JP3546670B2 - カラー液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶素子及びカラーフィルタとから構成されるカラー液晶表示装置に係り、特に薄型化を図るためにフィルム基板を備えるカラー液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶素子による発光をカラー化する液晶表示装置として、バックライトを光源とする透過型や、外光を受けて反射させる反射型、及び透光性の反射板を備えた半透過型等のものが従来から知られている。これらの液晶表示装置は、いずれも液晶表示装置をカラー化するためのカラーフィルタを液晶素子とともに設けたものであり、このカラーフィルタは、たとえばガラスまたはフィルムを利用した基板の液晶側に配置され、透過型の液晶表示装置の場合ではバックライト側からの光を色分解して一定の色だけを通す機能を持つ。また、反射型の液晶表示装置の場合でも、同様にガラス基板の液晶側に配置され、反射板からの反射光を色分解機能により着色し、液晶表示装置をカラー化する。
【０００３】
なお、基板としては、従来ガラス基板が主流であったが、近年では高分子フィルムを用いたフィルム基板も普及しつつある。このフィルム基板を用いた液晶表示装置の場合、ガラス基板を用いた場合に比べ薄型化かつ軽量化を図ることができ、特に携帯機器に適した表示装置となる。
【０００４】
図６は従来のカラー液晶表示装置の要部を示す縦断面図である。なお、本明細書においては、光を出射する側すなわち表示を目視する側を「上側」とし、光を供給する光源側を「下側」と定義する。
【０００５】
図６において、透明の上フィルム基板３６及び下フィルム基板３７の間に液晶材料を注入して液晶層３１を形成し、さらにその外側にそれぞれ一定の偏光方向の光のみ透過可能な上偏光板４０と下偏光板４１とを透明の接着層４２，４３を介して積層している。この液晶層３１は、たとえばツイストネマチック液晶やスーパーツイストネマチック液晶である。上フィルム基板３６及び下フィルム基板３７の液晶層３１と接触する面には、それぞれ透明導電性のＩＴＯを利用した上透明電極３２及び下透明電極３３をストライプ状に形成して、保護層３４，３５によってこれらの上下の透明電極３２，３３を被覆している。そして、上透明電極３２と上フィルム基板３６との間には、透明の保護層３９によって保護されたカラーフィルタ３８が形成されている。また、下偏光板４１の下面には反射板４４が透明の接着層４５によって接着されている。
【０００６】
上フィルム基板３６及び下フィルム基板３７は、たとえばポリカーボネイトやポリエーテルサルホン等の透明なプラスチックを素材としたもので、その厚さは１００μｍ程度である。
【０００７】
反射板４４はアルミニウム等の薄膜を利用したものであるが、この反射板４４に代えてこれを半透過板としたり、図において素子の下側に蛍光灯や有機ＥＬ素子等の発光素子を光源として備えるようにすることも従来周知のことである。すなわち、図示の反射板４４とする場合では、外部光を反射して表示する反射型の液晶表示が可能であり、光源を備える場合ではこの光源からの照射光を透過させて表示する透過型の液晶表示となり、また半透過板を利用するものでは反射型及び透過型の両方の機能による液晶表示が可能である。
【０００８】
カラーフィルタ３８は、３原色であるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）を一定のパターンに従って一様に配列するというものである。そして、カラーフィルタの製造方法としては、フォトレジスト中に着色顔料を微分散する顔料分散法や透明導電性電極に着色顔料を含有した電着性樹脂を電着する電着法のほか、染色法や印刷法等が従来から知られている。このような製造方法の中では、特にＲ，Ｇ，Ｂの高いパターン精度が得られる顔料分散法が従来では主流であった。
【０００９】
この顔料分散法では、半導体プロセスで多く用いられるフォトリソグラフィー法によって微細パターンを形成するため、品質的には非常に良質のものを得ることができる。その一方で、１色毎にフォトレジストの塗布や焼成及び露光工程が必要なので製造工程が非常に煩雑であり、またフォトレジストを露光するための露光装置は高解像度の微細パターン形成が可能であるものの極めて高価なので、最終製品のコストへの影響が大きいとされている。
【００１０】
このように構成された従来の液晶表示装置の動作は次のとおりである。
図示の反射板４４を持つ反射型のカラー液晶表示装置では、外部からの入射光で反射板４４から反射された光のうち、下偏光板４１の偏光方向と平行な直線偏光成分だけが透過して液晶層３１に達する。液晶層３１内では、上下の透明電極３２，３３の間での発生電界によって液晶の配向状態が変化し、液晶層３１を通る光の偏光方向を選択的に９０°回転させる。そして、この透過光がカラーフィルタ３８で着色され、その着色光のうち上偏光板４０と平行な偏光成分の透過光だけが透過し、この透過した光によって表示装置上にカラー表示が得られる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した従来のカラー液晶表示装置では、カラーフィルタ３８をフィルム基板３６上に形成し、さらにその上に保護膜３９及び上透明電極３２を形成する工程を踏む。この場合、基板としてガラスを素材としたものではその厚さが０．７〜１ｍｍ程度であって十分な剛性を持つが、フィルム基板３６は１００μｍ程度の厚さなのでガラス基板に比べると剛性に乏しい。このようにフィルム基板３６の剛性が小さいと、フィルム基板を平坦性良く保持することが困難となり、カラーフィルタ３８の厚み及び形状の精度が低下する。このため、カラーフィルタ３８の色分解特性が不均一となり、結果として良好なカラー表示が行えなくなるという問題があった。
【００１２】
本発明において解決すべき課題は、剛性が小さいフィルム基板を用いても簡単な工程でカラーフィルタと液晶素子とのアセンブリを最適化して良好なカラー表示を得ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラー液晶表示装置は、液晶層を内封する上下一対のフィルム基板を備えるとともに発生電界によりこの液晶層に配向性を付与する透明電極及び上下一対のフィルム基板のいずれか一方の光透過面に沿って配置され透過光を制御する第１の偏光板を含む液晶素子と、少なくとも透過光を制御する第２の偏光板とこの第２の偏光板のいずれか一方の光透過面に沿ってカラーフィルタを配置したフィルタ層とからなり、第２の偏光板のカラーフィルタを配置した面とフィルム基板とを対峙させてこれらの液晶素子とフィルム層とを一体に接合してなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のカラー液晶表示装置の製造方法は、液晶層を内封する上下一対のフィルム基板を備えるとともに発生電界によりこの液晶層に配向性を付与する透明電極及び上下一対のフィルム基板のいずれか一方の光透過面に沿って配置され透過光を制御する第１の偏光板を含む液晶素子と、少なくとも透過光を制御する第２の偏光板とこの第２の偏光板のいずれか一方の光透過面に沿ってカラーフィルタを配置したフィルタ層とを別体として製作し、カラーフィルタを上下一対のフィルム基板のいずれか一方に対峙させてこれらの液晶素子とフィルム層とを一体に接合することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、液晶層を内封する上下一対のフィルム基板を備えるとともに発生電界によりこの液晶層に配向性を付与する透明電極及び上下一対のフィルム基板のいずれか一方の光透過面に沿って配置され透過光を制御する第１の偏光板を含む液晶素子と、少なくとも透過光を制御する第２の偏光板とこの第２の偏光板のいずれか一方の光透過面に沿ってカラーフィルタを配置したフィルタ層とからなり、第２の偏光板のカラーフィルタを配置した面とフィルム基板とを対峙させてこれらの液晶素子とフィルム層とを一体に接合してなるものであり、カラーフィルタを直にフィルム基板に形成しないので、フィルム基板の欠陥損失等を抑えられるという作用を有する。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、第２の偏光板の上面にカラーフィルタを形成するとともに接着性を有する保護層によりカラーフィルタを含めて被覆し、保護層を下フィルム基板に接着してなるものであり、フィルタ層を接着性を有する保護層でフィルタ基板に接着することで、保護層の上に接着層を形成する工程を省略することができ、生産性の向上が図れるという作用を有する。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、第２の偏光板の上面にカラーフィルタを電着膜として形成し、カラーフィルタと下フィルム基板との間を加熱圧着してこれらを接合してなるものであり、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略できるので生産性の向上が図れ、更にフィルタ層とフィルム基板の間の接着層をなくすことで、視差の問題も改善できるという作用を有する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、カラーフィルタの周囲に遮光膜を電着膜として形成し、この遮光膜を含めて下フィルム基板との間を加熱圧着してカラーフィルタ及び遮光膜の全体を下フィルム基板に接合してなるものであり、遮光膜による接合力が加わるので下フィルム基板とフィルム層との間の接合力を高めるという作用を有する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、第２の偏光板に形成するカラーフィルタの単体を、液晶素子の内部で創成される文字や図形等の表示画素より大きな領域を占める形状としてなるものであり、カラーフィルタ形状を表示画素より若干大きくすることで、斜めから見ても表示画素が全面に着色されて見え、視差の問題を解消するという作用を有する。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、表示画素及びカラーフィルタのそれぞれのパターンの間隔を１００μｍ以上としてなるものであり、フィルム基板は１００μｍ程度に薄くできるので、間隔をこの値よりも大きくすることで、視差による色ずれを抑えるという作用を有する。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、液晶層を内封する上下一対のフィルム基板を備えるとともに発生電界によりこの液晶層に配向性を付与する透明電極及び上下一対のフィルム基板のいずれか一方の光透過面に沿って配置され透過光を制御する第１の偏光板を含む液晶素子と、少なくとも透過光を制御する第２の偏光板とこの第２の偏光板のいずれか一方の光透過面に沿ってカラーフィルタを配置したフィルタ層とを別体として製作し、カラーフィルタを上下一対のフィルム基板のいずれか一方に対峙させてこれらの液晶素子とフィルム層とを一体に接合するものであり、カラーフィルタを直にフィルム基板に形成しないので、フィルム基板の欠陥損失等を抑えることができ、剛性が小さいフィルム基板であっても高精細なパターンの製造を可能とするという作用を有する。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、カラーフィルタを予め設定したパターンとして転写用の基板の上に電着膜として形成し、この転写用の基板の上のカラーフィルタを第２の偏光板の上面に接着して転写するものであり、従来の顔料分散法等を適用する場合に比べて簡単な工程でカラーフィルタを下偏光板に高精度で形成できるという作用を有する。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、カラーフィルタを予め設定したパターンとして転写用の基板の上に形成し、この転写用の基板の上のカラーフィルタと第２の偏光板との間の加熱圧着によって第２の偏光板の上面に圧着転写するものであり、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略できるので生産性の向上が図れるという作用を有する。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、カラーフィルタを、接着層による接着によって下フィルム基板に下偏光板とともに接合するものであり、接着層による皮膜の工程のみを加えるだけで済むという作用を有する。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、カラーフィルタを、下フィルム基板との間の加熱圧着によってこの下フィルム基板に第２の偏光板とともに接合するものであり、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略できるので生産性の向上が図れるという作用を有する。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、カラーフィルタのパターンの間に電着膜の遮光膜を形成し、この遮光膜を含めて加熱圧着によって下フィルム基板に接合するものであり、遮光膜による接合力を加えて下フィルム基板に対して安定した接合を可能とするという作用を有する。
【００２７】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明のカラー液晶表示装置の要部を示す縦断面図である。
【００２８】
図１において、カラー液晶表示装置は、液晶素子Ｌとフィルム層Ｆとにより構成されたもので、これらの液晶素子Ｌ及びフィルム層Ｆを予め製作しておき、これらを一体に接合したアセンブリとしたものである。
【００２９】
液晶素子Ｌは、上透明電極２及び下透明電極３を各々形成し、保護層４，５で被覆した上フィルム基板６及び下フィルム基板７を、上下の透明電極２，３が形成された面どうしで対峙させ、この間に液晶を封止して液晶層１を形成する。そして、上フィルム基板６の上に第１の偏光板としての上偏光板１０を接着層１２によって積層したものである。すなわち、図６の従来例と比較して、上フィルム基板６の上にはカラーフィルタを積層しない点で相違している。
【００３０】
フィルタ層Ｆは、第２の偏光板として備える下偏光板１１の上に透明の接着層１３を介してＲ，Ｇ，Ｂの一定のパターンを有するカラーフィルタ８を積層したものであり、接着性を有する保護層９によって下フィルム基板７に接着して液晶素子Ｌと一体化される。
【００３１】
なお、図示の例は、従来例と同様に反射型の液晶表示装置としたものであり、下偏光板１１の下面には透明の接着層１５により反射板１４が固定されている。
【００３２】
そして、各部材の素材についても従来例と同様であり、液晶層１はツイストネマチック液晶やスーパーツイストネマチック液晶であり、上下のフィルム基板６，７はポリカーボネイトやポリエーテルサルホン等であって、その厚さは１００μｍ程度である。
【００３３】
ここで、液晶素子Ｌ及びフィルタ層Ｆは製造過程においては、先に述べたように、別途作成するものとする。この場合、液晶素子Ｌは先に述べた工程順に従って従来周知の製造法により製造することができる。
【００３４】
一方、フィルタ層Ｆは、従来の顔料分散法に代えて図２に示す製造方法によるものとする。この製造方法は、本願出願人が提案して特願平８−３１０３４９号として出願したものを適用したものであり、ここではその概要を説明する。
【００３５】
図２の（ａ）において、ガラス等の絶縁性基板１９の表面に電極２０，２１，２２，２３をパターン化して形成したものを繰返し使用できるようにしたマスター版２５として用意し、このマスター版２５の各電極２０〜２３の表面にはそれぞれ剥離層２４を形成する。そして、まず、第１の工程として、図２（ｂ）に示すように、電着樹脂からなるブラックマトリックス２６を電着法によって形成し、次いで、図２の（ｃ），（ｄ）の順に、それぞれ電着樹脂からなる赤，青，緑の着色パターン２７，２８，２９を同様に電着法によって順次形成する。
【００３６】
すなわち、ブラックマトリックス２６及び赤色，青色，緑色の着色パターン２７，２８，２９のマスター版２５上への電着法による形成では、まず、電極２３の表面に形成された剥離層２４上に、カーボンブラック系黒色顔料を３０ｍｌ／ｌの濃度で添加したアクリル系アニオン型電着樹脂浴を用いて厚さ２μｍの電着樹脂からなるブラックマトリックス２６を形成する（図２の（ｂ））。
【００３７】
次いで、赤色発光パターン形成用とした電極２０の表面に形成された剥離層２４上にアントラキノン系赤色顔料を添加したアクリル系アニオン型電着樹脂浴を用いて厚さ２μｍの電着樹脂からなる赤色着色パターン２７を形成する（同図の（ｃ））。そして、同様に、青色着色パターン形成用とした電極２１の表面の剥離層２４上にフタロシアニンブルー系青色顔料を添加したアクリル系アニオン型電着樹脂浴を用いて厚さ２μｍの電着樹脂からなる青色着色パターン２８を形成し、更に、最終工程として、緑色着色パターン形成用とした電極層２２の表面の剥離層２４上にフタロシアニングリーン系緑色顔料を添加したアクリル系アニオン型電着樹脂浴を用いて厚さ２μｍの電着樹脂からなる緑色着色パターン２９を形成する（同図の（ｄ））。
【００３８】
次いで、以上の工程によりマスター版２５上に形成されたブラックマトリックス２６と赤色，青色及び緑色の各着色パターン２７，２８，２９の電着物を剥離して、図１において示した下偏光板１１の上面に転写する。なお、この工程の前に、マスター版２５を温水中に浸漬してブラックマトリックス２６及び各着色パターン２７，２８，２９に温水を含浸させ、下偏光板１１の上面にはアクリル系の接着層１３を形成したものを準備する。
【００３９】
すなわち、この剥離転写工程では、ブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９が形成されたマスター版２５を５０℃の温水中に１分間浸漬し、これらのブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９に十分に温水を含浸させる。
【００４０】
この後、マスター版２５を温水中から取り出し、各色の着色パターン２７，２８，２９の表面から水分が蒸発除去されて、この表面が下偏光板１１のアクリル系の接着層１３に対して接着強度が得られる状態となるまでホールドする。一方、マスター版２５と接している側の各色の着色パターン２７，２８，２９の内部はこのホールド期間を通じて水分が依然として含有された状態が保たれるようにすることで、マスター版２５の表面の剥離層２４の撥水力によって付着力が弱い状態とすることができる。
【００４１】
このようにマスター版２５側に対しての付着力が弱くなったブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９は、下偏光板１１上のアクリル系の接着層１３に密着加圧した後に引き剥がすと、同図の（ｆ）に示すように、容易に下偏光板１１へ転写することができる。そして、下偏光板１１の表面に転写されたブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９を１４０℃で３０分間の加熱乾燥処理すると、これらのブラックマトリックス２６及び着色パターン２７，２８，２９はそれぞれの表面がほぼ同一平面として平滑にすることができ、高精度で高密度なカラーパターンを得ることができる。
【００４２】
このようなカラーフィルタの下偏光板１１への電着膜転写では、剥離転写後のマスター版２５は、ブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９を形成した後に、図２（ａ）に戻って着色パターンの転写のために繰り返し使用できることや、フォトリソグラフィが不要なことから、従来の製造方法に比べると容易にかつ安価に製造でき、生産性の向上が図れる。また、マスター版２５の電極２０〜２３をパターニング等の手法によって予め高精度で形成できるので、下偏光板１１に形成されるカラーフィルタ８の寸法精度も高めることができ、高品質のフィルタ層Ｆを得ることができる。
【００４３】
以上の工程で製造されたフィルタ層Ｆは、下偏光板１１の下面に透明の接着層１５によって反射板１４を接着したものとして液晶素子Ｌに一体に接合する工程へと移る。この接合工程では、フィルタ層Ｆの上面を予め接着性の保護層９によって皮膜した後、液晶素子Ｌとフィルタ層Ｆとを位置決めし、保護層９によってフィルタ層Ｆを液晶素子Ｌの下フィルム基板７に接着する。このような液晶素子Ｌとフィルタ層Ｆとの接着するための保護層９は、カラーフィルタ８及びそのパターンの保護と接着の両方の機能を果たすため、たとえばＵＶ硬化性樹脂等を使用する。
【００４４】
なお、ブラックマトリックス２６は画像を引き締めるための遮光膜であって必ずしも必要ではない。したがって、図２の工程で電極２４上にブラックマトリックス２６を形成しないものとして製作することもでき、図１の例ではこのブラックマトリックス２６を備えていないものを示している。
【００４５】
ここで、図２の工程において同図（ｅ）及び（ｆ）の下偏光板１１側へのカラーフィルタ８の転写に代えて、ブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９がアクリル樹脂を主成分とする電着膜であることからその粘着性を利用して、下偏光板１１に接合することもできる。この場合では、図２の（ｄ）までの工程で得られたブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９を７０℃程度に加熱保持した後、同図（ｅ）に示すように下偏光板１１に対峙する姿勢として、マスター版２５と下偏光板１１とを互いに圧着する。これにより、電着物であるブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９の粘着性によって、図３に示すようにブラックマトリックス２６による遮光膜１６と各色の着色パターン２７，２８，２９によるカラーフィルタ８のパターンを下偏光板１１の上に形成することができる。そして、遮光膜１６がカラーフィルタ８の全周囲に形成されることから、下偏光板１１に対する接合面の全体から隙間を無くすことができ、これによって粘着性を向上させた強固な接合が可能となる。
【００４６】
このような加熱圧着によって下偏光板１１に対してカラーフィルタ８を形成したものでも、図１に示したものと同様に接着性の保護層９によって下フィルム基板７に接着することができ、液晶素子Ｌとフィルタ素子Ｆとを一体化してカラー液晶表示装置を得ることができる。
【００４７】
図４の例は、図２の工程によってカラーフィルタ８を下偏光板１１に形成したフィルタ層Ｆを、接着性の保護層９による接着に代えてカラーフィルタ８及びブラックマトリックス１６の粘着性を利用して液晶層Ｌの下フィルム基板７に接合した構成としたものである。
【００４８】
カラーフィルタ８のパターンは図２において示したブラックマトリックス１６及び各色の着色パターン２７，２８，２９による電着膜で形成されているので、図３の例と同様に７０℃程度に加熱した後に下フィルム基板７に圧着すると、電着膜によるカラーフィルタ８の粘着性によって接合することができる。この接合では、図示のようにカラーフィルタ８が直下にフィルム基板７に接触したものとなる。
【００４９】
以上のように、図１，図３及び図４のいずれの構成においても、カラーフィルタ８を予め下偏光板１１上に形成したものをフィルタ層Ｆとし、液晶層１を含む液晶素子Ｌと別体として製造され、これらのフィルム層Ｆと液晶素子Ｌとを一体化することでカラー液晶表示装置を得ることができる。このため、カラーフィルタ８を上下のフィルム基板６，７のいずれか一方に直に積層して形成する従来の煩雑な方法に比べると、製造が格段に簡単になる。
【００５０】
ここで、図６で示した従来構造のカラーフィルタ８と液晶層１との間隔に比べると、図１，図３及び図４の各例においてカラーフィルタ８と液晶層１との間の距離は僅かではあるが広がることになる。このように距離が大きくなると、カラーフィルタ８と液晶層１の画素も離れてしまうので、通常の場合では斜め方向から見たとき色ずれが発生するいわゆる視差の問題が生じる。しかし、カラーフィルタ８と液晶層１との間に介在する下フィルム基板７はガラス基板に比べて格段に薄いので、距離の拡大も抑えることができ、このような視差の問題の発生はない。
【００５１】
図５はカラーフィルタを画素よりも大きくした構成を示す要部の概略平面図である。
【００５２】
たとえば携帯電話等においては、小さな画素による表示だけでなく文字や各種の機能を表すシンボルが比較的大きな画素として液晶素子の中に含まれている。
【００５３】
したがって、図示のように番号「１」を表す文字の画素１８に対して、下偏光板１１に形成するカラーフィルタ８をこの画素１８よりも大きくしておけば、この画素１８を「１」としてカラーフィルタ８による着色光として表示することができる。そして、その他の各種の画素についても、それぞれの表示に適切な色のカラーフィルタ８を対応させてこれらの画素よりも大きくしておけば、各画素を個別の色でそれぞれに発光表示することができる。
【００５４】
このように画素１８よりも大きな領域を占めるようにカラーフィルタ８を下偏光板１１に形成すれば、文字や図形等の表示を簡単に色付けして表示することができる。
【００５５】
また、図５において各画素１８及びカラーフィルタ８のそれぞれの配列パターンの間隔は１００μｍ以上とすることによって、視差により色ずれの発生を防止する構成とすることが好ましい。
【００５６】
すなわち、図１，図３及び図４のそれぞれの構成において、カラーフィルタ８と液晶層１との間に介在する下フィルム基板７は少なくも１００μｍ程度まで薄くできる。一方、上フィルム基板６面の法線に対する角度を視野角と定義したとき、この視野角が４５度以内の範囲で良好なカラー表示が得られれば、カラー液晶表示装置の実使用上の問題はないとされている。しかながら、カラーフィルタ８と液晶層１との間隔が１００μｍであれば、カラーフィルタ８のそれぞれの間隔が１００μｍ以下となったとき、視野角４５度の位置から見た画素は隣のパターンとの混色を起こし良好なカラー表示とならない。
【００５７】
これに対して、各画素１８及びカラーフィルタ８のそれぞれの配列パターンの間隔を１００μｍ以上とすれば、下フィルタ基板７の厚さが１００μｍ程度であっても視差による影響を避けることができ、色ずれを防止できる。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１の発明では、カラーフィルタを直にフィルム基板に形成しないので、カラーフィルタの作製不良によるフィルム基板の欠陥損失等を抑えることができ、剛性が小さいフィルム基板であっても、高精細かつ量産性に富んだカラー液晶表示装置を提供できる。
【００５９】
請求項２の発明では、保護層の上に接着層を形成する工程を省略することができ、生産性の向上が図れるため、安価にカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６０】
請求項３の発明では、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略できるので、生産性の向上が図れ、更にフィルタ層とフィルム基板の間の接着層をなくすことで、視差の問題も解消できるため、安価でかつ表示性能の良いカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６１】
請求項４の発明では、遮光膜による接合力が加わるので下フィルム基板とフィルム層との間の接合力を高めることができ、液晶素子とフィルタ層との接合がより確実になるため、信頼性の良いカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６２】
請求項５の発明では、カラーフィルタ形状を表示画素より若干大きくすることで、斜めから見ても表示画素が全面に着色されて見え、視差の問題が解消されるので、文字や図形に色付けしたカラー液晶表示装置を容易に提供できる。
【００６３】
請求項６の発明では、視差による色ずれを抑えることができるので、表示性能の良いカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６４】
請求項７の発明では、カラーフィルタを直にフィルム基板に形成しないので、フィルム基板の欠陥損失等を抑えることができ、剛性が小さいフィルム基板であっても高精細かつ量産性に富んだカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６５】
請求項８の発明では、従来の顔料分散法等を適用する場合に比べて簡単な工程でカラーフィルタを下偏光板に高精度で形成できるので、高精細かつ生産性の良いカラー液晶表示装置を安価に提供できる。
【００６６】
請求項９の発明では、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略でき、生産性の向上を図れるため、安価にカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６７】
請求項１０の発明では、接着層による皮膜の工程のみを加えるだけで済むので、製造工程をより簡略にすることができ、容易にかつ安価にカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６８】
請求項１１の発明では、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略でき、生産性の向上が図れるため、安価にカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６９】
請求項１２の発明では、遮光膜による接合力を加えて下フィルム基板に対して安定した接合が可能なので、液晶層とフィルタ層とをより確実に組み立てることができ、信頼性の良いカラー液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー液晶表示装置の要部を示す縦断面図
【図２】下偏光板にカラーフィルタを転写によって形成する工程を示す図
【図３】本発明のカラー液晶表示装置の別の例を示す要部の縦断面図
【図４】本発明のカラー液晶表示装置の更に別の例を示す要部の縦断面図
【図５】カラーフィルタを画素よりも大きくした構成を示す要部の概略平面図
【図６】従来のカラー液晶表示装置の要部を示す縦断面図
【符号の説明】
１ 液晶層
２ 上透明電極
３ 下透明電極
４ 保護層
５ 保護層
６ 上フィルム基板
７ 下フィルム基板
８ カラーフィルタ
９ 保護層
１０ 上偏光板（第１の偏光板）
１１ 下偏光板（第２の偏光板）
１２ 接着層
１３ 接着層
１４ 反射板
１５ 接着層
１６ 遮光膜
１７ 液晶表示素子
１８ 画素
１９ 絶縁性基板
２０，２１，２２，２３ 電極
２４ 剥離層
２５ マスター版
２６ ブラックマトリックス
２７ 赤色着色パターン
２８ 青色着色パターン
２９ 緑色着色パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶素子及びカラーフィルタとから構成されるカラー液晶表示装置に係り、特に薄型化を図るためにフィルム基板を備えるカラー液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶素子による発光をカラー化する液晶表示装置として、バックライトを光源とする透過型や、外光を受けて反射させる反射型、及び透光性の反射板を備えた半透過型等のものが従来から知られている。これらの液晶表示装置は、いずれも液晶表示装置をカラー化するためのカラーフィルタを液晶素子とともに設けたものであり、このカラーフィルタは、たとえばガラスまたはフィルムを利用した基板の液晶側に配置され、透過型の液晶表示装置の場合ではバックライト側からの光を色分解して一定の色だけを通す機能を持つ。また、反射型の液晶表示装置の場合でも、同様にガラス基板の液晶側に配置され、反射板からの反射光を色分解機能により着色し、液晶表示装置をカラー化する。
【０００３】
なお、基板としては、従来ガラス基板が主流であったが、近年では高分子フィルムを用いたフィルム基板も普及しつつある。このフィルム基板を用いた液晶表示装置の場合、ガラス基板を用いた場合に比べ薄型化かつ軽量化を図ることができ、特に携帯機器に適した表示装置となる。
【０００４】
図６は従来のカラー液晶表示装置の要部を示す縦断面図である。なお、本明細書においては、光を出射する側すなわち表示を目視する側を「上側」とし、光を供給する光源側を「下側」と定義する。
【０００５】
図６において、透明の上フィルム基板３６及び下フィルム基板３７の間に液晶材料を注入して液晶層３１を形成し、さらにその外側にそれぞれ一定の偏光方向の光のみ透過可能な上偏光板４０と下偏光板４１とを透明の接着層４２，４３を介して積層している。この液晶層３１は、たとえばツイストネマチック液晶やスーパーツイストネマチック液晶である。上フィルム基板３６及び下フィルム基板３７の液晶層３１と接触する面には、それぞれ透明導電性のＩＴＯを利用した上透明電極３２及び下透明電極３３をストライプ状に形成して、保護層３４，３５によってこれらの上下の透明電極３２，３３を被覆している。そして、上透明電極３２と上フィルム基板３６との間には、透明の保護層３９によって保護されたカラーフィルタ３８が形成されている。また、下偏光板４１の下面には反射板４４が透明の接着層４５によって接着されている。
【０００６】
上フィルム基板３６及び下フィルム基板３７は、たとえばポリカーボネイトやポリエーテルサルホン等の透明なプラスチックを素材としたもので、その厚さは１００μｍ程度である。
【０００７】
反射板４４はアルミニウム等の薄膜を利用したものであるが、この反射板４４に代えてこれを半透過板としたり、図において素子の下側に蛍光灯や有機ＥＬ素子等の発光素子を光源として備えるようにすることも従来周知のことである。すなわち、図示の反射板４４とする場合では、外部光を反射して表示する反射型の液晶表示が可能であり、光源を備える場合ではこの光源からの照射光を透過させて表示する透過型の液晶表示となり、また半透過板を利用するものでは反射型及び透過型の両方の機能による液晶表示が可能である。
【０００８】
カラーフィルタ３８は、３原色であるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）を一定のパターンに従って一様に配列するというものである。そして、カラーフィルタの製造方法としては、フォトレジスト中に着色顔料を微分散する顔料分散法や透明導電性電極に着色顔料を含有した電着性樹脂を電着する電着法のほか、染色法や印刷法等が従来から知られている。このような製造方法の中では、特にＲ，Ｇ，Ｂの高いパターン精度が得られる顔料分散法が従来では主流であった。
【０００９】
この顔料分散法では、半導体プロセスで多く用いられるフォトリソグラフィー法によって微細パターンを形成するため、品質的には非常に良質のものを得ることができる。その一方で、１色毎にフォトレジストの塗布や焼成及び露光工程が必要なので製造工程が非常に煩雑であり、またフォトレジストを露光するための露光装置は高解像度の微細パターン形成が可能であるものの極めて高価なので、最終製品のコストへの影響が大きいとされている。
【００１０】
このように構成された従来の液晶表示装置の動作は次のとおりである。
図示の反射板４４を持つ反射型のカラー液晶表示装置では、外部からの入射光で反射板４４から反射された光のうち、下偏光板４１の偏光方向と平行な直線偏光成分だけが透過して液晶層３１に達する。液晶層３１内では、上下の透明電極３２，３３の間での発生電界によって液晶の配向状態が変化し、液晶層３１を通る光の偏光方向を選択的に９０°回転させる。そして、この透過光がカラーフィルタ３８で着色され、その着色光のうち上偏光板４０と平行な偏光成分の透過光だけが透過し、この透過した光によって表示装置上にカラー表示が得られる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した従来のカラー液晶表示装置では、カラーフィルタ３８をフィルム基板３６上に形成し、さらにその上に保護膜３９及び上透明電極３２を形成する工程を踏む。この場合、基板としてガラスを素材としたものではその厚さが０．７〜１ｍｍ程度であって十分な剛性を持つが、フィルム基板３６は１００μｍ程度の厚さなのでガラス基板に比べると剛性に乏しい。このようにフィルム基板３６の剛性が小さいと、フィルム基板を平坦性良く保持することが困難となり、カラーフィルタ３８の厚み及び形状の精度が低下する。このため、カラーフィルタ３８の色分解特性が不均一となり、結果として良好なカラー表示が行えなくなるという問題があった。
【００１２】
本発明において解決すべき課題は、剛性が小さいフィルム基板を用いても簡単な工程でカラーフィルタと液晶素子とのアセンブリを最適化して良好なカラー表示を得ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラー液晶表示装置は、液晶層を内封する上下一対のフィルム基板を備えるとともに発生電界によりこの液晶層に配向性を付与する透明電極及び上下一対のフィルム基板のいずれか一方の光透過面に沿って配置され透過光を制御する第１の偏光板を含む液晶素子と、少なくとも透過光を制御する第２の偏光板とこの第２の偏光板のいずれか一方の光透過面に沿ってカラーフィルタを配置したフィルタ層とからなり、第２の偏光板のカラーフィルタを配置した面とフィルム基板とを対峙させてこれらの液晶素子とフィルム層とを一体に接合してなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のカラー液晶表示装置の製造方法は、液晶層を内封する上下一対のフィルム基板を備えるとともに発生電界によりこの液晶層に配向性を付与する透明電極及び上下一対のフィルム基板のいずれか一方の光透過面に沿って配置され透過光を制御する第１の偏光板を含む液晶素子と、少なくとも透過光を制御する第２の偏光板とこの第２の偏光板のいずれか一方の光透過面に沿ってカラーフィルタを配置したフィルタ層とを別体として製作し、カラーフィルタを上下一対のフィルム基板のいずれか一方に対峙させてこれらの液晶素子とフィルム層とを一体に接合することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、液晶層を内封する上下一対のフィルム基板を備えるとともに発生電界によりこの液晶層に配向性を付与する透明電極及び上下一対のフィルム基板のいずれか一方の光透過面に沿って配置され透過光を制御する第１の偏光板を含む液晶素子と、少なくとも透過光を制御する第２の偏光板とこの第２の偏光板のいずれか一方の光透過面に沿ってカラーフィルタを配置したフィルタ層とからなり、第２の偏光板のカラーフィルタを配置した面とフィルム基板とを対峙させてこれらの液晶素子とフィルム層とを一体に接合してなるものであり、カラーフィルタを直にフィルム基板に形成しないので、フィルム基板の欠陥損失等を抑えられるという作用を有する。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、第２の偏光板の上面にカラーフィルタを形成するとともに接着性を有する保護層によりカラーフィルタを含めて被覆し、保護層を下フィルム基板に接着してなるものであり、フィルタ層を接着性を有する保護層でフィルタ基板に接着することで、保護層の上に接着層を形成する工程を省略することができ、生産性の向上が図れるという作用を有する。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、第２の偏光板の上面にカラーフィルタを電着膜として形成し、カラーフィルタと下フィルム基板との間を加熱圧着してこれらを接合してなるものであり、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略できるので生産性の向上が図れ、更にフィルタ層とフィルム基板の間の接着層をなくすことで、視差の問題も改善できるという作用を有する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、カラーフィルタの周囲に遮光膜を電着膜として形成し、この遮光膜を含めて下フィルム基板との間を加熱圧着してカラーフィルタ及び遮光膜の全体を下フィルム基板に接合してなるものであり、遮光膜による接合力が加わるので下フィルム基板とフィルム層との間の接合力を高めるという作用を有する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、第２の偏光板に形成するカラーフィルタの単体を、液晶素子の内部で創成される文字や図形等の表示画素より大きな領域を占める形状としてなるものであり、カラーフィルタ形状を表示画素より若干大きくすることで、斜めから見ても表示画素が全面に着色されて見え、視差の問題を解消するという作用を有する。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、表示画素及びカラーフィルタのそれぞれのパターンの間隔を１００μｍ以上としてなるものであり、フィルム基板は１００μｍ程度に薄くできるので、間隔をこの値よりも大きくすることで、視差による色ずれを抑えるという作用を有する。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、液晶層を内封する上下一対のフィルム基板を備えるとともに発生電界によりこの液晶層に配向性を付与する透明電極及び上下一対のフィルム基板のいずれか一方の光透過面に沿って配置され透過光を制御する第１の偏光板を含む液晶素子と、少なくとも透過光を制御する第２の偏光板とこの第２の偏光板のいずれか一方の光透過面に沿ってカラーフィルタを配置したフィルタ層とを別体として製作し、カラーフィルタを上下一対のフィルム基板のいずれか一方に対峙させてこれらの液晶素子とフィルム層とを一体に接合するものであり、カラーフィルタを直にフィルム基板に形成しないので、フィルム基板の欠陥損失等を抑えることができ、剛性が小さいフィルム基板であっても高精細なパターンの製造を可能とするという作用を有する。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、カラーフィルタを予め設定したパターンとして転写用の基板の上に電着膜として形成し、この転写用の基板の上のカラーフィルタを第２の偏光板の上面に接着して転写するものであり、従来の顔料分散法等を適用する場合に比べて簡単な工程でカラーフィルタを下偏光板に高精度で形成できるという作用を有する。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、カラーフィルタを予め設定したパターンとして転写用の基板の上に形成し、この転写用の基板の上のカラーフィルタと第２の偏光板との間の加熱圧着によって第２の偏光板の上面に圧着転写するものであり、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略できるので生産性の向上が図れるという作用を有する。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、カラーフィルタを、接着層による接着によって下フィルム基板に下偏光板とともに接合するものであり、接着層による皮膜の工程のみを加えるだけで済むという作用を有する。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、カラーフィルタを、下フィルム基板との間の加熱圧着によってこの下フィルム基板に第２の偏光板とともに接合するものであり、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略できるので生産性の向上が図れるという作用を有する。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、カラーフィルタのパターンの間に電着膜の遮光膜を形成し、この遮光膜を含めて加熱圧着によって下フィルム基板に接合するものであり、遮光膜による接合力を加えて下フィルム基板に対して安定した接合を可能とするという作用を有する。
【００２７】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明のカラー液晶表示装置の要部を示す縦断面図である。
【００２８】
図１において、カラー液晶表示装置は、液晶素子Ｌとフィルム層Ｆとにより構成されたもので、これらの液晶素子Ｌ及びフィルム層Ｆを予め製作しておき、これらを一体に接合したアセンブリとしたものである。
【００２９】
液晶素子Ｌは、上透明電極２及び下透明電極３を各々形成し、保護層４，５で被覆した上フィルム基板６及び下フィルム基板７を、上下の透明電極２，３が形成された面どうしで対峙させ、この間に液晶を封止して液晶層１を形成する。そして、上フィルム基板６の上に第１の偏光板としての上偏光板１０を接着層１２によって積層したものである。すなわち、図６の従来例と比較して、上フィルム基板６の上にはカラーフィルタを積層しない点で相違している。
【００３０】
フィルタ層Ｆは、第２の偏光板として備える下偏光板１１の上に透明の接着層１３を介してＲ，Ｇ，Ｂの一定のパターンを有するカラーフィルタ８を積層したものであり、接着性を有する保護層９によって下フィルム基板７に接着して液晶素子Ｌと一体化される。
【００３１】
なお、図示の例は、従来例と同様に反射型の液晶表示装置としたものであり、下偏光板１１の下面には透明の接着層１５により反射板１４が固定されている。
【００３２】
そして、各部材の素材についても従来例と同様であり、液晶層１はツイストネマチック液晶やスーパーツイストネマチック液晶であり、上下のフィルム基板６，７はポリカーボネイトやポリエーテルサルホン等であって、その厚さは１００μｍ程度である。
【００３３】
ここで、液晶素子Ｌ及びフィルタ層Ｆは製造過程においては、先に述べたように、別途作成するものとする。この場合、液晶素子Ｌは先に述べた工程順に従って従来周知の製造法により製造することができる。
【００３４】
一方、フィルタ層Ｆは、従来の顔料分散法に代えて図２に示す製造方法によるものとする。この製造方法は、本願出願人が提案して特願平８−３１０３４９号として出願したものを適用したものであり、ここではその概要を説明する。
【００３５】
図２の（ａ）において、ガラス等の絶縁性基板１９の表面に電極２０，２１，２２，２３をパターン化して形成したものを繰返し使用できるようにしたマスター版２５として用意し、このマスター版２５の各電極２０〜２３の表面にはそれぞれ剥離層２４を形成する。そして、まず、第１の工程として、図２（ｂ）に示すように、電着樹脂からなるブラックマトリックス２６を電着法によって形成し、次いで、図２の（ｃ），（ｄ）の順に、それぞれ電着樹脂からなる赤，青，緑の着色パターン２７，２８，２９を同様に電着法によって順次形成する。
【００３６】
すなわち、ブラックマトリックス２６及び赤色，青色，緑色の着色パターン２７，２８，２９のマスター版２５上への電着法による形成では、まず、電極２３の表面に形成された剥離層２４上に、カーボンブラック系黒色顔料を３０ｍｌ／ｌの濃度で添加したアクリル系アニオン型電着樹脂浴を用いて厚さ２μｍの電着樹脂からなるブラックマトリックス２６を形成する（図２の（ｂ））。
【００３７】
次いで、赤色発光パターン形成用とした電極２０の表面に形成された剥離層２４上にアントラキノン系赤色顔料を添加したアクリル系アニオン型電着樹脂浴を用いて厚さ２μｍの電着樹脂からなる赤色着色パターン２７を形成する（同図の（ｃ））。そして、同様に、青色着色パターン形成用とした電極２１の表面の剥離層２４上にフタロシアニンブルー系青色顔料を添加したアクリル系アニオン型電着樹脂浴を用いて厚さ２μｍの電着樹脂からなる青色着色パターン２８を形成し、更に、最終工程として、緑色着色パターン形成用とした電極層２２の表面の剥離層２４上にフタロシアニングリーン系緑色顔料を添加したアクリル系アニオン型電着樹脂浴を用いて厚さ２μｍの電着樹脂からなる緑色着色パターン２９を形成する（同図の（ｄ））。
【００３８】
次いで、以上の工程によりマスター版２５上に形成されたブラックマトリックス２６と赤色，青色及び緑色の各着色パターン２７，２８，２９の電着物を剥離して、図１において示した下偏光板１１の上面に転写する。なお、この工程の前に、マスター版２５を温水中に浸漬してブラックマトリックス２６及び各着色パターン２７，２８，２９に温水を含浸させ、下偏光板１１の上面にはアクリル系の接着層１３を形成したものを準備する。
【００３９】
すなわち、この剥離転写工程では、ブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９が形成されたマスター版２５を５０℃の温水中に１分間浸漬し、これらのブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９に十分に温水を含浸させる。
【００４０】
この後、マスター版２５を温水中から取り出し、各色の着色パターン２７，２８，２９の表面から水分が蒸発除去されて、この表面が下偏光板１１のアクリル系の接着層１３に対して接着強度が得られる状態となるまでホールドする。一方、マスター版２５と接している側の各色の着色パターン２７，２８，２９の内部はこのホールド期間を通じて水分が依然として含有された状態が保たれるようにすることで、マスター版２５の表面の剥離層２４の撥水力によって付着力が弱い状態とすることができる。
【００４１】
このようにマスター版２５側に対しての付着力が弱くなったブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９は、下偏光板１１上のアクリル系の接着層１３に密着加圧した後に引き剥がすと、同図の（ｆ）に示すように、容易に下偏光板１１へ転写することができる。そして、下偏光板１１の表面に転写されたブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９を１４０℃で３０分間の加熱乾燥処理すると、これらのブラックマトリックス２６及び着色パターン２７，２８，２９はそれぞれの表面がほぼ同一平面として平滑にすることができ、高精度で高密度なカラーパターンを得ることができる。
【００４２】
このようなカラーフィルタの下偏光板１１への電着膜転写では、剥離転写後のマスター版２５は、ブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９を形成した後に、図２（ａ）に戻って着色パターンの転写のために繰り返し使用できることや、フォトリソグラフィが不要なことから、従来の製造方法に比べると容易にかつ安価に製造でき、生産性の向上が図れる。また、マスター版２５の電極２０〜２３をパターニング等の手法によって予め高精度で形成できるので、下偏光板１１に形成されるカラーフィルタ８の寸法精度も高めることができ、高品質のフィルタ層Ｆを得ることができる。
【００４３】
以上の工程で製造されたフィルタ層Ｆは、下偏光板１１の下面に透明の接着層１５によって反射板１４を接着したものとして液晶素子Ｌに一体に接合する工程へと移る。この接合工程では、フィルタ層Ｆの上面を予め接着性の保護層９によって皮膜した後、液晶素子Ｌとフィルタ層Ｆとを位置決めし、保護層９によってフィルタ層Ｆを液晶素子Ｌの下フィルム基板７に接着する。このような液晶素子Ｌとフィルタ層Ｆとの接着するための保護層９は、カラーフィルタ８及びそのパターンの保護と接着の両方の機能を果たすため、たとえばＵＶ硬化性樹脂等を使用する。
【００４４】
なお、ブラックマトリックス２６は画像を引き締めるための遮光膜であって必ずしも必要ではない。したがって、図２の工程で電極２４上にブラックマトリックス２６を形成しないものとして製作することもでき、図１の例ではこのブラックマトリックス２６を備えていないものを示している。
【００４５】
ここで、図２の工程において同図（ｅ）及び（ｆ）の下偏光板１１側へのカラーフィルタ８の転写に代えて、ブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９がアクリル樹脂を主成分とする電着膜であることからその粘着性を利用して、下偏光板１１に接合することもできる。この場合では、図２の（ｄ）までの工程で得られたブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９を７０℃程度に加熱保持した後、同図（ｅ）に示すように下偏光板１１に対峙する姿勢として、マスター版２５と下偏光板１１とを互いに圧着する。これにより、電着物であるブラックマトリックス２６及び各色の着色パターン２７，２８，２９の粘着性によって、図３に示すようにブラックマトリックス２６による遮光膜１６と各色の着色パターン２７，２８，２９によるカラーフィルタ８のパターンを下偏光板１１の上に形成することができる。そして、遮光膜１６がカラーフィルタ８の全周囲に形成されることから、下偏光板１１に対する接合面の全体から隙間を無くすことができ、これによって粘着性を向上させた強固な接合が可能となる。
【００４６】
このような加熱圧着によって下偏光板１１に対してカラーフィルタ８を形成したものでも、図１に示したものと同様に接着性の保護層９によって下フィルム基板７に接着することができ、液晶素子Ｌとフィルタ素子Ｆとを一体化してカラー液晶表示装置を得ることができる。
【００４７】
図４の例は、図２の工程によってカラーフィルタ８を下偏光板１１に形成したフィルタ層Ｆを、接着性の保護層９による接着に代えてカラーフィルタ８及びブラックマトリックス１６の粘着性を利用して液晶層Ｌの下フィルム基板７に接合した構成としたものである。
【００４８】
カラーフィルタ８のパターンは図２において示したブラックマトリックス１６及び各色の着色パターン２７，２８，２９による電着膜で形成されているので、図３の例と同様に７０℃程度に加熱した後に下フィルム基板７に圧着すると、電着膜によるカラーフィルタ８の粘着性によって接合することができる。この接合では、図示のようにカラーフィルタ８が直下にフィルム基板７に接触したものとなる。
【００４９】
以上のように、図１，図３及び図４のいずれの構成においても、カラーフィルタ８を予め下偏光板１１上に形成したものをフィルタ層Ｆとし、液晶層１を含む液晶素子Ｌと別体として製造され、これらのフィルム層Ｆと液晶素子Ｌとを一体化することでカラー液晶表示装置を得ることができる。このため、カラーフィルタ８を上下のフィルム基板６，７のいずれか一方に直に積層して形成する従来の煩雑な方法に比べると、製造が格段に簡単になる。
【００５０】
ここで、図６で示した従来構造のカラーフィルタ８と液晶層１との間隔に比べると、図１，図３及び図４の各例においてカラーフィルタ８と液晶層１との間の距離は僅かではあるが広がることになる。このように距離が大きくなると、カラーフィルタ８と液晶層１の画素も離れてしまうので、通常の場合では斜め方向から見たとき色ずれが発生するいわゆる視差の問題が生じる。しかし、カラーフィルタ８と液晶層１との間に介在する下フィルム基板７はガラス基板に比べて格段に薄いので、距離の拡大も抑えることができ、このような視差の問題の発生はない。
【００５１】
図５はカラーフィルタを画素よりも大きくした構成を示す要部の概略平面図である。
【００５２】
たとえば携帯電話等においては、小さな画素による表示だけでなく文字や各種の機能を表すシンボルが比較的大きな画素として液晶素子の中に含まれている。
【００５３】
したがって、図示のように番号「１」を表す文字の画素１８に対して、下偏光板１１に形成するカラーフィルタ８をこの画素１８よりも大きくしておけば、この画素１８を「１」としてカラーフィルタ８による着色光として表示することができる。そして、その他の各種の画素についても、それぞれの表示に適切な色のカラーフィルタ８を対応させてこれらの画素よりも大きくしておけば、各画素を個別の色でそれぞれに発光表示することができる。
【００５４】
このように画素１８よりも大きな領域を占めるようにカラーフィルタ８を下偏光板１１に形成すれば、文字や図形等の表示を簡単に色付けして表示することができる。
【００５５】
また、図５において各画素１８及びカラーフィルタ８のそれぞれの配列パターンの間隔は１００μｍ以上とすることによって、視差により色ずれの発生を防止する構成とすることが好ましい。
【００５６】
すなわち、図１，図３及び図４のそれぞれの構成において、カラーフィルタ８と液晶層１との間に介在する下フィルム基板７は少なくも１００μｍ程度まで薄くできる。一方、上フィルム基板６面の法線に対する角度を視野角と定義したとき、この視野角が４５度以内の範囲で良好なカラー表示が得られれば、カラー液晶表示装置の実使用上の問題はないとされている。しかながら、カラーフィルタ８と液晶層１との間隔が１００μｍであれば、カラーフィルタ８のそれぞれの間隔が１００μｍ以下となったとき、視野角４５度の位置から見た画素は隣のパターンとの混色を起こし良好なカラー表示とならない。
【００５７】
これに対して、各画素１８及びカラーフィルタ８のそれぞれの配列パターンの間隔を１００μｍ以上とすれば、下フィルタ基板７の厚さが１００μｍ程度であっても視差による影響を避けることができ、色ずれを防止できる。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１の発明では、カラーフィルタを直にフィルム基板に形成しないので、カラーフィルタの作製不良によるフィルム基板の欠陥損失等を抑えることができ、剛性が小さいフィルム基板であっても、高精細かつ量産性に富んだカラー液晶表示装置を提供できる。
【００５９】
請求項２の発明では、保護層の上に接着層を形成する工程を省略することができ、生産性の向上が図れるため、安価にカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６０】
請求項３の発明では、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略できるので、生産性の向上が図れ、更にフィルタ層とフィルム基板の間の接着層をなくすことで、視差の問題も解消できるため、安価でかつ表示性能の良いカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６１】
請求項４の発明では、遮光膜による接合力が加わるので下フィルム基板とフィルム層との間の接合力を高めることができ、液晶素子とフィルタ層との接合がより確実になるため、信頼性の良いカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６２】
請求項５の発明では、カラーフィルタ形状を表示画素より若干大きくすることで、斜めから見ても表示画素が全面に着色されて見え、視差の問題が解消されるので、文字や図形に色付けしたカラー液晶表示装置を容易に提供できる。
【００６３】
請求項６の発明では、視差による色ずれを抑えることができるので、表示性能の良いカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６４】
請求項７の発明では、カラーフィルタを直にフィルム基板に形成しないので、フィルム基板の欠陥損失等を抑えることができ、剛性が小さいフィルム基板であっても高精細かつ量産性に富んだカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６５】
請求項８の発明では、従来の顔料分散法等を適用する場合に比べて簡単な工程でカラーフィルタを下偏光板に高精度で形成できるので、高精細かつ生産性の良いカラー液晶表示装置を安価に提供できる。
【００６６】
請求項９の発明では、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略でき、生産性の向上を図れるため、安価にカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６７】
請求項１０の発明では、接着層による皮膜の工程のみを加えるだけで済むので、製造工程をより簡略にすることができ、容易にかつ安価にカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６８】
請求項１１の発明では、フィルタ層をフィルム基板に接着する際、接着剤を使用せずかつそれを塗布する工程を省略でき、生産性の向上が図れるため、安価にカラー液晶表示装置を提供できる。
【００６９】
請求項１２の発明では、遮光膜による接合力を加えて下フィルム基板に対して安定した接合が可能なので、液晶層とフィルタ層とをより確実に組み立てることができ、信頼性の良いカラー液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー液晶表示装置の要部を示す縦断面図
【図２】下偏光板にカラーフィルタを転写によって形成する工程を示す図
【図３】本発明のカラー液晶表示装置の別の例を示す要部の縦断面図
【図４】本発明のカラー液晶表示装置の更に別の例を示す要部の縦断面図
【図５】カラーフィルタを画素よりも大きくした構成を示す要部の概略平面図
【図６】従来のカラー液晶表示装置の要部を示す縦断面図
【符号の説明】
１ 液晶層
２ 上透明電極
３ 下透明電極
４ 保護層
５ 保護層
６ 上フィルム基板
７ 下フィルム基板
８ カラーフィルタ
９ 保護層
１０ 上偏光板（第１の偏光板）
１１ 下偏光板（第２の偏光板）
１２ 接着層
１３ 接着層
１４ 反射板
１５ 接着層
１６ 遮光膜
１７ 液晶表示素子
１８ 画素
１９ 絶縁性基板
２０，２１，２２，２３ 電極
２４ 剥離層
２５ マスター版
２６ ブラックマトリックス
２７ 赤色着色パターン
２８ 青色着色パターン
２９ 緑色着色パターン
Claims (5)
- 液晶層を内封する上下一対のフィルム基板を備えるとともに発生電界によりこの液晶層に配向性を付与する透明電極及び上下一対のフィルム基板のいずれか一方の光透過面に沿って配置され透過光を制御する第１の偏光板を含む液晶素子と、少なくとも透過光を制御する第２の偏光板とこの第２の偏光板のいずれか一方の光透過面に沿ってカラーフィルタを配置したフィルタ層とを別体として製作し、カラーフィルタを上下一対のフィルム基板のいずれか一方に対峙させてこれらの液晶素子とフィルム層とを一体に接合するカラー液晶表示装置の製造方法であって、
カラーフィルタを予め設定したパターンとして転写用の基板の上に剥離層を介して電着膜として形成し、前記電着層に温水を含浸させ、前記転写用の基板の上に電着膜として形成されたカラーフィルタを第２の偏光板の上面に接着して転写することを特徴とするカラー液晶表示装置の製造方法。 - カラーフィルタを、接着層による接着によって下フィルム基板に第２の偏光板とともに接合することを特徴とする請求項１記載のカラー液晶表示装置の製造方法。
- 液晶層を内封する上下一対のフィルム基板を備えるとともに発生電界によりこの液晶層に配向性を付与する透明電極及び上下一対のフィルム基板のいずれか一方の光透過面に沿って配置され透過光を制御する第１の偏光板を含む液晶素子と、少なくとも透過光を制御する第２の偏光板とこの第２の偏光板のいずれか一方の光透過面に沿ってカラーフィルタを配置したフィルタ層とを別体として製作し、カラーフィルタを上下一対のフィルム基板のいずれか一方に対峙させてこれらの液晶素子とフィルム層とを一体に接合するカラー液晶表示装置の製造方法であって、
カラーフィルタを予め設定したパターンとして転写用の基板の上に剥離層を介して電着膜として形成し、前記電着層に温水を含浸させ、前記転写用の基板の上に電着膜として形成されたカラーフィルタと第２の偏光板との間の加熱圧着によって第２の偏光板の上面に圧着転写することを特徴とするカラー液晶表示装置の製造方法。 - カラーフィルタを、下フィルム基板との間の加熱圧着によってこの下フィルム基板に第２の偏光板とともに接合することを特徴とする請求項３記載のカラー液晶表示装置の製造方法。
- カラーフィルタのパターンの間に電着膜の遮光膜を形成し、この遮光膜を含めて加熱圧着によって下フィルム基板に接合することを特徴とする請求項４記載のカラー液晶表示装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP30246797A JP3546670B2 (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | カラー液晶表示装置の製造方法 |
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| JP30246797A JP3546670B2 (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | カラー液晶表示装置の製造方法 |
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- 1997-11-05 JP JP30246797A patent/JP3546670B2/ja not_active Expired - Fee Related
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