JP2000019502A - 内面印刷カラー液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーフィルタ膜の印刷幅が異なっても膜厚
を均一にすることができ、しかもカラーフィルタ膜とし
て十分な色濃度を得ることができる内面印刷カラー液晶
表示素子の製造方法を提供すること。 【解決手段】 形成するカラーフィルタ膜をその印刷幅
に応じて境界幅以上のものと境界幅未満のものとに分
け、境界幅以上のカラーフィルタ膜と境界幅未満のカラ
ーフィルタ膜のスクリーン印刷を、境界幅未満のカラー
フィルタ膜のインク固形分濃度が境界幅以上のカラーフ
ィルタ膜のインク固形分濃度より薄くなるようにして２
版に分け、境界幅未満のカラーフィルタ膜における表面
張力は、そのインク固形分濃度が小さいのでそれほど生
じず、よって、境界幅以上のカラーフィルタ膜とほぼ同
様の膜厚のものをスクリーン印刷により形成することが
できる用にした方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶を利用したカ
ラーディスプレイに使用されるカラー液晶表示素子の製
造方法に係り、特に、そのカラーフィルタ膜の印刷方法
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】前述したカラー液晶表示素子における液
晶表示方式には、ＴＮ型、ＳＴＮ型、ＴＦＴ型など各種
のものが知られているが、このうち低いデューティ比駆
動型を含むＳＴＮ型やＴＮ型のカラー液晶表示素子は、
優れた演色性を有しているため車載用のオーディオ機
器、空気調和機器、オドメータ、トリップメータなど各
種の機器に広く使用されている。

【０００３】そして、このようなカラー液晶表示素子の
うちカラーフィルタ膜の表面平滑性を得るためカラーフ
ィルタ膜をスクリーン印刷により基板内面に形成する内
面印刷カラー液晶表示素子は、一般に、それぞれ電極を
設けた１対の基板に配向膜を形成するとともに、一方の
前記基板の前記配向膜および前記電極間にカラーフィル
タ膜をスクリーン印刷により形成し、前記両基板間に液
晶を封入して構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、省ス
ペースの観点から限られた表示面積の中に多くの情報を
表示できるようにした液晶表示素子が多く用いられるよ
うになっている。このような表示情報量の多い液晶表示
素子においては、隣接位置にある情報の識別が困難とな
るため、図５に示すように、各情報１の周囲をかっこ２
により囲って、各情報１を識別するようにしていた。そ
して、前記かっこ２は、単に情報１の識別のためのもの
なので、細線により描かれることが多かった。

【０００５】前述した情報１およびかっこ２を１回のス
クリーン印刷により形成すると、印刷幅の狭い細線から
なるかっこ２は印刷幅の広い太線からなる情報１より大
きく盛り上がることになる。これは、印刷幅の狭い細線
からなるかっこ２をスクリーン印刷により形成すると、
インクが表面張力により大きく盛り上がるためである。
このようにカラーフィルタ膜の膜厚が均一にならない
と、膜厚が均一でないカラーフィルタ膜を使用したカラ
ー液晶表示素子は、カラーフィルタ膜の膜厚の異なる部
位において色濃度が不均一になる表示不均一として目視
されることになり、見る者が見づらく、液晶表示素子と
しての品質が満足できるものではなかった。

【０００６】すなわち、スクリーン印刷においては、カ
ラーフィルタ膜のエッジ部においては、０．２５〜０．
３ｍｍ程度の印刷幅のときに大きく盛り上がり、カラー
フィルタ膜の印刷幅が０．６ｍｍ未満である場合に印刷
面全域が大きく盛り上がることになっていた。

【０００７】例えば、インク固形分濃度３９％のインク
を用いて印刷幅０．４９ｍｍと３．００ｍｍのカラーフ
ィルタ膜をスクリーン印刷により印刷したところ、カラ
ーフィルタ膜の膜厚は、印刷幅０．４９ｍｍのカラーフ
ィルタ膜においては２．０μｍとなり、また、印刷幅
３．００ｍｍのカラーフィルタ膜においては１．４μｍ
となった。すなわち、印刷幅の異なる２種類のカラーフ
ィルタ膜において、０．６μｍの膜厚差が生じた。

【０００８】一方、前述した３９％のインク固形分濃度
より薄い３２％のインク固形分濃度のインクを用いて印
刷幅０．４９ｍｍと３．００ｍｍのカラーフィルタ膜を
スクリーン印刷により印刷したところ、カラーフィルタ
膜の膜厚は、印刷幅０．４９ｍｍのカラーフィルタ膜に
おいては０．７μｍとなり、また、印刷幅３．００ｍｍ
のカラーフィルタ膜においては０．４μｍとなった。す
なわち、この３２％のインク固形分濃度のインクを用い
た場合、印刷幅の異なる２種類のカラーフィルタ膜にお
ける膜厚差は０．３μｍと減少した。しかしながら、３
９％のインク固形分濃度のインクを用いた場合と比較し
て、膜厚が大幅に低下したため、カラーフィルタ膜とし
ての十分な色濃度が得られなかった。

【０００９】本発明は、このような従来のものにおける
問題点を克服し、カラーフィルタ膜の印刷幅が異なって
も膜厚を均一にすることができ、しかもカラーフィルタ
膜として十分な色濃度を得ることができる内面印刷カラ
ー液晶表示素子の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため請求項１に係る本発明の内面印刷カラー液晶表示素
子の製造方法の特徴は、形成するカラーフィルタ膜をそ
の印刷幅に応じて境界幅以上のものと境界幅未満のもの
とに分け、境界幅以上のカラーフィルタ膜と境界幅未満
のカラーフィルタ膜のスクリーン印刷を、境界幅未満の
カラーフィルタ膜のインク固形分濃度が境界幅以上のカ
ラーフィルタ膜のインク固形分濃度より薄くなるように
して２版に分けて行う点にある。そして、このような構
成を採用したことにより、境界幅未満のカラーフィルタ
膜における表面張力は、そのインク固形分濃度が小さい
のでそれほど生じず、よって、境界幅以上のカラーフィ
ルタ膜とほぼ同様の膜厚のものをスクリーン印刷により
形成することができる。しかも、全体的にインク固形分
濃度を低下させて膜厚を薄くするわけではなく、境界幅
未満のカラーフィルタ膜のインク固形分濃度のみを低下
させるので、カラーフィルタ膜として十分な膜厚を維持
して十分な色濃度を得ることができる。

【００１１】請求項２に係る本発明の内面印刷カラー液
晶表示素子の製造方法の特徴は、カラーフィルタ膜の境
界幅を０．４ｍｍから０．７ｍｍの範囲内の数値とした
点にある。そして、このような構成を採用したことによ
り、表面張力を考慮して境界幅未満と境界幅以上のカラ
ーフィルタ膜の膜厚を正確に等しくすることができる。

【００１２】請求項３に係る本発明の内面印刷カラー液
晶表示素子の製造方法の特徴は、２版のスクリーン印刷
におけるインク固形分濃度差を１％から６％の範囲内と
した点にある。そして、このような構成を採用したこと
により、境界幅未満のカラーフィルタ膜の盛り上がりを
安定的に低下させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の内面印刷カラー液晶表示
素子の製造方法は、前述したように、それぞれ電極を設
けた１対の基板に配向膜を形成するとともに、一方の前
記基板の前記配向膜および前記電極間にカラーフィルタ
膜をスクリーン印刷により形成し、前記両基板間に液晶
を封入することが前提とされている。ここにおいて、ス
クリーン印刷法とは、インクをゴムのスキージによりス
クリーンの特定箇所の網目を通して基板上に形成された
電極上に付着させる印刷法であるが、周知の印刷法であ
るので、その図示は省略する。

【００１４】ところで、カラーフィルタ膜の印刷幅と膜
厚との関係は、印刷幅の狭いものほど表面張力が大きく
作用するので、膜厚が厚くなる。

【００１５】図１は、印刷幅とカラーフィルタ膜の幅方
向中央部の膜厚との関係を示すグラフである。なお、こ
のグラフの作成に使用したインクのインク固形分濃度は
３９％である。

【００１６】このグラフによれば、印刷幅が１．０ｍｍ
未満においては、印刷幅が狭いほど膜厚は厚くなってお
り、印刷幅０．６ｍｍにおいては約１．６μｍの膜厚、
印刷幅０．５ｍｍにおいては約２μｍの膜厚となってい
る。ところが、印刷幅０．４ｍｍにおいては約２．２５
μｍの膜厚であるのに対し、印刷幅が約４ｍｍ以下にな
ると、希望する印刷部分にインクが十分に行き渡らなく
なり、インクかすれ等の印刷不良が発生する。一方、印
刷幅が１．０ｍｍを越えると、膜厚は約１．４μｍと均
一化することになる。

【００１７】したがって、印刷幅の狭いカラーフィルタ
膜と印刷幅の広いカラーフィルタ膜とを同一の固形分濃
度のインクによりスクリーン印刷すると、印刷幅の狭い
カラーフィルタ膜のほうが印刷幅の広いカラーフィルタ
膜より膜厚が厚くなってしまい、カラー濃度が不均一と
なってしまう。

【００１８】そこで、本発明においては、基板に積層さ
れている電極上に形成されるカラーフィルタ膜のスクリ
ーン印刷をカラーフィルタ膜の印刷幅に応じて設定した
境界幅以上のものと境界幅未満のものとに分け、境界幅
以上のカラーフィルタ膜と境界幅未満のカラーフィルタ
膜のスクリーン印刷をそれぞれ別の版を用いて２版に分
けて行うようになっている。

【００１９】しかも、両スクリーン印刷においては、境
界幅未満のカラーフィルタ膜のインク固形分濃度を境界
幅以上のカラーフィルタ膜のインク固形分濃度より薄く
するようになっている。

【００２０】ところで、設定される印刷幅の境界は、前
述した図１のグラフによると、１．０ｍｍの印刷幅にお
ける約１．４μｍの膜厚と大きな差のある０．４ｍｍ
（膜厚約２．２５μｍ）から０．７ｍｍ（膜厚約１．５
５μｍ）の範囲内に設定することが好ましい。

【００２１】つぎに、２版のスクリーン印刷に用いるイ
ンクのインク固形分濃度の差についてであるが、図２〜
図４は、インク固形濃度の異なる３種類のインクによる
カラーフィルタ膜の膜厚をそれぞれの幅方向の各箇所に
おいて測定したグラフである。

【００２２】このうち、図２はインク固形分濃度が３９
％のインクにより印刷幅０．４９ｍｍと３．００ｍｍの
カラーフィルタ膜をスクリーン印刷により印刷したとき
の膜厚を示すものであり、印刷幅０．４９ｍｍのカラー
フィルタ膜の膜厚は約２．０μｍ、３．００ｍｍのカラ
ーフィルタ膜の膜厚は約１．４μｍとなっている。

【００２３】また、図３はインク固形分濃度が３５％の
インクにより印刷したときの膜厚を示すものであり、印
刷幅０．４９ｍｍのカラーフィルタ膜の膜厚は約１．２
μｍ、３．００ｍｍのカラーフィルタ膜の膜厚は約０．
８μｍとなっている。

【００２４】さらに、図４はインク固形分濃度が３２％
のインクにより印刷したときの膜厚を示すものであり、
印刷幅０．４９ｍｍのカラーフィルタ膜の膜厚は約０．
７μｍ、３．００ｍｍのカラーフィルタ膜の膜厚は約
０．４μｍとなっている。

【００２５】これらのグラフによれば、一例としてイン
ク固形分濃度が３９％のインクにより境界幅より広い印
刷幅３．００ｍｍで膜厚１．４μｍのカラーフィルタ膜
を印刷し、インク固形分濃度が４％薄い３５％のインク
により境界幅より狭い印刷幅０．４９ｍｍで膜厚１．２
μｍのカラーフィルタ膜を印刷すれば、印刷幅が異なっ
ていても、ほぼ等しい膜厚のカラーフィルタ膜を形成す
ることができ、均一な色濃度を得ることができる。一
方、インク固形分濃度が３９％のインクにより境界幅よ
り広い印刷幅３．００ｍｍで膜厚１．４μｍのカラーフ
ィルタ膜を印刷し、インク固形分濃度が７％薄い３２％
のインクにより境界幅より狭い印刷幅０．４９ｍｍのカ
ラーフィルタ膜を印刷すると膜厚が０．７μｍと薄くな
りすぎてしまい不適当である。

【００２６】したがって、スクリーン印刷に使用される
インクのインク固形濃度の差は１％から６％の範囲内が
好ましい。

【００２７】そこで、あらためて印刷幅が０．４９ｍｍ
と３．００ｍｍのカラーフィルタ膜をそれぞれ別の印刷
版を用い、インク固形分濃度を０．４９ｍｍの印刷幅に
おいて３６％、３．００ｍｍの印刷幅において３９％と
して印刷を行ったところ、各カラーフィルタ膜の膜厚は
いずれも１．４μｍとなった。

【００２８】そして、これらのカラーフィルタ膜を用い
て形成した内面印刷カラー液晶表示素子においては、印
刷幅に起因する透過率に差が生じなかったし、また、十
分な色濃度を得ることができた。

【００２９】また、印刷幅が０．４９ｍｍと３．００ｍ
ｍのカラーフィルタ膜をそれぞれ別の印刷版を用い、イ
ンク固形分濃度を０．４９ｍｍの印刷幅において３３
％、３．００ｍｍの印刷幅において３５％として印刷を
行ったところ、各カラーフィルタ膜の膜厚はいずれも
０．８μｍとなった。

【００３０】そして、これらのカラーフィルタ膜を用い
て形成した内面印刷カラー液晶表示素子においては、印
刷幅に起因する透過率に差が生じなかったし、また、十
分な色濃度を得ることができた。

【００３１】ここで、前述したスクリーン印刷によるカ
ラーフィルタ膜の成膜条件の具体的な実施例を説明する
と、厚み１．１ｔのＩＴＯパターニング基板を準備す
る。そして、ＮＡＺ・ＤＡＲ社のＮｏ．７２６１インク
を専用シンナにより所定のインク固形分濃度となるよう
に希釈し、印刷用スクリーン版としてカレンダ４００メ
ッシュ品を使用し、印刷圧力３ｋｇ／ｃｍ² 、押し込み
量０．１５ｍｍ、クリアランス２．６ｍｍ、スキージ速
度１００ｍｍ／秒という条件でスクリーン印刷を行っ
た。そして、このカラーフィルタ膜が付着している基板
を２００℃のオーブンに収納して１時間加熱焼成を行う
ことによりカラーフィルタ膜が形成されることになる。

【００３２】このようにしてカラーフィルタ膜が形成さ
れたものから内面印刷カラー液晶表示素子を製造するに
は、カラーフィルタ膜上にポリイミド製の配向膜を成膜
し、ラビング処理を行う。なお、多色印刷の場合には、
配向膜の成膜前に必要なすべての色のカラーフィルタ膜
を印刷しておく。

【００３３】ついで、対向するＩＴＯパターニング基板
を用意し、ポリイミド製の配向膜を成膜し、ラビング処
理を行う。そして、多くの場合、対向する基板側のＩＴ
Ｏ膜上の表示パターン部位以外に遮光のための黒または
セピア色の印刷膜をオフセット印刷により印刷する。そ
して、この対向する基板をシール材を介して接続し、液
晶セルとする。そして、この液晶セル内にネマチック液
晶あるいは２色性色素を混合したネマチック液晶を封入
する。

【００３４】最後に、液晶セルの上下両面あるいは片面
に偏光板を設置して液晶表示素子が形成される。

【００３５】前述したように本実施の形態の内面印刷カ
ラー液晶表示素子の製造方法によれば、カラーフィルタ
膜の印刷幅の狭広に応じて異なるインク固形濃度のイン
クにより２版に分けてスクリーン印刷を行うので、印刷
幅によるカラーフィルタ膜の膜厚の差が低減され、均一
な透過率を有する液晶表示素子を形成することができ
る。また、印刷幅の狭いカラーフィルタ膜の印刷を印刷
幅の広いものより固定濃度の薄いインクにより行うの
で、印刷幅の狭いカラーフィルタ膜印刷時のレベリング
性が向上し、インクのかすれによる印刷むらが低減し、
歩留りを向上することができる。

【００３６】なお、本発明は、前述した実施の形態に限
定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能
である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る内面印
刷カラー液晶表示素子の製造方法によれば、カラーフィ
ルタ膜の印刷幅が異なっても膜厚を均一にすることがで
き、しかもカラーフィルタ膜として十分な色濃度を得る
ことができる。

【００３８】すなわち、形成するカラーフィルタ膜をそ
の印刷幅に応じて境界幅以上のものと境界幅未満のもの
とに分け、境界幅以上のカラーフィルタ膜と境界幅未満
のカラーフィルタ膜のスクリーン印刷を、境界幅未満の
カラーフィルタ膜のインク固形分濃度が境界幅以上のカ
ラーフィルタ膜のインク固形分濃度より薄くなるように
して２版に分けて行うことにより、境界幅未満のカラー
フィルタ膜における表面張力は、そのインク固形分濃度
が小さいのでそれほど生じず、よって、境界幅以上のカ
ラーフィルタ膜とほぼ同様の膜厚のものをスクリーン印
刷により形成することができ、カラーフィルタ膜として
十分な膜厚を維持して十分な色濃度を得ることができ
る。また、境界幅未満のカラーフィルタ膜の印刷をイン
ク固形分濃度の薄いインクにより行うので、レベリング
性が向上し、インクのかすれによる印刷むらが生じず、
歩留りが向上する。

【００３９】また、カラーフィルタ膜の境界幅を０．４
ｍｍから０．７ｍｍの範囲内の数値とすることにより、
表面張力を考慮して境界幅未満と境界幅以上のカラーフ
ィルタ膜の膜厚を正確に等しくすることができる。

【００４０】さらに、２版のスクリーン印刷におけるイ
ンク固形分濃度差を１％から６％の範囲内としたことに
より、境界幅未満のカラーフィルタ膜の表面張力を安定
的に低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 印刷幅と膜厚との関係を示すグラフ

【図２】 ３９％のインク固形分濃度における印刷幅と
膜厚との関係を示すグラフ

【図３】 ３５％のインク固形分濃度における印刷幅と
膜厚との関係を示すグラフ

【図４】 ３２％のインク固形分濃度における印刷幅と
膜厚との関係を示すグラフ

【図５】 精細な内面印刷カラー液晶表示素子の要部を
示す説明図

【符号の説明】

１ 情報 ２ かっこ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ電極を設けた１対の基板に配向
   膜を形成するとともに、一方の前記基板の前記配向膜お
   よび前記電極間にカラーフィルタ膜をスクリーン印刷に
   より形成し、前記両基板間に液晶を封入してなる内面印
   刷カラー液晶表示素子の製造方法において、形成する前
   記カラーフィルタ膜をその印刷幅に応じて境界幅以上の
   ものと境界幅未満のものとに分け、境界幅以上のカラー
   フィルタ膜と境界幅未満のカラーフィルタ膜のスクリー
   ン印刷を、境界幅未満のカラーフィルタ膜のインク固形
   分濃度が境界幅以上のカラーフィルタ膜のインク固形分
   濃度より薄くなるようにして２版に分けて行うことを特
   徴とする内面印刷カラー液晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記カラーフィルタ膜の境界幅を０．４
   ｍｍから０．７ｍｍの範囲内の数値としたことを特徴と
   する請求項１に記載の内面印刷カラー液晶表示素子の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記インク固形分濃度差を１％から６％
   の範囲内としたことを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載の内面印刷カラー液晶表示素子の製造方法。