CN109477919A - 滤色器及反射型显示装置 - Google Patents
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Abstract
该滤色器具备透射可见光的基板、和配置于所述基板上且透射非白色光的多个着色层。将所述基板的一个表面在第1方向和与所述第1方向正交的第2方向上分别等分而成的矩形区域称为单元矩形区域、将所述单元矩形区域进一步在所述第1方向及所述第2方向上分别2等分而成的4个矩形区域称为子矩形区域时,所述单元矩形区域中的所述子矩形区域中的3个区域被设定为分别各配置有1个所述着色层的着色部区域,所述单元矩形区域中的所述子矩形区域中的除所述3个区域以外的1个区域被设定为没有配置所述着色层中的任一个的非着色部区域。另外,在所述多个着色层中,在所述第1方向或所述第2方向上与所述非着色部区域相邻的第1着色部区域中配置的第1着色层按照以下方式配置:所述第1着色部区域相对于所述非着色部区域的边界与所述第1着色层之间的第1间隙比所述第1着色部区域相对于第2着色部区域的边界与所述第1着色层之间的第2间隙窄,所述第2着色部区域在所述第2方向或所述第1方向上与所述第1着色部区域相邻。
Description
技术领域
本发明涉及滤色器及反射型显示装置。
本申请基于2016年7月22日在日本申请的日本特愿2016-144696号而主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术
伴随着电子信息网络的普及,例如已经进行了以电子书籍为代表的电子出版。作为显示电子出版物的电子信息的显示装置,大多使用例如自发光型显示装置或背光型显示装置。
然而,这些显示装置的显示画面若与例如利用纸等印刷介质的显示相比则亮度高。因此,若使用者长时间持续看这些显示装置的显示画面则容易导致其疲劳。进而,这些显示装置由于耗电也大,所以例如在电池驱动的情况下显示时间受到限制。
与此相对,例如以电子纸为代表的反射型显示装置由于通过反射光来显示电子信息,所以使用者能够以接近纸的感觉来读取电子信息的显示。因此,使用者的疲劳更加减轻。进而,反射型显示装置由于例如只要是太阳光或照明光所照射的地方就能够发挥显示性能,因此也适于室外广告牌等。反射型显示装置由于除了画面的信息的刷新以外不消耗电力,所以耗电少就能应付,即使是电池驱动也能够长时间驱动。
反射型显示装置还被积极地用于电子广告牌、电子价格标签之类的用途中。
在这样的反射型显示装置中,例如若仅为文字信息,则即使是黑白显示也充分。但是,为了显示例如书籍的插画、广告、广告牌、提高吸睛效果的显示、图像、目录、货架标签、价格标签、指示书等中的电子信息,更优选能够彩色显示。伴随着这些显示用途中的显示内容的彩色化,在反射型显示装置中进行彩色显示的需求提高。
作为进行彩色显示的反射型反射装置,提出了例如以下那样的反射型显示装置。
在专利文献1中提出了一种多色显示面板,其中,在至少一者透明的一对基板间配置有包含通过施加电场而移动或旋转的粒子的显示体的多色显示面板中,在一对基板的至少一个透明的基板上形成有滤色器。
在专利文献1中记载了一种滤色器,其中,着色成三原色的正方形状的3个着色层以正方格子状排列。
在专利文献2中提出了一种具有滤色器的反射型彩色显示器,其中,多色的着色层被配置成规定的图案,在这些多个着色层间没有设置黑色矩阵而设置有1μm以上且20μm以下的间隙。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-161964号公报
专利文献2:日本特开2003-107234号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,在上述那样的以往的滤色器及反射型显示装置中存在以下那样的问题。
在专利文献1、2中记载的反射型显示装置中,重叠有在透明基板上的成为彩色显示单元的像素区域内配置有与三原色对应的3个着色层的滤色器、和能够与各着色层对应地切换黑白显示的反射显示层。
反射显示层的驱动电极以矩形格子状配置有一定的矩形状电极。在各像素区域中,4个驱动电极以2×2格子状排列。通过该4个驱动电极,反射显示体的子像素区域(将像素区域4分割而成的区域)的黑白显示被分别独立地切换。
各着色层形成为俯视矩形状,被分别排列于3个驱动电极上的各子像素区域中。各着色层的中心与各子像素区域的中心一致。在像素区域中在剩余的1个驱动电极上,形成有没有配置着色层的子像素区域。
若将该着色层的面积在着色层所相对的子像素区域的面积中所占的比例记载为着色面积率,则着色面积率越高,显示中的颜色再现性变得越好。
但是,在上述的着色层的构成中,由于若提高着色面积率则相邻的着色层彼此之间的间隙变小,所以在滤色器的制造工序中着色层彼此的一部分变得容易混合而产生着色层的混色。例如,在透射型的液晶显示装置中使用的滤色器中,为了防止着色层的混色,在着色层间设置有黑色矩阵之类的遮光部。但是,在反射型显示装置中,黑色矩阵由于会使反射光的取出效率下降,所以难以使用。
进而,还有可能因制造误差而引起着色层与子像素区域之间的配置偏离。该情况下,即使在着色层彼此之间有间隙,也有可能通过着色层与配置其它着色层的子像素区域重叠地配置而在彩色显示时引起设想外的显示光的混色。
因此,在反射型显示装置用的滤色器的相邻的着色层间,为了抑制混色,需要设置即使因制造误差而产生着色层与子像素区域之间的配置偏离而着色层也不会与其它着色层的子像素区域重叠的程度的间隙。
在像这样不使用黑色矩阵的滤色器中在着色层间间隙变得必要。因此,在不使用黑色矩阵的滤色器中,若想要提高彩色显示的析像度,则会存在因着色面积率变低而颜色再现性下降这样的问题。
本发明是鉴于上述那样的问题而进行的,其目的是提供一种滤色器,其是单元矩形区域被排列在彼此正交的2个方向上的滤光片构成,所述单元矩形区域在以2×2格子状排列的子矩形区域中的3个中分别配置有着色层,在1个子矩形区域中没有配置着色层,其中,能够抑制产生混色的可能性,同时提高子矩形区域中的着色层的面积率。
本发明的目的在于,提供一种反射型显示装置,其通过具备本发明的滤色器,能够提高彩色显示的颜色再现性。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题,本发明的第1方式的滤色器具备透射可见光的基板、和配置于上述基板上且透射非白色光的多个着色层。将所述基板的一个表面在第1方向和与所述第1方向正交的第2方向上分别等分而成的矩形区域称为单元矩形区域、将所述单元矩形区域进一步在所述第1方向及所述第2方向上分别2等分而成的4个矩形区域称为子矩形区域时,所述单元矩形区域中的所述子矩形区域中的3个区域被设定为分别各配置有1个所述着色层的着色部区域,所述单元矩形区域中的所述子矩形区域中的除所述3个区域以外的1个区域被设定为没有配置所述着色层中的任一个的非着色部区域。另外,在所述多个着色层中,在所述第1方向或所述第2方向上与所述非着色部区域相邻的第1着色部区域中配置的第1着色层按照以下方式配置:所述第1着色部区域相对于所述非着色部区域的边界与所述第1着色层之间的第1间隙比所述第1着色部区域相对于第2着色部区域的边界与所述第1着色层之间的第2间隙窄,所述第2着色部区域在所述第2方向或所述第1方向上与所述第1着色部区域相邻。
本发明的第2方式的滤色器为上述第1方式的滤色器,其中,上述多个着色层在上述第1方向及上述第2方向上与合计4个子矩形区域相邻的情况下,按照与1个上述非着色部区域及3个上述着色部区域相邻、或与2个上述非着色部区域及2个上述着色部区域相邻的方式配置。
本发明的第3方式的滤色器为上述第1或第2方式的滤色器,其中,上述多个着色层具备透射第1色的光的多个第1色着色层、透射与上述第1色不同的第2色的光的多个第2色着色层、和透射与上述第1色及上述第2色不同的第3色的光的多个第3色着色层。另外,在上述单元矩形区域中,在上述子矩形区域的上述3个区域中,分别各配置有1个上述第1色着色层、上述第2色着色层及上述第3色着色层。
本发明的第4方式的滤色器为上述第1~第3中任1个方式的滤色器,其中,在上述单元矩形区域中,上述着色层在上述子矩形区域各自中所占的面积率彼此相等。
本发明的第5方式的滤色器为上述第4方式的滤色器,其中,上述面积率为80%以上。
本发明的第6方式的反射型显示装置,其具备上述第1~第5中任1个方式的滤色器、和与上述滤色器的上述子矩形区域分别相对地配置且能够独立地变更反射率的多个反射显示层。
发明效果
根据本发明的滤色器,发挥以下效果:在以2×2格子状排列的子矩形区域中的3个中分别配置有着色层、且在1个子矩形区域中没有配置着色层的单元矩形区域被排列在彼此正交的2个方向上的滤光片构成中,能够抑制产生混色的可能性,并且提高着色层相对于子矩形区域的面积率。
根据本发明的反射型显示装置,发挥以下效果:通过具备本发明的滤色器,能够提高彩色显示的颜色再现性。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的反射型显示装置的主要部的构成的示意性纵截面图。
图2是表示本发明的实施方式的滤色器的着色层的排列的示意性平面图。
图3是表示本发明的实施方式的滤色器的着色层的形成方法的一个例子的示意图。
图4是表示比较例的滤色器的排列的示意性平面图。
图5是示出表示改变着色面积率的情况的油墨浓度与颜色再现率的关系的实验结果的曲线图。
图6是表示本发明的实施方式的变形例的滤色器的着色层的排列的示意性平面图。
具体实施方式
以下,参照所附附图对本发明的实施方式的滤色器及反射型显示装置进行说明。
图1是表示本发明的实施方式的反射型显示装置的主要部的构成的示意性纵截面图。图1由于为示意图,所以有时形状和尺寸被放大(以下的附图也相同)。
如在图1中示出主要部的构成那样,本实施方式的反射型显示显示器1(反射型显示装置)是基材10、第1电极层11、粘接层12、反射显示层13、第2电极层14、光透射性基材15(基板)、滤色器层17及保护层18依次层叠而构成的。这里,光透射性基材15及滤色器层17构成本实施方式的滤色器Cf1。
反射型显示显示器1是通过将来自外部的入射光利用滤色器层17分割(分光)成第1色、第2色、及第3色这三色,并利用基于图像信号而驱动的反射显示层13来调整三色的反射光量,从而能够显示彩色图像的反射型显示装置。但是,利用反射型显示显示器1的彩色图像可以被全彩色显示,也可以是全彩色显示以外的多色显示。
反射型显示显示器1的有效显示画面的外形状没有特别限定。这里,所谓有效显示画面是指能够切换显示的画面。以下,作为一个例子,以反射型显示显示器1的有效显示画面的外形状为矩形的例子进行说明,但该外形状也可以为圆形、椭圆形、或多边形等。
基材10由板状的绝缘体构成。作为基材10的材质,也可以使用例如合成树脂膜、玻璃等。
在基材10的表面层叠有第1电极层11。
第1电极层11对反射显示层13施加改变后述的反射显示层13的反射率的驱动电压。第1电极层11在本实施方式中,为了能够对反射型显示显示器1的彩色显示的显示单元即像素区域内的每个子像素区域独立地施加电压,按照与子像素区域的形状、配置对应地具备多个子像素电极的方式形成图案。
如后述那样,本实施方式中,由于像素区域及子像素区域均为俯视矩形状,所以第1电极层11的各子像素电极也为矩形状。但是,各子像素电极例如根据后述的开关元件的配置位置等,也可以是在矩形的一部分中形成有俯视凹部或凸部的大致矩形状的形状。
第1电极层11中的各子像素电极在可将后述的反射显示层13的反射率在黑(0%)与白(100%)之间改变这点上具有彼此同样的构成。但是,根据所施加的驱动信号的种类,各像素区域内的子像素电极被区分为第1色用子像素电极11r、第2色用子像素电极11g、第3色用子像素电极11b、及无彩色用子像素电极11n。
第1色用子像素电极11r、第2色用子像素电极11g、第3色用子像素电极11b为在像素区域中被施加基于分别控制第1色成分、第2色成分、第3色成分的灰度的驱动信号的驱动电压的驱动电极。
无彩色用子像素电极11n为在像素区域中被施加基于控制无彩色成分的灰度的驱动信号的驱动电压的驱动电极。
第1电极层11通过适宜的金属材料形成。
在第1电极层11上,介由粘接层12而层叠有反射显示层13。
粘接层12的材质只要是能够将第1电极层11与反射显示层13的表面13b彼此粘接,则没有特别限定。
反射显示层13采用通过沿层厚方向(与反射型显示显示器1或基材10的厚度方向相同)施加电场而至少能够切换地显示白与黑的适宜的层构成。
在本实施方式中,反射显示层13采用反射率根据电场的大小从最小值(黑)逐渐变化成最大值(白)的构成。因此,反射显示层13能够表现出白黑的灰度。
反射显示层13的反射率只要在表面13b与相反侧的表面13a之间变化即可。
例如,对于反射显示层13,也可以采用选自反射型液晶方式、胆甾醇液晶方式、电泳方式(微胶囊方式等)、微杯方式、电致变色方式等中的方式的构成。
第2电极层14是层叠于反射显示层13的表面13a的透明电极。
在本实施方式中,第2电极层14被配置于将第1电极层11的整体(俯视的整体)覆盖的范围。
第1电极层11中的各驱动电极和第2电极层14介由省略图示的开关元件与省略图示的驱动电源连接。因此,若根据图像信号来驱动开关元件,则在各驱动电极与第2电极层14之间产生由与图像信号相应的驱动电压带来的电场。
作为第2电极层14的材质,也可以使用例如氧化铟锡(ITO)等具有导电性的透明材料。
光透射性基材15为层叠于第2电极层14上的具有可见光的光透射性的层状部。
作为光透射性基材15的材质,也可以使用例如玻璃基材。另外,作为光透射性基材15的材质,也可以使用例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)膜等膜基材。
在光透射性基材15的表面15a,也可以形成有保持形成后述的滤色器层17的油墨的油墨接受层16。
在能够在光透射性基材15上直接形成后述的滤色器层17的情况下,油墨接受层16也可以省略。但是,在通过喷墨法等印刷来形成滤色器层17的情况下,设置油墨接受层16由于能够适当地保持印刷时的油墨,所以优选。
本实施方式中,以反射型显示显示器1具备油墨接受层16的情况的例子进行说明。
油墨接受层16是为了将后述的滤色器层17保持在光透射性基材15上而形成的具有光透射性的层状部。油墨接受层16的厚度也可以为4μm以上且10μm以下。
在油墨接受层16的厚度低于4μm的情况下,有可能没有将油墨内的溶剂完全吸收而油墨的润湿扩展变得过大。另外,在制造上,若想要使油墨接受层16的厚度低于4μm,则还有可能因制造偏差而产生没有形成油墨接受层16的部位。
在油墨接受层16超过10μm的情况下,反射显示层13与后述的滤色器层17之间的距离变得过大。因此,由反射显示层13反射的光在油墨接受层16中扩散,有可能因透过后述的滤色器层17的光量下降而导致颜色再现性下降。
油墨接受层16被层叠于光透射性基材15中与和第2电极层14相接的表面相反侧的表面15a上。
作为油墨接受层16的材质,使用适于保持用于形成后述的滤色器层17的油墨的材质。作为油墨接受层16,也可以使用例如聚氨酯树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、乙烯醇树脂等。
为了提高层叠时的表面的防粘连(贴附)性能,更优选在油墨接受层16的材质中包含有机硅树脂。
油墨接受层16更优选使用具有可见光的透射率高、在使用环境中难以产生所接受的油墨的变色和褪色的特性的材料。油墨接受层16更优选通过膜上保持型的材料来形成,使得在形成后述的滤色器层17时,油墨的润湿扩展的均匀性不会受损。
作为油墨接受层16的材质的例子,可列举出例如日本特开2000-43305号公报中记载的喷墨记录介质、及日本特开2008-272972号公报中记载的喷墨打印机用记录介质。
油墨接受层16的形成方法没有特别限定。例如,油墨接受层16也可以通过在光透射性基材15上涂装用于形成油墨接受层16的油墨接受层形成用涂液后使其干燥或固化来形成。
作为用于形成油墨接受层形成用涂液的溶剂的例子,可列举出例如水、IPA(异丙醇)等水系溶剂或醇系溶剂和有机溶剂。例如,在油墨接受层16以聚氨酯树脂作为主要成分的情况下,在油墨接受层形成用涂液中,也可以使用相对于聚氨酯树脂溶解性高的甲苯、醋酸乙酯等有机溶剂。
油墨接受层形成用涂液的涂布装置没有特别限定。例如,作为涂布装置的例子,可列举出模涂机、旋涂机、棒涂机等。
作为油墨接受层形成用涂液的干燥方法,也可以使用例如加热、真空减压等。作为油墨接受层形成用涂液的固化方法,例如在涂液为UV固化性树脂的情况下,也可以使用UV光照射。
滤色器层17被层叠于光透射性基材15中的油墨接受层16的表面16a上。换而言之,滤色器层17被层叠于油墨接受层16中与和光透射性基材15相接的表面相反侧的表面16a上。
滤色器层17分别具备多个第1色着色层17r(着色层)、第2色着色层17g(着色层)、及第3色着色层17b(着色层)。
第1色着色层17r具有仅透射第1色的波长成分的透射波长带域。第2色着色层17g具有仅透射第2色的波长成分的透射波长带域。第3色着色层17b具有仅透射第3色的波长成分的透射波长带域。
第1色、第2色及第3色只要是为非白色、波长带域彼此不同、并且通过它们的组合能够进行全彩色显示或多色显示则没有特别限定。
为了进行全彩色显示,第1色、第2色及第3色的组合优选按照在各色的透射光混合时成为白色光的方式选择。
例如,第1色、第2色及第3色可以设定为红色、绿色及蓝色,也可以设定为青色、品红色、黄色。
在反射型显示显示器1中,在不需要全彩色显示的情况下,也可以使用用于进行必要的多色显示的适宜的3色的组合。除了上述的6色以外,也可以使用例如选自包含黄色、紫色、橙色、黄绿色等的组中的3色。
以下,为了简单,在将第1色着色层17r、第2色着色层17g及第3色着色层17b总称的情况下,有时记载为各着色层。
第1色着色层17r、第2色着色层17g及第3色着色层17b按照将反射显示层13夹在中间且与第1色用子像素电极11r、第2色用子像素电极11g及第3色用子像素电极11b分别相对的方式配置。
但是,在表面16a上,在与无彩色用子像素电极11n相对的部位没有配置任一着色层。
在本实施方式中,各着色层与反射显示层13的表面13a之间通过层叠有第2电极层14、光透射性基材15及油墨接受层16的光透射性的层状部而被隔离。
接着,对像素区域的构成和滤色器层17的俯视的配置图案进行说明。
图2是表示本发明的实施方式的滤色器的着色层的排列的示意性平面图。
图2中示出反射型显示显示器1中的跨越4个像素区域P的各着色层的俯视的配置图案。其中,保护层18的图示被省略。图2中的A-A截面为与在图1中省略了保护层18的截面同样的截面。在图2中,X方向为从图示左侧朝向右侧的方向,Y方向为从图示上侧朝向下侧的方向。
滤色器层17中的图示那样的各着色层的配置图案在整个省略图示的有效显示画面的整体中,在X方向(第1方向)及Y方向(第2方向)的各方向上反复。
各像素区域P是反射显示层13中的反射率的变更单元即矩形状的子像素区域在X方向上2个区域、在Y方向上2个区域的合计4个区域彼此邻接而形成的。
各像素区域P均被分为第1子像素区域13R、第2子像素区域13G、第3子像素区域13B及第4子像素区域13N这4个子像素区域。
第1子像素区域13R为通过第1色用子像素电极11r来变更反射率的子像素区域,为将第1色用子像素电极11r在俯视中覆盖的矩形状的区域。
第2子像素区域13G为通过第2色用子像素电极11g来变更反射率的子像素区域,为将第2色用子像素电极11g在俯视中覆盖的矩形状的区域。
第3子像素区域13B为通过第3色用子像素电极11b来变更反射率的子像素区域,为将第3色用子像素电极11b在俯视中覆盖的矩形状的区域。
第4子像素区域13N为通过无彩色用子像素电极11n来变更反射率的子像素区域,为将无彩色用子像素电极11n在俯视中覆盖的矩形状的区域。
各像素区域P的X方向的宽度为WX,Y方向的宽度为WY。相邻的像素区域P由于无间隙地相接而配置,所以各像素区域P的X方向及Y方向的排列节距也分别为WX、WY。这里,WX、WY可以彼此相等,也可以不同。
各子像素区域的X方向的宽度为wX(=WX/2),Y方向的宽度为wY(=WY/2)。例如,wX(或wY)也可以为150μm以上且190μm以下。以下,在列举出具体的数值例来说明各部位的尺寸例的情况下,作为一个例子,有时以wX=wY=150(μm)进行说明。即,在本实施方式的相邻的子像素区域的边界部分,没有设置黑色矩阵等遮光部。
各像素区域P被分类为第1像素区域P1及第2像素区域P2中的任一者。
第1像素区域P1及第2像素区域P2根据各子像素电极的配置,各子像素区域的排列彼此不同。
第1像素区域P1的各子像素区域如以下那样配置。第1子像素区域13R、第2子像素区域13G在Y方向上依次相邻。第2子像素区域13G、第3子像素区域13B在X方向上依次相邻。第4子像素区域13N在X方向上与第1子像素区域13R相邻,并且在Y方向上与第3子像素区域13B相邻。
第2像素区域P2的各子像素区域如以下那样配置。第2子像素区域13G、第1子像素区域13R在Y方向上依次相邻。第2子像素区域13G、第3子像素区域13B在X方向上依次相邻。第4子像素区域13N在X方向上与第1子像素区域13R相邻,并且在Y方向上与第3子像素区域13B相邻。
第1像素区域P1及第2像素区域P2在X方向上彼此相邻。
因此,在X方向上,第1像素区域P1及第2像素区域P2交替地排列。
关于Y方向上的各第1像素区域P1,第1像素区域P1彼此互相相邻。即,多个第1像素区域P1沿Y方向并列配置。关于Y方向上的各第2像素区域P2,第2像素区域P2彼此互相相邻。即,多个第2像素区域P2沿Y方向并列配置。
通过这样的配置图案,在X方向上,第2子像素区域13G、第3子像素区域13B、第1子像素区域13R及第4子像素区域13N的顺序的排列被反复。沿X方向延伸的各行在Y方向上相邻的行彼此之间,互相的配置在X方向上仅错开2个子像素区域而配置。
在Y方向上,形成有第1子像素区域13R与第2子像素区域13G交替地反复的第1列和第4子像素区域13N与第3子像素区域13B交替地反复的第2列。这些第1列与第2列在X方向上交替地排列。
在这样的配置图案中,若将有效显示画面的最外周(遍及整周的端部)中的各子像素区域除去,则各子像素区域彼此在X方向及Y方向上与合计4个子矩形区域相邻,处于以下那样的邻接关系。
第1子像素区域13R在X方向上与第3子像素区域13B和第4子像素区域13N邻接,在Y方向上与2个第2子像素区域13G邻接。
第2子像素区域13G在X方向上与第4子像素区域13N和第3子像素区域13B邻接,在Y方向上与2个第1子像素区域13R邻接。
第3子像素区域13B在X方向上与第2子像素区域13G和第1子像素区域13R邻接,在Y方向上与2个第4子像素区域13N邻接。
第4子像素区域13N在X方向上与第1子像素区域13R和第2子像素区域13G邻接,在Y方向上与2个第3子像素区域13B邻接。
因此,第1子像素区域13R、第2子像素区域13G及第3子像素区域13B均至少与1个第4子像素区域13N邻接。
接着,对滤色器层17的各着色层的排列进行说明。
在本实施方式中,各着色层的俯视的外形为包含正方形的大致矩形状(包含矩形的情况)。这里,所谓大致矩形状包含例如在矩形的各边上在俯视中产生微小的凹凸、或者在矩形的各角中带圆角的形状。
在测量后述的各种间隙尺寸的情况下,测量在各着色层的俯视的外形中距最长的直线状部分(以下、边)的距离。例如,在外形的拐角带圆角的情况下,忽视来自圆角的部分的间隙尺寸。即,由该圆角的部分测量的间隙不符合本发明中的间隙。
在着色层的各边上在俯视中形成有微小的凹凸的情况下,以将凹凸平均(弄平)而得到的直线视为边。
各着色层的形状也可以彼此不同,但以下,作为一个例子,以各着色层由相同形状构成的情况的例子进行说明。
各着色层为长边方向的幅度为L(其中,L<wX、L<wY)、短边方向的幅度为S(其中,S≤L)的大致矩形状。在着色层的各边上在俯视中形成有微小的凹凸的情况下,上述的幅度尺寸L、S表示在着色层中彼此相对的边的间隔。
各着色层在光透射性基材15中的单元矩形区域p中各配置有3个。各单元矩形区域p为与像素区域P相同大小的矩形区域。单元矩形区域p与各第1像素区域P1、第2像素区域P2对应地分别被分类成第1单元矩形区域p1、第2单元矩形区域p2。
第1单元矩形区域p1(或第2单元矩形区域p2)与第1像素区域P1(或第2像素区域P2)同样地沿X方向及Y方向分别被二等分。第1单元矩形区域p1(或第2单元矩形区域p2)被4等分成与第1像素区域P1(或第2像素区域P2)中的第1子像素区域13R、第2子像素区域13G、第3子像素区域13B、第4子像素区域13N分别对应的第1子矩形区域15R、第2子矩形区域15G、第3子矩形区域15B、第4子矩形区域内15N。
以下,在将第1单元矩形区域p1、第2单元矩形区域p2总称的情况下,有时记载为各单元矩形区域。在将第1子矩形区域15R、第2子矩形区域15G、第3子矩形区域15B、第4子矩形区域内15N总称的情况下,有时记载为各子矩形区域。
在图1、图2中,图示出在反射型显示显示器1中没有滤色器Cf1相对于反射显示层13的配置误差的情况的例子。
该情况下,如图2中所示的那样,第1单元矩形区域p1、第2单元矩形区域p2、第1子矩形区域15R、第2子矩形区域15G、第3子矩形区域15B及第4子矩形区域内15N成为第1像素区域P1、第2像素区域P2、第1子像素区域13R、第2子像素区域13G、第3子像素区域13B及第4子像素区域13N分别被垂直投影于光透射性基材15上而得到的矩形区域。
由于制造误差,各像素区域与各单元矩形区域、即各子像素区域与各子矩形区域在俯视中有可能彼此错开。因该制造误差引起的相对错开量在X方向及Y方向各自上最大为Δe。相对错开量Δe根据制造工程的工程能力而不同,但例如为10μm。
第1色着色层17r、第2色着色层17g、第3色着色层17b被配置于第1子矩形区域15R、第2子矩形区域15G、第3子矩形区域15B中。因此,第1色着色层17r、第2色着色层17g、第3色着色层17b被配置在与第1子像素区域13R、第2子像素区域13G、第3子像素区域13B在上述厚度方向上相对的位置。
因此,在单元矩形区域p中,子矩形区域15R、15G、15B成为各配置有1个着色层的着色部区域。与此相对,子矩形区域15N由于没有配置着色层,所以成为非着色部区域。
如图2中所示的那样,各着色层在各子矩形区域中,与各子矩形区域的边界空开适当的间隙而配置。
在第1子矩形区域15R中,在相对于相邻的2个第2子矩形区域15G和第3子矩形区域15B的3个边界与和它们相对的第1色着色层17r的各边之间,分别形成有间隙γ(第2间隙)。间隙γ为第1色着色层17r的边与边界之间的间隙的大小为γ的间隙。为了防止显示光的混色,γ的大小被选为即使考虑制造上的偏差而着色层也不会越过边界的大小。具体而言,被选为上述的因制造误差引起的相对错开量Δe以上的大小。
进而,在第1子矩形区域15R中,在相对于相邻的第4子矩形区域15N的边界与和其相对的第1色着色层17r的边之间,形成有间隙α(第1间隙)。间隙α为第1色着色层17r的边与边界之间的间隙的大小为α(其中,0≤α<γ)的间隙。即,间隙α也包含大小为0的情况。
像这样能够使间隙α比间隙γ窄是由于:因为在第4子矩形区域15N中没有配置有其它着色层,所以即使万一产生制造误差也不可能产生混色。
在第2子矩形区域15G中,在相对于相邻的2个第1子矩形区域15R和第3子矩形区域15B的3个边界与和它们相对的第2色着色层17g的各边之间,形成有上述的间隙γ。
进而,在第2子矩形区域15G中,在相对于相邻的第4子矩形区域15N的边界与和其相对的第2色着色层17g的边之间,形成有上述的间隙α。
在第3子矩形区域15B中,在相对于相邻的第1子矩形区域15R及第2子矩形区域15G的2个边界与和它们相对的第3色着色层17b的各边之间,形成有间隙δ(第2间隙)。间隙δ为第3色着色层17b的边与边界之间的间隙的大小为δ的间隙。为了防止显示光的混色,δ的大小被选为即使考虑制造上的偏差而着色层也不会越过边界的大小。具体而言,被选为上述的因制造误差引起的相对错开量Δe以上的大小。δ可以与γ相等,也可以彼此不同。
进而,在第3子矩形区域15B中,在相对于相邻的2个第4子矩形区域15N的边界与和它们相对的第3色着色层17b的各边之间,形成有间隙β(第1间隙)。间隙β为第3色着色层17b的边与边界之间的间隙的大小为β(其中,0≤β<δ)的间隙。即,间隙β也包含大小为0的情况。
像这样能够使间隙β比间隙δ窄是由于:因为在第4子矩形区域15N中没有配置有其它着色层,所以即使万一产生制造误差也不可能产生混色。
在本实施方式中,由于各着色层的大小相同,所以下述式(1)~(4)成立。
[数学式1]
wX=L+α+γ···(1)
wY=S+2·γ···(2)
wX=S+2·δ···(3)
wY=L+2·β···(4)
如以上说明的那样,多个着色层中被配置于在X方向或Y方向上与作为非着色部区域的第4子矩形区域15N相邻的第1着色部区域中的第1着色层按照以下方式配置:第1着色部区域相对于非着色部区域的边界与第1着色层之间的第1间隙(间隙α、β)比第1着色部区域相对于第2着色部区域的边界与第1着色层之间的第2间隙(间隙γ、δ)窄,所述第2着色部区域在X方向或Y方向上与第1着色部区域相邻。
即,各着色层在俯视中与第4子矩形区域15N相邻的间隙α、β比与第1子矩形区域15R、第2子矩形区域15G、第3子矩形区域15B相邻的间隙γ、δ窄。
本实施方式的各着色层在X方向及Y方向上与合计4个子矩形区域相邻的情况下,按照与1个非着色部区域及3个着色部区域相邻、或与2个非着色部区域及2个着色部区域相邻的方式配置。
各着色层在各自所配置的各着色部区域中所占的面积越大越优选。将矩形区域中的着色面积率Ci(i=1、2、3)通过下述式(5)来定义。
[数学式2]
其中,C1表示第1子矩形区域15R中的着色面积率,C2表示第2子矩形区域15G中的着色面积率,C3表示第3子矩形区域15B中的着色面积率。A1、A2、A3分别表示第1色着色层17r、第2色着色层17g、第3色着色层17b的面积。A0表示各子矩形区域15R、15G、15B的面积。
在本实施方式中,A0=wX×wY,在各着色层的俯视形状为矩形的情况下,A1=A2=A3=L×S。
在反射型显示显示器1中,作为彩色显示的品质,能够显示颜色再现性优异并且明亮的图像是重要的。在着色面积率Ci低的情况下,为了提高颜色再现性,考虑提高着色层的颜料浓度或层厚。但是,在该情况下,由于着色层的透射率下降,所以有时用于彩色显示的光量下降而画面变暗。
与此相对,若着色面积率Ci高,则由于能够降低着色层的颜料浓度或层厚,所以色层的透射率提高,能够兼顾颜色再现性和显示的亮度。
例如,着色面积率Ci也可以为80%以上,若为85%以上则更优选。
例如,若设定为wX=wY=150(μm)且相对错开量Δe为10μm,则作为间隙γ、δ需要最低限10μm。
在该情况下,在各着色层为俯视矩形状的情况下,各着色层的最大的着色面积率Ci通过在上述式(1)、(2)中设定为α=0(μm)、β=5(μm),从而Ci=(130×140/1502)×100=81(%)。在使着色层的大小不均等较佳的情况下,例如,通过设定为β=0(μm),从而仅C3能够设定为C3=(150×130/1502)×100=87(%)。
例如,若设定为wX=wY=190(μm)且相对错开量Δe为10μm,则作为间隙γ、δ需要最低限10μm。
在该情况下,在各着色层为俯视矩形状的情况下,各着色层的最大的着色面积率Ci通过在上述式(1)、(2)中设定为α=0(μm)、β=5(μm),从而Ci=(170×180/1902)×100=85(%)。在使着色层的大小不均等较佳的情况下,例如,通过设定为β=0(μm),从而仅C3能够设定为C3=(190×170/1902)×100=89(%)。
例如,若设定为wX=wY=190(μm)且相对错开量Δe为12.5μm,则作为间隙γ、δ需要最低限12.5μm。
在该情况下,在各着色层为俯视矩形状的情况下,各着色层的最大的着色面积率Ci通过在上述式(1)、(2)中设定为α=0(μm)、β=6.25(μm),从而Ci=(165×177.5/1902)×100=81(%)。在使着色层的大小不均等较佳的情况下,例如,通过设定为β=0(μm),从而仅C3能够设定为C3=(165×190/1902)×100=87(%)。
这样的各着色层通过在油墨接受层16上通过印刷而涂布各着色层的颜色的油墨并使其固化而形成。
在该情况下,通过进行将油墨涂布于第1色着色层17r、第2色着色层17g及第3色着色层17b的各形成区域的分开涂布,从而在不形成黑色矩阵的情况下形成滤色器层17。该滤色器层17由于由黑色矩阵引起的光量损失消失,所以滤色器层17的透射光量进一步提高。
在通过油墨涂布来形成滤色器层17的情况下,油墨涂布方法使用能够进行油墨的分开涂布的适宜的油墨涂布方法。
作为适于形成滤色器层17的油墨涂布方法的例子,可列举出例如丝网印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等。特别是喷墨印刷法在滤色器层17相对于第1电极层11的配置位置的对位变得容易、生产率也变高的方面更优选。
作为被涂装于油墨接受层16上之后的油墨的固化方法的例子,可列举出通过加热、送风、减压等使其干燥的方法。例如,在油墨为UV油墨等能量射线固化型油墨的情况下,可列举出照射UV光、电子射线等能量射线的方法。这些固化方法也可以使用两种以上的组合。
特别是在使用UV油墨的情况下,即使不设置油墨接受层16而在光透射性基材15的表面直接涂布UV油墨,也能够形成滤色器层17。
如图1中所示的那样,保护层18为按照将油墨接受层16及滤色器层17覆盖的方式层叠的具有光透射性的层状部。保护层18通过将滤色器层17覆盖来保护滤色器层17。通过保护层18,可防止滤色器层17因机械接触而损伤、或者附着污垢、或者吸湿。在形成保护层18的情况下,保护层18也可以包含于滤色器Cf1中。
作为保护层18的材质,使用具有光透射性的有机树脂或具有光透射性的无机化合物。作为有机树脂的例子,可列举出例如聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸系树脂、有机硅系树脂等。作为无机化合物的例子,可列举出例如Si3N4、SiO2、SiO、Al2O3、Ta2O3等。
保护层18通过在形成滤色器层17后涂布上述的材料、然后进行固化或蒸镀来形成。
作为用于形成保护层18的涂布方法,可列举出例如旋转涂布、辊涂、适宜的印刷法。
接着,对通过喷墨印刷法来形成滤色器层17的情况的油墨进行说明。
形成各着色层的油墨(以下,简记为油墨)的材料也可以包含着色剂、粘合剂树脂、分散剂、溶剂。
作为油墨中含有的着色剂,无论是有机颜料、无机颜料、染料等全部色素都可以使用。作为着色剂,更优选有机颜料,进一步优选使用耐光性优异者。
着色剂的色相根据各着色层的第1色、第2色、第3色而适当选择。
作为用作着色剂的颜料的具体例子,可列举出例如C.I.颜料红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.颜料蓝15、15:3、15:6、16、22、29、60、64、颜料绿7、36、58、C.I.颜料红20、24、86、81、83、93、108、109、110、117、125、137、138、139、147、148、153、154、166、168、185、C.I.颜料橙36、C.I.颜料紫23、C.I.颜料黄150等。
进而,为了得到需要的色相,也可以使用选自包含这些着色剂的适宜的着色剂组中的两种以上的颜料混合而得到的着色剂。
作为油墨的材料中使用的粘合剂树脂的例子,可列举出例如酪蛋白、明胶、聚乙烯醇、羧甲基乙缩醛、聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂等。它们按照与作为着色剂使用的色素的关系而适当选择。例如,在要求耐热性、耐光性的情况下,作为油墨的材料中使用的粘合剂树脂,也可以使用三聚氰胺树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等。
粘合剂树脂可以单独使用1种树脂,也可以将两种以上混合使用。
油墨的材料中使用的分散剂是为了提高着色剂在上述的粘合剂树脂中的分散而使用的。作为分散剂的例子,可列举出例如非离子性表面活性剂、离子性表面活性剂等。
作为非离子性表面活性剂的例子,可列举出例如聚氧乙烯烷基醚等。
作为离子性表面活性剂的例子,可列举出例如烷基苯磺酸钠、聚脂肪酸盐、脂肪酸盐烷基磷酸盐、四烷基铵盐等、以及有机颜料衍生物、聚酯等。
油墨中含有的分散剂可以单独使用一种,也可以将两种以上混合使用。
作为油墨中使用的溶剂的特性,若考虑喷墨印刷中的适应性,则更优选表面张力为35mN/m以下、并且沸点为130℃以上。
若在溶剂中表面张力超过35mN/m,则有可能喷墨印刷中的喷出时的点形状的稳定性变差。若在溶剂中沸点低于130℃,则由于在喷墨喷嘴的附近变得容易干燥,所以有可能变得容易产生喷嘴堵塞等不良。
溶剂的粘度更优选为5cps以上且20cps以下。
作为油墨的材料中使用的溶剂的种类的例子,可列举出例如卡必醇类。作为卡必醇类的具体例子,可列举出例如二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚等卡必醇系溶剂、或它们的溶纤剂类、卡必醇类的乙酸酯化合物等。
作为油墨的材料中使用的溶剂的种类的其它例子,可列举出例如γ-丁内酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、丁基二甘醇乙酸酯等。
上述的溶剂也可以根据需要而将两种以上的溶剂混合使用。
油墨中也可以添加包含有机硅系材料及氟系材料中的至少一者的表面活性剂。
本发明人发现,通过添加这样的表面活性剂,着色层内的颜色均匀性提高。认为着色层内的颜色均匀性提高的理由是由于:通过添加包含有机硅系材料及氟系材料中的至少一者的表面活性剂,从而油墨的表面张力下降,向油墨接受层16喷出时的润湿扩展变得更大。
作为有机硅系表面活性剂的例子,可列举出在硅氧烷骨架的主链或侧链上具有烷基氟代基、甲基、苯基等的有机硅树脂或有机硅橡胶。
作为氟系材料系表面活性剂的例子,可列举出含氟单体或含氟聚合物。作为含氟聚合物的例子,可列举出例如偏氟乙烯、氟乙烯、三氟乙烯、含氟脂肪族聚碳酸酯、它们的共聚物等氟树脂。
需要说明的是,表面活性剂也可以使用在有机硅系材料的侧链上导入了包含氟的氟代烷基的构成。
有机硅系材料或氟系材料的表面活性剂的添加量相对于油墨的固体成分也可以为0.01重量%~3.00重量%。
在表面活性剂的添加量少于0.01重量%的情况下,润湿扩展效果少。在超过3.00重量%而添加的情况下,由于油墨的表面张力过于下降,所以有可能从喷墨头的喷出性能下降。
接着,对形成滤色器层17的喷墨印刷法中使用的喷墨装置(省略图示。以下相同。)进行说明。
作为喷墨装置,根据油墨喷出方法的不同有压电转换方式和热转换方式,但更优选使用压电转换方式的喷墨装置。
喷墨装置具备载置台(省略图示。以下相同。)、喷墨头(省略图示。以下相同。)和将载置台及喷墨头至少沿与载置面平行的双轴方向相对移动的相对移动机构(省略图示。以下相同。)。
在载置台的载置面上能够载置包含形成有油墨接受层16的光透射性基材15的层叠体。该层叠体可以层叠有第2电极层14、反射显示层13及第1电极层11的至少一部分,也可以没有层叠有它们。
接着,对利用喷墨装置的滤色器层17的形成方法进行说明。
图3是表示本发明的实施方式的滤色器的着色层的形成方法的一个例子的示意图。
图3将在喷墨装置的载置台上配置有包含形成有油墨接受层16的光透射性基材15的层叠体LB的情况放大而示出。由于第1色着色层17r、第2色着色层17g、第3色着色层17b的形成方法相同,所以以下以第2色着色层17g的形成方法的例子进行说明。
层叠体LB是使各子矩形区域的排列方向即X方向、Y方向分别与喷墨装置的相对移动机构中的双轴的移动方向x方向、y方向一致而配置的。图3中,在中央部示出了第2子矩形区域15G。此时,层叠体LB按照油墨接受层16的表面16a朝向省略图示的喷墨头的方式载置。
在层叠体LB中包含第1电极层11的情况下,各子矩形区域的设计上的位置被定义为各子像素区域垂直投影于光透射性基材15上而得到的区域。例如,在层叠体LB中,也可以形成有与各像素区域及各子像素区域的XY坐标相关联的对准标记(省略图示。以下相同。)等。在该情况下,通过读取对准标记的图像来进行层叠体LB相对于载置台的对位。在没有形成有对准标记的情况下,层叠体LB例如也可以通过经由油墨接受层16及光透射性基材15读取各子像素电极的图像,从而相对于载置台进行对位。
该情况的滤色器层17的制造误差考虑由喷墨引起的描绘位置相对于设计值的位置偏移、或油墨点D的形状的偏差等制造误差。
在层叠体LB中不包含第1电极层11的情况下,例如,以光透射性基材15的外形或预先设置于层叠体LB上的对准标记(省略图示。以下相同。)等为基准,层叠体LB上的XY坐标预先基于设计值来定义。在该情况下,通过读取光透射性基材15的外形或对准标记的图像,来进行层叠体LB相对于载置台的对位。
在该情况下,滤色器层17的制造误差也考虑由喷墨引起的描绘位置相对于设计值的位置偏移、或油墨点D的形状的偏差等制造误差。
在载置台上配置层叠体LB后,通过相对移动机构使喷墨头相对移动,在表面16a上通过喷墨印刷来涂布形成各着色层的各油墨。
例如,为了涂布与第2色着色层17g对应的油墨,由供给被着色成第2色的油墨的喷墨头的油墨喷嘴(省略图示。以下相同。),使油墨喷出到表面16a。所喷出的油墨若着墨(附着)于油墨接受层16上,则沿着表面16a而润湿扩展,形成大致圆状的油墨点D。若油墨中含有上述的表面活性剂,则油墨点D的点径及厚度更加稳定。
从油墨喷嘴到表面16a为止的距离若设定为例如300μm以上且2000μm以下,则油墨点D的位置精度变得良好。若从油墨喷嘴到表面16a为止的距离低于300μm,则有可能因各种误差要因而导致喷墨头与层叠体LB接触。若从油墨喷嘴到表面16a为止的距离超过2000μm,则变得容易产生所喷出的油墨的飞行弯曲(误导)。
之后,通过相对移动机构使喷墨头的位置沿主扫描方向及副扫描方向相对移动,将形成第1色着色层17r的区域(以下,记载为着色层形成区域)用多个油墨点D填埋。这里,主扫描方向、副扫描方向可以分别为x方向、y方向,也可以分别为y方向、x方向。
此时,通过将油墨点D的着墨位置的x方向间距Dx与y方向间距Dy设定为适宜的间隔,从而在着色层形成区域以俯视矩形状涂布均匀厚度的油墨层。
在本实施方式中,相对移动机构的x方向(y方向)与层叠体LB的X方向(Y方向)分别一致。因此,x方向间距Dx及y方向间距Dy中的主扫描方向的间距被设定为一定宽度的带状的线沿主扫描方向延伸而形成的大小。x方向间距Dx及y方向间距Dy中的副扫描方向的间距按照在副扫描方向上邻接的带状的线产生适当宽度的重叠的方式被设定。
像这样操作,第2色着色层17g的外形的凹凸得到抑制而形成为俯视大致矩形状。
像这样操作,在各着色层形成区域涂布与各着色层对应的油墨。此时,由于在X方向或Y方向上相邻的着色层形成区域彼此有2·γ或γ+δ的大小的间隙,所以在油墨喷出时,相邻的着色层形成区域中的油墨不会互相混合。在与子矩形区域15N邻接的情况下,由于在子矩形区域15N中没有着色层形成区域,所以仍然不会与其它油墨互相混合。因此,着色层的混色得到抑制。
若在全部着色层形成区域涂布油墨而形成油墨层,则通过与油墨的种类相应的固化方法,使油墨层固化。油墨层通过例如加热、送风、减压等而使其干燥。例如,在作为油墨使用UV油墨的情况下,油墨层通过UV光的照射而被固化。
像这样操作,在层叠体LB中的表面16a形成滤色器层17。像这样操作,形成滤色器Cf1。
在层叠体LB包含光透射性基材15和滤色器层17的情况下,像这样操作而形成的滤色器Cf1也可以作为配置于适宜的反射型显示装置或透射型显示装置中的单独的滤色器使用。
本实施方式的反射型显示显示器1通过在这样的滤色器Cf1上进一步附加作为反射型显示显示器1不足的其它构成来制造。
例如,在滤色器Cf1仅缺少保护层18的情况下,通过按照将滤色器层17覆盖的方式形成保护层18,来制造反射型显示显示器1。在该情况下,滤色器层17的各着色层是在各着色层的形成时、在与各子像素区域一致的各子矩形区域内进行对位而形成的。
例如,在滤色器Cf1包含光透射性基材15及滤色器层17的情况下,在按照将滤色器层17覆盖的方式形成保护层18后,在光透射性基材15中与油墨接受层16相反侧的表面层叠配置第2电极层14、反射显示层13、粘接层12、第1电极层11、基材10。
在该情况下,被附加于滤色器Cf1上的层叠结构的制造顺序、制造方法没有特别限定。例如,也可以通过在滤色器Cf1上依次层叠、或贴附各层状部来制造反射型显示显示器1。例如,也可以通过在预先将多个层状部形成为1个以上的层叠体之后,将该1个以上的层叠体与滤色器Cf1贴合来制造反射型显示显示器1。
在滤色器Cf1包含光透射性基材15及滤色器层17的情况下,在相对于滤色器Cf1与包含反射显示层13的层叠体贴合时,有可能因贴合误差而产生各子矩形区域与各子像素区域的重合误差。因此,对于上述的相对错开量Δe,需要设定为在滤色器层17的形成时的制造误差上加上重合误差而得到的大小。
接着,对于本实施方式的反射型显示显示器1的作用,以滤色器层17的作用为中心进行说明。
图4是表示比较例的滤色器的排列的示意性平面图。
在反射型显示显示器1中,若在各像素区域P中对第1电极层11与第2电极层14之间施加与图像信号相应的电压,则反射显示层13被驱动。
即,根据施加于第1色用子像素电极11r、第2色用子像素电极11g、及第3色用子像素电极11b的电压,与它们相对的部位的反射显示层13的反射率被切换。由此,反射显示层13的显示状态在各子像素区域中被切换成白、灰、黑等。
从保护层18侧入射到反射型显示显示器1中的光在着色部区域中透过着色层而被与着色层对应的子像素区域中的反射显示层13反射后,透过所入射的着色层而射出到外部。因此,第1色、第2色、第3色的光分别仅以与图像信号相应的反射光量从配置有第1色着色层17r、第2色着色层17g、第3色着色层17b的各着色部区域被射出。另一方面,入射到非着色部区域中的光中,入射光的波长成分的光仅以与第4子像素区域13N中的反射显示层13的反射率相应的反射光量被射出。
像这样操作,第1色、第2色、第3色及无彩色以与图像信号相应的比例从各像素区域P被射出。这些光被加色混合而被观察。因此,在反射型显示显示器1中,以各像素区域P作为显示单元,进行彩色显示。
这里,第1像素区域P1与第2像素区域P2虽然各着色层的配置不同,但由于相同色的着色层的着色面积率彼此相等,所以在施加相同的图像信号的情况下,可进行相同色的彩色显示。
在本实施方式中,各着色层在俯视中被配置于各子矩形区域的范围内,相邻的着色层至少仅间隔2·γ或γ+δ。进而,各着色层在俯视中与第4子矩形区域15N相邻的情况下,形成有α或β的间隙。
由于γ、δ均为由制造误差引起的相对错开量Δe以上,所以即使产生各子矩形区域内的着色层的位置偏移、或各子像素区域与各子矩形区域之间的位置偏移,着色层也不可能进入与其它着色层对应的子像素区域。
因此,在不引起第1色(第2色、第3色)与其它色的混色的情况下被显示。
此时,由于α<γ、β<δ,所以与α=γ、β=δ的情况相比,各着色层可得到高的着色面积率。
对于这点,与图4中所示的比较例的反射型显示显示器100对比地进行说明。反射型显示显示器100具备滤色器层117来代替本实施方式的反射型显示显示器1的滤色器层17。滤色器层117具备第1色着色层117r、第2色着色层117g、第3色着色层117b来代替本实施方式的滤色器层17的第1色着色层17r、第2色着色层17g、第3色着色层17b。
在比较例的各单元矩形区域(各像素区域P)中,第1子矩形区域15R、第2子矩形区域15G、第3子矩形区域15B、第4子矩形区域15N(第1子像素区域13R、第2子像素区域13G、第1子像素区域13R、第4子像素区域13N)与本实施方式中的第1单元矩形区域p1(第1像素区域P1)中同样地配置。
因此,配置于各单元矩形区域p中的第1色着色层117r、第2色着色层117g、第3色着色层117b的排列图案彼此相同。
以下,在将第1色着色层117r、第2色着色层117g、第3色着色层117b总称的情况下,有时记载为比较例的各着色层。
在这样的滤色器层117中,比较例的各着色层彼此在俯视中处于以下那样的邻接关系。
第1色着色层117r在X方向上被2个第4子矩形区域15N夹持,在Y方向上与2个第2色着色层117g相邻。
第2色着色层117g在X方向上与2个第3色着色层117b相邻,在Y方向上与2个第1色着色层117r相邻。即,第2色着色层117g在X方向及Y方向上被其它着色层包围。
第3色着色层117b在X方向上与2个第2色着色层117g相邻,在Y方向上被2个第4子矩形区域15N夹持。
比较例的滤色器层117由于第2色着色层117g被其它着色层包围,所以需要在与第2子像素区域13G的各边界之间形成间隙γ。第1色着色层117r、第3色着色层117b被设定为与第2色着色层117g相同形状。
即,比较例的各着色层的俯视形状被设定为X方向的宽度为LX=wX-2·γ、Y方向的宽度为LY=wY-2·γ的矩形状。
其结果是,比较例的各着色层与本实施方式的各着色层相比,面积变小,着色面积率也变低。
例如,在wX=wY=150(μm)、γ=10(μm)且各着色层为俯视矩形状的情况下,各着色层的着色面积率Ci为Ci=(1302/1502)×100=75(%)。获知比较例的着色面积率的数值例若与上述的本实施方式的数值例中的Ci=81(%)相比,则相当低。
如通过与比较例的对比而获知的那样,在本实施方式中着色面积率能够提高是由于:通过将在着色层中与非着色部区域相邻的边界的间隙降低至最小0μm为止,能够将着色层在非着色区域的方向上延长。在本实施方式中,这样的着色层的配置通过形成各着色层在X方向及Y方向中的任一方向上至少与1个非着色部区域相邻的邻接关系来实现。
接着,对着色面积率与颜色再现性的关系进行说明。
图5是示出表示改变着色面积率的情况的油墨浓度与颜色再现率的关系的实验结果的曲线图。在图5中,横轴表示后述的油墨浓度(%),纵轴表示后述的颜色再现率(%)。
本发明人等为了调查着色面积率与颜色再现性的关系,制作将油墨浓度及着色面积率变更为各种值的滤色器Cf1,测定了安装有它们的反射型显示显示器中的颜色再现率。第1色、第2色、第3色分别设定为红、蓝、绿。
在该实验例中,准备使各着色层的着色面积率Ci彼此不同的多个滤色器,1个滤色器中的各着色层的着色面积率Ci彼此相等。着色面积率Ci被设定为70%(图5的曲线101所示)、75%(图5的曲线102所示)、80%(图5的曲线103所示)。其中,为了使着色面积率Ci为80%,设定为wX=wY=190(μm)。
油墨浓度表示形成各着色层的油墨中的颜料浓度。但是,图5中的油墨浓度以将油墨中的颜料的重量比为4%的情况设为100%的相对值表示。油墨浓度使用在40%~145%的范围内每隔15%的8种。
颜色再现率以NTSC比表示。NTSC比的测定使用了分光测色计CM-700d(商品名;KONICA MINOLTA OPTICS株式会社制)。
在图5中,如曲线101、102、103所示的那样,在任一油墨浓度下,均是着色面积率越高则颜色再现率变得越良好。
颜料浓度与颜色再现率的关系在任一着色面积率下均成为不仅缓和而且凸的曲线,颜料浓度不怎么有助于颜色再现率。着色面积率越高,则存在颜色再现率越容易根据颜料浓度而变化的倾向,但变化幅度小。各着色面积率下的颜色再现率的最大值在70%的情况下为5.9%,在75%的情况下为7.4%,在80%的情况下为9.3%。因此获知:若使着色面积率从70%变化为75%,则颜色再现率提高约1.3倍,若从70%变化为80%,则提高约1.6倍。
因此获知:通过提高着色面积率Ci,从而反射型显示显示器1的颜色再现率提高。
如以上说明的那样,构成本实施方式的滤色器的滤色器层17具备下述滤光片构成:在以2×2格子状排列的子矩形区域中的3个中分别配置有着色层、且在1个子矩形区域中没有配置着色层的单元矩形区域被排列在彼此正交的2个方向上。
在这样的滤光片构成中,本实施方式的滤色器成为着色层在X方向及Y方向中的任一方向上至少与1个非着色部区域相邻的邻接关系。因此,通过将在各着色层中与非着色部区域相邻的边界的间隙降低至最小0μm为止,能够将着色层在非着色区域的方向上延长。其结果是,着色层相对于子矩形区域的面积率(着色面积率)提高。
进一步根据本实施方式的反射型显示显示器1,由于具备本实施方式的滤色器,所以能够提高彩色显示的颜色再现性。
[变形例]
接着,对上述实施方式的变形例的滤色器进行说明。
图6是表示本发明的实施方式的变形例的滤色器的着色层的排列的示意性平面图。
如图6中所示的那样,本变形例的滤色器Cf2具备滤色器层27来代替上述实施方式的滤色器Cf1中的滤色器层17。
滤色器Cf2在上述实施方式的反射型显示显示器1中可以代替滤色器Cf1来使用。以下,以与上述实施方式不同的点为中心进行说明。
上述实施方式的滤色器Cf1以在X方向及Y方向上与合计4个子矩形区域相邻的着色层全部至少与1个非着色部区域相邻的情况的例子进行了说明。
与此相对,本变形例的滤色器Cf2是各像素区域P中的3个着色层中的1个不与非着色部区域相邻的情况的例子。
滤色器层27具备第1色着色层27r(着色层)、第2色着色层27g(着色层)、第3色着色层27b(着色层)来代替上述实施方式中的滤色器层17的第1色着色层17r、第2色着色层17g、第3色着色层17b。但是,配置于与各像素区域P相对的油墨接受层16上的矩形区域中的第1色着色层27r、第2色着色层27g、第3色着色层27b的排列图案与上述的比较例同样,彼此相同。
以下,在将第1色着色层27r、第2色着色层27g、第3色着色层27b总称的情况下,有时记载为各着色层。
因此,在本变形例的各单元矩形区域p(各像素区域P)中,第1子矩形区域15R、第2子矩形区域15G、第3子矩形区域15B、第4子矩形区域15N(第1子像素区域13R、第2子像素区域13G、第1子像素区域13R、第4子像素区域13N)与上述实施方式中的第1单元矩形区域p1(第1像素区域P1)中同样地配置。
在这样的滤色器层27中,各着色层彼此在俯视中处于以下那样的邻接关系。
第1色着色层27r在X方向上被2个第4子矩形区域15N夹持,在Y方向上与2个第2色着色层27g相邻。
第2色着色层27g在X方向上与2个第3色着色层27b相邻,在Y方向上与2个第1色着色层27r相邻。即,第2色着色层27g在X方向及Y方向上被其它着色层包围。
第3色着色层27b在X方向上与2个第2色着色层27g相邻,在Y方向上被2个第4子矩形区域15N夹持。
由于第2色着色层27g在X方向及Y方向上被其它着色层包围,所以在第2子矩形区域15G的各边界与第2色着色层27g之间形成有间隙γ。
由于第1色着色层27r在Y方向上被第2色着色层27g夹持,所以在第1子矩形区域15R的Y方向的端部中的各边界与第1色着色层27r之间形成有间隙μ(第2间隙)。由于第3色着色层27b在X方向上被第2色着色层27g夹持,所以在第3子矩形区域15B的X方向的端部中的各边界与第1色着色层27r之间形成有间隙κ(第2间隙)。
间隙μ(或κ)是与边界的间隙的大小为μ(或κ)的间隙。为了防止显示光的混色,μ(或κ)的大小与γ同样地被选为即使考虑制造上的偏差而着色层也不会越过边界的大小。μ、κ均可以采用γ以上的适宜值。
由于第1色着色层27r在X方向上被第4子矩形区域15N夹持,所以在第1子矩形区域15R的X方向的端部中的各边界与第1色着色层27r之间形成有间隙ν(第1间隙)。由于第3色着色层27b在Y方向上被第4子矩形区域15N夹持,所以在第3子矩形区域15B的Y方向的端部中的各边界与第3色着色层27b之间形成有间隙ε(第1间隙)。间隙ν(或ε)是第1色着色层27r(或第3色着色层27b)与边界的间隙的大小为ν(或ε)的间隙。ν满足0≤ν<μ,ε满足0≤ε<κ。即,间隙ν、ε也包含大小为0的情况。
若将第1色着色层17r、第2色着色层17g、第3色着色层17b中的X方向的宽度分别记载为LX1、LX2、LX3,将Y方向的宽度分别记载为LY1、LY2、LY3,则各宽度以下式(6)~(11)表示。
[数学式3]
LX1=wX-2·ν···(6)
LY1=wY-2·μ···(7)
LX2=wX-2·γ···(8
LY2=wY-2·γ···(9)
LX3=wX-2·κ···(10)
LX3=wY-2·ε···(11)
根据这样的构成,能够设定为不产生由各着色层引起的混色的状态,使第1子像素区域13R、第3子像素区域13B中的着色面积率C1、C3高于第2子像素区域13G中的着色面积率C2。因此,能够仅以着色面积率来提高第1色及第3色的颜色再现性。
关于第2色,由于若与第1色、第3色相比,则着色面积率C2相对地下降,所以若与第1色及第3色相比则颜色再现性相对差。但是,由于3色中的2色的颜色再现性提高,所以作为全彩色显示整体,颜色再现性提高。
关于第2色,例如若能够将颜料浓度设定为适宜值等而弥补着色面积率的下降,则3色的色彩平衡也能够良好地保持。
需要说明的是,在上述各实施方式的说明中,由于以滤色器被用于反射型显示装置的情况的例子进行了说明,所以滤色器中的单元矩形区域、子矩形区域分别通过反射型显示装置中的像素区域、子像素区域的大小而明确规定。
作为滤色器单体的单元矩形区域及子矩形区域的位置及大小根据滤色器的规格而预先规定。
但是,在这样的滤色器的规格不清楚的情况下,是否符合本发明的构成可以如以下那样操作来判定。
取得滤色器的表面的图像,确定包含3个着色层且能够将滤色器整体在2个方向上等分的单元矩形区域的边界。关于各单元矩形区域的边界,为了在相邻的着色层的间隙的范围内可采取各种位置,作为单元矩形区域之间的边界,在相邻的单元矩形区域中,选择着色层间的间隙被平均等分的边界线。接着,通过将像这样操作而特定的单元矩形区域内4等分来定义各子矩形区域的边界。接着,在滤色器的表面的图像上测量该各子矩形区域的边界与各着色层的外形之间的间隙,判定各间隙的关系是否为本发明的间隙的范围。
在上述实施方式的说明中,以各着色层的俯视形状为相同形状的例子进行了说明,但若着色面积率相等,则各着色层的俯视的外形也可以不是相同形状。
在上述实施方式及变形例的说明中,保护层18以通过在涂布透明材料后进行固化或蒸镀来形成的情况的例子进行了说明。
但是,保护层18也可以由具有光透射性的片材基材构成。在该情况下,例如,能够如以下那样操作来制造。
通过在片材基材上配置滤色器层17来制造滤色器。此时,也可以在形成滤色器层17的片材基材的表面形成有油墨接受层16。
另一方面,基材10、第1电极层11、反射显示层13、第2电极层14及光透射性基材15预先制造成与滤色器不同的层叠体。
反射型显示显示器通过在该层叠体中的光透射性基材15上介由适宜的透明粘接剂朝向滤色器层17而贴附上述的滤色器来制造。
在该情况下,片材基材为滤色器的基板,同时兼作作为反射型显示显示器的保护层18。
实施例
以下,对于上述实施方式的滤色器的实施例1~3与比较例1、2一起进行说明。下述[表1]示出实施例1~3、比较例1、2的主要的制作条件和评价结果。
[实施例1]
如[表1]中所示的那样,实施例1是具备上述实施方式的滤色器Cf1的反射型显示显示器1、且各子像素尺寸为150μm×150μm、各着色层的宽度为140μm×130μm、间隙α、γ、β、δ分别为0μm、10μm、5μm、10μm的例子。
反射型显示显示器1的实施例1如以下那样操作来制造。
通过在由PET形成的光透射性基材15上依次层叠由氧化铟锡(ITO)形成的第2电极层14和由电泳显示介质形成的反射显示层13,形成了第1层叠体。
之后,在由玻璃形成的基材10上形成了作为半导体的无定形硅、作为布线的由铝钛合金形成的第1电极层11。在第1电极层11上,介由以丙烯酸系粘接剂形成的粘接层12来贴合反射显示层13。
所使用的反射显示层13的反射率通过分光测色计CM-700d(商品名;KONICAMINOLTA OPTICS株式会社制)在2度视场、D65光源的条件下进行了测定,结果显示白色时的白反射率为44.2%,显示黑色时的黑反射率为2.0%。
通过在该状态的光透射性基材15上用模涂机涂装用于形成油墨接受层16的涂液后,使该涂膜干燥,从而形成了平均膜厚为8μm的油墨接受层16。作为形成油墨接受层16的涂液的材料,使用聚氨酯系树脂、甲苯、水、IPA的混合液。对于干燥,使用了减压干燥机。
第1电极层11按照各子像素区域的大小在各第1像素区域P1及各第2像素区域P2中X方向宽度成为150μm、Y方向宽度成为150μm的方式形成。
关于形成滤色器层17的油墨,本实施例中,对于第1色使用了红色(以下、R),对于第2色使用了绿色(以下、G),对于第3色使用了蓝色(以下、B)。
即,通过将R(G、B)的颜料作为着色剂,混合于粘合剂树脂、分散剂、及溶剂的混合液中而制造了喷墨印刷用的R油墨(G油墨、B油墨)。
通过将这些油墨利用喷墨印刷装置在油墨接受层16上进行描绘,分别涂装了第1色着色层17r、第2色着色层17g、第3色着色层17b的图案。
作为喷墨印刷装置,使用了搭载有Seiko Instruments株式会社制的12pl、180dpi(每2.54cm为180点)的喷墨头的喷墨印刷装置。
所涂装的油墨通过减压干燥机干燥了5分钟。由此,形成了滤色器层17。
各着色层形成为大致矩形状。各着色层的宽度被设定为L=140(μm)、S=130(μm)。进而,各着色层与各子矩形区域的边界的间隙被设定为α=0(μm)、γ=10(μm)、β=5(μm)、δ=10(μm)。
各着色面积率为C1=C2=C3=81(%)。
之后,在滤色器层17上层叠由PET膜形成的保护层18。
像这样操作,制造了上述实施方式的实施例1的反射型显示显示器1。
[实施例2]
如[表1]中所示的那样,实施例2除了各子像素尺寸为190μm×190μm、各着色层的宽度为177.5μm×165μm、间隙α、γ、β、δ分别为0μm、12.5μm、6.25μm、12.5μm以外,与上述实施例1同样地制造。因此,各着色面积率为C1=C2=C3=81(%)。
[实施例3]
如[表1]中所示的那样,实施例3除了各子像素尺寸为190μm×190μm、各着色层的宽度为180μm×170μm、间隙α、γ、β、δ分别为0μm、10μm、5μm、10μm以外,与上述实施例1同样地制造。因此,各着色面积率为C1=C2=C3=85(%)。
[比较例1、2]
比较例1、2分别为各子像素尺寸为150μm×150μm、190μm×190μm时的比较例的反射型显示显示器100的例子。
比较例1、2除了各着色层的排列图案和俯视的外形不同这点以外,与实施例1同样地操作来制造。
在比较例1中,各着色层的宽度被设定为LX=130(μm)、LY=130(μm)。因此,在比较例1中,间隙γ与实施例1同样,被设定为γ=10(μm)。关于着色面积率,各着色面积率为C1=C2=C3=75%。
在比较例2中,各着色层的宽度被设定为LX=165(μm)、LY=165(μm)。因此,在比较例2中,间隙γ与实施例2同样,被设定为γ=12.5(μm)。关于着色面积率,各着色面积率为C1=C2=C3=75%。
[评价]
作为实施例1~3、比较例1、2的反射型显示显示器的评价,进行了白色反射率和颜色再现性的评价。这些评价通过分光测色计CM-700d(商品名;KONICA MINOLTA OPTICS株式会社制)在2度视场、D65光源的条件下进行。
上述[表1]中示出实施例1~3、比较例1、2的评价结果。
白色反射率是在将第1电极层的各子像素电极驱动为白色的状态下测定了反射率。如[表1]中记载的那样,实施例1~3、比较例1、2的白色反射率的测定值分别为17.4%、18.0%、17.1%、18.8%、19.4%。
即,存在若着色面积率高则白色反射率变低的倾向,但其差小。在反射型显示装置中,由于必要的白色反射率为15%以上,所以作为白色反射率均良好。
在颜色再现性的评价中,基于将显示第1色、第2色、第3色的子像素电极分别单独驱动而进行了“红”、“绿”、“蓝”的显示时的显示色的分光测定而求出NTSC比。在[表1]中,记载了各显示色的L*、a*、b*、Y的测定值和NTCS比。这里,L*、a*、b*为L*a*b*色空间中的L*坐标、a*坐标、b*坐标的值,Y为XYZ色空间中的Y坐标的值。
如[表1]中记载的那样,实施例1~3、比较例1、2的表示颜色再现性的NTCS比的测定值分别为9.9%、9.7%、11.3%、7.1%、7.5%。
像这样,在实施例1~3中,与比较例1、2相比着色面积率变高,同时颜色再现性提高。具体而言,在实施例1中,与比较例1相比着色面积率提高了6%,从而NTSC比提高至约1.4倍。同样地在子像素尺寸不同的实施例2中,与比较例2相比着色面积率提高了6%,从而NTSC比提高至约1.3倍。进而,在实施例3中,与比较例2相比着色面积率提高了10%,从而NTSC比提高至约1.5倍。
以上,与实施例一起对本发明的优选的实施方式、变形例进行了说明,但本发明并不限定于这些实施方式、变形例及实施例。在不脱离本发明的主旨的范围内,能够进行构成的附加、省略、置换及其它变更。
另外,本发明并不受上述的说明的限定,仅受所附的权利要求书限定。
符号的说明
1 反射型显示显示器(反射型显示装置)
10 基材
11 第1电极层
11r 第1色用子像素电极
11g 第2色用子像素电极
11b 第3色用子像素电极
11n 无彩色用子像素电极
13 反射显示层
13a、15a、16a 表面
13R 第1子像素区域
13G 第2子像素区域
13B 第3子像素区域
13N 第4子像素区域
14 第2电极层
15 光透射性基材(基板)
15R 第1子矩形区域(着色部区域)
15G 第2子矩形区域15G(着色部区域)
15B 第3子矩形区域(着色部区域)
15N 第4子矩形区域(非着色部区域)
16 油墨接受层
17、27 滤色器层
17r、27r 第1色着色层(着色层)
17g、27g 第2色着色层(着色层)
17b、27b 第3色着色层(着色层)
18 保护层
Cf1、Cf2 滤色器
Ci、C1、C2、C3 着色面积率
P 像素区域
P1 第1像素区域
P2 第2像素区域
p1、p2 单元矩形区域
α、β、ν、ε 间隙(第1间隙)
γ、δ、μ、κ 间隙(第2间隙)
Claims (6)
1.一种滤色器,其具备:
透射可见光的基板,和
配置于所述基板上、且透射非白色光的多个着色层;
将所述基板的一个表面在第1方向和与所述第1方向正交的第2方向上分别等分而成的矩形区域称为单元矩形区域、将所述单元矩形区域进一步在所述第1方向及所述第2方向上分别2等分而成的4个矩形区域称为子矩形区域时,
所述单元矩形区域中的所述子矩形区域中的3个区域被设定为分别各配置有1个所述着色层的着色部区域,
所述单元矩形区域中的所述子矩形区域中的除所述3个区域以外的1个区域被设定为没有配置所述着色层中的任一个的非着色部区域,
在所述多个着色层中,在所述第1方向或所述第2方向上与所述非着色部区域相邻的第1着色部区域中配置的第1着色层按照以下方式配置:所述第1着色部区域相对于所述非着色部区域的边界与所述第1着色层之间的第1间隙比所述第1着色部区域相对于第2着色部区域的边界与所述第1着色层之间的第2间隙窄,所述第2着色部区域在所述第2方向或所述第1方向上与所述第1着色部区域相邻。
2.根据权利要求1所述的滤色器,其中,所述多个着色层在所述第1方向及所述第2方向上与合计4个子矩形区域相邻的情况下,按照与1个所述非着色部区域及3个所述着色部区域相邻、或与2个所述非着色部区域及2个所述着色部区域相邻的方式配置。
3.根据权利要求1或2所述的滤色器,其中,所述多个着色层具备:
透射第1色的光的多个第1色着色层;
透射与所述第1色不同的第2色的光的多个第2色着色层;和
透射与所述第1色及所述第2色不同的第3色的光的多个第3色着色层;
在所述单元矩形区域中所述子矩形区域的所述3个区域中,分别各配置有1个所述第1色着色层、所述第2色着色层及所述第3色着色层。
4.根据权利要求1~3中任1项所述的滤色器,其中,
所述单元矩形区域中所述着色层在所述子矩形区域各自中所占的面积率彼此相等。
5.根据权利要求4所述的滤色器,其中,
所述面积率为80%以上。
6.一种反射型显示装置,其具备:
权利要求1~5中任1项所述的滤色器;和
与所述滤色器的所述子矩形区域分别相对地配置、且能够独立地变更反射率的多个反射显示层。
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