(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟んで対向的に貼り合わせられた一対の電極基板を含み、その一方の電極基板には行電極もしくは列電極の一方となるストライプ状の第１電極が形成され、他方の電極基板には行電極もしくは列電極の他方となるストライプ状の第２電極が形成されており、上記一方の電極基板の内面には着色層が設けられていて、所定の表示領域内の表示色の色調が特定方向に沿って漸次変化するグラデーション表示機能を備えた液晶表示素子において、
上記色調が変化する上記特定方向が上記第１電極の延在方向であり、上記一方の電極基板の内面の上記所定の表示領域内には、上記第１電極の下に異なる透光色で着色された第１着色層と第２着色層とが設けられ、これらの各着色層が上記第１電極の延在方向に沿った楔状の噛み合わせでそれらの各斜辺間に所定幅の重なり部分を有するパターンとして形成されており、
上記楔状の噛み合わせパターンの上記第１着色層と第２着色層との重なり部分が存在する上記斜辺が上記第１電極を横切らないことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
上記第１着色層および上記第２着色層はともに基本パターンを有し、相対的にその一方の基本パターンが正立三角形状であるのに対して、他方の基本パターンは倒立三角形状である請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
上記各電極基板のいずれか一方に各電極間を遮光し、１画素を画定するブラックマスクが格子状に形成されている請求項１または２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
上記楔状の噛み合わせパターンが複数の上記画素にわたって形成されている請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
上記第１電極間に設けられるブラックマスク上にも、そのマスク幅に合わせて上記第１着色層もしくは上記第２着色層が形成されている請求項３または４に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
上記着色層が光感光性の樹脂に顔料を分散させたものである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板内面に着色層を有する液晶表示素子に関し、さらに詳しく言えば、その表示色の色調が特定方向に沿って漸次変化するグラデーション表示機能を備えた液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板内面に着色層を有するカラー表示の液晶表示素子において、その色調が特定方向に沿ってなだらかに変化する、いわゆるグラデーションを持つ表示を実現する方法には、おおむね次の２つの方法が知られている。
【０００３】
例えば５×７ドット（画素）を１表示単位とするキャラクタドット表示について説明すると、第１の方法は、各画素ごとに異なる色を調合して、表示の例えば上下方向に沿って濃淡を付ける方法である。第２の方法は、各画素をさらに細かな画素に分解し、大きな画素内で２色の占有率をなだらかに変化させて色調整を行なう方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の方法では、調合色数が多いことから工数が増大し、コストが上昇するという課題が生ずる。
【０００５】
また、第２の方法においては、自由に色調整が可能なものの、微細な画素を作製するために、フォトマスクの精度、着色の位置精度に高いものが要求されることから、設計上の負担が大きいという課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴によれば、さほど高い着色位置精度が要求されないため、簡便なフォトマスク設計にて対応でき、しかもグラデーションの勾配も自由に設定することができる。
【０００７】
すなわち、本発明は、液晶層を挟んで対向的に貼り合わせられた一対の電極基板を含み、その一方の電極基板には行電極もしくは列電極の一方となるストライプ状の第１電極が形成され、他方の電極基板には行電極もしくは列電極の他方となるストライプ状の第２電極が形成されており、上記一方の電極基板の内面には着色層が設けられていて、所定の表示領域内の表示色の色調が特定方向に沿って漸次変化するグラデーション表示機能を備えた液晶表示素子において、上記色調が変化する上記特定方向が上記第１電極の延在方向であり、上記一方の電極基板の内面の上記所定の表示領域内には、上記第１電極の下に異なる透光色で着色された第１着色層と第２着色層とが設けられ、これらの各着色層が上記第１電極の延在方向に沿った楔状の噛み合わせでそれらの各斜辺間に所定幅の重なり部分を有するパターンとして形成されており、上記楔状の噛み合わせパターンの上記第１着色層と第２着色層との重なり部分が存在する上記斜辺が上記第１電極を横切らないことを特徴としている。
【０００８】
本発明において、好ましくは第１着色層と第２着色層には同系統の濃淡色が用いられる。例えば、第１着色層がブルー色であるとすると、第２着色層にはライトブルー色が選択され、この２色が楔状の噛み合わせパターンとして形成されることにより、所定の表示領域内の表示色の色調が、例えば表示の上下方向に沿ってブルー色からライトブルー色へ、もしくはライトブルー色からブルー色へと漸次移り変わっていく。
【０００９】
このグラデーションを表示の全面にわたって均一とするには、第１着色層および第２着色層はともに、規則的に繰り返される単位パターンとしての基本パターンを有していることが好ましい。
【００１０】
上記楔状の噛み合わせパターンを得るにあたって、相対的にその一方の基本パターンが正立三角形状であるのに対して、他方の基本パターンは倒立三角形状（逆三角形状）とされるが、本発明によれば、それらの各斜辺間には例えば３０μｍ程度の重なり部分があってよい。
【００１１】
このことは、着色層の形成に用いるフォトマスクに高い精度が要求されないことを意味している。なお、グラデーションの変化率は、各基本パターンの三角形状に依存するが、本発明の好ましい態様によれば、きわめて尖鋭な二等辺三角形もしくは直角三角形が採用される。
【００１２】
各電極基板に形成される透明電極については、各透明電極ともにいわゆるベタ電極であってもよいが、上記着色層を有する一方の電極基板側には行電極もしくは列電極の一方となる第１電極が形成され、他方の電極基板側には行電極もしくは列電極の他方となる第２電極が形成されているとともに、各電極基板のいずれか一方に各電極間を遮光し、１画素（ドット）を画定するブラックマスクが格子状に形成されている例えばｎ×ｍドットを１表示単位とするキャラクタドット表示の液晶表示素子においては、上記色調が変化する特定方向が上記第１電極の延在方向であることが好ましい。
【００１３】
すなわち、上述したように本発明によれば、第１着色層と第２着色層の重なり部分（段差部分）があってもよいが、これらの着色層の上に透明電極を形成する際、その段差部分に起因して透明電極にクラックが発生したとしても、そのクラック発生方向が透明電極を横切る方向でなく、その延在方向であれば透明電極が断線する確率が少なくなるためである。
【００１４】
上記キャラクタドット表示の液晶表示素子の場合、上記楔状の噛み合わせパターンが複数の上記画素にわたって形成されてよい。また、上記第１電極間に設けられるブラックマスク上にも、そのマスク幅に合わせて上記第１着色層もしくは上記第２着色層が形成されていることが好ましく、これによれば、ブラックマスクと着色層との間にずれが生じたとしても、いわゆる光抜けを防止することができる。
【００１５】
さらに言えば、上記第１着色層および第２着色層は、光感光性の樹脂に顔料を分散させたものであることが好ましく、これによれば、第１着色層および第２着色層のパターン形状の自由度が向上し、尖鋭な三角形状も容易に形成することができる。
【００１６】
本発明においては、必ずしも一方の電極基板側に第１および第２の着色層とブラックマスクとがともに設けられる必要はなく、例えば一方の電極基板側に第１および第２の着色層が形成され、他方の電極基板側にブラックマスクが設けられてもよい。また、本発明はフルドット表示、セグメント表示の液晶表示素子にも適用可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
まず、図１を参照して本発明の基本的な形態について説明すると、この液晶表示素子１は、第１電極基板２と第２電極基板３とを備えている。各電極基板２，３はガラスもしくはプラスチックのいずれであってもよいが、この場合、第１電極基板２の内面側には光感光性樹脂に顔料を分散させた着色層４が設けられており、この着色層４の上に透明電極５が形成されている。第２電極基板３の内面側には透明電極５と対向する透明電極が形成されている。
【００１８】
各電極基板２，３は、エポキシ樹脂などからなる周辺シール材７を介して圧着され、そのセルギャップ内には所定の液晶物質８が封入されている。なお図示されていないが、実際には各透明電極５，６上には配向膜が形成され、また、各電極基板２，３の少なくとも一方の電極基板には端子部などが連設されている。
【００１９】
次に、図２を参照して着色層４の基本的な形態について説明する。着色層４は第１着色層４１と第２着色層４３の２つの着色層を含み、この例において、第１着色層４１はブルー色であり、第２着色層４３にはライトブルー色が選択されている。
【００２０】
第１着色層４１と第２着色層４３は、楔状の噛み合わせパターンとして形成されている。ここで、表示領域（表示画面）の上下方向が図２の上下方向と一致しているものとすると、この例において、第１着色層４１は尖鋭な正立二等辺三角形状として形成され、これに対して、第２着色層４３は第１着色層４１を逆さまにした形状、すなわち尖鋭な倒立二等辺三角形状として形成されている。
【００２１】
着色層４１，４３の頂角の角度や配列数は任意に選択されてよく、また、図２の例とは異なり、着色層４１，４３は例えば尖鋭な直角三角形状であってもよいが、いずれにしても、着色層４１，４３が楔状に噛み合わされているため、表示領域の下側ではブルー色の割合が多く、上側に行くにしたがってその割合が逆転し、ライトブルー色の割合が多くなる。
【００２２】
なお、図２の例では、着色層４１，４３がともに表示領域の下辺と上辺との間にかけて形成されているが、着色層４１，４３の各頂点をその途中位置に留めてもよい。また、各頂点に丸みを持たせたり、着色層４１，４３の境界線を直線ではなく円弧状もしくは波状などとしてもよい。この着色層４１，４３を有する表示領域において、各透明電極５，６はいわゆるベタ電極であってもよいし、マトリクス配列に形成されていてもよい。
【００２３】
また、本発明には図３に示されている変形パターンも含まれる。この変形パターンは、図２の基本形態パターンを２つ含んだものとして理解される。すなわち、この変形パターンは、図２の基本形態パターンに対して、それと同じ基本形態パターンを１８０度逆転して組み合わせることにより得られ、これによれば、第１着色層４１ａは菱形に形成されているが、この菱形内には２つの第１着色層４１，４１が含まれている。
【００２４】
この変形パターンによると、表示領域の中央部分側ではブルー色の割合が多く、中央部分から表示領域の上辺および下辺側に行くにしたがってライトブルー色の割合が多くなるようなグラデーションが得られる。第１着色層４１ａと第２着色層４３の配置を入れ替えれば、上記と反対のグラデーションが得られることになる。
【００２５】
次に、図４ないし図６を参照して、本発明をキャラクタドット表示型の液晶表示素子に適用する場合の例について説明する。図４は、図１に示されている第１電極基板２の内面側を見た平面図であり、この基板内面には、ブラックマスクＢＭが格子状に形成されており、このブラックマスクＢＭにより、キャラクタドット表示の各画素Ｄが画定されている。各画素Ｄは０．３〜５ｍｍ角程度の大きさであってよいが、本実施形態では１ｍｍ角の大きさとしている。
【００２６】
また、この例において、第１電極基板２の透明電極５は、図４の上下方向に沿うストライプ状の列電極（Ｙ電極）として形成されており、第２電極基板３の透明電極６は、列電極と直交するストライプ状の行電極（Ｘ電極）として形成されている。これら列電極間および行電極間は、上記ブラックマスクＢＭにより遮光される。
【００２７】
まず、図４に示すように、第１電極基板２の内面側に、ブルー色を呈する顔料を分散させた感光性樹脂を塗布し、所定のフォトマスクをかけて露光し現像することにより、尖鋭な二等辺三角形状（楔状）の第１着色層４１を形成する。この場合、第１着色層４１の向きは、その後に列電極として形成される透明電極５の向きに合わせて図面の上下方向とされる。
【００２８】
第１着色層４１の配列ピッチは、肉眼で気にならない程度であることが好ましく、この例では底辺２５０μｍで，高さは３画素に渡っている。この例では１画素が１ｍｍ角であるため、１画素内に４つの第１着色層４１が並べられることになる。
【００２９】
この第１着色層４１を形成する際、その底辺側に列電極（透明電極５）間に位置するブラックマスクＢＭ上にも、そのブラックマスクＢＭ幅に合わせて楔状のずれ補正用着色層４１１を設けることが好ましい。このずれ補正用着色層４１１の高さは第１着色層４１よりも低くてよい。また、このずれ補正用着色層４１１は第１着色層４１の三角形状と同等の角度にすることが好ましい。
【００３０】
次に、第１着色層４１上にライトブルー色を呈する顔料を分散させた感光性樹脂を塗布し、所定のフォトマスクをかけて露光し現像することにより、図５に示すように、第１着色層４１間に入り込む楔状の第２着色層４３を形成する。図５には第１着色層４１と第２着色層４３とが重ね書きされているため図面が煩雑になっているが、図４の第１着色層４１との対比を容易とするため、図６に第２着色層４３のみのパターン形状を示す。
【００３１】
この例によると、第２着色層４３は、第１着色層４１，４１間の楔状谷部に完全に入り込む形状ではなく、第１着色層４１に対して重なり部分を有している。
すなわち、この例において、グラデーションをつけたい範囲は、第１着色層４１の約半分の高さ位置から底辺にかけての範囲であり、したがって、第２着色層４３は、第１着色層４１の先端側部分を覆っており、第１着色層４１の約半分の高さ位置から、第１着色層４１，４１間の楔状谷部に入り込む楔状パターン４３１とされている。
【００３２】
なお、第１着色層４１上に第２着色層４３を形成する際、図７の断面図に示すように、楔状パターン４３１の斜辺に第１着色層４１に対する重なり部分Ｌを持たせることにより、アライメント時のずれを許容することができる。この重なり部分Ｌの幅はフォトマスクの位置合わせ精度などにもよるが、１０〜５０μｍ程度が好ましい。
【００３３】
この着色層４１，４３上に列電極としての透明電極５を形成する際、重なり部分Ｌは段差部となり、その透明電極５に対するクラックなどの発生要素となり得るが、重なり部分Ｌは透明電極５の延在方向とほぼ平行で、透明電極５を横切るものでないため、仮に透明電極５にクラックが発生したとしても断線までには至らない。
【００３４】
【実施例】
《実施例１》
まず、画素開口部が１ｍｍ角で、ブラックマスク幅が１５０μｍからなる５×７ドットを１表示単位とする１０文字表示部分と、アイコン部分とが混在した内面ブラックマスク基板を作製した。
そして、５×７ドットの下部にブルー色、上部にライトブルー色を相互に境界部分が約３０μｍ幅で楔状に重なり合うように形成し、クラデーションをつけ、他のアイコン部分は赤色とし、焼成して内面カラー基板とした。
しかる後、ＩＴＯよりなる透明導電膜を成膜して透明電極をパターニングし、対向基板と組み合わせてセルを作製した。ネガ型のＴＮ素子として、偏光板を貼着するとともに、白色のバックライトを設置し、１／８デューティで駆動したところ、良好なグラデーションが視認できた。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定の表示領域内の表示色の色調を特定方向に沿って漸次変化させてグラデーション表示を行なうにあたって、異なる透光色で着色された第１着色層と第２着色層とを楔状の噛み合わせパターンとして形成したことにより、さほど高い着色位置精度が要求されないため、簡便なフォトマスク設計にて対応でき、しかもグラデーションの勾配も自由に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示素子の基本的な形態を説明するための模式的な断面図。
【図２】上記液晶表示素子に設けられる着色層の基本的なパターンを示した平面図。
【図３】上記着色層の変形例を示した平面図。
【図４】基板上に形成された第１着色層を示した平面図。
【図５】図４の第１着色層上に第２着色層を形成した状態を示した平面図。
【図６】図５から上記第２着色層のみを取り出して示した平面図。
【図７】図５における楔状の噛み合いパターン部分の断面図。
【符号の説明】
１  液晶表示素子
２  第１電極基板
３  第２電極基板
４  着色層
４１  第１着色層
４１１  ずれ補正用着色層
４３  第２着色層
４３１  楔状パターン
５  透明電極（列電極）
６  透明電極（行電極）
７  周辺シール材
８  液晶物質
ＢＭ  ブラックマスク
Ｄ  画素
Ｌ  重なり部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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