JP2001033774A - パートカラー液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 何種類ものインキやレジストを準備しなくて
も、３原色またはその補色と黒色のインキまたはレジス
トを準備しておくだけで、所望のカラーおよび何種類も
のパートカラーでも常に一定の工数で製造することがで
きる構造のパートカラー液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 ２枚の基板１、２により液晶層９が挟持
される表示画面の２以上の一定領域をそれぞれ異なる所
望のカラーの一定色、たとえば黄色Ｙ、赤紫ＲＶ、赤
Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ、黄緑ＹＧで表示する場合に、前記所望
のカラーＹ、ＲＶ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＹＧにする一定領域の
２枚の基板１、２のいずれかに、赤、緑、青の３原色の
カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ、または３原色の補色
のシアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹのカラーフィルタ
が前記所望のカラーＹ、ＲＶ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＹＧになる
ように面積配分して設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば車載用の
表示器のように表示画面を幾つかの領域に区分し、その
各領域ごとに異なるカラー表示をするパートカラー液晶
表示素子に関する。さらに詳しくは、１つの画面に何種
類もの色の領域をカラーフィルタにより形成する場合
に、また、異なったパートカラー画面の液晶表示素子を
何種類も製造する場合に、簡単な製造工程により、か
つ、一定のカラーフィルター材料により製造することが
できる構造の液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】パートカラーの液晶表示素子は、たとえ
ば図５（ａ）に示されるように、その表示画面を部分的
に区切って、表示内容に応じたカラー、たとえば黄Ｙ、
赤紫ＲＶ、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ、黄緑ＹＧなどで表示され
るようになっている。なお、図５（ａ）において、色領
域で示されていない部分はモノクロ表示であるところを
示し、３ａは絶縁性基板１の端部に形成された電極端子
を示している。このような液晶表示素子は、そのｂ−ｂ
線断面説明図が図５（ｂ）に示されるように、ガラスな
どからなる２枚の絶縁性基板１、２の内面にＩＴＯなど
からなる透明電極３、４が表示領域に形成されるよう
に、パターニングされて設けられている。そして、一方
の絶縁性基板２の透明電極４上にカラーフィルタ５Ｙ、
５ＲＶが印刷などにより設けられている。そして、この
両方の絶縁性基板１、２の表面にポリイミドなどからな
る配向膜６、７が設けられ、一方の基板にスペーサが散
布されて、他方の基板にシール剤８などが設けられて２
枚の絶縁性基板１、２が図示しないスペーサを介して一
定間隙になるようにその周囲でシール剤８により貼着さ
れている。そして、その間隙部に液晶材料が注入されて
液晶層９が設けられ、両絶縁性基板１、２の外面に偏光
板１０、１１がそれぞれ設けられている。

【０００３】このパートカラー液晶表示素子は、そのカ
ラー表示部分に所望の色のカラーフィルター５Ｙ、５Ｒ
Ｖなどが設けられることにより形成されている。そのた
め、たとえば１つの画面を黄Ｙ、赤紫ＲＶ、赤Ｒ、緑
Ｇ、青Ｂ、黄緑ＹＧの６色のカラーで表示させるために
は、６種類のカラーフィルタを設けなければならない。
このカラーフィルタは、印刷法、または顔料もしくは染
料を分散させたペーストの塗布およびパターニングによ
りそれぞれ別々に設けられるため、６種類のインキまた
はレジストを準備し、それぞれの色についてカラーフィ
ルタの形成作業を６回繰り返さなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
パートカラー液晶表示素子では、小さな表示画面の液晶
表示素子でも、そのカラーの種類に応じた回数だけ、カ
ラーフィルタを設ける作業を繰り返さなければならず、
非常に工数がかかるという問題がある。

【０００５】さらに、近年における消費者の好みの多用
化や高級化に伴い、カラーの色も多様化し、さらには単
純な単色ではなく混合色が嗜好され、液晶表示素子の表
示色についても、要望が複雑化し、その好みに応じたイ
ンキやレジストを準備する必要があると共に、種々の液
晶表示素子を製造するためには、それら全てのカラーイ
ンキまたはカラーレジストを準備しなければならず、そ
の収集およびストックだけでも大変であるという問題が
ある。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、何種類ものインキやレジストを準備し
なくても、３原色またはその補色と黒色のインキまたは
レジストを準備しておくだけで、所望のカラーおよび何
種類ものパートカラーでも常に一定の工数で製造するこ
とができる構造のパートカラー液晶表示素子を提供する
ことを目的とする。

【０００７】本発明の他の目的は、近くで見ても違和感
のないパートカラー表示をすることができるパートカラ
ー液晶表示素子を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のパートカラー液
晶表示素子は、２枚の基板により液晶層が挟持される表
示画面の２以上の一定領域をそれぞれ異なる所望のカラ
ーの一定色で表示するパートカラー液晶表示素子であっ
て、前記所望のカラーにする一定領域における前記２枚
の基板のいずれかにに、赤、緑、青の３原色のカラーフ
ィルタ、または３原色の補色のシアン、マゼンタ、イエ
ローのカラーフィルタが前記所望のカラーになるように
面積配分して設けられている。

【０００９】この構造にすることにより、３原色または
その補色のカラーフィルタを準備し、その３種類のカラ
ーフィルタの形成作業をそれぞれの一定領域で３原色の
カラーフィルタの面積割合が変るように設けるだけで、
所望のカラーの領域を、かつ、所望の数のカラー領域を
同時に形成することができる。

【００１０】前記カラーフィルタの２色以上が所望のカ
ラーになるように面積配分される前記一定領域の１画素
は、該１画素内が細分化され、少なくとも１色の前記カ
ラーフィルタが前記１画素内で２以上に分割されること
により、前記２色以上のカラーフィルタがそれぞれ分散
して配列されるように形成されることが、近くで見ても
それぞれの色が個別に認識されず違和感が生じない。

【００１１】ここに１画素とは、一定領域のカラーを表
示する面積配分されたカラーフィルタの組合せパターン
の単位で、そのまま、または向きを回転させながらその
画素を並べることにより、一定領域を形成し得る単位を
意味する。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のパートカラー液晶表示素子について説明をする。本
発明のパートカラー液晶表示素子は、その一実施形態の
パートカラーの分布を示す平面説明図、そのｂ−ｂ線断
面説明図、および黄Ｙおよび赤紫ＲＶのカラーフィルタ
ＲＧＢの配置例を示す説明図がそれぞれ示されるよう
に、２枚の基板１、２により液晶層９が挟持される表示
画面の２以上の一定領域をそれぞれ異なる所望のカラー
の一定色、たとえば黄Ｙ、赤紫ＲＶ、赤Ｒ、緑Ｇ、青
Ｂ、黄緑ＹＧで表示する場合に、前記所望のカラーＹ、
ＲＶ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＹＧにする一定領域の２枚の基板
１、２のいずれかに、赤、緑、青の３原色のカラーフィ
ルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ、または３原色の補色のシアン
Ｃ、マゼンタＭ、イエローＹのカラーフィルタが前記所
望のカラーＹ、ＲＶ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＹＧになるように面
積配分して設けられている。

【００１３】液晶表示素子の構造そのものは、従来と同
様の構造で、たとえば図１（ｂ）に断面説明図が示され
るように、ガラスなどからなる２枚の絶縁性基板１、２
の内面にＩＴＯなどからなるセグメント電極およびコモ
ン電極となる透明電極３、４が表示領域に形成されるよ
うに、パターニングされて設けられている。そして、図
１に示される例では、黄Ｙの表示領域における第２の絶
縁性基板２の透明電極４上にカラーフィルタ５Ｂ、５Ｇ
が交互に印刷などにより設けられ、その組合せにより黄
色Ｙのカラーフィルタが形成されており、赤紫ＲＶの表
示領域にカラーフィルタ５Ｒ、５Ｂが印刷などにより交
互に設けられ、その組合せにより赤紫ＲＶのカラーフィ
ルタが形成されている。なお、５ＢＬはブラックマスク
であり、カラーフィルタは、透明電極の下側に設けられ
てもよい。そして、この両方の絶縁性基板１、２の表面
にポリイミドなどからなる配向膜６、７が設けられ、一
方の基板にスペーサが散布されて、他方の基板にシール
剤などが設けられて２枚の絶縁性基板１、２が図示しな
いスペーサを介して一定間隙になるようにその周囲でシ
ール剤８により貼着されている。そして、その間隙部に
液晶材料が注入されて液晶層９が設けられ、両絶縁性基
板１、２の外面に偏光板１０、１１がそれぞれ設けられ
ることにより、構成されている。なお、３ａは絶縁性基
板１の端部に形成された透明電極３、４の電極端子を示
している。

【００１４】カラーフィルタの形成は、従来と同様に、
その色のインキをスクリーン印刷などにより所望の場所
に成膜したり、顔料または染料を分散したレジスト膜を
スピンコートなどにより成膜して露光・現像のフォトリ
ソグラフィ工程によるパターニングにより形成すること
ができる。レジスト膜を用いてフォトリソグラフィ工程
により形成すれば、３〜１０μｍ程度の精度により形成
することができるが、形成工程が複雑でコストアップに
なり、印刷法では５０〜１００μｍ程度の精度しか得ら
れないが、非常に簡単に形成することができ、その用途
により選択することができる。

【００１５】本発明では、部分的に設けられるカラーフ
ィルタを、その所望の色のカラーフィルタを用いるので
はなく、常にＲ、Ｇ、Ｂからなる３原色のカラーフィル
タまたはこの３原色の補色である、シアンＣ、マゼンタ
Ｍ、イエローＹの３色とブラックマスクとする黒色のみ
を用いて、その面積比を調整することにより、所望の色
のカラーフィルタを形成していることに特徴がある。た
とえば、前述の例では、黄Ｙのカラーフィルタが所望さ
れる場合、図１（ｃ）のＹに示されるように、青Ｂのカ
ラーフィルタと、緑Ｇのカラーフィルタをそれぞれ同面
積になるように交互に各画素ごとに設けることにより、
その混色により黄色に観察される。また、赤紫ＲＶのカ
ラーフィルタが所望される場合、図１（ｃ）のＲＶに示
されるように、青Ｂのカラーフィルタと赤Ｒのカラーフ
ィルタをその面積比が１：２になるように、２色のカラ
ーフィルタを交互に形成することにより、観察する場合
にその混色の赤紫ＲＶとして、認識される。

【００１６】前述の例は、黄色Ｙと赤紫ＲＶの例であっ
たが、３原色のカラーフィルタを用いているため、その
面積比を調整することにより、所望の色のカラーフィル
タを全て形成することができる。しかも、３原色を均等
に混色することにより、白色になるため、白色がかった
黄色とか白色がかった緑色などの、単色ではなく白色系
の色のカラーフィルタを形成することもでき、柔らかい
色を表示色として使用することもできる。そして、黄色
Ｙと赤紫ＲＶなどどのような異なる色の部分でも、その
要素が全て３原色の組合せであるため、ブラックマスク
を含めて４回のカラーフィルタの形成工程のみで、何色
のカラーフィルタでも同時に形成することができる。前
述の例は、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３原色のカラーフィルタ
を用いたが、この３原色でなくても、これらの補色であ
るシアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹのカラーフィルタ
を用いても同様にその面積比を調整することにより、所
望の色のカラーフィルタを形成することができる。

【００１７】図２（ａ）に、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３原色
と、その補色であるシアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ
の関係が透過吸収の場合（反射の場合は、たとえばブラ
ックＢＬが白色Ｗになる）で示されているように、赤Ｒ
と緑Ｇの同じ面積の混色によりマゼンタＭになり、緑Ｇ
と青Ｂの同じ面積の混色によりイエローＹとなり、青Ｂ
と赤Ｒの混色によりシアンＣが形成され、また、その逆
に、図２（ｂ）に示されるように、補色のカラーフィル
タから３原色赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂを形成することもでき
る。すなわち、３原色の補色からでも、その混合する面
積比を調整することにより、所望の色のカラーフィルタ
を形成することができる。

【００１８】図２（ｃ）に、補色のシアンＣ、マゼンタ
Ｍ、イエローＹを用いて黄緑ＹＧのカラーフィルタを形
成する例の各カラーフィルタの配置例が示されているよ
うに、マゼンタＭとイエローＹをそれぞれ面積比が１：
２になるように交互に配置して形成することにより、黄
緑ＹＧのカラーフィルタが形成される。

【００１９】本発明によれば、パートカラー表示の液晶
表示素子において、パートカラーの所望の色を赤Ｒ、緑
Ｇ、青Ｂの３原色、またはこれらの補色であるシアン
Ｃ、マゼンタＭ、イエローＹのカラーフィルタを用い
て、その面積比を調整することにより形成しているた
め、所望の色のカラーフィルタ材料を準備する必要がな
く、自由に所望の色のカラーフィルタを形成することが
できる。しかも、フィルタの形成工程は、３色とブラッ
クマスクのフィルタを形成する工程だけで全てのカラー
フィルタ部分を形成することができ、非常にフィルタの
形成工程を簡略化することができる。

【００２０】前述の各例では、ＢとＧ、ＢとＲまたはＭ
とＹのそれぞれが２つの要素で１画素を形成（２色の要
素が２つづつで１画素を形成）し、そのパターン（１画
素）を何個も並べることにより、一定領域のカラー領域
が形成されている。このように、１画素をたとえば２色
のための２分割にするのではなく、さらに細分化して、
少なくとも１色のカラーフィルタが１画素内で２以上に
分割されることにより、２色のカラーフィルタが分散し
て配列されることが同じカラーフィルタの色が連続して
認識されることがなくなり好ましい。この１画素内の細
分化は、多いほど均等に分散させることができるため好
ましいが、たとえば５分割以上、好ましくは８分割以
上、さらに好ましくは１０分割以上に形成される。

【００２１】すなわち、従来も、変化する表示画面を
Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色により表示するフルカラーの液晶表
示素子はあり、その１画素の大きさは０.２〜１ｍｍ角
（一辺がこの長さの正方形）程度で、Ｒ、Ｇ、Ｂ３原色
のカラーフィルタが、たとえば図４に示されるように、
それぞれブロックとしてまとまって形成されている。こ
れは、たとえばスイッチングトランジスタを具備し、そ
れぞれをオンオフしなければならないため、これ以上細
分化することができないこと、同じ色を何画素も続けて
表示する可能性が少ないため、違和感を余り感じないこ
となどに基づいている。しかし、パートカラー表示で
は、一定領域が同じ色で長時間その色が表示し続けられ
るという特殊事情がある。そのため、１画素をただ面積
比に応じて分割した構造とし、その画素を並べることに
より一定領域を形成しても、たとえば図４に示される画
素を縦横に並べると、Ｂのラインが横に並び、近くで見
るとその色が認識されやすい。ところが、前述の各例に
示されるように１画素を４分割して分散配置をすること
により、この画素を縦横に並べても、同じ色が縦または
横に並ぶことがなく、そのような問題を解決することが
できる。

【００２２】一方、前述の各例のように、４分割して各
カラーフィルタが配分されても、たとえば図１（ｃ）の
Ｙに示されるパターンでは、ＢおよびＧがそれぞれ斜め
に並ぶ配置となり、近くで見ると完全に混ざった色では
認識されないで、斜めの緑や青のラインが認識される場
合がある。この１画素の大きさは、従来のカラー液晶表
示素子と同様に、表示形状の斜めの線が目立たない程度
の大きさ、すなわち前述の０.２〜１ｍｍ角程度に形成
される。しかし、パートカラー液晶表示素子では、前述
のように、各カラーフィルタごとにオンオフを制御する
必要はなく、常に同じ色で表示されればよいため、製造
上のフォトリソグラフィ工程における解像度の限界まで
細分化することが可能である。現在のフォトリソグラフ
ィ工程の限度は、数μｍ角程度まで可能であり、１画素
をさらに細分化し、所望のカラーになるような面積比
で、各カラーフィルタを均等に分散させることにより、
前述の問題を解決し、その混色のカラーフィルタを直接
形成したのと同様な液晶表示素子が得られる。

【００２３】たとえば図３（ａ）に、前述の図１（ｃ）
に示されるＢとＧが等面積になるように配分される１画
素を、１６分割にして均等配分される例が示されるよう
に、１画素の分割数を増やすことにより、自由に均等に
配列させることができる。このように１画素を構成する
ことにより、この画素を縦横に並べても、同じ色のＢま
たはＧが縦、横または斜めに並ぶことがなく、近くで見
てもＢ、Ｇが単独で認識されることはない。図３（ａ）
に示される例では、上２列と下２列が同じパターンであ
り、上２列のみで１画素と見ることもできる。また、横
方向には４分割、縦方向には２分割にして縦方向の長さ
を２倍にすることにより、１画素を８分割の正方形画素
にすることもできる。

【００２４】この１画素の分割数は、混色するカラーフ
ィルタの面積比に応じて、均等に分散して配列されるよ
うに分割すればよいが、たとえば前述の１画素が０.３
ｍｍ角程度であれば、分割する一辺は、前述のように数
μｍ角程度にすることが可能で、たとえば３０μｍ角に
しても、１０×１０＝１００分割にすることができる。
この細分化の数は、前述のように、フォトリソグラフィ
工程の解像度の問題で、一度分割数を定めてそのマスク
を形成すれば、製造工程は分割数に拘わらず同じ製造工
程で製造でき、コストには何ら影響を受けない。しか
し、混色するカラーフィルタが１画素内でそれぞれ分散
して配置されれば人間の目には混色した色で認識され、
前述のように、たとえば５分割以上、好ましくは８分割
以上、さらに好ましくは１０分割以上程度に分割されれ
ばよい。

【００２５】前述のように、１画素をさらに細分化する
ことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの混色割合をさらに自由に変え
るこができ、所望の表示カラーを実現することができ
る。たとえば１画素を９分割にした場合、ＲとＧの混色
の程度を図３（ｂ）に示されるように、１０種類に順次
変化させることができる。このような配列の画素によっ
ては、縦横に並べた場合、斜め方向に同じ色が並ぶ場合
があるが、たとえば横への１個ごとに上下反転させて並
べることが可能であり、また、前述のようにさらに細分
化して、分散配置することも可能である。さらに細分化
すれば、もっと細かく表示色を変化させることもでき
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、パートカラーフィルタ
を形成する液晶表示素子において、その色のフィルタを
準備することなく、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３原色、または
これらの補色であるシアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ
のカラーフィルタを準備しておくだけで、所望のカラー
フィルタを形成することができ、多くの材料をストック
しておく必要がなく、しかも簡単な工程で複雑なパート
カラーを形成することができる。そのため、非常に安価
なパートカラーの液晶表示素子が得られる。

【００２７】さらに、１画素を細分化して、２色以上の
カラーフィルタを分散配置させることにより、近くで見
てもカラーフィルタの色がそのまま認識されるという違
和感のないきれいなパートカラー表示をすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパートカラー液晶表示素子の一実
施形態の説明図である。

【図２】本発明によるカラーフィルタを合成色にする他
の例の説明図である。

【図３】本発明によるカラーフィルタの１画素における
分散配置の例を示す図である。

【図４】従来のフルカラー液晶表示素子の１画素におけ
るカラーフィルタの配置例を示す図である。

【図５】従来のパートカラー液晶表示素子の説明図であ
る。

【符号の説明】

１、２ 絶縁性基板 ３、４ 透明電極 ５ カラーフィルタ ６、７ 配向膜 ９ 液晶層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の基板により液晶層が挟持される表
   示画面の２以上の一定領域をそれぞれ異なる所望のカラ
   ーの一定色で表示するパートカラー液晶表示素子であっ
   て、前記所望のカラーにする一定領域における前記２枚
   の基板のいずれかにに、赤、緑、青の３原色のカラーフ
   ィルタ、または３原色の補色のシアン、マゼンタ、イエ
   ローのカラーフィルタが前記所望のカラーになるように
   面積配分して設けられてなるパートカラー液晶表示素
   子。
2. 【請求項２】 前記カラーフィルタの２色以上が所望の
   カラーになるように面積配分される前記一定領域の１画
   素は、該１画素内が細分化され、少なくとも１色の前記
   カラーフィルタが前記１画素内で２以上に分割されるこ
   とにより、前記２色以上のカラーフィルタがそれぞれ分
   散して配列されるように形成されてなる請求項１記載の
   パートカラー液晶表示素子。