DE3689597T2

DE3689597T2 - Flüssigkristallfarbanzeigetafeln.

Info

Publication number: DE3689597T2
Application number: DE3689597T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Kikui; Kazuo Nakata; Toyokazu Okada; Takuzo Okumura
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1985-05-02
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2006-04-18
Also published as: DE3689597D1; EP0200426B1; JPS61275728A; EP0200426A2; CA1269439A; KR860009318A; US4953952A; EP0200426A3; HK101394A

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft den Aufbau einer Flüssigkristallfarbanzeigetafel. Im besonderen betrifft sie eine Flüssigkristallfarbanzeigetafel, in der eine Polarisationsplatte, in die ein Farbfilter eingebaut ist, als Träger verwendet wird. Flüssigkristallfarbanzeigetafeln werden umfangreich für Farbanzeigevorrichtungen in Uhren, elektrischen Rechnern, Fernsehgeräten, Meßgeräten, Geräten für Automobile etc. eingesetzt. Ferner können sie für optische Anwendungen, wie graphische Anzeigevorrichtungen, optische Schalter etc. verwendet werden.
Übliche Flüssigkristallfarbanzeigetafeln sind so aufgebaut, wie beispielsweise in der beiliegenden Fig. 4 (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 180525/84) gezeigt wird, wobei Polarisatoren 411 und 412, Schutzschichten 421 bis 424 für die Polarisatoren, Glasträger 431 und 432, ein Farbfilter 440, durchsichtige Elektroden (durchsichtige, leitfähige Schicht) 451 und 452, ein Dichtungsmaterial 460 und eine verdrillte nematische Flüssigkristallschicht 470 vorgesehen sind.
Diese Flüssigkristallfarbanzeigetafeln weisen jedoch die folgenden Schwierigkeiten auf:
(1) Die Qualität der Anzeige kann über einen längeren Zeitraum kaum stabil gehalten werden, da der Farbfilter mit der Flüssigkristallschicht durch einen sehr dünnen Orientierungsfilm (in Fig. 4 nicht aufgeführt) in Berührung gebracht wird, wodurch Ionen- bzw. Moleküldiffusion etc. in die Flüssigkristallschicht stattfindet und eine Verfärbung des Farbfilters etc. auftritt.
(2) Die Dicke der Flüssigkristallfarbanzeigeelemente kann kaum verringert werden, da der Träger aus Glas hergestellt ist. Wegen der Lichtabsorption durch den Glasträger ergibt sich eine Grenze bei der Herstellung eines helleren Anzeigegeräts. Ferner ist die Anzeige für einen Betrachter kaum klar zu sehen, außer wenn er nicht schräg sondern senkrecht auf die Anzeige schaut, da die Polarisationsplatte und der Farbfilter durch den Glasträger getrennt sind. Daher besitzen derartige Anzeigetafeln einen engen Betrachtungswinkel.
(3) Eine Ansprechzeit ist erforderlich, da die durchsichtige Elektrodenschicht über den Farbfilter mit der Flüssigkristallschicht in Berührung steht.
(4) Es besteht ein Haftungsproblem zwischen dem Farbfilter und der durchsichtigen Elektrodenschicht und die Lichtausbeute ist gering.
(5) Die Herstellbarkeit ist schlecht, da eine nachgeschaltete Stufe zum Verbinden der Polarisationsplatte und des Glasträgers erforderlich ist.
Um einige der vorstehend genannten Schwierigkeiten zu beseitigen, wurde eine andere, in der beiliegenden Fig. 5 (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 180525/84) aufgeführte Flüssigkristallfarbanzeigetafel, entwickelt. In Fig. 5 sind Polarisatoren 511 und 512, Schutzschichten 521 bis 524 für die Polarisatoren, Glasträger 531 und 532, ein Farbfilter 540, durchsichtige Elektroden 551 bis 552, ein Dichtungsmaterial 560, eine verdrillte nematische Flüssigkristallschicht 570 und eine dünne Glasträgerzwischenschicht 580 dargestellt. Diese Anzeigetafel weist also das Merkmal auf, daß der Farbfilter von der Flüssigkristallschicht dadurch getrennt ist, daß der Farbfilter auf einer Seite der dünnen Glasträgerzwischenschicht gegenüber der Flüssigkristallschicht und der durchsichtigen Elektrode auf der gleichen Seite wie die Flüssigkristallschicht vorgesehen ist. Durch diese Anzeigetafel werden die vorstehend genannten Schwierigkeiten (1), (3) und (4) in gewissem Maß beseitigt, es tritt aber keine Verbesserung bezüglich der Schwierigkeiten (2) und (5) auf. Es ergibt sich eine Grenze sowohl in der Dicke der dünnen Glasträgerzwischenschicht 580 als auch wegen des Vorhandenseins der Glasträger 531 und 532 in der Dicke des Flüssigkristallelements. Ferner erfordert sie nachfolgende Stufen, wie das Binden an den Glasträger etc . .
Eine andere Mehrfarben-Polarisationsplatte wurde vorgeschlagen, in der, wie in der beiliegenden Fig. 6 dargestellt ist (ungeprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 60106/82), der Farbfilter auf den Schutzfilm der Polarisationsplatte aufgebracht ist. In Fig. 6 sind ein Polarisator 610, Schutzschichten 621 und 622 für den Polarisator 610 und eine Farbfilterschicht 640 dargestellt. Wird ein Flüssigkristallelement dadurch hergestellt, daß diese Mehrfarben-Polarisationsplatte auf einen Glasträger gebunden wird, so kann der Farbfilter von der Flüssigkristallfarbschicht getrennt werden. Obwohl Verbesserungen erhalten werden, die ähnlich denen der unveröffentlichten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 180525/84 sind, sind diese noch nicht zufriedenstellend. Ferner ist der Betrachtungswinkel kleiner, da die durchsichtige Elektrodenschicht und der Farbfilter sich getrennt durch die Glasträgerschicht gegenüberstehen. Wird diese Polarisationsplatte andererseits als Träger eines Flüssigkristallanzeigeelements verwendet, so kann die Dicke des Flüssigkristallanzeigelements verringert werden und es können Verbesserungen bei der Erzeugung einer helleren Anzeige, bei der Verbreiterung des Betrachtungswinkels und in der Herstellbarkeit erzielt werden. Jedoch ergeben sich noch immer die folgenden Schwierigkeiten. Die Farbfilterschicht und die durchsichtige Elektrodenschicht müssen miteinander in Berührung stehen und Ionen, Moleküle etc. in den Farbstoffen wandern in die durchsichtige Elektrodenschicht, wodurch eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit bewirkt wird. Da die durchsichtige, leitfähige Beschichtung (Elektrode) auf die Farbfilterschicht durch Verdampfung aufgebracht wird, ergeben sich Schwierigkeiten in der Haftung und die Lichtausbeute ist verringert.
Die Erfinder haben intensive Forschungen unternommen, um diese Probleme zu lösen und dabei diese Erfindung fertiggestellt.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Erfindung stellt eine verbesserte Flüssigkristallfarbanzeigetafel bereit, in der die zwei nachfolgend definierten Polarisationsplatten als Tafelträger auf entgegengesetzten Seiten der Flüssigkristallschicht aufgebracht sind. Eine der Polarisationsplatten wird, in der folgenden Reihenfolge, aus der Polarisationsschicht, einer auf der äußeren Oberfläche der Schutzschicht gebildeten Farbfilterschicht, der Schutzschicht aus drehpolarisationsfreiem Polymer und einer auf der inneren Oberfläche der Schutzschicht gebildeten durchsichtigen, leitfähigen Schicht hergestellt. Die zweite Polarisationsplatte wird, in der folgenden Reihenfolge, aus der Polarisationsschicht und einer durchsichtigen, leitfähigen Schicht hergestellt. Die zweite Polarisationsplatte wird vorzugsweise, in der folgenden Reihenfolge, aus der Polarisationsschicht, einer Schutzschicht aus drehpolarisationsfreiem Polymer und einer auf der inneren Oberfläche der Schutzschicht gebildeten durchsichtigen, leitfähigen Schicht hergestellt. Die zwei durchsichtigen, leitfähigen Schichten werden miteinander über die entgegengesetzten Seiten der Flüssigkristallschicht in Berührung gebracht. Weiterhin können die vorstehend genannten Schutzfilme auf die äußeren Oberflächen der Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung aufgebracht werden.
Die vorstehend genannten, in den üblichen Anzeigetafeln auftretenden, fünf Schwierigkeiten sind in der erfindungsgemäßen Flüssigkristallfarbanzeigetafel alle beseitigt. Vornehmlich wird die Anzeige heller, der Betrachtungswinkel geweitet und die Herstellbarkeit durch die Verminderung der Herstellungsschritte verbessert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer der erfindungsgemäßen Flüssigkristallfarbanzeigetafeln;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht einer der erfindungsgemäßen Polarisationsplatten mit einem Farbfilter und einer durchsichtigen Elektrodenschicht;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht einer anderen der erfindungsgemäßen Polarisationsplatten mit einer durchsichtigen Elektrodenschicht;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht der üblichen in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 180525/84 beschriebenen Flüssigkristallfarbanzeigetafeln;
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Flüssigkristallfarbanzeigegeräts gemäß der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 180525/84; und
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht der Mehrfarben- Polarisationsplatte mit einem Farbfilter gemäß der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 60106/82.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Eine der bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung wird durch Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. In den Fig. 1, 2 und 3 sind Polarisatoren 11 und 12, Schutzfilme 21 bis 24 aus drehpolymerisationsfreier Polymerfolie, eine auf die Schutzschicht aufgebrachte Farbfilterschicht 40, durchsichtige Elektrodenschichten 51 und 52, ein Dichtungsmaterial 60 und eine Flüssigkristallschicht 70 dargestellt.
Die Polarisatoren 11 und 12 sind aus Jod oder Dichromat-Farbstoff hergestellt, die unter Ausrichtung auf einen Polyvinylalkohol, Derivaten davon, Polyenen, die durch Erhitzen eines einen Dehydrationskatalysator enthaltenden Polyvinylalkohols hergestellt wurden, etc. adsorbiert werden. Als Schutzschichten 21 bis 24 wurden Cellulosepolymerfolien, wie Cellulosetriacetat, in den üblichen Polarisationsplatten verwendet. In dieser Erfindung können neben den Cellulosepolymerfolien in einer Richtung gereckte, drehpolarisationsfreie, wärmebeständige Polymerfolien, wie Polyethersulfone, Polylsulfone etc., fluorhaltige Folien, wie Tetrafluorethylenhexafluorpropylencopolyiner etc., Polyolefinfolien, wie Polypropylen etc., Polyamidfolien, wie Nylon 12, Nylon 66 etc., Polyesterfolien, wie Polyethylenterephthalat etc., verwendet werden.
Die Schutzfolien 21 bis 24 sollten aus thermisch und mechanisch stabilen Polymerfolien hergestellt werden, um die Farbfilterschicht und die durchsichtige, leitfähige Schicht oder Elektrode darauf aufbringen zu können. Besonders bevorzugt sind Polyethersulfone mit der folgenden Strukturformel
da die Farbfilterschicht und die durchsichtigen Elektrodenschichten leicht darauf aufgebracht werden können, die Doppelbrechung bei der Filmbildung gering ist und die Lichttransmission gut ist. Ferner weisen die Polyethersulfone eine zweckentsprechende Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit auf.
Die Farbfilterschicht 40 besteht aus drei Hauptfarben und wird gewöhnlich auf den Schutzfilm durch Drucken oder Photolithographie von Pigmenten oder Farbstoffen aufgebracht.
Die durchsichtigen Elektroden 51 und 52 bestehen aus einem dünnen Film aus Zinnoxid, Indiumoxid oder einem geeigneten Gemisch davon, Metallen, wie Gold, Palladium, Rhodium etc., und werden gewöhnlich durch Zerstäubung, Vakuumverdampfung etc. aufgebracht. Als Dichtungsmaterial 60 werden geeignete organische und anorganische Dichtungsmaterialen verwendet. Als organische Dichtungsmaterialien werden gewöhnlich Epoxidharze verwendet. Die Flüssigkristallschicht 70 ist beispielsweise eine verdrillte nematische Flüssigkristallschicht, die durch Reibung oder Schrägbedampfung mit Siliciumdioxid etc., verdrillt ausgerichtet wird, nachdem der Träger und der durchsichtige, leitfähige Film mit einem geeigneten Ausrichtungsmittel behandelt wurden. Die Flüssigkristalle können vom Gast-Wirtstyp sein.
Die vorliegenden, in den Fig. 1 bis 3 erläuterten, Flüssigkristallfarbanzeigetafeln können wie nachstehend angegeben abgewandelt werden. Eine Abwandlung besteht darin, die in Fig. 1 aufgeführte Transmissionsausführung in eine Reflektionsausführung umzuwandeln, indem man einen Reflektionsfilm, wie Aluminium, mit einem Haftmittel auf und unter dem Schutzfilm 24 anbringt. Eine andere Abwandlung besteht darin, daß der Schutzfilm 23 weggelassen wird und die durchsichtige Elektrodenschicht 52 direkt auf die Oberfläche des Polarisators 12 aufgebracht wird. Eine andere Abwandlung besteht darin, eine Glasplatte auf die Oberfläche des Schutzfilms 21 oder 24 aufzubringen.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallfarbanzeigetafeln können für Farbanzeigegeräte mit Flüssigkristallen, in Uhren, elektrischen Rechnern, Fernsehgeräten, Meßgeräten, Geräten für Automobile etc., und daneben für optische Anwendungen, wie graphische Anzeigegeräte, optische Schalter etc., verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Flüssigkristallfarbanzeigetafel ist 0,5 bis 2,0 mm dünner als die üblichen, in Fig. 4 und 5 aufgeführten Flüssigkristallfarbanzeigetafeln, ist beträchtlich heller in ihrer Anzeige und besitzt einen merklich verbesserten Betrachtungswinkel.
Außerdem kann die nachfolgende Stufe des Bindens der Tafel auf eine Glasplatte mit Haftmitteln weggelassen werden, wodurch die Herstellungsschritte verringert werden, und die Herstellbarkeit stark verbessert wird.

Claims

1. Flüssigkristallfarbanzeigetafel, umfassend eine Flüssigkristallschicht (70), und zwei Polarisationselemente, die auf gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkristallschicht (70) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationselemente ein erstes Polarisationselement, das der Reihe nach eine gegebenenfalls vorhandene äußere Schutzschicht (21), eine Polarisationsschicht (11), eine Farbfilterschicht (40) aus drei Hauptfarben, eine innere Schutzschicht (22) und eine transparente, leitfähige Schicht (51) umfaßt, und ein zweites Polarisationselement umfassen, das der Reihe nach eine gegebenenfalls vorhandene äußere Schutzschicht (24), eine Polarisationsschicht (12), eine gegebenenfalls vorhandene innere Schutzschicht (23) und eine transparente, leitfähige Schicht (52) umfaßt, wobei jede Schutzschicht (21 bis 24), wenn vorhanden, ein drehpolarisationsfreies Polymer ist.

2. Flüssigkristallfarbanzeigetafel nach Anspruch 1, in der das drehpolarisationsfreie Polymer ein Polyethersulfon ist, umfassend wiederkehrende Einheiten der Strukturformel:

3. Flüssigkristallfarbanzeigetafel nach Anspruch 1 oder 2, in der der Flüssigkristall ein verdrillter, nematischer Flüssigkristall ist.

4. Flüssigkristallfarbanzeigetafel nach Anspruch 1, 2 oder 3, in der eine oder beide der äußeren Schutzschichten (21, 24) vorhanden sind.

5. Flüssigkristallfarbanzeigetafel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der das zweite Polarisationselement eine Reflektionsschicht zwischen der Polarisationsschicht (12) und der äußeren Schutzschicht (24) umfaßt.

6. Flüssigkristallfarbanzeigetafel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der die transparente, leitfähige Schicht (52) direkt in Kontakt mit der Polarisationsschicht (12) im zweiten Polarisationselement steht.

7. Flüssigkristallfarbanzeigetafel nach Anspruch 4, umfassend eine Glasplatte auf mindestens einer der äußeren Schutzschichten (21, 24).