JP4436600B2 - Image display device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クーロン力を利用した粒子の飛翔移動に伴い、画像を繰り返し表示、消去できる画像表示板を具備する画像表示装置に関し、特に耐久使用時の画質劣化を改良した画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、液晶(LCD)に代わる画像表示装置として、電気泳動方式、エレクトロクロミック方式、サーマル方式、2色粒子回転方式などの技術を用いた画像表示装置が提案されている。
【0003】
これら従来の技術は、LCDに比べて、通常の印刷物に近い広い視野角が得られる、消費電力が小さい、メモリ機能を有している等のメリットから、次世代の安価な画像表示装置に使用できる技術として考えられ、携帯端末用画像表示、電子ペーパー等への展開が期待されている。特に最近では、分散粒子と着色溶液からなる分散液をマイクロカプセル化し、これを対向する基板間に配置する電気泳動方式が提案され期待が寄せられている。(例えば、非特許文献1参照)。
【0004】
しかしながら、電気泳動方式では、液中を粒子が泳動するために液の粘性抵抗により応答速度が遅いという問題がある。更に、低比重の溶液中に酸化チタン等の高比重の粒子を分散させているために沈降しやすく、分散状態の安定性維持が難しく、画像繰り返し安定性に欠けるという問題を抱えている。マイクロカプセル化にしても、セルサイズをマイクロカプセルレベルにし、見かけ上、上述した欠点が現れにくくしているだけであって、本質的な問題は何ら解決されていない。
【0005】
一方、溶液中での挙動を利用した電気泳動方式に対し、溶液を使わず、導電性粒子と電荷輸送層を基板の一部に組み入れた方式も提案され始めている。しかし、電荷輸送層、更には電荷発生層を配置するために構造が複雑になると共に、導電性粒子に電荷を一定に注入することは難しく、安定性に欠けるという問題もある。
【0006】
【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”、p.249-252
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述した種々の問題を解決するための一方法として、少なくとも一方が透明な2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる2種類以上の粒子を封入し、基板のに設けた電極からなる電極対から粒子に電界を与えて、クーロン力により粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置が知られている。
【0008】
この画像表示装置において繰り返し画像の表示、消去を行っていると、粒子自体の凝集力や重力によって粒子が基板と平行な方向に移動して粒子の粗密部分が生じ、画像表示の欠陥もしくはコントラストの低下を生じる。そのため、両基板間の空間を隔壁により細かく分割してセル構造とし、粒子の横方向移動を抑制するといったアイデアが提案されている。しかしながら、この隔壁を用いる方法は有効表示面積を減少させてコントラストを悪化させ、また、画像表示装置を製造する際の粒子のセル内への充填を困難にし、隔壁形成のため画像表示装置の製造コストを上昇させるといった問題があった。
【0009】
本発明の目的は、乾式で応答性能が速く、単純な構造で安価かつ、安定性に優れる画像表示装置において、繰り返し画像表示時の粒子凝集による画質劣化を抑制し、耐久特性を向上させることができる画像表示装置を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置は、少なくとも一方が透明な2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる2種類以上の粒子を封入し、基板に設けた電極からなる電極対から粒子に電界を与えて、粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置において、(1)電極の表面の全面に微小凹部を設けるとともに、微小凹部の電極面への投影形状の平均対角長さを平均幅とし、微小凹部の電極面からの深さの絶対値の平均を平均深さとし、2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径>2、かつ、平均深さ/最大平均粒子径>2、となるよう微小凹部を構成したこと、(2)電極の表面の全面に微小凸部を設けるとともに、微小凸部の電極面からの高さの絶対値の平均を平均高さとし、2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径>2、かつ、平均高さ/最大平均粒子径>2、となるよう微小凸部を構成したこと、(3)電極の表面の全面に微小凹部および微小凸部を設け、微小凹部の電極面への投影形状の平均対角長さを平均幅とし、微小凹部の電極面からの深さの絶対値の平均を平均深さとし、2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径>2、かつ、平均深さ/最大平均粒子径>2、となるよう微小凹部を構成するとともに、微小凸部の電極面からの高さの絶対値の平均を平均高さとし、2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径>2、かつ、平均高さ/最大平均粒子径>2、となるよう微小凸部を構成したことを特徴とするものである。
【0011】
通常平行に配置される2枚の基板にそれぞれ設けられた電極対により与えられる粒子飛翔のための電界が均一電界であるのに対し、上述した構成の本発明の画像表示装置では、電極表面に設けた微小凹部および/または微小凸部によって部分的に微小不均一電界を導入できる。この微小凹部および・または微小凸部によって発生する微小な不均一電界は横方向、すなわち基板面と平行な方向への電界成分を有するため、横方向に移動しようとする粒子に対し積極的に吸引もしくは排斥することで粒子を固定し、凝集による偏在を抑制できる。
【0012】
本発明の画像表示装置では、微小凹部および/または微小凸部により得られる不均一電界が粒子に与える影響の度合いが粒子の平均粒子径との関係で決まることから、平均粒子径と微小凹部および/または微小凸部の寸法との関係を定義することで所定値以上の不均一電界を得るとの観点から、微小凹部および/または微小凸部の電極面への投影形状の平均対角長さを平均幅とし、微小凹部および/または微小凸部の電極面からの深さおよび/または高さの絶対値の平均を平均高さ(深さ)とし、2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径>2、かつ、平均高さ/最大平均粒子径>2、となるよう微小凹部および/または微小凸部を構成することが好ましい。上記関係を達成できないと、所定値以上の不均一電界を得ることができないため、本発明の繰り返し画像表示時の粒子凝集による画質劣化を抑制し、耐久特性を向上させるとの効果を十分に得ることができない。
【0013】
本発明の画像表示装置では、微小凹部および/または微小凸部を光透過性を必要とする表示電極側に施す場合、通常数十nm程度の薄膜として用いられるITO透明電極などの厚みを増すことが製法上、光学特性上難しいので、透明絶縁層を電極上に施し、これに微小凹部および/または微小凸部を設けることで同様の効果を得ることが好ましい。また、絶縁樹脂をスクリーン印刷法などでドット形状に印刷し、微小凸部として用い得ることもできる。この場合、ドットの占有面積率が十分に小さい場合は樹脂が透明でなくともよい場合がある。
【0014】
本発明の画像表示装置において、微小凹部および/または微小凸部を間隔をおいて複数並べることは、微小不均一電界を大きな電極面すなわち大きな画素に適用できるため好ましく、その際、微小凹部および/または微小凸部の平均間隔が、平均間隔/最大平均粒子径<50となるよう構成することが好ましい。この場合は、微小凹部および/または微小凸部による不均一電界発生の効果を広範囲に連続的に得ることができる。
【0015】
また、ある条件のもとでは微小凹部および/または微小凸部の部分に軽微なコントラストの低下が見られることがあり、表示部全体のコントラストを確保するために、微小凹部および/または微小凸部の電極面への投影形状の総面積が電極面積に対して50%以下であることが好ましい。さらに、微小凹部および/または微小凸部の効果を十分に得るためには、微小凹部および/または微小凸部の総面積が電極面積に対して0.1%以上であることが好ましい。
【0016】
本発明の画像表示装置における粒子としては、粒子の平均粒子径が0.1〜50μmであることが好ましい。また、粒子のキャリヤを用いてブローオフ法により測定した表面電荷密度が絶対値で5μC/m以上150μC/m以下であることが好ましい。さらに、粒子が、その表面と1mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、8KVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、0.3秒後における表面電位の最大値が300Vより大きい粒子であることが好ましい。さらにまた、粒子の色が白色及び黒色であることが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の画像表示装置を構成する画像表示板の画像表示素子の一例とその表示駆動原理を示す図である。図1(a)〜(c)に示す例において、1は透明基板、2は対向基板、3は表示電極(透明電極)、4は対向電極、5は負帯電粒子、6は正帯電粒子である。
【0018】
図1(a)は対向する基板(透明基板1と対向基板2)の間に負帯電粒子5及び正帯電粒子6を配置した状態を示す。この状態のものに、表示電極3側が低電位、対向電極4側が高電位となるように電圧を印加すると、図1(b)に示すように、クーロン力によって、正帯電粒子6は表示電極3側飛翔移動し、負帯電粒子5は対向電極4側に飛翔移動する。この場合、透明基板1側から見る表示面は正帯電粒子6の色に見える。次に、極性を切り換えて、表示電極3側が高電位、対向電極4側が低電位となるように電圧を印加すると、図1(c)に示すように、クーロン力によって、負帯電粒子5は表示電極3側に飛翔移動し、正帯電粒子6は対向電極4側に飛翔移動する。この場合、透明基板1側から見る表示面は負帯電粒子6の色に見える。
【0019】
図1(b)と図1(c)の間は電源の極性を反転するだけで繰り返し表示することができ、このように電源の極性を反転することで可逆的に色を変化させることができる。粒子の色は、随意に選定できる。例えば、負帯電粒子5を白色とし、正帯電粒子6を黒色とするか、負帯電粒子5を黒色とし、正帯電粒子6を白色とすると、表示は白色と黒色間の可逆表示となる。この方式では、各粒子は一度電極に鏡像力により貼り付いた状態にあるので、電圧を切った後も表示画像は長期に保持され、メモリ保持性が良い。
【0020】
本発明では、各帯電粒子は気体中を飛翔するため、画像表示の応答速度が速く、応答速度を1msec以下にすることができる。また、液晶表示素子のように配向膜や偏光板等が不要で、構造が単純で、低コストかつ大面積が可能である。温度変化に対しても安定で、低温から高温まで使用可能である。さらに、視野角がなく、高反射率、反射型で明るいところでも見易く、低消費電力である。メモリ性もあり、画像保持する場合に電力を消費しない。
【0021】
図1(a)〜(c)で説明した画像表示装置において、本発明では、電極(ここでは表示電極3及び対向電極4)の表面の一部もしくは全面に微小凹部、微小凸部あるいは微小凹部と微小凸部の両者(後述する)を設けている。その際、微小凹部および/または微小凸部の形状が重要で、微小凹部および/または微小凸部の電極面への投影形状の平均対角長さを平均幅とし、微小凹部および/または微小凸部の電極面からの深さおよび/または高さの絶対値の平均を平均高さ(深さ)とし、2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径>2、かつ平均高さ/最大平均粒子径>2、となるよう微小凹部および/または微小凸部を構成することが好ましい。
【0022】
本発明の画像表示装置における電極表面の微小凹部および/または微小凸部は、その形状として、円、楕円、正方形、長方形、多角形、線状、曲線状、不定形などやその組み合わせが考えられる。また、特に1画素の面積が大きくなるセグメント表示などにおいては、微小凹部および/または微小凸部を繰り返し配置することによって同様の効果を大画面で得ることができる。この場合、繰り返し配置の方法として、格子配置、千鳥格子配置、ピッチ変動配置、ランダム配置などが考えられる。
【0023】
図2(a)〜(h)はそれぞれ電極表面に複数個形成した微小凹部または微小凸部の一例を説明するための図である。図2(a)は円形の微小凹部11を電極12の表面に格子配列した例を示し、図2(b)はレーストラック形状の微小凹部11を電極12の表面に格子配列した例を示す。また、図2(c)は円形の微小凹部11を電極12の表面に千鳥配列した例を示し、図2(d)はレーストラック形状の微小凹部11を電極12の表面に千鳥配列した例を示す。さらに、図2(e)は円形の円形の微小凸部13を電極12の表面に格子配列した例を示し、図2(f)は線状のスリットからなる微小凹部11を並列に配置した例を示す。さらにまた、図2(g)は円錐状の微小凸部13を千鳥配列した例を示し、図2(h)は四角形の微小凹部11を電極12上に配置したワッフル型の例を示す。
【0024】
図3はセグメント表示装置に本発明を適用した例を示す図である。図3に示す例において、セグメント表示装置21は、透明基板22、スペーサ23、対向基板24を積層して構成されている。透明基板22のスペーサ23側の表面には、表示パターンの各セグメントに沿った形状の透明電極(図示せず)を設けている。スペーサ23としては、表示パターンの各セグメントの形状に応じて開口27を有する黒色のスペーサを使用する。対向基板24のスペーサ23側の表面には、各セグメント毎に、円形の微小凹部25を複数個設けた7つのセグメント電極26を形成している。透明電極及びセグメント電極26には、図示しない電極引き出し線が施してあり、図示しない駆動回路と接続している。スペーサ23の7つの開口27の各別に色および帯電特性の異なる2種類以上の粒子、例えば上述した例のように、正帯電粒子と負帯電粒子を充填する。なお、スペーサ23の厚みは電極間距離が所定の間隔になるよう調整してある。図3に示すセグメント表示装置21の動作は上述した画像表示装置の例と同様である。
【0025】
上述したセグメント表示装置21において、微小凹部25を有するセグメント電極26は、例えば100mm×100mmの正方形で厚さが1mmのアルミニウム板の片側の表面にエッチングにより微小凹部25を複数形成し、各セグメントの形状に切り出すことで作製することができる。
【0026】
他の例として、微小凸部を有するセグメント電極26をその表面に形成した対向基板24(図4)は、以下のように作製することができる。すなわち、まず、図5に示すように、ガラス基板上にITO透明電極により表示パターンに沿ったセグメント電極26を形成する。次に、図6に示すように、微小凸部を形成する位置に開口を有するスクリーンを準備し、このスクリーンをセグメント電極26を表面に形成したガラス基板上に重ね合わせて、開口からPDPリブ形成用ペーストをセグメント電極26の表面に付着させることで、所定の対向基板24を作製することができる。その際、ペーストの粘度や開口の大きさを調整することにより、微小凸部の高さを所定の値にすることができる。
【0027】
さらに他の例として、微小凹部を有するセグメント電極26をその表面に形成した対向基板24(図4)は、以下のように作製することができる。すなわち、まず、図5に示すように、ガラス基板上にITO透明電極により表示パターンに沿ったセグメント電極26を形成する。次に、ガラス基板上にレジストフィルムを50ミクロン厚で全面に貼り付け、表示パターンに沿ったフォトマスク(図6参照)にてUVで感光し、エッチングによって微小凹部をセグメント電極26に形成することで、所定の対向基板24を作製することができる。その際、エッチングの時間を調整することにより、微小凹部の深さを所定の値にすることができる。
【0028】
以下、本発明の画像表示装置で用いる基板について述べる。基板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。可撓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撓性のある材料、携帯電話、PDA、ノートパソコン類の携帯機器の表示装置等の用途には可撓性のない材料が好適である。
【0029】
基板の材料を例示すると、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、ポリイミド、アクリル等のポリマーシートや、ガラス、石英等の無機シートが挙げられる。対向基板は透明でも不透明でもかまわない。基板の厚みは、2〜5000μmが好ましく、特に5〜1000μmが好適である。厚みが薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、厚みが厚すぎると、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フレキシビリティー性に欠ける。
【0030】
以下、本発明の画像表示装置で用いる粒子について述べる。本発明では、表示のための粒子は負又は正帯電性の着色粒子で、クーロン力により飛翔移動するものであればいずれでも良いが、特に、球形で比重の小さい粒子が好適である。粒子の平均粒子径は0.1〜50μmが好ましく、特に1〜30μmが好ましい。粒径がこの範囲より小さいと、粒子の電荷密度が大きすぎて電極や基板への鏡像力が強すぎ、メモリ性はよいが、電界を反転した場合の追随性が悪くなる。反対に粒径がこの範囲より大きいと、追随性は良いが、メモリ性が悪くなる。
【0031】
粒子を負又は正に帯電させる方法は、特に限定されないが、コロナ放電法、電極注入法、摩擦法等の粒子を帯電する方法が用いられる。粒子のキャリヤを用いてブローオフ法により測定した表面電荷密度が絶対値で5μC/m以上150μC/m以下であることが好ましい。表面電荷密度がこの範囲より低いと、電界の変化に対する応答速度が低くなり、メモリ性も低くなる。表面電荷密度がこの範囲より高いと、電極や基板への鏡像力が強すぎ、メモリ性はよいが、電界を反転した場合の追随性が悪くなる。
【0032】
本発明において用いた、表面電荷密度を求めるのに必要な、帯電量の測定および粒子比重の測定は以下によって行った。
<ブローオフ測定原理及び方法>
ブローオフ法においては、両端に網を張った円筒容器中に粉体とキャリヤの混合体を入れ、一端から高圧ガスを吹き込んで粉体とキャリヤとを分離し、網の目開きから粉体のみをブローオフ(吹き飛ばし)する。この時、粉体が容器外に持ち去った帯電量と等量で逆の帯電量がキャリヤに残る。そして、この電荷による電束の全てはファラデーケージで集められ、この分だけコンデンサーは充電される。そこでコンデンサー両端の電位を測定することにより粉体の電荷量Qは、
Q=CV (C:コンデンサー容量、V:コンデンサー両端の電圧)
として求められる。
ブローオフ粉体帯電量測定装置としては東芝ケミカル社製のTB-200を用いた。本発明ではキャリヤとして正帯電性・負帯電性の2種類のものを用い、それぞれの場合の単位面積あたり電荷密度(単位:μC/m2)を測定した。すなわち、正帯電性キャリヤ(相手を正に帯電させ自らは負になりやすいキャリヤ)としてはパウダーテック社製のF963-2535を、負帯電性キャリヤ(相手を負に帯電させ自らは正に帯電しやすいキャリヤ)としてはパウダーテック社製のF921-2535を用いた。
<粒子比重測定方法>
粒子比重は、株式会社島津製作所製比重計、マルチボリウム密度計H1305にて測定した。
【0033】
粒子はその帯電電荷を保持する必要があるので、体積固有抵抗が1×1010Ω・cm以上の絶縁粒子が好ましく、特に体積固有抵抗が1×1012Ω・cm以上の絶縁粒子が好ましい。また、以下に述べる方法で評価した電荷減衰性の低い粒子が更に好ましい。
【0034】
即ち、粒子を、別途、プレス、加熱溶融、キャスト等により、厚み5〜100μmのフィルム状にする。そして、そのフィルム表面と1mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、8KVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させ、その表面電位の変化を測定し判定する。この場合、0.3秒後における表面電位の最大値が300Vより大きく、好ましくは400Vより大きくなるように、粒子構成材料を選択、作成することが肝要である。
【0035】
なお、上記表面電位の測定は、例えば図7に示した装置(QEA社製CRT2000)により行うことが出来る。この装置の場合は、前述したフィルムを表面に配置したロールのシャフト両端部をチャック31にて保持し、小型のスコロトロン放電器32と表面電位計33とを所定間隔離して併設した計測ユニットを上記フィルムの表面と1mmの間隔を持って対向配置し、上記フィルムを静止した状態のまま、上記計測ユニットをフィルムの一端から他端まで一定速度で移動させることにより、表面電荷を与えつつその表面電位を測定する方法が好適に採用される。なお、測定環境は温度25±3℃、湿度55±5RH%とする。
【0036】
粒子は帯電性能等が満たされれば、いずれの材料から構成されても良い。例えば、樹脂、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等から、あるいは、着色剤単独等で形成することができる。
【0037】
樹脂の例としては、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂、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、アクリルフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、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、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられ、2種以上混合することもできる。特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素樹脂、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、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適である。
【0038】
荷電制御剤としては、特に制限はないが、負荷電制御剤としては例えば、サリチル酸金属錯体、含金属アゾ染料、含金属(金属イオンや金属原子を含む)の油溶性染料、4級アンモニウム塩系化合物、カリックスアレン化合物、含ホウ素化合物(ベンジル酸ホウ素錯体)、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。正荷電制御剤としては例えば、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、4級アンモニウム塩系化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等が挙げられる。その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チタン、超微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の含窒素環状化合物及びその誘導体や塩、各種有機顔料、フッ素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等も荷電制御剤として用いることもできる。
【0039】
着色剤としては、以下に例示するような、有機又は無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。
【0040】
黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等がある。黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ等がある。橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGK等がある。赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B等がある。
【0041】
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等がある。青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC等がある。緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等がある。白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。
【0042】
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等がある。これらの着色剤は、単独或いは複数組み合わせて用いることができる。特に黒色着色剤としてカーボンブラックが、白色着色剤として酸化チタンが好ましい。
【0043】
粒子の製造方法については特に限定されないが、例えば、電子写真のトナーを製造する場合に準じた粉砕法および重合法が使用出来る。また、無機または有機顔料の粉体の表面に樹脂や荷電制御剤等をコートする方法も用いられる。
【0044】
透明基板と対向基板の間隔は、粒子が飛翔移動でき、コントラストを維持できれば良いが、通常10〜5000μm、好ましくは30〜500μmに調整される。粒子充填量は、基板間の空間体積に対して、10〜90%、好ましくは30〜80%を占める体積になるように充填するのが良い。
【0045】
本発明の画像表示装置に用いる表示板においては、上記の表示素子を複数使用してマトリックス状に配置して表示を行う。白黒の場合は、一つの表示素子が一つの画素となる。白黒以外の任意の色表示をする場合は、粒子の色の組み合わせを適宜行えばよい。フルカラーの場合は、3種の表示素子、即ち、各々R(赤色)、G(緑色)及びB(青色)の色の粒子を持ちかつ各々黒色の粒子を持つ表示素子を一組とし、それらを複数組み配置して表示板とするのが好ましい。
【0046】
本発明の画像表示装置は、ノートパソコン、PDA、携帯電話等のモバイル機器の画像表示部、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の画像表示部などに用いられる。
【0047】
なお、上述した実施例では画像表示装置の構造上隔壁を用いない例を説明したが、隔壁によるセル構造と併用してもよい。この場合は、セルのサイズを大きくすることができ隔壁の表示面積に対する割合を小さくできるので、より高いコントラストを得ることができる。
【0048】
次に、本発明の画像表示装置において、粒子の最大平均粒子径Rと、微小凹部および/または微小凸部との関係を調べるため、以下の表1に示す形状および配置状態の微小凹部を、一方の電極に、以下の表1に示す平均幅W、平均高さ(深さ)H、平均間隔Iで配置するとともに、基板の間隔Dと粒子の最大平均粒子径Rを以下の表1のように調整した実施例1〜6の画像表示装置を準備した。準備した実施例1〜6の画像表示装置に対し、評価は、4(kV/mm)の矩形波を、1(Hz)で10秒印加した後、10(Hz)で30秒印加し、その後1(Hz)で反転を行いながら粒子凝集による画像劣化の程度を目視で判断して評価を行った。なお、表1において、◎は画像劣化が全く認められなかったものを、○は殆ど画像劣化が認められなかったものを、△は一部に画像劣化は認められるが、実用上問題ないものを示す。結果を表1に示す。
【0049】
【表1】

Figure 0004436600
【0050】
表1の結果から、求めた評価結果と、W/R、H/R、I/Rとの関係を検討したところ、W/Rは2を超えることが、H/Rは2を超えることが、I/Rは50未満であることが、本発明において好ましいことがわかった。
【0051】
なお、上述した実施例では、電極を基板上に設けた例を示しているが、本発明を達成するためには、電界を発生するための電極が存在しさえすれば電極は基板上に必ずしも存在する必要はなく、電極を基板とは離して設けることもできる。
【0052】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電極表面に設けた微小凹部および/または微小凸部によって部分的に微小不均一電界を導入でき、この微小凹部および・または微小凸部によって発生する微小な不均一電界は横方向、すなわち基板面と平行な方向への電界成分を有するため、横方向に移動しようとする粒子に対し積極的に吸引もしくは排斥することで粒子を固定し、凝集による偏在を抑制できる。その結果、耐久使用時の画質劣化を改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)〜(c)はそれぞれ本発明の画像表示装置に用いる画像表示板の表示素子の一例とその表示駆動原理を示す図である。
【図2】 (a)〜(h)はそれぞれ電極表面に複数個形成した微小凹部および/または微小凸部の一例を説明するための図である。
【図3】 セグメント表示装置に本発明を適用した一例を示す図である。
【図4】 セグメント表示装置における対向基板の一例を示す図である。
【図5】 セグメント表示装置における透明電極の一例を示す図である。
【図6】 セグメント表示装置におけるスクリーンパターン(レジストパターン)の一例を例を示す図である。
【図7】 粒子の表面電位の測定要領を示す図である。
【符号の説明】
1、22 透明基板
2、24 対向基板
3 表示電極
4 対向電極
5 負帯電粒子
6 正帯電粒子
11、25 微小切り欠き
12 電極
21 セグメント表示装置
23 スペーサ
26 セグメント電極
27 開口
31 チャック
32 スコロトロン放電器
33 表面電位計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device including an image display plate capable of repeatedly displaying and erasing an image with the flying movement of particles using Coulomb force, and more particularly to an image display device having improved image quality deterioration during durable use.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, image display devices using techniques such as an electrophoresis method, an electrochromic method, a thermal method, and a two-color particle rotation method have been proposed as image display devices that replace liquid crystal (LCD).
[0003]
These conventional technologies can be used for next-generation and inexpensive image display devices because they have advantages such as a wide viewing angle that is close to that of ordinary printed materials, low power consumption, and memory functions compared to LCDs. It is considered as a technology that can be developed, and is expected to expand to image display for mobile terminals, electronic paper, and the like. Particularly recently, an electrophoretic method in which a dispersion liquid composed of dispersed particles and a colored solution is encapsulated and disposed between opposing substrates has been proposed and expected. (For example, refer nonpatent literature 1).
[0004]
However, the electrophoresis method has a problem that the response speed is slow due to the viscous resistance of the liquid because the particles migrate in the liquid. Furthermore, since particles having a high specific gravity such as titanium oxide are dispersed in a solution having a low specific gravity, they are liable to settle, it is difficult to maintain the stability of the dispersed state, and there is a problem that the stability of image repetition is lacking. Even with microencapsulation, the cell size is set to the microcapsule level, and the above-described drawbacks are made difficult to appear, and the essential problems are not solved.
[0005]
On the other hand, a method in which conductive particles and a charge transport layer are incorporated into a part of a substrate without using a solution has been proposed in contrast to an electrophoresis method using behavior in a solution. However, since the charge transport layer and further the charge generation layer are arranged, the structure becomes complicated, and it is difficult to inject the charges into the conductive particles uniformly, and there is a problem that the stability is lacking.
[0006]
[Non-Patent Document 1]
趙 Kuniori 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
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As one method for solving the above-mentioned various problems, two or more kinds of particles having different colors and charging characteristics are sealed between two substrates, at least one of which is transparent, and an electrode comprising an electrode provided on the substrate There is known an image display apparatus including an image display plate that displays an image by applying an electric field to particles from a pair and causing the particles to fly and move by Coulomb force.
[0008]
When this image display device repeatedly displays and erases an image, the particles move in a direction parallel to the substrate due to the cohesive force and gravity of the particles themselves, resulting in coarse and dense portions of the particles, resulting in image display defects or contrast. Cause a drop. For this reason, an idea has been proposed in which the space between both substrates is finely divided by partition walls to form a cell structure to suppress the lateral movement of particles. However, this method using the barrier ribs reduces the effective display area to deteriorate the contrast, makes it difficult to fill the cells with particles when manufacturing the image display device, and manufactures the image display device to form the barrier ribs. There was a problem of increasing costs.
[0009]
An object of the present invention is to improve the durability characteristics by suppressing image quality deterioration due to particle aggregation during repeated image display in an image display device that is dry, has quick response performance, has a simple structure, is inexpensive, and has excellent stability. It is an object of the present invention to provide an image display device that can be used.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The image display device of the present invention encloses two or more kinds of particles having different colors and charging characteristics between two substrates, at least one of which is transparent, and applies an electric field to the particles from an electrode pair comprising electrodes provided on the substrate. Te, projected shape of the image display apparatus comprising an image display panel for displaying an image by ejecting move particles, (1) Rutotomoni provided a small recess in the entire plane of the surface of the electrode, the electrode surface of the micro recesses When the average diagonal length is the average width, the average of the absolute values of the depth from the electrode surface of the minute recesses is the average depth, and the largest average particle size of two or more types of particles is the maximum average particle size (1) The micro-recesses were formed so that the average width / maximum average particle diameter> 2 and the average depth / maximum average particle diameter> 2, and (2) the micro-protrusions were provided on the entire surface of the electrode. , Average the absolute value of the height from the electrode surface of the minute projection Assuming that the largest average particle diameter of two or more types of particles is the maximum average particle diameter, the average width / maximum average particle diameter> 2 and the average height / maximum average particle diameter> 2. (3) Provided with micro concave portions and micro convex portions on the entire surface of the electrode, the average diagonal length of the projected shape on the electrode surface of the micro concave portion as the average width, and the electrode of the micro concave portion When the average of the absolute values of the depths from the surface is defined as the average depth, and the largest average particle size of two or more types of particles is defined as the maximum average particle size, the average width / maximum average particle size> 2 and the average depth The maximum average particle diameter of the two or more kinds of particles is formed by forming the minute recesses so that the thickness / maximum average particle diameter> 2, and taking the average of the absolute values of the heights from the electrode surface of the minute protrusions as the average height. When the diameter is the maximum average particle diameter, the average width / maximum average particle diameter 2, and the average height / maximum average particle size of> 2, and so as to have configured the minute projections is characterized in.
[0011]
In contrast, the electric field for particle flight given by the electrode pair provided on each of two substrates arranged in parallel is a uniform electric field, whereas in the image display device of the present invention configured as described above, A minute non-uniform electric field can be partially introduced by the provided minute recesses and / or minute protrusions. The minute non-uniform electric field generated by the minute recesses and / or the minute protrusions has an electric field component in the horizontal direction, that is, in a direction parallel to the substrate surface, and therefore is actively attracted to particles moving in the horizontal direction. Alternatively, the particles can be fixed by being rejected and uneven distribution due to aggregation can be suppressed.
[0012]
In the image display device of the present invention, since the degree of the influence of the non-uniform electric field obtained by the minute recesses and / or the minute protrusions on the particles is determined by the relationship with the average particle diameter of the particles, the average particle diameter and the minute recesses and From the standpoint of obtaining a non-uniform electric field of a predetermined value or more by defining the relationship with the dimensions of the micro-convex portions, the average diagonal length of the projection shape on the electrode surface of the micro-concave portions and / or the micro-projections portions Is the average width, and the average of the absolute values of the depth and / or height of the minute recesses and / or minute protrusions from the electrode surface is the average height (depth), and the largest average of the two or more types of particles When the particle diameter is defined as the maximum average particle diameter, the minute recesses and / or the minute protrusions may be configured such that average width / maximum average particle diameter> 2 and average height / maximum average particle diameter> 2. preferable. If the above relationship cannot be achieved, a non-uniform electric field of a predetermined value or more cannot be obtained, so that the image quality deterioration due to particle aggregation at the time of repeated image display of the present invention is suppressed, and the durability characteristics are sufficiently improved. I can't.
[0013]
In the image display device according to the present invention, when a minute concave portion and / or a minute convex portion are provided on the display electrode side requiring light transmittance, the thickness of an ITO transparent electrode or the like usually used as a thin film of about several tens of nm is increased. However, since it is difficult in terms of optical characteristics in terms of manufacturing method, it is preferable to obtain the same effect by providing a transparent insulating layer on the electrode and providing a minute concave portion and / or a minute convex portion on the transparent insulating layer. Further, the insulating resin can be printed in a dot shape by a screen printing method or the like and used as a minute convex portion. In this case, if the dot occupation area ratio is sufficiently small, the resin may not be transparent.
[0014]
In the image display device of the present invention, it is preferable to arrange a plurality of minute recesses and / or minute protrusions at intervals because a minute non-uniform electric field can be applied to a large electrode surface, that is, a large pixel. Alternatively, it is preferable that the average interval between the minute protrusions is set so that the average interval / maximum average particle size <50. In this case, the effect of generating a non-uniform electric field due to the minute recesses and / or the minute protrusions can be continuously obtained over a wide range.
[0015]
Further, under certain conditions, a slight decrease in contrast may be observed in the minute concave portion and / or the minute convex portion. In order to ensure the contrast of the entire display portion, the minute concave portion and / or the minute convex portion may be observed. The total area of the projected shape on the electrode surface is preferably 50% or less with respect to the electrode area. Furthermore, in order to sufficiently obtain the effects of the minute recesses and / or the minute protrusions, the total area of the minute recesses and / or the minute protrusions is preferably 0.1% or more with respect to the electrode area.
[0016]
The particles in the image display device of the present invention preferably have an average particle diameter of 0.1 to 50 μm. Further, it is preferable that the surface charge density measured by a blow-off method using a carrier of particles is 150μC / m 2 or less 5 [mu] C / m 2 or more in absolute value. Furthermore, when the surface is charged by generating a corona discharge by applying a voltage of 8 KV to a corona discharger in which the particles are arranged at a distance of 1 mm from the surface, the surface potential after 0.3 seconds It is preferred that the maximum value be particles larger than 300V. Furthermore, the color of the particles is preferably white and black.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an example of an image display element of an image display board constituting the image display apparatus of the present invention and its display driving principle. In the example shown in FIGS. 1A to 1C, 1 is a transparent substrate, 2 is a counter substrate, 3 is a display electrode (transparent electrode), 4 is a counter electrode, 5 is negatively charged particles, and 6 is positively charged particles. is there.
[0018]
FIG. 1A shows a state in which negatively charged particles 5 and positively charged particles 6 are arranged between opposing substrates (transparent substrate 1 and opposing substrate 2). In this state, when a voltage is applied so that the display electrode 3 side is at a low potential and the counter electrode 4 side is at a high potential, the positively charged particles 6 are caused to move to the display electrode 3 by Coulomb force as shown in FIG. The negatively charged particles 5 fly and move to the opposite electrode 4 side. In this case, the display surface viewed from the transparent substrate 1 side looks like the color of the positively charged particles 6. Next, when the polarity is switched and a voltage is applied so that the display electrode 3 side is at a high potential and the counter electrode 4 side is at a low potential, the negatively charged particles 5 are displayed by the Coulomb force as shown in FIG. The positively charged particles 6 fly and move to the electrode 3 side, and fly to the counter electrode 4 side. In this case, the display surface viewed from the transparent substrate 1 side looks like the color of the negatively charged particles 6.
[0019]
Between FIG. 1 (b) and FIG. 1 (c), it is possible to repeatedly display only by reversing the polarity of the power source. In this way, the color can be reversibly changed by reversing the polarity of the power source. . The color of the particles can be selected at will. For example, when the negatively charged particles 5 are white and the positively charged particles 6 are black, or the negatively charged particles 5 are black and the positively charged particles 6 are white, the display is reversible between white and black. In this method, since each particle is once attached to the electrode by mirror image force, the display image is retained for a long time even after the voltage is turned off, and the memory retainability is good.
[0020]
In the present invention, since each charged particle flies in the gas, the response speed of image display is high, and the response speed can be 1 msec or less. Further, unlike the liquid crystal display element, an alignment film, a polarizing plate, and the like are unnecessary, the structure is simple, and the cost and the large area are possible. It is stable against temperature changes and can be used from low to high temperatures. Furthermore, there is no viewing angle, high reflectivity, reflection type, easy to see even in bright places, and low power consumption. It also has memory characteristics and does not consume power when holding images.
[0021]
In the image display device described with reference to FIGS. 1A to 1C, in the present invention, a minute recess, a minute protrusion, or a minute recess is formed on a part or the entire surface of an electrode (here, the display electrode 3 and the counter electrode 4). And a minute convex part (described later) are provided. At that time, the shape of the minute recesses and / or the minute protrusions is important. The average diagonal length of the projected shape of the minute recesses and / or the minute protrusions on the electrode surface is the average width, and the minute recesses and / or the minute protrusions are used. When the average of the absolute value of the depth and / or height from the electrode surface of the portion is the average height (depth), and the largest average particle size of two or more types of particles is the maximum average particle size, the average It is preferable to configure the minute recesses and / or the minute protrusions so that the width / maximum average particle diameter> 2 and the average height / maximum average particle diameter> 2.
[0022]
In the image display device of the present invention, the minute concave portion and / or the minute convex portion on the electrode surface may be a circle, an ellipse, a square, a rectangle, a polygon, a line, a curve, an indefinite shape, or a combination thereof. . In particular, in the segment display in which the area of one pixel is increased, the same effect can be obtained on a large screen by repeatedly arranging the minute concave portions and / or the minute convex portions. In this case, as a method of repeated placement, lattice placement, staggered lattice placement, pitch variation placement, random placement, and the like are conceivable.
[0023]
2A to 2H are diagrams for explaining an example of a plurality of minute recesses or minute protrusions formed on the electrode surface. FIG. 2A shows an example in which circular minute recesses 11 are arranged in a grid on the surface of the electrode 12, and FIG. 2B shows an example in which racetrack-shaped minute recesses 11 are arranged in a lattice on the surface of the electrode 12. FIG. 2C shows an example in which the circular minute recesses 11 are arranged in a staggered manner on the surface of the electrode 12, and FIG. 2D shows an example in which the race track-shaped minute recesses 11 are arranged in a staggered manner on the surface of the electrode 12. Show. Further, FIG. 2 (e) shows an example in which circular minute convex portions 13 are arranged in a grid on the surface of the electrode 12, and FIG. 2 (f) shows an example in which minute concave portions 11 made of linear slits are arranged in parallel. Indicates. Further, FIG. 2G shows an example in which conical minute convex portions 13 are arranged in a staggered manner, and FIG. 2H shows a waffle type example in which square minute concave portions 11 are arranged on the electrode 12.
[0024]
FIG. 3 is a diagram showing an example in which the present invention is applied to a segment display device. In the example shown in FIG. 3, the segment display device 21 is configured by laminating a transparent substrate 22, a spacer 23, and a counter substrate 24. A transparent electrode (not shown) having a shape along each segment of the display pattern is provided on the surface of the transparent substrate 22 on the spacer 23 side. As the spacer 23, a black spacer having an opening 27 according to the shape of each segment of the display pattern is used. On the surface of the counter substrate 24 on the spacer 23 side, seven segment electrodes 26 provided with a plurality of circular minute recesses 25 are formed for each segment. The transparent electrode and the segment electrode 26 are provided with an electrode lead wire (not shown) and connected to a drive circuit (not shown). Each of the seven openings 27 of the spacer 23 is filled with two or more kinds of particles having different colors and charging characteristics, for example, positively charged particles and negatively charged particles as in the above-described example. The thickness of the spacer 23 is adjusted so that the distance between the electrodes becomes a predetermined distance. The operation of the segment display device 21 shown in FIG. 3 is the same as that of the image display device described above.
[0025]
In the segment display device 21 described above, the segment electrode 26 having the minute recesses 25 is formed by forming a plurality of minute recesses 25 by etching on the surface of one side of an aluminum plate having a square of 100 mm × 100 mm and a thickness of 1 mm, for example. It can be produced by cutting into a shape.
[0026]
As another example, the counter substrate 24 (FIG. 4) on which the segment electrode 26 having minute convex portions is formed can be manufactured as follows. That is, first, as shown in FIG. 5, the segment electrode 26 along the display pattern is formed on the glass substrate by the ITO transparent electrode. Next, as shown in FIG. 6, a screen having an opening at a position where a minute convex portion is to be formed is prepared, and this screen is superimposed on a glass substrate having a segment electrode 26 formed on the surface, and a PDP rib is formed from the opening. A predetermined counter substrate 24 can be manufactured by attaching the paste for use to the surface of the segment electrode 26. At that time, by adjusting the viscosity of the paste and the size of the opening, the height of the minute convex portion can be set to a predetermined value.
[0027]
As yet another example, the counter substrate 24 (FIG. 4) on which the segment electrodes 26 having minute recesses are formed can be manufactured as follows. That is, first, as shown in FIG. 5, the segment electrode 26 along the display pattern is formed on the glass substrate by the ITO transparent electrode. Next, a resist film is stuck on the entire surface of the glass substrate to a thickness of 50 microns, exposed to UV with a photomask (see FIG. 6) along the display pattern, and minute recesses are formed in the segment electrodes 26 by etching. Thus, a predetermined counter substrate 24 can be manufactured. At this time, the depth of the minute recesses can be set to a predetermined value by adjusting the etching time.
[0028]
Hereinafter, the substrate used in the image display device of the present invention will be described. At least one of the substrates 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, flexible materials are used for applications such as electronic paper, and flexibility is used for applications such as display devices for portable devices such as mobile phones, PDAs and notebook computers. A material with no is preferred.
[0029]
Examples of the substrate material include polymer sheets such as polyethylene terephthalate, polyether sulfone, polyethylene, polycarbonate, polyimide, and acrylic, and inorganic sheets such as glass and quartz. The counter substrate may be transparent or opaque. The thickness of the substrate is preferably 2 to 5000 μm, particularly preferably 5 to 1000 μm. If the thickness is too thin, it will be difficult to maintain the strength and the uniformity of the distance between the substrates. If the thickness is too thick, the sharpness and contrast of the display function will be reduced, especially in the case of electronic paper applications. Lack of tea.
[0030]
Hereinafter, the particles used in the image display device of the present invention will be described. In the present invention, the display particles may be any negative or positively charged colored particles that can be moved by a Coulomb force. Particularly, spherical particles having a small specific gravity are preferable. The average particle diameter of the particles is preferably from 0.1 to 50 μm, particularly preferably from 1 to 30 μm. If the particle size is smaller than this range, the charge density of the particles is too large and the image force on the electrode or substrate is too strong, and the memory performance is good, but the followability when the electric field is reversed is poor. On the other hand, if the particle size is larger than this range, the followability is good, but the memory property is poor.
[0031]
A method of charging the particles negatively or positively is not particularly limited, and a method of charging the particles such as a corona discharge method, an electrode injection method, and a friction method is used. It is preferable that the surface charge density measured by a blow-off method using a carrier of particles is 5 [mu] C / m 2 or more 150μC / m 2 or less in absolute value. When the surface charge density is lower than this range, the response speed with respect to the change of the electric field is lowered and the memory property is also lowered. When the surface charge density is higher than this range, the mirror image force on the electrode and the substrate is too strong and the memory property is good, but the followability when the electric field is reversed is deteriorated.
[0032]
The measurement of the charge amount and the particle specific gravity necessary for determining the surface charge density used in the present invention were performed as follows.
<Blow-off measurement principle and method>
In the blow-off method, a mixture of powder and carrier is placed in a cylindrical container with nets at both ends, high pressure gas is blown from one end to separate the powder and carrier, and only the powder is removed from the mesh opening. Blow off. At this time, the charge amount equal to the charge amount taken away from the container by the powder remains on the carrier. All of the electric flux due to this charge is collected by the Faraday cage, and the capacitor is charged by this amount. Therefore, by measuring the potential across the capacitor, the charge quantity Q of the powder is
Q = CV (C: Capacitor capacity, V: Voltage across capacitor)
As required.
TB-200 manufactured by Toshiba Chemical Co. was used as a blow-off powder charge measuring device. In the present invention, two types of carriers of positive chargeability and negative chargeability were used as the carrier, and the charge density per unit area (unit: μC / m 2 ) was measured in each case. In other words, F963-2535 manufactured by Powdertech Co., Ltd. is used as a positively chargeable carrier (a carrier that tends to be negatively charged when the other party is positively charged). As an easy carrier, F921-2535 made by Powdertech was used.
<Particle specific gravity measurement method>
The particle specific gravity was measured with a hydrometer and a multi-volume density meter H1305 manufactured by Shimadzu Corporation.
[0033]
Since the particles need to retain their charged charges, insulating particles having a volume resistivity of 1 × 10 10 Ω · cm or more are preferable, and insulating particles having a volume resistivity of 1 × 10 12 Ω · cm or more are particularly preferable. Further, particles having a low charge attenuating property evaluated by the method described below are more preferable.
[0034]
That is, the particles are separately formed into a film having a thickness of 5 to 100 μm by pressing, heat melting, casting, or the like. Then, a voltage of 8 KV is applied to a corona discharger disposed at a distance of 1 mm from the film surface to generate a corona discharge to charge the surface, and a change in the surface potential is measured and determined. In this case, it is important to select and prepare the particle constituent material so that the maximum value of the surface potential after 0.3 seconds is larger than 300V, preferably larger than 400V.
[0035]
The measurement of the surface potential can be performed, for example, with the apparatus shown in FIG. 7 (CRT2000 manufactured by QEA). In the case of this apparatus, the above-mentioned measuring unit is provided with both ends of the shaft of the roll having the above-described film disposed on the surface thereof by the chuck 31 and a small scorotron discharger 32 and a surface potential meter 33 separated from each other by a predetermined distance. The surface potential is applied while giving a surface charge by moving the measuring unit at a constant speed from one end to the other end of the film while the film is placed in a stationary state with a distance of 1 mm from the surface of the film. The method of measuring is preferably employed. The measurement environment is a temperature of 25 ± 3 ° C. and a humidity of 55 ± 5 RH%.
[0036]
The particles may be composed of any material as long as charging performance and the like are satisfied. For example, it can be formed from a resin, a charge control agent, a colorant, an inorganic additive, or the like, or a colorant alone.
[0037]
Examples of the resin include urethane resin, urea resin, acrylic resin, polyester resin, acrylic urethane resin, acrylic urethane silicone resin, acrylic urethane fluororesin, acrylic fluororesin, silicone resin, acrylic silicone resin, epoxy resin, polystyrene resin, styrene Acrylic resin, polyolefin resin, butyral resin, vinylidene chloride resin, melamine resin, phenol resin, fluororesin, polycarbonate resin, polysulfone resin, polyether resin, polyamide resin and the like can be mentioned, and two or more kinds can be mixed. In particular, acrylic urethane resin, acrylic silicone resin, acrylic fluororesin, acrylic urethane silicone resin, acrylic urethane fluororesin, fluororesin, and silicone resin are suitable from the viewpoint of controlling the adhesive force with the substrate.
[0038]
The charge control agent is not particularly limited. Examples of the negative charge control agent include salicylic acid metal complexes, metal-containing azo dyes, metal-containing oil-soluble dyes (including metal ions and metal atoms), and quaternary ammonium salt systems. Examples thereof include compounds, calixarene compounds, boron-containing compounds (benzyl acid boron complexes), and nitroimidazole derivatives. Examples of the positive charge control agent include nigrosine dyes, triphenylmethane compounds, quaternary ammonium salt compounds, polyamine resins, imidazole derivatives, and the like. In addition, metal oxides such as ultrafine silica, ultrafine titanium oxide, ultrafine alumina, nitrogen-containing cyclic compounds such as pyridine and derivatives and salts thereof, various organic pigments, resins containing fluorine, chlorine, nitrogen, etc. are also charged. It can also be used as a control agent.
[0039]
As the colorant, various organic or inorganic pigments and dyes as exemplified below can be used.
[0040]
Examples of black pigments include carbon black, copper oxide, manganese dioxide, aniline black, and activated carbon. Yellow pigments include yellow lead, zinc yellow, cadmium yellow, yellow iron oxide, mineral fast yellow, nickel titanium yellow, navel yellow, naphthol yellow S, Hansa yellow G, Hansa yellow 10G, benzidine yellow G, benzidine yellow GR, quinoline There are yellow rake, permanent yellow NCG, tartrage rake and so on. Examples of the orange pigment include red yellow lead, molybdenum orange, permanent orange GTR, pyrazolone orange, Vulcan orange, indanthrene brilliant orange RK, benzidine orange G, and indanthrene brilliant orange GK. Red pigments include Bengala, cadmium red, red lead, mercury sulfide, cadmium, permanent red 4R, risor red, pyrazolone red, watching red, calcium salt, lake red D, brilliant carmine 6B, eosin lake, rhodamine lake B, alizarin. Rake, Brilliant Carmine 3B, etc.
[0041]
Examples of purple pigments include manganese purple, fast violet B, and methyl violet lake. Examples of blue pigments include bitumen, cobalt blue, alkali blue lake, Victoria blue lake, phthalocyanine blue, metal-free phthalocyanine blue, phthalocyanine blue partially chlorinated, fast sky blue, and induslen blue BC. Examples of the green pigment include chrome green, chromium oxide, pigment green B, malachite green lake, final yellow green G, and the like. Examples of white pigments include zinc white, titanium oxide, antimony white, and zinc sulfide.
[0042]
Examples of extender pigments include barite powder, barium carbonate, clay, silica, white carbon, talc, and alumina white. Examples of various dyes such as basic, acidic, disperse, and direct dyes include nigrosine, methylene blue, rose bengal, quinoline yellow, and ultramarine blue. These colorants can be used alone or in combination. In particular, carbon black is preferable as the black colorant, and titanium oxide is preferable as the white colorant.
[0043]
The method for producing the particles is not particularly limited, and for example, a pulverization method and a polymerization method according to the case of producing an electrophotographic toner can be used. In addition, a method of coating a resin, a charge control agent, or the like on the surface of an inorganic or organic pigment powder is also used.
[0044]
The distance between the transparent substrate and the counter substrate is not limited as long as particles can fly and maintain the contrast, but is usually adjusted to 10 to 5000 μm, preferably 30 to 500 μm. The particle filling amount may be 10 to 90%, preferably 30 to 80% of the space volume between the substrates.
[0045]
In the display panel used in the image display device of the present invention, a plurality of the above display elements are used and arranged in a matrix to perform display. In the case of black and white, one display element becomes one pixel. When displaying an arbitrary color other than black and white, a combination of particle colors may be appropriately performed. In the case of full color, a set of three display elements, that is, display elements each having R (red), G (green) and B (blue) color particles and each having black particles, It is preferable to arrange a plurality of sets to form a display board.
[0046]
The image display device of the present invention includes an image display unit of a mobile device such as a notebook computer, a PDA, and a mobile phone, an electronic book such as an electronic book, an electronic newspaper, a bulletin board such as a signboard, a poster, and a blackboard, a calculator, a household appliance, and an automobile product. It is used for an image display unit.
[0047]
In the above-described embodiment, the example in which the partition wall is not used is described because of the structure of the image display device, but it may be used together with the cell structure using the partition wall. In this case, since the cell size can be increased and the ratio of the partition walls to the display area can be reduced, higher contrast can be obtained.
[0048]
Next, in the image display device of the present invention, in order to examine the relationship between the maximum average particle diameter R of the particles and the minute recesses and / or the minute protrusions, the minute recesses having the shapes and arrangement states shown in Table 1 below are used. One electrode is arranged with the average width W, average height (depth) H, and average interval I shown in Table 1 below, and the substrate interval D and the maximum average particle diameter R of the particles are shown in Table 1 below. The image display devices of Examples 1 to 6 adjusted as described above were prepared. For the prepared image display devices of Examples 1 to 6, evaluation was performed by applying a rectangular wave of 4 (kV / mm) at 1 (Hz) for 10 seconds, then applying at 10 (Hz) for 30 seconds, and then Evaluation was performed by visually judging the degree of image degradation due to particle aggregation while performing inversion at 1 (Hz). In Table 1, ◎ indicates that no image deterioration was observed, ○ indicates that there was almost no image deterioration, and Δ indicates that image deterioration was partially observed but there was no practical problem. Show. The results are shown in Table 1.
[0049]
[Table 1]
Figure 0004436600
[0050]
From the results of Table 1, when the relationship between the obtained evaluation results and W / R, H / R, and I / R was examined, W / R may exceed 2 and H / R may exceed 2. It was found that I / R is less than 50 in the present invention.
[0051]
In the above-described embodiment, an example in which the electrode is provided on the substrate is shown. However, in order to achieve the present invention, the electrode is not necessarily provided on the substrate as long as an electrode for generating an electric field exists. It does not need to be present, and the electrode can be provided separately from the substrate.
[0052]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, a minute non-uniform electric field can be partially introduced by the minute recesses and / or minute projections provided on the electrode surface. The generated non-uniform electric field has an electric field component in the horizontal direction, that is, in a direction parallel to the substrate surface, so that the particles are fixed by positively attracting or rejecting the particles moving in the horizontal direction, Uneven distribution due to aggregation can be suppressed. As a result, it is possible to improve image quality degradation during durable use.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are diagrams showing an example of a display element of an image display board used in the image display apparatus of the present invention and a display driving principle thereof, respectively.
FIGS. 2A to 2H are views for explaining an example of a plurality of minute recesses and / or minute protrusions formed on the electrode surface.
FIG. 3 is a diagram showing an example in which the present invention is applied to a segment display device.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a counter substrate in a segment display device.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a transparent electrode in a segment display device.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a screen pattern (resist pattern) in a segment display device.
FIG. 7 is a diagram showing a procedure for measuring the surface potential of particles.
[Explanation of symbols]
1, 22 Transparent substrate 2, 24 Counter substrate 3 Display electrode 4 Counter electrode 5 Negatively charged particle 6 Positively charged particle 11, 25 Minute notch 12 Electrode 21 Segment display device 23 Spacer 26 Segment electrode 27 Opening 31 Chuck 32 Scorotron discharger 33 Surface electrometer

Claims (9)

少なくとも一方が透明な2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる2種類以上の粒子を封入し、基板に設けた電極からなる電極対から粒子に電界を与えて、粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置において、電極の表面の全面に微小凹部を設けるとともに、微小凹部の電極面への投影形状の平均対角長さを平均幅とし、微小凹部の電極面からの深さの絶対値の平均を平均深さとし、2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径>2、かつ、平均深さ/最大平均粒子径>2、となるよう微小凹部を構成したことを特徴とする画像表示装置。Two or more kinds of particles having different colors and charging characteristics are encapsulated between two substrates at least one of which is transparent, and an electric field is applied to the particles from an electrode pair consisting of electrodes provided on the substrate to cause the particles to fly and move. an image display apparatus comprising an image display panel for displaying an image, Rutotomoni fine concave portion provided on the entire surface of the surface of the electrode, the average diagonal length of the projected shape of the electrode surface of the minute recesses and average width, When the average of the absolute values of the depths from the electrode surface of the minute recesses is the average depth, and the largest average particle size among the two or more types of particles is the maximum average particle size, the average width / maximum average particle size> 2, In addition, the image display device is characterized in that the minute recesses are configured so that the average depth / the maximum average particle diameter> 2 . 微小凹部を同一電極に対し複数配置し、それらの平均間隔が、平均間隔/最大平均粒子径<50となるよう構成する請求項1記載の画像表示装置。The image display apparatus according to claim 1, wherein a plurality of minute recesses are arranged on the same electrode, and an average interval between them is set to be an average interval / maximum average particle diameter <50. 電極の表面に絶縁層を設け、その絶縁層に微小凹部を設けた請求項1または2に記載の画像表示装置。The image display device according to claim 1, wherein an insulating layer is provided on the surface of the electrode, and a minute recess is provided in the insulating layer. 少なくとも一方が透明な2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる2種類以上の粒子を封入し、基板に設けた電極からなる電極対から粒子に電界を与えて、粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置において、電極の表面の全に微小凸部を設けるとともに、微小凸部の電極面からの高さの絶対値の平均を平均高さとし、2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径>2、かつ、平均高さ/最大平均粒子径>2、となるよう微小凸部を構成したことを特徴とする画像表示装置。Two or more kinds of particles having different colors and charging characteristics are encapsulated between two substrates at least one of which is transparent, and an electric field is applied to the particles from an electrode pair consisting of electrodes provided on the substrate to cause the particles to fly and move. an image display apparatus comprising an image display panel for displaying an image, a fine small protrusions provided on the entire surface of the surface of the electrode Rutotomoni average average high Satoshi the absolute value of the height from the electrode surface of the minute projections Slightly convex so that average width / maximum average particle diameter> 2 and average height / maximum average particle diameter> 2 when the largest average particle diameter of two or more kinds of particles is defined as the maximum average particle diameter part image display apparatus characterized by being configured to. 微小凸部を同一電極に対し複数配置し、それらの平均間隔が、平均間隔/最大平均粒子径<50となるよう構成する請求項4記載の画像表示装置。5. The image display device according to claim 4, wherein a plurality of minute convex portions are arranged with respect to the same electrode, and an average interval between them is an average interval / maximum average particle diameter <50. 電極の表面に絶縁層を設け、その絶縁層に微小凸部を設けた請求項4または5に記載の画像表示装置。6. The image display device according to claim 4, wherein an insulating layer is provided on the surface of the electrode, and a minute convex portion is provided on the insulating layer. 少なくとも一方が透明な2枚の基板の間に色および帯電特性の異なる2種類以上の粒子を封入し、基板に設けた電極からなる電極対から粒子に電界を与えて、粒子を飛翔移動させて画像を表示する画像表示板を具備する画像表示装置において、電極の表面の全面に微小凹部および微小凸部を設け、微小凹部の電極面への投影形状の平均対角長さを平均幅とし、微小凹部の電極面からの深さの絶対値の平均を平均深さとし、2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径>2、かつ、平均深さ/最大平均粒子径>2、となるよう微小凹部を構成するとともに、微小凸部の電極面からの高さの絶対値の平均を平均高さとし、2種類以上の粒子のうち最も大きな平均粒子径を最大平均粒子径としたとき、平均幅/最大平均粒子径>2、かつ、平均高さ/最大平均粒子径>2、となるよう微小凸部を構成したことを特徴とする画像表示装置。Two or more kinds of particles having different colors and charging characteristics are encapsulated between two substrates at least one of which is transparent, and an electric field is applied to the particles from an electrode pair consisting of electrodes provided on the substrate to cause the particles to fly and move. an image display apparatus comprising an image display panel for displaying an image, a beauty fine small protrusions Oyo minute recesses on the entire surface of the surface of the electrode is provided, the average diagonal length of the projected shape of the electrode surface of the micro recesses When the average width is defined as the average depth, the average of the absolute values of the depths from the electrode surface of the minute recesses is defined as the average depth, and the largest average particle size among the two or more types of particles is defined as the maximum average particle size. Constructing the minute recesses so that the diameter> 2 and the average depth / maximum average particle diameter> 2, and the average of the absolute values of the heights of the minute protrusions from the electrode surface is the average height, and two or more types The largest average particle size among the particles of When in an average width / maximum average particle size of> 2 and an average height / maximum average particle size of> 2, and so as the image display apparatus being characterized in that it constitutes the minute projections. 微小凹部および微小凸部を同一電極に対し複数配置し、それらの平均間隔が、平均間隔/最大平均粒子径<50となるよう構成する請求項7記載の画像表示装置。The image display device according to claim 7, wherein a plurality of minute recesses and a plurality of minute protrusions are arranged with respect to the same electrode, and an average interval between them is an average interval / maximum average particle diameter <50. 電極の表面に絶縁層を設け、その絶縁層に微小凹部および微小凸部を設けた請求項7または8記載の画像表示装置 9. The image display device according to claim 7, wherein an insulating layer is provided on the surface of the electrode, and a minute concave portion and a minute convex portion are provided on the insulating layer .
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