(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３色の画素の各々について、基材上に選択反射領域拡大型、且つ、光硬化性のコレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶の一方からなる液晶層が形成されてなり、該液晶層における液晶のねじれピッチが各色に対応して調整された反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおいて、
前記各色の画素内における前記液晶のねじれピッチを、その色の中心波長領域及び、これよりも長波長側に隣接する拡大反射波長領域の波長光を反射するようにし、且つ、各色の画素における液晶層内に、その色の中心波長領域よりも長波長側及び短波長側の波長領域の波長光を吸収する色素を混合したことを特徴とする反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタ。
【請求項２】
少なくとも３色の画素の各々について、基材上に選択反射領域拡大型、且つ、光硬化性のコレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶の一方からなる液晶層が形成されてなり、該液晶層における液晶のねじれピッチが各色に対応して調整された反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおいて、
前記各色の画素内における前記液晶のねじれピッチを、その色の中心波長領域及び、これよりも長波長側に隣接する拡大反射波長領域の波長光を反射するようにし、且つ、各色の画素における液晶層内に、その色の中心波長領域よりも長波長側の波長領域及び該中心波長領域の短波長側限界から短波長側にずれた領域よりも短い波長領域の波長光を吸収する色素を混合したことを特徴とする反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反射型液晶ディスプレイ（以下反射型ＬＣＤ）用カラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平１０−２８２３２４号公報に開示されるように、反射型ＬＣＤ用カラーフィルタとしてコレステリック液晶あるいはカイラルネマチック液晶を利用したものが提案されている。
【０００３】
このカラーフィルタは、輝度及び色純度において、従来の顔料や染料を用いたカラーフィルタと比較して優れた性能を有し、特に、温度によりその選択反射波長領域が変化し、更に紫外線照射によって液晶状態を保持できる紫外線硬化型コレステリック液晶を用いることにより、従来と比較して簡単に製造することができる。
【０００４】
上記のようなコレステリック液晶及びカイラルネマチック液晶は、液晶分子軸の長距離配向秩序に加えて、ダイレクタが螺旋的に空間変化をしているという特性がある。即ち、液晶分子軸と平行な平面内では各液晶分子はネマチック相と同様な配向秩序があるが、隣接する平面に移ると、局所的な配向方向がわずかに回転し、従って順次隣接する平面を積み重ねると、平面と直行する方向を螺旋中心軸とする立体的螺旋構造が形成されている。
【０００５】
このような螺旋構造のコレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶に対して、螺旋軸に平行に自然光が入射したとき、この自然光を形成する右旋円偏光及び左旋円偏光のうち、液晶の螺旋におけるねじれ方向と同じ旋回方向の一方の円偏光成分のみが反射され、異なる旋回方向の円偏光成分が透過されるという特性がある。
【０００６】
又、前記反射光の波長は、コレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶の螺旋構造におけるねじれのピッチと比例関係にある。
【０００７】
コレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶のピッチは、液晶にねじれの力を発生させるカイラル剤の添加量や適当な外場（例えば温度、電場、磁場）により変化し、更に、このピッチは、反対巻きのカイラル剤を添加して調整することもできる。
【０００８】
例えば、右巻きの螺旋構造の液晶に左巻きのカイラル剤を添加すると、同じ温度で液晶を固化させても無添加の場合と反射波長が異なる。
【０００９】
従って、上記のようなパラメータを可視域で制御することにより、具体的には液晶のねじれピッチを３段階に設定して、赤、緑、青の反射光を形成するカラーフィルタを構成することができ、且つその反射率を従来のカラーフィルタと比較して高く設定することができる。
【００１０】
なお、コレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶における反射光の、入射光に対する位相の変化は生じないので、反射光の入射前後における偏光方向は不変である。
【００１１】
ここで、上記のようなコレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶は、２枚の基板に挟み込まれた状態でセルを構成し、各々のセルにおける基板の液晶側の面はプレーナ配向が施されている。
【００１２】
一般的に、各々のセル内における基板間の隙間即ちギャップは一定であり、従って各セル内におけるコレステリック液晶あるいはカイラルネマチック液晶の螺旋ピッチが一定であるので、その反射光の波長幅（選択反射波長領域）も一定である。
【００１３】
又、反射光の選択反射波長領域即ち波長バンド幅を広帯域にする方法として、例えばＵＳＰ５６９１７８９のように、コレステリック液晶分子のヘリカルピッチが変化したグレーデッドピッチ型としたもの、あるいは例えば特開平９−３０４７７０号公報に開示されるように、ヘリカルピッチが異なるコレステリック液晶層を数層重ねた型としたものを含み、各色において所望の反射分光領域である中心波長領域の外側に拡大反射波長領域を設けた、いわゆる選択反射領域拡大型の液晶がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなカラーフィルタを有する反射型ＬＣＤを正面からずれた角度で観察した場合、即ち視野角度が変化すると、正面から観察した場合と比較して、その反射光の波長が短波長側にシフトし、このために色調（色目）が変化してしまうという問題点があった。
【００１５】
この場合、各色の中心波長領域のみに選択反射波長領域を設定すると、反射光の色純度は高く設定できるものの、視野角度の変化により中心波長領域の反射光強度が消失してしまう。又、選択反射領域拡大型の液晶を使用した場合、視野角度の変化による中心波長領域における反射光強度の消失は防げるものの色純度の低下は避けられない。
【００１６】
この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、コレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶を用いつつ、低コストで、視野角度が増大した場合の反射光の短波長側への波長シフトが発生しても、反射強度を低下させることなく目的の色を確実に表示することができるようにした反射型ＬＣＤ用カラーフィルタを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、請求項１のように、少なくとも３色の画素の各々について、基材上に選択反射領域拡大型、且つ、光硬化性のコレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶の一方からなる液晶層が形成されてなり、該液晶層における液晶のねじれピッチが各色に対応して調整された反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおいて、前記各色の画素内における前記液晶のねじれピッチを、その色の中心波長領域及び、これよりも長波長側に隣接する拡大反射波長領域の波長光を反射するようにし、且つ、各色の画素における液晶層内に、その色の中心波長領域よりも長波長側及び短波長側の波長領域の波長光を吸収する色素を混合したことを特徴とする反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタにより、上記目的を達成するものである。
【００１８】
第２発明は、請求項２のように、少なくとも３色の画素の各々について、基材上に選択反射領域拡大型、且つ、光硬化性のコレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶の一方からなる液晶層が形成されてなり、該液晶層における液晶のねじれピッチが各色に対応して調整された反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおいて、前記各色の画素内における前記液晶のねじれピッチを、その色の中心波長領域及び、これよりも長波長側に隣接する拡大反射波長領域の波長光を反射するようにし、且つ、各色の画素における液晶層内に、その色の中心波長領域よりも長波長側の波長領域及び該中心波長領域の短波長側限界から短波長側にずれた領域よりも短い波長領域の波長光を吸収する色素を混合したことを特徴とする反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタにより、上記目的を達成するものである。
【００１９】
この発明においては、視野角度が増大して、反射光の短波長側への波長シフトが生じても、その色の中心波長領域の波長の反射光を確保すると共に、中心波長領域外の波長光を吸収するので色調変化のない鮮明な色表示をすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１に示されるように、本発明の実施の形態の第１例に係る反射型液晶ディスプレイ（以下ＬＣＤ）用カラーフィルタ１０は、ガラス板からなる２枚の基材１２、１４と、これらの間に挟み込まれたコレステリック液晶２０とからなるセル１６を有している。なお、図１は反射型ＬＣＤ用カラーフィルタ１０の１つの画素を示している。
【００２２】
前記２枚の基材１２、１４のうち図１において上側の基材１２の内側面（下側面）は、平行配向膜１２Ａとされ、又、これと対向する下側の基材１４の内側面（上側面）も平行配向膜１４Ａとされている。
【００２３】
ここで、平行配向膜とは、例えばポリイミドを基材に塗布して焼成後、布で平行にラビングして平行配向処理をすることにより形成された膜である。
【００２４】
図１において符号１８は基板１２、１４間の距離を一定に保つための液晶層厚制御ビーズを示す。
【００２５】
前記ギャップ、即ち基材１２の平行配向膜１２Ａと、基材１４の平行配向膜１４Ａとの間に色素２２が混合されている前記コレステリック液晶２０が充填され、所定の処理によって、赤、青、緑のパターンに固化されている。
【００２６】
前記２枚の基材１２、１４に挟み込まれたコレステリック液晶２０は、前述のＵＳＰ５６９１７８９あるいは特開平９−３０４７７０号に開示されるような選択波長領域拡大型であって、赤、緑、青の各色の画素において、その色の中心波長領域及び、これの長波長側に隣接する拡大反射波長領域の波長光を反射するように設定されている。
【００２７】
図２（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、赤、緑、青の各色の画素において、前記コレステリック液晶２０による拡大された選択反射波長領域Ａ１、Ａ２、Ａ３は、その色の中心波長領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びその長波長側に隣接する拡大反射波長領域Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を含むように設定されている。
【００２８】
又、前記コレステリック液晶２０に混合されている色素２２は、図２（Ａ）〜（Ｃ）において破線で示されるように、ほぼ各色の中心波長領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３以外の波長領域の波長光を吸収するように非吸収波長領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が設定されるが、特に、その非吸収波長領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の短波長側限界が、前記中心波長領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３よりも短波長側にずれて設定され、一部、各色の中心波長領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の短波長側限界よりもわずかに短波長領域の波長光が吸収されないようになっている。
【００２９】
前記色素２２は顔料又は染料からなり、顔料ではキナクリドン系顔料、フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料など、染料では、アゾ系染料、フタロシアニン系染料、アントラキノン系染料などが用いられる。
【００３０】
この実施の形態の例に係る反射型ＬＣＤ用カラーフィルタ１０において、外光下で、視野角度を増大したとき、その選択反射波長領域Ａ１、Ａ２、Ａ３は各視野角度に応じて、図２において、２点鎖線で示されるように短波長側にシフトされるが、色素２２によって、非吸収波長領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３以外の、より短い波長光が吸収されてしまうので、赤、緑、青の各色の中心波長領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３から短波長側に一定以上ずれた成分が観察されることがない。
【００３１】
更に、前述のように、液晶２０は選択反射領域拡大型であり、これにより、該当する色の中心波長領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、及び、これよりも長波長側に隣接する拡大反射波長領域Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の波長光を反射しているので、その反射波長が全体として短波長側にシフトされても、中心波長領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３における反射強度が低下することがない。従って、所定の色光を確保することができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態の例ではいずれもコレステリック液晶を用いているが、これは、カイラルネマチック液晶を用いてもよい。
【００３３】
又、前記コレステリック液晶２０は２枚の基板１２、１４の間に挟持されているが、これは図３に示される反射型ＬＣＤ用カラーフィルタ３０のように、液晶の配向、パターニング終了後に、一方の基材、例えば基材１２を取除いてもい。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明の実施例について詳細に説明する。
【００３５】
この実施例は、図１に示される反射型ＬＣＤ用カラーフィルタ１０の同様の構成であり、まずその製造工程について図４を参照して説明する。
【００３６】
適切な洗浄処理を行い、清浄とした基材１２、１４としてのガラス基板上に、配向膜としてポリイミド（例えばＪＳＲ製ＡＬ−１２５４）をスピンコートし、２００℃で１時間焼成し、この焼成したポリイミドを布でラビング処理を行い、図４（Ａ）に示されるように、厚さ約６００Åの平行配向膜１２Ａ、１４Ａを形成した。
【００３７】
次に、前記平行配向膜１２Ａ、１４Ａをそれぞれ形成した基材（ガラス基板）１２、１４を、図４（Ｂ）に示されるように、平行配向膜１２Ａ、１４Ａを内側にして貼り合わせる。このとき、予め形成されている液晶厚制御ビーズ１８を両者間に散布しておくことによって、平行配向膜１２Ａ、１４Ａ間の隙間が一定に維持される。
【００３８】
コレステリック液晶２０は、紫外線硬化型であって、その紫外線照射量を調整することによりそのカイラルピッチが連続的に変化するグレーディッドピッチ型である。色素２２を混合したコレステリック液晶をホットプレート上で等方相まで加熱し、毛細管現象を利用して平行配向膜１２Ａ、１４Ａ間に図４（Ｃ）に示されるように、注入し、この隙間に液晶を完全に満たす。色素２２としては、赤色用にＫａｙａｓｅｔ  Ｒｅｄ  Ｇ、緑色用にＫａｙａｓｅｔ  Ｇｒｅｅｎ  Ａ−Ｂ、青色用にＫａｙａｓｅｔ  Ｂｌｕｅ  Ａ−ＣＲ（いずれも商品名、日本化薬株式会社製）を用いた。
【００３９】
次に、コレステリック液晶のプラナー配向状態を発現させるために室温でアニーリングを行った。その後、図４（Ｄ）に示されるように、紫外線を照射してコレステリック液晶層内でのカイラルピッチを調整し、グレーディッドピッチ型としてから、フォトマスク（図示省略）を介して、図４（Ｅ）に示されるように紫外線（ピッチ調整に用いた紫外線とは波長領域が異なる）を照射して赤色の部分を硬化させた。
【００４０】
その後、同様な処理を緑、青についても行い、図４（Ｆ）に示されるように、上面基板を除去し、有機溶剤（アセトン、プロピレングリコール、モノメチルエーテルアセテート等）を用いて未硬化部分を除去して基板上に赤、緑、青にパターンニングされたカラーフィルタを得た。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、コレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶を用いたカラーフィルタにおいて、その視野角度が変化した場合にも色目の変化と反射強度の低下のない良好な色再現性を得ることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例に係る反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタの要部を拡大して示す断面図
【図２】同反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおける緑、青、赤色光の、コレステリック液晶による反射光及び色素により吸収されなかった反射光の強度分布を示す線図
【図３】同反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタの他の実施形態の要部を示す拡大断面図
【図４】同反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造工程を示す拡大略示断面図
【符号の説明】
１０、３０…反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタ
１２、１４…基材
１２Ａ、１４Ａ…平行配向膜
１８…液晶層厚制御ビーズ
２０…コレステリック液晶
２２…色素
Ａ１、Ａ２、Ａ３…選択反射波長領域
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…中心波長領域
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…拡大反射波長領域
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３…非吸収波長領域
【図１】
0004412802.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004412802.tif 000004
【図４】
0004412802.tif 000005