JPH08286180A

JPH08286180A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH08286180A
Application number: JP7111063A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Ichimura; 國宏市村; Norio Ishizuki; 紀男石月; Hiroyuki Emori; 洋之江森; Shoji Oiso; 昭二大磯
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 1995-04-13
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【構成】光活性分子に直線偏光を照射し、二色性分子を
配向させてできる偏光素子（板）又は（楕）円偏光素子
（板）を使用した液晶表示素子、及び基板の内側に偏光
素子を設けた液晶表示素子。【効果】本発明の液晶表示素子は、偏光素子を基板上に
直接設けることができるので、軽量、薄型、、低コス
ト、高精度の液晶表示素子を容易に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子、さらに詳
しくは新規な偏光素子又は偏光板を使用した液晶表示素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、ノート型のパソコン、
ラップトップコンピューターやテレビジョン等に広く使
われている。その一般的な構造は配向膜と透明電極とを
有する基板に液晶を挟み込み、その外側に偏光素子を配
置している。この偏光素子は、ポリビニルアルコールの
ような高分子物質に二色性分子を溶解又は吸着し、その
膜を一軸方向に引き延ばして二色性分子を配列させる方
法によって製造されている。又、一軸方向に引き延ばし
た高分子膜に二色性分子を吸着させる方法によっても製
造される。しかし、これらの方法によって得られる偏光
素子の偏光軸は一方向に固定されており、平板上のもの
しか製造できない。液晶表示を含む多様な表示素子を製
造するためには、微細なパターン状に任意の方向の偏光
性を示す偏光素子や曲面状の偏光素子が求められてい
る。

【０００３】従来この目的のために、ガラスあるいは高
分子膜表面を布や紙等で一方向に擦るラビング処理を施
した後に、二色性分子をその表面に吸着させる方法が提
案されている（ジェー．エフ．ドライヤー（Ｊ．Ｆ．Ｄ
ｒｅｙｅｒ）、ジャーナル・オブ・フィジックス・アン
ド・コロイドケミストリー（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｌｌｏ
ｉｄＣｈｅｍ．）、５２頁、８０８（１９４８）参
照）。この方法によれば、ラビング方向によって規定さ
れた方向に二色性分子が整列するので、あらかじめ基板
表面を異なる方向でラビング処理を施しておけば、一枚
の偏光板で種々の方向に偏光軸を持つ多軸の変更素子が
製造できる（ジェー．エフ．ドライヤー（Ｊ．Ｆ．Ｄｒ
ｅｙｅｒ）、シー．ダブリュー．アーテル（Ｃ．Ｗ．Ｅ
ｒｔｅｌ）、グラスインダストリー（ＧｌａｓｓＩ
ｎｄｕｓｔｒｙ）、２９頁、１９７（１９４８）、能勢
敏明、山口留美子、佐藤進、電子情報通信学会論文誌、
Ｊ７１−Ｃ、１１８８（１９８８）参照）。しかし、こ
のラビング処理による偏光素子の製造方法は、表面処理
する基板の上に偏光軸が異なるパターンを与えるマスク
を置いて、マスクで被覆されていない部分のみを機械的
にラビングするために、偏光軸の異なる微細なパターン
を描くことは不可能である。又、写真等の階調表示パタ
ーンの場合やパターン形状が複雑な場合、このような方
法が適用できない。さらに、高分子表面のラビング処理
では擦ることにより発生する静電気が細かな塵あいを吸
着させるために表面汚染が生じる。このように、偏光軸
を任意の方向に精密、微細に制御する方法はこれまでに
知られていなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高分子膜の
延伸操作を必要としない大面積の偏光素子のみならず、
極めて微細な偏光パターンを持つ偏光素子、偏光板を使
用した液晶表示素子ならびにそれらの製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ラビング
処理によらない偏光素子を開発するために鋭意研究を重
ねた結果、基板上に直線偏光によって容易に分子軸変化
を起こす光活性分子層を設け、これにその分子層が吸収
する波長範囲の直線偏光を照射した後、その光活性分子
層の上に二色性分子層を設けると、二色性分子が異方的
に配列することを見いだした。

【０００６】本発明はこの知見に基づいて完成されたも
のである。すなわち、本発明は、（１）光活性分子を有
する層および該層に接した二色性分子を含む層を有する
偏光素子又は偏光板を少なくとも１枚以上使用した液晶
表示素子、（２）偏光素子又は偏光板における光活性分
子を有する層が基板上に設けられ、二色性分子を含む層
の上に保護層が設けられている（１）の液晶表示素子、
（３）液晶セルを構成している二枚の基板の内側に、光
活性分子を有する層および該層に接した二色性分子を含
む層を有する偏光素子又は偏光板を少なくとも１つ以上
持つ液晶表示素子、（４）素子がフィルム状である
（１）ないし（３）の液晶表示素子、（５）光活性分子
が、非芳香族性のＣ＝Ｃ、非芳香族性のＣ＝Ｎ、非芳香
族性のＮ＝Ｎから選ばれた少なくとも一つの二重結合を
含む分子である（１）ないし（３）の液晶表示素子、
（６）二色性分子が固体状態にある（１）ないし（３）
の液晶表示素子、（７）二色性分子が親水性置換基を有
する化合物である（１）ないし（３）の液晶表示素子、
（８）親水性置換基がスルホン酸基、アミノ基又は水酸
基である（７）の液晶表示素子、（９）偏光素子又は偏
光板における光活性分子を有する層が複屈折性を持つ基
板上に設けられた（１）ないし（３）の液晶表示素子、
（１０）偏光素子又は偏光板における光活性分子を有す
る層が反射板又は半透過板上に設けられた（１）ないし
（３）の液晶表示素子、に関する。

【０００７】本発明で使用する偏光素子又は偏光板は、
例えばＷＯ９５／０７４７４号に記載されている。具体
的に本発明で使用する偏光素子又は偏光板に用いられる
基板としては、光活性分子が結合もしくは塗布しうるも
のであればよく、例えばシリカ系ガラス、硬質ガラス等
のガラス板、石英板等やポリビニルアルコール系、セル
ロース系、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート、
ポリイミド、ポリカーボネート、ナイロン、ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリアリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ
エステルエーテル、ポリアミドイミド、フッ素樹脂、全
芳香族ポリアミド、ポリパラバン酸、ポリオキサジアゾ
ール、ポリヒダントイン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリウレタン等の各種プラスチック板やフィルム、
あるいはそれらの表面に、酸化珪素、酸化スズ、酸化イ
ンジウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化クロ
ム、酸化亜鉛などの金属酸化物や、窒化珪素、炭化珪素
などを被覆したものが用いられる。あるいはまた、反射
能の高い金属薄膜で表面を被覆した基板やフィルムも用
いることができる。これらの基板は平面状のものだけで
なく、曲面状のものであってもよい。

【０００８】これらの基材上に光活性分子を結合、ない
しは塗布することによって光活性分子層を設けることが
できる。本発明で用いられる光活性分子は、特開平５−
２４１１５１号に二色性分子として記載されている、直
線偏光によって分子軸配向変化を起こす分子のことであ
る。分子軸配向変化とは、直線偏光の光エネルギーを吸
収したのちに、その分子軸の方向が変わる現象である。
このための光活性分子としては、Ｃ＝Ｃ、Ｃ＝Ｎ、Ｎ＝
Ｎから選ばれた少なくとも一つの二重結合を含み、その
二重結合が非芳香族性である分子が有効に使用される。
この光活性分子の吸収する光の波長は可視光域のものに
とどまらず、肉眼では観察されない紫外線や赤外線の領
域のものも含まれる。この光活性分子の層に、該分子が
吸収する波長範囲を含む直線偏光を照射すると容易に分
子軸配向変化を起こす。

【０００９】本発明に用いられる光活性分子の具体例を
以下に示す。非芳香族性のＣ＝Ｃ結合を有する化合物と
しては、ポリエン、スチルベン、スチルバゾール、スチ
ルバゾリウム、桂皮酸、インジゴ、チオインジゴ、ヘミ
チオインジゴなどを挙げることができるがこの限りでは
ない。非芳香族性のＣ＝Ｎ結合を有する化合物として
は、芳香族シッフ塩基、芳香族ヒドラゾン類などを挙げ
ることができるがこの限りではない。非芳香族性のＮ＝
Ｎ結合を有する化合物としては、アゾベンゼン、アゾナ
フタレン、ビスアゾ化合物、ホルマザンなどの芳香族ア
ゾ化合物、アゾキシベンゼンを基本骨格とする化合物な
どを挙げることができるがこの限りではない。

【００１０】また、光幾何異性体が不安定なために直ち
に元の構造に戻り、室温では光照射によって実質的な光
異性化反応が認められない化合物、さらには、光幾何異
性化反応を全く示さない化合物も本発明に用いることが
でき、例えばシアニン類、メロシアニン類が挙げられる
がこの限りではない。さらには、スピロ環に非芳香族性
のＣ＝Ｃ結合やＣ＝Ｎ結合を有する化合物であって、光
照射によって可逆的に分子構造を変化させる他の光活性
分子、例えばスピロピラン、スピロオキサジン類も用い
ることができる。これらの化合物は分子内に含まれる非
芳香族性のＣ＝Ｃ結合やＣ＝Ｎ結合によって可逆的なス
ピロ環の開・閉環反応が光の作用によって引き起こさ
れ、分子軸配向変化が生じると考えられる。

【００１１】これらの光活性分子は、上記の二重結合基
を有する化合物の基本骨格の例として挙げたものであ
り、これらの骨格に、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などのアルキル
基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ
基などのアルコキシ基、アリル基、アリルオキシ基、シ
アノ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基
などのアルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、ジメチ
ルアミノ基、ジエチルアミノ基などのジアルキルアミノ
基、ニトロ基などから選ばれた一つ以上の置換基が結合
していても差し支えない。特に、液晶分子と類似な構造
を与えるＣ₁〜Ｃ₆のアルキル基、Ｃ₁〜Ｃ₆のアルコ
キシ基、シアノ基、Ｃ₁〜Ｃ₆のアルコキシカルボニル
基が好ましい置換基として挙げられる。

【００１２】このような可逆的な分子軸配向変化を起こ
す光活性分子層を基板上に設けるには、基板の表面特性
に応じて物理的あるいは化学的に結合する方法と、あら
かじめ光活性分子を結合または溶解した高分子を調製
し、これを基板上に薄膜として塗布する方法とがあり、
いずれでも差し支えない。この光活性分子が基板表面上
に固定されたもの、即ち、光活性分子を基板表面に結合
させたもの及び光活性分子を結合させた高分子を基板状
に薄膜として塗布したものは、その配向状態が安定であ
り、好ましい。

【００１３】はじめに、基板表面に光活性分子を結合す
る方法を述べる。この目的には、例えば基板がシリルガ
ラスであれば液晶配向に用いられている方法が採用でき
る（ジェイ・コグナー（Ｊ．Ｃｏｇｎａｒｄ）著「モレ
キュラー・クリスタルズ・アンド・リキッド・クリスタ
ルズ（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＣｒｙｓｔａｌｓａｎｄ
ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ）」サプルメント１
（１９８２年）、１頁参照）。

【００１４】基板表面に光活性分子を結合させる第１の
方法として、溶媒に溶解した上記の非芳香族性の二重結
合基及び下記するような表面活性基を有する光活性分子
溶液を基板表面に塗布して、光活性分子を吸着結合させ
る方法があげられる。表面活性基の例としては、カルボ
ン酸残基、マロン酸残基、カルバモイル基、テトラアル
キルアンモニウム基、アルキルピリジニウム残基、アル
キルキノリニウム残基、カルボキシラトクロミウム残
基、エステル残基、ニトリル残基、尿素残基、アミノ
基、ヒドロキシル基、ベタイン残基などを挙げることが
できる。尚、光活性分子が液体の場合には基板表面に直
接塗布してもよい。

【００１５】第２の方法として、上記の表面活性基を有
する光活性分子を水面上に単分子層として展開し、少な
くともその１層を基板上に移し取るラングミュア−ブロ
ジェット法が採用できる。この目的には、とくに表面活
性基としては、カルボキシル基、カルバモイル基、アミ
ノ基、アンモニウム基、テトラアルキルアンモニウム
基、ヒドロキシル基が好ましい。

【００１６】第３の方法として、シリル基を介して光活
性分子を基板表面に結合させる方法があげられる。具体
的には、例えば少なくとも１つのハロゲン原子又はアル
コキシ基で置換されたシリル基を有する光活性分子を基
板表面に結合させる方法や、アミノ基を有するシリル化
処理剤で処理した基板表面にカルボキシル基やアクリル
基を有する光活性分子を縮合反応あるいは付加反応させ
る方法等があげられる。前者の方法では、あらかじめ光
活性分子に該シリル基を導入し、シリカ系ガラス表面を
処理する。少なくとも一つのハロゲン原子又はアルコキ
シ基で置換されたシリル基としては、例えば、トリクロ
ロシリル基、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリ
ル基等があげられる。後者の方法では、アミノ基を有す
るシリル化剤としては、例えばアミノプロピルトリクロ
ロシラン、アミノブチルトリクロロシラン、アミノプロ
ピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシ
シラン等があげられる。これらの光活性分子を基板表面
に結合させる操作は、他のシリル化処理剤の共存下で行
ってもよい。このためのシリル化処理剤の例として、メ
チルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、
トリメチルクロロシラン、エチルトリエトキシシラン、
ジエチルジエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラ
ン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルメチルジエトキ
シシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリ
エトキシシラン等のアルキル（ポリ）アルコキシシラン
を挙げることができるがこの限りではない。

【００１７】第４の方法として、高分子物質が基板その
ものあるいは基板表面層を形成している場合には、上記
の表面活性基を有する光活性化合物を基板表面に吸着結
合させるか、あるいは、高分子表面に露出している活性
基に共有結合により光活性分子を結合させることができ
る。後者の場合、例えば高分子物質がポリビニルアルコ
ールであれば、光活性分子をアセタール結合やエステル
結合あるいはウレタン結合によって、基板の表面層に結
合させることができる。例えばホルミル基やクロロホル
ミル基あるいはイソシアナート基等の共有結合形成基を
有する光活性分子を調製し、これをポリビニルアルコー
ルを溶解しない溶媒に溶解し、この溶液にポリビニルア
ルコール膜を持つ基板を浸漬して反応させる。処理反応
速度を高めるには、アセタール化であればｐ−トルエン
スルホン酸のような触媒酸を添加すればよいし、エステ
ル化やウレタン化であれば反応で生成する塩化水素を除
去するためにトリエチルアミンやピリジンなどの塩基を
添加すればよい。

【００１８】次に、光活性分子を結合させた高分子、又
は光活性分子を添加した高分子を調製し、これを基板上
に薄膜として塗布する方法を述べる。先ず、光活性分子
を結合させた高分子を調製する方法を説明する。光活性
分子を高分子の側鎖あるいは主鎖に結合するためには、
光活性分子を有する単量体を重合させるか、あるいは、
高分子物質にその化学構造に適した反応性残基を有する
光活性分子を結合させる。

【００１９】前者の重合法においては、とくに、ラジカ
ル重合能を有する（メタ）アクリル基を有する光活性分
子が単量体として好適であり、重合させることにより側
鎖に光活性分子を結合した高分子が容易に得られる。ポ
リエステル、ポリアミド、ポリイミドなどの重縮合反応
やポリウレタン等の重付加反応による高分子の場合で
は、光活性分子を有する二官能性単量体を調製すればよ
い。二官能性単量体としては例えばケイ皮酸ビニルがあ
げられる。重合によって得られる光活性分子を結合した
高分子化合物は光活性分子を有する単量体のみを重合さ
せたホモポリマー、光活性分子を有する単量体と他の単
量体とを重合させたコポリマーのいずれでもよい。他の
単量体としては、例えば、メチル（メタ）アクリレー
ト、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アク
リレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート等
があげられる。光活性分子を有する単量体と他の単量体
との使用量を変化させることによって、高分子中の光活
性分子の結合量を調節することができる。その使用割合
は、単量体の構造にも依存するが、１：０から１：１０
０、より好ましくは１：０から１：５０の範囲である。

【００２０】後者の、高分子物質にその化学構造に適し
た反応性残基を有する光活性分子を結合させる場合、上
記第４の方法が利用できる。用いられる高分子の例とし
て、ポリビニルアルコール、スチレン−無水マレイン酸
共重合体、ポリメタクリル酸グリシジルあるいはその共
重合体などを挙げることができるが、この限りではな
い。

【００２１】このような光活性分子を主鎖もしくは側鎖
に有する高分子薄膜を基板表面に設ける方法としては、
回転塗布法が好ましい。又、この種の高分子をラングミ
ュア−ブロジェット法によって基板上に設けてもよい。
さらには、これらの高分子溶液に基板を浸漬して吸着さ
せてもよい。これらの方法によって設けられた高分子膜
の膜厚は１μｍ以下で十分である。

【００２２】光活性分子を添加した高分子を用いる方法
を説明する。これは高分子中にあらかじめ光活性分子を
溶解又は均一に分散させておき、これを塗布して薄膜に
すればよい。この場合の高分子ならびに光活性分子は、
後述する二色性分子の溶液に用いる溶媒に溶解しないも
のでなければならない。高分子膜として、例えばポリイ
ミド類はとくに水やアルコール類などの溶媒に不溶であ
るので好ましいが、この限りではない。

【００２３】次に、基板上に設けられた光活性分子層に
直線偏光照射する操作を説明する。照射する偏光の波長
は、光活性分子が吸収する波長であれば特に制限はな
く、可視光線のみならず紫外線や赤外線の領域でもよ
い。これらの光源の例としては、水銀灯、キセノン灯、
蛍光灯、ケミカルランプ、ヘリウム−カドミウムレー
ザ、アルゴンレーザ、クリプトンレーザ、ヘリウム−ネ
オンレーザ、半導体レーザ、さらには、太陽光等があ
り、光活性分子の吸収波長領域や光照射時間、あるいは
照射面積などによって選択すればよい。直線偏光とする
には、これらの光源から発する光に直線偏光素子や直線
偏光板を組み合わせればよい。この偏光素子や偏光板の
例としては、グラントムソンプリズムなどのプリズム系
素子や、二色性分子を溶解または吸着して延伸した高分
子膜からなる偏光素子や偏光板がよい。さらには、本発
明自体によって製造される偏光素子（板）も利用するこ
とができる。ここで使用する直線偏光の露光エネルギー
は、波長、光活性分子の構造、結合状態、照射温度など
により異なるが、１ｍＪ／ｃｍ²から１０Ｊ／ｃｍ²の
範囲が望ましい。尚、レーザを光源とする場合には、レ
ーザビーム自体が直線偏光であれば偏光素子（板）を必
要としない。

【００２４】偏光パターンを光活性分子層に焼き付ける
ためには、希望するマスクパターンを通して直線偏光で
露光すればよい。レンズ等を用いて直線偏光を発散させ
たり集光することにより、パターンを大きく拡大させた
り、逆に極めて微細なパターンにさせることができる。
又、直線偏光のレーザビームとファラデー素子のような
偏光面回転素子と組み合わせることによって、きわめて
微細なパターンを自在に描画させることができる。さら
に、光活性分子の直線偏光による分子軸配向変化は可逆
的であるから、マスクパターン毎に異なる偏光軸の直線
偏光を照射することにより、パターンを自由に重ね書き
することができる。尚、複雑なパターンを有する偏光素
子（板）を一枚製造すれば、その偏光素子をマスクパタ
ーンとすることにより、従来困難であった複雑なパター
ンを有する偏光素子（板）を直線偏光照射という簡便な
方法で多数複製することができる。

【００２５】このようにして得られる一定方向に分子軸
の配列した光活性分子層に二色性分子を吸着させるだけ
で、即ち、光活性分子層の上に二色性分子層を設けるだ
けで、二色性分子の分子軸が、光活性分子の分子軸の配
列方向、即ち光活性分子層に照射した直線偏光の偏光軸
で規定された方向に配列し、かつ偏光軸が固定されて偏
光素子（板）としての性質が発揮されることは意外なこ
とであった。従来の方法においては、ガラスや高分子膜
表面をラビング処理すると、表面に発生した微細な溝に
沿って色素分子が配列すると推察されている。しかしな
がら、本発明においては、このような溝の発生なしに、
光活性分子の配列自体がその上に吸着する二色性分子の
配列を規定することになる。

【００２６】本発明で用いられる二色性分子は、それ自
身または集合体で一定方向に配列することにより、偏光
性を示す化合物であり、例えば芳香族系環構造を有する
化合物が好ましい。芳香族系環構造としては、ベンゼ
ン、ナフタリン、アントラセン、フェナントレンのほか
に、チアゾール、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、
ピラジン、キノリンなどの複素環あるいはこれらの４級
塩、さらにはこれらとベンゼンやナフタリンなどとの縮
合環が特に好ましい。

【００２７】二色性分子の種類としては、例えばアゾ系
色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェ
ニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色
素、チアジン系色素、アントラキノン系色素などをあげ
ることができ、水溶性のものが好ましいが、この限りで
はない。又、これらの二色性分子にスルホン酸基、アミ
ノ基、水酸基などの親水性置換基が導入されていること
が好ましい。二色性分子の具体例としては、例えばＣ．
Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＢｌｕｅ６７、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅ
ｃｔＢｌｕｅ９０、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＧｒｅ
ｅｎ５９、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＶｉｏｌｅｔ４
８、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＲｅｄ３９、Ｃ．Ｉ．Ｄ
ｉｒｅｃｔＲｅｄ７９、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＲ
ｅｄ８１、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＲｅｄ８３、
Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＲｅｄ８９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒ
ｅｃｔＯｒａｎｇｅ３９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ
Ｏｒａｎｇｅ７２、Ｃ．Ｉ．ＡｃｉｄＲｅｄ３７
等が挙げられ、さらに特開平１−１６１２０２号、特開
平１−１７２９０６号、特開平１−１７２９０７号、特
開平１−１８３６０２号、特開平１−２４８１０５号、
特開平１−２６５２０５号の各公報記載の色素等が挙げ
られる。

【００２８】直線偏光を照射した基板上の光活性分子層
に、これらの二色性分子を異方性吸着させる方法を次に
説明する。上記の二色性分子単独、または、二種以上の
混合物を水、メタノール、エタノールなどの親水性溶媒
もしくはその含水溶媒に溶解する。濃度は好ましくは
０．１から１０ｗ／ｗ％、より好ましくは０．５から５
ｗ／ｗ％程度である。又、この溶液に界面活性剤を加え
ることもできる。界面活性剤としては、カチオン系、ノ
ニオン系、アニオン系のいずれでも使用できるが、特に
ノニオン界面活性剤が好ましい。次に、この二色性分子
の溶液に、直線偏光を照射した光活性分子層を有する基
板を浸漬した後、これを引き上げる。均一の二色性分子
の濃度を得るために、引き上げる速度は一定に保つこと
が好ましい。二色性分子の厚さは、偏光特性の向上とい
う観点から、薄い方が好ましく、例えば、１０μｍ以
下、特に０．１〜２μｍであることが好ましい。

【００２９】二色性分子の溶液を付着させた基板は乾燥
され、固体状態の二色性分子層が形成されることによ
り、本発明の偏光素子（板）が得られる。溶媒の種類、
二色性分子の種類、塗布した二色性分子の溶液の量、二
色性分子の濃度などによって乾燥条件は異なるが、温度
としては室温〜１００℃、好ましくは室温〜５０℃、湿
度は２０〜８０％ＲＨ、好ましくは３０〜７０％ＲＨ程
度がよい。

【００３０】このようにして調製された異方性吸着二色
性分子層は、例えばアモルフォスや結晶等の固体状態に
あるが、その二色性分子層は通常機械的強度に劣るの
で、その表面に保護層を設けることができる。この保護
層は、通常二色性分子層を紫外線硬化性や熱硬化性の透
明な高分子膜でコーティングしたり、あるいはポリエス
テルフィルムや酢酸セルロースフィルム等の透明な高分
子膜でラミネート等の処理をして得られる。

【００３１】本発明で使用する偏光素子（板）には、そ
の製造課程でそれ自体が濃淡を有する階調を付与した
り、多数の偏光軸を有するパターンを付与することがで
きる。階調を付与した階調表示偏光素子（板）は、光活
性分子層に偏光パターンを焼き付ける際、濃淡を有する
マスクパターンや写真のネガフィルムを通した直線偏光
を利用することにより製造できる。又、多数の偏光軸を
有する多軸偏光素子（板）は、光活性分子層に偏光パタ
ーンを焼き付ける際、偏光軸の異なる直線偏光を異なる
部分に照射することにより製造できる。

【００３２】本発明で使用する偏光素子（板）を製造す
る際に、光活性分子層にコロナ放電処理や紫外線照射を
行うことによってさらに偏光特性を高めることが可能で
ある。コロナ放電処理は光活性分子層上に行い、直線偏
光照射の前に行うことが好ましいが特にこの限りではな
い。コロナ放電処理を行う装置としては市販の各種コロ
ナ放電処理機が適用可能である。コロナ放電処理の条件
は、光活性分子層を設けた基板の種類、光活性分子層の
組成や厚さ、コロナ放電処理後に塗布する二色性分子層
の組成や膜厚等の条件によって異なるが、１回当たりの
処理に際しては、エネルギー密度として２０〜４００Ｗ
・ｍｉｎ・ｍ^-2、好ましくは５０〜３００Ｗ・ｍｉｎ・
ｍ^-2程度である。又１回の処理で不十分な場合は２回以
上処理を行うことができる。又、紫外線照射は光活性分
子層上に行い、直線偏光照射の前に行うことが好ましい
が特にこの限りではない。使用する紫外線の波長は、特
に制限はないが、例えば３００ｎｍ以下の遠紫外線が好
ましい。又、紫外線照射は酸素気流下に行うことが好ま
しい。紫外線照射を行う装置としては市販の各種紫外線
照射装置が適用可能である。紫外線照射の条件は、光活
性分子層を設けた基板の種類、光活性分子層の組成や厚
さ、紫外線照射後に塗布する二色性分子層の組成や膜厚
等の条件によって異なるが、一回当たりの処理に際して
は、エネルギー密度として２０〜４００Ｗ・ｍｉｎ・ｍ
^-2、好ましくは５０〜３００Ｗ・ｍｉｎ・ｍ^-2程度であ
る。又１回の処理で不十分な場合は２回以上処理を行う
ことができる。又、紫外線照射は光活性分子層上に行
い、直線偏光照射の前に行うことが好ましいが特にこの
限りではない。使用する紫外線の波長は、特に制限はな
いが、例えば３００ｎｍ以下の遠紫外線が好ましい。
又、紫外線照射は酸素気流下に行なうことが好ましい。
紫外線照射を行う装置としては市販の各種紫外線照射が
適用可能である。紫外線照射の条件は、光活性分子層を
設けた基板の種類、光活性分子層の組成や厚さ、紫外線
照射後に塗布する二色性分子層の組成や膜厚等の条件に
よって異なるが、照射時間は長くても数分程度で十分で
ある。

【００３３】本発明で、上記の偏光素子（板）並びに
（楕）円偏光素子（板）を使用すると従来の偏光板並び
に偏光板と位相差板を組み合わせて使用したときと比
べ、軽量、薄型な液晶表示素子を作成することができ
る。例えば、図１に示す従来のポリビニルアルコール
（ＰＶＡ）系の偏光板では、一軸方向に延伸したＰＶＡ
フィルム（ａ）の両面をトリアセチルセルロース（ＴＡ
Ｃ）フィルム（ｂ）で保護した構造であるため、一般的
に（ａ）の厚さは２０〜３０μｍ、（ｂ）の厚さは７０
〜８０μｍであり、全体として１８０μｍ程度の厚さと
なる。ところが図２で示す本発明の偏光素子（板）で
は、基板として５μｍのポリエチレンテレフタレートフ
ィルム（ａ）を使用すれば、光活性分子層（ｂ）の厚さ
は１μｍ以下であり、二色性分子層（ｃ）の厚さは１μ
ｍ、熱硬化性樹脂の保護層（ｄ）の厚さは０．５μｍ程
度でよいので、全体としての厚さは１０μｍ以下にする
ことができる。

【００３４】本発明で使用する偏光素子（板）の基板
（フィルム）として複屈折性を有する基板（フィルム）
を使用することで、（楕）円偏光素子（板）を作ること
ができる。ここで言う複屈折性を有する基板（フィル
ム）は天然の状態のものから機械的に延伸したり、電場
や磁場を利用して分子を一方向に配列させたもの等があ
り、材質ではポリビニルアルコールやポリカーボネート
フィルム等が好適であるが、この限りではない。これら
の複屈折性を持つ基板（フィルム）に上記の方法で光活
性分子層を設け、任意の方向の直線偏光を照射した後
に、二色性分子層を設けるだけで、（楕）円偏光素子
（板）を製造できる。この（楕）円偏光素子（板）は複
屈折性を有する基板（フィルム）と偏光素子（板）とが
一体化しているため、従来より軽量、薄型なものを作成
することができる。

【００３５】ＳＴＮ型の液晶表示素子ではその透過光や
反射光の着色を防ぐために偏光板と液晶セルの間に位相
差フィルム等の色補正板を使用することが多い。本発明
で使用する上記の（楕）円偏光素子（板）は偏光板と位
相差板の両方の機能を有しているので、これを液晶セル
と組み合わせると薄型の液晶表示素子を作成することが
できる。又、この（楕）円偏光素子（板）は位相差板と
偏光素子（板）との方位角を直線偏光の照射軸によって
任意に制御することが可能であり、軸を合わせて貼り合
わせる作業を必要としないため、低コストで歩留まりの
よい液晶表示素子を作成できる。

【００３６】本発明で使用する偏光素子（板）の基板と
して反射板又は半透過板を使用することで、反射型又は
半透過型偏光素子（板）を作ることができる。一般的に
反射板は基材の表面にアルミニウムを蒸着したものやア
ルミ箔を無配向処理したもの等があり、入射光を反射さ
せる目的で使用する。又、半透過板はマイカ等の微粒子
を分散させ、シート状にしたもので、入射光の一部を反
射させたり、バックライト光を透過させる目的で使用す
る。本発明の反射型又は半透過型偏光素子（板）はこれ
らの反射板や半透過板上に設けることができるので、液
晶セルを組み合わせて反射型又は半透過型液晶表示素子
を作成することができる。この反射型又は半透過型液晶
表示素子は従来のものより薄型で、反射板又は半透過板
と偏光板を貼り合わせる作業を必要としないため、低コ
ストで歩留まりがよいものを作成できる。

【００３７】図３は透過型の液晶表示素子の構造図で、
（ａ）は偏光板又は（楕）円偏光板、（ｂ）は電極、
（ｃ）は配向層、（ｄ）は液晶層、（ｅ）はガラス又は
フィルム基板、（ｆ）は従来の偏光板である。ここで
（ｅ）のガラス又はフィルム基板と（ｆ）の従来の偏光
板の代わりに本発明で使用する偏光板を用いてもよい。
図４は反射型又は半透過型の液晶表示素子の構造図で、
（ａ）は偏光板、（ｂ）は位相差板、（ｃ）はガラス又
はフィルム基板、（ｄ）は電極、（ｅ）は配向層、
（ｆ）は液晶層、（ｇ）は本発明の反射又は半透過の偏
光板である。ここで（ａ）の偏光板、（ｂ）の位相差板
と（ｃ）のガラス又はフィルム基板の代わりに本発明の
（楕）円偏光板を用いてもよい。これらは一般的な構造
図であり、本発明を使用した液晶表示素子はここにあげ
る限りではない。これらの液晶表示素子は、上記の偏光
素子又は（楕）円偏光素子を液晶セルのガラス基板、フ
ィルム基板、反射板や半透過板上に直接設けて、偏光板
や（楕）円偏光板にすることができるという技術に基づ
き製造される。

【００３８】図５は透過型の液晶表示素子の構造図であ
り、（ａ）はガラス又はフィルム基板、（ｂ）は偏光素
子、（ｃ）は電極、（ｄ）は配向層、（ｅ）は液晶層で
ある。これらは一般的な構造図であり、本発明の液晶表
示素子はここにあげる限りではない。本発明で使用する
偏光素子は液晶セルを作っている基板の内側に設けるこ
ともできる。従来の液晶表示素子では液晶層と偏光板と
の間に基板の厚さ分の距離があるため、正面方向以外で
文字が浮き上がって見えたりすることがある。しかし、
この液晶表示素子は偏光素子を基板の内側に設けること
によって、液晶層との距離を近くして文字の浮き上がり
を押さえ、より高精度の表示をすることができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明で使用する偏光素子（板）は、予
め基板表面層に光活性分子を結合もしくは分散し、つい
でこの光活性分子が吸収する波長を含む直線偏光を照射
したのち、この光活性分子層に１種または２種以上の二
色性分子を吸着させることにより得られる。このような
光化学的な方法により偏光素子（板）が得られる理由
は、直線偏光照射により一定方向に分子軸の配列された
光活性分子がその上に吸着された固体状態の二色性分子
の分子軸の配列方向を規定するためと考えられる。又光
活性分子層をコロナ放電処理やＵＶ照射することで、透
過率、偏光率をより高めることができる。この偏光素子
（板）は従来の偏光板に比べて薄く、貼り合わせる作業
を必要としないため、この偏光素子（板）を使用した液
晶表示素子は従来のものと比べて軽量、薄型であり、低
コストで歩留まりのよいものが得られる。一方、この
（楕）円偏光素子（板）は一枚で位相差板と偏光板の二
つの機能を有しており、位相差板の方位角を偏光照射に
よって任意に変えることができるため、角度を合わせて
張り合わせる作業を必要としないため、歩留まりがよく
なりコストも安くすることができる。又、この偏光素子
（板）又は（楕）円偏光素子（板）は液晶表示素子の液
晶を挟んでいる基板自身を偏光板又は（楕）円偏光板と
することが可能であるため、液晶表示素子を軽量で薄型
化することができる。この偏光素子は反射板や半透過板
等の基板上に設けることができるので、軽量、薄型の反
射型又は半透過型の液晶表示素子を作成することができ
る。又、この偏光素子又は（楕）円偏光素子は液晶セル
を作っている基板の内側に設けた液晶表示素子を作成す
ることもできる。これにより液晶と偏光層との距離が近
くなるため、文字の浮き上がりが少なくなり、より高精
度の表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は一般の偏光板の模式図である。

【図２】図２は本発明で使用する偏光素子（板）の模式
図である。

【図３】図３は偏光板を使用した透過型の本発明の液晶
表示素子の模式図である。

【図４】図４は偏光板を使用した反射型の本発明の液晶
表示素子の模式図である。

【図５】図５は偏光素子を液晶セルの基板の内側に設け
た本発明の液晶表示素子の模式図である。

【符号の説明】

図１（ａ）：ＰＶＡフィルム（ｂ）：ＴＡＣフィルム図２（ａ）：ガラス又はフィルム基板（ｂ）：光配向分子層（ｃ）：二色性分子層（ｄ）：保護層図３（ａ）：偏光板（ｂ）：電極（ｃ）：配向層（ｄ）：液晶層（ｅ）：ガラス又はフィルム基板（ｆ）：偏光板図４（ａ）：偏光板（ｂ）：ガラス又はフィルム基板（ｃ）：電極（ｄ）：配向層（ｅ）：液晶層（ｆ）：反射型又は半透過型偏光板図５（ａ）：ガラス又はフィルム基板（ｂ）：位相差板（ｃ）：偏光素子（ｄ）：電極（ｅ）：配向層（ｆ）：液晶層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光活性分子を有する層および該層に接した
二色性分子を含む層を有する偏光素子又は偏光板を少な
くとも１枚以上使用した液晶表示素子。
【請求項２】偏光素子又は偏光板における光活性分子を
有する層が基板上に設けられ、二色性分子を含む層の上
に保護層が設けられている請求項１の液晶表示素子。
【請求項３】液晶セルを構成している二枚の基板の内側
に、光活性分子を有する層および該層に接した二色性分
子を含む層を有する偏光素子又は偏光板を少なくとも１
つ以上持つ液晶表示素子。
【請求項４】素子がフィルム状である請求項１ないし３
のいずれか一項の液晶表示素子。
【請求項５】光活性分子が、非芳香族性のＣ＝Ｃ、非芳
香族性のＣ＝Ｎ、非芳香族性のＮ＝Ｎから選ばれた少な
くとも一つの二重結合を含む分子である請求項１ないし
３のいずれか一項の液晶表示素子。
【請求項６】二色性分子が固体状態にある請求項１ない
し３のいずれか一項の液晶表示素子。
【請求項７】二色性分子が親水性置換基を有する化合物
である請求項１ないし３のいずれか一項の液晶表示素
子。
【請求項８】親水性置換基がスルホン酸基、アミノ基又
は水酸基である請求項７の液晶表示素子。
【請求項９】偏光素子又は偏光板における光活性分子を
有する層が複屈折性を持つ基板上に設けられた請求項１
ないし３のいずれか一項の液晶表示素子。
【請求項１０】偏光素子又は偏光板における光活性分子
を有する層が反射板又は半透過板上に設けられた請求項
１ないし３のいずれか一項の液晶表示素子。