滤色器及具备该滤色器的显示装置制造方法
【专利摘要】提供一种能够进行明亮的彩色显示以及漂亮的白及黑的显示的被应用于3色显示的显示装置中的滤色器以及具备该滤色器的显示装置。滤色器，被用于显示元件，该显示元件通过该滤色器与显示白及黑的显示层组合而构成，其中，作为着色像素，仅包含表示第一色的第一子像素和表示第二色的第二子像素，该第二色为上述第一色的补色。
【专利说明】滤色器及具备该滤色器的显示装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及滤色器及具备该滤色器的显示装置，特别涉及电泳式显示装置用滤色器及具备该电泳式显示装置用滤色器的电泳式显示装置。
【背景技术】
[0002]近年来，作为图像显示面板，使用了背光灯的液晶显示面板是主流，但其对眼睛的负担大，不适于长时间连续观看的用途。
[0003]作为对眼睛的负担小的显示装置，提出了在一对电极间具备电泳显示层的反射型显示面板。该电泳式显示面板与被印刷的纸面同样，通过反射光来显示文字、图像，因此，对眼睛的负担小，适于长时间连续观看画面的作业。
[0004]现在，电泳式显示面板在构造方面，以黑白显示为主的双色显示是主流，提出了在电泳显示层上设置由红、绿、蓝3原色的像素构成的滤色器来进行多色显示的显示装置(例如，参照专利文献I)。
[0005]另一方面，虽说是多色显示，但并不是全彩，只要能进行除白、黑之外的另外I种颜色合计3色的显示，就具有充分的用途。若在这样的用途中使用上述全彩的彩色显示装置，那么就会产生彩色显示变暗、并且难以显示明亮的白色的问题。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2003 - 161964号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的问题
[0010]本发明鉴于上述情况而做出，其目的在于提供一种用于能够进行明亮的彩色显示并且漂亮的白及黑的显示的用于显示装置的滤色器及具备该滤色器的显示装置。
[0011]用于解决问题的手段
[0012]为了解决上述课题，本发明的第一方式提供一种滤色器，被用于显示元件中，该显示元件通过该滤色器与显示白及黑的显示层组合而构成，其中，作为着色像素，仅包含表示第一色的第一子像素和表示第二色的第二子像素，该第二色为上述第一色的补色。
[0013]滤色器还能够包含透明的第三子像素。另外，I个像素由上述第一子像素、上述第二子像素及第三子像素构成。
[0014]在该情况下，相对于上述第一子像素的面积为1，上述第二子像素的面积能够设为
0.5?2，上述第三子像素的面积能够设为O?7.5。另外，能够将上述第一子像素设为红色着色层，将上述第二子像素设为靛蓝色着色层，将上述第三子像素设为透明树脂层或空隙。
[0015]本发明的第二方式提供一种显示装置，其中，具备:显示层，显示白及黑；以及，上述滤色器，形成在该显示层上。
[0016]该显示装置能够设为反射型显示装置，另外，能够将上述显示层设为电泳显示层。另外，能够将上述电泳显示层设为将包含白色粒子和黑色粒子的微囊分散到树脂中而成的
微囊层。
[0017]发明效果
[0018]根据本发明，提供一种能够进行明亮的彩色显示和漂亮的白及黑的显示的、被用于3色显示的显示装置中的滤色器以及具备该滤色器的显示装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为表示本发明的一实施方式的具备滤色器的电泳式显示装置的剖视图。
[0020]图2A为用于说明本发明的一实施方式的电泳式显示面板的颜色显示的图。
[0021]图2B为用于说明本发明的一实施方式的电泳式显示面板的颜色显示的图。
[0022]图3A为用于说明以往的全彩方式的电泳式显示面板的颜色显示的图。
[0023]图3B为用于说明以往的全彩方式的电泳式显示面板的颜色显示的图。
[0024]图4A为用于说明以往的单色方式的电泳式显示面板的颜色显示的图。
[0025]图4B为用于说明以往的单色方式的电泳式显示面板的颜色显示的图。
【具体实施方式】
[0026]以下，对本发明的实施方式进行详细地说明。
[0027]另外，关于显示可能色数，下述实施方式是一个例子，不限定于下述记载事项。
[0028]图1为表示本发明的一实施方式的具备滤色器的电泳式显示装置的剖视图。
[0029]在图1所示的电泳式显示装置中，在表面具备规定图案的像素电极11的基板10上，隔着粘接层12形成有电泳显示层13。像素电极11与各自的切换元件连接，并且该像素电极11与透明电极层14之间能够被施加正负的电压。电泳显示层13是用粘合剂树脂对封入有分散剂的微囊进行固定而得到的，该分散剂是在分散液中分散了电泳元件而得的。
[0030]在电泳显示层13上，依次层叠有透明电极层14、滤色器15及保护膜16。滤色器15包含处于补色关系的2色的子像素，例如将红色子像素R、靛蓝色子像素C及透明子像素T作为I像素来构成。在该情况下，各子像素与像素电极11的图案对应地设置。
[0031]利用粘合剂树脂对在微囊壳内使电气极性不同的2种粒子分散到透明的分散剂中而得到的微囊进行固定，由此构成了电泳显示层13。
[0032]作为电气极性不同的2种粒子，例如有黑色粒子与白色粒子的组合。对于黑色粒子，除了无机碳等无机颜料之外，还能够使用玻璃或者树脂等的微粉末、以及它们的复合体等，另一方面，作为白色粒子，能够使用公知的氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锌等白色无机颜料、乙酸乙烯酯乳液等有机化合物、以及它们的复合体等。
[0033]滤色器15能够就像在液晶显示装置用的滤色器所进行的那样通过着色抗蚀剂膜的光刻来形成，在本实施方式那样的电泳式显示装置所使用的滤色器的情况下，能够通过形成接受层(receptive layer)、在该接受层涂布多种油墨来形成。接受层是通过涂布含有树脂的接受层形成用塗液而形成的。
[0034]作为接受层，能够使用聚氨酯树脂、聚酯纤维、丙烯酸树脂、乙烯醇树脂等。另外，在接受层中也能够含有合成二氧化硅、氧化铝等多孔质物质，以提高油墨的溶剂的吸收性。关于接受层的形成，在进行逐片处理的情况下，能够通过网版印刷法、胶版印刷法、自旋涂层、模具间歇涂层来形成。另外，在进行辊至辊(roll-to-roll)的连续处理的情况下，能够通过模具涂层、刮刀涂层(comma coat)、幕式涂层(curtain coating)、凹版涂层等通用的涂布技术来形成。另外，涂层后的接受层形成用塗液被干燥。作为干燥方法，能够使用加热、送风等。
[0035]作为本实施方式的滤色器的向接受层的油墨的涂布方法，由于未形成有用于对I像素进行区划的黑矩阵，因此需要用颜色进行涂布区分，所以能够使用网版印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等。出于容易对位且生产率也高的理由，而优选使用其中的喷墨印刷法向接受层喷出油墨来形成滤色器。
[0036]作为用于形成滤色器15的油墨，能够使用公知的着色颜料或包含着色染料的油墨。如上所述，滤色器15中作为着色像素仅包含处于补色关系的2色的子像素。处于补色关系的2色不限于红色和靛蓝色，还有品红色和绿色的组合、黄色和靛蓝色的组合。只要处于通过混色而成为白色的补色关系即可，能够使用任意的颜色的组合。
[0037]处于补色关系的2色的子像素的每个也无需一定由I色的着色层来构成，也可以是颜色不同的多个着色层，该多个着色层通过混色而表示规定颜色。例如，靛蓝色子像素C也可以由通过混色而表示靛蓝色的、绿色着色层和蓝色着色层来构成。
[0038]在图1所示的例子中，滤色器15由处于补色关系的2色子像素(红色子像素R、靛蓝色子像素C)及透明子像素T构成，但也可以不包含透明子像素T，而仅由处于补色关系的2色的子像素构成。透明子像素T可以由透明树脂构成，也可以是空隙。
[0039]在处于补色关系的2色的子像素中，该子像素内的着色面积比率无需为100%但需为20%以上。这是因为，在上述子像素内的着色面积比率比20%低的情况下呈现不出颜色。另外，从呈现出漂亮的颜色的观点来看，优选上述子像素内的着色面积比率为30%以上。在此，所谓着色面积比率是指，在处于补色关系的2色的子像素，上述子像素内被着色的部分的面积相对上述子像素的面积而言的比例。
[0040]在此，所谓红色是指约622?770nm波长的可见光，所谓该补色是指将该波长范围的光吸收而将除此以外的波长的光透射的光即靛蓝色。
[0041]如下述的图2A及图2B?4A及图4B所示，滤色器的I像素内的子像素的配置能够设为对角状的配置或者条纹状的配置。在该情况下，为了防止混色，优选着色的子像素彼此为对角状的配置。
[0042]对于I像素内含有的子像素的数量没有特别地限制，着色成了各色的子像素的合计面积(以下，作为子像素的面积。)可以相同也可以不同。在子像素为红色、靛蓝色、透明这3个的情况下，相对红色子像素的面积1，靛蓝色子像素的面积优选为0.5?2。若相对红色子像素的面积I的靛蓝色子像素的面积小于0.5，则白色显示时会有泛红变强的趋势，若超过2，则白色显示时的明亮度会有降低的趋势。另外，透明子像素的面积相对于红色子像素的面积1，优选为O?7.5，更优选为I?2。若相对于红色子像素的面积I的透明子像素的面积超过7.5，则会有色调变浅的趋势。
[0043]各子像素的尺寸在矩形的情况下，通常一边为50?200 μ m。
[0044]接下来，对图1所示的电泳式显示装置的动作原理进行说明。
[0045]若向像素电极11施加电压，则对微囊施加的电场移动。在像素电极11为正极时，微囊内的带负电的粒子向像素电极11侧移动，带正电的粒子向透明电极层14侧移动。同样地，在像素电极11为负极时，微囊内的带正电的粒子向像素电极11侧移动，带负电的粒子向透明电极层14侧移动。
[0046]例如，若使黑色粒子带正电、白色粒子带负电，将像素电极11设为负极，则如图1所示，黑色粒子向像素电极11侧移动，白色粒子向透明电极层14侧移动。在该情况下，所有的光在表面存在白色粒子的微囊层被反射，透射滤色器15。红色子像素R与靛蓝色子像素C处于补色关系，所以，从它们透射的光混合而成为白色光，获得从透明子像素T透射的光以及明亮且漂亮的白色图像。
[0047]图2A及图2B为用于说明基于以上的动作原理的、本发明的一实施方式的电泳式显示面板的颜色显示的图。电泳式显示面板21具有如下结构:在黑白显示的电泳显示层22上配置有包含处于补色关系的2色例如红色子像素R和靛蓝色子像素C的滤色器23。滤色器23中由4个子像素构成I像素，剩余的2个子像素由透明子像素T例如透明树脂构成。
[0048]图2A表示将电泳显示层22的与I像素对应的部分全部进行了白显示的情况，图2B表示将电泳显示层22的与I像素对应的部分之中与靛蓝色子像素对应的部分显示为黑，剩余的部分显示为白的情况。
[0049]S卩，在图2A所示的情况下，电泳显示层22的与I像素对应的部分全部为白显示，所以，从滤色器23透射的全部光在电泳显示层22被反射，通过反射后的光之中从红色子像素R透射的光与从靛蓝色子像素C透射的光进行混色，而显示为白色。在图2B所示的情况下，电泳显示层22的仅与靛蓝色子像素C对应的部分为黑显示，所以，从滤色器23透射的光在电泳显示层22的与靛蓝色子像素C对应的部分不被反射，在与剩余的子像素对应的部分被反射，通过反射后的光之中从红色子像素R透射的光而显示为红色。若将电泳显示层22的与I像素对应的部分全部设为黑显示，则不存在从滤色器23透射被观察到的光，当然将成为黑显示。
[0050]根据图2A及图2B所示的电泳式显示面板21的结构，通过2色的补色关系的子像素来显示I色，剩余的子像素由透明树脂构成，因此，能够显示明亮的颜色(例如红)及漂亮的白和黑这3色。
[0051]图3A及图3B表示以往的全彩的电泳式显示面板31，示出了在黑白显示的电泳显示层32上配置有包含3原色例如红色子像素R、绿色子像素G及靛蓝色子像素B的滤色器33的结构。滤色器33由4个子像素构成I像素，剩余的I个子像素是由透明树脂或者空隙构成的透明子像素T。
[0052]图3A表示将电泳显示层32的与I像素对应的部分全部设为白显示的情况，图3B表示将电泳显示层32的与I像素对应的部分之中与红色子像素R对应的部分显示为白，与剩余的子像素对应的部分显示为黑的情况。
[0053]S卩，在图3A所示的情况下，电泳显示层32的与I像素对应的部分全部为白显示，所以，从滤色器33透射的全部光在电泳显示层32被反射，通过反射后的光之中从红色子像素R透射的光、从绿色子像素G透射的光及从靛蓝色子像素B透射的光进行混色，而显示白色。在图3B所示的情况下，电泳显示层32的仅与红色子像素R对应的部分为白显示，所以，从滤色器33透射的光在电泳显示层32的与红色子像素R对应的部分被反射，从红色子像素R透射，在与剩余的子像素对应的部分不被反射，显示红色。
[0054]比较图3A及图3B所示的电泳式显示面板31与图2A及图2B所示的电泳式显示面板21，电泳显示层32与电泳显示层22虽然结构相同，但滤色器33包含3个着色子像素，所以，与滤色器23相比，用于获得补色效果的子像素的数量较多，白色的子像素(透明树脂层)的数量较少，因此，着色图像较暗，并且不能够获得明亮的白色的图像。
[0055]为了进行比较，图4A及图4B中与本发明同样地示出了白、黑及I色的着色这3色显示的电泳式显示面板41，示出了在黑白显示的电泳显示层42上配置有包含I色例如红色子像素R作为子像素的滤色器43的结构。滤色器43由4个子像素构成I像素，剩余的3个子像素是由透明树脂或者空隙构成的透明子像素T。
[0056]图4A表示将电泳显示层42的与I像素对应的部分全部设为白显示的情况，图4B表示将电泳显示层42的与I像素对应的部分之中与红色子像素R对应的部分显示为黑，与剩余的3个透明子像素T对应的部分显示为白的情况。
[0057]S卩，在图4A所示的情况下，电泳显示层43的与I像素对应的部分全部为白显示，所以，从滤色器43透射的全部光在电泳显示层42被反射，通过反射后的光之中从红色子像素R透射的光而显示红色。在图4B所示的情况下，电泳显示层42的仅与红色子像素R对应的部分为黑显示，所以，从滤色器43透射的光在电泳显示层42的与红色子像素R对应的部分不被反射，在与剩余的子像素对应的部分被反射，直接从由透明树脂或者空隙构成的透明子像素T透射，显示白色。
[0058]根据图4A及图4B所示的电泳式显示面板41的结构，在图4B中显示白色的情况下，通过只从3个透明子像素T透射的光来显示白色，所以虽然是明亮的，但由于红色子像素R的表面上的反射会显示粉红色。另外，在白显示之时，不得不使与红色子像素R对应的电泳显示层的部分进行黑显示，红色子像素R作为黑点被显示，由此会导致显示面粗糙。
[0059]以下表示本发明的实施例与比较例，具体地表示本发明的效果。
[0060]实施例1
[0061]制造了图1所示的构造的电泳式显示装置。
[0062]将用聚乙烯树脂覆盖了表面的平均粒径3 μ m的氧化钛粉末(白色粒子)和用烷基三甲基氯化铵进行了表面处理的平均粒径4μ m的石墨黑粉末(黑色粒子)分散到四氯乙烯中，获得了分散液。在该情况下，白色粒子带负电，黑色粒子带正电。
[0063]对该分散液进行O / W乳化，通过利用明胶一树胶的复合凝聚法形成微囊，来将上述分散液封入了微囊中。筛选以此方式获得的微囊，使粒径的规格为平均粒径为60μπκ且50?70 μ m的粒径的微囊的比例为50%以上。
[0064]接下来，调制了固体含量40质量％的微囊的水分散液。将该水分散液、固体含量25质量％的聚氨酯系粘合剂(CP - 7050，大日本油墨株式会社制)、表面活性剂、增稠剂、纯水进行混合，制作出电泳层形成用塗液。将该塗液涂布到在表面形成有由ITO构成的像素电极11的、例如由玻璃构成的基板10上，形成了电泳显示层13。
[0065]在该电泳显示层13上形成由ITO构成的透明导电层14，在此之上，用刮刀涂层机对聚酯树脂系的接受液NS — 141LX (高松油脂株式会社)进行连续涂层，形成了平均膜厚10 μ m的接受层。
[0066]利用喷墨法对该接受层按照各子像素进行分颜色印刷，形成了滤色器15。此时，进行对位，在与像素电极11对应的位置形成了子像素。如图2A及图2B所示，滤色器15中，I像素都是将矩形的红色子像素R和靛蓝色子像素C、以及2个透明子像素T配置成了对角状。
[0067]最后，在滤色器15上形成保护膜16，完成了电泳式显示装置。
[0068]测量如以上那样的方式制造出的电泳式显示装置的显示面的反射率、a *及b反射率的测量是使用分光色差仪作为测量装置，在D65光源、2度视差的条件下进行的。另外，a *及b *的测量是使用分光色差仪作为测量装置，在D65光源、2度视差的条件下进行的。
[0069]其结果是，白显示中的反射率为30.3%，仅将与靛蓝色子像素对应的电泳显示层的部分设为黑的红显示中的反射率为17.2%，均能获得较高的值。
[0070]另外，白显示中的a *为一4.1，b *为一1.1，是漂亮的白显示。
[0071]实施例2
[0072]除了实施例1中的I像素都是将矩形的靛蓝色子像素和黄色子像素及2个透明子像素配置成对角状这点以外，其他内容与实施例1相同，完成了电泳式显示装置。
[0073]与实施例1相同地进行了如以上那样的方式制造出的电泳式显示装置的显示面的反射率、a *及b *的测量。
[0074]其结果是，白显示中的反射率为30.1 %，仅将与黄色子像素对应的电泳显示层的部分设为黑的蓝显示中的反射率为16.1%，均能获得较高的值。
[0075]另外，白显示中的a *为一4.3，b *为一1.2，是漂亮的白显示。
[0076]实施例3
[0077]除了实施例1中的I像素都是将矩形的绿色子像素和品红色子像素及2个透明子像素配置成对角状这点以外，其他内容与实施例1相同，完成了电泳式显示装置。
[0078]与实施例1相同地进行了如以上那样的方式制造出的电泳式显示装置的显示面的反射率、a *及b *的测量。
[0079]其结果是，白显示中的反射率为31.5%，仅将与品红色子像素对应的电泳显示层的部分设为黑的绿显示中的反射率为18.2%，均能获得较高的值。
[0080]另外，白显示中的a *为一4.4，b *为一1.0，是漂亮的白显示。
[0081]比较例I
[0082]如图3A及图3B所示，除了作为滤色器而使用了由红色子像素R、绿色子像素G、靛蓝色子像素B及透明子像素T构成的全彩显示装置用的子像素之外，与实施例相同地制造出电泳式显示装置。
[0083]对于该电泳式显示装置，与实施例相同地测量了反射率、a *及b *。其结果是，白显示中的反射率为15.4%,红显示中的反射率为4.7%,蓝显示中的反射率为4.6%,绿显示中的反射率为5.8%，与实施例1?3相比，均为较低的值。
[0084]另外，白显示中的a *为一4.2，b *为一1.1。
[0085]比较例2
[0086]如图4A及图4B所示，除了作为滤色器而使用了由红色子像素R及3个透明子像素T构成的单色显示装置用的子像素之外，与实施例相同地制造出电泳式显示装置。
[0087]对于该电泳式显示装置，与实施例相同地测量了反射率、a *及b 其结果是，白显示中的反射率为25.5%，较高，但a *为1.5、b *为1.9，这两个值与实施例1相比都变高，从而在白显示时成为带红色的白色。另外，能观察到与红色子像素R对应的电泳显示层的部分为黑显示引起的显示面粗糙。
[0088]如以上所述，实施例1~3的电泳式显示装置的反射率在白显示、红显示、蓝显示、绿显示的任意情况下都比比较例I的全彩的电泳式显示装置的反射率高，根据白显示中的a *及b *的值，与比较例2的单色的电泳式显示装置相比，示出了漂亮的白显示。另外，在比较例2的单色的电泳式显示装置中在白显示时观察到的显示面粗糙在实施例1~3的电泳式显示装置中也没有被观察到。
[0089]以上，作为显示装置对电泳式显示装置进行了说明，但本发明不限于此，能够应用于各种显示装置。即，不限于反射型显示装置，还能够应用于透射型显示装置。作为透射型显示装置列举有液晶显示装置，作为反射型显示装置列举有液晶显示装置、电子纸。电子纸中，具有电泳式显示装置、扭转球式显示装置、粉末移动式显示装置。另外，电泳式显示装置中，具有微囊型显示装置、微杯型显示装置。
[0090]其中，在应用于微囊型显示装置的情况下，特别能获得明亮的白色显示，获得耗电小的优点。
[0091]符号说明
[0092]10...基板
[0093]11..?像素电极
[0094]12...粘接层
[0095]13，22，32，42..?电泳显示层
[0096]14..?透明电极·层
[0097]15，23，33，43..?滤色器
[0098]16...保护膜
[0099]21,31,41..?电泳式显示面板
【权利要求】
1.一种滤色器，被用于显示元件中，该显示元件通过该滤色器与显示白及黑的显示层组合而构成，其中， 作为着色像素，仅包含表示第一色的第一子像素和表示第二色的第二子像素，该第二色为上述第一色的补色。
2.如权利要求1所述的滤色器，其中， 还包含透明的第三子像素。
3.如权利要求2所述的滤色器，其中， I个像素由上述第一子像素、上述第二子像素及第三子像素构成。
4.如权利要求3所述的滤色器，其中， 相对于上述第一子像素的面积为1，上述第二子像素的面积为0.5?2，上述第三子像素的面积为O?7.5。
5.如权利要求4所述的滤色器，其中， 上述第一子像素为红色着色层，上述第二子像素为靛蓝色着色层，上述第三子像素为透明树脂层或空隙。
6.一种显示装置，其中， 具备: 显示层，显示白及黑；以及 权利要求1?5中任一项所述的滤色器，形成在该显示层上。
7.如权利要求6所述的显示装置，其中， 上述显示装置为反射型显示装置。
8.如权利要求7所述的显示装置，其中， 上述显示层为电泳显示层。
9.如权利要求8所述的显示装置，其中， 上述电泳显示层是将包含白色粒子和黑色粒子的微囊分散到树脂中而成的微囊层。
【文档编号】G02B5/20GK103858027SQ201280047875
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年9月24日 优先权日:2011年9月30日
【发明者】木下佳世, 小桥康裕, 今野广大 申请人:凸版印刷株式会社