(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンの電極を有する第１の基板と、この第１の基板に対向配置され、前記電極のパターンに対応する位置に形成された複数色の着色層からなるカラーフィルタを有する第２の基板と、前記第１および第２の基板間に介在するマイクロカプセル層からなる表示媒体とを具備するマイクロカプセル型電気泳動方式反射型カラーディスプレイ用のカラーフィルタにおいて、前記カラーフィルタの各着色層間には、ブラックマトリクスが設けられず、間隔が設けられ、この間隔は、前記電極のパターン間に対応する位置にある表示媒体の部分が前記電極の洩れ電場により駆動可能であるとともに、各着色層近傍の表示媒体の部分が、各着色層に対応する電極に隣接する電極からの電場により、表示特性に影響を受けないように、１μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることを特徴とするマイクロカプセル型電気泳動方式反射型カラーディスプレイ用カラーフィルタ。
【請求項２】
所定のパターンの電極を有する第１の基板と、この第１の基板に対向配置され、前記電極のパターンに対応する位置に形成された複数色の着色層からなるカラーフィルタを有する第２の基板と、前記第１および第２の基板間に介在するマイクロカプセル層からなる表示媒体とを具備するマイクロカプセル型電気泳動方式反射型カラーディスプレイにおいて、前記カラーフィルタの各着色層間には、ブラックマトリクスが設けられず、間隔が設けられ、この間隔は、前記電極のパターン間に対応する位置にある表示媒体の部分が前記電極の洩れ電場により駆動可能であるとともに、各着色層近傍の表示媒体の部分が、各着色層に対応する電極に隣接する電極からの電場により、表示特性に影響を受けないように、１μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることを特徴とするマイクロカプセル型電気泳動方式反射型カラーディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型カラーディスプレイ用カラーフィルタおよびそれを備える反射型カラーディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
背面にバックライトを設け、その発光を液晶パネルで制御する透過型ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）に対し、周囲の照明（環境光）の反射光を制御する反射型ＬＣＤが、低消費電力や直射日光下での視認性の良さの理由で主に携帯情報端末用に用いられるようになってきている。また、近年、ＬＣＤとは異なる表示原理を利用したディスプレイも報告されており、ＬＣＤにはない特徴を有する反射型カラーディスプレイとして期待されている。
【０００３】
ＬＣＤの表示原理は、現在ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）とＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）の２方式が主に用いられ、さらにＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）やＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）やＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）のような方式も報告されている。いずれの方式も、それ自体は光の透過状態を制御するものであり、色を変えることはできない。したがって、色表示をするために、カラーフィルタを使用する必要がある。
【０００４】
また、ＬＣＤに代わる他の表示方式として、帯電した微粒子を電場によって動かす電気泳動方式（特許第２５５１７８５号公報）、２色に塗り分けられた球体を電場で回転させるツイストボール方式（特許第２８６０７９０号公報）、樹脂中に分散した液晶の液滴内部の配向状態を電場で制御する高分子分散型液晶方式（ＰＤＬＣ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）（特開平２００１−９２３８３号公報）、その樹脂成分比が小さく液晶中に高分子が網目構造を取っている高分子ネットワーク型液晶方式（ＰＮＬＣ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）（特開平２００１−１５４２１９号公報）などがある。これらは、散乱反射状態を電場で制御するものであり、それ自体は色を表示することが困難であり、カラーフィルタを使用するのが現実的である。
【０００５】
さらに、液晶のらせんピッチに応じた選択反射を利用するコレステリック液晶も報告されているが、選択反射による色表示をしようとすると、三層重ねた積層構造を採ることになり、構造が複雑かつ製造が難しくなるため、白色反射するコレステリック層１層にカラーフィルタを載せることも考えられる。
【０００６】
いずれの場合のカラーフィルタでも、バックライトほど明るくない環境光を有効に利用するためには、カラーフィルタ自身の開口率を可能な限り大きくすることが求められる。透過型ＬＣＤ用カラーフィルタでは、画面のコントラストを向上させるために、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光部を画素部以外の領域に格子状または網状に設けるが、ブラックマトリクスによって開口率が下がってしまうため、反射型カラーディスプレイでは可能な限りブラックマトリクスを設けないのが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ブラックマトリクスのないカラーフィルタでは、各色のカラーフィルタパターン同士が端部のみで接するように製造することは困難であり、歩留まりの低下ひいてはコストの増大を招いてしまう。また、各色のカラーフィルタパターン端部を少しづつ重ねるように形成することは可能であるが、重なった部分の光透過率は極度に低下し、ブラックマトリクスと同様になるため開口率を低下させる原因になる。
【０００８】
なお、各色のカラーフィルタパターンを接するようにしたり、重ねたりすると、そのカラーフィルタパターンの近傍の表示粒子、例えば電気泳動マイクロカプセル粒子が、そのカラーフィルタパターンに対応する電極からの電場だけでなく、それに隣接する電極からの電場の影響を受け、表示に悪影響を及ぼすことが考えられる。
【０００９】
一方、各色のカラーフィルタパターン同士の間隔を広くあけて配置すると、その部分はいわゆる光抜け、色抜けとなり、好ましくないものと考えられる。
以上のように、反射型カラーディスプレイ用カラーフィルタにおいて、ブラックマトリクスを設けない場合における設計には、これまで明確な指針がなかった。
【００１０】
本発明は、以上のような事情の下になされ、ブラックマトリクスを用いることなく、光抜け、色抜けを防止し、かつ開口率を増大させた、明るさおよびコントラストの優れた反射型カラーディスプレイ用カラーフィルタを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、そのようなカラーフィルタを備える反射型カラーディスプレイを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、以上の問題に鑑みて研究を重ねた結果、各色のカラーフィルタパターン間に或る程度の間隙があっても、光抜け、色抜けが生ずることがなく、しかも開口率を増大させ、明るい表示画面を得ることが出来ることを見出した。本発明は、このような知見に基づきなされた。
【００１２】
即ち、本発明は、所定のパターンの電極を有する第１の基板と、この第１の基板に対向配置され、前記電極のパターンに対応する位置に形成された複数色の着色層からなるカラーフィルタを有する第２の基板と、前記第１および第２の基板間に介在する表示媒体とを具備する反射型カラーディスプレイ用のカラーフィルタにおいて、前記カラーフィルタの各着色層間には、ブラックマトリクスが設けられず、間隔が設けられ、この間隔は、前記電極のパターン間に対応する位置にある表示媒体の部分が前記電極の洩れ電場により駆動可能であるとともに、各着色層近傍の表示媒体の部分が、各着色層に対応する電極に隣接する電極からの電場により、表示特性に影響を受けないような範囲であることを特徴とする反射型カラーディスプレイ用カラーフィルタを提供する。
【００１３】
また、本発明は、所定のパターンに配置された複数色の着色層を含む反射型カラーディスプレイ用カラーフィルタにおいて、前記カラーフィルタの各着色層間には、ブラックマトリクスが設けられず、かつ１μｍ以上２０μｍ以下の間隙を設けたことを特徴とする反射型カラーディスプレイ用カラーフィルタを提供する。
【００１４】
更に、本発明は、所定のパターンの電極を有する第１の基板と、この第１の基板に対向配置され、前記電極のパターンに対応する位置に形成された複数色の着色層からなるカラーフィルタを有する第２の基板と、前記第１および第２の基板間に介在する表示媒体とを具備する反射型カラーディスプレイにおいて、前記カラーフィルタの各着色層間には、ブラックマトリクスが設けられず、間隔が設けられ、この間隔は、前記電極のパターン間に対応する位置にある表示媒体の部分が前記電極の洩れ電場により駆動可能であるとともに、各着色層近傍の表示媒体の部分が、各着色層に対応する電極に隣接する電極からの電場により、表示特性に影響を受けないような範囲であることを特徴とする反射型カラーディスプレイを提供する。
【００１５】
更にまた、本発明は、所定のパターンの電極を有する第１の基板と、この第１の基板に対向配置され、前記電極のパターンに対応する位置に形成された複数色の着色層からなるカラーフィルタを有する第２の基板と、前記第１および第２の基板間に介在する表示媒体とを具備する反射型カラーディスプレイにおいて、前記カラーフィルタの各着色層間には、ブラックマトリクスが設けられず、かつ１μｍ以上２０μｍ以下の間隙を設けたことを特徴とする反射型カラーディスプレイを提供する。
【００１６】
本発明は、電気泳動方式反射型カラーディスプレイ、ツイストボール方式反射型カラーディスプレイ、高分子分散型液晶方式反射型カラーディスプレイ、高分子ネットワーク型液晶方式反射型カラーディスプレイ、単層のコレステリック液晶方式反射型カラーディスプレイ等の反射型カラーディスプレイに適用することが出来る。これらの中では、セル厚による視差の影響が原理上あり得ない理由から、表示媒体表面で散乱反射する電気泳動方式反射型カラーディスプレイ、およびツイストボール方式反射型カラーディスプレイがより好適である。電気泳動方式反射型カラーディスプレイとしては、マイクロカプセル型電気泳動方式ディスプレイを好適に用いることが出来る。
【００１７】
以上のように構成される本発明のカラーフィルタおよびそれを備えた反射型カラーディスプレイでは、ブラックマトリクスを用いずに、各着色層間に間隔をあけているため、開口率が高く、そのため明るい表示画面が得られ、また、その間隔を所定の範囲に制限しているため、光抜け、色抜けのない、コントラストの高い表示画面を得ることが可能である。
【００１８】
なお、本発明のカラーフィルタおよび反射型カラーディスプレイは、ガラス基板、樹脂基板、樹脂フィルムなどの基材の種類に関わらず適用可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る反射型カラーディスプレイを示す断面図である。
【００２０】
図１において、ガラス基板１上に画素電極２を形成してなる背面基板と、ガラス基板４上にカラーフィルタパターン５と透明電極６を形成してなる前面基板とを、間に表示媒体３を介在させて貼り合わせることにより、反射型カラーディスプレイが構成される。表示媒体３としては、電気泳動粒子、ツイストボール、高分子分散型液晶、高分子ネットワーク型液晶、単層コレステリック液晶等を用いることが出来る。
【００２１】
カラーフィルタパターン５は、複数色、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の着色層からなり、画素電極２に対応する位置に配置されている。カラーフィルタパターン５の各着色層間には、所定の間隔があけられていて、そこにはブラックマトリクスは設けられていない。
【００２２】
上述したように、各色のカラーフィルタパターン同士を重ねた場合、重なり部分がブラックマトリクスと同様の作用を行い、開口率が低下する。一方、図１に示すように、カラーフィルタパターン５の各着色層間に間隔を設けた場合、通常、光抜けが起こり、コントラストを低下させるものと考えられていた。
【００２３】
しかしながら、本発明者らの検討によると、画素電極２の間に対応する位置にある、本来、電極の電場により駆動されないはずの領域の表示媒体３の部分は、図１において矢印で示すように、隣接する電極からの漏れ電場によって状態を変化させ、表示駆動を行っていることが分かった。その状態が変化している領域の幅は、表示方式や電極間距離にもよるが、概ね２０μｍであることがわかった。
【００２４】
従って、隣接する電極からの漏れ電場によって表示媒体の状態が変化する幅を上限として、カラーフィルタパターン間に間隔をあけても、光抜けが生ずることがなく、コントラストは低下しない。
【００２５】
具体的には、この２０μｍ以下の幅の電極間領域は、黒表示時では黒状態、白表示時では白状態、その他の状態では灰色状態であった。この領域をブラックマトリクスなどで隠すことなく、むしろ積極的に利用することは、反射型カラーディスプレイでは利点となる。なぜなら、ブラックマトリクスがないために開口率が非常に高い上に、白表示時は電極間領域の白状態によって画面の明るさを稼ぐことが出来るからである。
【００２６】
黒表示時には、この電極間領域も黒状態となるため、不具合は発生しない。その他の色表示時には、電極間領域は灰色状態となって、あたかも極細のブラックマトリクスのようになるが、灰色の具合は、隣接する画素が明表示時には明るい灰色、暗表示時には暗い灰色となるので、この場合にも不具合は発生しない。
【００２７】
一方、カラーフィルタパターン５の各着色層間の間隔が狭すぎる場合には、着色層近傍の表示媒体が、その着色層に対応する電極ではなく、それに隣接する電極からの電場により影響され、表示特性に悪影響を受けてしまう。このような現象が生ずる間隔は、やはり表示方式や電極間距離によるが、概ね１μｍであった。即ち、カラーフィルタパターン間の間隔の下限は約１μｍであることがわかった。
【００２８】
以上のように、本発明のカラーフィルタにおいて、カラーフィルタパターン間の間隔は、一般に１μｍ以上２０μｍ以下であるが、好ましくは、５μｍ以上１０μｍ以下である。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
＜実施例１＞
粒径０．１μｍの酸化チタン粒子と粒径０．１μｍのカーボンブラック粒子を、それぞれ白色粒子、黒色粒子として有機溶剤中に分散させた分散液を、尿素樹脂中に封じて粒径１００μｍのマイクロカプセルを形成した。
【００３１】
次いで、図２（ａ）に示すように、ガラス基板１１に形成された所定のパターンの画素電極１２上に、上記マイクロカプセルを緻密に一層敷き詰め、マイクロカプセル層１３を形成し、背面基板とした。
【００３２】
一方、図２（ｂ）に示すように、ガラス基板１４上に、フォトリソグラフィによって、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のストライプ状のパターンを有するカラーフィルタ１５を形成した。この時、各色のカラーフィルタパターン１５間には、１０μｍの間隔を設け、ブラックマトリクスは形成しなかった。このカラーフィルタ１５上に透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）層１６を約１０００Åの厚さに設け、前面基板とした。
【００３３】
図２（ｂ）に示す前面基板と、図２（ａ）に示す背面基板を、前面基板のカラーフィルタパターン１５と、背面基板の画素電極パターン１２が重なるように、貼り合わせ、図２（ｃ）に示すようなマイクロカプセル型電気泳動方式反射型カラーディスプレイを作成した。
【００３４】
このようにして得た反射型カラーディスプレイの電極間に所定の電圧を印加することにより、白、黒、赤、青、緑、その他を表示したところ、明るい表示が得られ、コントラストも高かった。
【００３５】
＜実施例２＞
各色のカラーフィルタパターン間の間隔を５μｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして、マイクロカプセル型電気泳動方式反射型カラーディスプレイを作成した。
【００３６】
このようにして得た反射型カラーディスプレイの電極間に所定の電圧を印加することにより、白、黒、赤、青、緑、その他を表示したところ、実施例１と同様、明るい表示が得られ、コントラストも高かった。
【００３７】
＜比較例１＞
各色のカラーフィルタパターン間に、１０μｍの線幅を有するブラックマトリクスを設けたことを除いて、実施例１と同様にして、マイクロカプセル型電気泳動方式反射型カラーディスプレイを作成した。
【００３８】
このようにして得た反射型カラーディスプレイの電極間に所定の電圧を印加することにより、白、黒、赤、青、緑、その他を表示することが出来た。黒は問題はなかったが、その他の色においては画面が暗くなった。
【００３９】
＜比較例２＞
各色のカラーフィルタパターン同士を、端部１０μｍの幅で重なり合うように設けたことを除いて、実施例１と同様にして、マイクロカプセル型電気泳動方式反射型カラーディスプレイを作成した。
【００４０】
このようにして得た反射型カラーディスプレイの電極間に所定の電圧を印加することにより、白、黒、赤、青、緑、その他を表示することが出来た。黒は問題はなかったが、その他の色においては画面が暗くなった。
【００４１】
＜比較例３＞
各色のカラーフィルタパターン同士を、端部で接するように設け設けたことを除いて、実施例１と同様にして、マイクロカプセル型電気泳動方式反射型カラーディスプレイを作成した。
【００４２】
このようにして得た反射型カラーディスプレイの電極間に所定の電圧を印加することにより、白、黒、赤、青、緑、その他を表示することが出来た。しかし、白および明るい色表示は、実施例１よりも暗い表示となった。
【００４３】
＜比較例４＞
各色のカラーフィルタパターン同士を、２５μｍの間隔をあけて設けたことを除いて、実施例１と同様にして、マイクロカプセル型電気泳動方式反射型カラーディスプレイを作成した。
【００４４】
このようにして得た反射型カラーディスプレイの電極間に所定の電圧を印加することにより、白、黒、赤、青、緑、その他を表示することが出来た。しかし、実施例１よりもコントラストの低い表示となった。
【００４５】
以上の実施例および比較例では、マイクロカプセル型電気泳動方式ディスプレイに適用した例について説明したが、本発明は、ツイストボール方式反射型カラーディスプレイ、高分子分散型液晶方式反射型カラーディスプレイ、高分子ネットワーク型液晶方式反射型カラーディスプレイ、単層のコレステリック液晶方式反射型カラーディスプレイ等の反射型カラーディスプレイに適用しても、同様の効果を得ることが出来る。
【００４６】
なお、以上の説明では、カラーフィルタは、前面基板に形成され、その上に透明電極が形成されているが、本発明ではこれに限らず、背面基板側に形成された表示媒体上に直接形成することも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によると、ブラックマトリクスを用いずに、各着色層間に間隔をあけているため、開口率が高く、そのため明るい表示画面が得られ、また、その間隔を所定の範囲に制限しているため、光抜け、色抜けのない、コントラストの高い表示画面を得ることを可能とする反射型カラーディスプレイ用カラーフィルタおよびそれを備えた反射型カラーディスプレイが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る反射型カラーディスプレイを示す断面図。
【図２】実施例１に係るマイクロカプセル型電気泳動方式ディスプレイを示す断面図。
【符号の説明】
１，４・・・ガラス基板
２・・・画素電極
３・・・表示媒体
５・・・カラーフィルタパターン
６・・・透明電極
【図１】
0004415525.tif 000002
【図２】
0004415525.tif 000003