JP6287843B2 - 反射型カラーディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、反射型カラーディスプレイに関するものであり、特に、電気泳動式表示装置を備えた反射型カラーディスプレイに関する。

近年、画像表示パネルとしてバックライトを使用した液晶表示パネルが主流であるが、目にかかる負担が大きく、長時間見続ける用途には適していない。

目にかかる負担が小さい表示装置として、１対の電極間に電気泳動表示層を備える反射型表示パネルが提案されている。この電気泳動式表示パネルは、印刷された紙面と同様に、反射光によって文字や画像を表示するものであるため、目にかかる負担が小さく、画面を長時間見続ける作業に適している。

現在、電気泳動式表示パネルは、構造上、白黒表示を主とする２色表示が主流であるが、電気泳動表示層上に、赤、緑、青の３原色の画素からなるカラーフィルタを設けて多色表示する表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、電気泳動式表示パネルに代表される反射型ディスプレイは、外光を利用して表示するため、パネルの輝度（明るさ）に対して制約があり、特に各画素内に赤、緑、青の３原色の着色部を有するカラーフィルタを設けて多色表示した場合には、カラーフィルタによる輝度低下が顕著となる。

そこで、多色表示と言っても、フルカラーではなく、白、黒のほかに１色の合計３色の表示があれば十分な用途が存在する。このような場合、画素内の一部に表示したい色相を有する着色層を形成することで白、黒と他１色の３色表示が原理的に可能となる。

画素内の一部に着色層を有した３色表示可能な反射型ディスプレイでの駆動方法の例として、白表示の場合、着色層を非表示（非反射部：黒表示）とし、黒表示の場合、画素全体を非表示とし、色表示を行う場合、着色層を表示（反射部：白表示）することで３色表示がなされる。

しかしながら、このような単色カラーフィルタを形成した電気泳動式表示パネルの場合、特に白表示において、着色層を非表示としているにも関わらず、実際には完全に反射光を遮光することができないため、白表示がわずかではあるが、着色層の色相を有する。したがって、色表示と白表示とが同系色となるため、色表示の際のコントラストが悪くなり、結果、視認性が劣る表示となってしまう。

特開２００３−１６１９６４号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、カラー表示が明るく、きれいな白／黒表示を可能とする３色表示が可能な表示装置を提供することを目的とする。

反射型ディスプレイであって、基板と、基板上に設けられる複数の画素電極と、複数の画素電極上に設けられる反射型表示層と、反射型表示層上に設けられる電極と、電極上に設けられるインク定着層と、インク定着層上に設けられ、複数の画素を有するカラーフィルタ層とを備え、複数の画素のそれぞれは、複数の画素電極のそれぞれの駆動単位に対応する、第１の色を示す着色部を有する第１のサブ画素と、第１の色と補色関係である第２の色を示す着色部を有する第２のサブ画素と、透明な第３のサブ画素とを含み、第１のサブ画素内の着色部の面積を１．０としたときの、第２のサブ画素内の着色部の面積が０．２以上１．０以下であり、第３のサブ画素の面積の合計が０．５以上８．０以下であり、第１のサブ画素に対応する部分の反射型表示層を黒表示とし、第２のサブ画素および第３のサブ画素に対応する部分の反射型表示層を白表示とすることで、画素全体で白色表示を行うことを特徴とする。

第１のサブ画素は、第１のサブ画素内の着色部が占める面積の比が５０％以上９０％以下であることを特徴とする。

第１のサブ画素内の着色部が赤色着色部であり、第２のサブ画素内の着色部がシアン色着色部であってもよい。

反射型表示層が、電気泳動表示層であってもよい。

電気泳動表示層が、少なくとも白色粒子と黒色粒子を含むマイクロカプセルを樹脂中に分散したマイクロカプセル層であることを特徴とする。

上述の反射型ディスプレイの駆動方法であって、第２のサブ画素に対応する部分の反射型表示層を黒表示とし、第１のサブ画素および第３のサブ画素に対応する部分の反射型表示層を白表示とすることで、画素全体で第１の色表示を行うことを特徴とする。

上述の反射型ディスプレイの駆動方法であって、第１のサブ画素、第２のサブ画素および第３のサブ画素に対応する部分の反射型表示層を黒色表示とすることで、画素全体で黒色表示を行うことを特徴とする。

本発明によると、カラー表示が明るく、きれいな白及び黒の表示を可能とする３色表示が可能な反射型カラーディスプレイが提供される。

図１は、本発明の実施形態に係るカラーフィルタを備える電気泳動式表示装置を示す断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る電気泳動式表示パネルの色表示を説明するための図である。 図３は、従来のモノカラー方式の電気泳動式表示パネルの色表示を説明するための図である。 図４は、従来のフルカラー方式の電気泳動式表示パネルの色表示を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るカラーフィルタを備える電気泳動式表示装置を示す断面図である。

電気泳動式表示装置１は、表面に所定のパターンの画素電極１１を備える基板１０上に、接着層１２を介して電気泳動表示層１３が形成されている。さらに、電気泳動表示層１３上には、透明電極層１４と、インク定着層１７と、カラーフィルタ１５と、保護フィルム１６とがこの順で積層されている。

画素電極１１は、それぞれのスイッチング素子に接続されていて、透明電極層１４との間に正負の電圧を印加する。

電気泳動表示層１３は、マイクロカプセル殻内に電気極性の異なる２種類の電気泳動粒子を分散した透明な分散媒中に分散させてなるマイクロカプセルを、バインダー樹脂により固定することにより構成されている。

電気極性の異なる２種類の粒子としては、例えば、黒色粒子と白色粒子の組合せがある。黒色粒子としては、無機炭素などの無機顔料のほか、ガラスあるいは樹脂などの微粉末、さらにはこれらの複合体などを使用することかできる。一方、白色粒子としては、公知の酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛などの白色無機顔料、酢酸ビニルエマルジョンなどの有機化合物、さらにはこれらの複合体などを使用することができる。

カラーフィルタ１５は、補色関係にある２色のサブ画素と、透明のサブ画素とを含んでいる。例えば、赤色サブ画素Ｒ、シアン色サブ画素Ｃおよび透明サブ画素Ｔがカラーフィルタ１５の１画素を構成している。また、各サブ画素は、画素電極１１のパターンと対応して設けられている。ここで、赤色サブ画素Ｒは第１のサブ画素に相当し、シアン色サブ画素Ｃは第２のサブ画素に相当し、透明サブ画素Ｔは第３のサブ画素に相当する。また、カラーフィルタ１５は、液晶表示装置用のカラーフィルタにおいて行われているように、着色レジスト膜のフォトリソグラフィーにより形成することが出来るが、本実施形態におけるような電気泳動式反射ディスプレイに用いるカラーフィルタの場合には、基材上にインク定着層１７（受容層）を形成し、インク定着層１７に複数のインキを塗布することにより形成することができる。インク定着層１７は、樹脂を含むインク定着層１７形成用塗液を塗布することにより形成される。インク定着層にインキが塗布されて形成された複数の着色部のそれぞれは、画素電極１１の駆動単位（サブ画素）に対応して配置される。なお、１画素とは水平方向または垂直方向に隣接する所定数のサブ画素の最小の組み合わせを表している。例えば、後述する図２（ｃ）に示す４つのサブ画素を１画素としている。また、サブ画素は画素電極１１の駆動単位を示しており、例えば、赤色サブ画素Ｒとは、画素電極１１の駆動単位に対応するサブ画素内に赤色着色部と非着色部が形成されている領域を示している。

上述したように、カラーフィルタ１５には、補色関係にある２色のサブ画素が含まれている。補色関係にある２色のサブ画素の各々には、対応する色の着色部が形成されている。補色関係にある２色は、赤色とシアン色に限らず、マゼンタ色と緑色、黄色と青色の組み合わせがある。混色により白色となる補色関係にあるならば、どのような色の組合せをも、第１のサブ画素と第２のサブ画素として用いることができる。

また、補色関係にある２色のサブ画素のそれぞれは、必ずしも１色の着色層からなるものである必要はなく、色の異なる複数の着色層であって、混色により所定の色を示すものであってもよい。例えば、シアン色サブ画素Ｃは、混色によりシアン色を示す緑色着色層と青色着色層からなるものであってもよい。

図１に示す例では、カラーフィルタ１５は、補色関係にある２色（赤色サブ画素Ｒ、シアン色サブ画素Ｃ）と、透明サブ画素Ｔから構成されている。この透明サブ画素Ｔは、透明樹脂からなるものであっても、空隙であってもよい。

１画素内に含まれるサブ画素の数については、特に限定されるものではない。また、第１のサブ画素の数と、第２のサブ画素の数とは、同一であっても異なっていてもよい。

カラーフィルタ１５の１画素内のサブ画素の配置は、図２に示すように対角状の配置、あるいはストライプ状の配置としてもよい。しかしながら、混色を防止するために、着色したサブ画素同士は対角状の配置であることが望ましい。なお、サブ画素の配置の詳細は後述する。

各サブ画素内に形成される着色部の面積は、同一であっても異なっていてもよい。しかしながら、サブ画素が赤色、シアン色、透明の３つである場合、赤色着色部の面積１．０に対し、シアン色着色部の面積は０．２〜１．０が好ましい。赤色着色部の面積１．０に対するシアン色着色部の面積が０．２未満では、白表示の際の赤色着色部による色相ズレを調整するための色濃度が十分得られない。また、赤色着色部の面積１．０に対するシアン色着色部の面積が１．０を超えると、白表示の際の明るさ低下が顕著となる傾向がある。また、赤色着色部の面積１．０に対し、透明サブ画素の面積は、０．５〜８．０が好ましく、１．０〜４．０がより好ましい。赤色着色部の面積１に対する透明サブ画素の面積が０．５未満では、白表示の際の明るさが十分得られない。また、赤色着色部の面積１．０に対し透明サブ画素の面積が８．０を超えると、赤色表示の際の彩度低下が顕著となる傾向がある。さらに、各サブ画素のサイズは、矩形の場合、通常、一辺が５０〜２００μｍであることが好ましい。

第１のサブ画素である赤色サブ画素Ｒ内の着色部が占める面積は５０％以上９０％以下である必要がある。第１のサブ画素である赤色サブ画素Ｒ内の着色部が占める面積が５０％未満であった場合、白表示の際の明るさは確保できるものの、必要な色の濃さが得られず、表示特性として劣る傾向にある。また、第１のサブ画素である赤色サブ画素Ｒ内の着色部が占める面積が９０％以上であった場合、サブ画素境界部まで着色部が存在することになるが、通常、画素電極を駆動した場合、電極からの漏れ電場によって、境界部の表示媒体（マイクロカプセル）の駆動が十分でなく、置き換わらない現象が生じ、境界部に着色層が存在することで、表示特性に影響を及ぼすことがある。

なお、上述では第１のサブ画素を赤色サブ画素とし、第２のサブ画素をシアン色サブ画素として説明したが、第１のサブ画素と第２のサブ画素とを混色により白色となる補色関係にある他の２色の組み合わせとする場合においても、第１のサブ画素の着色部の面積１．０に対し、第２のサブ画素の着色部の面積は０．２〜１．０が好ましい。第１のサブ画素の着色部の面積．０１に対し、第２のサブ画素の着色部の面積が０．２未満では、白表示の際の第１のサブ画素の着色部による色相ズレを調整するための色濃度が十分得られない。また、第１のサブ画素の着色部の面積１．０に対する第２のサブ画素の着色部の面積が１．０を超えると、白表示の際の明るさ低下が顕著となる傾向がある。また、第１のサブ画素の着色部の面積１．０に対し、透明サブ画素の面積は、０．５〜８．０が好ましく、１．０〜４．０がより好ましい。第１のサブ画素の着色部の面積１．０に対する透明サブ画素の面積が０．５未満では、白表示の際の明るさが十分得られない。また、第１のサブ画素の着色部の面積１．０に対し透明サブ画素の面積が８．０を超えると、第１のサブ画素の着色部の色表示の際の彩度低下が顕著となる傾向がある。

また、第１のサブ画素と第２のサブ画素とが、赤色とシアン色以外の補色関係となる色により着色されている場合においても、第１のサブ画素内の着色部が占める面積は５０％以上９０％以下である必要がある。第１のサブ画素内の着色部が占める面積が５０％未満であった場合、白表示の際の明るさは確保できるものの、必要な色の濃さが得られず、表示特性として劣る傾向にある。また、第１のサブ画素内の着色部が占める面積が９０％以上であった場合、サブ画素境界部まで着色部が存在することになるが、通常、画素電極を駆動した場合、電極からの漏れ電場によって、境界部の表示媒体（マイクロカプセル）の駆動が十分でなく、置き換わらない現象が生じ、境界部に着色層が存在することで、表示特性に影響を及ぼすことがある。

インク定着層１７としては、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ビニルアルコール樹脂などを用いることが出来る。また、インク定着層１７には、インキの溶媒の吸収性を高めるため、合成シリカやアルミナなどの多孔質物質を含ませることもできる。インク定着層１７は、枚葉処理を行うのであれば、スクリーン印刷法やオフセット印刷法やスピンコート法、ダイによる間歇塗工により形成することができる。また、ロールｔｏロールによる連続処理を行なうのであれば、ダイコーテイング、コンマコート、カーテンコート、グラビアコートなどの汎用の塗布技術によりインク定着層１７を形成することができる。また、基材上に塗工した後、インク定着層１７形成用塗液を乾燥させる必要がある。乾燥方法としては、加熱、送風などを用いることができる。

カラーフィルタ１５のインク定着層１７へのインキの塗布方法としては、画素を区切るためのブラックマトリクスは形成されないので、各色ごとに塗り分けが必要であるため、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法などを用いることができる。特に、位置合わせが容易であり、生産性も高いことから、インクジェット印刷法を用いてインク定着層１７にインキを吐出し、カラーフィルタ１５を形成することが好ましい。

インクジェット印刷法に用いる装置としては、インキ吐出方法の相違によりピエゾ変換方式と熱変換方式があるが、ピエゾ変換方式の装置を用いることが望ましい。また、インクジェット印刷法に用いる装置のインクの粒子化周波数は５〜１００ｋＨｚ程度が望ましい。また、インクジェット印刷法に用いる装置のノズル径は、５〜８０μｍ程度が望ましい。また、インクジェット印刷法に用いる装置は、ヘッドを複数個配置し、１ヘッドにノズルを６０〜５００個程度組み込んだものを用いることが好ましい。

また、インキは、着色材料、溶剤、バインダー樹脂、分散剤より形成される。

インキの着色材料としては、有機顔料、無機顔料、染料などを問わず色素全般を使用することができる。好ましくは有機顔料が挙げられ、特に耐光性に優れるものを用いることが好ましい。インキの着色材料として、具体的には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ９、１９、３８、４３、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２０８、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２５４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、３６、５６、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ２０、２４、８６、８１、８３、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ ３６、７３、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ２３などを使用することができる。さらに所望の色相を得るために上記の２種以上の材料を混合して用いてもよい。

インキに使用する溶剤としては、インクジェット印刷における適性を考慮し、表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下で、かつ沸点が１３０℃以上のものが好ましい。インキに使用する溶剤の表面張力が３５ｍＮ／ｍ以上であるとインクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼす。また、インキに使用する溶剤の沸点が１３０℃未満であるとノズル近傍での乾燥性が著しく高くなり、その結果、ノズル詰まりなどの不良発生を招く虞がある。

インキに使用する溶剤として、具体的には、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルエーテル、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどを挙げることができる。また、これらに限定されるものではなく、上記要件を満たす溶剤であれば好ましく用いることができる。また、必要に応じて２種類以上の溶剤を混合して用いてもよい。

インキのバインダー樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ノボラック系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂などが挙げられる。

アクリル系樹脂としては、単量体（モノマー）として（メタ）アクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレートや、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレートなどの脂環式（メタ）アクリレートなどの重合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらのモノマーは、その１種単独で、または、２種以上を併用してもよい。さらに、上記のアクリレートと共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、フェニルマレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、ｎ−ブチルマレイミド、ラウリルマイレミドなどの化合物とを共重合させたものを用いてもよい。

また、アクリル系樹脂にエチレン性不飽和基を付加させたものを用いてもよい。アクリル系樹脂にエチレン性不飽和基を付加させる方法としては、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ含有樹脂にアクリル酸などのエチレン性不飽和基とカルボン酸含有化合物を付加する方法、メタアクリル酸などのカルボン酸含有樹脂にグリシジルメタアクリレートなどのエポキシ含有アクリレートを付加する方法、または、ヒドロキシメタアクリレートなどの水酸基含有樹脂にメタクリロイルオキシエチルイソシアネートなどのイソシアネート基含有アクリレートを付加する方法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

また、ノボラック樹脂としては、フェノールノボラック系エポキシ樹脂、クレゾールノボラック系エポキシ樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

また、エポキシ系樹脂は、特に制限なく使用することができ、公知のものから選択することができる。エポキシ基の数は特に制限はないが、２つ以上の官能基を有するものが好ましく、より好ましくは４官能以上である。例えば、セロキサイド２０２１Ｐ、セロキサイド３０００、ＥＨＰＥ‐３１５０（ダイセル化学工業社製）、ＡＫ６０１、ＥＰＰＮシリーズ（日本化薬社製）などが挙げられる。

また、メラミン系樹脂も、特に制限なく使用することができ、公知のメラミンから選択することが出来る。例えば、下記一般式（Ｉ）のメラミン化合物を用いることができる。

ここで、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は、同一またはそれぞれ異なっていてもよく、それぞれ水素原子、メチロール基、アルコキシメチル基、アルコキシｎ−ブチル基であることが好ましい。また、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６は、同一またはそれぞれ異なっていてもよく、それぞれメチロール基、アルコキシメチル基、アルコキシｎ−ブチル基であるが、Ｒ_１〜Ｒ_６はアルコキシメチル基、アルコキシｎ−ブチル基であることがより好ましい。

また、メラミン樹脂として、２種類以上の繰り返し単位を組み合わせたコポリマーを用いてもよく、２種類以上のホモポリマーまたはコポリマーを併用してもよい。また、上記以外に１，３，５−トリアジン環を有する化合物で、例えば特開２００１−１６６１４４公報に記載の下記一般式（ＩＩ）に示す化合物を用いることができる。また下記一般式（ＩＩＩ）に示す化合物も好んで用いることができる。

ここで、Ｘ_１、Ｘ_２およびＸ_３が、それぞれ、−ＮＲ_１８−、−ＮＲ_１９−および−ＮＲ_２０−であるか、あるいは、Ｘ_１、Ｘ_２およびＸ_３が単結合であり、かつＲ_１５、Ｒ_１６およびＲ_１７が窒素原子に遊離原子価をもつ複素環基である。−Ｘ_１−Ｒ_１５、−Ｘ_２−Ｒ_１６および−Ｘ_３−Ｒ_１７は、同一の置換基であることが好ましい。Ｒ_１５、Ｒ_１６およびＲ_１７は、アリール基であることが特に好ましい。Ｒ_１８、Ｒ_１９およびＲ_２０は、水素原子であることが特に好ましい。

ここで、Ｒ_７〜Ｒ_１４は、同一または異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基または複素環基であり、水素原子であることが特に好ましい。

また、バインダー樹脂の質量平均分子量は、５００〜１００００の範囲内であることが好ましく、さらに５００〜８０００の範囲内であることがより好ましい。バインダー樹脂の質量平均分子量が１００００を超えると、着色層の乾燥工程時にインクの流動性が不足し、着色領域内の濃度バラツキが発生する虞がある。また、バインダー樹脂の質量平均分子量が５００未満では、カラーフィルタに要求される耐溶剤性、耐熱性などの物性を満足させることができない。

インキの分散剤は、溶剤への顔料の分散性を向上させるために用いることができる。分散剤として、イオン性、非イオン性界面活性剤などを用いることができる。具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどがあり、その他に有機顔料誘導体、ポリエステルなどが挙げられる。分散剤は１種類を単独で使用してもよく、また、必要に応じて２種以上を混合して用いてもよい。

インキの粘度としては、１〜２０ｍＰａ・ｓの範囲にあることが好ましく、５〜１５ｍＰａ・ｓの範囲にあることがさらに好ましい。インキの粘度が２０ｍＰａ・ｓを超えると、インクジェット吐出時にインキが所定の位置に着弾しない不良や、ノズル詰りといった不良を招く虞がある。一方、インキの粘度が１ｍＰａ・ｓ未満である場合、インキを吐出する際に、インキが飛散する虞がある。

次に、図１に示す電気泳動式反射型ディスプレイの動作原理について説明する。

画素電極１１に電圧を印加すると、電気泳動表示層１３内にあるマイクロカプセルにかかる電界が変化する。画素電極１１が正極のときは、マイクロカプセル内の負に帯電している粒子が画素電極１１側に移動し、正に帯電している粒子が透明電極層１４側に移動する。反対に、画素電極１１が負極のときは、マイクロカプセル内の正に帯電している粒子が画素電極１１側に移動し、負に帯電している粒子が透明電極層１４側に移動する。

例えば、黒色粒子が正に帯電し、白色粒子が負に帯電するようにして、画素電極１１を負極とすると、図１に示すように、正に帯電している黒色粒子が画素電極１１側に移動し、負に帯電している白色粒子が透明電極層１４側に移動する。この場合、すべての光は、表面に白色粒子が存在するマイクロカプセル層で反射し、カラーフィルタ１５を透過した光を観察することができる。

図２（ａ）および（ｂ）は、以上の動作原理に基づく、本実施形態に係る電気泳動式表示パネル２１の色表示を説明するための図である。電気泳動式表示パネル２１は、白黒表示の電気泳動表示層２２上に、補色関係にある２色、例えば赤色サブ画素Ｒとシアン色サブ画素Ｃとを含むカラーフィルタ２３を配置した構成を有する。カラーフィルタ２３は、４つのサブ画素で１画素を構成し、残りの２つのサブ画素は、例えば透明樹脂からなる透明サブ画素Ｔとする。また、図２（ｃ）は、図２（ａ）の４つのサブ画素を上面から見た概略図である。図２（ｃ）に示すように、赤色サブ画素Ｒは着色部の領域と非着色部の領域とから構成されている。また、シアン色サブ画素Ｃは着色部の領域と非着色部の領域とから構成されている。

また、図２（ａ）は、電気泳動表示層２２の１画素に対応する部分のうち、赤色サブ画素Ｒに対応する部分を黒に、残りの部分を白に表示している場合を示し、図２（ｂ）は、電気泳動表示層２２の１画素に対応する部分のうち、シアン色サブ画素Ｃに対応する部分を黒に、残りの部分を白に表示している場合を示す。

図２（ａ）に示す場合では、電気泳動表示層２２の１画素に対応する部分のうち、赤色サブ画素Ｒに対応する部分を黒に表示しているため、シアン色サブ画素Ｃ、及び透明サブ画素Ｔを通過した光の混色で表現されるため、原理上、薄いシアン色となる。しかしながら、実際には赤色サブ画素Ｒ上での表面反射による色付きや、黒表示とはいえ、僅かに反射する光の影響から確認される淡い赤色も混ざった光の混色として視認される。ただし、シアン色と赤色とが補色関係にあるため、自然な白色として表現される。

一方、図２（ｂ）に示す場合では、電気泳動表示層２２のシアン色サブ画素Ｃに対応する部分のみが黒表示であるため、カラーフィルタ２３を透過する光は、電気泳動表示層２２のシアン色サブ画素Ｃに対応する部分ではほとんど反射せず、残りのサブ画素に対応する部分では反射されるため、反射された光のうち赤色サブ画素Ｒを透過する光により赤が表示される。

また、電気泳動表示層２２の１画素に対応する部分すべてを黒表示とすると、カラーフィルタ２３を透過して観察される光は存在せず、黒表示となることはいうまでもない。

また、カラーフィルタ２３の色設計を行う場合においても、赤色サブ画素Ｒの色濃度に応じて、シアン色サブ画素Ｃの色濃度を調整する必要がある。しかしながら、カラーフィルタ２３の赤色サブ画素Ｒが白表示のホワイトバランスに及ぼす影響は、図２（ａ）に示すように、白表示の際、電気泳動表示層２２の１画素に対応する部分のうち、赤色サブ画素Ｒに対応する部分が黒表示であり非有効画素となるため、図４（ａ）に示すフルカラー表示のように、白表示の際、赤色サブ画素Ｒに対応する電気泳動層の部分が白表示であり有効画素となる場合と比較して、その影響は僅かである。よって、シアン色サブ画素Ｃを含むホワイトバランス調整が非常に容易であり、自然な白色を表現しつつ、赤色表示の彩度を大きく変更できる利点も有している。フルカラー表示の白表示の詳細は後述する。

図２（ａ）および（ｂ）に示す電気泳動式表示パネル２１の構成によると、補色関係にある２色のサブ画素を有し、残りのサブ画素は透明樹脂からなる透明サブ画素により構成される表示パネルは、明るく鮮やかな色（例えば赤）およびきれいな白ならびに黒の３色を表示することが可能である。

図３（ａ）および（ｂ）は、比較のため、本実施形態と同様に、白、黒および１色の着色の３色表示の電気泳動式表示パネル３１を示し、白黒表示の電気泳動表示層３２上に、１色、例えばサブ画素として赤色サブ画素Ｒを含むカラーフィルタ３３を配置した構成を示す。カラーフィルタ３３は、４つのサブ画素で１画素を構成し、残りの３つのサブ画素は、透明樹脂または空隙からなる透明サブ画素Ｔである。

図３（ａ）は、電気泳動表示層３２の１画素に対応する部分のうち、赤色サブ画素Ｒに対応する部分を黒に、残りの３つの透明サブ画素Ｔに対応する部分を白に表示している場合を示し、図３（ｂ）は、電気泳動表示層３２の１画素に対応する部分すべてを白に表示としている場合を示す。

図３（ａ）に示す場合では、電気泳動表示層３２の赤色サブ画素Ｒに対応する部分のみが黒表示であるため、カラーフィルタ３３を透過する光は、電気泳動表示層３２の赤色サブ画素Ｒに対応する部分では反射せず、残りのサブ画素に対応する部分のみが反射されるため、透明樹脂または空隙からなる透明サブ画素Ｔを透過して、白が表示される。

一方、図３（ｂ）に示す場合では、電気泳動表示層３２は１画素に対応する部分すべてが白表示であるため、カラーフィルタ３３を透過する光のすべてが電気泳動表示層３２で反射され、反射された光のうち赤色サブ画素Ｒを透過する光により、赤が表示される。

電気泳動式表示パネル３１の構成によると、図３（ｂ）において赤を表示させる場合、赤色サブ画素Ｒの濃度により赤彩度は所望の値を得ることができるが、図３（ａ）において白を表示させる場合、赤色サブ画素Ｒの表面での反射や、赤色サブ画素Ｒに対応する部分が黒表示により、ほとんど反射しないが、僅かに反射する光によって白表示が淡い赤色に表示されてしまう。特に、赤色サブ画素Ｒの濃度により、白表示時のホワイトバランスは異なり、赤彩度を得るため、赤色サブ画素Ｒの着色部の濃度アップを図るほどに、白表示の際のホワイトバランスは、赤色側に色相ズレが生じ、表示コントラストが損なわれる結果となる。

図４（ａ）および（ｂ）は、従来のフルカラーの電気泳動式表示パネル４１を示し、白黒表示の電気泳動表示層４２上に、３原色、例えば赤色サブ画素Ｒ、緑色サブ画素Ｇ、及び青色サブ画素Ｂを含むカラーフィルタ４３を配置した構成を示す。カラーフィルタ４３は、４つのサブ画素で１画素を構成し、残りの１つのサブ画素は、透明樹脂または空隙からなる透明サブ画素Ｔである。

図４（ａ）は、電気泳動表示層４２の１画素に対応する部分すべてを白に表示している場合を示し、図４（ｂ）は、電気泳動表示層４２の１画素に対応する部分のうち、赤色サブ画素Ｒに対応する部分を白に表示し、残りのサブ画素に対応する部分を黒に表示している場合を示す。

図４（ａ）に示す場合では、電気泳動表示層４２の１画素に対応する部分すべてが白表示であるため、カラーフィルタ４３を透過する光のすべてが電気泳動表示層４２で反射され、反射された光のうち赤色サブ画素Ｒを透過する光、緑サブ画素Ｇを透過する光および青サブ画素Ｂを透過する光の混色により、白が表示される。

一方、図４（ｂ）に示す場合では、電気泳動表示層４２の１画素に対応する部分のうち、赤色サブ画素Ｒに対応する部分のみが白表示であるため、カラーフィルタ４３を透過する光は、電気泳動表示層４２の赤色サブ画素Ｒに対応する部分で反射して、赤色サブ画素Ｒを透過し、残りのサブ画素に対応する部分では反射されないため、赤が表示される。

電気泳動式表示パネル４１と電気泳動式表示パネル２１とを比較すると、例えば白表示の際の有効画素は、電気泳動式表示パネル４１では全てのサブ画素を使用するのに対し、電気泳動式表示パネル２１では赤色サブ画素Ｒ以外のサブ画素を用いるため、電気泳動式表示パネル４１のほうが有利である可能性も示唆される。しかしながら、実際は、電気泳動式表示パネル４１では着色部を有するサブ画素を多く含んでいるため、電気泳動式表示パネル２１に比べ、混色のためのサブ画素数が多く、透明サブ画素Ｔ（透明樹脂層）の数が少ないため、白表示の反射率が低くなる傾向がある。

また、電気泳動式表示パネル４１における、カラーフィルタ４３の色設計において、例えば、赤色彩度を変更する場合、白表示の際、赤色サブ画素は有効画素（表示部）であるため、ホワイトバランスに大きく影響を及ぼす。例えば、赤色サブ画素Ｒの濃度が高くなるほど、他のサブ画素についても濃度アップが必要となる。結果、赤色彩度を変更すると、大幅に白表示の反射率も変化し、パネルの表示特性として、各色の彩度改善（鮮やかさ）と白表示の反射率改善（明るさ）との両立は困難となる。

なお、上記では本発明に係るカラーフィルタを備えた反射型ディスプレイとして、電気泳動表示装置について述べたが、これに限定されるものではない。電気泳動表示層の代わりに、電圧の印加などにより各サブ画素に対応する部分を黒表示または白表示にすることができる反射型表示層を備えていればよい。

以下に、本発明の具体的な実施例について説明する。しかしながら、本発明は実施例のみに限定されるものではない。

＜実施例１＞
（図１に示す構造を有する電気泳動式表示装置の作製）
ポリエチレン樹脂で表面を被覆した平均粒径３μｍの酸化チタン粉末（白色粒子）と、アルキルトリメチルアンモニウムクロライドで表面処理した平均粒径４μｍのカーボンブラック粉末（黒色粒子）をテトラクロロエチレンに分散し、分散液を得た。このとき、白色粒子を負に帯電させ、黒色粒子を正に帯電させた。

上記で得た分散液をＯ／Ｗエマルジョン化し、ゼラチン−アラビアゴムによるコンプレックス・コアセルベ一ション法によりマイクロカプセルを形成することで、分散液をマイクロカプセル中に封入した。このようにして得られたマイクロカプセルを篩い分けして、平均粒径が６０μｍ、５０〜７０μｍの粒径のマイクロカプセルの割合が５０％以上になるように、粒径をそろえた。

次に、固形分４０質量％のマイクロカプセルの水分散液を調製した。この水分散液と、固形分２５質量％のウレタン系バインダー（ＣＰ−７０５０、大日本インキ株式会社製）と、界面活性剤、増粘剤と、純水を混合し、電気泳動層形成用塗液を作製した。この塗液を、表面にＩＴＯからなる画素電極が形成された、例えばガラスからなる基板上に塗布し、電気泳動表示層を形成した。形成した電気泳動表示層上にＩＴＯからなる透明導電層を形成し、透明導電膜上に、ポリエステル樹脂系の受容液ＮＳ−１４１ＬＸ（高松油脂株式会社）を、コンマコーターを用いて塗工し、平均膜厚１０μｍのインク定着層を形成した。

このインク定着層に対し、インクジェット法により、サブ画素ごとに色分け印刷を行い、カラーフィルタを形成した。このとき、位置合わせを行い、画素電極に対応する位置にサブ画素を形成した。カラーフィルタは、図２に示すように、１画素がいずれも矩形の赤色サブ画素Ｒとシアン色サブ画素Ｃおよび２つの透明サブ画素Ｔを対角状に配置したものとした。赤色サブ画素Ｒおよびシアン色サブ画素Ｃのサブ画素内の着色部の面積は、それぞれ７０％、４０％であった。また、このとき赤色サブ画素Ｒ内の着色部の面積を１．０としたときの、シアン色サブ画素Ｃ内の着色部の面積は０．６、透明サブ画素Ｔの面積は２．９であった。最後に、カラーフィルタ上に保護フィルムを形成して、電気泳動式表示装置を作製した。

以上のようにして作製した電気泳動式表示装置を白表示および赤表示した際の白表示特性（反射率、色相）と赤色表示特性（彩度）の測定を行った。なお、彩度はＬ＊ａ＊ｂ＊表色系にて表現される（ｃ＊＝（（ａ＊）^２＋（ｂ＊）^２）^１／２）を示す。測定は、分光色差計（日本電色工業株式会社製「ＳＥ６０００」、測定スポット径：Φ=６ｍｍ）を用いて測定し、Ｄ６５光源での反射測定にて実施した。

測定の結果、白表示時の表示特性は、反射率ｒ＝２２．３、色相（ａ＊、ｂ＊）＝（−２、−１）を示した。また、赤表示時の表示特性は、彩度（ｃ＊）＝１３．５を示した。以上の測定結果より、赤色サブ画素Ｒ内の着色部の面積を１．０としたときのシアン色サブ画素Ｃ内の着色部の面積および透明サブ画素Ｔの面積を上述の値にすることにより、明るく、きれいな白表示を示し、かつ鮮やかな赤表示が可能な表示装置を得ることができた。

＜比較例１＞
カラーフィルタとして、図３に示す、赤色サブ画素Ｒ、３つの透明サブ画素Ｔからなるモノカラーの表示装置用のものを用いたことを除いて、実施例と同様に電気泳動式表示装置を作製した。この電気泳動式表示装置について、実施例と同様に白表示、及び赤表示した際の白表示特性（反射率、色相）と赤色表示特性（彩度）の測定を行った。

測定の結果、白表示時の表示特性は、反射率ｒ＝２４．５、色相（ａ＊、ｂ＊）＝（３、１）を示した。赤表示時の表示特性は、彩度（ｃ＊）＝１３．５を示したが、実施例１と比較して、赤表示時の彩度は同様の値を得たが、白表示時の色相が淡い赤色を帯びてしまい、きれいな白表示は得られなかった。

＜比較例２＞
カラーフィルタとして、図４に示す、赤色サブ画素Ｒ、緑色サブ画素Ｇ、青色サブ画素Ｂ、透明サブ画素Ｔからなるフルカラーの表示装置用のものを用いたことを除いて、実施例と同様に電気泳動式表示装置を作製した。このとき、赤色サブ画素Ｒ、緑色サブ画素Ｇ、青色サブ画素Ｂともに、サブ画素内の着色部の面積は７０％であった。この電気泳動式表示装置について、実施例と同様に白表示、及び赤表示した際の白表示特性（反射率、色相）と赤色表示特性（彩度）の測定を行った。

測定の結果、白表示時の表示特性は、反射率ｒ＝２１．０、色相（ａ＊、ｂ＊）＝（−２、−２）を示した。赤表示時の表示特性は、彩度（ｃ＊）＝７．２を示したが、実施例１と比較して、白表示時の色相は同様の値を得たが、反射率がやや低くなり、さらに赤表示時の彩度が十分ではなく、コントラストに劣る表示しか得られなかった。

以上のように、実施例１に係る電気泳動式表示装置は、白表示及び赤表示の表示特性において、比較例１にかかるモノカラーの電気泳動式表示装置に比べ、きれいな白表示を得つつ、鮮やかな赤表示を可能とし、また比較例２にかかるフルカラーの電気泳動式表示装置に比べ、白表示時における高い反射率を示し、かつ鮮やかな赤表示を可能とした。

本発明は、カラー表示が明るく、きれいな白および黒の表示を可能とする３色表示が可能な電気泳動式反射型カラーディスプレイに有用である。

１０ 基板
１１ 画素電極
１２ 接着層
１３、２２、３２、４２ 電気泳動表示層
１４ 透明電極層
１５、２３、３３、４３ カラーフィルタ
１６ 保護フィルム
１７ インク定着層（受容層）
２１、３１、４１ 電気泳動式表示パネル

Claims (7)

1. 反射型ディスプレイであって、
   基板と、
   前記基板上に設けられる複数の画素電極と、
   前記複数の画素電極上に設けられる反射型表示層と、
   前記反射型表示層上に設けられる電極と、
   前記電極上に設けられるインク定着層と、
   前記インク定着層上に設けられ、複数の画素を有するカラーフィルタ層とを備え、
   前記複数の画素のそれぞれは、前記複数の画素電極のそれぞれの駆動単位に対応する、第１の色を示す着色部を有する第１のサブ画素と、前記第１の色と補色関係である第２の色を示す着色部を有する第２のサブ画素と、透明な第３のサブ画素とを含み、
   前記第１のサブ画素内の着色部の面積を１．０としたときの、前記第２のサブ画素内の着色部の面積が０．２以上１．０以下であり、前記第３のサブ画素の面積の合計が０．５以上８．０以下であり、
   前記第１のサブ画素に対応する部分の反射型表示層を黒表示とし、前記第２のサブ画素および前記第３のサブ画素に対応する部分の反射型表示層を白表示とすることで、画素全体で白色表示を行うことを特徴とする、反射型ディスプレイ。
2. 前記第１のサブ画素は、前記第１のサブ画素内の着色部が占める面積の比が５０％以上９０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の反射型ディスプレイ。
3. 前記第１のサブ画素内の着色部が赤色着色部であり、前記第２のサブ画素内の着色部がシアン色着色部であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の反射型ディスプレイ。
4. 前記反射型表示層が、電気泳動表示層であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の反射型ディスプレイ。
5. 前記電気泳動表示層が、少なくとも白色粒子と黒色粒子を含むマイクロカプセルを樹脂中に分散したマイクロカプセル層であることを特徴とする、請求項４に記載の反射型ディスプレイ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の反射型ディスプレイの駆動方法であって、
   前記第２のサブ画素に対応する部分の反射型表示層を黒表示とし、前記第１のサブ画素および前記第３のサブ画素に対応する部分の反射型表示層を白表示とすることで、画素全体で前記第１の色表示を行うことを特徴とする、反射型ディスプレイの駆動方法。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の反射型ディスプレイの駆動方法であって、
   前記第１のサブ画素、前記第２のサブ画素および前記第３のサブ画素に対応する部分の反射型表示層を黒色表示とすることで、画素全体で黒色表示を行うことを特徴とする、反射型ディスプレイの駆動方法。

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