JP2003161822A - プラスチックカラーフィルター及びそれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチックを基材としても表示装置のセル
ギャップを一定に保つことが出来、それによって高い表
示品質を得ることを可能とするプラスチックカラーフィ
ルター、及びそれを用いた表示装置を提供すること。 【解決手段】 プラスチックフィルム基材上に着色パタ
ーンを形成してなるカラーフィルターであって、着色パ
ターン間に対応する位置に、高さ２〜１５０μｍのスペ
ーサーを設けたことを特徴とする。液晶表示装置、電気
泳動表示装置、回転粒子表示装置等に適用することが出
来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックカラ
ーフィルター及びこのプラスチックカラーフィルターを
用いた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置等のフラットパネル
ディスプレイのカラー表示のために用いられるカラーフ
ィルターは、ガラス基材上に着色パターンおよび必要に
応じてブラックマトリックスを配列したものが主流であ
る。このようなガラスを基材とするカラーフィルター
は、白色と黒色の互いに電荷の異なる電気泳動粒子を封
入したマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置をカ
ラー化する手段としても使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、表示装置の薄膜
化、軽量化などの観点から、プラスチックフィルムを基
材として用いたカラーフィルダーが注目されている。し
かしながら、基材をガラスからプラスチックフィルムに
置き換えた場合、新たな問題が生じる。即ち、液晶表示
装置の場合、表示むらの発生を防ぐために基板間の距離
（セルギャップ）を一定に保つ必要があるが、ガラス基
材を用いた従来の液晶表示素子においては、真球状のス
ペーサーを対向する２枚の基板間に配置することによ
り、セルギャップを一定に保つことが可能であった。

【０００４】これに対し、少なくとも一方の基材がプラ
スチックフィルムである場合には、基材間にスペーサー
を配置しても、フィルムが可撓性を有するために、液晶
注入のためにセル内部を減圧状態にしたときに、スペー
サー近傍とスペーサーから離れた位置との間にセルギャ
ップの差が生じ易く、パネル全体においてセルギャップ
を一定に保つことは困難となる。

【０００５】一方、互いに異なる電荷を有する白色およ
び黒色の２種類の粒子を封入したマイクロカプセルを表
示体として用いた電気泳動表示装置において、電界の印
加により各泳動粒子を完全にマイクロカプセル内壁まで
移動させることにより白黒の２値駆動をする場合には、
必ずしもセルギャップを一定に保つ必要はない。この場
合、電気泳動粒子を封入したマイクロカプセルと、Ｒ、
Ｇ、Ｂ３色の着色パターンを有するカラーフィルターと
を併用することにより、表現できる色は８色となる。

【０００６】しかし、電気泳動粒子をカプセル内の任意
の位置で停止させて階調表示を行い、より多彩な色を表
現しようとする場合には、セルギャップが一定に保たれ
ていなければ、所定の位置に電気泳動粒子を停止させる
ために必要な印加電圧の強度が、パネルの位置によって
まちまちになってしまい、期待する色の表示を行うこと
が非常に困難となる。

【０００７】このような電気泳動表示装置においては、
２枚の基材を貼り合せる前段階で、マイクロカプセルを
一方の基材表面に塗布する工程があるが、塗布膜厚の均
一性には限界があり、塗布により表示体の厚さを均一に
することは困難である。

【０００８】本発明は、以上のような事情の下になさ
れ、プラスチックを基材としても表示装置のセルギャッ
プを一定に保つことが出来、それによって高い表示品質
を得ることを可能とするプラスチックカラーフィルタ
ー、及びそれを用いた表示装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、プラスチックフィルム基材上に着色パタ
ーンを形成してなるカラーフィルターであって、着色パ
ターン間に対応する位置に、高さ２〜１５０μｍのスペ
ーサーを設けたことを特徴とするプラスチックカラーフ
ィルターを提供する。

【００１０】かかる本発明のプラスチックカラーフィル
ターにおいて、スペーサーの高さは２〜１５０μｍであ
り、スペーサーの高さが２μｍ未満では、液晶を用いて
も十分な光学シャッターとしての特性が得られなくな
り、１5０μｍを超えると、駆動電圧が大きくなり、好
ましくない。

【００１１】スペーサーは、着色パターンの配列に従っ
て配列される。即ち、着色パターンがストライプ状に配
列されると、スペーサーもストライプ状に配列される。
着色パターンがドット状に配列されると、スペーサーも
ドット状に配列される。

【００１２】また、スペーサーは、複数の着色パターン
の個々の着色パターン間、例えば赤色パターンと緑色パ
ターンの間、緑色パターンと青色パターンの間、青色パ
ターンと赤色パターンの間に対応する位置に配列するこ
とが出来る。この場合、各着色パターン間にブラックマ
トリクスを配置し、このブラックマトリクスに対応する
位置、即ちその上方にスペーサーを配列することが出来
る。

【００１３】或いは、スペーサーは、複数の着色パター
ン群の間、例えば赤色パターン、緑色パターンおよび緑
色パターンからなる着色パターン群と他の同様の着色パ
ターン群の間に対応する位置に配列してもよい。この場
合、各着色パターン群の間に透明樹脂パターンを配置
し、この透明樹脂パターンに対応する位置、即ちその上
方にスペーサーを配列することが出来る。

【００１４】スペーサーは、感光性樹脂からなるものと
することが出来る。そうすることにより、着色パターン
と同様、感光性樹脂の成膜、露光、現像により、容易に
かつ精度よく形成することが可能である。

【００１５】以上のプラスチックカラーフィルターと対
向基板とを対向させて配置し、その間に液晶を封入する
ことにより、液晶表示装置を構成することが出来る。

【００１６】また、以上のプラスチックカラーフィルタ
ーと対向基板とを対向させて配置し、その間に分散媒溶
液と電荷を帯びた電気泳動粒子とを封入してなるマイク
ロカプセルを充填することにより、電気泳動表示装置を
構成することが出来る。

【００１７】更に、以上のプラスチックカラーフィルタ
ーと対向基板とを対向させて配置し、その間に分散媒溶
液に分散された電荷を帯びた表面領域を有する回転粒子
を充填することにより、回転粒子表示装置を構成するこ
とが出来る。この回転粒子は、電界の印加により回転
し、電荷を帯びた表面領域の向きを変えるものである。

【００１８】これらの場合、対向基板として、プラスチ
ックフィルム、ガラス、または金属板を用いることが出
来る。なお、セルギャップは、液晶表示装置の場合、通
常２〜５μｍ程度、電気泳動表示装置の場合、通常５０
〜１００μｍ、回転粒子表示装置の場合、通常３０〜１
５０μｍである。

【００１９】以上のように構成される表示装置による
と、可撓性を有するプラスチックを基材としても、表示
装置のセルギャップを一定に保つことが出来、それによ
って高い表示品質を得ることをが能である。

【００２０】即ち、液晶表示装置に適用した場合、セル
ギャップが一定に保たれるため、表示むらが抑制され、
高い表示品質が得られる。また、電気泳動表示装置に適
用した場合、セルギャップが一定に保たれることによ
り、階調表示が容易となり、高い表示品質が得られる。
更に、回転粒子表示装置に適用した場合にも、セルギャ
ップが一定に保たれることにより、階調表示が容易とな
り、高い表示品質が得られる。

【００２１】また、本発明に係るプラスチックカラーフ
ィルターは、対向基板の可撓性の有無によらず、セルギ
ャップを一定に保つことが可能であって、プラスチック
フィルム、ガラス、金属板から成る対向基板に対して
も、同様の効果を得ることが出来る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。本発明の第１の実施形態
に係るカラーフィルターの断面の模式図を図１に示す。
図１に示すカラーフィルターは、プラスチック基材１上
に形成されたブラックマトリックス層２および着色パタ
ーン層３の上に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等から
成る透明電極４、透明樹脂からなるスペーサー５を順に
積層することにより構成される。

【００２３】プラスチックフィルム基材１は、ポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレ
ート（ＰＥＮ）等の透明基材から選択することが出来
る。ブラックマトリックス層２およびＲ、Ｇ、Ｂ３色に
着色された着色パターン層３は、フォトリソ法、印刷法
またはその他の手段により、プラスチックフィルム基材
１上に形成される。

【００２４】着色パターン層３上には、ＩＴＯ等から成
る透明電極４が形成され、その上に透明な感光性樹脂か
らなる、高さ２〜１５０μｍの支柱状または壁状のスペ
ーサー５が、フォトリソ法により設けられる。ここで、
スペーサー５は、ブラックマトリックス層２と重なる位
置に、ストライプ状またはドット状に形成される。な
お、表示体として液晶を用いる場合には、スペーサー５
を形成する前に、透明電極４上に図示しない配向膜を形
成する必要がある。

【００２５】以上のようにして構成されたカラーフィル
ターに、対向基材６を貼り合せることにより得た表示装
置を図２に示す。図２において、カラーフィルターに対
向基材６が貼り合され、スペーサー５によって保持され
たセルギャップ内には、表示体７が配置されている。

【００２６】図２に示す表示装置においては、対向基材
６は、図１に示すカラーフィルターのスペーサー５によ
って、１画素毎に細かい間隔で支えられるているので、
セルギャップはパネル全体で一定に保たれている。

【００２７】表示体７が液晶である場合には、カラーフ
ィルターと対向する面に、図示しない薄膜トランジス
タ、信号電極、走査電極を併設した画素電極、および配
向膜が形成された対向基材６を、図１に示すカラーフィ
ルターと貼り合せた後、パネルの端面から液晶を注入す
ることにより、表示装置が作製される。液晶注入の工程
の前後において、セルギャップは一定に保たれるので、
表示むらの発生を防ぐことができる。

【００２８】表示体７が分散媒溶液と互いに異なる電荷
を帯びた白色および黒色の泳動粒子を封入したマイクロ
カプセルである場合には、マイクロカプセルとバインダ
ー樹脂との混合物を、図１に示すカラーフィルター上に
塗布する。

【００２９】その後、カラーフィルターと対向する面
に、図示しない薄膜トランジスタ、信号電極、および走
査電極を併設した、画素電極が形成された対向基材６
を、図１に示すカラーフィルターと貼り合せ、バインダ
ー樹脂を電子線、紫外線、または熱にて硬化させること
により、セルギャップが一定に保たれた表示装置が作製
される。

【００３０】なお、上述のマイクロカプセルを用いる電
気泳動表示装置は、対向基材６上にマイクロカプセルと
バインダー樹脂との混合物を塗布した後、その上にカラ
ーフィルターを貼り合せることによっても作製すること
ができる。この場合においても、余分な混合物はスペー
サー５の隙間からパネル外へ排除されるので、セルギャ
ップは一定に保たれる。

【００３１】また、表示体７として、分散媒溶液に分散
された電荷を帯びた表面領域を有する回転粒子を用いた
回転粒子表示装置も、電気泳動表示装置と同様の方法で
構成することが出来、同様の効果を得ることが出来る。

【００３２】以上説明したように、図１に示すカラーフ
ィルターを用いた、図２に示す表示装置によれば、セル
ギャップが一定に保たれるので、高い表示品質を得るこ
とが可能となる。

【００３３】次に、本発明の第２の実施形態に係るカラ
ーフィルターの断面の模式図を図３に示す。図３に示す
カラーフィルターは、ブラックマトリックスを必要とし
ない場合の形態であり、プラスチック基材８上に形成さ
れた着色パターン層９および透明樹脂層１０の上に、Ｉ
ＴＯ等からなる透明電極１１、および透明樹脂からなる
スペーサー１２を順に積層することにより構成される。

【００３４】プラスチックフィルム基材８は、ポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレ
ート（ＰＥＮ）等の透明基材から選択することが出来
る。Ｒ、Ｇ、Ｂ３色に着色された着色パターン層９およ
び透明樹脂層１０はフォトリソ法、印刷法またはその他
の手段によりプラスチックフィルム基材８上に形成され
る。

【００３５】着色パターン層９および透明樹脂層１０に
より形成される同一平面上に、着色パターン層９および
透明樹脂層１０上に一様に形成された、ＩＴＯ等から成
る透明電極１１が形成され、その上に透明な感光性樹脂
からなる高さ２〜１５０μｍの支柱状または壁状のスペ
ーサー１２が、フォトリソ法により設けられる。ここ
で、スペーサー１２は、透明樹脂層１０と重なる位置に
ストライプ状またはドット状に形成される。

【００３６】図４（ａ）に、着色パターン層９（Ｒ、
Ｇ、Ｂ）およびスペーサー１２をストライプ状に配列し
た状態を、図４（ｂ）に、着色パターン層９（Ｒ、Ｇ、
Ｂ）およびスペーサー１２をドット状に配列した状態を
それぞれ示す。

【００３７】図３に示すカラーフィルターは、着色パタ
ーン９の間に透明樹脂層１０が存在するため、図１に示
すカラーフィルターと比較して、スペーサー１２の間隔
が広い。そのため、液晶注入工程で基板間の空間が減圧
される液晶表示装置において、セルギャップを一定に保
つ効果は小さいので、セル内部の減圧を必要としない電
気泳動表示装置に用いるのが好ましい。

【００３８】図３に示すカラーフィルターに対向基板を
貼り合せることにより得た表示装置を図５に示す。図５
において、表示体１４が分散媒溶液と互いに異なる電荷
を帯びた白色および黒色の泳動粒子を封入したマイクロ
カプセルである場合には、マイクロカプセルとバインダ
ー樹脂との混合物を図３に示すカラーフィルター上に塗
布する。

【００３９】その後、カラーフィルターと対向する面
に、図示しない薄膜トランジスタ、信号電極、および走
査電極を併設した、画素電極が形成された対向基材１３
をカラーフィルターと貼り合せ、バインダー樹脂を電子
線、紫外線、または熱にて硬化させることにより、図５
に示すセルギャップが一定に保たれた表示装置が作製さ
れる。

【００４０】なお、上述のマイクロカプセルを用いる電
気泳動表示装置は、対向基材１３上にマイクロカプセル
とバインダー樹脂との混合物を塗布した後、その上に図
３に示すカラーフィルターを貼り合せることによっても
作製することができる。この場合において、余分な混合
物はスペーサー１２の隙間からパネル外へ排除されるの
で、セルギャップは一定に保たれる。

【００４１】以上説明したように、図３に示すカラーフ
ィルターを用いた、図５に示す表示装置によれば、セル
ギャップが一定に保たれるので、高い表示品質を得るこ
とが可能となる。

【００４２】以下、本発明について、具体的実施例に基
づき詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。

【００４３】

【実施例】図６に、本実施例に係る表示装置の断面図を
示す。厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム基材１５を支持
体であるガラス板（厚さ１．１ｍｍ）上に接着剤で固定
した。次いで、ＰＥＴフィルム基材１５上に、赤色顔料
と多官能アクリレートモノマを含む感光性着色組成物を
スピンコートし、膜厚１．１μｍの着色膜を形成した。
次に、この着色膜に対し、フォトマスクを介して紫外線
照射を行った。紫外線を照射した後、炭酸ナトリウム水
溶液で現像し、その後、イオン交換水で３０秒水洗し、
幅１００μｍの赤色ストライプ状パターンを形成した。

【００４４】続けて、赤色ストライプ状パターンが形成
されたＰＥＴフィルム基材１５上に緑色顔料と多官能ア
クリレートモノマを含む感光性着色組成物をスピンコー
トし、上記と同様に、露光、現像、水洗処理を行い、幅
１００μｍの緑色ストライプ状パターンを形成した。

【００４５】さらに、赤および緑の着色パターンが形成
されたＰＥＴフィルム基材１５上に、青色顔料と多官能
アクリレートモノマを含む感光性着色組成物をスピンコ
ートし、上記と同様に、露光、現像、水洗処理を行い、
幅１００μｍの青色ストライプ状パターンを形成した。
このようにして、赤色ストライプ状パターン、緑色スト
ライプ状パターンおよび青色ストライプ状パターンから
なる着色パターン１６を形成した。

【００４６】最後に、顔料を含まない無色透明な感光性
樹脂組成物をスピンコートし、上記と同様に、露光、現
像、水洗処理を行うことにより、青色ストライプ状パタ
ーンと赤色ストライプ状パターンの間に接して、幅５０
μｍの透明樹脂ストライプ状パターンを１７を形成し
た。そして、これらストライプ状パターン１６，１７面
上に、スパッタ法にて、一様に厚さ０．１μｍのＩＴＯ
透明電極１８を形成した。

【００４７】その後、ＩＴＯ透明電極１８上に、多官能
アクリレートモノマを含む感光性透明樹脂組成物をスピ
ンコートし、フォトマスクを介して紫外線を露光した。
露光した後、現像および水洗を行い、高さ７０μｍの感
光性透明樹脂からなるスペーサー１９を形成した。この
時、スペーサー１９は、先に形成した無色ストライプパ
ターン１７上に、位置ずれのないようにストライプ状に
形成し、プラスチックカラーフィルターを完成した。

【００４８】次いで、分散媒溶液と互いに異なる電荷を
帯びた白色および黒色の泳動粒子を封入した、平均粒子
径５０μｍのマイクロカプセル２０を、無色透明な無溶
剤感光性バインダー樹脂２１中に分散した混合物を、プ
ラスチックカラーフィルターのスペーサー１９を形成し
た面に塗布した。ここで用いたマイクロカプセル２０
は、例えば、特願２００１−１７２４８０号明細書に記
載した方法で調製することができる。

【００４９】次に、ガラスからなる透明基材２２上に、
あらかじめ図示しないＩＴＯから成る画素電極、薄膜ト
ランジスタ、信号電極および走査電極を形成した面を、
プラスチックカラーフィルターのマイクロカプセル塗布
面に貼り合せた。この時、スペーサー１９より高く盛り
あがった余分な混合物は、スペーサー１９間の隙間から
外部へ排出されるため、セルギャップは一定に保たれ
る。

【００５０】その後、ガラス基材２２側から紫外線を照
射することにより、バインダー樹脂を硬化させ、電気泳
動表示装置を完成し、最後に、電気泳動表示装置をガラ
ス支持体から剥離した。

【００５１】このようにして得た電気泳動表示装置によ
れば、セルギャップが一定に保たれるので、マイクロカ
プセル中の泳動粒子に印加される電界強度を制御するこ
とが可能となり、容易に階調表示を行うことが可能とな
った。

【００５２】以上の実施例では、電気泳動粒子を封入し
たマイクロカプセルを用いた電気泳動表示装置に適用し
た例について説明したが、本発明は、これに限らず、液
晶表示装置または回転粒子表示装置に対しても、同様に
適用することが可能である。

【００５３】

【発明の効果】本発明のプラスチックカラーフィルタ
ー、およびそれを用いた表示装置によれば、可撓性を有
するプラスチックフィルムを基材とするカラーフィルタ
ーを有する表示装置において、容易にセルギャップを一
定に保つことができるので、高い表示品質を得ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るカラーフィルターを
示す断面図。

【図２】図１に示すカラーフィルターを用いた表示装置
を示す断面図。

【図３】本発明の他の実施形態に係るカラーフィルター
を示す断面図。

【図４】図３に示すカラーフィルターを示す上面図。

【図５】図３に示すカラーフィルターを用いた表示装置
を示す断面図。

【図６】本発明の実施例に係る表示装置を示す断面図。

【符号の説明】

１，８・・・プラスチックフィルム基材 ２・・・ブラックマトリックス層 ３，９，１６・・・着色パターン層 ４，１１，１８・・・透明電極 ５，１２，１９・・・スペーサー ６，１３・・・対向基材 ７，１４・・・表示体 １０，１７・・・透明樹脂層 １５・・・ＰＥＴフィルム基材 ２０・・・マイクロカプセル ２１・・・無溶剤感光性樹脂 ２２・・・ガラス基材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/30 ３２０ Ｇ０９Ｆ 9/30 ３２０ ３４９ ３４９Ｂ 9/35 9/35 (72)発明者 大江 靖 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 岡野 滋 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2H048 BB02 BB08 BB14 BB15 BB41 BB44 2H089 LA09 LA11 LA12 MA04 NA13 NA14 PA05 QA11 QA14 TA01 TA02 TA04 TA12 TA13 2H090 JA16 JB02 JB03 LA01 LA02 LA15 2H091 FA02 FA35 FB02 FB11 FC10 FD24 GA01 GA03 GA06 GA08 LA11 5C094 AA60 BA43 DA06 EB01 EC03 ED03 FA02 HA08

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチックフィルム基材上に着色パター
   ンを形成してなるカラーフィルターであって、着色パタ
   ーン間に対応する位置に、高さ２〜１５０μｍのスペー
   サーを設けたことを特徴とするプラスチックカラーフィ
   ルター。
2. 【請求項２】前記スペーサーがストライプ状に配列され
   ていることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック
   カラーフィルター。
3. 【請求項３】前記スペーサーがドット状に配列されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックカラ
   ーフィルター。
4. 【請求項４】前記スペーサーは感光性樹脂からなること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のプラ
   スチックカラーフィルター。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかの項に記載のプラ
   スチックカラーフィルターと対向基板との間に、液晶を
   封入したことを特徴とする液晶表示装置。
6. 【請求項６】請求項１〜４のいずれかの項に記載のプラ
   スチックカラーフィルターと対向基板との間に、分散媒
   溶液と電荷を帯びた電気泳動粒子とを封入してなるマイ
   クロカプセルを充填したことを特徴とする電気泳動表示
   装置。
7. 【請求項７】請求項１〜４のいずれかの項に記載のプラ
   スチックカラーフィルターと対向基板との間に、分散媒
   溶液に分散された電荷を帯びた表面領域を有する回転粒
   子を充填したことを特徴とする回転粒子表示装置。
8. 【請求項８】前記対向基板がプラスチックフィルム、ガ
   ラス、または金属板からなることを特徴とする請求項５
   〜７のいずれかの項に記載の表示装置。