JPH0220119B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多色画像表示液晶装置、特に、対向
する一対の基板のうちいずれか一方の基板の電極
面上もしくはそれら両基板の各電極面上に、所望
のパターンの１色または複数色のカラーフイルタ
層を２層以上、パターンが互いに交叉するように
配置し、たとえば重なつたカラーフイルタ層によ
る透過可視光の減法混色によつてえられる各２次
色を単位画素の原色として加法混色することによ
り多色表示をもなしうるものに関する。

従来の多色画像表示液晶装置は、第１図の部分
拡大平断面図、第２図の部分拡大側断面図にみら
れるように、一対のガラス基板１１，１１′が平
行に対向し、その対向面側にそれぞれ多数の平行
な微細電極１２，１２がたがいに交差するように
形成され、これら電極１２の一方の表面にたとえ
ばレツド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の
３原色からなるカラーフイルタ層１３が染色法
（たとえば本願出願人の出願にかかる特願昭56−
201987号「多色画像表示装置の製造法」に記載さ
れている染色法）により形成され、基板周辺のス
ペーサ兼用のシール部１６によつて密封された電
極１２，１２間には液晶材１７が封止されて構成
されており、カラーフイルタ層１３が形成された
方の基板各電極１２と、液晶１７を介してそれと
対向する他方の基板の電極１２との間に所定の電
圧をかけた場合に、液晶１７の透過光量または反
射光量が制御され、それにより多色画像が基板１
１′上に表示されるものである。なお対向電極１
２，１２の外層には配向膜１４がそれぞれ形成さ
れ、液晶１７に配向性を付与するとともに、カラ
ーフイルタ層１３を保護し、染色色素の金属イオ
ンなどが液晶１７に溶出するのを防止している。

前記した染色法により形成されたカラーフイル
タ層１３は、電極１２の表面に膜厚が十分に薄
く、かつ均一な厚さに形成されていることから、
電極１２間の駆動電圧が低く保持され、かつ電極
間の印加電圧にはバラツキが発生せず、またカラ
ーフイルタ層１３は、色純度が高く、カラーバラ
ンスがすぐれていることと相まつて多色画像をか
なり忠実に再現できるのであるが、この従来の液
晶パネルにおいては、第３図に示した色度図に三
角形Ｒ・Ｇ・Ｂで示すとおり、表示しうる色の範
囲があまり広くないから、種々の色あいを有する
多色画像を忠実に表示するのに無理がある。この
ために第３図に三角形R′・G′・B′で示すように
各カラーフイルタ層をより色純度の高い色にする
ことが考えられる。しかしそのためには、カラー
フイルタ層をかなり濃い色にしなければならず、
カラーフイルタ層の透過光量が低下する不都合を
生じ、しかもかなり濃い色にフイルター層を染色
することは技術的に非常に困難となる。

また、カラーフイルタ層の色純度を高くする外
に、第３図にて四角形Ｇ・Ｂ・Ｒ・Ｏで示すよう
にレツド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、
オレンジ（Ｏ）の４色、またはそれ以上の色数に
ついてフイルター層を構成することにより、広範
囲な色あいを表示することが考えられるが、第１
図、第２図に示した装置構成をそのままにしてお
いて、カラーフイルタ層の色数を多くすると、第
４図に示すように、カラーフイルタ層１３の同色
同士の間隔が広くなり、画像のきめが粗くなり、
画質の低下を生じることとなるので、カラーフイ
ルタ層１３の色の種類は実用上３色までが限度
で、それ以上多くできない。

さらに、従来の多色画像表示液晶装置は、第１
図に示すとおり、同じ色が一方向、たとえば縦方
向に並ぶため、どうしても縞模様が目につく欠点
を有している。そのため電極をドツトマトリツク
ス状のパターンに形成し、このドツトマトリツク
ス状に配置した各電極に対応した位置に同様にド
ツトマトリツクス状に色分けしたカラーフイルタ
層を形成することが提案されている。しかしこの
場合は、各電極に対するカラーフイルタ層の厳密
な位置合せを狂わさずにカラーフイルタ層を前記
したようにドツトマトリツクス状に色分けして染
色するのは非常に困難である。

この発明は、従来の多色画像表示液晶装置がか
かえている前記問題点の解決をはかつたもので、
広範囲の色あいを有する多色画像を表示しうると
ともに、カラーフイルタ層の色数を多くしても画
像のきめが粗くならない多色画像表示液晶装置を
提供することを目的とするものである。

さらにこの発明の別な目的の１つは、後記する
ようにカラーフイルタ層を２層に重ねて形成し、
これら２層のカラーフイルタ層による減法混色に
て多色表示をすることを可能ならしめる多色画像
表示液晶装置を提供することであり、その２つ
は、同じ色が１列に並ばないようにドツトマトリ
ツクス状に多色画像を表示できる製作の容易な多
色画像表示液晶装置を提供することである。

以下、第５−１図から第１２図までの図面を参
照しながら、この発明の構成について説明する。
ただし、第５−１図、第５−２図、第６図および
第７図において、従来の液晶装置と同一部分につ
いては同じ符号を用いてある。

なお、これら図面にて示す多色画像表示液晶装
置は、いずれも実施例であり、この発明はこれら
実施例に限定されるものではない。

第５−１図、第５−２図は、実施例の２つの基
板面における電極１２のそれぞれの配設状態を示
す部分平面図であり、基板１１，１１′は少くと
も一方はたとえばガラスなどからなる透明板であ
り、いずれの基板１１，１１′面上の電極面も図
示のとおり、従来と同様に縞状のパターンに形成
し、この縞状のパターンが基板１１，１１′を対
向させたとき交差するようにスペーサ材兼用のシ
ール材を介して電極面をたがいに対向させて貼合
わせる。

なお、前記縞状パターンは櫛歯状のパターンに
代えてもよく、一方の基板１１の側の電極と、も
う一方の基板１１′の側の電極を交差させる角度
は、この実施例では直角であるが、必ずしも直角
に限定するものではない。

第６図は第５−１図の部分側面図（ただし電極
１２はカラーフイルタ層１３−１、１３−２が形
成された状態にて示してある）である。この実施
例では、第５−２図に示した基板１１′に形成し
た電極１２にもカラーフイルタ層１３−３，１３
−４を形成する。

なお基板１１の電極上に基板１１′の電極パタ
ーンに対応させたカラーフイルタ層を形成して
も、それとは反対に基板１１′の電極上に基板１
１の電極パターンに対応させたカラーフイルタ層
を形成するようにしてもよい。

このようにこの多色画像表示液晶装置はカラー
フイルタ層１３を２層形成するのであるが、その
形成に当つて、両方の基板１１，１１′の電極上
にカラーフイルタ層１３を一層づつ形成する代り
に、第７図に示した別の実施例のように、一方の
基板１１の電極１２上にカラーフイルタ層１３−
１，１３−２を形成し、その表面に必要に応じて
防染層１４を形成し、ついでその層上の他方の基
板１１′の電極１２の縞状パターンに対応した位
置にカラーフイルタ層１３−３，１３−４を形成
し、基板１１の電極１２上のカラーフイルタ層１
３−１，１３−２と、カラーフイルタ層１３−
３，１３−４とをそれぞれ重ね２層に形成しても
よく、さらには両電極面に２層以上のカラーフイ
ルタ層を形成するようにしてもよい。

つぎにカラーフイルタ層１３−１，１３−２，
１３−３，１３−４の色について説明する。

この発明にかかる液晶パネルすなわち多色画像
表示液晶装置においては、第６図、第７図にみら
れるとおりそのたとえば４種類のカラーフイルタ
層１３−１，１３−２，１３−３，１３−４の色
はグリーン（Ｇ）、レツドパープル（Ｒ・Ｐ）、ブ
ルー（Ｂ）およびイエローオレンジ（Ｙ・Ｏ）の
各色であり、各フイルターを透過する可視光の透
過光は第９−１図、第９−２図、第９−３図およ
び第９−４図にそれぞれ示すような可視光領域に
おけるスペクトルを有しており、カラーフイルタ
付基板１５，１５′を前記のとおり貼り合せ、前
記各カラーフイルタ層を重ね合わせた２層のカラ
ーフイルタ層すなわち第８図に示した１３−５，
１３−６，１３−７，１３−８による可視光透過
スペクトルは減法混色により第１０−１図、第１
０−２図、第１０−３図、第１０−４図にそれぞ
れ斜線を施した部分にて示される。したがつて第
８図の１３−５〜１３−８のように電極１２と電
極１２とが交差して対向している部分にて表示さ
れる色（以下２次色と称する。）は、第１０−１
図〜第１０−４図にて斜線部分で示される各色、
すなわち順番にイエロー・グリーン（Ｙ・Ｇ）、
ブルー・グリーン（Ｂ・Ｇ）、パープリツシユブ
ルー（Ｐ・Ｂ）、レツド（Ｒ）である。たとえば、
レツドパープル（Ｒ・Ｐ）のカラーフイルタ層１
３−２とブルー（Ｂ）のカラーフイルタ層１３−
３が交差している領域１３−７に表示される２次
色は、第１０−３図に示したパープリツシユブル
ー（Ｐ・Ｂ）である。

また、この多色画像表示液晶装置は、たとえば
２次色１３−５，１３−６，１３−７，１３−８
のように互いに異なる２次色の画素の中から、所
要の２次色を選択し、加法混色を行うことによつ
て多色画像を表示することができる。

前記２次色はいずれもカラーフイルタ層の色を
減法混色した色であるから、カラーフイルタ層単
独よりも色純度が高く、したがつてこれら２次色
を加法混色することによつてえられる多色画像
は、その色調の範囲が広い。しかもこれら２次色
は第１０−１図〜第１０−４図に示すように可視
光領域をほぼ４等分した理想的な色に近い色調を
有することから、えられる多色画像は色バランス
が良好であるという利点もある。

さらにこの発明にかかる多色画像表示液晶装置
はつぎのように構成することもできる。たとえば
一方のカラーフイルタ層１３をシアン色、マゼン
ダ色、イエロー色の３色に、もう一方のカラーフ
イルタ層１３も同じくシアン色、マゼンダ色、イ
エロー色にし、これら両フイルタ層１３，１３′
が交差するようにして液晶パネルを作成すれば、
減法混色によりレツド、グリーン、ブルーの各色
がえられ、同一色同士のカラーフイルタ層１３，
１３′の重ね合わさつた部分ではシアン色、マゼ
ンダ色、イエロー色となり、３色のカラーフイル
タ層で６種の色がえられる。

このようにカラーフイルタ層１３，１３′を対
向基板１１，１１′の電極面１２，１２にそれぞ
れ設け、異色または同色のカラーフイルタ層を重
ね合わせることにより可視光領域を４等分した２
次色をえることならびに３色（たとえばシアン
色、マゼンタ色、イエロー色）のカラーフイルタ
層で、６色（シアン色、マゼンタ色、イエロー
色、レツド色、グリーン色、ブルー色）の表示が
可能ともなる。

つぎに、この発明の一実施例について説明す
る。まず、一般に行われている液晶電極の製造法
を用いてガラス基板１１の上にI_o2O₃の導電膜か
らなる透明電極１２を第５−１図に示すとおり縞
状に形成する。このように透明電極１２が形成さ
れたガラス基板１１全面に、ゼラチンに感光剤と
して重クロム酸アンモニウムそれに水をそれぞれ
重量比で、10：１：200の割合で加えた溶液をス
ピンナーを用いて約0.1μmの膜厚に塗布、乾燥さ
せる。この表面に所定のマスク板を介して露光処
理をし、電極１２上の部分のみを硬化させ、温水
で未露光部分を除去することによつて被染色層１
３を形成する。

つぎに、同じくスピンナを用いて前記被染色層
１３上に油性ポジ型フオトレジストOFPR剤〈東
京応化(株)製品名〉を約1.0μmの膜厚に塗布し、乾
燥させる。そしてグリーン色のカラーフイルタ層
形成用のマスク板を縞状電極１２に見当合せして
密着露光し、ついで現像し、グリーン色に染色す
る部分のみゼラチン硬化膜を露出させ、所定の分
光特性を有する染料（後記）を用いてグリーン色
に染色し、カラーフイルタ層１３−１を形成す
る。つぎに残部の前記フオトレジスト膜をメタノ
ールで除去し、前記と同様に新たに前記フオトレ
ジストOFPR剤を塗布乾燥させ、前記と同じくフ
オトリソグラフイー法によつてマゼンタ色のカラ
ーフイルタ層を形成する部分のゼラチン膜を露出
させ、所定の分光特性を有する染料（後記）を用
いてマゼンタ色に染色し、カラーフイルタ層１３
−２を形成する。そして最後に120℃で10分間乾
燥した後、配向膜１４を形成するために、ポリビ
ニールアルコールの0.5％水溶液を、前記両カラ
ーフイルタ層１３−１，１３−２を含む全面に
0.1μmの膜厚で塗布・乾燥させることによつて液
晶用カラーフイルタ付き基板１５をまず作りあげ
る。

つぎに前記したグリーン色、マゼンタ色の各カ
ラーフイルタ層が形成された電極１１に対向する
基板１１′に第５−２図に示すとおり縞状透明電
極１２を前記同様に形成し、それに前記した方法
により、所定の分光特性を有する染料（後記）を
それぞれ用いてブルー色、オレンジ色のそれぞれ
カラーフイルタ層を形成し、ついで前記同様に全
面に配向膜１４を形成し、もう一方のカラーフイ
ルタ付き基板１５′を作りあげる。

前記したグリーン、マゼンタ、ブルーおよびオ
レンジ各色に被染色層１３をそれぞれ所定の分光
特性を有する染料により染色するに要する薬品名
および染色条件を例示するとつぎのとおりであ
る。

(A) グリーン色 サンドランブリリアントブルー（Sandoan
Briiant Ｂue）Ｎ−5GN（Sandoz社製品
名）…0.1Wt％、ラナシンイエロー（Lanasyn
Yeow）3GL350％〈三菱化成(株)製品名〉…
0.1Wt％、酢酸…0.5Wt％、水…残部からなる染
色液（50℃）に１分間浸漬。

(B) マゼンタ色 食品用赤色105号〈保土谷化学工業(株)製品名〉
…5.0Wt％、カヤノールシアニン（kayano
cyanine）6B〈日本化薬(株)製品名〉…0.1wt％、酢
酸…5.0Wt％、水…残部からなる染色液（50℃）
に３分間浸漬。

(C) ブルー色 サンドランブリリアントブルーＮ−5GN…
0.5Wt％、サンドランシアニン（Sandoan
Cyanine）Ｎ−G360％（Sandoz社製品名）…
0.0Wt％、酸…3.0Wt％、水…残部からなる染色
液（50℃）に１分間浸漬。

(D) オレンジ色 ラニイルオレンジ（Lany Orange）Ｒ〈住
友化学工業(株)製品名〉…0.5Wt％、アシドール、
ブリリアント、イエロー（Acido Bri
iant Yeow）Ｍ−5GL（BASF社製品名）…
0.2Wt％、酢酸…1.0Wt％、水…残部からなる染
色液（50℃）に２分間浸漬。

ついで前記したカラーフイルタ層付き基板１
５，１５′の配向膜１４面に対し、それぞれ表面
ラビングによる配向処理をしてから、エポキシ樹
脂などからなるスペーサ兼シール部１６をそれぞ
れの基板１５，１５′の周辺にスクリーン印刷に
よつて形成する。そしてシール部１６同士にて基
板１１，１１′をそれぞれのカラーフイルタ層１
３−１〜１３−４がたがいに交差（この実施例で
は直交）するように貼り合わせ、その隙間空間に
液晶１７を注入封止してTN形液晶パネルすなわ
ち多色画像表示液晶装置を完成する。

第１１図は、このように完成された多色画像表
示液晶装置のグリーン（Ｇ）、レツド・パープル
（Ｒ・Ｐ）、ブルー（Ｂ）およびイエロー・オレン
ジ（Ｙ・Ｏ）各色のカラーフイルタ層の透過可視
光によつてえられる表示カラーの範囲を色度図の
点線で囲んだ四角形にて示したもので、これによ
り前記各色は色純度が十分に高く、かつカラーバ
ランスも良好なことがわかる。また第１２図は、
この多色画像表示液晶装置の前記各カラーフイル
タ層をたがいに重ね合わせ、２層のフイルター層
を透過する可視光の減法混色によつてえられる２
次色の範囲を同じく色度図の実線で四角形で示し
たもので、前記各単独フイルターの原色のそれよ
りも表示範囲が大きくなり、しかもカラーバラン
スの良い色がえらることが示されている。また従
来の３色（レツド色、グリーン色、ブルー色）を
用いる方法では、混合色の色純度を向上させるこ
とが難しいという欠点もこの方法では解消され
る。

なお、以上の説明におけるカラーフイルタ層の
色は実施例としてあげたものであつて、前記各色
に限定されるものではないし、組合わせる色数も
限定されるものではない。

以上、基板の電極上に一層状にカラーフイルタ
層が形成されたものを実施例として示したが、こ
の外に、一方の基板の電極上に第７図に示すよう
に、まずグリーン（Ｇ）、レツド・パープル
（Ｒ・Ｐ）の２色のカラーフイルタ層を形成し、
その層上に防染層としてポリジユール〈三国ペイ
ント(株)製品名〉を0.1〜2.0μm好ましくは0.1〜
0.5μm程度の膜厚に塗布し、160℃、20分で硬化
させ、ついでこの防洗層の上面に、同じ方法で下
層のグリーン（Ｇ）、レツド・パープル（Ｒ・Ｐ）
のカラーフイルタ層に交差するように被染色層を
設け、この被染色層をブルー（Ｂ）およびイエロ
ー・オレンジ（Ｙ・Ｏ）に染めることによつて第
２層のカラーフイルタ層を形成し、さらにその上
に前記と同様の工程で配向膜を形成したものであ
つて、もう一方の対向基板は、前記ブルー（Ｂ）
およびイエロー・オレンジ（Ｙ・Ｏ）のカラーフ
イルタ層に対応する透明電極を有し、さらにその
上全面に前記配向膜を設けたもので、この透明電
極と、他方の基板の電極のブルー（Ｂ）およびイ
エロー・オレンジ（Ｙ・Ｏ）のカラーフイルタ層
とが対応するようにそれぞれ両電極面を対向させ
て貼り合わせると、前記したものと同じ機能をも
つた多色画像表示液晶装置を作ることができる。

以上の説明によつて明らかなように、この発明
にかかる多色画像表示液晶装置においては、カラ
ーフイルタ層をたがいに部分的に重ね合わせられ
るように対向的に設け、２層のカラーフイルタ層
を透して色を表示するから、両カラーフイルタ層
の色を減法混色した２次色として表示することが
でき、この２次色は、カラーフイルタ層単独の色
よりも色純度が高く、しかも前記実施例における
ように可視光領域をほぼ４等分した理想的な色調
にできるから、このような２次色を加法混色して
えられる多色画像は、その色調が広く、かつ色バ
ランスも良好である。

そしてカラーフイルタ層の重なりによる前記２
次色は、カラーフイルタ層個々の色を濃く染める
ことによつて色純度を高めているのではないか
ら、カラーフイルタ層の染色は容易である。

また同色のカラーフイルタ層が重なつた２次色
では、その色自身を、また異なる色のカラーフイ
ルタ層の重なりによる２次色では、減法混色によ
る色をそれぞれ表示できることから、各単位色が
表示する２次色はカラーフイルタ層の色数よりも
多くすることができる。このことから種々の色の
カラーフイルタ層を染色法によつて形成するに際
して、染色液の種類が少なくてすみ、それに伴つ
て染色工程を節減することができる。さらには前
記単位色の単位画素を加法混色することにより多
色表示を容易に行うことができる。

このような加法混色による多色表示は、表示色
が４色または６色もしくはそれ以上多くえられる
ことが望ましいにも拘わらず、従来の多色画像表
示液晶装置では、原色の数を多くすれば同色の原
色を離して縞状に並べることとなり、画質のきめ
が粗くなるため原色をせいぜい３色までしか実用
上使用できなかつたが、この装置では、画質の低
下を招くことなく原色の種類を３色以上にでき、
これまで表示困難であつた色あいについても加法
混色によつて無理なく表示することができる。

さらにこの装置においては、電極を基板上の縞
状に多数配設し、このように配設した電極をたが
いに交差して重ね合わせることによつて各単位色
をドツトマトリツクスに配置するようにされてい
ることから製作が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、従来の染色法によつたカラ
ーフイルタ層を有する多色画像表示液晶装置の１
例を示し、第１図は第２図の−断面を矢印方
向にみた部分平断面図、第２図は第１図の−
断面を矢印方向にみた部分側断面図、第３図は色
度図に、従来の多色画像表示液晶装置ならびにこ
の発明にかかる実施例装置のそれぞれ表示カラー
範囲を示した図、第４図は、第１図に比して色数
を増した従来のものの部分平断面図、第５−１
図、第５−２図はこの発明にかかる実施例の基板
面における電極のそれぞれ配設状態を示す部分平
面図、第６図は第５−１図の部分側面図（ただし
電極はカラーフイルタ層が形成された状態にて示
してある）、第７図はこの発明にかかる別の実施
例の部分側面図、第８図は、この実施例のカラー
フイルタ層の重なり合つた状態を示す模式説明
図、第９−１図から第９−４図までは、このカラ
ーフイルタ層それぞれの可視光透過スペクトルの
模式説明図、第１０−１図から第１０−４図まで
は、このカラーフイルタ層をそれぞれ２層重ね合
せたときのそれぞれの可視光透過スペクトルの模
式説明図、第１１図は色度図にこの実施例の単独
カラーフイルタ層の透過可視光によつてえられる
表示カラーの範囲を示した図、第１２図は同じく
各カラーフイルタ層を２層ずつそれぞれ重ね合
せ、透過可視光の減法混色によつてえられる表示
カラーの範囲を示した図である。 １１，１１′……基板、１２……電極、１３…
…カラーフイルタ層（被染色層）、１４……配向
膜、１５，１５′……カラーフイルタ層付き基板、
１６……シール部、１７……液晶材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも一方が透明である一対の基板を間
   隔をあけて対向配置し、それら各基板の対向面側
   に、それぞれ縞状のパターンを有する一対の電極
   を、それら縞状パターンが互いに交差するように
   対向させてそれぞれ被着形成するとともに、それ
   らの電極の少なくとも一方の表面にカラーフイル
   ター層を被着形成し、前記両基板とそれら両基板
   の周縁部を封止するシール部とで囲まれた隙間に
   液晶材を封入してなり、前記液晶材に印加する電
   圧を制御することによつてその液晶材の透過光量
   または反射光量を制御するようにした多色画像表
   示液晶装置において、前記一対の電極のうちの一
   方の電極の対向面側に、その電極の縞状パターン
   に対応した縞状パターンもしくはその電極の縞状
   パターンと交差する他方の電極の縞状パターンに
   対応した縞状パターンを有するカラーフイルタ層
   を形成するとともに、前記電極のいずれかの縞状
   パターンに対応しかつ前記カラーフイルタ層の縞
   状パターンと交差する縞状パターンを有する別の
   カラーフイルタ層を、前記カラーフイルタ層上に
   形成し、または前記一対の電極のうちの他方の電
   極の対向面側に形成したことを特徴とする多色画
   像表示液晶装置。 ２ ２つのカラーフイルタ層を、対向する両基板
   の各電極面上に１層ずつ配置する特許請求の範囲
   第１項記載の多色画像表示液晶装置。 ３ カラーフイルタ層が２以上の色彩で染色され
   てなる特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   多色画像表示液晶装置。