WO2018016573A1 - カラーフィルタおよび反射型表示装置 - Google Patents

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WO2018016573A1
WO2018016573A1 PCT/JP2017/026252 JP2017026252W WO2018016573A1 WO 2018016573 A1 WO2018016573 A1 WO 2018016573A1 JP 2017026252 W JP2017026252 W JP 2017026252W WO 2018016573 A1 WO2018016573 A1 WO 2018016573A1
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康裕 小橋
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Definitions

  • the present invention relates to a color filter and a reflective display device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-144696 for which it applied to Japan on July 22, 2016, and uses the content here.
  • the reflective display device can be used for outdoor signage and the like because, for example, the display performance can be exhibited in a place where sunlight or illumination light hits. Since the reflective display device does not consume power other than rewriting screen information, it consumes less power and can be driven for a long time even when it is battery-driven. Reflective display devices are also actively used for applications such as electronic signboards and electronic price tags.
  • Patent Document 1 in a multicolor display panel in which a display body including particles that move or rotate by application of an electric field is disposed between a pair of substrates, at least one of which is transparent, on at least one transparent substrate of the pair of substrates.
  • a multi-color display panel in which a color filter is formed has been proposed.
  • Patent Document 1 describes a color filter in which three colored layers of a square shape colored in three primary colors are arranged in a square lattice pattern.
  • Patent Document 2 discloses a reflective color having a color filter in which colored layers of a plurality of colors are arranged in a predetermined pattern, and a gap of 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less is provided without providing a black matrix between the plurality of colored layers. A display has been proposed.
  • the conventional color filter and reflective display device as described above have the following problems.
  • a color filter in which three colored layers corresponding to the three primary colors are arranged in a pixel region serving as a color display unit on a transparent substrate, and a corresponding color layer.
  • a reflective display layer capable of switching between black and white display is overlaid.
  • As the drive electrodes of the reflective display layer certain rectangular electrodes are arranged in a rectangular grid pattern. In each pixel region, four drive electrodes are arranged in a 2 ⁇ 2 grid. By these four drive electrodes, the black and white display of the sub-pixel region (region formed by dividing the pixel region into four) of the reflective display body can be independently switched.
  • Each colored layer is formed in a rectangular shape in plan view, and is arranged in each sub-pixel region on the three drive electrodes.
  • the center of each colored layer coincides with the center of each subpixel region.
  • the ratio of the area of the colored layer to the area of the sub-pixel region opposed to the colored layer is expressed as a colored area ratio
  • the higher the colored area ratio the better the color reproducibility in display.
  • a part of the colored layers is mixed in the color filter manufacturing process, thereby mixing the colored layers. Is likely to occur.
  • a light blocking portion such as a black matrix is provided between the colored layers in order to prevent color mixing of the colored layers.
  • the black matrix is difficult to use because it reduces the extraction efficiency of reflected light.
  • the colored layer may be colored other than the colored layer due to a manufacturing error. It is necessary to provide a gap that does not overlap with the sub-pixel region of the layer.
  • a gap is required between colored layers. For this reason, in a color filter that does not use a black matrix, there is a problem that, when an attempt is made to increase the resolution of color display, the color reproducibility deteriorates due to a decrease in the color area ratio.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and a colored layer is disposed in each of three sub-rectangular regions arranged in a 2 ⁇ 2 lattice pattern, and a colored layer is formed in one sub-rectangular region.
  • a color filter capable of suppressing the possibility of color mixing and improving the area ratio of a colored layer in a sub-rectangular area in a filter configuration in which unit rectangular areas in which no dots are arranged are arranged in two directions orthogonal to each other With the goal.
  • An object of the present invention is to provide a reflective display device that can improve color reproducibility of color display by including the color filter of the present invention.
  • a color filter includes a substrate that transmits visible light, and a plurality of colored layers that are disposed on the substrate and transmit non-white light.
  • a rectangular area formed by equally dividing one surface of the substrate in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction is referred to as a unit rectangular area, and the unit rectangular area is further described as the unit rectangular area.
  • sub-rectangular regions When four rectangular regions divided into two equal parts in the first direction and the second direction are referred to as sub-rectangular regions, three of the sub-rectangular regions in the unit rectangular region have the colored layer.
  • Each of the colored rectangular regions is arranged one by one, and one region excluding the three regions of the sub-rectangular regions in the unit rectangular region is a non-colored region where no colored layer is arranged.
  • a first colored layer disposed in a first colored portion region adjacent to the non-colored portion region in the first direction or the second direction is the non-colored layer.
  • a first gap between the boundary of the first colored portion region and the first colored layer with respect to the partial region is the first colored portion region in the second direction or the first direction.
  • the color filter according to a second aspect of the present invention is the color filter according to the first aspect, wherein the plurality of colored layers are adjacent to a total of four sub-rectangular regions in the first direction and the second direction.
  • it arrange
  • the color filter according to a third aspect of the present invention is the color filter according to the first or second aspect, wherein the plurality of colored layers includes a plurality of first color colored layers that transmit light of a first color, A plurality of second color layers that transmit light of a second color different from the first color; a plurality of third color layers that transmit light of a third color different from the first color and the second color; Is provided.
  • the first color coloring layer, the second color coloring layer, and the third color coloring layer are arranged one by one in the three areas of the sub rectangular area.
  • the color filter according to a fourth aspect of the present invention is the color filter according to any one of the first to third aspects, wherein the area ratio of the colored layer occupying each of the sub-rectangular areas in the unit rectangular area is: Equal to each other.
  • the color filter of the fifth aspect of the present invention is the color filter of the fourth aspect, wherein the area ratio is 80% or more.
  • a reflective display device is disposed to face the color filter according to any one of the first to fifth aspects and the sub-rectangular region of the color filter, respectively, and has a reflectance.
  • a plurality of reflective display layers that can be independently changed.
  • the colored layers are arranged in three of the sub-rectangular regions arranged in a 2 ⁇ 2 grid, and the unit rectangular regions where the colored layer is not arranged in one sub-rectangular region are orthogonal to each other.
  • the filter configuration arranged in the two directions it is possible to suppress the possibility of color mixing and to improve the area ratio of the colored layer with respect to the sub-rectangular region.
  • the reflective display device of the present invention the color reproducibility of color display can be improved by providing the color filter of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of a reflective display device according to an embodiment of the present invention. Since FIG. 1 is a schematic diagram, the shape and dimensions may be enlarged (the same applies to the following drawings).
  • the reflection type display 1 (reflection type display device) of the present embodiment includes a substrate 10, a first electrode layer 11, an adhesive layer 12, a reflection display layer 13, Two electrode layers 14, a light-transmitting substrate 15 (substrate), a color filter layer 17, and a protective layer 18 are laminated in this order.
  • the light transmissive substrate 15 and the color filter layer 17 constitute the color filter C f1 of the present embodiment.
  • the reflective display 1 divides (spectroscopic) incident light from the outside into three colors of a first color, a second color, and a third color by a color filter layer 17 and is driven based on an image signal.
  • This is a reflective display device that can display a color image by adjusting the amount of reflected light of three colors by the layer 13.
  • the color image by the reflective display 1 may be displayed in full color or may be multicolor display other than full color display.
  • the outer shape of the effective display screen of the reflective display 1 is not particularly limited.
  • the effective display screen means a screen capable of switching display.
  • the outer shape of the effective display screen of the reflective display 1 is described as an example as a rectangle. However, the outer shape may be a circle, an ellipse, a polygon, or the like.
  • the base material 10 is composed of a plate-like insulator.
  • a material of the base material 10 for example, a synthetic resin film, glass, or the like may be used.
  • a first electrode layer 11 is laminated on the surface of the substrate 10.
  • the first electrode layer 11 applies to the reflective display layer 13 a drive voltage that changes the reflectance of the reflective display layer 13 described later.
  • the first electrode layer 11 has a shape of a sub-pixel region so that a voltage can be independently applied to each sub-pixel region in the pixel region that is a display unit for color display of the reflective display 1.
  • patterning is performed to include a plurality of subpixel electrodes.
  • each sub-pixel electrode of the first electrode layer 11 is also rectangular.
  • each sub-pixel electrode may have, for example, a substantially rectangular shape in which a concave portion or a convex portion is formed in a part of a rectangle in a plan view depending on an arrangement position of a switching element described later.
  • the subpixel electrodes in the first electrode layer 11 have the same configuration in that the reflectance of the reflective display layer 13 described later is changed between black (0%) and white (100%). However, depending on the type of drive signal applied, the sub-pixel electrodes in each pixel region may be the first-color sub-pixel electrode 11r, the second-color sub-pixel electrode 11g, the third-color sub-pixel electrode 11b, and the none. A distinction is made between the coloring sub-pixel electrodes 11n.
  • the first color sub-pixel electrode 11r, the second color sub-pixel electrode 11g, and the third color sub-pixel electrode 11b are gradations of the first color component, the second color component, and the third color component, respectively, in the pixel region.
  • the achromatic color sub-pixel electrode 11n is a drive electrode to which a drive voltage based on a drive signal for controlling the gradation of the achromatic color component is applied in the pixel region.
  • the first electrode layer 11 is formed of an appropriate metal material.
  • a reflective display layer 13 is laminated on the first electrode layer 11 with an adhesive layer 12 interposed.
  • the material of the adhesive layer 12 is not particularly limited as long as the first electrode layer 11 and the surface 13b of the reflective display layer 13 can be adhered to each other.
  • the reflective display layer 13 can be displayed by switching between at least white and black by applying an electric field in the layer thickness direction (the same in the thickness direction of the reflective display 1 and the base material 10).
  • a layer configuration is used.
  • the reflective display layer 13 has a configuration in which the reflectance gradually changes from the minimum value (black) to the maximum value (white) according to the magnitude of the electric field. Therefore, the reflective display layer 13 can express black and white gradation.
  • the reflectance of the reflective display layer 13 may change between the surface 13b and the opposite surface 13a.
  • the reflective display layer 13 may have a structure selected from a reflective liquid crystal system, a cholestic liquid crystal system, an electrophoretic system (such as a microcapsule system), a microcup system, and an electrochromic system. .
  • the second electrode layer 14 is a transparent electrode laminated on the surface 13 a of the reflective display layer 13.
  • the second electrode layer 14 is disposed in a range covering the entire first electrode layer 11 (the entire planar view).
  • Each drive electrode in the first electrode layer 11 and the second electrode layer 14 are connected to a drive power supply (not shown) via a switching element (not shown). For this reason, when the switching element is driven according to the image signal, an electric field is generated between each drive electrode and the second electrode layer 14 by a drive voltage corresponding to the image signal.
  • a conductive transparent material such as indium tin oxide (ITO) may be used.
  • the light-transmitting substrate 15 is a layered portion that has a light-transmitting property of visible light laminated on the second electrode layer 14.
  • a material of the light transmissive substrate 15 for example, a glass substrate may be used.
  • film base materials such as a PET (polyethylene terephthalate) film and a PEN (polyethylene naphthalate) film, may be used, for example.
  • An ink receiving layer 16 that holds ink for forming a color filter layer 17 to be described later may be formed on the surface 15 a of the light transmissive substrate 15.
  • the ink receiving layer 16 may be omitted.
  • the color filter layer 17 is formed by printing such as an inkjet method, it is preferable to provide the ink receiving layer 16 because the ink at the time of printing can be appropriately retained.
  • the reflective display 1 includes an ink receiving layer 16 will be described.
  • the ink receiving layer 16 is a light-transmitting layered portion formed to hold a color filter layer 17 described later on the light-transmitting substrate 15.
  • the thickness of the ink receiving layer 16 may be 4 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. When the thickness of the ink receiving layer 16 is less than 4 ⁇ m, the solvent in the ink cannot be completely absorbed, and there is a possibility that the ink spreads too much. In addition, when the thickness of the ink receiving layer 16 is attempted to be less than 4 ⁇ m in manufacturing, there may be a portion where the ink receiving layer 16 is not formed due to manufacturing variation. When the ink receiving layer 16 exceeds 10 ⁇ m, the distance between the reflective display layer 13 and a color filter layer 17 described later becomes too large.
  • the ink receiving layer 16 is laminated on the surface 15 a opposite to the surface in contact with the second electrode layer 14 in the light transmissive substrate 15.
  • the ink receiving layer 16 As a material of the ink receiving layer 16, a material suitable for holding ink for forming a color filter layer 17 described later is used. As the ink receiving layer 16, for example, urethane resin, polyester resin, acrylic resin, vinyl alcohol resin, or the like may be used. In order to improve the surface blocking (sticking) prevention performance at the time of lamination, it is more preferable that the material of the ink receiving layer 16 contains a silicone resin. More preferably, the ink receiving layer 16 is made of a material having a high visible light transmittance and a characteristic in which discoloration or discoloration of the received ink hardly occurs in the usage environment.
  • the ink receiving layer 16 is more preferably formed of a film-holding material so that the uniformity of ink wetting and spreading is not impaired when the color filter layer 17 described later is formed.
  • Examples of the material of the ink receiving layer 16 include, for example, an inkjet recording medium described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-43305 and an inkjet printer recording medium described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-272972. .
  • the method for forming the ink receiving layer 16 is not particularly limited.
  • the ink receiving layer 16 may be formed by coating an ink receiving layer forming coating liquid for forming the ink receiving layer 16 on the light-transmitting substrate 15 and then drying or solidifying it.
  • the solvent for forming the ink receiving layer forming coating liquid include water, an aqueous solvent such as IPA (isopropyl alcohol) or an alcohol solvent, and an organic solvent.
  • IPA isopropyl alcohol
  • an organic solvent such as toluene or ethyl acetate that is highly soluble in the urethane resin may be used in the ink receiving layer forming coating solution. .
  • the coating device for the ink receiving layer forming coating liquid is not particularly limited.
  • examples of the coating apparatus include a die coater, a spin coater, and a bar coater.
  • a method for drying the ink receiving layer forming coating liquid for example, heating, vacuum decompression, or the like may be used.
  • a method for solidifying the ink receiving layer forming coating liquid for example, when the coating liquid is a UV curable resin, UV light irradiation may be used.
  • the color filter layer 17 is laminated on the surface 16 a of the ink receiving layer 16 in the light transmissive substrate 15. In other words, the color filter layer 17 is laminated on the surface 16 a opposite to the surface in contact with the light transmissive substrate 15 in the ink receiving layer 16.
  • the color filter layer 17 includes a plurality of first color layers 17r (color layers), a second color layer 17g (color layers), and a third color layer 17b (color layers).
  • the first colored layer 17r has a transmission wavelength band that transmits only the wavelength component of the first color.
  • the second color coloring layer 17g has a transmission wavelength band that transmits only the wavelength component of the second color.
  • the third color coloring layer 17b has a transmission wavelength band that transmits only the wavelength component of the third color.
  • the first color, the second color, and the third color are not particularly limited as long as they are non-white, have different wavelength bands, and a combination of these allows full color display or multicolor display.
  • the combination of the first color, the second color, and the third color is preferably selected so as to become white light when the transmitted light of each color is mixed in order to perform full color display.
  • the first color, the second color, and the third color may be red, green, and blue, or may be cyan, magenta, and yellow.
  • an appropriate combination of three colors for performing necessary multicolor display may be used.
  • three colors selected from the group including yellow, purple, orange, yellow green, and the like may be used.
  • each color layer 17r the first color layer 17r, the second color layer 17g, and the third color layer 17b may be collectively referred to as each color layer.
  • the first color coloring layer 17r, the second color coloring layer 17g, and the third color coloring layer 17b have the reflective display layer 13 interposed therebetween, and the first color subpixel electrode 11r and the second color subpixel electrode 11g. , And the third color sub-pixel electrode 11b.
  • the surface 16a no colored layer is arranged at a portion facing the achromatic color sub-pixel electrode 11n.
  • a light-transmitting layered portion in which the second electrode layer 14, the light-transmitting base material 15, and the ink receiving layer 16 are laminated between each colored layer and the surface 13 a of the reflective display layer 13. Separated by.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the arrangement of the colored layers of the color filter according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an arrangement pattern in plan view of each colored layer over the four pixel regions P in the reflective display 1.
  • illustration of the protective layer 18 is omitted.
  • 2 is a cross section similar to the cross section in which the protective layer 18 is omitted in FIG. 2, the X direction is a direction from the left side to the right side in the figure, and the Y direction is a direction from the upper side to the lower side in the figure.
  • the arrangement pattern of each colored layer as shown in the color filter layer 17 is repeated in the X direction (first direction) and the Y direction (second direction) over the entire effective display screen (not shown). ing.
  • each pixel region P a rectangular sub-pixel region which is a unit for changing the reflectance in the reflective display layer 13 is formed adjacent to each other, with two regions in the X direction and two regions in the Y direction.
  • Each pixel region P is divided into four sub-pixel regions: a first sub-pixel region 13R, a second sub-pixel region 13G, a third sub-pixel region 13B, and a fourth sub-pixel region 13N.
  • the first sub-pixel region 13R is a sub-pixel region whose reflectance is changed by the first-color sub-pixel electrode 11r, and is a rectangular region that covers the first-color sub-pixel electrode 11r in plan view.
  • the second sub-pixel region 13G is a sub-pixel region whose reflectance is changed by the second-color sub-pixel electrode 11g, and is a rectangular region that covers the second-color sub-pixel electrode 11g in plan view.
  • the third sub-pixel region 13B is a sub-pixel region whose reflectance is changed by the third-color sub-pixel electrode 11b, and is a rectangular region that covers the third-color sub-pixel electrode 11b in plan view.
  • the fourth sub-pixel region 13N is a sub-pixel region whose reflectance is changed by the achromatic color sub-pixel electrode 11n, and is a rectangular region that covers the achromatic color sub-pixel electrode 11n in plan view.
  • each pixel region P in the X direction is W X
  • the width in the Y direction is W Y. Since the adjacent pixel regions P are arranged in contact with each other without a gap, the arrangement pitches of the pixel regions P in the X direction and the Y direction are also W X and W Y , respectively.
  • W X and W Y may be equal to or different from each other.
  • w X (or w Y ) may be 150 ⁇ m or more and 190 ⁇ m or less.
  • Each pixel region P is classified into one of the first pixel region P1 and the second pixel region P2.
  • the arrangement of the sub pixel regions is different from each other according to the arrangement of the sub pixel electrodes.
  • the sub pixel areas of the first pixel area P1 are arranged as follows.
  • the first sub pixel region 13R and the second sub pixel region 13G are adjacent to each other in this order in the Y direction.
  • the second subpixel region 13G and the third subpixel region 13B are adjacent in this order in the X direction.
  • the fourth sub-pixel region 13N is adjacent to the first sub-pixel region 13R in the X direction and is adjacent to the third sub-pixel region 13B in the Y direction.
  • the sub pixel areas of the second pixel area P2 are arranged as follows.
  • the second sub pixel region 13G and the first sub pixel region 13R are adjacent to each other in this order in the Y direction.
  • the second subpixel region 13G and the third subpixel region 13B are adjacent in this order in the X direction.
  • the fourth sub-pixel region 13N is adjacent to the first sub-pixel region 13R in the X direction and is adjacent to the third sub-pixel region 13B in the Y direction.
  • the first pixel region P1 and the second pixel region P2 are adjacent to each other in the X direction. For this reason, the first pixel region P1 and the second pixel region P2 are alternately arranged in the X direction.
  • the first pixel regions P1 in the Y direction are adjacent to each other. That is, the plurality of first pixel regions P1 are arranged side by side in the Y direction.
  • the second pixel regions P2 in the Y direction the second pixel regions P2 are adjacent to each other. That is, the plurality of second pixel regions P2 are arranged side by side in the Y direction.
  • the arrangement in the order of the second sub-pixel region 13G, the third sub-pixel region 13B, the first sub-pixel region 13R, and the fourth sub-pixel region 13N is repeated in the X direction.
  • the rows extending in the X direction are arranged so that their positions are shifted by two sub-pixel regions in the X direction between rows adjacent in the Y direction.
  • a second column is formed. The first column and the second column are alternately arranged in the X direction.
  • each sub-pixel region is adjacent to a total of four sub-rectangular regions in the X direction and the Y direction. And the following adjacency relationship.
  • the first sub-pixel region 13R is adjacent to the third sub-pixel region 13B and the fourth sub-pixel region 13N in the X direction, and is adjacent to the two second sub-pixel regions 13G in the Y direction.
  • the second subpixel region 13G is adjacent to the fourth subpixel region 13N and the third subpixel region 13B in the X direction, and is adjacent to the two first subpixel regions 13R in the Y direction.
  • the third sub-pixel region 13B is adjacent to the second sub-pixel region 13G and the first sub-pixel region 13R in the X direction and is adjacent to the two fourth sub-pixel regions 13N in the Y direction.
  • the fourth sub-pixel region 13N is adjacent to the first sub-pixel region 13R and the second sub-pixel region 13G in the X direction and is adjacent to the two third sub-pixel regions 13B in the Y direction. Therefore, the first sub pixel region 13R, the second sub pixel region 13G, and the third sub pixel region 13B are all adjacent to at least one fourth sub pixel region 13N.
  • the outer shape of each colored layer in plan view is a substantially rectangular shape including a square (including a rectangular shape).
  • the substantially rectangular shape includes, for example, a shape in which minute irregularities are generated on each side of the rectangle in a plan view, or each corner of the rectangle is rounded.
  • the distance from the longest linear portion (hereinafter referred to as a side) in the outline of each colored layer in plan view is measured.
  • the outer corner is rounded, the gap size from the rounded portion is ignored. That is, the gap measured from the rounded portion does not correspond to the gap in the present invention.
  • minute irregularities are formed on each side of the colored layer in plan view, a straight line obtained by averaging the irregularities is regarded as the side.
  • each colored layer may differ from each other, an example in which each colored layer is configured in the same shape will be described below as an example.
  • Each colored layer has a substantially rectangular shape in which the width in the longitudinal direction is L (where L ⁇ w X , L ⁇ w Y ) and the width in the short direction is S (where S ⁇ L).
  • L and S represent the distance between the sides facing each other in the colored layer.
  • Each unit rectangular area p is a rectangular area having the same size as the pixel area P.
  • the unit rectangular area p is classified into a first unit rectangular area p1 and a second unit rectangular area p2 corresponding to the first pixel area P1 and the second pixel area P2, respectively.
  • the first unit rectangular area p1 (or the second unit rectangular area p2) is divided into two equal parts in the X direction and the Y direction, respectively, similarly to the first pixel area P1 (or the second pixel area P2).
  • the first unit rectangular region p1 (or the second unit rectangular region p2) is the first sub pixel region 13R, the second sub pixel region 13G, and the third sub pixel region in the first pixel region P1 (or the second pixel region P2).
  • 13B and the fourth sub-pixel region 13N, the first sub-rectangular region 15R, the second sub-rectangular region 15G, the third sub-rectangular region 15B, and the fourth sub-rectangular region 15N are divided into four equal parts.
  • the first unit rectangular region p1 and the second unit rectangular region p2 when collectively referred to, they may be referred to as each unit rectangular region.
  • the first sub-rectangular area 15R, the second sub-rectangular area 15G, the third sub-rectangular area 15B, and the fourth sub-rectangular area 15N are collectively referred to as each sub-rectangular area.
  • FIGS. 1 and 2 show an example where there is no arrangement error of the color filter C f1 with respect to the reflective display layer 13 in the reflective display 1.
  • the first pixel region P1, the second pixel region P2, the first sub-pixel region 13R, the second sub-pixel region 13G, the third sub-pixel region 13B, and the fourth sub-pixel region 13N are respectively light transmissive. It is a rectangular area projected vertically onto the conductive substrate 15.
  • each pixel area and each unit rectangular area that is, each sub-pixel area and each sub-rectangular area may be shifted from each other in plan view.
  • the relative amount of deviation due to the manufacturing error and at most a delta e in the X and Y directions, respectively.
  • the relative deviation amount delta e varies depending process capability of the manufacturing process, for example, 10 [mu] m.
  • the first color coloring layer 17r, the second color coloring layer 17g, and the third color coloring layer 17b are disposed in the first sub rectangular area 15R, the second sub rectangular area 15G, and the third sub rectangular area 15B. Therefore, the first color coloring layer 17r, the second color coloring layer 17g, and the third color coloring layer 17b are arranged in the thickness direction in the first sub pixel region 13R, the second sub pixel region 13G, and the third sub pixel region 13B. It is arrange
  • each colored layer is arranged in each sub rectangular area with an appropriate gap from the boundary of each sub rectangular area.
  • the gap ⁇ (second gap) is formed.
  • the gap ⁇ is a gap where the size of the gap between the side of the first color layer 17r and the boundary is ⁇ .
  • the size of ⁇ is selected so that the colored layer does not exceed the boundary even in consideration of manufacturing variations in order to prevent display light from being mixed. Specifically, it is chosen relative deviation amount delta e over size due to manufacturing errors described above.
  • a gap ⁇ (first gap) is formed between the boundary with respect to the adjacent fourth sub rectangular region 15N and the side of the first color coloring layer 17r facing the first sub rectangular region 15R.
  • the gap ⁇ is a gap in which the size of the gap between the side of the first color layer 17r and the boundary is ⁇ (where 0 ⁇ ⁇ ⁇ ). That is, the gap ⁇ includes a case where the size is zero.
  • the reason why the gap ⁇ can be made narrower than the gap ⁇ is that no other colored layer is arranged in the fourth sub-rectangular region 15N, so that there is no possibility of color mixing even if a manufacturing error occurs. is there.
  • the second sub-rectangular region 15G there are three boundaries between the two adjacent first sub-rectangular regions 15R and the third sub-rectangular region 15B, and each side of the second color coloring layer 17g facing them.
  • the gap ⁇ described above is formed.
  • the gap ⁇ described above is formed between the boundary with respect to the adjacent fourth sub-rectangular region 15N and the side of the second color coloring layer 17g facing the boundary.
  • the gap ⁇ is a gap where the size of the gap between the side of the third color layer 17b and the boundary is ⁇ .
  • the size of ⁇ is selected so that the colored layer does not exceed the boundary even if manufacturing variations are taken into consideration in order to prevent display light from being mixed. Specifically, it is chosen relative deviation amount delta e over size due to manufacturing errors described above. ⁇ may be equal to ⁇ or may be different from each other.
  • a gap ⁇ (first gap) is formed between the boundary with respect to the two adjacent fourth sub-rectangular regions 15N and each side of the third color coloring layer 17b facing these. Is formed.
  • the gap ⁇ is a gap where the size of the gap between the side of the third color layer 17b and the boundary is ⁇ (where 0 ⁇ ⁇ ⁇ ). That is, the gap ⁇ includes a case where the size is zero.
  • the reason why the gap ⁇ can be made narrower than the gap ⁇ is that no other colored layer is arranged in the fourth sub-rectangular region 15N. is there.
  • the first colored layer disposed in the first colored portion region adjacent to the fourth sub-rectangular region 15N that is the non-colored portion region in the X direction or the Y direction is The first gap (gap ⁇ , ⁇ ) between the boundary of the first colored portion area with respect to the non-colored portion area and the first colored layer is the first colored portion area in the X direction or the Y direction.
  • the first gap (gap ⁇ , ⁇ ) between the boundary of the first colored portion area with respect to the non-colored portion area and the first colored layer is the first colored portion area in the X direction or the Y direction.
  • the gaps ⁇ and ⁇ adjacent to the fourth sub rectangular region 15N are adjacent to the first sub rectangular region 15R, the second sub rectangular region 15G, and the third sub rectangular region 15B. It is narrower than the matching gaps ⁇ and ⁇ .
  • each colored layer of the present embodiment is adjacent to a total of four sub-rectangular regions in the X direction and the Y direction, one non-colored portion region and three colored portion regions, or two non-colored portion regions And it arrange
  • regions may be adjacent.
  • each colored layer has a larger area in each colored portion region in which each colored layer is disposed.
  • C 1 is colored area rate in the first sub-rectangular area 15R
  • C 2 is colored area ratio of the second sub-rectangular area 15G
  • C 3 denotes a coloring area rate in the third sub-rectangular area 15B.
  • a 1 , A 2 , and A 3 represent the areas of the first color colored layer 17r, the second color colored layer 17g, and the third color colored layer 17b, respectively.
  • a 0 represents the area of each sub-rectangular region 15R, 15G, 15B.
  • a 0 w X ⁇ w Y and the planar view shape of each colored layer is a rectangle
  • the color display quality is excellent in color reproducibility and can display a bright image.
  • the coloring area ratio C i is low, in order to improve color reproducibility, it is conceivable to increase the pigment concentration or the layer thickness of the colored layer.
  • the transmittance of the colored layer decreases, the amount of light used for color display may decrease and the screen may become dark.
  • the colored area ratio C i is high, the pigment concentration or the layer thickness of the colored layer can be reduced, so that the transmittance of the color layer is improved and both color reproducibility and display brightness can be achieved.
  • the colored area ratio C i may be 80% or more, and more preferably 85% or more.
  • the relative shift amount delta e is assumed to be 10 [mu] m
  • the gap gamma requires a minimum 10 [mu] m as [delta].
  • the relative shift amount delta e is assumed to be 10 [mu] m
  • the gap gamma requires a minimum 10 [mu] m as [delta].
  • the relative shift amount delta e is assumed to be 12.5 .mu.m
  • a gap gamma requires a minimum 12.5 .mu.m as [delta].
  • each colored layer is rectangular in plan view
  • Each such colored layer is formed by applying ink of the color of each colored layer on the ink receiving layer 16 by printing and solidifying.
  • the color filter is formed without forming a black matrix by separately applying the ink to the formation regions of the first color coloring layer 17r, the second color coloring layer 17g, and the third color coloring layer 17b.
  • Layer 17 is formed. Since the color filter layer 17 eliminates the light amount loss due to the black matrix, the transmitted light amount of the color filter layer 17 is further improved.
  • the color filter layer 17 is formed by ink application
  • an appropriate ink application method capable of separately applying ink is used as the ink application method.
  • ink application methods suitable for forming the color filter layer 17 include screen printing, offset printing, and ink jet printing.
  • the inkjet printing method is more preferable in that the alignment of the arrangement position of the color filter layer 17 with respect to the first electrode layer 11 is easy and the productivity is increased.
  • the method of solidifying the ink after being applied on the ink receiving layer 16 include a method of drying by heating, air blowing, reduced pressure, or the like.
  • the ink is an energy ray curable ink such as a UV ink
  • a method of irradiating energy rays such as UV light or an electron beam
  • Two or more combinations of these solidification methods may be used.
  • the color filter layer 17 can be formed even if the UV ink is directly applied to the surface of the light-transmitting substrate 15 without providing the ink receiving layer 16.
  • the protective layer 18 is a light-transmitting layered portion laminated so as to cover the ink receiving layer 16 and the color filter layer 17.
  • the protective layer 18 protects the color filter layer 17 by covering the color filter layer 17.
  • the protective layer 18 prevents the color filter layer 17 from being damaged by mechanical contact, attached with dirt, or absorbing moisture.
  • the protective layer 18 may be included in the color filter C f1 .
  • a light-transmitting organic resin or a light-transmitting inorganic compound is used as a material of the protective layer 18.
  • the organic resin include polyamide resin, polyimide resin, polyurethane resin, polycarbonate resin, acrylic resin, silicone resin, and the like.
  • inorganic compounds e.g., Si 3 N 4, SiO 2 , SiO, etc. Al 2 O 3, Ta 2 O 3 and the like.
  • the protective layer 18 is formed by forming the color filter layer 17 and then solidifying or vapor-depositing the above-mentioned material.
  • the coating method for forming the protective layer 18 include spin coating, roll coating, and an appropriate printing method.
  • the material of the ink forming each colored layer may contain a colorant, a binder resin, a dispersant, and a solvent.
  • a colorant contained in the ink, all pigments can be used regardless of organic pigments, inorganic pigments, dyes and the like.
  • organic pigments are more preferable, and those having excellent light resistance are more preferable.
  • the hue of the colorant is appropriately selected according to the first color, the second color, and the third color of each colored layer.
  • pigment used as the colorant examples include C.I. I. Pigment Red 9, 19, 38, 43, 97, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 177, 179, 180, 192, 215, 216, 208, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 254, C.I. I. Pigment Blue 15, 15: 3, 15: 6, 16, 22, 29, 60, 64, Pigment Green 7, 36, 58, C.I. I.
  • a colorant in which two or more kinds of pigments selected from an appropriate colorant group including these colorants are mixed may be used.
  • binder resin used for the ink material examples include casein, gelatin, polyvinyl alcohol, carboxymethyl acetal, polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, and melanin resin. These are appropriately selected in relation to the pigment used as the colorant. For example, when heat resistance or light resistance is required, a melamine resin, an acrylic resin, an epoxy resin, or the like may be used as the binder resin used for the ink material. As the binder resin, one kind of resin may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.
  • the dispersant used for the ink material is used to improve the dispersion of the colorant in the binder resin described above.
  • the dispersant include nonionic surfactants and ionic surfactants.
  • nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers.
  • ionic surfactants include, for example, sodium alkylbenzene sulfonate, poly fatty acid salts, fatty acid salt alkyl phosphates, tetraalkyl ammonium salts, and other organic pigment derivatives and polyesters.
  • One type of dispersant contained in the ink may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the surface tension is 35 mN / m or less and the boiling point is 130 ° C. or higher in consideration of suitability in ink jet printing. If the surface tension exceeds 35 mN / m in the solvent, the stability of the dot shape during ejection in ink jet printing may be impaired. If the solvent has a boiling point of less than 130 ° C., it tends to dry in the vicinity of the ink jet nozzle, so that defects such as nozzle clogging may easily occur.
  • the viscosity of the solvent is more preferably 5 cps or more and 20 cps or less.
  • Examples of the type of solvent used for the ink material include carbitols.
  • Specific examples of the carbitols include carbitol solvents such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether and diethylene glycol monobutyl ether, or their cellosolves and acetate compounds of carbitols.
  • Other examples of the type of solvent used for the ink material include gamma butyrolactone, diethylene glycol monoethyl ether acetate, butyl diglycol acetate, and the like.
  • the above-mentioned solvent may be used by mixing two or more kinds of solvents as necessary.
  • a surfactant containing at least one of a silicone material and a fluorine material may be added to the ink.
  • the present inventor has found that the color uniformity in the colored layer is improved by adding such a surfactant.
  • the reason why the color uniformity in the colored layer is improved is that when a surfactant containing at least one of a silicone-based material and a fluorine-based material is added, the surface tension of the ink is lowered, and when the ink is ejected to the ink receiving layer 16 It is thought that this is because the spread of wetting becomes larger.
  • silicone surfactants include silicone resins and silicone rubbers having an alkyl fluoro group, a methyl group, a phenyl group, or the like in the main chain or side chain of the siloxane skeleton.
  • fluorine-based surfactant include fluorine-containing monomers or fluorine-containing polymers.
  • fluorine-containing polymer include fluorine resins such as vinylidene fluoride, vinyl fluoride, ethylene trifluoride, fluorine-containing aliphatic polycarbonate, and copolymers thereof.
  • the surfactant may have a structure in which a fluoroalkyl group containing fluorine is introduced into a chain of a silicone material.
  • the addition amount of the surfactant of the silicone material or the fluorine material may be 0.01% by weight to 3.00% by weight with respect to the solid content of the ink.
  • the addition amount of the surfactant is less than 0.01% by weight, the wetting and spreading effect is small.
  • the surface tension of the ink is too low, and the ejection performance from the inkjet head may be reduced.
  • an ink jet apparatus (not shown; the same applies hereinafter) used in the ink jet printing method for forming the color filter layer 17 will be described.
  • an ink jet device there are a piezo conversion method and a heat conversion method depending on a difference in an ink discharge method, and it is more preferable to use a piezo conversion ink jet device.
  • the ink jet apparatus includes a mounting table (not shown), an ink jet head (not shown), and a relative movement that relatively moves the mounting table and the ink jet head in at least two axes parallel to the mounting surface.
  • a mechanism (not shown; the same applies hereinafter).
  • a laminated body including the light transmissive substrate 15 on which the ink receiving layer 16 is formed can be mounted on the mounting surface of the mounting table.
  • this laminated body at least a part of the second electrode layer 14, the reflective display layer 13, and the first electrode layer 11 may be laminated, or these may not be laminated.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a method for forming a colored layer of the color filter according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a state in which the laminated body LB including the light transmissive base material 15 on which the ink receiving layer 16 is formed is arranged on the mounting table of the ink jet apparatus. Since the formation method of the first color coloring layer 17r, the second color coloring layer 17g, and the third color coloring layer 17b is the same, an example of the method of forming the second color coloring layer 17g will be described below.
  • the stacked body LB is arranged so that the X direction and the Y direction, which are the arrangement directions of the sub-rectangular regions, respectively match the biaxial movement direction x direction and y direction in the relative movement mechanism of the inkjet apparatus.
  • the second sub-rectangular region 15G is shown at the center.
  • the laminate LB is placed on an ink jet head (not shown) so that the surface 16a of the ink receiving layer 16 faces.
  • each sub-rectangular region is defined as a region in which each sub-pixel region is vertically projected on the light transmissive substrate 15.
  • alignment marks (not shown; the same shall apply hereinafter) associated with the XY coordinates of each pixel region and each sub-pixel region may be formed.
  • the alignment body LB is aligned with the mounting table by reading the image of the alignment mark.
  • the stacked body LB is aligned with respect to the mounting table by reading the image of each sub-pixel electrode through the ink receiving layer 16 and the light-transmitting substrate 15, for example. May be.
  • the manufacturing error of the color filter layer 17 in this case can be a manufacturing error such as a positional deviation with respect to the design value of the drawing position by the ink jet or a variation in the shape of the ink dot D.
  • the first electrode layer 11 is not included in the stacked body LB, for example, an outer shape of the light-transmitting substrate 15 or an alignment mark (not shown; the same applies hereinafter) provided in advance on the stacked body LB.
  • XY coordinates on the stacked body LB are defined in advance based on design values.
  • the alignment of the stacked body LB with respect to the mounting table is performed by reading the outer shape of the light-transmitting substrate 15 or the image of the alignment mark.
  • the manufacturing error of the color filter layer 17 may be a manufacturing error such as a positional deviation with respect to the design value of the drawing position by ink jet or a variation in the shape of the ink dot D.
  • the ink jet head is relatively moved by the relative movement mechanism, and each ink for forming each colored layer is applied onto the surface 16a by ink jet printing.
  • the ink is applied to the surface 16a from an ink nozzle (not shown; the same applies hereinafter) of an inkjet head supplied with the ink colored in the second color. Discharge.
  • the ejected ink lands on (attaches to) the ink receiving layer 16, it spreads wet along the surface 16a, and a substantially circular ink dot D is formed.
  • the above-described surfactant is contained in the ink, the dot diameter and thickness of the ink dot D are further stabilized.
  • the positional accuracy of the ink dot D becomes good. If the distance from the ink nozzle to the surface 16a is less than 300 ⁇ m, the ink jet head and the laminate LB may come into contact depending on various error factors. If the distance from the ink nozzle to the surface 16a exceeds 2000 ⁇ m, the flight of the ejected ink tends to be bent (misdirection).
  • the relative position of the inkjet head is relatively moved in the main scanning direction and the sub-scanning direction by a relative movement mechanism, and a region for forming the first color layer 17r (hereinafter referred to as a color layer formation region) Fill with ink dots D.
  • the main scanning direction and the sub scanning direction may be the x direction and the y direction, respectively, or the y direction and the x direction, respectively.
  • an ink layer having a rectangular shape in plan view and a uniform thickness is applied to the colored layer forming region. .
  • the x direction (y direction) of the relative movement mechanism and the X direction (Y direction) of the stacked body LB are combined.
  • the pitch in the main scanning direction of the x-direction pitch Dx and the y-direction pitch Dy is set to a size in which a band-like line having a constant width extends in the main scanning direction.
  • the pitch in the sub-scanning direction is set so that the band-like lines adjacent in the sub-scanning direction overlap appropriately.
  • the second color coloring layer 17g is formed in a substantially rectangular shape in plan view with the unevenness of the outer shape being suppressed.
  • ink corresponding to each colored layer is applied to each colored layer forming region.
  • the colored layer forming areas adjacent in the X direction or the Y direction have a gap of 2 ⁇ ⁇ or ⁇ + ⁇
  • the inks in the adjacent colored layer forming areas are not mixed when ink is ejected. Absent.
  • the sub-rectangular region 15N does not have a colored layer forming region, and therefore does not mix with other ink. For this reason, the color mixture of the colored layer is suppressed.
  • the ink layer When ink is applied to all the colored layer forming regions to form an ink layer, the ink layer is solidified by a solidification method corresponding to the type of ink.
  • the ink layer is dried by, for example, heating, blowing, or decompressing.
  • the ink layer is solidified by irradiation with UV light.
  • the color filter layer 17 is formed on the surface 16a of the stacked body LB.
  • the color filter C f1 is formed.
  • the laminated body LB includes the light-transmitting substrate 15 and the color filter layer 17, the color filter Cf1 formed in this way is a single display disposed in an appropriate reflective display device or transmissive display device. It may be used as a color filter.
  • the reflective display 1 of the present embodiment is manufactured by further adding another configuration that is insufficient as the reflective display 1 to the color filter C f1 .
  • the reflective display 1 is manufactured by forming the protective layer 18 so as to cover the color filter layer 17.
  • each colored layer of the color filter layer 17 is formed in alignment with each sub-rectangular region that coincides with each sub-pixel region when each colored layer is formed.
  • the protective layer 18 is formed so as to cover the color filter layer 17, and then the light transmissive substrate 15 On the surface opposite to the ink receiving layer 16, the second electrode layer 14, the reflective display layer 13, the adhesive layer 12, the first electrode layer 11, and the substrate 10 are laminated.
  • the manufacturing order and manufacturing method of the laminated structure added to the color filter C f1 are not particularly limited.
  • the reflective display 1 may be manufactured by sequentially laminating or pasting each layered portion on the color filter C f1 .
  • the reflective display 1 may be manufactured by previously forming a plurality of layered portions as one or more stacked bodies and then bonding the one or more stacked bodies and the color filter C f1 .
  • the color filter C f1 is composed of the light transmissive substrate 15 and the color filter layer 17
  • the color filter C f1 is bonded to the laminate including the reflective display layer 13 with respect to the color filter C f1 , due to a bonding error, There is a possibility that an overlay error between each sub rectangular area and each sub pixel area may occur. Therefore, the relative shift amount delta e described above, it is necessary to make the size obtained by adding the error superimposed on manufacturing error at the time of forming the color filter layer 17.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing the arrangement of the color filters of the comparative example.
  • the reflective display 1 when a voltage corresponding to an image signal is applied between the first electrode layer 11 and the second electrode layer 14 in each pixel region P, the reflective display layer 13 is driven. . That is, according to the voltages applied to the first color sub-pixel electrode 11r, the second color sub-pixel electrode 11g, and the third color sub-pixel electrode 11b, the reflection of the reflective display layer 13 at a portion facing them. The rate is switched. Thereby, the display state of the reflective display layer 13 is switched to white, gray, black, or the like in each sub-pixel region.
  • the light incident on the reflective display 1 from the protective layer 18 side is transmitted through the colored layer in the colored portion region, reflected by the reflective display layer 13 in the sub-pixel region corresponding to the colored layer, and then incident on the colored layer. And is emitted to the outside. For this reason, the light of the first color, the second color, and the third color is respectively emitted from the colored portion regions where the first color colored layer 17r, the second color colored layer 17g, and the third color colored layer 17b are arranged. Only the amount of reflected light corresponding to the image signal is emitted. On the other hand, the light incident on the non-colored portion region is emitted by the reflected light amount corresponding to the reflectance of the reflective display layer 13 in the fourth subpixel region 13N.
  • the reflective display 1 can perform color display using each pixel region P as a display unit.
  • the first pixel region P1 and the second pixel region P2 are different in the arrangement of the colored layers, but the colored area ratios of the colored layers of the same color are equal to each other, and therefore the same image signal is applied. The same color can be displayed.
  • each colored layer is disposed within the range of each sub-rectangular region in plan view, and adjacent colored layers are separated by at least 2 ⁇ ⁇ or ⁇ + ⁇ . Furthermore, when each colored layer is adjacent to the fourth sub-rectangular region 15N in plan view, an ⁇ or ⁇ gap is formed.
  • gamma, [delta] are both because it is the relative deviation amount delta e over due to a manufacturing error, the positional deviation of the colored layer in each sub-rectangular area, or positional deviation occurs between each sub-pixel area and each sub-rectangular area
  • the colored layer enters a sub-pixel region corresponding to another colored layer.
  • the reflective display 100 includes a color filter layer 117 instead of the color filter layer 17 of the reflective display 1 of the present embodiment.
  • the color filter layer 117 is replaced with the first color coloring layer 117r and the second color coloring instead of the first color coloring layer 17r, the second color coloring layer 17g, and the third color coloring layer 17b of the color filter layer 17 of the present embodiment.
  • a layer 117g and a third color coloring layer 117b are provided.
  • the first sub rectangular area 15R, the second sub rectangular area 15G, the third sub rectangular area 15B, and the fourth sub rectangular area 15N first sub pixel area 13R.
  • the second sub-pixel region 13G, the first sub-pixel region 13R, and the fourth sub-pixel region 13N) are arranged in the same manner as in the first unit rectangular region p1 (first pixel region P1) in the present embodiment. For this reason, the arrangement pattern of the 1st color coloring layer 117r, the 2nd color coloring layer 117g, and the 3rd color coloring layer 117b arrange
  • region p is mutually the same.
  • the first color coloring layer 117r, the second color coloring layer 117g, and the third color coloring layer 117b may be referred to as the colored layers of the comparative example.
  • the colored layers of the comparative examples are in the following adjacent relationship in plan view.
  • the first colored layer 117r is sandwiched between two fourth sub-rectangular regions 15N in the X direction, and is adjacent to the two second colored layers 117g in the Y direction.
  • the second color coloring layer 117g is adjacent to the two third color coloring layers 117b in the X direction and is adjacent to the two first color coloring layers 117r in the Y direction. That is, the second color colored layer 117g is surrounded by other colored layers in the X direction and the Y direction.
  • the third color coloring layer 117b is adjacent to the two second color coloring layers 117g in the X direction, and is sandwiched between the two fourth sub-rectangular regions 15N in the Y direction.
  • each colored layer of the comparative example has a smaller area than the colored layers of the present embodiment, and the colored area ratio is also lower.
  • the colored area ratio can be improved in the present embodiment because the colored layer is non-colored by reducing the gap between the borders adjacent to the non-colored portion region to a minimum of 0 ⁇ m. This is because it can be extended toward the area.
  • such an arrangement of the colored layers is realized by having each colored layer adjacent to at least one non-colored portion region in either one of the X direction and the Y direction. .
  • FIG. 5 is a graph showing experimental results showing the relationship between the ink density and the color reproduction rate when the color area ratio is changed.
  • the horizontal axis indicates ink density (%) described later, and the vertical axis indicates color reproduction rate (%) described later.
  • the present inventors created a color filter C f1 in which the ink density and the color area ratio were changed to various values, and in a reflective display display equipped with them.
  • the color reproduction rate was measured.
  • the first color, the second color, and the third color were red, blue, and green, respectively.
  • a plurality of color filters having different colored area ratios C i of the respective colored layers are prepared, and the colored area ratios C i of the respective colored layers in one color filter are equal to each other.
  • the coloring area ratio C i was 70% (indicated by the curve 101 in FIG. 5), 75% (indicated by the curve 102 in FIG. 5), and 80% (indicated by the curve 103 in FIG.
  • the ink concentration represents the pigment concentration in the ink forming each colored layer.
  • the ink density in FIG. 5 is shown as a relative value with 100% when the weight ratio of the pigment in the ink is 4%. Eight types of ink density were used every 15% in the range of 40% to 145%.
  • the color reproduction rate is expressed in NTSC ratio.
  • a spectrocolorimeter CM-700d (trade name; manufactured by Konica Minolta Optics, Inc.) was used.
  • the color reproducibility becomes better as the colored area ratio is higher at any ink density.
  • the relationship between the pigment concentration and the color reproduction rate is a gently convex curve regardless of the color area ratio, and the pigment concentration does not contribute much to the color reproduction rate.
  • the higher the coloring area ratio the more easily the color reproduction ratio changes depending on the pigment concentration, but the change width is small.
  • the maximum value of the color reproduction rate in each coloring area ratio was 5.9% in the case of 70%, 7.4% in the case of 75%, and 9.3% in the case of 80%.
  • the color reproduction rate is improved by about 1.3 times when the color area ratio is changed from 70% to 75%, and is improved by about 1.6 times when the color area ratio is changed from 70% to 80%. Therefore, by improving the coloring area rate C i, it can be seen that the color reproducibility of the reflective type display displaying 1 is improved.
  • the colored layers are arranged in three of the sub-rectangular regions arranged in a 2 ⁇ 2 grid, and one sub-rectangular region is provided.
  • a filter configuration in which unit rectangular regions where no colored layer is disposed is arranged in two directions orthogonal to each other.
  • the colored layer is adjacent to at least one non-colored portion region in either the X direction or the Y direction.
  • a colored layer can be extended toward a non-colored area
  • the area ratio (colored area ratio) of the colored layer with respect to the sub-rectangular region is improved.
  • the reflective display 1 of this embodiment since the color filter of this embodiment is provided, the color reproducibility of color display can be improved.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing the arrangement of colored layers of a color filter according to a modification of the embodiment of the present invention.
  • the color filter C f2 of the present modification includes a color filter layer 27 instead of the color filter layer 17 in the color filter C f1 of the above embodiment.
  • the color filter C f2 can be used in place of the color filter C f1 in the reflective display 1 of the above embodiment.
  • a description will be given focusing on differences from the above embodiment.
  • the color filter C f1 of the above embodiment has been described as an example in which all of the colored layers adjacent to the four sub-rectangular regions in total in the X direction and the Y direction are adjacent to at least one non-colored portion region.
  • the color filter C f2 of the present modification is an example in which one of the three colored layers in each pixel region P is not adjacent to the non-colored portion region.
  • the color filter layer 27 is replaced with a first color layer 27r (color layer) instead of the first color layer 17r, the second color layer 17g, and the third color layer 17b of the color filter layer 17 in the above embodiment.
  • a second color colored layer 27g (colored layer) and a third color colored layer 27b (colored layer) are provided.
  • the arrangement pattern of the first color coloring layer 27r, the second color coloring layer 27g, and the third color coloring layer 27b arranged in the rectangular area on the ink receiving layer 16 facing each pixel area P is the comparative example described above. Are the same as each other.
  • the first color colored layer 27r, the second color colored layer 27g, and the third color colored layer 27b may be collectively referred to as the colored layers.
  • each unit rectangular area p each pixel area P of this modification
  • the first sub rectangular area 15R, the second sub rectangular area 15G, the third sub rectangular area 15B, and the fourth sub rectangular area 15N are the same as in the first unit rectangular region p1 (first pixel region P1) in the above embodiment. Has been placed.
  • the colored layers are adjacent to each other as follows in plan view.
  • the first color colored layer 27r is sandwiched between the two fourth sub-rectangular regions 15N in the X direction and is adjacent to the two second color colored layers 27g in the Y direction.
  • the second colored layer 27g is adjacent to the two third colored layers 27b in the X direction and is adjacent to the two first colored layers 27r in the Y direction. That is, the second color colored layer 27g is surrounded by other colored layers in the X direction and the Y direction.
  • the third color colored layer 27b is adjacent to the two second color colored layers 27g in the X direction, and is sandwiched between the two fourth sub-rectangular regions 15N in the Y direction.
  • a gap ⁇ is formed between each boundary of the second sub-rectangular region 15G and the second colored layer 27g. ing. Since the first color colored layer 27r is sandwiched between the second color colored layers 27g in the Y direction, the first color colored layer 27r is interposed between each boundary at the end in the Y direction of the first sub-rectangular region 15R and the first color colored layer 27r. A gap ⁇ (second gap) is formed.
  • the third color colored layer 27b is sandwiched between the second color colored layers 27g in the X direction, it is between each boundary at the end in the X direction of the third sub-rectangular region 15B and the first color colored layer 27r.
  • a gap ⁇ (second gap) is formed.
  • the gap ⁇ (or ⁇ ) is a gap having a size of ⁇ (or ⁇ ) with respect to the boundary.
  • the size of ⁇ (or ⁇ ) is selected so that the colored layer does not exceed the boundary even when manufacturing variations are taken into consideration, as in ⁇ , in order to prevent color mixing of display light. For ⁇ and ⁇ , appropriate values of ⁇ or more can be adopted.
  • the first color colored layer 27r is sandwiched between the fourth sub-rectangular regions 15N in the X direction, the first color colored layer 27r is interposed between each boundary at the end in the X direction of the first sub rectangular region 15R and the first color colored layer 27r.
  • a gap ⁇ (first gap) is formed.
  • the third color coloring layer 27b is sandwiched between the fourth sub-rectangular regions 15N in the Y direction, the third color coloring layer 27b is located between each boundary at the end in the Y direction of the third sub-rectangular region 15B and the third color coloring layer 27b.
  • a gap ⁇ (first gap) is formed.
  • the gap ⁇ is a gap having a size of ⁇ (or ⁇ ) between the first colored layer 27r (or the third colored layer 27b) and the boundary.
  • satisfies 0 ⁇ ⁇ ⁇
  • satisfies 0 ⁇ ⁇ ⁇ . That is, the gaps ⁇ and ⁇ include a case where the size is zero.
  • the widths in the X direction are expressed as L X1 , L X2 , and L X3 , respectively, and the widths in the Y direction are respectively L Y1. , L Y2 , L Y3 , each width is expressed by the following equations (6) to (11).
  • the color area ratios C 1 and C 3 in the first sub-pixel region 13R and the third sub-pixel region 13B are set as the state in the second sub-pixel region 13G as a state in which color mixing by each colored layer does not occur. it can be higher than the colored area ratio C 2. Therefore, the color reproducibility of the first color and the third color can be improved only by the coloring area ratio.
  • the first color when compared to the third color, because the relatively colored area ratio C 2 is decreased, relative color reproducibility compared to the first color and the third color is inferior.
  • the color reproducibility of two of the three colors is improved, the color reproducibility of the entire full color display is improved.
  • the second color for example, if the decrease in the color area ratio can be compensated by setting the pigment concentration to an appropriate value, the color balance of the three colors can be kept good.
  • the unit rectangular area and the sub rectangular area in the color filter are the pixel area and the sub rectangular area in the reflective display device, respectively. It was clearly defined by the size of the pixel area.
  • the position and size of the unit rectangular area and sub-rectangular area as a single color filter are defined in advance by the specifications of the color filter.
  • the specification of such a color filter is unknown, whether or not it falls under the configuration of the present invention can be determined as follows. An image of the surface of the color filter is acquired, and a boundary of a unit rectangular area that includes three colored layers and can equally divide the entire color filter in two directions is specified.
  • the boundary between the unit rectangular areas is, on average, the gap between the colored layers in the adjacent unit rectangular area. Equally divided boundaries are selected.
  • the boundary of each sub rectangular area is defined by dividing the unit rectangular area specified in this way into four equal parts.
  • the gap between the boundary of each sub-rectangular area and the outer shape of each colored layer is measured on the image of the surface of the color filter, and it is determined whether the relationship between the gaps is within the gap range of the present invention. .
  • planar shape of each colored layer is described as being the same shape, but the outer shape of each colored layer may not be the same as long as the colored area ratio is the same.
  • the protective layer 18 has been described as an example in which the protective layer 18 is formed by solidifying or vapor-depositing after applying a transparent material.
  • the protective layer 18 may be composed of a light-transmitting sheet base material. In this case, for example, it can be manufactured as follows. A color filter is manufactured by disposing the color filter layer 17 on the sheet base material. At this time, the ink receiving layer 16 may be formed on the surface of the sheet base material on which the color filter layer 17 is formed.
  • the substrate 10, the first electrode layer 11, the reflective display layer 13, the second electrode layer 14, and the light transmissive substrate 15 are manufactured in advance as a laminated body different from the color filter.
  • the reflective display is manufactured by attaching the above-described color filter to the light-transmitting substrate 15 in the laminate with the color filter layer 17 facing through an appropriate transparent adhesive.
  • the sheet base material is a substrate for a color filter and also serves as a protective layer 18 as a reflective display.
  • Example 1 is a reflective display 1 including the color filter C f1 of the above embodiment, each sub-pixel size is 150 ⁇ m ⁇ 150 ⁇ m, and the width of each colored layer is 140 ⁇ m ⁇ 130 ⁇ m and gaps ⁇ , ⁇ , ⁇ , and ⁇ are examples of 0 ⁇ m, 10 ⁇ m, 5 ⁇ m, and 10 ⁇ m, respectively.
  • Example 1 of the reflective display 1 was manufactured as follows. A second electrode layer 14 made of indium tin oxide (ITO) and a reflective display layer 13 made of an electrophoretic display medium are laminated in this order on a light-transmitting substrate 15 made of PET. A laminate was formed.
  • ITO indium tin oxide
  • a reflective display layer 13 made of an electrophoretic display medium
  • a first electrode layer 11 made of amorphous silicon as a semiconductor and an aluminum titanium alloy as a wiring was formed on a base material 10 made of glass.
  • a reflective display layer 13 was bonded onto the first electrode layer 11 through an adhesive layer 12 formed of an acrylic adhesive.
  • the reflectance of the reflective display layer 13 used was measured with a spectrocolorimeter CM-700d (trade name; manufactured by Konica Minolta Optics Co., Ltd.) under the conditions of a double field of view and a D65 light source, and displayed white.
  • the white reflectance was 44.2%, and the black reflectance when black was displayed was 2.0%.
  • a coating liquid for forming the ink receiving layer 16 is applied on the light-transmitting substrate 15 in this state by a die coater, and then the coating film is dried to thereby receive an ink having an average film thickness of 8 ⁇ m.
  • Layer 16 was formed.
  • a material for the coating liquid for forming the ink receiving layer 16 a mixed liquid of urethane resin, toluene, water, and IPA was used.
  • a vacuum dryer was used for drying.
  • the first electrode layer 11 is formed so that the size of each sub-pixel region is 150 ⁇ m in the X direction and 150 ⁇ m in the Y direction in each first pixel region P1 and each second pixel region P2. .
  • the ink that forms the color filter layer 17 is red (hereinafter, R) for the first color, green (hereinafter, G) for the second color, and blue (hereinafter, B) for the third color.
  • R red
  • G green
  • B blue
  • an R ink (G ink, B ink) for inkjet printing was produced by mixing a pigment of R (G, B) with a colorant mixed with a binder resin, a dispersant, and a solvent.
  • the patterns of the first color coloring layer 17r, the second color coloring layer 17g, and the third color coloring layer 17b were applied, respectively.
  • an ink jet printing apparatus equipped with a 12 pl, 180 dpi (180 dots per 2.54 cm) ink jet head manufactured by Seiko Instruments Inc. was used.
  • the coated ink was dried for 5 minutes in a vacuum dryer. Thereby, the color filter layer 17 was formed.
  • Each colored layer was formed in a substantially rectangular shape.
  • each sub-pixel size is 190 ⁇ m ⁇ 190 ⁇ m
  • the width of each colored layer is 177.5 ⁇ m ⁇ 165 ⁇ m
  • the gaps ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ are 0 ⁇ m, 12
  • each sub-pixel size is 190 ⁇ m ⁇ 190 ⁇ m
  • the width of each colored layer is 180 ⁇ m ⁇ 170 ⁇ m
  • Comparative examples 1 and 2 are examples of the reflective display 100 of the comparative example when the subpixel sizes are 150 ⁇ m ⁇ 150 ⁇ m and 190 ⁇ m ⁇ 190 ⁇ m, respectively. Comparative Examples 1 and 2 were produced in the same manner as Example 1 except that the arrangement pattern of the colored layers and the external shape in plan view were different.
  • the white reflectance was measured in a state where each sub-pixel electrode of the first electrode layer was driven to white. As described in [Table 1], the measured values of white reflectance in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were 17.4%, 18.0%, 17.1%, and 18. It was 8% and 19.4%. That is, when the colored area ratio is high, the white reflectance tends to be low, but the difference is small. In the reflection type display device, since the required white reflectance is 15% or more, both are good as the white reflectance.
  • the sub-pixel electrodes for displaying the first color, the second color, and the third color are individually driven, and “red”, “green”, and “blue” are displayed.
  • the NTSC ratio was determined based on the spectroscopic measurement of the display color.
  • [Table 1] lists the measured values of L *, a *, b *, and Y for each display color and the NTCS ratio.
  • L *, a *, and b * are L * coordinates, a * coordinates, and b * coordinate values in the L * a * b * color space
  • Y is a Y coordinate value in the XYZ color space.
  • the measured values of the NTCS ratio showing the color reproducibility of Examples 3 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were 9.9%, 9.7%, and 11.3%, respectively. 7.1% and 7.5%.
  • the color area ratio is higher than that of Comparative Examples 1 and 2, and the color reproducibility is improved.
  • the coloring area ratio was improved by 6% compared with Comparative Example 1, so that the NTSC ratio was improved by about 1.4 times.
  • the NTSC ratio is improved by about 1.3 times because the coloring area ratio is improved by 6% compared to Comparative Example 2.
  • the NTSC ratio was improved by about 1.5 times because the coloring area ratio was improved by 10% compared with Comparative Example 2.
  • Reflective display 10 Substrate 11 First electrode layer 11r First color subpixel electrode 11g Second color subpixel electrode 11b Third color subpixel electrode 11n Achromatic subpixel electrode 13 Reflective display layers 13a, 15a, 16a Surface 13R 1st subpixel area 13G 2nd subpixel area 13B 3rd subpixel area 13N 4th subpixel area 14 2nd electrode layer 15 Light transmissive substrate (substrate) 15R 1st sub rectangular area (colored area) 15G second sub-rectangular region 15G (colored portion region) 15B Third sub rectangular area (colored area) 15N Fourth sub rectangular area (non-colored area) 16 Ink-receiving layers 17, 27 Color filter layers 17r, 27r First color colored layer (colored layer) 17g, 27g Second color layer (colored layer) 17b, 27b Third color layer (colored layer) 18 Protective layer C f1 , C f2 Color filters C i , C 1 , C 2 , C 3 Colored area ratio P Pixel region P1 First pixel

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Abstract

このカラーフィルタは、可視光を透過する基板と、前記基板上に配置され、非白色光を透過する複数の着色層と、を備える。前記基板の一方の表面を、第1の方向と、前記第1の方向に直交する第2の方向とにおいてそれぞれ等分してなる矩形領域を単位矩形領域と称し、前記単位矩形領域をさらに前記第1の方向および前記第2の方向にそれぞれ2等分してなる4つの矩形領域をサブ矩形領域と称するとき、前記単位矩形領域における前記サブ矩形領域のうちの3領域は、前記着色層がそれぞれ1つずつ配置された着色部領域とされ、前記単位矩形領域における前記サブ矩形領域のうちの前記3領域を除く1領域は、前記着色層のいずれも配置されない非着色部領域とされる。また、前記複数の着色層のうち、前記第1の方向または前記第2の方向において前記非着色部領域と隣り合う第1の着色部領域に配置された第1の着色層は、前記非着色部領域に対する前記第1の着色部領域の境界と前記第1の着色層との間の第1の隙間の方が、前記第2の方向または前記第1の方向において前記第1の着色部領域と隣り合う第2の着色部領域に対する前記第1の着色部領域の境界と前記第1の着色層との間の第2の隙間よりも、狭くなるように配置されている。

Description

カラーフィルタおよび反射型表示装置
 本発明は、カラーフィルタおよび反射型表示装置に関する。
 本願は、2016年7月22日に日本に出願された特願2016-144696号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 電子情報ネットワークの普及に伴い、例えば、電子書籍に代表される電子出版が行なわれるようになっている。電子出版物の電子情報を表示させる表示装置としては、例えば、自発光型表示装置またはバックライト型表示装置が用いられることが多い。
 しかしながら、これらの表示装置の表示画面は、例えば、紙などの印刷媒体による表示に比べると高輝度である。このため、これらの表示装置の表示画面を長時間にわたって使用者が見続けるとその疲労を招き易い。さらに、これらの表示装置は、消費電力も大きいため、例えば、電池駆動する場合には表示時間が制限されてしまう。
 これに対して、例えば、電子ペーパーに代表される反射型表示装置は反射光によって電子情報を表示するため、使用者は紙に近い感覚で電子情報の表示を読みとることができる。このため、使用者の疲労がより軽減される。さらに、反射型表示装置は、例えば、太陽光あるいは照明光が当たる場所であれば表示性能を発揮できるため、屋外看板などにも適している。反射型表示装置は画面の情報の書き換え以外では電力を消費しないため、消費電力が少なくて済み、電池駆動であっても長時間駆動が可能である。
 反射型表示装置は、電子看板や電子値札といった用途にも盛んに使われている。
 このような反射型表示装置において、例えば、文字情報だけであれば、白黒表示でも充分である。しかし、例えば、書籍の挿絵、広告、看板、アイキャッチ効果を高める表示、画像、カタログ、棚札、値札、指示書等における電子情報を表示するためには、カラー表示できることがより好ましい。これらの表示用途における表示コンテンツのカラー化に伴い、反射型表示装置においてカラー表示を行うニーズが高まっている。
 カラー表示を行う反射型反射装置としては、例えば、以下のような反射型表示装置が提案されている。
 特許文献1には、少なくとも一方が透明な一対の基板間に、電界の印加により移動または回転する粒子を含む表示体を配置した多色表示パネルにおいて、一対の基板の少なくとも一方の透明な基板上にカラーフィルタを形成した多色表示パネルが提案されている。
 特許文献1には、三原色に着色された正方形状の3つの着色層が正方格子状に配列されたカラーフィルタが記載されている。
 特許文献2には、複数色の着色層が所定のパターンに配置され、これら複数の着色層間にブラックマトリクスが設けられることなく1μm以上20μm以下の間隙が設けられた、カラーフィルタを有する反射型カラーディスプレイが提案されている。
日本国特開2003-161964号公報 日本国特開2003-107234号公報
 しかしながら、上記のような従来のカラーフィルタおよび反射型表示装置には以下のような問題がある。
 特許文献1、2に記載の反射型表示装置では、三原色に対応する3つの着色層が透明基板上のカラー表示単位となる画素領域内に配置されたカラーフィルタと、各着色層に対応して白黒表示を切り替えることができる反射表示層と、が重ねられている。
 反射表示層の駆動電極は、一定の矩形状電極が矩形格子状に配置されている。各画素領域には、4つの駆動電極が2×2格子状に配列されている。この4つの駆動電極によって、それぞれ反射表示体のサブ画素領域(画素領域を4分割してなる領域)の白黒表示が独立に切り替えられる。
 各着色層は、平面視矩形状に形成され、3つの駆動電極上の各サブ画素領域にそれぞれ配列されている。各着色層の中心は、各サブ画素領域の中心に一致している。画素領域において残りの1つの駆動電極上には、着色層が配置されていないサブ画素領域が形成性されている。
 着色層が対向するサブ画素領域の面積に占める当該着色層の面積の割合を着色面積率と表記すると、着色面積率が高いほど、表示における色再現性が良好になる。
 しかし、上述した着色層の構成では、着色面積率を上げると隣り合う着色層同士の間の隙間が小さくなるため、カラーフィルタの製造工程において着色層同士の一部が混合して着色層の混色が発生しやすくなる。例えば、透過型の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタでは、着色層の混色を防止するため、ブラックマトリックスといった遮光部が着色層間に設けられている。しかし、反射型表示装置では、ブラックマトリックスは、反射光の取り出し効率を低下させるため用いることが難しい。
 さらに、製造誤差によって着色層とサブ画素領域との間の配置ずれが起こるおそれもある。この場合、着色層同士の間に隙間があっても、着色層が他の着色層が配置されるサブ画素領域に重なって配置されることによってカラー表示時に想定外の表示光の混色が起こる可能性がある。
 したがって、反射型表示装置用のカラーフィルタの隣り合う着色層間には、混色を抑制するために、製造誤差によって着色層とサブ画素領域との間の配置ずれが生じても着色層が他の着色層のサブ画素領域と重ならない程度の隙間を設ける必要がある。
 このようにブラックマトリックスを用いないカラーフィルタでは着色層間に隙間が必要になる。このため、ブラックマトリックスを用いないカラーフィルタでは、カラー表示の解像度を高めようとすると着色面積率が低くなることによって色再現性が低下してしまうという問題がある。
 本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、2×2格子状に配列されたサブ矩形領域のうち3つにそれぞれ着色層が配置され、1つのサブ矩形領域に着色層が配置されない単位矩形領域が互いに直交する2方向に配列されたフィルタ構成において、混色が生じる可能性を抑制するとともにサブ矩形領域における着色層の面積率を向上することができるカラーフィルタを提供することを目的とする。
 本発明は、本発明のカラーフィルタを備えることにより、カラー表示の色再現性を向上することができる反射型表示装置を提供することを目的とする。
 上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様のカラーフィルタは、可視光を透過する基板と、前記基板上に配置され、非白色光を透過する複数の着色層と、を備える。前記基板の一方の表面を、第1の方向と、前記第1の方向に直交する第2の方向とにおいてそれぞれ等分してなる矩形領域を単位矩形領域と称し、前記単位矩形領域をさらに前記第1の方向および前記第2の方向にそれぞれ2等分してなる4つの矩形領域をサブ矩形領域と称するとき、前記単位矩形領域における前記サブ矩形領域のうちの3領域は、前記着色層がそれぞれ1つずつ配置された着色部領域とされ、前記単位矩形領域における前記サブ矩形領域のうちの前記3領域を除く1領域は、前記着色層のいずれも配置されない非着色部領域とされる。また、前記複数の着色層のうち、前記第1の方向または前記第2の方向において前記非着色部領域と隣り合う第1の着色部領域に配置された第1の着色層は、前記非着色部領域に対する前記第1の着色部領域の境界と前記第1の着色層との間の第1の隙間の方が、前記第2の方向または前記第1の方向において前記第1の着色部領域と隣り合う第2の着色部領域に対する前記第1の着色部領域の境界と前記第1の着色層との間の第2の隙間よりも、狭くなるように配置されている。
 本発明の第2の態様のカラーフィルタは、上記第1の態様のカラーフィルタにおいて、前記複数の着色層は、前記第1の方向および前記第2の方向において合計4つのサブ矩形領域と隣り合っている場合には、1つの前記非着色部領域および3つの前記着色部領域、または2つの前記非着色部領域および2つの前記着色部領域と隣り合うように配置されている。
 本発明の第3の態様のカラーフィルタは、上記第1または第2の態様のカラーフィルタにおいて、前記複数の着色層は、第1色の光を透過する複数の第1色着色層と、前記第1色と異なる第2色の光を透過する複数の第2色着色層と、前記第1色および前記第2色と異なる第3色の光を透過する複数の第3色着色層と、を備える。また、前記単位矩形領域において前記サブ矩形領域の前記3領域には、前記第1色着色層、前記第2色着色層、および前記第3色着色層が、それぞれ1つずつ配置されている。
 本発明の第4の態様のカラーフィルタは、上記第1~第3のいずれか1つの態様のカラーフィルタにおいて、前記単位矩形領域において前記サブ矩形領域のそれぞれに占める前記着色層の面積率は、互いに等しい。
 本発明の第5の態様のカラーフィルタは、上記第4の態様のカラーフィルタにおいて、前記面積率は、80%以上である。
 本発明の第6の態様の反射型表示装置は、上記第1~第5のいずれか1つの態様のカラーフィルタと、前記カラーフィルタの前記サブ矩形領域にそれぞれ対向して配置され、反射率が独立に変更可能とされた複数の反射表示層と、を備える。
 本発明のカラーフィルタによれば、2×2格子状に配列されたサブ矩形領域のうち3つにそれぞれ着色層が配置され、1つのサブ矩形領域に着色層が配置されない単位矩形領域が互いに直交する2方向に配列されたフィルタ構成において、混色が生じる可能性を抑制するとともにサブ矩形領域に対する着色層の面積率を向上することができるという効果を奏する。
 本発明の反射型表示装置によれば、本発明のカラーフィルタを備えることにより、カラー表示の色再現性を向上することができるという効果を奏する。
本発明の実施形態の反射型表示装置の主要部の構成を示す模式的な縦断面図である。 本発明の実施形態のカラーフィルタの着色層の配列を示す模式的な平面図である。 本発明の実施形態のカラーフィルタの着色層の形成方法の一例を示す模式図である。 比較例のカラーフィルタの配列を示す模式的な平面図である。 着色面積率を変えた場合におけるインク濃度と色再現率との関係を示す実験結果を示すグラフである。 本発明の実施形態の変形例のカラーフィルタの着色層の配列を示す模式的な平面図である。
 以下では、本発明の実施形態のカラーフィルタおよび反射型表示装置について添付図面を参照して説明する。
 図1は、本発明の実施形態の反射型表示装置の主要部の構成を示す模式的な縦断面図である。図1は、模式図のため、形状や寸法は拡大されている場合がある(以下の図面も同じ)。
 図1に主要部の構成を示すように、本実施形態の反射型表示ディスプレイ1(反射型表示装置)は、基材10、第1の電極層11、接着層12、反射表示層13、第2の電極層14、光透過性基材15(基板)、カラーフィルタ層17、および保護層18が、この順に積層されて構成されている。ここで、光透過性基材15およびカラーフィルタ層17は、本実施形態のカラーフィルタCf1を構成する。
 反射型表示ディスプレイ1は、外部からの入射光をカラーフィルタ層17によって第1色、第2色、および第3色の三色に分割(分光)し、画像信号に基づいて駆動される反射表示層13により三色の反射光量を調整することによってカラー画像を表示可能な反射型表示装置である。ただし、反射型表示ディスプレイ1によるカラー画像は、フルカラー表示されてもよいし、フルカラー表示以外の多色表示であってもよい。
 反射型表示ディスプレイ1の有効表示画面の外形状は、特に限定されない。ここで、有効表示画面とは、表示の切り換えが可能な画面を意味する。以下では、一例として、反射型表示ディスプレイ1の有効表示画面の外形状が矩形であるとして説明するが、この外形状が円形、楕円形、または多角形等であってもよい。
 基材10は、板状の絶縁体で構成される。基材10の材質としては、例えば、合成樹脂フィルム、ガラスなどが用いられてもよい。
 基材10の表面には、第1の電極層11が積層されている。
 第1の電極層11は、後述する反射表示層13の反射率を変える駆動電圧を反射表示層13に印加する。第1の電極層11は、本実施形態では、反射型表示ディスプレイ1のカラー表示の表示単位である画素領域内のサブ画素領域ごとに電圧を独立に印加できるように、サブ画素領域の形状、配置に対応して、複数のサブ画素電極を備えるようにパターニングされている。
 後述するように、本実施形態では、画素領域およびサブ画素領域は、いずれも平面視矩形状であるため、第1の電極層11の各サブ画素電極も矩形状である。ただし、各サブ画素電極は、例えば、後述するスイッチング素子の配置位置などによっては、矩形の一部に、平面視で凹部または凸部が形成された略矩形状の形状であってもよい。
 第1の電極層11における各サブ画素電極は、後述する反射表示層13の反射率を黒(0%)と白(100%)との間で変える点では互いに同様の構成を有する。ただし、印加される駆動信号の種類によって、各画素領域内のサブ画素電極は、第1色用サブ画素電極11r、第2色用サブ画素電極11g、第3色用サブ画素電極11b、および無彩色用サブ画素電極11nに区別される。
 第1色用サブ画素電極11r、第2色用サブ画素電極11g、第3色用サブ画素電極11bは、画素領域において、それぞれ第1色成分、第2色成分、第3色成分の階調を制御する駆動信号に基づく駆動電圧が印加される駆動電極である。
 無彩色用サブ画素電極11nは、画素領域において、無彩色成分の階調を制御する駆動信号に基づく駆動電圧が印加される駆動電極である。
 第1の電極層11は、適宜の金属材料によって形成される。
 第1の電極層11上には、接着層12を介して反射表示層13が積層されている。
 接着層12の材質は、第1の電極層11と反射表示層13の表面13bとを互いに接着することができれば、特に限定されない。
 反射表示層13は、層厚方向(反射型表示ディスプレイ1や基材10の厚さ方向に同じ)に電界が印加されることにより、少なくとも白と黒とを切り替えて表示することができる適宜の層構成が用いられる。
 本実施形態では、反射表示層13は、電界の大きさに応じて反射率が最小値(黒)から最大値(白)に漸次変化する構成が用いられている。このため、反射表示層13は、白黒の階調表現が可能になっている。
 反射表示層13の反射率は、表面13bと反対側の表面13aとの間において変化すればよい。
 例えば、反射表示層13には、反射型液晶方式、コレスティック液晶方式、電気泳動方式(マイクロカプセル方式等)、マイクロカップ方式、エレクトロクロミック方式等から選ばれた方式の構成が用いられてもよい。
 第2の電極層14は、反射表示層13の表面13aに積層されている透明電極である。
 本実施形態では、第2の電極層14は、第1の電極層11の全体(平面視の全体)を覆う範囲に配置されている。
 第1の電極層11における各駆動電極と、第2の電極層14とは、図示略のスイッチング素子を介して図示略の駆動電源に接続されている。このため、画像信号に応じてスイッチング素子が駆動されると、画像信号に応じた駆動電圧による電界が各駆動電極と第2の電極層14との間に発生する。
 第2の電極層14の材質としては、例えば、酸化インジウム錫(ITO)などの導電性を有する透明材料が用いられてもよい。
 光透過性基材15は、第2の電極層14上に積層された可視光の光透過性を有する層状部である。
 光透過性基材15の材質としては、例えば、ガラス基材が用いられてもよい。また、光透過性基材15の材質としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム、PEN(ポリエチレンナフタレート)フィルム等のフィルム基材が用いられてもよい。
 光透過性基材15の表面15aには、後述するカラーフィルタ層17を形成するインクを保持するインク受容層16が形成されていてもよい。
 後述するカラーフィルタ層17を光透過性基材15上に直接形成できる場合には、インク受容層16は省略されてもよい。しかし、カラーフィルタ層17をインクジェット法などの印刷によって形成する場合には、インク受容層16を設けることが、印刷時のインクを適切に保持することができるため、好ましい。
 本実施形態では、反射型表示ディスプレイ1がインク受容層16を備える場合の例で説明する。
 インク受容層16は、後述するカラーフィルタ層17を光透過性基材15上に保持するために形成された光透過性を有する層状部である。インク受容層16の厚さは、4μm以上10μm以下であってもよい。
 インク受容層16の厚さが4μm未満の場合、インク内の溶媒を吸収しきれずに、インクの濡れ広がりが大きくなりすぎる可能性がある。また、製造上、インク受容層16の厚さを4μm未満にしようとすると、製造ばらつきによってインク受容層16が形成されない部位が生じる可能性もある。
 インク受容層16が10μmを超える場合、反射表示層13と後述するカラーフィルタ層17との間の距離が大きくなりすぎる。このため、反射表示層13で反射した光がインク受容層16で拡散してしまい、後述するカラーフィルタ層17を透過する光量が低下することによって、色再現性が低下してしまう可能性がある。
 インク受容層16は、光透過性基材15において第2の電極層14と接する表面と反対側の表面15a上に積層されている。
 インク受容層16の材質としては、後述するカラーフィルタ層17を形成するためのインクを保持するに適した材質が用いられる。インク受容層16としては、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ビニルアルコール樹脂等が用いられてもよい。
 積層時の表面のブロッキング(貼り付き)防止性能を向上させるために、インク受容層16の材質にシリコーン樹脂が含まれていることがより好ましい。
 インク受容層16は、可視光の透過率が高く、受容したインクの変色や褪色が使用環境において生じにくい特性を有する材料が用いられることがより好ましい。インク受容層16は、後述するカラーフィルタ層17を形成する際に、インクの濡れ広がりの均一性が損なわれないように膜上保持型の材料によって形成されることがより好ましい。
 インク受容層16の材質の例としては、例えば、日本国特開2000-43305号公報に記載のインクジェット記録媒体、および日本国特開2008-272972号公報に記載のインクジェットプリンタ用記録媒体が挙げられる。
 インク受容層16の形成方法は特に限定されない。例えば、インク受容層16は、インク受容層16を形成するためのインク受容層形成用塗液が光透過性基材15上に塗工された後、乾燥または固化されることによって形成されてもよい。
 インク受容層形成用塗液を形成するための溶媒の例としては、例えば、水、IPA(イソプロピルアルコール)等の水系溶媒またはアルコール系溶媒と、有機溶媒とが挙げられる。例えば、インク受容層16がウレタン樹脂を主成分とする場合には、インク受容層形成用塗液において、ウレタン樹脂に対して溶解性の高いトルエン、酢酸エチル等の有機溶剤が用いられてもよい。
 インク受容層形成用塗液の塗布装置は、特に限定されない。例えば、塗布装置の例としては、ダイコーター、スピンコーター、バーコーター等が挙げられる。
 インク受容層形成用塗液の乾燥方法としては、例えば、加熱、真空減圧等が用いられてもよい。インク受容層形成用塗液の固化方法としては、例えば、塗液がUV硬化性樹脂である場合に、UV光照射が用いられてもよい。
 カラーフィルタ層17は、光透過性基材15におけるインク受容層16の表面16a上に積層されている。言い換えれば、カラーフィルタ層17は、インク受容層16において光透過性基材15と接する表面と反対側の表面16a上に積層されている。
 カラーフィルタ層17は、第1色着色層17r(着色層)、第2色着色層17g(着色層)、および第3色着色層17b(着色層)をそれぞれ複数備える。
 第1色着色層17rは、第1色の波長成分のみを透過する透過波長帯域を有する。第2色着色層17gは、第2色の波長成分のみを透過する透過波長帯域を有する。第3色着色層17bは、第3色の波長成分のみを透過する透過波長帯域を有する。
 第1色、第2色、および第3色は、非白色であって、互いに波長帯域が異なり、かつこれらの組み合わせによってフルカラー表示または多色表示が可能であれば特に限定されない。
 第1色、第2色、および第3色の組み合わせは、フルカラー表示を行うためには、各色の透過光が混合したとき白色光になるように選ばれることが好ましい。
 例えば、第1色、第2色、および第3色は、赤、緑、および青とされてもよいし、シアン、マゼンタ、イエローとされてもよい。
 反射型表示ディスプレイ1において、フルカラー表示が必要ない場合には、必要な多色表示を行うための適宜の3色の組み合わせが用いられてもよい。上述した6色に加えて、例えば、黄色、紫色、オレンジ色、黄緑色などを含む群のうちから選ばれた3色が用いられてもよい。
 以下では、簡単のため、第1色着色層17r、第2色着色層17g、および第3色着色層17bを総称する場合、各着色層と表記する場合がある。
 第1色着色層17r、第2色着色層17g、および第3色着色層17bは、反射表示層13を間に挟んで、第1色用サブ画素電極11r、第2色用サブ画素電極11g、および第3色用サブ画素電極11bとそれぞれ対向するように配置されている。
 ただし、表面16a上において、無彩色用サブ画素電極11nと対向する部位には、いずれの着色層も配置されていない。
 本実施形態では、各着色層と反射表示層13の表面13aとの間は、第2の電極層14、光透過性基材15、およびインク受容層16が積層された光透過性の層状部によって離隔されている。
 次に、画素領域の構成と、カラーフィルタ層17の平面視の配置パターンとについて説明する。
 図2は、本発明の実施形態のカラーフィルタの着色層の配列を示す模式的な平面図である。
 図2に、反射型表示ディスプレイ1における4つの画素領域Pにわたる各着色層の平面視の配置パターンを示す。ただし、保護層18の図示は省略されている。図2におけるA-A断面は、図1において、保護層18を省略した断面と同様の断面である。図2において、X方向は図示左側から右側に向かう方向、Y方向は、図示上側から下側に向かう方向である。
 カラーフィルタ層17における図示のような各着色層の配置パターンは、図示略の有効表示画面の全体にわたって、X方向(第1の方向)およびY方向(第2の方向)の各方向に反復されている。
 各画素領域Pは、反射表示層13における反射率の変更単位である矩形状のサブ画素領域がX方向に2領域、Y方向に2領域の合計4領域が互いに隣接して形成されている。
 各画素領域Pは、いずれも、第1サブ画素領域13R、第2サブ画素領域13G、第3サブ画素領域13B、および第4サブ画素領域13Nの4つのサブ画素領域に分かれている。
 第1サブ画素領域13Rは、第1色用サブ画素電極11rによって反射率が変更されるサブ画素領域であり、第1色用サブ画素電極11rを平面視で覆う矩形状の領域である。
 第2サブ画素領域13Gは、第2色用サブ画素電極11gによって反射率が変更されるサブ画素領域であり、第2色用サブ画素電極11gを平面視で覆う矩形状の領域である。
 第3サブ画素領域13Bは、第3色用サブ画素電極11bによって反射率が変更されるサブ画素領域であり、第3色用サブ画素電極11bを平面視で覆う矩形状の領域である。
 第4サブ画素領域13Nは、無彩色用サブ画素電極11nによって反射率が変更されるサブ画素領域であり、無彩色用サブ画素電極11nを平面視で覆う矩形状の領域である。
 各画素領域PのX方向の幅はW、Y方向の幅はWである。隣り合う画素領域Pは隙間なく接して配置されているため、各画素領域PのX方向およびY方向の配列ピッチも、それぞれW、Wである。ここで、W、Wは互いに等しくてもよいし、異なっていてもよい。
 各サブ画素領域のX方向の幅はw(=W/2)、Y方向の幅はw(=W/2)である。例えば、w(またはw)は、150μm以上、190μm以下であってもよい。以下では、具体的な数値例を挙げて各部位の寸法例を説明する場合に、一例として、w=w=150(μm)であるとして説明することがある。すなわち、本実施形態の隣り合うサブ画素領域の境界部分には、ブラックマトリクス等の遮光部は設けられていない。
 各画素領域Pは、第1画素領域P1および第2画素領域P2のいずれかに分類される。
 第1画素領域P1および第2画素領域P2は、各サブ画素電極の配置に応じて、各サブ画素領域の配列が互いに異なる。
 第1画素領域P1の各サブ画素領域は以下のように配置されている。第1サブ画素領域13R、第2サブ画素領域13GはY方向においてこの順に隣り合っている。第2サブ画素領域13G、第3サブ画素領域13BはX方向においてこの順に隣り合っている。第4サブ画素領域13Nは、X方向において第1サブ画素領域13Rと隣り合い、かつY方向において第3サブ画素領域13Bと隣り合っている。
 第2画素領域P2の各サブ画素領域は以下のように配置されている。第2サブ画素領域13G、第1サブ画素領域13RはY方向においてこの順に隣り合っている。第2サブ画素領域13G、第3サブ画素領域13BはX方向においてこの順に隣り合っている。第4サブ画素領域13Nは、X方向において第1サブ画素領域13Rと隣り合い、かつY方向において第3サブ画素領域13Bと隣り合っている。
 第1画素領域P1および第2画素領域P2は、X方向において互いに隣り合っている。
 このため、X方向においては、第1画素領域P1および第2画素領域P2が交互に配列されている。
 Y方向における各第1画素領域P1は、第1画素領域P1同士が互いに隣り合っている。すなわち、複数の第1画素領域P1は、Y方向に並んで配置されている。Y方向における各第2画素領域P2は、第2画素領域P2同士が互いに隣り合っている。すなわち、複数の第2画素領域P2は、Y方向に並んで配置されている。
 このような配置パターンによって、X方向においては、第2サブ画素領域13G、第3サブ画素領域13B、第1サブ画素領域13R、および第4サブ画素領域13Nの順の配列が反復されている。X方向に延びる各行は、Y方向に隣り合う行同士の間では、互いの配置がX方向において2つのサブ画素領域分だけずれて配置されている。
 Y方向においては、第1サブ画素領域13Rと第2サブ画素領域13Gとが交互に反復される第1の列と、第4サブ画素領域13Nと第3サブ画素領域13Bとが交互に反復される第2の列とが形成されている。これら第1の列と第2の列とは、X方向において交互に配列されている。
 このような配置パターンにおいて、有効表示画面の最外周(全周にわたる端部)における各サブ画素領域を除くと、各サブ画素領域同士は、X方向およびY方向において合計4つのサブ矩形領域と隣り合っており、以下のような隣接関係にある。
 第1サブ画素領域13Rは、X方向において第3サブ画素領域13Bと第4サブ画素領域13Nとに隣接し、Y方向において2つの第2サブ画素領域13Gと隣接している。
 第2サブ画素領域13Gは、X方向において第4サブ画素領域13Nと第3サブ画素領域13Bとに隣接し、Y方向において2つの第1サブ画素領域13Rと隣接している。
 第3サブ画素領域13Bは、X方向において第2サブ画素領域13Gと第1サブ画素領域13Rとに隣接し、Y方向において2つの第4サブ画素領域13Nと隣接している。
 第4サブ画素領域13Nは、X方向において第1サブ画素領域13Rと第2サブ画素領域13Gとに隣接し、Y方向において2つの第3サブ画素領域13Bと隣接している。
 このため、第1サブ画素領域13R、第2サブ画素領域13G、および第3サブ画素領域13Bは、いずれも少なくとも1つの第4サブ画素領域13Nと隣接している。
 次に、カラーフィルタ層17の各着色層の配列について説明する。
 本実施形態では、各着色層の平面視の外形は、正方形を含む略矩形状(矩形の場合を含む)である。ここで、略矩形状とは、例えば、矩形の各辺に平面視で微小な凹凸が生じたり、矩形の各角に丸みが付いたりした形状を含む。
 後述する種々の隙間寸法を測る場合には、各着色層の平面視の外形において最も長い直線状部分(以下、辺)からの距離を測る。例えば、外形の隅に丸みが付いている場合に、丸みの部分からの隙間寸法は無視する。すなわち、当該丸みの部分から測った隙間は、本発明における隙間に該当しない。
 着色層の各辺に平面視で微小な凹凸が形成されている場合には、凹凸を平均した(ならした)直線を辺と見なす。
 各着色層の形状は、互いに異なっていてもよいが、以下では、一例として、各着色層が同形状で構成される場合の例で説明する。
 各着色層は、長手方向の幅がL(ただし、L<w、L<w)、短手方向の幅がS(ただし、S≦L)の略矩形状である。着色層の各辺に平面視で微小な凹凸が形成されている場合には、上述の幅寸法L、Sは、着色層において互いに対向する辺の間隔を表す。
 各着色層は、光透過性基材15における単位矩形領域pに3つずつ配置されている。各単位矩形領域pは、画素領域Pと同じ大きさの矩形領域である。単位矩形領域pは、各第1画素領域P1、第2画素領域P2に対応して、それぞれ第1単位矩形領域p1、第2単位矩形領域p2に分類される。
 第1単位矩形領域p1(または第2単位矩形領域p2)は、第1画素領域P1(または第2画素領域P2)と同様にX方向およびY方向にそれぞれ二等分されている。第1単位矩形領域p1(または第2単位矩形領域p2)は、第1画素領域P1(または第2画素領域P2)における第1サブ画素領域13R、第2サブ画素領域13G、第3サブ画素領域13B、第4サブ画素領域13Nにそれぞれ対応する、第1サブ矩形領域15R、第2サブ矩形領域15G、第3サブ矩形領域15B、第4サブ矩形領域内15Nに4等分されている。
 以下では、第1単位矩形領域p1、第2単位矩形領域p2を総称する場合に、各単位矩形領域と表記する場合がある。第1サブ矩形領域15R、第2サブ矩形領域15G、第3サブ矩形領域15B、第4サブ矩形領域内15Nを総称する場合に、各サブ矩形領域と表記する場合がある。
 図1、図2には、反射型表示ディスプレイ1において、反射表示層13に対するカラーフィルタCf1の配置誤差がない場合の例が図示されている。
 この場合、図2に示すように、第1単位矩形領域p1、第2単位矩形領域p2、第1サブ矩形領域15R、第2サブ矩形領域15G、第3サブ矩形領域15B、および第4サブ矩形領域内15Nは、第1画素領域P1、第2画素領域P2、第1サブ画素領域13R、第2サブ画素領域13G、第3サブ画素領域13B、および第4サブ画素領域13Nが、それぞれ光透過性基材15に垂直投影された矩形領域になっている。
 製造誤差によって、各画素領域と各単位矩形領域、すなわち、各サブ画素領域と各サブ矩形領域とは、平面視において、互いにずれている可能性がある。この製造誤差による相対ずれ量は、X方向およびY方向それぞれにおいて最大でもΔであるとする。相対ずれ量Δは、製造工程の工程能力によっても異なるが、例えば、10μmである。
 第1色着色層17r、第2色着色層17g、第3色着色層17bは、第1サブ矩形領域15R、第2サブ矩形領域15G、第3サブ矩形領域15Bに配置されている。このため、第1色着色層17r、第2色着色層17g、第3色着色層17bは、第1サブ画素領域13R、第2サブ画素領域13G、第3サブ画素領域13Bに上記厚さ方向で対向する位置に配置されている。
 したがって、単位矩形領域pにおいて、サブ矩形領域15R、15G、15Bは着色層が1つずつ配置された着色部領域になっている。これに対して、サブ矩形領域15Nは、着色層が配置されていないため、非着色部領域になっている。
 図2に示すように、各着色層は、各サブ矩形領域において、各サブ矩形領域の境界から適宜の隙間をあけて配置されている。
 第1サブ矩形領域15Rにおいて、隣り合う2つの第2サブ矩形領域15Gと第3サブ矩形領域15Bとに対する3つの境界と、これらに対向する第1色着色層17rの各辺との間には、隙間γ(第2の隙間)がそれぞれ形成されている。隙間γは、第1色着色層17rの辺と境界との間の隙間の大きさがγの隙間である。γの大きさは、表示光の混色を防止するため、製造上のばらつきを考慮しても着色層が境界を越えない大きさに選ばれている。具体的には、上述した製造誤差による相対ずれ量Δ以上の大きさに選ばれている。
 さらに、第1サブ矩形領域15Rにおいて、隣り合う第4サブ矩形領域15Nに対する境界とこれに対向する第1色着色層17rの辺との間には、隙間α(第1の隙間)が形成されている。隙間αは、第1色着色層17rの辺と境界との間の隙間の大きさがα(ただし、0≦α<γ)の隙間である。すなわち、隙間αは、大きさが0の場合も含む。
 このように隙間αを隙間γより狭くできるのは、第4サブ矩形領域15Nには他の着色層が配置されていないため、万一、製造誤差が生じても混色が生じるおそれがないためである。
 第2サブ矩形領域15Gにおいて、隣り合う2つの第1サブ矩形領域15Rと第3サブ矩形領域15Bとに対する3つの境界と、これらに対向する第2色着色層17gの各辺との間には、上述した隙間γが形成されている。
 さらに、第2サブ矩形領域15Gにおいて、隣り合う第4サブ矩形領域15Nに対する境界とこれに対向する第2色着色層17gとの辺との間には、上述した隙間αが形成されている。
 第3サブ矩形領域15Bにおいて、隣り合う第1サブ矩形領域15Rおよび第2サブ矩形領域15Gに対する2つの境界と、これらに対向する第3色着色層17bの各辺との間には、隙間δ(第2の隙間)が形成されている。隙間δは、第3色着色層17bの辺と境界との間の隙間の大きさがδの隙間である。δの大きさは、表示光の混色を防止するため、製造上のばらつきを考慮しても着色層が境界を越えない大きさに選ばれている。具体的には、上述した製造誤差による相対ずれ量Δ以上の大きさに選ばれている。δは、γに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。
 さらに、第3サブ矩形領域15Bにおいて、隣り合う2つの第4サブ矩形領域15Nに対する境界とこれらに対向する第3色着色層17bの各辺との間には、隙間β(第1の隙間)が形成されている。隙間βは、第3色着色層17bの辺と境界との間の隙間の大きさがβ(ただし、0≦β<δ)の隙間である。すなわち、隙間βは、大きさが0の場合も含む。
 このように隙間βを隙間δより狭くできるのは、第4サブ矩形領域15Nには他の着色層が配置されていないため、万一、製造誤差が生じても混色が生じるおそれがないためである。
 本実施形態では、各着色層の大きさが同一であるため、下記式(1)~(4)が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 
 以上説明したように、複数の着色層のうち、X方向またはY方向において非着色部領域である第4サブ矩形領域15Nと隣り合う第1の着色部領域に配置された第1の着色層は、非着色部領域に対する第1の着色部領域の境界と第1の着色層との間の第1の隙間(隙間α、β)の方が、X方向またはY方向において第1の着色部領域と隣り合う第2の着色部領域に対する第1の着色部領域の境界と第1の着色層との間の第2の隙間(隙間γ、δ)よりも、狭くなるように配置されている。
 すなわち、各着色層は、平面視において、第4サブ矩形領域15Nと隣り合う隙間α、βの方が、第1サブ矩形領域15R、第2サブ矩形領域15G、第3サブ矩形領域15Bと隣り合う隙間γ、δよりも、狭くなっている。
 本実施形態の各着色層は、X方向およびY方向において合計4つのサブ矩形領域と隣り合っている場合には、1つの非着色部領域および3つの着色部領域、または2つの非着色部領域および2つの着色部領域と隣り合うように配置されている。
 各着色層は、それぞれが配置された各着色部領域において占める面積が大きいほど好ましい。矩形領域における着色面積率C(i=1,2,3)を下記式(5)で定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 
 ここで、Cは、第1サブ矩形領域15Rにおける着色面積率、Cは、第2サブ矩形領域15Gにおける着色面積率、Cは、第3サブ矩形領域15Bにおける着色面積率を表す。A、A、Aは、それぞれ、第1色着色層17r、第2色着色層17g、第3色着色層17bの面積を表す。Aは、各サブ矩形領域15R、15G、15Bの面積を表す。
 本実施形態において、A=w×wであり、各着色層の平面視形状が矩形の場合には、A=A=A=L×Sである。
 反射型表示ディスプレイ1においては、カラー表示の品質としては、色再現性に優れ、かつ明るい画像を表示できることが重要である。着色面積率Cが低い場合、色再現性をあげるためには、着色層の顔料濃度あるいは層厚を上げることが考えられる。しかし、この場合、着色層の透過率が下がるため、カラー表示に用いる光量が低下して画面が暗くなる場合がある。
 これに対して、着色面積率Cが高いと、着色層の顔料濃度もしくは層厚を低減できるため、色層の透過率が向上し、色再現性と表示の明るさとが両立できる。
 例えば、着色面積率Cは、80%以上であってもよく、85%以上であるとより好ましい。
 例えば、w=w=150(μm)であって、相対ずれ量Δが10μmであるとすると、隙間γ、δとして最低限10μmが必要である。
 この場合、各着色層が平面視矩形状の場合には、各着色層の最大の着色面積率Cは、上記式(1)、(2)において、α=0(μm)、β=5(μm)とすることにより、C=(130×140/150)×100=81(%)である。着色層の大きさを不均等にしてよい場合には、例えば、β=0(μm)とすることで、Cのみは、C=(150×130/150)×100=87(%)とすることが可能である。
 例えば、w=w=190(μm)であって、相対ずれ量Δが10μmであるとすると、隙間γ、δとして最低限10μmが必要である。
 この場合、各着色層が平面視矩形状の場合には、各着色層の最大の着色面積率Cは、上記式(1)、(2)において、α=0(μm)、β=5(μm)とすることにより、C=(170×180/190)×100=85(%)である。着色層の大きさを不均等にしてよい場合には、例えば、β=0(μm)とすることで、Cのみは、C=(190×170/190)×100=89(%)とすることが可能である。
 例えば、w=w=190(μm)であって、相対ずれ量Δが12.5μmであるとすると、隙間γ、δとして最低限12.5μmが必要である。
 この場合、各着色層が平面視矩形状の場合には、各着色層の最大の着色面積率Cは、上記式(1)、(2)において、α=0(μm)、β=6.25(μm)とすることにより、C=(165×177.5/190)×100=81(%)である。着色層の大きさを不均等にしてよい場合には、例えば、β=0(μm)とすることで、Cのみは、C=(165×190/190)×100=87(%)とすることが可能である。
 このような各着色層は、インク受容層16上に各着色層の色のインクを印刷によって塗布し、固化させることによって形成される。
 この場合、インクを第1色着色層17r、第2色着色層17g、および第3色着色層17bの各形成領域に塗布する塗り分けが行われることによって、ブラックマトリックスを形成することなくカラーフィルタ層17が形成される。このカラーフィルタ層17は、ブラックマトリックスによる光量損失がなくなるため、カラーフィルタ層17の透過光量がより向上する。
 カラーフィルタ層17をインク塗布によって形成する場合、インク塗布方法は、インクの塗り分けが可能な適宜のインク塗布方法が用いられる。
 カラーフィルタ層17の形成に好適なインク塗布方法の例としては、例えば、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法などが挙げられる。特に、インクジェット印刷法は、第1の電極層11に対するカラーフィルタ層17の配置位置の位置合わせが容易となり、生産性も高くなる点でより好ましい。
 インク受容層16上に塗工された後のインクの固化方法の例としては、加熱、送風、減圧などによって乾燥させる方法が挙げられる。例えば、インクがUVインク等のエネルギー線硬化型インクの場合には、UV光、電子線等のエネルギー線を照射する方法が挙げられる。これらの固化方法は、2種以上の組み合わせが用いられてもよい。
 特に、UVインクが使用される場合、インク受容層16を設けず、光透過性基材15の表面にUVインクを直接塗布しても、カラーフィルタ層17を形成することが可能である。
 図1に示すように、保護層18は、インク受容層16およびカラーフィルタ層17を覆うように積層された光透過性を有する層状部である。保護層18は、カラーフィルタ層17を覆うことにより、カラーフィルタ層17を保護する。保護層18によって、カラーフィルタ層17が機械的な接触によって損傷したり、汚れが付着したり、吸湿したりすることが防止される。保護層18が形成される場合、保護層18は、カラーフィルタCf1に含まれてもよい。
 保護層18の材質としては、光透過性を有する有機樹脂または光透過性を有する無機化合物が用いられる。有機樹脂の例としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられる。無機化合物の例としては、例えば、Si、SiO、SiO、Al、Taなどが挙げられる。
 保護層18は、カラーフィルタ層17を形成した後、上述の材料を塗布した後に固化することあるいは蒸着することによって形成される。
 保護層18を形成するための塗布方法としては、例えば、スピンコート、ロールコート、適宜の印刷法が挙げられる。
 次に、カラーフィルタ層17をインクジェット印刷法によって形成する場合のインクについて説明する。
 各着色層を形成するインク(以下、単にインクと表記する)の材料は、着色剤、バインダー樹脂、分散剤、溶媒を含んでいてもよい。
 インクに含有する着色剤としては、有機顔料、無機顔料、染料などを問わず色素全般が使用できる。着色剤としては、有機顔料がより好ましく、耐光性に優れるものを用いることがさらに好ましい。
 着色剤の色相は、各着色層の第1色、第2色、第3色に応じて適宜選択される。
 着色剤として使用する顔料の具体例としては、例えば、C.I.Pigment Red 9、19、38、43、97、122、123、144、149、166、168、177、179、180、192、215、216、208、216、217、220、223、224、226、227、228、240、254、C.I.Pigment Blue 15、15:3、15:6、16、22、29、60、64、Pigment Green 7、36、58、C.I.Pigment Red 20、24、86、81、83、93、108、109、110、117、125、137、138、139、147、148、153、154、166、168、185、C.I.Pigment Orange 36、C.I.Pigment Violet23、C.I.Pigment Yellow150などが挙げられる。
 さらに、必要な色相を得るために、これらの着色剤を含む適宜の着色剤群のうちから選ばれた2種類以上の顔料が混合された着色剤が用いられてもよい。
 インクの材料に用いるバインダー樹脂の例としては、例えば、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などが挙げられる。これらは、着色剤として用いる色素との関係にて適宜選択される。例えば、耐熱性や耐光性が要求される場合には、インクの材料に用いるバインダー樹脂として、メラミン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などが用いられてもよい。
 バインダー樹脂は、1種類の樹脂が単独でも用いられてもよいし、2種類以上が混合して用いられてもよい。
 インクの材料に用いる分散剤は、上述したバインダー樹脂への着色剤の分散を向上させるために用いられる。分散剤の例としては、例えば、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤などが挙げられる。
 非イオン性界面活性剤の例としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどが挙げられる。
 イオン性界面活性剤の例としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、その他に、有機顔料誘導体、ポリエステルなどが挙げられる。 
 インクに含有される分散剤は、一種類が単独で使用されてもよいし、二種類以上が混合して使用されてもよい。
 インクに使用する溶媒の特性としては、インクジェット印刷における適性を考慮すると、表面張力が35mN/m以下であって、かつ沸点が130℃以上であることがより好ましい。
 溶媒において表面張力が35mN/mを超えると、インクジェット印刷における吐出時のドット形状の安定性が悪くなるおそれがある。溶媒において沸点が130℃未満であると、インクジェットノズルの近傍で乾燥しやすくなるため、ノズル詰まり等の不良が発生しやすくなるおそれがある。
 溶媒の粘度は、5cps以上、20cps以下であるとより好ましい。
 インクの材料に用いる溶媒の種類の例としては、例えば、カルビトール類が挙げられる。カルビトール類の具体例としては、例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのカルビトール系溶媒、あるいはこれらのセロソルブ類、カルビトール類のアセテート化合物などが挙げられる。
 インクの材料に用いる溶媒の種類の他例としては、例えば、ガンマブチロラクトン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ブチルジグリコールアセテートなどが挙げられる。
 上述した溶媒は、必要に応じて2種類以上の溶媒が混合して用いられてもよい。
 インクには、シリコーン系材料およびフッ素系材料の少なくとも一方を含む界面活性剤が添加されてもよい。
 本発明者は、このような界面活性剤が添加されることにより、着色層内の色均一性が向上することを見出した。着色層内の色均一性が向上する理由は、シリコーン系材料およびフッ素系材料の少なくとも一方を含む界面活性剤が添加されることによって、インクの表面張力が下がり、インク受容層16に吐出した際の濡れ広がりがより大きくなるためであると考えられる。
 シリコーン系界面活性剤の例としては、シロキサン骨格の主鎖または側鎖に、アルキルフルオロ基、メチル基、フェニル基などを有する、シリコーン樹脂やシリコーンゴムが挙げられる。
 フッ素系材料系界面活性剤の例としては、含フッ素単量体または含フッ素重合体が挙げられる。含フッ素重合体の例としては、例えばフッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン、含フッ素脂肪族ポリカーボネート、これらの共重合体等のフッ素樹脂が挙げられる。
 なお、界面活性剤は、シリコーン系材料の測鎖に、フッ素を含むフルオロアルキル基が導入された構成が用いられてもよい。
 シリコーン系材料またはフッ素系材料の界面活性剤の添加量は、インクの固形分に対して、0.01重量%~3.00重量%であってもよい。
 界面活性剤の添加量が0.01重量%よりも少ない場合、濡れ広がり効果が少ない。3.00重量%を超えて添加した場合にはインクの表面張力が下がりすぎるため、インクジェットヘッドからの吐出性能が低下するおそれがある。
 次に、カラーフィルタ層17を形成するインクジェット印刷法に用いるインクジェット装置(図示略。以下同じ。)について説明する。
 インクジェット装置としては、インク吐出方法の相違によりピエゾ変換方式と熱変換方式とがあるが、ピエゾ変換方式のインクジェット装置を用いることがより好ましい。
 インクジェット装置は,載置台(図示略。以下同じ。)と、インクジェットヘッド(図示略。以下同じ。)と、載置台およびインクジェットヘッドを少なくとも載置面に平行な2軸方向に相対移動する相対移動機構(図示略。以下同じ。)とを備える。
 載置台の載置面には、インク受容層16が形成された光透過性基材15を含む積層体が載置可能である。この積層体は、第2の電極層14、反射表示層13、および第1の電極層11の少なくとも一部が積層されていてもよいし、これらが積層されていなくてもよい。
 次に、インクジェット装置によるカラーフィルタ層17の形成方法について説明する。
 図3は、本発明の実施形態のカラーフィルタの着色層の形成方法の一例を示す模式図である。
 図3は、インク受容層16が形成された光透過性基材15を含む積層体LBがインクジェット装置の載置台上に配置された様子を拡大して示す。第1色着色層17r、第2色着色層17g、第3色着色層17bの形成方法は同様であるため、以下では第2色着色層17gの形成方法の例で説明する。
 積層体LBは、各サブ矩形領域の配列方向であるX方向、Y方向を、それぞれインクジェット装置の相対移動機構における2軸の移動方向x方向、y方向に合わせて配置されている。図3では、中央部に第2サブ矩形領域15Gが示されている。このとき、積層体LBは、図示略のインクジェットヘッドにインク受容層16の表面16aが向くように載置される。
 積層体LBに第1の電極層11が含まれている場合には、各サブ矩形領域の設計上の位置は、各サブ画素領域が光透過性基材15に垂直投影された領域として定義される。例えば、積層体LBには、各画素領域および各サブ画素領域のXY座標と関係づけられたアライメントマーク(図示略。以下同じ。)などが形成されていてもよい。この場合、アライメントマークの画像を読み取ることで、載置台に対する積層体LBの位置合わせが行われる。アライメントマークが形成されていない場合には、積層体LBは、例えば、インク受容層16および光透過性基材15を通して、各サブ画素電極の画像を読み取ることによって、載置台に対して位置合わせされてもよい。
 この場合のカラーフィルタ層17の製造誤差は、インクジェットによる描画位置の設計値に対する位置ずれ、あるいはインクドットDの形状のばらつきなどの製造誤差が考えられる。
 積層体LBに第1の電極層11が含まれていない場合には、例えば、光透過性基材15の外形あるいは積層体LBに予め設けられたアライメントマーク(図示略。以下同じ。)などを基準にして、積層体LB上のXY座標が予め設計値に基づいて定義される。この場合、光透過性基材15の外形あるいはアライメントマークの画像を読み取ることで、載置台に対する積層体LBの位置合わせが行われる。
 この場合にも、カラーフィルタ層17の製造誤差は、インクジェットによる描画位置の設計値に対する位置ずれ、あるいはインクドットDの形状のばらつきなどの製造誤差が考えられる。
 積層体LBが載置台上に配置された後、相対移動機構によってインクジェットヘッドを相対移動され、表面16a上に、各着色層を形成する各インクがインクジェット印刷によって塗布される。
 例えば、第2色着色層17gに対応するインクを塗布するには、第2色に着色されたインクが供給されたインクジェットヘッドのインクノズル(図示略。以下同じ。)から、インクを表面16aに吐出させる。吐出されたインクは、インク受容層16上に着弾(付着)すると、表面16aに沿って濡れ拡がり、略円状のインクドットDが形成される。インクに上述した界面活性剤を含有すると、インクドットDのドット径および厚さがより安定する。
 インクノズルから表面16aまでの距離は、例えば、300μm以上、2000μmとすると、インクドットDの位置精度が良好になる。インクノズルから表面16aまでの距離が300μm未満であると、種々の誤差要因によってはインクジェットヘッドと積層体LBが接触するおそれが出てくる。インクノズルから表面16aまでの距離が2000μmを超えると、吐出されたインクの飛行曲がり(ミスディレクション)が発生しやすくなる。
 この後、相対移動機構によってインクジェットヘッドの位置を主走査方向および副走査方向に相対移動して、第1色着色層17rを形成する領域(以下、着色層形成領域と表記する)を、複数のインクドットDで埋めていく。ここで、主走査方向、副走査方向は、それぞれx方向、y方向でもよいし、それぞれy方向、x方向でもよい。
 このとき、インクドットDの着弾位置のx方向ピッチDxと、y方向ピッチDyを適宜の間隔とすることで、着色層形成領域に、平面視矩形状で均一厚さのインク層が塗布される。
 本実施形態では、相対移動機構のx方向(y方向)と、積層体LBのX方向(Y方向)とがそれぞれ合わされている。このため、x方向ピッチDxおよびy方向ピッチDyのうち主走査方向のピッチは、一定幅の帯状のラインが主走査方向に延びて形成される大きさとされる。x方向ピッチDxおよびy方向ピッチDyのうち副走査方向のピッチは、副走査方向に隣接する帯状のラインが適宜幅の重なりが生じるように設定される。
 このようにして、第2色着色層17gは、外形の凹凸が抑制され平面視略矩形状に形成される。
 このようにして、各着色層形成領域に各着色層に対応するインクが塗布される。このとき、X方向またはY方向に隣り合う着色層形成領域同士は、2・γまたはγ+δの大きさの隙間があるため、インク吐出時に、隣り合う着色層形成領域におけるインク同士が混じり合うことはない。サブ矩形領域15Nに隣接している場合は、サブ矩形領域15Nに着色層形成領域がないため、やはり他のインクと混じり合うことはない。このため、着色層の混色が抑制される。
 すべての着色層形成領域にインクが塗布されて、インク層が形成されると、インクの種類に応じた固化方法によって、インク層が固化される。インク層は、例えば、加熱、送風、減圧などによって乾燥させられる。例えば、インクとしてUVインクが用いられる場合には、インク層は、UV光の照射によって固化される。
 このようにして、積層体LBにおける表面16aにカラーフィルタ層17が形成される。このようにして、カラーフィルタCf1が形成される。
 積層体LBが光透過性基材15とカラーフィルタ層17とからなる場合、このようにして形成されたカラーフィルタCf1は、適宜の反射型表示装置もしくは透過型表示装置に配置される単独のカラーフィルタとして用いられてもよい。
 本実施形態の反射型表示ディスプレイ1は、このようなカラーフィルタCf1に、反射型表示ディスプレイ1として不足する他の構成をさらに付加することによって製造される。
 例えば、カラーフィルタCf1が、保護層18のみを欠いている場合には、カラーフィルタ層17を覆うように、保護層18が形成されることで、反射型表示ディスプレイ1が製造される。この場合、カラーフィルタ層17の各着色層は、各着色層の形成時に、各サブ画素領域と一致する各サブ矩形領域内に位置合わせして形成されている。
 例えば、カラーフィルタCf1が、光透過性基材15およびカラーフィルタ層17からなる場合には、カラーフィルタ層17を覆うように、保護層18が形成された後、光透過性基材15においてインク受容層16と反対側の表面に、第2の電極層14、反射表示層13、接着層12、第1の電極層11、基材10が積層配置される。
 この場合、カラーフィルタCf1に付加される積層構造の製造順序、製造方法は特に限定されない。例えば、カラーフィルタCf1上において、各層状部を順次積層、もしくは貼り付けることによって、反射型表示ディスプレイ1が製造されてもよい。例えば、予め複数の層状部を1以上の積層体として形成した後、この1以上の積層体と、カラーフィルタCf1とを貼り合わせることによって反射型表示ディスプレイ1が製造されてもよい。
 カラーフィルタCf1が、光透過性基材15およびカラーフィルタ層17からなる場合には、カラーフィルタCf1に対して反射表示層13を含む積層体と貼り合わされる際に、貼り合わせ誤差によって、各サブ矩形領域と各サブ画素領域との重ね合わせ誤差が生じるおそれがある。したがって、上述した相対ずれ量Δには、カラーフィルタ層17の形成時の製造誤差に重ね合わせ誤差を加えた大きさとする必要がある。
 次に、本実施形態の反射型表示ディスプレイ1の作用について、カラーフィルタ層17の作用を中心として説明する。
 図4は、比較例のカラーフィルタの配列を示す模式的な平面図である。
 反射型表示ディスプレイ1では、各画素領域Pにおいて、第1の電極層11と第2の電極層14との間に画像信号に応じた電圧が印加されると、反射表示層13が駆動される。
 すなわち、第1色用サブ画素電極11r、第2色用サブ画素電極11g、および第3色用サブ画素電極11bに印加される電圧に応じて、それらに対向する部位の反射表示層13の反射率が切り替えられる。これにより、反射表示層13の表示状態が、各サブ画素領域において白、グレー、黒等に切り替えられる。
 反射型表示ディスプレイ1に保護層18側から入射する光は、着色部領域では、着色層を透過し、着色層に対応するサブ画素領域における反射表示層13で反射された後、入射した着色層を透過して外部に出射される。このため、第1色着色層17r、第2色着色層17g、第3色着色層17bが配置された各着色部領域からは、それぞれ第1色、第2色、第3色の光が、画像信号に応じた反射光量だけ出射される。一方、非着色部領域に入射する光は、入射光の波長成分の光が、第4サブ画素領域13Nにおける反射表示層13の反射率に応じた反射光量だけ出射される。
 このようにして、各画素領域Pからは、第1色、第2色、第3色、および無彩色が画像信号に応じた割合で出射される。これらの光は加色混合されて観察される。このため、反射型表示ディスプレイ1では、各画素領域Pを表示単位として、カラー表示が行える。
 ここで、第1画素領域P1と、第2画素領域P2とは、各着色層の配置は異なっているが、同一色の着色層の着色面積率は互いに等しいため、同一の画像信号が印加される場合には、同一色のカラー表示が行える。
 本実施形態では、各着色層は、平面視にて、各サブ矩形領域の範囲内に配置されており、隣り合う着色層が少なくとも2・γまたはγ+δだけ離間している。さらに、各着色層は、平面視にて第4サブ矩形領域15Nと隣り合う場合には、αまたはβの隙間が形成されている。
 γ、δは、いずれも製造誤差による相対ずれ量Δ以上であるため、各サブ矩形領域内における着色層の位置ずれ、あるいは各サブ画素領域と各サブ矩形領域との間の位置ずれが生じても、着色層が、他の着色層に対応するサブ画素領域に進入するおそれはない。
 このため、第1色(第2色、第3色)が他の色との混色を起こすことなく表示される。
 このとき、α<γ、β<δであるため、各着色層は、α=γ、β=δの場合に比べて、高い着色面積率が得られる。
 この点について、図4に示す比較例の反射型表示ディスプレイ100と対比して説明する。反射型表示ディスプレイ100は、本実施形態の反射型表示ディスプレイ1のカラーフィルタ層17に代えて、カラーフィルタ層117を備える。カラーフィルタ層117は、本実施形態のカラーフィルタ層17の第1色着色層17r、第2色着色層17g、第3色着色層17bに代えて、第1色着色層117r、第2色着色層117g、第3色着色層117bを備える。
 比較例の各単位矩形領域(各画素領域P)においては、第1サブ矩形領域15R、第2サブ矩形領域15G、第3サブ矩形領域15B、第4サブ矩形領域15N(第1サブ画素領域13R、第2サブ画素領域13G、第1サブ画素領域13R、第4サブ画素領域13N)が、本実施形態における第1単位矩形領域p1(第1画素領域P1)におけると同様に配置されている。
 このため、各単位矩形領域pに配置された第1色着色層117r、第2色着色層117g、第3色着色層117bの配列パターンは、互いに同一である。
 以下では、第1色着色層117r、第2色着色層117g、第3色着色層117bを総称する場合に、比較例の各着色層と表記する場合がある。
 このようなカラーフィルタ層117では、比較例の各着色層同士は、平面視において以下のような隣接関係にある。
 第1色着色層117rは、X方向において2つの第4サブ矩形領域15Nに挟まれており、Y方向において2つの第2色着色層117gと隣り合っている。
 第2色着色層117gは、X方向において2つの第3色着色層117bと隣り合っており、Y方向において2つの第1色着色層117rと隣り合っている。すなわち、第2色着色層117gは、X方向およびY方向において、他の着色層に囲まれている。
 第3色着色層117bは、X方向において、2つの第2色着色層117gと隣り合っており、Y方向において、2つの第4サブ矩形領域15Nに挟まれている。
 比較例のカラーフィルタ層117は、第2色着色層117gが他の着色層に囲まれているため、第2サブ画素領域13Gの各境界との間に隙間γを形成する必要がある。第1色着色層117r、第3色着色層117bは、第2色着色層117gと同一形状とされている。
 すなわち、比較例の各着色層の平面視形状は、X方向の幅が、L=w-2・γ、Y方向の幅がL=w-2・γの矩形状とされている。
 この結果、比較例の各着色層は、本実施形態の各着色層よりも面積が小さくなっており、着色面積率も低くなっている。
 例えば、w=w=150(μm)、γ=10(μm)であって、各着色層が平面視矩形状の場合には、各着色層の着色面積率Cは、C=(130/150)×100=75(%)である。比較例の着色面積率の数値例は、上述した本実施形態の数値例におけるC=81(%)と比べるとかなり低いことが分かる。
 比較例との対比によって分かるように、本実施形態において着色面積率が向上できるのは、着色層において非着色部領域に隣り合う境界の隙間を最小0μmまで低減することで、着色層を非着色領域の方に延長できるためである。このような着色層の配置は、本実施形態では、各着色層がX方向およびY方向のいずれか一方において少なくとも1つの非着色部領域と隣り合う隣接関係になっていることによって実現されている。
 次に、着色面積率と色再現性との関係について説明する。
図5は、着色面積率を変えた場合におけるインク濃度と色再現率との関係を示す実験結果を示すグラフである。図5において、横軸は後述するインク濃度(%)、縦軸は後述する色再現率(%)を示す。
 本発明者等は、着色面積率と色再現性との関係を調べるため、インク濃度および着色面積率を種々の値に変更したカラーフィルタCf1を作成し、これらを装着した反射型表示ディスプレイにおける色再現率を測定した。第1色、第2色、第3色は、それぞれ、赤、青、緑とした。
 この実験例では、各着色層の着色面積率Cを互いに異ならせた複数のカラーフィルタを準備し、1つのカラーフィルタにおける各着色層の着色面積率Cは互いに等しい。着色面積率Cは、70%(図5の曲線101で示す)、75%(図5の曲線102で示す)、80%(図5の曲線103で示す)とされた。ただし、着色面積率Cを80%にするため、w=w=190(μm)としている。
 インク濃度は、各着色層を形成するインクにおける顔料濃度を表す。ただし、図5におけるインク濃度は、インクにおける顔料の重量比が4%の場合を100%とする相対値で示している。インク濃度は、40%~145%の範囲で15%おきの8種類が用いられた。
 色再現率は、NTSC比で表されている。NTSC比の測定は、分光測色計CM-700d(商品名;コニカミノルタオプティクス(株)製)が使用された。
 図5において、曲線101、102、103で示されるように、いずれのインク濃度でも、色再現率は、着色面積率が高いほど良好になっていた。
 顔料濃度と色再現率の関係は、いずれの着色面積率でも、緩やかな上に凸の曲線になっており、顔料濃度は色再現率にあまり寄与していない。着色面積率が高いほど、顔料濃度によって色再現率が変化しやすくなる傾向にあるが、変化幅は小さい。各着色面積率における色再現率の最大値は、70%の場合、5.9%、75%の場合、7.4%、80%の場合、9.3%であった。このため、色再現率は、着色面積率を70%から75%に変化させると約1.3倍向上し、70%から80%に変化させると約1.6倍向上することが分かる。
 このため、着色面積率Cを向上することによって、反射型表示ディスプレイ1の色再現率が向上することが分かる。
 以上説明したように、本実施形態のカラーフィルタを構成するカラーフィルタ層17は、2×2格子状に配列されたサブ矩形領域のうち3つにそれぞれ着色層が配置され、1つのサブ矩形領域に着色層が配置されない単位矩形領域が互いに直交する2方向に配列されたフィルタ構成を備える。
 このようなフィルタ構成において、本実施形態のカラーフィルタは、着色層がX方向およびY方向のいずれか一方において少なくとも1つの非着色部領域と隣り合う隣接関係になっている。このため、各着色層において非着色部領域に隣り合う境界の隙間を最小0μmまで低減することによって、着色層を非着色領域の方に延長できる。この結果、サブ矩形領域に対する着色層の面積率(着色面積率)が向上する。
 さらに本実施形態の反射型表示ディスプレイ1によれば、本実施形態のカラーフィルタを備えるため、カラー表示の色再現性を向上することができる。
[変形例]
 次に、上記実施形態の変形例のカラーフィルタについて説明する。
 図6は、本発明の実施形態の変形例のカラーフィルタの着色層の配列を示す模式的な平面図である。
 図6に示すように、本変形例のカラーフィルタCf2は、上記実施形態のカラーフィルタCf1におけるカラーフィルタ層17に代えて、カラーフィルタ層27を備える。
 カラーフィルタCf2は、上記実施形態の反射型表示ディスプレイ1において、カラーフィルタCf1に代えて用いることができる。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
 上記実施形態のカラーフィルタCf1は、X方向およびY方向において合計4つのサブ矩形領域と隣り合っている着色層がすべて少なくとも1つの非着色部領域と隣り合っている場合の例として説明した。
 これに対して本変形例のカラーフィルタCf2は、各画素領域P中の3つの着色層のうち、1つが非着色部領域と隣り合わない場合の例である。
 カラーフィルタ層27は、上記実施形態におけるカラーフィルタ層17の第1色着色層17r、第2色着色層17g、第3色着色層17bに代えて、第1色着色層27r(着色層)、第2色着色層27g(着色層)、第3色着色層27b(着色層)を備える。ただし、各画素領域Pに対向するインク受容層16上の矩形領域に配置された第1色着色層27r、第2色着色層27g、第3色着色層27bの配列パターンは、上述した比較例と同様であり、互いに同一である。
 以下では、第1色着色層27r、第2色着色層27g、第3色着色層27bを総称する場合に、各着色層と表記する場合がある。
 このため、本変形例の各単位矩形領域p(各画素領域P)においては、第1サブ矩形領域15R、第2サブ矩形領域15G、第3サブ矩形領域15B、第4サブ矩形領域15N(第1サブ画素領域13R、第2サブ画素領域13G、第1サブ画素領域13R、第4サブ画素領域13N)が、上記実施形態における第1単位矩形領域p1(第1画素領域P1)におけると同様に配置されている。
 このようなカラーフィルタ層27では、各着色層同士は、平面視において以下のような隣接関係にある。
 第1色着色層27rは、X方向において2つの第4サブ矩形領域15Nに挟まれており、Y方向において2つの第2色着色層27gと隣り合っている。
 第2色着色層27gは、X方向において2つの第3色着色層27bと隣り合っており、Y方向において2つの第1色着色層27rと隣り合っている。すなわち、第2色着色層27gは、X方向およびY方向において、他の着色層に囲まれている。
 第3色着色層27bは、X方向において2つの第2色着色層27gと隣り合っており、Y方向において2つの第4サブ矩形領域15Nに挟まれている。
 第2色着色層27gは、X方向およびY方向において他の着色層に囲まれているため、第2サブ矩形領域15Gの各境界と第2色着色層27gとの間に隙間γが形成されている。
 第1色着色層27rは、Y方向において第2色着色層27gに挟まれているため、第1サブ矩形領域15RのY方向の端部における各境界と第1色着色層27rとの間に隙間μ(第2の隙間)が形成されている。第3色着色層27bは、X方向において第2色着色層27gに挟まれているため、第3サブ矩形領域15BのX方向の端部における各境界と第1色着色層27rとの間に隙間κ(第2の隙間)が形成されている。
 隙間μ(またはκ)は、境界との隙間の大きさがμ(またはκ)の隙間である。μ(またはκ)の大きさは、表示光の混色を防止するため、γと同様、製造上のばらつきを考慮しても着色層が境界を越えない大きさに選ばれている。μ、κは、いずれもγ以上の適宜値が採用できる。
 第1色着色層27rは、X方向において第4サブ矩形領域15Nに挟まれているため、第1サブ矩形領域15RのX方向の端部における各境界と第1色着色層27rとの間に隙間ν(第1の隙間)が形成されている。第3色着色層27bは、Y方向において第4サブ矩形領域15Nに挟まれているため、第3サブ矩形領域15BのY方向の端部における各境界と第3色着色層27bとの間に隙間ε(第1の隙間)が形成されている。隙間ν(またはε)は、第1色着色層27r(または第3色着色層27b)と境界との隙間の大きさがν(またはε)の隙間である。νは、0≦ν<μを満足し、εは、0≦ε<κを満足する。すなわち、隙間ν、εは、大きさが0の場合も含む。
 第1色着色層17r、第2色着色層17g、第3色着色層17bにおける、X方向の幅を、それぞれLX1、LX2、LX3と表記し、Y方向の幅を、それぞれLY1、LY2、LY3と表記すると、各幅は、次式(6)~(11)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 
 このような構成によれば、各着色層による混色が生じない状態として、第1サブ画素領域13R、第3サブ画素領域13Bにおける着色面積率C、Cを、第2サブ画素領域13Gにおける着色面積率Cよりも高くすることができる。したがって、着色面積率のみで第1色および第3色の色再現性を向上することができる。
 第2色に関しては、第1色、第3色に比べると、相対的に着色面積率Cが低下するため、第1色および第3色に比べると相対的な色再現性は劣る。しかし、3色中の2色の色再現性が向上するため、フルカラー表示全体としては、色再現性が向上する。
 第2色に関しては、例えば、顔料濃度を適宜値に設定するなどして、着色面積率の低下を補うことができれば、3色のカラーバランスも良好に保つことができる。
 なお、上記各実施形態の説明では、カラーフィルタが反射型表示装置に用いられた場合の例で説明したため、カラーフィルタにおける単位矩形領域、サブ矩形領域が、それぞれ反射型表示装置における画素領域、サブ画素領域の大きさによって明確に規定されていた。
 カラーフィルタ単体としての単位矩形領域およびサブ矩形領域の位置および大きさは、カラーフィルタの仕様によって予め規定されている。
 しかし、このようなカラーフィルタの仕様が不明である場合に、本発明の構成に該当するかどうかは、以下のようにして判定することができる。
 カラーフィルタの表面の画像を取得して、3つの着色層を含み、カラーフィルタ全体を2方向において等分することができる単位矩形領域の境界を特定する。各単位矩形領域の境界は、隣り合う着色層の隙間の範囲で種々の位置を取り得るため、単位矩形領域の間の境界としては、隣り合う単位矩形領域において、着色層間の隙間が平均的に等分される境界線が選ばれる。次にこのようにして特定された単位矩形領域内を4等分することによって、各サブ矩形領域の境界を定義する。次に、この各サブ矩形領域の境界と各着色層の外形との間の隙間を、カラーフィルタの表面の画像上で計測し、各隙間の関係が、本発明の隙間の範囲かどうか判定する。
 上記実施形態の説明では、各着色層の平面視形状が同一形状であるとして説明したが、着色面積率が同等であれば、各着色層の平面視の外形は同一形状でなくてもよい。
 上記実施形態および変形例の説明では、保護層18は、透明材料を塗布した後に固化することあるいは蒸着することによって形成される場合の例で説明した。
 しかし、保護層18は、光透過性を有するシート基材で構成されてもよい。この場合、例えば、以下のようにして製造することが可能である。
 シート基材上にカラーフィルタ層17を配置することによって、カラーフィルタが製造される。このとき、カラーフィルタ層17が形成されるシート基材の表面にはインク受容層16が形成されていてもよい。
 一方、基材10、第1の電極層11、反射表示層13、第2の電極層14、および光透過性基材15は、予めカラーフィルタとは別の積層体として製造される。
 反射型表示ディスプレイは、この積層体における光透過性基材15上に、適宜の透明接着剤を介して、カラーフィルタ層17を向けて上述のカラーフィルタを貼り付けることで製造される。
 この場合、シート基材は、カラーフィルタの基板であるとともに、反射型表示ディスプレイとしての保護層18を兼ねている。
 以下、上記実施形態のカラーフィルタの実施例1~3について比較例1、2とともに説明する。下記[表1]は、実施例1~3、比較例1、2の主な作製条件と、評価結果とを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
[実施例1]
 [表1]に示すように、実施例1は、上記実施形態のカラーフィルタCf1を備えた反射型表示ディスプレイ1であって、各サブ画素サイズが、150μm×150μm、各着色層の幅が140μm×130μm、隙間α、γ、β、δがそれぞれ、0μm、10μm、5μm、10μmの例である。
 反射型表示ディスプレイ1の実施例1は、以下のようにして製造された。
 PETからなる光透過性基材15上に、酸化インジウム錫(ITO)からなる第2の電極層14と、電気泳動表示媒体からなる反射表示層13とがこの順に積層されることで、第1の積層体が形成された。
 この後、ガラスからなる基材10上に、半導体としてアモルファスシリコン、配線としてアルミチタン合金からなる第1の電極層11が形成された。第1の電極層11上に、アクリル系接着剤で形成された接着層12を介して、反射表示層13が貼り合わされた。
 使用された反射表示層13の反射率は、分光測色計CM-700d(商品名;コニカミノルタオプティクス(株)製)によって、2度視野、D65光源の条件で測定したところ、白色を表示した際の白反射率が44.2%、黒色を表示した際の黒反射率が2.0%であった。
 この状態の光透過性基材15上に、インク受容層16を形成するための塗液をダイコーターで塗工された後、この塗膜が乾燥されることによって、平均膜厚8μmのインク受容層16が形成された。インク受容層16を形成する塗液の材料としては、ウレタン系樹脂、トルエン、水、IPAの混合液が用いられた。乾燥には、減圧乾燥機が用いられた。
 第1の電極層11は、各サブ画素領域の大きさが、各第1画素領域P1および各第2画素領域P2において、X方向幅が150μm、Y方向幅が150μmとなるように形成された。
 カラーフィルタ層17を形成するインクは、本実施例では、第1色には赤(以下、R)、第2色には緑(以下、G)、第3色には青(以下、B)が用いられた。
 すなわち、R(G、B)の顔料を着色剤がバインダー樹脂、分散剤、および溶媒の混合液に混合されることでインクジェット印刷用のRインク(Gインク、Bインク)が製造された。
 これらのインクをインクジェット印刷装置によってインク受容層16上に描画することで、それぞれ、第1色着色層17r、第2色着色層17g、第3色着色層17bのパターンが塗工された。
 インクジェット印刷装置としては、セイコーインスツルメンツ(株)製の12pl、180dpi(2.54cm当たり180ドット)のインクジェットヘッドが搭載されたインクジェット印刷装置が用いられた。
 塗工されたインクは、減圧乾燥機にて5分乾燥された。これにより、カラーフィルタ層17が形成された。
 各着色層は略矩形状に形成された。各着色層の幅は、L=140(μm)、S=130(μm)とされた。さらに、各着色層と各サブ矩形領域の境界との隙間は、α=0(μm)、γ=10(μm)、β=5(μm)、δ=10(μm)とされた。
 各着色面積率は、C=C=C=81(%)であった。
 この後、カラーフィルタ層17の上に、PETフィルムからなる保護層18が積層された。
 このようにして、上記実施形態の実施例1の反射型表示ディスプレイ1が製造された。
[実施例2]
 [表1]に示すように、実施例2は、各サブ画素サイズが、190μm×190μm、各着色層の幅が177.5μm×165μm、隙間α、γ、β、δがそれぞれ、0μm、12.5μm、6.25μm、12.5μmである以外は、上記実施例1と同様に製造された。このため、各着色面積率は、C=C=C=81(%)であった。
[実施例3]
 [表1]に示すように、実施例3は、各サブ画素サイズが、190μm×190μm、各着色層の幅が180μm×170μm、隙間α、γ、β、δがそれぞれ、0μm、10μm、5μm、10μmである以外は、上記実施例1と同様に製造された。このため、各着色面積率は、C=C=C=85(%)であった。
[比較例1、2]
 比較例1、2は、それぞれ、各サブ画素サイズが150μm×150μm、190μm×190μmの場合の比較例の反射型表示ディスプレイ100の例である。
 比較例1、2は、各着色層の配列パターンと平面視の外形が異なる点を除いて、実施例1と同様にして製造された。
 比較例1では、各着色層の幅は、L=130(μm)、L=130(μm)とされた。このため、比較例1では、隙間γは実施例1と同様、γ=10(μm)とされた。着色面積率は、各着色面積率は、C=C=C=75%であった。
 比較例2では、各着色層の幅は、L=165(μm)、L=165(μm)とされた。このため、比較例2では、隙間γは実施例2と同様、γ=12.5(μm)とされた。着色面積率は、各着色面積率は、C=C=C=75%であった。
[評価]
 実施例1~3、比較例1、2の反射型表示ディスプレイの評価としては、白色反射率と、色再現性との評価が行われた。これらの評価は、分光測色計CM-700d(商品名;コニカミノルタオプティクス(株)製)によって、2度視野、D65光源の条件にて行われた。
 上記[表1]に、実施例1~3、比較例1、2の評価結果を示す。
 白色反射率は、第1の電極層の各サブ画素電極を白色に駆動した状態で、反射率が測定された。[表1]に記載されたように、実施例1~3、比較例1、2の白色反射率の測定値は、それぞれ、17.4%、18.0%、17.1%、18.8%、19.4%であった。
 すなわち、着色面積率が高いと白色反射率は低くなる傾向はあったが、その差は小さかった。反射型表示装置において、必要とされる白色反射率は15%以上であるため、いずれも、白色反射率としては良好であった。
 色再現性の評価では、第1色、第2色、第3色を表示するサブ画素電極をそれぞれ個別に駆動して「赤」、「緑」、「青」の表示が行われた場合の表示色の分光測定に基づいてNTSC比が求められた。[表1]には、各表示色のL*、a*、b*、Yの測定値と、NTCS比が記載されている。ここで、L*、a*、b*は、L*a*b*色空間におけるL*座標、a*座標、b*座標の値、YはXYZ色空間におけるY座標の値である。
 [表1]に記載されたように、実施例~3、比較例1、2の色再現性を示すNTCS比の測定値は、それぞれ、9.9%、9.7%、11.3%、7.1%、7.5%であった。
 このように、実施例1~3では、比較例1、2に比べて着色面積率が高くなっているとともに、色再現性が向上している。具体的には、実施例1では、比較例1に比べて着色面積率が6%向上したことによって、NTSC比が約1.4倍に向上している。同様にサブ画素サイズが異なる実施例2では、比較例2に比べて着色面積率が6%向上したことによって、NTSC比が約1.3倍に向上している。さらに、実施例3では、比較例2に比べて着色面積率が10%向上したことによって、NTSC比が約1.5倍に向上している。
 以上、本発明の好ましい実施形態、変形例を実施例とともに説明したが、本発明はこれら実施形態、変形例、および実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
 また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
1 反射型表示ディスプレイ(反射型表示装置)
10 基材
11 第1の電極層
11r 第1色用サブ画素電極
11g 第2色用サブ画素電極
11b 第3色用サブ画素電極
11n 無彩色用サブ画素電極
13 反射表示層
13a、15a、16a 表面
13R 第1サブ画素領域
13G 第2サブ画素領域
13B 第3サブ画素領域
13N 第4サブ画素領域
14 第2の電極層
15 光透過性基材(基板)
15R 第1サブ矩形領域(着色部領域)
15G 第2サブ矩形領域15G(着色部領域)
15B 第3サブ矩形領域(着色部領域)
15N 第4サブ矩形領域(非着色部領域)
16 インク受容層
17、27 カラーフィルタ層
17r、27r 第1色着色層(着色層)
17g、27g 第2色着色層(着色層)
17b、27b 第3色着色層(着色層)
18 保護層
f1、Cf2 カラーフィルタ
、C、C、C 着色面積率
P 画素領域
P1 第1画素領域
P2 第2画素領域
p1、p2 単位矩形領域
α、β、ν、ε 隙間(第1の隙間)
γ、δ、μ、κ 隙間(第2の隙間)

Claims (6)

  1.  可視光を透過する基板と、
     前記基板上に配置され、非白色光を透過する複数の着色層と、
    を備え、
     前記基板の一方の表面を、第1の方向と、前記第1の方向に直交する第2の方向とにおいてそれぞれ等分してなる矩形領域を単位矩形領域と称し、前記単位矩形領域をさらに前記第1の方向および前記第2の方向にそれぞれ2等分してなる4つの矩形領域をサブ矩形領域と称するとき、
      前記単位矩形領域における前記サブ矩形領域のうちの3領域は、前記着色層がそれぞれ1つずつ配置された着色部領域とされ、
      前記単位矩形領域における前記サブ矩形領域のうちの前記3領域を除く1領域は、前記着色層のいずれも配置されない非着色部領域とされ、
     前記複数の着色層のうち、前記第1の方向または前記第2の方向において前記非着色部領域と隣り合う第1の着色部領域に配置された第1の着色層は、前記非着色部領域に対する前記第1の着色部領域の境界と前記第1の着色層との間の第1の隙間の方が、前記第2の方向または前記第1の方向において前記第1の着色部領域と隣り合う第2の着色部領域に対する前記第1の着色部領域の境界と前記第1の着色層との間の第2の隙間よりも、狭くなるように配置されている、
    カラーフィルタ。
  2.  前記複数の着色層は、前記第1の方向および前記第2の方向において合計4つのサブ矩形領域と隣り合っている場合には、1つの前記非着色部領域および3つの前記着色部領域、または2つの前記非着色部領域および2つの前記着色部領域と隣り合うように配置されている、
    請求項1に記載のカラーフィルタ。
  3.  前記複数の着色層は、
      第1色の光を透過する複数の第1色着色層と、
      前記第1色と異なる第2色の光を透過する複数の第2色着色層と、
      前記第1色および前記第2色と異なる第3色の光を透過する複数の第3色着色層と、を備え、
     前記単位矩形領域において前記サブ矩形領域の前記3領域には、前記第1色着色層、前記第2色着色層、および前記第3色着色層が、それぞれ1つずつ配置されている、
    請求項1または2に記載のカラーフィルタ。
  4.  前記単位矩形領域において前記サブ矩形領域のそれぞれに占める前記着色層の面積率は、互いに等しい、
    請求項1~3のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
  5.  前記面積率は、80%以上である、
    請求項4に記載のカラーフィルタ。
  6.  請求項1~5のいずれか1項に記載のカラーフィルタと、
     前記カラーフィルタの前記サブ矩形領域にそれぞれ対向して配置され、反射率が独立に変更可能とされた複数の反射表示層と、
    を備える、反射型表示装置。
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