JPS63264723A - 液晶カラ−フイルムとその製造法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は液晶表示装置、あるいは光シヤツター用の液晶
フィルムに係わり、特に液晶カラーフィルムとその製造
法に関する。

従来の技術 従来の技術を以下、図面を用いて説明する。

現在、液晶表示パネルとしてはＴ　Ｎ　（Ｔｗｉｓｔｅ
ｄＮｅｍａｔｉｃ　：ツイスティッドネマチック）型表
示方式が最も広く用いられている。しかし、表示容量に
限界があるためその改良が望まれている。

最近、強誘電性液晶を利用した表示方式が発表され、そ
の速い応答時間の他に高いマトリクス性を有する可能性
を持つことから非常に注目を集めている。

このような表示装置においてはカラー化が重要な問題と
なっており、各種液晶モードにおいてカラー化が進めら
れている。

本発明はこれらの液晶表示方式に適した液晶カラーパネ
ルの開発を目的としている。

まず、従来の液晶カラーパネルの構成について以下、図
面を用いて説明する。

第２図は従来の液晶カラーパネルの構成を表した図面で
ある。第２図のように透明導電性膜２２を表面に有する
ガラス基板２１に゛挾持された液晶２３が配向処理を施
された配向膜２４により一定方向に配向している。また
セル厚を均一にするためにガラス、プラスチックなどの
スペーサー２５を用いている。２６は偏光板である。こ
こでカラーフィルターは通常、三原色である赤、緑、青
（Ｒ，Ｇ、Ｂ）のそれぞれのフィルター２７．２８．２
９が電極上に位置合せされて形成されている。このカラ
ーフィルターの形成はフォトプロセスあるいは印刷法に
よってなされている。通常のＴＮあるいはＧＨ（ゲスト
−ホスト）タイプのパネルではセル厚は約５〜１０μｍ
で用いられており、また強誘電性液晶では表面のメモリ
ー効果を用いるためには約２μｍ、ｌ！：Ｆｉいセル厚
を設定する必要がある。また製作工程としてはまず透明
導電膜を有するどちらかのガラス基板に位置合せをして
フォトプロセスあるいは印刷によりＲ，Ｇ。

Ｂそれぞれのフィルターを透明電極膜上に形成する。そ
の上に配向膜を塗布し、さらに配向処理として通常、ラ
ビングを行う、その後、スペーナーとして通常、ガラス
ファイバーを均一にばらまき周辺に上下基板を接着する
ためのシール部を設け、貼り合せた後、圧力を印加して
均一なセル厚を有する空パネルを作成する。その後、パ
ネルを真空中で液晶に浸け、常圧にもどすことにより、
空パネルに液晶を注入する必要がある。

次に強誘電性液晶について図面を用いて説明する。まず
、強誘電性液晶について図を用いて説明する６強誘電性
液晶とは強誘電性を示す液晶のことを言う、結晶の対称
性の理論から強誘電性を示すためにはまず液晶分子が不
斉中心を有しておらなければならず、また層構造を有し
かつ層内で分子が傾いている必要がある。このような対
称性を満足する液晶相としてスメクチックＣカイラル相
、スメクチンクＩカイラル相、スメクチックＣカイラル
相などが現在まで発見され強誘電性液晶相として認めら
れている。本明細書では強誘電性液晶相の中で最も高い
対称性を有するスメクチックＣカイラル相を用いてその
性質を説明する。第３図は！Ｉｌ誘電性液晶分子の模式
図である０強誘電性液晶は通常、スメクチック液晶と呼
ばれる層構造を有する液晶である。分子は層の垂線方向
に対してθだけ傾いている。

また強誘電性液晶は不斉中心をもつことからラセミ体で
ない光学活性な液晶分子によって構成されている０分子
の構成として第３図に示すように強誘電性液晶分子は分
子の長軸に垂直な方向に自発分極となる永久双極子モー
メントを有しており、カイラルスメクチックＣ相におい
ては第３図の円錐形（以下コーンと呼ぶ）の外側を自由
に動くことができる。またコーンの中心点Ｏより液晶分
子に対した下したベクトルはＣダイレクタ−と呼ばれて
いる。

第３図において３１は液晶分子、３２は永久双極子、３
３はＣダイレクタ−１３４はコーン、３５は層構造、３
６は層法線方向、３７は傾き角θを示している。

強誘電性液晶分子は不斉原子を有しているため通常、ね
じれ構造を有している。このねじれ構造を第４図に示す
。第４図より層の法線方向にねじれ構造が存在するこか
る。

第４図において４１は液晶分子、４２は永久双極子モー
メント、４３はねじれの周期を表すピッチ（Ｌ）　、４
４は層構造、４５は層の法線方向、４６は傾き角θを表
す。

次に強誘電性液晶の動作原理について図を用いて説明す
る。強誘電性液晶パネルのセル厚（ｄ）がピッチより厚
いとき（ｄ＞Ｌ）、セル基板表面の影響はセル中央部ま
で及ばないため、通常、ねじれ構造を持った状態で存在
する。しかしセル厚がピッチより小さいとき（ｄ　＜　
Ｌ）ねじれ構造は基板表面の力でほどかれ第５図ａのよ
うな分子が基板表面と平行になった二つの領域（ドメイ
ン）が現れる。この二つの領域は分子の持つ永久双極子
モーメントがそれぞれ反対の方向を向いているものであ
り、一方は紙面裏から表方向へもう一方は紙面表から裏
方向へ向いている。これはそれぞれ層法線に対する分子
の傾き角に対応している。

このとき紙面裏方向から表方向に電界を印加すると永久
双極子モーメントは全て電界の方向に向き第５図すのよ
うに分子が全て＋θの傾き角を持った状態となる。この
ような状態で偏光板の偏光子（Ｐ）の偏光軸方向を分子
の長軸方向に検光子（Ａ）の偏光軸方向を分子の短軸方
向に平行にすると（第５図す参照）偏光子（Ｐ）を通過
した直線偏光は複屈折を受けずに透過し検光子（Ａ）に
より遮られ暗状態が得られる。また電界を逆方向に印加
すると第５図Ｃのように分子が全て一〇の傾きを持つ状
態となり偏光子を通過した直線偏光は複屈折効果により
検光子を通り抜は明状態が得られる。

第５図ａ、ｂ、ｃにおいて５１は電界の方向、５２は分
子の永久双極子モーメント、５３は層構造、５４は傾き
角θ、５５は偏光子（Ｐ）、５６は検光子（Ａ）の偏光
軸をそれぞれ表している。

以上のように電界の正負により明暗の状態をそれぞれ得
ることができる。

（例えば福田、竹添、近藤、：強誘電性液晶を使った高
速ディスプレイ、オブトロニクス、９号、６４頁、１９
８３年） またこのようにセル厚がピッチより小さいセル（ｄ　＜
　Ｌ）においては通常ねじれ構造がほどけているため電
界を取り除いた後も分子はそのままの状態で安定であり
、いわゆるメモリー効果が生じるといわれている。この
メモリー効果は表面による効果でありそのためこのメモ
リー効果を用いるためにはセル厚を約２．０μｍ程度に
する必要がある。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のカラーパネル構成では電極とカラー
フィルターを正確に絶対的な位置合せをする必要があり
、非常に面倒であり、量産性にも問題があった。

問題点を解決するための手段 高分子と液晶の複合材料である液晶フィルムにおいて延
伸することで配向したフィルム上にカラーフィルターを
形成したことを特徴とする液晶カラーフィルム、液晶フ
ィルム上に直接カラーフィルターを形成する製造法。

作用 液晶を高分子に混合し、複合膜を作成する、しかる後に
一方向に延伸することにより液晶分子の配向制御を行い
、液晶フィルムを作成し、直接カラーフィルターを前記
フィルム上に形成することで絶対的な透明扉！膜との位
置合せを簡素かできるという作用を有する。

実施例 以下、本発明の一実施例として強誘電性液晶と高分子と
の複合材料について図面を用いて説明す′る。

まず、用いた複合膜の作製法について説明する。

高分子はポリビニルクロライド（Ｐ　Ｖ　Ｃ）を用いた
６強誘電性液晶はチッソ社製Ｃ３１０１５の混合液晶材
料を用いた１作製法としてはシクロヘキサノン溶液にＰ
ＶＣとＣ３１０１５を５：２の割合で混合し、混合溶液
を作製した。こののちロールコータ−にてテフロン板の
上に約３０μｍの膜厚に塗布し、加熱し、乾燥を行った
。乾燥後、延伸機により約５μｍの厚さまで一方向に延
伸を行った。

延伸後の複合膜を強誘電性液晶Ｃ３１０１５が等方性液
体になるように約１００℃まで上昇させ、その後、ゆっ
くりと室温まで降下させた。

このようにして作製した液晶フィルムに印刷機を用いて
カラーフィルターを形成した。フィルタ−厚は約１．５
μｍ、幅５００μｍＳＲ，Ｇ、Ｂ’間のスペースは約５
０μｍとした。

このように作製した液晶カラーフィルムを透明電極を有
するガラス基板を用いて液晶カラーパネルを作製した。

パネルの構成図を第１図に示す。

第１図において１は液晶フィルム、２はカラーフィルタ
ー（Ｒ，ＣＢ）、３はガラス基板、４は透明電極を示し
ている。

透明電極はカラーフィルターと同様に幅５００μｍ、ス
ペース５０μｍとした。カラーフィルターと電極との位
置合せは液晶カラーフィルムと透明電極を顕微鏡下で合
せることでおこなった。

このような液晶カラーパネルにおける強誘電性液晶の配
向を偏光顕微鏡によって観察したところクロスニコル下
で電界を印加することにより、くっきりとした明暗を電
界の正負により、観察することができた。これはＲ，Ｇ
、Ｂのそれぞれについて同じであった。またＲ、Ｇ、Ｂ
それぞれのカラーフィルターの電極との位置ずれは殆ど
見られなかった。

発明の効果 本発明における液晶カラーフィルムは従来の液晶カラー
パネルの製造法を簡素化する、特にカラーフィルターと
電極との位置合せを簡単にできるというような効果があ
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶カラーフィルムを用いたパネルを
表す模式図、第２図は従来の液晶カラーパネルの構成を
表す模式図、第３図は強誘電性液晶分子の模式図、第４
図は強誘電性液晶のねじれ構造を表す模式図、第５図（
ａｌ、　ｔｂｌ、　（Ｃ１は強誘電性液晶の表示原理を
表す模式図である。 １・・・・・・本発明における液晶フィルム、２・・・
・・・本発明における液晶フィルム上に形成されたカラ
ーフィルター、３・・・・・・ガラス基板、４・・・・
・・透明導電性電極。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第２図 第３図 第４し１

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）高分子と液晶との複合材料である液晶フィルムに
   おいて前記液晶フィルム上にカラーフィルターを形成し
   たことを特徴とする液晶カラーフィルム。
2. （２）カラーフィルターを印刷法により形成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の液晶カラー
   フィルム。
3. （３）液晶が強誘電性液晶であることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載の液晶カラーフィルム。
4. （４）液晶が多色性染料を含んでおり、ゲスト−ホスト
   方式として用いられることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の液晶カラーフィルム。
5. （５）高分子と液晶からなる複合材料を延伸することに
   より液晶の配向制御を行った液晶フィルム上にカラーフ
   ィルターを形成したことを特徴とする液晶カラーフィル
   ムの製造法。
6. （６）カラーフィルターを印刷法により形成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第（５）項記載の液晶カラー
   フィルムの製造法。
7. （７）液晶が強誘電性液晶であることを特徴とする特許
   請求の範囲第（５）項記載の液晶カラーフィルムの製造
   法。
8. （８）液晶が多色性染料を含んでおり、ゲスト−ホスト
   方式として用いられることを特徴とする特許請求の範囲
   第（５）項記載の液晶カラーフィルムの製造法。