッド偏光子２６ａにより視認面に反射されて戻されることを防ぐことができる。これにより、外光が強い明るい環境下においても表示装置１００の表示のコントラストを高めることができる。

＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態における表示装置１００では、偏光層２６をワイヤーグリッド偏光子２６ａと吸収層２６ｂの２層構造としたが、これに限定されるものではない。本実施の形態では、図３に示すように、偏光層２６をワイヤーグリッド偏光子２６ａと染料系偏光子２６ｄとで構成する。

染料系偏光子２６ｄは、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系樹脂に二色性染料によって染色がなされたものを延伸した染色系の偏光素子を含むものとすることが好適である。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。染料系偏光子２６ｄの厚さは、例えば、５μｍ程度とすることが好適である。染料系偏光素子は延伸方向に吸収軸をもつが、吸収軸はグリッドの方向と平行になるように配置する。

染料系偏光子２６ｄには、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。

（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。

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３０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、２０〜２８℃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２８０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。

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℃の水溶液に基板として厚さ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。

通常の偏光素子は、樹脂にヨウ素およびヨウ素化合物によって染色した材料で形成されたヨウ素系の偏光素子である。しかしながら、ヨウ素およびヨウ素化合物は熱に弱く、１００℃程度の加熱によって変質してしまう。一方、染料（二色性染料）を用いる偏光素子は、比較的熱に強く、１４０〜１８０℃程度の加熱であれば変質を防げる。そこで、表示装置１００を形成する際の温度の影響を受けることなく、対向基板３０と配向膜２４との間に偏光層２６を形成することが可能になる。

本実施の形態においても、偏光層２６のバックライト側にワイヤーグリッド偏光子２６ａを設けることで、偏光層２６を透過されなかった光をバックライト３２側へ反射させ、バックライト３２と対向基板３０との界面やバックライト３２の裏面でさらに反射された光を波長変換層２８へ再度戻すことができる。これにより、バックライト３２から出射される光の利用効率を高めることができる。

また、偏光層２６の視認側に染料系偏光子２６ｄを設けることで、偏光板１０側から入射した外光がワイヤーグリッド偏光子２６ａにより視認面に反射されて戻されることを防ぐことができる。これにより、外光が強い明るい環境下においても表示装置１００の表示のコントラストを高めることができる。

＜第３の実施の形態＞
第１の実施の形態における表示装置１００では、偏光層２６をワイヤーグリッド偏光子２６ａと吸収層２６ｂの２層構造としたが、これに限定されるものではない。本実施の形態では、図４に示すように、偏光層２６をコレステリック液晶層２６ｅ、λ／４層２６ｆ及び染料系偏光子２６ｄとで構成する。

コレステリック液晶層２６ｅは、カイラルピッチが異なる複数のコレステリック液晶層を積層して構成することができる。例えば、図４に示すように、カイラルピッチが４２８ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である第１のコレステリック液晶２６ｅ−１、カイラルピッチが５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である第２のコレステリック液晶２６ｅ−２、及び、カイラルピッチが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である第３のコレステリック液晶２６ｅ−３からなる複数の層を積層すればよい。

なお、コレステリック液晶とは、光軸が一定のピッチで捻れている液晶で、捻れのピッチに応じて選択反射と呼ばれる反射色を示す液晶である。コレステリック液晶は、ネマチック液晶にカイラル剤と呼ばれる添加剤を加え、旋光性を持たせて作成することができる。このとき、カイラル剤の添加率を調整することによって、所望のカイラルピッチを持たせることができる。

λ／４層２６ｆは、入射した光の位相差を波長λの１／４だけ変更して出力する層である。λ／４層２６ｆは、一般的な波長板の形成方法により形成することができる。

具体例として、第１のコレステリック液晶２６ｅ−１はカイラルピッチが４６０ｎｍ、第２のコレステリック液晶２６ｅ−２はカイラルピッチが５５０ｎｍ、第３のコレステリック液晶２６ｅ−３はカイラルピッチが６３０ｎｍとし、λ／４層２６ｆは波長５５０ｎｍにおいて位相差が１３５ｎｍのものを用いればよい。

λ／４層２６ｆはコレステリック液晶層２６ｅと染料系偏光子２６ｄの間に配置し、λ／４層２６ｆの光軸との染料系偏光子２６ｄの吸収軸は４５°又は１３５℃になるように配置する。

またコレステリック液晶層２６ｅとして、１つの層内に複数の異なるカイラルピッチを持つタイプのものを使用してもよい。これは熱硬化型の高分子型コレステリック液晶で硬化させる際の温度プロファイルを調整することで作製することが可能になる。

本実施の形態においても、偏光層２６のバックライト側にコレステリック液晶層２６ｅ及びλ／４層２６ｆを設けることで、偏光層２６を透過されなかった光をバックライト３２側へ反射させ、バックライト３２と対向基板３０との界面やバックライト３２の裏面でさらに反射された光を波長変換層２８へ再度戻すことができる。これにより、バックライト３２から出射される光の利用効率を高めることができる。

＜変形例＞
バックライトとして、前述の青色光源を用いる場合、波長変換層２８として、一般的に、青（Ｂ）の波長領域については青色より長い波長の光を吸収する吸収型カラーフィルターを用い、緑（Ｇ）の波長領域については入射光を緑色の波長領域の光に変換して出力する波長変換材料を用い、赤（Ｒ）の波長領域については入射光を赤色の波長領域の光に変換して出力する波長変換材料を用いる。

このとき、緑（Ｇ）の波長変換材料は、緑色の波長領域よりも短い波長の光を緑色に変換することができるが、緑色の波長領域よりも長い波長の光を緑色に変換することができない。したがって、図５に示すように、外光の入射等によって波長変換層２８を透過した赤色の波長領域の光が導光板や導光板裏面の反射板などから反射して、緑（Ｇ）の波長変換材料の領域に入った場合、緑（Ｇ）の表示領域に赤色の波長領域の光が混ざり合ってしまうおそれがある。

そこで、本変形例では、図６に示すように、波長変換層２８の緑（Ｇ）の領域において緑色の波長変換材料２８ａと赤色の波長領域の光を吸収するカラーフィルター２８ｂとを重ね合わせた構成とする。図１２に赤色の波長領域の光を吸収するカラーフィルター２８ｂの一例を示す。

これにより、波長変換層２８の緑（Ｇ）の領域に赤色の波長領域の光が混入したとしてもカラーフィルター２８ｂによって吸収され、視認側にその影響が及ぶことを防ぐことができる。

なお、カラーフィルター２８ｂを設ける代わりに、図７に示すように、波長変換層２８の緑（Ｇ）の領域における緑色の波長変換材料２８ａに赤色を吸収する色素４０を混在させるようにしてもよい。

また、バックライトとして、前述のＵＶ光源を用いる場合、波長変換層２８として、青（Ｂ）の波長領域についても入射光を青色の波長領域の光に変換して出力する波長変換材料を用い、緑（Ｇ）の波長領域については入射光を緑色の波長領域の光に変換して出力する波長変換材料を用い、赤（Ｒ）の波長領域については入射光を赤色の波長領域の光に変換して出力する波長変換材料を用いる構成も採用される。

このとき、青（Ｂ）及び緑（Ｇ）の波長変換材料は、それぞれ青色及び緑色の波長領域よりも短い波長の光を波長変換することができるが、青色及び緑色の波長領域よりも長い波長の光を波長変換することができない。したがって、外光の入射等によって波長変換層２８の波長変換材料の領域を透過した緑色、赤色の波長領域の光が導光板や導光板裏面の反射板などから反射して、青（Ｂ）又は緑（Ｇ）の波長変換材料の領域に入った場合に青（Ｂ）及び緑（Ｇ）の領域に各々緑色と赤色又は赤色の波長領域の光が混ざり合ってしまうおそれがある。

そこで、本変形例では、図８に示すように、波長変換層２８の青（Ｂ）の領域において青色の波長変換材料２８ｃと緑色と赤色の波長領域の光を吸収するカラーフィルター（青色カラーフィルター）２８ｄとを重ね合わせた構成とする。また、波長変換層２８の緑（Ｇ）の領域において緑色の波長変換材料２８ａと赤色の波長領域の光を吸収するカラーフィルター２８ｂとを重ね合わせた構成とする。図１３に緑色と赤色の波長領域の光を吸収するカラーフィルター２８ｄの一例を示す。

これにより、波長変換層２８の青（Ｂ）及び緑（Ｇ）の領域に赤色の波長領域の光が混入したとしてもカラーフィルター２８ｄ及びカラーフィルター２８ｂによって吸収され、視認側にその影響が及ぶことを防ぐことができる。

なお、カラーフィルター２８ｂ、２８ｄを設ける代わりに、図９に示すように、波長変換層２８の青（Ｂ）及び緑（Ｇ）の領域において、それぞれ青色の波長変換材料２８ｃに緑色と赤色を吸収する色素（青色色素）４１及び緑色の波長変換材料２８ａに赤色を吸収する色素４０を混在させるようにしてもよい。

この変形例は、本発明に記載した反射偏光子による戻り光を利用し、光利用効率を上げる方式にも採用することができ、これにより反射偏光子を利用する場合の混色を防ぐことができる。

例えば、図１０に示すように、バックライトとして、前述の青色光源を用いる場合、波長変換層２８として、一般的に、青（Ｂ）の波長領域については青色より長い波長の光を吸収する吸収型カラーフィルターを用い、緑（Ｇ）の波長領域については入射光を緑色の波長領域の光に変換して出力する波長変換材料２８ａと赤色の波長領域の光を吸収するカラーフィルター２８ｂとを重ね合わせた構成とする。

これにより、偏光層２６において反射された赤色の光が波長変換層２８の緑（Ｇ）の領域に混入したとしてもカラーフィルター２８ｂによって吸収され、視認側にその影響が及ぶことを防ぐことができる。

また、例えば、図１１に示すように、バックライトとして、前述のＵＶ光源を用いる場合、波長変換層２８として、波長変換層２８の青（Ｂ）の領域において青色の波長変換材料２８ｃと緑色と赤色の波長領域の光を吸収するカラーフィルター（青色カラーフィルター）２８ｄとを重ね合わせた構成とする。また、波長変換層２８の緑（Ｇ）の領域において緑色の波長変換材料２８ａと赤色の波長領域の光を吸収するカラーフィルター２８ｂとを重ね合わせた構成とする。

これにより、偏光層２６において反射された赤色の波長領域の光が波長変換層２８の青（Ｂ）及び緑（Ｇ）の領域に混入したとしてもカラーフィルター２８ｄ及びカラーフィルター２８ｂによって吸収され、視認側にその影響が及ぶことを防ぐことができる。

なお、反射偏光子を用いた場合でも、カラーフィルター２８ｂ、２８ｄを設ける代わりに、波長変換層２８の青（Ｂ）及び緑（Ｇ）の領域において、それぞれ青色の波長変換材料２８ｃに緑色と赤色を吸収する色素（青色色素）及び緑色の波長変換材料２８ａに赤色を吸収する色素を混在させるようにしてもよい。

１０偏光板、１２光学補償層、１４ＴＦＴ基板、１４ａゲート電極、１４ｂゲート絶縁膜、１４ｃ半導体層、１６ａ層間絶縁膜、１６ｂ第２の層間絶縁膜、１８表示電極、１８ａ表示電極、１８ｂ共通電極、２０配向膜、２２液晶層、２４配向膜、２６偏光層、２６ａワイヤーグリッド偏光子、２６ｂ吸収層、２６ｃ平坦化層、２６ｄ染料系偏光子、２６ｅコレステリック液晶層、２６ｆ λ／４層、２８波長変換層、２８ａ波長変換材料、２８ｂカラーフィルター、２８ｃ波長変換材料、２８ｄカラーフィルター、３０対向基板、３２バックライト、４０赤色を吸収する色素、４１緑色と赤色を吸収する色素（青色色素）、１００表示装置。

Claims

入射した光の波長を変換する波長変換層と、
前記波長変換層から出射された光を偏光する反射偏光子を含む偏光層と、
を備えることを特徴とする表示装置。
請求項１に記載の表示装置であって、
前記反射偏光子は、ワイヤーグリッド偏光子であることを特徴とする表示装置。
請求項１又は請求項２に記載の表示装置であって、
前記反射偏光子は、吸収層を有するワイヤーグリッド偏光子であることを特徴とする表示装置。
請求項３に記載の表示装置であって、
前記吸収層は、ケイ素及びゲルマニウムの少なくとも１つを含むことを特徴とする表示装置。
入射した光の波長を変換する波長変換層と、
前記波長変換層から出射された光を偏光する反射偏光子と、前記波長変換層に対して前記反射偏光子より視認側に設けられた吸収偏光子と、を含む偏光層と、
を備えることを特徴とする表示装置。
請求項５に記載の表示装置であって、
前記吸収偏光子は、染料系偏光子であることを特徴とする表示装置。
請求項５又は６に記載の表示装置であって、
前記反射偏光子は、コレステリック液晶層を含み、
前記吸収偏光子は、染料系偏光子であり、
前記コレステリック液晶層と前記染料系偏光子との間にλ／４層を備えることを特徴とする表示装置。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示装置であって、
前記波長変換層に対して光を照射するバックライトを備えることを特徴とする表示装置。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置であって、
前記波長変換層に対して前記偏光層を介して配置された液晶層を備えることを特徴とする表示装置。
入射した光の波長を変換する波長変換層と、
前記波長変換層から出射された光を偏光する反射偏光子と、前記波長変換層に対して前記反射偏光子より視認側に設けられた吸収偏光子と、を含む偏光層と、
を備え、表示装置に用いられることを特徴とする偏光部材。