JPH05196931A - カラー表示素子 - Google Patents

カラー表示素子

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JPH05196931A
JPH05196931A JP4029029A JP2902992A JPH05196931A JP H05196931 A JPH05196931 A JP H05196931A JP 4029029 A JP4029029 A JP 4029029A JP 2902992 A JP2902992 A JP 2902992A JP H05196931 A JPH05196931 A JP H05196931A
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JP
Japan
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color
liquid crystal
retardation
protective film
transparent protective
Prior art date
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Pending
Application number
JP4029029A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Kojima
誠 小嶋
Hideaki Takao
英昭 高尾
Masanobu Asaoka
正信 朝岡
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH05196931A publication Critical patent/JPH05196931A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133631Birefringent elements, e.g. for optical compensation with a spatial distribution of the retardation value

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 傾斜方向からの各色光の強度バランスを適正
化し、表示品質の向上を図ったカラー表示素子を提供す
る。 【構成】 基板上に複数の異なる色のカラーフィルター
4を備え、各カラーフィルター上に透明保護膜11を設
けた強誘電性液晶カラー表示素子において、前記透明保
護膜11の有するリターデーションの値および方向のう
ち少なくとも一方が各色によって異なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルターを有
しカラー表示可能な強誘電性液晶表示装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来より、強誘電性液晶セルに複数色の
カラーフィルターを組み込み、マルチカラーおよびフル
カラー表示を可能とした表示装置が数多く提案されてい
る。これらの表示装置に用いられるカラーフィルターと
しては、親水性高分子物質からなる媒染層を色素で染色
することによって形成したカラーフィルターあるいは光
硬化性または熱硬化性のあるポリマー中に、色素を分散
させて形成したカラーフィルター等が知られている。
【0003】また、カラーフィルターの上層には、カラ
ーフィルターの保護および、カラーフィルター表面の凹
凸の緩和を目的として、透明保護膜を設ける。従来のカ
ラーフィルター層は通常リターデーションを有さない。
また、リターデーションを有したとしても、リターデー
ションの大きさや方向に規則性がなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一対の
クロスニコル状態の偏光板で挟持した液晶セルの透過光
強度は、液晶の複屈折率をΔn、セル厚をd、波長をλ
とすると、sin2(πΔnd/λ)に比例するために
波長によって異なる。例えばセルに対して正面方向での
表示色が最適となるように、分光特性を調整した従来の
カラーフィルターを組み込んだ強誘電性液晶セルの場合
においては、正面から傾いた方向では見かけのセル厚d
が変化するためにsin2(πΔnd/λ)の値が変化
するが、カラーフィルターによって中心波長λが異なる
ことにより、sin2(πΔnd/λ)の変化の大きさ
が異なってくる。この結果、傾いた方向においては各色
の強度バランスが崩れて表示特性を著しく低下させてい
た。
【0005】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、傾斜方向からの各色光の強度バランス
を適正化し、表示品質の向上を図ったカラー表示素子の
提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用】前記目的を達
成するため、本発明によれば、R、G、B各色カラーフ
ィルター上に設けた透明保護膜でのリターデーションと
液晶層でのリターデーションをマッチングさせることに
より、波長ごとの透過光強度のバランスをとり、正面か
ら傾いた方向から素子を見たときの表示特性の劣化を防
いだ。
【0007】本発明において用いられるカラーフィルタ
ーとしては、ゼラチン、カゼイン、グリュー、ポリビニ
ルアルコール等の親水性光分子を色素で染色したもの
や、アクリル系樹脂、ポリアミノ系樹脂(ポリイミド樹
脂、ポリアミド樹脂)、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹
脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコン系樹脂等に顔料
や染料等の色素を分散させたものが挙げられる。また、
これらの樹脂は分子内に感光性を有する基を持たせて感
光性樹脂とすることにより、パターニング等を容易にす
ることができる。
【0008】また、カラーフィルター層の上部に透明保
護膜を形成する場合には、前記カラーフィルター層を形
成する樹脂と同じ樹脂あるいはアクリル、ポリイミド、
ポリアミド、エポキシ、ウレタン、ポリカーボネート、
シリコン系等の有機樹脂や、Si34、SiO2、Si
O、Al23、Ta23等の無機膜を使用することがで
きる。
【0009】透明保護膜にリターデーションを付与させ
る手段としては、有機樹脂であれば、基板上に樹脂を形
成後に、ラビング処理によって延伸させる方法あるいは
樹脂をフィルム状にして延伸させた後に基板上にはり付
ける方法等がある。このとき、ラビング強度やフィルム
の延伸の度合いまたは、樹脂の膜厚を変えることによっ
てリターデーションの値を任意に設定することができ
る。またこのとき、一般的ポリマーについては、延伸方
向がリターデーションの遅相軸方向と一致する。ただし
一部のポリマーでは、延伸方向が進相軸方向と一致する
ものもある。
【0010】透明保護膜が、無機膜の場合は、結晶軸の
方向を一方向に揃えることによって、リターデーション
を得ることができる。このとき、正の一軸性結晶の場
合、結晶軸方向が遅相軸方向になり、負の一軸性結晶の
場合結晶軸方向が進相軸方向に一致する。また、この場
合無機膜の材質、膜厚を任意に選択することにより、リ
ターデーションの値を所望の値に設定することができ
る。
【0011】また、セル内部にセル厚差があると、結晶
に閾値差が生じるためカラーフィルター層と透明保護膜
の合計の膜厚はすべての色で一定にし、セル厚を均一に
保つことが望ましい。
【0012】また、透明保護膜に付与するリターデーシ
ョンの方向と大きさは図1〜図3に示すような設定のし
かたがある。
【0013】図1において、1は強誘電性液晶の層の法
線方向、2、3は第1、第2の安定状態の液晶分子方
向、4はカラーフィルター層、11は透明保護膜を示
す。5はカラーフィルター層上部に設けた透明保護膜1
1のリターデーションの遅相軸方向を示す。また、遅相
軸方向5を示す矢印の大きさは、リターデーションの大
きさを示している。このときR、G、B各カラーフィル
ターの中心波長をλR、λG、λBとしたとき、(Δnd
+ΔR):(Δnd+ΔG):(Δnd+ΔB)=λ
R:λG:λBの関係を満たすときに最も視角特性を向
上させる。
【0014】しかしながら、必ずしも、この関係を満た
さなくても、ΔR>ΔG>ΔBの関係にあるだけで、視
角特性向上の効果がある。また、これらの関係を満たせ
ば、ΔB=0でもよい。また遅相軸方向は、層法線方向
を中心に±θaの範囲内で設定することにより視角特性
向上の効果がある。
【0015】図2は、ΔR、ΔG、ΔBの進相軸の方向
を、液晶の層法線方向を中心に±θaの範囲に設定した
例である。遅相軸は、これとは垂直な方向となる。この
とき、(Δnd−ΔR):(Δnd−ΔG):(Δnd
−ΔB)=λR:λG:λBの関係を満たすときに最も
視角特性を向上させるが、必ずしもこの関係を満たさな
くても、ΔR<ΔG<ΔBの関係にあるだけで、視角特
性向上の効果がある。また、これらの関係を満たせばΔ
R=0でもよい。
【0016】図3は、ΔRの進相軸方向とΔBの遅相軸
方向を液晶の層法線方向を中心に±θaの範囲に設定し
た例である。ΔGについては、遅相軸方向を示さなかっ
たが、ΔGの遅相軸方向を液晶層法線方向を中心に±θ
aの範囲に設定する場合、(Δnd+ΔR):(Δnd
+ΔG):(Δnd−ΔB)=λR:λG:λBの関係
を満たすときに最も視角特性が向上する。また、ΔGの
進相軸方向を液晶層法線方向を中心に±θaの範囲に設
定した場合、(Δnd+ΔR):(Δnd−ΔG):
(Δnd−ΔB)=λR:λG:λBの関係を満たすと
きに、最も視角特性が向上する。また、ΔG=0の場合
は、(Δnd+ΔR):Δnd:(Δnd−ΔB)=λ
R:λG:λBの関係を満たすときに最も視角特性が向
上する。ただし必ずしも上式を満たさなくても、ΔR>
ΔG、ΔG<ΔBの関係が成り立っていれば、視角特性
の向上の効果がある。
【0017】
【実施例】実施例1 本発明の第1の実施例を図4に従って説明する。ガラス
板より成る基板6の上にカラーフィルターとして感光性
ポリアミド中に有機顔料を分散させたものをスピンコー
トで1.6μm 厚で塗布後、マスク露光によりパターニ
ングを行った。このカラーフィルターはR、G、Bの3
色についてそれぞれパターニングを行い、カラーフィル
ターパターン8、9、10を形成した。さらに、この上
に透明保護膜11として、ポリアミド樹脂を1.6μm
厚でスピンコートにより塗布した。次に(a)に示すよ
うにRフィルター部分のみ窓の開いたマスク12を重
ね、ラビングローラー7によってRフィルター上の透明
保護膜11を延伸させた。つぎに(b)に示すように、
R、Gフィルター部分に窓の開いたマスクを重ね、R、
Gフィルター上にあたる部分の透明保護膜11を延伸さ
せた。このとき、延伸させる強さは(a)のときよりも
弱くした。また延伸させる方向は(a)のときと平行に
した。こうしてできたカラーフィルターのリターデーシ
ョンを測定してみると、R、G、BでそれぞれΔR=9
0nm、ΔG=40nm、ΔB=0nmとなっており、
遅相軸方向は延伸方向と一致していた。さらにこのカラ
ーフィルターを使って図1の構成の表示素子を試作して
みた。液晶はΔn=0.19の強誘電性液晶を用い、セ
ル厚をd=1.2μm とした。また、液晶の配向方向
は、黒表示時の液晶の分子軸方向が、カラーフィルター
の遅相軸と一致するようにした。こうしてできたカラー
表示素子の視角特性を観察したところ、従来のカラーフ
ィルターを用いたカラー表示素子に比べて、正面から傾
いた方向から見たときでも良好な表示を保っていること
が確認できた。
【0018】実施例2 本発明の第2の実施例を図5に従って説明する。第1の
実施例と同様にしてガラス板より成る基板6の上にR、
G、Bのカラーフィルターパターン8、9、10および
透明保護膜11を形成した後、(a)に示すようにBフ
ィルター部分のみ窓の開いたマスク12を重ね、ラビン
グローラー7により、Bフィルター上の透明保護膜11
を延伸させた。つぎに(b)に示すように、B、Gフィ
ルター部分に窓の開いたマスクを重ね、B、Gフイルタ
ー上の透明保護膜を延伸させた。このとき延伸させる強
さは、(a)のときよりも弱くした。また、延伸させる
方向は、(a)のときと平行にした。こうしてできた、
カラーフィルターのリターデーションを測定してみる
と、R、G、BでそれぞれΔR=0nm、ΔG=50n
m、ΔB=80nmとなっており、遅相軸の方向は、延
伸方向と一致していた。さらに、このカラーフィルター
を使って、図2の構成の表示素子を試作してみた。液晶
はΔn=0.19の強誘電性液晶を用い、セル厚をd=
1.2μm とした。また、液晶の配向方向は、黒表示時
の液晶の分子軸方向が、カラーフィルターの進相軸と一
致するようにした。こうしてできた、カラー表示素子の
視角特性を観察したところ、従来のカラーフィルターを
用いたカラー表示素子に比べて、正面から傾いた方向か
ら見たときでも、良好な表示を保っていることが確認で
きた。
【0019】実施例3 本発明の第3の実施例を図6に従って説明する。第1の
実施例と同様にしてガラス板より成る基板6の上にR、
G、Bのカラーフィルターパターン8、9、10および
透明保護膜11を形成した後、(a)に示すように、R
フィルター部分のみ窓の開いたマスク12を重ね、ラビ
ングローラー7により、Rフィルター上の透明保護膜1
1を延伸させた。次に(b)に示すように、Bフィルタ
ー上のみ窓の開いたマスクを重ね、ラビングローラー
(図示せず)によってBフィルター上の透明保護膜を延
伸させた。このとき、延伸方向は(a)とは垂直な方向
になるようにした。こうしてできたカラーフィルター上
のリターデーションを測定してみると、R、G、Bでそ
れぞれ、ΔR=50nm、ΔG=0nm、ΔB=50n
mとなっており、R、B各フィルターの遅相軸の方向
は、それぞれの延伸方向と一致していた。さらに、この
カラーフィルターを使って図3の構成の表示素子を試作
してみた。液晶はΔn=0.19の強誘電性液晶を用
い、セル厚d=1.2μm とした。また液晶の配向方向
は、黒表示時の液晶分子軸方向がRフィルターの遅相軸
およびBフィルターの進相軸と一致するようにした。こ
うしてできたカラー表示素子の視角特性を観察したとこ
ろ、従来のカラーフィルターを用いた素子に比べて正面
から傾いた方向から見たときでも良好な表示を保ってい
ることが確認できた。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、透明保護膜のリターデーションの値をカラーフィル
ターの色ごとに、液晶層でのリターデーションとマッチ
ングさせることにより、透過光強度のバランスをとり、
正面から傾いた方向から素子を見たときの表示特性の劣
化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る透明保護膜に付与するリターデ
ーションの方向と大きさの例を示す説明図である。
【図2】 本発明に係る透明保護膜に付与するタリーデ
ーションの方向と大きさの別の例を示す説明図である。
【図3】 本発明に係る透明保護膜に付与するリターデ
ーションの方向と大きさのさらに別の例を示す説明図で
ある。
【図4】 本発明の第1の実施例の製造工程説明図であ
る。
【図5】 本発明の第2の実施例の製造工程説明図であ
る。
【図6】 本発明の第3の実施例の製造工程説明図であ
る。
【符号の説明】
1;強誘電液晶の層法線方向、2;強誘電液晶の第1の
安定状態の平均分子方向、3;強誘電液晶の第2の安定
状態の平均分子方向、4;カラーフィルター層、5;リ
ターデーションの遅相軸方向、6;基板、7;ラビング
ローラー、8;Rフィルター、9;Gフィルター、1
0;Bフィルター、11;透明保護膜、12;マスク。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に複数の異なる色のカラーフィル
    ターを備え、各カラーフィルター上に透明保護膜を設け
    た強誘電性液晶カラー表示素子において、前記透明保護
    膜の有するリターデーションの値および方向のうち少な
    くとも一方が各色によって異なることを特徴とするカラ
    ー表示素子。
  2. 【請求項2】 前記カラーフィルターは、R(赤)、G
    (緑)、B(青)の色からなり、各色での透明保護膜の
    リターデーションの大きさをΔR、ΔG、ΔBで表したと
    き、ΔR>ΔG>ΔBの関係があり、かつ強誘電性液晶
    の2つの安定状態での平均分子方向のなす角度の1/2
    をθaとした場合に、ΔR、ΔG、ΔBの遅相軸方向が強
    誘電性液晶の層法線方向を中心に±θaの範囲内にある
    ことを特徴とする請求項1のカラー表示素子。
  3. 【請求項3】 前記カラーフィルターは、R(赤)、G
    (緑)、B(青)の色からなり、各色での透明保護膜の
    リターデーションの大きさをΔR、ΔG、ΔBで表したと
    き、ΔR<ΔG<ΔBの関係にあり、かつΔR、ΔG、Δ
    Bの進相軸方向が、強誘電性液晶の層法線方向から±θ
    aの範囲内にあることを特徴とする請求項1のカラー素
    子。
  4. 【請求項4】 前記カラーフィルターは、R(赤)、G
    (緑)、B(青)の色からなり、各色での透明保護膜の
    リターデーションの大きさをΔR、ΔG、ΔBで表したと
    き、ΔR>ΔGおよびΔG<ΔBの関係にあり、かつΔ
    Rの遅相軸方向とΔBの進相軸方向が強誘電性液晶の層
    法線方向から±θaの範囲内にあることを特徴とする請
    求項1のカラー表示素子。
JP4029029A 1992-01-21 1992-01-21 カラー表示素子 Pending JPH05196931A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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WO2018180867A1 (ja) * 2017-03-28 2018-10-04 シャープ株式会社 位相差基板及び液晶表示装置

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