JPS60244932A - カラ−液晶表示装置 - Google Patents

カラ−液晶表示装置

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JPS60244932A
JPS60244932A JP59101409A JP10140984A JPS60244932A JP S60244932 A JPS60244932 A JP S60244932A JP 59101409 A JP59101409 A JP 59101409A JP 10140984 A JP10140984 A JP 10140984A JP S60244932 A JPS60244932 A JP S60244932A
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JP
Japan
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liquid crystal
electrodes
color filter
film
transparent
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Pending
Application number
JP59101409A
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English (en)
Inventor
Zenjiro Okuno
奥野 善次郎
Takamichi Enomoto
孝道 榎本
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60244932A publication Critical patent/JPS60244932A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514Colour filters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

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】 〔技術分野〕 本発明は、液晶セルの内部にカラーマスクパターンを内
蔵したカラー液晶表示装置に関するものである。
〔従来技術〕
近年、ツイストネマチック方式(TN方式)やゲストホ
スト方式(GH方式)等の液晶表示装置において、カラ
ーフィルターパターンを組合せ、複数色のカラー表示を
行うことが盛んになってきている。これらの場合、ガラ
ス基板上の信号電極上に設けられるカラーフィルターパ
ターンは、電極に印加する電圧を液晶層に効果的に作用
させるために、極めて薄くする必要がある。従って、樹
脂分の少ないカラーインクや、反応性染料によるカラー
インク等、特殊なインクが使用され、ホトレジスト法な
ど高度な製版技術が駆使されコスト高になる。
また、これらのインクは電極上に設けられた後、300
℃で2時間程度の焼成処理することによって形成されて
いる。これは、ガラス基板による液晶セルの配向膜製作
や、シール工程が、300℃以上の高温処理を必要とす
ることと、透明カラーインクの構成物質がセル内に封入
される液晶を汚染させないように、ポリイミド等の高温
硬化性樹脂を用いることによるためである。そして、こ
のような高温焼成は、゛高温で変質の少ない顔料を選択
する必要があるためコスト高になり、またカラーフィル
ターパターンの生産性も極めて低いという問題を含む。
一般に、液晶の溶解能力は、溶解パラメータ(SP値)
として、約9〜1oという高い範囲にあり、また比較的
低温処理可能なTN方式用ポリイミド系配向剤の場合、
その配向剤塗布用溶媒としては、ジメチルホルムアミド
やN−メチルピロリドン等の溶解力の強い溶媒が使用さ
れることが多い。従って、このような高溶解力を持つ液
晶や配向剤溶媒を用いる場合には、透明基板の信号電極
上に設けた通常のカラーインク層は、液晶や配向剤溶媒
に侵されたり、また液晶がカラーインキの溶出物で汚染
されたりする等の問題を生じ、満足すべき液晶表示装置
を得ることができない。
また、通常のオフセット印刷や、スクリーン印刷によっ
て得られる光学濃度1.4程度のカラーフィルターの硬
化膜は1μm以上の膜厚がある。従って、これを透明電
極上に設けたセルでは液晶の誘電率が比較的大きいため
に、電極に印加した電圧が液晶に有効に作用しない欠点
がある。
〔目 的〕 本発明は、液晶内部にカラーフィルターを内蔵したカラ
ー液晶表示装置において、前記問題の解決されたカラー
液晶表示装置を提供することにある。
〔構 成〕
本発明によれば、カラーフィルターパターン層が光学的
に等方性の透明基板とその上に設けた保護膜層との間に
形成され、該保護膜層の上にカラーフィルターパターン
に対応して信号電極が形成され、かつ前記保護膜層は、
耐液晶性透明高分子膜から形成されていることを特徴と
するカラー液晶表示装置が提供される。
本構成によれば、誘電体カラーフィルターが、電極の下
側にあるため、カラーフィルターの膜厚を気にせずに、
通常のオフセット印刷や、スクリーン印刷法が使用でき
、またカラーフィルター層が直接配向膜中の溶剤や、液
晶に触れないので、カラーインク選択の自由度も大きい
本発明で用いる透明液晶基板は、光学的に等方性のもの
であり、従来慣用されているガラスの他、各種の高分子
フィルム、例えば、ポリエーテルサルホンフィルム、ポ
リサルボンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリ
塩化ビニルフィルム、ポリ酢酸ビニルフィルム、ポリエ
ステルフィルム、アセテートフィルム等が用いられる。
本発明の場合、この基板は、その上に設けた保護膜層に
より保護されるので、特にその種類は制約されない。
本発明においては、この透明基板には、先ずカラーフィ
ルターパターン層を形成した後、保護膜層を付設する。
この場合、カラーフィルターパターン層は、その上に付
設される保護膜層により保護され、液晶や配向剤溶媒等
に直接接触することがないため、従来のように、高い耐
液晶性又は溶媒性のものである必要はない。即ち、従来
の場合、このカラーフィルターパターン層は、液晶や配
向剤溶媒等に耐久性を持つ高耐溶媒性のものとするため
に、高温硬化条件下で焼成することが不可欠とされてい
たが、本発明の場合は、前記したように、保護膜層によ
り保護されていることから、このような高温硬化条件は
必要とされず、使用する透明基板に応じた任意の透明カ
ラーインクを用いて形成することができる。例えば、透
明カラーインクとしては、低温条件で硬化し得る紫外線
硬化型インク、溶剤型インク及び水性インク等を用いる
ことができる。もちろん、透明基板がガラス等の場合に
は、高温条件で硬化し得る透明カラーインクを使用する
ことができる。透明基板に対するカラーフィルターパタ
ーン層の形成は、従来公知の印刷法により実施すること
ができるが、一般には、パターン間の間隙が大きく、パ
ターン精度が余り要求されない時は通常のスクリーン印
刷法が適用され、またパターン間の間隙が小さく、高い
パターン精度が要求される時はメタルマスクによる印刷
法が適用される。
本発明においては、前記のようにしてカラーフィルター
パターン層が形成された透明基板の上には、保護膜層が
設けられるが、この保護膜層は、耐液晶性の透明高分子
膜層からなるもので、この場合の高分子は、耐液晶性の
ものであればよく、例えば、ナイロン樹脂、耐液晶性ア
クリレート樹脂等が用いられる。この保護膜層の厚みは
、視覚の観点から、最大30μm程度、好ましくは10
μm以下にするのがよく、またその最小厚みは、耐久性
の点から、5μm以上にするのがよい。保護膜層の形成
には、コーティング法やドライラミネート法等の従来公
知の方法が採用される。
前記のようにして、カラーフィルターパターン層及び保
護膜層が設けられた透明基板上には、従来公知の方法に
従い、カラーフィルターパターンに応じた透明信号電極
が設けられる。本発明のカラー液晶表示装置は、このよ
うにして得られた保護膜層と透明基板との間にカラーフ
ィルターパターン層が設けられ、かつ保護膜層の上にカ
ラーフィルターパターン層に応じた透明信号電極が設け
られた透明基板を各種液晶セル構成部材として用いるも
ので、具体的な液晶セルの構造及びその作成方法は従来
公知の技術に従い、後記する実施例にその代表的具体例
が示されている。
本発明のカラー液晶表示装置は、TN方式や、ヘイルメ
イヤ−(Heilmeier)タイプGH方式、ホワイ
1−タイラー(νhite Taylor)タイプのG
H方式等の液晶表示装置として適用される。信号電極側
と対向する走査電極側基板は、従来公知のものが適用可
能であるが、高分子フィルム基板では、前記と同様に、
耐液晶性の保護膜層を形成し、その上に走査電極を形成
するのが好ましい。
〔効 果〕
本発明のカラー液晶表示装置は、従来のものとは異なり
、以下に示すような種々の利点を有する。
(1)カラーフィルターパターンインクによる液晶汚染
は全く生じない。
(2)カラーフィルターパターン作成に、通常のオフセ
ット、スクリーン印刷の利用が可能で、かつ透明カラー
インクの選択自由度が大きく、安価なものが使用可能で
ある。
(3)保護膜厚の使用により、透明基板としては、多く
の安価な高分子フィルムを使用することができる。
(4)透明カラーインクとして低温硬化性のものを使用
し得るため、透明高分子フィルムを基板とする大型カラ
ー液晶表示装置の作成が容易である。
〔実施例〕
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1 第1図は本発明の1実施例を示すカラー液晶表示装置の
平面図であり、第2図は、第1図のA−A断面図である
。この実施例は、透過型ツイストネマチック方式のマト
リックス電極構造を有する2色カラー液晶装置について
のものである。
第1図及び第2図において、lは走査電極側基板であり
、透明高分子フィルムからなり、耐液晶性透明高分子保
護膜層15、走査電極X1・・・Xm(X電極)及び配
向膜8をその内面に有する。2は信号電極側基板であり
、透明高分子フィルムからなり、その内面には、赤色、
緑色及び青色のカラーフィルターパターン層9.10.
11.耐液晶性高分子保護膜層15、信号電極Y11.
Y12.Y13・・・Ynl。
Yn 2 、 Yn 3 (Y電極)、及び配向膜8を
有する。
そして、4.5.6は画素であり、7は液晶、12は偏
光板、13は電源を示す。
この実施例において、走査電極側基板1及び信号電極側
基板2は次のように加工されたものである。
(1)走査電極側基板 ジペンタエリスリトールペンタ アクリレート 40重量部 トリメチルプロパントリアクリ レート 40〃 ポリウレタンアクリレート 10〃 2−エチルへキシルアクリレート 10〃からなる混合
物に、これに紫外線硬化剤としてのベンゾフェノン3重
量部を加え、暗所で充分攪拌して紫外線硬化性組成物を
調製した。
この紫外線硬化性組成物を、透明基板としての厚さ10
0μmのポリカーボネートフィルム(商品名レキサン、
ゼネラルエレクトリック社製)上にドクターブレードで
10μm厚に塗布し、80ν/印の超高圧水銀灯を用い
、15cmの距離から間けつ的に20秒間照射し、耐液
晶性のすぐれた高分子保護膜層を形成する。次に、この
高分子保護膜層上に、厚さ300人の酸化インジウム錫
(ITO)による500Ω/口の透明導電膜を設け、フ
ォトレジスト法により。
幅450μm、間隙100μmのX電極を形成し、その
上に、市販配向剤(HL−1000,日立化成−社製)
をスピナーで塗布し、シール接着部の配向剤をアセトン
で拭取った後、100℃で1時間加熱乾燥する。次いで
、X電極の間隙に平行に綿布により圧40g/dでラビ
ング処理する。
(2)信号電極側基板 透明基板としての厚さ1100Itのポリカーボネート
フィルム上に、膜厚30μmのメタルマスク及び緑、青
、赤の3色の紫外線硬化型透明インク〔■永瀬スクリー
ン印刷研究所製〕を、第1図において、縦450μm、
構150μm、縦横のそれぞれの間隙が100μmのカ
ラーフィルターパターン層が得られるように塗布した。
この場合、使用した紫外線硬化型インクの硬化条件は、
前記走査電極側基板の加工における保護膜層形成条件と
同じである。
次に、このカラーフィルターパターン層の上に、前記走
査電極側基板の場合と同様にして高分子保護膜層を形成
し、透明導電膜(ITO)を形成した後。
フォトレジスト法により、幅150μm、間隙100μ
mのY電極を形成し、次い配向膜を形成し、Y電極の間
隙に平行にラビング処理する。この場合、配向膜上に、
粒径10μmのジビニルベンゼン共重合体粒子0.2重
量%を含むエタノール分散液を塗布乾燥してスペーサー
とした。
次に、前記のようにして加工した走査電極側基板(又は
信号電極側基板)の電極面に、液晶封入口を残してその
周縁部に、紫外線硬化型接着剤(積木ファインケミカル
社製)を200メツシユスクリーンを通してスクリーン
印刷した後、走査電極を有する基板と信号電極を有する
基板とを、その電極面を内側にし、配向膜のラビング方
向がそれぞれ直交するように重ね、その上にガラス板を
用いて押圧して両者を圧着させ、前記と同様にして紫外
線を照射して液晶封入用セルを作り、このセル内に減圧
法により、液晶入口部からTN型表示用液晶を封入し、
入口部をヒートシール及びエポキシ樹脂で封止する。
前記のように構成されたカラー液晶表示装置セルに対し
、電源13によりXY電源を介して液晶7に電界を印加
すると、光源14より偏光板12及び液晶セル内を通過
した光が観測者20に各画素4,5゜6に対応する赤、
緑、青の着色パターンとして観測される。即ち、液晶7
に電界を印加すると、偏光板12がPl、Plで示す平
行位に設置されている場合、ツイストネマチック構造の
液晶7は光シヤツターとして作動し、例えばY電源とし
てYll。
Y ・・・・・、X電源としてX□の各ラインに電界を
印加すると、赤色フィルタ9を通過した光のみが観測者
20に到達することとなり、黒地に対する赤のドラ1〜
として表示される。このようにしてXY電源の各ライン
を適宜選択して電解を印加することにより1選択画素に
は、対応する表示色が任意に表示される。
また1本発明においては、前記と同様にして、透過型ゲ
スト方式のマトリックス電極構造を有する3色カラー液
晶セルを得ることができる。この場合、液晶7としては
、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種の混合染料を加えた
ものが用いられる。
実施例2 第3図は、他の実施例に用いられる信号電極側基板加工
面断面図である。このような加工面を有する基板は、ヘ
ルマイヤータイプGH方式のカラー液晶表示装置に適用
される。第3図において、2は信号電極側基板であり、
9.10.11はそれぞれ赤色フィルター、緑色フィル
ター、青色フィルターであり、カラーフィルターパター
ン層を形成し、14は耐液晶性高分子膜層、Yn 1 
y Yn 2 、 Yn 3は信号電極(Y電極)であ
る。このような断面構造は、例えば、次のように基板面
を加工することによって得ることができる。
透明基板としての厚さ100μmのアセテートフィルム
上に、膜厚30μmのメタルマスク法により、実施例1
と同様の緑、青、赤の3色の紫外線硬化型透明インクを
用いて、所要のカラーフィルターパターンに応じて各イ
ンクを塗布し、これを紫外線照射して硬化させ、カラフ
ィルタ−パターン層を形成した。次に、このカラーフィ
ルターパターン層の上に、次の成分組成の高分子組成物
を塗布し、120℃で1時間処理した。
アルコール可溶性ナイロン 6重量部 (東し、CM −8000) エポキシ樹脂 2 〃 (ジェル化学エピコート828) 溶剤(エタノール)91〃 テトラキス(2−エチルヘキソキシ) 1 〃(日本曹
達TOT) 次に、この高分子保護膜層の上に、透明導電膜(ITO
)を形成した後、フォトレジスト法により、Y電極を形
成した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の1つを示すカラー液晶表示装
置の平面図、第2図はそのA−A断面図、第3図は他の
実施例のカラー液晶表示装置に用いられる信号側基板加
工面の断面説明図である。 1・・・走査電極側基板、 2・・・信号電極側基板、
3・・・接着剤層、4,5.6・・・画素、 7・・・
液晶、8・・・配向膜、 9・・・赤色フィルター、 
IO・・・緑色フィルター、 11・・・青色フィルタ
ー。 15・・・高分子保護膜層。 特許出願人 株式会社 リ コ − 代理人弁理士池浦敏明 躬1図 第2国 第31!1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カラーフィルターパターン層が光学的に等方性の
    透明基板とその上に設けた保護膜層との間に形成され、
    該保護膜層の上に、カラーフィルターパターンに対応し
    て信号電極が形成され、かつ前記保護層は耐液晶性透明
    高分子膜から形成されていることを特徴とするカラー液
    晶表示装置。
JP59101409A 1984-05-19 1984-05-19 カラ−液晶表示装置 Pending JPS60244932A (ja)

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Cited By (4)

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