【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー表示用のカラーフィルター及びそれを用いた画像表示装置に関し、特に、クーロン力等による粒子の飛翔移動または粉流体の移動を利用することで画像表示を繰り返し行うことができる可逆性画像表示装置におけるカラー表示に用いられるカラーフィルター及びそれを用いた画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ペーパーレス化といった環境意識の高揚に伴い、電気的な力を利用して表示基板に所望の画像を表示でき、さらには書き換えも可能であるような電子ペーパーディスプレイに関する研究がなされてきている。この電子ペーパー技術において特に有名なのは、電気泳動型、サーマルリライタブル型等といった液相型のものであるが、液相型では液中を粒子が泳動するので、液の粘性抵抗により応答速度が遅くなるという問題があるため、最近では、対向する基板間に絶縁着色粒子または粉流体が封入された構成の乾式のものが着目されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
このような画像表示装置において、カラー表示をするために、カラーフィルターを使用する。図５は従来のカラーフィルターの一例を示す図である。ここでは、カラー表示にあたり１画素に対応するカラーフィルターの部分を示している。図５に示す例において、カラーフィルター５１の１画素に対応する領域を、それぞれが同一面積の、赤色を示すＲ部５１Ｒ、緑色を示すＧ部５１Ｇ及び青色を示すＢ部５１Ｂから構成する。Ｒ部５１Ｒ、Ｇ部５１Ｇ及びＢ部５１Ｂはそれぞれが基板上に設けた表示素子に対応している。表示素子が各別に独立した光の強度を発することで、カラーフィルター５１の各部を通る光の加法混色により様々な色のカラー表示を行っている。
【０００４】
【非特許文献１】
趙 国来、外３名、“新しいトナーディスプレイデバイス（Ｉ）”、１９９９年７月２１日、日本画像学会年次大会（通算８３回）“Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ’９９”論文集、ｐ．２４９−２５２
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のカラーフィルター５１を用いた画像表示装置では、色度図上で色の再現範囲を大きくとろうとすると、色純度の高いＲＧＢカラーフィルターを用いることになる。しかしながら、この場合、カラーフィルターを通して得られる白色の輝度が低くなる問題があった。一方、白色の輝度を高くするにはそれぞれのフィルターの透過度を上げる必要がある。この場合、色純度が低くなり、色度図上での色の再現範囲も小さくなってしまう問題があった。
【０００６】
本発明の目的は上述した課題を解消して、高い色再現性と高い白色輝度を同時に満たすことができるカラーフィルター及びそれを用いた画像表示装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラーフィルターは、基板上の表示素子に対応して各色に着色された部分を配置してなるカラーフィルターにおいて、着色されていない透明の部分があることを特徴とするものである。本発明のカラーフィルターでは、着色されていない透明の部分を配置することで、高い色再現性と高い白色輝度を同時に満たすことができる。
【０００８】
本発明のカラーフィルターの好適例としては、カラー表示にあたり１画素に対応するカラーフィルターを、それぞれが同一の面積の着色されたＲ部、Ｇ部、Ｂ部と、着色されていない透明なＷ部とから構成すること、及び、カラー表示にあたり１画素に対応するカラーフィルターを構成する、着色されていない透明なＷ部の面積が、着色されたＲ部、Ｇ部またはＢ部の面積の１／６倍から６倍であることがある。いずれの場合も、本発明を更に好適に実施することができるため好ましい。
【０００９】
本発明の画像表示装置は、互いに対向するとともに少なくとも一方が透明な２枚の基板間に粒子を封入し、粒子に電界を与えて、粒子を飛翔移動させ画像を表示する画像表示装置であって、上述したカラーフィルターを利用してカラー画像表示を行うよう構成したことを特徴とするものである。また、本発明の画像表示装置は、互いに対向するとともに少なくとも一方が透明な２枚の基板間に、気体中に固体状物質が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入し、粉流体に電界を与えて、粉流体を移動させて画像を表示する画像表示装置であって、上述したカラーフィルターを利用してカラー画像表示を行うよう構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
いずれの画像表示装置においても、本発明のカラーフィルターを使用することで、高い色再現性と高い白色輝度を同時に満たすことのできる画像表示装置を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
まず、本発明のカラーフィルターを好適に適用できる画像表示装置の一例として、白色粒子又は白色粉流体を用いた画像表示装置の構成について説明する。本発明の画像表示装置では、対向する基板間に粒子を封入した画像表示用パネルに何らかの手段でその基板間に電界が付与される。高電位の基板部位に向かっては低電位に帯電した粒子がクーロン力などによって引き寄せられ、また低電位の基板部位に向かっては高電位に帯電した粒子がクーロン力などによって引き寄せられ、それら粒子が２枚の基板間を往復運動することにより、画像表示がなされる。従って、粒子が、均一に移動し、かつ、繰り返し時あるいは保存時の安定性を維持できるように、画像表示用パネルを設計する必要がある。ここで、粒子にかかる力は、粒子同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極との電気影像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。以上の構成は粉流体を用いた場合も同様である。
【００１２】
本発明の画像表示装置で用いる画像表示用パネルは、２種以上の色の異なる粒子３（図１参照、ここでは白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを示す）を基板１、２と垂直方向に移動させることによる表示方式に用いるパネルと、１種の色の粒子３Ｗ（図２参照）を基板１、２と平行方向に移動させることによる表示方式に用いるパネルとのいずれへも適用できる。表示のためのパネル構造例を図３に示す。なお、図１〜図３において、４は必要に応じて設ける隔壁、５、６は粒子３に電界を与えるための電極である。以上の説明は、白色粒子３Ｗを白色粉流体に、黒色粒子３Ｂを黒色粉流体に、それぞれ置き換えた場合も同様に適用することができる。
【００１３】
本発明の特徴は、上述した構成の画像表示装置と組み合わせて用いることでカラー表示を可能とするカラーフィルターの構成に関する。以下、カラーフィルターの構成について説明する。
【００１４】
図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のカラーフィルターの構成を説明するための図である。図４（ａ）はカラーフィルターのうちカラー表示にあたり１画素を構成する領域を説明しており、また、図４（ｂ）はカラーフィルターと表示素子との関係を上述した画像表示装置における表示素子との関係で説明している。図４（ａ）に示す例において、本発明のカラーフィルター１１では、カラーフィルター１１の１画素に対応する領域を、それぞれが同一面積の、赤色を示すＲ部１１Ｒ、緑色を示すＧ部１１Ｇ、青色を示すＢ部１１Ｂ及び着色されていない透明なＷ部１１Ｗから構成している。そして、図４（ｂ）に示すように、Ｒ部１１Ｒ、Ｇ部１１Ｇ、Ｂ部１１Ｂ及びＷ部１１Ｗは、それぞれ、表示素子２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ及び２１Ｗに対応して設けられている。各表示素子では、基板１、２間に加える電界を制御することで、カラーフィルター１１を設けた表示側に付着する白色粒子３Ｗと黒色粒子３Ｂを任意に可逆的に制御することができる。これにより、表示素子が各別に独立した光の強度を発することができ、カラーフィルター１１の各部を通る光の加法混色により様々なカラー表示を行うことができる。
【００１５】
本発明のカラーフィルター１１では、着色されていない透明なＷ部１１Ｗから白色粒子３Ｗを表示することで、高い白色輝度と高い色再現性を同時に満たすことができる。なお、上述した例では粒子を使用した画像表示装置の例を説明したが、粉流体を使用した画像表示装置でも粒子を粉流体に置き換えることで同じ効果を得ることができる。
【００１６】
上述した例では、Ｗ部１１Ｗの面積を、Ｒ部１１Ｒ、Ｇ部１１ＧまたはＢ部１１Ｂの面積と同じにした例を説明したが、Ｗ部１１Ｗの面積を他の部分の面積と常に同一にする必要はない。Ｗ部１１Ｗの面積は、Ｒ部１１Ｒ、Ｇ部１１ＧまたはＢ部１１Ｂの面積の１／６倍から６倍の範囲にあることが好ましい。ここで、Ｗ部１１Ｗの面積が他の部分の面積の１／６倍未満であると、ＲＧＢ部に対する面積が小さくなり、白色輝度が従来のカラーフィルターと較べて差異が無くなってしまう。一方、Ｗ部１１Ｗの面積が他の部分の面積の６倍を超えると、ＲＧＢ部の面積が小さくなる。色純度の高い色の表示は、Ｗ部を透過する光を減らすことで実現できるため、色純度の高い色の表示の際にＲＧＢ部の面積が小さくなると画面全体が暗くなってしまう。そのため、１／６倍から６倍の範囲が好ましい。
【００１７】
カラーフィルター１１の製造方法には特に特徴はなく、従来から公知のカラーフィルターの製造方法のいずれでも利用することができる。例えば、染色法、顔料分散法、電着法、蒸着法、印刷法などがある。いずれの方法も基本的に透明なガラスもしくはプラスチックに色を塗っていく手法であり、透明なＷ部１１Ｗは色を塗らない部分を作ることで形成することができる。
【００１８】
以下、本発明の画像表示装置の各構成部分について、粒子、粉流体、共通の構成部分の順に、詳細に説明する。
【００１９】
先ず、本発明の画像表示装置に用いる粒子について述べる。
粒子の作製は、必要な樹脂、帯電制御剤、着色剤、その他添加剤を混練り粉砕しても、あるいはモノマーから重合しても、あるいは既存の粒子を樹脂、帯電制御剤、着色剤、その他添加剤でコーティングしても良い。
以下に、樹脂、帯電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。
【００２０】
樹脂の例としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂などが挙げられ、２種以上混合することもでき、特に、基板との付着力を制御する上から、ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂が好適である。
【００２１】
帯電制御剤の例としては、正電荷付与の場合には、４級アンモニウム塩系化合物、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール誘導体などが挙げられ、負電荷付与の場合には、含金属アゾ染料、サリチル酸金属錯体、ニトロイミダゾール誘導体などが挙げられる。
着色剤の例としては、塩基性、酸性などの染料が挙げられ、ニグロシン、メチレンブルー、キノリンイエロー、ローズベンガルなどが例示される。
無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
【００２２】
また、ここで繰り返し耐久性を更に向上させるためには、該粒子を構成する樹脂の安定性、特に、吸水率と溶剤不溶率を管理することが効果的である。
基板間に封入する粒子を構成する樹脂の吸水率は、３重量％以下、特に２重量％以下とすることが好ましい。なお、吸水率の測定は、ＡＳＴＭ Ｄ５７０に準じて行い、測定条件は２３℃で２４時間とする。
該粒子を構成する樹脂の溶剤不溶率に関しては、下記関係式で表される粒子の溶剤不溶率を５０％以上、特に７０％以上とすることが好ましい。
溶剤不溶率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
（但し、Ａは樹脂の溶剤浸漬前重量、Ｂは良溶媒中に樹脂を２５℃で２４時間浸漬した後の重量を示す）
この溶剤不溶率が５０％未満では、長期保存時に粒子表面にブリードが発生し、粒子との付着力に影響を及ぼし粒子の移動の妨げとなり、画像表示耐久性に支障をきたす場合がある。
なお、溶剤不溶率を測定する際の用の溶剤（良溶媒）としては、フッ素樹脂ではメチルエチルケトン等、ポリアミド樹脂ではメタノール等、アクリルウレタン樹脂ではメチルエチルケトン、トルエン等、メラミン樹脂ではアセトン、イソプロパノール等、シリコーン樹脂ではトルエン等が好ましい。
【００２３】
また、粒子は球形であることが好ましい。
本発明では、各粒子の粒子径分布に関して、下記式に示される粒子径分布Ｓｐａｎを５未満、好ましくは３未満とする。
Ｓｐａｎ＝（ｄ（０．９）−ｄ（０．１））／ｄ（０．５）
（但し、ｄ（０．５）は粒子の５０％がこれより大きく、５０％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、ｄ（０．１）はこれ以下の粒子の比率が１０％である粒子径をμｍで表した数値、ｄ（０．９）はこれ以下の粒子が９０％である粒子径をμｍで表した数値である。）
Ｓｐａｎを５以下の範囲に納めることにより、各粒子のサイズが揃い、均一な粒子移動が可能となる。
【００２４】
さらに、各粒子の平均粒子径ｄ（０．５）を、０．１〜５０μｍとすることが好ましい。この範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠け、この範囲より小さいと粒子同士の凝集力が大きすぎるために粒子の移動に支障をきたすようになる。
さらにまた、各粒子の相関について、使用した粒子の内、最大径を有する粒子のｄ（０．５）に対する最小径を有する粒子のｄ（０．５）の比を５０以下、好ましくは１０以下とすることが肝要である。
たとえ粒子径分布Ｓｐａｎを小さくしたとしても、互いに帯電特性の異なる粒子が互いに反対方向に動くので、互いの粒子サイズが近く、互いの粒子が等量づつ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であり、それがこの範囲となる。
【００２５】
なお、上記の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粒子にレーザー光を照射すると空間的に回折／散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。
本発明における粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られたものである。具体的には、Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｌｔｄ．）測定機を用いて、窒素気流中に粒子を投入し、付属の解析ソフト（Ｍａｉｌ理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、粒子径および粒子径分布の測定を行なうことができる。
【００２６】
次に、本発明の画像表示装置で用いる粉流体について説明する。
本発明における「粉流体」は、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。例えば、液晶は液体と固体の中間的な相と定義され、液体の特徴である流動性と固体の特徴である異方性（光学的性質）を有するものである（平凡社：大百科事典）。一方、粒子の定義は、無視できるほどの大きさであっても有限の質量をもった物体であり、重力の影響を受けるとされている（丸善：物理学事典）。ここで、粒子でも、気固流動層体、液固流動体という特殊状態があり、粒子に底板から気体を流すと、粒子には気体の速度に対応して上向きの力が作用し、この力が重力とつりあう際に、流体のように容易に流動できる状態になるものを気固流動層体と呼び、同じく、流体により流動化させた状態を液固流動体と呼ぶとされている（平凡社：大百科事典）。このように気固流動層体や液固流動体は、気体や液体の流れを利用した状態である。本発明では、このような気体の力も、液体の力も借りずに、自ら流動性を示す状態の物質を、特異的に作り出せることが判明し、これを粉流体と定義した。
【００２７】
すなわち、本発明における粉流体は、液晶（液体と固体の中間相）の定義と同様に、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態で、先に述べた粒子の特徴である重力の影響を極めて受け難く、高流動性を示す特異な状態を示す物質である。このような物質はエアロゾル状態、すなわち気体中に固体状もしくは液体状の物質が分散質として安定に浮遊する分散系で得ることができ、本発明の画像表示装置で固体状物質を分散質とするものである。
【００２８】
本発明の対象となる画像表示装置は、少なくとも一方が透明な、対向する基板間に、気体中に固体粒子が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入するものであり、このような粉流体は、低電圧の印加でクーロン力などにより容易に安定して移動させることができる。
【００２９】
粉流体とは、先に述べたように、気体の力も液体の力も借りずに、自ら流動性を示す、流体と粒子の特性を兼ね備えた両者の中間状態の物質である。この粉流体は、特にエアロゾル状態とすることができ、本発明の画像表示装置では、気体中に固体状の物質が分散質として比較的安定に浮遊する状態で用いられる。
【００３０】
エアロゾル状態の範囲は、粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍以上であることが好ましく、更に好ましくは２．５倍以上、特に好ましくは３倍以上である。上限は特に限定されないが、１２倍以下であることが好ましい。
粉流体の最大浮遊時の見かけ体積が未浮遊時の２倍より小さいと表示上の制御が難しくなり、また、１２倍より大きいと粉流体を装置内に封入する際に舞い過ぎてしまうなどの取扱い上の不便さが生じる。なお、最大浮遊時の見かけ体積は次のようにして測定される。すなわち、粉流体が透過して見える密閉容器に粉流体を入れ、容器自体を振動或いは落下させて、最大浮遊状態を作り、その時の見かけ体積を容器外側から測定する。具体的には、直径（内径）６ｃｍ、高さ１０ｃｍのポリプロピレン製の蓋付き容器（商品名アイボーイ：アズワン（株）製）に、未浮遊時の粉流体として１／５の体積相当の粉流体を入れ、振とう機に容器をセットし、６ｃｍの距離を３往復／ｓｅｃで３時間振とうさせる。振とう停止直後の見かけ体積を最大浮遊時の見かけ体積とする。
【００３１】
また、本発明の画像表示装置は、粉流体の見かけ体積の時間変化が次式を満たすものが好ましい。
Ｖ１０／Ｖ５＞０．８
ここで、Ｖ５は最大浮遊時から５分後の見かけ体積（ｃｍ３）、Ｖ１０は最大浮遊時から１０分後の見かけ体積（ｃｍ３）を示す。なお、本発明の画像表示装置は、粉流体の見かけ体積の時間変化Ｖ１０／Ｖ５が０．８５よりも大きいものが好ましく、０．９よりも大きいものが特に好ましい。Ｖ１０／Ｖ５が０．８以下の場合は、通常のいわゆる粒子を用いた場合と同様となり、本発明のような高速応答、耐久性の効果が確保できなくなる。
【００３２】
また、粉流体を構成する粒子物質の平均粒子径（ｄ（０．５））は、好ましくは０．１−２０μｍ、更に好ましくは０．５−１５μｍ、特に好ましくは０．９−８μｍである。０．１μｍより小さいと表示上の制御が難しくなり、２０μｍより大きいと、表示はできるものの隠蔽率が下がり装置の薄型化が困難となる。なお、粉流体を構成する粒子物質の平均粒子径（ｄ（０．５））は、次の粒子径分布Ｓｐａｎにおけるｄ（０．５）と同様である。
【００３３】
粉流体を構成する粒子物質は、下記式に示される粒子径分布Ｓｐａｎが５未満であることが好ましく、更に好ましくは３未満である。
粒子径分布Ｓｐａｎ＝（ｄ（０．９）−ｄ（０．１））／ｄ（０．５）
ここで、ｄ（０．５）は粉流体を構成する粒子物質の５０％がこれより大きく、５０％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、ｄ（０．１）はこれ以下の粉流体を構成する粒子物質の比率が１０％である粒子径をμｍで表した数値、ｄ（０．９）はこれ以下の粉流体を構成する粒子物質が９０％である粒子径をμｍで表した数値である。粉流体を構成する粒子物質の粒子径分布Ｓｐａｎを５以下とすることにより、サイズが揃い、均一な粉流体移動が可能となる。
【００３４】
なお、以上の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粉流体にレーザー光を照射すると空間的に回折／散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。この粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られる。具体的には、Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｌｔｄ．）測定機を用いて、窒素気流中に粉流体を投入し、付属の解析ソフト（Ｍａｉｌ理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、測定を行うことができる。
【００３５】
粉流体の作製は、必要な樹脂、帯電制御剤、着色剤、その他添加剤を混練り粉砕しても、モノマーから重合しても、既存の粒子を樹脂、帯電制御剤、着色剤、その他添加剤でコーティングしても良い。以下、粉流体を構成する樹脂、帯電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。
【００３６】
樹脂の例としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂などが挙げられ、２種以上混合することもでき、特に、基板との付着力を制御する上から、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂が好適である。
【００３７】
帯電制御剤の例としては、正電荷付与の場合には、４級アンモニウム塩系化合物、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール誘導体などが挙げられ、負電荷付与の場合には、含金属アゾ染料、サリチル酸金属錯体、ニトロイミダゾール誘導体などが挙げられる。
着色剤の例としては、塩基性、酸性などの染料が挙げられ、ニグロシン、メチレンブルー、キノリンイエロー、ローズベンガルなどが例示される。
無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
【００３８】
しかしながら、このような材料を工夫無く混練り、コーティングなどを施しても、エアロゾル状態を示す粉流体を作製することはできない。エアロゾル状態を示す粉流体の決まった製法は定かではないが、例示すると次のようになる。
【００３９】
まず、粉流体を構成する粒子物質の表面に、平均粒子径が２０〜１００ｎｍ、好ましくは２０〜８０ｎｍの無機微粒子を固着させることが適当である。更に、その無機微粒子がシリコーンオイルで処理されていることが適当である。ここで、無機微粒子としては、二酸化珪素（シリカ）、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化鉄、酸化銅等が挙げられる。この無機微粒子を固着させる方法が重要であり、例えば、ハイブリダイザー（奈良機械製作所（株）製）やメカノフュージョン（ホソカワミクロン（株）製）などを用いて、ある限定された条件下（例えば処理時間）で、エアロゾル状態を示す粉流体を作製することができる。
【００４０】
ここで繰り返し耐久性を更に向上させるためには、粉流体を構成する樹脂の安定性、特に、吸水率と溶剤不溶率を管理することが効果的である。基板間に封入する粉流体を構成する樹脂の吸水率は、３重量％以下、特に２重量％以下とすることが好ましい。なお、吸水率の測定は、ＡＳＴＭ−Ｄ５７０に準じて行い、測定条件は２３℃で２４時間とする。粉流体を構成する樹脂の溶剤不溶率に関しては、下記関係式で表される粉流体の溶剤不溶率を５０％以上、特に７０％以上とすることが好ましい。
溶剤不溶率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
（但し、Ａは樹脂の溶剤浸漬前重量、Ｂは良溶媒中に樹脂を２５℃で２４時間浸漬した後の重量を示す）
【００４１】
この溶剤不溶率が５０％未満では、長期保存時に粉流体を構成する粒子物質表面にブリードが発生し、粉流体との付着力に影響を及ぼし粉流体の移動の妨げとなり、画像表示耐久性に支障をきたす場合がある。なお、溶剤不溶率を測定する際の溶剤（良溶媒）としては、フッ素樹脂ではメチルエチルケトン等、ポリアミド樹脂ではメタノール等、アクリルウレタン樹脂では、メチルエチルケトン、トルエン等、メラミン樹脂ではアセトン、イソプロパノール等、シリコーン樹脂ではトルエン等が好ましい。
【００４２】
また、粉流体の充填量については、粉流体の体積占有率が、対向する基板間の空隙部分の１０〜８０ｖｏｌ％、好ましくは１０〜６５ｖｏｌ％、更に好ましくは１０〜５５ｖｏｌ％になるように調整することが好ましい。粉流体の体積占有率が、１０ｖｏｌ％より小さいと鮮明な画像表示が行えなくなり、８０ｖｏｌ％より大きいと粉流体が移動しにくくなる。ここで、空間体積とは、対向する基板１、基板２に挟まれる部分から、隔壁４の占有部分、装置シール部分を除いた、いわゆる粉流体を充填可能な体積を指すものとする。
【００４３】
次に、基板について述べる。
基板１、基板２の少なくとも一方は装置外側から粒子の色が確認できる透明基板であり、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。可とう性の有無は用途により適宜選択され、例えば、電子ペーパー等の用途には可とう性のある材料、携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコン類の携帯機器表示等の用途には可とう性のない材料が用いられる。
【００４４】
基板材料を例示すると、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン、ポリカーボネートなどのポリマーシートや、ガラス、石英などの無機シートが挙げられる。
基板厚みは、２〜５０００μｍ、好ましくは５〜１０００μｍが好適であり、薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、厚すぎると、表示機能としての鮮明さ、コントラストの低下が発生し、特に、電子ペーパー用途の場合には可とう性に欠ける。
【００４５】
基板には、必要に応じて電極を設けても良い。
基板に電極を設けない場合は、基板外部表面に静電潜像を与え、その静電潜像に応じて発生する電界にて、所定の特性に帯電した色のついた粒子群あるいは粉流体を基板に引き寄せあるいは反発させることにより、静電潜像に対応して配列した粒子群あるいは粉流体を透明な基板を通して表示装置外側から視認する。なお、この静電潜像の形成は、電子写真感光体を用い通常の電子写真システムで行われる静電潜像を本発明の画像表示装置の基板上に転写形成する、あるいは、イオンフローにより静電潜像を基板上に直接形成する等の方法で行うことができる。
【００４６】
基板に電極を設ける場合は、電極部位への外部電圧入力により、基板上の各電極位置に生じた電界により、所定の特性に帯電した色の粒子群あるいは粉流体が引き寄せあるいは反発させることにより、静電潜像に対応して配列した粒子群あるいは粉流体を透明な基板を通して表示装置外側から視認する方法である。
電極は、透明かつパターン形成可能である導電性材料で形成され、例示すると、酸化インジウム、アルミニウムなどの金属類、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子類が挙げられ、真空蒸着、塗布などの形成手法が例示できる。なお、電極厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障なければ良く、３〜１０００ｎｍ、好ましくは５〜４００ｎｍが好適である。この場合の外部電圧入力は、直流あるいは交流を重畳しても良い。
【００４７】
次に、隔壁について説明する。
本発明の隔壁の形状は、表示にかかわる粒子のサイズあるいは粉流体のサイズにより適宜最適設定され、一概には限定されないが、隔壁の幅は１０〜１０００μｍ、好ましくは１０〜５００μｍに、隔壁の高さは１０〜５０００μｍ、好ましくは１０〜５００μｍに調整される。
また、隔壁を形成するにあたり、対向する両基板の各々にリブを形成した後に接合する両リブ法と、片側の基板上にのみリブを形成する片リブ法が考えられるが、本発明はどちらにも適用できる。
これらリブからなる隔壁により形成される表示セルは、基板平面方向からみて四角状、三角状、ライン状、円形状が例示される。
表示側から見える隔壁断面部分に相当する部分（表示セルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良く、画像表示の鮮明さが増す。
【００４８】
ここで、隔壁の形成方法を例示すると、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、感光体ペースト法、アディティブ法が挙げられる。
【００４９】
なお、本発明の画像表示装置は、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話などのモバイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞などの電子ペーパー、看板、ポスター、黒板などの掲示板、コピー機、プリンター用紙代替のリライタブルペーパー、電卓、家電製品の表示部、ポイントカードなどのカード表示部などに用いられる。
【００５０】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に具体的に説明する。但し本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
顔料分散法を利用した同一の製造方法に従って、図４（ａ）に示す構成の本発明のカラーフィルターと、図５に示す構成の従来のカラーフィルターと、を作製した。作製したカラーフィルターを表示素子と組み合わせ画像表示装置を構成し、それぞれ、赤（Ｒ部の部分のみ表示）、緑（Ｇ部の部分のみ表示）、青（Ｂ部の部分のみ表示）、白（全部の部分で白表示）の各色を表示させた。そして、各色毎に分光放射輝度計を用いてスペクトルを測定した。スペクトルより国際照明委員会（ＣＩＥ）の規格（ＣＩＥ１９３１）に基づいて、ＸＹＺ表色系の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚ及び色度座標ｘ、ｙを計算した。その際に光源は標準のＤ６５を選択した。以下の表１に図４（ａ）に示す本発明のカラーフィルターにおける測定結果を示すとともに、以下の表２に図５に示す従来のカラーフィルターにおける測定結果を示す。なお、表２に示す例は白のＹ値で規格化した。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
表１及び表２の結果から、本発明のカラーフィルターは従来のカラーフィルターと比較して、色再現性は損なわず、白色輝度が向上することがわかる。また、白色反射率について測定したところ、表５に示す構成の反射用カラーフィルターを用いた場合の従来の画像表示装置における白色反射は１２％であった。一方、材料や膜厚は変えずに構成のみを図４（ａ）のように変更した反射用カラーフィルターを用いた場合の本発明の画像表示装置における白色反射率は１７％となり、白色反射率の点でも本発明は効果を得ることができた。
【００５４】
上述した説明では、本発明のカラーフィルターを、粒子または粉流体を使用した乾式の画像表示装置に用いた例を説明した。しかしながら、上述したこれらの例は本発明の好ましい態様であって、本発明のカラーフィルターを、他の従来から知られている画像表示装置のカラーフィルターとして使用しても、同様の効果を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上の詳細に説明したところから明らかなように、本発明のカラーフィルターによれば、着色されていない透明の部分を配置することで、高い色再現性と高い白色輝度を同時に満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像表示装置における表示方式の一例を示す図である。
【図２】本発明の画像表示装置における表示方式の他の例を示す図である。
【図３】本発明の画像表示装置におけるパネル構造の一例を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のカラーフィルターの構成を説明するための図である。
【図５】従来のカラーフィルターの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１、２ 基板
３Ｗ 白色粒子
３Ｂ 黒色粒子
４ 隔壁（リブ）
５、６ 電極
１１ カラーフィルター
１１Ｒ Ｒ部
１１Ｇ Ｇ部
１１Ｂ Ｂ部
１１Ｗ Ｗ部
２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、２１Ｗ 表示粒子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter for color display and an image display device using the same, and more particularly, to a reversibility in which image display can be repeatedly performed by utilizing the flying movement of particles or the movement of powder fluid due to Coulomb force or the like. The present invention relates to a color filter used for color display in an image display device and an image display device using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with an increase in environmental consciousness such as a paperless trend, research on an electronic paper display that can display a desired image on a display substrate by using an electric force and that can be rewritten has been performed. Particularly famous in this electronic paper technology are liquid-phase types such as an electrophoretic type and a thermal rewritable type, but in the liquid-phase type, since particles migrate in a liquid, the response speed is slow due to the viscous resistance of the liquid. In recent years, attention has been paid to a dry type in which insulating colored particles or powder fluid are sealed between opposing substrates (for example, see Non-Patent Document 1).
[0003]
In such an image display device, a color filter is used to perform color display. FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional color filter. Here, a part of a color filter corresponding to one pixel in color display is shown. In the example shown in FIG. 5, a region corresponding to one pixel of the color filter 51 is composed of an R portion 51R indicating red, a G portion 51G indicating green, and a B portion 51B indicating blue, each having the same area. Each of the R section 51R, the G section 51G, and the B section 51B corresponds to a display element provided on a substrate. Since the display elements emit independent light intensities, color display of various colors is performed by additive color mixing of light passing through each part of the color filter 51.
[0004]
[Non-patent document 1]
Kunrai Zhao and three others, “New Toner Display Device (I)”, July 21, 1999, Annual Meeting of the Imaging Society of Japan (83 times in total), “Japan Hardcopy '99”, p. 249-252
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In an image display device using such a conventional color filter 51, an RGB color filter having high color purity is used to increase the color reproduction range on a chromaticity diagram. However, in this case, there was a problem that the luminance of white obtained through the color filter was lowered. On the other hand, in order to increase the luminance of white, it is necessary to increase the transmittance of each filter. In this case, there is a problem that the color purity is reduced and the color reproduction range on the chromaticity diagram is also reduced.
[0006]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a color filter capable of simultaneously satisfying high color reproducibility and high white luminance, and an image display device using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The color filter of the present invention is characterized in that there is a transparent portion that is not colored in a color filter in which a portion colored in each color is arranged corresponding to a display element on a substrate. In the color filter of the present invention, high color reproducibility and high white luminance can be satisfied at the same time by disposing a transparent portion that is not colored.
[0008]
Preferable examples of the color filter of the present invention include a color filter corresponding to one pixel in color display, a colored R portion, a G portion, and a B portion having the same area, and a transparent W portion that is not colored. And the area of the uncolored transparent W portion constituting a color filter corresponding to one pixel in color display is 1 / the area of the colored R portion, G portion or B portion. It can be six to six times. In any case, the present invention is preferable because the present invention can be carried out more suitably.
[0009]
The image display device of the present invention is an image display device that seals particles between two substrates that are opposed to each other and at least one of which is transparent, applies an electric field to the particles, and moves the particles to move and display an image. And a color image display using the above-described color filter. Further, the image display device of the present invention is a liquid powder that exhibits high fluidity in an aerosol state in which a solid substance is stably suspended as a dispersoid in a gas between two substrates that are opposed to each other and at least one of which is transparent. And applying an electric field to the powder fluid to move the powder fluid to display an image, wherein the image display device is configured to perform color image display using the above-described color filter. Things.
[0010]
In any image display device, by using the color filter of the present invention, an image display device capable of simultaneously satisfying high color reproducibility and high white luminance can be obtained.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, as an example of an image display device to which the color filter of the present invention can be suitably applied, a configuration of an image display device using white particles or white powder fluid will be described. In the image display device of the present invention, an electric field is applied to the image display panel in which particles are sealed between the opposing substrates by any means. Low-potentially charged particles are attracted toward the high-potential substrate site by Coulomb force, and high-potentially charged particles are attracted toward the low-potential substrate site by Coulomb force. An image is displayed by reciprocating between the two substrates. Therefore, it is necessary to design an image display panel so that the particles can move uniformly and maintain stability during repetition or storage. Here, the force applied to the particles may be, for example, an electric image force with an electrode, an intermolecular force, a liquid bridging force, gravity, or the like, in addition to a force attracting each other due to the Coulomb force between the particles. The above configuration is the same when a powder fluid is used.
[0012]
The image display panel used in the image display device of the present invention moves two or more kinds of particles 3 having different colors (see FIG. 1, here showing white particles 3W and black particles 3B) in a direction perpendicular to the substrates 1 and 2. The present invention can be applied to both a panel used for a display method by making the same and particles 3W (see FIG. 2) of one kind of color moved in a direction parallel to the substrates 1 and 2. FIG. 3 shows an example of a panel structure for display. 1 to 3, reference numeral 4 denotes a partition provided as needed, and reference numerals 5 and 6 denote electrodes for applying an electric field to the particles 3. The above description can be similarly applied to the case where the white particles 3W are replaced with white powder fluid and the black particles 3B are replaced with black powder fluid.
[0013]
A feature of the present invention relates to a configuration of a color filter that enables color display when used in combination with the image display device having the above-described configuration. Hereinafter, the configuration of the color filter will be described.
[0014]
FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining the configuration of the color filter of the present invention. FIG. 4A illustrates a region of a color filter that constitutes one pixel for color display, and FIG. 4B illustrates a relationship between the color filter and the display element in the display element in the image display apparatus described above. It is explained in relation to. In the example shown in FIG. 4A, in the color filter 11 of the present invention, regions corresponding to one pixel of the color filter 11 are defined as R portions 11 </ b> R indicating red, G portions 11 </ b> G indicating green, It is composed of a B portion 11B showing blue and a transparent W portion 11W that is not colored. Then, as shown in FIG. 4B, the R section 11R, the G section 11G, the B section 11B and the W section 11W are provided corresponding to the display elements 21R, 21G, 21B and 21W, respectively. In each display element, by controlling the electric field applied between the substrates 1 and 2, the white particles 3W and the black particles 3B attached to the display side on which the color filter 11 is provided can be arbitrarily and reversibly controlled. Accordingly, the display elements can emit independent light intensities, and various color displays can be performed by additive color mixing of the light passing through each part of the color filter 11.
[0015]
In the color filter 11 of the present invention, by displaying the white particles 3W from the uncolored transparent W portion 11W, high white luminance and high color reproducibility can be satisfied at the same time. In the above-described example, the example of the image display device using the particles has been described. However, the same effect can be obtained by replacing the particles with the powder fluid in the image display device using the powder fluid.
[0016]
In the example described above, the example in which the area of the W portion 11W is made equal to the area of the R portion 11R, the G portion 11G, or the B portion 11B has been described. do not have to. The area of the W section 11W is preferably in the range of 1/6 to 6 times the area of the R section 11R, the G section 11G or the B section 11B. Here, if the area of the W portion 11W is less than 1/6 times the area of the other portions, the area with respect to the RGB portion becomes small, and there is no difference in white luminance as compared with the conventional color filter. On the other hand, when the area of the W portion 11W exceeds six times the area of the other portions, the area of the RGB portion becomes small. Since the display of the color with high color purity can be realized by reducing the light transmitted through the W portion, the whole screen becomes dark if the area of the RGB portion is reduced when displaying the color with high color purity. Therefore, the range of 1/6 to 6 times is preferable.
[0017]
The method for producing the color filter 11 has no particular feature, and any conventionally known method for producing a color filter can be used. For example, there are a dyeing method, a pigment dispersion method, an electrodeposition method, a vapor deposition method, a printing method, and the like. Either method is basically a method of painting a transparent glass or plastic with a color, and the transparent W portion 11W can be formed by making a portion that is not painted.
[0018]
Hereinafter, each component of the image display device of the present invention will be described in detail in the order of particles, powder fluid, and common components.
[0019]
First, particles used in the image display device of the present invention will be described.
Particles can be produced by kneading and pulverizing the necessary resin, charge control agent, colorant, and other additives, or by polymerizing from monomers, or existing particles by resin, charge control agent, colorant, etc. It may be coated with an additive.
Hereinafter, a resin, a charge control agent, a colorant, and other additives will be exemplified.
[0020]
Examples of the resin include urethane resin, acrylic resin, polyester resin, urethane-modified acrylic resin, silicone resin, nylon resin, epoxy resin, styrene resin, butyral resin, vinylidene chloride resin, melamine resin, phenol resin, fluorine resin, and the like. And a mixture of two or more types. Particularly, from the viewpoint of controlling the adhesion to the substrate, polyester resin, acrylic urethane resin, acrylic urethane silicone resin, acrylic urethane fluororesin, urethane resin, and fluororesin are preferred. .
[0021]
Examples of the charge control agent include a quaternary ammonium salt-based compound, a nigrosine dye, a triphenylmethane-based compound, and an imidazole derivative when giving a positive charge, and a metal-containing azo compound when giving a negative charge. Dyes, salicylic acid metal complexes, nitroimidazole derivatives and the like.
Examples of the coloring agent include basic and acidic dyes, and examples thereof include nigrosine, methylene blue, quinoline yellow, and rose bengal.
Examples of inorganic additives include titanium oxide, zinc white, zinc sulfide, antimony oxide, calcium carbonate, lead white, talc, silica, calcium silicate, alumina white, cadmium yellow, cadmium red, cadmium orange, titanium yellow, Navy blue, ultramarine, cobalt blue, cobalt green, cobalt violet, iron oxide, carbon black, manganese ferrite black, cobalt ferrite black, copper powder, aluminum powder, and the like.
[0022]
In order to further improve the repetition durability, it is effective to control the stability of the resin constituting the particles, in particular, the water absorption and the solvent insolubility.
The water absorption of the resin constituting the particles enclosed between the substrates is preferably 3% by weight or less, particularly preferably 2% by weight or less. In addition, the measurement of the water absorption is performed according to ASTM D570, and the measurement condition is 23 ° C. for 24 hours.
Regarding the solvent insolubility of the resin constituting the particles, the solvent insolubility of the particles represented by the following relational expression is preferably 50% or more, particularly preferably 70% or more.
Solvent insolubility (%) = (B / A) × 100
(However, A indicates the weight of the resin before immersion in the solvent, and B indicates the weight after immersing the resin in a good solvent at 25 ° C. for 24 hours.)
If the solvent insolubility is less than 50%, bleeding occurs on the surface of the particles during long-term storage, which affects the adhesion to the particles, hinders the movement of the particles, and may hinder image display durability.
Solvents (good solvents) for measuring the solvent insolubility include methyl ethyl ketone and the like for fluororesins, methanol and the like for polyamide resins, methyl ethyl ketone and toluene for acrylic urethane resins, acetone and isopropanol for melamine resins, silicones and the like. As the resin, toluene and the like are preferable.
[0023]
Further, the particles are preferably spherical.
In the present invention, regarding the particle size distribution of each particle, the particle size distribution Span represented by the following formula is set to less than 5, preferably less than 3.
Span = (d (0.9) −d (0.1)) / d (0.5)
(However, d (0.5) is a numerical value in μm indicating a particle diameter in which 50% of the particles are larger than 50% and smaller than 50%, and d (0.1) is a ratio of particles smaller than 10%.) %, And d (0.9) is a numerical value, expressed in μm, where 90% of the particles are 90% or less.
By setting the span within the range of 5 or less, the size of each particle becomes uniform, and uniform particle movement becomes possible.
[0024]
Further, it is preferable that the average particle diameter d (0.5) of each particle is 0.1 to 50 μm. If it is larger than this range, the sharpness of the display will be lacking, and if it is smaller than this range, the cohesive force between the particles will be too large to hinder the movement of the particles.
Furthermore, regarding the correlation of each particle, of the particles used, the ratio of d (0.5) of the particle having the minimum diameter to d (0.5) of the particle having the maximum diameter is 50 or less, preferably 10 or less. It is important that
Even if the particle size distribution Span is reduced, particles having different charging characteristics move in opposite directions, so that the particles are close in size to each other and can easily move in the opposite direction by equal amounts. Is preferable, and this falls into this range.
[0025]
The above-mentioned particle size distribution and particle size can be determined by a laser diffraction / scattering method or the like. When the particles to be measured are irradiated with laser light, a light intensity distribution pattern of diffraction / scattered light is generated spatially, and since this light intensity pattern has a correspondence with the particle size, the particle size and the particle size distribution can be measured. .
The particle size and the particle size distribution in the present invention are obtained from a volume-based distribution. Specifically, using a Mastersizer 2000 (Malvern Instruments Ltd.) measuring device, the particles are introduced into a nitrogen gas stream, and the particles are analyzed by attached analysis software (software based on a volume-based distribution using Mail theory). Measurements of diameter and particle size distribution can be made.
[0026]
Next, the powder fluid used in the image display device of the present invention will be described.
The “powder fluid” in the present invention is a substance in an intermediate state between a fluid and a particle that exhibits fluidity by itself without using the power of gas or liquid. For example, a liquid crystal is defined as an intermediate phase between a liquid and a solid, and has fluidity which is a characteristic of a liquid and anisotropy (optical properties) which is a characteristic of a solid (Heibonsha: Encyclopedia). . On the other hand, the definition of a particle is an object having a finite mass even if it is negligible in size, and is said to be affected by gravity (Maruzen: Encyclopedia of Physics). Here, even particles have a special state of gas-solid fluidized bed or liquid-solid fluid, and when gas flows from the bottom plate to the particles, an upward force acts on the particles corresponding to the velocity of the gas. Is a gas-solid fluidized bed that can easily flow like a fluid when it balances gravity, and a liquid-solid fluidized body is also called a fluidized fluidized body. Company: Encyclopedia). As described above, the gas-solid fluidized bed and the liquid-solid fluid are in a state utilizing the flow of gas or liquid. In the present invention, it has been found that a substance in a state of exhibiting fluidity can be specifically produced without using the power of such a gas or the power of a liquid, and this is defined as a powder fluid.
[0027]
That is, the powder fluid in the present invention is in an intermediate state having both the characteristics of particles and liquid in the same state as the definition of liquid crystal (intermediate phase between liquid and solid), and the gravitational force which is the characteristic of the particles described above is used. It is a substance that is extremely hard to be affected and shows a unique state of high fluidity. Such a substance can be obtained in an aerosol state, that is, a dispersion system in which a solid or liquid substance is stably suspended as a dispersoid in a gas, and the solid substance is used as a dispersoid in the image display device of the present invention. Things.
[0028]
The image display device to which the present invention is applied is a device in which at least one of the transparent substrates is filled with a liquid powder having high fluidity in an aerosol state in which solid particles are stably suspended as a dispersoid in a gas between opposed substrates. The powder fluid can be easily and stably moved by application of a low voltage due to Coulomb force or the like.
[0029]
As described above, the powder fluid is a substance in an intermediate state between a fluid and a particle that exhibits fluidity by itself without using the power of gas or liquid. This powder fluid can be in an aerosol state, and the image display device of the present invention is used in a state where a solid substance is relatively stably suspended as a dispersoid in a gas.
[0030]
The range of the aerosol state is preferably such that the apparent volume at the time of the maximum suspension of the powder fluid is at least twice as large as that at the time of no suspension, more preferably at least 2.5 times, particularly preferably at least 3 times. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 12 times or less.
If the apparent volume at the time of the maximum floating of the powder fluid is smaller than twice that of the non-floating state, it is difficult to control the display. If the apparent volume is larger than 12 times, the powder fluid will flutter too much when sealed in the device. Inconvenience in handling occurs. In addition, the apparent volume at the time of maximum floating is measured as follows. That is, the powder fluid is put into a closed container through which the powder fluid can be seen, and the container itself is vibrated or dropped to create a maximum floating state, and the apparent volume at that time is measured from the outside of the container. Specifically, a powdery fluid equivalent to 1/5 of the volume of the powdery fluid in a non-floating powdery fluid is placed in a polypropylene-made container with a lid (trade name: Iboy: manufactured by As One Corporation) having a diameter (inner diameter) of 6 cm and a height of 10 cm. And the container is set on a shaker, and shaken at a distance of 6 cm at 3 reciprocations / sec for 3 hours. The apparent volume immediately after stopping shaking is the apparent volume at the time of maximum suspension.
[0031]
Further, the image display device of the present invention is preferably one in which the change over time of the apparent volume of the powder fluid satisfies the following expression.
V 10 / V 5 > 0.8
Here, V 5 is the apparent volume of 5 minutes after the maximum floating (cm 3), V 10 indicates the apparent volume after 10 minutes from the time of maximum floating (cm 3). The image display device of the present invention is preferably greater than the time variation V 10 / V 5 of the apparent volume of the liquid powders is 0.85, particularly preferably larger than 0.9. When V 10 / V 5 is 0.8 or less, it becomes the same as the case where ordinary so-called particles are used, and the effect of high-speed response and durability as in the present invention cannot be secured.
[0032]
The average particle diameter (d (0.5)) of the particulate matter constituting the powder fluid is preferably 0.1-20 μm, more preferably 0.5-15 μm, and particularly preferably 0.9-8 μm. . If it is smaller than 0.1 μm, it is difficult to control the display. If it is larger than 20 μm, the display can be performed, but the concealment ratio is reduced, and it is difficult to reduce the thickness of the device. The average particle diameter (d (0.5)) of the particulate matter constituting the powder fluid is the same as d (0.5) in the next particle diameter distribution Span.
[0033]
The particle material constituting the powder fluid preferably has a particle size distribution Span represented by the following formula of less than 5, and more preferably less than 3.
Particle size distribution Span = (d (0.9) -d (0.1)) / d (0.5)
Here, d (0.5) is a numerical value expressing the particle diameter in μm that 50% of the particulate matter constituting the powder fluid is larger than 50% and smaller than 50%, and d (0.1) is less than this. The value of the particle diameter in which the ratio of the particulate matter constituting the powder fluid is 10% is expressed in μm, and d (0.9) is the particle diameter in which the particle material constituting the powder fluid of 90% or less is represented by μm. It is a numerical value represented by. By setting the particle size distribution Span of the particulate matter constituting the powder fluid to 5 or less, the size becomes uniform and uniform powder fluid movement becomes possible.
[0034]
The above particle size distribution and particle size can be determined by a laser diffraction / scattering method or the like. When a laser beam is irradiated to the powder fluid to be measured, a light intensity distribution pattern of diffraction / scattered light is generated spatially, and since this light intensity pattern has a correspondence with the particle size, the particle size and the particle size distribution are measured. it can. The particle size and the particle size distribution are obtained from a volume-based distribution. Specifically, using a Mastersizer 2000 (Malvern Instruments Ltd.) measuring machine, a powder fluid is charged into a nitrogen gas stream, and attached analysis software (software based on volume-based distribution using Mail theory) is used. A measurement can be made.
[0035]
Powders can be made by kneading and pulverizing the required resin, charge control agent, colorant, and other additives, or polymerizing from monomers, and adding existing particles to the resin, charge control agent, colorant, and other additives. It may be coated with an agent. Hereinafter, a resin, a charge controlling agent, a colorant, and other additives constituting the powder fluid will be exemplified.
[0036]
Examples of the resin include urethane resin, acrylic resin, polyester resin, urethane-modified acrylic resin, silicone resin, nylon resin, epoxy resin, styrene resin, butyral resin, vinylidene chloride resin, melamine resin, phenol resin, fluorine resin, and the like. It is also possible to mix two or more kinds, and in particular, acrylic urethane resin, acrylic urethane silicone resin, acrylic urethane fluororesin, urethane resin, and fluororesin are preferable from the viewpoint of controlling the adhesion to the substrate.
[0037]
Examples of the charge control agent include a quaternary ammonium salt-based compound, a nigrosine dye, a triphenylmethane-based compound, and an imidazole derivative when giving a positive charge, and a metal-containing azo compound when giving a negative charge. Dyes, salicylic acid metal complexes, nitroimidazole derivatives and the like.
Examples of the coloring agent include basic and acidic dyes, and examples thereof include nigrosine, methylene blue, quinoline yellow, and rose bengal.
Examples of inorganic additives include titanium oxide, zinc white, zinc sulfide, antimony oxide, calcium carbonate, lead white, talc, silica, calcium silicate, alumina white, cadmium yellow, cadmium red, cadmium orange, titanium yellow, Navy blue, ultramarine, cobalt blue, cobalt green, cobalt violet, iron oxide, carbon black, copper powder, aluminum powder, and the like.
[0038]
However, even if such materials are kneaded and coated without any ingenuity, a powder fluid showing an aerosol state cannot be produced. It is not clear how the powdered fluid exhibiting the aerosol state is determined, but for example, it is as follows.
[0039]
First, it is appropriate to fix inorganic fine particles having an average particle diameter of 20 to 100 nm, preferably 20 to 80 nm, on the surface of the particle material constituting the powder fluid. Further, it is appropriate that the inorganic fine particles are treated with silicone oil. Here, examples of the inorganic fine particles include silicon dioxide (silica), zinc oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, cerium oxide, iron oxide, and copper oxide. The method of fixing the inorganic fine particles is important, for example, using a hybridizer (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.) or mechanofusion (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) under certain limited conditions (for example, processing time). ), A powder fluid showing an aerosol state can be produced.
[0040]
Here, in order to further improve the repeated durability, it is effective to control the stability of the resin constituting the powder fluid, in particular, the water absorption and the solvent insolubility. The resin constituting the powder fluid sealed between the substrates preferably has a water absorption of 3% by weight or less, particularly preferably 2% by weight or less. In addition, the measurement of the water absorption is performed according to ASTM-D570, and the measurement condition is set to 23 ° C. for 24 hours. Regarding the solvent insolubility of the resin constituting the powder fluid, the solvent insolubility of the powder fluid represented by the following relational expression is preferably 50% or more, particularly preferably 70% or more.
Solvent insolubility (%) = (B / A) × 100
(However, A indicates the weight of the resin before immersion in the solvent, and B indicates the weight after immersing the resin in a good solvent at 25 ° C. for 24 hours.)
[0041]
If the solvent insolubility is less than 50%, bleeding occurs on the surface of the particulate material constituting the powdery fluid during long-term storage, which affects the adhesion to the powdery fluid and hinders the movement of the powdery fluid, resulting in poor image display durability. May cause trouble. Solvents (good solvents) for measuring the solvent insolubility include fluorine resin such as methyl ethyl ketone, polyamide resin such as methanol, acrylic urethane resin such as methyl ethyl ketone and toluene, melamine resin such as acetone and isopropanol, and silicone resin such as silicone resin. Is preferably toluene or the like.
[0042]
Further, the filling amount of the powder fluid is adjusted so that the volume occupancy of the powder fluid is 10 to 80 vol%, preferably 10 to 65 vol%, more preferably 10 to 55 vol% of the gap between the opposing substrates. Is preferred. If the volume occupancy of the powder fluid is smaller than 10 vol%, clear image display cannot be performed, and if it is larger than 80 vol%, the powder fluid becomes difficult to move. Here, the space volume refers to a volume that can be filled with a so-called powder fluid, excluding a portion sandwiched between the opposing substrates 1 and 2, excluding a portion occupied by the partition walls 4 and a device sealing portion.
[0043]
Next, the substrate will be described.
At least one of the substrate 1 and the substrate 2 is a transparent substrate in which the color of the particles can be confirmed from the outside of the apparatus, and a material having high visible light transmittance and good heat resistance is preferable. The presence or absence of flexibility is appropriately selected depending on the application. For example, a material that is flexible for applications such as electronic paper, and inflexible for applications such as display of portable devices such as mobile phones, PDAs and notebook computers. Material is used.
[0044]
Examples of the substrate material include a polymer sheet such as polyethylene terephthalate, polyethersulfone, polyethylene, and polycarbonate, and an inorganic sheet such as glass and quartz.
The substrate thickness is preferably from 2 to 5000 μm, and more preferably from 5 to 1000 μm. If the thickness is too small, it is difficult to maintain the strength and the uniformity between the substrates. Occurs, and is particularly inflexible in electronic paper applications.
[0045]
An electrode may be provided on the substrate as needed.
When electrodes are not provided on the substrate, an electrostatic latent image is applied to the outer surface of the substrate, and an electric field generated according to the electrostatic latent image is used to remove colored particles or powder fluid charged to predetermined characteristics. By attracting or repelling to the substrate, particles or powder fluid arranged corresponding to the electrostatic latent image are visually recognized from outside the display device through the transparent substrate. The electrostatic latent image is formed by transferring an electrostatic latent image, which is performed by a normal electrophotographic system using an electrophotographic photosensitive member, onto the substrate of the image display device of the present invention, or by an ion flow. It can be performed by a method such as forming an electrostatic latent image directly on a substrate.
[0046]
When an electrode is provided on the substrate, by applying an external voltage to the electrode portion, an electric field generated at each electrode position on the substrate causes a particle group or powder fluid of a color charged to a predetermined characteristic to attract or repel, This is a method of visually recognizing a group of particles or a liquid powder arranged corresponding to an electrostatic latent image from outside the display device through a transparent substrate.
The electrodes are formed of a transparent and pattern-forming conductive material. Examples thereof include metals such as indium oxide and aluminum, and conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, and polythiophene. Can be exemplified. The thickness of the electrode is preferably 3 to 1000 nm, and more preferably 5 to 400 nm, as long as the conductivity can be secured and the light transmittance is not hindered. In this case, the external voltage input may be superimposed with DC or AC.
[0047]
Next, the partition will be described.
The shape of the partition wall of the present invention is appropriately set as appropriate according to the size of particles or liquid powder involved in display, and is not particularly limited, but the width of the partition wall is 10 to 1000 μm, preferably 10 to 500 μm, and the height of the partition wall is The thickness is adjusted to 10 to 5000 μm, preferably 10 to 500 μm.
Further, in forming the partition, a two-rib method in which a rib is formed on each of both opposing substrates and then bonding, and a one-rib method in which a rib is formed only on one substrate are conceivable. Is also applicable.
The display cell formed by the rib-shaped partition walls has a square, triangular, line, or circular shape when viewed from the substrate plane direction.
It is better to make the portion (area of the frame portion of the display cell) corresponding to the partition cross-section seen from the display side as small as possible, and the sharpness of the image display is increased.
[0048]
Here, examples of the method for forming the partition include a screen printing method, a sand blast method, a photoconductor paste method, and an additive method.
[0049]
The image display device of the present invention can be used for display units of mobile devices such as notebook computers, PDAs, and mobile phones, electronic papers such as electronic books and electronic newspapers, billboards such as signboards, posters and blackboards, copiers, and printer paper substitutes. Rewritable paper, calculators, display units for home appliances, and card display units such as point cards.
[0050]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples.
According to the same manufacturing method using the pigment dispersion method, a color filter of the present invention having the configuration shown in FIG. 4A and a conventional color filter having the configuration shown in FIG. 5 were produced. An image display device is formed by combining the produced color filters with a display element, and each of them is red (only the R portion is displayed), green (only the G portion is displayed), blue (only the B portion is displayed), and white ( (All parts are displayed in white). The spectrum was measured for each color using a spectral radiance meter. Tristimulus values X, Y, Z and chromaticity coordinates x, y of the XYZ color system were calculated based on the spectrum based on the International Commission on Illumination (CIE) standards (CIE1931). At that time, the standard light source D65 was selected. Table 1 below shows the measurement results for the color filter of the present invention shown in FIG. 4A, and Table 2 below shows the measurement results for the conventional color filter shown in FIG. Note that the examples shown in Table 2 were normalized by the white Y value.
[0051]
[Table 1]
[0052]
[Table 2]
[0053]
From the results in Tables 1 and 2, it can be seen that the color filter of the present invention does not impair color reproducibility and improves white luminance as compared with the conventional color filter. Further, when the white reflectance was measured, the white reflection in the conventional image display device when the reflective color filter having the configuration shown in Table 5 was used was 12%. On the other hand, the white reflectance of the image display device of the present invention when using a reflection color filter in which only the configuration is changed as shown in FIG. In this respect, the present invention was able to obtain the effect.
[0054]
In the above description, an example was described in which the color filter of the present invention was used in a dry image display device using particles or powder fluid. However, these examples described above are preferred embodiments of the present invention, and a similar effect can be obtained even when the color filter of the present invention is used as a color filter of another conventionally known image display device. Can be.
[0055]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the color filter of the present invention, high color reproducibility and high white luminance can be satisfied at the same time by arranging uncolored transparent portions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a display method in an image display device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing another example of a display method in the image display device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a panel structure in the image display device of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining a configuration of a color filter of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a conventional color filter.
[Explanation of symbols]
1, 2 Substrate 3W White particle 3B Black particle 4 Partition wall (rib)
5, 6 electrode 11 color filter 11R R part 11G G part 11B B part 11W W part 21R, 21G, 21B, 21W Display particles
