JP2013092601A - 反射型表示装置用カラーフィルタおよび反射表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光の利用効率が高く、良好な明るさおよび鮮やかさを示すカラー表示を行うことができる反射型表示装置用カラーフィルタ、および反射型表示装置を提供することを主目的とする。
【解決手段】
反射型表示装置に用いられ、透明基板と、上記透明基板上に設けられた複数色の副画素と、上記副画素間に設けられたスペース部とを有し、上記スペース部の幅が下記関係式（１）を満たすことを特徴とする反射表示装置用カラーフィルタを提供する。
Ｓ＞２Ｘ（関係式（１））
（上記関係式（１）中、Ｓは上記スペース部の幅、Ｘは反射表示装置の一の上記対向電極に対応する副画素領域の中で、表示層中の表示素子が上記一の対向電極による駆動と逆の駆動をする逆駆動領域の幅の最大値である。）
【選択図】図１

Description

本発明は、光の利用効率が高く、混色表示が起こり難く、良好な明るさ、および鮮やかさを示すカラー表示を行うことができる反射型表示装置用カラーフィルタ、および反射型表示装置に関するものである。

近年、電子ペーパーや液晶表示装置等の各種のフラットタイプの表示装置の開発が進められている。このような表示装置は、背面にバックライトを設け、その発光を表示パネルで制御する透過型表示装置と、周囲の照明（以下、「環境光」とも言う）の反射光を制御する反射型表示装置とに大別される。また、このうち反射型表示装置は、低消費電力である、目が疲れない、および直射日光下での視認性が良い等の優れた特性を有することから応用が進められている。

上述した反射型表示装置において、カラー画像表示を行う場合は、通常、複数色の着色層を有するカラーフィルタと、白表示および黒表示を行うことが可能な反射型表示装置用部材とが組み合わされて用いられる。また、このような反射型表示装置においては、反射型表示装置用部材を用いて白表示を行うことによって環境光を反射させ、反射光をカラーフィルタに透過させることによって所望のカラー画像表示が行われるものである。

ここで、上述した透過型表示装置に用いられるカラーフィルタでは、透過型表示装置の表示画像のコントラストを向上させるため、画素部以外の領域に所定のパターンを有する遮光部が形成される。しかしながら、上述した遮光部を有するカラーフィルタを反射型表示装置に用いた場合は、カラーフィルタの遮光部によって入射した環境光が吸収されてしまい、その結果、反射型表示装置の白表示反射率が低下してしまうことから、光利用効率が低下してしまうといった問題がある。

特開２００１−１２５５１４号公報

Ｋ. Ａｋａｍａｔｓｕ, ｅｔ ａｌ.ＳＩＤ １１ ＤＩＧＥＳＴ（ｐｐ１９８−２０１,２０１１）

上述した問題に対して、最近では反射型表示装置の光利用効率を向上させるために、遮光部を有さないカラーフィルタを備えた反射型表示装置が提案されている（特許文献１）。なお、遮光部を有さないカラーフィルタの設計については明確な指針が未だに確立されていない。
そのため、上記カラーフィルタを備えた反射型表示装置においては、カラー表示の明るさ、鮮やかさ等の表示特性を十分なものとすることが困難である、混色が生じるといった表示不良が発生するという問題がある。

そこで、本発明は、光の利用効率が高く、カラー表示の混色が生じ難く、良好な明るさおよび鮮やかさを有するカラー表示を行うことができる反射型表示装置用カラーフィルタ、および反射型表示装置を提供することを主目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究を行った結果、反射型表示装置においては、一の対向電極に対応する副画素領域の中には、上記表示層中の上記表示素子が上記一の対向電極による駆動と逆の駆動をする逆駆動領域が存在することを知見として得た。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。

本発明は、対向基板および上記対向基板上にパターン状に形成された対向電極を有する対向電極基板、並びに白表示および黒表示を行う表示素子を含有する表示層とともに反射型表示装置に用いられる反射型表示装置用カラーフィルタであって、透明基板と、上記透明基板上に設けられた複数色の副画素と、上記副画素間に設けられたスペース部とを有し、上記スペース部の幅が下記関係式（１）を満たすことを特徴とする反射表示装置用カラーフィルタである。
Ｓ＞２Ｘ（関係式（１））
（上記関係式（１）中、Ｓは上記スペース部の幅、Ｘは一の上記対向電極に対応する副画素領域の中で、上記表示層中の上記表示素子が上記一の対向電極による駆動と逆の駆動をする逆駆動領域の幅の最大値である。）

本発明によれば、上記スペース部の幅が上記関係式（１）を満たすことにより、反射型表示装置に用いた場合に、良好な明るさおよび鮮やかさを有するカラー表示を行うことができる反射型表示装置用カラーフィルタとすることができる。

本発明においては、上記スペース部の幅が下記関係式（２）を満たすことが好ましい。
Ｓ＞２Ｘ＋Ｙ＋Ｚ１＋Ｚ２（関係式（２））
（上記関係式（２）中、Ｓは上記スペース部の幅、Ｘは一の上記対向電極に対応する副画素領域の中で、上記表示層中の上記表示素子が上記一の対向電極による駆動と逆の駆動をする逆駆動領域の幅の最大値、Ｙは上記反射型表示装置用カラーフィルタおよび上記表示層の貼合ずれの最大値、Ｚ１は上記反射表示装置用カラーフィルタのトータルピッチずれの最大値、Ｚ２は上記対向電極基板のトータルピッチずれの最大値である。）
スペース部の幅がＹおよびＺ１およびＺ２に相当する距離を含む幅であることにより、本発明の反射表示装置用カラーフィルタを用いた反射型表示装置における嵌合ずれを好適に防止することが可能となる。

本発明は、上述した反射型表示装置用カラーフィルタと、対向基板、および上記対向基板上にパターン状に形成された対向電極とを有する対向電極基板と、上記反射型表示装置用カラーフィルタおよび対向電極基板の間に配置され、白表示および黒表示を行う表示素子を有する表示層と、上記表示層の上記反射型表示装置用カラーフィルタ側に配置された透明電極とを有することを特徴とする反射型表示装置を提供する。

本発明によれば、上述した反射型表示装置用カラーフィルタを有することにより、良好な明るさおよび鮮やかさを有するカラー表示を行うことが可能な反射型表示装置とすることができる。

本発明によれば、光の利用効率が高く、カラー表示の混色が起こり難く、良好な明るさおよび鮮やかさを有するカラー表示を行うことができる反射型表示装置用カラーフィルタ、および反射型表示装置を提供することができるという作用効果を奏する。

本発明の反射型表示装置の一例を示す概略断面図である。 本発明の反射型表示装置用カラーフィルタの一例を示す概略図である。 反射型表示装置における表示素子の挙動を説明する図である。 反射型表示装置における表示素子の挙動を説明する図である。 反射型表示装置用カラーフィルタにおけるスペース部の幅について説明する図である。 本発明の反射型表示装置用カラーフィルタにおけるスペース部の幅について説明する図である 本発明の反射型表示装置に用いられる対向電極基板の一例を示す概略平面図である。

以下、本発明の反射型表示装置用カラーフィルタ、および反射型表示装置について説明する。

Ａ．反射型表示装置用カラーフィルタ
まず、本発明の反射型表示装置用カラーフィルタ（以下、単にカラーフィルタと称して説明する場合がある。）について説明する。
本発明のカラーフィルタは、対向基板および上記対向基板上にパターン状に形成された対向電極を有する対向電極基板、並びに白表示および黒表示を行う表示素子を含有する表示層とともに反射型表示装置に用いられるものであって、透明基板と、上記透明基板上に設けられた複数色の副画素と、上記副画素間に設けられたスペース部とを有し、上記スペース部の幅が下記関係式（１）を満たすことを特徴とするものである。
Ｓ＞２Ｘ（関係式（１））
（上記関係式（１）中、Ｓは上記スペース部の幅、Ｘは一の上記対向電極に対応する副画素領域の中で、上記表示層中の上記表示素子が上記一の対向電極による駆動と逆の駆動をする逆駆動領域の幅の最大値である。）

図１は、反射型表示装置の一例を示す概略断面図である。図１に例示するように、本発明のカラーフィルタ１０は、対向基板２１および対向基板２１上にパターン状に形成された対向電極２２を有する対向電極基板２０と、白表示および黒表示を行う表示素子を有する表示層３０とともに反射型表示装置１００に用いられる。また、通常、透明電極４を有する。図１においては、表示層３０が、表示素子として、マイクロカプセル３１と、マイクロカプセル３１中に封入され、異なる電荷に帯電した黒色粒子３２ｂおよび白色粒子３２ｗと、黒色粒子３２ｂおよび白色粒子３２ｗを分散させる分散媒とを有するマイクロカプセル方式の表示媒体３３を有する表示媒体層である例について示している。

図２（ａ）は本発明のカラーフィルタの一例を示す概略平面図であり、図２(ｂ)は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２（ａ）、（ｂ）に例示するように、本発明のカラーフィルタ１０は、透明基板１と、透明基板１上に設けられた複数色の副画素２（図２では、赤色副画素２Ｒ、白色副画素２Ｗ、青色副画素２Ｂ、および緑色副画素２Ｇ）と、各副画素２間に設けられたスペース部３とを有する。また、図１に例示するように、必要に応じてオーバーコート層５等が形成される。
本発明においては、スペース部３の幅が関係式（１）を満たすことに大きな特徴を有する。

本発明によれば、上記スペース部の幅が上記関係式（１）を満たすことにより、反射型表示装置に用いた場合に、良好な明るさおよび鮮やかさを有するカラー表示を行うことができるカラーフィルタとすることができる。

上述したように、遮光部を有さないカラーフィルタの設計については、明確な指針が見出されていないことから、遮光部を有さないカラーフィルタを備えた反射表示装置においては、色の明るさ、鮮やかさ等の表示特性を所望のものとすることが困難である、混色表示が生じるといった表示不良が発生するという問題がある。

本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意検討を行った結果、反射型表示装置においては、一の対向電極に対応する副画素領域の中には、上記表示層中の上記表示素子が上記一の対向電極による駆動と逆の駆動をする逆駆動領域が存在することを知見として得た。
具体的には、図３に示すように、対向電極２２α、２２β、２２γのうち、対向電極２２α、２２γを用いて黒表示を、対向電極２２βを用いて白表示を行った場合、対向電極２２α、２２γに対応する表示層３０の副画素領域Ｖα、Ｖγの白色粒子３２ｗは観察者（透明電極４）側へ、黒粒子３２ｂは対向電極２２α、２２γ側へ、対向電極２２βに対応する副画素領域Ｖβにおいて対向電極２２βが形成されている領域に位置する表示層３０の白色粒子３２ｗは透明電極４側へ、黒粒子３２ｂは対向電極２２β側へ移動するが、副画素領域Ｖβの境界付近に位置する一部の黒色粒子３２ｂは対向電極２２β側へ、一部の白色粒子３２ｗは透明電極４側へ移動することを知見として得た。
なお、図３は、反射型表示装置における表示素子の挙動を説明する図であり、説明していない符号については、図１と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

上記表示素子の逆駆動が生じる理由については明らかではないが、つぎのように推測される。すなわち、反射型表示装置においては、パターン状に形成された対向電極と、透明電極との間に表示層を設け、表示情報に応じて各対向電極および透明電極間に印加する電界を変化させることにより、各対向電極が形成されている領域に位置する表示層中の表示素子を駆動させて表示が行われている。このような反射型表示装置においては、表示素子の移動等により表示が行われることから、表示層はある程度の厚みが必要であり、各対向電極と透明電極とには所定の間隔が必要となる。このように電極間に所定の間隔を有するため、各対向電極および透明電極の間に生じた電界の一部は拡散して対向電極が形成されている領域から洩れた洩れ電界となる。この洩れ電界は、対向電極間付近に位置する表示層中の表示素子に影響することが推測される。そのため、各対向電極の副画素領域の境界に位置する表示層中の表示素子の一部が隣接する他の対向電極の洩れ電界の影響により本来とは逆の駆動を示すことが推測される。

また、上述した洩れ電界の影響は、表示素子の種類によって異なることが推測される。例えば電子ペーパーに用いられる表示媒体は、白色および黒色の２色の異なる帯電物質が用いられているため、各色の帯電物質への洩れ電界の影響が異なることが推測される。図３に例示される場合においては、黒色粒子３２ｂと白色粒子３２ｗとのうち、黒色粒子３２ｂへの洩れ電界の影響がより強いことから、対向電極２２βに対応する領域Ｖβに位置する黒色粒子３２ｂが移動することにより逆駆動を起こしたものと推測される。
このように、洩れ電界の影響は、表示素子の種類や帯電量によって異なることが推測されることから、図４に例示するように、図３とは白黒反転する場合があることが推測される。なお、図４は、反射型表示装置における表示素子の挙動を説明する図であり、説明していない符号については図３と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

上記知見から、本発明者らは上述した反射型表示装置の表示不良は、表示層における表示素子の逆駆動領域が、カラーフィルタの副画素を通して観察者から観察されることを原因とすることを見出した。また、隣接する二の副画素領域に含まれる逆駆動領域に対応する位置にカラーフィルタのスペース部を配置することにより、上述した反射表示装置の表示不良を防止することができること、すなわち、カラーフィルタのスペース部の幅が下記関係式（１’）を満せばよいことを見出した。
Ｓ≧２Ｘ（関係式（１’））
（上記関係式（１’）中、Ｓは上記スペース部の幅、Ｘは反射表示装置の一の上記対向電極に対応する副画素領域の中で、表示層中の表示素子が上記一の対向電極による駆動と逆の駆動をする逆駆動領域の幅の最大値である。）

ここで、図５に例示するように、スペース部３の幅Ｓが、隣接する二の副画素領域Ｖに含まれる逆駆動領域の幅の最大値２Ｘと同等、すなわちＳ＝２Ｘである場合は、上述した逆駆動による表示不良を防止するためには、カラーフィルタ１０、表示層３０、および対向電極基板２０の位置を高い精度で行う必要がある。しかしながら、現行の反射型表示装置の製造方法においては嵌合ずれが生じやすく、混色表示の原因となるという問題がある。また、反射型表示装置を製造する際の製造効率が著しく低下することも懸念される。
そこで、本発明者らは、図６に示すように、スペース部３の幅Ｓが、隣接する二の副画素領域Ｖに含まれる逆駆動領域の幅の最大値２Ｘよりも大きくすること、すなわち上記関係式（１）を満たすことにより、洩れ電界に起因する表示不良、および嵌合ずれに起因する表示不良の両方を防止することができることを見出し、本発明を完成させるに至ったのである。
なお、図５、図６はカラーフィルタのスペース幅について説明する図であり、説明していない符号については、図１、図３等と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

以上説明したように、本発明は、カラーフィルタのスペース部の幅の下限として、上記２Ｘを規定したことに大きな特徴を有するものである。
以下、本発明のカラーフィルタの詳細について説明する。

１．スペース部
本発明におけるスペース部について説明する。上記スペース部は、副画素間に設けられる。また、通常、スペース部には、例えば遮光部や着色層といった有色の部材は形成されない。

本発明におけるスペース部は、その幅が、下記関係式（１）を満たすことに大きな特徴を有する。
Ｓ＞２Ｘ（関係式（１））
（上記関係式（１）中、Ｓは上記スペース部の幅、Ｘは一の上記対向電極に対応する副画素領域の中で、上記表示層中の上記表示素子が上記一の対向電極による駆動と逆の駆動をする逆駆動領域の幅の最大値である。）

なお、本発明における副画素領域とは、図７に例示するように、対向電極基板２０の対向電極間２２の中心から隣接する他の対向電極間２２の中心までを一辺とする対向副画素領域Ｕに対向している反射表示装置の表示層の領域、また上記表示層を含む反射型表示装置の領域を指し、「一の対向電極に対応する副画素領域」とは、一の対向電極を含む対向副画素領域に対向している副画素領域を指す。

上記Ｘとしては、本発明のカラーフィルタとともに用いられる対向電極基板、および表示層等により適宜決定されるものであるが、通常、２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以下である。なお、上記Ｘの下限値としては、０μｍであってもよいが、通常、２μｍ程度である。
なお、本発明におけるＸは、例えば以下のように規定することができる。
まず、逆駆動領域の幅を以下のように求める。
対向副画素領域の幅が１５０μｍの対向電極基板（ＴＦＴ基板）と、ＩＴＯ膜から構成される透明電極と、対向電極および透明電極の間に形成され、表示媒体として白反射率が４２％、黒反射率が３％のイーインク社（E-ink Corporation）製マイクロカプセル型電気泳動材料を含有し、厚み１００μｍの表示媒体層とを有する評価用反射型表示装置用部材を準備する。
次に、評価用反射型表示装置用部材を用いて、任意の対向電極を用いて白表示を行い、その他の対向電極を用いて黒表示を行った際の、一の対向電極に対応する白表示部分の幅を顕微鏡により観察して測定する。上記対向副画素領域の幅および白表示部分の幅から逆駆動領域の幅を算出することができる。
このように、評価用反射型表示装置用部材において、任意の９箇所での逆駆動領域の幅を求め、最も大きな値をＸと規定する。

上記スペース部の幅としては、さらに、下記関係式（２）を満たしていることが好ましい。
Ｓ＞２Ｘ＋Ｙ＋Ｚ１＋Ｚ２（関係式（２））
（上記関係式（２）中、Ｓは上記スペース部の幅、Ｘは一の上記対向電極に対応する副画素領域の中で、上記表示層中の上記表示素子が上記一の対向電極による駆動と逆の駆動をする逆駆動領域の幅の最大値、Ｙは上記反射型表示装置用カラーフィルタおよび上記表示層の貼合ずれの最大値、Ｚ１は上記反射表示装置用カラーフィルタのトータルピッチずれの最大値、Ｚ２は上記対向電極基板のトータルピッチずれの最大値である。）
反射型表示装置の嵌合ずれの要因は、大きく、カラーフィルタおよび表示層の貼合ずれとカラーフィルタのトータルピッチずれと、対向電極基板のトータルピッチずれとが挙げられることから、スペース部の幅がＹ、Ｚ１、およびＺ２に相当する距離を含む幅であることにより、本発明のカラーフィルタを用いた反射型表示装置をより表示性能に優れたものとすることが可能となる。

上記Ｙの値としては、カラーフィルタおよび表示層の大きさや、貼合に用いられる装置の精度等により適宜決定されるものであるが、通常、２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下の範囲内、特に好ましくは５μｍ以下の範囲内である。
なお、本発明におけるＹは、例えば以下のように規定することができる。
大きさが２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚み１２５μｍのＰＥＴフィルムからなる透明基板、上記透明基板上に設けられ、任意のパターンで着色層を有する赤色副画素、緑色副画素、および青色副画素、並びに着色層の無い白色副画素、並びに上記透明基板上に形成された貼合のためのアライメントマークとを有するカラーフィルタと、上述した評価用反射型表示装置用部材に用いた表示媒体層とを準備する。なお、評価用反射型表示装置用部材の表示媒体層としては、表示媒体層用アライメントマークが予め形成されているものを用いる。
次に、貼合装置として、クライムプロダクツ社製V-SE340aaHを用い、温度２３℃、湿度４５％の条件下で上記カラーフィルタおよび表示媒体層を貼り合わせる。次いで、カラーフィルタのアライメントマークと表示媒体層用アライメントマークとの位置ずれを顕微鏡を用いて観察し、測定することにより、貼合ずれを求める。
このような貼合ずれの測定を同一のカラーフィルタおよび表示媒体層を用いて５回以上繰返し行い、得られた貼合ずれの値のうち最も大きな値をＹと規定する。

上記Ｚ１の値としては、カラーフィルタの大きさ、透明基板の材料、着色層の形成方法等により適宜決定されるものであるが、通常、２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以下である。
なお、カラーフィルタのトータルピッチとは、図２（ａ）中ｚ１で示される距離を指す。
また、本発明におけるＺは、例えば以下のように規定することができる。
透明基板として、大きさが２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚み１２５μｍのＰＥＴフィルムを用い、透明基板上に、任意のパターンで着色層を有する赤色副画素、緑色副画素、および青色副画素、並びに着色層の無い白色副画素をフォトリソグラフィ印刷法により、温度２３℃、湿度４５％の条件下で形成する。
予め設計されたカラーフィルタのトータルピッチの値に対する、実際に形成されたカラーフィルタのトータルピッチの値の差を求めることにより、トータルピッチずれを得ることができる。
このようなトータルピッチずれの測定を５個以上（複数個）のカラーフィルタを用いて行い、得られたトータルピッチずれの値のうち最も大きな値をＺ１と規定する。
なお本発明において、カラーフィルタの最外部の副画素（またはＣＦ副画素領域）の近傍にアライメントマークを形成した場合は、設計されたアライメントマークの位置座標と実際のアライメントマークの位置座標とのずれの最大値をＺ１と同等に扱うことができる。

上記Ｚ２の値としては、対向電極の大きさ、対向電極基板の材料、対向電極の形成方法等により適宜決定されるものであるが、通常、１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、特に好ましくは１μｍ以下である。
なお、対向電極基板のトータルピッチとは、図７中ｚ２で示される距離を指す。
また、本発明におけるＺ２は、例えば以下のように規定することができる。
対向電極基板として、大きさが２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚み７００μｍの無アルカリガラスを用い、対向電極基板上に、任意のパターンで対向電極をフォトリソグラフィ/エッチング印刷法により、温度２３℃、湿度４５％の条件下で対向電極を形成する。
予め設計された対向電極基板のトータルピッチの値に対する、実際に形成された対向電極基板のトータルピッチの値の差を求めることにより、トータルピッチずれを得ることができる。
このようなトータルピッチずれの測定を５個以上（複数個）の対向電極基板を用いて行い、得られたトータルピッチずれの値のうち最も大きな値をＺ２と規定する。
なお本発明において、対向電極基板の最外部の対向電極（または対向副画素領域）の近傍に表示層用アライメントマークを形成した場合は、設計された表示層用アライメントマークの位置座標と実際の表示層用アライメントマークの位置座標とのずれの最大値をＺ２と同等に扱うことができる。

また、本発明におけるスペース部の幅の上限としては、所望のカラー表示を行うことが可能な幅であれば特に限定されないが、上記スペース部の幅が下記関係式（３）を満たすことが好ましい。
（ｘ×ｙ）／{（ｘ＋Ｓ）×（ｙ＋Ｓ）}≧１０５^２／１５０^２＝０．４９（関係式（３）
（上記関係式（３）中、Ｓは上記スペース部の幅、（ｘ×ｙ）は副画素の面積、（ｘ＋Ｓ）×（ｙ＋Ｓ）はＣＦ副画素領域の面積である。）
スペース部の幅が上記関係式（３）を満たすこと、すなわち一の副画素の面積と、一のＣＦ副画素領域の面積との比率が１０５×１０５／１５０×１５０＝０．４９以上であることにより、本発明のカラーフィルタを用いた反射型表示装置のＮＴＳＣ比を２％以上とすることができることから、良好な鮮やかさを有するカラー表示を行うことが可能となる。なお、関係式（３）におけるｘ、ｙ、Ｓは図２（ａ）中に示される各距離を指す。また、カラーフィルタにおけるＣＦ副画素領域とは、スペース部の中心から隣接する他のスペース部の中心までを一辺とする領域であり、図２（ａ）中でＱで示される領域を指す。

具体的な上記スペース部の幅については、カラーフィルタの用途等に応じて、上述した関係式を満たすように調整される。なかでも、上記スペース部の幅としては、２０μｍ〜５０μｍの範囲内、なかでも、２０μｍ〜４０μｍの範囲内、特に２０μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。上記スペース部の幅が上記範囲に満たない場合は、表示素子の逆駆動による表示不良や、反射型表示装置の嵌合ずれを抑制することが困難となる可能性があるからである。一方、上記スペース部の幅が上記範囲を超える場合は、カラーフィルタの開口率が小さくなることから、本発明のカラーフィルタを用いて所望の明るさおよび鮮やかさを有するカラー表示を行うことが困難となるおそれがあるからである。

上記スペース部のパターン形状については、副画素のパターン形状に応じて適宜選択される。

２．副画素
本発明における副画素は、透明基板上に設けられるものである。また、本発明においては、通常、赤色副画素、緑色副画素、および青色副画素とを有し、各色の副画素には着色層が形成されている。
また、本発明においては、上述した色の副画素以外にも適宜必要な色の副画素を追加することができる。

本発明においては、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、上述した着色層を有する各色の副画素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの他に、上述した各色の副画素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂと同等の面積を有し、かつ着色層が形成されていない白色副画素２Ｗを有していることが好ましい。白色副画素２Ｗを有することにより、より光利用効率の高いカラーフィルタとすることが可能となるからである。

本発明に用いられる副画素のパターン形状としては特に限定されるものではなく、本発明のカラーフィルタが用いられる反射型表示装置の用途等に応じて適宜選択することができる。このようなパターン形状としては、例えば、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等を挙げることができる。また、このとき個々の着色層の面積は特に限定されるものではなく、本発明のカラーフィルタが用いられる反射型表示装置の解像度等に応じて適宜調整される。

上記着色層の材料については、顔料等の着色剤および感光性樹脂等が挙げられ、具体的には一般的なカラーフィルタの着色層に用いられているものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

本発明に用いられる着色層の膜厚としては、本発明のカラーフィルタを反射型表示装置に用いた場合に、良好な画像表示を行うことができれば特に限定されるものではないが、具体的には、０．５μｍ〜３．０μｍの範囲内で設定することができる。

上記着色層の形成方法としては、所望の厚みの着色層を混色無く形成することができる方法であれば、特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法や印刷法等、一般的に公知の方法を用いることができる。

３．透明基板
本発明に用いられる透明基板は、上記透明基板上に上述した着色層を形成することができるものであれば特に限定されるものではない。

このような透明基板としては、一般的なカラーフィルタに用いられる透明基板と同様とすることができ、具体的には、石英ガラス、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等が挙げられる。本発明においては、なかでも透明樹脂フィルムであることが好ましい。上記透明樹脂フィルムはガラス等に比べて寸法安定性に劣ることから、スペース部の幅を上述した条件とすることによる表示特性の低下の抑制効果を高く発揮することが可能となるからである。

上記透明樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等からなるフィルムを挙げることができる。本発明においては、なかでもＰＥＴであることが好ましい。

透明基板の厚みについては、カラーフィルタの用途に応じて適宜選択することが可能である。例えば、透明基板が透明樹脂フィルムである場合は、５０μｍ〜２５０μｍの範囲内、なかでも５０μｍ〜１８８μｍの範囲内、特に５０μｍ〜１２５μｍの範囲内であることが好ましい。

４．その他の構成
本発明のカラーフィルタは、上述したスペース部、副画素、および透明基板を有するものであれば特に限定されるものではなく、カラーフィルタが用いられる反射型表示装置の種類に合わせて必要な構成を適宜追加して用いることができる。

また、本発明においては反射型表示装置に用いられる透明電極がカラーフィルタに形成されていてもよい。以下、透明電極について説明する。

（１）透明電極
本発明に用いられる透明電極の形成位置としては、用いられる反射型表示装置の種類に合わせて適宜選択されるものであり、透明基板の副画素側とは反対側の表面上に形成されていてもよく、透明基板と各色の副画素に形成される着色層との間に形成されていてもよく、着色層上に形成されていてもよい。また、透明電極は透明基板もしくは着色層上に直接形成されていてもよく、他の層を介して形成されていてもよい。

本発明に用いられる透明電極の材料としては、透明電極を形成することができる導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）等の導電性酸化物、Ａｕ、Ｎｉ等の金属、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体のような導電性高分子等を用いることができ、中でも、ＩＴＯが好適に用いられる。

本発明に用いられる透明電極の厚みとしては、透明電極として機能することができれば特に限定されるものではないが、１５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。透明電極の厚みが上記範囲に満たない場合は、透明電極を均一な厚みで形成することが困難であるからであり、透明電極の厚みが上記範囲を超える場合は、透明電極の成膜に用いられる時間や材料が多くなるため、製造コストが高くなるからである。

本発明に用いられる透明電極の形成方法としては、所望の厚みで透明電極を形成することができる方法であれば特に限定されるものではない。このような透明電極の形成方法としては、一般的な電極の成膜方法を用いることができ、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法や、ＣＶＤ法、導電ペーストを塗布する方法等が挙げられる。また、上記透明電極は、下地となる層または基材の表面上に全面に形成されていてもよく、下地となる層または基材の表面上にパターン状に形成されていてもよい。

（２）その他の構成
本発明のカラーフィルタは、上述した構成以外にも、例えば着色層を保護するために設けられるオーバーコート層等を有することができる。なお、オーバーコート層については一般的なものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

５．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタの大きさとしては、その用途により適宜選択されるものであるが、１０００ｍｍ×１０００ｍｍ以下、なかでも３００ｍｍ×３００ｍｍ以下、特に２００ｍｍ×２００ｍｍ以下であることが好ましい。カラーフィルタの大きさが上記範囲内であることにより、上述したスペース部の幅を容易に調整することが可能となり、より良好な明るさおよび鮮やかさを示すカラーフィルタとすることが可能となる。
カラーフィルタの大きさの下限としては、例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍ程度とすることができる。

６．反射型表示装置
本発明のカラーフィルタは、対向電極基板および表示層とともに反射型表示装置に用いられるものである。反射型表示装置について詳しくは、後述する「Ｂ．反射型表示装置」の項で詳しく説明する。

Ｂ．反射型表示装置
次に、本発明の反射型表示装置について説明する。
本発明の反射型表示装置は、上述した「Ａ．反射型表示装置用カラーフィルタ」の項で説明したカラーフィルタと、対向基板、および上記対向基板上にパターン状に形成された対向電極とを有する対向電極基板と、上記カラーフィルタおよび対向電極基板の間に配置され、白表示および黒表示を行う表示素子を有する表示層と、上記表示層のカラーフィルタ側に配置された透明電極とを有することを特徴とするものである。

図１は、本発明の反射型表示装置の一例を示す概略断面図である。なお、図１については上述した「Ａ．反射表示装置用カラーフィルタ」の項で説明したため、ここでの説明は省略する。

本発明によれば、上述した反射型表示装置用カラーフィルタを有することにより、良好な明るさおよび鮮やかさを有するカラー表示を行うことが可能な反射型表示装置とすることができる。
以下、本発明の反射型表示装置の詳細について説明する。

１．カラーフィルタ
本発明におけるカラーフィルタについては、上述した「Ａ．反射型表示装置用カラーフィルタ」の項で説明したため、ここでの説明は省略する。

２．表示層
次に、本発明における表示層について説明する。本発明における表示層は、白表示および黒表示を行う表示素子を含有するものであり、対向電極基板およびカラーフィルタの間に配置されるものである。

本発明における表示層としては、白表示および黒表示を行うことが可能であれば特に限定されず、本発明の反射型表示装置の種類により適宜選択することができる。例えば、上記反射型表示装置が反射型液晶表示装置である場合、表示層としては液晶層が用いられ、上記反射型表示装置が反射型電子ペーパーである場合、表示層としては表示媒体層が用いられる。
以下、液晶層、および表示媒体層についてそれぞれ説明する。

（１）液晶層
本発明における表示層が液晶層である場合、表示素子としては液晶材料が用いられる。
液晶層に用いられる液晶材料、液晶層の厚み等については一般的な液晶表示装置の液晶層に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

（２）表示媒体層
本発明における表示層が表示媒体層である場合に、表示素子としては表示媒体が用いられる。
上記表示媒体層としては黒表示および白表示を行うことが可能なものであれば特に限定されず、反射型表示層装置（電子ペーパー）の表示方式に応じて適宜選択されるものである。
電子ペーパーの表示方式としては、公知のものを適用することができ、例えば、電気泳動方式、ツイストボール方式、粉体移動方式（電子粉流体方式、帯電トナー型方式）、液晶表示方式、サーマル方式（発色方式、光散乱方式）、エレクトロクロミック方式、エレクトロウェッティング方式、磁気泳動方式などが挙げられる。本発明においては、中でも、電気泳動方式が好適に用いられる。この方式は、実用段階に入っているとともに、粒子移動型であるため、視野角依存性が少なく、かつ応答性に優れた電子ペーパーを得ることができるからである。

電気泳動方式は、溶媒中に分散された帯電粒子が、電界によって電極間を移動する電気泳動現象を利用したものである。電気泳動方式には、例えば、マイクロカプセル方式、マイクロカップ方式等がある。
マイクロカプセル方式では、帯電した白色粒子および黒色粒子と、これらの粒子を分散する透明分散媒とを透明樹脂からなるマイクロカプセル中に封入し、電界を印加することにより、上記白色粒子および上記黒色粒子を上下させることで白黒表示または階調を表現する。
マイクロカップ方式では、カップ状の窪み（マイクロカップ）で仕切られたセルに、染料で着色した分散媒と、帯電した白色粒子とを配置し、電界を印加することにより、上記白色粒子を上下させることで白色または上記分散媒の色を表示させる。

本発明に用いられる表示媒体層の構成、材料および形成方法については、各表示方式の一般的な電子ペーパーに用いられるものと同様とすることができる。

本発明の反射型表示装置としては、なかでもマイクロカプセル方式の電子ペーパーであることが好ましい。以下、マイクロカプセル方式の電子ペーパーに用いられる場合の表示媒体層を例に挙げて説明する。このような表示媒体層としては、例えば、白色粒子と黒色粒子と透明分散媒とからなる分散液を内包したマイクロカプセルをバインダー樹脂により固定したものを挙げることができる。

透明分散媒としては、例えば、アルコール系溶媒、各種エステル類、ケトン類、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩又はその他の種々の油類等の単独、またはこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものを用いることができる。

白色粒子としては、例えば、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料を用いることができ、黒色粒子としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色顔料を用いることができる。
さらに必要に応じて、これらの顔料に、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加してもよい。

マイクロカプセルの壁膜を形成する材料としては、例えば、アラビアゴム・ゼラチンの複合膜、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、尿素樹脂などの化合物を用いることができる。

バインダー樹脂としては、マイクロカプセルの壁膜に対する親和性が良好で、絶縁性を有するものを用いることができ、例えば、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シリコーン樹脂等を挙げることができる。

このような表示媒体層は、例えば、マイクロカプセルをバインダー樹脂に分散してインキ化したものを塗布することにより形成することができる。

上記表示媒体層の厚みとしては、上述した表示媒体を駆動させて黒表示および白表示を行うことが可能であれば特に限定されないが、１０μｍ〜３００μｍの範囲内、中でも１０μｍ〜２００μｍの範囲内特に１０μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。表示媒体層の厚みが上記範囲に満たない場合は、表示媒体の移動を妨げる可能性があるからであり、表示媒体層の厚みが上記範囲を超える場合は、電極間に電界を印加した場合も、表示媒体が駆動しない可能性があるからである。

３．対向電極基板
本発明に用いられる対向電極基板は、対向基材および上記対向基材上に形成された対向電極を有するものである。

（１）対向電極
本発明に用いられる対向電極としては、透明電極のストライプパターンに直交するように形成された画素電極層であってもよく、複数のＴＦＴ素子ならびに上記ＴＦＴ素子に接続された画素電極を有するＴＦＴ電極層であってもよい。前者を用いることにより、パッシブマトリクス型の反射型表示装置とすることができ、後者を用いることにより、アクティブマトリクス型の反射型表示装置とすることができる。

対向電極については、一般的な反射型表示装置に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

（２）対向基材
本発明に用いられる対向基材は、上記対向電極を支持するものである。このような対向基材としては、一般的に反射型表示装置の対向基材として用いられているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ガラス板、プラスチック板などが好ましく挙げられる。

４．透明電極
本発明に用いられる透明電極は、表示媒体層の対向電極基板側とは反対側に配置されるものである。
このような透明電極としては、表示媒体層の対向電極基板側とは反対側に配置することができれば特に限定されるものではなく、表示媒体層上に直接もしくは透明電極用基板等の他の層を介して形成されていてもよいし、カラーフィルタに形成されていてもよいものである。なお、透明電極用基板については、カラーフィルタに用いられる透明基板と同様とすることができるのでここでの説明は省略する。
なお、透明電極については、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項に記載したものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

５．その他の構成
本発明の反射型表示装置は、上述したカラーフィルタ、表示層、対向電極基板、および透明電極を有するものであれば特に限定されず、他にも必要な構成を適宜選択して追加することが可能である。

このような構成としては、例えば、反射型表示装置が反射型電子ペーパーである場合は、反射型電子ペーパーの視認性を向上させるための光学機能層、反射型電子ペーパー表面の傷および汚れを防止するための表面保護層、表示媒体層を水分や酸素から保護するためのバリア層、および画面に直接触れることにより情報の入力が可能となる機能を反射型電子ペーパーに付与するタッチパネル層等を挙げることができる。なお、上述した層はいずれも、カラーフィルタの副画素側または、副画素側とは反対側に配置されるものである。
なお、上述した構成については、一般的なものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

一方、例えば、反射型表示装置が反射型液晶表示装置である場合は、上述したタッチパネルや偏光板等を挙げることができる。

６．反射型表示装置
本発明の反射型表示装置の白表示反射率としては、所望のカラー表示を行うことが可能であれば特に限定されない。上記反射型表示装置が反射型電子ペーパーである場合、３０％以上、なかでも３５％以上、特に４０％以上であることが好ましい。
一方、上記反射型表示装置が反射型液晶表示装置である場合は、３０％以上、なかでも３５％以上、特に４０％以上であることが好ましい。
反射型表示装置の白反射率が上記範囲内であることにより、良好な明るさを有するカラー表示を行うことが可能となる。
上記反射型表示装置の白反射率は、例えば、「電子情報技術産業協会規格」EIAJ ED-2523の標準構成Aに則って測定することにより求めることができる。

本発明の反射型表示装置のＮＴＳＣ比としては、所望のカラー表示を行うことが可能であれば特に限定されない。
上記反射型表示装置が反射型電子ペーパーである場合は、２％以上、なかでも３％以上、特に５％以上であることが好ましい。
一方、上記反射型表示装置が反射型液晶表示装置である場合は、２％以上、なかでも３％以上、特に５％以上であることが好ましい。
反射型表示装置のＮＴＳＣ比が上記範囲内であることにより、良好な鮮やかさを有するカラー表示を行うことが可能となる。
上記反射型表示装置のＮＴＳＣ比は、反射型表示装置の反射率を、例えば、「電子情報技術産業協会規格」EIAJ ED-2523の標準構成Aに則って測定し、ＮＴＳＣ規格の色再現領域に対する、反射型表示装置の実測した色再現領域の割合で求めることができる。

本発明の反射型表示装置の製造方法については、一般的な反射型表示装置の製造方法と同様とすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

反射型表示装置の反射率測定は、「電子情報技術産業協会規格」EIAJ ED-2523の標準構成Aに則って測定した。照明光源はD65とした。
また、以下の記載において上記反射型表示装置の白表示は、副画素ＲＧＢＷすべての反射表示素子を白表示する。また、例えば、上記反射型表示装置の赤表示は、副画素Ｒの反射表示素子を白表示、副画素ＧＢＷの反射表示素子を黒表示とする。以下で、ＮＴＳＣ比とは、ＮＴＳＣ規格の色再現領域に対する、反射型表示装置の実測した色再現領域の割合である。

［実施例１］
＜反射型表示装置用部材の作製＞
対向電極基板として、大きさが２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚み７００μｍの無アルカリガラスを用い、対向電極基板上に、任意のパターンで対向電極をフォトリソグラフィ/エッチング印刷法により、温度２３℃、湿度４５％の条件下で形成された対向副画素領域の幅が１５０μｍのＴＦＴ基板を準備した。最外部の対向電極の対向副画素領域よりも１ｍｍ外側の位置に貼合用のアライメントマークを形成し表示層用アライメントマークとした。
アライメントマークの位置座標を、寸法測定機（ソキア社製、ＡＭＩＣ−１３００）を用いて測定した。測定結果からトータルピッチずれの最大値Ｚ２を求めたところ１μｍであった。
反射型表示装置の反射表示媒体として白反射率が４２％、黒反射率が３％のイーインク社（E-ink Corporation）製マイクロカプセル型電気泳動材料を準備し、ＴＦＴ基板上に配置して反射型表示装置用部材を得た。Ｘを求めたところ５μｍであった。

＜カラーフィルタの設計＞
以下のようにして、カラーフィルタおよび表示層の貼合ずれの最大値Ｙ、およびカラーフィルタのトータルピッチずれの最大値Ｚを求めた。
大きさが２００ｍｍ×２００ｍｍのＰＥＴフィルム（東洋紡製、品名：A4100、膜厚：１２５μｍｔ）を準備して、カラーフィルタの最外部のＣＦ副画素領域よりも１ｍｍ外側の位置に貼合用のアライメントマークを形成した。アライメントマークの位置座標を、寸法測定機（ソキア社製、ＡＭＩＣ−１３００）を用いて測定した。測定結果からトータルピッチずれの最大値Ｚ１を求めたところ５μｍであった。

上記ＰＥＴフィルムのアライメントマークと表示層用アライメントマークが重なるようにアライメント貼合し、それぞれのアライメントマークの位置座標を、寸法測定機（ソキア社製、ＡＭＩＣ−１３００）を用いて測定し、貼合ずれの最大値Ｙを求めたところ５μｍであった。

＜カラーフィルタの作製＞
カラーフィルタ基板として、大きさが２００ｍｍ×２００ｍｍのＰＥＴフィルム（東洋紡製、品名：A4100、膜厚：１２５μｍｔ）を準備した。
副画素のパターンは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４画素配置形状で配設し、Ｒ、Ｇ、Ｂの副画素上には着色層を形成した。副画素間のスペース部の幅を２５μｍとした。これによりカラーフィルタを得た。

＜反射型表示装置の作製および評価＞
カラーフィルタと反射型表示装置用部材の画素が重なるようにアライメント貼合して、反射型表示装置を作製した。
作製した反射型表示装置で、赤、緑、青、白、黒を表示させた。ＮＴＳＣ比６．３％、白反射率２８％となり、目視評価で鮮やかな色表示となった。

［実施例２］
カラーフィルタのスペース部の幅を４０μｍとしたこと以外は、同じ条件の反射型表示装置で色表示した結果、ＮＴＳＣ比３．０％、白反射率３１％となり、目視評価で鮮やかな色表示となった。

［比較例１］
カラーフィルタのスペース部の幅を１０μｍとしたこと以外は、同じ条件の反射型表示装置で色表示した結果、反射型表示装置用部材とカラーフィルタで嵌合ずれが生じ、色表示において混色が生じた。

［参考例］
カラーフィルタのスペース部の幅を５０μｍとしたこと以外は、同じ条件の反射型表示装置で色表示した結果、ＮＴＳＣ比１．６％、白反射率３８％となり、色表示において目視評価で白表示は明るいが、鮮やかな色表示ができなかった。
参考例においては、上記関係式（１）を満たすものの、副画素の面積自体が小さくなったことから、鮮やかな色表示ができなくなったことが考えられる。

１ … 透明基板
２ … 副画素
３ … スペース部
４ … 透明電極
１０ … カラーフィルタ
２０ … 対向電極基板
２１ … 対向基板
２２ … 対向電極
３０ … 表示層
１００ … 反射型表示装置
Ｕ … 副画素領域

Claims (3)

1. 対向基板および前記対向基板上にパターン状に形成された対向電極を有する対向電極基板、並びに白表示および黒表示を行う表示素子を含有する表示層とともに反射型表示装置に用いられる反射型表示装置用カラーフィルタであって、
   透明基板と、
   前記透明基板上に設けられた複数色の副画素と、
   前記副画素間に設けられたスペース部とを有し、
   前記スペース部の幅が下記関係式（１）を満たすことを特徴とする反射表示装置用カラーフィルタ。
   Ｓ＞２Ｘ（関係式（１））
   （前記関係式（１）中、Ｓは前記スペース部の幅、Ｘは一の前記対向電極に対応する副画素領域の中で、前記表示層中の前記表示素子が前記一の対向電極による駆動と逆の駆動をする逆駆動領域の幅の最大値である。）
2. 前記スペース部の幅が下記関係式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の反射表示装置用カラーフィルタ。
   Ｓ＞２Ｘ＋Ｙ＋Ｚ１＋Ｚ２（関係式（２））
   （前記関係式（２）中、Ｓは前記スペース部の幅、Ｘは一の前記対向電極に対応する副画素領域の中で、前記表示層中の前記表示素子が前記一の対向電極による駆動と逆の駆動をする逆駆動領域の幅の最大値、Ｙは前記反射型表示装置用カラーフィルタおよび前記表示層の貼合ずれの最大値、Ｚ１は前記反射表示装置用カラーフィルタのトータルピッチずれの最大値、Ｚ２は前記対向電極基板のトータルピッチずれの最大値である。）
3. 請求項１または請求項２に記載の反射型表示装置用カラーフィルタと、
   対向基板、および前記対向基板上にパターン状に形成された対向電極とを有する対向電極基板と、
   前記反射型表示装置用カラーフィルタおよび対向電極基板の間に配置され、白表示および黒表示を行う表示素子を有する表示層と、
   前記表示層の前記反射型表示装置用カラーフィルタ側に配置された透明電極と
   を有することを特徴とする反射型表示装置。

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