WO1986000424A1 - Liquid-crystal multi-color display device - Google Patents

Description

. 明 細 書

発明の名称

マルチカラ—液晶表示装置

発明の関連する技術分野

本発明は、 マルチカラー液晶表示装置に関するものである。 より詳し くは、 基板上に複数個配置された電極の上または下にカラーフィルタ一 が設けられることによって構成された画素が、 駆動回路によって各画素 に対応した信号が印加されてマルチ力ラ一表示を行うマルチカラー液晶 表示装置において、 前記力ラ—フィルターを印刷法によって形成してな るマルチカラー液晶表示装置に関する ものである ₂

このようなマルチカラ—液晶表示装置は、 各種機器の周辺端末表示、 車載表示、 電話機表示、 テレビ画像表示等に用いられるものである。 発明の背景技術 ·発明が解決しょうとする技術的課題

従来、 マルチカラ—液晶表示装置において、 カラーフィ ルターを設け る方法としては、 基板の内面の電極の上または下にゼラチン層を形成し. このゼラチン層を染色して力ラーフィルタ—とする方法が広く知られて いる。 しかし、 この方法による場合には、 ゼラチン層の耐水性や耐熱性— が弱いという問題があった。 また、 多色のパターン化を行うためには、 一色毎に防染用のレジスト層をフォ トリソグラフィ—法で形成し、 また これを後から剝離しなければならず、 このように工程が多くなることに 5 伴い、 製品が高価にならざるを得ないという問題があった。

そこで、 本発明者は力ラーフィルターを印刷法で形成することを考え つき、 前記問題点を解決するという観点から次のような発明を完成し、

" 先に日本国特許出願（特願昭 5 8 - 1 1 9 2 8 1号）した。 即ち、 この発 明は、 ガラス基板上に、 ポリアミ ック酸を主成分とし、 これに適宜選択

I 0 された着色剤等を配合してなるインキによる印刷層が形成されたことを 特徵とする液晶表示装置用カラーフィルターである。 しかし、 その後の 继続的な研究を通じて、 この方法による場合には、 次のような欠点があ ることが分かった。 即ち、 カラ—フィルタ—を形成するための印刷の膜 厚の均一性 ·寸法精度の問題等があり、 表示品質的にいって前記従来法

1 5 によると同等以上のものを製造することが困難であることが分かつた。

つまり、 印刷法による場合には、 全カラ一フィルタ一としてとらえると き、 膜厚の大なる所と小なる所との段差 （以下、 単に "段差" という） ― が生じる。 そして、 この段差が大きい場合には、 ラビングと呼ばれる記 向処理が基板全面にわたり均一には行えないので、 表示品質に著しい悪 影響を及ぼすのである。 また、 カラーフィルターの上に透明導電膜を設 けるタイプの液晶表示装置においては、 前記段差のために導通不良や導 通不足の原因となる。 仮に、 導通が確保された場合においても、 高精度 パターンを形成する際には、 その後の透明導電膜のパターニングの際の マスク合わせにおいて問題が多かった。 この問題を改善するために、 表 面にオーバコー ト餍を設けることにより、 前記段差の平滑性を向上させ ることも考えられるが、 技術的に困難なものであり、 コス トが安いとい う印刷法のメ リ ヅ トを低减させるものである。

問題点を解決するための手段

そこで、 本発明者は更に連綿研究を重ねた結果、 印刷法によりカラー フィルターを形成した場合にはその形状が半球状乃至台形状またはこれ に類似の形状となるとの点に着目し、 かかる点に基づき本発明を完成し たのである。 即ち、 本発明に係るマルチカラ—液晶表示装置は、 電極の 上または下に設けられるカラ—フィルタ—^、 下記 [ I ]式で示される印 - 刷パラメータ な値が 2 0以上であり、 かつ隣接するカラーフィルタ一と の重複が 〜（ + 3 0 ) の範囲となるように印刷法によって形成し たことを特徵とするものである。 a C i ]

tan θ

[但し、 式中 Tはカラーフィルターの最高膜厚を示し、 Θはカラ一フィ ルター表面の の膜厚となる位置およびカラーフィルタ一のエッジと 基板との交点を結ぶ直線が基板となす接触内角を示す。 ]

発明の効果

本発明は以上の構成よりなるから、 次のような効果を得ることができ る。 即ち、 印刷法によっているから、 簡単かつ安価にカラーフィルタ— を形成することができる。 しかも重要なことは、 カラーフィルタ—を形 成するに印刷条件を特定しているから、 表面が平滑化され、 従って表示 品質が向上するという効果を得ることができる。

実施例 以下に、 図面に示す実施例について、 本発明の詳細を説明する。

図面は、 いずれも本発明に係るマルチカラ—液晶表示装置の一実施例 を示し、 第 i図は 1個の画素部の拡大説明図、 第 2図は複数値の画素部 が隣接する状態を示す拡大説明図、 第 3図は要部断面図を示す。

図中、 1はカラ一フィルターを示し、 1 Rは赤色カラ一フィルタ—、 1 Gは緑色カラーフィルタ—、 1 Bは青色カラーフィルターを示す。 2 は電極、 3は配向膜、 4はガラス基板、 5は偏光板、 6はパックライ ト、 7は液晶を示す。 '

本発明において、 印刷パラメ一ター a値を 2 0以上とした理由は次の 通りである。 α値が 2 0より も少ない場合には、 前記接触内角 Sが大き くなり、 必然的に段差が大きくなる。 この段差の平滑化を図るために隣 接するカラーフィルターと重複させる方法を採った場合には、 極端に許 容範囲が狭くなつて印刷の精度にそぐわないものとなる。 従って、 この ようなことは理論的には可能であっても、 実際には製造不可能である。 例えば、 値が 1 0の場合、 配向不良を起こさず表示品質の良いマルチ カラー液晶表示装置を得るためには、 隣接するカラーフィルタ—との重 複を 5〜 1 0 の範囲に収める必要がある。 しかし、 現在の印刷技術で はその重複の誤差を 5 以内に収めることは不可能である。

次に、 隣接するカラ—フィルタ—との重複を j ^以上に限定したの は、 次の理由による。 これよりも少ない場合には、 平滑性が劣るために 5 十分な配向処理ができず、 非画素部におけるバックライ ト（白色光）の洩 れの原因となるからである。 以上とすることによって、 段差を膜 厚 Tの ！ "以下とすることができ、 しかも、 カラーフィルターのエッジ 近傍の角度の急な部分あ無くすことができるために、 段差が滑らかとな' り配向不良が大幅に減少する。 また、 透明導電膜をカラーフィルター上

！ 0 に設ける場合も導通不良がなく、 パターン化が容易となる。 好ましくは、 さらに ^" 以上とすることにより、 前記段差による配向不良を無くす ことができる。

一方、 + 3 0 ) 以下に限定したのは、 次の理由による。 画素部で の配向不良を防ぐには、 非画素部より画素部での膜厚を厚くする必要が ！ 5 あるが、 隣接するカラ—フィルターとの重複を前記範囲に止めることに より目的を概ね達成できるからである。 仮に、 非画素部の膜厚が画素部 の膜厚よりも厚くなることがあるとしても、 前記範囲内に止まる以上は— 非常にわずかな幅に押さえられるので、 実際的な問題はない。 その理由 を詳細に説明する。 値を前記の通り 2 0以上とすることにより、 印刷 ィンキは比较的低粘度のものを選択する必要が生じ、 印刷後のインキの 形は必然的になだらかなものとなる（第 1図参照）。 従って、 インキのエツ ジより（ + 3 0) ζの位置でも最高膜厚 Τ(/ よりは低い位置となり、 傾斜の小さななだらかな部分となる。 実際の印刷物を測定すると膜厚で 平均 0.8 Τ〜0.9 Τ ( ）となる。 さらに好ましくは、 重複部分を （α + 1 0) ζ以下とすることにより、 平滑化をさらに進めることができる。 なお、 電極間の幅を a としたときには、 前記 が 2 0〜 2 a である ことが必要である。 が 2 a のときに平滑性を維持するための条件は、 重複範囲が " a 〜（2 a + 3 0) となる。 ~ a の場合は問題はな いが、 （2 a + 3 0) の場合は隣接する画素へカラ—フィルタ—が最小 でも（ a+ 1 5) ^はみ出し、 2色のカラーフィルタ—が重複して暗くな る。 画素サイズが大きく 2色のカラーフィルタ—の重複した部分の面積 が全画素面積の 1割以下であれば視覚的には問題はないが、 やはり、 好 ましくは隣接する画素へのはみ出しは無い方がよい。 その場合、 重なり 許容範囲は " a 〜 a ^となり、 ^内に収めなければならず許容範 囲が狭くなる。 特に高精度な表示装置の場合、 a は 5 0 z以下であり、 許容範囲が狭く印刷での製造上の問題が大きい。 従って、 αが 2 a 以上 5 となると事実上製造が不可能となる。

本発明において、 印刷方法については特定されることはない。 シルク スク リ ーン印刷， 凸版印刷， グラビア印刷， グラビアオフセッ ト印刷等 適宜に選択して適用される。 尤も、 前記の要件を満足するためには、 そ れぞれの印刷方法に基づいてインキの粘度が考慮されなければならない。 _{{ 0} 例えば、 シルクスク リーン印刷法の場合は、 1，000〜50,000 cps 、 凸版 印刷法の場合は 50〜10, 000 cps 、 グラビア印刷法の場合は 10〜5, 000 cps 、 グラビアオフセッ ト印刷法の場合は 10〜5,000 cpsとするのが望 ましい。

使用する印刷インキとしては、 ポリイミ ド系樹脂， アクリル系樹脂. ！ 5 ポリビニルアルコール系樹脂， ポリエステル系樹脂， エポキシ系樹脂， ポリウレタン系樹脂， ポリスルホン系樹脂， メ ラ ミ ン系樹脂， シリ コン 系樹脂の中から選ばれる少なく とも一種以上の樹脂に着色剤を混合また は溶解させたものを主成分とするものを挙げることができる。 前記ポリ アミ ック酸をバインダーとして用いれば、 耐熱性や印刷適性を向上させ ることができる。 また、 着色剤としては、 適宜、 染 *顔科から選択使用 すればよい。 染料としては、 油溶性染料が好適であり、 例えばカャセ、ソ ト系列（日本化薬社製）， オイルカラー系列（オリエント化学社製）， ォレ ォゾール系列（住友化学社製）等を挙げることができる。 また、 顔料の場 合は、 粒径の小さな透明性に優れたものを使用するとよい。

本発明に係るマルチカラー液晶表示装置は、 ガラス基板またはフィル ム基扳を用いた通常のマトリ クス基板だけでなく、 スイッチングトラン ジスターを作り込んだシリ コン基板， S 0 S基板あるいは薄膜トラ ンジ スターを形成したガラス基板等のァクティブマトリ クス基板の場合にも 適用することができる。

上記の如く、 本発明にかかるマルチカラ—液晶表示装置は、 印刷法に よって搆成されているから、 簡単 つ安価にカラーフィルターを形成す ることができ、 しかも重要なことは、 カラ—フィルターを形成するに印 刷条件を特定しているから、 表面が平滑化され、 従って、 表示品質が向 上するという効果を得ることができるものである。

Claims

請求の範囲

(1 ) 電極の上または下に設けられるカラーフィルタ—を、 下記 [I ] 式で示される印刷パラメ—タな値が 2 0以上であり、 かつ隣接するカラ 一フィルタ—との重複が ^~〜（ + 3 0 ) の範囲となるように印刷法 によって形成したことを特徵とするマルチカラー液晶表示装置。

Τ (μ

CI ] tan θ

[但し、 式中 Τはカラ—フィルターの最高膜厚を示し、 Sはカラ—フィ

- ルタ一表面の の膜厚となる位置および力ラーフィルタ—のエツジと 基板との交点を結ぶ直線が基板となす接触内角を示す。 ]

(2) 電極間の幅を a としたとき、 前記 が 2 0〜 2 a である請求 の範囲第 1項に記載のマルチカラー液晶表示装置。

(3) 印刷インキがポリイミ ド系樹脂， アクリル系樹脂， ポリ ビニル アルコール系樹脂， ポリエステル系樹脂， エポキシ系樹脂， ポリ ウレタ ン系樹脂， ポリスルホン系樹脂， メラ ミ ン系樹脂， シリ コン系樹脂の中 から選ばれる少なく とも一種以上の樹脂に着色剤を混合または溶解させ たものを主成分とする請求の範囲第 1項に記載のマルチカラー液晶表示

(4) 印刷法がシルクスク リーン印刷法であり、 インキ粘度が 1,000 〜 50, 000 cps である請求の範囲第 1項に記載のマルチカラー液晶表示 装置。

(5) 印刷法が凸版印刷法であり、 インキ粘度が 50〜10,00() cps で ある請求の範囲第 1項に記載のマルチカラ—液晶表示装置。

(6) 印刷法がグラビア印刷法であり、 インキ粘度が i0〜5,000 cps である請求の範囲第 1項に記載のマルチカラ—液晶表示装置。

(7) 印刷法がグラビアオフセッ ト印刷法であり、 インキ粘度が 10 〜 5, 000cps である請求の範囲第 1項に記載のマルチカラ -液晶表示装