JPS612131A - カラ−液晶パネル - Google Patents

カラ−液晶パネル

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Publication number
JPS612131A
JPS612131A JP59122628A JP12262884A JPS612131A JP S612131 A JPS612131 A JP S612131A JP 59122628 A JP59122628 A JP 59122628A JP 12262884 A JP12262884 A JP 12262884A JP S612131 A JPS612131 A JP S612131A
Authority
JP
Japan
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liquid crystal
color filter
crystal panel
color
dielectric constant
Prior art date
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Pending
Application number
JP59122628A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisato Hiraishi
平石 久人
Takakazu Yano
敬和 矢野
Yuichi Kato
雄一 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
Application filed by Citizen Holdings Co Ltd, Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Holdings Co Ltd
Priority to JP59122628A priority Critical patent/JPS612131A/ja
Publication of JPS612131A publication Critical patent/JPS612131A/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

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は表示性能をほとんど低下させることなく、製造
工程的に極めて有利なカラー液晶パネルに関するもので
ある。
〔発明の背景〕
液晶パネルのカラー化は液晶表示装置の大きな課題とし
て従来から精力的に検討が行なわれてきた。そしてEC
B方式、ゲストポスト方式、複屈折フィルム−TN方式
、旋光分散−コレスラリツク方式等様々の方式が提案さ
れてきたが、フルカラー性と構造的信頼性の面から現在
の所液晶を光シヤツターとして用いてこれと赤R1緑G
、青Bの三原色フィルターとを組み合わせたカラー液晶
パネルが最も有力視されている。
〔従来技術と問題点〕
第5図はカラー液晶パネルの作動原理の説明図で、白色
の入射光16はカラーフィルター11を透過してスペク
トル成分の選択がなされた後、光シヤツターである液晶
パネル12に於て透過光量の調整が行なわれ、人間の眼
15には出射光14(ここではRとGが透過しており黄
〜黄緑色となる)が観測される。尚、カラーフィルター
11と液晶パネル12の位置関係は逆転しても構わない
第2図はカラーフィルターと液晶パネルとの位置関係を
示す断面図で、第2図(a)は対向するガラス板21.
22によって形成された液晶ノくネルの外側にカラーフ
ィルター26が形成されたもので(外在型と呼ぶ)、第
2図(lは液晶層24側にカラーフィルター26が形成
されたものである(内在型と呼ぶ)。この両者の主要な
相違点はカラーフィルターの液晶層への化学的な妨害が
無く信頼性が高いと(・5点で外在型がすぐれており、
カラーフィルターと液晶シャッターとの距離が小さくて
斜めから見た時にも混色が起こらないという点で内在型
が優れている。そして、現在の液晶パネルの目指す方向
が高密度高精細化であることを考えると後者の混色の問
題は、極めて重大と言わざるを得す、カラーフィルター
を液晶層側に形成する内在型でカラー液晶パネルを作成
することが強(望まれている。
以上の観点から以下に内在型カラー液晶パネルに於ける
問題点を整理してみる。
第3図は内在型カラーフィルターにした時の透明電極と
カラーフィルターとの位置関係を示す断面図で、第3図
(a)はガラス板21の上の透明電極61の上にカラー
フィルター23が形成されて(・る(上フィルター構造
と呼ぶ)のに対し、第3図(b)ではガラス板21の上
のカラーフィルター26の上に透明電極31が形成され
ている(下フィルター構造と呼ぶ)。この両者を比較し
た時には液晶駆動上で重大な差異がある。この点を説明
するための等価回路が第4図であり、上フィルター構造
では対向する透明電極に対応する端子43.44の間に
カラーフィルターによる容量成分CcF(41)と液晶
層による容量成分CLc(42)とが直列に結合された
形となり、端子46,44間に印加された電圧■、の一
部である■、、cシか液晶層にかかってとないことにな
る。これを定量的に表記すれば Ct、a+Ccy        となるこの様な電圧
降下の影響により、この上フィルター構造の場合、従来
の液晶パネルに比べて液晶駆動の電圧を上げなくてはな
らないとりう問題が生じる。この駆動電圧上昇の程度は
液晶層の厚さと誘電率及びカラーフィルタ一層の厚さと
誘電率に依存しており通常10〜100%程度の上昇率
となる。一方、時分割駆動で多数の画素の表示を行なお
うとすると、デユーティ比が上がり電圧パルスの印加時
間が減少することになり、従って液晶層のオン/オフを
行なうための実効電圧をかせぐために電圧パルスを大き
くしなければならない。
所が、液晶層駆動のためのIC(集積回路)の耐圧はせ
いぜい20〜30%の余裕を持ってしか設計されておら
ず、上フィルター構造にした時の印加電圧上昇分をこの
範囲以内におさめないとランチ・アップ等を引き起こし
、ひいては液晶パネルを駆動することができな(なる。
この様な制限の範囲で許容されるカラーフィルタ一層の
厚さを現在最も実用化が進んでいるゼラチンを染色する
タイプのカラーフィルターで考えた時、該フィルタ一層
の誘電率が高分子材料の場合は3〜6ぐらいであり、か
なり高目の約6であるにも拘らず、1.5μ以下が要求
されこれを達成することは容易ではない。特にゼラチン
染色タイプのカラーフィルターはフォトリソグラフィー
を利用するというととで、コスト的に問題が多(、低コ
スト性の面からカラーフィルターを直接印刷して作成す
る方法が現在注目されている。しかし乍ら、印刷法によ
るカラーフィルターは薄膜化及び膜厚均一化の制御が極
めて難かしく、2μ以下の膜厚での量産の可能性は殆ん
ど無い。一方、第3図(b)の下フィルター構造では、
駆動上では従来の液晶パネルと全く同じで、上記の印加
電圧上昇の問題は無く、印刷法によるカラーフィルター
も使用可能となる。しかし、この下フィルター構造の場
合、カラーフィルターの上に透明導電膜を低温で形成す
る技術やその透明導電膜をチノチングして透明電極とす
るプロセスが必要なばかりでなく、カラーフィルターと
いう脆弱な構造の上に微細パターンを形成するための信
頼性の低下も生じる等、実用上多くの問題をかかえてい
る。以上の状況に鑑みて、製造プロセス上有利な構造で
ある、前記上フィルター構造で、かつ印刷法の如き安価
なカラーフィルターが利用できて、尚かつ前述した様な
液晶駆動電圧の上昇を最小限にとどめうる方法が切望さ
れる。
〔発明の目的〕
本発明はかかるカラー液晶パネルの要求を満たすもので
あり、安価で信頼性の高いカラー液晶パネルを提供する
ものである。
〔発明の構成〕
本発明の本質はカラーフィルターの誘電率を大きくする
ことによって、前述したカラーフィルタ一層に起因する
駆動印加電圧上昇を最小限にとどめんとするものである
。このカラーフィルターの高誘電率化はカラーフィルタ
ー中に高誘電率物質を分散させることで達成される。こ
の場合、この高誘電率物質によってカラーフィルターの
可視光透過特性が変化することは好ましくないので微粒
子状の高誘電率物質をカラーフィルター中に分散させる
のが望ましい。特に粒径を可視光波長よりも十分に短か
い数百穴にすれば透明性は著しく向上し、カラーフィル
ター特性に全く影響を与えなくすることができる。
第1図は本発明を説明するカラー液晶パネルの断面図で
、カラー液晶パネルを構成する一方のガラス板の断面を
示している。カラーフィルター56は透明電極52を有
するガラス基板51の上に形成されており、該カラーフ
ィルター中に微粒子状の高誘電率物質54が分散されて
いる。
カラーフィルター中への高誘電率物質の分散方法として
は、ゼラチン等の高分子材料の中に微粒子状の高誘電率
物質を混入させた後、適当な透明基板上に製膜してから
フォトリソグラフィ一工程を行なうものや、印刷インク
中に微粒子状の高誘電率物質を混入してから、適当な透
明基板上に適当なパターンで印刷する方法がある。特に
後者の印刷法に於ける本発明の有効性が高いことは既に
述べた膜厚制御性とコスト面から考えれば明白である。
尚、カラーフィルタ一層への混入に際して高誘電率物質
は酸あるいはアルカリ中で処理したり、焼成あるいは有
機物中での処理などにより、印刷インキ等への分散性を
向上させることが好ましい。
高誘電率物質は基本的にはカラーフィルタ一層よりも誘
電率の高いものであれば有機化合物、無機化合物を含め
て有効であるが、好ましくは誘電率が6以上であり更に
好ましくは、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコン
酸鉛、タングステン酸、タンタル酸リチウム等の強誘電
体の微粒子である。
また、アルミナ、酸化鉄、酸化タンタル等も有効である
〔実施例1〕 平均粒径03μのチタン酸バリウムを赤色の印刷インク
中に35%混入(固型物重量比)した後、透明電極パタ
ーンを有するガラス基板上に30μの厚さのカラーフィ
ルターを形成した。これを一方の透明板として用いて液
晶層の厚味7.5μで液晶パネルを作成してから300
11zの正弦波を印加し、液晶パネルへの実効印加電圧
と液晶パネルの透過光強度との関係を調べた。ここでは
、比較のために同じ液晶層の厚味でカラーフィルタ一層
を設けない液晶パネルと高誘電率物質を混入しないカラ
ーフィルターを3.0μの厚さで形成した液晶パネルと
も作成し同様の特性を調べた。結果を第6図に横軸を電
圧縦軸を透過率として示す。本発明の結果61は、カラ
ーフィルター無し62に比べると約15%の閾値の増加
がみられるが、高誘電率物質を含まないカラーフィルタ
ー66に比べて大幅に特性が向上しており、十分に実用
に耐えるものである。尚、カラーフィルタ一層の誘電率
を測定した所、カラーフィルタ一層のみで38、チタン
酸バリウムを混入したもので12であった。
〔実施例2〕 塩化第二鉄と水酸化ナトリウムとの水溶液より水和酸化
鉄ゾルを得た後、界面活性剤であるドデンルベンゼンス
ルフォン酸を加えてからキシレンで抽出する。これをキ
シレン中で還流してオルガノゾルを得た後キシレンを加
熱除去すると粒径zooA程度の酸化鉄のペーストが得
られる。これを印刷インキ中に混入した所、実施例1に
比べて、全く可視光の透過率特性を変えることなく、カ
ラーフィルターの誘電率を約50%上昇させることがで
きた。
〔発明の効果〕
以上本発明は量産的に見て極めて有利な構成である上フ
ィルター構造で力゛ラー液晶パネルを作成する有力な手
法を提供するものであり、従来問題であった駆動電圧上
昇の問題を実質的に除去して従来のICをその耐圧の範
囲内で使用可能にするばかりでなく安価な印刷法による
カラーフィルターをも使用可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるカラー液晶パネルの断面図、第2
図、第3図はカラーフィルターと液晶パネルとの位置関
係を説明する断面図、第4図は上フィルター構造の等価
回路図、第5図はカラーフィルタ一方式によるカラー液
晶パネルの作動原理の説明図、第6図は本発明による効
果を説明する特性図である。 11.26.56・・・・・・カラーフィルター、12
・・・・・・液晶パネル、21.22.51・・・・・
・透明基板、61.62.52・・・・・・透明電極、
54・・・・・高誘電物質。 特許出願人 シチズン時計株式会社 第2図 (b) 第3図 第4図 CCF     CLC 第5図 ■

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透明基板上の透明電極と該電極上のカラーフィル
    ターとより成る透明板を一方の構成要素とする液晶パネ
    ルに於て、該カラーフィルター中に高誘電率物質を分散
    させたことを特徴とするカラー液晶パネル。
  2. (2)高誘電率物質が強誘電体であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のカラー液晶パネル。
  3. (3)強誘電体がチタン酸バリウムであることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項記載のカラー液晶パネル。
JP59122628A 1984-06-14 1984-06-14 カラ−液晶パネル Pending JPS612131A (ja)

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