(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、二次元格子構造を有するフォトニック結晶と、
を含み、
赤色光に対応したフォトニック結晶の間隔ＬＲ、緑色光に対応したフォトニック結晶の間隔ＬＧ、青色光に対応したフォトニック結晶の間隔ＬＢの間隔は、ＬＲ＞ＬＧ＞ＬＢであり、
前記基板の光の照射側とは反対側の裏面にはブラックマトリックスが一面に設けられることを特徴とするフォトニック結晶型カラーフィルタ。
【請求項２】
前記フォトニック結晶はナノサイズの単位ブロックで構成され、
前記単位ブロックは周期性を有する二次元配列を形成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のフォトニック結晶型カラーフィルタ。
【請求項３】
前記単位ブロックのサイズ、単位ブロック間の間隔、単位ブロックの材質及び前記基板の材質によって決定される波長の光を選択的に反射させることを特徴とする請求項２に記載のフォトニック結晶型カラーフィルタ。
【請求項４】
前記単位ブロックは、四角形状、六角形状または四角形状と六角形状とが混合された形態を形成するように配列されていることを特徴とする、請求項２に記載のフォトニック結晶型カラーフィルタ。
【請求項５】
前記基板は、透明基板であることを特徴とする請求項１に記載のフォトニック結晶型カラーフィルタ。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に二次元格子構造を有するように形成されるフォトニック結晶と、
前記フォトニック結晶上に形成される液晶層と、
前記液晶層上に形成される偏光フィルムと、
を備え、
赤色光に対応したフォトニック結晶の間隔ＬＲ、緑色光に対応したフォトニック結晶の間隔ＬＧ、青色光に対応したフォトニック結晶の間隔ＬＢの間隔は、ＬＲ＞ＬＧ＞ＬＢであり、
前記基板の光の照射側とは反対側の裏面にはブラックマトリックスが一面に設けられることを特徴とする反射型液晶ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記フォトニック結晶はナノサイズの単位ブロックで構成され、
前記単位ブロックは周期性を有する二次元配列を形成している
ことを特徴とする請求項６に記載の反射型液晶ディスプレイ装置。
【請求項８】
前記カラーフィルタから選択的に反射される光の波長は、前記単位ブロックのサイズ、単位ブロック間の間隔、単位ブロックの材質及び前記基板の材質によって決定されることを特徴とする、請求項７に記載の反射型液晶ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記単位ブロックは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＺｎＳ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＧａＴｅ、ＡｇＩ、ＴｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＧａＰまたはそれらの合成物からなることを特徴とする、請求項７に記載の反射型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記基板上には、前記フォトニック結晶を覆うように保護層がさらに形成されることを特徴とする、請求項６に記載の反射型液晶ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタに係り、さらに詳細には、高色純度及び高効率を具現できるフォトニック結晶型カラーフィルタ及びこれを具備する反射型液晶ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来には、カラーフィルタを製造する方法として、フォトレジストに顔料を分散させた溶液を基板上に塗布し、これをパターニングすることによって、各色相のピクセルを形成する顔料分散法（pigment dispersion method）が主に使われた。かような顔料分散法は
、フォトリソグラフィ（photolithography）工程を使用するために、大面積具現が可能で
あり、熱的、化学的に安定しているだけではなく、色均一性を確保することができるという長所がある。しかし、かような顔料型カラーフィルタ（pigment type color filter）
は、その色特性が分散された顔料固有の吸収スペクトルによって決定され、また、カラーフィルタの厚さが厚くなるほど透光率が低下するために、高色純度のカラーフィルタを製作することになれば、輝度が低下するという問題点がある。
【０００３】
かような問題点を解決するための方案として、最近には、構造色（structural color）
を基盤とするフォトニック結晶型カラーフィルタ（photonic crystal type color filter）が研究されている。フォトニック結晶型カラーフィルタは、光の波長より小サイズのナノ構造を利用し、外部から入射される光の反射または吸収を制御することによって、所望の色相の光は反射（または透過）させ、他の色相の波長は、透過（または反射）させる。かようなフォトニック結晶型カラーフィルタは、ナノサイズの単位ブロック（unit blocks）が一定の間隔で周期的に配列される構造である。フォトニック結晶型カラーフィルタは、その光学的特性が構造によって決定されるために、特定波長に適した構造を製作することによって、波長選択性にすぐれ、カラーバンド（color band）調節が容易であるという長所がある。そして、かような特性によって、フォトニック結晶型カラーフィルタは、スペクトル分布が非常に広い外部光を利用する反射型液晶ディスプレイ装置にさらに有用に適用されうる。
【０００４】
従来には、一次元格子構造（grating structure）を有するフォトニック結晶型カラーフィルタが利用された。かような一次元格子構造のフォトニック結晶型カラーフィルタでは、フォトニック結晶を構成するナノサイズの単位ブロックが線形に形成され、かような線形の単位ブロックが透明な基板上に一次元的に配列されている。かかるフォトニック結晶型カラーフィルタに白色光が入射すれば、周期的なナノ格子によって回折された特定波長の光は、基板上でガイドされ、他の波長の光は、基板を透過したり、反射したりするようになる。ここで、格子間の間隔を調節して特定波長の光のみが基板を透過（または反射）し、残りの他の波長の光は、基板上でガイドされることを、導波モード共鳴（ＧＭＲ：Guided Mode Resonance）という。しかし、かような一次元格子構造のフォトニック結晶型カラーフィルタは、スペクトルバンドが広いので、波長選択性が良好ではなく、また透光率が６０％ほどと効率が低い方である。そして、一次元格子構造の特性による偏光選択性によって、特定偏光の光だけ透過（例えば、ｐ偏光の光だけ透過し、ｓ偏光の光は透過しないか、またはその反対の場合）することによって、効率が大きく落ちるという短所がある。また、カラーフィルタに入射される光の入射角度が変化したり、あるいは見る人の視野角が変化することになれば、反射（または透過）される光の色相が変化する色変換問題が発生する。例えば、赤色に見えるように製作されたカラーフィルタを正面で見るときは、赤色に見えるが、他の角度で見るときは、緑色または青色に見えるときがあるので、ディスプレイ用カラーフィルタとして適用し難い不都合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、高色純度及び高効率を具現できるフォトニック結晶型カラーフィルタ及びこれを具備する反射型液晶ディスプレイ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明の具現例によれば、基板と、前記基板上に二次元格子構造を有するように形成されるフォトニック結晶とを含むフォトニック結晶型カラーフィルタが開示される。
前記フォトニック結晶はナノサイズの単位ブロックで構成され、前記単位ブロックは周期性を有する二次元配列を形成している。
【０００７】
ここで、前記カラーフィルタから選択的に反射される光の波長は、前記単位ブロックのサイズ、単位ブロック間の間隔、単位ブロックの材質及び前記基板の材質のうち、少なくとも一つによって決定される。
前記単位ブロックは、例を上げれば、四角形状、六角形状または四角形状と六角形状とが混合された構造に配列される。かようなフォトニック結晶は、単層または多層構造によって形成されうる。そして、前記単位ブロック間の間隔は、例えば、５０ｎｍ〜５００ｎｍほどになりうる。
【０００８】
前記単位ブロックは、１．５より大きい屈折率を有する結晶、化合物または有機物からなりうる。具体的に、例えば、前記単位ブロックは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＺｎＳ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＧａＴｅ、ＡｇＩ、ＴｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＧａＰまたはそれらの合成物からなりうる。
前記基板は、透明基板になりうる。
【０００９】
本発明の他の具現例によれば、基板と、前記基板上に二次元格子構造を有するように形成されるフォトニック結晶と、前記フォトニック結晶上に形成される液晶層と、前記液晶層上に形成される偏光フィルムとを備える反射型液晶ディスプレイ装置が開示される。
前記基板上には、前記フォトニック結晶を覆うように保護層がさらに形成されうる。かような保護層は、透明有機物からなりうる。
【００１０】
前記基板の下面には光を吸収するブラック・マトリックスが形成されうる。そして、前記偏光層上には、フロントライト・ユニットがさらに設けられることも可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本実施例による反射型液晶ディスプレイ装置では、基板上に形成されたフォトニック結晶によって、外部から入射される白色光のうち、所定色相の光だけを選択的に反射させることによって、画像を形成できる。ここで、前記フォトニック結晶は、二次元格子構造を有するように形成されることによって、前述のように、効率が増大し、反射される光の波長に対する選択性が向上しうる。また、外部光の入射角が変化したり、または見る角度が変化しても、反射される光の色相は、変化しなくなるので、高色純度を具現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例によるフォトニック結晶型カラーフィルタを概略的に図示した斜視図である。
【図２】図１に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタの断面図である。
【図３】本発明の実施例によるフォトニック結晶型カラーフィルタの変形例を概略的に図示した平面図である。
【図４】光学的特性実験のために採用された本発明の実施例によるフォトニック結晶型カラーフィルタを図示した図面である。
【図５Ａ】図４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタから反射される赤色光のスペクトルを反射光の高度角θによって図示したグラフである。
【図５Ｂ】図４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタから反射される緑色光のスペクトルを反射光の高度角θによって図示したグラフである。
【図５Ｃ】図４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタから反射される青色光のスペクトルを反射光の高度角θによって図示したグラフである。
【図６Ａ】図４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタから反射される緑色光のスペクトルを反射光の方位角φによって図示した図面である。
【図６Ｂ】図４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタから反射される緑色光のスペクトルを反射光の方位角φによって図示した図面である。
【図６Ｃ】図４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタから反射される緑色光のスペクトルを反射光の方位角φによって図示した図面である。
【図７】本発明の他の実施例による反射型液晶ディスプレイ装置を概略的に図示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明による望ましい実施例について詳細に説明する。図面で、同じ参照符号は同じ構成要素を指し、各構成要素の大きさや厚さは、説明の明瞭性のために誇張されていることがある。
図１は、本発明の実施例によるフォトニック結晶型カラーフィルタを概略的に図示した斜視図である。そして、図２は、図１に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタの断面図である。
【００１４】
図１及び図２を参照すれば、本発明の実施例によるフォトニック結晶型カラーフィルタは、基板１１０と、前記基板１１０上に形成されるフォトニック結晶１５１を含む。前記基板１１０としては、透明基板、例えば、ガラス基板が使われうる。しかし、それに限定されるものではなく、フレキシブル性の透明なプラスチック基板も使われうる。前記フォトニック結晶１５１は、前記基板１１０上で二次元格子構造を有するようにナノサイズの単位ブロック１５０を配列することにより形成される。具体的に、前記フォトニック結晶１５１は、ナノサイズの単位ブロック１５０が、一定の間隔で基板１１０上に二次元的に周期的に配列されることによって形成されうる。ここで、かようなフォトニック結晶１５１を構成する単位ブロック１５０間の間隔は、ほぼ可視光波長の１／２ほど、すなわち５０ｎｍ〜５００ｎｍほどになりうる。しかし、これに限定されるものではなく、それ以外にも、前記単位ブロック１５０は多様な間隔で配列されうる。
【００１５】
前記フォトニック結晶１５１を構成する単位ブロック１５０の屈折率は、基板の屈折率（１．４〜１．５ほど）より大きくなければならない。望ましくは、前記単位ブロック１５０は、屈折率が２より大きい結晶、化合物または有機物からなりうる。例えば、前記単位ブロック１５０は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＺｎＳ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＧａＴｅ、ＡｇＩ、ＴｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＧａＰまたはそれらの合成物からなりうる。しかし、それらに限定されるものではない。一方、図１及び図２では、フォトニック結晶１５１を構成する単位ブロック１５０が円筒形に形成された場合が図示されているが、本発明ではこれに限定されずに、単位ブロック１５０が六面体や、それ以外に異なる多様な形状に形成されうる。また、図面では、フォトニック結晶１５１が単層構造によって形成される場合が図示されているが、本発明はこれに限定されずに、前記フォトニック結晶１５１は、二層以上の多層構造によって形成されることも可能である。
【００１６】
前記基板１１０上に、二次元的に配列される単位ブロック１５１のサイズ、単位ブロック１５１間の間隔、単位ブロック１５１の材質及び基板１１０の材質によって、フォトニック結晶型カラーフィルタから選択的に反射される光の波長が決定される。すなわち、前記単位ブロック１５１のサイズ、単位ブロック１５１間の間隔、単位ブロック１５１の材質及び基板１１０の材質を調節すれば、外部から入射される白色光のうち、所望の色相の光だけを選択的に反射させ、他の色相の光は、基板を介して透過させることができる。このように、所定の基板１１０上に形成される所定の単位ブロック１５１のサイズ及び単位ブロック１５１間の間隔を調節すれば、前記基板上に、所定の赤色ピクセル、緑色ピクセル及び青色ピクセルを形成できる。
【００１７】
例えば、ガラス基板１１０に、シリコンからなる六面体状の単位ブロック１５０が、１７５ｎｍほどの幅と１２０ｎｍほどの高さとで、３５０ｎｍ間隔で周期的に配列されたフォトニック結晶領域は、外部から入射される白色光のうち、赤色光Ｒのみを選択的に反射させる赤色ピクセルになりうる。そして、前記単位ブロック１５０が、１２０ｎｍほどの幅と１２０ｎｍほどの高さとで、２４０ｎｍの間隔で配列されたフォトニック結晶領域は、白色光のうち、緑色光Ｇのみを選択的に反射させる緑色ピクセルになりうる。また、前記単位ブロック１５０が、１０５ｎｍほどの幅と９０ｎｍほどの高さとで、２１０ｎｍの間隔で配列されたフォトニック結晶領域は、白色光のうち、青色光Ｂのみを選択的に反射させる青色ピクセルになりうる。一方、以上で言及された単位ブロック１５０のサイズ及び単位ブロック１５０間の間隔は、例示的に説明されたのみであり、それ以外にも、前記単位ブロック１５０のサイズ及び単位ブロック１５０間の間隔を多様に変化させ、赤色、緑色及び青色ピクセルを形成できる。一方、図１及び図２は、便宜上、赤色、緑色及び青色ピクセルが区別されやすいように、ピクセル間を一定間隔に離隔させて図示してある。
【００１８】
以上のように、本発明の実施例によるフォトニック結晶型カラーフィルタでは、ナノサイズの単位ブロック１５０を基板１１０上に二次元的に配列してフォトニック結晶１５１を形成し、このように配列される単位ブロック１５０のサイズ、単位ブロック１５０間の間隔、単位ブロック１５０をなす物質、及び基板１１０をなす物質を調節することによって、外部から入射される白色光のうち、所定色相の光（具体的に、赤色光Ｒ、緑色光Ｇまたは青色光Ｂ）のみを選択的に反射させ、それ以外の光を透過させることができる。一方、図１及び図２では、フォトニック結晶１５１を構成する単位ブロック１５０が四角形状を形成するように配列される場合が図示されているが、本発明はそれに限定されずに、図３に図示されているように、単位ブロック１５０’が、基板上に六角形状を形成するように配列されてもよい。一方、それ以外にも、前記単位ブロック１５０，１５０’は、四角形状と六角形状とが混合された形態に配列されることも可能である。
【００１９】
図４は、光学的特性シミュレーションのために採用された本発明の実施例によるフォトニック結晶型カラーフィルタを図示したものである。図４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタでは、フォトニック結晶２５１を構成する単位ブロック２５０が六面体状に形成されており、かような六面体状の単位ブロック２５０が、基板１１０上で四角形状を形成するように配列されている。図４で参照符号ｄは、単位ブロック２５０の幅を示し、ｈは、単位ブロック２５０の高さを示す。そして、参照符号Ｌは、単位ブロック２５０間の空間周期（spatial period）を示す。本実験で、基板１１０としては、屈折率が１．５であるガラス基板が使われ、前記単位ブロック２５０は、屈折率が４であるシリコン（Ｓｉ）からなっている。
【００２０】
図５Ａないし図５Ｃは、ＲＣＷＡ（Rigorous Coupled Wave Analysis）法を利用し、図
４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタから反射される光のスペクトルを反射光の高度角θによって図示した結果である。ここで高度角(elevation angle)は、フィルタ(基板)の平面に対する反射光の反射角度である。具体的に、図５Ａは、図４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタから反射される赤色光（ＴＥ（Transverse  Electric） wave）のスペクトルを、反射光の高度角θを変化させつつシミュレーションした結果である。ここで、単位ブロック２５０間の空間周期Ｌ、単位ブロック２５０の高さｈ及び単位ブロック２５０の幅ｄは、それぞれ３５０ｎｍ、１２０ｎｍ、１７５ｎｍとした。図５Ａを参照すれば、高度角θが０°である場合、反射される光の反射率が８０％ほどになることが分かり、反射される光の波長バンド幅（wave band width）も、６５０ｎｍほどのピーク近辺で１００ｎｍほどであって、典型的な赤色光の特性を示している。また、高度角θを０°から４５°まで変化させつつ測定される反射光のスペクトルを見れば、高度角θの変化による反射光の波長変化がほとんどないということが分かる。
【００２１】
図５Ｂは、図４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタから反射される緑色光（ＴＥ wave）のスペクトルを、反射光の高度角θを変化させつつシミュレーションした結果である。ここで、単位ブロック２５０間の空間周期Ｌ、単位ブロック２５０の高さｈ及び単位ブロック２５０の幅ｄは、それぞれ２４０ｎｍ、１２０ｎｍ、１２０ｎｍとした。図５Ｂを参照すれば、高度角θが０°である場合、反射される光の反射率が７５％ほどになることが分かり、反射される光の波長バンド幅も、５４０ｎｍほどのピーク近辺で１００ｎｍほどであり、典型的な緑色光の特性を示している。また、高度角θを０°から４５°まで変化させつつ測定される反射光のスペクトルを見れば、高度角θの変化による反射光の波長変化がほとんどないことが分かる。
【００２２】
図５Ｃは、図４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタから反射される青色光（ＴＥ wave）のスペクトルを、反射光の高度角θを変化させつつシミュレーションした結果である。ここで、単位ブロック２５０間の空間周期Ｌ、単位ブロック２５０の高さｈ及び単位ブロック２５０の幅ｄは、それぞれ２１０ｎｍ、９０ｎｍ、１０５ｎｍとした。図５Ｃを参照すれば、高度角θが０°である場合、反射される光の反射率が７０％ほどになることが分かり、反射される光の波長バンド幅も、５００ｎｍほどのピーク近辺で１００ｎｍほどであり、典型的な青色光の特性を示している。また、高度角θを０°から４５°まで変化させつつ測定される反射光のスペクトルを見れば、高度角θの変化による反射光の波長変化がほとんどないことが分かる。
【００２３】
以上の結果から、本発明の実施例によるフォトニック結晶型カラーフィルタでは、反射される光の反射率が高く、反射される光の波長に対する選択性にすぐれるということが分かる。また、反射光の高度角が変化しても、反射される光の色相が変化しないということが分かる。
図６Ａないし図６Ｃは、ＲＣＷＡ法を利用し、図４に図示されたフォトニック結晶型カラーフィルタから反射される緑色光のスペクトルを、反射光の方位角φによって図示した結果である。ここで方位角(Azimuth Angle)は、フィルタの垂直軸に対する周方向の角度であって、反射光の進行軸を基準にするフィルタ平面方向への相対的角度である。ここで、単位ブロック２５０間の空間周期Ｌ、単位ブロック２５０の高さｈ及び単位ブロック２５０の幅ｄは、それぞれ２４０ｎｍ、１２０ｎｍ、１２０ｎｍとした。具体的に、図６Ａは、フォトニック結晶型カラーフィルタから反射される緑色光のＴＥ waveスペクトルを図示したものであり、図６Ｂは、フォトニック結晶型カラーフィルタから反射される緑色光のＴＭ waveスペクトルを図示したものである。そして、図６Ｃは、図６Ａ及び図６Ｂに図示された結果の平均値を図示したものである。図６Ａないし図６Ｃに図示された結果は、本シミュレーションで、反射光の高度角θを３０°に固定した状態で、反射される緑色光を方位角φを０°から４５°まで変化させつつ測定した結果である。
【００２４】
図６Ａないし図６Ｃを参照すれば、反射される緑色光のＴＭ wave(Transverse Magneti
c wave)は、ＴＥ wave(Transverse Electric wave)に比べて、方位角φを０°から４５°
まで変化させても、強度（intensity）の低下はあるが、波長の変化はほとんどないこと
が分かる。
以上の結果から、本発明を実施例による二次元（２Ｄ）フォトニック結晶型カラーフィルタでは、カラーフィルタからｐ偏光の光だけではなく、ｓ偏光の光も反射されて効率が向上し、また見る角度によって、反射される光の色相は変化しないということが分かる。
【００２５】
以下では、前述の本発明の実施例によるフォトニック結晶型カラーフィルタを具備した反射型液晶ディスプレイ装置について説明する。
図７は、本発明の他の実施例による反射型液晶ディスプレイ装置を概略的に図示した断面図である。
図７を参照すれば、本発明の他の実施例による反射型液晶ディスプレイ装置は、基板３１０上に、フォトニック結晶３５１、液晶層３７０及び偏光フィルム３８０が順次に形成された構造を有している。ここで、前記基板３１０は透明基板であり、一般的にガラス基板や、フレキシブル性の透明プラスチック基板が使われうる。一方、前記基板３１０の下には、基板３１０を透過する光を吸収するためのブラック・マトリックス３２０がさらに形成されうる。
【００２６】
前記基板３１０上には、二次元格子構造を有するフォトニック結晶３５１が形成される。前記フォトニック結晶３５１は、前述のように、ナノサイズの単位ブロック３５０が、一定の間隔で基板３１０上に二次元的に周期的に配列されることによって形成されうる。ここで、前記単位ブロック３５０のサイズ、単位ブロック３５０間の間隔、単位ブロック３５０の材質及び基板３１０の材質によって、入射光のうち、所定色相の光（赤色光Ｒ、緑色光Ｇまたは青色光Ｂ）だけを選択的に反射させる赤色ピクセル、緑色ピクセル及び青色ピクセルが形成される。これについては、前述の実施で詳細に説明しので、これに係る説明は省略する。
【００２７】
前記フォトニック結晶３５１を構成する単位ブロック３５０は、透明基板３１０の屈折率より大きい物質であり、望ましくは、２より大きい結晶、化合物または有機物からなりうる。例えば、前記単位ブロック３５０は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＺｎＳ、ＡｌＮ、ＢＮ、ＧａＴｅ、ＡｇＩ、ＴｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＧａＰまたはそれらの合成物からなりうる。しかし、これらに限定されるものではない。前記単位ブロック３５０は、多様な形状を有することができ、多様な形態に配列されうる。そして、前記フォトニック結晶３５１は、単層構造だけではなく、多層構造によって形成されることも可能である。
【００２８】
前記基板３１０上には、前記フォトニック結晶３５１を覆うように保護層３６０がさらに形成されうる。かような保護層３６０は、前記フォトニック結晶３５１を保護するためのものであり、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のような透明な有機物質からなりうる。しかし、これに限定されるものではない。前記保護層３６０上には、液晶層３７０が形成される。かような液晶層３７０は、外部から入射される光をピクセル別に選択的に開閉させる光シャッタの役割を行う。そして、前記液晶層３７０上には、偏光フィルム３８０が形成されている。一方、図面には図示されていないが、前記偏光フィルム３８０上には、フロントライト・ユニット（front light unit）がさらに設けられることも可能である。かようなフロントライト・ユニットは、暗いところで反射型ディスプレイ装置の光源になりうる。
【００２９】
前記のような構造の反射型液晶ディスプレイ装置で、外部から白色光が入射されれば、偏光フィルム３８０を介して一定方向に偏光された光が、液晶層３７０を介してフォトニック結晶３５１に入射する。そして、このように入射された白色光のうち、液晶の駆動によって、例えば、赤色ピクセルに対応するフォトニック結晶領域に達すれば、赤色光Ｒのみが外部に反射され、緑色光Ｇ及び青色光Ｂは、基板３１０を透過してブラック・マトリックス３２０に吸収される。そして、外部の白色光が、緑色ピクセルに対応するフォトニック結晶領域に達すれば、緑色光Ｇのみが外部に反射され、赤色光Ｒ及び青色光Ｂは、基板３１０を透過してブラック・マトリックス３２０に吸収される。また、外部の白色光が、青色ピクセルに対応するフォトニック結晶領域に達すれば、青色光Ｂのみが外部に反射され、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇは、基板３１０を透過してブラック・マトリックス３２０に吸収される。
【００３０】
このように、本実施例による反射型液晶ディスプレイ装置では、基板３１０上に形成されたフォトニック結晶３５１によって、外部から入射される白色光のうち、所定色相の光だけ選択的に反射させることによって画像を形成できる。ここで、前記フォトニック結晶３５１は、二次元格子構造を有するように形成されることによって、前述のように効率が増大し、反射される光の波長に対する選択性が向上しうる。また、外部光の入射角が変化したり、または見る角度が変化しても、反射される光の色相は変化しなくなるので、高色純度を具現できる。
【００３１】
以上、本発明による望ましい実施例について説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、当分野で当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他実施例が可能であるという点を理解することが可能であろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決まるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のフォトニック結晶型カラーフィルタ及びこれを具備する反射型液晶ディスプレイ装置は、例えば、表示装置関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１１０，３１０    基板
１５０，１５０’，２５０，３５０    単位ブロック
１５１，２５１，３５１    フォトニック結晶
３２０    ブラック・マトリックス
３６０    保護層
３７０    液晶層
３８０    偏光フィルム
Ｂ    青色光
Ｇ    緑色光
Ｒ    赤色光
Ｌ    単位ブロック間の空間周期
ｄ    単位ブロックの幅
ｈ    単位ブロックの高さ 
【図１】
0005580001.tif 000002
【図２】
0005580001.tif 000003
【図３】
0005580001.tif 000004
【図４】
0005580001.tif 000005
【図５Ａ】
0005580001.tif 000006
【図５Ｂ】
0005580001.tif 000007
【図５Ｃ】
0005580001.tif 000008
【図６Ａ】
0005580001.tif 000009
【図６Ｂ】
0005580001.tif 000010
【図６Ｃ】
0005580001.tif 000011
【図７】
0005580001.tif 000012