JPH0973015A

JPH0973015A - 配向色素含有膜とその製造方法及び偏光素子と液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0973015A
Application number: JP7229373A
Authority: JP
Inventors: Hideji Doi; 秀二土居; Andoreatsuta Arejiyandoro; アンドレアッタアレジャンドロ
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高い配向度の配向色素含有膜とその製造方法及
びそれを用いた高性能の偏光素子と高コントラストの液
晶表示装置を提供する。【解決手段】配向色素含有膜が１ｗｔ％以上１００ｗｔ
％以下の該二色性色素を含有し、４００ｎｍ〜８００ｎ
ｍの範囲に吸収ピークを持ち、その膜厚が１ｎｍ以上５
μｍ以下であり、該二色性色素の吸収ピーク波長での二
色性比が２５以上であることを特徴とする配向色素含有
膜。少なくとも二色性色素を含む材料を、表面にフッ素
樹脂配向膜を有する基材上に堆積して形成する工程を含
む〔１〕記載の配向色素含有膜の製造方法、配向色素含
有膜を有する基材からなる偏光素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は偏光素子に有用であ
る配向色素含有膜とその製造方法、及びそれを用いた偏
光素子と液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】偏光素子は液晶ディスプレイ（以下、Ｌ
ＣＤと記すことがある。）の表示に欠かせないものとし
て広く使用されている。現在、偏光素子は、延伸配向し
たポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと記すことがあ
る。）又はその誘導体からなるフィルムにヨウ素や二色
性染料を吸着させる方法、又はポリ塩化ビニルフィルム
の脱塩酸もしくはポリビニルアルコール系フィルムの脱
水によりポリエンを生成して配向させる方法によって製
造されている。

【０００３】このうち偏光素子としてヨウ素を用いた偏
光膜は初期の偏光性能は優れているが、水や熱に対して
弱く、高温高湿の条件下で長期間使用する場合にはその
耐久性に問題があった。耐久性を増すために、保護膜等
の種々の方策が取られているが未だ充分ではない。ま
た、染料を用いた偏光素子はヨウ素を用いたものに比
べ、水や熱に対する耐久性に優れているが、偏光特性が
劣っていた。また、２００μｍ以下の微細な幅の偏光素
子の製造は、困難であった。

【０００４】また、ＬＣＤのフルカラー化が進展してい
るが、これにはカラーフィルターが用いられている。こ
の場合、偏光素子とカラーフィルターの光吸収のため
に、透過光量は非常に小さくなる。このため、明るいＬ
ＣＤを得るために、強いバックライトを用いなければな
らなくなり、液晶セルの温度上昇や消費電力が大きくな
るなどの問題も生じた。また、色素分子を配向させる方
法については上記の配向高分子フィルムを染色する方法
以外に、液晶に色素を混合し、セル中で配向させる方法
等が知られている。

【０００５】Ｊ．Ｃ．Ｗｉｔｔｍａｎｎらは、ポリテト
ラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記すことがあ
る。）を加熱しながら圧力をかけてガラス基板にこすり
つけることにより、配向したＰＴＦＥ薄膜が得られるこ
とを示した。これを配向膜とすることにより、アルカン
類、液晶分子、ポリマー、オリゴマー、無機塩などを配
向させることができることが報告されている〔ネイチャ
ー（ＮＡＴＵＲＥ）第３５２巻、４１４頁（１９９１
年）〕。

【０００６】以上のように、延伸配向高分子に染色させ
た二色性染料では偏光特性が十分ではなく、また、微細
な偏光素子を作成することは困難であった。一方、液晶
材料を用いる方法では２枚のガラス板（セル）中に封入
する必要があり、ガラス表面に配向膜を作成し、ラビン
グ処理を施すことが必要であった。さらに、色素の配向
性は液晶材料の配向性によることから偏光特性は必ずし
も充分ではなかった。また、配向したＰＴＦＥ薄膜上で
の有機分子の配向については詳細に報告されているが、
偏光板に有用な色素分子、特に二色性色素の配向につい
ては全く知られていなかった。すなわち、製造の容易な
高配向の配向色素含有膜及びその製造方法が要望されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
配向度の配向色素含有膜とその製造方法及びそれを用い
た高性能の偏光素子と高コントラストの液晶表示装置を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した
ものである。すなわち、本発明は〔１〕二色性色素を含
み、該二色性色素が一軸配向してなる配向色素含有膜に
おいて、該配向色素含有膜が１ｗｔ％以上１００ｗｔ％
以下の該二色性色素を含有し、４００ｎｍ〜８００ｎｍ
の範囲に吸収ピークを持ち、その膜厚が１ｎｍ以上５μ
ｍ以下であり、該二色性色素の吸収ピーク波長での二色
性比が２５以上であることを特徴とする配向色素含有膜
に係るものである。また、本発明は〔２〕二色性色素を
含み、該二色性色素が一軸配向してなるマイクロパター
ン化された配向色素含有膜において、該配向色素含有膜
が１ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下の該二色性色素を含有
し、４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲に吸収ピークを持
ち、その膜厚が１ｎｍ以上５μｍ以下であり、該マイク
ロパターンの最小幅が１μｍ以上２００μｍ以下であ
り、該二色性色素の吸収ピーク波長での二色性比が１０
以上である配向色素含有膜からなることを特徴とするマ
イクロパターン化された配向色素含有膜に係るものであ
る。更に、本発明は〔３〕少なくとも二色性色素を含む
材料を、表面にフッ素樹脂配向膜を有する基材上に堆積
して形成する工程を含むことを特徴とする〔１〕記載の
配向色素含有膜の製造方法に係るものである。また、本
発明は〔４〕少なくとも二色性色素を含む材料を、表面
にフッ素樹脂配向膜を有する基材上に堆積して配向色素
含有膜を形成し、該基材から該配向色素含有膜を剥離し
それを他の基材上へ転写する工程を含むことを特徴とす
る〔１〕記載の配向色素含有膜の製造方法に係るもので
ある。更に、本発明は〔５〕少なくとも二色性色素を含
む材料を、表面に１μｍ以上２００μｍ以下の定められ
たマイクロパターンを有するフッ素樹脂配向膜で被覆さ
れた基材上に堆積して形成する工程を含むことを特徴と
する〔２〕記載のマイクロパターン化された配向色素含
有膜の製造方法に係るものである。次に、本発明は
〔６〕少なくとも二色性色素を含む材料を、表面に１μ
ｍ以上２００μｍ以下の定められたマイクロパターンを
有するフッ素樹脂配向膜で被覆された基材上に堆積して
マイクロパターン化された配向色素含有膜を形成し、該
基材からマイクロパターン化された配向色素含有膜を剥
離し他の基材上へ転写する工程を含むことを特徴とする
〔２〕記載のマイクロパターン化された配向色素含有膜
の製造方法。

【０００９】また、本発明は〔７〕前記〔１〕記載の配
向色素含有膜を有する基材からなる偏光素子に係るもの
である。更に、本発明は〔８〕前記〔２〕記載のマイク
ロパターン化された配向色素含有膜を有する基材からな
るマイクロ偏光素子に係るものである。また、本発明は

〔９〕電極を有する基板に挟持された、正の誘電率異方
性を有し、電圧無印加時にほぼ水平にかつ螺旋軸を基板
に垂直方向にほぼ９０°以上２７０°以下の間でねじれ
配向した液晶層からなる液晶セルと偏光素子とを有する
液晶表示装置において、該偏光素子が〔７〕記載の偏光
素子であることを特徴とする液晶表示装置に係るもので
ある。更に、本発明は〔１０〕電極を有する基板に挟持
された、正の誘電率異方性を有し、電圧無印加時にほぼ
水平にかつ螺旋軸を基板に垂直方向にほぼ９０°以上か
ら２７０°以内の間でねじれ配向した液晶層からなる液
晶セルとマイクロ偏光素子とを有する液晶表示装置にお
いて、該マイクロ偏光素子が〔８〕記載のマイクロ偏光
素子であることを特徴とする液晶表示装置に係るもので
ある。以下、本発明について詳細に説明する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる二色性色素
は、アスペクト比（分子長軸長さ／分子短軸長さ）が好
ましくは２以上、更に好ましくは３以上であり、分子軸
と遷移モーメントとのなす角が好ましくは２０°以内で
あり、色素分子の長軸方向における最大吸収波長での吸
光度と短軸方向の吸光度との比が好ましくは５以上、更
に好ましくは８以上、特に好ましくは１０以上である。
前記のようなものであれば、本発明に用いられる二色性
色素としては、染料、顔料を問わず使用できる。特に、
従来の染料系偏光フィルムやゲスト−ホスト型液晶ディ
スプレイに使用される二色性色素のうち、ネマチック液
晶に溶解させて液晶セルに入れて配向させる方法、延伸
配向したＰＶＡ又はその誘導体フィルムに吸着させる方
法等により色素を配向させた場合に、特定の吸収波長で
の配向方向における吸光度と、それと直交する方向にお
ける吸光度との比の最大値が５以上、好ましくは８以
上、更に好ましくは１０以上となるものが好適に用いら
れる。

【００１１】ゲスト−ホスト型液晶ディスプレイ用二色
性染料ではメロシアニン系、スチリル系、アゾメチン
系、アントラキノン系、アゾ系、キノン系、キノフタロ
ン系、ペリレン系、インジゴ系、テトラジン系などが知
られており、本発明の配向色素含有膜に用いる二色性色
素としては、耐候性等で実用的に使用されるアゾ系、ア
ントラキノン系の二色性色素が好ましい。特にアゾ系色
素ではジスアゾ系とトリスアゾ系が例示される。一方、
偏光フィルムに用いられる二色性色素の中では、本発明
の配向色素含有膜に用いる二色性色素としては、ポリア
ゾ系色素、アントラキノン系染料が例示される。さらに
詳しくはポリアゾ系染料ではスチルベン系、ベンジジン
系等が例示される。

【００１２】具体的には、アゾ系色素としては、下記の
式（１）に示すものが例示される。

【化１】〔ここで、ｎ＝０〜３であり、Ａｒ₁、Ａｒ₂は、それ
ぞれ独立に下記構造から選ばれる基を示し、

【化２】Ａｒ’は、それぞれ独立に下記構造から選ばれる基を示
す。

【化３】（ここで、Ｘ₁〜Ｘ₂₃は、それぞれ独立に水素原子、水
酸基、アミノ基、アリルアミノ基、アシルアミノ基、炭
素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ
基、炭素数６〜２０のアリール基、炭素数４〜２０の複
素環化合物基、カルボン酸基、スルホン酸基、スルホン
アミド基、スルホンアルキルアミド基、ハロゲン又はニ
トロ基を示す。１つの芳香族環に２つ以上の種類の置換
基が存在してもよい。芳香環におけるこれら置換基の数
は置換可能な数まで使用することができる。Ｒは、水素
原子、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数６〜２０のア
リール基又は炭素数４〜２０の複素環化合物基である。
また、アゾ基をはさむ２つのベンゼン環にアゾ基と隣接
してそれぞれ水酸基があり、銅、ニッケル、亜鉛又は鉄
から選ばれる１つの遷移金属原子と錯結合していてもよ
い。）〕

【００１３】更に具体的には、アゾ系色素としては、表
１、表２及び表３（遷移金属と錯結合しているもの。遊
離酸として示すが、ナトリウム塩又はリチウム塩、カリ
ウム塩、アンモニウム塩、エタノールアミン塩、アルキ
ルアミン塩等にして用いることも可能である。）に示す
化合物、又はカラー・インデックス・ジェネリック・ネ
ーム（C.I.Generic Name）にて表して、例えば、シー・
アイ・ダイレクト・オレンジ３９、シー・アイ・ダイレ
クト・イエロー４４、シー・アイ・ダイレクト・レッド
２８、シー・アイ・ダイレクト・ブルー１５１、シー・
アイ・ダイレクト・レッド８１、シー・アイ・ダイレク
ト・レッド２３、シー・アイ・ダイレクト・レッド２、
シー・アイ・ダイレクト・レッド３１、シー・アイ・ダ
イレクト・レッド３７、シー・アイ・ダイレクト・レッ
ド７９、シー・アイ・ダイレクト・バイオレット１２、
シー・アイ・ダイレクト・バイオレット９、シー・アイ
・ダイレクト・イエロー１２、シー・アイ・ダイレクト
・ブルー７８、シー・アイ・ダイレクト・ブルー９０、
シー・アイ・ダイレクト・ブルー２０２、シー・アイ・
ダイレクト・イエロー２８、シー・アイ・ダイレクト・
オレンジ１０７、シー・アイ・ダイレクト・ブルー７
１、シー・アイ・ダイレクト・バイオレット５１、シー
・アイ・ダイレクト・オレンジ２６、シー・アイ・ダイ
レクト・レッド２４７、シー・アイ・ダイレクト・ブル
ー１６８、シー・アイ・ダイレクト・グリーン８５、シ
ー・アイ・ダイレクト・ブラウン２２３、シー・アイ・
ダイレクト・ブラウン１０６、シー・アイ・ダイレクト
・イエロー１４２、シー・アイ・ダイレクト・ブルー１
などが例示される。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】

【表３】また、式（１）で表されるアゾ系色素のアゾ基を、それ
ぞれアゾメチン基、ビニレン基で置換したアゾメチン系
色素、スチルベン系色素も例示される。

【００１７】アントラキノン系色素としては、式（２）
で示すものが例示される。

【化４】〔ここで、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₆、
Ｒ₇、Ｒ₈は、それぞれ独立に水素原子、水酸基、アミ
ノ基、アリルアミノ基、アシルアミノ基、炭素数１〜４
のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、炭素数６
〜２０のアリール基又−炭素数４〜２０の複素環化合物
基を示す。ただし、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ
₆、Ｒ₇、Ｒ₈がすべて水素原子になることはない。〕更に具体的には、アントラキノン系色素として、表４、
表５、表６、表７に示す化合物が例示される。

【００１８】

【表４】

【００１９】

【表５】

【００２０】

【表６】

【００２１】

【表７】

【００２２】キノフタロン系色素としては、下記式
（３）で示すものが例示される。

【化５】

【００２３】ペリレン系色素としては、下記式（４）で
示すものが例示される。

【化６】〔ここで、Ａ₄、Ａ₅は、それぞれ独立に水素原子、水
酸基、アミノ基、アリルアミノ基、アシルアミノ基、炭
素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ
基、炭素数６〜２０のアリール基又は炭素数４〜２０の
複素環化合物基を示す。ただし、Ａ₄、Ａ₅が同時に水
素原子になることはない。〕更に具体的には、下記式（５）で示す化合物が例示され
る。

【化７】

【００２４】インジゴ系色素としては、下記式（６）で
示すものが例示される。

【化８】〔ここで、Ｙ₁、Ｙ₂は、それぞれ独立にＮＨ又はＳで
ある。また、Ａ₆、Ａ₇は、それぞれ独立に水素原子、
水酸基、アミノ基、アリルアミノ基、アシルアミノ基、
炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ
基、炭素数６〜２０のアリール基又は炭素数４〜２０の
複素環化合物基を示す。ただし、Ａ₆、Ａ ₇がすべて水
素原子になることはない。〕更に具体的には、下記式（７）で示すものが例示され
る。

【化９】

【００２５】これらのうち、表１〜表３記載のアゾ系色
素の（１）〜（２１）又はシー・アイ・ダイレクト・レ
ッド２８、シー・アイ・ダイレクト・レッド８１、表４
〜表７記載のアントラキノン系色素の（５２）〜（５
７）、（６８）〜（７７）、又は式（３）、式（５）、
式（７）に示した色素が好ましく、表１〜表３記載のア
ゾ系色素の（１）、（４）、（６）、（７）、（８）、
（９）、（１０）、（１２）、（１３）、（１４）、
（１５）、（１６）、（１７）、（１８）、（１９）、
表４〜表７記載のアントラキノン系色素の（５３）、
（５４）、（７２）、（７３）、（７４）、（７６）、
（７７）、又は式（３）、式（５）、式（７）に示した
色素が特に好ましい。

【００２６】フッ素樹脂配向膜の上に二色性色素単独又
は二色性色素とバインダー材料との混合物を成膜するこ
とにより、本発明の配向色素含有膜が得られる。フッ素
樹脂配向膜の厚さは、配向特性を充分に示すことができ
る厚さがあれば、よいので、好ましくは１ｎｍ〜２μ
ｍ、更に好ましくは５ｎｍ〜１μｍ、特に好ましくは１
０ｎｍ〜０．５μｍである。該配向色素含有膜の製造に
用いられるフッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ、ポリ３フッ
化エチレン、ポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦと
記すことがある。）等が例示されるが、ＰＴＦＥが特に
好ましい。

【００２７】フッ素樹脂配向膜は、公知の方法で作成で
きるが、特に米国特許５１８０４７０号記載の方法を用
いることにより高配向の膜が得られる。フッ素樹脂配向
膜を形成する基板は、該配向膜を形成する前に洗浄して
おくことが好ましい。洗浄方法は、基板の材料によって
適宜選択することができる。例えば、ガラス基板の場
合、プラズマ、有機溶媒、水溶液、水溶液と有機溶媒の
混合物等で洗浄することができる。ここで、これらの水
溶液は酸、アルカリ又は洗剤を含有することができる。
高い二色性比を得るためには、ガラス基板はアルカリを
含有する水溶液又は該水溶液と有機溶媒との混合物で洗
浄することが好ましく、水酸化カリウムを含有する水と
エタノールとの混合物を用いることが特に好ましい。フ
ッ素樹脂配向膜は、具体的には、加熱した基板にフッ素
樹脂の塊を圧力をかけてこすりつけることにより作成で
きる。このときの基板の加熱温度は、フッ素樹脂の種類
にもよるが、１００℃以上３５０℃又はフッ素樹脂の分
解温度以下であり、好ましくは１３０℃以上３３０℃以
下であり、更に好ましくは２５０℃以上３３０℃以下で
ある。圧力とこすりつける速度は、適宜選択できるが、
均一で配向特性に優れた配向膜を得るためには、それぞ
れ０．０１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下、０．０１ｃｍ／秒
以上１０ｃｍ／秒以下が好ましい。

【００２８】フッ素樹脂配向膜の基板は、生成する配向
色素含有膜をそのまま使用する場合には、可視光に対し
て透明で平滑なものが用いられ、ガラス、ポリエチレン
テレフタレート、ポリカーボネート等が例示される。ま
た、生成する配向色素含有膜を剥離や他の基板に転写し
て用いる場合には、上記の基材に加えて、金属板、金属
ロールも使用できる。この場合、金属材料としてはステ
ンレスや表面にＮｉ等をメッキした材料も使用できる。
ガラス等の耐熱性の高い基板の場合は、その上に配向膜
と配向色素含有膜を作成すればよいし、十分な耐熱性が
なく、配向膜を直接形成できない基板の場合は、一旦ガ
ラス等の耐熱性の高い基板上に配向膜と配向色素含有膜
を形成し、これを転写することによって作成すればよ
い。

【００２９】配向色素含有膜の膜厚は、色素の二色性
や、モル吸光係数、膜中の色素の配向度にもよるが、ピ
ンホールがなく、均一な薄膜を形成するという観点から
は厚い方が良く、高配向度とするためには薄い方が良
い。また、薄すぎると、単体透過率が大きすぎるため、
偏光素子として用いても十分な性能が得られない。よっ
て膜厚は、１ｎｍ以上５μｍ以下であり、好ましくは５
ｎｍ以上１μｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以上１
μｍ以下、特に好ましくは１０ｎｍ以上０．５μｍ以下
である。該配向色素含有膜の色素含有率は、色素の種類
にもよるが１ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下であり、好ま
しくは５ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下、さらに好ましく
は１０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下である。また、該配
向色素含有膜は４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲に吸収ピ
ークを持ち、吸収ピーク波長での二色性比が２５以上で
あり、さらに好ましくは３５以上である。さらに、単体
透過率が４０％以上８０％以下であることが好ましい。
膜面内での最小の幅が１μｍ以上２００μｍ以下のマイ
クロパターン化された配向色素含有膜の場合も、二色性
比が１０以上であり、さらに好ましくは１４以上である
以外は、配向色素含有膜の場合と同じである。

【００３０】本発明の配向色素含有膜は、フッ素樹脂配
向膜上に色素又は色素とバインダー材料の混合物の膜を
作製することにより得られる。更に具体的には、フッ素
樹脂配向膜上への、色素の蒸着、溶融した色素の塗布、
色素溶液の塗布などが例示される。また、配向色素含有
膜が、色素とバインダー材料の混合物の場合には、色素
の代わりに該混合物を使用して上記と同じ方法を用いる
ことができる。

【００３１】蒸着により作成する場合は、色素又は色素
とバインダー材料の混合物を真空下、分解温度以下で加
熱することにより昇華させて基板上に堆積させることが
好ましい。色素及びバインダー材料は、加熱により分解
しないで昇華するものが用いられる。

【００３２】溶融物の塗布により作成する場合は、分解
温度以下で融解し、基板上に塗布することが好ましい。
色素及びバインダー材料は、加熱により分解する前に融
解し、液体状態で安定であるものが用いられる。色素溶
液から作成する場合は、色素を溶媒に溶解させ、塗布
後、乾燥する。溶媒に対して少なくとも０．１ｗｔ％以
上の溶解度を示し、溶液が安定で、塗布後に均一な薄膜
ができるものが用いられる。これらの方法のうち、膜厚
の制御や配向度の点で、蒸着が最も好ましい。

【００３３】色素とバインダー材料とを用いる場合、バ
インダーとして用いる材料は、可視光に対して透明で、
色素とともに成膜できればよい。色素とともに蒸発又は
溶融又は、水や溶媒への溶解が可能であればよい。成膜
性の点から、バインダー材料としては、高分子化合物が
好適に用いられる。具体的には、ポリビニルアルコー
ル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、
ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリイプシロンカプロラクトン又はそれらの共重
合体もしくは誘導体等が例示される。これらのうち、特
に好ましいものは、ポリビニルアルコール、ポリカーボ
ネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポ
リイプシロンカプロラクトンである。本発明における配
向色素含有膜中でのバインダー材料の割合は、色素とバ
インダー材料の種類にもよるが、通常９９ｗｔ％以下、
好ましくは９５％以下、さらに好ましくは９０ｗｔ％以
下である。

【００３４】本発明の配向色素含有膜は容易に偏光素子
として利用できる。必要な部分に配向膜を形成したのち
に、配向色素含有膜を形成すれば偏光素子として利用で
きる。本発明においては、偏光素子として用いる場合に
不可欠な配向色素含有膜に加えて他の機能を有する膜を
積層してもよく、例えば最上部に保護膜としてエポキシ
樹脂や光硬化樹脂等の薄膜を形成してもよい。次に、膜
面内での最小の幅が１μｍ以上２００μｍ以下のマイク
ロパターン化された配向色素含有膜の製造方法として
は、配向膜を予めパターニングするか、配向膜の上にマ
スクとなる膜でパターニングする方法が例示される。こ
れらのうち、配向膜の上にマスクとなる膜を作成する方
法は、通常のリソグラフィーのプロセスにより容易に行
なえるので、より好ましい。パターニングの方法を以下
に具体的に説明する。

【００３５】まず、前記の方法で基板上全体に配向膜を
作成する。次に、スピンコート等の方法により、配向膜
上にフォトレジストを塗布する。フォトレジストは、希
望するパターンの得られるマスクに対応していれば、ネ
ガ型、ポジ型のいずれでもよい。溶媒を除去するための
熱処理（プリベーク）後、マスクを用いて露光させる。
光源は、フォトレジストに対応した波長、強度のものを
用いる。次に、現像液で現像し、フォトレジストのパタ
ーニングを行なう。この時、色素を配向させる部分の配
向膜の表面が、十分に露出すればよい。このパターニン
グされた配向膜上に、上記の方法のいずれかで配向色素
含有膜を作成すれば、配向膜が露出した部分では色素が
配向するが、フォトレジスト上では色素は配向しない。
その後、色素が配向していない部分を、フォトレジスト
とともに除去してもよい。こうして得られるマイクロパ
ターン化された配向色素含有膜は、フォトレジストの解
像度の大きさの微小な偏光子となるので、偏光特性を有
するカラーフィルターとしても用いることができる。

【００３６】配向色素含有膜が十分な強度を有する場合
には、剥離して用いることができる。この場合の製造方
法は、一旦、基材上に配向色素含有膜を形成した後、配
向色素含有膜を端から引っ張って剥離する方法、適当な
剥離液に浸漬する方法等が例示される。さらに、配向色
素含有膜又はマイクロパターン化された配向色素含有膜
を転写して用いることもできる。この場合の製造方法
は、一旦、基材上に配向色素含有膜を形成した後、より
接着性の高い別の基材に強く押し当てる、又は加熱しな
がら押し当てることにより転写する方法、表面に接着剤
をつけた別の基材を張り付けて剥離することにより転写
する方法等が例示される。

【００３７】本発明の液晶表示装置の構造は、本発明の
配向色素含有膜からなる偏光素子又は本発明のマイクロ
パターン化された配向色素含有膜からなるマイクロ偏光
素子を用いること以外には特に限定するものではない。
本発明の配向色素含有膜からなる偏光素子を用いて液晶
表示装置を作成するには、液晶セルの外側に、必要な大
きさの偏光素子を組み込めばよい。また、本発明のマイ
クロパターン化された配向色素含有膜からなるマイクロ
偏光素子を用いて液晶表示装置を作成するには、液晶セ
ルの外側又は液晶セルの内部の液晶層と基板との間に、
画素に対応したパターンのマイクロ偏光素子を組み込め
ばよい。

【００３８】図１、図２に液晶表示装置の一例の概略図
を示す。図１、図２において、１は本発明の偏光素子、
１’は本発明のマイクロ偏光素子、２はガラス基板、３
は透明電極、４は絶縁性配向膜、５は液晶層、６はスペ
ーサーである。図２において、１’、３、４の積層の順
番は必ずしも３、１’、４である必要はなく、１’、
３、４であってもよい。透明電極３は、液晶層側のガラ
ス基板２上に被覆されており、通常ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕ
ｍ−ＴｉｎＯｘｉｄｅ）、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂など
が用いられている。透明電極３の液晶層側５には、絶縁
性配向膜４が設置されている。この際、配向膜がそれ単
独で充分な絶縁性を有する場合には、配向膜のみでよい
が、必要に応じて配向膜と配向膜の下に絶縁層を設置
し、その両者で絶縁性配向膜４としてもかまわない。

【００３９】絶縁性配向膜としては、有機物、無機物、
低分子、高分子など、公知のものを使用することができ
る。高分子化合物としては、例えば、ポリイミド、ポリ
アミド、ポリアミドイミド、ポリビニルアルコール、ポ
リスチレン、ポリエステル、ポリエステルイミドや種々
のフォトレジストなどを必要に応じて用いることができ
る。また、これらの高分子物質を配向膜として用いた場
合には、必要に応じてこれら配向膜の表面を、ガーゼや
アセテート植毛布などを用いて、一方向にこする、いわ
ゆるラビング処理を行なうことによって液晶分子の配向
をより一層促進することができる。また、絶縁膜として
は、例えば、チタン酸化物、アルミニウム酸化物、ジル
コニウム酸化物、シリコン酸化物、シリコン窒化物など
を用いることができる。

【００４０】これらの配向膜や絶縁膜を形成する方法と
しては、必要に応じて、それら用いる物質によって最適
な方法を用いることができる。例えば、高分子物質の場
合には、その高分子物質又はその前駆体を、それらの物
質を溶解できる溶媒に溶解後、スクリーン印刷法、スピ
ンナー塗布法、浸漬法などの方法で塗布することができ
る。無機物質の場合には、浸漬法、蒸着法、斜方蒸着法
などを用いることができる。

【００４１】これら絶縁性配向膜４の厚みとしては、特
に限定するものではないが、１ｎｍ〜２μｍ、好ましく
は２ｎｍ〜１００ｎｍである。これら絶縁性配向膜４透
明電極３を設置した二枚のガラス基板２は、スペーサー
６を介して所定の間隔に保持される。スペーサーとして
は、シリカ、アルミナ又は高分子等よりなり、所定の直
径又は厚みを有する、ビーズ状、ファイバー状又はフィ
ルム状の絶縁性の材料を用いることができる。これらス
ペーサー６を２枚のガラス基板２で挾持し、周囲を例え
ばエポキシ系接着剤等を用いてシールした後、液晶を封
入することができる。

【００４２】二枚のガラス基板の外側には、通常一枚又
は二枚の本発明の配向色素含有膜からなる偏光素子１が
設置される。図１には二枚の偏光素子を用いた場合が例
示されている。図２は、本発明のマイクロパターン化さ
れた配向色素含有膜からなるマイクロ偏光素子１’を液
晶セルの内部の透明電極３とガラス基板２との間に設置
した場合が例示されている。透明電極３は、適当なリー
ド線が接続されており外部の駆動回路に接続されてい
る。

【００４３】

【実施例】以下本発明の実施例を示すが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。なお、本発明における二
色性比とは、特定の波長における、配向色素含有膜の配
向方向に平行な方向の偏光の吸光度（Ａ１）と、配向色
素含有膜の配向方向と直交する方向の偏光の吸光度（Ａ
２）を測定し、次の式により求めたものであり、特に吸
収ピーク波長での値を用いた。吸光度の値としては、基
材による吸収を差し引いて、配向色素含有膜単独のもの
を用いた。二色性比＝Ａ１／Ａ２

【００４４】実施例１＜配向色素含有膜の形成＞米国特許５１８０４７０号記
載の方法を用いることにより、ＰＴＦＥの配向膜を得
た。具体的には、約１３０℃に加熱したガラス基板
（２．５ｃｍ×８．０ｃｍ）上に直径１．０ｃｍのＰＴ
ＦＥの棒を約０．１６ＭＰａの圧力で押しつけ、基板を
０．１ｃｍ／秒の速度で移動することにより、幅１．０
ｃｍ×長さ７．０ｃｍのＰＴＦＥ配向膜を得た。

【００４５】＜色素膜の形成＞得られたＰＴＦＥ配向膜
上に、アゾ系色素である表１記載の（９）［日本感光色
素社製のＧ２０５］を蒸着した。蒸着の際の真空度は、
１０^-5Ｔｏｒｒ以下であり、蒸着速度は１ｎｍ／秒であ
った。得られた色素膜の厚さは、５３ｎｍであった。＜二色性比の評価＞３００ｎｍから７００ｎｍの範囲の
偏光吸光度を測定すると、図３に示す吸収スペクトルが
得られ、吸収ピークでの二色性比は８６であった。ま
た、得られた配向色素含有膜をＴＮ型液晶セルの両側に
９０°捩じって配置し、ＴＮ型液晶セルを駆動すると、
無色と赤色の変化を示し、良好なコントラストを示す。

【００４６】実施例２＜配向色素含有膜の形成＞実施例１と同様にして得たＰ
ＴＦＥ配向膜上に、アゾ系色素である表１記載の（１
７）［日本感光色素社製のＧ２３２］を蒸着した。蒸着
の際の真空度は、１０^-5Ｔｏｒｒ以下であり、蒸着速度
は１ｎｍ／秒であった。得られた色素膜の厚さは、１６
４ｎｍであった。＜二色性比の評価＞３００ｎｍから７００ｎｍの範囲の
偏光吸光度を測定すると、図４に示す吸収スペクトルが
得られ、吸収ピークでの二色性比は４０であった。ま
た、得られた配向色素含有膜をＴＮ型液晶セルの両側に
９０°捩じって配置し、ＴＮ型液晶セルを駆動すると、
無色と黄色の変化を示し、良好なコントラストを示す。

【００４７】実施例３＜マイクロパターン化された配向色素含有膜の形成＞実
施例１と同様にして得たＰＴＦＥ配向膜上に、シプレイ
・ファーイースト社製のポジ型フォトレジスト（ＭＩＣ
ＲＯＰＯＳＩＴＰｈｏｔｏＲｅｓｉｓｔ）を４０００
ｒｐｍでスピンコートし、９０℃で３０分間熱処理（プ
リベーク）を行なった。フォトレジストの膜厚は、１．
２μｍであった。続いて、マスクをセットし、紫外光源
（４３６ｎｍ及び４０５ｎｍ、５０ｍＪ／ｃｍ²）を用
いて露光した。次に、シプレイ・ファーイースト社製の
現像液（ＭＩＣＲＯＰＯＳＩＴＤｅｖｅｌｏｐｅｒｃ
ｏｎｃ．）で洗浄し、露光部分のフォトレジストを除去
した。フォトレジストの最小幅、配向膜露出部分の最小
幅は、それぞれ、３μｍ、５μｍであった。アゾ系色素
である表１記載の（９）［日本感光色素社製のＧ２０
５］を蒸着した。蒸着の際の真空度は、１０^-5Ｔｏｒｒ
以下であり、蒸着速度は１ｎｍ／秒であった。得られた
色素膜の厚さは、４５ｎｍであった。＜二色性比の評価＞マイクロパターン化された配向色素
含有膜のフォトレジストのない部分での偏光吸光度を、
３００ｎｍから７００ｎｍの範囲で測定すると、図５に
示す吸収スペクトルが得られ、吸収ピークでの二色性比
は１４であった。また、同様のマイクロパターン化され
た配向色素含有膜をＴＮ型液晶セルの内部の電極と絶縁
性配向制御膜との間に作成し、セルの外側に９０°捩じ
って実施例１で得られる配向色素含有膜を配置し、ＴＮ
型液晶セルを駆動すると、無色と赤色の変化を示し、良
好なコントラストを示す。

【００４８】このように、電極を有する基板に挾持され
た、正の誘電率異方性を有し、電圧無印加時にほぼ水平
にかつ螺旋軸を基板に垂直方向にほぼ９０°以上から２
７０°以内の間でねじれ配向した液晶層からなる液晶セ
ルと、本発明の配向色素含有膜からなる偏光素子又はマ
イクロパターン化された配向色素含有膜からなるマイク
ロ偏光素子とを組み合わせ、図１、図２に示した液晶表
示装置とすることにより、表示特性、特にコントラスト
を著しく向上させることができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明の配向色素含有膜は、二色性比が
高く、また、本発明の製造方法で容易に作成でき、この
配向色素含有膜からなる偏光素子又はマイクロ偏光素子
を液晶表示装置に用いた場合には、高コントラストの画
像が得られるので工業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の一例の概略の断面図。

【図２】本発明の液晶表示装置の一例の概略の断面図。

【図３】実施例１に示した配向色素含有膜の偏光吸収ス
ペクトルを示す図。

【図４】実施例２に示した配向色素含有膜の偏光吸収ス
ペクトルを示す図。

【図５】実施例３に示したマイクロパターン化された配
向色素含有膜の偏光吸収スペクトルを示す図。

【符号の説明】

１．．．本発明の偏光素子。１’．．本発明のマイクロ偏光素子。２．．．ガラス基板。３．．．透明電極。４．．．絶縁性配向膜。５．．．液晶層。６．．．スペーサー。７．．．配向色素含有膜の配向方向に平行な方向の吸光
度。８．．．配向色素含有膜の配向方向に垂直な方向の吸光
度。９．．．二色性比。１０．．．マイクロパターン化された配向色素含有膜の
フォトレジストのない部分でのＰＴＦＥの配向方向に平
行な方向の偏光による吸光度。１１．．．マイクロパターン化された配向色素含有膜の
フォトレジストのない部分でのＰＴＦＥの配向方向に垂
直な方向の偏光による吸光度。１２．．．マイクロパターン化された色素膜のフォトレ
ジストのある部分でのＰＴＦＥの配向方向に垂直な方向
の偏光による吸光度。１３．．．マイクロパターン化された色素膜のフォトレ
ジストのある部分でのＰＴＦＥの配向方向に平行な方向
の偏光による吸光度。１４．．．ＰＴＦＥ配向膜のＰＴＦＥの配向方向に垂直
な方向の偏光による吸光度。１５．．．ＰＴＦＥ配向膜のＰＴＦＥの配向方向に平行
な方向の偏光による吸光度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｋ 19/60 9279−4ＨＣ０９Ｋ 19/60 Ｂ２９Ｋ 27:12 Ｂ２９Ｌ 7:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二色性色素を含み、該二色性色素が一軸配
向してなる配向色素含有膜において、該配向色素含有膜
が１ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下の該二色性色素を含有
し、４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲に吸収ピークを持
ち、その膜厚が１ｎｍ以上５μｍ以下であり、該二色性
色素の吸収ピーク波長での二色性比が２５以上であるこ
とを特徴とする配向色素含有膜。
【請求項２】二色性色素を含み、該二色性色素が一軸配
向してなるマイクロパターン化された配向色素含有膜に
おいて、該配向色素含有膜が１ｗｔ％以上１００ｗｔ％
以下の該二色性色素を含有し、４００ｎｍ〜８００ｎｍ
の範囲に吸収ピークを持ち、その膜厚が１ｎｍ以上５μ
ｍ以下であり、該マイクロパターンの最小幅が１μｍ以
上２００μｍ以下であり、該二色性色素の吸収ピーク波
長での二色性比が１０以上である配向色素含有膜からな
ることを特徴とするマイクロパターン化された配向色素
含有膜。
【請求項３】少なくとも二色性色素を含む材料を、表面
にフッ素樹脂配向膜を有する基材上に堆積して形成する
工程を含むことを特徴とする請求項１記載の配向色素含
有膜の製造方法。
【請求項４】少なくとも二色性色素を含む材料を、表面
にフッ素樹脂配向膜を有する基材上に堆積して配向色素
含有膜を形成し、該基材から該配向色素含有膜を剥離し
それを他の基材上へ転写する工程を含むことを特徴とす
る請求項１記載の配向色素含有膜の製造方法。
【請求項５】少なくとも二色性色素を含む材料を、表面
に１μｍ以上２００μｍ以下の定められたマイクロパタ
ーンを有するフッ素樹脂配向膜で被覆された基材上に堆
積して形成する工程を含むことを特徴とする請求項２記
載のマイクロパターン化された配向色素含有膜の製造方
法。
【請求項６】少なくとも二色性色素を含む材料を、表面
に１μｍ以上２００μｍ以下の定められたマイクロパタ
ーンを有するフッ素樹脂配向膜で被覆された基材上に堆
積してマイクロパターン化された配向色素含有膜を形成
し、該基材からマイクロパターン化された配向色素含有
膜を剥離し他の基材上へ転写する工程を含むことを特徴
とする請求項２記載のマイクロパターン化された配向色
素含有膜の製造方法。
【請求項７】請求項１記載の配向色素含有膜を有する基
材からなる偏光素子。
【請求項８】請求項２記載のマイクロパターン化された
配向色素含有膜を有する基材からなるマイクロ偏光素
子。
【請求項９】電極を有する基板に挟持された、正の誘電
率異方性を有し、電圧無印加時にほぼ水平にかつ螺旋軸
を基板に垂直方向にほぼ９０°以上２７０°以下の間で
ねじれ配向した液晶層からなる液晶セルと偏光素子とを
有する液晶表示装置において、該偏光素子が請求項７記
載の偏光素子であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】電極を有する基板に挟持された、正の誘
電率異方性を有し、電圧無印加時にほぼ水平にかつ螺旋
軸を基板に垂直方向にほぼ９０°以上から２７０°以内
の間でねじれ配向した液晶層からなる液晶セルとマイク
ロ偏光素子とを有する液晶表示装置において、該マイク
ロ偏光素子が請求項８記載のマイクロ偏光素子であるこ
とを特徴とする液晶表示装置。