JP2005309112A - 反射型色変換カラーフィルタおよびこれを用いた反射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射表示における外光の損失を低減することができる反射型色変換カラーフィルタと、これを用いた反射型表示装置を提供する。
【解決手段】反射層上にカラーフィルタ層と色変換層とをこの順に積層して備え、色変換層として、カラーフィルタ層が吸収する波長領域の光の一部を吸収し、カラーフィルタ層が透過する波長領域の光に変換することができるものとして、反射型色変換カラーフィルタを構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示装置に使用するカラーフィルタ、特に色変換層を用いた反射型色変換カラーフィルタと、この反射型色変換カラーフィルタを用いた反射型表示装置に関する。

従来から、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、電子ペーパー等のカラー表示装置にカラーフィルタが広く使用されている。従来のカラーフィルタとしては、例えば、顔料を分散させた顔料分散型のカラーフィルタや、染料系を用いた染料カラーフィルタが用いられている。特に反射型表示装置におけるカラー化では、反射層を備え、外光より入射する可視光を反射するカラーフィルタを設けてカラー表示が行なわれる。
また、カラーフィルタを使用せずに色変換層を用いた液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置が提案されている。
また、光吸収型のカラーフィルタと色変換層を組み合わせてバックライトの光利用効率を向上させた液晶表示装置が提案されている（特許文献１）。
特開平１０−１７０９１８号公報

しかしながら、従来の顔料分散型のカラーフィルタや染料カラーフィルタでは、外光より入射する光のうち、約３分の２が吸収され、残りの約３分の１のみが透過および反射されてカラー表示に供されるので、表示が暗いものになるという問題があった。
また、色変換層を透過型の液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に用いる場合、多大な電流を消費するため、モバイル用途等の長時間の使用には適さないものであった。
さらに、特許文献１に開示された液晶表示装置では、バックライトからの透過光の利用効率は向上するものの、反射表示については、外光より入射する光の約３分の２がカラーフィルタで吸収されてしまい、表示が暗いものになるという問題があった。

本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、反射表示における外光の損失を低減することができる反射型色変換カラーフィルタと、これを用いた反射型表示装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明の反射型色変換カラーフィルタは、反射層と、該反射層上に順次積層されたカラーフィルタ層と色変換層とを少なくとも備え、該色変換層は前記カラーフィルタ層が吸収する波長領域の光の一部を吸収し、前記カラーフィルタ層が透過する波長領域の光に変換するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記カラーフィルタ層は、赤色波長領域の光を透過する赤色カラーフィルタ層、緑色波長領域の光を透過する緑色カラーフィルタ層、青色波長領域の光を透過する青色カラーフィルタ層の少なくとも１種からなり、前記赤色カラーフィルタ層に配設される色変換層は、赤色光よりも短波長側の光を吸収し赤色成分を含む光に変換する赤色変換層であり、前記緑色カラーフィルタ層に配設される色変換層は、緑色光よりも短波長側の光を吸収し緑色成分を含む光に変換する緑色変換層であり、前記青色カラーフィルタ層に配設される色変換層は、青色光よりも短波長側の光を吸収し青色成分を含む光に変換する青色変換層であるような構成とした。

本発明の他の態様として、前記赤色カラーフィルタ層は、波長４００〜５５０ｎｍの範囲の平均光線透過率が１０％以下であり、前記緑色カラーフィルタ層は、波長４００〜４５０ｎｍの範囲の平均光線透過率が１０％以下であり、かつ、波長６００〜７００ｎｍの範囲の平均光線透過率が２０％以下であり、前記青色カラーフィルタ層は、波長５５０〜７００ｎｍの範囲の平均光線透過率が１０％以下であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記反射層は、前記カラーフィルタ層との界面が凹凸形状であるような構成とし、また、前記反射層は、白色板であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記カラーフィルタ層および前記色変換層は、画素毎に前記反射層上に積層されており、各画素の間に間隙部を有するような構成とし、また、前記間隙部にブラックマトリックスを備えるような構成とした。

本発明の反射型表示装置は、第１基板と、該第１基板と対向し観察者側に位置する第２基板と、前記第１基板の第２基板対向面上に前記反射層側が位置するように配設された上述のいずれかの反射型色変換カラーフィルタと、該反射型色変換カラーフィルタと前記第２基板間に配設され印加電圧に応じて配向状態を変化させる液晶層と、前記液晶層の第１基板側と第２基板側に配設された１対の偏光層と、を備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、第１基板側に配設された前記偏光層は、前記液晶層と前記反射型色変換カラーフィルタとの間に位置するような構成とした。
本発明の反射型表示装置は、第１基板と、該第１基板と対向し観察者側に位置する第２基板と、前記第１基板の第２基板対向面上に前記反射層側が位置するように配設された上述のいずれかの反射型色変換カラーフィルタと、該反射型色変換カラーフィルタと前記第２基板間に配設され印加電圧に応じて分布状態が変化する粒子を含有した透明絶縁性液体層と、を備えるような構成とした。

本発明によれば、反射層に対してカラーフィルタ層よりも観察者側に位置する色変換層が、外光をカラーフィルタ層で透過可能な波長領域の光に変換するので、外光の利用効率が向上する。また、本発明の反射型色変換カラーフィルタを用いた反射型表示装置では、明るく色再現範囲の広いカラー表示が可能となる。

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。
[反射型色変換カラーフィルタ]
図１は本発明の反射型色変換カラーフィルタの一実施形態を示す概略断面図である。図１において、本発明の反射型色変換カラーフィルタ１は、反射層２と、この反射層２上に順次積層されたカラーフィルタ層３と色変換層４とを備えている。この色変換層４は、カラーフィルタ層３が吸収する波長領域の光の一部を吸収し、カラーフィルタ層３が透過する波長領域の光に変換するものである。

また、図２は本発明の反射型色変換カラーフィルタの他の実施形態を示す概略断面図である。図２において、本発明の反射型色変換カラーフィルタ１１は、反射層１２と、この反射層１２上に順次積層されたカラーフィルタ層１３と色変換層１４とを備えている。
カラーフィルタ１３は、赤色波長領域の光を透過する赤色カラーフィルタ層１３Ｒ、緑色波長領域の光を透過する緑色カラーフィルタ層１３Ｇ、青色波長領域の光を透過する青色カラーフィルタ層１３Ｂが所定のパターン形状で配設されている。また、これらの各カラーフィルタ層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ上に積層されている色変換層１４は、赤色変換層１４Ｒ、緑色変換層１４Ｇ、青色変換層１４Ｂからなる。そして、赤色カラーフィルタ層１３Ｒ上に配設された赤色変換層１４Ｒは、赤色光よりも短波長側の光を吸収し赤色成分を含む光に変換する色変換層であり、緑色カラーフィルタ層１３Ｇ上に配設された緑色変換層１４Ｇは、緑色光よりも短波長側の光を吸収し緑色成分を含む光に変換する色変換層であり、青色カラーフィルタ層１３Ｂ上に配設された青色変換層１４Ｂは、青色光よりも短波長側の光を吸収し青色成分を含む光に変換する色変換層である。

反射型色変換カラーフィルタ１，１１を構成する反射層２，１２は、アルミニウム、銀、銀合金等の金属や合金、金属酸化物、金属窒化物、金属フッ化物等の誘電多層膜とすることができる。このような反射層２，１２は、真空蒸着法、スパッタリング法等の公知の成膜手段により形成することができ、厚みは０．０５〜１μｍ程度とする。また、反射層２，１２として、テトラフルオロエチレン、光散乱性粒子を分散させた樹脂フィルム、表面に凹凸が形成された樹脂板に金属層を被覆したもの等の白色板を用いることもできる。このような白色板の厚みは、例えば、２５〜１０００μｍの範囲で適宜設定することができる。反射層２，１２として白色板を使用することにより、完全散乱を生じさせることができ、反射型色変換カラーフィルタ１，１１の視野角を拡大することができる。

反射型色変換カラーフィルタ１，１１を構成するカラーフィルタ層３，１３は、公知の顔料分散法、染色法、電着法等により形成することができ、厚みは、例えば、１〜２μｍ程度することができる。また、カラーフィルタ層１３を構成する各カラーフィルタ層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂは、例えば、ストライプ形状、モザイク形状、トライアングル形状、４画素配置形状等で配設することができる。また、赤色カラーフィルタ層１３Ｒは、波長４００〜５５０ｎｍの範囲の平均光線透過率が１０％以下であり、緑色カラーフィルタ層１３Ｇは、波長４００〜４５０ｎｍの範囲の平均光線透過率が１０％以下で、かつ、波長６００〜７００ｎｍの範囲の平均光線透過率が２０％以下であり、青色カラーフィルタ層１３Ｂは、波長５５０〜７００ｎｍの範囲の平均光線透過率が１０％以下であることが好ましい。

反射型色変換カラーフィルタ１，１１を構成する色変換層４，１４は、紫外線を含む外光の一部を吸収し、所定の低エネルギー光（長波長光）に変換するものであり、蛍光物質のストークスシフト則を利用したものである。このような色変換層４，１４は、反射型色変換カラーフィルタに入射する不要な光を有効利用することができ、外光の利用効率を高めることができる。また、色変換層４，１４は、カラーフィルタ層で吸収しきれない成分の光（不要な光）を効果的に減少させることができ、色再現範囲を広くする機能も有する。

色変換層４，１４は、蛍光物質単体からなる層、あるいは、樹脂中に蛍光物質を含有した層である。赤色変換層１４Ｒに使用する赤色変換蛍光物質としては、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン等のシアニン系色素、１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジウム−パークロレート等のピリジン色素、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ等のローダミン系色素、オキサジン系色素等が挙げられる。

また、緑色変換層１４Ｇに使用する緑色変換蛍光物質としては、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフルオロメチルキノリジノ（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン、３−（２′−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン、３−（２′−ベンズイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン等のクマリン色素、ベーシックイエロー５１等のクマリン色素系染料、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等のナフタルイミド色素等が挙げられる。

さらに、青色変換層１４Ｂに使用する青色変換蛍光物質としては、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、トランス−４，４′−ジフェニルスチルベン等のスチルベン系色素、７−ヒドロキシ−４−メチルクマリン等のクマリン系色素等が挙げられる。
さらに、直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料等の各種染料も蛍光性があれば使用することができる。上述のような蛍光物質は単独、あるいは、２種以上の組み合わせで使用することができる。

色変換層４，１４が樹脂中に所望の蛍光物質を含有したものである場合、蛍光物質の含有量は、使用する蛍光物質、色変換層の厚み等を考慮して適宜設定することができるが、例えば、使用する樹脂に対し０．１〜５重量％程度とすることができる。また、使用する樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等の透明（可視光透過率５０％以上）樹脂を使用することができる。また、色変換層１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂのパターン形成をフォトリソグラフィー法により行う場合、例えば、ポリケイ皮酸ビニル系、環状ゴム系等の反応性ビニル基を有する電離放射線硬化性樹脂（例えば、電子線硬化性樹脂、もしくは、紫外線硬化性樹脂）を使用することができる。必要に応じ、アクリル酸またはメタクリル酸成分を共重合体に含ませることにより、アルカリ現像性を付与することも可能である。

このような色変換層４，１４の形成は、フォトリソグラフィー法によって行なう他、上記の各色の色変換蛍光物質と樹脂を、必要に応じ、溶剤、反応性モノマー等の希釈剤、光反応開始剤や熱反応開始剤、現像助剤、密着性向上剤等の添加剤を適宜添加してインキ組成物を調製し、印刷することにより形成してもよい。色変換層４，１４の厚みは、紫外線を含む外光の一部を吸収し、所定の低エネルギー光（長波長光）に変換する機能が発現できるものとする必要があり、使用する蛍光物質、蛍光物質濃度等を考慮して適宜設定することができ、例えば、５〜２０μｍ程度とすることができる。

尚、青色変換層１４Ｂの代わりに、透明樹脂層を形成してもよい。この透明樹脂層は、フォトリソグラフィー法により形成することができる。また、上述のインキ組成物から色変換蛍光物質を除いたものを使用して印刷により、青色変換層１４Ｂに代わる透明樹脂層を形成してもよい。

また、本発明では、上述の反射層２，１２、カラーフィルタ３，１３、色変換層４，１４からなる反射型色変換カラーフィルタ１，１１を基板上の設けたものであってもよい。この場合の基板としては、ガラス、石英ガラス、耐熱ガラス、合成石英板等の可撓性のない基材、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、アクリル樹脂、セルロール樹脂、エポキシ樹脂、環状オレフィン樹脂、環状オレフィン共重合樹脂等の樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する基板を使用することができる。

このような基板の反射型色変換カラーフィルタ１，１１が形成される面は、表面平滑性が高いことが望ましく、例えば、表面平均粗さＲａが０．５〜３．０ｎｍ（５μｍ平方の領域で測定する）であるものが好ましい。また、基板の反射型色変換カラーフィルタ１，１１が形成される面と反対側の面には、必要に応じて、擦傷防止のためのハードコート層、帯電防止層、汚染防止層、防眩層等を直接、あるいは透明フィルム上に必要な層を形成したものをラミネートして設けることができる。さらに、タッチパネルのような機能を付加してもよい。
尚、上記のような基板上に反射型色変換カラーフィルタ１，１１を設ける場合、基板が色変換層４，１４側に位置する場合（観察者側に位置する場合）、基板は透明なものを使用することが望ましい。

図３は本発明の反射型色変換カラーフィルタの他の実施形態を示す概略断面図である。図３において、本発明の反射型色変換カラーフィルタ２１は、反射層２２と、この反射層２２上に順次積層されたカラーフィルタ層２３と色変換層２４とを備えている。
この反射型色変換カラーフィルタ２１は、反射層２２のカラーフィルタ層２３との界面２２ａが凹凸形状である点を除いて、上述の反射型色変換カラーフィルタ１１と同じである。

反射層２２は、上述の反射層２，１２と同様の金属、合金、誘電多層膜等からなる反射層に直接凹凸を形成したり、樹脂層で被覆し、この樹脂層に凹凸を形成したものである。反射層に直接凹凸を形成する方法としては、サンドブラスト、化学エッチング等を挙げることができる。また、樹脂層を用いて凹凸を形成する場合には、熱可塑性樹脂に熱圧力をかけて賦型したり、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂を用いて賦型することができる。形成する凹凸形状は、表面平均粗さＲａが０．０２〜０．３μｍとなる範囲が好ましい
このように凹凸形状を有する反射層２２を備えることにより、視野角を向上させた反射型色変換カラーフィルタを得ることができる。

反射型色変換カラーフィルタ２１を構成するカラーフィルタ２３は、赤色カラーフィルタ層２３Ｒ、緑色カラーフィルタ層２３Ｇ、青色カラーフィルタ層２３Ｂが所定のパターン形状で配設されたものであり、これらは上述の実施形態のカラーフィルタ１３と同様とすることができる。また、これらの各カラーフィルタ層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ上に積層されている色変換層２４は、赤色変換層２４Ｒ、緑色変換層２４Ｇ、青色変換層２４Ｂからなり、これらも、上述の実施形態の色変換層１４と同様とすることができる。

図４は本発明の反射型色変換カラーフィルタの他の実施形態を示す概略断面図である。図４において、本発明の反射型色変換カラーフィルタ３１は、反射層３２と、この反射層３２上に順次積層されたカラーフィルタ層３３と色変換層３４とを備えている。
この反射型色変換カラーフィルタ３１は、赤色カラーフィルタ層３３Ｒ、緑色カラーフィルタ層３３Ｇ、青色カラーフィルタ層３３Ｂが画素毎に所定のパターン形状で配設されたカラーフィルタ３３を有し、これらの各カラーフィルタ層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ上に、赤色変換層３４Ｒ、緑色変換層３４Ｇ、青色変換層３４Ｂからなる色変換層３４がそれぞれ積層されている点で、上述の反射型色変換カラーフィルタ１１と同じであるが、各画素毎の各カラーフィルタ層と色変換層との積層体は、間隙部３６（カラーフィルタ層と色変換層のいずれも形成されていない部位）を設けて配列されている点で相違する。このような間隙部３６を各画素間に設けることにより、色再現範囲はやや低下するものの、より明るい反射型色変換カラーフィルタが可能となる。間隙部３６の幅は、例えば、２〜５０μｍの範囲で設定することができる。

反射層３２は、上述の実施形態の反射層２，１２と同様とすることができる。また、上述の実施形態の反射層２２と同様に凹凸形状を備えるものであってもよい。
赤色カラーフィルタ層３３Ｒ、緑色カラーフィルタ層３３Ｇ、青色カラーフィルタ層３３Ｂからなるカラーフィルタ３３、および、赤色変換層３４Ｒ、緑色変換層３４Ｇ、青色変換層３４Ｂからなる色変換層３４は、上述の実施形態のカラーフィルタ１３、色変換層１４と同様とすることができる。

図５は本発明の反射型色変換カラーフィルタの他の実施形態を示す概略断面図である。図５において、本発明の反射型色変換カラーフィルタ４１は、反射層４２と、この反射層４２上に順次積層されたカラーフィルタ層４３と色変換層４４とを備えている。
この反射型色変換カラーフィルタ４１は、赤色カラーフィルタ層４３Ｒ、緑色カラーフィルタ層４３Ｇ、青色カラーフィルタ層４３Ｂが画素毎に所定のパターン形状で配設されたカラーフィルタ４３を有し、これらの各カラーフィルタ層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂ上に、赤色変換層４４Ｒ、緑色変換層４４Ｇ、青色変換層４４Ｂからなる色変換層４４がそれぞれ積層されている。これらの各画素毎のカラーフィルタ層と色変換層との積層体は、間隙部４６（カラーフィルタ層と色変換層のいずれも形成されていない部位）を設けて配列され、この間隙部４６にブラックマトリックス４７が形成されている。このように各画素間にブラックマトリックス４７を設けることにより、各画素の境界における外光の反射、白抜けを防止し、画像、映像のコントラストの高い反射型色変換カラーフィルタが可能となる。尚、ブラックマトリックス４７（間隙部４６）の幅は、例えば、５〜５０μｍの範囲で設定することができる。

ブラックマトリックス４７は、金属、金属酸化物、金属窒化物等の薄膜、これらの組み合わせからなる薄膜、例えば、ＣｒＯ_x／Ｃｒ（ｘは任意数）の積層膜、ＣｒＯ_x／ＣｒＮ_y／Ｃｒ（ｘ、ｙは任意数）の積層膜等とすることができ、蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の公知の真空成膜法により形成することができる。特に、十分に遮光し得る光学濃度、耐洗浄性および加工特性等を考慮すると、金属クロムを含有する薄膜が最も好ましい。また、遮光性の薄膜を形成した後にブラックマトリックスのパターンを形成するには、フォトリソグラフィー法等を使用することができる。例えば、形成した薄膜上にフォトレジストを塗布し、パターンマスクを介して露光し、現像してレジストパターンを形成し、その後、エッチング、洗浄の各工程を経るとによりブラックマトリックスを形成することができる。また、ブラックマトリックス４７は、無電解めっき法、黒色インキ組成物を用いた印刷法等により形成することもできる。ブラックマトリックス４７の厚みは、真空成膜法、無電解めっき法による薄膜の場合には、０．２〜０．４μｍ程度、印刷法で形成する場合には、０．５〜２μｍ程度とすることができる。

反射層４２は、上述の実施形態の反射層２，１２と同様とすることができる。また、上述の実施形態の反射層２２と同様に凹凸形状を備えるものであってもよい。
赤色カラーフィルタ層４３Ｒ、緑色カラーフィルタ層４３Ｇ、青色カラーフィルタ層４３Ｂからなるカラーフィルタ４３、および、赤色変換層４４Ｒ、緑色変換層４４Ｇ、青色変換層４４Ｂからなる色変換層４４は、上述の実施形態のカラーフィルタ１３、色変換層１４と同様とすることができる。

［反射型表示装置］
次に、本発明の反射型表示装置について説明する。
図６は本発明の反射型表示装置の一実施形態を示す概略断面図である。図６において、本発明の反射型表示装置５１は、第１基板５２と、この第１基板５２と対向し観察者側に位置する第２基板５３と、第１基板５２の第２基板対向面５２ａ上に配設された反射型色変換カラーフィルタ６１と、この反射型色変換カラーフィルタ６１上に積層された共通透明電極５４、偏光層５５と、上記の第２基板５３の第１基板対向面５３ａ上に配設された駆動素子層５６、第２基板５３の反対面に配設された偏光層５７と、第１基板５２と第２基板５３と封止部材５９で封止された空間の反射型色変換カラーフィルタ６１と第２基板５３間に封入され印加電圧に応じて配向状態を変化させる液晶層５８と、を備えている。

上記の反射型表示装置５１を構成する反射型色変換カラーフィルタ６１は、上述の本発明の反射型色変換カラーフィルタ１１と同様の構造であり、反射層６２と、この反射層６２上に順次積層されたカラーフィルタ層６３と色変換層６４とを備え、反射層６２を第１基板５２上に当接させている。すなわち、反射型色変換カラーフィルタ６１は、赤色カラーフィルタ層６３Ｒ、緑色カラーフィルタ層６３Ｇ、青色カラーフィルタ層６３Ｂが画素毎に所定のパターン形状で配設されたカラーフィルタ６３を有し、これらの各カラーフィルタ層６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂ上に、赤色変換層６４Ｒ、緑色変換層６４Ｇ、青色変換層６４Ｂからなる色変換層６４がそれぞれ積層されている。この反射型色変換カラーフィルタ６１の各構成部材は、上述の本発明の反射型色変換カラーフィルタ１１と同様であり、ここでの説明は省略する。

上記の反射型表示装置５１を構成する第１基板５２、第２基板５３としては、ガラス、石英ガラス、耐熱ガラス、合成石英板等の可撓性のない基材、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、アクリル樹脂、セルロール樹脂、エポキシ樹脂、環状オレフィン樹脂、環状オレフィン共重合樹脂等の樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する基板を使用することができる。但し、観察者側に位置する第２基板５３は、光透過性の高い材料を使用する。

尚、第１基板５２の反射型色変換カラーフィルタ６１が形成される面は、表面平滑性が高いことが望ましく、例えば、表面平均粗さＲａが０．５〜３．０ｎｍ（５μｍ平方の領域で測定する）であるものが好ましい。また、第１基板５２の反射型色変換カラーフィルタ１が形成される面と反対側の面には、必要に応じて、擦傷防止のためのハードコート層、帯電防止層、汚染防止層、防眩層等を直接、あるいは透明フィルム上に必要な層を形成したものをラミネートして設けることができる。さらに、タッチパネルのような機能を付加してもよい。

本発明の反射型表示装置５１を構成する共通透明電極５４は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等からなる薄膜とすることができ、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により形成することができ、厚みは０．０１〜１μｍ程度が好ましい。また、駆動素子層５６は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と透明画素電極を走査線、信号線を介して複数配列したものとすることができる。

本発明の反射型表示装置５１では、反射型色変換カラーフィルタ６１の色変換層６４で色変換された光は無偏光となるため、色変換後に偏光とされる位置に偏光層５５を設けることが好ましく、図示例では、反射型色変換カラーフィルタ６１と液晶層５８の間に偏光層５５を配設している。偏光層５５，５７は、塗布形成された偏光層、偏光板、いずれであってもよいが、液晶セル内に形成される偏光層５５は塗布形成された偏光層であることが好ましい。この塗布タイプの偏光層は、例えば、Ｏｐｔｉｖａ社製の市販材料を使用して形成することができ、重合性液晶に単数または複数の２色性色素を分散したものを用いて形成することもできる。また、偏光板としては、従来から液晶表示装置に使用されている偏光板を用いることができる。

本発明の反射型表示装置５１を構成する液晶層５８は、スイッチング層としての機能を有するものであり、光スイッチングが可能な液晶であれば動作モードは特に制限はなく、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）、ＶＡ（Vertically aligned）、ＩＰＳ（In-Plane Swiching）、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）等のいずれの動作モードの液晶であってもよい。また、各種の視野角補償フィルムを組み合わせて使用してもよい。図示例では、液晶層５８を挟持するように共通透明電極５４と駆動素子層５６が配設されているが、液晶層５８の動作モードに対応して電極や駆動素子を配設することができ、図示例に限定されるものではない。

図７は本発明の反射型表示装置の他の実施形態を示す概略断面図である。図７において、本発明の反射型表示装置７１は、第１基板７２と、この第１基板７２と対向し観察者側に位置する第２基板７３と、第１基板７２の第２基板対向面７２ａ上に配設された反射型色変換カラーフィルタ８１と駆動素子層７４、第１基板７２と第２基板７３と封止部材７９で封止された空間を赤色、緑色、青色の各画素に分割する隔壁を兼ねた電極７５と、各画素の空間内に充填された透明絶縁性液体層７７と、を備えている。透明絶縁性液体層７７は、駆動素子層７４と電極７５に印加された電圧に応じて分布状態が変化する（帯電泳動する）粒子７８を含有しており、スイッチング層として機能する。

上記の反射型表示装置７１を構成する反射型色変換カラーフィルタ８１は、反射層８２と、この反射層８２上に、赤色カラーフィルタ層８３Ｒ、緑色カラーフィルタ層８３Ｇ、青色カラーフィルタ層８３Ｂが画素毎に所定のパターン形状で配設されたカラーフィルタ８３を有し、これらの各カラーフィルタ層８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂ上に、赤色変換層８４Ｒ、緑色変換層８４Ｇ、青色変換層８４Ｂからなる色変換層８４がそれぞれ積層されている。

尚、反射層８２は、上述の本発明の反射型色変換カラーフィルタ１，１１の反射層２，１２と同様とすることができ、上述の反射型色変換カラーフィルタ２２の反射層２２と同様に凹凸形状を備えるものであってもよい。また、赤色カラーフィルタ層８３Ｒ、緑色カラーフィルタ層８３Ｇ、青色カラーフィルタ層８３Ｂからなるカラーフィルタ８３、および、赤色変換層８４Ｒ、緑色変換層８４Ｇ、青色変換層８４Ｂからなる色変換層８４は、上述の本発明の反射型色変換カラーフィルタ１１のカラーフィルタ１３、色変換層１４と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。

上記の駆動素子層７４は、例えば、各画素の対応するように複数配設された透明画素電極と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、各ＴＦＴを接続する走査線、信号線からなるものとすることができる。
また、隔壁を兼ねた電極７５は、各画素を構成するカラーフィルタ層と色変換層の積層体の境界部分に位置するように配設されている。この電極７５は、真空成膜法やめっき法により形成した導電性薄膜でよく、電極７５の表面は樹脂材料で被覆されていてもよく、また、陽極酸化により表面に絶縁層を備えたものであってもよい。尚、電極７５は図示例に限定されるものではなく、隔壁の一部（隔壁の反射型色変換カラーフィルタ８１寄り）を構成するもの、隔壁の内部に埋め込まれたもの等であってもよい。

透明絶縁性液体層７７は、透明な絶縁性の液体中に帯電泳動性の粒子７８を分散したものである。絶縁性の液体としては、例えば、シリコンオイル、イソパラフィン、キシレン、トルエン等の透明な非極性溶媒を用いることができ、粒子７８は各種の無機顔料、有機顔料、カーボンブラック、あるいは、これらを含有した樹脂粒子等を用いることができる。このように、粒子７８として黒色粒子を使用することにより、黒色粒子７８の分布状態の変化によって、各画素の色と黒と中間調を表示することができる。

上記の反射型表示装置７１を構成する第１基板７２、第２基板７３は、上述の反射型表示装置５１を構成する第１基板５２、第２基板５３と同様のものを使用することができる。
尚、上述の上記の反射型表示装置５１，７１は例示であり、本発明の反射型色変換カラーフィルタを用いた反射型表示装置はこれらに限定されるものではない。
また、上述の反射型色変換カラーフィルタ、反射型表示装置を示す各図面では、構成を理解し易くするために、各層の厚み、画素の数、寸法等は便宜的に記載されている。

次に、より具体的な実施例を示して本発明を更に詳しく説明する。
［実施例］
ブラックマトリックスの形成
透明基材として、厚み０．７ｍｍの無アルカリガラス基板（コーニング社製 １７３７）を準備した。この透明基材を定法にしたがって洗浄した後、透明基材の片側全面にスパッタリング法によりＣｒＯ_x／Ｃｒ（ｘは０．８）の積層膜（厚み０．１５μｍ）を形成し、この積層膜上に感光性レジストを塗布し、マスク露光、現像し、形成したレジストパターンをマスクとしてクロム薄膜のエッチングを行って、７０μｍ×２５０μｍの長方形状の開口部を１００μｍピッチでマトリックス状に備えたブラックマトリックスを形成した。

カラーフィルタ層の形成
次に、下記の３種のカラーフィルタ層用感光性塗料を用いて各色のカラーフィルタ層を形成した。すなわち、ブラックマトリックスが形成された上記の透明基材全面に、赤色カラーフィルタ層用の感光性塗料をスピンコート法により塗布し、プリベーク（９０℃、３分間）を行った。その後、所定のフォトマスクを用いて露光した。次いで、現像液（０．０５％ＫＯＨ水溶液）にて現像を行い、次いで、ポストベーク（２００℃、３０分間）を行って、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に帯状（幅９０μｍ）の赤色カラーフィルタ層（厚み１．２μｍ）を形成した。

同様に、緑色カラーフィルタ層の感光性塗料を用いて、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に帯状（幅９０μｍ）の緑色カラーフィルタ層（厚み１．２μｍ）を形成した。さらに、青色カラーフィルタ層の感光性塗料を用いて、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に帯状（幅９０μｍ）の青色カラーフィルタ層（厚み１．２μｍ）を形成した。

（赤色カラーフィルタ層感光性塗料）
アクリル酸エステル系光硬化レジスト（新日鐵化学（株）製 Ｖ−２５９ＰＡ／ＰＨ５、固形分濃度：５０％）をバインダー樹脂とし、このバインダー樹脂に、赤色着色剤として縮合アゾ系顔料（チバガイギー社製 クロモフタルレッドＢＲＮ）を、全固形分中で３０％となるよに配合し、十分に混合分散して赤色カラーフィルタ層感光性塗料とした。

（緑色カラーフィルタ層感光性塗料）
アクリル酸エステル系光硬化レジスト（新日鐵化学（株）製 Ｖ−２５９ＰＡ／ＰＨ５、固形分濃度：５０％）をバインダー樹脂とし、このバインダー樹脂に、緑色着色剤としてフタロシアニン系緑色顔料（東洋インキ製造（株）製 リオノールグリーン２Ｙ−３０１）を、全固形分中で６０％となるよに配合し、十分に混合分散して緑色カラーフィルタ層感光性塗料とした。

（青色カラーフィルタ層感光性塗料）
アクリル酸エステル系光硬化レジスト（新日鐵化学（株）製 Ｖ−２５９ＰＡ／ＰＨ５、固形分濃度：５０％）をバインダー樹脂とし、このバインダー樹脂に、青色着色剤としてアントラキノン系顔料（チバガイギー社製 クロモフタルブルーＡ３Ｒ）を、全固形分中で２０％となるよに配合し、十分に混合分散して青色カラーフィルタ層感光性塗料とした。

上記の各色のカラーフィルタについて、下記の測定方法により平均光線透過率を測定した結果、赤色カラーフィルタ層は波長４００〜５５０ｎｍの範囲の平均光線透過率が６％であり、緑色カラーフィルタ層は波長４００〜４５０ｎｍの範囲の平均光線透過率が６％であり、かつ、波長６００〜７００ｎｍの範囲の平均光線透過率が１３％であり、青色カラーフィルタ層は、波長５５０〜７００ｎｍの範囲の平均光線透過率が８％であった。

（平均光線透過率の測定方法）
オリンパス光学工業（株）製の顕微分光光度計を用い、着色画素の開口部よりも
小さい範囲のピンホールを介して測定した。

色変換層の形成
次に、下記の赤色変換層用塗布液、緑色変換層用塗布液、および、青色変換層用塗布液を調製した。次いで、赤色変換層用塗布液を用いてスクリーン印刷法により赤色カラーフィルタ層上に帯状のパターン印刷を行い、ベーク（２００℃、６０分間）を行った。これにより、赤色カラーフィルタ層上に帯状（幅８５μｍ）の赤色変換層（厚み１０μｍ）を形成した。

次いで、緑色変換層用塗布液を用いてスクリーン印刷法により緑色カラーフィルタ層上に帯状のパターン印刷を行い、ベーク（２００℃、６０分間）を行った。これにより、緑色カラーフィルタ層上に帯状（幅８５μｍ）の緑色変換層（厚み１０μｍ）を形成した。同様に、青色変換層用塗布液を用いて、青色カラーフィルタ層上に帯状（幅８５μｍ）の青色変換層（厚み１０μｍ）を形成した。
以上により、赤色変換層、緑色変換層、青色変換層からなる色変換層を形成し、本発明の反射型色変換カラーフィルタを得た。

（赤色変換層用塗布液）
アクリル酸エステル系光硬化レジスト（新日鐵化学（株）製 Ｖ−２５９ＰＡ／ＰＨ５、固形分濃度：５０％）をバインダー樹脂とし、このバインダー樹脂に、クマリン６、ローダミン６Ｇ、およびローダミンＢの各々を、全固形分中で、順に０．０３モル／ｋｇ、１％、および１％となるように配合し、溶媒としてポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて、固形分が４５％となるように希釈して赤色変換層用塗布液を調製した。

（緑色変換層用塗布液）
アクリル酸エステル系光硬化レジスト（新日鐵化学（株）製 Ｖ−２５９ＰＡ／ＰＨ５、固形分濃度：５０％）をバインダー樹脂とし、このバインダー樹脂に、ベーシックイエロー５１を、全固形分中で１％となるように配合し、溶媒としてポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて、固形分が４５％となるように希釈して緑色変換層用塗布液を調製した。

（青色変換層用塗布液）
アクリル酸エステル系光硬化レジスト（新日鐵化学（株）製 Ｖ−２５９ＰＡ／ＰＨ５、固形分濃度：５０％）をバインダー樹脂とし、このバインダー樹脂に、クマリン４を、全固形分中で１％となるように配合し、溶媒としてポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて、固形分が４５％となるように希釈して青色変換層用塗布液を調製した。

本発明は反射型表示装置等に適用することができる。

本発明の反射型色変換カラーフィルタの一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の反射型色変換カラーフィルタの他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の反射型色変換カラーフィルタの他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の反射型色変換カラーフィルタの他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の反射型色変換カラーフィルタの他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の反射型表示装置の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の反射型表示装置の他の実施形態を示す概略断面図である。

符号の説明

１，１１，２１，３１，４１，６１，８１…反射型色変換カラーフィルタ
２，１２，２２，３２，４２，６２，８２…反射層
３，１３，２３，３３，４３，６３，８３…カラーフィルタ層
４，１４，２４，３４，４４，６４，８４…色変換層
３６…間隙部
４７…ブラックマトリックス
５１，７１…反射型表示装置
５２，７２…第１基板
５３，７３…第２基板
５５，５７…偏光層
５８…液晶層
７５…透明絶縁性液体層
７６…粒子

Claims (10)

1. 反射層と、該反射層上に順次積層されたカラーフィルタ層と色変換層とを少なくとも備え、該色変換層は前記カラーフィルタ層が吸収する波長領域の光の一部を吸収し、前記カラーフィルタ層が透過する波長領域の光に変換することを特徴とする反射型色変換カラーフィルタ。
2. 前記カラーフィルタ層は、赤色波長領域の光を透過する赤色カラーフィルタ層、緑色波長領域の光を透過する緑色カラーフィルタ層、青色波長領域の光を透過する青色カラーフィルタ層の少なくとも１種からなり、前記赤色カラーフィルタ層に配設される色変換層は、赤色光よりも短波長側の光を吸収し赤色成分を含む光に変換する赤色変換層であり、前記緑色カラーフィルタ層に配設される色変換層は、緑色光よりも短波長側の光を吸収し緑色成分を含む光に変換する緑色変換層であり、前記青色カラーフィルタ層に配設される色変換層は、青色光よりも短波長側の光を吸収し青色成分を含む光に変換する青色変換層であることを特徴とする請求項１に記載の反射型色変換カラーフィルタ。
3. 前記赤色カラーフィルタ層は、波長４００〜５５０ｎｍの範囲の平均光線透過率が１０％以下であり、前記緑色カラーフィルタ層は、波長４００〜４５０ｎｍの範囲の平均光線透過率が１０％以下であり、かつ、波長６００〜７００ｎｍの範囲の平均光線透過率が２０％以下であり、前記青色カラーフィルタ層は、波長５５０〜７００ｎｍの範囲の平均光線透過率が１０％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型色変換カラーフィルタ。
4. 前記反射層は、前記カラーフィルタ層との界面が凹凸形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の反射型色変換カラーフィルタ。
5. 前記反射層は、白色板であることを特徴とする請求項1乃至請求項４のいずれかに記載の反射型色変換カラーフィルタ。
6. 前記カラーフィルタ層および前記色変換層は、画素毎に前記反射層上に積層されており、各画素の間に間隙部を有することを特徴とする請求項1乃至請求項５のいずれかに記載の反射型色変換カラーフィルタ。
7. 前記間隙部にブラックマトリックスを備えることを特徴とする請求項６に記載の反射型色変換カラーフィルタ。
8. 第１基板と、該第１基板と対向し観察者側に位置する第２基板と、前記第１基板の第２基板対向面上に前記反射層側が位置するように配設された請求項1乃至請求項７のいずれかに記載の反射型色変換カラーフィルタと、該反射型色変換カラーフィルタと前記第２基板間に配設され印加電圧に応じて配向状態を変化させる液晶層と、前記液晶層の第１基板側と第２基板側に配設された１対の偏光層と、を備えることを特徴とする反射型表示装置。
9. 第１基板側に配設された前記偏光層は、前記液晶層と前記反射型色変換カラーフィルタとの間に位置することを特徴とする請求項８に記載の反射型表示装置。
10. 第１基板と、該第１基板と対向し観察者側に位置する第２基板と、前記第１基板の第２基板対向面上に前記反射層側が位置するように配設された請求項1乃至請求項７のいずれかに記載の反射型色変換カラーフィルタと、該反射型色変換カラーフィルタと前記第２基板間に配設され印加電圧に応じて分布状態が変化する粒子を含有した透明絶縁性液体層と、を備えることを特徴とする反射型表示装置。

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