反射型液晶顯示裝置用的濾色片及應用它的反射型液晶顯示裝置的製作方法
2023-05-24 22:36:16
專利名稱：反射型液晶顯示裝置用的濾色片及應用它的反射型液晶顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及彩色液晶顯示器、彩色輸入裝置等中使用的液晶顯示裝置用的反射型液晶顯示裝置用濾色片及應用它的反射型液晶顯示裝置。
背景技術：
彩色液晶顯示裝置中有透射型彩色液晶顯示裝置和反射型彩色液晶顯示裝置，因都是電場驅動，故耗電低，而且，因為如TFT液晶顯示裝置所代表的那樣，其顯示質量高，故近年來作為與多媒體對應的顯示器正在顯露頭角。
為了得到充分的顯示亮度，大多使用內部有燈的透射型液晶顯示裝置，通常有將內部光源(微型螢光燈等)配置在液晶面板的背面或側面等的背照光型和側照光型。但是，該透射型液晶顯示裝置因為有燈故耗電大，使液晶顯示應有的低功耗、重量輕、可攜帶的特徵打了折扣。
另一方面，反射型液晶顯示裝置利用室內光或外部光的反射光作為光源來對液晶顯示面板進行照明，所以，內部不需要燈，正因為如此，顯示部分可以做得很薄，而且，可以延長電池的壽命。因此，成為低功耗型的理想顯示器，作為輕型且可攜帶之用，相當方便。
圖4是表示現有的反射型液晶顯示裝置的截面的圖，其構造包括將液晶層48夾在中間而對置的反射側的(第1)基板41和光入射側的(第2)基板42、設在第1基板41的液晶層一側的反射電極43、濾色片和設在第2基板42的外側的偏振片49，其中，濾色片又包括設在第2基板42的液晶層一側的紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)的色素層44、設在各色素層之間的遮光層45、設在該色素層44和遮光層45之上的平坦化層46和在該平坦化層46上形成的透明電極47。
但是，因濾色片設在液晶顯示裝置的光入射側，由於濾色片的色素層和與它相對的反射電極之間有間隙，故由反射電極反射的光所通過的色素層與入射時不同，從而產生套色不準(混色)。此外，為了防止漏光，必須加寬設在各色素間的遮光層，結果，開口率變小而得不到充分的亮度。進而，因必需使光入射側的色素層和光反射側的反射電極的位置對齊，故產品的成品率降低。
因此，提出下述一種反射型液晶顯示裝置(圖5)，包括設在光反射側的第1基板51的液晶層側的反射電極53、在該反射電極上按該順序形成了色素層54和透明電極56的濾色片和設在該第2基板52的外側的偏振片。但是，為了使作為像素電極的反射電極與色素表面的透明電極(液晶驅動電極)56導通，必須在色素層內部設置接觸孔59，工序變得複雜。結果，招致產品成品率降低。此外，作為色素表面的透明電極，一般使用在氧化銦中摻了氧化錫的ITO，所以，當反射電極是以鋁為主的金屬時，雜質等會通過接觸孔在ITO和鋁之間產生局部電池反應，從而引起斷線、鋁變黑，因而存在得不到充分的反射光的缺點。
本發明是鑑於上述問題提出的，其目的在於提供一種反射型液晶顯示裝置用的濾色片及應用它的反射型液晶顯示裝置，該濾色片沒有套色不準(混色)、視角特性好、長時間使用既不斷線反射率也不降低，可以進行高亮度顯示。
發明的公開為達到上述目的，本發明提供一種反射型液晶顯示裝置用的濾色片，其特徵在於，在透明或不透明的基板上按下述順序層疊形成光反射層、透明電極和包含導電性微粒子的色素層。
此外，作為其優選形態，提供一種反射型液晶顯示裝置用的濾色片，上述光反射層由以鋁為主要成分的金屬形成。
此外，作為其優選形態，提供一種反射型液晶顯示裝置用的濾色片，上述透明電極是以氧化銦和氧化鋅為主要成分的非晶態導電性氧化物。
進而，提供一種反射型液晶顯示裝置，其特徵在於，包括將液晶層夾在中間而對置的第1和第2基板、濾色片、設在上述第2基板的上述液晶層一側的透明電極和設在上述第2基板的外側的偏振片，其中，上述濾色片包括在第1基板的上述液晶層一側按下述順序層疊形成的光反射層、透明電極、和包含導電性微粒子的色素層。
附圖的簡單說明
圖1是表示本發明的反射型液晶顯示裝置用的濾色片的一實施例的截面圖。
圖2是表示本發明的反射型液晶顯示裝置的一實施例的截面圖。
圖3是具有一實施例示出的條形電極的基板的平面圖。
圖4是表示現有技術的截面圖，示出將濾色片設在光入射側的情況。
圖5是表示現有技術的截面圖，示出將濾色片設在光反射側並在色素層上形成透明電極的情況。
符號的說明11、21、41、51反射光一側的基板(玻璃)27、42、52入射光一側的基板(玻璃)12、22、43、53反射電極14、24、44、54色素層45遮光層46平坦化層13、23、26、47、56透明電極25、48、57液晶層28、49、58偏振片59接觸孔15、29濾色片A電極AB電極BC電極C實施發明的最佳形態下面，參照附圖具體說明本發明的反射型液晶顯示裝置用的濾色片及反射型液晶顯示裝置。
反射型液晶顯示裝置用的濾色片15是在圖1所示的透明或不透明的基板11上按順序積層光反射層12、透明電極13和包含導電性微粒子的R、G、B色素層14而構成。各色素層相互分離地配置在一個平面上，各色素層之間也可以具有由樹脂、金屬或氧化物形成的遮光層。
本發明使用的基板可以是過去使用的玻璃基板，也可以是合成樹脂制的薄膜或膜片。此外，因不在光引出側故不一定具有透光性。
因反射層兼作為像素電極，故使用電阻低而反射率高的金屬。具體可以舉出鋁、鋁合金、銀等。在這些金屬中，最好使用鋁或鋁合金，因它們在形成圖案時容易刻蝕而且反射率高。這些反射層利用真空蒸鍍法或濺射法制膜，其膜厚最好為500～3000埃。
透明電極一般使用在氧化銦中摻了氧化錫的ITO，當兼作電極的反射層是以鋁為主的金屬時，若存在雜質或異物，則產生局部電池反應使鋁發黑，從而得不到充分的反射光，或產生斷線。這樣，要想使透明電極不與反射膜發生局部電池反應，而且在刻蝕透明電極的所要的圖案時能防止反射膜的熔融，最好使用以氧化銦和氧化鋅為主要成分的非晶態氧化物。
該透明電極可以是只由氧化銦和氧化鋅組成的透明電極，也可以含有原子比在0.2以下的摻雜金屬的透明電極。作為摻雜金屬，可以使用錫、鋁、銻、鎵、硒等。這些摻雜金屬通過在原料混合工序中與銦化合物與鋅化合物混合，可以形成以氧化銦和氧化鋅為主要成分的含有摻雜金屬的透明電極。
這樣得到的透明電極的組成是，In和Zn的原子比[In/(In+Zn)]為0.2～0.9，0.5～0.9更合適，其膜厚是200～6000埃，600～2000埃更合適。
該以氧化銦和氧化鋅為主要成分的非晶態氧化物透明電極可以利用使用了規定的濺射靶的各種濺射法(DC濺射、RF濺射、DC磁控管濺射、RF磁控管濺射、ECR等離子體濺射、離子束濺射等)和離子鍍膜法來制膜。
該透明電極和上述反射層的刻蝕處理和一般的刻蝕方法同樣進行即可，首先，在透明電極的表面塗敷抗蝕劑膜，在進行掩膜曝光後，使用有機溶劑進行顯影處理，在使用酸水溶液或CHF等氣體進行刻蝕後，剝離抗蝕劑膜，就能夠形成規定的圖案。
下面，作為導電性色素層所使用的色素，可以是例如只有下述色素或者是將色素溶解或分散在粘合劑樹脂中所得到的物質。
紅色(R)色素二奈嵌苯顏料、煤色顏料、偶氮基顏料、喹吖啶(azo)顏料、蒽醌顏料、蒽系顏料、異哚吲滿(isoindoline)顏料、異吲哚(isoindolinone)顏料等單種顏料和至少兩種以上的混合物。
綠色(G)色素滷族多置換酞花青顏料、滷族多置換銅酞花青顏料、三苯甲烷鹽基性染料、異哚吲滿(isoindoline)顏料、異吲哚(isoindolinone)顏料等單種顏料和至少兩種以上的混合物。
藍色(B)色素
銅酞花青顏料、陰丹士顏料、indaphenol顏料、花青顏料、二惡嗪顏料等單種顏料和至少兩種以上的混合物。
另一方面，粘合劑樹脂最好是透明的(50％以上可見光)的材料。例如，可以列舉聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素等透明樹脂(高分子)。
再有，因濾色片是在平面上分離配置的，故也可以選擇能夠適用於光刻法的感光性樹脂。例如，可以列舉丙烯酸、2-甲基丙烯酸、聚甲酸乙烯(poly皮酸vinyl)、環橡膠等具有反應性乙烯基的光硬化型保護材料。此外，當使用印刷法時，則選擇使用了透明樹脂的油墨(媒介)。例如，可以使用聚氯乙烯樹脂、聚偏氯乙烯樹脂、密胺樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂、環氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂、馬來酸樹脂、聚醯胺樹脂的單體和低分子量聚合物，以及聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素等透明樹脂。
對於導電性材料沒有特別的限制，可以使用氧化錫、氧化鋅、氧化銦、在氧化銦中摻了氧化錫的ITO、以氧化銦和氧化鋅為主要成分的氧化物、碳以及鋁、鎳、鉻等金屬等的微粒子。它們之中，從在色素中的分散性好且當分散在色素中時能得到良好的導電性和透明性的觀點出發，最好使用氧化錫或ITO。
這些導電性材料的粒徑在100埃～10微米之間，最好是500埃～2微米較合適。若不到100埃，則導電性不好，若超過10微米，則導電性粒子不能在色素中均勻分散開。
包含該導電性粒子的色素可以通過顏料分散法、印刷法、電附著法、微胞電解法等在上述透明電極上制膜，形成導電性色素層。
使這樣得到的反射型液晶顯示裝置用濾色片29與具有刻蝕成所要的圖案的透明電極26的透明基板27相對，並把液晶層夾在中間，由此，可以得到反射型液晶顯示裝置(圖2)。
實施例下面，利用實施例進一步詳細說明本發明，但本發明不受這些例子的任何限制。
製造例1導電性氧化錫的製造在15kg純水中添加1500g的用矽烷偶合劑對其表面進行了憎水化處理的導電性氧化錫粒子和74.25g的二茂鐵誘導劑表面活性劑(10-ferrocenyldecanoylpolyoxyethylene)，並進行混合，一邊使該混合物冷卻以使分散液溫度維持在18℃左右，一邊用超聲波均化器進行12小時的分散處理。然後，用上述二茂鐵誘導劑表面活性劑的0.4％重量的水溶液進行2倍稀釋，此後，對其添加225g的經過鋰處理的螯合型離子交換樹脂，並在25℃進行12小時的攪拌。對其添加450g的非那西汀空心顆粒(聚苯乙烯系，和光純藥社制)，並在25℃進行12小時的攪拌。
其次，在1500rpm、流量為300毫升/分、25℃的條件下用連續離心分離機進行離心分離，回收分散液，對每1kg分散液添加1.05g的溴化鋰，然後，攪拌30分鐘，從而製造出導電性氧化錫。
製造例2含導電性氧化錫的黃色顏料分散液的製造在製造例1中，將導電性氧化錫改為異哚吲滿(isoindoline)黃(ciba特種化學品公司制)，將二茂鐵誘導劑表面活性劑(10-ferrocenyldecanoylpolyoxyethylene)的使用量改為245.25g，不使用離子交換樹脂，用二茂鐵誘導劑表面活性劑的0.35％重量的水溶液進行1.72倍稀釋，除此之外，進行與製造例1相同的操作。
製造例3含導電性氧化錫的黃色顏料分散液的製造在15kg純水中混合339.45g的雙蒽醌紅(ciba特種化學品公司制)、56.25g的二茂鐵誘導劑表面活性劑(10-ferrocenyldecanoylpolyoxyethylene)和15.75g的溴化鋰，並進行混合，一邊使該混合物冷卻以使分散液溫度維持在18℃左右，一邊用超聲波均化器進行18小時的分散處理。然後，在10000rpm、流量為200毫升/分、25℃的條件下用連續離心分離機對其進行處理，製造出紅色顏料分散液。
通過將該紅色顏料分散液和製造例2製造的黃色顏料分散液按60∶40的重量比混合，製造出紅黃色顏料分散液。其次，通過將它和製造例1製造的導電性性氧化錫分散液按50∶50的重量比混合，製造出含導電性氧化錫的紅色顏料分散液。
製造例4
含導電性氧化錫的綠色顏料分散液的製造在製造例1中，將導電性性氧化錫改為滷化銅酞花青(日本油墨化學工業公司制)，將二茂鐵誘導劑表面活性劑(10-ferrocenyldecanoylpolyoxyethylene)的使用量改為299.25g，不使用離子交換樹脂，用二茂鐵誘導劑表面活性劑的0.4％重量的水溶液進行4.27倍稀釋，除此之外，進行與製造例1相同的操作。
通過將該綠色顏料分散液和製造例2製造的黃色顏料分散液按60∶40的重量比混合，製造出綠黃色顏料分散液。其次，通過將它和製造例1製造的導電性性氧化錫分散液按45∶55的重量比混合，製造出含導電性氧化錫的綠色顏料分散液。
製造例5含導電性氧化錫的蘭色顏料分散液的製造在15kg純水中添加1500g的銅酞花青(日本油墨化學工業公司制)、306g的二茂鐵誘導劑表面活性劑(10-ferrocenyldecanoylpolyoxyethylene)和15.75g的溴化鋰，並進行混合，一邊使該混合物冷卻以使分散液溫度維持在18℃左右，一邊用超聲波均化器進行12小時的分散處理。在10000rpm、流量為200毫升/分、25℃的條件下用連續離心分離機對其進行處理，進而，通過用二茂鐵誘導劑表面活性劑的0.3％重量的稀釋溶液對它進行4.85倍稀釋並在25℃的條件下攪拌12小時，從而製造出蘭色顏料分散液。通過將該蘭色顏料分散液和製造例1製造的導電性氧化錫分散液按50∶50的重量比混合，製造出含導電性氧化錫的蘭色顏料分散液。
利用高頻濺射在玻璃基板(320×300×0.7mm)上澱積膜厚為1500埃的鋁。進而，用濺射法在該鋁膜上澱積以氧化銦和氧化鋅為主要成分的非晶態透明導電性膜。濺射靶使用把In和Zn按0.89的原子比[In/(In+Zn)]配製的In2O3-ZnO燒結體，並將其放置在平面型磁控管的陰極上，放電氣體使用純氬氣或混入1vol％左右的微量氧氣的氬氣，利用該方法澱積膜厚為1200埃的透明電極膜。若用X線衍射法分析該In2O3-ZnO膜，則觀察不到峰值，說明它是非晶態膜。此外，該膜的電阻率大約是3×10-4Ω.cm。利用光刻法，使用由HCl∶HNO3∶H2O＝1∶6∶3組成的刻蝕液對該膜進行濺射處理，形成寬度為90μm、電極間隔為20μm的條形電極(圖3)。
其次，首先將形成了該條形電極的基板浸入由製造例3製造的含導電性氧化錫的紅色顏料分散液中，以飽和甘汞電極作為基準電極，陰極使用不鏽鋼板，用+0.5V對電極A通電15分鐘。然後，從紅色顏料分散液中將基板取出，通過用純水將基板洗乾淨，在電極A上形成紅色顏料的導電性薄膜。在150℃的條件下在電爐中烘烤30分鐘。
其次，將基板浸入由製造例4製造的含導電性氧化錫的綠色顏料分散液中，用B電極進行同樣的操作，進而，使用由製造例5製造的含導電性氧化錫的蘭色顏料分散液，用C電極進行同樣的操作，製造出導電性性濾色片。
使用該導電性濾色片製作使用了TN液晶的液晶單元，研究其驅動特性時，發現它與通常在濾色片上設置液晶驅動用ITO而製作的液晶單元的驅動特性完全一樣。此外，不引起色偏移的範圍的視角是±60度，這在實用上沒有問題。進而，當光波波長大約是600nm時，在明亮狀態下能夠得到15％左右的光譜反射率。此外，即使驅動1個月的時間，透明電極與反射電極之間也不產生局部電池反應，反射率沒有變化。
工業上利用的可能性在光反射側的基板上按順序層疊光反射層、透明電極以及包含導電性粒子的色素層，形成濾色片，將該濾色片用在反射型液晶顯示裝置上，由此，能夠提供無套色不準(混色)、視角特性好、長時間使用也不斷線且反射率也不降低、能進行明亮顯示的反射型液晶顯示裝置。
權利要求
1.一種反射型液晶顯示裝置用的濾色片，其特徵在於在透明或不透明的基板上按下述順序層疊形成光反射層、透明電極和包含導電性微粒子的色素層。
2.如權利要求1記載的反射型液晶顯示裝置用的濾色片，其特徵在於上述光反射層由以鋁為主要成分的金屬形成。
3.如權利要求1或2記載的反射型液晶顯示裝置用的濾色片，其特徵在於上述透明電極是以氧化銦和氧化鋅為主要成分的非晶態導電氧化物。
4.一種反射型液晶顯示裝置，其特徵在於包括將液晶層夾在中間而對置的第1和第2基板、濾色片、設在上述第2基板的上述液晶層一側的透明電極和設在上述第2基板的外側的偏振片，其中，上述濾色片包括在第1基板的上述液晶層一側按下述順序層疊形成的光反射層、透明電極、和包含導電性微粒子的色素層。
全文摘要
以下述方式構成反射型液晶顯示裝置,在透明或不透明的基板21上按下述順序層疊光反射層22、透明電極23和包含導電性微粒子的色素層24,形成反射型液晶顯示用濾色片29,並在基板27上形成透明電極26,從而將液晶層25夾在中間並與該濾色片對置,將基板27設在光入射側。通過這樣的構成,能夠提供視角特性好、防止發生套色不準(混色)、能進行明亮顯示的反射型液晶顯示用濾色片及應用它的反射型液晶顯示裝置。
文檔編號G02F1/13GK1262745SQ99800369
公開日2000年8月9日 申請日期1999年3月19日 優先權日1998年3月24日
發明者倉田英明 申請人:出光興產株式會社