JP6544634B2 - カラーフィルタ及び表示装置 - Google Patents
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透明基材と、
前記透明基材上に設けられ、複数の開口を形成する画素区画用のホワイトマトリクス層と、
前記ホワイトマトリクス層の前記複数の開口の内面に設けられた透過防止層と、
前記ホワイトマトリクス層の前記複数の開口内に設けられた複数の着色層と、
を備える。
透明基材と、
前記透明基材上に設けられ、所定の間隙を空けて並ぶ複数の着色層と、
前記着色層間の前記間隙に設けられ、端部が前記着色層の端部に乗り上げ、前記複数の着色層を露出させる開口を形成する画素区画用のホワイトマトリクス層と、
前記ホワイトマトリクス層の前記着色層に乗り上げた端部の前記開口の内面に設けられた透過防止層と、
を備える。
前記透過防止層はブラックマトリクス層を有してもよい。
前記透過防止層は光を反射する反射層を有してもよい。
前記反射層は金属層からなっていてもよい。
前記ホワイトマトリクス層の厚みは、前記着色層の厚みより厚くてもよい。
前記ホワイトマトリクス層の前記透明基材と反対側の面に設けられた裏打ち層を備えてもよい。
前記裏打ち層は、前記ホワイトマトリクス層より遮光性が高くてもよい。
前記裏打ち層は、ブラックマトリクス層を有してもよい。
前記裏打ち層は、第2着色層を有してもよい。
前記裏打ち層は、積層された複数色の第2着色層を有してもよい。
前記ホワイトマトリクス層は、白色顔料と、前記白色顔料とは異なる色の着色顔料と、を含んでもよい。
前記ホワイトマトリクス層と前記複数の第1着色層は、表示領域に配置され、
前記表示領域を囲み、白色層を有する額縁部を備えてもよい。
前記ホワイトマトリクス層と前記複数の第1着色層は、表示領域に配置され、
前記表示領域を囲み、前記ブラックマトリクス層を有する額縁部を備えてもよい。
上記カラーフィルタと、
前記カラーフィルタに対向するように配置された表示素子と、
を備える。
前記表示素子は、白表示及び黒表示を行う反射型表示素子であってもよい。
まず、図1を参照して、電子ペーパー(反射型表示装置)100全体について説明する。なお、一例として電子ペーパー100について説明するが、本実施形態のカラーフィルタ10は、反射型又は透過型の各種表示装置、例えば、液晶表示装置や有機EL表示装置に適用することもできる。
図1は、第1の実施形態に係る電子ペーパー100の概略構成を示す平面図である。図2は、図1のA−A線に沿った縦断面図である。
次に図3も参照して、カラーフィルタ10について詳細に説明する。図3は、カラーフィルタ10を図2の矢印I方向から見た平面図である。なお説明の都合上、図3において、オーバーコート層14は省略されている。
透明基材11としては、WM層12、透過防止層50、着色層20,30,40及びオーバーコート層14を適切に支持することができ、かつ透明性を有する様々な材料が用いられ、例えばガラスやポリマーなどが用いられる。
WM層12によって画定される複数の領域は、それぞれ、着色層20用の領域、着色層30用の領域、着色層40用の領域の何れかになっている。本実施形態では、WM層12はマトリックス状のパターンを有している。なお、WM層12によって画定される各領域の具体的なパターンは特には限定されない。
白色顔料としては、例えば、酸化チタン、シリカ、タルク、カオリン、クレイ、硫酸バリウム、水酸化カルシウム、などを用いることができる。
樹脂バインダの樹脂としては、基本的には特に制限はないが、耐久性などの点で、硬化性樹脂を用いることが好ましい。樹脂バインダの樹脂として硬化性樹脂を用いる場合、WM層12及び白色層15は硬化性樹脂の硬化物からなる層として形成される。
なお、本発明において、(メタ)アクリレートとは、メタクリレート、又は、アクリレートのいずれかであることを意味する。
WM層12及び白色層15は、例えば、少なくとも白色顔料と、感光性樹脂の未硬化物とを含む白色系感光性樹脂組成物を用いて、フォトリソグラフィ法によって形成することができる。
透過防止層50は、WM層12の反射型表示素子80側の表面12bには設けられていない。透過防止層50の透明基材11側の部分は、着色層20,30,40とWM層12との間に挟まれている。透過防止層50の反射型表示素子80側の部分は、着色層20,30,40に面していない。
図2,3に示すように、着色層20,30,40は、マトリクス状に配置されている。着色層20,30,40は、WM層12によって画定された領域、即ち開口OP1内に設けられている。着色層20,30,40の厚さは、ほぼ等しい。
次に、各着色層20,30,40を構成する第1着色層用材料(以下、第1材料)、第2着色層用材料(以下、第2材料)、及び、第3着色層用材料(以下、第3材料)について説明する。各第1〜第3材料は、各色の顔料や染料および分散剤を含む顔料分散体、光開始剤、ポリマーやモノマーを含むクリア剤、および界面活性剤などを含んでいる。このうち光開始剤は、光を照射されることによりラジカル成分を発生するものである。またクリア剤には、光開始剤によって発生されたラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる成分とが少なくとも含まれている。
ここで、比較例のカラーフィルタ10Xについて説明する。図4に示すように、比較例のカラーフィルタ10Xでは、WM層12の開口OP1の内面12cに透過防止層が設けられていない。
また、カラーフィルタ10は、1色の着色層を備え、単色のカラーフィルタとして構成されても良い。
また、透過防止層50は、BM層51に代えて、少なくとも1層の着色層から構成されてもよい。
第2の実施形態では、透過防止層50は反射層52を有する点において、第1の実施形態と異なる。
ところで、第1の実施形態においては、環境光の一部がWM層12及び白色層15を透過するため、WM層12及び白色層15の厚みt1や白色顔料の含有量などによっては、反射型表示素子80側の金属配線82a等がWM層12又は白色層15を介して観察者に視認される可能性がある。WM層12及び白色層15の厚みt1を厚くするほど金属配線82a等を視認され難くできるが、厚いWM層12は、フォトリソグラフィ法による微細なパターニングが困難である。
第4の実施形態は、額縁部13がBM層から構成されている点において第3の実施形態と異なる。以下、第3の実施形態との相違点を中心に説明する。
第5の実施形態は、裏打ち層16が着色層から構成されている点において第3の実施形態と異なる。以下、第3の実施形態との相違点を中心に説明する。
第5の実施形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。以下、変形の一例について説明する。
裏打ち層16の着色層20D,30D,40Dの層数、厚みや色を調整することにより、WM層12を介して視認される色を調整することもできる。即ち、裏打ち層16は、遮光機能に加え、色調整層としての色調整機能を有してもよい。これにより、薄い茶色や薄い水色などに着色された紙の質感を表現することもできる。
遮光機能が必要無い場合、裏打ち層16は、WM層12より遮光性が低くてもよい。この場合、裏打ち層16は、WM層12を介して視認される色を調整する色調整層として機能する。色調整層は、WM層12が呈する色とは異なる色を呈する層であり、且つWM層12と重なるような位置に形成される層である。
第6の実施形態は、WM層12が白色以外の色に着色されている点において第1の実施形態と異なる。
また、白色層15Eの白色系の色によって、高い意匠性を持たせることができる。
第7の実施形態では、着色層20,30,40を形成した後、WM層12Fを形成する点において、第1の実施形態と異なる。
次に、図14を参照して、カラーフィルタ10Fの製造方法について説明する。
以下、各着色層形成工程およびWM層形成工程について説明する。はじめに、第1着色層形成工程について詳細に説明する。
まず、第1の実施形態で述べた第1材料と溶剤とを混合することにより得られる第1着色層用塗工液(以下、第1塗工液)を透明基材11上に塗布する。第1塗工液を透明基材11上に塗布する方法が特に限られることはなく、スピンコート法、インクジェット法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法などを適宜用いることができる。
次に透明基材11上に塗布された第1塗工液を加熱し、これによって、第1塗工液中の溶剤を除去する。この結果、透明基材11上に第1材料が得られる。このようなプリベイク処理における加熱条件が特に限られることはなく、第1塗工液中に含まれる溶剤の種類や重量%などに応じて、プリベイク処理における温度や加熱時間が適宜設定される。このようなプリベイク処理は、一般に、クリーンオーブンを用いることにより実施される。なお、プリベイク処理の前に、第1塗工液中の溶剤を部分的に除去するための乾燥処理、例えば減圧乾燥処理が実施されてもよい。
次に、露光マスクを介して、第1材料に対して露光光を照射する。この場合、露光マスクの開口部は、着色層20のパターンに対応するよう、x方向及びy方向に沿って並ぶよう配置されている。露光処理の結果、第1材料のうち露光光が照射された部分が硬化する。なお、露光光として用いられる光が特に限られることはなく、第1材料の感光特性に応じて様々な光が適宜用いられ得る。
その後、露光された第1材料を現像し、これによって、第1材料のうち露光光が照射されなかった部分を現像液中に溶解させる。
最後に、透明基材11上に残っている現像された第1材料を、例えば230℃以上で焼成する。これによって、図14(a)に示すように、所定のピッチでx方向に沿って並ぶと共に間隙s2を空けてy方向に沿って並ぶ複数の着色層20が透明基材11に形成される。なお、焼成温度は特に限定されず、第1塗工液に応じて適宜設定できる。
第2着色層形成工程は、塗工液として、上述の第2材料と溶剤とを混合することにより得られる第2着色層用塗工液(第2塗工液)が用いられる点、および、着色層30のパターンに対応するよう露光マスクの開口部が配置されている点が異なるのみであり、その他の点は、上述の第1着色層形成工程と略同一である。従って、第2着色層形成工程に関する詳細な説明は省略する。
第3着色層形成工程は、塗工液として、上述の第3材料と溶剤とを混合することにより得られる第3着色層用塗工液(第3塗工液)が用いられる点、および、着色層40のパターンに対応するよう露光マスクの開口部が配置されている点が異なるのみであり、その他の点は、上述の第1着色層形成工程と略同一である。従って、第3着色層形成工程に関する詳細な説明も省略する。
次に、WM層形成工程について説明する。WM層形成工程は、塗工液として、例えば、少なくとも白色顔料と感光性樹脂の未硬化物とを含む白色系感光性樹脂組成物と、溶剤と、を混合することにより得られるWM塗工液が用いられる点、および、各着色層20,30,40上に開口OP1が形成されるよう露光マスクの開口部がマトリクス状に配置されている点が異なるのみであり、その他の点は、上述の第1着色層形成工程と略同一である。従って、WM層形成工程に関する詳細な説明も省略する。
次に、透過防止層形成工程について説明する。透過防止層形成工程は、塗工液として、例えば、少なくとも黒色着色材と感光性樹脂の未硬化物とを含む感光性樹脂組成物と、溶剤と、を混合することにより得られるBM塗工液が用いられる点、および、WM層12Fの着色層20,30,40に乗り上げた端部の開口OP1の内面12cにBM層51Fが形成されるよう露光マスク60の開口部61が配置されている点が異なるのみであり、その他の点は、上述の第1着色層形成工程と略同一である。なお、図15には、説明のために露光マスク60も図示している。
以上の製造方法により、カラーフィルタ10Fが得られる。
また、第7の実施形態を、第3から第6の実施形態と組み合わせてもよい。
11 透明基材
12,12E,12F ホワイトマトリクス層(WM層)
13 額縁部
14 オーバーコート層
15,15E 白色層
16 裏打ち層
17,18 ブラックマトリクス層(BM層)
20,30,40 着色層(第1着色層)
20D,30D,40D 着色層(第2着色層)
50,50F 透過防止層
51,51F BM層
52 反射層
80 反射型表示素子
100,100C,100F 電子ペーパー
Claims (8)
- 透明基材と、
前記透明基材上に設けられ、複数の開口を形成する画素区画用のホワイトマトリクス層と、
前記ホワイトマトリクス層の前記複数の開口の内面に設けられた透過防止層と、
前記ホワイトマトリクス層の前記複数の開口内に設けられた複数の着色層と、
を備えるカラーフィルタ。 - 透明基材と、
前記透明基材上に設けられ、所定の間隙を空けて並ぶ複数の着色層と、
前記着色層間の前記間隙に設けられ、端部が前記着色層の端部に乗り上げ、前記複数の着色層を露出させる開口を形成する画素区画用のホワイトマトリクス層と、
前記ホワイトマトリクス層の前記着色層に乗り上げた端部の前記開口の内面に設けられた透過防止層と、
を備えるカラーフィルタ。 - 前記透過防止層はブラックマトリクス層を有する、請求項1又は請求項2に記載のカラーフィルタ。
- 前記透過防止層は光を反射する反射層を有する、請求項1又は請求項2に記載のカラーフィルタ。
- 前記反射層は金属層からなる、請求項4に記載のカラーフィルタ。
- 前記ホワイトマトリクス層の厚みは、前記着色層の厚みより厚い、請求項1から請求項5の何れかに記載のカラーフィルタ。
- 請求項1から請求項6の何れかに記載のカラーフィルタと、
前記カラーフィルタに対向するように配置された表示素子と、
を備える表示装置。 - 前記表示素子は、白表示及び黒表示を行う反射型表示素子である、請求項7に記載の表示装置。
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