JP2008176017A - 電気泳動表示媒体及び電気泳動表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】付着力の異なる２種類の帯電粒子を、それぞれの付着力に合わせた適切な量だけ使用することで、良好な画像品質を得ることができる電気泳動表示媒体及び電気泳動表示装置を提供する。
【解決手段】所定の付着力を有する複数の第一帯電粒子と、第一帯電粒子の付着力よりも小さい付着力を有する複数の第二帯電粒子とを表示部に内包させることで、第一帯電粒子と同様に付着力の大きい粒子を第二帯電粒子として用いる場合よりも、粒子同士の凝集が生じる頻度を低下させた。また、第二帯電粒子の量を、表示基板側へ移動した際に１つの層を形成して表示基板を覆う量よりも多く内包させたため、付着力が小さい第二帯電粒子が表示基板から剥がれた場合でも、第二帯電粒子が背面基板に付着した第一帯電粒子を覆い隠し、表示基板側には第二帯電粒子の色が表示される。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気泳動現象を利用して帯電粒子を移動させることで画像を表示させる電気泳動表示媒体及び電気泳動表示装置に関する。

従来、電気泳動現象を利用して画像を表示する電気泳動表示媒体が知られている。この電気泳動表示媒体では、透明な表示基板と、所定の間隔をおいてこの表示基板に対向配置される背面基板との間に、密閉空間が形成されている。そして、着色された帯電粒子が分散された分散媒が前記密閉空間に充填されて、表示部が形成されている。例えば、液体分散媒に分散されている帯電粒子が、黒色の帯電粒子と、それとは異なる帯電極性である白色の帯電粒子とにより構成されている場合、表示部に電界を発生させることで黒色の帯電粒子を表示基板側へ移動させると、その表示部では黒色を表示させることができる。また、逆向きの電界を発生させることで白色を表示させることができ、この組み合わせによって所望の画像が得られる。

このような電気泳動表示媒体に用いられる帯電粒子には、帯電粒子間、及び帯電粒子と基板との間に付着力が生じる。この付着力は帯電粒子の種類や基板の材質によって異なり、液架橋力やファンデルワールス力等により決定される。この付着力により帯電粒子同士が凝集した場合には、凝集した粒子と凝集していない粒子との間で、電界を発生させて帯電粒子を移動させる際の移動速度に差が生じる。また、帯電粒子が表示基板側へ移動した際に表示基板を隙間無く覆うことができないため、使用者が表示基板側から表示部を見ると他方の帯電粒子の色まで見えてしまう。従って、コントラストが低下する。

そこで、母粒子と、母粒子の表面に付着した複数の微粒子とからなる帯電粒子を用いた電気泳動表示媒体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような帯電粒子を用いると、粒子間の接触がほぼ点接触となり、微粒子が付着されていない帯電粒子を用いた場合よりも粒子間の距離が長くなる。そして、粒子間に働くファンデルワールス力は粒子間の距離が長くなる程小さくなるため、粒子間に生じる付着力は減少する。また、粒子間の接触が点接触となることで、接触面積が減少し、液架橋力による付着力が減少する。この構成により、帯電粒子同士の凝集によるコントラストの低下が生じることを防止している。
特開２００２−７２２５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電気泳動表示媒体では、帯電粒子同士の凝集のみならず、帯電粒子と基板との付着力まで低下してしまうため、時間の経過と共に表示基板に付着している帯電粒子が剥がれ落ちる。すると、表示させたい帯電粒子の色に加えて他方の帯電粒子の色まで表示基板側から視認されることとなり、画像品質が低下するという問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、付着力の異なる２種類の帯電粒子をそれぞれの付着力に合わせた適切な量だけ使用することで、良好な画像品質を得ることができる電気泳動表示媒体及び電気泳動表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の電気泳動表示媒体は、透明な表示基板と当該表示基板に対向配置される背面基板とを有する表示パネルと、前記表示基板及び前記背面基板の間隙に形成される表示部と、当該表示部に内包され、電界の作用によって当該表示部内を移動する帯電粒子とを備えた電気泳動表示媒体であって、前記帯電粒子は、前記表示基板との間に所定の付着力を有する複数の第一帯電粒子と、当該第一帯電粒子とは異なる極性に帯電しており、前記第一帯電粒子の付着力よりも小さい付着力を有する複数の第二帯電粒子とからなり、前記第二帯電粒子の量は、当該第二帯電粒子が前記表示基板側へ移動した際に、複数の当該第二帯電粒子が１つの層を形成して前記表示基板を覆う量よりも多いことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の電気泳動表示媒体は、請求項１に記載の発明の構成に加え、粒子の径と粒子の数との積で表される前記帯電粒子の量は、前記第一帯電粒子よりも前記第二帯電粒子のほうが多いことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の電気泳動表示媒体は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記第一帯電粒子の量は、当該第一帯電粒子が前記表示基板側へ移動した際に、複数の当該第一帯電粒子が１つの層を形成して前記表示基板を覆う量であることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の電気泳動表示媒体は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第二帯電粒子の量は、当該第二帯電粒子が前記表示基板側へ移動した際に、複数の前記第二帯電粒子が２つの層を形成する量以上に多いことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の電気泳動表示媒体は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第一帯電粒子の付着力は、前記第二帯電粒子の付着力の２．５倍以上であることを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の電気泳動表示装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の電気泳動表示媒体と、前記表示基板に設けられる透明な第一電極と、前記背面基板に設けられる第二電極と、前記第一電極及び前記第二電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備えている。

本発明の請求項１に記載の電気泳動表示媒体によると、表示基板との間に所定の付着力を有する複数の第一帯電粒子と、第一帯電粒子の付着力よりも小さい付着力を有する複数の第二帯電粒子とが表示部に内包されているため、第二帯電粒子の付着力が第一帯電粒子の付着力と同様に大きい場合よりも粒子同士の凝集が生じる頻度を低下させることができる。従って、粒子同士の凝集によって帯電粒子の移動速度にばらつきが生じることがなく、表示基板に付着した帯電粒子間に、凝集した帯電粒子の影響による隙間が生じることもないため、良好な画像品質が得られる。また、第二帯電粒子の量は、表示基板側へ移動した際に１つの層を形成して表示基板を覆う量よりも多いため、付着力が小さい影響で第二帯電粒子が表示基板から剥がれてしまった場合でも、背面基板に付着した第一帯電粒子を覆い隠すことができ、コントラストの低下が防止される。

また、本発明の請求項２に記載の電気泳動表示媒体は、請求項１に記載の発明の効果に加え、粒子の径と粒子の数との積で表される帯電粒子の量は、第一帯電粒子よりも第二帯電粒子のほうが多いため、表示色を切り替える場合に、第二帯電粒子が付着力の強い第一帯電粒子の層を乗り越えて反対側の基板へ達するまでに要する時間を短縮することができる。すなわち、表示切替速度を低下させることなく良好な画像品質を得ることができる。

また、本発明の請求項３に記載の電気泳動表示媒体は、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、第一帯電粒子は電圧印加停止後も付着力により基板へ付着するため、第一帯電粒子の量は、表示基板側へ移動した際に１つの層を形成して表示基板を覆う量とすれば十分な画像品質を得ることができる。さらに、この量よりも多くの第一帯電粒子を使用する場合よりも、表示部内における帯電粒子の移動がスムーズに行われ、短い時間で表示色を切り替えることができる。

また、本発明の請求項４に記載の電気泳動表示媒体は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、第二帯電粒子の量が、表示基板側へ移動した際に２つの層を形成する量以上に多いため、第二帯電粒子が表示基板から剥がれた場合でも背面基板に付着している第一帯電粒子を十分に覆い隠すことができ、良好な画像品質を得ることができる。

また、本発明の請求項５に記載の電気泳動表示媒体は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果に加え、第一帯電粒子の付着力が、第二帯電粒子の付着力の２．５倍以上であるため、第一帯電粒子が表示基板から剥がれにくくなる、すなわち、第一帯電粒子の色を表示している際の輝度変化率が小さくなるため、良好な画像保存性が得られる。

また、本発明の請求項６に記載の電気泳動表示装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の電気泳動表示媒体に加え、表示基板に透明な第一電極を、背面基板に第二電極を、さらに第一電極及び第二電極に電圧を印加する電圧印加手段を備えたため、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。

以下、本発明に係る電気泳動表示装置を具体化した電気泳動表示装置１について、図面を参照して説明する。図１は、電気泳動表示装置１の平面図であり、図２は、図１に示す表示パネル２のＡ−Ａ線矢視方向断面図である。また、図２の上側を表示パネル２の上側とし、図２の下側を表示パネル２の下側とする。尚、本実施の形態の表示パネル２は、例えば、携帯用の電子機器等に搭載されるものであり、制御装置３に駆動制御されることによって種々の画像を表示できるものである。

はじめに、本実施の形態の電気泳動表示装置１の構成の概略について説明する。図１に示すように、電気泳動表示装置１は、表示パネル２及び制御装置３を備える。表示パネル２と制御装置３とは電気的に接続されている。また、表示パネル２は平面視長方形状に形成されている。次に、図２に示すように、表示パネル２は、上側に略水平に設けられる表示基板１０と、当該表示基板１０の下側に、スペーサ３１を介して略水平に対向配置された背面基板２０とを備えている。そして、表示基板１０と背面基板２０とに挟まれる隙間には、隔壁３２によって区分けされた複数の表示部３０が形成されている。以下、各構成部品の詳細な構造について順に説明する。

まず、表示基板１０の構造について説明する。図２に示すように、表示基板１０は、透明部材により形成され、表示面となる表示層１１と、当該表示層１１の下側に設けられ、表示部３０に電界を発生させる透明な共通電極１２と、当該共通電極１２の下側に設けられ、共通電極１２を保護する保護層１３とから構成されている。表示層１１は、高い透明性と高い絶縁性を有する材料によって形成され、例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ガラス等が使用される。一方、共通電極１２は、高い透明性を有し、電極として利用できる材料によって形成され、例えば、金属酸化物である酸化インジウムスズ、フッ素がドープされた酸化スズ、インジウムがドープされた酸化亜鉛等が使用される。尚、本実施形態では、表示層１１は透明なガラス基板であり、共通電極１２は酸化インジウムスズにより形成された透明電極であり、保護層１３は可撓性のあるポリビニルアルコールにより構成された樹脂フィルムである。また、本実施の形態における共通電極１２が、本発明の「第一電極」に相当する。

また、図１及び図２に示すように、表示基板１０の上面（背面基板２０と対向しない面）には、平面視、表示部３０の周縁部を、使用者が視認できないように隠すためのマスク部３５が設けられている。このマスク部３５は、表示基板１０の四辺に沿って一定幅で設けられ、表示部３０を使用者が視認できるように貫通孔が設けられた平面視ロの字型の板状部材である。尚、マスク部３５は、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂を着色したものを接着したり、表示層１１の表面に印刷したインク層で形成したりすればよい。これにより、表示パネル２をその上方から見ると、マスク部３５に設けられた貫通孔から、複数の表示部３０からなる表示領域を視認することができる構成となっている。

次に、背面基板２０の構造について説明する。図２に示すように、背面基板２０は、表示パネル２を支持する筐体支持層２１と、当該筐体支持層２１の上面に各表示部３０毎に設けられ、それぞれの表示部３０に電界を発生させる画素電極２２と、当該画素電極２２の上面に設けられた保護層２３とから構成されている。そして、図示しないが、筐体支持層２１にはＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が組み込まれており、このＴＦＴが区分けされた各画素電極２２にそれぞれ接続されて、各画素電極２２毎に電圧の印加の制御（オン・オフ）を行っている。また、筐体支持層２１の材料には、高い絶縁性を有する材料が使用され、例えば、ガラスや絶縁処理された金属フィルム等の無機材料、又はポリエチレンテレフタレート等の有機材料が使用される。尚、背面基板２０を形成する各層は、表示基板１０とは異なり、透明でも有色でもよい。本実施形態では、筐体支持層２１はガラス基板であり、画素電極２２は酸化インジウムスズにより形成された電極であり、保護層２３は可撓性のあるポリビニルアルコールにより構成された樹脂フィルムである。また、画素電極２２が本発明の「第二電極」に相当する。

次に、表示部３０の構造について説明する。図２に示すように、表示基板１０と背面基板２０との間にはスペーサ３１が架設されている。このスペーサ３１は、貫通孔が中央に設けられた平面視ロの字型の板状部材として構成された可撓性部材であり、表示基板１０と背面基板２０とスペーサ３１との間に密閉空間が形成されている。そして、当該密閉空間は、さらに隔壁３２により複数の表示部３０に均等に分割されており、先述した画素電極２２はこの表示部３０に対応して区分けされている。ここで、電気泳動表示装置１の画素は、区分けされた１つの画素電極２２毎に形成され、１つの表示部３０に複数の画素が含まれていてもよいし、逆に１つの画素に複数の表示部３０が含まれていてもよい。また、スペーサ３１及び隔壁３２は一体に形成されていてもよい。本実施の形態では、スペーサ３１及び隔壁３２は共にエポキシ系光硬化性樹脂により形成されている。

そして、以上の構造によって形成された表示部３０には、黒色帯電粒子５０及び白色帯電粒子６０を内包する分散媒４０が封入されており、黒色帯電粒子５０が表示基板１０側に移動している表示部３０１では黒色が表示され、白色帯電粒子６０が表示基板１０側に移動している表示部３０２では白色が表示される。本実施の形態では、付着力が互いに異なる黒色帯電粒子５０及び白色帯電粒子６０を用い、各帯電粒子の付着力に合わせた適切な量の帯電粒子を分散媒４０に分散させることで画像品質の低下を防止しているが、この詳細は後述する。

次に、図３を参照して電気泳動表示装置１の電気的構成について説明する。図３は、電気泳動表示装置１の電気的構成を示すブロック図である。電気泳動表示装置１の制御装置３には、表示パネル２を駆動して画像の表示態様を制御する制御部９０と、電気泳動表示装置１に電源を供給する電源９１と、表示パネル２に表示させる画像を示す表示データを記憶する表示データ用メモリ９３と、各電極への電圧印加時間をカウントするタイマ９４と、外部とのデータ交換を行うインターフェイス９９と、共通電極１２及び各画素電極２２に印加される電圧を制御するドライバ９５とを備えている。尚、制御部９０には、図示外のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が設けられている。

このような構成のもと、外部から入力された映像信号及び同期信号や、表示データ用メモリ９３に記憶された各種データに基づいて、制御部９０は画像形成動作を制御する信号をドライバ９５へ送信する。すると、ドライバ９５は共通電極１２及び各画素電極２２に各々所定のタイミングで電圧を印加し、互いに異なる極性に帯電した黒色帯電粒子５０及び白色帯電粒子６０を上下方向（図２の上下方向）に移動させる。そして、表示基板１０側へ移動した帯電粒子の色を表示基板１０に表示させる。尚、本実施の形態では背面基板２０側の電極が画素電極２２として各画素毎に分割されているが、代わりに表示基板１０側の電極が各画素毎に分割されていてもよい。つまり、対向する２つ電極の少なくとも一方を複数の区画に分割することで、表示領域内に複数の画素を設けることができる。

次に、液体分散媒に分散された帯電粒子の付着力について説明する。分散媒４０に帯電粒子が分散されると、接触している帯電粒子と基板との間、及び接触している帯電粒子間に付着力が生じる。そして、この付着力は主にファンデルワールス力及び液架橋力によって決定される。ファンデルワールス力は分子と分子との間に働く引力であり、帯電粒子の粒子径が大きくなる程、生じるファンデルワールス力の大きさは大きくなる。さらに、帯電粒子と基板との間の距離、若しくは帯電粒子間の距離が小さくなる程、ファンデルワールス力は大きくなる。また、液架橋力は、帯電粒子と基板との間、若しくは帯電粒子と帯電粒子との間が、表面吸着した液体によって架橋されることによって生じる力であり、その大きさは液体の表面張力と、粒子若しくは基板の親和性とにより決定される。詳細には、分散媒４０として用いられている液体の表面張力が大きい程液架橋力は大きくなり、さらに、帯電粒子及び基板の親和性が同じ（共に親水性、若しくは共に疎水性）であれば、親和性が異なる場合よりも液架橋力は大きくなる。また、帯電粒子と基板、若しくは帯電粒子同士の接触面積を減少させる程、液架橋力は小さくなる。

従って、帯電粒子と基板との間に働く付着力を大きくするためには、帯電粒子の粒子径を大きくする方法、表面張力がより大きい液体を分散媒４０として用いる方法、帯電粒子の親和性と基板の親和性とが同じになるように材料を選択して用いる方法がある。一方で、帯電粒子と基板との間に働く付着力を小さくするためには、帯電粒子の粒子径を小さくする方法、表面張力がより小さい液体を分散媒４０として用いる方法、帯電粒子の親和性と基板の親和性とが異なるように材料を選択して用いる方法、さらに、母粒子の表面に、粒子径が母粒子の粒子径よりも小さい複数の微粒子を付着させたものを帯電粒子として用いることで、帯電粒子の中心と基板との間の距離を微粒子の分だけ長くし、ファンデルワールス力を小さくする方法がある。

そして、共通電極１２と画素電極２２との間に電圧が印加されておらず、帯電粒子へクーロン力が働いていない場合でも、分散媒４０に分散された帯電粒子の付着力を大きくすると、帯電粒子が付着力によって基板の表面に付着する。よって、そのまま時間が経過しても画像品質が著しく低下することはない。しかし、帯電粒子の付着力を大きくする程、帯電粒子同士が凝集する。帯電粒子が凝集すると、凝集していない帯電粒子との間で電界を発生させた際の移動距離や移動速度にばらつきが生じ、さらに、帯電粒子が表示基板１０側へ移動した際に表示基板１０を隙間無く覆うことが困難になる。従って、使用者が表示基板１０側から表示部を見ると、背面基板２０側に位置した帯電粒子の色まで見えてしまうため、コントラストが低下する。

一方で、分散媒４０に分散された帯電粒子の付着力を小さくするほど、帯電粒子同士の凝集が発生しにくくなり、帯電粒子が表示基板１０を隙間無く覆うため、帯電粒子が表示基板１０側へ移動した際には良好なコントラストが得られる。しかし、帯電粒子と基板との間に生じる付着力も低下するため、電圧の印加が停止されると基板に付着している帯電粒子が時間の経過と共に剥がれていく。すると、異なる種類の帯電粒子が混ざり合ってしまうため、画像品質が低下する。

本発明では、以上説明した帯電粒子の付着力に着目し、黒色帯電粒子５０の付着力と白色帯電粒子６０の付着力とが異なるように２種類の帯電粒子を選択すると共に、それぞれの付着力に合わせて黒色帯電粒子５０及び白色帯電粒子６０の量を適切な量に設定することで、同じ付着力を持つ複数種類の帯電粒子を使用する場合よりも良好な画像品質を得ることのできる電気泳動表示装置１を実現している。尚、本実施の形態における白色帯電粒子６０の付着力を黒色帯電粒子５０の付着力の２．５倍以上とすることで、白色帯電粒子６０が基板から剥がれにくくなり、輝度変化率が小さくなることが後述する実施例５により確認できた。

次に、本実施の形態で使用した帯電粒子の量の測定方法について説明する。帯電粒子の量を測定するためには、帯電粒子の個数と、帯電粒子の平均粒子径とを共に考慮しなければならない。従って、本実施の形態では複数の帯電粒子の量を比較する場合、帯電粒子の平均粒子径と個数との積を算出し、この値を比較することで帯電粒子の量を比較した。また、分散媒４０へ分散させる帯電粒子の量を測定する場合、表示基板１０のうちで複数の表示部３０に対向した部分を、帯電粒子が１つの層を形成して覆うために必要な最低の量を「表示基板１０を１層で覆う量」とし、この量を基準として帯電粒子の量を測定した。具体的には、マイクロトラック（登録商標）粒度分布測定装置（日機装株式会社製）を使用して帯電粒子の平均粒子径を測定すると共に、表示基板１０において１つの表示部３０に対向した部分の四辺の長さと表示部３０の数とを測定し、この３つの値を用いて、分散媒４０に分散させる帯電粒子が表示基板１０を１層で覆うために必要な個数を決定して「表示基板１０を１層で覆う量」を測定することができる。尚、以下の説明において「表示基板１０を１層で覆う量」を「１層分」と表記し、この量を基準として、１層分の１．５倍量を「１．５層分」、１層分の２倍量を「２層分」のように粒子の量を表記する。

次に、本実施の形態の電気泳動表示装置１において使用した分散媒４０、黒色帯電粒子５０、及び白色帯電粒子６０について説明する。液体の分散媒としては、高絶縁性を発揮可能なアルコール類、炭化水素、シリコーンオイル等を使用できるが、本実施の形態では炭化水素系絶縁性溶媒に少量のアルコールを添加して使用した。また、帯電粒子としては、分散媒４０中において帯電可能な材料が用いられ、有機化合物や無機化合物からなる顔料や染料、若しくは顔料や染料を合成樹脂で包んだものを使用できる。具体的には、架橋ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等を使用できる。本実施の形態では、カーボンブラック含有ＰＭＭＡ樹脂粒子の表面に、ハイブリダイゼーションシステム（登録商標）（奈良機械製作所製）を使用してシリカの微粒子を付着させたものを黒色帯電粒子５０として使用した。また、酸化チタン含有ＰＭＭＡ樹脂粒子を白色帯電粒子６０として使用した。そして、この場合の黒色帯電粒子５０の付着力は、白色帯電粒子６０の付着力よりも小さい。尚、白色帯電粒子６０が本発明の「第一帯電粒子」に相当し、黒色帯電粒子５０が「第二帯電粒子」に相当する。

次に、図４を参照して、２種類の帯電粒子５０，６０を用いた電気泳動表示装置１において、黒色帯電粒子５０の付着力と白色帯電粒子６０の付着力とが異なる場合の適切な各帯電粒子の量について説明する。図４は、図２に示す表示パネル２において、電圧印加停止後所定時間が経過した際の黒色帯電粒子５０及び白色帯電粒子６０の様子の一例を示した図である。

まず、黒色帯電粒子５０の量について説明する。黒色帯電粒子５０の付着力は白色帯電粒子６０の付着力よりも小さいため、黒色帯電粒子５０の付着力が白色帯電粒子６０の付着力と同様に大きい場合よりも、粒子同士の凝集が生じにくい。一方で、黒色帯電粒子５０は表示基板１０の表面への付着力が小さいため、時間の経過と共に表示基板１０から剥がれていく。そこで、黒色帯電粒子５０は、表示基板１０を１層で覆う量よりも多く分散媒４０内へ分散させた。これにより、図４に示すように、電圧の印加が停止されて時間が経過し、黒色を表示している表示部３０１内の黒色帯電粒子５０が表示基板１０から剥がれた場合でも、剥がれた黒色帯電粒子５０が背面基板２０の表面に付着している白色帯電粒子６０を覆い隠すため、表示基板１０側からは黒色が視認されることとなる。また、白色帯電粒子６０として、黒色帯電粒子５０と同様に付着力が小さいものを使用すると、２種類の帯電粒子は共に基板から剥がれてしまい画像保存性が悪化するが、本実施形態の白色帯電粒子６０は表示基板１０への付着力が強いため、白色の画像保存性も良好である。従って、白色帯電粒子６０と同じ付着力を持つ粒子を黒色帯電粒子５０として使用している場合よりも帯電粒子同士の凝集の発生頻度を低減させつつ、画像保存性も保持させることができる。これは、後述する実施例１により確認することができた。また、黒色帯電粒子５０の量は、２層を形成して表示基板１０を覆う量（２層分）以上に多く分散させることが望ましいということが、後述する実施例２により確認することができた。

また、表示させている色を切り替える際、黒色帯電粒子５０は、基板との間で強く付着している白色帯電粒子６０の層を乗り越えて、反対側の基板まで到達しなければならない。そして、白色帯電粒子６０の量が多い程、黒色帯電粒子５０が白色帯電粒子６０の層を乗り越えるまでの時間が長くなり、表示色の切替速度が遅くなる。従って、平均粒子径と粒子の数との積で表される帯電粒子の量は、白色帯電粒子６０よりも黒色帯電粒子５０の方を多く分散させた。この構成により、素早い表示色の切り替えが可能となることが、後述する実施例３により確認することができた。

次に、白色帯電粒子６０の量について説明する。図４に示すように、白色帯電粒子６０の付着力は黒色帯電粒子５０の付着力よりも大きいため、電圧の印加が停止されて時間が経過し、黒色帯電粒子５０が背面基板２０から剥がれて表示部３０２内を移動しても、白色帯電粒子６０は表示基板１０に付着し続ける。また、先述したように、白色帯電粒子６０の量が少なくなる程、表示色を切り替える際に黒色帯電粒子５０が素早く反対側の基板まで到達する。従って、白色帯電粒子６０は、表示基板１０を１層で覆う量（１層分）だけ分散媒４０内へ分散させた。これにより、白色の画像品質を保持しつつ素早い表示色の切替が可能となることが、後述する実施例３及び実施例４により確認できた。

以上説明した電気泳動表示装置１について、本発明の効果を確認するために、実施例１〜５に示す試験を行った。以下、実施例１〜５について説明する。尚、実施例１〜５において行った輝度の評価試験では、色彩輝度計（ＢＭ−７：株式会社トプコン製）を使用して表示基板１０側から特定の表示部３０の輝度（ｃｄ／ｍ^２）を測定した。さらに、実施例２〜４では、白色を表示している表示部３０の輝度の値を、黒色を表示している表示部３０の輝度の値で割ることで、黒色の輝度を「１」とした場合の白色の輝度を算出し、この値を「コントラスト比」として実施例の評価基準に用いている。このコントラスト比が大きくなるほど白色の輝度と黒色の輝度との差が大きくなり、画像の認識が容易となる。尚、実施例１〜５では、表示基板１０と背面基板２０との間の距離を５０μｍとし、電圧印加時における共通電極１２と画素電極２２との間の電位差を３０Ｖとした。また、使用した材料は、先述した電気泳動表示装置１で用いられている材料と同じである。

[実施例１]
まず、付着力が小さい方の粒子である黒色帯電粒子５０の分散量と、時間の経過と共に変化する輝度の変化率との関係について評価試験を行った。この評価試験では、黒色帯電粒子５０を２層分、白色帯電粒子６０を１層分だけ分散させた表示液Ａと、この比較対象として２種類の帯電粒子５０，６０を共に１層分だけ分散させた表示液Ｂとを用意し、白表示の場合及び黒表示の場合にそれぞれ電圧印加時の輝度（初期輝度）Ｌ_１と、電圧印加停止後１分経過時の輝度Ｌ_２とを測定して、輝度の変化率Ｃを算出した。輝度変化率Ｃ（％）の値は次の式により求められる。
Ｃ＝｜Ｌ_１−Ｌ_２｜／Ｌ_１×１００

表１に示すように、この評価試験の結果、２層分の黒色帯電粒子５０を分散させた表示液Ａでは、白表示の輝度（ｃｄ／ｍ^２）は電圧印加時に「８７．３」、１分経過時に「８７．４」となり、輝度変化率は０．１％となった。また、黒表示の輝度は電圧印加時に「１６．４」、１分経過時に「１６．５」となり、輝度変化率は０．６％となった。尚、この際の輝度の変化は、肉眼では確認できない微小な変化であった。一方で、１層分の黒色帯電粒子５０を分散させた表示液Ｂでは、白表示の輝度が電圧印加時に「９１．４」、１分経過時に「９０．３」となり、輝度変化率は１．２％となった。そして、黒表示の輝度が電圧印加時に「１６．８」、１分経過時に「１８．５」となり、輝度変化率は１０．１％となり、黒表示の輝度の変化は肉眼で容易に変化が確認できた。この結果では、白表示の輝度変化率に大きな違いはないが、分散させる黒色帯電粒子５０の量が２層分の場合の黒表示の輝度変化率（０．６％）は、１層分の場合の黒表示の輝度変化率（１０．１％）に比べて格段に小さい。この結果により、分散させる黒色帯電粒子５０の量を２層分とすることで、１層分とした場合よりも黒表示の画像品質の保存性が大きく改善されることがわかった。これは、黒色帯電粒子５０が表示基板１０から剥がれた場合でも、剥がれた黒色帯電粒子５０が背面基板２０の表面に付着している白色帯電粒子６０を覆い隠すためであると考えられる。

[実施例２]
次に、付着力の弱い方の粒子である黒色帯電粒子５０の量と、コントラスト比との関係について評価試験を行った。この評価試験では、背面基板２０における表示基板１０側の板面を白色帯電粒子６０と同じ白色に着色し、分散媒４０に分散させる黒色帯電粒子５０の量を変化させて、黒色の輝度と白色（黒色帯電粒子５０を分散させない場合）の輝度とのコントラスト比を算出した。詳細には、表示液Ｃには比較対象として黒色帯電粒子５０が分散されておらず、表示液Ｄには０．５層分、表示液Ｅには１層分、表示液Ｆには１．５層分、表示液Ｇには２層分、表示液Ｈには２．５層分、表示液Ｉには４．５層分の黒色帯電粒子５０が分散されている。そして、各表示液を用いて、黒色表示時の輝度を電圧印加時に測定し、黒色の輝度を「１」とした場合のコントラスト比を算出した。

表２に示すように、この評価試験の結果、分散媒４０に分散される黒色帯電粒子５０の量を増やす程、白表示と黒表示との輝度の差が大きくなってコントラスト比が向上することが分かった。また、一般的に、新聞紙における白色と黒色との間のコントラスト比が６：１であり、この値を十分な画像品質の基準とすると、表示液Ｇ、表示液Ｈ、表示液Ｉが基準を満たすという結果が出た。従って、分散させる黒色帯電粒子５０の量は２層分以上とすることがより望ましい。

[実施例３]
次に、黒色帯電粒子５０の量及び白色帯電粒子６０の量の分散比率と、表示色の切替速度との関係について評価試験を行った。この評価試験では、分散させる黒色帯電粒子５０の量を１層分に固定させ、白色帯電粒子６０の量のみを変化させて切替速度を測定した。詳細には、表示液Ｊには黒色帯電粒子５０を１層分及び白色帯電粒子６０を１．２層分、表示液Ｋには黒色帯電粒子５０を１層分及び白色帯電粒子６０を１層分、表示液Ｌには黒色帯電粒子５０を１層分及び白色帯電粒子６０を０．８層分、それぞれ分散している。そして、黒色から白色へ表示色を切り替える際に、輝度が９０％変化するまでの時間を各表示液毎に測定した。

表３に示すように、この評価試験の結果、分散された白色帯電粒子６０の量が１．２層分である表示液Ｊでは表示色が切り替わるまでに１００ｍｓｅｃの時間を要したが、白色帯電粒子６０の量を減らす毎に、表示液Ｋでは５０ｍｓｅｃ、表示液Ｌでは３０ｍｓｅｃに切替時間が短縮された。この結果により、白色帯電粒子６０の量が黒色帯電粒子５０の量よりも少ないほうが、黒色帯電粒子５０の量よりも多い場合よりも表示色の切替速度が大きくなり、切替時間が短くなることが分かった。また、付着力の強い白色帯電粒子６０の量が少ないほうが、切替時間が短くなることが分かった。

[実施例４]
次に、付着力の強い方の粒子である白色帯電粒子６０の量と、コントラスト比との関係について評価試験を行った。この評価試験では、背面基板２０における表示基板１０側の板面を黒色帯電粒子５０と同じ黒色に着色し、分散媒４０に分散させる白色帯電粒子６０の量を変化させて、黒色（白色帯電粒子６０を分散させない場合）の輝度と白色の輝度とのコントラスト比を算出した。詳細には、表示液Ｍには比較対象として白色帯電粒子６０が分散されておらず、表示液Ｎには０．５層分、表示液Ｏには１層分、表示液Ｐには１．５層分の白色帯電粒子６０が分散されている。そして、各表示液を用いて、白色表示時の輝度を電圧印加時に測定し、黒色の輝度を「１」とした場合のコントラスト比を算出した。

表４に示すように、この評価試験の結果、白色帯電粒子６０の量を０．５層分とした表示液Ｎよりも、１層分とした表示液Ｏの方がコントラスト比が向上したが、白色帯電粒子６０の量をさらに１．５層分まで増やした表示液Ｐのコントラスト比は、表示液Ｏのコントラスト比と同じであった。この結果により、付着力の強い白色帯電粒子６０に関しては、１層分を分散媒４０へ分散させれば十分なコントラストが得られることが分かった。さらに、先述した実施例３の結果より、付着力の強い白色帯電粒子６０の量を少なくしたほうが、表示色の切替時間が短くなることが分かっている。従って、分散させる白色帯電粒子６０の量は１層分とすることがより望ましい。

[実施例５]
次に、黒色帯電粒子５０及び白色帯電粒子６０の付着力と、時間の経過と共に変化する輝度の変化率との関係について評価試験を行った。この評価試験では、まず、白色帯電粒子６０の付着力が、黒色帯電粒子５０の付着力の１．３倍である表示液Ｑ、１．７倍である表示液Ｒ、２．５倍である表示液Ｓ、３．３倍である表示液Ｔ、１１．０倍である表示液Ｕの５つの表示液を用意した。そして、白表示の場合における電圧印加停止後１分経過時の輝度変化率を、先述した実施例１と同様の方法で算出した。尚、各表示液に分散されている黒色帯電粒子５０の量は全て２層分であり、白色帯電粒子６０の量は全て１層分である。また、各帯電粒子の付着力は、以下の方法で測定した。まず、ガラス基板上に帯電粒子を散布し、画像解析によって帯電粒子の面積を求める。その後、このガラス基板を遠心分離機に設置し、所定時間回転させた後にガラス基板上に残る帯電粒子の面積を求める。この操作を、１分当たりの回転数（ｒｐｍ）のみを変化させて複数回行い、回転後の帯電粒子の面積が、回転前の面積の５０％となった際の回転速度から、回転中の帯電粒子に加わる遠心力を求める。この値を帯電粒子の平均付着力として、黒色帯電粒子５０及び白色帯電粒子６０の付着力の比を測定した。

表５に示すように、この評価試験の結果、白色帯電粒子６０の付着力を黒色帯電粒子５０の付着力の１．３倍、１．７倍、２．５倍とするに従って、輝度変化率は大幅に小さくなっていき、さらに３．３倍、１１．０倍とした場合には、輝度変化率はあまり変化しないということが確認された。ここで、本実施例で使用している色彩輝度計を使用して輝度変化率を測定した場合には、５％程度の測定誤差が生じることが分かっている。これを基に、輝度変化率が５％以内である場合を良好な結果であると考えると、良好な画像保存性を得るためには、白色帯電粒子６０の付着力を黒色帯電粒子５０の付着力の２．５倍以上とするのが望ましいと言える。

尚、本発明は、以上詳述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、本実施の形態では付着力が強い方の粒子を白色とし、付着力が弱い方の粒子を黒色としたが、帯電粒子の色はこれに限られない。すなわち、２種類の帯電粒子間で色及び付着力が異なれば、本発明の実現が可能である。また、本実施の形態では表示パネル２に共通電極１２及び画素電極２２を備え、電圧印加手段である制御装置３が表示パネル２と一体に形成されているが、２つの電極及び電圧印加手段を備えた電圧印加装置と、それのみでは電圧を印加する手段を持たない電気泳動表示媒体とが別々に形成されていてもよい。この場合、電気泳動表示媒体を電圧印加装置の２つの電極間に配置して駆動させる。

本発明に係る電気泳動表示媒体及び電気泳動表示装置は、表示部を備えた様々な電子機器に適用される。例えば、電子ペーパー等が挙げられる。電子ペーパーとは、紙にように薄く、紙に近い視認性の表示画質を有するリライタブルシートからなる本体と表示ユニットとを備えており、この表示ユニットが先述の電気泳動表示装置により構成される。

また、モバイル型コンピュータのように、操作部と一体となった装置の表示部に用いてもよい。このような場合、操作部から操作された内容の信号に基づいて、表示部に所望の画像が表示される。その他、携帯電話や電子ブック、テレビ、電卓等の電子機器に具備される表示部として適用できる。

電気泳動表示装置１の平面図である。 図１に示す表示パネル２のＡ−Ａ線矢視方向断面図である。 電気泳動表示装置１の電気的構成を示すブロック図である。 図２に示す表示パネル２において、電圧印加停止後所定時間が経過した際の黒色帯電粒子５０及び白色帯電粒子６０の様子の一例を示した図である。

符号の説明

１ 電気泳動表示装置
２ 表示パネル
３ 制御装置
１０ 表示基板
１１ 表示層
１２ 共通電極
２０ 背面基板
２１ 筐体支持層
２２ 画素電極
３０ 表示部
４０ 分散媒
５０ 黒色帯電粒子
６０ 白色帯電粒子

Claims (6)

1. 透明な表示基板と当該表示基板に対向配置される背面基板とを有する表示パネルと、
   前記表示基板及び前記背面基板の間隙に形成される表示部と、
   当該表示部に内包され、電界の作用によって当該表示部内を移動する帯電粒子と
   を備えた電気泳動表示媒体であって、
   前記帯電粒子は、
   前記表示基板との間に所定の付着力を有する複数の第一帯電粒子と、
   当該第一帯電粒子とは異なる極性に帯電しており、前記第一帯電粒子の付着力よりも小さい付着力を有する複数の第二帯電粒子とからなり、
   前記第二帯電粒子の量は、当該第二帯電粒子が前記表示基板側へ移動した際に、複数の当該第二帯電粒子が１つの層を形成して前記表示基板を覆う量よりも多いことを特徴とする電気泳動表示媒体。
2. 粒子の径と粒子の数との積で表される前記帯電粒子の量は、前記第一帯電粒子よりも前記第二帯電粒子のほうが多いことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示媒体。
3. 前記第一帯電粒子の量は、当該第一帯電粒子が前記表示基板側へ移動した際に、複数の当該第一帯電粒子が１つの層を形成して前記表示基板を覆う量であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気泳動表示媒体。
4. 前記第二帯電粒子の量は、当該第二帯電粒子が前記表示基板側へ移動した際に、複数の前記第二帯電粒子が２つの層を形成する量以上に多いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気泳動表示媒体。
5. 前記第一帯電粒子の付着力は、前記第二帯電粒子の付着力の２．５倍以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気泳動表示媒体。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の電気泳動表示媒体と、
   前記表示基板に設けられる透明な第一電極と、
   前記背面基板に設けられる第二電極と、
   前記第一電極及び前記第二電極に電圧を印加する電圧印加手段と
   を備えたことを特徴とする電気泳動表示装置。

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