JPS5846325A - カラ−液晶表示装置のセル構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶セルの内部にカラーフィルタを内設したカ
ラー液晶表示装置の構造Ｇこ関するものである。

従来の液晶表示装置に於けるカラー表示としては、ＤＡ
Ｐ方式と称される液晶分子の複屈折性を利用したもの、
ツイストネマティック方式にカラー偏光子やカラーフィ
ルタを付設したもの、更にはゲストホスト方式の如き２
色性染料を液晶層中に付加したもの等が提唱されている
。ここで、上記液晶分子の複屈折性を利用するＤＡＰ方
式は、電界印加により液晶分子の傾きを制御し液晶セル
内を通過する光の干渉（こよって種々の色を再現するこ
とができる。しかしながらその反面液晶セルのセル厚制
御に高度な技術を要し、また視点位置によって表示され
る色が異なる視角依存性を有する点で実用上問題がある
。一方、カラー偏光子やカラーフィルタを用いる方式で
は液晶セルのセル厚変動によって表示色が影響を受ける
という問題はほとんどなく、また視角依存性も上記ＤＡ
Ｐ方式に比較してかなり軽減される。ゲストホスト方式
も同様にセル厚視角依存性の問題は少ない。しかしなが
ら、カラー偏光子やカラーフィルタを用いる方式で、液
晶と近接する面にカラーフィルタを設けた液晶表示セル
（こ於いては、第１図及び第一図に示す如く／層目に数
色から成るカラーフィルタ層を設け、更にその上【こ液
晶分子を配向させるための配向膜を重畳して形成するこ
とが必要であった。第１図はカラーフィルタを用いた従
来のカラー液晶表示装置の平面図であり、第２図はその
断面図である。走査側基板／に走査側電極ｘ１゜Ｘ２．
・・・、Ｘｍが形成され、走査側基板／と対向する信号
側基板２には信号側電極ＹＩｌｓＹｌ□、・・・、Ｙｎ
ｌ、ＹＨ２，ＹＨ３が形成され、側基板／２．２はシー
ル材３で内部が密封されて液晶を封入する外囲器が構成
されている。走査側電極と信号側電極は互いに交差する
方向へ平行配列され、マトリックス電極構造を構成して
いる。またその交点が７画素に相当し、画素りは赤１画
素ｊは緑１画素ｇは青にそれぞれ着色表示される。両系
板／、−間には液晶２が充填され、この液晶７の分子配
向膜としてポリビニルアルコール膜♂が液晶２に接して
層設されている。信号側電極上にはカラーフィルタ９，
１０．／／が配置されている。カラーフィルタ２は赤、
カラーフィルタ１０は緑、カラーフィルタ／／は青で構
成でれ上記画素＆　、　！　。

ｇを着色表示する。側基板／、−７の外面側ｌこは偏光
板／コが設置され、図中に示すＰｌ、ｐ２の方向へ光を
偏光させる。電源／３より走査側電極及び信号側電極を
介して液晶７へ電界を印加することにより光源／グから
の照射光が液晶セルで変調された後観測者／ｊへ到達し
、画素単位の着色表示が実行される。

上記従来のカラー液晶セルはカラーフィルタを内設した
後これに重畳して配向膜を新たに層設するため、製造工
程が繁雑となり、製作コストが高くなるという欠点を有
していた。

本発明はツイストネマティック方式又はゲストホスト方
式等にカラーフィルタを組み合わせ、複数色のカラー表
示を行なう液晶セル番こ於いて、液晶分子の配向層中に
染料等を混入させ、配向層とカラーフィルタ層を同時形
成することにより工程の簡略化を図った新規有用なカラ
ー液晶表示装置のセル構造を提供することを目的とする
ものである。

以ド、本発明を実施例に従−て図面を参照しながら詳説
する。

第３図は本発明の一実施例を示すカラー液晶表示装置の
平面図、第７図は第３図のＡ−Ａ断面図である。

本実施例は透過型ツイストネマティック方式のマトリッ
クス電極構造を有する液晶セルを用いている。図中第１
図及び第一図と同一符号は同一内容を示す。走査側基板
／には透明導電膜から成る走査側電極（Ｘ電４ｉ）　Ｘ
ｌ　、　Ｘ２．−、　Ｘ　ｍ、他方の信号側基板コには
同様に透明導電膜から成る信号側電極（Ｙ電極）Ｙｌｌ
、Ｙｌ□、Ｙ１３．Ｙ２！、Ｙ２゜、Ｙ２３．−、Ｙｎ
ｌ、ＹＨ２，ＹＨ３（ｍ、ｎは３の倍数）がホトエツチ
ング法等で帯状に形成されている。Ｘ電極の幅はＹ電極
の幅より３倍強に広（成形されている。ＸＹ電極が対向
する領域で構成されを画素（ｘ、Ｙ）に於いて、／ライ
ン目の画素（ＸＩ　、Ｙｌｌ）　、　（Ｘｌ、　Ｙ２１
）　、・・・、（Ｘｔ　ａＹｎｌ）よりｍライン目の画
素（Ｘｍ、Ｙｘ３）。

（Ｘｍ、Ｙｚｓ）、−、（Ｘｍ、ＹＨ３）に対応するＹ
電極上には赤色フィルタ層／ｇが、また／ライン目の画
素（Ｌ＋　、Ｙ１２）Ｉ　（Ｘｔ、Ｙ２□）、−１（Ｘ
１＋　ＹＨ２）よりｍライン目の画素（Ｘｍ。

ＹＨ）　、　（Ｘｍ　＋　Ｙｚｓ　）　、−ｍ　（Ｘｍ
　、　Ｙｎｔ　　）に対応するＹ電極上には緑色フィル
タ層／７が、更に／ライン目の画素（Ｘ１＋　Ｙ１３）
＋　（ｘ、、　”２３）、”’＋　（Ｘｌ、Ｙｌｌ３）
よりｍライン目の画素（ＸｍｌＹ１２）、（Ｘｍ　１Ｙ
２２　）、＋＋・、（Ｘｍ、ＹＨ２）（こ対応するＹ電
極上番こは青色フィルタ層／♂が、それぞれ層設されて
いる。

上記各種カラーフィルタ層／ｌ、／７．／ｌ？は以下に
述べる如く形成される。即ち、透明性カラーインクとし
て第１表に示すＮＡＺ−ＤＡＲスクリーンプロセスイン
グ２θＯＯシリーズ（ナスダカンパニーインターナショ
ナル社製、サテングロスインク）より選定し、これを配
向層となる材料中に混入する。但し、本発明はこれらの
カラーイ）りに限定されるものではない。

第１表 本実施例では第１表の中からｃｏＬｏＲ４９ｏｚ３（赤
）、仲２θ♂２（緑）、丹２θｒΔ（青）の３種のカラ
ーインクを採用し、これらのカラーインクをポリイミド
系樹脂Ｐ　ｉ　Ｘ　ｌｆ６４１０θ（日立化成社製）に
３０ｗｔ％の割合で混合したものをカラー印刷用インク
とし、３種の印刷用インクをスクリーン印刷法あるいは
オフセット印刷法でＹ電極面上の所定の画素領域へ印刷
形成］る。カラーインクを混入する配向層用材料として
は上記ｐｒｘ＃ｓりＯθ以外にＰｉＢ、ＰｉＱ、ＫＪＲ
（いずれも日立化成社製）トレーニース（Ｔｏｒａｙｎ
ｅ　ｅｃ　ｅ　）、５ｐ−７７ｏ、５ｐ−Ｘ／／（いず
れも東し社製）等で表わされているポリイミド系樹脂あ
るいはその他の有機系材料を用いることもできる。上記
印刷用インクを印刷した後、オーブン内で約３０θ℃１
．２時間の加熱処理を施して印刷用インクを焼成定着せ
しめ、その後印刷用インクの表面を琢磨布等でラビング
処理する。以上により液晶分子に対する配向処理が施さ
れたカラーフィルタ層／ｌ、／７．／♂がＹ電極面上に
形成される。

一方、Ｘ電極面側にはカラー印刷用インクを印刷する必
要はなく、従・て透明導電膜をパターン形成後ポリイミ
ド系樹脂、高分子膜等をスクリーン印刷法、オフセット
印刷法あるいはスピンナー法等で全面塗布焼成し、琢磨
布等を用いてラビング処理することにより配向層１２が
形成きれている。

走査側基板／と信号側基板２はエポキシ樹脂ＮＸ０．２
４ｔＣ住友３Ｍ社製）のシール材３を端部に付着した後
オーブン内で加熱され、シール材３の硬化により互いに
接着されている。またその内部には真空注入法等により
液晶２が封入されている。

尚、カラーフィルタ層を形成する着色材料としては第１
表に示すカラーインク以外に下記第２表に示す商品名（
コダック社製）の如き染料自体を配向層用材料中に混入
させてもよい。

第２表 以上により液晶分子の配向層を兼用したカラーフィルタ
層を有する液晶セルが構成され、電源／３よりＸＹ主電
極介して液晶２に電界を印加することにより光源／グよ
り偏光板／−及び液晶セルを透過した光が観測者１５に
各画素ｙ、、ｓ、にに対応する赤、緑、青の着色パター
ンとして観測されるカラー液晶表示装置が得られる。液
晶２に電界が印加されると偏光板／コがＰｌ、Ｐ２で示
す平行位に設置されている場合、ツイストネマティック
構造の液晶７は光シャッタとして作動し、例えばＹ電極
としてＹｌｌ　、　Ｙ２１　、・・・、Ｘ電極としてＸ
ｌの各ラインに電界を印加すると赤色フィルタ層／ｌを
透過した光のみが観測者／ｊに到達する。ＸＹ主電極各
ラインを適宜選択して電界を印加することにより、選択
画素に対応する表示色が任意に表示される。尚、画素（
Ｘ、Ｙ）以外の間隙部にもカラーフィルタ層／乙、／７
．／、Ｓ’が配設されており、この部分は液晶分子が常
に水平配向を維持しているため、光は観測者／ｊ側の偏
光板７．２で遮断され、観測者／６には到達しない。

第５図は本発明の他の実施例を示すカラー液晶表示装置
の断面図である。

本実施例は透過型ゲストホスト方式のマトリックス電極
構造を有する液晶セルを用いかつホワイトティラー（Ｗ
ｈｉｔｅ　Ｔａｙｌｏｒ）タイプのゲストホスト方式が
採用されている。図中、前回と同一符号は同一内容を示
す。Ｙ電極上に形成される赤、緑、青の各種配向層兼カ
ラーフィルタ層ｉ１゜／２．／♂は第３図の実施例同様
に透明性カラーインクをポリイミド系樹脂に混入させ、
印刷焼成後ラビング処理することにより得られる。また
Ｘ電極側にはポリイミド系樹脂、高分子膜等の配向層／
２が形成されている。液晶セル内に注入封止される液晶
２はホストとしてのコレステリック液晶にゲストとして
シアン、マゼンタ、イエローの３種の混合染料、２０を
混成した一色性染料含有液晶が用いられる。

無電界時には染料、２０１こよる光吸収が最大となり、
全面黒表示となる。電界が印加されるとその画素の液晶
分子及び染料が垂直に立ち上がり、染料による光吸収が
ほとんどなくなる。従ってζ液晶７の下部に設置されて
いるカラーフィルタ層／１．／７．／♂の色メイ観測さ
れる。ＸＹ主電極適宜選択して電界を印加することによ
り第３図の実施例同様画素に対応した表示色を画素の組
み合わせによって任意に生起させることができる。

第に図は本発明の更に他の実施例を示すカラー液晶表示
装置の断面図である。

本実施例は透過型ゲストホスト方式のマトリックス電極
構造を有する液晶セルを用いかつヘイルメイヤー（Ｈｅ
ｉｌｍｅｉｅｒ）タイプのゲストホスト方式が採用され
ている。図中前回と同一符号は同一内容を示す。Ｙ電極
上には上記同様赤、緑、青の各種配向層兼カラーフィル
タ層／乙、／７．／ｌ？が形成され、Ｘ電極側には配向
層／２が形成きれている。液晶セル内の液晶２はホスト
としてのネマティック液晶にゲストとしてシアン、マゼ
ンタ。

イエローの３種の混合染料−〇を混成した一色性染料含
有液晶が用いられる。

無電界時には液晶分子は水平配向をとり、これに伴な−
て染料−〇も光吸収が最大となって黒表示される。電界
が印加６れるとそＱ５画素の液晶分子及び染料が垂直に
立ち上がり、その−礒果液晶２の下のカラーフィルタ層
の色が観測される。

以上の実施例に於いて、配向層兼力ラーフイルり層はＸ
電極上に層設しても本発明は実施可能であり、又透過型
液晶セルに限定されるものではなく反射型液晶セルに対
しても適用することができる。液晶セルの表示型態はＸ
Ｙマトリックス表示方式のみならず、セグメント型表示
方式でも同様に実施することができ、表示色についても
２色あるいはグ色以上の種々の色相を選択することがで
きる。例えば−色以−Ｌのバーグラフ表示を実行する表
示装置等も容易に作製することが可能である。

以上詳説した如く、本発明は液晶分子の配向を制御する
配向層でカラーフィルタ層を構成するため製作工程が簡
略化されコストの縮減を図ることができ、自動車の計測
機器等として利用する場合その技術的東越性は非常に顕
著である。

【図面の簡単な説明】

第７図は従来のカラー液晶表示装置の平面図である。第
２図は第１図の断面図である。 第３図は本゛発明の一実施例を示すカラー液晶表示装置
の平面図である。第７図は第３図のＡ−Ａ断面図である
。 第７図は本発明の他の実施例を示すカラー液晶表示装置
の断面図である。 第５図は本発明の更に他の実施例を示すカラー液晶表示
装置の断面図である。 か・・走査側基板、コ・・・信号側基板、ｙ、、ｓ、１
・・・画素、２・・・液晶、／、、２・・・偏光子、／
２・・・赤色フィルタ、／２・・・緑色フィルタ、／Ｉ
？・・・青色フィルり、／２・・・配向層、２０・・・
染料。 代理人　弁理士　　福　士　愛　彦 １４〜Ω　第２図 手続補正書（方式） 昭和、５７年−月　９日 特許庁長官　　　　　　殿 １、事件の表示 牟婦禰 昭和ｓ１年特許願第１ダｔ、ｓｏｓ号 ２、発明の名称 カラー液晶表示装置のセル構造 ３、補正をする老 昭和５７年／月コ乙日 ｅ、　ｉｆ＋正の対象 ２　補正の内容 １１１　　手続補正指令書の補正指令に従って、本顎明
細書中図面の簡単な説明の欄に於いて、／ｊ頁／行目よ
りグ行目に、 「第７図は本発明の他の実施例を示すカラー液晶表示装
置の断面図である。 第５図は本発明の更に他の実施例を示すカラー液晶表示
装置の断面図である。」 とあるのを、 「第５図は本発明の他の実施例を示すカラー液晶表示装
置の断面図である。 第に図は本発明の更に他の実施例を示すカラー液晶表示
装置の断面図である。」 と訂正します。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液晶分子の配向を律する透光性配向層に着色材料を
   含有せしめることによりカラーフィルタ層を構成し、該
   カラーフィルタ層を液晶と接する位置に内設したことを
   特徴とするカラー液晶表示装置のセル構造。 ２、着色材料をカラーインクで構成した特許請求の範囲
   第１項記載のカラー液晶表示装置のセル構造。 ３、着色材料を染料で構成した特許請求の範囲第１項記
   載のカラー液晶表示装置のセル構造。