JP2001033832A - カラーフィルタ、表示素子、表示方法、および表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光の利用効率が高い、カラーフィルタおよび
表示素子を提供する。 【解決手段】 基板１６と、該基板１６上に、相互に異
なる有彩色を有する刺激応答性高分子ゲル１２Ｒ、１２
Ｇ、１２Ｂと、刺激応答性高分子ゲル１２Ｒ、１２Ｇ、
１２Ｂに接する液体２２とを有するカラーフィルタ１０
である。刺激応答性高分子ゲル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ
に刺激を与え（または刺激を与えるのを中断し）、前記
高分子ゲルを状態変化させることにより、光透過率を向
上させることができる。また、カラーフィルタ１０と、
カラーフィルタ１０に入射する光を調光する調光素子と
を有する表示素子である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高分子ゲルの刺激応
答性を利用したカラーフィルタおよび表示素子等に関
し、デスクトップ型やノート型コンピュータ等の表示装
置、携帯機器などの表示部、その他のＯＡ装置等の表示
部、および屋外用大面積表示板等に広く応用可能なカラ
ーフィルタおよび表示素子等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー表示素子として液晶表示素
子が広く利用されている。さらに、液晶表示素子は低消
費電力で駆動できるので、近年、携帯機器等の表示部へ
の応用も盛んに検討されている。ところで、カラー液晶
表示素子には大きく分けて、透過型液晶表示素子と反射
型液晶表示素子の２種類がある。透過型液晶素子は、一
般に、一対の偏光子間にＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍ
ａｔｉｃ）液晶、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ
Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶、または強誘電性液晶などを封
入した調光層と、カラーフィルタ層とから構成される。
しかし、一般的なカラーフィルタは、その光透過率が低
い（２０〜３０％程度）ので、その結果、液晶表示素子
の光利用効率は１０％以下になる。そこで、充分な輝度
を有する画像を表示するために、通常、透過型液晶表示
素子の後ろに、冷陰極管、ＥＬやＬＥＤなどの高輝度の
バックライトを配置している。しかしながら、バックラ
イトは消費電力が高いので、透過型液晶素子を携帯機器
等へ応用すると、バッテリーによる駆動時間が短くなる
という問題がある。また、特に屋外などの周囲が明るい
場合には視認性が低下し、さらに、偏光板を使用するた
めに視野角が狭いという問題がある。

【０００３】反射型液晶表示素子は、前記バックライト
を使用せずに、省電力化、屋外での利用、ハードコピー
のような視認性の高さを目指した反射型液晶表示素子で
ある。反射型液晶表示素子としては、使用される液晶の
種類に応じて、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃ
ｏｎｔｒｏｌ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、
ＧＨ（Ｇｕｅｓｔ Ｈｏｓｔ）モード、ＴＮモード、Ｓ
ＴＮモード等が知られている。ＴＮ、ＳＴＮモードの反
射型液晶表示素子は、前記透過型液晶素子とほぼ同様な
構成であるが、バックライトの代わりに光反射電極を備
えている。しかし、透過型液晶と同様にカラーフィルタ
と偏光板を用いるために、一般的に反射率は１０％程度
と低く、暗い表示になる。そこで、光反射電極の工夫や
マイクロレンズの利用により、特定の狭い視野角で、反
射率３０％程度の明るさを得ている。しかしながら、未
だ明るさが不十分であり、視野角が極端に狭く視認性が
悪いという問題がある。

【０００４】ＥＣＢモードは偏光子を用いた干渉色によ
りカラー表示を行うもので、カラーフィルタを必要とせ
ず、ＴＮモードやＳＴＮモードと比較して、ある程度、
表示画像の明るさを向上させることができるが、視認性
が悪いという問題は未だ解決されていない。ＧＨモード
では、二色性色素を混合した液晶（ＧＨ液晶）を用いる
ので、偏光子やカラーフィルタが不要であり、明るく、
かつ広い視野角の表示が可能となる。しかしながら、必
要なコントラストを得るための液晶材料の設計が困難で
あり、色素の耐久性が悪く、フルカラー表示にはＣ（シ
アン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の各色に応じ
た３つの液晶層の構成が必要となり、素子のコストが非
常に高くなる等の問題がある。

【０００５】カラーフィルタを用いる表示技術において
課題とされている光利用効率の向上を目的として、カラ
ーフィルタの透過光量を可変にする技術が提案されてい
る。例えば、特開平１０−４８６７５号公報には、複数
の圧電性薄膜を積層し、外部電場により各層の厚みを変
化させることで干渉作用により反射光や透過光の波長を
変化させるものである。しかしながら、干渉作用を用い
るために視野角依存性が生じることや、波長幅が狭く光
量が少ない等の問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光の利用効
率が高いカラーフィルタ、および表示素子を提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、透過光の色調が変化
し得るカラーフィルタを提供することを目的とする。さ
らに、本発明は、明るい画像表示が可能である表示素
子、表示方法、および表示装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基板と、該基板上に、相互に異なる有彩色を有する第１
および第２の刺激応答性高分子ゲルと、該第１および第
２の刺激応答性高分子ゲルに接する液体とを有するカラ
ーフィルタである。

【０００８】前記カラーフィルタに光を入射すると、有
彩色を有する第１および／または第２の刺激応答性高分
子ゲルによって、所定の波長の光が吸収され、種々の色
相を有する透過光が得られる。さらに、第１および／ま
たは第２の刺激応答性高分子ゲルに刺激を与え（または
刺激を与えるのを中断し）、前記高分子ゲルを状態変化
させ、光透過率を向上させた状態で光を入射することに
より、種々の色相を有する明るい透過光が得られる。

【０００９】前記カラーフィルタは、前記第１の刺激応
答性高分子ゲルを有する第１の着色領域と、第２の刺激
応答性高分子ゲルを有する第２の着色領域を有する構成
としてもよい。各々の刺激応答性高分子ゲルは、各々の
着色領域において、基板表面に固定されているのが好ま
しい。前記第１および第２の刺激応答性高分子ゲルとし
て、外部刺激を供与された際に、液体を吸収または放出
して体積変化する高分子ゲルを使用するのが好ましい。
また、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、およびＢ（ブル
ー）の３原色の刺激応答性高分子ゲルを有する構成にす
ると、フルカラーを表示できるので好ましい。

【００１０】また、前記カラーフィルタは、前記第１お
よび第２の刺激応答性着色高分子に刺激を付与する刺激
付与手段を有する構成としてもよく、前記刺激付与手段
は基板上に形成された区画化された刺激付与層から構成
されているのが好ましい。

【００１１】請求項８に記載の発明は、前記カラーフィ
ルタと、該カラーフィルタへの入射光を調光する調光素
子とを有する表示素子である。

【００１２】前記表示素子では、調光素子によって、前
記カラーフィルタへの入射光が調光され、種々の色調の
色が表示される。前記カラーフィルタは、高い光透過率
を有するので、本発明の表示素子は明るい表示が可能で
ある。

【００１３】前記調光素子が、基板と、該基板上に黒色
の刺激応答性高分子ゲルと、該刺激応答性高分子ゲルに
接する液体とを有する構成であるのが好ましい。前記表
示素子を、前記黒色の刺激応答性高分子ゲルに刺激を付
与する刺激付与手段を有する構成にすることができる。
前記刺激付与手段は、調光素子の基板上に形成された区
画化された刺激付与層から構成されているのが好まし
い。また、前記調光素子は、液晶調光素子であってもよ
い。

【００１４】また、表示素子は、調光素子へ光を照射す
る光照射手段を有する構成とすることができる。また、
調光素子へ光を反射する光反射手段を有する構成とする
こともできる。

【００１５】請求項１５に記載の発明は、基板と、該基
板の一方の面側に配置された、有彩色の刺激応答性高分
子ゲルと、該刺激応答性高分子ゲルに接する液体とを有
する第１の層と、前記基板の他方の面側に配置された、
黒色の刺激応答性高分子ゲルと、該黒色の刺激応答性高
分子ゲルに接触する液体とを有する第２の層とを有し、
前記第１の層は、前記有彩色の刺激応答性高分子ゲルを
区画化された領域に配置して形成された着色領域を有
し、且つ、前記第２の層は、前記黒色の刺激応答性高分
子ゲルを区画化された領域に配置して形成された調光領
域を有する表示素子である。

【００１６】前記表示素子では、第２の層の調光領域に
よって、第１の層の着色領域に入射される光が調光さ
れ、着色領域で所定の波長の光が吸収されることによっ
て、有彩色または無彩色が表示される。前記調光領域お
よび前記着色領域は、各々に固定された刺激応答性高分
子ゲルに刺激を与えることによって、光透過率が変化す
るので、種々の色調（輝度も含む。以下、本明細書にお
いて同様である。）の表示が可能となる。

【００１７】請求項１６に記載の発明は、前記表示素子
と、入力される画像情報に従ってカラーフィルタの光透
過率を変化させる手段と、前記画像情報に従って調光素
子の光透過率を変化させる手段とを有する表示装置であ
る。

【００１８】前記表示装置は、前記表示素子を備えてい
るので、色調に富んだ画像を表示することができる。

【００１９】請求項１７に記載の発明は、基板と、該基
板の一方の面側に配置された、有彩色の刺激応答性高分
子ゲルと、該刺激応答性高分子ゲルに接する液体とを有
する第１の層と、前記基板の他方の面側に配置された、
黒色の刺激応答性高分子ゲルと、該黒色の刺激応答性高
分子ゲルに接触する液体とを有する第２の層とを有する
表示素子を用いる表示方法であって、前記黒色の刺激応
答性高分子ゲルに刺激を付与することによって前記第１
の層の光透過率を変化させ、および／または、前記有彩
色の刺激応答性高分子ゲルに刺激を付与することによっ
て前記第２の層の光透過率を変化させ、表示色の色調を
変化させる表示方法である。

【００２０】前記表示方法は、第１の層および第２の層
の光透過率を個別に変化させることができるので、種々
の組み合わせによって、表示色の色調を種々変化させる
ことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１に本発明のカラーフィルタの
１実施形態を示す。カラーフィルタ１０は、レッド
（Ｒ）の着色高分子ゲル１２Ｒと、グリーン（Ｇ）の着
色高分子ゲル１２Ｇと、ブルー（Ｂ）の着色高分子ゲル
１２Ｂとが基板１６の表面上の所定の位置に各々配置さ
れて形成された、セグメント化された着色領域１４Ｒ、
着色領域１４Ｇ、着色領域１４Ｂを有する。基板１６と
基板１８間には、封止材２０によって、液体２２が封入
されていて、着色高分子ゲル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂと
接触している。着色高分子ゲル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ
は、図２に示す様に、外部から加えられる刺激に応じ
て、液体２２を放出して収縮状態（図２（ａ））に、お
よび液体２０を吸収して膨潤状態（図２（ｂ））に可逆
的に変化する刺激応答性を有する。

【００２２】着色高分子ゲル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを
膨潤させた状態（図２（ｂ）には、１２Ｒの膨潤状態の
みを図示する。１２Ｇ、１２Ｂも同様である。）で、カ
ラーフィルタ１０に光を照射すると、着色領域１４Ｒ、
１４Ｇ、１４Ｂ（図２（ｂ）には１４Ｒのみを図示す
る。１４Ｇ、１４Ｂも同様である。）で特定の波長の光
が吸収され、透過光は白色を呈する。次に、刺激付与手
段（不図示）から刺激を与え（あるいは刺激を与えるの
を中断し）、着色高分子ゲル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを
収縮させた状態（図２（ａ））で、カラーフィルタ１０
に光を照射すると、いずれの着色領域においても光はほ
とんど吸収されないので、透過光量が増大し、透過光は
明るい白色を呈する。高分子ゲル１２Ｒのみ膨潤状態に
し、着色高分子ゲル１２Ｇ、１２Ｂを収縮状態にする
と、透過光は赤色に変化する。同様に、各々の着色高分
子ゲルに、選択的に刺激を付与することによって、着色
領域１４Ｒ、着色領域１４Ｇ、着色領域１４Ｂの光透過
量を変化させ、透過光の呈する色調を種々変化させるこ
とができる。

【００２３】尚、図２（ａ）および図２（ｂ）において
は、着色高分子ゲルの体積変化を、収縮状態および膨潤
状態の２値で示しているが、これに限定されず、着色高
分子ゲルの体積を多段階的に変化させることも可能であ
る。着色高分子ゲルを多段階的に変化させると、階調表
現が可能となり、非常に多くの色調の色を得ることがで
きる。また、図２では、複数の刺激応答性着色高分子ゲ
ルによって、１色の着色領域を形成しているが、１つの
着色高分子ゲルによって、１つの着色領域を形成してい
てもよい。

【００２４】図３に本発明のカラーフィルタの他の実施
形態を示す。図１と同様な部材には、同一の番号を付
し、詳細な説明は省略する。カラーフィルタ１０’は、
刺激付与層２４が表面上に形成された基板１６’と、刺
激付与層２６が形成された基板１８’が、着色高分子ゲ
ル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、および液体２２を挟持して
構成されている。着色高分子ゲル１２Ｒ、１２Ｇ、１２
Ｂは、各々、基板１６’上に形成された刺激付与層２４
上に配置され、着色領域１４Ｒ、着色領域１４Ｇ、着色
領域１４Ｂを形成している。刺激付与層２４、２６は、
例えば電極層であり、特定の位置の刺激付与層２４、２
６にのみ電圧を供与することによって、選択的に着色高
分子ゲル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに刺激を与えることが
できる。この様に、カラーフィルタ１０’では、着色高
分子ゲル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに、基板１６’上に形
成された刺激付与層２４、および基板１８’上に形成さ
れた刺激付与層２６から刺激を与えることにより、簡易
な構成で、透過光の色調を種々変化させることができ
る。

【００２５】本発明のカラーフィルタにおいて、刺激応
答性着色高分子ゲルは、各色毎に、特定のパターンで、
および等間隔で配置されているのが好ましい。また、前
記実施の形態では、色の三原色であるＲ、Ｇ、Ｂの着色
高分子ゲルを用い、着色領域１４Ｒ、着色領域１４Ｇ、
着色領域１４Ｂを形成して、加法混色によるフルカラー
の表示を可能としたが、これに限定されず、例えば、シ
アン、マゼンタ、イエローの着色高分子ゲルを用い、各
々に対応する着色領域を形成し、減法混色によりフルカ
ラーを表示することもできる。

【００２６】本発明のカラーフィルタの構成は、前記実
施の形態の構成に限定されず、他の部材を含んでいても
よい。例えば、反射型表示用のカラーフィルタとする場
合は、図４に示す様に、基板１８’の表面に、反射防止
層、ノングレア層、防汚層、帯電防止層、保護層などの
層２８を形成するとともに、光反射層３０を有するカラ
ーフィルタ１０’’の構成にするのが好ましい。また、
刺激付与層２４または２６が光反射層を兼用していても
よい。反射防止層を設けると表示素子表面の光反射を防
止し視認性が改善する。また、ノングレア層を設けると
映り込みを防止することができる。保護層を設けると基
板表面を外部衝撃や傷から保護することができ、また、
防汚層や帯電防止層を設けると表面の汚れを防ぐことが
できる。さらに、光の漏洩を防止するブラックマトリッ
クスを着色領域（画素）間に設けてもよい。

【００２７】図５に、カラーフィルタ１０’をカラー表
示素子に適用した実施形態を示す。尚、図１および図２
と同様な部材には、同一の番号を付し、詳細な説明は省
略する。カラー表示素子１００はカラーフィルタ１０’
と調光層４０とを積層した構成である。調光層４０は、
黒色の高分子ゲル４２が、基板４６の表面上の所定の位
置に配置されて形成された、セグメント化された調光領
域４４を有する。基板４６と基板１６’’間には、封止
材２０によって、液体２２が封入されていて、高分子ゲ
ル４２と接触している。高分子ゲル４２は、外部から加
えられる刺激に応じて、液体２２を吸収または放出し
て、膨潤または収縮する刺激応答性を有する。基板４６
には、刺激付与層４８が設けられている。一方、基板１
６’’の刺激付与層２４が設けられた面と反対側の面に
は、刺激付与層５０が形成されている。刺激付与層４
８、５０は、例えば電極であり、特定の刺激付与層４
８、５０間にのみ電圧を供与することによって、選択的
に高分子ゲル４２に刺激を与えることができ、特定の調
光領域４４の光透過率を変化させることができる。調光
領域４４は、光透過方向に沿って、着色領域１４Ｒ、着
色領域１４Ｇ、着色領域１４Ｂの各々と対応する位置に
配置されていて、調光領域４４の光透過率を変化させる
と、対応する着色領域１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂのいずれ
かへの光透過量が変化する。

【００２８】図６〜図１６を用いて、カラー表示素子１
００の色表示機能について説明する。図６に示す様に、
調光層４０の全ての高分子ゲル４２（１４Ｒ、１４Ｇ、
１４Ｂ各々の下に配置されている高分子ゲル４２を、４
２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂとする。また、着色領域１４Ｒ、
１４Ｇ、１４Ｂへの透過光を調光可能な調光領域を、各
々調光領域４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂとする。）を膨潤状
態とすると、調光層４０への入射光は、黒色の高分子ゲ
ル４２によりほとんど吸収され、カラー表示素子１００
は黒色を表示する。次に、図７に示す様に、着色領域１
４Ｒの下層に位置する調光領域４４Ｒの高分子ゲル４２
Ｒにのみ刺激付与層３６から刺激を与えると、高分子ゲ
ル４２Ｒは液体２２を放出して収縮する。その結果、調
光領域４４Ｒから着色領域１４Ｒにのみ光が透過し、カ
ラー表示素子１００は赤色を表示する。図８では、高分
子ゲル４２Ｇのみが収縮状態であるので、調光領域４４
Ｇから着色領域１４Ｇにのみ光が透過し、カラー表示素
子１００は緑色を表示する。図９では、高分子ゲル４２
Ｂのみが収縮状態であるので、調光領域４４Ｂから着色
領域１４Ｂにのみ光が透過し、カラー表示素子１００は
青色を表示する。

【００２９】図１０では、黒色の高分子ゲル４２Ｒ、４
２Ｇを収縮状態とすることで、調光領域４４Ｒから着色
領域１４Ｒへ、および調光領域４４Ｇから着色領域１４
Ｇへ各々光が透過し、カラー表示素子１００は赤色と緑
色の混色（黄色）を表示する。同様に、図１１では、カ
ラー表示素子１００は赤色と青色の混色（マゼンタ）を
表示し、図１２では、カラー表示素子１００は緑色と青
色の混色（シアン）を表示する。図１３では、高分子黒
色ゲル４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂは全て収縮状態になって
いるので、調光層４０に入射された光のほとんどがカラ
ーフィルタ１０’’へ透過し、着色領域１４Ｒ、着色領
域１４Ｇ、着色領域１４Ｂで特定の波長の光が吸収さ
れ、カラー表示素子１００は白色を呈する。

【００３０】この様に、カラー表示素子１００では、調
光層４０においてセグメント化されて配置されている黒
色の高分子ゲル４２に選択的に刺激を与えることで、着
色領域１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂへの光透過量を変化させ
ることができ、その結果、種々の色が表示される。ま
た、調光素子に偏向板等の視野角を狭める部材を用いる
必要がないので、視野角の広い表示が可能になる

【００３１】さらに、カラー表示素子１００は、カラー
フィルタ１０’’においてセグメント化されて配置され
た着色高分子ゲル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに選択的に刺
激を与えることで、着色領域１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの
光透過量を変化させることができ、その結果、輝度や色
相等の色調をさらに種々変化させることができる。例え
ば、図１４では、高分子黒色ゲル４２Ｒ、４２Ｇ、４２
Ｂが全て収縮状態であるとともに、着色高分子ゲル１２
Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂも全て収縮状態であるので、調光層
４０およびカラーフィルタ１０’’の透過光量が増大
し、カラー表示素子１００は、図１３の状態よりも、明
るい白を表示する。また、図１５では、着色高分子ゲル
１２Ｒ以外のゲルが収縮状態であるので、調光層４０お
よびカラーフィルタ１０’’の透過光量が増大し、カラ
ー表示素子１００は、図７の状態よりも、明るく、色調
が異なる赤色を表示する。同様な方法により、カラー表
示素子１００は、種々の単色および混色（図１６）につ
いても、より明るく、色調が異なる色を表示することが
できる。

【００３２】この様に、カラー表示素子１００では、調
光層４０およびカラーフィルタ１０’の光透過量を変化
させることができるので、光利用効率を改善することが
でき、明るい表示が可能であるとともに、表示色の色調
に富んだ表示が可能になる。

【００３３】尚、図６〜図１６において、着色高分子ゲ
ル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、および高分子ゲル４２Ｒ、
４２Ｇ、４２Ｂの体積変化を、収縮状態および膨潤状態
の２値で示しているが、これに限定されず、高分子ゲル
の体積を多段階的に変化させることも可能である。多段
階的に変化させると、階調表現が可能となり、非常に多
くの色調の色を得ることができる。

【００３４】図１７には、ハーフミラーの様な半透明な
光反射層３０を有するとともに、バックライト層３２を
有する構成のカラー表示素子１００’を示す。この様な
構成とすると、明るい状態では反射型として利用し、外
からの入射光量が低下し、暗くなった場合にバックライ
ト層３２から光を供給することが可能となる。その結
果、低消費電力で、より明るい表示が可能になる。さら
に、前述の目的で、基板１８の表面に、反射防止層、ノ
ングレア層、防汚層、帯電防止層、保護層などの層３４
を設けることもできる。その他、駆動用回路、駆動用配
線、カラーフィルタ１０’の光利用効率を高めるための
マイクロレンズ、光の漏洩を防止するブラックマトリッ
クス等の部材を含む構成であってもよい。尚、本発明の
カラー表示素子を光透過型の素子とする場合は、光反射
層３０は不要になる。また、光反射型の素子とする場合
は、通常、バックライト層は不要になる。

【００３５】図１８に、カラーフィルタ１０’をカラー
表示素子に適用した他の実施形態を示す。尚、図１、図
２、および図５と同一の部材には同一の番号を付し、詳
細な説明は省略する。カラー表示素子１００’’は、カ
ラーフィルタ１０’と液晶調光層４０’とを積層した構
成である。液晶調光層４０’は、液晶５２が、基板４
６’と基板１６’’’間に封入されて構成されている。
基板４６’には、セグメント化された電極（不図示）が
形成され、基板１６’’’の刺激付与層２４が設けられ
た面と反対側の面には、電極（不図示）が形成されてい
る。特定の対向する電極間にのみ電圧を供与することに
よって、選択的に特定の着色領域１４（１４Ｒ、１４
Ｂ、１４Ｇを含む）に対応する位置にある液晶５２のみ
を光透過方向に配向させることができる。その結果、特
定の着色領域１４への光透過量が変化し、カラー表示素
子１００’’は種々の色相の色を表示することができ
る。

【００３６】カラー表示素子１００’’は、カラーフィ
ルタ１０’中の着色高分子ゲル１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ
を収縮状態にすることで、従来のカラーフィルタを用い
た場合より、光の利用効率を高くすることができ、明る
い白色表示が可能となる。また、単色や混色を表示する
際も、残りの１または２の着色領域を形成している着色
高分子ゲルを収縮状態にすることで、単色および混色に
おいても明るい表示が可能になる。従って、従来のカラ
ーフィルタを用いた構成に比べて明るく、幅広い色調を
表示することができる。

【００３７】液晶調光層４０’を利用したカラー表示素
子は、図１９に示すカラー表示素子１００’’’の様
に、液晶調光層４０’の前後に種々の機能層５４（図１
９中、５４ａ〜５４ｅで示す）を有する構成が好まし
い。機能層５４としては、例えば、配向膜、偏光子、光
学補償膜、位相差膜などが挙げられる。これらのうち、
光学補償膜と位相差膜は調光機能や色調の最適化や視野
角の拡大などの目的で形成される。図１９では、機能層
５４として、層５４ａおよび層５４ｅに偏光膜、層５４
ｂに光学補償膜、層５４ｃおよび層５４ｄに配向膜を配
置した構成を示した。さらに、カラー表示素子１０
０’’’は、前述と同様の目的で、保護層３４、半透明
の光反射層３０、およびバックライト層３２が設けられ
ている。

【００３８】尚、カラー表示素子１００’’’には、偏
光膜が２層設けられているが、反射型表示素子ではいず
れか一層であってもよい。ＧＨ液晶を用いた場合は偏光
膜は不要になる。また、偏光膜の配置は図１９に示す位
置に限定されるわけではない。光透過型の素子とする場
合は、光反射層３０は不要になる。また、光反射型の素
子とする場合は、通常、バックライト層３２は不要にな
る

【００３９】液晶調光素子としては一般的な構成のもの
を使用することができる。使用可能な液晶のタイプとし
ては、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶、スーパー
ツイステッドネマチック（ＳＴＮ）液晶、ゲスト−ホス
ト（ＧＨ）液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、ポリ
マー分散液晶などが挙げられる。これらのなかでもＴＮ
液晶、ＳＴＮ液晶やＧＨ液晶は特に好ましい。また、特
にＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶を使用し、複屈折を利用するモ
ードの表示素子では、偏光子を利用すること、また、液
晶配向膜や視野角を広げる光学補償層を形成することは
公知の技術と同様にして好ましく実施される。液晶調光
層への電界の印加においては、種々の電極層やＴＦＴ素
子、ＭＩＭ素子を用いることが可能である。また、液晶
調光層の基板上に駆動用回路を設けることも公知の技術
と同様にして実施可能である。

【００４０】本発明の表示素子に利用可能な調光素子と
しては、その他、エレクトロクロミック調光素子（ＥＣ
Ｄ）、電気泳動調光素子、エレクトロルミネッセンス素
子（ＥＬ）、ＬＥＤ、ＣＲＴなどの種々発光型調光素子
等が挙げられる。ＴＮ液晶、ＧＨ液晶、有機ＥＬ、無機
ＥＬを利用した調光素子を用いると、明るさや消費電力
の観点で優れている。また、特に、調光素子として、黒
色の刺激応答性高分子ゲルを利用した調光素子を用いる
と、上記した様に、表示素子の光利用効率が高く、か
つ、色調を種々変化させることができ、さらに視野角の
広い表示が可能となる。

【００４１】本発明の表示素子の構成は、前記実施の形
態の構成に限定されず、例えば、カラーフィルタと調光
層とが逆に積層された構成であってもよい。また、前記
実施の形態では、カラーフィルタと調光層とが１の基板
を併用しているが、個別に基板を設けた構成であっても
よい。

【００４２】次に、本発明のカラーフィルタおよび表示
素子に用いる種々の部材について説明する。本発明に用
いられる刺激応答性着色高分子ゲルとは、液体に接触さ
せた状態で高分子ゲルにｐＨ変化、イオン濃度変化、化
学物質の吸脱着量変化、光、熱、電流、電界、または磁
界などの外部刺激を与えると、高分子ゲルが状態変化
し、外部刺激を与えるのを中断すると、元の状態に戻る
ものをいう。状態変化としては、高分子ゲルが接触する
液体を吸収または放出することによって生じる可逆的体
積変化（膨潤・収縮）が好ましい。可逆的体積変化する
刺激応答性高分子ゲルを用いると、該体積変化に伴い、
高分子ゲルの光吸収面積や含有される色材の光吸収効率
が変化し、光透過率を可逆的に変化させることができ
る。

【００４３】以下に、本発明に好ましく使用し得る刺激
応答性高分子ゲルの具体例を示すが、本発明に用いられ
る刺激応答性高分子ゲルは、以下の具体例に限定される
ものではない。尚、以下の記載中、“（メタ）”の如き
記載は、（ ）内に記載の化合物名も含むことを意味す
る。電極反応などによるｐＨ変化に応答する刺激応答性
高分子ゲルとしては、電解質系高分子ゲルが好ましい。
具体的には、ポリ（メタ）アクリル酸の架橋体やその金
属塩；（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリルアミド、
ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アク
リル酸アルキルエステル、ジアルキルアミノアルキル
（メタ）アクリルアミドなどから選択される１種以上と
の共重合体の架橋体やその４級塩や金属塩；マレイン酸
と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）
アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルな
どから選択される１種以上との共重合体の架橋体やその
金属塩；ポリビニルスルホン酸の架橋体やその金属塩；
ビニルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキ
シエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸ア
ルキルエステルなどから選択される１種以上との共重合
体の架橋体やその金属塩；ポリビニルベンゼンスルホン
酸の架橋体やその金属塩；ビニルベンゼンスルホン酸と
（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）ア
クリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなど
から選択される１種以上との共重合体の架橋体やその金
属塩；ポリ（メタ）アクリルアミドアルキルスルホン酸
の架橋体やその金属塩；（メタ）アクリルアミドアルキ
ルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエ
チル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキ
ルエステルなどから選択される１種以上との共重合体の
架橋体やその金属塩；ポリジメチルアミノプロピル（メ
タ）アクリルアミドの架橋体やその４級塩；ジメチルア
ミノプロピル（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリ
ル酸、（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メ
タ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステ
ルなどから選択される１種以上との共重合体の架橋体や
その金属塩や４級塩；ポリジメチルアミノプロピル（メ
タ）アクリルアミドとポリビニルアルコールとの複合体
の架橋体やその４級塩；ポリビニルアルコールとポリ
（メタ）アクリル酸との複合体の架橋体やその金属塩；
カルボキシアルキルセルロース金属塩の架橋体；ポリ
（メタ）アクリロニトリルの架橋体の部分加水分解物や
その金属塩；等が挙げられる。

【００４４】中でも、ポリ（メタ）アクリル酸架橋体や
その金属塩；（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリルア
ミドの共重合体の架橋体やその金属塩；マレイン酸と
（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）ア
クリレート、（メタ）アクリル酸とジアルキルアミノア
ルキル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸ア
ルキルエステルなどから選択される１種以上との共重合
体の架橋体やその４級塩や金属塩；ポリビニルアルコー
ルとポリ（メタ）アクリル酸との複合体の架橋体やその
金属塩；が好ましい。

【００４５】電界による界面活性剤などの化学物質の吸
脱着量の変化に応答する刺激応答性高分子ゲルとして
は、強イオン性高分子ゲルが好ましい。具体的には、ポ
リビニルスルホン酸の架橋体やその金属塩；ビニルスル
ホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル
（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエ
ステルなどから選択される１種以上との共重合体の架橋
体やその金属塩；ポリビニルベンゼンスルホン酸の架橋
体やその金属塩；ビニルベンゼンスルホン酸と（メタ）
アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレー
ト、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどから選択
される１種以上との共重合体の架橋体やその金属塩；ポ
リ（メタ）アクリルアミドアルキルスルホン酸の架橋体
やその金属塩；（メタ）アクリルアミドアルキルスルホ
ン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メ
タ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステ
ルなどから選択される１種以上との共重合体の架橋体や
その金属塩；等が挙げられる。中でも、ポリビニルスル
ホン酸の架橋体やその金属塩、ポリビニルベンゼンスル
ホン酸の架橋体やその金属塩、ポリ（メタ）アクリルア
ミドアルキルスルホン酸の架橋体やその金属塩が好まし
い。これらの高分子ゲルを、ｎ−ドデシルピリジニウム
クロライドなどのアルキルピリジニウム塩、アルキルア
ンモニウム塩、フェニルアンモニウム塩、テトラフェニ
ルホスフォニウムクロライドなどのホスホニウム塩等の
カチオン性界面活性剤と組み合わせ、該カチオン性界面
活性剤の高分子ゲルに対する吸脱着量を変化させること
で、前記高分子ゲルを体積変化させることができる。

【００４６】電気的酸化・還元に応答する刺激応答性高
分子ゲルとしては、カチオン性高分子ゲルと電子受容性
化合物とのＣＴ錯体（電荷移動錯体）が好ましい。具体
的には、ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリル
アミドなどポリ［Ｎ−アルキル置換アミノアルキル（メ
タ）アクリルアミド］の架橋体；ポリジメチルアミノエ
チル（メタ）アクリレート、ポリジエチルアミノエチル
（メタ）アクリレートなどのポリ（メタ）アクリル酸Ｎ
−アルキル置換アルキルエステルの架橋体；ポリスチレ
ンの架橋体；ポリビニルピリジンの架橋体；ポリビニル
カルバゾールの架橋体；ポリジメチルアミノスチレンの
架橋体等が挙げられる。中でも、Ｎ−アルキル置換アル
キル（メタ）アクリルアミドの架橋体が好ましい。これ
らの高分子ゲルと、ベンゾキノン、７，７，８，８−テ
トラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラシアノエ
チレン、クロラニル、トリニトロベンゼン、無水マレイ
ン酸やヨウ素などの電子受容性化合物とを組み合わせる
ことで、電気的酸化・還元に応じて体積変化が可能とな
る。

【００４７】熱に応答する刺激応答性高分子ゲルとして
は、ＬＣＳＴ（下限臨界共融温度）を有する高分子の架
橋体、および互いに水素結合する２成分の高分子ゲルの
ＩＰＮ体（相互侵入網目構造体）や凝集性の側鎖をもつ
イオン性ゲル等が好ましい。通常、ＬＣＳＴゲルは高温
において収縮し、一方、後者のＩＰＮ体やイオン性ゲル
は高温で膨潤する特性を有する。前者の具体的な化合物
としては、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミドなどの
ポリ［Ｎ−アルキル置換（メタ）アクリルアミド］の架
橋体；Ｎ−アルキル置換（メタ）アクリルアミドと（メ
タ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、（メタ）ア
クリル酸アルキルエステルなどから選択される１種以上
との共重合体の架橋体やその金属塩；ポリビニルメチル
エーテルの架橋体；メチルセルロース、エチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロースなどのアルキル置換
セルロース誘導体の架橋体；等が挙げられる。一方、後
者の化合物としては、ポリ（メタ）アクリルアミドの架
橋体とポリ（メタ）アクリル酸との架橋体からなるＩＰ
Ｎ体およびその部分的中和体（アクリル酸単位を部分的
に金属塩化したもの）；長鎖アルキル基を有する（メ
タ）アクリル酸エステルと（メタ）アクリル酸との共重
合体の架橋体やその金属塩；芳香族系モノマと（メタ）
アクリル酸との共重合体の架橋体やその金属塩；等が挙
げられる。中でも、ポリ［Ｎ−アルキル置換（メタ）ア
クリルアミド］の架橋体；ポリ（メタ）アクリルアミド
の架橋体とポリ（メタ）アクリル酸の架橋体とのＩＰＮ
体およびその部分中和体；長鎖アルキル基を有する（メ
タ）アクリル酸エステルと（メタ）アクリル酸との共重
合体の架橋体やその金属塩；芳香族系モノマと（メタ）
アクリル酸との共重合体の架橋体やその金属塩；等が好
ましい。

【００４８】光に応答する刺激応答性高分子ゲルとして
は、トリアリールメタン誘導体やスピロベンゾピラン誘
導体等の光によってイオン解離する基を有する親水性高
分子化合物の架橋体が好ましい。具体的には、ビニル置
換トリアリールメタンロイコ誘導体とアクリルアミドと
の共重合体の架橋体等が挙げられる。中でも、ビニル置
換トリアリールメタンロイコ誘導体とアクリルアミドと
の共重合体の架橋体が好ましい。

【００４９】磁気に応答する刺激応答性高分子ゲルとし
ては、強磁性体粒子や磁性流体等を含有するポリビニル
アルコールの架橋体等が挙げられる。

【００５０】刺激応答性高分子ゲルの刺激による体積変
化量は大きいことが好ましく、膨潤時および収縮時の体
積比が５以上であるのが好ましく、１０以上であるのが
より好ましく、１５以上であるのがさらに好ましい。

【００５１】刺激応答性高分子ゲルは、球体、立方体、
楕円体、多面体、多孔質体、繊維状、星状、針状、中空
状等、種々の形状のものを利用することができる。刺激
応答性高分子ゲル粒子の大きさは、その液体を含まない
状態において平均粒径で０．１μｍ〜１ｍｍであるのが
好ましく、１μｍ〜５００μｍであるのがより好まし
い。粒径が０．１μｍ以下であると、粒子のハンドリン
グが困難になる、優れた光学特性が得られない等の問題
を生じる。一方、粒径が５００μｍを超えると、体積変
化に要する応答速度が遅くなる等の問題を生じる。

【００５２】本発明のカラーフィルタに利用される刺激
応答性着色高分子ゲルは、特定濃度以上の色材（有彩
色）を含有する。また、調光素子に利用される黒色の刺
激応答性高分子ゲルは、特定濃度以上の黒色の色材を含
有する。刺激応答性高分子ゲルに含有される色材として
は、染料や無機系顔料、有機系顔料などが好ましい。ま
た、前記色材は、刺激応答性高分子ゲルに、物理的ある
いは化学的に固定されているのが好ましい。尚、顔料及
び染料等の色材は、単独で使用してもよく、所望とする
色を得るために混合して使用してもよい。

【００５３】前記染料の好適な具体例としては、例え
ば、黒色のニグロシン系染料、赤、緑、青、シアン、マ
ゼンタ、イエローなどのカラー染料であるアゾ染料、ア
ントラキノン系染料、インジゴ系染料、フタロシアニン
系染料、カルボニウム染料、キノンイミン染料、メチン
染料、キノリン染料、ニトロ染料、ベンゾキノン染料、
ナフトキノン染料、ナフタルイミド染料、ベリノン染料
などが挙げられ、特に光吸収係数が高いものが望まし
い。例えば、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１、８、１
１、１２、２４、２６、２７、２８、３３、３９、４
４、５０、５８、８５、８６、８７、８８、８９、９
８、１５７、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１、３、７、１
１、１７、１９、２３、２５、２９、３８、４４、７
９、１２７、１４４、２４５、Ｃ．Ｉ．ベイシックイエ
ロー１、２、１１、３４、Ｃ．Ｉ．フードイエロー４、
Ｃ．Ｉ．リアクティブイエロー３７、Ｃ．Ｉ．ソルベン
トイエロー６、９、１７、３１、３５、１００、１０
２、１０３、１０５、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、
２、４、９、１１、１３、１７、２０、２３、２４、２
８、３１、３３、３７、３９、４４、４６、６２、６
３、７５、７９、８０、８１、８３、８４、８９、９
５、９９、１１３、１９７、２０１、２１８、２２０、
２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２２９、２
３０、２３１、

【００５４】Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、６、８、９、
１３、１４、１８、２６、２７、３５、３７、４２、５
２、８２、８５、８７、８９、９２、９７、１０６、１
１１、１１４、１１５、１１８、１３４、１５８、１８
６、２４９、２５４、２８９、Ｃ．Ｉ．ベイシックレッ
ド１、２、９、１２、１４、１７、１８、３７、Ｃ．
Ｉ．フードレッド１４、Ｃ．Ｉ．リアクティブレッド２
３、１８０、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド５、１６、１
７、１８、１９、２２、２３、１４３、１４５、１４
６、１４９、１５０、１５１、１５７、１５８、Ｃ．
Ｉ．ダイレクトブルー１、２、６、１５、２２、２５、
４１、７１、７６、７８、８６、８７、９０、９８、１
６３、１６５、１９９、２０２、Ｃ．Ｉ．アシッドブル
ー１、７、９、２２、２３、２５、２９、４０、４１、
４３、４５、７８、８０、８２、９２、９３、１２７、
２４９、Ｃ．Ｉ．ベイシックブルー１、３、５、７、
９、２２、２４、２５、２６、２８、２９、Ｃ．Ｉ．フ
ードブルー２、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２２、６３、
７８、８３〜８６、１９１、１９４、１９５、１０４、

【００５５】Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック２、７、１
９、２２、２４、３２、３８、５１、５６、６３、７
１、７４、７５、７７、１０８、１５４、１６８、１７
１、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、２、７、２４、２
６、２９、３１、４４、４８、５０、５２、９４、Ｃ．
Ｉ．ベイシックブラック２、８、Ｃ．Ｉ．フードブラッ
ク１、２、Ｃ．Ｉ．リアクティブブラック３１、Ｃ．
Ｉ．フードバイオレット２、Ｃ．Ｉ．ソルベントバイオ
レット３１、３３、３７、Ｃ．Ｉ．ソルベントグリーン
２４、２５、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラウン３、９等が挙
げられる。

【００５６】不飽和二重結合基などの重合可能な基を有
した構造の染料や、前記高分子ゲルと反応可能ないわゆ
る反応性染料等を使用すると、染料を前記高分子ゲルに
化学的に固定化することができるので好ましい。また、
色材として染料を用いる場合、前記高分子ゲル中に含有
させる染料の濃度は、３重量％〜５０重量％であるのが
好ましく、５重量％〜３０重量％であるのがより好まし
い。また、染料濃度は少なくとも前記高分子ゲルの乾燥
あるいは収縮状態において、飽和吸収濃度以上であるこ
とが望ましい。ここで、飽和吸収濃度以上とは、特定の
光路長のもとにおける染料濃度と光学濃度（あるいは光
吸収量）の関係が一次直線の関係から大きく乖離するよ
うな高い染料濃度の領域をいう。

【００５７】一方、前記顔料の具体例としては、黒色顔
料であるブロンズ粉、各種カーボンブラック（チャネル
ブラック、ファーネスブラック等）、白色顔料である酸
化チタンなどの金属酸化物や、カラー顔料である例え
ば、フタロシアニン系のシアン顔料、ベンジジン系のイ
エロー顔料、ローダミン系のマゼンタ顔料、あるいはこ
の他にもアントラキノン系、アゾ系、アゾ金属錯体、フ
タロシアニン系、キナクリドン系、ペリレン系、インジ
ゴ系、イソインドリノン系、キナクリドン系、アリルア
ミド系などの各種顔料を挙げることができる。イエロー
系顔料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化
合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化
合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いら
れる。より詳細には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１
２、１３、１４、１５、１７、６２、７４、８３、９
３、９４、９５、１０９、１１０、１１１、１２８、１
２９、１４７、１６８等が好適に用いられる。

【００５８】また、マゼンタ系顔料としては、縮合アゾ
化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノ
ン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフ
トール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジ
ゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。より詳細に
は、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、３、５、６、７、２
３、４８；２、４８；３、４８；４、５７；１、８１；
１、１４４、１４６、１６６、１６９、１７７、１８
４、１８５、２０２、２０６、２２０、２２１、２５４
が特に好ましい。シアン系顔料としては、銅フタロシア
ニン化合物及びその誘導体、アンスラキノン化合物、塩
基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、Ｃ．
Ｉ．ピグメントブルー１、７、１５、１５：１、１５：
２、１５；３、１５：４、６０、６２、６６等が特に好
適に利用できる。

【００５９】色材として使用する顔料の粒径は、１次粒
子の平均粒径で０．００１μｍ〜１μｍであるのが好ま
しく、０．０１μｍ〜０．５μｍであるのが特に好まし
い。顔料の粒径が０．０１μｍ以下であると、前記高分
子ゲルからの流出が起こり易く、一方、０．５μｍを超
えると、発色特性が低下する傾向がある。

【００６０】色材として顔料を用いる場合、顔料は、高
分子ゲル中に、染料と同様、飽和吸収濃度以上で含有さ
れるのが好ましい。ここで、飽和吸収濃度以上とは、特
定の光路長のもとにおける顔料濃度と光学濃度（あるい
は光吸収量）の関係が一次直線の関係から大きく乖離す
るような高い顔料濃度の領域を示す。前記飽和吸収濃度
以上にするのに必要な含有量は、使用する顔料の光吸収
係数によって異なるが、一般的には、前記高分子ゲル中
における顔料濃度は、３重量％〜９０重量％であるのが
好ましく、５重量％〜８０重量％であるのがより好まし
い。顔料の濃度が３重量％以下であると、飽和吸収濃度
以上とならず発色材料の体積変化による色濃度変化が現
れ難くなる。カラーフィルタ層の厚みを厚くすることに
より、高コントラスト化することができるが、それによ
って応答速度が低下する等の問題が生じる。一方、顔料
の濃度が９０重量％を超えると、高分子ゲルの刺激応答
特性や体積変化量が低下する傾向がある。

【００６１】色材の前記高分子ゲルからの流出を防止す
るには、前記高分子ゲルの架橋密度を最適化して、色材
を高分子網目中に物理的に閉じ込める、高分子ゲルとの
電気的、イオン的、その他物理的な相互作用が高い色材
を用いる、表面を化学修飾した色材を用いるのが効果的
である。表面を化学修飾した色材としては、例えば、表
面にビニル基などの不飽和基や、不対電子（ラジカル）
等の高分子ゲルと化学結合する基を導入した顔料や、高
分子材料をグラフトした顔料等が挙げられる。

【００６２】前記高分子ゲルは、物理的粉砕法によって
粉砕する方法、架橋前の高分子を物理的粉砕法や化学的
粉砕法によって粒子化した後に架橋してゲルとする方
法、あるいは乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法など
の粒子化重合法等の一般的な方法によって製造すること
ができる。高分子ゲル中に、前記色材を含有させる方法
としては、架橋構造を形成する前の高分子に、色材を均
一に分散混合し、その後、該高分子を架橋して色材を含
有する高分子ゲルを得る方法や、重合時に高分子前駆体
モノマ組成物に色材を添加しておき、その後、重合して
色材を含有する高分子ゲルを得る方法が好ましい。重合
時において色材を添加する場合には、重合性基や不対電
子（ラジカル）を有する色材を使用し、高分子と化学結
合させるのも好ましい。また、色材は、高分子ゲル中に
均一に分散されているのが好ましく、特に、高分子へ色
材を分散する場合は、機械的混練法、攪拌法、あるいは
分散剤などを利用して均一に分散させることが望まし
い。

【００６３】前記高分子ゲルを多孔質化すると、高分子
ゲルへの液体の吸収および高分子ゲルからの液体の放出
を促進することができ、応答速度が向上するので好まし
い。多孔質化の方法としては、例えば、顔料を含有する
高分子ゲルに、液体を吸収させ膨潤状態とし、これを凍
結乾燥する方法が挙げられる。

【００６４】さらに、前記高分子ゲル粒子の表面には、
光散乱部材を固定化してもよい。光散乱部材を表面に固
定化すると、よりコントラストの高い色表示が可能なカ
ラーフィルタおよび表示素子を提供することができる。
光散乱部材を表面に固定化した刺激応答性高分子ゲルと
しては、特願平１０−１９０４０９号明細書に詳細が記
載されている。

【００６５】前記高分子ゲルに接触して配置される液体
は、前記高分子ゲルに吸収されることによって前記高分
子ゲルを膨潤させるとともに、前記高分子ゲルから放出
されることによって、前記高分子ゲルを収縮させる機能
を有する液体であるのが好ましい。具体的には、水、電
解質水溶液、メチルアルコール、エチルアルコール、プ
ロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール
類、アセトンやメチルエチルケトンなどのケトン類、エ
ーテル類、エステル類、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルアセトアミド、ジメチルスルホオキシド、アセトニト
リル、プロピレンカーボネートや脂肪族や芳香族系有機
溶媒などやそれらの混合物が使用できる。また、液体に
は高分子ゲルに吸脱する界面活性剤、溶液のｐＨ変化を
促進するためのビオロゲン誘導体などの酸化還元剤、
酸、アルカリ、塩、および分散安定剤、酸化防止や紫外
線吸収などの安定剤などを添加してもよい。

【００６６】前記高分子ゲルと液体との混合比は、重量
比で１：２０００〜１：１（高分子ゲル：液体）である
のが好ましい。

【００６７】また、前記高分子ゲルと前記液体とをマイ
クロカプセルに内包させて使用することも、利用範囲の
拡大や特性の向上の観点から好ましい。

【００６８】本発明のカラーフィルタ、および表示素子
の基板としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリメタ
クリル酸メチル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリカーボネート、セルロース誘導体などの高分
子フイルムや板状基板、ガラス基板、金属基板、セラミ
ック基板などを使用することができる。尚、素子構成に
もよるが、基板は光学的に透明であるのが好ましく、特
に、透過型表示素子の場合は基板の全てが透明であるの
が好ましい。基板の厚みについては、特に限定はない
が、一般的には、２０μｍ〜２ｃｍであるのが好まし
い。

【００６９】本発明において、カラーフィルタ、または
表示素子（黒色高分子ゲルを利用した調光素子を備えた
構成）が、内部に刺激応答性高分子ゲルに刺激を付与す
る刺激付与手段を備えていると、構成が簡易になるので
好ましい。刺激付与手段は、前記高分子ゲルに刺激を与
え、その体積を可逆的に変化させる機能を有する。特
に、前記高分子ゲルに与える刺激が、電気的、熱的、光
学的刺激であると、刺激付与の制御が容易になるので好
ましい。

【００７０】電気的な刺激では、電界応答、酸化・還元
反応、化学物質の泳動による吸脱着、液体のｐＨ変化に
より刺激応答性高分子ゲル粒子が応答する。電気的刺激
を前記高分子ゲルに与える刺激付与手段としては、銅、
アルミニウム、銀、プラチナ等に代表される金属層、酸
化錫−酸化インジウム（ＩＴＯ）層に代表される金属酸
化物層、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニ
リン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリアセン類、ポ
リアセチレン類などに代表される導電性高分子層、高分
子と前述の金属や金属酸化物の粒子との複合材料層など
の電極層を、上下の基板面に設け、該電極層間に画像信
号に応じて電圧を供与する構成が好ましい。また、前記
電極層とＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子やＭＩＭ（Ｍ
ｅｔａｌ／Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ／Ｍｅｔａｌ）素子など
のスイッチング素子を組み合わせることも、電極層に結
合した配線を設けることも好ましく実施される。尚、液
晶調光素子を用いる場合は、刺激付与手段と同様な、液
晶調光素子を駆動するための電極層が必要となり、該電
極層の材質としては、前記と同様な材質が挙げられる。

【００７１】刺激付与手段を構成している電極層はセグ
メント化され、且つ、セグメント化された電極層に対応
して、着色領域または調光領域が形成されているのが好
ましい。この様な構成にすることにより、任意の着色領
域（画素）および任意の調光領域に選択的且つ個別に刺
激を付与することができるので好ましい。セグメント化
された電極層の好ましい面積および形状は、用途や所望
の解像度により異なるが、一般的なＰＣなどの小型ディ
スプレイ用途では、一辺が５０μｍから５００μｍの四
角形や、幅が５０μｍから５００μｍのストライプであ
るのが好ましい。また、大面積ディスプレイ用途では、
さらに大きなセグメントであっても構わない。基板上に
形成される電極層の厚みは、一般に１ｎｍから５０μｍ
であるのが好ましい。

【００７２】熱的刺激を前記高分子ゲルに与える刺激付
与手段としては、Ｎｉ−Ｃｒ化合物などに代表される金
属層、酸化タンタルやＩＴＯなどの金属酸化物層、カー
ボン層などに代表されるの発熱抵抗体層を、上下の基板
面に設け、該発熱抵抗体層を前記電極材料等を用いて配
線し、画像信号に応じて前記発熱抵抗体層に電圧を供与
する構成が好ましい。また、発熱抵抗体層は着色領域お
よび調光領域に対応してセグメント化されているのが、
前記電極層と同様に好ましい。

【００７３】光学的刺激を前記高分子ゲルに与える刺激
付与手段としては、レーザー、ＬＥＤ、ＥＬなどの発光
素子層を用いることが好ましい。なお、光刺激を与える
場合は、表示素子内部（カラーフィルタおよび調光素子
内部を含む）に発光層を形成してもよいが、素子の外部
に発光駆動素子や装置を設けることも好ましい。発光層
を設ける場合は、着色領域および調光領域に対応してセ
グメント化されているのが、前記電極層と同様に好まし
い。

【００７４】その他、刺激付与手段は、磁界や電磁波を
高分子ゲルに与える層を基板上に形成することによって
構成してもよい。

【００７５】本発明のカラーフィルタおよび表示素子を
反射型表示素子に適用する場合は、光反射手段を設ける
のが好ましい。光反射手段としては、アルミニウム、ク
ロム、酸化マグネシウム、炭酸バリウム、ニッケル、
金、銀、プラチナなどの種々の金属膜や、酸化金属ある
いはこれらの混合物の膜などを使用することができる。
また、光反射手段は前記刺激付与手段を構成する電極
層、発熱抵抗体層、発光層などと併用してもよい。尚、
光反射手段は、カラーフィルタや調光素子の基板上に直
接形成されていても、個別に設けられていてもよい。

【００７６】本発明のカラーフィルタおよび表示素子を
透過型表示素子に適用する場合は、バックライトを設け
るのが好ましい。バックライトは、冷陰極管、蛍光管、
ＬＥＤ、ＥＬ等、およびそれらと導光体や光拡散体とを
組み合わせた素子等、液晶表示素子に使用されているも
のを広く利用することができる。

【００７７】尚、前記反射防止や帯電防止、ブラックマ
トリックス等、その他の部材については詳細な説明を省
略するが、公知の技術と同様な種々の材料を用いること
ができる。

【００７８】次に、本発明のカラーフィルタおよび表示
素子の作製例を示す。カラーフィルタの作製例として、
電気刺激応答性着色高分子ゲル（Ｒ、Ｇ、Ｂの３色）を
用い、刺激付与手段として電極層を有する基板を用いた
場合の作製例を示す。まず、基板の面上に電極層をエッ
チング処理等により形成する。例えば、セグメント駆動
させる場合は特定の電極セグメントを、パッシブ駆動さ
せる場合はストライプ電極を、またＴＦＴ等のアクティ
ブ駆動させる場合は、少なくとも一方の基板上に、ＴＦ
Ｔ素子とセグメント電極を形成する。

【００７９】次に、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色高分子ゲルを、各
々所定の位置に配置し、着色領域Ｒ、Ｇ、Ｂを形成す
る。前記着色高分子ゲルを所定の位置に配置する方法と
しては、例えば、前記着色高分子ゲルを基板上あるいは
電極上に固定する方法が挙げられる。特に、着色高分子
ゲルを前記の様にして形成した電極上に固定すると、着
色高分子ゲルに、選択的に電気的刺激を与えることがで
きるので好ましい。例えば、ゲル粒子を用いてこれを基
板や電極上に固定する方法としては、種々の２官能性化
合物や接着剤を利用する化学的な方法により、あるいは
物理的な方法により行うことができる。化学的な方法と
しては、例えば、反応性シランカップリング剤を用いて
基板や電極上をあらかじめ処理して官能基を導入し、こ
れと前記ゲル粒子の官能基とを反応させることにより、
共有結合させてゲル粒子を基板上等に固定する方法が挙
げられる。その他にも、種々の多官能性化合物や接着剤
によりゲル粒子を固定する方法が挙げられる。また、物
理的方法としては、基板や電極表面を立体的に加工し
て、ゲル粒子を基板上等に形成された凹部等に固定化す
る方法や、セル構造の特定の区画にゲルを閉じ込める方
法が挙げられる。また、基板等の表面を立体的に加工
し、凸部を形成して、該凸部にゲル粒子を結合させた
り、長鎖化合物（スペーサ）や高分子繊維、金属繊維等
を介してゲル粒子を基板上等に固定すると、ゲル粒子と
基板等との間にある程度の空間を設けることができ、ゲ
ル粒子の刺激応答特性を低下させることなく、ゲル粒子
を所定の位置に固定することができるので好ましい。さ
らには、ゲル粒子および液体をマイクロカプセル等に内
包させ、該マイクロカプセルを固定化することも好まし
く実施される。

【００８０】Ｒ、Ｇ、Ｂの刺激応答性高分子ゲル粒子
を、各々、基板上等の異なった位置に結合（固定化）さ
せ、着色領域を形成するには、例えば、各々のゲル粒子
を含む組成物を印刷等で基板上の所望の位置に塗布し反
応させる方法、およびマスキング法などにより各色を逐
次形成し結合させる方法等が利用できる。各色の画素の
配置は様々なものが適用できるが、一般的には各色が特
定の規則性をもって配置されることが望ましい。例え
ば、ストライプ状に特定の色を配置する構成などが挙げ
られる。図２０に、基板の面上に形成されたセグメント
電極層２４上に、等しい面積の着色領域１４Ｒ、着色領
域１４Ｇ、および着色領域１４Ｂを等間隔で配置したカ
ラーフィルタの平面図を示す。着色領域１４Ｒ、着色領
域１４Ｇ、および着色領域１４Ｂを図２０に示す配置と
すれば、着色領域はカラーフィルタおよび表示素子にお
いて画素になり得る。

【００８１】着色領域（画素）を構成している着色高分
子ゲル粒子は、１個であっても多数個あってもよい。着
色高分子ゲル粒子の応答性は、その粒子径が小さいほど
優れているので、複数個の小粒子径の着色高分子ゲルに
より、画素を形成するのが好ましい。また、着色高分子
ゲル粒子が膨潤した場合、粒子間に隙間が少ないのが好
ましい。また、着色高分子ゲル粒子は１粒子層として、
基板上等に固定されているのが、高い調光機能を得る点
で好ましい。

【００８２】次に、表面にゲル粒子を固定化した基板
を、他の基板と特定の間隔を設けて対向させ、張り合わ
せる。対向する一対の基板の間隔は、１μｍ〜５ｍｍで
あるのが好ましい。特に小型表示素子では、前記間隔が
１０μｍ〜２００μｍであるのが好ましい。間隔が１μ
ｍ未満であると、発色濃度が低くなり所望のコントラス
トを得ることができず、５ｍｍを超えると素子が重くな
り実用上問題となる場合がある。一対の基板の間隔を所
定の大きさにするためには、種々の大きさのスペーサ粒
子を基板間に散布する方法や、フィルムスペーサーを用
いる方法、基板等上に形成された立体的な構造体等を利
用する方法が好ましく実施される。また、スペーサがゲ
ル粒子を区画化するセル構造になっていてもよい。さら
に、このスペーサがブラックマトリックスを兼ねていて
もよい。

【００８３】２枚の基板を張り合わせる場合、特定の開
口部を除き周囲を接着剤、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂
で封止することが好ましい。

【００８４】次に、前記開口部から減圧注入法等で液体
を基板間に注入し、その後、開口部を封止し、カラーフ
ィルタを得る。

【００８５】黒色の刺激応答性高分子ゲルを利用した調
光素子も、前記カラーフィルタの作製法と同様なプロセ
スで作製することができる。カラーフィルタと調光素子
は積層されるので、基板を共用することができる。基板
を共用する構成とする場合は、共用される基板には、双
方の面上に電極層等の刺激付与層が設けられているのが
好ましい。また、調光素子の黒色の高分子ゲルから形成
される調光領域は、カラーフィルタの各画素と対応した
大きさや位置で配置されている、もしくは個々の画素に
対応して調光可能に構成されているのが好ましい。

【００８６】液晶調光素子を利用したカラー表示素子を
作製する場合は、前記の様にして作製したカラーフィル
タと、液晶調光素子とを積層する。この構成において
も、カラーフィルタと液晶調光素子は基板を共用するこ
とが可能である。液晶調光素子は、一対の刺激付与手段
を設けた基板間に液晶を注入するという一般的な方法で
作製できる。具体例として、ＴＮ液晶やＳＴＮ液晶を用
いた液晶調光素子の作製例を以下に説明する。まず、電
極付き基板上に配向膜を形成し、これを所望の方向にラ
ビング処理する。基板上に所望の大きさのスペーサーを
散布した後、一対の基板を張り合わせ、一部に液晶の注
入口を残して、周囲を樹脂等で封止する。その後、減圧
注入法により液晶を注入した後、開口部を封止すること
で液晶セルが得られる。さらに、反射型表示では少なく
とも１つ、透過型表示では一対の偏光板を液晶層に隣接
して形成する。また、種々の光学補償板や位相差板を形
成することも好ましく実施される。

【００８７】この他にも、ＧＨ液晶表示を用いることも
好ましく、その場合は偏光板が不要になる。液晶調光層
の厚みや材料は、公知技術と同様な一般的な範囲で選択
することが可能である。

【００８８】本発明の表示装置は、本発明のカラーフィ
ルタと、該カラーフィルタへの入射光を調光する調光素
子と、入力される画像情報に従ってカラーフィルタの光
透過率を変化させる第１の手段と、前記画像情報に従っ
て調光素子の光透過率を変化させる第２の手段とを有す
る表示装置である。第１の手段は、入力される画像信号
に応じて、カラーフィルタの内部または外部に設けられ
ている刺激付与手段（刺激応答性着色高分子ゲルに刺激
を付与する手段）を制御し、選択的に刺激応答性着色高
分子ゲルに刺激を付与し、カラーフィルタの光透過率を
変化させる機能を有する。例えば、前記刺激付与手段
が、基板上にセグメント化された電極層から構成されて
いる場合は、電極層への通電を画像信号に応じて制御す
る機能を有する。一方、第２の手段は、入力される画像
信号に応じて、調光素子を駆動させ、調光素子の光透過
率を変化させる機能を有する。前記調光素子が黒色の刺
激応答性高分子ゲルを利用した態様である場合は、表示
素子の内部または外部に設けられている刺激付与手段
（黒色の刺激応答性高分子ゲルに刺激を付与するための
手段）を制御し、選択的に刺激応答性着色高分子ゲルに
刺激を付与し、カラーフィルタの光透過率を変化させる
機能を有する。例えば、前記刺激付与手段が、調光層の
基板上にセグメント化された電極層から構成されている
場合は、画像信号に応じて電極層への通電を制御する機
能を有する。

【００８９】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明の範囲は、以下の実施例によって制限される
ものではない。

【００９０】・刺激応答性高分子ゲル粒子の作製例１ 以下の様にして、ｐＨ応答性の高分子ゲル粒子（黒色、
Ｒ、Ｇ、Ｂ）を作製した。１次粒径約０．１μｍのカー
ボンブラック（昭和キャボット社製、「ショウブラッ
ク」：以下カーボンブラックのことを「ＣＢ」と略す）
１０ｇを、界面活性剤の「エマルゲン９０９」（花王
製）０．３ｇを添加した蒸留水５０ｍｌに混合し、超音
波分散装置を用いてＣＢを均一に分散させた溶液を調製
した。次に、モノマーとしてアクリル酸１０ｇ、架橋剤
としてメチレンビスアクリルアミド０．０２ｇを蒸留水
２０ｍｌに溶解し、これに水酸化ナトリウム６ｇを混合
してアクリル酸を中和したモノマ水溶液を調製した。こ
の水溶液を先に調製したＣＢ分散溶液と混合し、これを
フラスコ中に入れ、脱気、窒素置換した。

【００９１】このモノマ混合物に、重合開始剤として過
硫酸アンモニウム０．２ｇを添加し、分散媒であるシク
ロヘキサン２００ｍｌに投入し、これを窒素パージした
容器内に加え、ホモジナイザーで高速攪拌して乳化し
た。さらに、重合促進剤としてテトラエチルエチレンジ
アミン０．１ｍｌを添加し、３０℃で５時間重合を行っ
た。重合により生成した黒色粒子を大量の蒸留水中に投
入し、これをろ過する操作を繰り返すことで精製を行な
った。その後、大量のメタノールを用いて脱水し、乾燥
させた。得られた高分子ゲルの粗粒子を、分級すること
で、乾燥時の平均粒径が１０μｍの黒色高分子ゲル粒子
を得た。この黒色高分子ゲル粒子の０．０１Ｎ水酸化ナ
トリウム水溶液における吸水量は約１５０ｇ／ｇであっ
た。また、この黒色高分子ゲル粒子はｐＨを変化させる
ことにより可逆的に膨潤・収縮させることができ、ｐＨ
３．０（収縮）からｐＨ１２（膨潤）の間で粒子径は約
３倍、体積で約３０倍程度の変化を可逆的に起こす特性
を示した。

【００９２】前記黒色の高分子ゲル粒子の作製におい
て、用いたＣＢを、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブ
ルー（Ｂ）の顔料（大日本精化製）に各々代えて、同様
な方法で、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の高分子着色ゲルを各々得
た。得られた着色高分子ゲル粒子の物性は、前記黒色の
高分子ゲル粒子とほぼ同一であった。

【００９３】・刺激応答性高分子ゲル粒子の作製例２ 以下の様にして、感熱応答性の高分子ゲル粒子（黒色、
Ｒ、Ｇ、Ｂ）を作製した。Ｎ−イソプロピルアクリルア
ミド９．８ｇ、アクリル酸ナトリウム０．２ｇ、メチレ
ンビスアクリルアミド０．０５ｇを蒸留水５０ｍｌに溶
解し、これに１次粒径約０．１μｍの水分散ＣＢ溶液
（固形分１５％、昭和キャボット社製、「Ｃａｂｏｊｅ
ｔ３００」）２０ｍｌを添加し、さらに、この溶液を脱
気、窒素置換した後、過硫酸アンモニウム０．１ｇを添
加したモノマ水溶液を調製した。次に、ソルビトール系
界面活性剤（第一工業製薬製：「ソルゲン５０」）２．
０ｇをシクロヘキサン３００ｍｌに溶解した溶液をフラ
スコに加え、脱気、窒素置換し、これに、先に調製した
モノマ水溶液を添加し、回転式攪拌羽根を用いて高速攪
拌して乳化させた。

【００９４】乳化後、反応系の温度を１０℃に調節し、
溶液を攪拌しながらこれにテトラメチルエチレンジアミ
ンの５０％水溶液を１ｍｌ添加し、重合を行なった。重
合後、生成した黒色粒子を回収し、純水で洗浄して精製
後、乾燥させた。粒子を分級することで平均粒径約１０
μｍの黒色の高分子ゲル粒子を得た。この粒子の２０℃
における純水吸水量は約３８ｇ／ｇであった。このゲル
粒子を水で膨潤させた後加熱すると、約３６℃に相転移
点をもって収縮した。つまり、相転移点よりも高温側で
は収縮し、低温側では膨潤し、かつ変化は可逆的であっ
た。また、膨潤・収縮によって粒径は約２．５倍、体積
で約１６倍程度変化した。

【００９５】前記黒色の高分子ゲル粒子の作製におい
て、用いたＣＢを、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブ
ルー（Ｂ）の顔料（「Ｃａｂｏｊｅｔ３００」と固形分
を同一とし、分散剤として作製例１で使用した「エマル
ゲン９０９」を同様に使用）に各々代えて、同様な方法
で、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の高分子着色ゲルを各々得た。得
られた着Ｙ速高分子ゲル粒子の物性は、前記黒色の高分
子ゲル粒子とほぼ同一であった。

【００９６】・実施例１ 前記作製例１で作製したｐＨ応答性着色高分子ゲル粒子
を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色からなるカラーフィルタ
を、以下の様にして作製した。透明導電性電極としてＩ
ＴＯ（インジウム−スズ酸化物）を形成したガラス基板
（厚み１．５ｍｍ、５０ｍｍ×６０ｍｍ）を用いて、こ
の電極をリソグラフィー法によりエッチングすること
で、幅０．５ｍｍ、隣接する電極間の距離が０．１ｍｍ
のストライプ電極層を形成した。ストライプ電極層の長
軸が基板の短軸方向および長軸方向となる２種類の基板
ＡおよびＢを作製した（図２１）。次に、基板Ａの各ス
トライプ電極層上に、シランカップリング剤（３−Ｇｌ
ｙｃｉｄｏｘｙｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉ
ｌａｎｅ）溶液をマスキング法により塗布し、加熱反応
させた後に洗浄して、電極層上に着色高分子ゲル粒子を
固定するための結合剤層を形成した。

【００９７】次に、作製例１で作製したＲ、Ｇ、Ｂの３
色の高分子ゲル粒子と水とからなるペースト溶液を各々
調製し、該溶液を基板Ａのストライプ電極層上にスクリ
ーン印刷法により塗布し、加熱することによって反応性
シランカップリング剤と高分子ゲル粒子を化学反応させ
て、各々の着色高分子ゲル粒子を所定の位置に固定化し
た。Ｒ、Ｇ、Ｂの繰り返し単位が順次配列する配置とし
た（図２２）。その後、基板を純水で洗浄することで電
極上に結合していない余剰のゲル粒子を除去した。電極
上を顕微鏡観察すると、着色高分子ゲル粒子が、各電極
上にほぼ均一に配置されていた。

【００９８】次に、基板Ｂの表面に１００μｍの樹脂ス
ペーサを散布した後、一部の開口部を除き外周部に紫外
線硬化樹脂を塗布し、前記の高分子ゲル粒子を固定化し
た基板Ａと張り合わせ、紫外線を照射して接着させた。
なお、基板Ａと基板Ｂの表面上に形成されたストライプ
電極が対向して直交するように張り合わせて、単純マト
リックス駆動セルとした。次に、セル内部に高分子ゲル
の膨潤液体として０．０１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を
減圧封入法により注入後、開口部を封止し、カラーフィ
ルターを作製した。ゲル粒子を固定化した基板Ａ側の電
極層をアノードとし、５Ｖの直流電流を通電可能なよう
に電源から各ストライプ電極末端に配線した。

【００９９】Ｘ、Ｙ軸に相当する基板Ａ、Ｂの各ストラ
イプ電極を選択することで、特定の画素に通電を行い、
カラーフィルタの光透過率の変化を観測した。通電前の
試料は、全てのゲル粒子が膨潤状態にあるため、カラー
フィルタに入射された光は画素部で吸収され、透過光量
は約２５％で、透過光は白色であった。一方、すべての
画素に通電を行うと電極表面のｐＨが低下しゲル粒子が
収縮し、その結果、カラーフィルタの透過光量は約８０
％に増大し、透過光は明るい白色になった。再び、通電
を止めると、約３０ｍ秒程度で、もとの透過光量に戻っ
た。さらに、Ｒ画素以外の画素に通電を行うと透過光は
赤色に変化した。同様に特定の色の画素を選択して通電
を行うことで透過光は種々の色に変化した。尚、顕微鏡
観察から通電により着色光分子ゲル粒子は、その体積が
約３０倍の範囲で可逆的に変化することが確認された。
以上示した様に、実施例１のカラーフィルタは、透過光
の色相を種々変化させることができるとともに、透過光
量を変化させることができ、明るい色表示が可能なカラ
ーフィルタであることが確認できた。

【０１００】・実施例２ 実施例１と同様なプロセスでカラーフィルタを作製し
た。但し、カラーゲル粒子を固定化した基板Ａ’とし
て、裏面に、表面（着色光分子を固定した面）のストラ
イプ電極層と互いに直交する配置でストライプ電極層を
形成したものを用いた。実施例１で使用したストライプ
電極層が形成された基板Ａと同様の基板を用い、その全
ての電極層上に、作製例１で作製した黒色の高分子ゲル
粒子を実施例１と同様な方法により固定化した。前記の
カラーフィルタのセルと各画素が重なるように、黒色ゲ
ル粒子を固定化した基板を、実施例１と同様な方法で１
００μｍの樹脂スペーサを介して張り合わせ、液体とし
て０．０１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を減圧封入法によ
り注入後、開口部を封止し、カラー表示素子を作製し
た。尚、対向する面に形成されたストライプ電極層は、
互いに直交するように基板を張り合わせた。

【０１０１】得られたカラー表示素子は、通電前は、全
てのゲル粒子が膨潤状態であるために、大半の入射光は
吸収され、透過光量は約０．８％の黒表示であった。一
方、調光層およびカラーフィルタのすべての画素に通電
を行うと、高分子ゲル粒子が収縮して光が透過し、透過
光量は約６５％になり、白表示となった。再び、通電を
止めると瞬時にもとの黒表示に戻った。次に、Ｒ画素の
下層に位置する調光層の領域にのみ通電を行うと、透過
光は赤色に変化した。同様にＧ、Ｂに対応する領域の調
光層にのみ通電を行うことで、透過光を緑色、青色に各
々変化させることができた。さらに、２色のカラー画素
に対応する領域の調光層にのみ通電を行うことで、混合
色を表示することができた。例えば、ＲおよびＧの２色
に対応する領域の調光層のみを選択して通電することで
黄色（Ｙ）の表示が実現できた。同様に、２色を選択す
ることで、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の各色を表示
することが可能であった。

【０１０２】さらに単色の輝度を種々調節することもで
きた。例えば、カラーフィルタ層のＲ画素以外の全ての
画素に通電することで前記の赤よりも明るい赤を表示す
ることができた。このようにカラーフィルタと調光層の
各画素を様々に組み合わせて通電することにより、様々
な色調の色を表示することができた。また、このカラー
表示素子の背景に、ＭｇＯからなる拡散反射板を配置す
ると、白表示の反射率が５０％以上の明るい反射型表示
が可能であることが確認できた。一方、バックライトを
配置するとより明るい、鮮明な表示が実現可能なことも
確認できた。また、ほぼ１８０°に近い広い視野角で鮮
明な画像を確認することが可能であった。以上示した様
に、実施例２のカラー表示素子は、視野角が広く、明る
く、色調豊かな表示が実現可能であることが確認でき
た。

【０１０３】・実施例３ 前記作製例２で作製した熱応答性着色高分子ゲル粒子を
用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色からなるカラーフィルタ
を、以下の様にして作製した。基板として、ガラス基板
上（厚み１．５ｍｍ、３０ｍｍ×３０ｍｍ）に透明発熱
抵抗体として抵抗値を最適化したＩＴＯ層を形成し、こ
れを実施例１と同様な方法でエッチング処理すること
で、幅１ｍｍ、隣接間の距離が０．２ｍｍとなるストラ
イプ状の発熱抵抗体層を形成した。なお、該ストライプ
状の発熱抵抗体層の両端に配線して、パルス状の電流を
通電することで、発熱抵抗体層を所望の温度に加熱可能
な構成にした。尚、実施例１と同様に、発熱抵抗体層を
長軸方向に形成した基板Ａと、短軸方向に形成した基板
Ｂとを作製した。

【０１０４】前記発熱抵抗体層上に、実施例１と同様な
プロセスで、作製例２で調製したＲ、Ｇ、Ｂ色の感熱応
答性高分子ゲル粒子を各々固定した。尚、Ｒ、Ｇ、Ｂの
各色は実施例１と同様に規則正しく配置させた。さらに
対向基板として同様なガラス基板を用い、実施例１と同
様に張り合わせてセルを作製し、これに膨潤液体として
純水を注入後、封止することでカラーフィルタを作製し
た。

【０１０５】特定のストライプ状発熱抵抗体層を選択的
に通電することで、特定の画素のみを発熱させて、光透
過率の変化を観測した。通電前の試料は、全ての着色高
分子ゲル粒子が膨潤状態にあるため、入射光が吸収さ
れ、透過光量は約２５％で、透過光は白色であった。一
方、すべての画素に通電を行うと、発熱抵抗体表面の温
度が上昇してゲル粒子が収縮し、光が透過し、透過光量
は約７５％に増大した。再び、通電を止めると約１００
ｍ秒で、透過光量に戻った。さらに、Ｒ画素以外の画素
に通電を行うと、透過光は赤色に変化した。同様に特定
の色の画素を選択して通電を行うことで透過光は種々の
色に変化した。尚、顕微鏡観察から通電により着色光分
子ゲル粒子は、その体積が約１５倍の範囲で可逆的に変
化することが確認された。以上示した様に、実施例３の
カラーフィルタは、透過光の色相を種々変化させること
ができるとともに、透過光量を変化させることができ、
明るい色表示が可能なカラーフィルタであることが確認
できた。

【０１０６】・実施例４ 実施例３と同様なプロセスでカラーフィルタを作製し
た。実施例３で作製したものと同様のストライプ状の発
熱抵抗体層を有する基板を用い、その全ての発熱抵抗体
層上に作製例２で作製した感熱応答性黒色ゲル粒子を実
施例１と同様な方法により固定した。前記のカラーフィ
ルタのセルと調光層のセルが重なるように、黒色ゲル粒
子を固定化した基板を、実施例２および実施例３と同様
な方法で１００μｍの樹脂スペーサを介して張り合わ
せ、液体として純水を注入後、開口部を封止し、カラー
表示素子を作製した。

【０１０７】通電前の試料は、全てのゲル粒子が膨潤状
態であるために、大半の入射光は吸収されるため、透過
光量は約０．８％で黒表示であった。一方、カラーフィ
ルタおよび調光層のすべての画素に通電を行うと、高分
子ゲル粒子が収縮して、光が透過し、透過光量は約６０
％となり、白表示が実現できた。再び、通電を止めると
瞬時にもとの黒表示に戻った。次に、Ｒ画素の下層に位
置する領域の調光層にのみ通電を行うと透過光は赤色に
変化した。同様にＧ、Ｂ画素に対応する特定の領域の調
光層にのみ通電を行うことで透過光を緑色、青色に変化
させることができた。さらに、２色のカラー画素に対応
する特定の領域の調光層にのみ通電を行うことで、混合
色を表示することができた。例えば、ＲおよびＧの２色
に対応する領域の調光層を選択的に通電すると、黄色
（Ｙ）の表示が実現できた。同様に、２色を選択するこ
とで、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の各色を表示する
ことが可能であった。

【０１０８】さらに単色の輝度を種々調節することもで
きた。例えば、カラーフィルタのＲ画素以外の全ての画
素を通電することで前記よりも明るい赤を表示すること
ができた。このようにカラーフィルタと調光層の各画素
を様々に組み合わせて通電することにより様々な色調を
得ることができた。また、このカラー表示素子試料に背
景に、ＭｇＯからなる拡散反射板を配置すると白表示の
反射率が５０％以上の明るい反射型表示が可能であるこ
とが確認できた。一方、バックライトを配置するとより
明るい、鮮明な表示が実現可能なことも確認できた。ま
た、ほぼ１８０°に近い広い視野角で鮮明な画像を確認
することが可能であった。以上示した様に、実施例４の
カラー表示素子は、視野角が広く、明るく、色調豊かな
表示が実現可能であることが確認できた。

【０１０９】・実施例５ 実施例１で作製したカラーフィルタと液晶からなる調光
層を積層したカラー表示素子を作製した。液晶調光層は
ＴＮ液晶を用い、以下に示す一般的プロセスで作製し
た。実施例１と同様にして作製した２枚の、ストライプ
電極層が形成された基板ＡおよびＢを用い、電極層上に
ポリイミドの配向膜を形成し、ラビング処理を行った、
２枚の基板を１０μｍのスペーサーを介して、同様にし
て張り合わせて接着しセルを作製した。なお、各ラビン
グ方向およびストライプ電極は直交するように配置し
た。これに、減圧注入法により、ＴＮ用液晶（メルク社
製）を注入後、封止して液晶セルを作製した。この液晶
セルの光路の前後に偏光子をクロスニコルに配置し、ノ
ーマリーホワイトモードとした。これは、通電時に光を
透過するモードである。前記カラーフィルタと、前記Ｔ
Ｎ液晶セルを各画素が重なるように積層し、カラー表示
素子を作製した。

【０１１０】カラーフィルタおよび液晶調光層の各電極
を選択的に通電し、その光透過率の変化を観測した。通
電前の試料は、液晶調光層は光透過状態であるが、カラ
ーフィルタの高分子ゲル粒子が膨潤状態にあるため、大
半の入射光は吸収され、透過光量は約１０％であり、透
過光は白色であった。一方、カラーフィルタの全ての画
素に通電を行うと透過光量は約３０％に増大した（白表
示）。再び、通電を止めると約３０ｍ秒でもとの透過光
量に戻った。また、液晶調光層の全ての画素を通電する
と、液晶調光層は光非透過状態になり、透過光量は０．
１％以下となり、黒表示となった。次に、Ｒ画素の下層
に位置する領域を除く全ての液晶調光層に通電を行う
と、透過光は赤色に変化した。同様にＧ、Ｂに対応する
領域以外の液晶調光層に通電を行うことで透過光を緑
色、青色に各々変化させることができた。さらに、２色
のカラー画素に対応する領域以外の液晶調光層に通電を
行うことで、混合色を表示することができた。例えば、
Ｂ画素に対応する領域の液晶調光層を選択的に通電する
ことで、ＲおよびＧの混色である黄色（Ｙ）の表示が実
現できた。同様に、２色を選択することで、シアン
（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の各色を表示することが可能で
あった。

【０１１１】さらに単色の輝度を種々調節することもで
きた。例えば、カラーフィルタのＲ画素を除く他の画素
に通電することで、前記の赤表示よりも明るい赤を表示
することができた。このように、カラーフィルタと液晶
調光層の各画素を様々に組み合わせて通電することによ
り様々な色調を得ることができた。また、このカラー表
示素子試料に背景に、ＭｇＯからなる拡散反射板を配置
すると白表示の反射率が２５％以上の明るい反射型表示
が可能であることが確認できた。一方、バックライトを
配置するとより明るい、鮮明な表示が実現可能なことも
確認できた。以上に示した様に、実施例５のカラー表示
素子は、明るく、色調豊かな表示が実現可能であること
が確認できた。

【０１１２】・比較例 実施例５で作製したＴＮ液晶セルに、一般的なＲ、Ｇ、
Ｂカラーフィルタを組み併せたカラー表示素子を作製
し、その光学特性を評価した。前記カラーフィルタとし
ては、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ層を形成したストラ
イプ電極基板を用いた。カラーフィルタ層は、Ｒ、Ｇ、
Ｂの各顔料を含有した樹脂を用いて、リソグラフィー法
により基板上に各色の層をストライプ状（ストライプ電
極に対応）に配置して、形成した。さらに、カラーフィ
ルタ層上に保護層を形成後、ＩＴＯ電極層をスパッタリ
ング法により形成し、これをストライプ状に加工した。
カラーフィルタ基板を用いる以外は、実施例５と同様に
して液晶セルを作製した。

【０１１３】通電前の試料の透過率は白表示ではあるが
透過率は約８％と低かった。一方、全ての画素に通電を
行うと、透過率は０．１％以下の黒表示となった。ま
た、実施例５と同様に特定の画素のみに通電を行うこと
で、種々の色を表示することが可能であった。しかしな
がら、いずれの色においても透過光量は非常に低く、強
力なバックライトを配置しないと画像の認識が困難であ
った。また、実施例５のように、カラーフィルタ層の透
過光を可変することができないために、明るさ（輝度）
を調節することはできなかった。以上示した様に、液晶
調光層を用いた表示素子である実施例５の表示素子は、
従来のカラーフィルタを用いた比較例の表示素子と比較
して、明るさや色調の多様性の上で優れていることが確
認された。

【０１１４】

【発明の効果】本発明によれば、光の利用効率が高いカ
ラーフィルタ、および表示素子を提供することができ
る。また、本発明によれば、透過光の色調が変化し得る
カラーフィルタを提供することができる。さらに、本発
明によれば、明るい画像表示が可能である表示素子、表
示方法、および表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のカラーフィルタの１実施形態の断面
図である。

【図２】 本発明のカラーフィルタに用いられる刺激応
答性着色高分子ゲルの状態変化の例を示した概念図であ
る。

【図３】 本発明のカラーフィルタの他の実施形態の断
面図である。

【図４】 本発明のカラーフィルタの他の実施形態の断
面図である。

【図５】 本発明の表示素子の１実施形態の断面図であ
る。

【図６】 本発明の表示素子の表示方法を説明するため
の概念図である。

【図７】 本発明の表示素子の表示方法を説明するため
の概念図である。

【図８】 本発明の表示素子の表示方法を説明するため
の概念図である。

【図９】 本発明の表示素子の表示方法を説明するため
の概念図である。

【図１０】 本発明の表示素子の表示方法を説明するた
めの概念図である。

【図１１】 本発明の表示素子の表示方法を説明するた
めの概念図である。

【図１２】 本発明の表示素子の表示方法を説明するた
めの概念図である。

【図１３】 本発明の表示素子の表示方法を説明するた
めの概念図である。

【図１４】 本発明の表示素子の表示方法を説明するた
めの概念図である。

【図１５】 本発明の表示素子の表示方法を説明するた
めの概念図である。

【図１６】 本発明の表示素子の表示方法を説明するた
めの概念図である。

【図１７】 本発明の表示素子の他の実施形態の断面図
である。

【図１８】 本発明の表示素子の他の実施形態の断面図
である。

【図１９】 本発明の表示素子の他の実施形態の断面図
である。

【図２０】 カラーフィルタの平面図の一例である。

【図２１】 実施例に用いた基板の平面図である。

【図２２】 実施例で作製したカラーフィルタの平面図
である。

【符号の説明】

１０ カラーフィルタ １２ 刺激応答性着色高分子ゲル １４ 着色領域 １６ 基板 １８ 基板 ２０ 封止材 ２２ 液体 ２４ 刺激付与層 ２６ 刺激付与層 ３０ 光反射層 ３２ バックライト層 ４０ 調光層 ４２ 刺激応答性高分子ゲル（黒色） ４４ 調光領域 ４８ 刺激付与層 ５０ 刺激付与層 １００ 表示素子

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板上に、相互に異なる有彩
   色を有する第１および第２の刺激応答性高分子ゲルと、
   該第１および第２の刺激応答性高分子ゲルに接する液体
   とを有するカラーフィルタ。
2. 【請求項２】 第１の刺激応答性高分子ゲルを有する第
   １の着色領域と、第２の刺激応答性高分子ゲルを有する
   第２の着色領域とを有する請求項１に記載のカラーフィ
   ルタ。
3. 【請求項３】 第１の着色領域および第２の着色領域に
   おいて、第１および第２の刺激応答性高分子ゲルが各々
   基板表面に固定されていることを特徴とする請求項２に
   記載のカラーフィルタ。
4. 【請求項４】 第１および第２の刺激応答性高分子ゲル
   が、外部刺激を供与された際に、液体を吸収または放出
   して体積変化する請求項１から請求項３までのいずれか
   １項に記載のカラーフィルタ。
5. 【請求項５】 Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、および
   Ｂ（ブルー）の３原色の刺激応答性高分子ゲルを有する
   請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のカラ
   ーフィルタ。
6. 【請求項６】 第１および第２の刺激応答性着色高分子
   ゲルに刺激を付与する刺激付与手段を有する請求項１か
   ら請求項５までのいずれか１項に記載のカラーフィル
   タ。
7. 【請求項７】 刺激付与手段が基板上に形成された区画
   化された刺激付与層から構成されている請求項６に記載
   のカラーフィルタ。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７までのいずれか１
   項に記載のカラーフィルタと、該カラーフィルタへの入
   射光を調光する調光素子とを有する表示素子。
9. 【請求項９】 調光素子が、基板と、該基板上に黒色の
   刺激応答性高分子ゲルと、該刺激応答性高分子ゲルに接
   する液体とを有する請求項８に記載の表示素子。
10. 【請求項１０】 黒色の刺激応答性高分子ゲルに刺激を
    付与する刺激付与手段を有する請求項９に記載の表示素
    子。
11. 【請求項１１】 刺激付与手段が、調光素子の基板上に
    形成された区画化された刺激付与層から構成されている
    請求項１０に記載の表示素子。
12. 【請求項１２】 調光素子が、液晶調光素子である請求
    項８に記載の表示素子。
13. 【請求項１３】 調光素子へ光を照射する光照射手段を
    有する請求項８から請求項１２までのいずれか１項に記
    載の表示素子。
14. 【請求項１４】 調光素子へ光を反射する光反射手段を
    有する請求項８から請求項１２までのいずれか１項に記
    載の表示素子。
15. 【請求項１５】 基板と、 該基板の一方の面側に配置された、有彩色の刺激応答性
    高分子ゲルと、該刺激応答性高分子ゲルに接する液体と
    を有する第１の層と、 前記基板の他方の面側に配置された、黒色の刺激応答性
    高分子ゲルと、該黒色の刺激応答性高分子ゲルに接触す
    る液体とを有する第２の層と、を有し、 前記第１の層は、前記有彩色の刺激応答性高分子ゲルを
    区画化された領域に配置して形成された着色領域を有
    し、且つ、 前記第２の層は、前記黒色の刺激応答性高分子ゲルを区
    画化された領域に配置して形成された調光領域を有する
    表示素子。
16. 【請求項１６】 請求項８から請求項１５のいずれか１
    項に記載の表示素子と、入力される画像情報に従ってカ
    ラーフィルタの光透過率を変化させる手段と、前記画像
    情報に従って調光素子の光透過率を変化させる手段とを
    有する表示装置。
17. 【請求項１７】 基板と、該基板の一方の面側に配置さ
    れた、有彩色の刺激応答性高分子ゲルと、該刺激応答性
    高分子ゲルに接する液体とを有する第１の層と、前記基
    板の他方の面側に配置された、黒色の刺激応答性高分子
    ゲルと、該黒色の刺激応答性高分子ゲルに接触する液体
    とを有する第２の層とを有する表示素子を用いる表示方
    法であって、 前記黒色の刺激応答性高分子ゲルに刺激を付与すること
    によって第２の層の光透過率を変化させ、および／また
    は、前記有彩色の刺激応答性高分子ゲルに刺激を付与す
    ることによって前記第２の層の光透過率を変化させ、表
    示色の色調を変化させる表示方法。